Abstract
Ship autonomous navigation is designated as what computerizes mental faculties possessed of navigation experts, which are building navigation plans, grasping the situation, forecasting the fluctuation, and coping with the situation. An autonomous navigation system, which consists of several subsystems such as navigation system, a collision avoidance system, several data fusion systems, and a motion control system, is based on an intelligent control architecture for the sake of integrating the systems. The motion control system, which is one of the most essential system in autonomous navigation system, controls its propulsion and steering gears to move the ship satisfying its hydrodynamic characteristics. This paper is the study on the ship movement control system and its implementation which are totally developed and run on virtual-world system. Receiving the high-level control values such as a waypoint presented from the collision avoidance system, the motion control system generates them to low-level control values for propulsion and steering devices. In the paper, we develop a ship motion controller using Oldenburger's theory based on mathematical fundamentals, and simulate it with various scenarios in order to verify its performance.
선박 자율운항시스템(autonomous navigation system)이란 선박운항에 있어 항해계획을 수립하고 현재의 선박운항 상태를 파악하여 주변 상황변화를 예측하고 대처하는 항해 전문가의 능력을 전산화한 것이다. 선박 자율운항시스템은 항해, 충돌회피, 선체유지, 자료융합, 운동제어 그리고 이를 통합하는 아키텍처로 구성되어 있다. 운동제어시스템은 선박의 유체학적 특성을 고려하여 해도 상에 원하는 위치로 선박을 이동하기 위해서 추진 및 조타장치를 제어하는 시스템으로 자율운항제어시스템에 필수적인 구성 시스템 중에 하나이다. 본 논문은 운영플랫폼인 가상세계시스템을 기반으로 운영되는 선박자율운항시스템과 운동제어시스템의 연동과 구현에 관한 연구이다. 운동제어시스템은 충돌회피시스템으로부터 상위 레벨의 고수준제어 요구치를 전달받아 조타 및 추진치로 변환하고 조타장치와 추진장치를 제어하는 시스템이다. 본 논문에서 선박 운동 특성을 수학적으로 모방하는 Oldenburger의 제어 이론에 기반하여 선박운동제어기를 개발하고 성능검정을 위해 선박시뮬레이터에서 다양한 시나리오를 바탕으로 시뮬레이션 한다.