• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2014년도 춘계학술대회
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• pp.15-16
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• 2014

최근 국제 무역량의 증가에 따라 항만 시스템의 안전하고 효과적인 운용이 중요한 과제로 부각되고 있다. 이러한 배경에서 선박의 접안과정에 대한 시간변위 자동 시뮬레이션 프로그램의 개발이 진행되어 왔고 선박의 속도와 방향 제어를 위해 PD (Proportional Derivative) 제어기가 이용되었다. 이번 연구는 선박 접안과정의 시간 변위 시뮬레이션 프로그램 개발 중 서로 다른 수학적 모델, 즉 선박의 전진속도가 저속일 경우를 위한 Kose (1984)의 모델과 일반적인 전진속도일 경우를 위한 MMG 모델을 이용하여 초기 선수 방향과 선박 위치의 다양한 변화를 적용한 시뮬레이션을 통해 각 방정식의 장점 및 단점을 분석하며 시뮬레이션 구현의 타당성을 검토한다.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권7호
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• pp.980-991
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• 2023

항만 내 선박과 부두의 사고를 예방하기 위하여 통항 및 접안 안전성 평가를 통하여 안전한 부두가 건설되어 관리하고 있으나, 선박의 접안 및 계류 과정에서 선박이 부두에 충돌하거나 로프로 인한 인명사고의 발생 등 예측할 수 없는 사고들이 종종 발생한다. 자동계류장치는 선박의 신속하고 안전한 계류를 위한 자동화된 시스템으로 로봇 매니퓰레이터와 흡착 패드로 구성된 탈/부착 메커니즘을 가지고 있다. 본 논문은 자동계류장치의 흡착 패드의 위치 및 속도제어에 필요한 선체와의 변위 및 속도 측정 시스템을 다룬다. 자동계류장치에 적합한 측정 시스템을 설계하기 위하여, 본 논문은 우선 센서의 성능 및 실외 환경적 특성 분석을 수행한다. 다음으로 이러한 분석 결과를 토대로 실외 부두환경에서 설치되는 자동계류장치에 적합한 변위 및 속도 측정시스템의 구성 및 설계 방법에 대해 기술한다. 또한 센서의 측정상태 감지 및 속도 추정을 위한 알고리즘을 제시한다. 제안된 방법은 다양한 속도 구간에서의 변위 및 속도 측정 실험을 통해 그 유용성을 검증한다.

• 한국항해항만학회지
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• 제33권9호
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• pp.603-608
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• 2009

In this paper, a 3m-class free running model ship will be introduced with its manoeuvring performance experiments. The results of turning circle test and zig-zag test will be explained. The developed system are equipped with GPS, main control computer, wireless LAN, IMU (Inertial Measurement Unit), self-propulsion propeller and driving rudder. Its motion can be controlled by RC (Radio Control) and wireless LAN from land based center. Automatic navigation is also available by pre-programmed algorithm. The trajectory of navigation can be acquired by GPS and it provides us with important data for ship's motion control experiments. The results of manoeuvring performance experiment have shown that the developed free running model ship can be used to verify the test of turning circle and zig-zag. For next step, other experimental researches such as ship collision avoidance system and automatic berthing can be considered in the future.

• 수산해양기술연구
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• 제45권3호
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• pp.177-187
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• 2009

This paper describes a automatic video surveillance system(AVSS) with long range and 360$^{\circ}$ coverage that is automatically rotated in an elevation over azimuth mode in response to the TTM(tracked target message) signal of vessels tracked by ARPA(automatic radar plotting aids) radar. This AVSS that is a video security and tracking system supported by ARPA radar, CCTV(closed-circuit television) camera system and other sensors to automatically identify and track, detect the potential dangerous situations such as collision accidents at sea and berthing/deberthing accidents in harbor, can be used in monitoring the illegal fishing vessels in inshore and offshore fishing ground, and in more improving the security and safety of domestic fishing vessels in EEZ(exclusive economic zone) area. The movement of the target vessel chosen by the ARPA radar operator in the AVSS can be automatically tracked by a CCTV camera system interfaced to the ECDIS(electronic chart display and information system) with the special functions such as graphic presentation of CCTV image, camera position, camera azimuth and angle of view on the ENC, automatic and manual controls of pan and tilt angles for CCTV system, and the capability that can replay and record continuously all information of a selected target. The test results showed that the AVSS developed experimentally in this study can be used as an extra navigation aid for the operator on the bridge under the confusing traffic situations, to improve the detection efficiency of small targets in sea clutter, to enhance greatly an operator s ability to identify visually vessels tracked by ARPA radar and to provide a recorded history for reference or evidentiary purposes in EEZ area.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 1998년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.111-119
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• 1998

본 연구에서는선박의 조종운동 중 중요한 과제인 접안운동을 자동화하기 위하여 현대제어이론중의 하나인 인공신경망(Artifical Neural Network, 이하 ANN으로 함)에 의한제어를 수행하였다.잘 알려진 바와 같이 ANN은 어떤 시스템의 입출력간의 연결상황과 요소들 내부의 처리방법을 정의하여 시스템을 표현하는 방법이다. 구체적으로는 시스템의 입출력에 대한 모범적인 교사 데이터(Teaching data)를 준비하여 교사데이타와 실제 입출력간의 오차가 최소가 되도록 학습을 시키게 된다. 학습의 결과 ANN은 그 시스템의 비선형성을 충분히 표현할 수가있어, 접안운동과 같은 비선형성이 강한 조종운도에 적합할 것으로 생각된다.

• 한국항만학회지
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• 제7권2호
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• pp.61-68
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• 1993

Studies on the ship's automatic navigation & berthing control have been continued by way of solving the ship's mathematical model, but the results of such studies have not reached to our satisfactory level due to its non-linear characteristics at low speed. In this paper, the authors propose a new control system which can evaluate as closely as captain's decision-making by using the FNN(Fuzzy Neural Network) controller which can simulate captain's knowledge. This controller contains the concept of safety according to channel width. The learning data are drawn from ship Handling simulator(NavSim NMS-90 MK III) and represent the ship motion characteristics internally. According to learning procedure, the FNN controller can tune membership functions and identify fuzzy control rules automatically. The verified results show that the FNN controller is effective to incorporate captain's knowledge and experience of manoeuvrability in channel.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권1호
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• pp.38-46
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• 2021

4차 산업혁명 시대를 맞이하면서 첨단기술이 산업 전반에 사용됨에 따라 자율운항선박기술에 대한 관심이 고조되고 있다. 이에 본 연구에서는 자율운항선박에 대한 기초 연구로써 모형 선박을 제작하고 드론에 사용되는 아두파일럿(Ardupilot)을 적용시켜 자율운항 제어 시스템을 구축하였다. 구축된 모형선을 활용하여 다양한 항해계획을 실행함으로써 자율운항 선박의 운항 자동제어 가능성을 확인하였다. 침로안정성 실험에서는 모형선이 정해진 침로를 똑바로 따라가지 못하고 지그재그(S자 형태)로 항행하면서 침로에서 최대 5.4 m(4.5 L) 이탈하였으며, 매개변수를 수정하여 이탈거리를 최대 1.8 m(1.5 L)까지 감소시켰다. 선회성능 실험에서는 선회권의 직경이 최대 약 9.3 m(7.8 L)로 나타났는데 매개변수를 수정하여도 큰 변화를 확인할 수 없었다. 하지만 WP 도착 전 감속하도록 실험한 결과 선회권의 직경이 최대 약 3.2 m(2.7 L)로 감소된 것을 확인할 수 있었다. 정지성능을 평가하기 위해 모든 실험의 마지막 정지 예정 위치와 실제 모형선이 정지한 위치를 상호 비교하였으며, 정지 예정 위치로부터 최소 0.4 m(0.3 L), 최대 6.2 m(5.2 L) 떨어진 지점에서 모형선이 정지하였음을 확인할 수 있었다. 추후 다양한 매개변수의 수정·보완을 통한 성능 향상이 이루어진다면 자동제어를 통한 자율운항선박의 자동접안을 위한 연구를 진행할 계획이다.

• 해양환경안전학회지
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• 제18권3호
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• pp.221-226
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• 2012

본 연구는 미리 지정된 항로를 따라 항해하기 위한 선박의 Track-keeping에 대한 기초 실험 연구 분석결과를 제시하였다. 항로상에 위치한 여러 가지 변침점을 설정하고, 해당 선박이 그 항로를 항해하도록 알고리즘을 구성, 모형선을 이용한 실험 결과를 보여주었다. 지정된 구역에서 GPS로 변침점을 설정하고, 그 포인트를 Data화하여, 미리 프로그램된 알고리즘에 입력하면 해당 선박이 자동으로 항로를 항해하도록 설계되었다. PD 제어를 이용하여 침로 유지 알고리즘을 구성하였고, 선박 자동 Track-keeping 결과는 모니터링 가능토록 하였고, 변수를 설정 변경하도록 설계되었다. 제시된 알고리즘은 실험을 통하여 그 알고리즘의 효용성을 확인할 수 있었으며, 실선의 항해 자동화 및 충돌회피, 자동접안 등의 다양한 분야에 응용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권5호
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• pp.557-565
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• 2021

경로추종 제어는 대양에서 선박의 자율운항을 위한 가장 기본적인 연구 중에 하나로 여겨진다. 본 연구는 선수미방향, 횡방향 및 회두방향으로 외력이 작용하는 경로추종 제어를 다룬다. 가상의 선박에서 발생하는 항로를 자선이 추종하는 문제를 해결하기 위해서 유도 원리와 백스테핑 기법을 활용하였다. 경로추종 제어에서 가장 중요한 기술 중에 하나는 오차 동역학에 관한 것으로서, 이 개념은 선박의 자동 충돌 회피 및 자동 접안 제어 등과 같은 연구 영역에서도 활용이 가능하다. 유도 원리와 오차 변수의 알고리즘은 수치 시뮬레이션을 통해 증명하였다. 그 결과, 회두각의 오차를 제외한 대부분의 오차 변수는 제어기를 통하여 제로 값으로 수렴하였다. 기존에 근거리 통항선박의 간섭력을 고려한 안전통항거리의 값보다 두 선박 간의 경로추종 제어의 트래킹 오차의 값이 더 작은 점이 가장 흥미로운 결과 중에 하나로 여겨진다. 또한 프로펠러, 핀이나 러더와 같은 엑츄에이터의 손상을 줄이기 위해서는 수렴의 성능과 선박의 안전을 절충하여 적합한 제어 파라미터를 결정할 필요가 있다.