• 한국항행학회논문지
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• 제23권5호
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• pp.352-360
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• 2019

본 논문은 센서에 불확실성이 존재하는 무인잠수정에 대한 도킹 평가 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘은 상태평가와 확률평가 두 가지의 평가로 구성된다. 상태평가는 무인잠수정이 도킹스테이션에 접근하는 과정 중 심도제어를 통해 도킹스테이션과 동일한 수심에 도달하는데 발생 예상되는 전진거리와 실제 수평거리를 비교함으로써 심도 도달 가능 여부를, 무인잠수정의 최소선회반경으로 인한 접근 불가 영역과 도킹스테이션의 위치를 비교함으로써 충돌 회피를 위한 선회 동작 수행 여부를 확인한다. 상태평가를 만족하며 무인잠수정이 도킹스테이션에 일정 거리 이상 접근한 경우 확률평가를 수행하여 무인잠수정의 방향각과 도킹스테이션에 대한 상대위치, 그리고 센서 불확실성을 기반으로 도킹 성공확률을 산출한다. 최종적으로 산출된 도킹 성공확률을 설계된 문턱 값과 비교함으로써 도킹 수행 여부를 결정한다. Matlab 기반의 시뮬레이션을 통해 무인잠수정이 도킹스테이션에 접근하는 시나리오를 구성하여 제안하는 알고리즘의 유효성을 검증한다.

• 한국항행학회논문지
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• 제23권5호
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• pp.408-414
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• 2019

본 연구에서는 도심지역의 무인항공기 충돌 방지를 위한 관제 도구를 개발하였다. 개발된 도구에서 사용자는 실제 도심지역 3D 지도상에 기지국과 무인항공기를 배치한 뒤, 안전 거리를 가시화할 수 있다. 이 때, 무인항공기의 위치는 long-term evolution(LTE) 신호를 기반으로 계산된다고 가정하였다. 또한, 무인항공기의 안전 거리는 거리 측정 오차의 바이어스가 발생한 신호를 포함하도록 정의되었다. 이러한 안전거리 계산 방식은 다중 경로에 의해 바이어스 신호가 빈번히 발생하는 실제 도심환경의 특성을 반영한다. 개발된 도구 상에서 실측값을 바탕으로 파라미터를 설정하고 고장 신호 개수에 따른 안전거리의 변화를 시뮬레이션하였다. 그 결과 고장 신호의 개수가 증가함에 따라 안전거리가 증가하는 정상적인 결과가 출력됨을 확인하였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제45권6호
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• pp.314-324
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• 2021

환적화물 유치를 위해 전 세계 항만 간의 경쟁이 심화되고 있다. 하지만, 최근 중국의 해운부문 카보타지 정책 해제, 안전운임제시행 등 국내 항만의 환적화물 물동량 이탈이 우려되는 상황들이 발생하고 있다. 운영적 측면에서도 터미널별 환적 물동량의 불균형, 특정 시간대에 집중된 차량 등으로 인해 터미널 혼잡 및 차량 대기시간 문제가 심각하게 나타나고 있다. 본 논문에서는 타부두 환적운송 시스템으로 인해 발생하는 차량 대기시간 문제를 해결하기 위해 완충지역을 활용한 타부두 환적 컨테이너 운송 방식을 제안하고 문제에 대한 혼합정수계획 모형을 제시하였다. 부산 신항 데이터에 기반한 터미널 혼잡 패턴과 터미널간 운송 차량 반출입 패턴을 적용하여 다양한 작업량, 가용량 변동폭에 대해 완충지역 활용에 따른 효과를 분석하였다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제14권1호
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• pp.265-274
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• 2019

본 논문은 저가형 AHRS(: Attitude Heading Reference System)센서를 이용하여 무인 운송체(Unmanned vehicle)의 자세를 무향 칼만 필터 (Unscented Kalman filter)통해 추정하는 방법을 제안한다. 측정된 가속도와 지구자기장 값을 이용하여 UKF의 보정 단계에서 사용될 자세를 계산한다. 롤 (roll)과 피치 (pitch)는 가속도로부터 구해지며 요 (yaw)는 지구 자기장을 이용하여 연산한다. 이때 사용되는 지구자기장 측정값은 강철 효과(hard-iron effect)와 연철 효과(soft-iron effect)에 의해 쉽게 왜곡되기 때문에 계산된 요의 불확실성이 롤이나 피치의 불확실성에 비하여 크다. 본 논문은 이러한 불확실성을 줄이기 위하여 측정된 지구자기장에 포함된 편차성분을 추정하고 보정하여 더 정밀한 요값을 구한다. 제안된 방법을 수조에서의 무인 운송체 항법 실험을 통하여 검증하였다. 실험결과, 자세 추정 성능이 개선되고 이에 따라 위치 추정 성능도 개선됨을 확인하였다.

• 한국항행학회논문지
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• 제23권2호
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• pp.134-141
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• 2019

레이다 시스템은 송신 파형에 따라 크게 PD (pulse Doppler) 레이다와 FMCW (frequency modulated continuous wave) 레이다로 구분되며, 송수신 특성에 따라 PD 레이다는 장거리 표적 검출에 유리한 반면, FMCW 레이다는 단거리 표적 검출에 적합한 특성을 갖는다. 이에 본 논문에서는 중/장거리 뿐 아니라 단거리 무인기 탐지를 위해 PD 레이다 시스템과 FMCW 레이다 시스템을 모두 지원 가능한 멀티모드 레이다 신호처리 프로세서 (RSP; radar signal processor)를 제안한다. 제안된 레이다 신호처리 프로세서는 Verilog-HDL을 이용하여 RTL 설계 후, Altera Cyclone-IV FPGA를 이용하여 구현 및 검증 되었다. 구현 결과, 총 19,623개의 logic elements, 9,759개의register, 그리고 25,190,400의 memory bit로 구현 가능함을 확인하였으며, 기존의 PD 레이다와 FMCW 레이다 신호처리 프로세서를 개별 구현한 경우에 비해 logic elements와 register 요구량이 약 43%와 39% 감소됨을 확인하였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제44권6호
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• pp.517-523
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• 2020

평택·당진항은 국내에서 가장 많은 완성차 물동량을 처리하는 항만으로 특히 수입 자동차는 국내 전체 물동량의 95% 이상을 처리하고 있다. 그러나 2015년부터 수입 자동차 물동량 증가가 정체되고 있어, 항만 개발이나 자동차 관련 산업에 투자를 계획하고 있는 관계자들에게 새로운 물동량 추정이 필요한 시점이다. 한편, 자동차 물동량 예측 시 그동안 GDP(국내총생산) 등 경제와 관련된 변수가 많이 활용되었으나, 선행연구를 통해 선진국에서는 이러한 경제관련 변수가 자동차 물동량에 미치는 영향이 점점 감소하고 있는 것으로 확인되었다. 특히 우리나라와 같이 짧은 시간내에 경제성장을 달성하고 선진국으로 진입한 경우에는 경제변수에 대한 주의가 필요하다. 이에 본 연구에서는 우리나라가 직면하고 있는 인구감소를 주요 요인으로 하여 시스템다이내믹스를 통해 평택·당진항의 수입 승용차 물동량을 예측하고자 한다. 예측결과 평택·당진항의 수입승용차 물량은 '21년을 기점으로 조금씩 감소하는 것으로 분석되었다. 그리고 예측된 결과값의 정확도를 측정하기 위해 MAPE 검증을 실시하였고, 수입 승용차 점유율에 대한 시나리로 분석을 실시하였다.

• 한국항행학회논문지
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• 제25권3호
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• pp.177-184
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• 2021

본 논문은 무인잠수정을 도킹스테이션에 성공적으로 안전하게 도킹시키기 위해 확률 기반 평가지표를 설계하여 수중 도킹 과정을 평가하는 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 무인잠수정 상태와 수중 도킹을 위한 상태 기준의 일치 정도에 따른 도킹 성공 가능성을 확률로써 평가하는 방법이다. 평가는 무인잠수정의 기구학적 구속조건과 도킹 계획을 고려해 정의된 영역 내부에서 수행한다. 평가 과정은 확률밀도함수의 정의, 위치와 방향각 기준과의 차이에 따른 도킹스테이션 도달확률 계산, 확률지표의 산출 순서이며, 이를 통해 실시간으로 수중 도킹 과정을 평가한다. 수조실험을 통해 획득한 무인잠수정 데이터를 분석하여 제안하는 평가지표의 유효성을 검토하였다.

• 한국항행학회논문지
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• 제25권4호
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• pp.267-272
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• 2021

한미 미사일 지침 종료를 계기로 공중, 해상기반의 다양한 플랫폼에 의한 우주발사체 개발 가능성이 열렸다. 특히, 공중기반 우주발사체는 지상기반 우주발사체 대비 다양한 궤도 운용, 적시적인 위성발사 등 한반도의 지리적 위치를 고려할 때 필수적인 우주전력투사 능력이다. 또한, 지상기반 발사체 대비 비용절감 효과가 크고, 항공기의 고도, 속도의 이점으로 발사할 수 있어 에너지 이득의 장점이 있다. 따라서 본 논문에서는 한반도의 전략적 환경하에서 공중기반 우주발사체의 필요성을 명확히 제시하고, 다양한 공중발사체에 대한 기술동향 분석을 통해서 현재의 우리나라 상황에서 가장 효율적으로 공중기반 우주발사체 능력을 확보할 수 있는 3가지 방안을 제시한다.

• 한국항행학회논문지
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• 제26권2호
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• pp.91-98
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• 2022

150m 이하의 저고도 영역에서 LTE (long-term evolution), 5G 등 상용 통신망을 이용한 드론 등 무인기 안전 운항을 위한 무인비행장치 교통관리 (UTM: unmanned aircraft system traffic management) 서비스가 여러 국가에서 연구 중에 있다. 본 논문에서는 국내 지형환경과 실제 이동통신 기지국 배치 상황에서 지상 사용자를 위한 LTE 셀룰러 네트워크를 이용하여 UTM 서비스를 위한 3차원 커버리지 확보가 가능한지 여부를 모의실험을 통해 분석하였다. 고도가 높아질수록 가시선 (LOS: line of sight) 간섭 기지국 수가 증가하여 신호대 간섭 잡음 전력비 (SINR: signal to interference plus noise ratio)가 나빠지나, 150m 이내 고도에서 일부 영역을 제외하고는 커버리지 확보가 가능함을 확인하였다. 음영지역에 대해서는 해당 영역 커버리지 보완을 위한 적은 수의 추가 기지국 배치로 음영지역 감소가 가능함을 확인하였다.

• 한국항행학회논문지
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• 제26권4호
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• pp.226-234
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• 2022

자율주행체와 네트워크기반 제어 기술의 발달에 따라서, 하나의 에이전트를 제어하는 것을 넘어서 다수의 이동체를 분산 제어하는데 사용 가능한 다중 에이전트의 컨센서스 제어에 대한 관심과 연구가 증가하고 있다. 컨센서스 제어는 분산형 제어이기 때문에, 정보 교환은 실제 시스템에서 지연을 가지게 된다. 또한, 시스템에 대한 모델을 정확히 수식적으로 표현하는데 있어서 한계를 갖는다. 이런 한계를 극복하는 방법 중에 하나로서 강화 학습 기반 컨센서스 알고리즘이 개발되었지만, 불확실성이 큰 환경에서 느린 수렴을 갖는 경우가 자주 발생하는 특징을 보이고 있다. 따라서, 이 논문에서는 불확실성에 강인한 특성을 갖는 슬라이딩 모드제어를 강화학습과 결합한 슬라이딩 강화학습 알고리즘을 제안한다. 제안 알고리즘은 기존의 강화학습 기반 컨센서스 알고리즘의 제어 신호에 슬라이딩 모드 제어 구조를 추가하고, 시스템의 상태 정보를 슬라이딩 변수를 추가하여 확장한다. 모의실험 결과 다양한 시변 지연과 왜란에 대한 정보가 주어지지 않았을 때에 슬라이딩 강화학습 알고리즘은 모델기반의 알고리즘과 유사한 성능을 보이면서, 기존의 강화학습에 비해서 안정적이면서 우수한 성능을 보여준다.