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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 우주현
- 발행연도
- 2023
- 저작권
- 한국해양대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수7
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국내외로 인공지능, IoT 등 사이버 물리체계 기술들이 발전하고, 조선/해양 분야에서 자율운항 기술들이 발전함에 따라 네트워크로 대규모 통합을 이뤄 서로 협력하여 저비용, 고효율 운용이 가능한 군집 선박에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 본 연구에서는 다중의 무인선이 군집으로 운항할 때 특정 형상을 유지하도록 하는 대형 제어를 위한 알고리즘을 제안한다. 선박이 군집으로 운용하는 경우에는 각 무인선이 요구되는 위치를 정확하게 추종하고 장애물 및 선박 간의 충돌을 방지할 필요가 있는데 이때 다양한 방법들이 군집 대형 제어에 시도되고 있다. 그중 충돌회피, 경로계획, 유도명령 생성에 있어 Potential field를 활용한 방식이 군집선 대형 제어 연구에 많은 비율을 차지하였다. 하지만 Potential field를 활용한 방법은 오직 장애물 및 타선의 위치정보만을 활용하기 때문에 이동하는 목표 위치와 속도를 가지는 장애물에 대해서 효율적으로 대응할 수 없다. 군집 선박이 대형을 변경하는 것과 같은 상황은 밀집된 환경에서의 대형 제어가 이루어지기 때문에 목표 위치와 타선의 속도까지 고려된다면 더 안전하고 효율적이게 대형 변경을 할 수 있을 것이다. 따라서 본 논문에서는 Potential field 기반의 충돌회피 및 유도법칙에 상대속도를 고려하는 방법을 적용하여 목표위치에 대한 추종과 충돌회피의 성능을 높이는 것을 목표로 한다. 움직이는 목표점의 상대속도를 고려하는 것과 더불어 움직이는 장애물인 선박의 속도를 고려하기 위해 Velocity Obstacle(VO) 기법을 활용하여 Potential field 기법을 새롭게 정의한다. 연구 결과에 대한 검증은 Matlab을 활용한 선박 조종 시뮬레이션과 군집선 연구를 위해 제작된 무인수상선을 활용한 해상에서 실험을 통해 진행하였고, 제안한 기법으로 진행하였을 때 더욱 안전하고 효율적인 대형 제어가 가능하다는 것을 알 수 있다.
목차
1. 서론 11.1 연구배경 11.2 선행 연구 사례 31.3 연구 목표 및 개요 42. 이론 및 제안 기법 52.1 군집 대형 제어 52.2 포텐셜 필드 기법 82.3 상대 속도 고려 기법 122.4 상대 속도를 고려한 포텐셜 필드 기법 152.4.1 인력장에서 상대 속도를 고려한 목표점 생성 152.3.2 척력장에서 상대 속도를 고려한 장애물 생성 203. 시뮬레이션 및 실증 검증 323.1 시뮬레이션 환경 및 제어기 설계 323.1.1 시뮬레이션 환경 323.1.2 제어기 설계 363.1.3 시뮬레이션 결과 403.2 실해역 실험 593.2.1 대상 선박 및 시스템 구성 593.2.2 실험 결과 644. 결론 684.1 결과 요약 및 의의 684.2 향후 과제 69
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