Journal of Navigation and Port Research (한국항해항만학회지)

Korean Institute of Navigation and Port Research (한국항해항만학회)
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Study on a Waypoint Tracking Algorithm for Unmanned Surface Vehicle (USV)

무인수상선을 위한 경유점 추적 제어 알고리즘에 관한 연구

  • Son, Nam-Sun (Maritime Safety & Pollution Control Division, MOERI/KORDI) ;
  • Yoon, Hyeon-Kyu (Dept. of Ship Building Engineering, Changwon National University)
  • 손남선 (한국해양연구원 해양안전방제기술연구부) ;
  • 윤현규 (창원대학교 조선공학과)
  • Published : 2009.03.01
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Abstract

A waypoint tracking algorithm(WTA) is designed for Unmanned Surface Vehicle(USV) in which water-jet system is installed for propulsion To control the heading of USV for waypoint tracking, the steering nozzle of water-jet need, to be controlled. Firstly, target heading is calculated by using the position information of waypoints input from the land control center. Secondly, the command for the steering nozzle of water-jet is calculated in real time by using the heading and the rate-of-turn( ROT) from magnetic compass, In this study, in order to consider the drift angle due to external disturbance such as wind and wave, the course of ground( COG) can be used instead of heading at higher speed than a certain value, To test the performance of newly-designed WTA, the tests were carried out in actual sea area near Gwang-an bridge of Busan. In this paper, the sea trial test results from WTA are analyzed and compared with those from manual control and those from commercial controller.

워터젯이 탑재된 RIB(Rigid Inflatable Boat)형태의 무인수상선을 인한 경유점 추적 제어 알고리즘을 설계하였고, 성능 검증을 위해 실해역 시험을 수행하였다. 본 연구에서 사용된 RIB형 무인수상선의 경유점 추적제어를 위해서는 방향제어를 위해 버킷각을 제어하여야 한다. 우선, 육상 관제소에 미리 입력된 경유점들의 위경도 등의 위치정보들을 바탕으로, 목표 방향각을 실시간 계산한다. 그리고, 무인수상선에 탑재된 마그네틱 콤파스 등의 센서로부터 받은 선수각 및 선수각속도의 값과 PD 제어기법을 이용하여, 버킷각 명령을 실시간 계산한다. 본 연구에서는, 바람 등의 외력으로 인한 표류각을 보정하기 위해 일정속도 이상에서는 실침로(Course Of Ground, COG)를 사용하였다. 또한, 설계된 경유점 추적 제어 알고리즘을 검증하기 위해 부산 광안대교 근처 해역에서 육상관제소를 설치하고, 실선 시험을 수행하였다. 본 논문에서는, 설계된 무인 경유점 추적 제어 알고리즘의 시험결과를, 유인으로 제어한 결과 및 상용추적제어기로 제어한 결과들과 비교 분석하였다.

Keywords

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