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AHRS 기반의 선체운동모니터링시스템 개발을 통한 항해안전성 평가에 관한 연구
| DC Field | Value | Language |
|---|---|---|
| dc.contributor.author | 김대해 | - |
| dc.date.accessioned | 2017-02-22T02:16:18Z | - |
| dc.date.available | 2017-02-22T02:16:18Z | - |
| dc.date.issued | 2014 | - |
| dc.date.submitted | 2014-11-11 | - |
| dc.identifier.uri | http://kmou.dcollection.net/jsp/common/DcLoOrgPer.jsp?sItemId=000002174165 | ko_KR |
| dc.identifier.uri | http://repository.kmou.ac.kr/handle/2014.oak/8117 | - |
| dc.description.abstract | IMU(Inertial Measurement Unit)는 선박, 잠수함, 항공기 및 군용장비 응용분야에서 적용되어 자세 측정 영역에 주로 사용되고 있지만, 이런 IMU는 고가의 장비이기 때문에 특수 분야에서만 한정적으로 이용되어 왔다. 그러나 MEMS AHRS(MEMS : Micro Electro Mechanical System, AHRS : Attitude and Heading Reference System)의 현 기술 상황은 지능형 MEMS AHRS가 채택된 응용분야에서 가격이 높은 IMU를 대체 할 수 있는 수준에 이르고 있다. 본 논문에서는 자이로 센서, 가속도 센서, 지자기 센서를 사용한 AHRS를 이용하여 선박 의 주요 운동 요소인 횡동요, 종동요, 선수동요 값을 측정할 수 있는 무선 선체 운동 측정 시스템을 개발하였다. 또한 AHRS 센서가 발생시키는 오차인 순간 가속도, 지자기의 영향 및 진동에 대응하기 위하여 칼만 필터링 기능이 탑재된 센서를 적용함으로서 최적의 성능을 실현하고자 하였다. 본 연구에서 구현한 AHRS 센서를 이용한 무선 선체 운동 측정 시스템을 이용하여 실선 실험을 실행하였으며, 선박의 제한적인 설치상황에서도 편리하게 적용할 수 있을 것으로 보여진다. 향후 이 시스템이 선박에서 INS(Integrated Navigation System) 및 VDR(Voyage Data Recorder)과 같은 선박 장비와 호환되어 활용될 경우 항해 안전과 해양사고 분석에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다. | - |
| dc.description.tableofcontents | 1. 서 론 1.1 연구의 배경 및 목적 1.2 관련 연구 동향 1.3 논문의 구성 2. AHRS의 선체운동 계측 수치계산 이론 2.1 관성항법시스템의 좌표계 정의 2.1.1 선체 좌표계 2.1.2 지구표면 NED 좌표계 2.1.3 지구중심고정관성 좌표계 2.2 선체운동 계측 계산 2.2.1 초기 정렬 2.2.1.1 개략 정렬 2.2.1.2 정밀 정렬 2.2.2 선체운동 좌표계 변환 2.2.3 선체운동 계측 모델 2.2.4 오일러각을 이용한 좌표변환 2.2.5 방향코사인행렬을 이용한 자세 계산 2.2.6 오일러각을 이용한 자세 계산 2.2.7 쿼터니언을 이용한 자세계산 2.3 AHRS 기반의 선체운동 계산 알고리즘 2.4 오차 보정을 위한 칼만필터링 2.4.1 이산형 칼만필터 시스템 모델 2.4.2 칼만필터 계산 과정 3. 항해안전성평가 기술 분석 3.1 항해안전성 평가요소 3.1.1 해양파 스펙트럼 3.1.2 내항성능평가요소와 시스템적 결합 3.1.3 내항성능평가요소의 분산치 3.1.4 내항성능평가요소의 발생확률 및 한계표준편차 3.2 내항성능 평가치와 위험도 3.2.1 평가치 3.2.2 위험도 3.2.3 최대 위험도와 상대 위험도 3.3 내항성능지표 3.3.1 내항성능 평가요소의 변환 평가치 3.3.2 내항성능지표의 정의 3.4 임의의 대표적인 요소에 의한 항해안전성 평가 3.5 상하가속도 계측에 의한 항해항전성 평가 4. 선체운동모니터링시스템 제작 및 검증 4.1 선체운동모니터링시스템 설계 4.1.1 선체운동 계측부 4.1.1.1 자이로 센서 4.1.1.2 가속도계 센서 4.1.1.3 지자기 센서 4.1.1.4 AHRS 모듈 4.1.2 네트워크 처리부 4.1.2.1 무선 선체운동계측센서 통신 4.1.3 데이터 수집처리부 4.2 선체운동모니터링시스템의 성능 검증 4.2.1 회류수조실험 개요 4.2.1.1 회류수조 주요 제원 및 성능 4.2.1.2 모형 선박의 제원 4.2.2 선체운동모니터링시스템 성능 검증을 위한 실험 조건 및 방법 4.2.3 회류수조실험 데이터 계측 및 취득 4.2.3.1 AHRS 센서를 사용한 모형선 선체운동 계측 4.2.4 회류수조실험의 AHRS 센서 성능 분석 및 결과 5. AHRS 기반의 선체운동모니터링시스템을 통한 항해안전성 평가 5.1 선체운동모니터링시스템의 실선 실험 5.1.1 실험 대상 선박의 제원 및 계측 방법 5.1.1.1 실험 대상 선박의 제원 5.1.1.2 선체운동 계측 방법 5.1.1.3 계측된 선체운동 데이터의 처리 5.1.2 실선시험을 통한 선체운동 계측 5.1.2.1 실선시험 개요 5.1.2.2 제 1차 실선실험 5.1.2.3 제 2차 실선실험 5.1.2.4 제 3차 실선실험 5.1.2.5 제 4차 실선실험 5.2 선체운동 계측 데이터 분석 및 결과 5.2.1 횡요 선체운동 계측 데이터 분석 5.2.1.1 실험 대상 선박의 횡요주기 및 풍압력에 의한 최대 횡경사 계산 5.2.1.2 횡요 선체운동 계측 분석 및 결과 5.2.2 종요 선체운동 계측 데이터 분석 5.2.2.1 실험 대상 선박의 종요주기 계산 5.2.2.2 종요 선체운동 계측 분석 및 결과 5.3 AHRS 센서를 이용한 항행안전성 평가 5.3.1 선체 가속도를 이용한 항해안전성능 평가 5.3.1.1 항해안전성의 기준 5.3.2 상하가속도 계측 분석 및 항해안전성 평가 5.3.2.1 AHRS 가속도 센서의 상하가속도 계측 검증 5.3.2.2 상하가속도 계측 값을 적용한 내항성능지표 계산 및 평가 6. 결론 참고 문헌 | - |
| dc.language | kor | - |
| dc.publisher | 한국해양대학교 | - |
| dc.title | AHRS 기반의 선체운동모니터링시스템 개발을 통한 항해안전성 평가에 관한 연구 | - |
| dc.title.alternative | A Study on the Evaluation of Navigational Safety by the Development of Ship Motion Monitoring System based on the AHRS | - |
| dc.type | Thesis | - |
| dc.date.awarded | 2014-08 | - |
| dc.contributor.alternativeName | Kim | - |
| dc.contributor.alternativeName | dae hae | - |
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