실제 도시 수로에서의 자율 운항 페리 연구

WarnowstromerAI는 로스토크 대학교가 주도하는 연구 프로젝트로, 내륙 여객 페리를 위한 고도로 자동화된 지원 시스템 개발에 중점을 두고 있습니다. 이 프로젝트는 번화한 도심 지역의 바르노우 강을 가로지르는 500미터 구간을 운항하는 페리 ‘Warnowstromer’를 활용합니다.

이 노선은 관광객, 상업용 선박, 레저용 선박이 빈번히 오가는 곳으로, 자율 페리 항해, 에너지 효율적인 운항, 그리고 첨단 환경 인식 기술을 시험해 보기에 이상적인 환경입니다. 이러한 끊임없는 활동으로 인해 페리는 교통 상황이 급변할 수 있는 역동적인 환경에서 운항됩니다. 이로 인해 이 노선은 통제된 시험 환경이 아닌 실제 상황에서 자동화 선박이 어떻게 반응하는지 연구하고자 하는 연구자들에게 특히 귀중한 가치를 지닙니다.

고객의 목표: 안정적인 자율 주행 구현

이 프로젝트는 내륙 페리의 자동 보조 기능을 지원할 수 있는 제어 및 피드백 시스템을 개발한다는 명확한 사명을 바탕으로 시작되었습니다. 개발팀은 단일 선박을 넘어 더 광범위하게 적용 가능한 솔루션을 만들고자 했습니다. 이를 실현하기 위해 기술적 성능뿐만 아니라 경제적, 규제적 측면까지 종합적으로 고려했습니다. 목표는 복잡하고 끊임없이 변화하는 환경에서도 안전하고 효율적으로 작동할 수 있는 시스템을 구축하는 것입니다.

개발팀은 초기 단계부터 정확하고 신뢰할 수 있는 위치 데이터가 자동화 구현의 핵심이 될 것임을 인식했습니다. 선박이 붐비고 바람과 조류가 끊임없이 변하는 강을 횡단하는 상황에서 정밀한 항해 데이터는 절대적으로 필수적입니다.

기술적 과제

페리를 자율적으로 운항하는 일은 결코 간단하지 않습니다. ‘바르노브스트로머(Warnowstromer)’는 상업용 선박, 스포츠 보트, 레저용 전기 선박은 물론 수영객들 사이를 오가며 운항합니다. 퇴적물, 수생 식물, 인근 구조물 등으로 인해 페리의 기동 범위가 제한될 수 있습니다. 동시에 페리는 제한된 배터리 용량으로 운행되므로 에너지 효율적인 방식으로 운영되어야 합니다.

이러한 운영상의 제약으로 인해 항해 및 제어 시스템은 정확할 뿐만 아니라 장기간 운영에 걸쳐 신뢰성을 유지해야 합니다. 위치 정보의 불안정성이나 손실은 안전과 효율성 모두에 영향을 미칠 수 있습니다.

이러한 과제를 해결하기 위해 연구팀은 다음이 필요했습니다:

• 최대 5분 동안의 추정 항법으로, 교량 아래나 GNSS 신호가 차단된 지역에서도 항해가 가능합니다. 최소 100Hz의 전술 등급 IMU 제공합니다.
• IMU와 통합된 유연한 듀얼 안테나를 사용하는 GPS 나침반.
• 자이로스코프 사양: 0.1°/√h, 2°/h 바이어스 안정도, 60 µg/√Hz, 20 µg 가속도 노이즈.

이러한 요구 사항으로 인해 팀은 정확한 실시간 데이터를 제공하며 변화하는 환경 조건에서도 안정적으로 작동할 수 있는 항법 시스템이 필요했습니다.

자율 주행 페리에 당사의 내비게이션 솔루션을 통합

해당 팀은 온라인 검색을 통해 당사를 알게 되었으며, 당사의 관성 항법 솔루션이 그들의 요구 사항을 충족할 수 있음을 즉시 파악했습니다. 견적 요청으로 협력이 시작되었으며, 당사는 원활한 통합을 보장하기 위해 그들과 긴밀히 협력했습니다. 당사는 그들의 까다로운 요구 사항을 충족하기 위해 전술급GNSS Micro 제공했습니다.

Ekinox Micro 활용하여, 해당 팀은 체계적이고 단계적인 접근 방식을 통해 초기 테스트 단계에서 완전 자동화 기능 구현 단계로 나아갈 수 있었습니다.

먼저 조이스틱 제어를 통해 기본 작동을 검증하는 동안, 당사 시스템은 정확한 위치 및 방향 데이터를 제공했습니다. 이 초기 단계를 통해 팀은 항법 데이터의 품질을 검증하고, 향후 프로젝트 진행 과정에서 더 진보된 자동화 기능을 지원할 수 있음을 확인했습니다.

다음으로,Micro GNSS 듀얼 GNSS 고주파수 데이터를 활용하여 속도 및 위치 제어 기능을 추가했습니다. 이를 통해 실제 측정값을 바탕으로 페리의 항로와 자동 위치 설정을 더욱 정확하게 조정할 수 있었습니다.

통합 및 테스트

통합 및 테스트 전 과정에서, 당사 시스템의 고속 이더넷 인터페이스와 맞춤형 프로토콜 덕분에 실시간 항법 데이터를 제어 알고리즘에 손쉽게 입력할 수 있었습니다.Micro 변화하는 환경 조건에서도 정밀한 기동을Micro , 팀이 별도의 우회 조치 없이 자율 주행 기능에 집중할 수 있도록 했습니다.

운영자는 항상 정확하고 고해상도의 항법 정보를 바탕으로 자율 주행 페리를 안심하고 감독할 수 있었습니다. 지속적인 데이터 가용성 덕분에 팀은 궤적 계획 및 물체 감지와 같은 자율 기능을 단계적으로 평가하고 개선할 수 있었습니다.

팀은 통합 과정에서 거의 지원을 필요로 하지 않았습니다. 그들은 당사의 문서 자료를 활용하여 대부분 자체적으로 시스템을 설치하고 구성할 수 있었습니다. 이러한 원활한 경험을 되돌아보며, 그들은 다음과 같이 전했습니다:
“귀사의 온라인 문서와 지원 포털 덕분에 팀이 솔루션을 신속하게 통합할 수 있었습니다. 버그가 발견될 때마다 지원팀이 즉시 업데이트를 제공하여 구현 과정이 원활하게 진행될 수 있도록 했습니다.”

결과 및 향후 계획

내비게이션 시스템이 통합됨에 따라, 연구팀은 이제 테스트를 위한 안정적이고 신뢰할 수 있는 위치 및 방향 데이터 소스를 확보하게 되었습니다. 이를 통해 연구팀은 페리 시험 운항 중 실제 내비게이션 데이터를 활용하여 자율 주행 기능을 보다 명확하게 평가하고 제어 알고리즘을 조정할 수 있게 되었습니다. 또한 이는 다양한 테스트 시나리오를 비교하고 시간이 지남에 따라 시스템 성능을 개선하기 위한 일관된 기준이 되어줍니다.

향후 이 프로젝트는 지속적으로 발전해 나갈 예정입니다. 연구팀은 자율 주행 페리가 주변 환경을 감지하고 이해하는 능력을 향상시키기 위해 내비게이션 시스템과 광학 센서를 결합할 계획입니다. 이를 통해 더 진보된 자율 주행 기능을 지원할 수 있을 뿐만 아니라, 연구진이 혼잡한 도시 수로에서 자동화 페리나 선박이 어떻게 안전하게 운항할 수 있는지 연구하는 데 도움이 될 것입니다.

지금까지의 작업을 되돌아보며, 팀은 그들의 경험을 다음과 같이 간결하게 요약했습니다.Micro 도시 지역에서 자율 선박 운항을 발전시키는 데 가장Micro 센서Micro .”

이 프로젝트는 아직 진행 중이지만, 지금까지의 결과는 신뢰할 수 있는 항해 데이터가 실제 환경에서 자동화 페리 운항 개발을 어떻게 뒷받침할 수 있는지 보여줍니다.