Marine Technology, USV HydroDron에 SBG Systems의 INS/GNSS 통합

파도 측정 센서는 해양 역학을 이해하고 해양 운영의 안전과 효율성을 개선하는 데 필수적인 도구입니다. 파도 조건에 대한 정확하고 시기적절한 데이터를 제공함으로써 해운 및 항해에서 환경 보존에 이르기까지 다양한 부문에 걸쳐 의사 결정을 돕습니다. 파도 부이는 높이, 주기, 방향과 같은 파도 매개변수를 측정하기 위해 센서가 장착된 부유 장치입니다.

이들은 일반적으로 가속도계 또는 자이로스코프를 사용하여 파동 운동(예: 파 주기)을 감지하며, 분석을 위해 실시간 데이터를 해안 기반 시설로 전송할 수 있습니다.

수로 매핑은 해양, 강, 호수 및 연안 지역을 포함한 수역의 물리적 특징을 측정하고 매핑하는 프로세스입니다. 여기에는 해저의 깊이, 모양 및 윤곽(해저 매핑)과 수중 물체, 항해 위험 요소 및 기타 수중 특징(예: 해저 도랑)의 위치와 관련된 데이터 수집이 포함됩니다. 수로 매핑은 항해 안전, 연안 관리 및 연안 매핑, 건설 및 환경 모니터링을 포함한 다양한 응용 분야에 매우 중요합니다.

수로 측량은 수심을 측정하고 해저 지형을 파악하기 위해 음파를 해저로 보내고 반향 시간을 측정하는 단일 빔 또는 멀티 빔 음향 측심기와 같은 소나 시스템을 사용하는 수심 측량으로 시작하여 몇 가지 주요 구성 요소를 포함합니다.

정확한 위치 결정은 매우 중요하며, 수심 측정값을 정밀한 지리적 좌표와 연결하기 위해 GNSS(Global Navigation Satellite Systems) 및 INS(Inertial Navigation Systems)를 사용하여 달성됩니다. 또한, 수온, 염분, 해류와 같은 수층 데이터가 측정되며, 측면 스캔 소나 및 자력계와 같은 도구를 사용하여 수중 물체, 장애물 또는 위험을 탐지하기 위한 지구물리학적 데이터가 수집됩니다.

수심 측량은 수중 지형의 깊이와 형태를 연구하고 측정하는 것으로, 주로 해저 및 기타 수중 지형을 매핑하는 데 중점을 둡니다. 이는 지형의 수중 버전으로, 바다, 해, 호수 및 강의 수중 특징에 대한 자세한 통찰력을 제공합니다. 수심 측량은 항해, 해양 건설, 자원 탐사 및 환경 연구를 포함한 다양한 응용 분야에서 중요한 역할을 합니다.

최신 수심 측량 기술은 수심을 측정하기 위해 음파를 사용하는 단일 빔 및 다중 빔 음향 측심기와 같은 소나 시스템에 의존합니다. 이 장치들은 해저를 향해 음향 Pulse를 보내고 반향이 돌아오는 데 걸리는 시간을 기록하며, 수중 음속을 기반으로 수심을 계산합니다. 특히 다중 빔 음향 측심기는 넓은 해저 영역을 한 번에 매핑할 수 있게 하여 매우 상세하고 정확한 해저 표현을 제공합니다. 종종 RTK + INS 솔루션이 해저의 정확한 위치를 가진 3D 수심 측량 표현을 생성하는 데 사용됩니다.

수심 데이터는 해저 암초, 난파선, 모래톱과 같이 잠재적인 수중 위험 요소를 식별하여 선박이 안전하게 항해하도록 돕는 해도 제작에 필수적입니다. 또한 과학 연구에서 연구자들이 수중 지질학적 특징, 해류 및 해양 생태계를 이해하는 데 중요한 역할을 합니다.

부이는 주로 해상 및 수중 환경에서 여러 주요 목적으로 사용되는 부유 장치입니다. 부이는 안전한 통로, 수로 또는 수역의 위험 지역을 표시하기 위해 특정 위치에 배치되는 경우가 많습니다. 이는 선박이 암초, 얕은 물 또는 난파선과 같은 위험한 지점을 피하도록 안내합니다.

이는 선박의 정박 지점으로 사용됩니다. 계류 부표를 사용하면 보트가 닻을 내리지 않고도 묶을 수 있으므로 닻을 내리기가 비현실적이거나 환경에 손상을 줄 수 있는 지역에서 특히 유용할 수 있습니다.

계측 부표에는 온도, 파고, 풍속 및 대기압과 같은 환경 조건을 측정하는 센서가 장착되어 있습니다. 이러한 부표는 일기 예보, 기후 연구 및 해양학 연구에 유용한 데이터를 제공합니다.

일부 부표는 수중 또는 해저에서 실시간 데이터를 수집하고 전송하기 위한 플랫폼 역할을 하며, 과학 연구, 환경 모니터링 및 군사 애플리케이션에 자주 사용됩니다.

상업 어업에서 부표는 트랩이나 그물의 위치를 표시합니다. 또한 수중 농장의 위치를 표시하여 양식업에도 도움이 됩니다.

부표는 또한 닻을 내릴 수 없는 구역, 낚시 금지 구역 또는 수영 구역과 같이 지정된 구역을 표시하여 수역에 대한 규정을 시행하는 데 도움을 줄 수 있습니다.

모든 경우에 부표는 안전을 보장하고 해양 활동을 촉진하며 과학 연구를 지원하는 데 매우 중요합니다.

부력은 물이나 공기와 같은 유체가 그 안에 잠긴 물체의 무게에 반하여 가하는 힘입니다. 물체의 밀도가 유체의 밀도보다 작으면 물체가 뜨거나 표면으로 떠오르게 합니다. 부력은 물체의 잠긴 부분에 가해지는 압력의 차이로 인해 발생하며, 더 낮은 깊이에서 더 큰 압력이 가해져 위쪽으로 향하는 힘을 생성합니다.

부력의 원리는 아르키메데스의 원리에 의해 설명되는데, 이는 물체에 작용하는 위쪽 부력이 물체에 의해 밀려나는 유체의 무게와 같다는 것입니다. 부력이 물체의 무게보다 크면 물체는 뜨고, 작으면 물체는 가라앉습니다. 부력은 해양 공학(선박 및 잠수함 설계)에서 부표와 같은 부유 장치의 기능에 이르기까지 많은 분야에서 필수적입니다.

ROV(Remotely Operated Vehicle)는 너무 깊거나 위험하거나 인간 잠수부가 접근할 수 없는 환경에서 작동하도록 설계된 무인 수중 로봇입니다. ROV는 해양 석유 및 가스, 과학 연구, 환경 모니터링 및 해군 작전과 같은 해양 산업에서 널리 사용됩니다. 미리 프로그래밍된 경로를 따라 독립적으로 작동하는 자율 수중 차량(AUV)과 달리, ROV는 일반적으로 전력, 통신 및 제어 신호를 제공하는 엄빌리컬 케이블을 통해 수상 선박에 연결됩니다. 이 테더를 통해 수상의 인간 조작자는 실시간으로 차량을 조종하고, 탑재된 센서 및 조작기를 정밀하게 조작, 모니터링 및 제어할 수 있습니다.

ROV는 임무에 따라 다양한 장비를 갖추고 있습니다. 일반적으로 육안 검사를 위한 고화질 카메라, 매핑 및 내비게이션을 위한 소나 시스템, 해저 물체와 상호 작용하기 위한 조작기 팔을 탑재합니다. 고급 모델에는 환경 탐침, 자력계 및 어려운 수중 조건에서 정확한 위치를 유지하기 위한 INS(관성 내비게이션 시스템)와 같은 특수 센서가 포함될 수 있습니다. GPS/GNSS 신호는 물을 통과할 수 없으므로, ROV는 수상 선박 또는 고정 기준점에 대한 위치를 추정하기 위해 음향 위치 확인 시스템, 도플러 속도 로그(DVL), 압력 센서 및 관성 내비게이션의 조합에 의존합니다. 해저 건설 또는 과학 연구에 사용되는 고정밀 ROV는 음향 범위가 좋지 않은 지역에서도 장기간 작동 시 센티미터 수준의 정확도를 보장하기 위해 전술 등급 IMU를 통합하는 경우가 많습니다.

ROV의 설계는 고도로 모듈화되어 있어 임무 요구 사항에 따라 다양한 페이로드를 부착할 수 있습니다. 소형 관측 등급 ROV는 가볍고 휴대 가능하며 간단한 육안 검사를 위한 반면, 작업 등급 ROV는 훨씬 더 크고 해저 건설, 파이프라인 수리 또는 샘플 채취와 같은 고강도 작업을 수행할 수 있습니다. ROV는 수중 환경에 대한 탁월한 접근성을 제공하여 인간의 능력을 확장하고 다른 방법으로는 불가능했을 깊이와 지속 시간에서 작업을 가능하게 합니다. 본질적으로 ROV는 다목적 탐사 도구이자 복잡한 수중 임무를 수행하기 위한 정밀 플랫폼이며, 인간의 감독과 원격 로봇 기능 간의 간극을 메워줍니다.