무인선 임무 성능 지수 추정에 관한 연구

Abstract

4차 산업혁명으로 무인 자동화 기술이 매우 빠르게 발전하고 있으며, 이를 바탕으로 항공에서는 드론이, 육상에서는 자율주행차의 상용화가 진행되고 있다. 해상에서도 자율운항선박과 무인선박의 운항개념과 규정이 국제해사기구(International Maritime Organization; IMO)에서 논의되고 있다. 특히, 무인선(Unmanned Surface Vehicle; USV)은 드론에 비해 운항시간이 길고, 탑재중량이 커서 기존 유인선이 수행하던 해양감시, 해양조사, 인명구조 등에 활용성이 매우 높으며, 단일 무인선 보다는 여러 척을 한꺼번에 운용하면 효율성을 높일 수 있어서 무인선을 활용한 군집 해상 임무수행에 관한 연구가 진행되고 있다. 다수의 무인선을 운용 시, 각 무인선의 임무 효율성을 모니터링 하여 경로를 재계획할 필요가 있으며, 이를 위하여, 무인선의 실시간 임무성능을 추정할 필요가 있다. 본 연구에서는 다수의 무인선의 임무 성능을 추정하기기 위해 필요한 무인선의 임무 성능 지수(Mission Performance Index; MPI)로서, 임무영역(Mission Coverage) 개념을 고안하였다. 다수의 무인선이 해상감시, 즉 불법선박을 단속하기 위하여, 추적 기동 시, 무인선의 경로추종이 필요하며, 무인선의 임무수행, 즉 불법선 경로추종 성능을 추정하기 위하여, 임무 성능 지수를 추정하는 알고리즘을 개발하였다. 임무 성능 지수는 전체 임무수행영역 대비 무인선이 수행한 임무수행영역, 즉 경로추종 수행 영역의 비율로 계산되며, 실시간 각 무인선의 임무 성능 지수를 산출할 수 있다. 무인선의 임무 성능 지수를 모델링하고, 이를 검증하기 위하여, 불법선 추적 시나리오 기반의 실해역 실증 시험을 수행하였다. 본 연구에서는 무인선 군집 기반 불법선 추적 시험을 통해 도출된 임무 성능 지수를 분석한 내용을 소개한다.