무인선 자율운항을 위한 경로계획 알고리즘 개발

Abstract

최근 유인 선박이 수행하던 해양 조사 또는 해양 감시 등을 효율적으로 대체할 수 있는 무인선의 개발이 각국에 서 활발하게 진행되고 있다. 이러한 무인선 들을 넓은 지역에서 효과적으로 관리하기 위해서는 로봇의 항법 기술 이 필수적이다. 그리드 맵 기반의 경로 계획 알고리즘도 널리 사용되고 있는 로봇 항법 기술의 하나로, A*와 같 은 알고리즘이 연구되고 있다. 하지만 대부분의 그리드 맵 기반의 경로 계획 알고리즘은 최단 경로를 찾는 것에 초점을 맞추고 있어, 실제 무인선을 운용하는데 있어서 무인선의 기구학적인 특성을 만족하지 못하므로 정상적으 로 추종하기 어렵다는 단점이 있다. 따라서 본 논문에서는 무인선의 기구학적 특성중 하나인 회전 반경과 해상 환 경을 고려한 High-dimensional state A* 알고리즘을 제안하고자 한다. 본 논문에서는 무인선의 최대 회전 반경 을 고려한 그래프를 생성하고, 속도에 따른 회전 반경과 해상환경을 고려한 비용함수를 설계하여 무인선의 기구학 적 특성을 반영한 경로를 생성한다. 또한 제안한 알고리즘을 시뮬레이션하고, 결과를 논할 것이다.반의 경로 계획 알고리즘도 널리 사용되고 있는 로봇 항법 기술의 하나로, A*와 같 은 알고리즘이 연구되고 있다. 하지만 대부분의 그리드 맵 기반의 경로 계획 알고리즘은 최단 경로를 찾는 것에 초점을 맞추고 있어, 실제 무인선을 운용하는데 있어서 무인선의 기구학적인 특성을 만족하지 못하므로 정상적으 로 추종하기 어렵다는 단점이 있다. 따라서 본 논문에서는 무인선의 기구학적 특성중 하나인 회전 반경과 해상 환 경을 고려한 High-dimensional state A* 알고리즘을 제안하고자 한다. 본 논문에서는 무인선의 최대 회전 반경 을 고려한 그래프를 생성하고, 속도에 따른 회전 반경과 해상환경을 고려한 비용함수를 설계하여 무인선의 기구학 적 특성을 반영한 경로를 생성한다. 또한 제안한 알고리즘을 시뮬레이션하고, 결과를 논할 것이다.