동적계획법을 이용한 무인잠수정의 최적 Homing 경로 계획

Abstract

심해 탐사 임무를 부여 받는 AUV는 주어진 영역을 탐사하고, 진수장치 또는 모선으로 안전하게 Homing(귀환)하여 획득한 정보를 모선에 전송하거나 배터리를 충전하고, 새로운 지령을 받는 등의 다음 임무를 수행하기 위한 준비 작업을 수행하게 된다. 일반적으로 진수장치나 모선에 장착된 homing 장치들은 AUV가 특정한 자세를 유지하며 접근할 때만 homing이 이루어지도록 고안되어 있다. 따라서 underactuated system인 AUV는 homing 과정에서 위치와 함께 자세도 제어 대상으로 인식되어야 한다. 직관적으로 생각할 때, AUV가 home에서 멀리 떨어져 있을 경우에는 AUV의 위치가 중요한 제어 대상이 되고, home 근방에 도달 하였을 때는 자세 제어가 더욱 중요한 제어 대상이 될 것이다. 이러한 AUV homing 특성을 고려하여 최적 경로를 생성하는 방법으로 본 논문에서는 동적계획법(dynamic programming)을 적용한 경로 생성을 제안하고자 한다. 동적계획법을 적용하기 위해 본 논문에서는 한국해양연구원에서 개발한 ISiMi(Integration Submergible for Intelligent Mission Implementation)를 대상으로 하였고, 선형화된 ISiMi 동력학 모델을 이용하였다. 본 연구의 결과로 homing 경로 생성 예와 장애물 회피 경로 생성 예를 제시할 것이며, Start-Goal 좌표를 적용하여 계산 시간 단축효과를 보일 것이다.