Virtual Goal 을 이용한 AUV 의 호밍 경로 계획

Abstract

최근 자율무인잠수정(AUV)를 이용하여 심해 해양과학 조사 및 관측, 해저 구조물 추적 조사, 광대역 해양조사 등의 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 자율무인잠수정은 모선으로부터 진수장치를 통해 심해로 진수되며 주어진 작업을 수행한 후 배터리의 충전, 탐사 데이터의 저장, 새로운 임무 할당을 위해 진수장치로 돌아와야 한다. 이 때 AUV가 안정적으로 진수장치로 돌아올 수 있게 하기 위해서 호밍 경로 계획의 중요성은 더욱 커지게 된다. 그러나 기존의 Underactuated system 의 경로계획법은 직관적으로 이해하기 어렵고, 그 시간이 오래 걸리는 단점이 있다. 또한 경로 계획의 결과만으로 AUV 가 실제로 추정할 수 있는 길인지 여부를 판단하기 어려웠다. 그래서 본 논문에서는 AUV 의 운동방정식으로부터 회전반경을 구하고 이 회전 반경을 경로 계획에 이용하였다. 경로 계획 지도상의 장애물을 원으로 근사화한 원과 출발점, 목표점에 AUV 의 회전반경을 이용한 방향성을 가지는 원 사이에 내, 외접선으로부터 접점을 구하고 이를 가상의 목표 지점으로 설정하였다. 이때 출발점과 가상의 목표 지점, 목표점을 잇는 선이 AUV 가 목표지점에 도달할 수 있는 경로가 된다. 이 중에 목적에 부합하는 가격함수로부터 하나의 경로를 선택하게 되면 주어진 환 경에서 최적의 경로가 된다. 본 논문에서는 Virtual Goal 을 이용하여 AUV 의 다양한 환경에서의 경로 계획을 시뮬레이션 하였고, 그 결과 실제 AUV 가 추정이 가능한 최적의 경로를 빠르게 생성함을 볼 수 있었다.