선박 움직임 측정은 정밀한 항해와 안정적인 측량을 요구하는 해양 작업에 필수적입니다. SBG Systems는 고급 관성 센서를 사용하여 실시간 선박 움직임 데이터를 제공합니다. 이러한 센서는 가속도계 신호를 이중 적분하여 50Hz로 선박 움직임을 계산합니다. 이중 적분은 방향 오류 또는 센서 바이어스로 인해 드리프트를 발생시킵니다. 하이패스 필터는 일정한 움직임 성분을 제거하여 출력을 안정화합니다. 자동 튜닝은 필터가 다양한 해상 상태 조건에 적응하도록 보장합니다. 이 기능은 실시간 Heave 추정에서 최대 20초의 파랑 주기를 지원합니다. 결과적으로 선박 움직임 측정은 작업 중에도 정확하고 안정적으로 유지됩니다.
하이패스 필터 설계는 정적 조건에서 Heave, Surge 및 Sway가 0으로 돌아가도록 보장합니다. 기준점은 항상 선박 회전 중심입니다. 해양 인증을 받은 장치만 Heave 출력을 제공합니다. Surge 및 Sway는 Ellipse 시리즈 장치에서는 사용할 수 없습니다. Surge 및 Sway는 부표와 같은 거의 정적인 애플리케이션에서만 유효합니다. 이러한 값은 방향 오류에 민감하게 반응합니다. 출력은 IMU 측정 지점에서만 보고됩니다.
선박 움직임 기준 좌표계
선박 움직임 출력은 특정 기준 좌표계 정의를 따릅니다. 좌표계 원점은 출력 지점 위치에 있습니다. Heave는 수직 변위이며, 아래쪽이 양수입니다. Surge는 종방향 변위이며, 선박 선수 방향이 양수입니다. Sway는 횡방향 변위이며, 선박 우현 방향이 양수입니다. 이 일관된 좌표계는 여러 선박 유형에서 안정적인 해석을 보장합니다.
Heave 출력은 갑작스러운 움직임 변화에 대한 스텝 응답을 나타냅니다. 스텝이 발생하면 Heave가 상승한 다음 부드럽게 0으로 돌아갑니다. 해상 상태 이력에 따라 복구에 몇 분이 걸릴 수 있습니다. 출력 모양은 환경적 차이에도 불구하고 일관성을 유지합니다. Heave 측정에는 조석 기여도가 포함되지 않습니다. 정확한 고도 결정을 위해서는 조석 보정을 별도로 적용해야 합니다.
회전 중심과 이격 Heave의 작동
Heave는 선박 회전의 영향도 받습니다. 회전 중심에서는 회전 Heave가 완전히 상쇄됩니다. 이 지점에서 멀어지면 롤 및 피치가 동적 Heave 성분을 유도합니다. 바람, 밸러스트 또는 하중 불균형으로 인한 준정적 효과는 결과에 더 큰 영향을 미칩니다. 위치에 따라 다양한 모양과 진폭으로 Heave 신호가 생성됩니다.
센서 배치는 Heave 성능에 큰 영향을 미칩니다. 회전 중심 근처에 장착하면 정확도가 극대화됩니다. 사용자는 소나 시스템과 같은 장비의 모니터링 지점을 구성할 수 있습니다. Heave 측정만 이 모니터링 지점으로 옮길 수 있습니다. Surge 및 Sway는 IMU 위치에서 참조되어야 합니다. 레버 암은 추정 오류를 방지하기 위해 정확하게 측정해야 합니다. 작은 치수 또는 각도 부정확성도 Heave, Surge 또는 Sway 결과로 전파됩니다. IMU와 선박 프레임 간의 정렬 불량을 기계적으로 또는 소프트웨어 구성을 통해 수정하는 것이 중요합니다.
일부 구형 버전에서는 Heave 계산 시 레버 암을 무시했습니다. 이로 인해 바람 또는 해류로 인한 선박 움직임 중 정확도가 제한되었습니다. 현재 펌웨어 버전은 레버 암을 고려하여 동적 조건에서 Heave 추정치를 개선합니다.
Heave 향상 고도
사용자는 종종 Heave 출력을 칼만 필터링된 고도와 비교합니다. RTK 고도는 양호한 GNSS 조건에서 정확한 절대 측정값을 제공합니다. RTK 고도를 사용할 때는 조석 보정이 필요하지 않습니다. 그러나 RTK 고도는 GNSS 환경이 열악한 환경에서는 성능이 저하될 수 있습니다.
Heave 알고리즘은 GNSS 의존성 없이 정확한 상대 측정값을 제공합니다. 조석 보정이 필요하지만 GNSS 중단 시에도 안정적으로 유지됩니다. 향상된 고도 모드는 Heave를 RTK 고도와 병합합니다. 이 접근 방식은 GNSS 환경이 좋지 않은 환경에서도 절대 정확도를 보장합니다. 향상된 고도를 사용하려면 해양 움직임 프로필과 정확한 RTK 또는 PPP 포지셔닝이 필요합니다. 이 기능은 필요하지 않은 경우 비활성화할 수 있습니다.
지연된 Heave
지연된 Heave는 수로 측량의 정확도를 향상시킵니다. 이 알고리즘은 과거 데이터를 사용하여 위상 오류를 수정합니다. 장주기 파랑 조건에서 더 나은 성능을 제공합니다. 지연된 Heave는 고정된 150초의 출력 지연을 발생시킵니다. 출력 메시지에는 일관된 데이터 날짜 지정을 위한 타임스탬프가 포함되어 있습니다. 실시간 작동이 필요하지 않으므로 해저 매핑에 이 모드를 권장합니다. 예비 추정치를 위해 실시간 Heave를 계속 사용할 수 있습니다. 완전한 작동을 위해서는 장치가 측량 전후 150초 동안 활성 상태를 유지해야 합니다.
후처리 Heave 추정
후처리는 가장 정확한 Heave 추정치를 생성합니다. Qinertia와 같은 소프트웨어는 순방향 및 역방향 분석을 사용하여 Heave를 다시 계산합니다. 병합된 처리는 실시간 또는 지연된 방법 이상의 정밀도를 향상시킵니다. 이 접근 방식은 수로 측량 작업에 가장 높은 정확도를 제공합니다.
SBG Systems는 실시간 출력, 향상된 필터링, 지연된 알고리즘 및 후처리 개선 사항을 결합한 고급 선박 움직임 측정 솔루션을 제공합니다. 이러한 기능은 항해, 수로 및 해양 작업에서 안정적인 성능을 보장합니다.