This paper shows how effectively sonar data can be worked with approaches suggested for the indoor SLAM (Simultaneous Localization And Mapping). A sonar sensor occasionally provides wrong distance range due to the wide beam width and the specular reflection phenomenon. To overcome weak points enough to use for the SLAM, several approaches are proposed. First, distance ranges acquired from the same object have been stored by using the FPA (Footprint-association) model, which associates two sonar footprints into a hypothesized circle frame. Using the Least Squares method, a line feature is extracted from the data stored through the FPA model. By using raw sonar data together with the extracted features as observations, the visibility for landmarks can be improved, and the SLAM performance can be stabilized. Additionally, the SP (Symmetries and Perturbations) model, a representation of uncertain geometric information that combines the probability theory and the theory of symmetries, is applied in this paper. The proposed methods have been tested in a real home environment with a mobile robot.

사이드 스캔 소-나를 이용한 해저면 음향영상자료의 처리과정에서 가장 첫 번째 단계는 수중예인체의 절대위치를 결정하는 것이다. 예인체를 조사선박에 부착하지 않고 후미에서 수중예인하기 때문이다. 수중에서 음향을 이용하여 위치를 추적하는 장치나 예인체의 움직임을 관측하는 추가적인 지원장비 없이도 절대위치를 계산할 수 있는 기술적인 알고리즘이 제안되었다. 예인항적으로 작성된 모자이크 결과도면에서, 인접한 측선 간의 불일치나 모호하게 접합되는 해저형태를 발견할 수 없었다. 절대위치 계산과정에서 수중예인체의 진행방향이 부드럽게 되는 부차적인 효과가 있다. 그 결과 진행방향에 대하여 수직으로 분포하는 영상자료의 펼침형태가 안정적으로 배열되며 음향조사역(音響照射域)의 평면투영에서 자료의 유실현상도 현저하게 줄어든다. 수중에서 예인하는 방식의 다른 분야 해양조사에서도 이 연구결과의 적절한활용이 기대된다.

In the ground environment, mobile robot research uses sensors such as GPS and optical cameras to localize surrounding landmarks and to estimate the position of the robot. However, an underwater environment restricts the use of sensors such as optical cameras and GPS. Also, unlike the ground environment, it is difficult to make a continuous observation of landmarks for location estimation. So, in underwater research, artificial markers are installed to generate a strong and lasting landmark. When artificial markers are acquired with an underwater sonar sensor, different types of noise are caused in the underwater sonar image. This noise is one of the factors that reduces object detection performance. This paper aims to improve object detection performance through distortion and rotation augmentation of training data. Object detection is detected using a Faster R-CNN.

기존의 예인식으로 운용하는 사이드스캔소나의 경우 조사 시 사용자가 원하는 단면 조사에 어려움이 있어 수중구조물 전동 지그가 개발되었지만, 전동지그를 사용한 음파촬영방법의 경우 보트와 소나가 일체 거동하기 때문에 파랑에 의한 보트 롤링현상, 보트운전자의 운용미 숙 등으로 인한 음파영상의 흔들림발생 등 , 작업환경에 따른 여러 가지 문제로 인하여 데이터의 왜곡이 발생하였다. 따라서 본 연구에서는 기존 사이드스캔소나의 수중조사를 위한 장비운용 시 발생하는 영상의 흔들림을 해결하기 위해, 흔들림 보정센서를 부착하고 흔들림 보정 알고리즘 을 개발하여 흔들림보정이 가능하도록 프로그램을 보완하였다. 또한, 소나 데이터 해상도의 향상 정도를 검증하기 위하여, 현장조사를 통해 흔 들림 보정 전‧ 후 음파영상을 수집하고 손상 의심부에 잠수사를 투입하여 실제 손상길이 및 수심을 측정하여 취득한 음파영상 데이터의 분석을 수행하였다. 본 연구는 향후 사이드스캔소나를 활용한 구조물의 수중부 및 하상면 음파영상 촬영기법의 발전에 기여할 것으로 판단된다.

A filming technique using Side Scan SONAR should be varied upon condition in order to obtain high-resolution data. Because the theoretical measurement scope is different from the actual measurement scope. It is possible to obtain the accurate data only after adjusting the water depth, distance from a structure and emission angle. Via the multiple regression analysis of data accumulated through field experiments and relations of 3 variables, and equation was devised.

Representing an environment as the probabilistic grids is effective to sense outlines of the environment in the mobile robot area. Outlines of an environment can be expressed factually by using the probabilistic grids especially if sonar sensors would be supposed to build an environment map. However, the difficult problem of a sonar such as a specular reflection phenomenon should be overcome to build a grid map through sonar observations. In this paper, the NRF(Neighborhood Recognition Factor) was developed for building a grid map in which the specular reflection effect is minimized. Also the reproduction rate of the gird map built by using NRF was analyzed with respect to a true map. The experiment was conducted in a home environment to verify the proposed technique.