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GPS/INS/기압고도계를 결합한 고도 결정 시스템 개발
Development of Altitude Determination System by Using GPS/INS/Baroaltimeter 원문보기

한국항공우주학회지 = Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences, v.33 no.6, 2005년, pp.51 - 56  

김성필 (한국항공우주연구원 제어전자그룹) ,  유창선 (한국항공주우주연구원 스마트무인기사업단) ,  ,  김응태 (한국항공우주연구원 제어전자그룹)

초록
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본 논문에서는 GPS/INS/기압고도계를 결합한 고도 항법 알고리즘과 이를 구현한 실험 결과를 소개한다. 실험 결과의 분석을 통해 제안된 알고리즘이 무인항공기 비행제어 시스템에 적합한, 연속적이며 고도 변화에 민감한 고도 정보를 제공할 수 있음을 확인한다. 그리고 기존의 INS/기압고도계를 결합한 고도 항법 시스템의 경우 2차, 3차 구조 모두 본질적으로 상보 필터(complementary filter)의 형태를 가지기 때문에 기압고도계의 오차를 보상할 수 없는데, 제안된 알고리즘은 이러한 단점을 개선하는 구조로 구성되어 있음을 보인다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper introduces an altitude determination algorithm using GPS/INS/Baroaltimeter and evaluates the algorithm by real field tests. The test results show that the proposed method can determine the altitude of an aircraft continuously and sensitively. Therefore, it is appropriate to be used as an ...

주제어

#고도 결정   #위성측위시스템   #관성항법시스템   #기압고도계   #상보 필터  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 논문에서는 이러한 비행제어시스템의 요구사항에 주목하여 자동 이착륙에 적합한 GPS와관성항법시스템 그리고 기압고도계를 결합한 새로운 고도 항법 알고리즘을 제안하고, 성능을 평가하기 위하여 수행된 실험 및 분석 결과를 소개한다. 2장에서는 일반척으로 많이 사용되는 2차와 3차 기압-관성항법 결합 시스템을 살펴보고, 이들이 기압고도계의 고도와 관성센서의 수직 가속도를 입력으로 하는 상보(相補) 필터 (complementary filter)와 등가 시스템임을 보인다.
  • 본 논문에서는 자동 이착륙 시스템의 고도 결정을 위한 GPS/INS/기압고도계 결합 항법 알고리즘을 제안하고, 이를 구현한 실험결과를 소개하였다. 실험결과를 통해 제안된 알고리즘은 자동 이착륙과 같은 비행제어 시스템에 적합한, 연속적이며 변화에 민감한 고도 정보를 제공함을 확인하였다.
  • 이 절에서는 3절의 고도 항법 알고리즘을 구현한 심험 결과를 통해 제안된 알고리즘의 타당성을 살펴본다. GPS 고도와 수직방향 가속도는러시아 RKnol사의 GPS/INS 센서를 사용하여얼었으며, 기압고도는 국내에서 제작한 기압고도계를 통해 측정하였다.
  • 이 때문에 기압고도계의 시간에 따른 오차를 보상하지 못하고, 점차 기압고도계의 오차 특성을 따라 고도 값에 오차가 발생하게 된다. 이러한 단점을 보완하기 위해 본 논문에서는 오차가 누적되지 않는 GPS 를 함께 녈합한 GPS/INS/기압고도계 결합 고도 항법 알고리즘을 제안한다.
  • 반면에 관성 센서는 고도의 변화에는 민감하지만 오차가 누적되어 결국에는 발산한다는 단점이 있다. 이러한 두 센서의 서로 대조되는 특성을 적절히 조화시켜 각각의 장점만을 모아 더 정확한 고도를 언고자하는 것이 1NS/기압고도계 결합 시스템의 목적이 다.
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참고문헌 (7)

  1. George M. Siouris, Aerospace Avionics Systems : A Modern Synthesis, Academic Press, San Diego, 1993, pp. 209-223 

  2. R. L. Blanchard, 'A New Algorithm for Computing Inertial Altitude and Vertical Velocity', IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, AES-7(6), November, 1971, pp. 1143-1146 

    상세보기 crossref

  3. 박경하, GPS 수직축 안정화를 위한 GPS와 고도계의 결합, 서울대학교 대학원, 2003 

  4. 서재원, 이장규, 박찬국, GPS를 이용한 INS 수직체널 감쇠루프의 오차 보정, 제10차 GNSS Workshop, 2003, pp. 209-212 

  5. M. Kayton and W. R. Fried, Avionics Navigation Systems, John Wiley & Sons, New York, 1969, pp. 317-319 

  6. R. G. Brown and P. Y. Hwang, Introduction to Random Signals and Applied Kalman Filtering, John Wiley & Sons, pp. 178-181 

  7. W. S. Widnall and P. K. Sinha, 'Optimizing the Gains of the Baro-Inertial Vertical Channel', AIAA Guidance and Control Conference, Aug. 7-9, 1978, Palo Alto, California 

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