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HILS를 이용한 함정의 관성항법장치 전달정렬 환경 모의 기법
A Simulation Technique of the Shipboard INS Transfer Alignment Environments using Hardware-In-the-Loop Simulation 원문보기

韓國軍事科學技術學會誌 = Journal of the KIMST, v.14 no.2, 2011년, pp.181 - 188  

김운식 (국방과학연구소) ,  양태수 (국방과학연구소) ,  김상하 (충남대학교)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

A simulation technique, which simulate dynamic motion and communication environments of ship in the lab, is needed in order to reduce the testing cost when we evaluate the transfer alignment performance of shipboard INS. Hardware-In-the-Loop Simulation(HILS) can be used as an effective test method f...

주제어

#전달정렬   #실시간 모의비행시험  

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

문제 정의

  • 본 논문에서는 μsec 단위의 타이머를 갖는 2개의 Power PC 계열 연산 프로세서와 입/출력 보드들을 사용하는 실시간 제어 시스템을 제안하였고, 실시간 제어를 위한 프로그램의 구조와 프로세서 사이의 실시간 통신 방법을 제안하였다.
  • 본 논문에서는 함정에 탑재되어 전달정렬을 수행하는 관성항법장치의 전달정렬 성능을 검증 및 입증하고 인터페이스를 확인하기 위한 HILS 환경 설계 방법과 앞에서 설명한 차이점을 극복하기 위한 방법을 제시한다. 구체적인 방안을 제시하기 위해 본 논문은 다음의 두 가지 사실을 가정하였다.
  • ∙ 실시간 컴퓨터 : 비행운동방정식과 같은 산술연산을 실시간으로 수행할 수 있는 컴퓨터이다. 함정운동을 계산하여 FMS를 제어하고 마스터 관성항법장치를 모의할 목적으로 사용되었다.

가설 설정

  • ∙ 함정은 회전운동과 병진운동을 수행하지만 실험실에서는 병진운동을 구현할 수 없다.
  • ∙ 함정의 회전 운동을 표현하는 오일러 순서와 실험실 장비의 회전운동을 표현하는 오일러 순서가 다르다.
  • 실제 함정의 병진운동(기동)은 실험실에서 구현하기 불가능하기 때문에 함정이 정지되어 있다고 가정하여 함정의 속도는 항상 “0”으로 설정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
관성항법장치에 탑재되는 전달정렬 알고리듬의 검증 및 입증을 위한 방법은 무엇이 있는가? 첫 번째 방법은 개발자가 함정에 직접 승선하여 실제 관성항법장치와 관련 장비들이 동작하는 환경에서 관성항법장치의 전달정렬 성능을 확인하는 것이다. 두 번째 방법은 실험실내에서 M&S(Modeling and Simulation) 기법으로 함정의 운동을 모사하고, 실제 함정과 동일한 통신 환경을 구현하여 전달정렬 성능을 확인하는 것이다. 전자는 실제 시험 환경에서 시험을 수행하기 때문에 실제에 가장 충실한 방법으로 검증과 입증을 수행할 수 있는 장점이 있지만 많은 장비, 인원, 시간이 소요되고, 다양한 함정 기동 상황에서 전달정렬이 제대로 동작하는지 확인하는데 많은 제약이 따르며, 동일한 조건의 시험을 반복적으로 수행할 수 없어 전달정렬 알고리듬을 디버깅하는데 어려움이 따른다.
전달정렬은 무엇인가? 전달정렬은 유도탄 내부에 탑재되는 관성항법장치가 함정이나 차량에 탑재된 마스터 관성항법장치의 위치와 자세정보를 전달받아 자세와 위치 정렬을 수행하는 방법[1]으로, 관성항법장치의 정렬시간을 줄이기 위한 목적으로 사용된다.
HILS는 어떤 방법인가? 실험실에서 함정의 전달정렬 환경을 모의하는 방법으로는 전달정렬에 사용되는 실제 하드웨어를 사용하여 충실도(Fidelity) 있는 함정의 전달정렬 환경을 모의할 수 있는 HardwareIn-the-Loop Simulation(HILS)[2～4]를 사용할 수 있다. HILS는 실제 시험 개발품을 사용하고 이들이 동작하는 환경을 공학 레벨로 모델링한 후 시뮬레이션 루프를 구성하여 실시간 시뮬레이션을 수행하는 M&S 기법이다. 실제 하드웨어가 시험 평가에 사용되기 때문에 모든 시험 대상물 및 시험 평가 환경을 공학적으로 모델링하여 성능을 평가하는 소프트웨어 시뮬레이션 기법보다 실제에 충실한 시험 평가 기법으로 인식되고 있으며, 유도탄 개발에 있어서 필수적으로 수행해야할 시험 평가 과정에 포함되어 있다.
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참고문헌 (6)

  1. 송기원, 공종필, 남창우, 전창배, "SDINS 전달정렬 알고리즘의 구현 및 FMS에서의 성능평가", 유도무기학술대회 논문집, pp.181-186, 2000. 

  2. E. J. Eichblatt, Test and Evaluation of the Tactical Missile, Princeton Combustion Research Lab., pp. 107-194, 1989. 

  3. G. B. Stupp, D. S. Lehnus, "Program Risk Reduction Through GPS/INS Testing : An Example", Proc. of SPIE Vol. 2741, pp. 400-408, 1996. 

  4. H. Richard, A. Lowman, R. Youngren, "Object Oriented Design(OOD) in Real-Time Hardware-In-the-Loop(HWIL) Simulations", Proc. of SPIE Vol. 6208, 2006. 

  5. S. D. Conte, C. D. Boor, Elementary Numerical Analysis An Algorithm Approach, McGraw-Hill, pp. 362-376, 1980. 

  6. "16-Bit Parallel Interface for the ACUTROL ACT2000 Measurement and Motion Control System", ACUTRONIC 

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