[논문]탐색기와 관성항법장치 간 비정렬각 측정 기법 연구

김태훈; 이호준; 정진섭; 최홍석

doi:10.9766/kimst.2014.17.1.135

탐색기와 관성항법장치 간 비정렬각 측정 기법 연구
A Study on Measuring the Misaligned Angle between Seeker and Inertial Navigation System 원문보기

韓國軍事科學技術學會誌 = Journal of the KIMST, v.17 no.1, 2014년, pp.135 - 141

김태훈 (국방과학연구소 대함유도무기체계단) , 이호준 (국방과학연구소 대함유도무기체계단) , 정진섭 (국방과학연구소 대함유도무기체계단) , 최홍석 (국방과학연구소 대함유도무기체계단)

Abstract ▼ AI-Helper

In order to guide a flying object which uses a seeker(SKR) and an inertial navigation system(INS) properly, we should confirm that axes of both equipments are aligned in the scope expected. In this paper we have proposed a method to measure the misaligned angle between a SKR and an INS during the system integration procedure. And we expanded this method to measure misalignments between several SKRs and an INS in case of captive flight test.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

INS 센서와 SKR 광축 사이의 비정렬각을 측정하려면 둘 중 하나의 좌표계를 기준으로 삼아야 하지만 둘 중 하나의 좌표계를 기준으로 다른 하나를 표현하기가 어렵다. 따라서 본 논문에서는 동체 중심축에 대한 INS와 SKR 각각의 비정렬각을 먼저 측정하고 이 측정값을 활용하여 INS 센서와 SKR 광축의 비정렬각을 계산하는 방법을 제안한다.
SKR가 하나인 경우에도 그렇지만 탑재비행시험의 경우에는 다수의 SKR를 동일한 환경에서 시험하기 위해 다수의 파드를 운용하는 경우가 있는데 이 때에도 임의의 위치에 있는 INS와의 비정렬각을 측정할 필요가 있다. 본 연구에서는 이와 같은 경우에 적용할 수 있는 비정렬각 측정 방법을 제시하고 실제로 적용함으로써 시험의 신뢰성을 높이는 데 큰 기여를 하였다.
2장에서는 비정렬각을 측정하는 대상물인 SKR와 INS가 비행체나 파드 등의 원기둥 형태의 하나의 동체 내에 위치하였을 경우에 비정렬각을 측정하는 방법을 제시하였다. 본 장에서는 2개의 SKR를 장착한 파드 구성을 기본으로 하여 다수의 SKR를 비교 평가하기 위한 탑재시험 구성에도 적용할 수 있는 방법에 대해 확장하여 기술한다.
본 절에서는 위에서 제시한 비정렬각 측정 방법의 효용성을 간략히 검증하기 위한 시험 방법 및 그 결과를 제시한다. 대표적인 예로서, INS와 동체와의 pitch 방향 비정렬각을 2.

가설 설정

일반적으로 파드 내에 INS도 위치하기 때문에 비교의 기준자료를 제공하는 INS가 우측파드에 위치한다고 가정한다. 우리가 측정하고자 하는 값은 우측파드의 INS와 우측파드의 SKR 비정렬각, 그리고 우측파드의 INS와 좌측파드의 SKR의 비정렬각이다.

제안 방법

전자는 2장에서 제시한 방법을 사용하여 찾을 수 있지만 단일 동체 내에 위치하지 않은 장비 사이의 비정렬각인 후자는 직접적으로 측정할 수 없다. 이에 좌측 파드에 INS를 별도로 장착하여 간접적으로 측정하는 방법을 고안하였다.

성능/효과

2의 절차를 수행하여 비정렬각 계산을 수행한다. 비정렬각 재측정 결과가 와셔를 덧대어 발생한 pitch 각 변화를 반영하였다면 위에서 제시한 측정 방법이 효용성 있다고 판단할 수 있다. 예를 들어 장비 전방 장착부에 와셔를 덧대어 약 0.

후속연구

향후에는 비정렬각 측정 뿐 아니라 이를 보정할 수 있는 편리한 방법의 개발을 통해 계측의 의의를 높일 수 있도록 연구할 예정이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	탐색기 정보를 활용하여 비행체를 제어하기 위해서는 무엇이 중요한가?	SKR 정보를 활용하여 비행체를 제어하기 위해서는 INS가 인식하는 자세 정보와 SKR가 인식하는 자세 정보 간 일치가 중요하다. 두 정보의 정렬상태가 일정 수준 이상을 넘어서면 SKR의 시각 영역에서 벗어나거나 추적하는 목표물로의 유도가 불가능한 상황이 되기 때문에 SKR의 광축과 INS의 센서축의 정렬 상태가 비행에 문제없는 수준이 되도록 해야 한다.
	관성항법장치는 무엇을 계산하는가?	무인 비행체가 목표물까지 비행하기 위해서는 엔진 추력이나 구동 날개 등을 조정하기 위한 유도조종컴퓨터 이외에도 자이로나 가속도계 센서를 탑재하여 비행체의 위치, 자세, 속도 등을 계산하여 출력하는 관성항법장치(이하 INS : Inertial Navigation System)가 기본적으로 필요하다. INS와 별도로 GPS나 기압고도계 등의 각종 센서류를 추가 장착하면 위치나 고도 등의 정보를 주기적으로 업데이트함으로써 INS가 가지고 있는 발산 특성을 보정할 수 있다.
	INS의 센서와 SKR 광축의 비정렬각은 어떤 오차들이 누적되어 나타나는 것인가?	INS의 센서와 SKR 광축의 비정렬각은 INS 센서와 하우징 장착오차[5], INS의 동체 장착오차, 동체의 INS와 SKR 장착면 사이의 정렬오차, SKR의 동체 장착오차, SKR 자체의 광축-기계축 정렬오차 등 여러 가지 제작 및 조립 오차가 누적되어 나타나다. 이러한 오차들을 각각 측정하여 합산하는 것은 어려우며, SKR와 INS를 동체에 최종 조립한 상태에서 비정렬각을 측정하는 것이 효과적이다.

참고문헌 (5)

Sung-Mahn Lee, Suchang Lee, Hyun-Shik Oh, Duck- Yong Suung, "Test and Evaluation of Onboard Equipments for Guided Missile via Captive Flight Test," Journal of the Korean Society for Aeronautical and Space Sciences Vol. 35 No. 1, pp. 73-78, 2007.

원문보기 상세보기
Hyeong-Seop Yeom, Jong-Hoon Oh, Myung-Sung Kim, "Application of Captive Flight Test to Weapon System Development," 2010 Fall Conference, Korean Society for Aeronautical and Space Sciences Vol. 2, pp. 1294-1297, 2010.
Jeff Sanders, Randall Roland, David Cosby, Danny Saylor, Ken Harrison, "Captive Flight Test-based Infrared Validation of a Hardware-in-the-loop Simulation," Proceedings of SPIE, Vol. 4027, pp. 292-300, 2000.
Margaret A. Phillips, Robert L. Hall, Ricky. Hammon, Brian A. Brackney, "Development of Simulation Tools for the Analysis of Captive Flight Test Data for Imaging Infrared Missile Seekers," Proceedgins of SPIE Vol. 4365, pp. 26-33, 2001.
Haesung Yu, Tadhoon Kim, Cheon Joong Kim, Youn Seon Lee, Heung-won Park, "A Study on Methods of Measuring and Compensating Misalignment between Inertial Sensor Bod and Housing Frame," Journal of the KIMST Vol. 15 No. 4, pp. 374-380, 2012.

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