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문제 정의
- 본 논문에서는 고기동 환경에서 적용 가능한 시간지연보상 전달정렬 기법을 제시하였다. 시간지연보상 오차에 의해 항체의 기동에 따라 정확도가 떨어지는 기존 전달정렬 기법을 보완하여 MINS의 각속도, 각가속도 그리고 가속도를 이용하여 시간지연오 차를 보상하였다.
- 본 장에서는 시간지연에 의한 자세오차를 최소화하고 고기동 환경에 적용 가능한 시간지연 오차 보상방법에 대해 기술한다. 시간 지연된 속도 정보 및 좌표변환 행렬을 테일러급수 전개하여 2차항까지 정리하면 각각 식 (14), (15)와 같다.
- 제시된 방법은 낮은 주파수로 기동하는 저기동 환경에서의 자세추정에는 유효하나 운동 크기가 증가할 경우 측정오차의 크기 또한 증가하기 때문에 고기동 환경에서 적용 시 모델오차로 작용하여 전달정렬 성능이 저하된다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 본 논문에서는 측정치 모델 오차를 감소시키기 위해 MINS의 각속도 정보이외에 가속도와 각가속도 정보를 추가적으로 이용하여 자세측정치의 시간지연보 상 시 이차항까지 고려한 전달정렬 기법을 제시한다. 이 때 필요한 각가속도 정보는 MINS의 각속도 정보로부터 추정한다.
가설 설정
- MINS의 자세오차는 수평(롤, 피치) 0.1mrad(1σ), 수직 (헤딩) 1mrad(1σ)이며 MINS와 SINS 사이의 장착비정렬각은 0.5 도(1σ)로 가정하였다.
- 해상상태에 따라 함정의 운동조건을 표 1과 같이 가정하였다. SSL1에 비해 SSL5은 주기는 동일하고 진폭이 세 축 모두 약 10배 큰 값을 갖도록 가정하였다. 두 경우 모두 함정은 진행방향으로 15m/sec의 속도로 이동하는 것으로 가정하였다.
- SSL1에 비해 SSL5은 주기는 동일하고 진폭이 세 축 모두 약 10배 큰 값을 갖도록 가정하였다. 두 경우 모두 함정은 진행방향으로 15m/sec의 속도로 이동하는 것으로 가정하였다.
- 본 논문에서 제시한 전달정렬 기법의 타당성을 검증하고 성능을 분석하기 위해 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션은 함정의 발사대에 장착된 유도탄의 전달정렬 상황을 가정하였다. 이때 해상상태(SSL : Sea State Level)에 따라 운동특성이 달라지는 상황을 가정하였다.
- 전달정렬 칼만필터의 시스템 모델은 SINS의 속도 및 자세오차, 장착비정렬각 오차 및 시간지연 오차를 상태변수로 사용한다. 이때 사용되는 SINS 속도 및 자세오차 모델은 psi 오차모델을 적용하였으며[7], 장착비정렬각 오차와 시간지연 오차는 랜덤상 수로 가정하였다. 사용된 오차모델을 정리하면 아래 식과 같다.
- 시뮬레이션은 함정의 발사대에 장착된 유도탄의 전달정렬 상황을 가정하였다. 이때 해상상태(SSL : Sea State Level)에 따라 운동특성이 달라지는 상황을 가정하였다. SSL1은 파고가 매우 잔잔한 경우이며 SSL5은 파고가 매우 높은 경우이다.
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