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관성항법장치를 이용한 K2전차 전차포 자세측정 방법 및 명중률에 미치는 영향에 대한 연구
A Study on Measurement of Gun's Attitude of K2 MBT Using Inertial Navigation System and Its Effects on the Hit Probability 원문보기

韓國軍事科學技術學會誌 = Journal of the KIMST, v.19 no.2, 2016년, pp.218 - 226  

김성호 (현대로템주식회사 중기사업본부) ,  김건국 (현대로템주식회사 중기사업본부) ,  권혁민 (현대로템주식회사 중기사업본부) ,  유석진 (현대로템주식회사 중기사업본부) ,  박병훈 (국방과학연구소 제5기술연구본부) ,  이병길 (방위사업청 전차사업팀) ,  김의환 (아주대학교 시스템공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In the original design of K2 tank the Vertical Sensor Unit(VSU) was mounted to measure the attitude of the main gun to enhance the hit probability. In this research, as a part of efforts to reduce the cost of K2, it was theoretically simulated and evaluated to use the data from Inertial Navigation S...

주제어

#수직감지유닛   #관성항법장치  

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

문제 정의

  • 첫번째는 전차의 명중률에 영향을 미치는 요소 중 전차포 자세값을 제외한 나머지 요소는 고정변수로 가정하였다. 그 이유는 전차포 자세값에 대하여 VSU와 INS를 적용한 시스템의 명중률 결과를 비교하기 위해서이다. 두 번째는 전차는 이동하지 않고 고정되어 있는 상태에서 표적이 고정되어 있는 상태(Stationary Vehicle-Stationary Target, S-S)와 표적이 이동하는 상태 (Stationary Vehicle-Moving Target, S-M)에서 명중률을 계산하였다.
  • 본 논문에서는 K2전차의 수직감지유닛(VSU, Vertical Sensor Unit)을 대체할 수 있는 스트랩다운 관성항법 장치(INS, Strap-Down Inertial Navigation System)를 이용한 전차포 자세(롤/피치) 계산방법을 제시하였다. 이 방법에 대한 검증방법으로는 명중률에 대한 시뮬레이션, 탄도해의 비교, K2전차에서의 시험으로 적용가능성을 분석하였다.
  • 또한 항법오차를 보상하는 대표적인 방법인 영속도 보정(ZUPT, Zero Velocity Update)이 있는데 K2전차에 적용된 INS는 위의 두가지 방법이 적용되었으므로 항법누적오차에 따른 영향은 없다고 할 수 있다. 본 논문의 연구목적은 K2전차의 INS와 차체와 포탑의 선회각을 측정하는 엔코더, 포탑과 전차포의 고저각을 측정하는 포고저감지기(GTR, Gun Trunnion Resolver)을 이용하여 전차포의 자세(롤/피치)를 계산하여 그 자세정보를 사격제원 계산에 사용할 수 있는 방법을 제안하고, 이 방법의 사용 가능 여부를 판단하기 위한 연구이다. 본 논문의 구성은 다음과 같다.

가설 설정

  • 명중률에 대한 시뮬레이션 조건은 다음과 같다. 첫번째는 전차의 명중률에 영향을 미치는 요소 중 전차포 자세값을 제외한 나머지 요소는 고정변수로 가정하였다. 그 이유는 전차포 자세값에 대하여 VSU와 INS를 적용한 시스템의 명중률 결과를 비교하기 위해서이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
K2전차는 무엇인가? K2전차는 대한민국의 차세대 주력 전차이며 세계적으로 현존하는 3.5세대 전차 중 최고 성능을 보유하고 있다. 이러한 K2전차에 탑재되는 수직감지유닛(이하 VSU, Vertical Sensor Unit)은 전차포의 자세(롤/피치)를 측정하는 기계식 자이로(Gyro)로서 고가의 장비임에도 명중률 제고를 위하여 대부분의 전차에 사용되어 왔다.
VSU가 K2전차의 사격정확도를 향상시키는 원리는 무엇인가? 1은 K2전차 전차포에 VSU가 장착되는 위치와 형상을 나타낸다. VSU는 회전중심축이 지구중심을 향하는 수직 기계식 자이로(Gyro)로써 전차의 전차포 하단에 장착되어, 전차포의 상하/좌우 2축(Two degree of Freedom)에 대한 위치변위를 사격통제장치로 전달하여 사격 정확도를 향상시키는 기능을 수행한다.
INS의 단점은 무엇인가? INS는 동적특성이 우수하고 짧은 시간동안의 정확도가 높으며, 주위 환경에 관계없이 연속적인 항법이 가능 하여 다양한 무기체계의 기본 항법시스템으로 이용되고 있다[7]. 그러나 장시간 연속사용하는 경우 적분연산에 의한 항법계산과정에서 관성센서 오차와 중력오차가 누적 되어 동작시간에 따라 위치오차와 고도오차는 기하급수적으로 증가하는 특성을 가지고 있다[7]. 이러한 INS의 단점을 보완하기 위해 GPS(Global Positioning System)와 속도계(Odometer) 등과 같은 보조센서를 INS 와 결합한 복합항법시스템을 구성하는 것이 일반적이다[7].
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참고문헌 (7)

  1. Hyundai Rotem Company, "An Analysis of Hit Probability of Tank's Gun," 1995. 

  2. General Dynamics, "Error Budget Analysis," 1999. 

  3. G. Kim, H. Kwon, B. Kim, Y. Park, H. Ahn, Y. Kim, "Analysis of the Effect on the First Round Hit Probability(FRHP) by Target Distance which is Affected by the Error Source of the Fire Control System," KIMST Annual Conference Proceedings, June, 2011. 

  4. G. Kim, Y. Jung, H, Kwon, S. Yu, "A Technical Analysis Method and System which can be Applied to Predict the First Round Hit Probability of the Main Battle Tank," Patent No. 10-2015-0019033, In Korea, 2015. 

  5. KDS 2350-4003, TANK, COMBAT, FULL-TRACKED, K2. 

  6. Christopher Jekeli, "Inertial Navigation Systems with Geodetic Applications," de Gruyter, New York, pp. 9-19, 2000. 

  7. Young-Bum Park, "Design and Performance Analysis of NHC/ZUPT Kalman Filter with Mounting Misalignment Estimation," Journal of the KIMST, Vol. 12, No. 5, pp. 636-643, 2009. 

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