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가속도계 온도안정화 상태에서 고정이득방식 자체정렬의 성능개선 방법에 대한 연구
A Study on Performance Improvement Method of Fixed-gain Self-alignment on Temperature Stabilizing State of Accelerometers 원문보기

韓國軍事科學技術學會誌 = Journal of the KIMST, v.19 no.4, 2016년, pp.435 - 442  

이인섭 (국방과학연구소 제3기술연구본부)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

For inertial navigation systems, initial information such as position, velocity and attitude is required for navigation. Self-alignment is the process to determine initial attitude on stationary condition using inertial measurements such as accelerations and angular rates. The accuracy of self-align...

주제어

#자체정렬   #온도안정화 오차   #관성항법장치   #곡선적합  

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

문제 정의

  • 본 논문에서는 가속도계 온도안정화 오차가 존재하는 경우에 정렬정밀도 저하를 막고 정렬시간 단축을 위하여, 고정이득 방식의 자체정렬에서 수평축 제어신호를 곡선적합(curve fitting)하여 계산하는 관성항법시스템 차원의 새로운 방법을 제시하였다. 또한, 이러한 기법을 적용할 경우, 기존 자체정렬 방법 대비하여 방위각 오차 개선 및 정렬시간 단축이 가능함을 시뮬레이션 및 실험을 통하여 확인하였다.
  • 본 논문에서는 관성항법장치가 고정이득 방식의 자체정렬을 수행할 경우, 가속도계 온도안정화 오차에 의한 방위각 정밀도 저하를 막고 정렬시간을 단축시켜 자체정렬 성능을 개선하는 방법을 제안하였다. 가속도계 온도안정화 오차가 있는 경우, 수평축 제어신호에 오차가 유발되어 방위각 오차를 발생시키게 된다.
  • 본 논문에서는 온도안정화 오차의 영향을 최소화 하여, 방위각 정밀도 저하를 막고 정렬시간을 단축하기 위해 수평축 제어신호를 곡선 적합하여 방위각을 계산하는 새로운 방법을 제안하였다. Fig.

가설 설정

  • 가속도계 온도 안정화 상태에서의 자체 정렬 성능 분석을 위하여 2차 고정이득 방식의 자체 정렬을 가정하였다. 일반적으로 2차 제어기를 이용한 고정이득 방식의 스트랩다운 관성항법장치의 정렬루프는 Fig.
  • 그러나 자이로 랜덤워크의 경우 하드웨어 특성에 의해 발생하는 것으로, 정렬 기법을 통하여 개선하는 것은 사실상 불가능 하다. 그러므로 본 논문에서는 자이로 랜덤워크 오차는 가속도계 온도안정화 오차에 비해 정렬정밀도 및 정렬시간에 대한 영향이 작다고 가정하여 방위각 정밀도를 확보하고 정렬시간을 단축하는 새로운 자체정렬 방법에 대한 연구결과를 제시한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
자체정렬이란 무엇인가? 대표적인 추측 항법장치인 관성항법장치(Inertial Navigation System : INS)는 항법을 수행하기 위해서 초기 위치, 속도, 자세 정보가 요구된다. 자이로/가속도계와 같은 관성센서가 측정한 각속도/가속도 정보를 이용하여 정지 상태에서 초기 자세를 획득하는 것을 자체정렬이라 한다. 관성항법장치의 초기 항법 성능은 자체정렬 정밀도에 의해 결정되며 자체정렬시 관성센서 오차는 정렬 정밀도를 저하시키는 주요원인이 된다[1-3].
가속도계 온도안정화 오차란 무엇을 의미하는가? 관성항법장치의 초기 항법 성능은 자체정렬 정밀도에 의해 결정되며 자체정렬시 관성센서 오차는 정렬 정밀도를 저하시키는 주요원인이 된다[1-3]. 관성항법장치에 전원이 인가되면 가속도계가 온도안정(stabilized) 상태에 도달하기 전에 온도가 상승하며, 이 과정에서 가속도계 오차가 시간에 따라 변하는 특성을 보인다. 이를 가속도계 온도안정화 오차 (temperature stabilizing error)라고 한다[4].
관성항법장치에는 무엇이 요구되는가? 대표적인 추측 항법장치인 관성항법장치(Inertial Navigation System : INS)는 항법을 수행하기 위해서 초기 위치, 속도, 자세 정보가 요구된다. 자이로/가속도계와 같은 관성센서가 측정한 각속도/가속도 정보를 이용하여 정지 상태에서 초기 자세를 획득하는 것을 자체정렬이라 한다.
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참고문헌 (9)

  1. O. Salychev, "Inertial Systems in Navigation and Geophysics," Bauman MSTU Press, pp. 155-168, 1998. 

  2. D. H. Titterton and J. L. Weston, "Strapdown Inertial Navigation Technology," Institution of Engineering & Technology, pp. 259-272, 1998. 

  3. K. R. Britting, Inertial Navigation Systems Analysis, John Wiley & Sons, Inc., 1971. 

  4. C. J. Kim, Performance Analysis of Self-Alignment in the Temperature Stabilizing State of Inertial Navigation System, JKSAS, 2011. 

  5. Modular Azimuth Position System, Honeywell Technical Description, 1986. 

  6. S. A. Foote and D. B. Grindeland, Model QA3000 $Q-FLEX^{(R)}$ Accelerometer High Performance Test Results, IEEE, 1992. 

  7. QA-3000 Accelerometer, Inertial & Sensor Products, AlliedSignal Aerospace, 1994. 

  8. QA-2000 Accelerometer, Inertial & Sensor Products, AlliedSignal Aerospace, 1994. 

  9. J. H. Oh, "Performance Improvement Method of Fixed Gain Self-Alignment in the Temperature Stabilizing State of Inertial Navigation System," KIMST Annual Conference Proceedings, 2015. 

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