초록

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MEMS 기반 관성 센서를 이용한 항법장치를 개발하는 경우, 칼만 필터(Kalman Filter, KF) 구축 여부에 따라 그 성능이 결정된다. 특히 해상에서 이러한 MEMS 기반 관성항법 장치를 사용하는 경우에는, 육상과 달리 다양한 제약조건이 따르게 된다. KF는 선형과 비선형으로 구분되고, 비선형은 다시 확장 KF와 Unscented KF, Particle KF 등 다양한 것이 연구 개발되어 있는데, 해상에 적용하기 위해서는 이러한 다양한 필터들의 특징과 추가 요청사항 등을 사전 조사할 필요가 있다. 본 연구에서는 기존 개발된 KF를 조사하여 해상용 MEMS 기반 관성 항법장치를 개발하는 경우 필요한 필터 구성 방법을 조사하여 문제점을 살펴보고, 이 문제 해결을 위한 방안을 검토하였다.

MEMS 기반 관성 센서를 이용한 항법장치를 개발하는 경우, 칼만 필터(Kalman Filter, KF) 구축 여부에 따라 그 성능이 결정된다. 특히 해상에서 이러한 MEMS 기반 관성항법 장치를 사용하는 경우에는, 육상과 달리 다양한 제약조건이 따르게 된다. KF는 선형과 비선형으로 구분되고, 비선형은 다시 확장 KF와 Unscented KF, Particle KF 등 다양한 것이 연구 개발되어 있는데, 해상에 적용하기 위해서는 이러한 다양한 필터들의 특징과 추가 요청사항 등을 사전 조사할 필요가 있다. 본 연구에서는 기존 개발된 KF를 조사하여 해상용 MEMS 기반 관성 항법장치를 개발하는 경우 필요한 필터 구성 방법을 조사하여 문제점을 살펴보고, 이 문제 해결을 위한 방안을 검토하였다.

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• 연구 주제
• 연구 결과

문제 정의

• 본 연구의 최종 목적은 MEMS 형태의 소형 저가 관성센서를 사용하여 소형선박용 항법장치를 개발하여 최근 증가하고 있는 소형 요트나 소형 작업선 등에 적용하기 위한 것이다. 본 논문에서는 관성항법장치 모델을 구성하는데 가장 중요한 칼만필터(Kalman Filter)에 대해서 살펴본다.
• 본 논문에서는 저가의 MEMS 관성센서를 이용한 소형 선박용 항법장치를 개발하는 경우 적용할 칼만 필터(KF)에 관해서 살펴보았다. KF는 선형 KF와 EKF, UKF 등이 개발되어 있고, 저가면서 성능이 우수한 MEMS 관성항법장치를 개발하기 위해서는 UKF가 적합한 것으로 조사되었다.
• 본 연구의 최종 목적은 MEMS 형태의 소형 저가 관성센서를 사용하여 소형선박용 항법장치를 개발하여 최근 증가하고 있는 소형 요트나 소형 작업선 등에 적용하기 위한 것이다. 본 논문에서는 관성항법장치 모델을 구성하는데 가장 중요한 칼만필터(Kalman Filter)에 대해서 살펴본다.

후속연구

• 현재 MEMS 기반 3축 gyroscope와 3축 accelerometer를 이용한 관성항법 시스템을 제작 중에 있으며, 여기에 UKF를 적용하여 소형이면서 저가이고, 저전력의 소형 선박용 항법장치를 개발할 예정이다.

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