초록 ▼

□ 연구개요
GPS/INS 통합항법 시스템은 GPS와 INS의 장점을 취하면서 두 시스템의 단점을 보완한다. 고속으로 회전하는 항체에서는 각속도의 측정 범위가 좁은 자이로 대신 항체에 분산 배치한 가속도계를 이용해서 각속도를 구할 수 있으며, 이를 이용한 관성항법시스템인 GFINS를 구성할 수 있다. 항체의 동작 특성과 주변 환경(Context)은 변할 수 있으며 변하는 동작 특성이나 환경에 가장 적절한 항법 알고리즘은 다르다. 따라서 항체가 동작하는 환경이나 거동을 검출하고 가장 적절한 항법 알고리즘을 구성하는 상황 적응(C

□ 연구개요
GPS/INS 통합항법 시스템은 GPS와 INS의 장점을 취하면서 두 시스템의 단점을 보완한다. 고속으로 회전하는 항체에서는 각속도의 측정 범위가 좁은 자이로 대신 항체에 분산 배치한 가속도계를 이용해서 각속도를 구할 수 있으며, 이를 이용한 관성항법시스템인 GFINS를 구성할 수 있다. 항체의 동작 특성과 주변 환경(Context)은 변할 수 있으며 변하는 동작 특성이나 환경에 가장 적절한 항법 알고리즘은 다르다. 따라서 항체가 동작하는 환경이나 거동을 검출하고 가장 적절한 항법 알고리즘을 구성하는 상황 적응(Context Adaptive) 항법시스템을 이용하면 매우 정확한 항법 결과를 얻을 수 있다. 본 연구에서는 회전하는 항체의 거동에 기반한 상황적응(Context Adaptive) GPS/GFINS (Global Positioning System/Gyro-Free Inertial Navigation System)에 관한 연구를 수행하고자 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구의 목표는 관성 센서의 출력으로부터 항체의 거동에 기반하여 상황(Behavior-based Context)을 검출하고, 검출한 상황에 적합한 GPS/GFINS 통합항법 알고리즘을 구성하여 보다 정확한 항법해를 제공하는 것이다.
본 연구의 연차별 연구 목표는 1차년도에 GFINS 항법 알고리즘을 개발하고 성능을 평가하는 것이며, 2차년도에 GPS/GFINS 통합항법과 GPS/GRINS 통합항법 알고리즘 개발하고 성능을 평가하는 것이며, 3차년도에 1차년도와 2차년도의 연구 결과를 바탕으로 거동기반 상황적응 GPS/GFINS 통합항법 알고리즘을 개발하고 소프트웨어 플랫폼과 회전원판의 실시간 측성치에 대하여 개발한 알고리즘의 성능을 평가하는 것이다.
1차년도에는 GFINS의 정렬, GFINS와 GRINS의 항법알고리즘을 개발하고, 최적 항법성능을 위한 가속도계의 배치를 제시하였으며, 소프트웨어 플랫폼을 통한 항법시스템 성능평가를 수행하였다. 2차년도에는 GFINS와 GRINS의 오차모델을 도출하고, 이를 바탕으로 GPS/GFINS 통합항법과 GPS/GRINS 통합항법 알고리즘을 개발하고, 소프트웨어 플랫폼을 통한 성능평가를 수행하였다. 3차년도에는 거동기반 상황 검출기와 상황 검출기 결과에 따른 GPS/GFINS 통합항법 시스템 구성하는 알고리즘인 거동기반 상황적응 GPS/GFINS 통합항법시스템을 개발하고 소프트웨어 플랫폼과 회전 원판의 실시간 측정치에 대한 성능평가를 수행하였다.
개발한 알고리즘과 성능평가 결과로부터 당초의 연구 목표를 모두 달성하였음을 확인하였다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
거동기반 상황 적응 GPS/GFINS 통합항법시스템은 포탄이나 로켓과 같이 회전하는 항체와 보행항법시스템이나 차량항법시스템에 이용할 수 있다. 항공기나 자동차의 블랙박스에 장착되어 돌발 상황에서의 사고 원인 분석에도 활용 가능하다. 또한 알고리즘 성능평가용 소프트웨어 플랫폼은 여러 가지 항법 시스템의 시뮬레이터로도 활용 가능하다.
본 연구에서 개발한 기술을 활용하면 특수한 운동이나 극한의 환경에서도 정확한 항법 결과를 얻을 수 있으므로 이제까지 불가능하였던 특수한 상황에서 항체의 자율 운항이 가능할 것이다. 본 연구의 기술개발로 인하여 해외로부터 높은 가격으로 수입되는 제품의 국내 생산에 기여하는 효과도 기대할 수 있다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 2.1 GFINS 동특성 ... 6
• 2.2 GFINS의 정렬 알고리즘 ... 7
• 2.3 GFINS와 GRINS 항법알고리즘 ... 7
• 2.4 최적 항법 성능을 위한 가속도계 배치 ... 7
• 2.5 GFINS 항법 알고리즘 성능평가 ... 8
• 2.6 GF-INS와 GR-INS의 오차모델 ... 8
• 2.7 GPS/GF-INS와 GPS/GR-INS 통합항법 알고리즘 ... 10
• 2.8 GPS/GF-INS와 GPS/GR-INS 통합항법 알고리즘 성능평가 ... 11
• 2.9 거동기반 샇황적응 GPS/GF-INS 통합항법시스템 ... 11
• 2.10 거동기반 상황 검출기 ... 11
• 2.9 IMU 출력추정기 ... 12
• 2.10 GPS/INS 통합항법시스템 ... 14
• 2.11 상황 적응 GPS/GF-INS 통합항법 시스템의 성능평가 ... 14
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 17
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 17
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 17
• 3) 목표 달성 수준 ... 17
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 17
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 6. 참고문헌 ... 19
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 21
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 23
• 끝페이지 ... 25