초록
본 논문에서는 대기 속도 센서가 없는 항공기에서의 강인 필터 기반의 바람 추정 기법을 제안한다. 바람 속도(wind velocity)는 항공기의 유도 및 제어를 더욱 정밀하게 수행하기 위해 사용되는 정보이다. 일반적으로 바람 속도는, 대기 속도와 지면 속도의 차이를 계산하여 얻을 수 있다. 이때 대기 속도는 피토 튜브와 같은 항공기와 대기의 상대 속도를 측정하는 대기 속도 측정 센서에서 얻을 수 있고, 지면 속도는 항법 시스템으로부터 얻을 수 있다. 그러나 항공기의 구성을 간단하게하기 위하여 대기 속도 측정 센서를 장착하지 않는 경우, 바람 속도를 직접적으로 얻을 수 없기 때문에 필터를 이용한 바람 추정 기법이 필수이다. 이때 난류에 의해 항공기의 공력 계수가 변하게 되는데, 이는 바람 추정 필터의 시스템 모델의 불확실성을 유발하게 되고, 결국 바람 추정 성능이 저하된다. 따라서 본 연구에서는 공력계수 불확실성에 강인함을 확보하기 위해 $H{\infty}$ 필터를 적용한 바람 추정 기법을 제안하였다. 시뮬레이션을 통해 제안하는 기법이 공력계수의 불확실성이 있는 상황에서 성능을 개선하는 것을 확인하였다.
In this paper, a robust filter based wind velocity estimation algorithm without an air velocity sensor in an air vehicle is presented. The wind velocity is useful information for the air vehicle to perform precise guidance and control. In general, the wind velocity can be obtained by subtracting an air velocity which is obtained by an air velocity sensor such as a pitot-tube, and a ground velocity which is obtained by a navigation equipment. However, in order to simplify the configuration of the air vehicle, the wind estimation algorithm is necessary because the wind velocity can not be directly obtained if the air velocity measurement sensor is not used. At this time, the aerodynamic coefficient of the air vehicle changes due to the turbulence, which causes the uncertainty of the system model of the filter, and the wind estimation performance deteriorates. Therefore, in this study, we propose a wind estimation method using $H{\infty}$ filter to ensure robustness against aerodynamic coefficient uncertainty, and we confirmed through simulation that the proposed method improves the performance in the uncertainty of aerodynamic coefficient.
