한국전자통신학회논문지 (The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences)

한국전자통신학회 (Korea Institute of Electronic Communication Science)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

최적 회전 절차 설계를 위한 회전형 관성항법장치의 회전 동작별 항법 오차 분석

Analysis of Navigation Error According to Rotational Motions of Rotational Inertial Navigation for Designing Optimal Rotation Sequence

  • 차재혁 (서울대학교 기계항공공학부) ;
  • 박찬국 (서울대학교 항공우주공학과) ;
  • 조성윤 (경일대학교 기계자동차공학전공) ;
  • 조민수 (국방과학연구소 미사일연구원) ;
  • 박찬주 (국방과학연구소 미사일연구원)
  • 투고 : 2024.02.29
  • 심사 : 2024.04.12
  • 발행 : 2024.04.30
PDF 다운로드
⟨ 이전 논문 다음 논문 ⟩

초록

본 논문에서는 회전형 관성항법장치의 핵심 기술인 최적 회전 절차를 설계하기 위하여 회전 동작별 항법 오차를 분석하는 내용을 다룬다. 회전형 관성항법장치는 관성측정기를 주기적으로 회전시킴으로써 관성센서 오차가 유발하는 항법 오차가 자체적으로 상쇄되도록 고안되었다. 적절히 연이어진 회전 동작은 최대한의 항법 오차를 상쇄시키며, 이를 최적 회전 절차라고 한다. 본 논문에서는 이러한 최적 회전 절차를 설계하기 위하여 회전형 관성항법장치에서 구현 가능한 회전 동작을 구분하고, 각 회전 동작 시 발생되는 항법 오차에 대해 분석한다. 또한 이를 조합하여 회전 절차를 수행할 때 발생되는 항법 오차의 특성을 분석함으로써 최적 회전 절차를 구성하기 위한 조건을 제시한다.

This paper analyzes the navigation error for each rotational motion in order to design an optimal rotation sequence, which is a key technology in the rotational inertial navigation. Rotational inertial navigation system is designed to cancel out navigation errors caused by inertial sensor errors by periodically rotating the inertial measurement unit. A properly sequenced rotational motion cancels out the maximum amount of navigation error and is known as an optimal rotation sequence. To design such an optimal turning procedure, this paper identifies the feasible rotational motions that can be implemented in a rotational inertial navigation system and analyzes the navigation error introduced by each rotational motion. In addition, by analyzing the characteristics of the navigation error generated during a rotation sequence in combination, this paper presents the conditions for designing an optimal rotation sequence.

키워드

과제정보

이 논문은 2022년 정부(방위사업청)의 재원으로 국방과학연구소의 지원을 받아 수행된 연구임(UI220048SD).

참고문헌

  1. D. H. Titterton and J. L. Weston, Strapdown inertial navigation technology, Stevenage, United Kingdom: Institution of Electrical Engineers, 2004.
  2. P. D. Groves, Principles of GNSS, Inertial, and Multisensor Integrated Navigation Systems, 2 ed. Boston, U.S.A.: Artech House, 2013.
  3. M. Shin, D. Kang, K. Kim, J. Kim, C. Lee, and Y. Ko, "A Study on the Multipurpose Golf Putting Range Finder using IR Razer Sensor and Inertial Sensor," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 18, no. 4, 2023, pp. 669-696.
  4. J. Hwang, J. Cha, and C. Park, "A Novel Federated Structure of Invariant EKF Using Left-/Right-Invariant Observations," IEEE Sensors J., vol. 22, no. 21, 2022, pp. 20645-20654. https://doi.org/10.1109/JSEN.2022.3179833
  5. M. Chae, S. Cho, and K. Shin, "Development of a Real Trajectory-based Simulator to Verify the Reliability of the Integrated Navigation System for Trains," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 16, no. 1, 2021, pp. 135-144.
  6. S. Jeon, T. Jo, and S. Hwang, "Utilization Trend of Global Satellite Navigation Systems for Next Generation Mobile Communications and Smart Mobility," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 18, no. 6, 2023, pp. 1057-1066.
  7. W. H. Fincke, "Strapdown Inertial Sensing Unit Rotation/SISUR/-A new approach to inertial navigation," IEEE Position Location and Navigation Symp., San Diego, U.S.A., 1978, pp. 132-145.
  8. C. Kim, H. Yu, I. Lee, J. Oh, and S. Lee, "A Study on Error Analysis of Dual-Axis Rotational Inertial Navigation System Based on Ring Laser Gyroscope," J. of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences, vol. 46, no. 11, 2018, pp. 921-933.
  9. B. Yuan, D. Liao, and S. Han, "Error compensation of an optical gyro INS by multi-axis rotation," Measurement Science and Technology, vol. 23, no. 2, 2012..
  10. F. Zha, L. Chang, and H. He, "Comprehensive error compensation for dual-axis rotational inertial navigation system," IEEE Sensors J., vol. 20, no. 7, 2020, pp. 3788-3802. https://doi.org/10.1109/JSEN.2019.2960532
  11. Q. Wei, F. Zha, and L. Chang, "Novel rotation scheme for dual-axis rotational inertial navigation system based on body diagonal rotation of inertial measurement unit," Measurement Science and Technology, vol. 33, no. 9, 2022.
  12. Z. Liu, L. Wang, K. Li, and J. Sui, "An improved rotation scheme for dual-axis rotational inertial navigation system," IEEE Sensors J., vol. 17, no. 13, 2017, pp. 4189-4196. https://doi.org/10.1109/JSEN.2017.2703604
  13. Q. Wei, F. Zha, and L. Chang, "Novel rotation scheme for dual-axis rotational inertial navigation system based on body diagonal rotation of inertial measurement unit," Measurement Science and Technology, vol. 33, no. 9, 2022.