본 논문에서는 GPS/INS 항법 시스템에 지자기 센서의 3차원 자기장 벡터 측정치를 결합하여 항법 성능을 향상시키고 GPS의 고장 시 발생할 수 있는 항법해의 발산을 감소시키는 방안에 대하여 연구하였다. 지자기 센서를 이용한 방위각 결합 방법은 저가의 GPS/INS 항법 시스템에서 관측성이 부족한 방위각 성능을 개선하는데 널리 활용되고 있다. 하지만 GPS에 고장이 발생할 경우 잘못된 방위각 정보로 인하여 항법해의 발산이 더욱 촉진될 수 있다. 본 논문에서는 지자기 센서의 3차원 자기장 벡터 측정치 결합 방법을 제안한다. 이 방법은 기존의 지자기 방위각 결합 방법과 달리 결합의 과정에서 자세 정보를 필요로 하지 않기 때문에 GPS 고장 시에도 문제 없이 사용이 가능하다. 또한 기존의 지자기 방위각 결합 방법은 방위각 방향의 1차원 정보만 활용하는 반면 제안된 방법은 지자기 벡터의 2차원 자세 정보를 활용하기 때문에 시스템의 관측성을 향상시키는 것이 가능한다. 제안된 방법의 효과를 확인하기 위하여 GPS의 정상 작동 및 고장 상황에 대한 시뮬레이션을 수행하였다. 수행 결과 3차원 자기장 벡터 측정치 결합 방법이 기존 방법과 비교하여 항법 해 정확도를 향상 시켰으며 GPS 고장 시에는 항법해의 발산 속도를 감소시키는 것을 확인하였다.

Keywords: magnetometer, unmanned aerial vehicle, GPS, inertial navigation system

Speaker Heekwon No