항체에 분산 배치한 가속도계를 이용하여 회전 가속도를 측정하고 이로부터 자세 변화율을 구하면 자이로스코프 없이 관성항법이 가능하다. 동작 범위가 넓은 가속도계를 이용하여 자이로스코프로 관성항법이 불가능한 고속 회전 포탄에 대하여 자세 변화율, 자세, 속도 그리고 위치를 구할 수 있다. 본 논문에서는 고속으로 회전하는 포탄의 롤 각 추정을 위한 자이로 없는 관성항법 알고리즘을 제안하였다. 가속도계의 개수 및 배치에 따른 자이로 없는 관성항법시스템의 동특성 방정식을 유도하고, 이를 바탕으로 회전 포탄의 롤 각 변화율 및 롤 각을 추정하였다. 제안한 자이로 없는 관성항법 알고리즘은 가속도계의 출력으로부터 회전 포탄의 롤 각 변화율을 추정한 후 이것으로부터 회전 포탄의 롤 각을 추정한다. 가속도계 6개를 정육면체의 각 면의 중심에 배치했을 때와 원점과 세 축에 각각 3개의 직교한 가속도계 뭉치를 배치하였을 때의 자이로 없는 관성항법시스템의 동특성 방정식을 바탕으로 롤 각 변화율 및 롤 각 추정 알고리즘을 각각 구성하였다. 본 논문에서 제시한 알고리즘의 유용성을 보이기 위해 가속도 데이터 생성기 S/W를 통해 고속으로 회전하는 포탄에 설치한 가속도계의 출력을 모사하고, 이것에 대하여 제안한 알고리즘으로 추정한 롤 각을 확인하였다.

Keywords: gyro-free, inertial navigation system, artillery projectile, roll angle estimation

Speaker Junhak Lee