회전형 관성항법장치(Rotational Inertial Navigation System, RINS)는 Inertial Measurement Unit (IMU)를 하나 이상의 회전축을 갖는 김블위에 장착하고 김블을 규칙적으로 회전시킴으로써 INS의 오차를 상쇄시키는 시스템이다. 김블의 회전 절차에 따라 INS의 오차를 상쇄시키는 특성이 다르게 나타나지만, 공통적으로 RINS만으로도 장시간 항법의 정확성을 유지시킬 수 있다는 장점이 있다. RINS는 주 로 항체 기동이 빠르지 않은 수상함 또는 잠수함에서 사용될 수 있으며, 국내에서는 아직 연구가 초기단계에 있다. 그 동안 연구는 정지상태에서 RINS의 오차 특성을 향상시킬 수 있는 김블의 회전 절 차에 대한 연구가 주를 이루고 있다. 그러나 정지상태에서 획득된 최적 회전 절차의 특성은 항체가 가감속 및 회전 기동을 하면서 더 이상 RINS에서 확보할 수 없게 된다. 항체의 기동 상황을 고려한 김블의 최적 회전 절차를 연구하기 위해 먼저 기동 상황에서의 오차 특성을 이 논문에서 분석한다. 2축 RINS를 갖는 항체가 직진 등속, 직진 가감속, 및 회전 기동을 하는 경우에 RINS에서 나타나는 오 차 특성을 시뮬레이션 기반으로 분석한다.

Error analysis of Dual-axis Rotational Inertial Navigation System According to Vehicle Maneuver

Myeong Seok Chae, Seong Yun Cho*, Chan Gook Park, Minsu Jo, Chanju Park

Rotational Inertial Navigation System (RINS) is a self-compensating system that mounts an Inertial Measurement Unit (IMU) on a gimbal with rotation axes and rotates the gimbal regularly to compensate for errors in the Inertial Navigation System (INS). The error compensation characteristics of RINS vary depending on the gimbal's rotation procedure, but the general advantage is that RINS alone can maintain navigation accuracy over long periods of time. RINS is primarily used on surface vessels or submarines with slow maneuverability, and research is still in the early stages in Korea. So far, research has mainly focused on the gimbal's rotation procedures that can improve the performance of RINS while in a stationary state. However, the characteristics of RINS due to the optimal rotation procedure planned in the stationary state can no longer be obtained as the vehicle maneuvers. To study the optimal gimbal rotation procedures considering vehicle maneuvers, the error characteristics of RINS in dynamic situations are first analyzed in this paper. When a vehicle with a two-axis RINS performs straight constant speed, straight acceleration/deceleration, and rotational maneuvers, the error characteristics that appear in RINS are analyzed through simulation.

Keywords: rotational INS, gimbal rotation, vehicle maneuvering, attitude error analysis

Speaker 채명석 경일대학교