관성항법장치는 자이로스코프 및 가속도계와 같은 관성센서를 이용하여 외부의 도움 없이 가속도, 각속도 측정치의 적분을 통하여 위치, 속도, 자세 등의 항법정보를 실시간으로 제공하는 장비 로 항공/우주 및 국방분야에서 주요하게 사용되는 장비이다. 특히 전차나 장갑차 등 지상에서 운행하는 플랫폼에 적용되는 항법장치를 지상항법장치(Land Navigation System, LNS)로 분류한 다. 관성항법장치의 성능을 결정하는 구성품 중 가장 중요한 부품인 자이로스코프는 동작방식에 따라 기계식 자이로, 광학식 자이로, 공진형 자이로 등으로 분류된다. 공진형 자이로의 일종인 반 구형 공진 자이로(Hemispherical Resonating Gyro, HRG)는 기계식 또는 광학식 자이로와 비교하여 가장 최근에 개발된 자이로이다. 국내에서는 기술적으로 가장 성숙되어있는 링 레이저 자이 로 기반의 항법장치가 방산분야 플랫폼 항법장치로 가장 많이 사용되고 있으며, 그 중 지상항법장치로는 미국 Honeywell사의 TALIN이 주로 사용되고 있다. HRG는 기존의 기계식 자이로 및 광 학식 자이로와 비교하여 구성품 수가 적고, 내구성이 뛰어나며, 크기도 상대적으로 작은 장점을 가지고 있다. 본 논문에서는 HRG기반의 고성능 지상항법장치인 프랑스 SAFRAN사의 GEONYX 지상항법장치에 대한 항법성능을 분석하였다. 특히 지상항법장치가 적용되는 지상 플랫폼의 운행 특성을 고려하여 GNSS 보정항법, Non-Holonomic Constraint (NHC) 보정항법 등 다양한 운 행환경에서의 보정항법성능을 실재 차량탑재시험을 통해 시험/평가하였다.

Analysis of Navigation Performance of HRG-based Land Navigation System

Kijeong Yoo*, Suktae Kang, Kyungdon Ryu, Dohun Kim

An inertial navigation system is a device that provides real-time navigation solution such as position, velocity, and attitude through the integration of acceleration and angular velocity measurements without external assistance using inertial sensors such as gyroscopes and accelerometers, and is a major device used in the aerospace and defense sectors. In particular, navigation system applied to platforms operating on the ground, such as tanks and fighting vehicles, are classified as land navigation systems (LNS). Gyroscopes, the most important component that determines the performance of inertial navigation systems, are classified into mechanical gyros, optical gyros, and resonating gyros according to their operation method. Hemispherical Resonating Gyro (HRG), a type of resonant gyro, is the most recently developed gyro compared to mechanical or optical gyros. In Korea, the most technologically mature ring laser gyro-based navigation system is most often used as a navigation system for platforms in the defense field, and the TALIN of Honeywell (USA) is mainly used as a LNS. Compared to conventional mechanical and optical gyros, HRG has the advantages of fewer components, high reliability, and relatively small size. This paper analyses the navigation performance of the GEONYX LNS of SAFRAN, a high-performance LNS based on HRG. In particular, considering the operating characteristics of the ground platform to which it is applied, the navigation performance in various operating environments such as GNSS aided navigation and Non-Holonomic Constraint (NHC) aided navigation was tested and evaluated through actual van tests.

Keywords: HRG, land navigation system, gyroscope, accelerometer, non-holonomic constraint

Speaker 유기정* 국방과학연구소