유도미사일의 순간적인 자세를 추정에서 Yaw 각을 제외하고, Roll, Pitch 각을 추정하는 데는 수십 mil의 초기 정확도를 요구하는 환경에서는 개략정렬 방법으로도 초기 자세값 추정이 가능하다. 진동이 인가되는 헬기 또는 함정 등의 환경에서는 유도탄에 인가되는 진동 주파수와 크기를 해결하기 위해 필터링 기법과 고정밀항법장치를 통한 전달정렬 기법으로 초기자세를 추정하게 된다. 그러나 순간적인 자세추정과 외부인가 정보가 없는 환경에서는 유도탄의 관성측정기에 의존하여 자세를 추정하기 때문에, 진동을 예측하거나 추정하지 않는 경우 진동 노이즈에 의해 자세가 왜곡될 가능성이 크다. 본 연구에서는 순간적인 자세 추정시 측정된 가속도센서 반응을 시험적으로 측정하여 수렴 정도로 예측한 프로파일을 진동환경에서의 순간적인 자세추정 알고리즘에 적용하는 방안을 제시한다. 제시한 방안으로 유도탄의 수 ms 순간의 Roll, Pitch 추정값을 통해 1 sec 이후의 진동 노이즈가 필터링 된 수렴 결과 효과를 나타냄으로써 외부 도움없이 진동인가 환경에서 수 ms 내 관성측정기 측정값으로 nstable한 유도미사일의 급속자세 추정할 수 있음을 확인하였다. 본 연구를 통해 Roll, Pitch 각 추정을 위해 진동 노이즈 제거 기법을 대체하고, 순간적인 유도탄 자세 추정이 가능함을 확인할 수 있었다.

Study on Estimating the Momentary Attitude of An Unstable Guidance Missile Through the Convergence Prediction of The Vibration Response of IMU

Sang-Chan Moon*, Tae-Hoon Lee, Tae-Dong Ahn

In an environment where the initial accuracy is required to be within over 10 mils for estimating Roll and Pitch angles of a missile, except for the Yaw angle, the initial attitude estimation is possible even with the coarse alignment method. In the environment with vibration, such as helicopters or ships, the initial attitude is estimated through filtering method such as notch filter and transfer-alignment using Inertial Navigation System (INS). However, in an environment where there is no external information for instantaneous attitude, the attitude of missile is estimated based on the Inertial Measurement Unit (IMU) of the missile. If the vibration is not predicted or estimated, the attitude is likely to be distorted by the vibration noise. In this study, a method of applying the convergence degree predicted by the measured accelerometer response to the profiles as a trial is proposed for the fast self-alignment in a vibration environment. As a result of applying the proposed method, the Roll and Pitch estimation values of the missile within a few milliseconds indicate the convergence effect of the filtered vibration noise one second later without external information, confirming that it is possible to estimate the unstable instantaneous attitude of a missile within a few milliseconds based on the inertial measurement unit measurements in a vibration-induced environment. Through this study, it was confirmed that the vibration noise removal technique can be replaced for estimating Roll and Pitch angles, and that instantaneous missile attitude estimation is possible.

Keywords: fast self-alignment, IMU, vibration response, attitude

Speaker 문상찬* LIG넥스원