관성 항법 시스템 또는 INS 장치는 다양한 애플리케이션에 사용됩니다. 이 블로그에서는 여객기부터 무인 항공기(UAV)에 이르기까지 항공기에서 관성 항법 시스템의 역할을 살펴보겠습니다.
대부분의 사람들은 항공기를 떠올릴 때 여객기나 화물기를 떠올립니다. 이러한 유형의 항공기에서 관성 항법 시스템은 조종사에게 비행기의 위치와 방향, 피치, 롤을 알려주는 데 사용되는 여러 기술 중 하나입니다.
대화 상대에 따라 INS에는 하나 또는 두 개의 주요 구성 요소가 포함됩니다. INS에는 항상 관성 측정 단위또는 IMU를 포함하며, INS는 속도, 방향, 방향, 피치, 롤, 요의 변화를 추정하는 데 사용합니다. 일부에서는 이것이 INS에 포함된 모든 것이라고 정의하기도 하지만, 저희를 포함한 일부 사람들은 INS를 IMU와 글로벌 항법 위성 시스템 (GNSS) 수신기의 조합으로 정의하기도 합니다. 수신기는 지구 궤도를 도는 위성으로부터 INS에 위치 데이터를 제공합니다. 모든 항공기가 GNSS 위성의 데이터를 사용하여 위치를 파악하기 때문에 항공기의 위치와 그 데이터가 IMU와 통합되는지 여부의 문제일 뿐입니다.
항공기의 관성 내비게이션 시스템
관성 내비게이션 시스템은 다른 모든 곳에서 유용한 것과 같은 이유로 항공기에서도 유용하며, 신뢰할 수 있는 위치 추정 방법을 제공합니다. 또한 위치 데이터는 내부에 IMU가 내장되어 있어 전파 방해나 간섭에 영향을 받지 않습니다(단기간 동안). IMU와 GNSS 데이터를 결합한 INS에서는 이 두 가지가 함께 작동하여 서로의 약점을 보완합니다. GNSS 신호가 차단된 지역에서는 IMU가 비행기의 경로를 유지하는 데 도움을 주고, GNSS 데이터는 모든 IMU가 취약한 위치 드리프트를 보정하는 데 도움을 줍니다.
따라서 관성 항법 시스템은 여객기 및 기타 상업용 항공기에서 사용됩니다. 하지만 다른 유형의 항공기는 어떨까요?
UAV 내비게이션의 관성 항법 시스템
소형 드론이든 대형 드론이든 무인 항공기 정보, 감시 및 정찰(ISR) 무인 항공기에는 목적지까지 갔다가 돌아오는 데 도움이 되는 위치 추적 시스템이 필요합니다. 관성 항법 시스템은 이러한 시스템의 핵심 구성 요소입니다. 유인 항공기와 마찬가지로 INS는 항공기의 위치, 방향, 피치, 롤, 요에 대한 데이터를 제공합니다. 자율 주행 UAV에서는 이 데이터가 내비게이션 컴퓨터에 입력되어 몇 가지 작업을 수행합니다:
- 여전히 경로를 올바르게 따르고 있는지 확인합니다.
- 경로를 계속 따라가거나 UAV가 이탈한 경우 올바른 경로로 돌아가기 위해 어떤 조치를 취해야 하는지 결정합니다.
- 인식 센서와 경로 계획 또는 충돌 방지 모듈과 같은 다른 센서 및 제어 모듈에 위치 및 이동 데이터를 제공합니다.
아직 사람이 원격으로 조종하는 소형 드론의 경우, INS는 기체를 안내하거나 (나중에 설명하겠지만) 지리 참조 목적으로 사용할 수 있는 위치에 대한 정보를 제공합니다.
INS 기술은 특히 다음과 같은 경우에 유용합니다. UAV 에서 특히 유용합니다. 칼만 필터라고 불리는 칼만 필터라는 것이 포함되어 있기 때문입니다. 칼만 필터는 알고리즘으로 INS가 수집하는 데이터의 정확도를 추정하여 오류를 걸러낼 수 있는 잘못된 잘못된 데이터를 걸러낼 수 있습니다.
상업용 항공기와 무인 항공기의 가장 큰 차이점 중 하나는 항공기가 GNSS 신호가 없는 지역(예: 누군가 GNSS 신호를 방해하는 혼잡한 공간)에 장시간 있을 경우 경로를 벗어날 가능성이 높다는 점입니다. 상용 차량에서는 조종사가 계기판에 의존하지 않고 비행하는 데 도움이 되는 여러 가지 기술을 가지고 있지만, 무인 항공기에서는 이것이 더 어렵습니다. GNSS 신호가 없으면 모든 IMU가 겪는 위치 드리프트는 시간이 지남에 따라 UAV가 경로에서 벗어나기 시작한다는 것을 의미합니다. 드론이 조종하는 사람의 시야에 있다면 그 영향은 미미하지만, BVLOS(가시선 너머) 애플리케이션에서 작동하는 드론의 경우 그 영향을 극복하기가 더 어려울 수 있습니다.
이에 대응하기 위해 많은 UAV는 다른 센서를 사용하여 IMU의 위치 편차를 줄이고 기체가 항로를 유지하는 데 도움을 줍니다. 저희와 같은 일부 INS 장치는 이러한 다른 센서의 데이터를 통합하여 INS가 내비게이션 컴퓨터로 전송하는 데이터를 더욱 안정적으로 만들 수 있습니다.
관성 항법 시스템 및 이미징/매핑 페이로드
많은 UAV는 지면을 측량하거나 물체 주위를 비행하며 측량하는 임무를 수행합니다. 이러한 애플리케이션에서 페이로드에는 카메라, LiDAR 스캐너, 초분광 이미징 센서, GNSS/INS 등 작업에 따라 다양한 센서가 포함되어야 합니다. 하지만 센서가 무엇이든 수집한 데이터가 분석하는 사람들에게 유용하려면 지리 참조를 해야 합니다.
지오레퍼런싱은 인식 센서로 수집한 데이터에 지구상의 위치를 부여하는 작업입니다. 측량 데이터를 사용하여 신뢰할 수 있는 지역 지도를 만들고 측량에서 발견한 모든 것의 위치를 정확하게 표시할 수 있습니다. 관성 내비게이션 시스템은 이러한 데이터를 측위하는 훌륭한 방법입니다. 좋은 GNSS/INS는 무엇보다도 스캐너의 위치와 측량 중인 지상의 사물의 위치를 연관시키는 데 필수적인 매우 정확한 위치 및 방향 데이터를 제공합니다.
실제로 저희는 OxTS 라는 전문 애플리케이션을 보유하고 있습니다. OxTS Georeferencer 라는 전문 애플리케이션이 있는데, 버튼 클릭 몇 번으로 LiDAR와 INS 데이터를 결합하여 완전히 지리 참조된 포인트 클라우드를 생성하도록 설계되었습니다.
위의 포인트 클라우드는 OxTS xNAV650 GNSS/INS 와 Velodyne LiDAR 센서를 결합하여 수집했습니다. LiDAR 데이터는 OxTS' 지오레퍼런싱 및 보어사이트 보정 소프트웨어 OxTS Georeferencer 를 사용하여 지오레퍼런싱했으며, 센서 페이로드는 드론존 DZX8 헤비 드론에 탑재했습니다.
날씨로부터 보호
물론 항공 환경에서 사용하는 모든 INS는 항공기가 직면하는 조건을 처리할 수 있어야 합니다. 영하의 온도, 압력 변화, 습기는 모두 당연한 일입니다. 전기 간섭과 충격도 항공기가 수행하는 작업과 항공기 내부의 INS 역할에 따라 위험할 수 있습니다. 모든 INS가 이러한 조건에서 계속 작동할 수 있는 것은 아닙니다!
이것이 바로 저희가 개발한 이유 중 하나입니다. RT3000 T DO-160 v4. 이 제품은 DO-160 표준의 거의 모든 테스트를 통과한 플래그십 관성 내비게이션 시스템의 버전으로, 매우 정확한 위치 및 방향 측정을 제공하면서 항공 애플리케이션을 쉽게 처리할 수 있습니다.
실제로 훨씬 더 비용 효율적인 MEMS 기반 OxTS RT3000 T DO-160 v4에서 FOG 수준의 성능을 얻을 수 있습니다:
RT3000 T DO-160 v4
RT3000 T DO-160 v4 GNSS/INS는 가장 까다로운 환경에서도 비용 효율적이고 안정적인 내비게이션 솔루션을 제공하도록 설계되었습니다.
IP67 등급 인클로저에 OxTS의 최고 성능 MEMS IMU 기술과 듀얼 안테나 RTK GNSS를 결합한 RT3000 T DO-160 v4는 가장 열악한 환경 조건에서도 정확한 위치 및 관성 측정을 제공합니다.
데이터시트 다운로드 를 다운로드하여 자세히 알아보세요.
이 글이 유익한 정보가 되었기를 바랍니다. 항공기에 대한 INS를 찾고 있고 프로젝트에 대해 논의하고 싶으시면 아래 양식을 작성하여 문의해 주세요.
