INS: 참조 프레임

페이지에서 INS는 실제로 어떻게 작동하나요?관성 내비게이션 시스템은 크게 두 가지 부분으로 구성되는데, 첫 번째는 IMU(관성 측정 장치)로, IRU(관성 기준 장치)라고도 합니다.

위에서 언급한 페이지에서는 제품이 아래로 가속할 때 z축 가속도계에서 양수 측정값이 나온다고 설명했는데, 이 이미지와 같이 INS를 뒤집어서 방향이 바뀌면 어떻게 될까요? 이제 INS가 아래로 가속하면 z축은 음의 값을 기록할 것입니다. 이것이 바로 기준 프레임이 중요한 이유입니다.

여러분과 저에게 위는 '우리 위'를 의미하고 아래는 '우리 아래'를 의미합니다. 마찬가지로 우리 둘 다 어느 쪽이 오른쪽이고 왼쪽인지 알고 있으며, 제가 1미터 앞으로 움직였다고 하면 여러분은 제 기준 프레임에 자신을 넣었기 때문에 제가 무엇을 했는지 정확히 상상할 수 있습니다. 인간으로서 우리는 이러한 능력에 매우 능숙합니다. 사실 우리는 '다른 관점에서 사물을 보는 것'이 너무 쉬워서 각 물체마다 고유한 기준 프레임이 있고, 움직임을 묘사하는 방식은 사용하는 기준 프레임에 따라 달라진다는 사실을 잊기 쉽습니다.

기차 객차 안에 누군가가 자리를 찾기 위해 서 있는 것을 볼 수 있다고 상상해 보세요. 열차가 역에서 출발하자 그 사람은 열차 뒤쪽으로 걸어가기 시작합니다. 그 사람의 입장에서는 일정한 속도로 앞으로 걷고 있는 것입니다. 하지만 플랫폼의 기준 프레임에서 기차를 바라보는 사람의 입장에서는 기차가 프레임에서 앞으로 나아가는 속도와 같은 속도로 앞으로 걷고 있기 때문에 처음에는 사람이 움직이지 않는 것처럼 보입니다. 그러나 기차의 속도가 빨라지면 사람은 기차의 진행 방향으로 움직이는 것처럼 보입니다. 여러분에게는 뒤로 이동하는 것처럼 보이지만 기차에 탄 사람에게는 여전히 앞으로 이동하는 것처럼 보입니다. 두 관점 모두 정확하며 서로 다른 기준 프레임을 사용하고 있을 뿐입니다.

우선 약간의 정보만 제공된다면 말이죠. INS를 거꾸로 들고 있다고 상상해 보세요. 그러면 Z축이 위를 가리키게 됩니다. 시작하기 전에 INS에 거꾸로 들고 있다고 알려주면 손을 위로 움직일 때 관성 측정 장치는 z축에 양수 값을 등록하지만(아래쪽을 가리킴), 관성 내비게이션 시스템(컴퓨터)은 실제로 손을 거꾸로 들고 있다는 것을 알고 있습니다. 따라서 모든 측정값을 돌려서 우리가 이해할 수 있는 다른 기준 프레임, 즉 INS가 위쪽으로 움직이고 있다고 말하는 기준 프레임에 넣습니다.

이 글은 '관성 내비게이션 시스템이란 무엇인가요?' 시리즈입니다. 관성 내비게이션의 작동 원리를 완전히 이해하려면 대부분의 관성 내비게이션에 사용되는 센서 유형에 대해서도 알아야 합니다.  가속도계 그리고 자이로.