한국항행학회논문지 (Journal of Advanced Navigation Technology)

  • 제24권3호
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  • Pages.198-204
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  • 2020
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  • 1226-9026(pISSN)
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  • 2288-842X(eISSN)
한국항행학회 (The Korean Navigation Institute)
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해상환경용 EM-Log 보정항법 필터 설계

A EM-Log Aided Navigation Filter Design for Maritime Environment

  • 투고 : 2020.05.06
  • 심사 : 2020.06.23
  • 발행 : 2020.06.30
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초록

본 논문에서는 GNSS (global navigation satellite system)이 가용하지 않는 상황에서 시간이 지남에 따라 오차가 누적되는 특성을 가진 관성항법장치(inertial navigation system)의 항법 오차를 보상하기 위한 EM-Log (electromagnetic-log) 보정항법 필터를 설계하였다. EM-Log는 해상에서 운동체의 이동 속도를 측정하여 속도 오차를 보정하여 주나 측정된 속도에는 해조류가 포함되어 있기 때문에 적절한 해조류 모델 설계와 추정이 필요하다. 본 논문에서는 해조류 추정을 위해 단일 모델 필터와 IMM (interacting multiple model) 모델 필터 방법론을 제시하고 설계된 필터의 해조류 추정 성능을 확인한 후 해조류 모델 설계가 필터 성능에 어떤 영향을 주는지 분석하였다. 설계된 보정항법 필터의 성능은 시뮬레이션을 이용하여 검증하고 순수항법 대비 필터 성능 향상률을 비교 분석하였다. 단일 모델 필터는 해조류 모델이 동일한 경우 성능이 좋지만 해조류 모델이 동일하지 않을 경우 성능이 저하되는 것을 확인 할 수 있었다. 반면, IMM 모델 필터의 경우 다양한 해조류 모델을 사용하기 때문에 단일 모델필터 대비 안정적인 성능을 유지하는 것을 확인하였다.

This paper designs a electromagnetic-log (EM-Log) aided navigation filter for maritime environment without global navigation satellite system (GNSS). When navigation is performed for a long time, Inertial navigation system (INS)'s error gradually diverges. Therefore, an integrated navigation method is used to solve this problem. EM-Log sensor measures the velocity of the vehicle. However, since the measured velocity from EM-Log contains the speed of the sea current, the aided navigation filter is required to estimate the sea current. This paper proposes a single model filter and interacting multiple (IMM) model filter methods to estimate the sea current and analyzes the influence of the sea current model on the filter. The performance of the designed aided navigation filter is verified using a simulation and the improvement rate of the filter compared to the pure navigation is analyzed. The performance of single model filter is improved when the sea current model is correct. However, when the sea current model is incorrect, the performance decreases. On the other hands, IMM model filter methods show the stable performance compared to the single model.

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참고문헌

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