International Journal of Control, Automation, and Systems
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제4권3호
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pp.351-358
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2006
The proposed inertial measurement unit (IMU) is composed of accelerometers only. It can determine a vehicle's position and attitude, which is the Gyro-free INS. The Gyro-free INS error is deeply affected by the sensor bias, scale factor and misalignment. However, these parameters can be obtained in the laboratory. After these misalignments are corrected, the Gyro-free strap-down INS could be more accurate. This paper presents a compensator design for the strap-down six-accelerometer INS to correct misalignment. A calibration experiment is taken to get the error parameters. A simulation results show that it will decrease the INS error to enhance the performance after compensation.
뱅크턴을 수행하는 항공기에 운용되는 관성항법장치의 특정 자이로 비정렬 오차가 수직축 자세오차를 연속적으로 증가시키는 현상에 대해서 분석을 수행하고, 이 자이로 비정렬 오차를 제거하기 위해 GPS을 결합한 INS/GPS 시스템에 대해서 새로운 비정렬 모델링 방법을 제시하고, 그 성능 향상을 시뮬레이션을 통해 제시한다.
The performance of a Strapdown Inertial Navigation System (SDINS) relies heavily on the accuracy of sensor error calibration. Systematic calibration is usually employed when only a 2-axis turntable is available. For systematic calibration, the body frame is commonly defined with respect to sensor axes for ease of computation. The drawback of this approach is that sensor axes may undergo time-varying deflection under temperature change, causing pseudo gyro bias. The effect of pseudo gyro bias on navigation performance is negligible for low grade navigation systems. However, for higher grade systems undergoing rapid temperature change, the error is no longer negligible. This paper describes in detail conditions leading to the presence of pseudo gyro bias, and proposes two techniques for mitigating the error. Experimental results show that applying these techniques improves navigation performance for precision SDINS, especially under rapid temperature change.
Often an INS has to be aligned in navigation. In these cases it is necessary to obtain some reference information on the state of the aligned INS(Slave) such as its position, its velocity of its angular rate. Usually the reference information is velocity which is supplied by another reference INS. In the alignment state the velocity computed by the reference INS(Master) is compared with that computed by the slave INS and the difference which is indicative of the slave misalignment with respect to the master, is processed by a Kalman filter which estimates misalignment as well as the slave gyro and accelerometer error states. The operation of aligning a slave INS with a master INS comparing quantities computed by both INS is known as transfer alignment. The delivery vehicle performs error these maneuvers enable the TA Kalman filter to separate between the tilt errors and the accelerometer biases which otherwise are unobservable. The basic objective this paper is to study the observability enhancement by ship's maneuvering and matching methods during transfer alignment at sea.
KARI precision attitude determination system has been developed for high accurate geo-coding of KOMPSAT-2 image. Sensor data from two star trackers and a IRU are used as measurement and dynamic data. Sensor data from star tracker are composed of QUEST and unit vector filter. Filter algorithms consists of extended Kalman filter, unscented Kalman filter, and least square batch filter. The type of sensor data and filter algorithm can be chosen by user options. Estimated parameters are Euler angle from 12000 frame to optical bench frame, gyro drift rate bias, gyro scale factor, misalignment angle of star tracker coordinate frame with respect to optical bench frame, and misalignment angle of gyro coordinate frame with respect to optical bench frame. In particular, ground control point data can be applied for estimating misalignment angle of star tracker coordinate frame. Through the simulation, KPADS is able to satisfy the KOMPSAT-2 mission requirement in which geo-location accuracy of image is 80 m (CE90) without ground control point.
항공기에 탑재되어 운용되는 링레이저 자이로 기반 스트랩다운 관성항법장치(SDINS)와 위성항법장치(GPS)의 결합 시스템의 실시간 구현에 있어서 설계시 고려해야할 문제에 대해서 살펴본다. SDINS/GPS 결합 시스템의 실시간 구현시, 레버암, 측정치 획득 및 오차 보상 외에, 링 레이저 자이로 기반의 SDINS의 특성을 고려해야만 한다. 뱅크턴을 반복적으로 수행하는 항공기에서 발생하는 누적 수직축 자세 오차를 추정하기 위해, 자이로의 비정렬이 모델링된 모델을 구현한다. 항공기 탑재 시험을 통해 수직축 자세 오차의 누적문제 및 실시간 구현 상의 문제를 해결하고, 자세 오차 추정 성능 향상 결과를 살펴본다.
It is tragic that the Korean Airline Boing 747, KE007, wandered hundreds of miles off course into Soviet airspace and was shot down on September 1, 1983. The exact cuases are not known yet. Thus, speculation centers on human error or faulty procedure of three Litton LTN-72R inertial navigation systems(INS) with which the KAL KE007 was equipped. The inertial platform must be aligned before the INS can be used as a precision inertial navigation system. This analysis checks a possibility that the navigation errors are caused by a wrong INS alignment procedure assuming it is done at Anchorage. Possible causes for the navigational position error, such as alignment errors and gyro drift errors, are analyzed through inertial navigation system error prapagation simulations. A set of misalignment angle is estimated to determine what degree of alignment errors are required to cause the navigation error assuming that the accident is caused by the INS misalignment.
한국항해항만학회 2006년도 International Symposium on GPS/GNSS Vol.1
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pp.355-359
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2006
For the poor observability of azimuth misalignment angle and east gyro drift rate of the traditional initial alignment, a bran-new SINS stationary fast self-alignment approach is proposed. By means of analyzing the characteristic of the strapdown inertial navigation system (SINS) stationary alignment seriously, the new approach takes full advantage of the specific force and angular velocity information given by inertial measurement unit (IMU) instead of the mechanization of SINS. Firstly, coarse alignment algorithm is presented. Secondly, a new fine alignment model for SINS stationary self-alignment is derived, and the observability of the model is analysed. Then, a modified Sage-Husa adaptive Kalman filter is introduced to estimate the misalignment angles. Finally, some computer simulation results illustrate the efficiency of the new approach and its advantages, such as higher alignment accuracy, shorter alignment time, more self-contained and less calculation.
It is observed that if the 2-gimballed seeker is stabilized using rate gyros mounted along its primary axis, line of sight change measured in the seeker is induced by the rolling due to the bank-to-turn(BTT) steering as well as the actual change. This body-coupling within BTT homing includes the spurious target maneuver effect and the coupling loop due to the rate gyro misalignment. In this paper we formulates the linear BTT homing loop model with a 2-gimballed seeker including those body-coupling effects. With the model, we analyze the effects of the couplings, and show that the roll rate coupling to the rate gyro for the stabilztion of gimbal could seriously deteriorate the homing loop stability. And we propose a direct linear compensator for the coupling to recover the stability.
빠르게 기동하면서도 고해상도 영상을 획득하기 위해서는 정확한 자세지향 및 높은 지향안정도가 요구된다. 자세제어계는 이러한 요구조건을 만족시키기 위해서 고성능 별추적기와 자이로를 장착하고 있다. 하지만, 위성에 장착된 자세센서인 별추적기와 자이로는 발사환경과 발사체에서 분리된 후 놓여지는 우주환경의 영향으로 지상에서 예측한 위성 동체기준좌표계에서 벗어난 오정렬 값을 가지게 되며, 자세제어계에서는 자세지향 오차 및 기동 성능 향상을 위해서 해당 오정렬 값을 추정하여 보상해주는 궤도상 보정을 수행해야 한다. 본 논문에서는 고기동 저궤도위성의 초기운용기간 중 위성본체 성능확인 단계에서 자세제어계에서 수행한 궤도상 보정에 대해서 기술하고 실제 얻어진 자세지향 및 지향안정도 성능 향상 결과를 제시한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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