INS (Inertial Navigation System)

소개

INS (Inertial Navigation System) 관성항법장치에 관한 레포트입니다.
어렵게 모은 자료로 힘들게 만들었습니다. 모두 좋은 성과 있으시길 바랍니다. ^^

목차

개 요

1) INS

① 관성항법장치(INS)

② 관성항법장치의 원리

③ 관성항법장치의 구성

④ 관성항법장치의 이론

⑤ 관성항법장치의 특징

⑥ 관성항법시스템의 오차

2) GPS

⑦ GPS(Global Positioning System)

3) GPS/INS

⑧ GPS/INS 결합시스템

본문내용

자립항법시스템
지상 항법 보조 시설의 도움 없이 독립적으로 작동되어 항공기의 위치 정보를 제공하는 시스템을 자립항법시스템이라고 한다.
항법장치 시스템에는 단거리용 항법시스템과 장거리용 항법 시스템이 있는데, 단거리용 항법 시스템 중 통심범위가 가장 넓은 NDB이라 약 300NM정도의 통신 범위이기 때문에, 태평양 횡단을 하는 항공기는 통신 범위가 더 넓은 시스템을 이용하던지 또는 스스로 지상 시설에 의존하지 않고 비행하는 방법을 가질 필요가 있다.
장거리 항법으로 도플러 레이더(Doppler Radar)가 사용되었으나, 최근 우주 기술의 발달로 관성 항법 장치(INS)가 장거리 항법으로서 B747 항공기에 등장한 이래, 이후 장거리 항법으로서는 거의 INS가 장착되어 운용되고 있다. 때문에 도플러 레이더는 지금 거의 사용되지 않고 있으며, INS로 대치되었다고 볼 수 있다.
INS에 대해서 알아보기 전에 우선 도플러항법이란 뭔지 알아보겠다.

1. 도플러항법장치 (Doppler navigator)

도플러효과를 이용한 항법장치이다. 비행중인 항공기에서 전파를 발신하면 대지속도와 편류각을 측정함으로써, 지표에 대한 기체의 위치를 연속적으로 알 수가 있다. 항공기에서 비스듬히 전하방으로 전파를 보내고 그 반사파를 받으면 도플러효과에 의해 송수신파의 주파수 사이에는 비행속도의 송신방향성분에 비례하는 차가 생긴다. 이 주파수차에서 기체의 대지속도를 알 수가 있고 항공기의 상하 축 주위에 회전하는 안테나로부터 비스듬히 전방의 좌우 두 방향으로 전파를 보내 도플러효과가 같게 되도록 안테나를 회전하면 2개 전파빔의 2등분선의 방향이 기체의 지표에 대한 진행방향을 가리킨다. 진행방향이 기체의 대칭면 안에 없을 경우에는 기체가 바람에 흘러가고 있는 것이므로 그 사이의 각이 편류각이며 이와 같은 방법으로 진행방향을 측정한다. 이와 같은 장치에 계산기를 짜 맞추어 출발점으로부터의 기체의 항적(航跡), 즉 시시각각의 위치를 알아낼 수가 있다. 도플러항법장치는 지상의 지원시설의 지원 없이도 대지속도와 위치를 알 수가 있으므로 고성능의 장치로서 많이 이용되고 있다.



⑧ GPS/INS 결합시스템
- INS는 관성센서의 출력을 이용하여 항체의 위치, 속도 및 자세를 계산하는 자립형 항법시스템으로 연속적인 항법 해를 제공하고 동적특성이 좋다는 장점을 가지고 있다. 그러나 항법 계산과정에서 적분에 의해 항법 오차가 누적되어 시간이 지날수록 오차가 점진적으로 증가하는 단점이 있다.
반면에 GPS는 인공위성에 의한 전파항법시스템으로 시간에 따른 오차의 증가가 없이 항상 일정한 오차범위 내에서 비교적 정확한 항법 해를 제공하지만 항법 계산 주기가 INS에 비해 상대적으로 길고 항체가 큰 동적 특성을 가질 경우 오차가 증가하며 가시위성의 개수가 3개 이하일 경우 항법 해를 계산하지 못하는 단점이 있다.
INS
GPS
장점
자립형항법시스템
연속적인 항법정보계산 (100Hz)
동적특성이 좋음
위성항법시스템
시간에 따른 오차누적이 없음
정적특성과 정확도가 좋음
저가(low cost)의 항법시스템
단점

참고자료

· 없음