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관성센서 오차 모델을 이용한 진동형 MEMS 자이로스코프 G-민감도 환산계수 오차 추출 기법
박병수(ByungSu Park),한경준(KyungJun Han),이상우(SangWoo Lee),유명종(MyeongJong Yu) 한국항공우주학회 2019 韓國航空宇宙學會誌 Vol.47 No.6
본 논문에서는 MEMS 자이로스코프에서 발생하는 G-민감도 오차를 관성센서 오차 모델에 정의하고, 이를 분석하여 오차 성분을 추출하는 기법을 제안한다. 일반적으로 MEMS기반 자이로스코프는 스프링과 관성질량체를 갖는 진동형 방식으로 개발된다. 따라서 구조적으로 고기동 환경에서 인가되는 가속도에 비례하는 G-민감도 오차 특성을 갖게 된다. 이러한 G-민감도 오차는 외부에서 높은 가속도가 인가되지 않는 민수분야에서는 무시할 정도로 작다. 하지만 전술급 성능의 MEMS 관성측정기가 고가속 환경에서 외란과 가속도에 의해 G-민감도 오차가 발생하게 되면 항체의 유도조종을 위한 항법장치 성능에 큰 영향을 미치게 되므로 오차 분석과 보상은 필수적이다. 따라서 본 논문에서는 MEMS 자이로스코프에 발생하는 G-민감도 오차를 분석하고 정의하여 관성센서 오차모델에 적용한다. 새로 정의된 관성센서 오차모델을 분석하여, 오차 성분을 고가속도 시험환경이 아닌 FMS 시험만으로 정확히 추출하는 방법을 제안한다. 그리고 제안한 방법으로 얻은 오차를 보상하여 고가속도 시험을 수행하고 그 결과를 분석하여 성능과 신뢰성을 검증한다. In this paper, we present a new approach to extract the g-sensitivity scale-factor error for a MEMS gyroscope. MEMS gyroscopes, based on the use of both angular momentum and the Coriolis effect, have a g-sensitivity error due to mass unbalance. Generally, the g-sensitivity error is not considered in general use of gyroscopes, but it deserves our attention if we are to develop for tactical class performance and reliability. The g-sensitivity error during vehicle flight increases navigation error; so it must be analyzed and compensated for the use of MEMS IMU for high dynamics vehicle systems. Therefore, we analyzed how to extract the g-sensitivity scale-factor error from the inertial sensor error model. Furthermore we propose a new method to extract the g-sensitivity error using flight motion simulator. We verified our proposed method with experimental results.
실시간 다중항법을 이용한 관성측정기의 비행환경 성능 검증 기법
박병수(ByungSu Park),이상우(SangWoo Lee),정상문(Sang Mun Jeong),한경준(KyungJun Han),유명종(Myeong-Jong Yu) 한국항공우주학회 2017 韓國航空宇宙學會誌 Vol.45 No.1
본 논문에서는 고기동 항체 적용을 위한 관성측정기의 비행환경 특성을 분석할 수 있는 방법을 제안한다. 먼저 관성측정기의 센서 출력을 직접 비교하는 방법을 제안하고, 시험결과를 통하여 장·단점을 분석하였다. 관성측정기의 센서 출력을 비교하는 방법의 단점 보완과 항법 해를 비교할 수 있는 방법을 제안한다. 이를 위해 유도전자장치를 이용하여 실시간 다중 항법 연산이 가능하도록 구현하였다. 제안한 방법은 유도전자장치를 이용하기 때문에 시스템의 안정성과 타 구성품의 영향도 등을 고려해야 한다. 따라서 실시간 다중 항법 연산이 가능하도록 구현된 내용을 기술하고, 제안한 방법의 검증을 위해 지상시험과 비행시험을 수행하였다. 시험 결과를 통해 제안한 방법은 관성측정기 개발의 신뢰성을 향상하는데 기여함을 확인하였다. Abstract It is necessary to verify the properties of an inertial measurement unit in the flight environment before applying to military applications. In this paper, we presented a new approach to verify an inertial measurement unit(IMU) in regard to the performance and the robustness in flight environments for the high-dynamics vehicle systems. We proposed two methods for verification of an IMU. We confirmed normal operation of an IMU and properties in flight environment by using direct comparison method. And we proposed real time multi-navigation system to complement the first method. The proposed method made it possible to compare navigation result at the same time. Therefore, it is easy to analyze the performance of an inertial navigation system and robustness during the vehicle flight. To verify the proposed method, we carried out a flight test as well as an experimental test of flight vibration on the ground. As a result of the experiment, we confirmed flight environment properties of an IMU. Therefore, we shows that the proposed method can serve the reliability improvement of IMU.
관성항법소프트웨어 SPL(Software Product Line) 구현을 위한 플랫폼 범위결정 기법
박삼준 ( Samjoon Park ),노성규 ( Sungkyu Noh ),이관우 ( Kwanwoo Lee ),박병수 ( Byungsu Park ),남성호 ( Seongho Nam ) 한국정보처리학회 2021 정보처리학회논문지. 소프트웨어 및 데이터 공학 Vol.10 No.7
SPLE (Software Product Line Engineering)는 소프트웨어 재사용 방법론 중의 하나이다. SPLE의 핵심적인 활동 중 하나는 재사용 가능한 자산 개발에 필요한 피처의 범위를 결정하는 활동이다. 기존 범위결정 방법은 국방 분야에 적용하는데 한계가 있어서, 본 논문에서는 무기체계 항법시스템에 적용 가능한 범위결정 방법을 제안하고, 그 적용 사례를 제시한다. 제안된 방법은 먼저 피처 이익 관점에서 플랫폼 적용 대상 피처의 범위를 결정한다. 그런 다음 제품 이익 관점에서 피처의 범위를 조정하고, 총 비용 관점에서 플랫폼 대상 피처와 제품라인에 포함될 피처의 최종 범위를 결정한다. 본 논문에서는 항법소프트웨어 제품라인에 대해 엔지니어링 할 피처의 범위를 결정하는 방법을 보여줌으로써 제안된 방법의 적용 가능성을 입증하고 평가한다. Software Product Line Engineering (SPLE) has been known as an efficient and effective software reuse methodology. One of the key activities of SPLE is scoping analysis, which determines the range of the features to be developed as reusable assets. Although several scoping methods has been reported, they are not sufficient to apply them to the defense domain. In this paper, we present a scoping method applicable to the defense domain, and present a case study for applying SPLE to inertial navigation weapon system. At first, the proposed method determines the range of candidate features to be applied for the platform. The range is then adjusted from the perspective of product benefit. The final range of features is decided through considering the total cost of a product line. We will demonstrate and evaluate the applicability of the proposed method by showing how we can decide the scope of features to be engineered for the navigation software product line.
항법소프트웨어 Software Product Line 프레임워크 운영개념
박삼준 ( Samjoon Park ),노성규 ( Sungkyu Noh ),김도형 ( Dohyung Kim ),이순주 ( Sunju Lee ),박병수 ( Byungsu Park ),이인섭 ( Inseop Lee ) 한국정보처리학회 2021 정보처리학회논문지. 소프트웨어 및 데이터 공학 Vol.10 No.6
무기체계에 탑재되는 항법소프트웨어의 기능요소들은 다양한 무기체계에 공통적으로 활용될 수 있는 가능성이 높은 것으로 식별되었다. 무기체계 항법소프트웨어 SPL 프레임워크는 다양한 무기체계에 적용되는 항법소프트웨어가 갖는 공통의 기능들을 표준화된 플랫폼으로 개발 및 관리하고, 이를 이용하여 유도무기, 무인기, 잠수함 등의 체계별 항법소프트웨어를 개발하는 방법론을 말한다. 본 논문에서는 SPL 기반 항법소프트웨어 개발 프로세스와 통합개발환경을 제시하고, SPL 프레임워크의 운영개념에 대해 설명한다. 프로세스에 관여하게 되는 참여자의 역할을 정의하고 각 역할자별 활동 시나리오를 도출함으로써 SPL 프레임워크의 운영개념을 정의한다. 제시한 운영개념은 여타 도메인에 SPL을 실현하기 위한 구체적인 지침 마련에 활용될 수 있을 것이다. Navigation Software for the various weapon systems has common functionalities which give the possibility of common use among them. SPL(Software Product Line) framework of the navigation software for weapon system refers to developing a standardized navigation software platform from common functionalities of navigation software, managing the standardized navigation software platform, and developing weapon system navigation software such as navigation software for missile, UAV(Unmanned Air Vehicle), submarine, and etc. from the standardized navigation software platform. In this paper, we propose SPL based navigation software development process, Integrated Development Environment and operational concept of SPL framework. The operational concept will be defined by specifying the role of every stake holders and their activity scenario. The Operational concept would be referenced to implement SPL for other domain through using with detail implementation guide.
SPLE 기반 관성항법시스템 소프트웨어 플랫폼 개발을 위한 구조설계
김도형(Dohyung Kim),박병수(ByungSu Park),양진석(Jin-Seok Yang) 대한전자공학회 2021 전자공학회논문지 Vol.58 No.3
본 논문에서는 유도무기체계와 무인기체계 개발에 공통적으로 활용될 수 있는 관성항법시스템 소프트웨어를 대상으로 SPL(Software Product Line)의 핵심 자산(Core Assets)인 소프트웨어 플랫폼 개발을 위한 구조설계 방법과 아키텍처적 주요 설계 결정사항에 대한 연구결과를 소개한다. 우선 소프트웨어 플랫폼 아키텍처 모델링을 위해 개념 뷰, 실행 뷰, 배포 뷰로 구성된 Three Views 방법을 제안한다. 제안한 방법에 따른 논리 컴포넌트 설계 내용으로 관성항법시스템 소프트웨어의 기능과 가변성을 고려하여 논리 컴포넌트 그룹과 그룹에 포함되는 논리 컴포넌트들로 구성되는 두 단계의 계층구조를 갖는 논리 컴포넌트를 설계한다. 물리 컴포넌트 설계 내용으로 실시간 제어를 위해 연산량이 복잡한 태스크와 주 제어 태스크를 분리하는 설계를 수행한다. 이러한 설계의 기본 원칙이 되는 주요 아키텍처적 설계 결정사항과 각 사항에 대한 결정 이유, 대안 분석 내용을 제시한다. In this paper, we introduce the architectural design method and decisions for SPLE-based inertial navigation system software platform. The software platform of the inertial navigation system software refers to software assets in the core asset data base, which is commonly utilized when developing the inertial navigation system of similar weapon systems. The proposed SPL Three Views model for the software platform is made up of conceptual view, execution view, and deployment view. For logical component modeling, a hierarchical structure consisting of logical component groups and components within the group is used. In physical component modeling, the main control task and the complex computational tasks are separated. We also define the ten architectural design decisions for the software platform and present the reason for the decision and the results of alternative analysis.
SPLE 기반 관성항법시스템 소프트웨어 플랫폼 개발을 위한 구조설계
김도형(Dohyung Kim),노성규(Sungkyu Noh),박삼준(Samjoon Park),박병수(ByungSu Park),성창기(Chang-Ky Sung),이상우(Sangwoo Lee),양진석(Jin-Seok Yang) 대한전자공학회 2020 대한전자공학회 학술대회 Vol.2020 No.8
In this paper, we introduce the architectural design method and results for SPLE-based inertial navigation system software platform. SPL Three Views model for the software platform is made up of conceptual view, execution view, and deployment view. For logical component modeling, a hierarchical structure composed of logical component groups and included components is used. In physical component modeling, the main control task and the complex computational tasks are separated.