KR102044508B1 - Method and apparatus for providing navigation data in inertial navigation system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 관성 항법 정보 연산부의 가변 항법 연산 및 항법 정보 제공 기술에 관한 것으로, 가변 항법 정보의 전파 송수신 주기를 결정하고, 상기 전파 송수신 주기를 결정하기 위한 타이밍 신호를 RF 송수신부로 전달하여 상기 결정되는 전파 송수신 주기로 RF 안테나를 통해 전파가 방사되도록 하는 가변 타이밍 스케줄링부; 상기 타이밍 신호와 상기 RF 안테나의 전파 방사 시간 간의 지연시간을 계산하고, 상기 지연시간을 기초로 상기 가변 항법 정보의 연산 주기를 결정하는 타이밍 제어부; 상기 연산 주기를 기초로 생성되는 하트비트 신호와 동기화되어 주기적으로 상기 가변 항법 정보의 연산을 수행하는 관성 항법 정보 연산부; 및 상기 가변 항법 정보의 연산 결과를 기초로 동기화된 영상을 처리하는 영상 처리부를 포함할 수 있다.The present invention relates to a variable navigation operation and navigation information providing technology of the inertial navigation information calculation unit, and determines the radio wave transmission and reception period of the variable navigation information, and transmits a timing signal for determining the radio wave transmission and reception period to the RF transceiver; A variable timing scheduling unit for radiating radio waves through an RF antenna at a radio transmission and reception period; A timing controller for calculating a delay time between the timing signal and the radio wave emission time of the RF antenna and determining an operation period of the variable navigation information based on the delay time; An inertial navigation information calculator configured to periodically perform calculation of the variable navigation information in synchronization with a heartbeat signal generated based on the operation period; And an image processor configured to process the synchronized image based on the calculation result of the variable navigation information.
Description
본 발명은 관성 항법 시스템(Inertial Navigation System)의 항법 정보 제공 기술에 관한 것으로, 특히 SAR(Synthetic Array Radar, 합성 개구면 레이더) 영상과 같은 가변 전파 송수신 주기 또는 가변 연산 주기를 갖는 장치와 관성 항법 시스템(관성 측정기)의 항법정보 계산 및 항법정보 제공주기를 일치시켜 SAR의 영상 정밀도를 향상시키는데 적합한 기술에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
관성 항법 시스템과 레이더는 오랜 항행 필수장비로써, 기술의 복잡도 및 난이도가 상당히 높아 각각 독립적인 영역에서 발전해 왔다.Inertial navigation systems and radars have long been a necessity for navigation, and the technological complexity and difficulty of the inertial systems have been developed in independent areas.
SAR은 전파신호를 이용하여 영상을 합성하는 장치로써 스케줄링된 시간 간격에 따라 전파를 송신하고 반사되어 온 수신 신호를 일정시간 동안 취합하여 영상을 구성한다. 안테나를 통한 전파 송신 간격은 시간 스케줄링에 따라 변하며 일반적으로 수 백 Hz에서 수 킬로 Hz 사이에서 가변적이다.A SAR is a device for synthesizing an image using a radio signal. The SAR transmits radio waves at scheduled time intervals and collects reflected signals for a predetermined time to form an image. The propagation interval through the antenna varies with time scheduling and typically varies from a few hundred Hz to several kilo Hz.
관성 항법 시스템은 관성 센서(가속도계, 자이로스코프 등)를 사용하여 고정된 계산 주기로 플랫폼의 위치, 속도, 자세 등을 실시간으로 연산하는 장치이다.An inertial navigation system uses inertial sensors (accelerometers, gyroscopes, etc.) to calculate the position, velocity, and attitude of the platform in real time with a fixed calculation cycle.
SAR의 영상을 합성하기 위해 전파 송수신시의 안테나 자세 값을 정확히 보상해 주어야 하며, 이를 위해 별도의 관성 항법 시스템으로부터 실시간으로 자세 정보를 입력 받거나 SAR 안테나에 관성 측정 장치를 부착하여 항법 시스템보다 고속의 자세 정보를 취득하기도 한다.In order to synthesize the SAR image, the antenna attitude value during radio wave transmission and reception must be compensated accurately. For this, the attitude information is input from a separate inertial navigation system in real time, or the inertial measurement device is attached to the SAR antenna. Sometimes posture information is obtained.
현재까지 적용 되어온 이 구조는 안테나 전파 송신 시점과 관성 항법 시스템 혹은 관성 측정 장치로부터 전송되어온 자세 값의 시점이 일치하지 않아서 내삽법(interpolation) 등으로 자세 정보를 보정해서 사용하는 등의 여러 가지 기법들이 적용되어 왔다.This structure, which has been applied up to now, does not coincide with the timing of antenna radio wave transmission and the position value transmitted from the inertial navigation system or the inertial measurement unit. Therefore, various techniques such as correcting the attitude information by interpolation are used. Has been applied.
시각 동기 불일치(시점 불일치)를 해결하기 위해 보정 기법 들을 사용하더라도 독립적인 연산주기에 따라 동작하는 SAR과 관성 항법 시스템(관성 측정기)의 시각 동기(시점 일치)는 구조적으로 불가능하며, 관성 항법 시스템(관성 측정기)의 연산 주기나 통신주기 보다 빠르게 발생하는 고주파 자세 요동에 관해서는 보상 방법이 없어 시각 동기 불일치에 의한 자세 오차와 계산 주기간 발생하는 고주파 자세 오차는 SAR의 영상 오차를 유발한다.Even if correction techniques are used to resolve visual synchronization discrepancies, visual synchronization (time coincidence) of SAR and inertial navigation system (inertial measurement unit) operating according to independent operation cycle is structurally impossible. There is no compensating method for high frequency posture fluctuations that occur faster than the calculation period or communication period of the inertial measuring instrument. Therefore, the posture error caused by the time synchronization mismatch and the high frequency posture error generated during the calculation period cause the SAR error.
SAR 영상오차를 유발하는 또 다른 요소는 가변적인 SAR 전파 송신 주기에 기인한다. SAR은 최적의 영상정보 획득을 위하여 지속적으로 전파 송신 주기를 가변 한다. 따라서, 주기적으로 항법 정보를 연산하는 관성 항법 시스템(관성 측정기)와의 시각 동기 불일치가 발생하여 영상 오차를 유발한다.Another factor that causes SAR video errors is due to the variable SAR propagation period. The SAR continuously varies the radio transmission cycle for optimal image information acquisition. Therefore, a time synchronization mismatch occurs with an inertial navigation system (inertial measurement unit) that periodically calculates navigation information, causing an image error.
본 발명의 실시예에서는, 가변 전파 송수신 주기(또는 가변 연산 주기)를 갖는 레이더, 예를 들어 SAR의 영상 정밀도 향상을 위해 SAR과 관성 항법 시스템의 일체화된 설계를 구현하고, SAR의 펄스 신호 송수신 주기와 동기화되어 관성 항법 시스템(관성 측정기)의 위치, 속도, 자세 등의 항법정보의 연산 주기를 가변 하여 계산하는 기술 및 항법 정보 제공 기술을 제안하고자 한다.In an embodiment of the present invention, an integrated design of a SAR and an inertial navigation system for improving image accuracy of a radar having a variable radio wave transmission / reception period (or a variable operation period), for example, SAR, is implemented. This paper proposes a technique for calculating and varying a calculation cycle of navigation information such as position, speed, and attitude of an inertial navigation system (inertial measurement device) and a navigation information providing technology synchronized with the synchronous navigation system.
본 발명의 실시에에서는, SAR과 관성 항법 시스템을 일체화 설계하여 근본적인 시각 동기 불일치 및 고주파 자세 미보정 문제를 해결하고자 한다.In the practice of the present invention, the SAR and the inertial navigation system are designed to be integrated to solve fundamental visual synchronization mismatch and high frequency posture correction.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제는 아래의 기재들로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에 의해 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned, another problem to be solved is not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description. will be.
본 발명의 실시예에 따르면, 실시간으로 가변 항법 주기 및 전파 송수신 주기를 결정하기 위한 타이밍 신호를 RF 송수신부 및 타이밍 제어부로 전달하여 상기 타이밍 신호에 따라 결정되는 전파 송수신 주기로 RF 안테나를 통해 전파가 방사되도록 하는 가변 타이밍 스케줄링부; 상기 타이밍 신호와 상기 RF 안테나의 전파 방사 시간 간의 지연시간을 계산하고, 상기 지연시간을 반영하여 상기 가변 항법 정보의 연산 주기를 결정하는 타이밍 제어부; 상기 연산 주기를 기초로 생성되는 하트비트와 동기화되어 상기 가변 항법 정보의 연산을 수행하는 관성 항법 정보 연산부; 및 상기 가변 항법 정보를 기초로 SAR의 영상을 처리하는 영상 처리부를 포함하는 SAR 일체형 관성 정보 제공 장치를 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a radio wave is radiated through an RF antenna at a radio wave transmission / reception period determined according to the timing signal by transmitting a timing signal for determining a variable navigation period and a radio wave transmission / reception period in real time to the RF transceiver. A variable timing scheduling unit to perform the control; A timing controller configured to calculate a delay time between the timing signal and the radio wave emission time of the RF antenna and determine a calculation period of the variable navigation information by reflecting the delay time; An inertial navigation information calculator configured to perform calculation of the variable navigation information in synchronization with a heartbeat generated based on the operation period; And an image processing unit which processes an image of a SAR based on the variable navigation information.
여기서, 상기 관성 항법 정보 연산부는 관성 항법 시스템 혹은 관성 측정기 혹은 관성 항법 연산이 가능한 모든 종류의 신호 처리부를 포함하고, 상기 영상 처리부는 상기 SAR을 포함할 수 있다. 두 연산부는 하나의 시스템으로 구현되거나 독립적으로 구현될 수 있다.The inertial navigation information calculating unit may include an inertial navigation system, an inertial measuring unit, or any kind of signal processing unit capable of performing an inertial navigation operation, and the image processing unit may include the SAR. The two calculation units can be implemented in one system or independently.
여기서, 상기 타이밍 제어부는, 상기 전파가 방사될 때 상기 가변 타이밍 스케줄링부, 상기 RF 송수신부 및 상기 RF 안테나의 전송 시작 신호를 동기화하여 시간지연을 계산하는 시간 지연 제어부부; 및 상기 가변 타이밍 스케줄링부로부터 제공받은 가변 연산 주기와 상기 시간지연 제어부에서 계산된 시간지연 값을 기초로 가변항법 수행을 위한 가변 타이밍 클럭을 생성하여 상기 관성 항법 정보 연산부와 상기 영상 처리부로 전송하는 가변 항법 수행 시간 제어부를 포함할 수 있다.The timing controller may include a time delay controller configured to calculate a time delay by synchronizing transmission start signals of the variable timing scheduling unit, the RF transceiver, and the RF antenna when the radio wave is radiated; And a variable timing clock for generating a variable navigation clock based on a variable operation cycle provided by the variable timing scheduling unit and a time delay value calculated by the time delay controller, and transmitting the variable timing clock to the inertial navigation information calculator and the image processor. It may include a navigation execution time control unit.
또한, 상기 시간 지연 제어부는, 상기 가변 타이밍 스케줄링부로부터 제1 전송 시작 신호가 입력될 때까지 시간 지연 동작을 반복하고, 상기 제1 전송 시작 신호가 입력되면 상기 RF 송수신부로부터 제2 전송 시작 신호가 입력될 때까지 상기 시간 지연 동작을 반복하며, 상기 RF 송수신부로부터 제3 전송 시작 신호가 입력되면 상기 RF 안테나로 제3 전송 시작 신호가 입력될 때까지 상기 시간 지연 동작을 반복하다가 상기 제3 전송 시작 신호가 입력되면 상기 지연시간을 계산하고, 상기 가변 항법 수행시간 제어부에서는 상기 지연시간을 기초로 상기 가변 타이밍 클럭을 생성하여 상기 관성 항법 정보 연산부 및 상기 영상 처리부로 제공할 수 있다.The time delay control unit may repeat a time delay operation until a first transmission start signal is input from the variable timing scheduling unit, and when the first transmission start signal is input, a second transmission start signal from the RF transceiver. The time delay operation is repeated until is input. When the third transmission start signal is input from the RF transceiver, the time delay operation is repeated until a third transmission start signal is input to the RF antenna. When the transmission start signal is input, the delay time is calculated, and the variable navigation execution time controller generates the variable timing clock based on the delay time and provides the variable timing clock to the inertial navigation information calculator and the image processor.
또한, 상기 타이밍 제어부는, 상기 가변 타이밍 스케줄링부로부터 출력된 동기화 유효 신호가 유효하면 상기 가변 타이밍 스케줄링부의 타이밍 클럭을 출력할 수 있다.The timing controller may output a timing clock of the variable timing scheduling unit if the synchronization valid signal output from the variable timing scheduling unit is valid.
또한, 상기 타이밍 클럭은 상기 하트비트와 동기화될 수 있다.In addition, the timing clock may be synchronized with the heartbeat.
또한, 상기 시간 지연 제어부에서 출력된 가변 타이밍 클럭은 상기 동기화 유효신호가 유효할 경우 관성 항법 정보 연산부에서 하트비트로 사용되고, 유효하지 않을 경우 유효하지 않은 상태로 천이하는 하강 에지(Falling Edge)에 동기화되어 상기 관성 항법 정보 연산부의 내부 타이밍 클럭을 초기화하고, 상기 내부 클럭이 상기 하트비트로 사용될 수 있다.The variable timing clock output from the time delay controller is used as a heartbeat in the inertial navigation information calculator when the synchronization valid signal is valid, and is synchronized to a falling edge that transitions to an invalid state when the synchronization valid signal is valid. The internal timing clock of the inertial navigation information calculator may be initialized, and the internal clock may be used as the heartbeat.
본 발명의 실시예에 따르면, 영상 획득을 위한 가변 전파 송수신 주기를 스케줄링하여 RF 송수신부로 전달하여 상기 가변 전파 송수신 주기로 RF 안테나를 통해 전파가 방사되도록 하고 상기 가변 전파 송수신 주기를 타이밍 신호로 제공하는 단계; 상기 타이밍 신호와 상기 RF 안테나의 전파 방사 시간 간의 지연시간을 계산하고, 상기 지연시간을 기초로 상기 가변 항법 정보의 가변 연산 주기를 결정하는 단계; 상기 가변 연산 주기를 기초로 생성되는 하트비트와 동기화되어 주기적으로 상기 가변 항법 정보의 연산을 수행하는 단계; 및 상기 가변 항법 정보의 동기화된 연산 결과를 기초로 영상 처리가 가능토록 하는 관성 항법 정보 연산부의 항법 정보를 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, scheduling a variable radio transmission and reception period for image acquisition and transmitting it to the RF transmission and reception unit so that the radio wave is radiated through the RF antenna in the variable radio transmission and reception period and providing the variable radio transmission and reception period as a timing signal ; Calculating a delay time between the timing signal and the radio wave emission time of the RF antenna and determining a variable operation period of the variable navigation information based on the delay time; Performing operation of the variable navigation information periodically in synchronization with a heartbeat generated based on the variable operation period; And the navigation information of the inertial navigation information calculator to enable image processing based on the synchronized calculation result of the variable navigation information.
여기서, 상기 방법은, 상기 관성 항법 정보 연산부의 하트비트에 동기화되어 가속도계로부터 취득된 가속도 값을 입력 받는 단계; 상기 관성 항법 정보 연산부에 기 저장된 교정값을 사용하여 오차 보정을 수행하는 단계; 회전량 오차를 보상하는 사이즈 이펙트(Size Effect) 및 가변 계산 주기에 위한 샘플링 개수를 사용하여 스컬링 보상을 수행하는 단계; 및 상기 스컬링 보상을 기초로 가변 연산 주기를 갖는 정렬 루프를 수행하거나 가변 시간 항법 방정식을 연산하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may include receiving an acceleration value obtained from an accelerometer in synchronization with a heartbeat of the inertial navigation information calculator; Performing error correction using a calibration value previously stored in the inertial navigation information calculator; Performing sculling compensation using a size effect for compensating rotational error and a sampling number for a variable calculation period; And performing an alignment loop having a variable operation period or calculating a variable time navigation equation based on the scalding compensation.
본 발명의 실시예에 의하면, 시각 동기 일치와 고주파 자세 요동 보상이 가능토록 SAR과 관성 항법 시스템의 일체화 설계 기술 및 이에 따른 관성 항법 시스템의 항법 해를 가변적으로 연산하는 기술을 제시하여 안테나 방사 시점과 관성 항법 시스템의 항법 연산 시간을 동기화 함으로써 SAR 영상 합성 정밀도를 크게 향상시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, an integrated design technique of SAR and an inertial navigation system and a technique for variably calculating the navigation solution of the inertial navigation system are proposed to enable time synchronization and high-frequency attitude fluctuation compensation. By synchronizing the navigation operation time of the inertial navigation system, the accuracy of SAR image synthesis can be greatly improved.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 SAR 일체형 관성 항법 장치에 대한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 항법 정보 제공 장치의 가변 시간 동기화를 예시적으로 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 도 2의 시간 지연 제어부(4100)와 가변 타이밍 클럭 생성 과정을 예시적으로 설명하는 흐름도이다.
도 4는 SAR과 관성 항법 정보 연산부 간의 시간 동기 및 하트비트 생성을 예시적으로 설명하는 파형도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 시변 항법정보 제공을 위한 관성 항법 정보 연산부를 예시적으로 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 항법 정보 제공 장치의 하트비트에 연동한 관성 센서 데이터를 취득하는 과정을 예시적으로 설명하는 파형도이다.
도 7은 도 5의 가변 연산주기에 따른 가속도계 오차 보상 과정을 구체적으로 설명하는 흐름도이다.
도 8은 도 5의 가변 연산주기에 따른 속도 보상 과정을 구체적으로 설명하는 흐름도이다.
도 9는 도 8의 스컬링 보상 과정에서 가변 연산 주기에 따른 가속도계 스컬링 기법 선택 과정을 예시적으로 설명하는 흐름도이다.
도 10은 도 9의 가변 샘플 시간으로 스컬링 보상하는 과정을 구체적으로 설명하는 흐름도이다.
도 11은 가속도계 스컬링 보상을 위한 데이터 재정렬 과정을 예시적으로 설명하는 도면이다.
도 12는 도 5의 가변연산 주기에 따른 자이로스코프 오차 보상 과정을 구체적으로 설명하는 흐름도이다.
도 13은 도 5의 가변연산 주기에 따른 코닝 모션 오차를 보상하는 과정을 구체적으로 설명하는 흐름도이다.
도 14는 도 13의 코닝 모션 오차를 보상하는 기법을 선택하기 위한 과정을 구체적으로 설명하는 흐름도이다.
도 15는 도 14의 가변 샘플 시간으로 코닝 모션 오차를 보상하는 과정을 구체적으로 설명하는 흐름도이다.
도 16은 도 5의 가변 시간 정렬 과정(폐루프)를 구체적으로 설명하는 흐름도이다.
도 17은 도 5의 가변 시간 정렬 과정(영속도 보정필터)을 구체적으로 설명하는 흐름도이다.
도 18은 도 5의 가변 시간에 따른 항법 과정을 구체적으로 설명하는 흐름도이다.1 is a block diagram of a SAR integrated inertial navigation apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating a variable time synchronization of an apparatus for providing navigation information according to an embodiment of the present invention by way of example.
3 is a flowchart illustrating a process of generating a variable timing clock with the
4 is a waveform diagram exemplarily illustrating time synchronization and heartbeat generation between a SAR and an inertial navigation information calculator.
5 is a diagram illustrating an example of an inertial navigation information calculation unit for providing time-varying navigation information according to an embodiment of the present invention.
6 is a waveform diagram illustrating a process of acquiring inertial sensor data linked to a heartbeat of a navigation information providing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a flowchart specifically illustrating an accelerometer error compensation process according to the variable calculation cycle of FIG. 5.
8 is a flowchart illustrating a speed compensation process according to the variable calculation cycle of FIG. 5 in detail.
FIG. 9 is a flowchart illustrating an exemplary process of selecting an accelerometer scaling method according to a variable calculation period in the sculling compensation process of FIG. 8.
FIG. 10 is a flowchart specifically illustrating a process of scaling compensation with the variable sample time of FIG. 9.
FIG. 11 is a diagram exemplarily illustrating a data reordering process for accelerometer sculling compensation.
12 is a flowchart illustrating a gyroscope error compensation process according to the variable operation period of FIG. 5 in detail.
FIG. 13 is a flowchart illustrating a process of compensating for a Corning motion error according to the variable operation period of FIG. 5.
FIG. 14 is a flowchart specifically illustrating a process for selecting a technique for compensating for a Corning motion error of FIG. 13.
FIG. 15 is a flowchart illustrating a process of compensating for a Corning motion error with the variable sample time of FIG. 14.
FIG. 16 is a flowchart specifically illustrating a variable time alignment process (closed loop) of FIG. 5.
FIG. 17 is a flowchart specifically illustrating a variable time alignment process (zero speed correction filter) of FIG. 5.
FIG. 18 is a flowchart specifically illustrating a navigation process according to a variable time of FIG. 5.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범주는 청구항에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various forms, only the embodiments are to make the disclosure of the present invention complete, and those skilled in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the scope of the invention, and the scope of the invention is defined only by the claims.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어 실제로 필요한 경우 외에는 생략될 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In describing the embodiments of the present invention, detailed descriptions of well-known functions or configurations will be omitted unless they are actually necessary in describing the embodiments of the present invention. In addition, terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the embodiments of the present invention, which may vary according to intentions or customs of users and operators. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the specification.
본 발명의 실시예에서는 가변 전파 송수신 주기(또는 가변 연산 주기)를 갖는 레이더, 예를 들어 SAR의 영상 정밀도 향상을 위해 SAR과 관성 항법 정보 연산부의 일체화된 설계를 구현하고, SAR의 펄스 신호 송수신 주기와 동기화되어 항법 정보의 위치, 속도, 자세 등의 연산 주기를 가변시켜 SAR과 관성 항법 정보 연산부 간의 시각 동기 불일치 및 고주파 자세 미보정 문제를 해결하고자 한다.In the embodiment of the present invention implements the integrated design of the SAR and the inertial navigation information calculation unit to improve the image accuracy of the radar, for example, SAR having a variable radio transmission and reception period (or variable operation period), and the pulse signal transmission and reception period of the SAR In order to solve the problem of visual synchronization mismatch between the SAR and the inertial navigation information calculating unit and the high frequency attitude uncorrected problem by varying the operation periods such as the position, speed, and attitude of the navigation information in synchronization with.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail an embodiment of the present invention.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 관성 SAR에 항법 정보를 제공하기 위한 항법 시스템의 블록도이다.1 is a block diagram of a navigation system for providing navigation information to an inertial SAR according to an embodiment of the present invention.
도 1의 항법 정보 제공 장치는, 가변 타이밍 스케줄링부(Variable Timing Scheduling)[1000], RF 송수신부[2000], RF 안테나부[3000], 타이밍 제어부[4000], 관성 항법 정보 연산부[5000] 및 영상 처리부[6000]를 포함한다.The apparatus for providing navigation information of FIG. 1 includes a variable timing scheduling unit (1000), an RF transceiver (2000), an RF antenna unit (3000), a timing controller (4000), an inertial navigation information calculator (5000), and And an image processor [6000].
먼저, 가변 타이밍 스케줄링부[1000]가 실시간으로 전파 송수신 주기(주파수)를 결정하여 타이밍 제어 신호를 발생하면, 가변 타이밍 스케줄링부[1000]에 의해 결정된 전파 송수신 주기는 RF 송수신부[2000]로 전송되고, RF 안테나부[3000]를 통해 RF 신호(전파)가 대기 중으로 방사될 수 있다. 이 과정에서 가변 타이밍 스케줄링부[1000]의 타이밍 제어 신호(방사 출력 신호)와 RF 안테나부[3000]의 RF 신호 방사 시간 사이에는 시간 지연이 발생할 수 있으며, SAR 자체의 영상 오차로 작용할 수 있다.First, when the variable
또한, 가변 타이밍 스케줄링부[1000]의 타이밍 제어 신호를 관성 항법 정보 연산부[5000]의 관성 센서 데이터의 취득 주기와 동기화를 수행하면, RF 안테나부[3000]의 RF 신호 방사까지 걸리는 시간지연을 고려하지 않고 항법 정보를 취득하게 되므로 두 신호 사이의 시각동기가 일치하지 않게 된다. 타이밍 제어부(Timing Control Unit)[4000]를 통해 이러한 시간 지연 요소를 보상할 수 있으며, 관성 항법 정보 연산부[5000]의 항법 연산 주기를 결정할 수 있다.In addition, when the timing control signal of the variable
관성 항법 정보 연산부[5000]는 타이밍 제어부[4000]에서 SAR의 가변 전파 방사 명령에 동기화된 하트비트(heart beat)에 따라 관성 센서 데이터를 취득하여 항법 연산을 수행한다.The inertial navigation
영상 처리부[6000]는 동기화된 관성 항법 정보 연산부[5000]의 항법 정보와 수신된 전파 신호를 이용하여 고주파 자세 요동이 보상된 영상을 제공할 수 있다.The
기존의 항법장치는 고정된 연산 주기에 맞추어 항법 연산을 수행하여 위치, 속도, 자세 등을 결정하였나, 본 발명의 실시예에서는 모든 항법 연산이 SAR의 전파 방사 명령에 동기화되어 가변적으로 이루어진다. SAR의 가변 전파 방사 명령에 동기화되어 출력된 관성 항법 정보 연산부[5000]의 항법 정보 및 수신된 RF 신호는 SAR의 영상 처리부[6000]로 전송되어 영상 합성 및 보정에 사용된다.Existing navigation apparatus has determined the position, speed, attitude, etc. by performing a navigation operation in accordance with a fixed operation period, in the embodiment of the present invention, all navigation operations are variably synchronized to the radio wave radiation command of the SAR. The navigation information and the received RF signal of the inertial navigation information calculator [5000] output in synchronization with the variable radio wave radiation command of the SAR are transmitted to the image processor [6000] of the SAR and used for image synthesis and correction.
가변 타이밍 스케줄링부[1000]로부터 출력된 전파 방사 시작 신호(Transmit Start Signal)는 RF 송수신부[2000] 및 RF 안테나부[3000]를 거치면서 시간 지연이 발생하여, 전파 방사 시작 신호 출력 시점에 비해 시간이 지연되어 RF 안테나부[3000]를 통해 RF 신호를 방사하게 된다.Transmit Start Signal outputted from the variable
도 2는 가변 연산 주기 및 시간 지연을 보상해서 가변 타이밍 클럭을 관성 항법 정보 연산부[5000]로 제공하는 장치의 구성도이다.2 is a block diagram of an apparatus for providing a variable timing clock to the inertial navigation information calculator [5000] by compensating for a variable operation period and a time delay.
가변 타이밍 스케줄링부[1000]에서 출력된 전파 방사 시작 신호는 δt0시간만큼의 시간 지연 후에 RF 송수신부[2000]로 전송된다[2001]. 이 신호는 다시 RF 안테나부[3000]를 거치면서 δt1만큼의 시간 지연 후에 전파가 대기 중으로 방사된다[3001].The radio wave emission start signal output from the variable
따라서, 가변 타이밍 스케줄링부[1000]로부터 전파 방사 시작 신호가 출력되어 RF 안테나부[3000]로부터 전파가 방사되기 까지는 다음 [수학식 1]과 같은 지연 시간이 존재할 수 있다.Therefore, until the radio wave radiation start signal is output from the variable
타이밍 제어부[4000]는 가변 타이밍 스케줄링부[1000], RF 송수신부[2000] 및 RF 안테나부[3000]의 전송 시작 신호를 동기화 하여 RF 안테나부[3000]에서 신호를 송신하는데까지 걸리는 시간지연을 계산하는 시간 지연 제어부[4100]와, 가변 타이밍 스케줄링부[1000]로부터 가변 연산 주기를 전송 받아 관성 항법 정보 연산부[5000]로 가변 타이밍 클럭을 전송하는 가변 항법 수행 시간 제어부(Variable Navigation Execution Time Controller)[4500]로 구성되어 있다.The
타이밍 제어부[4000]를 통하여 실제 파형의 방사 시점에 맞추어 관성 항법 정보 연산부[5000]의 관성 센서(도[6])로부터 데이터를 취득하며, 항법 방정식의 가변 연산을 위해 필요한 가변 타이밍 클럭은 가변 항법 수행 시간 제어부[4500]를 통하여 관성 항법 정보 연산부[5000]로 전송된다.Data is acquired from an inertial sensor (Fig. [6]) of the inertial navigation information calculating unit [5000] in accordance with the timing of radiation of the actual waveform through the
가변 항법 수행 시간 제어부[4500]의 가변 연산 주기 기준 값은 가변 타이밍 스케줄링부[1000]로부터 전송되며, 가변 타이밍 스케줄링부[1000], RF 송수신부[2000], RF 안테나부[3000]에서 지연된 시간성분이 타이밍 제어부[4000]로 취합되어 최종 가변항법 수행시간을 결정한다.The variable operation period reference value of the variable navigation execution time controller [4500] is transmitted from the variable timing scheduling unit [1000], and the time delayed by the variable timing scheduling unit (1000), the RF transceiver (2000), and the RF antenna unit (3000). The components are collected by the
도 2의 시간 지연 제어부(4100)의 시간 지연 연산과 가변 항법 수행 시간 제어부[4500]의 가변 타이밍 클럭 생성 과정은 도 3에 기술되어 있다.The time delay calculation of the
시간 지연 제어 기능이 시작되면[4111], 가변 타이밍 스케줄링부[1000]로부터 전송 시작 신호가 입력될 때까지 반복하다가[4112], 전송 시작 신호가 입력되면 RF 송수신부[2000]로부터 전송 시작 신호가 입력될 때까지 반복할 수 있다[4113].When the time delay control function is started [4111], it repeats until the transmission start signal is input from the variable timing scheduling unit [1000] [4112]. When the transmission start signal is input, the transmission start signal is transmitted from the RF transceiver [2000]. Can be repeated until entered [4113].
RF 송수신부[2000]로부터 전송 시작 신호가 입력되면 RF 안테나부[3000]로부터 전송 시작 신호가 입력될 때까지 반복하다가[4114], 전송 시작 신호가 입력되면 지연 시간을 연산[4115]하여 관성 항법 정보 연산부[5000]와 영상 처리부[6000]로 출력하고 가변 타이밍 클럭을 생성한다[4501].When the transmission start signal is input from the
SAR과 관성 항법 정보 연산부[5000] 간의 시간 동기 기술은 도 4에 예시한 바와 같다.The time synchronization technique between the SAR and the inertial navigation information calculator [5000] is as illustrated in FIG. 4.
항공기에서는 SAR을 상시 운용하거나 필요에 의해 운용할 수 있으며, 관성 항법 정보 연산부[5000]와 동기화를 수행하기 위해서는 가변 타이밍 스케줄링부[1000]로부터 출력된 동기화 유효 신호(Synchronization Valid Signal)[1002]가 유효한지를 판단하고, 유효한 경우에 가변 타이밍 스케줄링부[1000]로부터 가변 타이밍 클럭[4501]이 출력될 수 있다. 이 신호[4501]는 관성 항법 시스템의 하트비트[5002]로 사용되며, 하트비트[5002]에 동기화되어 관성 센서인 자이로스코프와 가속도계로부터 데이터를 취득할 수 있다.In an aircraft, SAR can be operated at all times or as needed. In order to perform synchronization with the inertial navigation information calculating unit [5000], a synchronization valid signal (1002) output from the variable timing scheduling unit [1000] is provided. It is determined whether it is valid, and if it is valid, the
관성 항법 시스템은 주기적인 내부 클럭[5001]을 보유하고 있으며, 가변 타이밍 스케줄러 동기화 유효 신호[1002]가 유효한 경우에는 관성 항법 정보 연산부[5000]는 SAR 가변 타이밍 클럭[4501]에 동기화되어 항법 연산을 수행하며, 가변 타이밍 스케줄러 동기화 유효 신호[1002]가 유효하지 않을 경우, 비유효 상태로 천이하는 하강 에지(Falling Edge)에 동기화되어 내부 클럭을 초기화하여 내부 클럭[5001]을 하트비트[5002]로 사용할 수 있다.The inertial navigation system has a periodic
SAR의 전파방사 신호와 동기화된 항법 연산 주기를 갖는 관성 항법 정보 연산부[5000]의 항법 정보 연산 방법은 도 5에 예시한 바와 같다.The navigation information calculation method of the inertial navigation
도 5에 도시한 바와 같이, 관성 항법 정보 연산부[5000]의 하트비트[5002]에 동기화되어 가속도계로부터 취득된 가속도 값이 입력되면[5100], 항법 정보 제공 장치 내에 미리 저장된 교정 값을 사용하여 오차 보정을 수행하고[5200], 이상적인 원점으로부터 이격되어 생기는 회전량 오차를 보상하는 사이즈 이펙트(Size Effect) 및 가변 계산 주기에 최적인 샘플링 개수를 사용한 스컬링 보상을 수행[5300]한 후, 가변 연산 주기를 갖는 정렬 루프를 수행하거나[5700], 가변 시간 항법 방정식을 연산할 수 있다[5800].As shown in FIG. 5, when an acceleration value acquired from an accelerometer is synchronized with the
연산 주기가 하트비트에 따라 가변적이기 때문에 주기적 연산 주기를 갖는 관성 항법 정보 연산부[5000]에 비해 유연한 관성 센서 샘플 개수 사용 및 연산 제어 기술이 필요하다. 가속도계의 경우와 마찬가지로 하트비트[5002]에 동기화되어 취득된 자이로스코프의 값, 예를 들어 각가속도가 입력되면[5400], 가변 연산 주기에 따른 오차 보정 과정[5500] 및 코닝 모션 보상 과정[5600]을 수행한 후, 가변 연산 주기를 갖는 정렬 루프[5700] 또는 가변 시간 항법 방정식을 연산[5800]할 수 있다.Since the operation period is variable according to the heartbeat, it is necessary to use a flexible inertial sensor sample number and operation control technique as compared to the inertial navigation information calculating unit [5000] having a periodic operation period. As in the case of the accelerometer, when a gyroscope value acquired in synchronization with the heartbeat [5002], for example, an angular acceleration is input [5400], an error correction process [5500] and a Corning motion compensation process [5600] according to a variable calculation cycle [5600] After the operation, an alignment loop having a variable operation period or a variable time navigation equation may be calculated [5800].
관성 센서인 가속도계와 자이로스코프의 데이터 취득을 위한 가변 타이밍 도는 도 6에 예시한 바와 같다.A variable timing diagram for data acquisition of an inertial sensor, an accelerometer and a gyroscope, is illustrated in FIG. 6.
가변 타이밍 스케줄링부[1000]에 동기화된 비주기 하트비트에 따라 가속도계 값[5101]과 자이로스코프 값[5401]이 취득될 수 있으며, 이는 하트비트의 상승 에지(rising edge) 또는 하강 에지(falling edge) 또는 레벨(level) 어느 구간에서나 취득 가능하다.The accelerometer value [5101] and the gyroscope value [5401] can be acquired according to the aperiodic heartbeat synchronized to the variable timing scheduling unit [1000], which is the rising or falling edge of the heartbeat. ) Or at any level.
도 7은 도 5의 가변연산 주기에 따른 가속도계 오차 보상 과정을 구체적으로 설명하는 흐름도이다.FIG. 7 is a flowchart specifically illustrating an accelerometer error compensation process according to the variable operation period of FIG. 5.
도 7에 도시한 바와 같이, 관성 센서인 가속도계로부터 취득된 비력(Gravity Force)이 입력되면[5210], 이러한 비력은 센서 오차 보상을 위해 표준 단위로 변환될 수 있다[5220].As shown in FIG. 7, when a gravitational force obtained from an accelerometer, which is an inertial sensor, is input [5210], the specific force may be converted to a standard unit for sensor error compensation [5220].
연산 주기가 지속적으로 변화하므로 이를 MKS(Meter-Kilogram-Second) 단위의 기본 물리량으로 변환한다. 예컨대, 센서 오차는 온도에 따른 오차 값을 적용하게 되므로 가속도계의 온도를 적절히 필터링해서 사용해야 한다. 필터의 이득 값은 연산주기로 결정되는 시정수와 밀접한 연관이 있고 주기적인 연산을 수행하는 일반 항법 장치에서는 일정한 값으로 고정되어 있다. 반면, 본 발명에서는 비 주기적인 연산을 수행하므로 연산 주기에 따라 필터 이득이 변화하며 이를 매 연산 수행 시 마다 계산해 주어야 한다[5230].Since the operation cycle is constantly changing, it is converted into the basic physical quantity in the unit of MKS (Meter-Kilogram-Second). For example, the sensor error is applied to the error value according to the temperature, so the temperature of the accelerometer should be properly filtered. The gain value of the filter is closely related to the time constant determined by the operation cycle, and is fixed to a constant value in a general navigation device which performs periodic operation. On the other hand, in the present invention, since the aperiodic operation is performed, the filter gain is changed according to the operation period, and it has to be calculated for each operation [5230].
온도 값의 필터링이 완료되면 가속도계 오차인 바이어스, 스케일 변수, 비정렬 값 등에 대한 오차교정을 수행한다[5240]. 교정되는 오차 요소는 관성 항법 정보 연산부[5000]에서 사용하는 관성 센서의 성능과 출력 특성에 따라 결정된다. 센서의 오차 교정 후에는 이를 다시 가변 연산 주기에 상응하는 시정수로 변환되어[5250], 정렬이나 항법 연산에 사용될 수 있다.When the filtering of the temperature value is completed, error correction for the accelerometer error such as bias, scale variable, and misalignment value is performed [5240]. The error factor to be corrected is determined according to the performance and output characteristics of the inertial sensor used in the inertial navigation information calculator [5000]. After the error correction of the sensor, it is converted into a time constant corresponding to the variable operation period [5250], which can be used for alignment or navigation operation.
가속도계의 오차 보정[5200]이 이루어지면, 가속도계 자체의 오차 요소에 관한 보상은 이루어지나 세 축의 가속도계가 원점에 위치하지 않아서 발생하는 사이즈 이펙트나 항법 방정식 연산 간 발생한 가속도계의 스컬링(sculling) 오차는 보상되지 않은 상태이다.When the accelerometer's error correction [5200] is made, the accelerometer's error component is compensated for, but the accelerometer's sculling error between the three-axis accelerometer's positional effect and navigation equation calculation It is not compensated.
도 8은 속도오차 보상을 위해 이러한 사이즈 이펙트나 스컬링 오차를 보상하기 위한 구체적인 과정을 설명하는 흐름도이다. 가속도계 자체 오차만 보상된 속도 증분값이 입력되면[5310], 관성 항법 정보 연산부[5000]는 사이즈 이펙트와 스컬링 보상을 위해 취득된 샘플을 재정렬한다[5320]. 충분한 양의 현재 샘플과 과거 샘플 및 샘플 시간(연산주기)을 메모리에 저장하여 둔다. 가속도계가 한 점에 배치되지 않아 발생하는 사이즈 이펙트는 가변연산 주기에 따라 취득된 관성 센서 값과 연산주기를 이용하여 보상한다[5330]. 항법연산 간 발생하는 하이 다이나믹(high dynamics)에 의한 스컬링 보상을 수행하여[5340], 속도 보정 [5370]을 한다.8 is a flowchart illustrating a specific process for compensating for such a size effect or a sculling error for speed error compensation. When a speed increment value in which only the accelerometer itself error is compensated is input [5310], the inertial navigation information calculating unit [5000] rearranges the acquired samples for the size effect and the sculling compensation [5320]. Sufficient amount of current sample, past sample, and sample time (operation cycle) are stored in memory. The size effect caused by not placing the accelerometer at one point is compensated using the inertial sensor value and the calculation period acquired according to the variable operation period [5330]. Scaling compensation by high dynamics generated between navigation operations is performed [5340], and speed correction [5370] is performed.
스컬링 보상은 가변 연산 주기의 장/단에 상응하여 여러 가지 기법을 적용할 수 있다.Scaling compensation can be applied to various techniques corresponding to the length and length of the variable operation period.
도 9는 도 8의 스컬링 보상 과정에서 가변 연산 주기에 따른 가속도계 스컬링 모드 선택 과정을 예시적으로 설명하는 흐름도이다.FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of an accelerometer sculling mode selection process according to a variable calculation period in the sculling compensation process of FIG. 8.
스컬링 보상 기법은 시스템의 동특성 및 연산 주기에 따른 적합한 모드를 미리 선정해 놓는다.Scaling compensation schemes predetermine the appropriate mode according to the dynamics of the system and the calculation cycle.
스컬링 보상 과정[5340]이 시작되면 현 시점의 연산 주기(샘플링 간격)를 체크하고[5341], 스컬링 기법이 1 sample 1 previous인지[5342], 2 samples 2 previous인지[5345], 4 samples 4 previous인지[5348] 등 인지를 확인할 수 있다. 이 기법은 보상의 예시이며, 샘플의 개수는 시스템 특성에 맞추어 임의로 확장 및 축소가 가능하다. 보상 기법 확인 후 사용하려는 전체 샘플에 대해 현 시점의 연산 주기가 이전 시점의 연산주기와 일치하면[5343][5346][5349], 가변 연산 시간에 의한 영향성이 없으므로 현재 적용 중인 시 정수를 사용하여 스컬링 보상을 수행한다[5344][5347][5350].When the sculling compensation process starts [5340], the operation cycle (sampling interval) at the present time is checked [5341], and the sculling technique is 1
현 시점의 연산 주기가 이전 시점의 연산 주기와 일치하지 않으면 현 시점의 연산 주기에 맞도록 과거 시점의 샘플링 값들을 보간한다[5351].If the current operation period does not coincide with the previous operation period, the sampling values of the past time point are interpolated to fit the current operation cycle [5351].
도 10은 도 9의 가변 샘플 시간으로 스컬링 보상하는 과정을 구체적으로 설명하는 흐름도이다.FIG. 10 is a flowchart specifically illustrating a process of scaling compensation with the variable sample time of FIG. 9.
먼저, 스컬링 기법을 체크한 후[5352], 현 시점에서 선택된 샘플링 개수에 필요한 연산 시간을 계산하고[5353], 과거 시점의 샘플링 개수에 필요한 연산 시간을 계산한다[5354]. 현 시점의 샘플링을 이용한 연산 시간(연산 시정수)이 과거 시점의 연산 시간보다 크면[5355], 과거 샘플링을 확장하여 현재의 연산 시간과 동일한 양의 샘플을 확보하며[5356], 반대로 작으면 현시점의 연산시간에 맞도록 과거 샘플의 개수를 분할한다[5357].First, after checking the sculling technique [5352], the calculation time required for the number of samplings selected at the current time point is calculated [5353], and the calculation time required for the number of samplings at the past time point is calculated [5354]. If the computation time (computation time constant) using sampling at the present time is greater than the computation time at the past [5355], the past sampling is extended to obtain the same amount of samples as the current computation time [5356], and if the opposite is small at present The number of past samples is divided to fit the computation time of [5357].
도 11은 이와 같은 가속도계 스컬링 보상을 위한 데이터 재정렬 과정을 예시적으로 설명하는 도면이다.FIG. 11 is a diagram exemplarily illustrating a data reordering process for accelerometer sculling compensation.
도 11은 2 samples 2 previous로 스컬링을 보상하는 경우를 예시한 것이다.11 illustrates a case of compensating sculling with 2
현재 시점에서 취득된 두 개의 가속도계 샘플 cs1과 cs2는 연산 주기가 각각 δt1 이고, 이전 샘플에 적용한 연산시간 δt2, δt3보다 길다[5358]. 이 경우 과거의 샘플 여러 개를 시간 순서대로 늘어 놓고 현 시점의 샘플 시간 및 스컬링 기법에 맞추어 과거의 샘플링 데이터를 확장하여 현 시점의 연산 주기와 일치시킨다. 마찬가지로 현 시점의 연산 주기가 과거 연산 주기보다 짧을 경우[5339], 과거의 샘플 값을 분주하여 현재의 연산 주기와 일치시킨다.The two accelerometer samples cs1 and cs2 acquired at the present time have a calculation cycle of δt 1 and are longer than the calculation time δt 2 and δt 3 applied to the previous sample [5358]. In this case, several past samples are arranged in chronological order, and the past sampling data is extended to match the current computational time in accordance with the current sample time and sculling technique. Similarly, if the current operation period is shorter than the previous operation period [5339], the previous sample value is divided to match the current operation period.
도 12는 도 5의 자이로스코프 오차 보상 과정을 구체적으로 설명하는 흐름도이다.FIG. 12 is a flowchart specifically illustrating a gyroscope error compensation process of FIG. 5.
먼저, 입력된 각도 증분값 및 온도값은[5510]은, 일초 단위의 표준단위(MKS)로 변환된[5520] 후, 가속도계와 마찬가지로 가변 이득을 갖는 온도 필터[5530]을 거쳐 온도에 따른 자이로스코프의 오차요소를 보상[5540]하여 현 연산주기를 갖는 데이터로 변환된다[5550].First, the input angle increment value and the temperature value [5510] are converted to the standard unit (MKS) of one second unit [5520], and then, like the accelerometer, through a temperature filter having a variable gain [5530], the gyro according to the temperature The error component of the scope is compensated [5540] and converted into data having a current operation period [5550].
도 12의 과정을 수행하면 가속도계의 경우와 마찬가지로 자이로스코프 센서 자체의 오차만 보상한 상태가 된다.When the process of FIG. 12 is performed, only the error of the gyroscope sensor itself is compensated as in the case of the accelerometer.
도 13은 코닝 모션에 의해 다른 축으로 전이되는 모션 오차 요소를 보상하기 위한 과정을 예시하는 흐름도이다.13 is a flow chart illustrating a process for compensating for a motion error component transitioned to another axis by Corning motion.
센서 오차가 보상된 각도 및 각속도의 증분값[5610]은 현 시점의 보상 기법에 맞도록 샘플들을 재정렬[5620]하고, 코닝 모션을 보상[5630]하여 각도 혹은 각속도 증분값만 남도록 한다[5660].Incremental values of angle and angular velocity with sensor error compensation [5610] rearrange the samples to fit the current compensation technique [5620] and compensate for Corning motion [5630] so that only angular or angular velocity increments remain [5660]. .
도 14는 자이로스코프에 여기되는 코닝 모션 오차를 보상하는 과정을 구체적으로 설명하는 흐름도이다.14 is a flowchart specifically illustrating a process of compensating a Corning motion error excited by a gyroscope.
도 14의 코닝 모션 오차 보상을 위한 모드 선택 과정은 도 9의 가속도계 스컬링 모드 선택 과정과 유사한 과정을 거칠 수 있다.The mode selection process for the Corning motion error compensation of FIG. 14 may be performed similar to the process of selecting the accelerometer sculling mode of FIG. 9.
도 14에 도시한 바와 같이, 현재의 샘플링(연산 시간) 주기 체크 과정[5631], 코닝 기법 체크 과정[5632][5635][5638], 현재 연산 시간과 과거 샘플의 연산 시간을 비교하는 과정[5633][5636][5639] 등을 거친 후, 시간이 일치할 경우 샘플의 재 정렬 없이 즉시 오차를 보상할 수 있다[5634][5637][5640]. 현 시점의 연산 주기가 이전 시점의 연산 주기와 일치하지 않으면 현 시점의 연산 주기에 맞도록 과거 시점의 샘플링 값 들을 보간할 수 있다[5641].As shown in FIG. 14, a current sampling (computation time) period check process [5631], a Corning technique check process [5632] [5635] [5638], a process of comparing the operation time of the current operation time and the previous sample [ 5633] [5636] [5639], etc., if time matches, the error can be compensated immediately without realigning the sample [5634] [5637] [5640]. If the current operation cycle does not coincide with the previous operation cycle, the sampling values of the past viewpoint may be interpolated to fit the current operation cycle [5641].
도 15는 도 14의 가변 샘플 코닝 모션 오차를 보간하는 과정을 구체적으로 설명하는 흐름도이다.FIG. 15 is a flowchart specifically illustrating a process of interpolating the variable sample Corning motion error of FIG. 14.
도 15의 코닝 모션 오차 보간 과정은 도 9의 가속도계의 경우와 논리적 결정 루프는 동일하다.The Corning motion error interpolation process of FIG. 15 has the same logical decision loop as that of the accelerometer of FIG.
도 15에 도시한 바와 같이, 코닝 보상 방식(기법)을 체크한 후[5642], 현 시점에서 선택된 샘플링 개수에 필요한 연산 시간을 계산하고[5643], 과거 시점의 샘플링 개수에 필요한 연산 시간을 계산한다[5644].As shown in FIG. 15, after checking the Corning compensation scheme (method) [5642], the calculation time required for the number of samplings selected at the present time point is calculated [5643], and the calculation time required for the number of samplings at the past time point is calculated. [5644].
현 시점의 샘플링을 이용한 연산 시간(연산 시정수)이 과거 시점의 연산 시간보다 크면[5645], 과거 샘플링을 확장하여 현재의 연산 시간과 해당하는 양의 샘플을 확보하며[5646], 반대로 작으면 현 시점의 연산 시간에 맞도록 과거 샘플의 개수를 분할할 수 있다[5647].If the computation time (computation time constant) using sampling at the present time is greater than the computation time at the past [5645], the past sampling is extended to secure the current computation time and the corresponding amount of samples [5646] The number of past samples can be divided to fit the computation time of the current point of time [5647].
이의 설명을 위한 세부 기술 매커니즘 또한 가속도계의 경우와 동일하게 도 11에 명시되어 있다.Detailed description mechanism for explanation thereof is also specified in FIG. 11 as in the case of the accelerometer.
센서 오차 보상 및 선속도 및 각속도 보상이 이루어지면 관성 항법 정보 연산부[5000]는 정렬 모드[5700]나 항법 모드[5800]로 진입한다. 일반적으로 정렬 모드[5700]를 먼저 수행한 후 항법 모드[5800]로 진입할 수 있다.When the sensor error compensation and the linear velocity and the angular velocity compensation are performed, the inertial
기존 관성 항법 정보 연산부의 정렬과 항법은 고정 연산 주기를 사용해 이루어지고, 타 시스템, 예를 들어 SAR 시스템과 연산 주기(관성 센서 데이터 샘플링 주기)를 동기화하여 사용하는 경우는 없었다. 본 발명의 실시예에서는 타 시스템과 연동되어 상시 변화하는 가변 연산 주기에 맞추어 관성센서로부터 데이터(샘플)를 취득하여 정렬 및 항법을 수행하는 매커니즘을 제시한다.The alignment and navigation of the existing inertial navigation information calculating unit is performed using a fixed arithmetic period, and no other system, for example, the SAR system and the arithmetic period (inertial sensor data sampling period) are synchronized. An embodiment of the present invention proposes a mechanism for performing alignment and navigation by acquiring data (sample) from an inertial sensor in accordance with a variable computing cycle that is constantly changing in conjunction with other systems.
도 16 및 도 17은 도 5의 가변 시간 정렬 과정를 구체적으로 설명하는 흐름도이다.16 and 17 are flowcharts illustrating the variable time alignment process of FIG. 5 in detail.
정렬을 수행하기 위한 매커니즘은 페루프를 이용한 제어기의 형태로 이루어지는 경우(도 16)와, 영속도 보정필터를 사용하여 항법장치의 자세오차를 추정하여 보상하는 경우(도 17)로 나뉘어지며, 영속도 보정필터를 사용하는 매커니즘에서도 보정필터의 초기값 결정을 위해 짧은 시간동안 폐루프 정렬기법을 사용할 수 있다.Mechanisms for performing the alignment are divided into a case of a controller using a Perup (FIG. 16) and a case of estimating and compensating a posture error of a navigation apparatus using a zero speed correction filter (FIG. 17). Even in a mechanism using a degree correction filter, a closed loop alignment technique may be used for a short time to determine an initial value of the correction filter.
먼저, 도 16은 도 5의 가변 시간 정렬 과정(폐루프)를 구체적으로 설명하는 흐름도이다.First, FIG. 16 is a flowchart specifically describing the variable time alignment process (closed loop) of FIG. 5.
도 16에 도시한 바와 같이, 정렬이 시작되면[5701], 오차 보상된 속도 증분값 및 각속도 증분값을 획득한다[5702]. 속도 증분값 및 각속도 증분값은 폐루프 제어기의 입력으로 작용하는데, 연속적으로 변하는 연산 주기는 폐루프의 시정수로 작용하여 루프 이득을 변화시키므로 매 연산마다 폐루프의 루프 이득을 계산한다[5703]. 루프 이득이 결정되면 이에 상응하는 각 회전량이 결정되며[5704], 이러한 각 회전량을 이용하여 쿼터니언(Quaternion)을 갱신하고[5705], 수평축 자세(roll, pitch)를 추정한다[5706]. 정렬 시간이 기 설정된 정렬 시간(개략 정렬 시간)에 도달하면[5707][5708], 방위각을 1차 갱신한다[5709]. 1차 갱신은 방위각을 개략적으로 갱신하는 것을 의미한다.As shown in Fig. 16, when alignment is started [5701], an error compensated speed increment value and an angular velocity increment value are obtained [5702]. Velocity increments and angular velocity increments act as inputs to the closed loop controller, and the continuously varying operation period acts as the time constant of the closed loop to change the loop gain, so the loop gain of the closed loop is calculated for each operation [5703]. . When the loop gain is determined, the respective rotation amount is determined [5704], and the rotation amount is used to update the quaternion [5705], and the horizontal axis posture (roll, pitch) is estimated [5706]. When the alignment time reaches a preset alignment time (rough alignment time) [5707] [5708], the azimuth angle is first updated [5709]. Primary update means updating the azimuth roughly.
정렬 방식이 폐루프 방식이면[5710], 정렬 시간이 기 설정된 정밀 정렬 시간에 도달할 때까지 폐루프 정렬을 지속적으로 수행한다. 정밀 정렬 수행 시 자세 추정 정밀도를 향상시키기 위해 폐루프의 댐핑 이득을 증가 또는 감소시킬 수 있다. 정밀한 정렬 시간이 완료 시간에 도달하면[5711], 방위각을 2차 갱신(최종 방위각 갱신)하고 항법 모드로 천이한다[5714].If the alignment method is a closed loop method [5710], the closed loop alignment is continuously performed until the alignment time reaches a preset precision alignment time. The damping gain of the closed loop can be increased or decreased to improve the attitude estimation accuracy when performing the precise alignment. When the precise alignment time reaches the completion time [5711], the azimuth angle is secondary updated (final azimuth update) and transitions to navigation mode [5714].
정렬 방식이 폐루프 방식이 아니면[5710], 영속도 보정필터를 사용하여 정렬을 수행할 수 있다[5713]. 정렬을 위한 영속도 보정필터는 연속 시간 영역에서 이산 시간 영역으로 등가모델 변환 시 고정된 보정주기(시정수)를 사용하는 것이 일반적이나, 본 발명의 실시예에서는 고정된 보정 주기를 사용하기 위해 샘플 데이터를 보간하는 방식과 일정한 개수의 샘플을 사용하고 연속 시간 모델에서 이산 시간 모델로 변환 시 샘플 수에 상응하는 보정 주기 값(시정수)을 적용하는 두 가지 방식을 제시한다.If the alignment scheme is not a closed loop scheme [5710], the alignment may be performed using a zero speed correction filter [5713]. The zero velocity correction filter for alignment generally uses a fixed correction period (time constant) when converting the equivalent model from the continuous time domain to the discrete time domain, but in the embodiment of the present invention, a sample is used to use a fixed correction period. We present two methods of interpolating data and using a fixed number of samples and applying a correction period value (time constant) corresponding to the number of samples when converting from a continuous time model to a discrete time model.
도 17은 도 5의 가변 시간 정렬 과정(영속도 보정필터)을 구체적으로 설명하는 흐름도이다.FIG. 17 is a flowchart specifically illustrating a variable time alignment process (zero speed correction filter) of FIG. 5.
도 17에서 개략 정렬 시 추정된 자세 값(roll, pitch, yaw)은 영속도 보정필터의 초기 값으로 쓰일 수 있다[5715]. 영속도 보정을 위해서는 개략 정렬에서 구해진 자세 값을 이용하여 항법 방정식을 연산하고[5716], 자세 오차에 의해 위치 오차 및 속도 오차가 시간에 따라 증가하게 된다. 항법을 수행하고 나서 영속도 보정필터가 샘플 개수 기준인지[5717], 아니면 일정 단위 시간 기준인지[5725]를 판단하여 다음 과정들을 수행할 수 있다.In FIG. 17, the estimated posture values (roll, pitch, yaw) during the rough alignment may be used as initial values of the zero speed correction filter [5715]. For zero velocity correction, the navigation equation is calculated using the attitude value obtained from the coarse alignment [5716], and the position error and the speed error increase with time by the attitude error. After the navigation is performed, the following processes may be performed by determining whether the zero speed correction filter is based on a sample number [5717] or a predetermined unit time [5725].
샘플 개수 기준일 경우 항법을 영속도 보정필터의 상태천이 행렬 및 측정 행렬에 필요한 변수들을 기준 샘플 개수에 도달할 때까지 누적하면서[5718], 이 샘플 개수에 상응하는 총 샘플 시간을 계산한다[5719]. 각각의 샘플들이 서로 다른 연산 주기를 갖게 되므로 총 샘플 개수[5718]에 상응하는 총 샘플 시간[5719]은 매 계산마다 다를 수 있다. 샘플 개수가 기 설정된 수량에 도달하면[5720], 총 샘플 시간[5719]을 이용하여 보정필터를 이산화하고 계산한다[5721]. 계산된 필터의 출력은 관성 항법 정보 연산부[5000]의 오차 요소들로써, 이를 이용하여 항법 방정식 및 센서 오차를 보정할 수 있다[5722]. 이때, 관성 항법 정보 연산부[5000]의 오차 요소들은 시스템의 요구 특성에 맞추어 차수를 결정할 수 있다. 영속도 보정필터의 가동시간이 기 설정된 기준 시간에 도달하면[5723] 영속도 보정필터를 통한 자세 보정 및 오차 추정을 중단하고 항법 모드로 천이할 수 있다[5724].In the case of the sample number, the navigation is accumulated until the reference number of samples is reached [5718], while the state transition matrix and the measurement matrix of the zero-speed correction filter are accumulated until the reference sample number is calculated [5719]. . Since each sample has a different operation period, the total sample time [5719] corresponding to the total number of samples [5718] may be different for each calculation. When the number of samples reaches a predetermined quantity [5720], the correction filter is discretized and calculated using the total sample time [5719] [5721]. The calculated outputs of the filters are error elements of the inertial navigation information calculating unit [5000], and the navigation equations and sensor errors may be corrected using them. In this case, the error elements of the inertial
영속도 보정필터의 방식이 특정 시간을 기준으로 연산되도록 선택되면[5725], 관성센서로부터 데이터 샘플을 취득할 때마다 샘플의 개수를 누적하고[5726], 보정필터의 상태천이 행렬 및 측정치 행렬에 필요한 변수들을 누적한다[5727]. 누적된 샘플 수에 상응하는 누적 연산 시간이 정해진 기준 시간보다 크거나 같아지면[5728], 도 11에서처럼 기준 샘플 시간에 맞추어 샘플을 재정렬하고 보간한다[5729].If the method of zero velocity correction filter is selected to be calculated based on a specific time [5725], each time a data sample is acquired from the inertial sensor, the number of samples is accumulated [5726], and the state of the correction filter and the measurement matrix Accumulate necessary variables [5727]. If the cumulative calculation time corresponding to the accumulated sample number is greater than or equal to the predetermined reference time [5728], as shown in FIG. 11, the samples are rearranged and interpolated according to the reference sample time [5729].
보간이 완료되면 미리 정해진 기준시간(predefined time)을 시정수로 하여 연속시간 영역의 오차 방정식을 이산 시간으로 변환한다[5721]. 이 경우에는 기준 시간이 일정하므로 시정수가 고정된 일반 필터처럼 이산 모델을 고정할 수 있다. 이산 모델로 변환된 오차 방정식을 이용하여 정렬 필터를 구동하여 항법 오차, 센서 오차 및 장착 오차를 추정한 뒤[5721], 이를 이용하여 항법 방정식의 연산 오차를 포함한 각종 오차를 보정하고[5722], 정렬 시간이 기준 시간에 도달하면[5723] 항법 모드로 천이한다[5723].When the interpolation is completed, the error equation in the continuous time domain is converted into discrete time using a predetermined time as a time constant [5721]. In this case, the reference time is constant, so the discrete model can be fixed like a regular filter with a fixed time constant. After driving the alignment filter using the error equation converted into the discrete model, the navigation error, the sensor error, and the mounting error are estimated [5721], and the various errors including the calculation error of the navigation equation are corrected [5722], When the alignment time reaches the reference time [5723], it transitions to navigation mode [5723].
항법 모드로의 천이는 외부로부터의 인가명령에 의해서 혹은 자동으로 진입이 가능하다.The transition to navigation mode can be entered automatically by an authorization command from the outside or automatically.
도 18은 도 5의 가변 시간 항법 과정, 예컨대 항법 모드에서의 항법 해(위치, 속도, 자세 등)를 연산하는 과정을 구체적으로 설명하는 흐름도이다.FIG. 18 is a flowchart illustrating a variable time navigation process of FIG. 5, for example, a process of calculating a navigation solution (position, velocity, attitude, etc.) in a navigation mode.
도 18에 도시한 바와 같이, 비행 모드 진입 후 정렬 모드에서 연산된 자세 및 위치 값[5802]을 이용하여 항법 방정식을 연산하기 시작할 수 있다[5801]. 이때에도 가변 타이밍 스케줄링부[1000]의 전파 방사를 위한 시간 스케줄에 동기화 된 관성 항법 정보 연산부[5000]의 하트비트를 체크할 수 있으며[5803], 이러한 하트비트에 맞추어 자세, 속도 및 위치를 갱신할 수 있다[5804][5805][5806].As shown in FIG. 18, after entering the flight mode, the navigation equation may be started using the attitude and position values [5802] calculated in the alignment mode [5801]. In this case, the heartbeat of the inertial navigation information calculating unit [5000] synchronized with the time schedule for radio wave emission of the variable timing scheduling unit [1000] can be checked [5803], and the attitude, speed, and position are updated according to the heartbeat. [5804] [5805] [5806].
자세 연산 시 관성 항법 정보 연산부[5000]의 하트비트(시정수, 연산주기)는, 지구 자전 영향에 의한 각속도 및 실제 항법 장치의 자세 회전량 보상시의 시정수, 속도 계산을 위한 연산 주기 간(하트비트) 발생한 속도 증분값 및 코리올리 항 보상 등의 시정수, 전송률(transport rate) 연산을 위한 시정수, 위치 연산을 위한 연산 주기 간(하트비트) 발생한 위치 증분값 등의 시정수로써 작용한다.The heartbeat (time constant, operation cycle) of the inertial navigation information calculation unit [5000] during the calculation of the attitude is the time constant for compensating the angular velocity due to the influence of the earth's rotation and the rotational rotation of the actual navigation device, and the calculation period for calculating the speed ( Heartbeat) It acts as a time constant such as velocity increments and Coriolis term compensation, time constants for calculation of transport rate, and position increments between calculation cycles (heartbeats) for position calculation.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의하면, 가변 전파 송수신 주기(또는 가변 연산 주기)를 갖는 레이더, 예를 들어 SAR의 영상 정밀도 향상을 위해 SAR과 관성 항법 정보 연산부의 일체화된 설계를 구현하고, SAR의 펄스 신호 송수신 주기와 동기화되어 항법 정보의 위치, 속도, 자세 등의 연산 주기를 가변할 수 있는 항법 정보 제공 기술을 구현하고자 하며, SAR과 관성 항법 정보 연산부를 일체화 설계하여 근본적인 시각 동기 불일치 및 고주파 자세 미보정 문제를 해결하고자 한다.As described above, according to an embodiment of the present invention, an integrated design of a SAR and an inertial navigation information calculating unit may be implemented to improve image accuracy of a radar having a variable radio wave transmission / reception period (or a variable operation period), for example, SAR. In order to implement the navigation information providing technology that can vary the operation cycle such as position, speed, attitude of navigation information by synchronizing with pulse signal transmission / reception period of SAR, fundamental visual synchronization mismatch by designing integrated SAR and inertial navigation information calculation unit And to solve the high frequency post-correction problem.
한편, 첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다.On the other hand, the combination of each block in the accompanying block diagram and each step in the flowchart may be performed by computer program instructions. These computer program instructions may be mounted on a processor of a general purpose computer, special purpose computer, or other programmable data processing equipment, such that the instructions executed by the processor of the computer or other programmable data processing equipment are described in each block of the block diagram. It creates a means to perform the functions.
이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 기록매체(또는 메모리) 등에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 기록매체(또는 메모리)에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다.These computer program instructions may be stored on a computer usable or computer readable recording medium (or memory) or the like that can be directed to a computer or other programmable data processing equipment to implement functionality in a particular manner, thereby making the computer available. Alternatively, instructions stored on a computer readable recording medium (or memory) may produce an article of manufacture containing instruction means for performing the functions described in each block of the block diagram.
그리고, 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다. In addition, computer program instructions may be mounted on a computer or other programmable data processing equipment, such that a series of operating steps may be performed on the computer or other programmable data processing equipment to create a computer-implemented process to generate a computer or other program. Instructions that perform possible data processing equipment may also provide steps for performing the functions described in each block of the block diagram.
또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 적어도 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실시 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.In addition, each block may represent a portion of a module, segment, or code that includes at least one or more executable instructions for executing a specified logical function (s). It should also be noted that in some alternative embodiments, the functions noted in the blocks may occur out of order. For example, the two blocks shown in succession may in fact be executed substantially concurrently, or the blocks may sometimes be executed in the reverse order, depending on the corresponding function.
1000: 가변 타이밍 스케줄링부(Variable Timing Scheduling)
2000: RF 송수신부(RF Transmitter/Receiver)
3000: RF 안테나부(RF Antenna Unit)
4000: 타이밍 제어부(Timing Control Unit)
5000: 관성 항법 정보 연산부
6000: 영상 처리부(Image Processing Unit)
1001: 가변 타이밍 스케줄링부의 전파 전송 신호 출력부(Transmit Start Signal)
2001: RF 송수신부의 전파 전송 신호 출력부
3001: RF 안테나부의 전파 전송 신호 출력부
4100: 시간 지연 제어부(Time Delay Control)
4500: 가변 항법 수행 시간 제어부(Variable Navigation Execution Time Controller)
4111: 시간지연 제어 개시부
4112: 가변 타이밍 스케줄러 신호 확인부
4113: RF 송수신부 신호 확인부
4114: RF 안테나 신호 확인부
4115: 시간지연 계산부
4502: 가변 타이밍 클럭 생성부
4002: 가변 타이밍 스케줄러 동기화 유효 신호 출력부
4501: 가변 타이밍 클럭 출력부
5001: 동기화된 관성 항법 정보 연산부 내부 클럭 생성부
5002: 하트비트(Heart Beat) 생성부
5100: 가속도계 값 취득부
5200: 가변시간 가속도계 오차보정부
5300: 가변시간 사이즈효과 & 스컬링 보상부
5400: 자이로스코프 값 취득부
5500: 가변시간 자이로스코프 오차보정부
5600: 가변시간 코닝모션 보상부
5700: 가변시간 정렬부
5800: 가변시간 항법부
5101: 하트비트에 동기화 된 가속도계 값 취득
5401: 하트비트에 동기화 된 자이로스코프 값 취득
5210: 비력 입력부
5220: 표준단위로 변환부
5230: 가변이득 온도필터링부
5240: 센서오차 보정부
5250: 가변시간 주기로 변환부
5310: 보상되지 않은 속도증분 값 입력부
5320: 속도 샘플링 시간 재정렬부
5330: 사이즈 이펙트 보상부
5340: 스컬링 보상부
5370: 보상된 속도증분 값 출력부
5341: 샘플링 간격 체크부
5342, 5345, 5348: 스컬링 기법확인부
5343, 5346, 5349: 샘플링 주기 비교부
5344, 5347, 5350: 현재 설정된 샘플링 간격으로 스컬링 보상부
5351: 가변 샘플시간으로 스컬링 보상부
5352: 스컬링 기법체크부
5353: 현재 샘플 총시간 계산부
5354: 과거 샘플 총시간 계산부
5355: 샘플시간 비교부
5356: 과거샘플 확장부
5357: 과거샘플 분할부
5510: 각도증분 값 입력부
5520: 표준단위 변환부
5530: 가변이득 온도필터부
5540: 센서오차 보정부
5550: 가변계산 주기 변환부
5610: 보상되지 않은 각도 증분 값 입력부
5620: 샘플링 시간 재정렬
5630: 코닝모션 보상부
5660: 보상된 각도증분 값 출력부
5631: 샘플링 간격 체크부
5632, 5635, 5638: 코닝 기법확인부
5633, 5636, 5639: 샘플링 주기 비교부
5634, 5637, 5640: 현재 설정된 샘플링 간격으로 코닝보상부
5641: 가변 샘플 시간으로 코닝모션 보상부
5642: 코닝기법 체크부
5643: 현재 샘플 총시간 계산부
5644: 과거 샘플 총시간 계산부
5645: 샘플시간 비교부
5646: 과거샘플 확장부
5647: 과거샘플 분할부
5701: 정렬 시작부
5702: 보상된 속도 증분값 및 각속도 증분값 획득부
5703: 가변 루프이득 계산부
5704: 각 회전 제어량 계산부
5705: 가변시간 적용 쿼터니언 갱신부
5706: 자세 갱신부
5707, 5708: 정렬시간 확인부
5709: 개략방위각 갱신부
5710: 정렬방식 확인부
5711: 정밀 정렬시간 확인부
5712: 정밀 방위각 갱신부
5713: 영속도 보정필터로 정렬수행부
5714: 항법모드 천이부
5715: 개략정렬 값으로 자체 초기화부
5716: 항법방정식 계산부
5717, 5725: 영속도 보정 측정치 갱신방식 선택
5718: 필터 상태변수 누적부
5719: 총 샘플시간 계산부
5720: 샘플시간 비교부
5721: 총 샘플시간으로 보정필터 이산화
5722: 항법오차 보상
5723: 정렬시간 확인부
5724: 항법모드 천이
5726: 샘플 시간 카운트
5727: 필터 상태변수 누적부
5728: 샘플시간 확인부
5729: 샘플보간부
5801: 항법방정식 연산
5802: 자세 및 위치 초기화
5803: 가변연산(하트비트) 신간 체크
5804: 자세갱신
5805: 속도갱신
5806: 위치갱신1000: Variable Timing Scheduling
2000: RF Transmitter / Receiver
3000: RF antenna unit
4000: Timing Control Unit
5000: inertial navigation information calculation unit
6000: Image Processing Unit
1001: radio wave transmission signal output unit (Transmit Start Signal) of the variable timing scheduling unit
2001: RF transmission signal output unit of the RF transceiver
3001: radio wave transmission signal output unit of the RF antenna unit
4100: Time Delay Control
4500: Variable Navigation Execution Time Controller
4111: time delay control start section
4112: variable timing scheduler signal confirmation unit
4113: RF transceiver signal check unit
4114: RF antenna signal confirmation unit
4115: time delay calculation unit
4502: variable timing clock generator
4002: variable timing scheduler synchronization effective signal output unit
4501: variable timing clock output
5001: synchronized inertial navigation information calculator internal clock generator
5002 heartbeat generator
5100: accelerometer value acquisition unit
5200: Variable Time Accelerometer Error Correction
5300: Variable Time Size Effect & Scaling Compensation Unit
5400: gyroscope value acquisition unit
5500: Variable Time Gyroscope Error Correction
5600: variable time Corning motion compensation
5700 variable time alignment
5800 variable time navigation
5101: Acquire Accelerometer Values Synchronized to Heartbeat
5401: Acquire Gyroscope Values Synchronized to Heartbeat
5210: non-force input
5220: conversion unit to standard unit
5230: variable gain temperature filtering unit
5240: sensor error correction unit
5250: converting unit with a variable time period
5310: Uncompensated velocity increment input
5320: rate sampling time rearrangement
5330: size effect compensation unit
5340: Scaling Compensation Unit
5370: compensated speed increment value output
5341: sampling interval check unit
5342, 5345, 5348: Sculling Technique Identification
5343, 5346, 5349: sampling period comparison unit
5344, 5347, 5350: Scaling compensator at current sampling interval
5351: Scaling Compensator with Variable Sample Time
5352: Sculling Technique
5353: current sample total time calculation unit
5354: Total sample time calculation of the past
5355: sample time comparison unit
5356: past sample extension
5357: past sample partition
5510: angle increment value input unit
5520: standard unit conversion unit
5530: variable gain temperature filter unit
5540: sensor error correction unit
5550: variable calculation period conversion unit
5610: Uncompensated angle increment value input
5620: Reorder Sampling Times
5630: Corning Motion Compensation Unit
5660: compensated angle increment value output
5631: sampling interval check unit
5632, 5635, 5638: Corning Technique Identification
5633, 5636, 5639: sampling period comparison unit
5634, 5637, 5640: Corning compensator at current sampling interval
5641: Corning motion compensation with variable sample time
5642: Corning technique check
5643: current sample total time calculation unit
5644: total past time calculation unit
5645: sample time comparison unit
5646: past sample extension
5647: old sample partition
5701: start of alignment
5702: compensated velocity increment and angular velocity increment
5703: variable loop gain calculator
5704: angle control amount calculation unit
5705: variable time application quaternion update unit
5706: posture update unit
5707, 5708: Alignment time check unit
5709: coarse azimuth update unit
5710: alignment check unit
5711: precision alignment time check unit
5712: precision azimuth update unit
5713: Alignment section with zero speed correction filter
5714: navigation mode transition unit
5715: self-initialization with rough alignment
5716: navigation equation calculation unit
5717, 5725: Zero Speed Calibration Measurement Update Method Selection
5718: accumulation of filter state variables
5719: total sample time calculation unit
5720: sample time comparison unit
5721: Compensation filter discretization with total sample time
5722: Navigation Error Compensation
5723: alignment time check unit
5724: Navigation Mode Transition
5726: sample time count
5727: accumulation of filter state variables
5728: sample time check unit
5729: sample interpolator
5801: Navigation Equation
5802: reset posture and position
5803: Variable operation (heartbeat) new check
5804: Posture Update
5805: Speed Update
5806: location update
Claims (23)
상기 타이밍 신호와 상기 RF 안테나의 전파 방사 시간 간의 지연시간을 계산하고, 상기 지연시간을 기초로 상기 가변 항법 주기의 연산 주기를 결정하는 타이밍 제어부;
상기 연산 주기를 기초로 생성되는 하트비트와 동기화되어 주기적으로 상기 가변 항법 주기의 연산을 수행하는 관성 항법 정보 연산부; 및
상기 가변 항법 주기의 연산 결과를 기초로 SAR의 영상을 처리하는 영상 처리부를 포함하는
관성 항법 시스템의 항법 정보 제공 장치.A variable timing scheduling unit for transmitting a timing signal for determining a variable navigation period and a radio transmission / reception period to an RF transmission / reception unit to radiate radio waves through an RF antenna in a radio transmission / reception period determined according to the timing signal;
A timing controller for calculating a delay time between the timing signal and the radio wave emission time of the RF antenna and determining a calculation cycle of the variable navigation period based on the delay time;
An inertial navigation information calculator configured to periodically perform the calculation of the variable navigation period in synchronization with a heartbeat generated based on the operation period; And
And an image processor configured to process an image of a SAR based on a calculation result of the variable navigation period.
Navigation information providing device of the inertial navigation system.
상기 타이밍 제어부는,
상기 전파가 방사될 때 상기 가변 타이밍 스케줄링부, 상기 RF 송수신부 및 상기 RF 안테나의 전송 시작 신호를 동기화하여 시간지연을 연산하는 시간 지연 제어부; 및
상기 가변 타이밍 스케줄링부로부터 가변 연산 주기를 전송 받아 상기 시간 지연 제어부에서 연산한 시간 지연을 적용하여 가변 타이밍을 상기 관성 항법 정보 연산부로 전송하는 가변 항법 수행 시간 제어부를 포함하는
관성 항법 시스템의 항법 정보 제공 장치.The method of claim 1,
The timing controller,
A time delay controller configured to calculate a time delay by synchronizing transmission start signals of the variable timing scheduling unit, the RF transceiver, and the RF antenna when the radio wave is radiated; And
And a variable navigation execution time control unit which receives a variable operation period from the variable timing scheduling unit and applies a time delay calculated by the time delay control unit to transmit a variable timing to the inertial navigation information calculation unit.
Navigation information providing device of the inertial navigation system.
상기 시간 지연 제어부는,
상기 가변 타이밍 스케줄링부로부터 제1 전송 시작 신호가 입력될 때까지 시간 지연 동작을 반복하고, 상기 제1 전송 시작 신호가 입력되면 상기 RF 송수신부로부터 제2 전송 시작 신호가 입력될 때까지 상기 시간 지연 동작을 반복하며, 상기 RF 송수신부로부터 상기 제2 전송 시작 신호가 입력되면 상기 RF 안테나로 제3 전송 시작 신호가 입력될 때까지 상기 시간 지연 동작을 반복하다가 상기 제3 전송 시작 신호가 입력되면 상기 지연시간을 계산하여 상기 가변 항법 수행 시간 제어부로 제공하고,
상기 관성 항법 정보 연산부 및 상기 영상 처리부로 가변 타이밍 클럭을 제공하는
관성 항법 시스템의 항법 정보 제공 장치.The method of claim 2,
The time delay control unit,
The time delay operation is repeated until a first transmission start signal is input from the variable timing scheduling unit, and when the first transmission start signal is input, the time delay until a second transmission start signal is input from the RF transceiver. The operation is repeated, and when the second transmission start signal is input from the RF transceiver, the time delay operation is repeated until a third transmission start signal is input to the RF antenna, and when the third transmission start signal is input, Calculate a delay time and provide it to the variable navigation execution time controller,
A variable timing clock is provided to the inertial navigation information calculator and the image processor.
Navigation information providing device of the inertial navigation system.
상기 시간 지연 제어부는,
상기 가변 타이밍 스케줄링부로부터 출력된 동기화 유효 신호가 유효하면 상기 가변 타이밍 스케줄링부의 가변 타이밍 클럭과 시간지연을 데이터로 출력하거나, 시간지연을 보상한 가변 타이밍 클럭을 출력하는
관성 항법 시스템의 항법 정보 제공 장치.The method of claim 3, wherein
The time delay control unit,
When the synchronization valid signal output from the variable timing scheduling unit is valid, the variable timing scheduling unit outputs a variable timing clock and a time delay as data or outputs a variable timing clock that compensates for the time delay.
Navigation information providing device of the inertial navigation system.
상기 가변 타이밍 클럭은 상기 하트비트와 동기화되는
관성 항법 시스템의 항법 정보 제공 장치.The method of claim 4, wherein
The variable timing clock is synchronized with the heartbeat
Navigation information providing device of the inertial navigation system.
상기 관성 항법 정보 연산부는,
상기 동기화 유효 신호가 유효하지 않을 경우, 유효하지 않은 상태로 천이하는 하강 에지(Falling Edge)에 동기화되어 관성 항법 정보 연산부 내부 클럭을 초기화하고 관성 항법 정보 연산부의 내부 클럭을 하트비트로 하며, 상기 동기화 유효 신호가 유효할 때 상기 가변 타이밍 클럭을 상기 항법 정보 연산부의 하트비트와 동기화하여 사용하는
관성 항법 시스템의 항법 정보 제공 장치.The method of claim 4, wherein
The inertial navigation information calculation unit,
If the synchronization valid signal is not valid, it is synchronized to a falling edge that transitions to an invalid state to initialize the internal clock of the inertial navigation information calculator and set the internal clock of the inertial navigation information calculator to heartbeat. When the signal is valid, the variable timing clock is used in synchronization with the heartbeat of the navigation information calculator.
Navigation information providing device of the inertial navigation system.
타이밍 제어부가 상기 타이밍 신호와 상기 RF 안테나의 전파 방사 시간 간의 지연시간을 계산하고, 상기 지연시간을 기초로 상기 가변 항법 주기의 연산 주기를 결정하는 단계;
관성 항법 정보 연산부가 상기 연산 주기를 기초로 생성되는 하트비트와 동기화되어 주기적으로 상기 가변 항법 주기의 연산을 수행하는 단계; 및
영상 처리부가 상기 가변 항법 주기의 연산 결과를 기초로 동기화된 가변 항법 정보의 영상을 처리하는 단계를 포함하는
관성 항법 시스템의 항법 정보 제공 방법.Transmitting, by the variable timing scheduling unit, a timing signal for determining a variable navigation period and a radio transmission / reception period to the RF transmission / reception unit so that radio waves are radiated through an RF antenna at a radio transmission / reception period determined according to the timing signal;
Calculating, by a timing controller, a delay time between the timing signal and the radio wave emission time of the RF antenna, and determining an operation period of the variable navigation period based on the delay time;
Performing an operation of the variable navigation period periodically in synchronization with a heartbeat generated based on the operation period by an inertial navigation information calculation unit; And
And an image processor processing an image of the variable navigation information synchronized based on the calculation result of the variable navigation period.
Method of providing navigation information of inertial navigation system.
상기 관성 항법 정보 연산부의 하트비트에 동기화되어 가속도계로부터 취득된 가속도 값을 입력 받는 단계;
상기 관성 항법 정보 연산부에 기 저장된 교정값을 사용하여 오차 보정을 수행하는 단계;
사이즈 이펙트(Size Effect) 및 가변 계산 주기에 상응하는 샘플링 개수를 사용하여 스컬링 보상을 수행하는 단계; 및
상기 스컬링 보상을 기초로 가변 연산 주기를 갖는 정렬 루프를 수행하거나 가변 시간 항법 방정식을 연산하는 단계를 더 포함하는
관성 항법 시스템의 항법 정보 제공 방법.The method of claim 7, wherein
Receiving an acceleration value obtained from an accelerometer in synchronization with a heartbeat of the inertial navigation information calculator;
Performing error correction using a calibration value previously stored in the inertial navigation information calculator;
Performing scalding compensation using a size effect and a sampling number corresponding to a variable calculation period; And
Performing an alignment loop having a variable operation period or calculating a variable time navigation equation based on the scalding compensation;
Method of providing navigation information of inertial navigation system.
상기 관성 항법 정보 연산부의 하트비트에 동기화되어 자이로스코프로부터 취득된 각가속도 값을 입력 받는 단계;
상기 관성 항법 정보 연산부에 기 저장된 교정값을 사용하여 오차 보정을 수행하는 단계;
가변 계산 주기를 위한 샘플링 개수를 사용하여 코닝 보상을 수행하는 단계; 및
상기 코닝 보상을 기초로 가변 연산 주기를 갖는 정렬 루프를 수행하거나 가변 시간 항법 방정식을 연산하는 단계를 더 포함하는
관성 항법 시스템의 항법 정보 제공 방법.The method of claim 7, wherein
Receiving an angular acceleration value obtained from a gyroscope in synchronization with a heartbeat of the inertial navigation information calculator;
Performing error correction using a calibration value previously stored in the inertial navigation information calculator;
Performing corning compensation using a sampling number for a variable calculation period; And
Performing an alignment loop having a variable operation period or calculating a variable time navigation equation based on the Corning compensation;
Method of providing navigation information of inertial navigation system.
상기 관성 항법 정보 연산부의 가변 하트비트에 동기화되어 자이로스코프의 샘플을 취득하는 단계; 및
가변연산 주기에 따른 오차 및 코닝 모션을 보상하는 단계를 더 포함하는
관성 항법 시스템의 항법 정보 제공 방법.The method of claim 8,
Acquiring a sample of a gyroscope in synchronization with a variable heartbeat of the inertial navigation information calculator; And
Compensating for error and Corning motion according to the variable operation period further comprising:
Method of providing navigation information of inertial navigation system.
상기 하트비트에 따라 상기 가속도계와 상기 자이로스코프의 샘플을 취득하는 단계를 더 포함하는
관성 항법 시스템의 항법 정보 제공 방법.The method of claim 10,
Acquiring a sample of the accelerometer and the gyroscope according to the heartbeat.
Method of providing navigation information of inertial navigation system.
상기 오차 보정을 수행하는 단계는,
상기 가속도계로부터 비력을 입력 받는 단계;
상기 비력을 표준 단위로 변환하는 단계;
상기 관성 항법 정보 연산부의 가변 연산 주기에 따라 변하는 온도 필터 이득을 실시간 연산하여 온도를 필터링하는 단계;
상기 온도의 필터링이 완료되면 상기 온도의 필터링 결과를 적용하여 상기 가속도계의 센서 오차를 보정하는 단계; 및
상기 센서 오차의 보정 결과를 가변 연산 주기에 상응하는 시정수로 변환하는 단계를 포함하는
관성 항법 시스템의 항법 정보 제공 방법.The method of claim 8,
Performing the error correction,
Receiving a specific force from the accelerometer;
Converting the specific force into standard units;
Filtering the temperature by performing a real-time calculation of a temperature filter gain that varies according to a variable calculation period of the inertial navigation information calculator;
Correcting a sensor error of the accelerometer by applying the filtering result of the temperature when the filtering of the temperature is completed; And
Converting the correction result of the sensor error into a time constant corresponding to a variable operation period.
Method of providing navigation information of inertial navigation system.
상기 오차 보정을 수행하는 단계는,
상기 가변 연산 주기에 따른 속도 증분값을 입력 받는 단계; 및
상기 속도 증분값을 재 정렬한 후 사이즈 이펙트(size effect) 및 스컬링(sculling)을 보상하여 상기 속도 증분값을 보상하는 단계를 포함하는
관성 항법 시스템의 항법 정보 제공 방법.The method of claim 12,
Performing the error correction,
Receiving a speed increment value according to the variable operation period; And
Compensating for the speed increment by resizing the speed increment and compensating for size effect and sculling;
Method of providing navigation information of inertial navigation system.
상기 가속도계의 오차만 보상된 속도 성분의 가변 연산 주기에 따른 사이즈 이펙트 및 스컬링 오차 보상을 위해 취득 샘플을 재정렬하는 단계; 및
상기 가변 연산 주기의 길고 짧은 특성을 기초로 실시간으로 스컬링 기법을 선택하는 단계를 더 포함하는
관성 항법 시스템의 항법 정보 제공 방법.The method of claim 8,
Rearranging the acquired samples to compensate for the scaling effect and the scalding error according to the variable operation period of the speed component compensated for only the error of the accelerometer; And
Selecting a sculling scheme in real time based on the long and short characteristics of the variable operation period;
Method of providing navigation information of inertial navigation system.
상기 샘플링 개수의 많고 적은 특성 및 상기 관성 항법 정보 연산부의 동특성에 따라 스컬링 기법과 코닝 기법을 선택하는 단계;
상기 스컬링 기법과 상기 코닝 기법이 선택되면 현재 시점의 연산 주기를 체크하고 상기 스컬링 기법과 상기 코닝 기법을 체크하는 단계; 및
상기 스컬링 기법과 상기 코닝 기법의 체크 후 사용하려는 전체 샘플에 대해 현재 시점의 연산 주기와 과거 시점의 연산 주기를 확인하여 현재 시점의 연산 주기에 맞도록 과거의 샘플링 값 들을 보간하는 단계를 더 포함하는
관성 항법 시스템의 항법 정보 제공 방법.The method of claim 8,
Selecting a sculling technique and a corning technique according to the large and small characteristics of the sampling number and the dynamic characteristics of the inertial navigation information calculator;
Checking a calculation period at a current time point and checking the sculling technique and the corning technique when the sculling technique and the corning technique are selected; And
Checking the computation period of the current time and the past operation time for all samples to be used after checking the sculling technique and the corning method, and interpolating past sampling values to match the operation time of the current time doing
Method of providing navigation information of inertial navigation system.
상기 스컬링 기법과 상기 코닝 기법을 체크한 후 현재 시점에서 선택된 샘플링 개수에 필요한 연산 시간을 계산하는 단계;
과거 시점의 샘플링 개수에 필요한 연산 시간을 계산하는 단계;
상기 현재 시점의 샘플링을 이용한 연산 시간이 상기 과거 시점의 연산 시간보다 크면 과거 샘플링을 확장하여 현재의 연산 시간과 동일한 양의 샘플을 확보하는 단계; 및
상기 현재 시점의 샘플링을 이용한 연산 시간이 상기 과거 시점의 연산 시간보다 작으면 상기 현재 시점의 연산 시간에 맞도록 과거 샘플의 개수를 분할하는 단계를 더 포함하는
관성 항법 시스템의 항법 정보 제공 방법.The method of claim 15,
Calculating a computation time required for the number of samplings selected at the current time point after checking the sculling technique and the corning technique;
Calculating a calculation time required for the number of samplings in the past;
If the calculation time using the sampling of the current time point is greater than the calculation time of the past time point, expanding past sampling to obtain a sample equal to the current calculation time; And
Dividing the number of past samples to match the operation time of the current time when the operation time using the sampling of the current time is smaller than the operation time of the past time;
Method of providing navigation information of inertial navigation system.
상기 현재 시점에서 취득된 가속도계/자이로스코프 샘플의 연산 주기가 이전 샘플의 연산 주기보다 길 경우 복수의 과거 샘플을 시간 순서대로 늘어 놓고 상기 현재 시점의 샘플 시간 및 보상 기법에 맞추어 과거의 샘플링 데이터를 확장하여 상기 현재 시점의 연산 주기와 일치시키는 단계; 및
상기 현재 시점의 연산 주기가 상기 과거 시점의 연산 주기보다 짧을 경우 과거의 샘플 값을 분할하여 현재의 연산 주기와 일치시키는 단계를 더 포함하는
관성 항법 시스템의 항법 정보 제공 방법.The method of claim 15,
When the calculation period of the accelerometer / gyroscopic sample acquired at the current time point is longer than the calculation period of the previous sample, a plurality of past samples are arranged in time order and the past sampling data is extended in accordance with the sample time and compensation technique of the current time point. Matching the operation period of the current view; And
If the operation period of the current time point is shorter than the operation period of the past time point, further comprising dividing a past sample value and matching the current operation period.
Method of providing navigation information of inertial navigation system.
입력된 각도 증분값 및 온도 값을 표준 단위로 변환 후 실시간 가변 이득을 갖는 온도 필터를 거쳐 온도에 따른 자이로스코프의 오차 요소를 보상하는 단계; 및
현재의 연산주기를 갖는 데이터로 변환하는 단계를 더 포함하는
관성 항법 시스템의 항법 정보 제공 방법.The method of claim 8,
Compensating an error factor of the gyroscope according to temperature through a temperature filter having a real-time variable gain after converting the input angle increment value and the temperature value into standard units; And
Further comprising converting to data having a current operation cycle
Method of providing navigation information of inertial navigation system.
정렬이 시작되면 가변 연산 시간에 맞추어 오차 보상된 속도 증분값 및 각속도 증분값을 호출하는 단계;
상기 속도 증분값 및 상기 각속도 증분값을 이용하여 자세를 연산하기 위한 폐루프 제어기에서 가변 연산 주기를 폐루프의 시정수로 적용시키는 단계;
매 연산마다 상기 폐루프의 댐핑 이득을 계산하는 단계;
상기 댐핑 이득에 상응하는 각 회전량을 결정하는 단계;
상기 각 회전량을 이용한 가변 연산 쿼터니언을 갱신하여 자세를 추정하는 단계;
기 설정된 개략 정렬 시간에 도달하면 방위각을 갱신하고, 정렬 방식이 폐루프 방식이면 기 설정된 정밀 정렬 시간에 도달할 때까지 상기 댐핑 이득을 증가 또는 감소 또는 유지시키면서 폐루프 정렬을 지속적으로 수행하는 단계; 및
상기 정렬 방식이 상기 폐루프 방식이 아니면 영속도 보정필터를 사용하여 정렬을 수행하는 단계를 더 포함하는
관성 항법 시스템의 항법 정보 제공 방법.The method of claim 8,
Calling an error compensated speed increment value and an angular velocity increment value according to a variable operation time when the alignment is started;
Applying a variable operation period as a time constant of the closed loop in a closed loop controller for calculating a posture using the speed increment value and the angular speed increment value;
Calculating the damping gain of the closed loop at every operation;
Determining an amount of rotation corresponding to the damping gain;
Estimating a posture by updating a variable arithmetic quaternion using the respective rotation amounts;
Updating the azimuth angle when the preset coarse alignment time is reached, and continuously performing closed loop alignment while increasing, decreasing or maintaining the damping gain until the preset fine alignment time is reached if the alignment scheme is a closed loop scheme; And
If the alignment method is not the closed loop method, the method may further include performing alignment using a zero speed correction filter.
Method of providing navigation information of inertial navigation system.
상기 영속도 보정필터를 사용하여 정렬을 수행하는 단계는,
상기 가변 연산 시간을 사용하는 개략 정렬 시 추정된 자세 값을 보정 필터의 초기 값으로 사용하는 단계;
상기 영속도 보정필터를 위해 개략 정렬에서 구해진 자세 값을 이용하여 가변 연산 주기로 항법 방정식을 연산하는 단계;
상기 영속도 보정필터 적용기준을 샘플 개수 또는 일정 시간으로 수행하는 단계;
상기 샘플 개수 기준일 경우, 상기 영속도 보정 필터의 상태 천이 행렬 및 측정행렬에 필요한 서로 다른 연산 주기를 갖는 변수들을 기준 샘플 개수에 도달할 때까지 누적하는 단계;
상기 기준 샘플 개수에 상응하는 총 샘플 시간을 계산하는 단계
샘플 개수가 기 설정된 수량에 도달하면 총 샘플 시간을 이용하여 보정필터를 이산화하는 단계;
연산된 필터 추정값을 사용하여 항법 및 센서오차를 보상하는 단계;
상기 영속도 보정필터 방식이 일정 시간을 기준으로 선택되면, 관성 센서로부터 데이터 샘플을 취득할 때마다 샘플을 누적하고, 동시에 상기 영속도 보정필터의 상태 천이 행렬 및 측정치 행렬에 필요한 변수들을 누적하는 단계;
상기 누적된 샘플 개수에 상응하는 누적 연산 시간이 기 설정된 기준 시간보다 크거나 같아지면 상기 일정 시간 기준에 맞추어 샘플을 재정렬하고 보간하는 단계;
상기 보간이 완료되면 기준 시간(predefined time)을 시정수로 하여 연속 시간 영역의 오차 방정식을 이산 시간으로 변환하는 단계;
이산 모델로 변환된 오차 방정식을 이용하여 정렬필터를 구동하여 항법오차, 센서오차 및 장착오차를 추정하여 항법 및 센서오차를 보상하는 단계; 및
상기 정렬 시간이 상기 기준 시간에 도달하면 항법 모드로 천이하는 단계를 포함하는
관성 항법 시스템의 항법 정보 제공 방법.The method of claim 19,
Performing the alignment using the zero speed correction filter,
Using the estimated posture value as an initial value of a correction filter in the coarse alignment using the variable arithmetic time;
Calculating a navigation equation using a variable calculation period using a posture value obtained in a coarse alignment for the zero speed correction filter;
Performing the zero speed correction filter application criterion by the number of samples or a predetermined time;
Accumulating variables having different operation periods required for the state transition matrix and the measurement matrix of the zero velocity correction filter until the reference sample number is reached, based on the sample number reference;
Calculating a total sample time corresponding to the reference sample number
Discretizing the correction filter using the total sample time when the number of samples reaches a preset quantity;
Compensating navigation and sensor error using the calculated filter estimate;
If the zero speed correction filter method is selected based on a predetermined time, accumulating samples each time a data sample is acquired from an inertial sensor, and simultaneously accumulating variables necessary for a state transition matrix and a measurement matrix of the zero speed correction filter. ;
Reordering and interpolating samples according to the predetermined time criterion when a cumulative calculation time corresponding to the accumulated number of samples is greater than or equal to a predetermined reference time;
Converting an error equation of a continuous time domain into a discrete time when the interpolation is completed as a time constant;
Compensating navigation and sensor errors by estimating navigation errors, sensor errors, and mounting errors by driving alignment filters using error equations converted into discrete models; And
Transitioning to navigation mode when the alignment time reaches the reference time
Method of providing navigation information of inertial navigation system.
상기 하트비트를 기준 시간으로 사용하여 상기 가변 항법 정보의 자세, 속도 및 위치를 연산하는 단계를 더 포함하는
관성 항법 시스템의 항법 정보 제공 방법.The method of claim 7, wherein
Calculating the attitude, speed, and position of the variable navigation information by using the heartbeat as a reference time;
Method of providing navigation information of inertial navigation system.
상기 타이밍 신호와 상기 RF 안테나의 전파 방사 시간 간의 지연시간을 계산하고, 상기 지연시간을 기초로 상기 가변 항법 주기의 연산 주기를 결정하는 단계;
상기 연산 주기를 기초로 생성되는 하트비트와 동기화되어 주기적으로 상기 가변 항법 주기의 연산을 수행하는 단계; 및
상기 가변 항법 주기의 연산 결과를 기초로 동기화된 가변 항법 정보의 영상을 처리하는 단계를 수행하는 명령어를 포함하는 프로그램이 기록된
컴퓨터 판독 가능 기록 매체.Transmitting a timing signal for determining a variable navigation period and a radio transmission and reception period to an RF transceiver so that radio waves are radiated through an RF antenna at a radio transmission and reception period determined according to the timing signal;
Calculating a delay time between the timing signal and the radio wave emission time of the RF antenna and determining an operation period of the variable navigation period based on the delay time;
Performing operations of the variable navigation period periodically in synchronization with a heartbeat generated based on the operation period; And
A program including an instruction for performing an operation of processing the image of the variable navigation information synchronized based on the operation result of the variable navigation period;
Computer-readable recording media.
상기 타이밍 신호와 상기 RF 안테나의 전파 방사 시간 간의 지연시간을 계산하고, 상기 지연시간을 기초로 상기 가변 항법 주기의 연산 주기를 결정하는 단계;
상기 연산 주기를 기초로 생성되는 하트비트와 동기화되어 주기적으로 상기 가변 항법 주기의 연산을 수행하는 단계; 및
상기 가변 항법 주기의 연산 결과를 기초로 동기화된 가변 항법 정보의 영상을 처리하는 단계를 수행하는
컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.Transmitting a timing signal for determining a variable navigation period and a radio transmission and reception period to an RF transceiver so that radio waves are radiated through an RF antenna at a radio transmission and reception period determined according to the timing signal;
Calculating a delay time between the timing signal and the radio wave emission time of the RF antenna and determining an operation period of the variable navigation period based on the delay time;
Performing operations of the variable navigation period periodically in synchronization with a heartbeat generated based on the operation period; And
Processing the image of the variable navigation information synchronized based on the operation result of the variable navigation period;
Computer program stored on a computer readable recording medium.
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