반자율무인잠수정의 수중 복합항법 시스템 성능평가를 위한 회전팔 시험

Abstract

This paper presents considerations on the results of the rotating arm test, which was carried out for assessment of an hybrid navigation system for a semi-autonomous underwater vehicle. The navigation system consists of an inertial measurement unit (IMU), an ultra-short baseline (USBL) acoustic navigation sensor and a doppler velocity log (DVL) accompanying a magnetic compass. A navigational systemmodel is derived to include the scale effect and bias errors of the DVL, of which the state equation composed of the navigation states and sensor parameters are 25 in the order. The extended Kalman filter was used to propagate the error covariance. The rotating arm tests were carried out in the Ocean Engineering Basin of KRISO, to generate circular motion. The hybrid underwater navigation system shows good tracking performance against the circular planar motion. Additionally this paper checked the effects of the sampling ratio of the navigation system and the possibility of the dead reckoning with the DVL and the magnetic compass to estimate the position of the vehicle1. 서 론무인잠수정이 수중에서 운항하기 위해서는 무인잠수정이 어디에 있으며 어디를 가야하는지를 판단하는 것이 필수적이다. 수상의 선박이나 항공기와는 달리 수중의 무인잠수정은 전파의 전달이 어려운 수중을 항해하는 관계로 최근 항법시스템으로 보편화되어 있는 GPS(Global positioning system) 등과 같은 전파 항법 시스템을 제한적으로 밖에 이용할 수 없는 한계를 가지고 있다. 이에 따라 수중의 항법 시스템은 초음파 항법 (Acoustic positioning systems, APS)으로써, LBL(Long baseline), SBL(Short baseline), USBL(Ultra-short baseline) 등을 주로 사용해왔으며(Milne, 1983), 관성센서를 초음파 항법 센서의 자세보정에 활용하는 보조항법센서로 사용하곤 한다(Woolven and Field, 1998).