AHRS를 이용한 무선 선체 운동 측정 시스템에 관한 연구
A Study on the Wireless Ship Motion Measurement System Using AHRS
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초록
IMU(Inertial Measurement Unit)는 선박, 잠수함, 항공기 및 군용장비 응용분야에서 적용되어 자세 측정 영역에 주로 사용되고 있지만, 이런 IMU는 고가의 장비이기 때문에 특수 분야에서만 한정적으로 이용되어 왔다. 그러나 MEMS AHRS(MEMS : Micro Electro Mechanical System, AHRS : Attitude and Heading Reference System)의 현 기술 상황은 지능형 MEMS AHRS가 채택된 응용분야에서 가격이 높은 IMU를 대체 할 수 있는 수준에 이르고 있다. 본 논문에서는 자이로 센서, 가속도 센서, 지자기 센서를 사용한 AHRS를 이용하여 선박의 주요 운동 요소인 횡동요, 종동요, 선수동요 값을 측정할 수 있는 무선 선체 운동 측정 시스템을 개발하였다. 또한 AHRS 센서가 발생시키는 오차인 순간 가속도, 지자기의 영향 및 진동에 대응하기 위하여 칼만 필터링 기능이 탑재된 센서를 적용함으로서 최적의 성능을 실현하고자 하였다. 본 연구에서 구현한 AHRS 센서를 이용한 무선 선체 운동 측정 시스템을 이용하여 실선 실험을 실행하였으며, 선박의 제한적인 설치 상황에서도 편리하게 적용할 수 있을 것으로 보여진다. 향후 이 시스템이 선박에서 INS(Integrated Navigation System) 및 VDR(Voyage Data Recorder)과 같은 선박 장비와 호환되어 활용될 경우 항해 안전과 해양사고 분석에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다.
Abstract
The IMU(Inertial Measurement Unit) which is the expensive equipment has been used as a special limited area, usually inmeasurement of posture of applying to the areas of ship, submarine, aircraft and military equipment application. However, in the currentsituation, MEMS AHRS technology can replace the high-priced IMU in MEMS AHRS selected application field. In this paper, wirelesshull motion measurement system was suggested for measuring key elements of ship’s movement such as rolling, pitching and yawing usinggyro, acceleration and magnetic sensors of AHRS. In order to reduce the error such as instantaneous acceleration, effects and vibrationof geomagnetic, we have adopted the sensors equipped with Kalman filtering. The Wireless hull motion measurement system using AHRSsensors was tested in actual ship and it could easily be applied in limited installation circumstances of the ship. In the future, this systemcan be useful in the navigation safety and marine accident analysis by using with ship equipment such as INS or VDR in the maritime
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