포뮬러 스튜던트: IMU/GNSS의 중요한 역할

포뮬러 스튜던트는 전 세계 학생들이 팀을 이루어 직접 포뮬러 경주용 자동차를 설계, 제작, 경주하는 국제 교육 공학 경진대회입니다. 대회에는 3가지 카테고리가 있습니다: 전기 자동차, 무인 자동차, 가연성 자동차.

포뮬러 학생 참가자는 가장 빠른 경주용 자동차를 제작해야 할 뿐만 아니라 지구력, 가속도, 스키드 패드 성능도 뛰어나야 합니다.

관성 항법 시스템의 전문가이자 여러 팀의 파트너인 저희는 글로벌 항법 위성 시스템(GNSS)과 결합된 관성 측정 장치(IMU) 를 사용하는 다양한 엔지니어 팀을 인터뷰하여 성공의 핵심 요소가 무엇인지 파악했습니다.

정밀한 자동차 동역학을 위한 IMU/GNSS의 중요성

AMZ 레이싱의 D. 키세왈터는 IMU/GNSS가 경쟁 팀의 차량에 위치, 속도, 요율, 슬립 각도, 가속도 및 방향과 같은 차량 상태에 대한 결정적인 정보를 제공한다고 설명합니다: "저희는 여러 가지 이유로 IMU가 필요했습니다. 주로 우리 차량의 위치 상태를 파악하기 위해서였습니다.

또한 효율적인 동역학 제어와 오일러 각도(롤, 피치, 방향)를 안정적이고 정확하게 측정할 수 있어야 했습니다." 이를 통해 전기 및 내연기관 자동차 엔지니어는 실제 상태와 이론적 상태를 비교하여 개선해야 할 사항을 파악할 수 있습니다.

포뮬러 스튜던트 자동차 역학 기준

포뮬러 레이스에서는 가속을 마스터하는 것이 가장 중요합니다. 차가 지나치게 가속하면 드리프트가 발생하여 바퀴가 마모될 수 있습니다. 타이어 마모를 최소화하고 엔진의 힘과 성능을 최대한 활용하려면 가속을 점검해야 합니다.

경주용 자동차의 궤적을 추적하는 것은 필수적입니다. IMU/GNSS 데이터, 특히 위치 데이터를 통해 서킷 분석을 수행하며, 자동차가 서킷 내부 또는 회전 시 올바른 위치에 있는지 판단하는 데 도움이 됩니다.

포뮬러 스튜던트는 레이싱이라는 사실을 잊지 마세요. 대회 목표 중 하나는 다른 팀보다 트랙을 더 빨리 달리는 것입니다. 따라서 속도는 IMU/GNSS를 통해 연구해야 할 중요한 요소입니다. 하지만 전기 경주용 자동차의 경우 소비되는 에너지를 추적해야 하므로 더욱 중요합니다.

무인 경주용 자동차: IMU/GNSS의 헤딩 및 내비게이션의 장점 활용하기

레이싱 차량은 단일 안테나 GPS를 사용하여 방향을 잡을 수 있지만, 무인 차량은 정확한 방향을 잡기 위해 듀얼 안테나 IMU/GNSS를 사용합니다. 이를 통해 초기화 속도가 빨라지고 정지된 위치에서도 정확한 방향 정보를 제공합니다.

J. 리버럴 후아르테는 장비의 다른 부분이 제대로 작동하려면 방향과 위치 파악이 필수적이라고 설명합니다: "LiDAR 기술로 작업할 때 한쪽으로 1도 정도 향하고 있다는 사실은 위치에 많은 영향을 미칩니다.

따라서 정확한 제목은 큰 요구 사항입니다. 또한 로컬라이제이션 및 매핑: X, Y에서 자신의 위치를 파악하는 것이 매우 중요합니다." 따라서 이러한 유형의 경주용 자동차에 듀얼 GNSS/IMU를 구현하는 것은 진정한 방향과 위치를 제공하고 LiDAR의 안정화에도 도움이 되기 때문에 최고의 솔루션입니다.

무인 경주용 자동차에게 방향은 정밀한 내비게이션만큼이나 중요합니다. 실시간 키네마틱(RTK)을 사용하면 위치를 매우 정확하게 추정할 수 있습니다(1~2cm). IMU/GNSS의 정확도가 높을수록 자동차가 드리프트 없이 서킷 차선을 유지할 수 있습니다.

IMU/GNSS는 회로를 분석하여 최적의 차량 위치 및 궤적 최적화를 보장합니다.