하이퍼루프 챌린지
UCI 팀은 Ellipse-N 소형 INS를 사용하여 포드(pod)의 위치, 속도 및 가속도를 측정했습니다.
“Ellipse-N이 제공한 결과에 대단히 만족했습니다. 우리가 획득한 데이터 중 가장 신뢰할 수 있는 소스였습니다.” | Andrew T., HyperXite 팀 캡틴
UCI 대학교 팀인 HyperXite는 제2회 하이퍼루프 경진대회에 참가하여 전미 하이퍼루프 팀 중 1위, 공기 부양(Air-Based Levitation) 부문 세계 2위를 차지했습니다. 이들은 Ellipse-N 소형 INS를 사용하여 포드의 위치, 속도, 가속도를 측정했습니다.
하이퍼루프 컨셉
하이퍼루프는 운송 효율성을 극대화하기 위한 놀라운 개념입니다. 하이퍼루프는 포드가 공기 저항이나 마찰 없이 주행할 수 있는 밀폐된 튜브로 구성되어 있어, 매우 효율적인 방식으로 사람이나 화물을 고속으로 수송할 수 있습니다.
2015년, SpaceX는 하이퍼루프 개념의 다양한 측면에 대한 기술적 타당성을 입증하기 위해 팀들이 소형 프로토타입을 제작하는 제1회 하이퍼루프 포드 경연대회(Hyperloop Pod Competition)를 후원했습니다. 캘리포니아 대학교 어바인(UCI) 팀인 HyperXite는 SBG Systems의 Ellipse-N을 탑재하고 제2회 하이퍼루프 대회에 참가했습니다.
컴피티션 II가 종료되었으며 HyperXite는 전 미국 하이퍼루프 팀 중 1위, 공기 부양 부문 세계 2위를 차지했습니다. 이 성공적인 팀은 전 세계에서 하이퍼루프 튜브를 통과해 야외까지 진출한 단 6개 팀 중 하나입니다.
하이퍼루프 대회에 참가한 UCI 팀 «Hyperxite»
UCI 학생들은 준진공 튜브를 통해 고속으로 효율적으로 주행할 수 있는 관형 차량을 설계했습니다. 또한 이 포드는 경량 탄소 섬유와 첨단 시스템을 사용하여 부양하고, 승객을 태우며, 안전하게 정차합니다.
대회는 캘리포니아 남부의 1마일 테스트 트랙에서 진행됩니다. 또한 각 포드는 가속하여 최고 속도에 도달하고 이는 실시간으로 보고되며, 이후 제동을 통해 감속합니다.
마지막으로 심사위원들은 속도, 안정성, 제동 및 주행 부드러움을 기준으로 포드를 평가합니다.
포드 위치, 속도 및 가속도
"당사의 프로토타입 포드가 SpaceX의 하이퍼루프 진공 튜브 안에 있을 때 위치, 속도, 가속도를 측정할 수 있는 신뢰할 수 있는 방법이 필요했습니다"라고 HyperXite 팀의 팀장인 Andrew Tec은 설명합니다.
팀이 처음에는 포드의 거동을 추정하기 위해 여러 개의 가속도계와 로터리 엔코더를 이용한 센서 융합을 구상했으나, Ellipse-N은 산업용 등급의 정확도(0.1° 롤/피치)와 소형 패키지로 이 모든 기능을 제공했습니다.
또한 이 관성 센서는 GNSS 위치 지정 및 CAN 버스 프로토콜과 같은 유용한 부가 기능도 제공했습니다.
“저희에게는 거의 진공에 가까운 조건에서도 잘 작동하고 정밀한 센서와 쉽게 통합할 수 있는 부품이 필요했으며, Ellipse-N은 이 모든 조건을 충족했습니다.” | Andrew T., HyperXite 팀 캡틴
빠르고 간편한 Ellipse-N 통합
팀은 National Instruments의 Compact RIO 컨트롤러를 사용하여 개발을 진행했으며, SBG의 공개 LabVIEW 플러그인이 매우 편리하다는 점을 확인했습니다. 덕분에 테스트와 개발이 엄청나게 쉽고 빨라졌습니다.
“Ellipse-N이 제공한 결과에 대단히 만족했습니다. 우리가 획득한 데이터 중 가장 신뢰할 수 있는 소스였습니다. 우리 포드의 상태 기계(state machine) 동작은 추정된 궤적 프로파일과 시간에 크게 의존했습니다.”라고 팀 캡틴은 결론지었습니다.
SpaceX는 2018년에 개최될 제3회 대회를 발표했습니다. 또한 HyperXite는 업데이트된 하이퍼루프 경진대회 규칙에 맞추기 위해 새로 재설정된 포드로 경연에 참가할 예정입니다.
Ellipse-N
Ellipse-N은 듀얼 밴드, 쿼드 콘스텔레이션 GNSS 수신기가 통합된 콤팩트하고 고성능인 RTK 관성 항법 시스템입니다. 또한 롤, 피치, 헤딩, 히브 및 센티미터 수준의 GNSS 위치 지정을 제공합니다.
Ellipse-N 센서는 동적 환경과 가혹한 GNSS 조건에서 탁월한 성능을 발휘합니다. 또한 자기 헤딩을 사용하여 동적 특성이 낮은 애플리케이션에서도 효과적으로 작동합니다.
Ellipse-N 견적 요청
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GNSS와 GPS의 차이점은 무엇인가요?
GNSS는 Global Navigation Satellite System을 의미하며, GPS는 Global Positioning System을 의미합니다. 이 용어들은 종종 상호 교환적으로 사용되지만, 위성 기반 항법 시스템 내에서 서로 다른 개념을 나타냅니다.
GNSS는 모든 위성 항법 시스템을 통칭하는 용어인 반면, GPS는 특히 미국의 시스템을 지칭합니다. GNSS는 더 포괄적인 전 세계적 커버리지를 제공하는 여러 시스템을 포함하며, GPS는 그러한 시스템 중 하나일 뿐입니다.
GPS 단독으로는 위성 가용성 및 환경 조건에 따라 한계가 있을 수 있는 반면, 여러 시스템의 데이터를 통합하는 GNSS를 통해 정확성과 신뢰성이 향상됩니다.
AHRS와 INS의 차이점은 무엇인가요?
자세 방위 참조 장치(AHRS)와 관성항법장치(INS)의 주요 차이점은 기능과 제공하는 데이터의 범위에 있습니다.
AHRS는 방향 정보, 구체적으로 차량이나 장치의 자세(피치, 롤)와 방위(요)를 제공합니다. 일반적으로 자이로스코프, 가속도계, 자력계를 포함한 센서 조합을 사용하여 방향을 계산하고 안정화합니다. AHRS는 3개 축(피치, 롤, 요)의 각도 위치를 출력하므로 시스템이 공간 내에서 자신의 방향을 파악할 수 있습니다. 주로 항공, UAV, 로봇 공학, 해양 시스템에서 차량 제어 및 안정화에 필수적인 정확한 자세 및 방위 데이터를 제공하는 데 사용됩니다.
INS는 방향 데이터만 제공하는 것(AHRS처럼)에 그치지 않고, 시간에 따른 차량의 위치, 속도, 가속도까지 추적합니다. GNSS와 같은 외부 참조에 의존하지 않고 관성 센서를 사용하여 3차원 공간에서의 움직임을 추정합니다. AHRS에 있는 센서(자이로스코프, 가속도계)를 결합할 뿐만 아니라, 위치 및 속도 추정을 위한 더 고급 알고리즘을 포함할 수 있으며, 정확도를 높이기 위해 종종 GNSS와 같은 외부 데이터와 통합됩니다.
요약하자면, AHRS는 방향(자세 및 방위)에 초점을 맞추는 반면, INS는 위치, 속도, 방향을 포함한 전체 항법 데이터 세트를 제공합니다.
IMU와 INS의 차이점은 무엇인가요?
관성 측정 장치(IMU)와 관성항법장치(INS)의 차이점은 기능과 복잡성에 있습니다.
IMU(관성 측정 장치)는 가속도계와 자이로스코프가 측정한 차량의 선형 가속도 및 각속도에 대한 원시 데이터를 제공합니다. 롤, 피치, 요 및 모션에 대한 정보를 공급하지만 위치나 항법 데이터를 계산하지는 않습니다. IMU는 위치나 속도를 결정하기 위해 외부 처리에 필요한 움직임 및 방향에 대한 필수 데이터를 전달하도록 특별히 설계되었습니다.
반면, INS(관성항법장치)는 IMU 데이터와 고급 알고리즘을 결합하여 시간에 따른 차량의 위치, 속도 및 방향을 계산합니다. 센서 융합 및 통합을 위한 칼만 필터링과 같은 항법 알고리즘을 통합합니다. INS는 GNSS와 같은 외부 측위 시스템에 의존하지 않고 위치, 속도, 방향을 포함한 실시간 항법 데이터를 공급합니다.
이 항법 시스템은 일반적으로 종합적인 항법 솔루션이 필요한 응용 분야, 특히 군용 UAV, 선박, 잠수함 등 GNSS 음영 지역에서 활용됩니다.
INS는 외부 보조 센서의 입력을 수용합니까?
당사의 관성 항법 시스템은 대기 데이터 센서, 자력계, 주행거리계, DVL 등 외부 보조 센서의 입력을 수용합니다.
이러한 통합을 통해 INS는 특히 GNSS 음영 지역에서 매우 다재다능하고 신뢰성 높은 성능을 발휘합니다.
이러한 외부 센서는 보완 데이터를 제공하여 INS의 전반적인 성능과 정확도를 향상시킵니다.
