uORocketry, SBG INS/GNSS로 SA컵 톱 10 진입
오타와 대학교 로켓단, 스페이스포트 아메리카 컵을 위해 Ellipse-N 관성 항법 시스템 채택.
“SBG Systems가 제공한 장비와 전문성은 에어브레이크를 위한 최적화된 제어 알고리즘을 달성하는 데 큰 도움이 되었습니다.” | 오타와 대학교 로켓단
오타와 대학교가 스페이스포트 아메리카 컵에 참가했다
스페이스포트 아메리카 컵(Spaceport America Cup)은 학술 컨퍼런스와 경연대회가 결합된 세계 최대 규모의 국제 대학생 로켓 공학 대회입니다.
2019년 대회에서는 124개 이상의 팀 소속 1,500명의 학생들이 참가하여 고체, 액체, 하이브리드 로켓을 발사해 10,000피트와 30,000피트의 목표 고도에 도달했습니다.
오타와 대학교 로켓단인 uORocketry는 두 번째 참가에서 이전에 성공했던 설계를 한 차례 더 개선하여 주요 기능을 향상시켰습니다.
놀라운 자동 공기 제동 시스템을 갖춘 로켓
uORocketry의 로켓 '자카로프(Jackalope)'는 탑재된 비행 컴퓨터로 완전히 제어되는 자동 에어브레이크(공기 제동) 시스템이라는 강력한 경쟁 우위를 가지고 있습니다. 이 시스템은 고도에 접근함에 따라 항력을 증가시키고 로켓의 속도를 줄여줍니다.
올해 팀의 주요 목표 중 하나는 회수 시스템의 신뢰성을 향상시키는 것이었습니다.
이를 달성하기 위해 팀은 기계적으로 견고한 에어브레이크 시스템과 이를 효과적으로 작동시키기 위한 제어 방식을 활용했습니다.
항공전자 시스템은 에어브레이크의 실시간 제어, 회수 시스템의 스테이징, 데이터 로깅 및 회수를 위한 비행 중 텔레메트리 전송을 담당합니다.
Ellipse-N을 통한 회수 시스템 신뢰성 향상
uORocketry는 에어브레이크를 위한 최적화된 제어 알고리즘을 달성하기 위해 SBG Systems의 Ellipse-N INS를 2019년 항공 전자 솔루션에 통합했습니다.
팀은 이 INS GNSS 센서 솔루션을 하드웨어의 전원 보드에 통합하고, 이를 상태 추정에 사용하여 이상적인 에어브레이크 전개 시점을 결정했습니다.
다음 기능을 통합한 공기 제동 방식 INS
가속도계, 자이로스코프, 자력계로 구성된 관성 측정 장치에 GPS와 기압계가 결합된 Ellipse-N INS GNSS 센서입니다.
당사의 솔루션은 동역학 및 온도( -40°C ~ 85°C) 보정을 거친 고품질의 산업용 등급 부품을 사용하여 가장 혹독한 조건에서도 안정적인 방향, 고도 및 항법 데이터를 제공합니다.
비행을 가장 잘 제어하고 요구되는 고도에 도달하는 데 사용되었으며, 회수 시스템을 최적으로 전개하는 데에도 기여했습니다. 로켓의 올바른 구성과 착륙 및 회수를 위한 낙하산 전개 이상적인 위치를 찾는 데 도움이 되었습니다.
uORocketry는 2018년과 2019년 모두 SA 컵에 참가했습니다. '잭알로프(Jackalope)'라는 이름의 로켓으로 올해 전체 122개 팀 중 8위를 기록하며 TOP 10에 진입했습니다!
또한 해당 부문(10,000피트 고도, 상용 모터)에 출전한 47개 팀 중 4위를 차지했습니다. 단순한 경쟁을 넘어, 비행 중 정밀한 최종 고도를 맞추기 위해 사용되는 에어브레이크(air-braking) 시스템에 대한 발표를 진행하기도 했습니다.
uORocketry 소개
오타와 대학교 로케트리(uOttawa Rocketry)는 2016년에 설립된 다학제적 대학생 엔지니어링 팀입니다.
그 이후로 이들은 하이브리드 로켓 엔진, 낙하산 컨셉, 맞춤형 항공전자 시스템, 독창적인 점화 장치 등 수많은 항공우주 프로젝트를 개발해 왔습니다.
그러나 이들의 주된 초점은 로켓 제작에 있습니다.
Ellipse-N
Ellipse-N은 듀얼 밴드, 쿼드 콘스텔레이션 GNSS 수신기가 통합된 컴팩트하고 고성능인 RTK 관성 항법 시스템(INS)입니다. 롤, 피치, 헤딩, 히브는 물론 센티미터 수준의 GNSS 위치를 제공합니다.
Ellipse-N 센서는 동적 환경과 가혹한 GNSS 조건에서 최상의 성능을 발휘합니다. 또한, 자기 헤딩을 사용하는 저동적 애플리케이션에서도 작동할 수 있습니다.
Ellipse-N 견적 요청
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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.
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.
