방위 UAV를 위한 관성 내비게이션

SBG 시스템의 솔루션은 다양한 유형의 방위 UAV와의 통합에 적합하며, 다양한 운영 요구 사항에 대한 다용도성 및 적응성을 제공합니다. SBG 시스템의 모션 및 내비게이션 센서는 SWaP-C에 대한 타협 없이 시스템에 전술적 감지 기능을 제공합니다! 특히 통합자가 사용하기에 적합합니다.

GNSS에 의존하는 UAV의 경우 SBG Systems의 이중 안테나 GNSS 수신기는 탁월한 정확도를 제공합니다. 이는 지상 항법에 유용하며 공중 항법과 지상 항법 간의 전환을 지원합니다. 또한 모든 센서는 RS-232, CAN 및 이더넷과 같은 다양한 통신 프로토콜을 지원하므로 UAV 시스템과 원활하게 통합할 수 있습니다.

마지막으로 DVL 또는 기타 항법 보조 장치와 같은 외부 포지셔닝 솔루션을 통합하여 정확한 롤, 피치, 헤딩 및 고도 데이터를 제공할 수 있습니다. 이는 GNSS 신호가 약하거나 사용할 수 없는 환경에서 항법을 향상시킵니다.

SBG Systems는 관성 측정 장치(IMU)에 대한 최고 품질 표준을 보장하기 위해 세심한 과정을 거칩니다. 당사는 엄격한 품질 요구 사항을 충족하는 신뢰할 수 있는 가속도계 및 자이로스코프에 중점을 두어 고급 MEMS 부품의 최적 선택으로 시작합니다. 당사의 IMU는 진동 및 환경 조건을 견딜 수 있도록 설계된 견고한 케이싱에 내장되어 내구성과 성능을 보장합니다.

SBG Systems의 자동화된 캘리브레이션 프로세스는 2축 테이블을 사용하며 -40°C ~ 85°C의 온도 범위를 처리합니다. 이 캘리브레이션은 가속도계 및 자이로스코프의 바이어스, 축 간 영향, 부정렬, 스케일 팩터 및 비선형성을 포함한 다양한 요인을 보정하여 모든 기상 조건에서 일관된 성능을 보장합니다.

당사의 품질 검증 프로세스는 사양을 충족하는 센서만이 생산을 계속할 수 있도록 엄격한 자체 검사를 포함합니다. 각 IMU에는 자세한 교정 보고서가 첨부되어 있으며 2년 동안 보증됩니다. 이러한 엄격한 접근 방식은 시간이 지남에 따라 고품질, 신뢰성 및 일관된 성능을 보장하여 방위 및 기타 중요한 애플리케이션을 위한 우수한 IMU를 제공합니다.

또한 신뢰성을 보장하기 위해 철저한 환경 및 내구성 테스트를 수행합니다. 당사의 일부 센서는 여러 MIL-STD 표준을 충족하여 충격, 진동 및 극한 조건에 대한 저항성을 보장합니다.

UAV 작동 시 출력 지연을 제어하는 것은 특히 국방 또는 중요 임무 애플리케이션에서 반응성능, 정밀한 내비게이션 및 효과적인 통신을 보장하는 데 필수적입니다.

출력 지연 시간은 실시간 제어 애플리케이션에서 중요한 측면이며, 더 높은 출력 지연 시간은 제어 루프 성능을 저하시킬 수 있습니다. 당사의 INS 임베디드 소프트웨어는 출력 지연 시간을 최소화하도록 설계되었습니다. 센서 데이터가 샘플링되면 확장 칼만 필터(EKF)는 출력이 생성되기 전에 작고 일정한 시간 계산을 수행합니다. 일반적으로 관찰되는 출력 지연은 1밀리초 미만입니다.

전체 지연 시간을 확인하려면 데이터 전송 지연 시간에 처리 지연 시간을 추가해야 합니다. 이 전송 지연 시간은 인터페이스마다 다릅니다. 예를 들어 115200bps에서 UART 인터페이스로 전송된 50바이트 메시지는 전체 전송에 4ms가 걸립니다. 출력 지연 시간을 최소화하려면 더 높은 보드 전송률을 고려하십시오.

PNT는 위치 결정, 항법 및 시각 동기화를 의미합니다 — 항공우주, 국방, 해양, 자율 주행 차량 또는 중요 인프라 등 모든 현대 항법 또는 조정 시스템을 가능하게 하는 세 가지 핵심 기둥입니다.

명확한 분석은 다음과 같습니다:

1. 위치 결정

이것은 “나는 어디에 있는가?”라는 질문에 답합니다.
정확한 지리적 좌표(위도, 경도, 고도)를 제공합니다. 일반적으로 GNSS(GPS, Galileo, GLONASS, BeiDou) 또는 GNSS를 사용할 수 없을 때 INS에서 파생됩니다.

추적, 유도, 매핑 및 상황 인식에 필수적입니다.

2. 내비게이션

이것은 “A에서 B로 어떻게 이동합니까?”라는 질문에 답합니다.
목적지에 안전하고 효율적으로 도달하기 위한 방향, 속도 및 궤적을 결정하는 것을 포함합니다. 속도(velocity), 경로(course), 자세(attitude) (롤, 피치, 요)를 포함합니다.

주로 IMU/INS, 센서 융합 알고리즘, 오도메트리 또는 GNSS 기반 내비게이션을 사용하여 달성됩니다.

3. 타이밍

이것은 “정확히 몇 시인가?”에 답합니다.
정확하고 동기화된 시간은 시스템 및 신호 조정을 위해 중요합니다. 고정밀 타이밍은 통신 네트워크, 군사 시스템, 전력망 및 GNSS 자체를 뒷받침합니다.

Micro초 수준의 오차조차도 통신, 데이터 링크 또는 지리 위치 파악에 실패를 초래할 수 있습니다.

PNT가 중요한 이유는 무엇입니까?

PNT는 미사일, UAV, 차량, USV, AUV 또는 심지어 휴대폰 네트워크와 같은 모든 현대 자율 또는 유도 시스템의 핵심입니다. GNSS가 저하되거나 거부될 때, 관성 시스템(IMU/INS)은 탄력적인 PNT의 중추가 됩니다.

관성 측정 장치 (IMU)는 물체의 비력, 각속도, 때로는 자기장 방향을 측정하고 보고하는 정교한 장치입니다. IMU는 항법, 로봇 공학, 모션 트래킹을 포함한 다양한 응용 분야에서 중요한 구성 요소입니다. 주요 특징 및 기능은 다음과 같습니다.

• 가속도계: 하나 이상의 축을 따라 선형 가속도를 측정합니다. 물체가 얼마나 빨리 가속 또는 감속하는지에 대한 데이터를 제공하고 움직임 또는 위치의 변화를 감지할 수 있습니다.
• 자이로스코프: 각속도, 즉 특정 축을 중심으로 한 회전율을 측정합니다. 자이로스코프는 자세 변화를 파악하여 장치가 기준 프레임에 대한 상대적인 위치를 유지할 수 있도록 돕습니다.
• 자력계 (선택 사항): 일부 IMU에는 자기장의 세기와 방향을 측정하는 자력계가 포함되어 있습니다. 이 데이터는 지구 자기장을 기준으로 장치의 방향을 결정하는 데 도움이 되어 항법 정확도를 향상시킵니다.

IMU는 물체의 움직임에 대한 지속적인 데이터를 제공하여 위치와 방향을 실시간으로 추적할 수 있도록 합니다. 이 정보는 드론, 차량 및 로봇 공학과 같은 애플리케이션에 매우 중요합니다.

카메라 짐벌 또는 UAV와 같은 애플리케이션에서 IMU는 원치 않는 움직임이나 진동을 보정하여 움직임을 안정화하고 보다 부드러운 작동을 가능하게 합니다.

항공 분야에서 추측 항법은 항공기의 마지막으로 알려진 위치를 기준으로 방향, 대기 속도, 시간, 바람과 같은 환경 요인 등 측정되거나 가정된 매개변수를 사용하여 현재 위치를 추정하는 전통적인 항법 방식입니다.

무선 비콘, GNSS 위성 또는 시각적 랜드마크와 같은 외부 참조에 의존하는 대신, 추측 항법은 항공기 자체의 움직임 정보를 사용하여 시작 지점 대비 현재 위치를 계산합니다. 조종사 또는 온보드 항법 시스템은 알려진 위치에서 시작하여 주어진 시간 간격 동안 항공기의 실제 방위 및 실제 대기 속도를 적용하여 새로운 추정 위치를 계산합니다.

하지만 항공기가 바람의 영향을 받는 기단 속을 이동하기 때문에, 계산에 바람의 방향과 속도를 통합해야 합니다. 그렇지 않으면 계산된 경로가 실제 비행 경로에서 벗어날 것입니다.

현대 항공 분야에서 관성 항법 시스템은 가속도계와 자이로스코프를 사용하여 선형 가속도와 회전율을 측정하고, 이러한 측정값을 지속적으로 통합하여 속도, 자세 및 위치를 추정함으로써 추측 항법(dead reckoning)을 향상시킵니다. 이러한 관성 추측 항법은 외부 신호로부터의 독립성을 크게 향상시키지만, 센서 바이어스 및 노이즈로 인해 시간이 지남에 따라 여전히 오차가 누적됩니다. 이러한 이유로 INS 기반 추측 항법은 드리프트를 제한하고 장기적인 정확도를 유지하기 위해 GNSS 또는 기타 보조 소스와 종종 결합됩니다.

이러한 한계에도 불구하고, 추측 항법은 GNSS 중단 시, 무선 침묵 임무 시, 또는 외부 참조가 신뢰할 수 없거나 거부되는 환경에서의 작전 시 항법의 연속성을 보장하기 위해 여전히 필수적입니다.