일반기술

진자운동을 이용한 관성측정장치의 오차보정장치

본 발명은; 자이로(gyro), 가속도계(accelerometer) 등과 같은 관성센서 및 그 관성센서를 조합하여 이루어진 관성측정장치(Inertial Measurement Unit ;IMU)의 오차보정장치에 관한 것으로 간단한 진자의 원리를 이용하여 진자의 운동시 발생하는 상기의 관성센서의 출력값을 분석하여 관성센서의 오차 특성을 찾아내는 장치에 관한 것이다.이와 같은 본 발명은; 관성측정장치가 고정되는 회전봉이 진자운동하도록 회전축에 결합한 구조의 진자운동장치부와, 상기 회전축의 회전으로 인한 기준 각도값을 검출하는 회전각도정밀검출부와, 상기 관성측정장치로부터 획득한 측정값과 상기 회전각도정밀검출부로부터의 오차 보정을 위한 기준 각도값을 입력받고 이를 동기화시키는 신호처리부와, 상기 신호처리부로부터의 기준 각도값 및 측정값을 수집하고 이를 후처리하여 오차를 보정하는 데이터수집처리부로 구성되는 것을 특징으로 한다.이와 같은 본 발명에 따른 장치를 사용하면; 관성항법장치의 오차보정시 사용되던 종래의 정밀제어 모터 구동방식의 복잡하고 값비싼 장비인 1축, 2축 또는 3축 운동시험대를 대체할 수 있게 된다.본 발명의 목적은 비행체나 이동체의 항법에 대한 연구를 수행하기 위해 필요한 관성측정장치의 오차보정시험을 수행하기 위하여 조작이 간단한 진자의 원리를 이용하는 저가의 오차보정장치를 제공하고자 한다. 오차보정 장치는 신뢰할 수 있는 기준값을 만들고 보정 대상이 되는 측정장치의 출력과 이 기준값을 비교함으로서 두 값 사이의 오차를 보정하는 것이다. 종래의 방법은 이 기준값을 정밀한 회전속도 및 자세를 제공하는 3축 운동시험대를 사용하여 만들었다. 하지만 상기의 3축 운동시험대는 단순한 보정만을 위하여 사용하는 장비이기보다는 사용자가 원하는 대상 물체의 정밀한 자세 또는 운동 환경을 자동적으로 제공하여 대상 물체의 운동 특성을 시뮬레이션을 목적으로 제작된 장비이다. 따라서 단순 보정용의 경우에는 수동적인 방법을 사용하여도 무방하며 정확한 기준값을 만들어내는 것이 중요하다. 이때, 상기 오차보정시험을 수행하기 위하여 상기 오차보정장치의 회전각도검출부에서 제공하는 회전각 센서에 의한 출력값인 각도를 기준값으로 사용하여 각속도 및 각가속도를 구하고, 이를 이용하여 관성측정장치에서 측정되는 관성물리량을 보정하게 된다. 본 발명은 진자의 원리를 이용하여 관성센서 및 이들의 조합으로 이루어진 관성측정장치의 오차보정장치를 구현한 것으로서 간단한 기계적 장치를 이용하여 동기화된 기준값과 센서의 측정값을 비교하여 오차보정시험을 수행하므로 수천만원에서 수억원에 이르는 운동시험대를 대치할 수 있으며, 조작이 용이하며 모터에 의한 동력을 사용하지 않고 주어진 초기 위치에너지에만 의존한 진자 운동의 경우에는 모터에 의한 진동의 영향을 받지 않으므로 정밀한 오차 보정이 가능하고 장비의 구동시 안전상의 문제가 없으므로 학교 및 소규모의 연구소나 업체에 널리 보급하여 사용할 수 있는 효과가 있다.