관성 항법 시스템(INS)은 INS라고도 하며 롤, 피치, 헤딩, 위치 및 속도를 제공하는 항법 장치입니다. 이 정교한 기술은 외부 참조에 의존하지 않고 물체의 위치, 방향 및 속도를 결정합니다.
이 독립형 항법 솔루션은 항공우주 및 방위에서 로봇 공학 및 자율 주행 차량에 이르기까지 다양한 애플리케이션에서 매우 중요합니다.
관성 항법 시스템(INS)이란 무엇입니까?
관성 항법 시스템(INS)은 모션 센서를 사용하여 초기 시작점을 기준으로 물체의 위치, 속도 및 방향을 계산하는 항법 기술입니다. GPS와 같은 위성 기반 시스템과 달리 INS는 외부 신호에 의존하지 않고 내부 센서를 사용하여 시간 경과에 따른 모션 변화를 추적합니다. 따라서 INS는 외부 신호를 사용할 수 없거나 신뢰할 수 없는 환경에서 특히 유용합니다.
주요 기능
1 – 자립형: 외부 내비게이션 보조 장치와 독립적으로 작동하므로 위성 가시성이 좋지 않거나 없는 지역의 애플리케이션에 적합합니다.
2 – 높은 정확도: 모션 센서의 데이터를 통합하여 위치 및 방향에 대한 정확한 측정을 제공합니다.
3 – 실시간 데이터: 역동적이고 빠르게 변화하는 환경에 중요한 물체의 위치 및 방향에 대한 지속적인 업데이트를 제공합니다.
INS의 기반 기술
관성 항법 시스템은 정확한 항법 데이터를 제공하기 위해 여러 핵심 기술에 의존합니다. 이러한 기술에는 물체의 움직임을 추적하기 위해 함께 작동하는 고급 센서와 계산 알고리즘이 포함됩니다. 다음은 INS에 사용되는 주요 기술에 대한 자세한 내용입니다.
1-자이로스코프
자이로스코프는 INS의 필수 구성 요소이며, 다양한 축을 중심으로 각속도 또는 회전율을 측정하는 데 사용됩니다.
- 링 레이저 자이로스코프(RLG): 레이저 빔을 사용하여 회전을 매우 정밀하게 측정합니다. RLG는 낮은 드리프트와 장기 안정성으로 알려져 있습니다.
광섬유 자이로스코프(FOG): 광섬유를 통과하는 빛의 간섭을 이용하여 회전 운동을 측정합니다. FOG는 뛰어난 정확도와 최소한의 바이어스 불안정성을 제공합니다.
2 – 가속도계
가속도계는 여러 축을 따라 가속도를 측정하며 자이로스코프와 함께 속도 및 방향 변화를 파악합니다.
- Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS) 가속도계는 작고 비용 효율적이며, 많은 INS 애플리케이션에 안정적인 성능을 제공합니다.
- 정밀도가 중요한 고급 INS 애플리케이션에 필수적인 향상된 정확도와 안정성을 제공합니다.
3 – 계산 알고리즘
계산 알고리즘은 자이로스코프와 가속도계의 데이터를 처리하여 위치, 속도 및 방향을 계산합니다.
- 통합 알고리즘: 가속도 데이터를 시간 경과에 따라 통합하여 속도와 위치를 결정합니다. 이러한 알고리즘은 초기 조건을 고려하고 탐색 데이터를 지속적으로 업데이트합니다.
- 오차 보정 알고리즘: 센서 측정값의 편향 및 드리프트를 해결하고 보정하여 정확도와 신뢰성을 향상시킵니다.
INS의 응용 분야
관성 항법 시스템은 정확한 항법 및 위치 결정이 필요한 다양한 산업 및 애플리케이션에서 사용됩니다. 주목할 만한 예는 다음과 같습니다.
항공우주 산업에서 INS는 항공기 항법, 특히 GPS 신호가 약하거나 사용할 수 없는 비행 단계에서 정확한 데이터를 제공합니다. 또한 위성 위치 확인 및 행성 간 임무를 포함한 우주선 항법 및 제어를 지원합니다.
국방 및 군사 응용 분야에서 INS는 미사일에 대한 정확한 타겟팅 및 유도를 보장하며, 이는 효과적이고 안정적인 공격 능력에 매우 중요합니다. 또한 탱크 및 장갑차를 포함한 군용 지상 차량의 항법 및 작동 효율성을 향상시킵니다. SBG Systems의 제품 범위에는 MIL-STD-461, MIL-STD-1275 및 MIL-STD-810 표준 인증을 받은 제품이 포함됩니다. 또한 수출 제한이 없으므로 대부분의 SBG Systems 솔루션은 ITAR Free입니다.
자율 주행 차량에서 INS는 자율 주행 자동차에 중요한 항법 데이터를 제공하여 GPS 가용성이 제한된 환경에서도 정확한 위치 및 방향을 유지하도록 돕습니다. 또한 다양한 조건에서 안정적인 작동을 보장하여 드론이 정확한 비행 제어 및 항법을 달성하도록 지원합니다.
로봇 공학에서 INS는 정확한 위치 및 방향 데이터를 제공하여 산업 자동화에서 탐사 작업에 이르기까지 복잡한 환경을 탐색하는 데 도움을 줍니다. 또한 감시 로봇이 모니터링 및 검사 작업 중에 정확한 위치 및 이동 제어를 유지할 수 있도록 합니다.
관성 항법 시스템(INS)은 현대 항법 및 위치 확인 기술에서 중요한 역할을 합니다. 외부 참조에 의존하지 않고 정확하고 신뢰할 수 있는 데이터를 제공합니다.
자이로스코프, 가속도계 및 계산 알고리즘과 같은 고급 기술을 사용하여 INS는 위치, 속도 및 방향을 지속적으로 업데이트합니다.
INS는 항공우주, 국방, 자율 주행 차량 및 로봇 공학을 포함한 다양한 산업 분야에 사용됩니다. 그 다재다능함은 위험도가 높은 시나리오와 일상적인 시나리오 모두에서 분명하게 드러납니다.
기술이 발전함에 따라 INS의 기능과 응용 분야는 계속 확장될 것입니다. 이러한 성장은 항법 및 위치 확인에 대한 진화하는 요구를 충족할 것입니다.