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[강좌] 3. AHRS를 사야할까 만들까?
무인항공기에서 자세를 측정하는 센서 (Attitude Heading Referance System)가 필수적으로 탑재가 되어야 합니다. 아 필수는 아니네요. 서울대 항공우주공학과 GPS Lab이나 호주의 에어로존데는 GPS항법으로 별도의 AHRS 없이 운용을 하니까... 하지만 일반적인 무인항공기의 경우는 필요한 장비임에는 틀림없습니다. 무인항공기 개발을 시작하면서 누구나 넉넉한 예산을 가지고 하는것이 아니라 없는돈 쪼개서 하다보니 저가의 AHRS를 구입하여 테스트를 하는경우가 많습니다. 백몇십만원이면 구입할수 있는 MicroStrain사의 3DM-GX1 같은 모델들을.. 하지만 비행체에 올려서 테스트를 하다보면 도저히 비행기 안된다는것을 곧 깨닿게 됩니다. 실제 자세와 움직이는 항공기에서 계산된 센서의 자세는 경우에 따라 많게는 수십도의 오차를 보이기도 합니다. 그정도면 비행이 불가능하다고 봐야겠죠? 왜그럴까요? AHRS 3축의 가속도와 3축의 자이로 ,3축 지자기센서를 기본으로 하드웨어가 구성되어 있는데 가속도는 절대값 보정을 위해 자이로는 동적 자세 계산을 위해 사용되는데 가속도와 자이로는 서로 상대적인 특성을 갖는다고 보면 되겠읍니다. 자동차에서 테스트를 한다고 할때 자동차가 출발할때 또는 감속할때 실제 자세값보다 다른값으로 계산되는것을 알수 있읍니다. 가속도값이 자동차의 가감속에 따라 앞 또는 뒤로 쏠리게 되는데 이때 절대자세의 값이 틀어지게 되기 때문입니다. 실제 항공기에 사용 가능한 AHRS 계산 알고리듬을 만들려면 가속도와 자이로 웨이팅을 적절하게 가변하는것을 물론이고 경우에 따라 재빠르게 오차를 검출하여 원위치로 돌아오게 해주는 나름대로의 기술이 필요합니다. 처음 무인항공기를 개발할때 직접 센서를 3축으로 배치하면서 만드는 경우가 있읍니다. 하드웨어 제작은 별 어려움 없이 누구나 제작할수가 있읍니다. 하지만 결국 막히는 부분이 자세계산 알고리듬부분에서 막히게 되고 결국 돈은 돈대로 시간은 시간대로 많이 소모하게 됩니다. 자세계산 알고리듬에 어느정도 지식과 기술력이 있는 경우를 제외하고는 권장하고 싶지는 않는 부분입니다. 저희도 이 부분에서 4년의 개발기간과 수많은 시행착오로 제작할수 있었읍니다. 그렇다면 결국 항공기에 탑재할 자세계산센서는 살수밖에 없다는 것인데. 국내의 마이크로인피니티와 미국의 CrossBow정도가 무인항공기 자세센서로 많이 사용되고 있는것 같습니다. |
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