AHRS를 이용한 무선 선체 운동 측정 시스템에 관한 연구

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김대해;이상민;공길영
Kim, Dae-Hae;Lee, Sang-Min;Kong, Gil-Young

  • 투고 : 2013.11.11
  • 심사 : 2013.12.26
  • 발행 : 2013.12.31

초록

IMU(Inertial Measurement Unit)는 선박, 잠수함, 항공기 및 군용장비 응용분야에서 적용되어 자세 측정 영역에 주로 사용되고 있지만, 이런 IMU는 고가의 장비이기 때문에 특수 분야에서만 한정적으로 이용되어 왔다. 그러나 MEMS AHRS(MEMS : Micro Electro Mechanical System, AHRS : Attitude and Heading Reference System)의 현 기술 상황은 지능형 MEMS AHRS가 채택된 응용분야에서 가격이 높은 IMU를 대체 할 수 있는 수준에 이르고 있다. 본 논문에서는 자이로 센서, 가속도 센서, 지자기 센서를 사용한 AHRS를 이용하여 선박의 주요 운동 요소인 횡동요, 종동요, 선수동요 값을 측정할 수 있는 무선 선체 운동 측정 시스템을 개발하였다. 또한 AHRS 센서가 발생시키는 오차인 순간 가속도, 지자기의 영향 및 진동에 대응하기 위하여 칼만 필터링 기능이 탑재된 센서를 적용함으로서 최적의 성능을 실현하고자 하였다. 본 연구에서 구현한 AHRS 센서를 이용한 무선 선체 운동 측정 시스템을 이용하여 실선 실험을 실행하였으며, 선박의 제한적인 설치 상황에서도 편리하게 적용할 수 있을 것으로 보여진다. 향후 이 시스템이 선박에서 INS(Integrated Navigation System) 및 VDR(Voyage Data Recorder)과 같은 선박 장비와 호환되어 활용될 경우 항해 안전과 해양사고 분석에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

키워드

관성측정장치;초소형 전기기계장치;자세방위결정시스템;선체 운동;항해 안전

참고문헌

  1. JK Electronics(2012), IMU AHRS 10DOF Dragon Manual. http://www.jkelec.co.kr
  2. Jo, A., Kang, Y. S., Park, B. J., Yu, C. S., Gu, S. O., No, H. G. and Gi, C. D.(2012), "Quaternion-based AHRS Improved by In ertial Sensor Bias Compensation", KSAS, pp. 2066-2070.
  3. Kim, C. S., Lee, Y. S., Kong, K. Y., Jeong, C. H., Kim, D. H. and Cho, I. S.(2005), "A Study on the Development of Multi-Purpose Measurement System for the Evaluation of Ship Dynamic Motion", Journal of Navigation and Port Research, Vol. 29, No. 10, pp. 847-852. https://doi.org/10.5394/KINPR.2005.29.10.847
  4. Kwon, S. T., Song, J. W., Hong, J. S., Yu, G. R. and Sagong, B. C.(2005), "Design and Testing of integrated MEMS GPS/AHRS Navigation system", KACC, pp. 509-514.
  5. Priyanka A., Zainab S., Aboelmagd N. and Naser E. S.(2010), MEMS-Based Integrated Navigation, Artech House, Norwood, MA.
  6. Rotenberg, D., Luinge, H., Baten, C. and Veltink, P.(2005), "Compensation of Magnetic Disturbances improves Inertial and Magnetic Sensing of Human Body Segment Orientation", IEEE Trans. Neural Syst. Rehabil. Eng., Vol. 13, pp. 395-405. https://doi.org/10.1109/TNSRE.2005.847353
  7. Ruva Tech(2011), Attitude Reference System - RTa Datasheet rev0.2, http://www.ruva.kr
  8. Yoon, H. K., Lee, G. J. and Lee, D. K.(2008), "Development of the Motion Monitoring System of a Ship", Journal of Navigation and Port Research, Vol. 32, No. 1, pp. 15-22. https://doi.org/10.5394/KINPR.2008.32.1.015
  9. Zhu, R., Sun, D., Zhou, Z. and Wang, D.(2007), "A Linear Fusion Algorithm for Attitude Determination Using Low Cost MEMS-Based Sensors", Measurement, Vol. 40, No. 3, pp. 322-328. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2006.05.020

피인용 문헌

  1. 1. Recognition of Basic Motions for Figure Skating using AHRS vol.20, pp.3, 2015, doi:10.5394/KINPR.2013.37.6.575
  2. 2. Recognition of Basic Motions for Snowboarding using AHRS vol.21, pp.3, 2016, doi:10.5394/KINPR.2013.37.6.575

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