KR101989545B1

KR101989545B1 - Modular Avionics System and Operation Method thereof

Info

Publication number: KR101989545B1
Application number: KR1020180107702A
Authority: KR
Inventors: 권승복; 조경환; 문상찬
Original assignee: 엘아이지넥스원 주식회사
Priority date: 2018-09-10
Filing date: 2018-09-10
Publication date: 2019-06-14

Abstract

According to the present invention, a method of operating a navigation module unit in a modular navigation system comprises: a step of confirming whether to couple with an inertial measurement unit (IMU) which generates inertial information including information related to acceleration and rotational motion; a step of obtaining the inertial information from the IMU if coupled with the IMU and the confirmed result; and a step of calculating a navigation solution by using the obtained inertial information.

Description

[0001] Modular Navigation System and Operation Method [0002]

본 발명은 항법 시스템 및 그 동작 방법에 관한 것으로, 특히 다양한 센서들로부터 획득된 데이터들을 사용하여 항법 해(Solution)를 연산하는 항법 모듈과 비행 임무의 목적에 맞게, 다양한 센서 정보를 제공할 수 있는 장치들 모듈화시켜 탈부착 할 수 있는 모듈형 항법 시스템 및 그의 동작 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a navigation system and a method for operating the same, and more particularly, to a navigation system for calculating a solution using data acquired from various sensors and a navigation module capable of providing various sensor information To a modular navigation system capable of modularizing and detaching the devices and an operation method thereof.

일반적으로 통합 항법 시스템은 독자적인 항법해 정보를 계산하여 출력할 수 있으며, 적용되는 체계에 따라 상위 운용체계의 유도 조종을 위한 항법해 정보를 출력할 수 있다.In general, integrated navigation system can calculate and output proprietary navigation solution information, and can output navigation solution information for induction control of upper operation system according to applied system.

항법 시스템의 경우 기존 시스템이 업그레이드 가능성을 고려하여 시스템을 설계해야 효율적으로 업그레이드를 진행할 수 있으므로 세계적으로 통합 모듈형 항공전자(IMA: Integrated Modular Avionics)가 활발히 연구되는 추세이다.In the case of navigation systems, integrated modular avionics (IMA: Integrated Modular Avionics) are being actively studied around the world because existing systems can be upgraded efficiently by designing the system considering upgrade possibility.

IMA는 항공기 및 지상 발사대에 탑재되는 전자장비 시스템을 통합 모듈화 관점에서 구성하는 것을 의미한다. 최초 항공전자 시스템은 독립형이었으며, 연방형 항공전자 시스템(Federated Avionics System)을 거쳐 통합 모듈형 항공전자 시스템으로 발전하였다. IMA means to construct the electronic equipment system mounted on the aircraft and ground launcher from the viewpoint of integrated modularization. The first avionics system was standalone and developed into an integrated modular avionics system via the Federated Avionics System.

그러나, 이러한 종래의 IMA에는 관성 측정기와 항법 모듈이 포함되어 있는 일체형 구조와 관성측정기와 항법컴퓨터가 결합되어있고 위성 항법 장비만 추가로 결합할 수 있는 형태로 구성되어 위치, 자세, 속도 정보를 계산하였다.However, in the conventional IMA, the integrated structure including the inertial measuring instrument and the navigation module, the inertia measuring instrument and the navigation computer are combined, and only the satellite navigation device is combined to form the position, posture, and speed information Respectively.

이러한 IMA에 관련된 기술들은 대한민국등록특허 제10-1270582호, PCT/US2001/14895호에 개시되어 있다. Technologies related to such IMA are disclosed in Korean Patent No. 10-1270582 and PCT / US2001 / 14895.

그런데, 이러한 IMA 등과 같은 항법 장치는 관성 측정기의 성능에 따라 자세 성능이 결정되는데 일체형 구조에서는 하드웨어 구조상 관성 측정기, 위성 신호 수신기와 같은 측정부, 항법 컴퓨터와 같은 처리부, 전원부(전원보드) 등이 하나의 모듈로 통합되어 있어 특정 모듈만을 교체, 수리, 변경하기가 어려워 활용성이 국한되는 문제가 있었다. However, in the navigation system such as the IMA, the attitude performance is determined according to the performance of the inertial measuring instrument. In the integrated structure, the hardware structure includes a measuring unit such as an inertial measuring instrument, a satellite signal receiver, a processing unit such as a navigation computer, And it is difficult to replace, repair or change only a specific module.

또한 일부 모듈형 항법 장치의 경우에도 모듈이 역할 별로 분리되어 있지 않아 고장이 발생하거나 변경이 필요할 시 재교정 등의 작업이 필요하나, 해당 모듈의 분해 및 조립과 측정부와 처리부 등의 역할에 따른 설계 구조가 복잡하여 간섭 등이 발생할 수 있어 항법 시스템내 모듈의 구조 변경과 항법 해 계산을 위한 다양한 알고리즘의 개발과 검증을 제한하는 문제점이 있다. 따라서, 관성 측정부 정보와 항법 모듈을 조합하여 위치, 자세, 속도 정보를 제공하는데 있어, 관성 측정부의 성능과 크기에 따라 설계 조건과 개발시간이 영향을 미치므로 관성 측정부와 항법모듈을 물리적으로 분리할 수 있도록 항법 모듈의 모듈화 설계가 필요하고, 다양한 방식으로 하드웨어 조합이 가능하도록 관성 측정부와 항법 모듈의 조합이 가능한 하드웨어 설계가 필요하다.Also, in case of some modular navigation devices, the modules are not separated according to their roles, so it is necessary to re-calibrate when malfunctions or changes are needed. However, depending on the role of the disassembling and assembling module, There is a problem of limiting the development and verification of various algorithms for changing the structure of the module in the navigation system and calculating the navigation because the design structure may be complicated due to interference. Therefore, the design conditions and the development time depend on the performance and size of the inertial measurement part in providing the position, orientation, and speed information by combining the inertial measurement part information and the navigation module. Therefore, the inertial measurement part and the navigation module are physically In order to separate the navigation module, it is necessary to design a modular system and a hardware design that can combine the inertial measurement part and the navigation module to enable various combinations of hardware.

본 발명은 상술한 필요성에 따라 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 항법시스템 시스템의 임무/목적에 따라 다양한 방식으로 항법 모듈부와 관성 측정부의 조합이 가능한 모듈형 항법 시스템과 그 동작 방법을 제공함에 있다.It is an object of the present invention to provide a modular navigation system and a method of operating the same which enable a combination of a navigation module unit and an inertia measurement unit in various ways according to the mission / purpose of a navigation system system have.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 모듈형 항법 시스템은, 가속도 및 회전 운동에 관련된 정보를 포함하는 관성 정보를 획득하는 관성 측정부(Inertial Measurement Unit)(IMU); 상기 IMU와의 결합 여부를 확인하고, 상기 확인 결과, 상기 IMU와 결합되어 있다면, 상기 IMU로부터 상기 관성 정보를 획득하고, 상기 획득된 관성 정보를 이용하여 항법 해를 연산하는 항법 모듈부(Navigation Module Unit)(NMU)를 포함하되, 상기 항법 모듈부는, 상기 IMU와의 인터페이싱을 수행하고, 상기 IMU의 결합 여부를 인식하고, 그 인식 결과에 따른 IMU 결합 신호를 발생하는 모듈 인식부; 상기 항법 해를 연산하는 항법 해 연산부; 상기 연산된 항법 해를 출력하는 출력부; 및 상기 모듈 인식부를 통해 획득된 상기 관성 정보를 이용하여 상기 항법 해를 연산하도록 상기 항법 해 연산부를 제어하고, 상기 연산된 항법 해를 출력하도록 상기 출력부를 제어하는 제어부를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a modular navigation system including an inertial measurement unit (IMU) for acquiring inertia information including information related to acceleration and rotational motion; A Navigation Module Unit (Navigation Module Unit) for acquiring the inertia information from the IMU and calculating a navigation solution using the obtained inertia information if it is combined with the IMU as a result of the checking, (NMU), wherein the navigation module unit comprises: a module recognition unit for performing interfacing with the IMU, recognizing whether the IMU is combined, and generating an IMU combination signal according to the recognition result; A navigation solution computing unit for computing the navigation solution; An output unit for outputting the calculated navigation solution; And a control unit for controlling the navigation algorithm unit to calculate the navigation solution using the inertia information acquired through the module recognition unit, and controlling the output unit to output the calculated navigation solution.

그리고, 상기 모듈형 항법 시스템은, GNSS 위성으로부터 GNSS 위성 신호를 수신하는 GNSS 위성 신호 수신부를 더 포함하고, 상기 모듈 인식부는, 상기 GNSS 위성 신호 수신부와 결합되었다고 판단되면, 상기 GNSS 위성 신호 수신부 결합 신호를 발생하고, 상기 제어부는, 상기 GNSS 위성 신호 수신부 결합 신호가 발생되면, 상기 GNSS 위성 신호 수신부로부터 획득된 GNSS 위성 신호와 상기 관성 정보를 이용하여 항법 해를 연산하도록 상기 항법 해 연산부를 제어함을 특징으로 한다. The modular navigation system further includes a GNSS satellite signal receiving unit for receiving a GNSS satellite signal from the GNSS satellite, and when the module recognizing unit determines that the GNSS satellite signal receiving unit is combined with the GNSS satellite signal receiving unit, The control unit controls the navigation operation unit to calculate a navigation solution using the GNSS satellite signal obtained from the GNSS satellite signal reception unit and the inertia information when the GNSS satellite signal reception unit combined signal is generated .

또한, 상기 IMU는, 관성 전자 조립체의 일측면과 관성 센서 조립체에 결합되고, 상기 항법 모듈부는, 상기 관성 전자 조립체의 타측면에 결합되고, 상기 IMU와 상기 항법 모듈부와의 인터페이싱은 상기 항법 모듈부와 상기 IMU 사이에 직접 체결된 통신 커넥터부를 통해 수행됨을 특징으로 한다.In addition, the IMU is coupled to one side of the inertial electronics assembly and the inertial sensor assembly, wherein the navigation module is coupled to the other side of the inertial electronics assembly, and the interface between the IMU and the navigation module is coupled to the navigation module And the communication connector unit directly connected between the IMU and the SIM card.

그리고, 상기 모듈형 항법 시스템은, 외부 정보 입력부를 더 포함하고, 상기 항법부는, 상기 항법 해 연산의 오차를 줄이기 위해 상기 외부 정보 입력부로부터 VMS(Vehicle Motion Sensor), 환경 정보를 수신함을 특징으로 한다. The modular navigation system may further include an external information input unit, and the navigation unit receives a VMS (Vehicle Motion Sensor) and environment information from the external information input unit to reduce an error of the navigation operation .

또한, 상기 제어부는, 상기 항법 해 연산부가 항법 해를 계산하여 출력하는 항법 해 출력 주기와 IMU이 측정한 상기 관성 정보의 출력 주기를 제어함을 특징으로 한다. The control unit may control the navigation output period in which the navigation algorithm calculation unit calculates and outputs the navigation solution and the output period of the inertia information measured by the IMU.

그리고, 상기 항법 해 연산부는, 상기 항법 해 출력 주기에 따라 상기 연산된 항법 해를 출력함을 특징으로 한다. The navigation algorithm calculation unit may output the calculated navigation solution according to the navigation output period.

또한, 상기 IMU는, 상기 관성 정보의 출력 주기에 따라 상기 관정 정보를 측정하여 상기 항법 모듈부로 출력한다. In addition, the IMU measures the presence information according to the output period of the inertia information and outputs the measurement information to the navigation module.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 모듈형 항법 시스템에서의 항법 모듈부(Navigation Module Unit)의 동작 방법은, 가속도 및 회전 운동에 관련된 정보를 포함하는 관성 정보를 생성하는 관성 측정부(Inertial Measurement Unit)(IMU)와의 결합 여부를 확인하는 단계; 상기 확인 결과, 상기 IMU와 결합되어 있다면, 상기 IMU로부터 상기 관성 정보를 획득하는 단계; 및 상기 획득된 관성 정보를 이용하여 항법 해를 연산하는 단계를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided an operation method of a navigation module unit in a modular navigation system including inertia information generating means for generating inertia information including information related to acceleration and rotational motion, Confirming whether it is associated with an Inertial Measurement Unit (IMU); Acquiring the inertia information from the IMU if it is associated with the IMU; And computing a navigation solution using the obtained inertia information.

그리고, GNSS 위성으로부터 GNSS 위성 신호를 수신하는 GNSS 위성 신호 수신부와의 결합여부를 확인하는 단계; 상기 확인 결과, 상기 GNSS 위성 신호 수신부와 결합되어 있다면, 상기 GNSS 위성 신호 수신부로부터 획득된 GNSS 위성 신호와 상기 관성 정보를 이용하여 항법 해를 연산하는 단계를 더 포함한다. Confirming whether the GNSS satellite signal is coupled to a GNSS satellite signal receiving unit that receives the GNSS satellite signal from the GNSS satellite; The method further includes calculating a navigation solution using the GNSS satellite signal and the inertia information obtained from the GNSS satellite signal receiver, if it is combined with the GNSS satellite signal receiver.

또한, 상기 항법 해는, 상기 항법 해를 계산하여 출력하는 항법 해 출력 주기에 따라 연산됨을 특징으로 한다. In addition, the navigation solution is calculated according to a navigation solution output period for calculating and outputting the navigation solution.

그리고, 상기 관성 정보는, 상기 관성 정보의 출력 주기에 따라 측정됨을 특징으로 한다.The inertia information is measured according to an output period of the inertia information.

상술한 본 발명의 실시 예에 따르면 다음의 효과들을 제공할 수 있다. According to the embodiment of the present invention described above, the following effects can be provided.

첫째, 관성 측정부와 항법 모듈부를 물리적으로 분리하고 기계적/전기적 연동 규격화를 통해 다양한 성능의 모듈 별 결합 및 교체가 용이하게 함으로써, 임무 및 목적에 따라 다양한 형태의 관성 측정부와 항법 모듈부를 조합할 수 있어 다양한 항법 시스템을 구성할 수 있어 항법 시스템을 운용하거나 개발하는 데 있어 비용과 시간을 효과적으로 절약할 수 있다. First, by physically separating the inertial measurement unit and the navigation module unit and facilitating the coupling and replacement of various performance modules through mechanical / electrical interlock standardization, various types of inertial measurement unit and navigation module unit can be combined And it is possible to construct various navigation systems, which can effectively save cost and time in operating or developing navigation system.

둘째, 관성 측정부와 항법 모듈부는 별도 하우징으로 분리되어 있어 Hermetic sealing, Gas 주입 설계가 가능하며 각 모듈 별로 영향을 주지 않아 외부 잡음에 강건해 진다. Second, the inertia measurement part and the navigation module part are separated into separate housings. Hermetic sealing and gas injection design are possible, and they are robust against external noise because they do not affect each module.

셋째, 항법 시스템의 성능에 따라 개발 시 통합 하우징 설계 및 제작등의 비용이 절약되어 개발 단계에서부터 성능 저하에 따른 부품 교체나 형상 변경이 용이하다. Third, according to the performance of the navigation system, the cost of designing and manufacturing the integrated housing is reduced during the development, and it is easy to change the parts or change the shape according to the performance degradation from the development stage.

이와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 모듈형 항법 시스템은 상위 단계의 장비와의 연동 시 다양한 형태의 항법 모듈부의 구성이 가능하고, 임무/목적에 따른 모듈들의 체결 크기에서도 정형화하지 않을 수 있어 기존 관성센서조립체를 통해 재조립이 가능하여 재개발비용을 줄일 수 있다. As described above, in the modular navigation system according to the embodiment of the present invention, it is possible to configure various types of navigation module units when interfacing with higher level equipment, The reassembly is possible through the sensor assembly, thus reducing the redevelopment cost.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 모듈형 항법 시스템은 모듈들 간의 기계적/전기적 연동 규격화를 통해 다양한 형태의 관성 측정부와 항법 모듈부의 조합이 가능하고 이에 따라 다양한 타입의 관성 측정부와 항법 모듈부의 변경이 용이하다.In the modular navigation system according to the embodiment of the present invention, various types of inertial measurement units and navigation module units can be combined through standardization of mechanical / electrical interlocking between modules. Accordingly, various types of inertial measurement units and navigation module units It is easy to change.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 모듈화된 항법 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 NMU과 IMU의 다양한 결합 방식의 예를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 NMU과 IMU의 결합 시 쳬결 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 NMU과 IMU의 결합 시 체결 볼트의 개수를 최소화 할 수 있는 체결 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모듈형 항법 시스템의 블록 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모듈형 항법 시스템의 동작 흐름도이다.
도 7은 도 5에 도시된 모듈형 항법 시스템에서 본 발명의 일 실시 예에 따라 외부 장치를 통해 항법 해 연산을 수행할 경우의 블록 구성도이다.
도 8은 도 5에 도시된 모듈형 항법 시스템에서 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따라 외부 장치를 통해 항법 해 연산을 수행할 경우의 블록 구성도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따라 모듈 인식부를 통해 사용자에 의해 사전에 입력된 정보들의 종류와 그 정보들의 내용을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모듈형 항법 시스템을 카드 형 모듈 형태로 구현할 경우의 예를 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a modular navigation system according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating an example of various combinations of NMU and IMU according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view for explaining a coupling structure when an NMU and an IMU are combined according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining a fastening structure for minimizing the number of fastening bolts when an NMU and an IMU are combined according to an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram of a modular navigation system according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating an operation of a modular navigation system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram of a modular navigation system shown in FIG. 5 in which a navigation operation is performed through an external device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a block diagram of a modular navigation system shown in FIG. 5 in which a navigation algorithm operation is performed through an external device according to another embodiment of the present invention.
9 is a diagram showing types of information previously input by a user through a module recognition unit and contents of the information according to an embodiment of the present invention.
10 is a diagram illustrating an example of a case where a modular navigation system according to an embodiment of the present invention is implemented in the form of a card type module.

이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시 예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시 예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.The following merely illustrates the principles of the invention. Thus, those skilled in the art will be able to devise various apparatuses which, although not explicitly described or shown herein, embody the principles of the invention and are included in the concept and scope of the invention. Furthermore, all of the conditional terms and embodiments listed herein are, in principle, only intended for the purpose of enabling understanding of the concepts of the present invention, and are not to be construed as limited to such specifically recited embodiments and conditions do.

또한, 본 발명의 원리, 관점 및 실시 예들뿐만 아니라 특정 실시 예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 또한 이러한 균등물들은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 소자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It is also to be understood that the detailed description, as well as the principles, aspects and embodiments of the invention, as well as specific embodiments thereof, are intended to cover structural and functional equivalents thereof. It is also to be understood that such equivalents include all elements contemplated to perform the same function irrespective of the currently known equivalents as well as the equivalents to be developed in the future, i.e., the structure.

따라서, 예를 들어, 본 명세서의 블럭도는 본 발명의 원리를 구체화하는 예시적인 회로의 개념적인 관점을 나타내는 것으로 이해되어야 한다. 이와 유사하게, 모든 흐름도, 상태 변환도, 의사 코드 등은 컴퓨터가 판독 가능한 매체에 실질적으로 나타낼 수 있고 컴퓨터 또는 프로세서가 명백히 도시되었는지 여부를 불문하고 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 수행되는 다양한 프로세스를 나타내는 것으로 이해되어야 한다.Thus, for example, it should be understood that the block diagrams herein represent conceptual views of exemplary circuits embodying the principles of the invention. Similarly, all flowcharts, state transition diagrams, pseudo code, and the like are representative of various processes that may be substantially represented on a computer-readable medium and executed by a computer or processor, whether or not the computer or processor is explicitly shown .

프로세서 또는 이와 유사한 개념으로 표시된 기능 블럭을 포함하는 도면에 도시된 다양한 소자의 기능은 전용 하드웨어뿐만 아니라 적절한 소프트웨어와 관련하여 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어의 사용으로 제공될 수 있다. 프로세서에 의해 제공될 때, 상기 기능은 단일 전용 프로세서, 단일 공유 프로세서 또는 복수의 개별적 프로세서에 의해 제공될 수 있고, 이들 중 일부는 공유될 수 있다.The functions of the various elements shown in the figures, including the functional blocks depicted in the processor or similar concept, may be provided by use of dedicated hardware as well as hardware capable of executing software in connection with appropriate software. When provided by a processor, the functions may be provided by a single dedicated processor, a single shared processor, or a plurality of individual processors, some of which may be shared.

또한 프로세서, 제어 또는 이와 유사한 개념으로 제시되는 용어의 명확한 사용은 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어를 배타적으로 인용하여 해석되어서는 아니되고, 제한 없이 디지털 신호 프로세서(DSP) 하드웨어, 소프트웨어를 저장하기 위한 롬(ROM), 램(RAM) 및 비 휘발성 메모리를 암시적으로 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 주지관용의 다른 하드웨어도 포함될 수 있다.Also, the explicit use of terms such as processor, control, or similar concepts should not be interpreted exclusively as hardware capable of running software, and may be used without limitation as a digital signal processor (DSP) (ROM), random access memory (RAM), and non-volatile memory. Other hardware may also be included.

본 명세서의 청구범위에서, 상세한 설명에 기재된 기능을 수행하기 위한 수단으로 표현된 구성요소는 예를 들어 상기 기능을 수행하는 회로 소자의 조합 또는 펌웨어/마이크로 코드 등을 포함하는 모든 형식의 소프트웨어를 포함하는 기능을 수행하는 모든 방법을 포함하는 것으로 의도되었으며, 상기 기능을 수행하도록 상기 소프트웨어를 실행하기 위한 적절한 회로와 결합된다. 이러한 청구범위에 의해 정의되는 본 발명은 다양하게 열거된 수단에 의해 제공되는 기능들이 결합되고 청구항이 요구하는 방식과 결합되기 때문에 상기 기능을 제공할 수 있는 어떠한 수단도 본 명세서로부터 파악되는 것과 균등한 것으로 이해되어야 한다.In the claims hereof, the elements represented as means for performing the functions described in the detailed description include all types of software including, for example, a combination of circuit elements performing the function or firmware / microcode etc. , And is coupled with appropriate circuitry to execute the software to perform the function. It is to be understood that the invention defined by the appended claims is not to be construed as encompassing any means capable of providing such functionality, as the functions provided by the various listed means are combined and combined with the manner in which the claims require .

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: There will be. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.Various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 모듈화된 항법 시스템(100)을 도시한 도면이다. 1 is a diagram illustrating a modular navigation system 100 in accordance with an embodiment of the present invention.

모듈화된 항법 시스템(100)은 독자적인 항법해 정보를 계산하여 출력할 수 있으며, 적용되는 체계에 따라 상위 운용체계의 유도 조종을 위한 항법해 정보를 출력하는 시스템으로, 본 발명의 실시 예에 따른 모듈화된 항법 시스템(100)은 기계적/전기적 연동 규격화를 통해 다양한 관성측정기와 항법 모듈의 조합이 가능하며, 다양한 기준의 관성측정기와 항법모듈 변경이 용이하여 항공 장비와 이를 포함하는 지상 발사대, 지상통제장비, 지상추적장비, 발사통제장비, 지상통제장비, 발사장비, 지원장비 및 시험점검장비에서 운용이 가능하다.The modular navigation system 100 can calculate and output proprietary navigation solution information and output navigation solution information for induction control of the upper operation system according to the applied system. The navigation system 100 can be combined with various inertial measuring instruments and navigation modules through mechanical / electrical interlocking standardization, and it is possible to easily change various inertial measuring instruments and navigation modules, , Ground tracking equipment, launch control equipment, ground control equipment, launch equipment, support equipment and test inspection equipment.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 모듈화된 항법 시스템(100)은 항법 모듈부(Navigation Module Unit)(NMU)(110)와 관성 측정부(Inertial Measurement Unit)(IMU)(130)가 결합된다. 이때 IMU(130)은 관성 센서 조립체(Inertial Sensor Assembly)(120)와 관성 전자 조립체(Inertial Electronic Assembly)(150)에 조립되어, 지구 자전을 고려한 관성 정보(Inertial Information)을 획득한다. 1, a modular navigation system 100 according to an embodiment of the present invention includes a navigation module unit (NMU) 110 and an inertial measurement unit (IMU) . At this time, the IMU 130 is assembled to an inertial sensor assembly 120 and an inertial electronic assembly 150 to obtain inertial information considering the rotation of the earth.

여기서, 관성 정보란 가속도계와 자이로계가 회전운동, 선형가속도를 각각측정하여 획득된 정보를 말하며, 가속도계는 진자형, 공진형, 자이로계는 기계식, 광학식, 진동형의 타입으로 분류된다. 본 발명의 실시 예에 따른 모듈 항법 시스템(100)의 정밀도가 높아지기 위해서는 초기 자세 오차가 중요한데, IMU(130)의 성능이 초기 자세 오차를 줄이는데 중요한 결정 요소가 된다. IMU(130)의 성능은 IMU의 크기와 무게, 타입, 신뢰성, 부품수등의 개발요소가 영향을 미치기 때문에 요구 성능에 따라 IMU(130)의 크기가 달라지게 되게 된다.Herein, the inertia information refers to information obtained by measuring the rotational motion and the linear acceleration of the accelerometer and the gyro system, and the accelerometer is classified into the mechanical type, the optical type, and the oscillatory type. In order to increase the accuracy of the module navigation system 100 according to the embodiment of the present invention, the initial posture error is important, and the performance of the IMU 130 is an important factor for reducing the initial posture error. The performance of the IMU 130 depends on the development factors such as the size, weight, type, reliability, and the number of components of the IMU. Therefore, the size of the IMU 130 varies depending on the required performance.

도 1에 도시된 모듈화된 항법 시스템(100)은 NMU(110)이 참조번호 140과 같이 IMU(130)의 관성 전자 조립체(150)에 결합되고, 결합된 후에는 NMU(110)은 인터페이스(I/F)를 통해 IMU(130)로부터 항법 해(Navigation Soultion) 연산에 필요한 관성 정보를 획득하게 된다. 구체적으로, IMU(130)는 관성 전자 조립체(150)의 일측면과 관성 센서 조립체에 결합되고, 항법 모듈부(110)는, 상기 관성 전자 조립체(150)의 타측면에 결합되고, 상기 IMU(130)와 상기 항법 모듈부(110)와의 인터페이싱은 상기 항법 모듈부(110)와 상기 IMU(130) 사이에 직접 체결된 통신 커넥터부를 통해 수행된다. The modular navigation system 100 shown in FIG. 1 is configured such that the NMU 110 is coupled to the inertial electronics assembly 150 of the IMU 130 as shown at reference numeral 140 and after the NMU 110 is coupled to the interface I / F) from the IMU 130 to acquire the inertia information necessary for the navigation soultion operation. The IMU 130 is coupled to one side of the inertial electronics assembly 150 and the inertial sensor assembly and the navigation module 110 is coupled to the other side of the inertial electronics assembly 150, 130 and the navigation module unit 110 are performed through a communication connector unit directly coupled between the navigation module unit 110 and the IMU 130.

NMU(110)은 동작 시간의 경과에 따라 항법 오차가 증가하기 때문에 GNSS(Global Navigation Satellite System)와 같은 위성 항법 정보, 사전에 저장된 지형/지자기/중력/별 데이터 베이스와의 대조 항법을 통해 오차를 보정하게 된다. 그리고, NMU(110)은 항법 해의 연산을 수행하기 위해 항법 컴퓨터와 작동을 위한 전원부도 포함한다. NMU(110)은 CPU와 기억 장치 및 주변 장치 접속을 위한 마더보드(Motherboard)(MOB), 항법 해를 연산하는 항법 해 연산부, 각종 모듈의 장착 여부를 인식할 수 있는 모듈 인식부, 전원을 공급받는 전원 공급부를 포함하여 구성될 수 있으며, GNSS 신호를 수신하여 위성 항법 데이터를 획득하는 GNSS 수신기를 더 포함하여 구성될 수도 있다. Since the navigation error increases with the lapse of the operating time, the NMU 110 transmits the satellite navigation information such as GNSS (Global Navigation Satellite System), and the reference navigation with the previously stored terrain / geomagnetism / gravity / . The NMU 110 also includes a power source for operation with the navigation computer to perform the operation of the navigation solution. The NMU 110 includes a motherboard (MOB) for connecting a CPU, a storage device, and a peripheral device, a navigation calculation section for calculating a navigation solution, a module recognition section for recognizing whether or not various modules are installed, And a GNSS receiver that can be configured to receive the GNSS signal and obtain satellite navigation data.

본 발명의 실시 예에 따른 모듈형 항법 시스템(100)은 NMU(110)과 IMU(130)이 각각 독립 업무 수행이 가능하도록 구성될 수도 있고, 임무 또는 목적에 맞게 NMU(110)과 IMU(130)가 결합되어 사용될 수 있도록 임무 또는 목적에 따라 각 모듈의 탈부착이 용이한 구조로 구성될 수 있다. The modular navigation system 100 according to an embodiment of the present invention may be configured such that the NMU 110 and the IMU 130 can perform independent tasks respectively and the NMU 110 and the IMU 130 So that each module can be easily attached and detached according to its mission or purpose.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 NMU과 IMU의 다양한 결합 방식의 예를 보여주는 도면이다. 2 is a diagram illustrating an example of various combinations of NMU and IMU according to an embodiment of the present invention.

참조번호 200은 IMU(210)과 NMU(220)이 모듈형 항법 시스템의 형태 및 동작/임무 요구 사항에 따라 결합 방식이 다양하게 나타남을 보여주고 있다. 즉, IMU(210)의 크기와 목적, 성능과 NMU(220) 의 성능에 따라 독립적이고 물리적으로 분리된 두 모듈들을 기구적/전기적으로 연동되도록 규격화하고, 그러한 규격화를 통해 참조번호 200과 같이 다양한 방법으로 IMU(210)과 NMU(220)을 결합시킬 수 있다. Reference numeral 200 shows that the IMU 210 and the NMU 220 exhibit various coupling schemes according to the type and operation / mission requirements of the modular navigation system. That is, two independent and physically separated modules are standardized to be mechanically / electrically linked according to the size, purpose, and performance of the IMU 210, and the performance of the NMU 220, The IMU 210 and the NMU 220 can be combined.

또한 본 발명의 실시 예에 따른 모듈형 항법 시스템(200)은 IMU(210)과 NMU(220)에 대해 각각 Sealing, 교정 등을 수행하여 부품교체 등 각 모듈 별 하우징에 종속되지 않고 별도로 수정이 가능하여 개발 시 성능 저하 등에 따른 IMU 교체나 형상변경이 용이한 구조를 가지게 된다. In addition, the modular navigation system 200 according to the embodiment of the present invention performs sealing, calibration, and the like on the IMU 210 and the NMU 220, respectively, so that it can be modified independently of the housing of each module And it is easy to change IMU or shape due to performance degradation during development.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 NMU(310)과 IMU(350)의 결합 시 쳬결 구조를 설명하기 위한 도면이다. FIG. 3 is a view for explaining a coupling structure when the NMU 310 and the IMU 350 are combined according to an embodiment of the present invention.

참조번호 300은 본 발명의 일 실시 예에 따라 모듈형 항법 시스템에서 NMU(310)과 IMU(350)의 결합 시 NMU(310)의 측면과 상하면 각각에 위치하는 체결부들과 그 체결부들에 체결되는 IMU(350)의 체결부들을 도시한 것으로, 도 3에서는 볼트를 이용하여 체결되는 구조를 도시한 것이다. Reference numeral 300 denotes fastening portions located on the side surface and the upper and lower surfaces of the NMU 310 when the NMU 310 and the IMU 350 are coupled to each other in the modular navigation system according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 shows fastening portions of the IMU 350, and FIG. 3 shows a fastening structure using bolts.

도 3에서 참조부호 (a)와 (b)는 NMU(310)의 정면과 IMU(350)의 정면을 결합할 시 체결되는 구조를 설명하기 위한 도면이다. (a)에서 참조번호 320a은 IMU(350)의 측면 체결부(320b)와 체결되는 NMU(310)의 측면 체결부이며, 참조번호 330은 IMU(350)의 통신 커넥터부(360)와 통신 인터페이스를 위해 직접 체결되는 NMU(310)의 통신 커넥터부이다. 또한, (a)에서 참조번호 340은 IMU(350)의 정렬핀 홀(370)에 체결되는 NMU(310)의 정렬 핀들이다. 즉, 도 3의 (a)와 (b)를 참조하면, NMU(310)과 INMU(350)은 측면 체결부들(320a, 320b)과 통신 커넥터부들(330, 360), 정렬 핀들(340)과 정렬 핀 홀들(370)이 각각 체결됨에 따라 결합되는 구조를 가짐을 알 수 있다. In FIG. 3, reference numerals (a) and (b) illustrate a structure that is engaged when the front of the NMU 310 is coupled to the front of the IMU 350. a reference numeral 330 denotes a side connection portion of the NMU 310 which is coupled to the side connector 320b of the IMU 350 and a communication connector 360 of the IMU 350, The NMU 310 is a communication connector portion of the NMU 310, Reference numeral 340 denotes alignment pins of the NMU 310 fastened to the alignment pin hole 370 of the IMU 350. Referring to FIGS. 3A and 3B, the NMU 310 and the INMU 350 include side coupling portions 320a and 320b, communication connector portions 330 and 360, alignment pins 340, And the alignment pin holes 370 are coupled with each other when they are fastened together.

도 3에서 (c)와 (d)는 NMU(310)과 IMU(350)을 체결할 때 사용하는 측면 체결부들(320a, 320b)을 도시한 도면이다. 도 3에서의 (c)와 (d)같이 NMU(310)의 측면과 IMU(350)의 측면을 결합할 때, NMU(310)의 측면 체결부들(320a)와 IMU(350)의 측면 체결부들(320b)가 결합되는 구조를 보여준다. 3 (c) and 3 (d) illustrate lateral coupling portions 320a and 320b used when coupling the NMU 310 and the IMU 350. FIG. When coupling the side of the NMU 310 with the side of the IMU 350 as shown in FIGS. 3C and 3D, the side fastening portions 320a of the NMU 310 and the side fastening portions 330A, (320b) are coupled with each other.

도 3에서 (e)와 (f)는 NMU(310)의 상면 또는 하면과 IMU(350)의 하면 또는을 상면을 결합할 때 사용하는 상/하면 체결부들(390, 380)을 도시한 도면이다. 3E and 3F illustrate upper and lower fastening portions 390 and 380 used when coupling the upper or lower surface of the NMU 310 to the lower surface or the upper surface of the IMU 350 .

즉, 도 3에서의 (e)와 (f)같이 NMU(310)의 상면과 IMU(350)의 하면을 결합할 때, NMU(310)의 상면 체결부들(390)와 IMU(350)의 하면 체결부들(380)가 결합되는 구조를 보여준다.That is, when the upper surface of the NMU 310 and the lower surface of the IMU 350 are coupled to each other as shown in FIGS. 3E and 3F, the upper surfaces 390 of the NMU 310 and the lower surfaces of the IMU 350 And the fastening portions 380 are coupled.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 NMU과 IMU의 결합 시 체결 볼트의 개수를 최소화 할 수 있는 체결 구조를 설명하기 위한 도면이다. 4 is a view for explaining a fastening structure for minimizing the number of fastening bolts when an NMU and an IMU are combined according to an embodiment of the present invention.

도 4에서 참조부호 (a) 내지 (f)는 본 발명의 실시 예에 따른 모듈형 항법 시스템(400)을 구성하는 NMU(410)과 IMU(440)의 체결 시, 체결 볼트(430)의 개수를 최소화하며, 이를 대체할 수 있는 정렬핀(420)으로 NMU(410)과 IMU(440) 간의 결합력을 높이는 방법을 보여주고 있다. 4, reference numerals (a) to (f) denote the number of fastening bolts 430 when the NMU 410 and the IMU 440, which constitute the modular navigation system 400 according to the embodiment of the present invention, And a method of increasing the coupling force between the NMU 410 and the IMU 440 with an alignment pin 420 that can replace the alignment pin 420.

NMU(410)의 체결 볼트(430)은 조임이 가능한 볼트로 구성되며, 정렬핀(420)의 길이가 길어지므로 IMU(440)의 정렬 홀 깊이가 길어지는 구조를 지닌다. NMU(410)과 IMU(440) 간의 통신을 위한 통신 인터페이스는 도 3에서 도시된 구조와 동일하게 통신 커넥터부(460)와 통신 커넥터 정렬 핀(450)들을 가지고 있다. The fastening bolt 430 of the NMU 410 is made of fastenable bolts and the alignment pin 420 has a long length so that the alignment hole depth of the IMU 440 becomes long. The communication interface for communication between the NMU 410 and the IMU 440 has the communication connector portion 460 and the communication connector alignment pins 450 in the same manner as the structure shown in FIG.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모듈형 항법 시스템(500)의 블록 구성도이다. 5 is a block diagram of a modular navigation system 500 according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시 예에 따른 모듈형 항법 시스템(500)은 항공기의 비행을 위해 필요한 항법 해를 연산하는 항법 모듈부(NMU)(530), 가속도 및 회전 운동에 관련된 정보를 포함하는 관성 정보를 획득하는 관성 측정부(Inertial Measurement Unit)(IMU)(512), GNSS 위성으로부터 GNSS 위성 신호를 수신하는 GNSS 위성 신호 수신부(514), 사용자로부터 항법 해 연산에 필요한 각종 정보를 입력받는 외부 정보 입력부(510)와 외부 장치(520)를 포함한다. The modular navigation system 500 according to an embodiment of the present invention includes a navigation module unit (NMU) 530 for calculating a navigation solution required for flight of an aircraft, inertial information including information related to acceleration and rotational motion An Inertial Measurement Unit (IMU) 512 for receiving a GNSS satellite signal from the GNSS satellite, a GNSS satellite signal receiving unit 514 for receiving a GNSS satellite signal from the GNSS satellite, an external information input unit 510 And an external device 520. As shown in FIG.

상기 도 5에서 NMU(530)은 상기 IMU(512)와의 결합 여부를 확인하고, 상기 확인 결과, 상기 IMU와 결합되어 있다면, 상기 IMU로부터 상기 관성 정보를 획득하고, 상기 획득된 관성 정보를 이용하여 항법 해를 연산한다. 5, the NMU 530 confirms whether the IMU 512 is coupled to the IMU 512. If it is determined that the IMU 512 is coupled to the IMU 512, the NMU 530 acquires the inertia information from the IMU and uses the obtained inertia information Calculates the navigation solution.

도 5에서 본 발명의 실시 예에 따른 NMU(53O)는 제어부(502), 모듈 인식부(504), 항법 해 연산부(506) 및 출력부(508)로 구성된다. 그리고, NMU(530)는 도시되지 않은 인터페이스부를 통해 외부 정보 입력부(510), IMU(512), GNSS 위성 신호 수신부(514)와 연결될 수 있다. 5, the NMU 53O according to the embodiment of the present invention includes a control unit 502, a module recognition unit 504, a navigation solution calculation unit 506, and an output unit 508. The NMU 530 may be connected to the external information input unit 510, the IMU 512, and the GNSS satellite signal receiving unit 514 through an interface unit not shown.

모듈 인식부(504)는, IMU(512), 외부 정보 입력부(510), IMU(512), GNSS 위성 신호 수신부(514)와의 인터페이싱을 수행하고, 상기 외부 정보 입력부(510), IMU(512), GNSS 위성 신호 수신부(514)의 결합 여부를 인식하고, 그 인식 결과에 따른 IMU 결합 신호 또는 GNSS 위성 신호 수신부 결합 신호를 발생한다. The module recognition unit 504 performs interfacing with the IMU 512, the external information input unit 510, the IMU 512 and the GNSS satellite signal receiving unit 514 and controls the external information input unit 510, the IMU 512, And the GNSS satellite signal receiving unit 514, and generates an IMU combined signal or a GNSS satellite signal receiving unit combined signal according to the recognition result.

항법 해 연산부(506)는 모듈 인식부(504)를 통해 전달된 외부 정보, 관성 정보, GNSS 신호 중 적어도 하나를 이용하여 항법 해를 연산하고, 출력부(508)는 상기 연산된 항법 해를 외부 장치(520)의 항법 해 표시부(524)로 출력한다. The navigation algorithm computing unit 506 computes the navigation solution using at least one of the external information, the inertia information, and the GNSS signal transmitted through the module recognition unit 504, and the output unit 508 outputs the calculated navigation solution to the outside And outputs it to the navigation display unit 524 of the device 520. [

제어부(502)는 NMU(530)의 전반적인 기능을 제어하며, 구체적으로, 상기 모듈 인식부(504)를 통해 외부 정보 입력부(510), IMU(512), GNSS 위성 신호 수신부(514)들의 인식 여부를 확인하고, 상기 외부 정보 입력부(510), IMU(512), GNSS 위성 신호 수신부(514)들 중 적어도 하나의 모듈로부터 획득된 정보를 이용하여 상기 항법 해를 연산하도록 상기 항법 해 연산부(506)를 제어하고, 상기 연산된 항법 해를 출력하도록 상기 출력부(508)를 제어한다. 외부 정보 입력부(510)는 상기 항법 해 연산부(506)의 항법 해 연산의 오차를 줄이기 위해 VMS(Vehicle Motion Sensor), 환경 정보를 외부로부터 입력 받아 모듈 인식부(504)를 통해 항법 해 연산부(508)로 전달한다. The control unit 502 controls the overall function of the NMU 530 and specifically recognizes whether or not the external information input unit 510, the IMU 512, and the GNSS satellite signal receiving unit 514 are recognized by the module recognition unit 504 And calculates the navigation solution using information obtained from at least one of the external information input unit 510, the IMU 512, and the GNSS satellite signal reception unit 514. The navigation solution calculation unit 506, And controls the output unit 508 to output the calculated navigation solution. The external information input unit 510 receives a VMS (Vehicle Motion Sensor) and environmental information from outside in order to reduce the error of the navigation calculation of the navigation calculation unit 506, and receives the navigation information from the navigation calculation unit 508 ).

외부 장치(520)는 NMU(530)로 동작 전원을 공급하는 전원부(522), 상기 NMU(530)로부터 전달된 항법 해를 사용자에게 표시하는 항법 해 표시부(524)를 포함한다. 도 5에서의 외부 장치(520)는 빈 슬롯(526)이 도시되어 있는데, 이는 도 7 및 도 8에서 후술할 본 발명의 다른 실시 예들에 따라 NMU(530)가 아닌 외부 정보 입력부(510), IMU(512), GNSS 위성 신호 수신부(514)로부터 직접 획득된 센서 정보를 이용하여 항법 해를 계산하는 모듈이 장착될 공간으로, 도 5에서는 해당 모듈이 결합되지 않은 것을 표시하기 위해 빈 슬롯(526)으로 표기하였다. The external device 520 includes a power supply unit 522 for supplying operation power to the NMU 530 and a navigation display unit 524 for displaying the navigation solution transmitted from the NMU 530 to the user. An external device 520 in FIGURE 5 is shown with an empty slot 526 that includes an external information input 510 other than the NMU 530 in accordance with other embodiments of the invention described below in FIGS. 7 and 8, In FIG. 5, a space for calculating the navigation solution using the sensor information obtained directly from the IMU 512 and the GNSS satellite signal receiving unit 514 is mounted. In FIG. 5, an empty slot 526 ).

그리고, 상기 도 5에 도시된 본 발명의 실시 예에 따른 모듈형 항법 시스템(500)과 외부 장치(520)를 구성하는 각 모듈들(504, 506, 508, 510, 512, 514, 522, 524)은 마더보드(Motherboard)의 슬롯(Slot)에 탈부착이 가능하도록 해당 모듈들의 기능을 수행할 수 있는 카드(Card) 형태로 구현될 수도 있다. The modules 504, 506, 508, 510, 512, 514, 522, and 524 constituting the modular navigation system 500 and the external device 520 according to the embodiment of the present invention shown in FIG. May be implemented in the form of a card capable of performing the functions of the modules so as to be removably attached to a slot of a motherboard.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모듈형 항법 시스템의 동작 흐름도이다. 6 is a flowchart illustrating an operation of a modular navigation system according to an embodiment of the present invention.

먼저, 602단계에서 모듈형 항법 시스템은 IMU 정보를 입력받고, 604단계에서 NMU 정보를 입력받는다, 이때 상기 IMU 정보는 IMU의 크기, 성능(Bias 등), 질점, lever arm, 제조사 정보등을 포함하며, NMU 정보는 NMU의 성능 등에 관한 정보로 NMU의 제조사로부터 입력된 정보 들이 포함될 수 있다. First, the modular navigation system receives IMU information in step 602 and receives NMU information in step 604. Here, the IMU information includes the IMU size, performance (Bias), quality point, lever arm, manufacturer information And the NMU information is information on the performance of the NMU, and may include information input from the manufacturer of the NMU.

606단계에서 모듈형 항법 시스템은 IMU와 결합되었는지 확인하고, IMU와결합되었다면, 608단계에서 IMU의 출력 주기를 결정하고, 610단계에서 상기 설정된 주기에 따라 IMU로부터 관성 정보를 수신한다. In step 606, the modular navigation system is coupled to the IMU, and if it is combined with the IMU, the output period of the IMU is determined in step 608, and the inertia information is received from the IMU in step 610 in accordance with the set period.

612단계에서 모듈형 항법 시스템은 GNSS 위성 신호 수신부가 결합되었는지를 확인하고, 상기 612단계의 검사결과 GNSS 위성 신호 수신부가 결합되었다면, 614단계에서 상기 610단계에서 수신된 관성 정보와 상기 GNSS 위성 신호 수신부가 수신한 GNSS 위성 신호를 이용하여 항법 해를 연산하는 복합 항법 모드로 동작 모드를 설정한다. In step 612, the modular navigation system checks whether the GNSS satellite signal reception unit is coupled, and if the GNSS satellite signal reception unit is coupled in step 612, the inertial information received in step 610 and the GNSS satellite signal reception unit, The navigation mode is set to the composite navigation mode in which the navigation solution is calculated using the received GNSS satellite signal.

그리고, 616단계에서 모듈형 항법 시스템은 항법 해 연산부가 연산한 항법 해를 출력하는 주기인 항법 해 출력 주기를 결정하고, 618단계에서 상기 상기 610단계에서 수신된 관성 정보와 상기 GNSS 위성 신호 수신부가 수신한 GNSS 위성 신호를 이용하여 항법 해 연산을 수행하고, 620단계에서 상기 616단계에서 설정된 항법 해 출력 주기에 따라 계산된 항법 해 데이터를 외부 표시 장치로 전달한다. In step 616, the modular navigation system determines a navigation signal output period, which is a period for outputting the navigation solution calculated by the navigation solution operation unit. In step 618, the inertia information received in step 610 and the GNSS satellite signal reception unit And performs the navigation algorithm operation using the received GNSS satellite signal. In step 620, the navigation solution data calculated according to the navigation solution output period set in step 616 is transmitted to the external display device.

반면, 상기 612단계의 확인 결과, GNSS 위성 신호 수신부가 결합되어 있지 않다면, 모듈형 항법 시스템은 622단계에서 상기 610단계에서 IMU로부터 수신된 관성 정보만으로 항법 해 연산을 수행하는 관성 항법 모드로 동작 모드를 설정한다. On the other hand, if it is determined in step 612 that the GNSS satellite signal receiver is not coupled, the modular navigation system operates in an inertial navigation mode that performs a navigation operation using only the inertia information received from the IMU in step 610, .

그리고, 624단계에서 모듈형 항법 시스템은 항법 해 연산부가 연산한 항법 해를 출력하는 주기인 항법 해 출력 주기를 결정하고, 626단계에서 상기 상기 610단계에서 수신된 관성 정보를 이용하여 항법 해 연산을 수행하고, 620단계에서 상기 626단계에서 설정된 항법 해 출력 주기에 따라 계산된 항법 해 데이터를 외부 표시 장치로 전달한다.In step 624, the modular navigation system determines a navigation solution output period, which is a cycle of outputting the navigation solution calculated by the navigation solution calculation unit. In step 626, the navigation solution calculation unit 62 calculates a navigation solution calculation using the inertia information received in step 610 In step 620, the navigation solution data calculated according to the navigation solution output period set in step 626 is transmitted to the external display device.

도 7은 도 5에 도시된 모듈형 항법 시스템(700)에서 본 발명의 일 실시 예에 따라 외부 장치(720)를 통해 항법 해 연산을 수행할 경우의 블록 구성도이다. FIG. 7 is a block diagram of a modular navigation system 700 shown in FIG. 5 in which a navigation operation is performed through an external device 720 according to an embodiment of the present invention.

도 7에서의 모듈형 항법 시스템(700)은 도 5에서의 항법 모듈부(530)와는 달리 항법 모듈부(730)의 항법 해 연산 결과를 이용하지 않고 독립적인 외부 장치(720)내의 센서 값 처리부(726)에서 IMU(512)가 획득한 관성 정보를 이용하여 항법 해를 연산하고, 그 결과를 항법 해 표시부(724)로 바로 출력한다. 이를 위해 외부 장치(720)의 전원부(722)는 도 5와는 달리 항법 모듈부(730)가 아닌 IMU(512)로 동작 전원을 공급한다. 그리고 도 7에서는 도 5와는 달리 외부 정보 입력부(510), GNSS 위성 신호 수신부(514) 등의 기능이 필요 없으므로 해당 기능을 지원하는 각 모듈들이 부착이 가능한 슬롯들을 참조번호 704, 706, 708, 710, 714와 같이 표기하였다.The modular navigation system 700 in FIG. 7 is different from the navigation module 530 in FIG. 5 in that the sensor value processing unit 720 in the independent external device 720 does not use the result of the navigation operation of the navigation module 730, (726) calculates the navigation solution using the inertia information acquired by the IMU (512), and outputs the navigation result to the display unit (724). To this end, the power supply unit 722 of the external device 720 supplies the operating power to the IMU 512, not the navigation module 730, unlike FIG. 7, the functions of the external information input unit 510, the GNSS satellite signal receiving unit 514, and the like are not necessary. Therefore, the slots to which the modules supporting the corresponding functions can be attached are denoted by reference numerals 704, 706, 708, and 710 , 714 and so on.

도 8은 도 5에 도시된 모듈형 항법 시스템에서 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따라 외부 장치(820)를 통해 항법 해 연산을 수행할 경우의 블록 구성도이다.FIG. 8 is a block diagram of a modular navigation system shown in FIG. 5, in which a navigation operation is performed through an external device 820 according to another embodiment of the present invention.

도 8에서의 모듈형 항법 시스템(800)은 도 7와 유사하게 도 5에서의 항법 모듈부(530)와는 달리 항법 모듈부(830)의 항법 해 연산 결과를 이용하지 않고 독립적인 외부 장치(820)내의 센서 값 처리부(826)에서 GNSS 위성 신호 수신부(820)가 획득한 GNSS 위성 신호 정보를 이용하여 항법 해를 연산하고, 그 결과를 항법 해 표시부(824)로 바로 출력한다. 이를 위해 외부 장치(820)의 전원부(822)는 도 5와는 달리 항법 모듈부(830)가 아닌 GNSS 위성 신호 수신부(820)로 동작 전원을 공급한다. 그리고 도 8에서는 도 5와는 달리 외부 정보 입력부(510), IMU(512) 등의 기능이 필요 없으므로 해당 기능을 지원하는 각 모듈들이 부착이 가능한 슬롯들을 참조번호 808, 809, 810, 812, 814와 같이 표기하였다.The modular navigation system 800 shown in FIG. 8 is different from the navigation module 530 shown in FIG. 5 in that an independent external device 820 is used instead of the navigation module 830, And outputs the result to the display unit 824. The sensor value processor 826 in the sensor value processor 826 calculates the navigation solution using the GNSS satellite signal information acquired by the GNSS satellite signal receiver 820, Unlike FIG. 5, the power supply unit 822 of the external device 820 supplies operating power to the GNSS satellite signal receiving unit 820 instead of the navigation module 830. 8, since the functions of the external information input unit 510 and the IMU 512 are not required, slots capable of attaching the respective modules are referred to as reference numerals 808, 809, 810, 812, and 814 Respectively.

도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따라 모듈 인식부(504)를 통해 사용자에 의해 사전에 입력된 정보들(900)의 종류와 그 정보들의 내용을 도시한 도면이다. 9 is a diagram showing types of information 900 previously input by a user through the module recognition unit 504 and contents of the information according to an embodiment of the present invention.

도 9에서 IMU 정보(910)의 종류는 IMU의 무게, 형태 등의 형상 정보(910a), 성능 정보(910b), IMU 타입 정보(910c), 질점 정보(910d), 제조사 정보(910e)가 포함되고, GNSS 위성 신호 수신부 정보(920)의 종류는 수신기 타입 정보(920a), 성능 정보(920b)가 포함되고, NMU 관련 정보(930)의 종류는 센서 처리 속도(930a), 목표성능정보(930b), 체결 형태 정보(930c)가 포함된다. 9, the type of the IMU information 910 includes shape information 910a, performance information 910b, IMU type information 910c, mass point information 910d, and manufacturer information 910e such as the weight and shape of the IMU And the type of the NMU related information 930 includes the sensor processing speed 930a and the target performance information 930b and the performance information 920b. ), And engagement type information 930c.

상기 도 9에서 IMU 정보(910), GNSS 위성 신호 수신부 정보(920), NMU 관련 정보(930)는, 사전에 사용자에 의해 NMU(530)의 모듈 인식부(504)에 입력되어 있을 수 있으며 항법 해 연산부(508)는 사전에 모듈 인식부(504)에 입력된 IMU 정보(910), GNSS 위성 신호 수신부 정보(920), NMU 관련 정보(930)를 이용하여 초기 항법 해의 연산을 수행할 수 있다. 9, the IMU information 910, the GNSS satellite signal receiving unit information 920 and the NMU related information 930 may be previously input to the module recognition unit 504 of the NMU 530 by the user, The calculation unit 508 can perform an initial navigation solution calculation using the IMU information 910, the GNSS satellite signal reception unit information 920, and the NMU related information 930 input to the module recognition unit 504 in advance have.

도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모듈형 항법 시스템을 카드 형 모듈 형태로 구현할 경우의 예를 도시한 도면이다. 10 is a diagram illustrating an example of a case where a modular navigation system according to an embodiment of the present invention is implemented in the form of a card type module.

도 10을 참조하면 항법 모듈부들(1014, 1034, 1054) 각각에서 각 항법 시스템의 임무/목적에 따라 특정 기능을 지원하는 모듈을 마더보드(Motherboard)(MOB)(1014a)의 슬롯에 탈/부착이 가능한 카드 형태로 구현하였다. 10, a module supporting a specific function according to the mission / purpose of each navigation system in each of the navigation module units 1014, 1034, and 1054 is mounted / dismounted in a slot of a motherboard (MOB) 1014a This is possible card type.

도 10에서 참조번호 1010은 GNSS 위성 신호와 관성 정보를 사용하여 항공기의 비행을 위한 항법 해를 계산하는 GPS/INS 항법 시스템용의 모듈형 항법 시스템의 실제 구현 예를 보여준다. Reference numeral 1010 in FIG. 10 shows an actual implementation of a modular navigation system for a GPS / INS navigation system that calculates a navigation solution for flight of an aircraft using GNSS satellite signals and inertia information.

참조번호 1010을 참조하면, GPS/INS 항법 시스템용의 모듈형 항법 시스템은 항법 해를 계산하는 항법 모듈부(1014)와 관성 정보를 출력하는 IMU(1012)로 구성되며, 항법 모듈부(1014)에서 참조번호 1014a는 카드 형 모듈의 탈/부착이 가능한 마더보드(MOB), 참조번호 1014b는 외부 장치들 또는 GNSS 신호 수신 안테나와의 인터페이스를 수행하기 위한 EIB, 1014c는 GNSS 수신 신호를 획득하여 처리하는 GNSS Receiver Card(GRC), 참조번호 1014d는 GNSS 신호 및/또는 관성 정보를 이용하여 항법 해를 연산하는 Integration Navigation Card(INC), 참조번호 1014e는 전원을 공급하는 Power Supply Card(PSC)를 각각 나타낸다. Referring to reference numeral 1010, a modular navigation system for a GPS / INS navigation system is composed of a navigation module unit 1014 for calculating a navigation solution and an IMU 1012 for outputting inertia information. The navigation module unit 1014, Reference numeral 1014a denotes a motherboard (MOB) capable of demounting a card-type module, reference numeral 1014b denotes an EIB for performing an interface with external devices or a GNSS signal receiving antenna, 1014c acquires and processes a GNSS reception signal Reference numeral 1014d denotes an Integration Navigation Card (INC) for computing the navigation solution using the GNSS signal and / or inertia information, reference numeral 1014e denotes a power supply card (PSC) for supplying power, .

그리고, 도 10에서 참조번호 1030은 항 재밍(Anti-Jamming) GPS/INS 항법 시스템용의 모듈형 항법 시스템의 구현 예로, 참조번호 1010에 비해 MOB(1014a)에 부착되는 카드들 중 항법 모듈부(1034)에서 GNSS 위성 신호에 대한 항 재밍을 수행할 수 있는 Anti-Jamming GNSS Receiver Card(AJ-GRC)(1034b), AJ-GRC(1034b)와 외부 장치/GNSS 수신 안테나와의 인터페이스를 수행하는 EIB(1034a) 카드만 변경되었음을 알 수 있다. 10, reference numeral 1030 denotes an example of a modular navigation system for an anti-jamming GPS / INS navigation system. The navigation module 1030 includes a navigation module unit An AJ-GRC 1034b, an AJ-GRC 1034b, and an EIB 1063 that interface with an external device / GNSS receive antenna, which can perform anti-jamming on a GNSS satellite signal, It can be known that only the card 1034a is changed.

마지막으로, 도 10에서 참조번호 1050은 GNSS 위성 신호 없이 관성 정보만으로 항법 해를 계산하는 관성 항법용의 모듈형 항법 시스템의 구현 예를 보여준다. 참조번호 1050에서는 참조번호 1010에 비해 MOB(1014a)에 부착되는 카드들 중 항법 모듈부(1054)에서 GNSS 수신 신호를 획득하여 처리하는 GNSS Receiver Card(GRC)가 탈착되고, 해당 슬롯은 빈 슬롯(1054a)로 된 것을 알 수 있다. Finally, in FIG. 10, reference numeral 1050 shows an example of a modular navigation system for an inertial navigation system that calculates a navigation solution using only inertia information without a GNSS satellite signal. At reference numeral 1050, a GNSS Receiver Card (GRC) for acquiring and processing a GNSS reception signal in the navigation module unit 1054 among the cards attached to the MOB 1014a is detached from the reference number 1010, 1054a).

이와 같이 본 발명의 실시 예에 따라 모듈형 항법 시스템을 카드형으로 구현할 경우, 항법 시스템의 임무/목적에 따라 해당 기능을 지원하는 모듈들을 카드 형태로 제작할 수 있어, 항법 시스템에 대한 확장성을 증가시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 모듈형 항법 시스템은 관성 측정부와 항법 모듈부가 기계적/전기적으로 연동 규격화가 되어 있으므로, 다양한 형태에 따른 체결이 가능하여 기존 개발 단계에서 성능 저하된 관성 측정부를 교체하는데도 용이하고, 형상 변경에 따른 재설계 비용, 시간을 줄일 수 있다. According to the embodiment of the present invention, when the modular navigation system is implemented as a card type, the modules supporting the corresponding functions can be manufactured in the form of a card according to the mission / purpose of the navigation system, . In the modular navigation system according to the embodiment of the present invention, since the inertial measurement unit and the navigation module are mechanically / electrically interlocked and standardized, it is possible to fasten the inertial measurement unit according to various forms, It is possible to reduce the redesign cost and time due to the shape change.

그 외에도 기개발된 모듈과도 규격화를 통해 다양한 형태로 모듈화가 가능하여 추가 교정을 배제할 수 있고, 항법 시스템의 임무/목적에 따라 다양한 제품군을 구성할 수 있는 장점을 갖게 된다. In addition, the newly developed modules can be modularized in various forms through standardization, thereby eliminating the additional calibration, and it is possible to configure various product groups according to the mission / purpose of the navigation system.

또한, 상술한 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 동작 방법은 프로그램으로 구현되어 다양한 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)에 저장되어 제공될 수 있다. 비일시적 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상술한 다양한 어플리케이션 또는 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독 가능 매체에 저장되어 제공될 수 있다.Also, the method of operation according to various embodiments of the invention described above may be implemented as a program and stored in various non-transitory computer readable media. A non-transitory readable medium is a medium that stores data for a short period of time, such as a register, cache, memory, etc., but semi-permanently stores data and is readable by the apparatus. In particular, the various applications or programs described above may be stored on non-volatile readable media such as CD, DVD, hard disk, Blu-ray disk, USB, memory card, ROM,

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention.

Claims

In a modular navigation system,
An inertial sensor assembly for measuring inertia information including information related to acceleration and rotational motion and an inertial measurement unit for obtaining the inertial information measured and assembled in an inertial electronic assembly, ) (IMU);
(IMU), and if the inertia measurement unit (IMU) is coupled to the inertial measurement unit (IMU), the inertial measurement unit And a navigation module unit (NMU)
The inertial measurement unit and the navigation module unit are designed to be detachable and attachable,
The inertial measurement unit may include an inertial electronic assembly, which is assembled inside the inertial sensor assembly,
Wherein the navigation module part is coupled to the other side of the inertial electronic assembly coupled to the inertial measurement part,
The navigation module unit,
A module recognition unit for performing interfacing with the inertial measurement unit IMU, recognizing whether the inertial measurement unit IMU is coupled, and generating an inertia measurement unit (IMU) coupling signal according to the recognition result; A navigation solution computing unit for computing the navigation solution; An output unit for outputting the calculated navigation solution; And a control unit for controlling the navigation operation unit to calculate the navigation solution using the inertia information acquired through the module recognition unit and controlling the output unit to output the calculated navigation solution,
Wherein the module recognition unit inputs inertia measurement unit (IMU) information, which is information according to the inertia measurement unit detachably attached to the module recognition unit, and the navigation operation unit uses the inertia measurement unit (IMU) And performing an operation of the solution.

The method according to claim 1,
In the modular navigation system,
Further comprising a GNSS satellite signal receiver for receiving a GNSS satellite signal from a Global Navigation Satellite System (GNSS) satellite,
Wherein the module recognition unit generates a GNSS satellite signal reception unit combined signal when it is determined that the combined signal is combined with the GNSS satellite signal reception unit,
Wherein the control unit controls the navigation algorithm unit to calculate a navigation solution using the GNSS satellite signal obtained from the GNSS satellite signal reception unit and the inertia information when the GNSS satellite signal reception unit combined signal is generated, Type navigation system.

The method according to claim 1,
Wherein the interface between the IMU and the navigation module unit is performed through a communication connector unit directly coupled between the navigation module unit and the IMU.

The method according to claim 1,
In the modular navigation system,
And an external information input unit,
The navigation module unit,
And a VMS (Vehicle Motion Sensor) and environment information from the external information input unit to reduce an error of the navigation algorithm calculation.

The method according to claim 1,
Wherein,
Wherein the navigation algorithm output unit calculates the navigation solution output period by calculating and outputting the navigation solution, and the output period of the inertia information measured by the IMU.

6. The method of claim 5,
The navigation-
And outputs the calculated navigation solution according to the navigation output period.

6. The method of claim 5,
The IMU comprises:
And measures the inertia information according to an output period of the inertia information and outputs the measured inertia information to the navigation module unit.

A method of operating a navigation module unit in a modular navigation system,
An inertial sensor assembly for measuring inertia information including information related to acceleration and rotational motion and an inertial measurement unit for obtaining the inertial information measured and assembled in an inertial electronic assembly, ) &Lt; / RTI >(IMU);
Acquiring the inertia information from the inertial measurement unit (IMU) if the inertial measurement unit (IMU) is coupled to the inertial measurement unit (IMU); And
And calculating a navigation solution using the obtained inertia information,
The inertial measurement unit and the navigation module unit are designed to be detachable and attachable,
The inertial measurement unit may include an inertial electronic assembly, which is assembled inside the inertial sensor assembly,
Wherein the navigation module part is coupled to the other side of the inertial electronic assembly coupled to the inertial measurement part,
Wherein the step of calculating the navigation solution using the obtained inertia information comprises:
Inputting inertia measurement unit (IMU) information, which is information according to the inertia measurement unit detachably attached to the module recognition unit of the navigation module unit;
And performing an initial navigation solution calculation using the inertia measurement unit (IMU) information. &Lt; RTI ID = 0.0 > [10] < / RTI >

9. The method of claim 8,
Confirming whether the GNSS satellite signal is coupled with a GNSS satellite signal receiving unit that receives the GNSS satellite signal from the GNSS satellite;
Further comprising the step of calculating a navigation solution using the GNSS satellite signal obtained from the GNSS satellite signal receiver and the inertia information if it is combined with the GNSS satellite signal receiver, A method of operating a navigation module in a navigation system.

9. The method of claim 8,
The above-
Wherein the navigation module calculates the navigation solution according to the navigation solution output cycle.

9. The method of claim 8,
The inertia information may include,
Wherein the inertia information is measured according to an output period of the inertia information.