KR102061855B1 - Apparatus and method for estimating pseudo attitude of flight model - Google Patents

Apparatus and method for estimating pseudo attitude of flight model Download PDF

Info

Publication number
KR102061855B1
KR102061855B1 KR1020170175120A KR20170175120A KR102061855B1 KR 102061855 B1 KR102061855 B1 KR 102061855B1 KR 1020170175120 A KR1020170175120 A KR 1020170175120A KR 20170175120 A KR20170175120 A KR 20170175120A KR 102061855 B1 KR102061855 B1 KR 102061855B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
coordinate system
position data
flight model
axis
latitude
Prior art date
Application number
KR1020170175120A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20190073889A (en
Inventor
신석현
Original Assignee
주식회사 한화
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 한화 filed Critical 주식회사 한화
Priority to KR1020170175120A priority Critical patent/KR102061855B1/en
Publication of KR20190073889A publication Critical patent/KR20190073889A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102061855B1 publication Critical patent/KR102061855B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/0247Determining attitude
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C39/00Aircraft not otherwise provided for
    • B64C39/02Aircraft not otherwise provided for characterised by special use
    • B64C39/024Aircraft not otherwise provided for characterised by special use of the remote controlled vehicle type, i.e. RPV
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/87Combinations of radar systems, e.g. primary radar and secondary radar
    • G01S13/874Combination of several systems for attitude determination

Abstract

본 발명은 비행 모델의 모의자세 추정 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 비행 모델의 가로축(X축)과 세로축(Y축) 및 가로축(X축)과 세로축(Y축)에 직각이 되는 제3의 축(Z축)을 포함하는 X-Y-Z 좌표계에 대한 위치 데이터를 수집하는 위치 데이터 수집부; 수집된 X-Y-Z 좌표계에 대한 위치 데이터를 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터로 변환하는 위치 데이터 변환부; 변환된 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터를 이용하여 비행 모델의 속도 벡터를 산출하는 속도 벡터 산출부; 산출된 비행 모델의 속도 벡터를 이용하여 비행 모델의 가속도 벡터를 산출하는 가속도 벡터 산출부; 및 산출된 비행 모델의 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터, 속도 벡터 및 가속도 벡터를 토대로 비행 모델의 모의자세 정보를 획득하는 모의자세 정보 획득부;를 포함한다.The present invention relates to an apparatus and method for estimating a simulated posture of a flight model, the third model being perpendicular to the horizontal axis (X axis) and vertical axis (Y axis) and the horizontal axis (X axis) and vertical axis (Y axis) of the flight model. A position data collection unit for collecting position data on an XYZ coordinate system including an axis (Z axis); A position data converter for converting the collected position data of the X-Y-Z coordinate system into three-axis position data of the latitude and longitude coordinate system; A velocity vector calculator configured to calculate a velocity vector of the flight model using three-axis position data of the converted latitude-longitude coordinate system; An acceleration vector calculator configured to calculate an acceleration vector of the flight model using the calculated velocity vector of the flight model; And a simulation posture information acquisition unit for obtaining simulation posture information of the flight model based on the calculated three-axis position data, the velocity vector, and the acceleration vector of the latitude and longitude coordinate system of the flight model.

Description

비행 모델의 모의자세 추정 장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ESTIMATING PSEUDO ATTITUDE OF FLIGHT MODEL}Apparatus and method for simulating posture of flight model {APPARATUS AND METHOD FOR ESTIMATING PSEUDO ATTITUDE OF FLIGHT MODEL}

본 발명은 비행 모델의 모의자세 추정 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 레이더 또는 GPS 수신기로부터 수집되는 비행 모델의 X-Y-Z 좌표계에 대한 위치 데이터를 이용하여 AOA(Angle of Attack)와 SSA(Side Slip Angle)를 제외한 자세(Flight Path Angle)를 추정하기 위한 비행 모델의 모의자세 추정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for estimating a simulated posture of a flight model, and more particularly, by using position data of an XYZ coordinate system of a flight model collected from a radar or a GPS receiver. An apparatus and method for simulating a posture of a flight model for estimating a flight path angle excluding an angle).

차세대 산업 원동력으로 드론과 같은 비행체(무인 비행체)를 산업 활동에 이용하기 위해서는 신뢰성, 안정성, 위치 정밀성, 저지연성, 효율적인 추적 기술 등을 구비한 인프라가 구축되어야 한다. 예를 들어, 안정성 등이 확보된 인프라 등이 구축되면, 구축된 인프라에서 드론과 같은 비행체를 상업적으로 이용할 수 있게 되며, 상업적 이용을 통해 얻게 되는 부가 가치는 점차 증가될 것이다.To use drones such as drones for industrial activities as the next generation of industrial driving force, infrastructure with reliability, stability, location precision, low latency, and efficient tracking technology must be built. For example, if an infrastructure such as stability is secured, a drone such as drone can be commercially used in the constructed infrastructure, and the added value obtained through commercial use will gradually increase.

이러한, 비행체의 관제 및 추적을 위한 인프라의 하나로 이동 통신 시스템의 이동 통신망이 이용될 수 있다. 일반적으로 이동 통신망 내에서 이동 단말기는 통신을 위해 동시에 하나 이상의 기지국과 송수신을 한다. 이동 통신망을 이용한 드론과 같은 비행체의 인프라 구축을 위해서는 기존 이동 통신망에서 저지연 및 위치 정밀성을 확보할 수 있는 기술을 필요로 한다.Such a mobile communication network of a mobile communication system may be used as one of infrastructures for controlling and tracking a vehicle. In general, in a mobile communication network, a mobile terminal simultaneously transmits and receives to one or more base stations for communication. In order to construct an infrastructure of a vehicle such as a drone using a mobile communication network, a technology capable of securing low latency and location precision in an existing mobile communication network is required.

이를 위해, 일반적으로 위성위치확인시스템(이하 'GPS'라 칭하기로 함)을 이용한 공간 위치 추정 기술이 사용될 수 있다. 하지만, GPS를 이용할 수 없는 상황이 발생될 수 있다. 그러한 상황들 중 하나를 예로 들면, 도심 일부 지역의 높은 빌딩 등으로 인해 GPS 신호를 수신하지 못하는 음영 지역에 위치한 상황 등이 있다. 이로 인해, 기존의 비행체의 관제 및 추적을 위한 인프라에서 비행체의 정밀한 위치 측정과 신뢰도 높은 통신 접속을 유지하기 위해서는 위치 추정의 정밀성이 확보되어야 한다. 하지만, 음영 지역이 존재하는 GPS 기술 등을 활용한 인프라에서는 위치 추정의 정밀성이 확보되지 못한 문제점이 있었다.For this purpose, a spatial position estimation technique using a satellite positioning system (hereinafter, referred to as 'GPS') may be used. However, a situation may arise where GPS is not available. One such example is a situation in which a high building in a part of an urban area is located in a shaded area where GPS signals are not received. As a result, the accuracy of position estimation must be ensured in order to maintain accurate communication and reliable communication connection of the aircraft in the infrastructure for the control and tracking of the existing aircraft. However, there was a problem in that the accuracy of location estimation could not be secured in an infrastructure using GPS technology in which shadowed areas exist.

이와 관련하여, 한국공개특허 제1999-0048901호는 "지구국 송출정보를 이용한 우주 비행체의 위치 결정시스템"에 관하여 개시하고 있다.In this regard, Korean Patent Laid-Open Publication No. 1999-0048901 discloses a "location system for space vehicles using earth station transmission information."

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 레이더 또는 GPS 수신기로부터 수집된 비행 모델의 X-Y-Z 좌표계에 대한 위치 데이터를 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터로 변환한 후, 비행 모델의 속도 벡터 및 가속도 벡터를 산출하고, 산출된 비행 모델의 속도 벡터와 비행 모델의 가속도 벡터를 토대로 비행 모델의 모의자세 정보를 획득하는 비행 모델의 모의자세 추정 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been invented to solve the above problems, after converting the position data for the XYZ coordinate system of the flight model collected from the radar or GPS receiver into three-axis position data for the latitude and longitude coordinate system, the speed of the flight model An object of the present invention is to provide a simulation model and an apparatus for estimating a flight model, which calculates a vector and an acceleration vector, and obtains simulation information of a flight model based on the calculated velocity vector of the flight model and the acceleration vector of the flight model.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 비행 모델의 모의자세 추정 장치는 비행 모델의 가로축(X축)과 세로축(Y축) 및 가로축(X축)과 세로축(Y축)에 직각이 되는 제3의 축(Z축)을 포함하는 X-Y-Z 좌표계에 대한 위치 데이터를 수집하는 위치 데이터 수집부; 수집된 X-Y-Z 좌표계에 대한 위치 데이터를 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터로 변환하는 위치 데이터 변환부; 변환된 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터를 이용하여 비행 모델의 속도 벡터를 산출하는 속도 벡터 산출부; 산출된 비행 모델의 속도 벡터를 이용하여 비행 모델의 가속도 벡터를 산출하는 가속도 벡터 산출부; 및 산출된 비행 모델의 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터, 속도 벡터 및 가속도 벡터를 토대로 비행 모델의 모의자세 정보를 획득하는 모의자세 정보 획득부;를 포함한다.Simulation device of the flight model according to the present invention for achieving the above object is a perpendicular to the horizontal axis (X axis) and vertical axis (Y axis) and the horizontal axis (X axis) and vertical axis (Y axis) of the flight model A position data collection unit for collecting position data on an XYZ coordinate system including an axis of 3 (Z axis); A position data converter for converting the collected position data of the X-Y-Z coordinate system into three-axis position data of the latitude and longitude coordinate system; A velocity vector calculator configured to calculate a velocity vector of the flight model using three-axis position data of the converted latitude-longitude coordinate system; An acceleration vector calculator configured to calculate an acceleration vector of the flight model using the calculated velocity vector of the flight model; And a simulation posture information acquisition unit for obtaining simulation posture information of the flight model based on the calculated three-axis position data, the velocity vector, and the acceleration vector of the latitude and longitude coordinate system of the flight model.

또한, 상기 위치 데이터 변환부는, 수집된 X-Y-Z 좌표계에 대한 위치 데이터에 방위각을 적용하여 NED 좌표계에 대한 위치 데이터로 변환하는 제1 변환부; 및변환된 NED 좌표계에 대한 위치 데이터에 초기 발사위치 값을 적용하여 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터로 변환하는 제2 변환부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The position data converter may include: a first converter converting the position data of the collected X-Y-Z coordinate system into position data of the NED coordinate system by applying an azimuth angle; And a second converter converting the position data of the converted NED coordinate system into three-axis position data of the latitude-longitude coordinate system by applying an initial launch position value.

또한, 변환된 위경 고도 좌표계에 대하여 에러 또는 노이즈를 필터링하는 신호 처리 필터링부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The apparatus may further include a signal processing filter configured to filter an error or noise with respect to the converted latitude and longitude coordinate system.

또한, 상기 속도 벡터 산출부는, 기 설정된 시간 간격으로 변화시키면서 획득되는 시간 변화에 따라 변환되는 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터를 수집하여 배열하는 위경 고도 위치 데이터 배열부; 배열된 시간 변화에 따른 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터들간의 거리를 계산하는 위경 고도 위치 데이터 거리 계산부; 및 계산된 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터들간의 거리를 진행 시간으로 나누어 위경 고도 방향의 비행 모델의 속도 벡터를 계산하는 속도 벡터 계산부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The velocity vector calculator may include: a latitude-altitude altitude position data arranging unit configured to collect and arrange three-axis position data of a latitude-longitude altitude coordinate system that is converted according to a time change obtained while changing at a predetermined time interval; A latitude-longitude position data distance calculator for calculating a distance between three-axis position data with respect to the latitude-longitude coordinate system according to the arranged time change; And a velocity vector calculator configured to calculate the velocity vector of the flight model in the direction of the latitude-longitude altitude by dividing the calculated distance between the three-axis position data with respect to the latitude-longitude altitude coordinate system by the traveling time.

또한, 상기 속도 벡터 산출부는 계산된 비행 모델의 속도 벡터를 수렴시키는 속도 벡터 수렴부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The velocity vector calculator may further include a velocity vector converging unit configured to converge the velocity vectors of the calculated flight model.

또한, 상기 가속도 벡터 산출부는, 산출된 비행 모델의 속도 벡터를 진행 시간으로 나누어 가속도 벡터를 계산하는 가속도 벡터 계산부; 계산된 가속도 벡터를 좌표 변환 행렬을 이용하여 BODY 좌표계 상의 가속도 벡터로 변환하는 가속도 벡터 변환부; 변환된 BODY 좌표계 상의 Y축에 대한 가속도 벡터와 Z축에 대한 가속도 벡터를 이용하여 비행 모델에 수직하는 수직 가속도 벡터를 산출하는 수직 가속도 벡터 산출부; 변환된 BODY 좌표계 상의 가속도 벡터를 이용하여 비행 모델의 중력 가속도 벡터를 산출하는 중력 가속도 벡터 산출부; 산출된 수직 가속도 벡터와 중력 가속도 벡터를 차이를 토대로 하는 양력 가속도 벡터를 산출하는 양력 가속도 벡터 산출부; 및 변환된 BODY 좌표계 상에서 지평면에 평행한 수평 가속도 벡터를 산출하는 수평 가속도 벡터 산출부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The acceleration vector calculator may include an acceleration vector calculator configured to calculate an acceleration vector by dividing the calculated velocity vector by a traveling time; An acceleration vector converting unit converting the calculated acceleration vector into an acceleration vector on a BODY coordinate system using a coordinate transformation matrix; A vertical acceleration vector calculator configured to calculate a vertical acceleration vector perpendicular to the flight model using the acceleration vector on the Y axis and the acceleration vector on the Z axis on the transformed BODY coordinate system; A gravitational acceleration vector calculation unit configured to calculate a gravitational acceleration vector of the flight model using the acceleration vector on the transformed BODY coordinate system; A lift acceleration vector calculator configured to calculate a lift acceleration vector based on the difference between the calculated vertical acceleration vector and the gravity acceleration vector; And a horizontal acceleration vector calculator configured to calculate a horizontal acceleration vector parallel to the horizontal plane on the converted BODY coordinate system.

또한, 상기 모의자세 정보 획득부는, 비행 모델에 수직하는 수직 가속도 벡터와 지평면에 평행한 수평 가속도를 이용하여 비행 모델의 롤(Roll) 방향 자세를 추정하는 롤 방향 자세 추정부; 비행 모델의 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터를 이용하여 비행 모델의 피치(Pitch) 방향 자세를 추정하는 피치 방향 자세 추정부; 및 비행 모델의 위경 고도 좌표계의 위도 위치 데이터와 비행 모델의 위경 고도 좌표계의 위도 위치 데이터 및 경도 위치 데이터의 합을 이용하여 비행 모델의 요(Yaw) 방향 자세를 추정하는 요 방향 자세 추정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The simulation attitude information obtaining unit may further include: a roll direction attitude estimating unit estimating a roll direction attitude of the flight model using a vertical acceleration vector perpendicular to the flight model and a horizontal acceleration parallel to the horizontal plane; A pitch direction attitude estimator for estimating a pitch direction attitude of the flight model using three-axis position data of a latitude and longitude coordinate system of the flight model; And a yaw direction attitude estimator for estimating a yaw direction attitude of the flight model by using a sum of latitude position data of the latitude and longitude coordinate system of the flight model, latitude position data and longitude position data of the latitude and longitude coordinate system of the flight model. It is characterized by including.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 비행 모델의 모의자세 추정 방법은 위치 데이터 수집부에 의해, 비행 모델의 가로축(X축)과 세로축(Y축) 및 가로축(X축)과 세로축(Y축)에 직각이 되는 제3의 축(Z축)을 포함하는 X-Y-Z 좌표계에 대한 위치 데이터를 수집하는 단계; 위치 데이터 변환부에 의해, 수집된 X-Y-Z 좌표계에 대한 위치 데이터를 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터로 변환하는 단계; 속도 벡터 산출부에 의해, 변환된 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터를 이용하여 비행 모델의 속도 벡터를 산출하는 단계; 가속도 벡터 산출부에 의해, 산출된 비행 모델의 속도 벡터를 이용하여 비행 모델의 가속도 벡터를 산출하는 단계; 및 모의자세 정보 획득부에 의해, 산출된 비행 모델의 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터, 속도 벡터 및 가속도 벡터를 토대로 비행 모델의 모의자세 정보를 획득하는 단계;를 포함한다.Simulation method of flight model of the flight model according to the present invention for achieving the above object is a horizontal axis (X axis) and vertical axis (Y axis) and horizontal axis (X axis) and vertical axis (Y) of the flight model by the position data collection unit; Collecting position data for an XYZ coordinate system including a third axis (Z axis) perpendicular to the axis; Converting, by the position data converting unit, position data on the collected X-Y-Z coordinate system into 3-axis position data on the latitude and longitude coordinate system; Calculating, by the velocity vector calculator, a velocity vector of the flight model using three-axis position data of the converted latitude-longitude coordinate system; Calculating, by the acceleration vector calculator, an acceleration vector of the flight model using the calculated velocity vector of the flight model; And acquiring, by the simulation attitude information acquisition unit, simulation attitude information of the flight model based on the calculated 3-axis position data, the velocity vector, and the acceleration vector of the latitude and longitude coordinate system of the flight model.

또한, 수집된 X-Y-Z 좌표계에 대한 위치 데이터를 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터로 변환하는 단계는, 수집된 X-Y-Z 좌표계에 대한 위치 데이터에 방위각을 적용하여 NED 좌표계에 대한 위치 데이터로 변환하는 단계; 및 변환된 NED 좌표계에 대한 위치 데이터에 초기 발사위치 값을 적용하여 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터로 변환하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, converting the position data for the collected X-Y-Z coordinate system into three-axis position data for the latitude and longitude coordinate system, applying the azimuth to the position data for the collected X-Y-Z coordinate system to convert the position data for the NED coordinate system; And converting the position data of the converted NED coordinate system into three-axis position data of the latitude-longitude coordinate system by applying the initial launch position value.

또한, 수집된 X-Y-Z 좌표계에 대한 위치 데이터를 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터로 변환하는 단계 이후에, 변환된 위경 고도 좌표계에 대하여 에러 또는 노이즈를 필터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The method may further include filtering an error or noise on the converted latitude-longitude coordinate system after converting the collected positional data on the X-Y-Z coordinate system into 3-axis positional data on the latitude-longitude coordinate system.

또한, 변환된 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터를 이용하여 비행 모델의 속도 벡터를 산출하는 단계는, 기 설정된 시간 간격으로 변화시키면서 획득되는 시간 변화에 따라 변환되는 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터를 수집하여 배열하는 단계; 배열된 시간 변화에 따른 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터들간의 거리를 계산하는 단계; 및계산된 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터들간의 거리를 진행 시간으로 나누어 위경 고도 방향의 비행 모델의 속도 벡터를 계산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the step of calculating the velocity vector of the flight model using the three-axis position data of the converted latitude-longitude coordinate system, the three-axis position with respect to the latitude-longitude coordinate system converted according to the time change obtained while changing at a predetermined time interval Collecting and arranging data; Calculating a distance between three-axis position data with respect to the latitude and longitude coordinate system according to the arranged time change; And calculating the velocity vector of the flight model in the direction of the latitude and longitude by dividing the distance between the three-axis position data with respect to the calculated latitude and longitude altitude coordinate system by the advancing time.

또한, 계산된 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터들간의 거리를 진행 시간으로 나누어 위경 고도 방향의 비행 모델의 속도 벡터를 계산하는 단계 이후에, 계산된 비행 모델의 속도 벡터를 수렴시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, after calculating the velocity vector of the flight model in the direction of the longitude altitude by dividing the distance between the three-axis position data with respect to the calculated latitude-longitude coordinate system by the advancing time, the step of converging the calculated velocity vector of the flight model further It is characterized by including.

또한, 산출된 비행 모델의 속도 벡터를 이용하여 비행 모델의 가속도 벡터를 산출하는 단계는, 산출된 비행 모델의 속도 벡터를 진행 시간으로 나누어 가속도 벡터를 계산하는 단계; 계산된 가속도 벡터를 좌표 변환 행렬을 이용하여 BODY 좌표계 상의 가속도 벡터로 변환하는 단계; 변환된 BODY 좌표계 상의 Y축에 대한 가속도 벡터와 Z축에 대한 가속도 벡터를 이용하여 비행 모델에 수직하는 수직 가속도 벡터를 산출하는 단계; 변환된 BODY 좌표계 상의 가속도 벡터를 이용하여 비행 모델의 중력 가속도 벡터를 산출하는 단계; 산출된 수직 가속도 벡터와 중력 가속도 벡터를 차이를 토대로 하는 양력 가속도 벡터를 산출하는 단계; 및 변환된 BODY 좌표계 상에서 지평면에 평행한 수평 가속도 벡터를 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The calculating of the acceleration vector of the flight model using the calculated velocity vector of the flight model may include: calculating the acceleration vector by dividing the calculated velocity vector of the flight model by a traveling time; Converting the calculated acceleration vector into an acceleration vector on a BODY coordinate system using a coordinate transformation matrix; Calculating a vertical acceleration vector perpendicular to the flight model using the acceleration vector on the Y axis and the acceleration vector on the Z axis on the transformed BODY coordinate system; Calculating a gravity acceleration vector of the flight model using the acceleration vector on the transformed BODY coordinate system; Calculating a lift acceleration vector based on the difference between the calculated vertical acceleration vector and the gravity acceleration vector; And calculating a horizontal acceleration vector parallel to the horizontal plane on the transformed BODY coordinate system.

또한, 산출된 비행 모델의 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터, 속도 벡터 및 가속도 벡터를 토대로 비행 모델의 모의자세 정보를 획득하는 단계는, 비행 모델에 수직하는 수직 가속도 벡터와 지평면에 평행한 수평 가속도를 이용하여 비행 모델의 롤(Roll) 방향 자세를 추정하는 단계; 비행 모델의 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터를 이용하여 비행 모델의 피치(Pitch) 방향 자세를 추정하는 단계; 및 비행 모델의 위경 고도 좌표계의 위도 위치 데이터와 비행 모델의 위경 고도 좌표계의 위도 위치 데이터 및 경도 위치 데이터의 합을 이용하여 비행 모델의 요(Yaw) 방향 자세를 추정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하다.In addition, acquiring simulation information of the flight model based on the three-axis position data, velocity vector, and acceleration vector of the computed latitude and longitude coordinate system of the flight model includes: a vertical acceleration vector perpendicular to the flight model and a horizontal parallel to the plane plane. Estimating a roll direction attitude of the flight model using the acceleration; Estimating a pitch direction attitude of the flight model using three-axis position data of the latitude and longitude coordinate system of the flight model; And estimating a yaw direction attitude of the flight model using the sum of the latitude position data of the latitude and longitude coordinate system of the flight model, the latitude position data and the longitude position data of the latitude and longitude coordinate system of the flight model. Do it.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 비행 모델의 모의자세 추정 장치 및 그 방법은 레이더 또는 GPS 수신기로부터 수집된 비행 모델의 X-Y-Z 좌표계에 대한 위치 데이터를 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터로 변환한 후, 비행 모델의 속도 벡터 및 가속도 벡터를 산출하고, 산출된 비행 모델의 속도 벡터와 비행 모델의 가속도 벡터를 토대로 비행 모델의 모의자세 정보를 획득함으로써, 레이더 배치 상태 또는 GPS 수신기의 수신 감도에 따라 위치 정밀도가 크게 변하는 경우에도 비행 모델의 자세를 근사적으로 추정할 수 있게 되는 효과가 있다.Simulated posture estimation device and method for a flight model according to the present invention having the configuration as described above is to convert the position data for the XYZ coordinate system of the flight model collected from the radar or GPS receiver into three-axis position data for the latitude and longitude coordinate system After that, by calculating the velocity vector and acceleration vector of the flight model, and obtaining simulation information of the flight model based on the calculated velocity vector of the flight model and the acceleration vector of the flight model, according to the radar layout or the reception sensitivity of the GPS receiver. Even when the positional accuracy is greatly changed, the attitude of the flight model can be estimated approximately.

도 1은 본 발명에 따른 비행 모델의 모의자세 추정 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 비행 모델의 모의자세 추정 장치에 채용되는 속도 벡터 산출부의 세부 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 비행 모델의 모의자세 추정 장치에 채용되는 가속도 벡터 산출부의 세부 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 비행 모델의 모의자세 추정 장치에 채용되는 모의자세 정보 획득부의 세부 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 비행 모델의 모의자세 추정 방법의 순서를 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 본 발명에 따른 비행 모델의 모의자세 추정 방법에서 X-Y-Z 좌표계에 대한 위치 데이터를 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터로 변환하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 비행 모델의 모의자세 추정 방법에서 변환된 위경 고도 좌표계에 대하여 에러 또는 노이즈를 필터링하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 비행 모델의 모의자세 추정 방법에서 변환된 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터를 이용하여 비행 모델의 속도 벡터를 산출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 비행 모델의 모의자세 추정 방법에서 산출된 비행 모델의 속도 벡터와 비행 모델의 가속도 벡터를 토대로 비행 모델의 모의자세 정보를 획득하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
1 is a view for explaining the configuration of the simulation posture estimation apparatus of the flight model according to the present invention.
2 is a view for explaining the detailed configuration of the speed vector calculation unit employed in the simulation posture estimation device of the flight model according to the present invention.
3 is a view for explaining the detailed configuration of the acceleration vector calculation unit employed in the simulation posture estimation device of the flight model according to the present invention.
4 is a view for explaining the detailed configuration of the simulation posture information acquisition unit employed in the simulation posture estimation device of the flight model according to the present invention.
5 is a flowchart illustrating a procedure of a simulation posture estimation method of a flight model according to the present invention.
6 is a view for explaining a process of converting the position data for the XYZ coordinate system to the three-axis position data for the latitude and longitude coordinate system in the simulation method for estimating the flight model according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram for describing a process of filtering an error or noise with respect to a latitude and longitude altitude coordinate system converted in the simulation method for estimating a flight model according to the present invention.
FIG. 8 is a view for explaining a process of calculating a velocity vector of a flight model using three-axis position data of a latitude and longitude coordinate system converted in the simulation method for estimating a flight model according to the present invention.
FIG. 9 is a diagram for describing a process of acquiring simulation information of a flight model based on the velocity vector of the flight model and the acceleration vector of the flight model calculated by the simulation method for estimating the flight model according to the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.As the present invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the drawings, similar reference numerals are used for similar elements.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that other components may be present in between. Should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in between.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소가 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. The singular forms "a", "an" and "the" do not exclude the possibility of the presence or addition of a plurality of expressions or combinations thereof unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. Or numbers, steps, operations, or components should be understood.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail a preferred embodiment of the present invention. Hereinafter, the same reference numerals are used for the same components in the drawings, and duplicate descriptions of the same components are omitted.

도 1은 본 발명에 따른 비행 모델의 모의자세 추정 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining the configuration of the simulation posture estimation apparatus of the flight model according to the present invention.

도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 비행 모델의 모의자세 추정 장치(100)크게 위치 데이터 수집부(110), 위치 데이터 변환부(120), 신호 처리 필터링부(130), 속도 벡터 산출부(140), 가속도 벡터 산출부(150) 및 모의자세 정보 획득부(160)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the simulation posture estimation apparatus 100 of the flight model according to the present invention greatly calculates the position data collector 110, the position data converter 120, the signal processing filter 130, and the velocity vector. The unit 140 includes an acceleration vector calculator 150 and a simulated posture information acquirer 160.

위치 데이터 수집부(110)는 레이더 또는 GPS 수신기로부터 수집되는 비행 모델의 가로축(X축)과 세로축(Y축) 및 가로축(X축)과 세로축(Y축)에 직각이 되는 제3의 축(Z축)을 포함하는 X-Y-Z 좌표계에 대한 위치 데이터를 수집한다.The position data collector 110 may include a third axis perpendicular to a horizontal axis (X axis) and a vertical axis (Y axis) and a horizontal axis (X axis) and a vertical axis (Y axis) of the flight model collected from the radar or GPS receiver. Collect position data for XYZ coordinate system including Z-axis).

위치 데이터 변환부(120)는 수집된 X-Y-Z 좌표계에 대한 위치 데이터를 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터로 변환한다.The position data converter 120 converts the position data of the collected X-Y-Z coordinate system into three-axis position data of the latitude-longitude coordinate system.

이를 위해, 위치 데이터 변환부(120)는 제1 변환부(121) 및 제2 변환부(122)를 포함한다.To this end, the position data converter 120 includes a first converter 121 and a second converter 122.

제1 변환부(121)는 수집된 X-Y-Z 좌표계에 대한 위치 데이터에 방위각을 적용하여 NED 좌표계에 대한 위치 데이터로 변환한다.The first converting unit 121 converts the position data of the NED coordinate system by applying an azimuth to the collected position data of the X-Y-Z coordinate system.

제2 변환부(122)는 변환된 NED 좌표계에 대한 위치 데이터에 초기 발사위치 값을 적용하여 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터로 변환한다.The second converter 122 converts the position data of the converted NED coordinate system into three-axis position data of the latitude-longitude coordinate system by applying an initial firing position value.

신호 처리 필터링부(130)는 정밀한 비행 모델의 자세 추정을 위해 변환된 위경 고도 좌표계에 대하여 에러 또는 노이즈를 필터링한다.The signal processing filtering unit 130 filters an error or noise with respect to the converted latitude and longitude coordinate system for accurate estimation of the attitude of the flight model.

속도 벡터 산출부(140)는 변환된 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터를 이용하여 비행 모델의 속도 벡터를 산출한다.The velocity vector calculator 140 calculates a velocity vector of the flight model by using three-axis position data of the converted latitude-longitude coordinate system.

즉, 속도 벡터 산출부(140)는 기 설정된 시간 간격으로 변화시키면서 획득되는 시간 변화에 따라 변환되는 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터들간의 거리를 계산하고, 계산된 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터들간의 거리를 진행 시간으로 나누어 위경 고도 방향의 비행 모델의 속도 벡터를 계산한다.That is, the velocity vector calculation unit 140 calculates the distance between three axis position data of the latitude-longitude altitude coordinate system converted according to the time change obtained while changing at a predetermined time interval, and calculates the three axes of the calculated latitude-longitude altitude coordinate system. The velocity vector of the flight model in the direction of longitude is calculated by dividing the distance between the position data by the travel time.

가속도 벡터 산출부(150)는 산출된 비행 모델의 속도 벡터를 이용하여 비행 모델의 가속도 벡터를 산출한다.The acceleration vector calculator 150 calculates an acceleration vector of the flight model by using the calculated velocity vector of the flight model.

즉, 가속도 벡터 산출부(150)는 산출된 비행 모델의 속도 벡터를 진행 시간으로 나누어 가속도 벡터를 계산한 후, BODY 좌표계 상의 가속도 벡터로 변환하고, 변환된 BODY 좌표계 상의 가속도 벡터를 이용하여 비행 모델에 수직하는 수직 가속도 벡터를 산출하여 이를 토대로 양력 가속도 벡터와 수평 가속도 벡터를 산출한다.That is, the acceleration vector calculator 150 calculates the acceleration vector by dividing the calculated velocity vector of the flight model by the travel time, converts the acceleration vector into an acceleration vector on the BODY coordinate system, and uses the acceleration vector on the converted BODY coordinate system. The vertical acceleration vector perpendicular to is calculated and the lift acceleration vector and the horizontal acceleration vector are calculated based on the vertical acceleration vector.

모의자세 정보 획득부(160)는 산출된 비행 모델의 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터, 속도 벡터 및 가속도 벡터를 토대로 비행 모델의 모의자세 정보를 획득한다.The simulation posture information acquisition unit 160 acquires simulation posture information of the flight model based on the calculated 3-axis position data, the velocity vector, and the acceleration vector of the latitude and longitude coordinate system of the flight model.

즉, 모의자세 정보 획득부(160)는 비행 모델의 롤(Roll) 방향 자세, 피치(Pitch) 방향 자세 및 요(Yaw) 방향 자세를 추정한다.That is, the simulation posture information obtaining unit 160 estimates the roll direction posture, the pitch direction posture and the yaw direction posture of the flight model.

도 2는 본 발명에 따른 비행 모델의 모의자세 추정 장치에 채용되는 속도 벡터 산출부의 세부 구성을 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining the detailed configuration of the speed vector calculation unit employed in the simulation posture estimation device of the flight model according to the present invention.

도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 속도 벡터 산출부(140)는 변환된 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터를 이용하여 비행 모델의 속도 벡터를 산출한다.Referring to FIG. 2, the velocity vector calculator 140 calculates a velocity vector of a flight model using three-axis position data of the converted latitude-longitude coordinate system.

이를 위해, 속도 벡터 산출부(140)는 위경 고도 위치 데이터 배열부(141), 위경 고도 위치 데이터 거리 계산부(142), 속도 벡터 계산부(143) 및 속도 벡터 수렴부(144)를 포함한다.To this end, the velocity vector calculating unit 140 includes a latitude-longitude altitude position data arranging unit 141, a latitude-longitude altitude position data distance calculating unit 142, a velocity vector calculating unit 143, and a velocity vector converging unit 144. .

위경 고도 위치 데이터 배열부(141)는 기 설정된 시간 간격으로 변화시키면서 획득되는 시간 변화에 따라 변환되는 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터를 수집하여 배열한다.The latitude and longitude altitude position data arranging unit 141 collects and arranges three-axis position data on the latitude and longitude altitude coordinate system which is converted according to the time change acquired while changing at a predetermined time interval.

위경 고도 위치 데이터 배열부(141)는 일반적으로 무선으로 수집되는 위치 데이터의 경우 데이터 수신 환경의 영향으로 일정한 시간 간격으로 획득되지 않기 때문에 시간 간격을 일정하게 변화시키면서 그에 따른 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터를 수집한다. Since the latitude-longitude position data arranging unit 141 is not acquired at regular time intervals due to the influence of the data reception environment, the position data arranging unit 141 which is wirelessly collected has three axes for the latitude-longitude altitude coordinate system while changing the time interval constantly. Collect location data.

위경 고도 위치 데이터 거리 계산부(142)는 배열된 시간 변화에 따른 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터들간의 거리를 계산한다.The latitude-longitude position data distance calculator 142 calculates a distance between three-axis position data with respect to the latitude-longitude coordinate system according to the arranged time change.

속도 벡터 계산부(143)는 계산된 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터들간의 거리를 진행 시간으로 나누어 위경 고도 방향(

Figure 112017126510984-pat00001
,
Figure 112017126510984-pat00002
,
Figure 112017126510984-pat00003
)의 비행 모델의 속도 벡터(
Figure 112017126510984-pat00004
)를 계산한다. 이는 하기의 수식 1을 통해 계산된다.The velocity vector calculator 143 divides the distance between the three-axis position data of the calculated latitude-longitude coordinate system by the advancing time in the latitude-longitude direction (
Figure 112017126510984-pat00001
,
Figure 112017126510984-pat00002
,
Figure 112017126510984-pat00003
Velocity vector of the flight model
Figure 112017126510984-pat00004
Calculate This is calculated through Equation 1 below.

[수식 1][Equation 1]

Figure 112017126510984-pat00005
Figure 112017126510984-pat00005

Figure 112017126510984-pat00006
Figure 112017126510984-pat00006

Figure 112017126510984-pat00007
Figure 112017126510984-pat00007

Figure 112017126510984-pat00008
Figure 112017126510984-pat00009
+
Figure 112017126510984-pat00010
+
Figure 112017126510984-pat00011
Figure 112017126510984-pat00008
Figure 112017126510984-pat00009
+
Figure 112017126510984-pat00010
+
Figure 112017126510984-pat00011

속도 벡터 수렴부(144)는 계산된 비행 모델의 속도 벡터를 수렴시킨다.The velocity vector converging unit 144 converges the velocity vectors of the calculated flight model.

이때, 계산된 비행 모델의 속도 벡터들을 노이즈와 데이터의 오차들로 인해 일정하지 않은 벡터 방향성을 가지고 있기 때문에 속도 벡터 수렴부(144)를 통해 수렴시키는 과정을 거치게 된다. 여기서, 속도 벡터 수렴부(144)는 벡터를 수렴시키는 필터로 MovingAverage와 Ransac을 이용하였으나 이에 한정되는 것은 아니다.At this time, since the calculated velocity vectors of the flight model have a non-uniform vector direction due to noise and data errors, convergence is performed through the velocity vector converging unit 144. Here, the velocity vector converging unit 144 uses MovingAverage and Ransac as filters for converging the vectors, but is not limited thereto.

도 3은 본 발명에 따른 비행 모델의 모의자세 추정 장치에 채용되는 가속도 벡터 산출부의 세부 구성을 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining the detailed configuration of the acceleration vector calculation unit employed in the simulation posture estimation device of the flight model according to the present invention.

도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명에 다른 가속도 벡터 산출부(150)는 산출된 비행 모델의 속도 벡터를 이용하여 비행 모델의 가속도 벡터를 산출한다.Referring to FIG. 3, the acceleration vector calculator 150 calculates the acceleration vector of the flight model using the calculated velocity vector of the flight model.

이를 위해, 가속도 벡터 산출부(150)는 가속도 벡터 계산부(151), 가속도 벡터 변환부(152), 수직 가속도 벡터 산출부(153), 중력 가속도 벡터 산출부(154), 양력 가속도 벡터 산출부(155) 및 수평 가속도 벡터 산출부(156)를 포함한다.To this end, the acceleration vector calculator 150 includes an acceleration vector calculator 151, an acceleration vector converter 152, a vertical acceleration vector calculator 153, a gravity acceleration vector calculator 154, and a lift acceleration vector calculator. 155 and a horizontal acceleration vector calculator 156.

가속도 벡터 계산부(151)는 산출된 비행 모델의 속도 벡터를 진행 시간으로 나누어 가속도 벡터(

Figure 112017126510984-pat00012
)를 계산한다. 이는 하기의 수식 2를 통해 계산된다.The acceleration vector calculation unit 151 divides the calculated velocity vector of the flight model by the travel time to calculate the acceleration vector (
Figure 112017126510984-pat00012
Calculate This is calculated through Equation 2 below.

[수식 2][Formula 2]

Figure 112017126510984-pat00013
Figure 112017126510984-pat00014
+
Figure 112017126510984-pat00015
Figure 112017126510984-pat00013
Figure 112017126510984-pat00014
+
Figure 112017126510984-pat00015

Figure 112017126510984-pat00016
Figure 112017126510984-pat00016

Figure 112017126510984-pat00017
Figure 112017126510984-pat00017

Figure 112017126510984-pat00018
Figure 112017126510984-pat00018

가속도 벡터 변환부(152)는 계산된 가속도 벡터를 좌표 변환 행렬을 이용하여 BODY 좌표계 상의 가속도 벡터(

Figure 112017126510984-pat00019
)로 변환한다. 이는 하기의 수식 3을 통해 계산된다.The acceleration vector converting unit 152 converts the calculated acceleration vector using the acceleration vector on the BODY coordinate system using a coordinate transformation matrix.
Figure 112017126510984-pat00019
To. This is calculated through Equation 3 below.

[수식 3][Equation 3]

Figure 112017126510984-pat00020
)
Figure 112017126510984-pat00020
)

수직 가속도 벡터 산출부(153)는 변환된 BODY 좌표계 상의 Y축에 대한 가속도 벡터(

Figure 112017126510984-pat00021
)와 Z축에 대한 가속도 벡터(
Figure 112017126510984-pat00022
)를 이용하여 비행 모델에 수직하는 수직 가속도 벡터(
Figure 112017126510984-pat00023
)를 산출한다. 이는 하기의 수식 4를 통해 계산된다.The vertical acceleration vector calculator 153 calculates an acceleration vector (for the Y axis on the transformed BODY coordinate system).
Figure 112017126510984-pat00021
) And the acceleration vector for the Z axis (
Figure 112017126510984-pat00022
Vertical acceleration vector perpendicular to the flight model using
Figure 112017126510984-pat00023
) Is calculated. This is calculated through Equation 4 below.

[수식 4][Equation 4]

Figure 112017126510984-pat00024
+
Figure 112017126510984-pat00025
Figure 112017126510984-pat00024
+
Figure 112017126510984-pat00025

중력 가속도 벡터 산출부(154)는 변환된 BODY 좌표계 상의 가속도 벡터를 이용하여 비행 모델의 중력 가속도 벡터(

Figure 112017126510984-pat00026
)를 산출한다. The gravity acceleration vector calculator 154 uses the acceleration vector on the transformed BODY coordinate system to calculate the gravity acceleration vector (
Figure 112017126510984-pat00026
) Is calculated.

양력 가속도 벡터 산출부(155)는 산출된 수직 가속도 벡터와 중력 가속도 벡터를 차이를 토대로 하는 양력 가속도 벡터(

Figure 112017126510984-pat00027
)를 산출한다. 이는 하기의 수식 5를 통해 계산된다.The lift acceleration vector calculator 155 may use the lift acceleration vector based on the difference between the calculated vertical acceleration vector and the gravity acceleration vector (
Figure 112017126510984-pat00027
) Is calculated. This is calculated through Equation 5 below.

[수식 5][Equation 5]

Figure 112017126510984-pat00028
Figure 112017126510984-pat00028

수평 가속도 벡터 산출부(156)는 변환된 BODY 좌표계 상에서 지평면에 평행한 수평 가속도 벡터를 산출한다. 이는 하기의 수식 6을 통해 계산된다.The horizontal acceleration vector calculator 156 calculates a horizontal acceleration vector parallel to the horizontal plane on the converted BODY coordinate system. This is calculated through Equation 6 below.

[수식 6][Equation 6]

Figure 112017126510984-pat00029
Figure 112017126510984-pat00029

도 4는 본 발명에 따른 비행 모델의 모의자세 추정 장치에 채용되는 모의자세 정보 획득부의 세부 구성을 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining the detailed configuration of the simulation posture information acquisition unit employed in the simulation posture estimation device of the flight model according to the present invention.

도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 모의자세 정보 획득부(160)는 산출된 비행 모델의 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터, 속도 벡터 및 가속도 벡터를 토대로 비행 모델의 모의자세 정보를 획득한다.Referring to FIG. 4, the simulated attitude information acquisition unit 160 according to the present invention provides simulation information of a flight model based on three-axis position data, a velocity vector, and an acceleration vector of a computed latitude-longitude coordinate system of the flight model. Acquire.

이를 위해, 모의자세 정보 획득부(160)는 롤 방향 자세 추정부(161), 피치 방향 자세 추정부(162) 및 요 방향 자세 추정부(163)를 포함한다.To this end, the simulated posture information acquisition unit 160 includes a roll direction attitude estimation unit 161, a pitch direction attitude estimation unit 162, and a yaw direction attitude estimation unit 163.

롤 방향 자세 추정부(161)는 비행 모델에 수직하는 수직 가속도 벡터와 지평면에 평행한 수평 가속도를 이용하여 비행 모델의 롤(Roll) 방향 자세를 추정한다. 이는 하기의 수식 7을 통해 계산된다.The roll direction attitude estimator 161 estimates the roll direction attitude of the flight model using a vertical acceleration vector perpendicular to the flight model and a horizontal acceleration parallel to the horizon. This is calculated through Equation 7 below.

[수식 7][Formula 7]

Figure 112017126510984-pat00030
Figure 112017126510984-pat00031
Figure 112017126510984-pat00030
Figure 112017126510984-pat00031

피치 방향 자세 추정부(162)는 비행 모델의 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터를 이용하여 비행 모델의 피치(Pitch) 방향 자세를 추정한다. 이는 하기의 수식 8을 통해 계산된다.The pitch direction attitude estimator 162 estimates the pitch direction attitude of the flight model by using three-axis position data of the latitude and longitude coordinate system of the flight model. This is calculated through Equation 8 below.

[수식 8]Equation 8

Figure 112017126510984-pat00032
Figure 112017126510984-pat00033
+
Figure 112017126510984-pat00034
Figure 112017126510984-pat00032
Figure 112017126510984-pat00033
+
Figure 112017126510984-pat00034

요 방향 자세 추정부(163)는 비행 모델의 위경 고도 좌표계의 위도 위치 데이터와 비행 모델의 위경 고도 좌표계의 위도 위치 데이터 및 경도 위치 데이터의 합을 이용하여 비행 모델의 요(Yaw) 방향 자세를 추정한다. 이는 하기의 수식 9를 통해 계산된다.The yaw direction attitude estimator 163 estimates the yaw direction attitude of the flight model by using the sum of the latitude position data of the latitude and longitude coordinate system of the flight model, the latitude position data and the longitude position data of the latitude and longitude coordinate system of the flight model. do. This is calculated through Equation 9 below.

[수식 9]Equation 9

Figure 112017126510984-pat00035
Figure 112017126510984-pat00036
Figure 112017126510984-pat00035
Figure 112017126510984-pat00036

도 5는 본 발명에 따른 비행 모델의 모의자세 추정 방법의 순서를 설명하기 위한 순서도이고, 도 6은 본 발명에 따른 비행 모델의 모의자세 추정 방법에서 X-Y-Z 좌표계에 대한 위치 데이터를 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터로 변환하는 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 본 발명에 따른 비행 모델의 모의자세 추정 방법에서 변환된 위경 고도 좌표계에 대하여 에러 또는 노이즈를 필터링하는 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 본 발명에 따른 비행 모델의 모의자세 추정 방법에서 변환된 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터를 이용하여 비행 모델의 속도 벡터를 산출하는 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 본 발명에 따른 비행 모델의 모의자세 추정 방법에서 산출된 비행 모델의 속도 벡터와 비행 모델의 가속도 벡터를 토대로 비행 모델의 모의자세 정보를 획득하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 5 is a flowchart illustrating a procedure of the simulation posture estimation method of the flight model according to the present invention, and FIG. 6 illustrates the position data of the XYZ coordinate system in the simulation posture estimation method of the flight model according to the latitude-longitude coordinate system. FIG. 7 is a view for explaining a process of converting into 3-axis position data, and FIG. 7 is a view for explaining a process of filtering an error or noise with respect to a latitude-longitude coordinate system converted in the simulation posture estimation method of a flight model according to the present invention. FIG. 8 is a view for explaining a process of calculating a velocity vector of a flight model by using three-axis position data of a latitude-longitude coordinate system converted in the simulation method of estimating a flight model according to the present invention. Based on the velocity vector of the flight model and the acceleration vector of the flight model A diagram for explaining a process of acquiring simulation posture information of a low-fly model.

도 5를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 비행 모델의 모의자세 추정 방법은 앞서 설명한 비행 모델의 모의자세 추정 장치를 이용하는 것으로, 이하 중복되는 설명은 생략하기로 한다. Referring to FIG. 5, the simulation posture estimation method of the flight model according to the present invention uses the simulation posture estimation apparatus of the flight model described above, and a redundant description will be omitted.

먼저, 레이더 또는 GPS 수신기로부터 수집되는 비행 모델의 가로축(X축)과 세로축(Y축) 및 가로축(X축)과 세로축(Y축)에 직각이 되는 제3의 축(Z축)을 포함하는 X-Y-Z 좌표계에 대한 위치 데이터를 수집한다(S100).First, a horizontal axis (X axis) and a vertical axis (Y axis) and a third axis (Z axis) perpendicular to the horizontal axis (X axis) and the vertical axis (Y axis) of the flight model collected from the radar or GPS receiver. Collecting position data for the XYZ coordinate system (S100).

다음, 수집된 X-Y-Z 좌표계에 대한 위치 데이터를 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터로 변환한다(S110). Next, the position data for the collected X-Y-Z coordinate system is converted into three-axis position data for the latitude and longitude coordinate system (S110).

S110 단계는 도 6에 도시된 바와 같이, 수집된 X-Y-Z 좌표계에 대한 위치 데이터에 방위각을 적용하여 NED 좌표계에 대한 위치 데이터로 변환한 후, 변환된 NED 좌표계에 대한 위치 데이터에 초기 발사위치 값을 적용하여 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터로 변환한다.In step S110, after converting the position data of the NED coordinate system by applying the azimuth angle to the collected position data for the XYZ coordinate system, the initial firing position value is applied to the position data of the converted NED coordinate system. To 3-axis position data for the latitude-longitude coordinate system.

다음, 변환된 위경 고도 좌표계에 대하여 도 7에 도시된 바와 같이, 에러 또는 노이즈를 필터링한다(S120).Next, as illustrated in FIG. 7, the error or noise is filtered on the converted latitude-longitude coordinate system (S120).

다음, 변환된 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터를 이용하여 도 8에 도시된 바와 같이 비행 모델의 속도 벡터를 산출한다(S130).Next, as shown in FIG. 8, the velocity vector of the flight model is calculated using the three-axis position data of the converted latitude-longitude coordinate system (S130).

S130 단계는 보다 자세하게, 기 설정된 시간 간격으로 변화시키면서 획득되는 시간 변화에 따라 변환되는 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터를 수집하여 배열하고, 배열된 시간 변화에 따른 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터들간의 거리를 계산하고, 계산된 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터들간의 거리를 진행 시간으로 나누어 위경 고도 방향의 비행 모델의 속도 벡터를 계산하고, 계산된 비행 모델의 속도 벡터를 수렴시키는 과정을 통해 이루어진다.In more detail, in step S130, the 3-axis position data of the latitude-longitude coordinate system which is converted according to the time change obtained while changing at a predetermined time interval is collected and arranged, and the 3-axis position of the latitude-longitude coordinate system according to the arranged time change. Compute the distance between the data, calculate the velocity vector of the flight model in the direction of the longitude altitude by dividing the distance between the three-axis position data with respect to the latitude and longitude coordinate system, and converge the velocity vector of the calculated flight model. It is through the process.

다음, 산출된 비행 모델의 속도 벡터를 이용하여 비행 모델의 가속도 벡터를 산출한다(S140).Next, the acceleration vector of the flight model is calculated using the calculated velocity vector of the flight model (S140).

S140 단계는 보다 자세하게, 산출된 비행 모델의 속도 벡터를 진행 시간으로 나누어 가속도 벡터를 계산하고, 계산된 가속도 벡터를 좌표 변환 행렬을 이용하여 BODY 좌표계 상의 가속도 벡터로 변환하고, 변환된 BODY 좌표계 상의 Y축에 대한 가속도 벡터와 Z축에 대한 가속도 벡터를 이용하여 비행 모델에 수직하는 수직 가속도 벡터를 산출하고, 변환된 BODY 좌표계 상의 가속도 벡터를 이용하여 비행 모델의 중력 가속도 벡터를 산출하고, 산출된 수직 가속도 벡터와 중력 가속도 벡터를 차이를 토대로 하는 양력 가속도 벡터를 산출한 후, 변환된 BODY 좌표계 상에서 지평면에 평행한 수평 가속도 벡터를 산출한다.In step S140, the acceleration vector is calculated by dividing the calculated velocity vector by the traveling time, converting the calculated acceleration vector into an acceleration vector on a BODY coordinate system using a coordinate transformation matrix, and Y on the transformed BODY coordinate system. A vertical acceleration vector perpendicular to the flight model is calculated using the acceleration vector on the axis and the acceleration vector on the Z axis, and the gravity acceleration vector of the flight model is calculated using the acceleration vector on the transformed BODY coordinate system. After the lift acceleration vector is calculated based on the difference between the acceleration vector and the gravity acceleration vector, a horizontal acceleration vector parallel to the horizontal plane is calculated on the transformed BODY coordinate system.

마지막으로, 산출된 비행 모델의 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터, 속도 벡터와 가속도 벡터를 토대로 비행 모델의 모의자세 정보를 획득한다(S150).Finally, simulation position information of the flight model is obtained based on the three-axis position data, the velocity vector, and the acceleration vector of the computed latitude and longitude coordinate system of the flight model (S150).

S150 단계는 보다 자세하게 비행 모델에 수직하는 수직 가속도 벡터와 지평면에 평행한 수평 가속도를 이용하여 비행 모델의 롤(Roll) 방향 자세를 추정하고, 비행 모델의 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터를 이용하여 비행 모델의 피치(Pitch) 방향 자세를 추정하고, 비행 모델의 위경 고도 좌표계의 위도 위치 데이터와 비행 모델의 위경 고도 좌표계의 위도 위치 데이터 및 경도 위치 데이터의 합을 이용하여 비행 모델의 요(Yaw) 방향 자세를 추정한다.In step S150, the attitude of the roll model of the flight model is estimated by using a vertical acceleration vector perpendicular to the flight model and a horizontal acceleration parallel to the plane, and using three-axis position data of the latitude and longitude coordinate system of the flight model. The pitch direction attitude of the flight model is estimated, and the yaw of the flight model is obtained by using the sum of the latitude position data of the latitude and longitude coordinate system of the flight model, the latitude position data and the longitude position data of the latitude and longitude coordinate system of the flight model. ) Estimate the orientation attitude.

이처럼, 본 발명에 따른 비행 모델의 모의자세 추정 장치 및 그 방법은 레이더 또는 GPS 수신기로부터 수집된 비행 모델의 X-Y-Z 좌표계에 대한 위치 데이터를 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터로 변환한 후, 비행 모델의 속도 벡터 및 가속도 벡터를 산출하고, 산출된 비행 모델의 속도 벡터와 비행 모델의 가속도 벡터를 토대로 비행 모델의 모의자세 정보를 획득함으로써, 레이더 배치 상태 또는 GPS 수신기의 수신 감도에 따라 위치 정밀도가 크게 변하는 경우에도 비행 모델의 자세를 근사적으로 추정할 수 있다.As described above, the simulation position estimation apparatus and method of the flight model according to the present invention converts the position data of the XYZ coordinate system of the flight model collected from the radar or GPS receiver into three-axis position data of the latitude and longitude coordinate system, and then the flight model. By calculating the velocity vector and the acceleration vector of the model and acquiring the simulation information of the flight model based on the calculated velocity vector and the acceleration vector of the flight model, the positional accuracy is greatly increased according to the radar arrangement or the receiver sensitivity of the GPS receiver. Even if it changes, the attitude of the flight model can be approximated.

이상 본 명세서에서 설명한 기능적 동작과 본 주제에 관한 실시형태들은 본 명세서에서 개시한 구조들 및 그들의 구조적인 등가물을 포함하여 디지털 전자 회로나 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어 또는 하드웨어에서 혹은 이들 중 하나 이상이 조합에서 구현 가능하다. The functional operations described herein and the embodiments relating to the subject matter are implemented in digital electronic circuitry or computer software, firmware or hardware, including the structures disclosed herein and their structural equivalents, or in combination with one or more of them. It is possible.

본 명세서에서 기술하는 주제의 실시형태는 하나 이상이 컴퓨터 프로그램 제품, 다시 말해 정보 처리 장치에 의한 실행을 위하여 혹은 그 동작을 운용하기 위하여 유형의 프로그램 매체상에 인코딩되는 컴퓨터 프로그램 명령에 관한 하나 이상이 모듈로서 구현될 수 있다. 유형의 프로그램 매체는 전파형 신호이거나 컴퓨터로 판독 가능한 매체일 수 있다. 전파형 신호는 컴퓨터에 의한 실행을 위하여 적절한 수신기 장치로 전송하기 위한 정보를 인코딩하기 위하여 생성되는 예컨대 기계가 생성한 전기적, 광학적 혹은 전자기 신호와 같은 인공적으로 생성된 신호이다. 컴퓨터로 판독 가능한 매체는 기계로 판독 가능한 저장장치, 기계로 판독 가능한 저장 기판, 메모리 장치, 기계로 판독 가능한 전파형 신호에 영향을 미치는 물질의 조합 혹은 이들 중 하나 이상이 조합일 수 있다.Embodiments of the subject matter described herein include one or more computer program instructions, ie one or more computer program instructions that are encoded on a tangible program medium for execution by an information processing apparatus or for operating the operations thereof. It can be implemented as a module. The tangible program medium may be a propagated signal or a computer readable medium. A propagated signal is an artificially generated signal such as a machine generated electrical, optical or electromagnetic signal that is generated to encode information for transmission to a suitable receiver device for execution by a computer. The computer readable medium may be a machine readable storage device, a machine readable storage substrate, a memory device, a combination of materials affecting a machine readable propagated signal, or a combination of one or more of them.

컴퓨터 프로그램(프로그램, 소프트웨어, 소프트웨어 어플리케이션, 스크립트 혹은 코드로도 알려져 있음)은 컴파일되거나 해석된 언어나 선험적 혹은 절차적 언어를 포함하는 프로그래밍 언어의 어떠한 형태로도 작성될 수 있으며, 독립형 프로그램이나 모듈, 컴포넌트, 서브루틴 혹은 컴퓨터 환경에서 사용하기에 적합한 다른 유닛을 포함하여 어떠한 형태로도 전개될 수 있다. Computer programs (also known as programs, software, software applications, scripts, or code) may be written in any form of programming language, including compiled or interpreted languages, or a priori or procedural languages. It can be deployed in any form, including components, subroutines, or other units suitable for use in a computer environment.

컴퓨터 프로그램은 파일 장치의 파일에 반드시 대응하는 것은 아니다. 프로그램은 요청된 프로그램에 제공되는 단일 파일 내에, 혹은 다중의 상호 작용하는 파일(예컨대, 하나 이상이 모듈, 하위 프로그램 혹은 코드의 일부를 저장하는 파일) 내에, 혹은 다른 프로그램이나 정보를 보유하는 파일의 일부(예컨대, 마크업 언어 문서 내에 저장되는 하나 이상이 스크립트) 내에 저장될 수 있다. The computer program does not necessarily correspond to a file of the file device. A program may be in a single file provided to the requested program, or in multiple interactive files (eg, one or more files that store modules, subprograms, or parts of code), or of other files or files that hold information. Some (eg, one or more stored in a markup language document) may be stored within.

컴퓨터 프로그램은 하나의 사이트에 위치하거나 복수의 사이트에 걸쳐서 분산되어 통신 네트워크에 의해 상호 접속된 다중 컴퓨터나 하나의 컴퓨터상에서 실행되도록 전개될 수 있다.The computer program may be deployed to run on a single computer or on multiple computers located at one site or distributed across multiple sites and interconnected by a communication network.

부가적으로, 본 특허문헌에서 기술하는 논리 흐름과 구조적인 블록도는 개시된 구조적인 수단의 지원을 받는 대응하는 기능과 단계의 지원을 받는 대응하는 행위 및/또는 특정한 방법을 기술하는 것으로, 대응하는 소프트웨어 구조와 알고리즘과 그 등가물을 구축하는 데에도 사용 가능하다. In addition, the logic flows and structural block diagrams described in this patent document describe corresponding acts and / or specific methods supported by the corresponding functions and steps supported by the disclosed structural means, corresponding It can also be used to build software structures and algorithms and their equivalents.

본 명세서에서 기술하는 프로세스와 논리 흐름은 입력 정보 상에서 동작하고 출력을 생성함으로써 기능을 수행하기 위하여 하나 이상이 컴퓨터 프로그램을 실행하는 하나 이상이 프로그래머블 프로세서에 의하여 수행 가능하다.The processes and logic flows described herein are capable of being performed by one or more programmable processors that execute one or more computer programs to perform functions by operating on input information and generating output.

컴퓨터 프로그램의 실행에 적합한 프로세서는, 예컨대 범용 및 특수 목적의 마이크로프로세서 양자 및 어떤 종류의 디지털 컴퓨터의 어떠한 하나 이상이 프로세서라도 포함한다. 일반적으로, 프로세서는 읽기 전용 메모리나 랜덤 액세스 메모리 혹은 양자로부터 명령어와 정보를 수신할 것이다. Processors suitable for the execution of computer programs include, for example, both general and special purpose microprocessors and any one or more of any kind of digital computer. In general, a processor will receive instructions and information from a read only memory or a random access memory or both.

컴퓨터의 핵심적인 요소는 명령어와 정보를 저장하기 위한 하나 이상이 메모리 장치 및 명령을 수행하기 위한 프로세서이다. 또한, 컴퓨터는 일반적으로 예컨대 자기, 자기광학 디스크나 광학 디스크와 같은 정보를 저장하기 위한 하나 이상이 대량 저장 장치로부터 정보를 수신하거나 그것으로 정보를 전송하거나 혹은 그러한 동작 둘 다를 수행하기 위하여 동작가능 하도록 결합되거나 이를 포함할 것이다. 그러나, 컴퓨터는 그러한 장치를 가질 필요가 없다.At the heart of a computer is one or more memory devices and processors for storing instructions and information for storing instructions and information. In addition, computers are generally such that one or more for storing information, such as magnetic, magneto-optical disks or optical disks, are operable to receive information from, transmit information to, or perform both of these operations. Combined or will include it. However, the computer does not need to have such a device.

본 기술한 설명은 본 발명의 최상의 모드를 제시하고 있으며, 본 발명을 설명하기 위하여, 그리고 당업자가 본 발명을 제작 및 이용할 수 있도록 하기 위한 예를 제공하고 있다. 이렇게 작성된 명세서는 그 제시된 구체적인 용어에 본 발명을 제한하는 것이 아니다. The foregoing description presents the best mode of the invention, and provides examples to illustrate the invention and to enable those skilled in the art to make and use the invention. The specification thus produced is not intended to limit the invention to the specific terms presented.

따라서, 상술한 예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 당업자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 본 예들에 대한 개조, 변경 및 변형을 가할 수 있다. 요컨대 본 발명이 의도하는 효과를 달성하기 위해 도면에 도시된 모든 기능 블록을 별도로 포함하거나 도면에 도시된 모든 순서를 도시된 순서 그대로 따라야만 하는 것은 아니며, 그렇지 않더라도 얼마든지 청구항에 기재된 본 발명의 기술적 범위에 속할 수 있음에 주의한다.Thus, while the present invention has been described in detail with reference to the above examples, those skilled in the art can make modifications, changes, and variations to the examples without departing from the scope of the invention. In short, in order to achieve the intended effect of the present invention, it is not necessary to separately include all the functional blocks shown in the drawings or to follow all the orders shown in the drawings in the order shown; Note that it may fall within the scope.

100 : 비행 모델의 모의자세 추정 장치
110 : 위치 데이터 수집부
120 : 위치 데이터 변환부
130 : 신호 처리 필터링부
140 : 속도 벡터 산출부
150 : 가속도 벡터 산출부
160 : 모의자세 정보 획득부
100: simulated posture estimation device of the flight model
110: location data collection unit
120: position data conversion unit
130: signal processing filtering unit
140: speed vector calculation unit
150: acceleration vector calculation unit
160: simulated posture information acquisition unit

Claims (14)

비행 모델의 가로축(X축)과 세로축(Y축) 및 가로축(X축)과 세로축(Y축)에 직각이 되는 제3의 축(Z축)을 포함하는 X-Y-Z 좌표계에 대한 위치 데이터를 수집하는 위치 데이터 수집부;
수집된 X-Y-Z 좌표계에 대한 위치 데이터를 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터로 변환하는 위치 데이터 변환부;
변환된 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터를 이용하여 비행 모델의 속도 벡터를 산출하는 속도 벡터 산출부;
산출된 비행 모델의 속도 벡터를 이용하여 비행 모델의 가속도 벡터를 산출하는 가속도 벡터 산출부; 및
산출된 비행 모델의 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터, 속도 벡터 및 가속도 벡터를 토대로 비행 모델의 모의자세 정보를 획득하는 모의자세 정보 획득부;를 포함하며,
상기 속도 벡터 산출부는 산출된 비행 모델의 속도 벡터를 수렴시키는 속도 벡터 수렴부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비행 모델의 모의자세 추정 장치.
Collect position data for an XYZ coordinate system that includes a horizontal axis (X axis) and a vertical axis (Y axis) and a third axis (Z axis) perpendicular to the horizontal axis (X axis) and the vertical axis (Y axis) of the flight model. Location data collection;
A position data converter for converting the collected position data for the XYZ coordinate system into three-axis position data for the latitude and longitude coordinate system;
A velocity vector calculator configured to calculate a velocity vector of the flight model using three-axis position data of the converted latitude-longitude coordinate system;
An acceleration vector calculator configured to calculate an acceleration vector of the flight model using the calculated velocity vector of the flight model; And
And a simulation posture information acquisition unit for obtaining simulation posture information of the flight model based on the calculated three-axis position data, the velocity vector, and the acceleration vector of the latitude and longitude coordinate system of the flight model.
The velocity vector calculator includes a velocity vector converging unit for converging the calculated velocity vector of the flight model.
제1항에 있어서,
상기 위치 데이터 변환부는,
수집된 X-Y-Z 좌표계에 대한 위치 데이터에 방위각을 적용하여 NED 좌표계에 대한 위치 데이터로 변환하는 제1 변환부; 및
변환된 NED 좌표계에 대한 위치 데이터에 초기 발사위치 값을 적용하여 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터로 변환하는 제2 변환부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 비행 모델의 모의자세 추정 장치.
The method of claim 1,
The position data converter,
A first converter converting the position data of the collected XYZ coordinate system into position data of the NED coordinate system by applying an azimuth angle; And
A second converter converting the position data of the converted NED coordinate system into three-axis position data of the latitude-longitude coordinate system by applying an initial firing position value;
Simulated posture estimation device of a flight model, comprising a.
제1항에 있어서,
변환된 위경 고도 좌표계에 대하여 에러 또는 노이즈를 필터링하는 신호 처리 필터링부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비행 모델의 모의자세 추정 장치.
The method of claim 1,
And a signal processing filtering unit for filtering an error or noise with respect to the converted latitude-longitude coordinate system.
제1항에 있어서,
상기 속도 벡터 산출부는,
기 설정된 시간 간격으로 변화시키면서 획득되는 시간 변화에 따라 변환되는 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터를 수집하여 배열하는 위경 고도 위치 데이터 배열부;
배열된 시간 변화에 따른 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터들간의 거리를 계산하는 위경 고도 위치 데이터 거리 계산부; 및
계산된 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터들간의 거리를 진행 시간으로 나누어 위경 고도 방향의 비행 모델의 속도 벡터를 계산하는 속도 벡터 계산부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 비행 모델의 모의자세 추정 장치.
The method of claim 1,
The speed vector calculation unit,
A latitude-longitude position data arranging unit for collecting and arranging three-axis position data of a latitude-longitude coordinate system converted according to a time change obtained while changing at a predetermined time interval;
A latitude-longitude position data distance calculator for calculating a distance between three-axis position data with respect to the latitude-longitude coordinate system according to the arranged time change; And
A velocity vector calculator configured to calculate a velocity vector of the flight model in the direction of the latitude-longitude by dividing the calculated distance between the three-axis position data with respect to the latitude-longitude coordinate system by a running time;
Simulated posture estimation device of a flight model, comprising a.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 가속도 벡터 산출부는,
산출된 비행 모델의 속도 벡터를 진행 시간으로 나누어 가속도 벡터를 계산하는 가속도 벡터 계산부;
계산된 가속도 벡터를 좌표 변환 행렬을 이용하여 BODY 좌표계 상의 가속도 벡터로 변환하는 가속도 벡터 변환부;
변환된 BODY 좌표계 상의 Y축에 대한 가속도 벡터와 Z축에 대한 가속도 벡터를 이용하여 비행 모델에 수직하는 수직 가속도 벡터를 산출하는 수직 가속도 벡터 산출부;
변환된 BODY 좌표계 상의 가속도 벡터를 이용하여 비행 모델의 중력 가속도 벡터를 산출하는 중력 가속도 벡터 산출부;
산출된 수직 가속도 벡터와 중력 가속도 벡터를 차이를 토대로 하는 양력 가속도 벡터를 산출하는 양력 가속도 벡터 산출부; 및
변환된 BODY 좌표계 상에서 지평면에 평행한 수평 가속도 벡터를 산출하는 수평 가속도 벡터 산출부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 비행 모델의 모의자세 추정 장치.
The method of claim 1,
The acceleration vector calculation unit,
An acceleration vector calculator configured to calculate an acceleration vector by dividing the calculated velocity vector by a flight time;
An acceleration vector converting unit converting the calculated acceleration vector into an acceleration vector on a BODY coordinate system using a coordinate transformation matrix;
A vertical acceleration vector calculator configured to calculate a vertical acceleration vector perpendicular to the flight model using the acceleration vector on the Y axis and the acceleration vector on the Z axis on the transformed BODY coordinate system;
A gravitational acceleration vector calculation unit configured to calculate a gravitational acceleration vector of the flight model using the acceleration vector on the transformed BODY coordinate system;
A lift acceleration vector calculator configured to calculate a lift acceleration vector based on the difference between the calculated vertical acceleration vector and the gravity acceleration vector; And
A horizontal acceleration vector calculator configured to calculate a horizontal acceleration vector parallel to the horizontal plane on the transformed BODY coordinate system;
Simulated posture estimation device of a flight model, comprising a.
제1항에 있어서,
상기 모의자세 정보 획득부는,
비행 모델에 수직하는 수직 가속도 벡터와 지평면에 평행한 수평 가속도를 이용하여 비행 모델의 롤(Roll) 방향 자세를 추정하는 롤 방향 자세 추정부;
비행 모델의 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터를 이용하여 비행 모델의 피치(Pitch) 방향 자세를 추정하는 피치 방향 자세 추정부; 및
비행 모델의 위경 고도 좌표계의 위도 위치 데이터와 비행 모델의 위경 고도 좌표계의 위도 위치 데이터 및 경도 위치 데이터의 합을 이용하여 비행 모델의 요(Yaw) 방향 자세를 추정하는 요 방향 자세 추정부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 비행 모델의 모의자세 추정 장치.
The method of claim 1,
The simulation posture information acquisition unit,
A roll direction attitude estimator for estimating a roll direction attitude of the flight model using a vertical acceleration vector perpendicular to the flight model and a horizontal acceleration parallel to the horizon;
A pitch direction attitude estimator for estimating a pitch direction attitude of the flight model using three-axis position data of a latitude and longitude coordinate system of the flight model; And
A yaw direction attitude estimator for estimating a yaw direction attitude of the flight model by using a sum of latitude position data of the latitude and longitude coordinate system of the flight model, latitude position data and longitude position data of the latitude and longitude coordinate system of the flight model;
Simulated posture estimation device of a flight model, comprising a.
위치 데이터 수집부에 의해, 비행 모델의 가로축(X축)과 세로축(Y축) 및 가로축(X축)과 세로축(Y축)에 직각이 되는 제3의 축(Z축)을 포함하는 X-Y-Z 좌표계에 대한 위치 데이터를 수집하는 단계;
위치 데이터 변환부에 의해, 수집된 X-Y-Z 좌표계에 대한 위치 데이터를 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터로 변환하는 단계;
속도 벡터 산출부에 의해, 변환된 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터를 이용하여 비행 모델의 속도 벡터를 산출하는 단계;
가속도 벡터 산출부에 의해, 산출된 비행 모델의 속도 벡터를 이용하여 비행 모델의 가속도 벡터를 산출하는 단계; 및
모의자세 정보 획득부에 의해, 산출된 비행 모델의 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터, 속도 벡터 및 가속도 벡터를 토대로 비행 모델의 모의자세 정보를 획득하는 단계;를 포함하며,
변환된 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터를 이용하여 비행 모델의 속도 벡터를 산출하는 단계는, 산출된 비행 모델의 속도 벡터를 수렴시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비행 모델의 모의자세 추정 방법.
An XYZ coordinate system including a horizontal axis (X axis) and a vertical axis (Y axis) and a third axis (Z axis) perpendicular to the horizontal axis (X axis) and the vertical axis (Y axis) of the flight model by the position data collection unit. Collecting location data for the;
Converting, by the position data converter, position data on the collected XYZ coordinate system into 3-axis position data on the latitude and longitude coordinate system;
Calculating, by the velocity vector calculator, a velocity vector of the flight model using three-axis position data of the converted latitude-longitude coordinate system;
Calculating, by the acceleration vector calculator, an acceleration vector of the flight model using the calculated velocity vector of the flight model; And
And, by the simulation posture information obtaining unit, simulating posture information of the flight model based on the calculated 3-axis position data, velocity vector, and acceleration vector of the latitude and longitude coordinate system of the flight model.
The calculating of the velocity vector of the flight model using the three-axis position data of the converted latitude-longitude coordinate system includes the step of converging the calculated velocity vector of the flight model. .
제8항에 있어서,
수집된 X-Y-Z 좌표계에 대한 위치 데이터를 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터로 변환하는 단계는,
수집된 X-Y-Z 좌표계에 대한 위치 데이터에 방위각을 적용하여 NED 좌표계에 대한 위치 데이터로 변환하는 단계; 및
변환된 NED 좌표계에 대한 위치 데이터에 초기 발사위치 값을 적용하여 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터로 변환하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 비행 모델의 모의자세 추정 방법.
The method of claim 8,
Converting the position data for the collected XYZ coordinate system into 3-axis position data for the latitude and longitude coordinate system,
Converting the position data of the collected XYZ coordinate system into position data of the NED coordinate system by applying an azimuth angle; And
Converting the position data of the converted NED coordinate system into three-axis position data of the latitude-longitude coordinate system by applying an initial firing position value;
Simulated posture estimation method of a flight model comprising a.
제8항에 있어서,
수집된 X-Y-Z 좌표계에 대한 위치 데이터를 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터로 변환하는 단계 이후에,
변환된 위경 고도 좌표계에 대하여 에러 또는 노이즈를 필터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비행 모델의 모의자세 추정 방법.
The method of claim 8,
After converting the collected position data for the XYZ coordinate system to 3-axis position data for the latitude and longitude coordinate system,
The method of claim 3, further comprising filtering an error or noise with respect to the converted latitude and longitude coordinate system.
제8항에 있어서,
변환된 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터를 이용하여 비행 모델의 속도 벡터를 산출하는 단계는,
기 설정된 시간 간격으로 변화시키면서 획득되는 시간 변화에 따라 변환되는 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터를 수집하여 배열하는 단계;
배열된 시간 변화에 따른 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터들간의 거리를 계산하는 단계; 및
계산된 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터들간의 거리를 진행 시간으로 나누어 위경 고도 방향의 비행 모델의 속도 벡터를 계산하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 비행 모델의 모의자세 추정 방법.
The method of claim 8,
Computing the velocity vector of the flight model using the 3-axis position data of the converted latitude-longitude coordinate system,
Collecting and arranging three-axis position data of the latitude and longitude coordinate system converted according to the time change obtained while changing at a preset time interval;
Calculating a distance between three-axis position data with respect to the latitude and longitude coordinate system according to the arranged time change; And
Calculating a velocity vector of the flight model in the direction of the latitude-longitude by dividing the distance between the three-axis position data with respect to the calculated latitude-longitude coordinate system by the traveling time;
Simulated posture estimation method of a flight model comprising a.
삭제delete 제8항에 있어서,
산출된 비행 모델의 속도 벡터를 이용하여 비행 모델의 가속도 벡터를 산출하는 단계는,
산출된 비행 모델의 속도 벡터를 진행 시간으로 나누어 가속도 벡터를 계산하는 단계;
계산된 가속도 벡터를 좌표 변환 행렬을 이용하여 BODY 좌표계 상의 가속도 벡터로 변환하는 단계;
변환된 BODY 좌표계 상의 Y축에 대한 가속도 벡터와 Z축에 대한 가속도 벡터를 이용하여 비행 모델에 수직하는 수직 가속도 벡터를 산출하는 단계;
변환된 BODY 좌표계 상의 가속도 벡터를 이용하여 비행 모델의 중력 가속도 벡터를 산출하는 단계;
산출된 수직 가속도 벡터와 중력 가속도 벡터를 차이를 토대로 하는 양력 가속도 벡터를 산출하는 단계; 및
변환된 BODY 좌표계 상에서 지평면에 평행한 수평 가속도 벡터를 산출하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 비행 모델의 모의자세 추정 방법.
The method of claim 8,
Calculating the acceleration vector of the flight model using the calculated velocity vector of the flight model,
Calculating an acceleration vector by dividing the calculated velocity vector by a traveling time;
Converting the calculated acceleration vector into an acceleration vector on a BODY coordinate system using a coordinate transformation matrix;
Calculating a vertical acceleration vector perpendicular to the flight model using the acceleration vector on the Y axis and the acceleration vector on the Z axis on the transformed BODY coordinate system;
Calculating a gravity acceleration vector of the flight model using the acceleration vector on the transformed BODY coordinate system;
Calculating a lift acceleration vector based on the difference between the calculated vertical acceleration vector and the gravity acceleration vector; And
Calculating a horizontal acceleration vector parallel to the horizontal plane on the transformed BODY coordinate system;
Simulated posture estimation method of a flight model comprising a.
제8항에 있어서,
산출된 비행 모델의 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터, 속도 벡터 및 가속도 벡터를 토대로 비행 모델의 모의자세 정보를 획득하는 단계는,
비행 모델에 수직하는 수직 가속도 벡터와 지평면에 평행한 수평 가속도를 이용하여 비행 모델의 롤(Roll) 방향 자세를 추정하는 단계;
비행 모델의 위경 고도 좌표계에 대한 3축 위치 데이터를 이용하여 비행 모델의 피치(Pitch) 방향 자세를 추정하는 단계; 및
비행 모델의 위경 고도 좌표계의 위도 위치 데이터와 비행 모델의 위경 고도 좌표계의 위도 위치 데이터 및 경도 위치 데이터의 합을 이용하여 비행 모델의 요(Yaw) 방향 자세를 추정하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 비행 모델의 모의자세 추정 방법.
The method of claim 8,
Acquiring simulation information of the flight model based on three-axis position data, a velocity vector, and an acceleration vector of the computed latitude and longitude coordinate system of the flight model may include:
Estimating a roll direction attitude of the flight model using a vertical acceleration vector perpendicular to the flight model and a horizontal acceleration parallel to the horizon;
Estimating a pitch direction attitude of the flight model using three-axis position data of the latitude and longitude coordinate system of the flight model; And
Estimating the yaw direction attitude of the flight model using the sum of the latitude position data of the latitude and longitude coordinate system of the flight model, the latitude position data and the longitude position data of the latitude and longitude coordinate system of the flight model;
Simulated posture estimation method of a flight model comprising a.
KR1020170175120A 2017-12-19 2017-12-19 Apparatus and method for estimating pseudo attitude of flight model KR102061855B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170175120A KR102061855B1 (en) 2017-12-19 2017-12-19 Apparatus and method for estimating pseudo attitude of flight model

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170175120A KR102061855B1 (en) 2017-12-19 2017-12-19 Apparatus and method for estimating pseudo attitude of flight model

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190073889A KR20190073889A (en) 2019-06-27
KR102061855B1 true KR102061855B1 (en) 2020-01-02

Family

ID=67056977

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170175120A KR102061855B1 (en) 2017-12-19 2017-12-19 Apparatus and method for estimating pseudo attitude of flight model

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102061855B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102266430B1 (en) * 2019-12-24 2021-06-17 국방과학연구소 System and Method for calculating available response time based on 3-dimentional curvature

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004239643A (en) * 2003-02-03 2004-08-26 Furuno Electric Co Ltd Hybrid navigator
JP2006515055A (en) 2003-03-28 2006-05-18 ノースロップ グルーマン コーポレーション Projectile guidance using accelerometer and GPS receiver
JP2006266901A (en) 2005-03-24 2006-10-05 Toshiba Corp Method for calculating orientation position
JP2010071686A (en) * 2008-09-16 2010-04-02 Sumitomo Electric Ind Ltd Positioning apparatus, computer program, and positioning method
KR101274172B1 (en) * 2011-11-09 2013-06-13 한국항공우주산업 주식회사 Collision avoidance device and collision avoidance method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004239643A (en) * 2003-02-03 2004-08-26 Furuno Electric Co Ltd Hybrid navigator
JP2006515055A (en) 2003-03-28 2006-05-18 ノースロップ グルーマン コーポレーション Projectile guidance using accelerometer and GPS receiver
JP2006266901A (en) 2005-03-24 2006-10-05 Toshiba Corp Method for calculating orientation position
JP2010071686A (en) * 2008-09-16 2010-04-02 Sumitomo Electric Ind Ltd Positioning apparatus, computer program, and positioning method
KR101274172B1 (en) * 2011-11-09 2013-06-13 한국항공우주산업 주식회사 Collision avoidance device and collision avoidance method

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190073889A (en) 2019-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10732647B2 (en) Multi-sensor fusion for robust autonomous flight in indoor and outdoor environments with a rotorcraft micro-aerial vehicle (MAV)
US20190385339A1 (en) Sensor fusion using inertial and image sensors
EP3158417B1 (en) Sensor fusion using inertial and image sensors
EP3158293B1 (en) Sensor fusion using inertial and image sensors
Tuna et al. Unmanned aerial vehicle-aided wireless sensor network deployment system for post-disaster monitoring
CN104316060B (en) The spacecrafts rendezvous method and device of space non-cooperative target
Campbell et al. Cooperative tracking using vision measurements on seascan UAVs
US10322819B2 (en) Autonomous system for taking moving images from a drone, with target tracking and improved target location
US9128186B2 (en) Target tracking device and target tracking method
EP3158411A1 (en) Sensor fusion using inertial and image sensors
US20190168870A1 (en) System and method for tracking targets
Rhudy et al. Unmanned aerial vehicle navigation using wide-field optical flow and inertial sensors
CN112284400A (en) Vehicle positioning method and device, electronic equipment and computer readable storage medium
KR102061855B1 (en) Apparatus and method for estimating pseudo attitude of flight model
CN112985391A (en) Multi-unmanned aerial vehicle collaborative navigation method and device based on inertia and binocular vision
CN111121755A (en) Multi-sensor fusion positioning method, device, equipment and storage medium
KR100648882B1 (en) Apparatus and method for calculating inertia value in navigation of unmanned aerial vehicle
CN111469781A (en) Method and apparatus for outputting information
CN104792336B (en) A kind of state of flight measurement method and device
KR101821992B1 (en) Method and apparatus for computing 3d position of target using unmanned aerial vehicles
CN111610800B (en) Loosely-coupled unmanned aerial vehicle control system
Van der Spek et al. Ar. drone autonomous control and position determination
Steiner III A unified vision and inertial navigation system for planetary hoppers
CN116321418B (en) Cluster unmanned aerial vehicle fusion estimation positioning method based on node configuration optimization
Gumusboga et al. An integrated navigation system design for quadrotors

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant