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INS

last modified: 2015-04-12 11:23:22 by Contributors

Contents

1. 관성 항법 장치(Inertial Navigation System)
2. Immigration and Naturalization Service
3. Indian Navy Ship


1. 관성 항법 장치(Inertial Navigation System)


GPS가 나오기 전에 쓰이던 위치 검출 장비. 물론 군사용으로는 현재도 여전히 많이 쓰고 있다. GPS가 군용으로 개발된 것임에도 오히려 군사분야에서는 GPS가 보조수단인 경우가 다반사.

원리는 자이로스코프와 가속도계를 이용해 각가속도와 가속도를 구한 뒤, 적분기를 사용하여 속도를 구한다. 구한 속도를 적분하여 이동한 거리를 측정하여 출발점을 입력하면 자신의 위치와 자세를 알 수 있다[1]. 하지만 자이로스코프, 가속도계의 정밀도 등에 따라서 미세한 오차가 있고, 적분을 이용해 위치를 측정하기 때문에 이런 미세한 오차들이 시간이 갈 수록 점점 누적되어 나중에 가서는 큰 차이가 나게 된다. 때문에 초기에 INS를 사용하는 로켓이나 비행기들은 공산오차가 수km에 이르게 되고, 차라리 태양이나 별의 위치를 기반으로, 심지어 지도와 시계등을 이용해 손으로 계산하는 편이 현재 위치를 정확히 아는 지경이 된다.


민항기에 장착되는 IRS 모듈, 747같은 대형 여객기에는 이것이 3개 장착된다.

현대에도 사용 되기는 하는데, 이미 GPS가 대중화된 관계로 대부분의 민항기, 선박은 GPS를 이용하고 INS는 만에하나 GPS가 고장나거나 작동 안하는 때에[2] 대비하기 위해 장비한다.

다만 군용으로는 꽤 쓰이는데, GPS를 사용할 수 없는 환경(잠수함, 로켓 등)이나 GPS를 사용할 수 있다 하더라도 전파방해등으로 방해받을 수 있는 군용장비등에 상호 보완적으로 사용된다(잠수함 같은 경우는 INS로 위치를 확인하지만 가끔 떠오를때 GPS로 INS를 보정하는 식으로 운용한다.).

민항기에도 IRS(Inertial Reference System)라는 이름으로 탑재되어 GPS와 함께 사용된다.[3]
747-400의 IRS의 경우 3개의 IRS가 서로 보정하며 위치를 검출하게 되어 있다.

장거리 ICBM이나 순항미사일에 쓰이는 INS는 이 오차값을 최소화한 물건들로, INS 하나만 해도 수 십억원에 달한다. 그나마 이런 고정밀 INS는 대부분 금수품목에 포함되어있다. 민간 우주로켓에도 INS가 쓰이기 때문에(어차피 우주로켓이나 ICBM이나 재돌입을 하냐 안하냐만 다를 뿐, 사용되는 기술은 거서 거기) 우주개발을 목표로 한다면 자체개발에 필수적인 물건.

무기체계에는 (V-2)에 처음 쓰인 것으로 알려져 있다.

아무리 정밀한 INS라 하더라도 장시간 운용시엔 오차가 누적되므로 중간에 오차를 보정해줄 여러가지 방법이 고안되기도 하였다. 순항미사일의 경우에는 지형의 고도의 높낮이를 레이더 고도계로 읽어들여서 자신이 정말 예정된 코스에 있는지, 벗어났다면 얼마나 벗어났는지등을 판단하는 지형대조법(TERCOM)이 많이 쓰였다.[4].
최신 광섬유 자이로스코프를 이용한 INS는 보정 없이 1 nautical mile/month 이하의 정밀도를 가진다. 즉, 한 달을 운행해도 최종 위치 정밀도가 1 해리 이내라는 뜻이다.

현재는 GPS라는 마법과도 같이 값싸면서도 정밀한 물건이 등장하면서 INS의 오차를 매우 손쉽게 보정할 수 있게 되었다.

차량용 네비게이션에는 INS가 없이 GPS만 달려있으나 [5] 무기체계나 대형항공기는 여전히 INS가 GPS와 함께 쓰인다. GPS는 항공기(나 미사일)의 위치는 알려주지만 자세는 알려주지 않는데다가, 신호가 연속적이지 않고 GPS 위성의 신호주기에 맞춰서 0.X초 단위로 끊기는 식이므로 항공기의 항법제어나 자세제어에 적합하지 않다. 특히 군용 항공기나 무기체계는 GPS가 재밍당할 상황도 고려해야 하므로 결국 GPS는 보조수단일 뿐이고, 어디까지나 INS가 메인이다. 이론적으로는 INS의 자이로스코프와 가속도계의 정보와, GPS의 신호를 어떤식으로 결합하여 현재 위치와 자세를 파악할 것인가에 대하여 여러 방안이 나오고 있다.[6] K-9 자주곡사포에도 INS가 장비되어 있어서 포병 측지반의 수고를 매우 많이 덜어주고 있다.

인공위성이나 로켓에서는 별을 이용한 스타센서를 이용해 관성항법장치의 오차를 주기적으로 보정하기도 한다. 사실 별만큼 관성좌표계에서 위치가 정확한 물건이 없어서리... 90년대만 해도 스타센서는 엄청 비싼 물건이었지만 요즘은 전자기기의 발달로 인해 점점 저렴해지는 추세에 있다. 큐브샛같은 소형 인공위성용으로도 개발중.

2. Immigration and Naturalization Service

미국의 출입국 및 국적 업무를 담당하던 기관, 국토안보부가 생기면서 흡수통합되었다.

3. Indian Navy Ship

인도 해군 함정의 약어. 인도 해군의 군함 앞에 붙는다.

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  • [1] 링레이저 자이로스코프의 경우에는 애당초 각속도 값만 나오므로 각도에 대해서는 한 번만 적분
  • [2] 예를 들면 두꺼운 비구름 밑을 날고 있어서 GPS가 위성 신호를 잘 못 잡는다던지, 혹은 태양의 흑점 폭발 따위가 발생한다던지
  • [3] 전 세대의 항법장비인 자이로스코프만의 장거리 비행은 믿을수가 없는 지경이었다. 특히 대한항공 KE007편의 사건으로 인해 당시 미국의 레이건 대통령이 GPS의 민간 개방 명령을 내리는 계기가 되었다.
  • [4] 대표적인 미사일이 토마호크
  • [5] 일부 고급모델에는 있는 것도 있긴 하다. 터널처럼 GPS 수신이 어려운 곳을 지날때에 한하여 쓰도록. 대표적으로 파인드라이브의 Fine DR 3.0 외장자율항법장치. 옵션제품으로 40만원의 고가를 자랑하나 내부적으로 자이로센서와 가속도센서 지자기센서 및 추가적인 GPS 수신기를 떡칠해 만들어둔 물건이다. 이 시스템을 사용할 경우 지하 주차장과 같은 건물 실내에서 차량의 이동을 추적해 실내 길안내를 이용할 수 있으며 주차 위치 통보 시스템과 같은 기능이 연동된다.
  • [6] 흔히 GPS 폭탄으로 알려진 JDAM도 실은 GPS/INS 방식이다.

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