영역기반 지형 기울기 험준도를 이용한 달착륙선의 지형참조항법 성능분석

Abstract

고도계를 이용한 지형참조항법은 측정된 지형고도와 DEM(Digital Elevation Map)의 지형고도의 비교를 통해 위치보정이 이루어지는 일괄처리방식과 매 순간 획득되는 고도계 측정치와 DEM의 지형기울기를 활용하여 위치 보정하는 순차처리방식으로 나뉜다. 일괄처리방식 지형참조항법은 언덕과 같이 유사한 지형이 반복되는 경우에 측정된 지형고도 프로파일과 후보 지형고도 프로파일이 유사하여 다른 지형으로 오보정을 유발 할 수 있는 단점을 가지고 있는 것으로 알려져 있다. 순차처리방식 지형참조항법은 큰 위치오차로 인하여 위치오차 공분산이 크지만 상대적으로 정확한 센서 정보로 인하여 필터의 위치오차 공분산 값이 빠르게 수렴하여 위치오차 공분산을 기준으로 지형의 대표 기울기 영역이 항체의 참 위치를 포함하지 못하게 되는 경우 오추정을 유발 할 수 있다. 본 논문에서는 일괄처리방식 지형참조항법의 단점을 극복하기 위해 탐색영역 안에 주변 지형의 유사한 정도를 판단하는 영역기반 지형 기울기 험준도 지수를 적용하였고[11], 영역기반 지형 곡률 험준도 지수를 제안하였다. 그리고 순차처리방식 지형참조항법의 단점을 극복하기 위해 지형고도 차이의 불확실성과 지형의 기울기 차이 불확실성을 반영한 측정 잡음 공분산을 제안하였다. 제안한 기법의 성능 검증을 위하여 달착륙선의 착륙궤적에 대해 일괄처리방식과 순차처리방식의 지형참조항법을 각각 적용하여 시뮬레이션을 수행하였다. 그 결과, 기존의 궤적기반 지형 험준도 지수를 고려하였을 때 보다 영역기반 지형 험준도 지수를 고려하였을 때 일괄처리방식 지형참조항법 성능이 개선됨을 확인 할 수 있었고, 제안한 지형 기울기 험준도를 이용한 측정 잡음 공분산을 반영 함으로써 큰 위치오차에서 안정적인 항법성능을 확인 할 수 있었다.