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요약문(SUMMARY)
Contents
목차
제1장 서론 18
1절 연구개발의 목적 18
2절 연구개발의 필요성 18
3절 연구개발의 범위 18
1. 최종목표 18
2. 연차별 목표 및 내용 19
제2장 국내외 기술개발 현황 20
1절 국내 기술 동향 및 수준 20
2절 국외 기술 동향 및 수준 20
제3장 연구개발수행 내용 및 결과 22
1절 연구개발 성과 및 제출된 산출물의 적절성 22
1. IMU 요구 사항 분석, 설계 개요 22
2. 광섬유 자이로 간섭계 설계 23
3. 광섬유 자이로 광원 설계 24
4. 자이로 신호처리 회로 설계 24
5. 가속도계 34
6. 기구부 진동 해석 47
7. IMU 교정 94
8. 성능 평가 97
9. 환경 시험 98
10. 체계 적용성 확인 시험 100
2절 시작품 성능시험 평가내용(자체시험 결과) 122
1. 성능 시험 결과 122
2. 초기고장 배제 시험 결과 135
3. 환경시험 결과 136
제4장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도 153
1절 연구개발 목표달성도 153
1. 1차년도 153
2. 2차년도 154
3. 최종 시제 성능 155
2절 대외기여도 155
1. 기술적 측면 155
2. 경제적·산업적 측면 155
3. 군사적 측면 155
제5장 연구개발결과의 활용계획 157
1절 추가연구의 필요성 157
2절 타 연구에의 응용 157
3절 기업화 추진방안 157
제6장 참고문헌 158
[부록] 국방규격서(안) 161
표 1. 개발 목표 22
표 2. IMU 출력 프레임 구성 23
표 3. 간섭계 설계 규격 및 시제 평가 23
표 4. 광원용 부품 신뢰성 확보 24
표 5. 광섬유 광원 설계 규격 및 시제 평가 24
표 6. 외부 커넥터 연결 25
표 7. 소모전력 측정 27
표 8. Data message 내용(16-bit words) 28
표 9. status word 내용 28
표 10. Mode BIT/MUX ID 29
표 11. Mux data 내용 29
표 12. MEMS 가속도계의 설계 목표 34
표 13. MEMS 가속도계의 설계 결과 37
표 14. 자기공진루프 구현 방식 비교 42
표 15. SPI 통신 전기적 ICD 45
표 16. 소프트웨어 ICD 46
표 20. 체크섬 계산 방법(RFC1145) 46
표 17. 가속도계 설계 규격 및 시제 평가 47
표 18. 물성정보 56
표 19. 조립체계 및 무게 58
표 20. PCB 조립체 비 구속 상태 고유진동수 59
표 21. PCB 조립체 구속 상태 고유진동수 60
표 22. 간섭계 조립체 비 구속 상태 고유진동수 61
표 23. 간섭계 조립체 구속 상태 고유진동수 61
표 24. Optic plate 조립체 비 구속 상태 고유진동수 62
표 25. Optic plate 조립체 구속 상태(Case housing과 체결부 6개소 지점 구속)... 63
표 26. Optic plate 조립체 구속 상태(Sensor block과 체결부 4개소 지점 구속)... 63
표 27. Optic plate 조립체 구속 상태(Case housing 및 Sensor block과의 체결부... 64
표 28. 시험용 하드웨어 95
표 29. 6-Postion 시험 순서 및 시험 위치 96
표 30. 성능 시험 항목 97
표 31. 성능 시험 수행 결과 98
표 32. 초기고장 배제시험 요구규격 99
표 33. 초기고장 배제시험 절차서 승인 99
표 34. 환경시험 요구규격 99
표 35. 환경시험 절차서 승인 100
표 36. 환경시험 결과 100
표 37. 자체정렬 결과 111
표 38. GPS 위치에 대한 최종 위치오차 111
표 39. 기준항법장치 SIGMA95N 성능표 114
표 40. 최종 전달정렬 결과 기준항법장치 대비 자세... 114
표 41. 최종 위치오차 결과 115
표 42. ES5 자이로 바이어스 123
표 43. ES5 자이로 척도계수 정확도 123
표 44. ES5 가속도계 바이어스 124
표 45. ES5 가속도계 척도계수 정확도 125
표 46. ES6 자이로 바이어스 126
표 47. ES6 자이로 척도계수 정확도 126
표 48. ES6 가속도계 바이어스 127
표 49. ES6 가속도계 척도계수 정확도 128
표 50. 자이로 대역폭 시험 129
표 51. 최대입력각속도 시험 131
표 52. 가속도 대역폭 시험 132
표 53. 최대입력가속도 시험 133
표 54. 장기 반복도 시험 134
표 55. 장기 반복도 시험 결과 134
표 56. 초기고장 배제 시험 135
표 57. ES5 초기 고장 배제 시험 전 후 성능시험 결과 135
표 58. ES6 초기 고장 배제 시험 전 후 성능시험 결과 136
표 59. 환경시험 결과 137
표 60. ES6 고온 비작동 시험 전 후 성능시험 결과 138
표 61. ES6 고온 작동 시험 전 후 성능시험 결과 139
표 62. ES6 고온 작동 시험 중 성능시험 결과 140
표 63. ES6 저온 비작동 시험 전 후 성능시험 결과 141
표 64. ES6 저온 작동 시험 전 후 성능시험 결과 142
표 65. ES6 저온 작동 중 성능시험 결과 142
표 66. 진동환경시험 프로파일 143
표 67. ES6 진동 비작동 시험 전 후 성능시험 결과 144
표 68. ES6 진동 작동 시험 전 후 성능시험 결과 144
표 69. 충격환경시험 프로파일 145
표 70. ES6 충격 시험 전 후 성능시험 결과 145
그림 1. 경어뢰 주요 구성부 18
그림 2. 외부 커넥터 위치 및 pin map 24
그림 3. 전원 입력단 보호 회로 26
그림 4. 전원 분배도 26
그림 5. Data 프레임 포멧 27
그림 6. 신호 처리 회로 구성 30
그림 7. 광섬유자이로 입력 회로부 31
그림 8. 광섬유자이로 출력 회로부 31
그림 9. 광섬유자이로 신호처리 블록도 32
그림 10. 변조, 계단파형 신호 생성 루프 32
그림 11. Vpi 제어 루프 33
그림 12. 신호 이득 제어 루프 33
그림 13. MEMS 가속도계 모식도 34
그림 14. 가속도계 동작 원리 35
그림 15. 가속도계 모드해석 결과 36
그림 16. 환산계수와 온도민감도 해석 결과 37
그림 17. MEMS 가속도계 제작 개넘도 38
그림 18. MEMS 가속도계 공정 순서도 39
그림 19. MEMS 가속도계 제작 사진 39
그림 20. 제작된 MEMS 가속도계 40
그림 21. 전하증폭기(charge amplifier) 41
그림 22. 위상지연기 방식(좌)과 PLL 방식(우)의 블록도 41
그림 23. 공진자 공진주파수의 비선형성 42
그림 24. 디지털 구현된 가속도계 신호처리 블록도 43
그림 25. 전자회로 구성도 43
그림 26. 관성측정장치에 적용된 3측 가속도계 형상 44
그림 27. 연결용 연성회로기판 44
그림 28. SPI 통신 timing 도 45
그림 29. PCB 형상 요소 정의 48
그림 30. 차폐케이스 형상 요소 정의 49
그림 31. 가속도계 형상 요소 정의 49
그림 32. PCB Ring 형상 요소 정의 50
그림 33. 간섭계 내부 구성품 형상 요소 정의 50
그림 34. Optical Plate 조립체 형상 요소 정의 51
그림 35. Sensor block type A 형상 요소 정의 52
그림 36. Sensor block type B 형상 요소 정의 52
그림 37. Sensor block type B 수정 형상 요소 정의 52
그림 38. Case housing 형상 요소 정의 53
그림 39. Case cover 형상 요소 정의 53
그림 40. 볼트 체결 형상 요소 정의 54
그림 41. FI 200B 조립 볼트 형상 요소 정의 54
그림 42. 작은 부품 형상의 요소 정의 55
그림 43. FI 200B 조립체계 57
그림 44. 가진 해석을 위해 설정한 좌표계 65
그림 45. Sensor block type A 탄성모델 66
그림 46. Case cover를 제거한 상태 67
그림 47. 강제진동 해석을 위해 전체 조립체 형상 67
그림 48. 전체조립체 type A 탄성모델의 가진주파수에 따른 감지부 진폭 68
그림 49. 전체조립체 type A 탄성모델의 가진주파수에 따른 감지부 및 PCB 진폭 69
그림 50. 전체조립체 type A 탄성모델의 가진주파수에 따른 감지부 및 간섭계 진폭 69
그림 51. Sensor block type A를 장착한 전체조립체 type A 관성모델 71
그림 52. 전체조립체 type A 관성모델의 가진주파수에 따른 감지부 진폭 72
그림 53. 전체조립체 type A 관성모델의 감지부 공진형상(x 방향 가진) 73
그림 54. 전체조립체 type A 관성모델의 감지부 공진형상(y 방향 가진) 73
그림 55. 전체조립체 type A 관성모델의 감지부 공진형상(z 방향 가진) 74
그림 56. 전체조립체 type A 관성모델의 가진주파수에 따른 감지부 진폭(간섭계... 75
그림 57. Housing 관성모델 75
그림 58. Housing 관성모델의 가진주파수에 따른 진폭 76
그림 59. Sensor block type A의 관성모델 77
그림 60. 가진주파수에 따른 Sensor block type A 조립체 관성모델의 감지부 진폭 78
그림 61. 전체조립체 type A 관성모델의 Housing 하판 보강 후 가진주파수에 따른... 79
그림 62. 전체조립체 type A 관성모델의 Housing 측벽 보강 후 가진주파수에 따른... 80
그림 63. 전체조립체 type A 관성모델의 Housing 전체 보강 후 가진주파수에 따른... 81
그림 64. 전체조립체 type A 관성모델의 Sensor block 보강 후 가진주파수에 따른... 82
그림 65. 전체조립체 type A 관성모델의 체결볼트 보강 후 가진주파수에 따른... 83
그림 66. 전체조립체 type A 관성모델의 하우징 및 Sensor block 보강 후... 84
그림 67. 전체조립체 type A 관성모델의 Housing Sensor block 및 체결볼트 보강... 85
그림 68. 전체조립체 type A 관성모델의 Optic p|ate와 Sensor block 체결분리... 86
그림 70. 전체조립체 type A 관성모델의 Optic p|ate와 Housing 체결분리 후... 87
그림 71. 전체조립체 type A 관성모델의 Optic plate와 Housing 체결분리 및... 88
그림 72. Sensor block type B를 장착한 전체조립체 type B 관성모델 89
그림 73. 전체조립체 type B 관성모델의 가진주파수에 따른 감지부 진폭 90
그림 74. Housing 관성모델 90
그림 75. Housing 관성모델의 가진주파수에 따른 진폭 91
그림 76. Sensor block type B... 92
그림 77. 가진주파수에 따른 Sensor block type B 조립체 관성모델의 감지부 진폭 92
그림 78. Sensor block type B... 93
그림 79. 전체조립체 type B 수정형 관성모델의 가진주파수에 따른 감지부 진폭 94
그림 80. 2축 레이트 테이블 95
그림 81. IMU 교정 시험 연결도 95
그림 82. 로타리 테이블에 장착된 관성측정장치 101
그림 83. LN200 적용에 대한 시나리오 #1 분석 102
그림 84. FI200 적용에 대한 시나리오 #1 분석(1차) 103
그림 85. FI200 적용에 대한 시나리오 #1 분석(2차) 104
그림 86. LN200 적용에 대한 시나리오 #2 분석 105
그림 87. FI200 적용에 대한 시나리오 #2 분석(1차) 106
그림 88. FI200 적용에 대한 시나리오 #2 분석(2차) 107
그림 89. 차량주행시험 장비 구성도 108
그림 90. 시험 구간 A 109
그림 91. 시험 구간 B 109
그림 92. 결과분석 프로세스 110
그림 93. 후처리 시뮬레이션 조건 110
그림 94. 순수항법 위치계산 결과 112
그림 95. GPS 속도보정 항법 위치계산 결과 112
그림 96. 주행시험 II 시험 구간 113
그림 97. 전달정렬 자세 추정오차 프로파일 114
그림 98. 순수항법 위치추정 프로파일 115
그림 99. GPS 속도보정 항법 위치추정 프로파일 115
그림 100. 순수항법 위치 추정 결과 116
그림 101. 순수항법 위치 추정 오차 116
그림 102. 순수항법 속도 추정 결과 117
그림 103. 순수항법 속도 추정 오차 117
그림 104. 순수항법 자세 추정 결과 118
그림 105. 순수항법 자세추정 오차 118
그림 106. GPS 속도보정 항법 위치 추정 결과 119
그림 107. GPS 속도보정 항법 위치 추정 오차 119
그림 108. GPS 속도보정 항법 속도 추정 결과 120
그림 109. GPS 속도보정 항법 속도 추정 오차 120
그림 110. GPS 속도보정 항법 자세 추정 결과 121
그림 111. GPS 속도보정 항법 자세 추정 오차 121
그림 112. 바이어스 반복도, 척도계수 정확도 측정 성능시험 온도... 122
그림 113. ES5 자이로 시험결과 123
그림 114. ES5 가속도계 시험 결과 124
그림 115. ES6 자이로 시험 결과 125
그림 116. ES6 가속도계 시험 결과 127
그림 117. 안정도 시험 결과 128
그림 118. 자이로 대역폭 시험 전경 129
그림 119. 자이로 대역폭 시험 결과 130
그림 120. 최대입력각속도 시험 결과 131
그림 121. 가속도 대역폭 시험 구성 및 결과 132
그림 122. 최대입력가속도 시험 구성 및 결과 133
그림 123. 고온 비작동 환경시험 온도 프로파일 138
그림 124. 고온 작동 환경시험 온도 프로파일 139
그림 125. 저온 비작동 환경시험 온도 프로파일 140
그림 126. 저온 작동 환경시험 온도 프로파일 141
그림 127. 진동 입력 프로파일(좌), 시험 전경(중), 실제 진동 입력 파형(우) 143
그림 128. 충격 입력 프로파일(좌), 시험 전경(중), 실제 충격 입력 파형(132g peak,... 145
그림 129. 전원단 설계 146
그림 130. CE101 시험 환경, 적용 규격 147
그림 131. CE101 시험 결과(LISN+, LISN-) 147
그림 132. CE102 시험 환경, 적용 규격 148
그림 133. CE102 시험 결과(LlSN+, LISN-) 148
그림 134. RE101 시험 환경, 적용 규격 148
그림 135. RE101 시험 결과 149
그림 136. RE102 시험 환경, 적용 규격 149
그림 137. RE102 시험 결과(Vertical, Horizontal) 150
그림 138. CS114 시험환경, 적용 규격 150
그림 139. CS115 시험 환경, 적용 규격 150
그림 140. CS116 시험 환경, 적용 규격 151
그림 141. RS101 시험 환경, 적용 규격 151
그림 142. RS103 시험 환경, 적용 규격 152
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