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KR101994441B1 - 관성항법장치를 포함한 비행체 유도조종 hwil 시뮬레이션 시스템 및 그 구성 방법 - Google Patents

관성항법장치를 포함한 비행체 유도조종 hwil 시뮬레이션 시스템 및 그 구성 방법 Download PDF

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KR101994441B1
KR101994441B1 KR1020170076680A KR20170076680A KR101994441B1 KR 101994441 B1 KR101994441 B1 KR 101994441B1 KR 1020170076680 A KR1020170076680 A KR 1020170076680A KR 20170076680 A KR20170076680 A KR 20170076680A KR 101994441 B1 KR101994441 B1 KR 101994441B1
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Abstract

본 발명은, 관성항법장치로부터 비행체의 회전운동 데이터를 생성하는 비행자세모의기; 비행체의 병진운동 데이터를 소프트웨어 모델로부터 생성하고, 비행자세모의기를 제어하는 비행체 실시간 시뮬레이션 모듈; 회전운동 데이터 및 병진운동 데이터를 통합 시 데이터 간 생성 시간의 편차를 보상하는 시간동기화 생성기를 포함하는 데이터 통합 모듈; 통합된 데이터를 기반으로 상기 비행체를 유도조종하고, 유도조종의 결과 데이터를 비행체 실시간 시뮬레이션 모듈 내의 소프트웨어 모델로 전달하는 비행체 유도조종장치를 개시한다.
본 발명에 의하면, 비행체의 운동 데이터 통합 시 발생하는 데이터 동기화 문제를 극복하고, 복잡도와 충실도를 기반으로 비행체 실시간 시뮬레이션 모듈 및 데이터 통합 모듈에 대한 시스템 구성에 대한 구체적인 가이드라인을 제공한다.

Description

관성항법장치를 포함한 비행체 유도조종 HWIL 시뮬레이션 시스템 및 그 구성 방법{FLIGHT OBJECT GUIDANCE AND CONTROL HWIL SIMULATION SYSTEM INCLUDING INERTIAL NAVIGATION SYSTEM AND CONFIGURATION METHODS OF THE SAME}
비행체 개발과정에서 현장검증(Field Test)를 수행하기 전, 시스템의 불확실성을 사전에 제거하기 위한 비행체 유도조종 HWIL(HardWare-In-the-Loop) 시뮬레이션 시스템 구성 및 비행체 유도조종 HWIL 시뮬레이션 시스템 내에서의 비행체의 운동 데이터 통합 방법에 관한 것이다.
HWIL(HardWare-In-the-Loop) 시뮬레이션은 실물 하드웨어와 소프트웨어로 모델링 된 하드웨어의 동작환경을 구현하고, 실시간 시뮬레이션을 수행하여 실물 하드웨어의 성능을 검증하는 시험평가 방법이다. 이를 위해, 실물 하드웨어의 동작환경을 충실히 구현하는 것이 중요하다.
'관성센서와 항법알고리즘을 계산하는 프로세서'가 '하나의 패키지로 이루어진' 관성항법장치를 포함하는 비행체 유도조종 HWIL 시뮬레이션 시스템은, 관성항법장치가 정상적으로 동작할 수 있는 환경을 구현하고, 관성항법장치로부터 생성된 회전운동 및 병진운동 데이터가 비행체 유도조종 컴퓨터로 입력되도록 구성된다.
이때 비행체의 회전운동 데이터는 비행자세모의기(FMS: Flight Motion Simulator) 장비에 관성항법장치를 탑재하여 모의할 수 있지만, 비행체의 병진운동 데이터는 비행체의 가속도를 모의하여야 하므로 지상에서 생성하기 어렵다는 문제가 있다. 따라서, 비행체 유도조종 HWIL 시뮬레이션 시스템을 충실히 구현하기 위해서 지상에서 비행체의 병진운동을 생성하고, 생성된 병진운동 및 회전운동 데이터를 통합하는 방법이 필요하다.
종래에는, 소프트웨어 시뮬레이션을 사용하여 병진운동을 생성하고, 소프트웨어로 생성된 병진운동과 회전운동을 병합하자는 제안이 있었으나, 이에 대한 구체적인 방법은 제시하지 않았다. 아울러, 종래에 제안된 병진운동 및 회전운동 데이터의 병합은, 관성센서와 연산부가 분리 구현된 시스템이기 때문에, 관성센서와 연산부가 하나의 패키지로 구현된 HWIL 시뮬레이션 시스템과의 구성 방법이 전혀 다르다는 문제가 있다.
따라서 관성센서와 항법알고리즘을 계산하는 프로세서가 '하나의 패키지'로 구현된 관성항법장치를 탑재한 비행체 유도조종 HWIL 시뮬레이션 시스템(이하 비행체 유도조종 HWIL 시뮬레이션 시스템)을 충실히 구현하기 위해서는, 비행자세모의기로부터 측정된 회전운동 데이터와 소프트웨어로부터 계산된 병진운동 데이터를 통합하는 구체적인 방법이 필요하다.
우선, 비행체 유도조종 HWIL 시뮬레이션 시스템 환경에서 비행체의 운동 데이터를 통합 시, 계산된 비행체의 병진운동 데이터와 관성항법장치로부터 모의된 비행체의 회전운동 데이터 간에 생성 시간의 편차가 발생하는 문제가 있다.
구체적으로 시뮬레이션 프로그램으로부터 계산된 병진운동 데이터는 시뮬레이션 시간 흐름 상에서 현재 시점(Tc)의 비행체 운동을 반영하나, 관성항법장치로부터 측정되는 회전운동 데이터는 비행자세모의기 제어 및 관성항법장치의 측정이라는 하드웨어 내에서 발생하는 지연 시간을 필연적으로 포함하기 때문에, 현재 시점(Tc)이 아닌 일정한 시간이 지난 시점의 비행체 운동을 반영되기 때문이다.
아울러, 비행체 유도조종 HWIL 시뮬레이션 시스템 환경에서 비행체의 운동 데이터를 통합하기 위해, 시스템 구성 시 복잡도(개발 복잡도, 개발 비용 등)와 충실도(실제 환경 모의 정도, 비행체 유도조종장치 프로그램의 수정, 통신 자료 딜레이 등) 간 트레이드오프(Trade off) 관계를 고려해야 하는 공학적 선택 문제가 발생한다.
본 발명의 첫 번째 목적은, 비행체 유도조종 HWIL 시뮬레이션 시스템 환경에서 비행체의 병진운동 및 회전운동 데이터 통합 시, 데이터 간의 생성 시간 편차를 보상하는 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 두 번째 목적은, 복잡도와 충실도 관점에서 비행체 유도조종 HWIL 시뮬레이션 시스템 구성을 적절하게 선택하고, 구현할 수 있도록 가이드라인을 제시하는 데에 있다.
본 발명의 첫 번째 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 비행체 유도조종 HWIL 시뮬레이션 시스템은, 관성항법장치를 탑재하고, 상기 관성항법장치로부터 비행체의 회전운동 데이터를 생성하는 비행자세모의기; 상기 비행체의 병진운동 데이터를 소프트웨어 모델로부터 생성하고, 상기 비행자세모의기를 제어하는 비행체 실시간 시뮬레이션 모듈; 상기 회전운동 데이터와 상기 병진운동 데이터를 통합하는 데이터 통합 모듈; 및 상기 통합된 데이터를 기반으로 상기 비행체를 유도조종하고, 상기 유도조종의 결과 데이터를 상기 비행체 실시간 시뮬레이션 모듈 내의 소프트웨어 모델로 전달하는 비행체 유도조종장치를 포함한다.
상기 데이터 통합 모듈은, 상기 회전운동 데이터와 상기 병진운동 데이터 간 생성 시간의 편차 보상하는 시간동기화 생성기를 포함한다.
상기 회전운동 데이터는 상기 비행체의 자세각 및 각속도 데이터로 이루어진다.
상기 병진운동 데이터는 상기 비행체의 위치, 속도 및 가속도 데이터로 이루어진다.
상기 시간동기화 생성기는, 하기 수학식 1에 의해 결정된 보상시간을 상기 병진운동 데이터 생성 시간에 반영한다.
[수학식 1]
Figure 112017057838069-pat00001
여기서, △L은 비행체의 병진운동 보상시간, FD는 비행자세모의기를 구동하는데 소요되는 시간, ID는 회전운동을 측정하고 자료를 출력하는데 소요되는 시간을 의미한다.
상기 시간동기화 생성기는, 최종 생성된 상기 비행체의 회전운동 및 병진운동 데이터를 통합하는 제1모드; 및 최종 생성된 상기 회전운동 및 생성 시간 편차를 고려한 병진운동 데이터를 통합하는 제2모드를 포함한다.
구체적으로 비행체 유도조종 HWIL 시뮬레이션 시스템 내에서의 비행체의 운동 데이터 통합 방법은, 상기 데이터 통합 모듈을 실행하는 단계; 상기 데이터 통합 모듈이 비행체 실시간 시뮬레이션 모듈에서 생성한 비행체의 병진운동 데이터를 수신하는 단계; 비행자세모의기가 비행체의 회전운동 데이터를 상기 데이터 통합 모듈에 인터럽트 단계; 상기 데이터 통합 모듈이 상기 비행자세모의기 내 탑재된 관성항법장치에서 생성한 회전운동 데이터를 읽는 단계; 상기 데이터 통합 모듈에 구비되는 상기 시간동기화 생성기의 제1모드 혹은 제2모드를 선택하는 단계; 상기 제1모드를 선택한 경우 상기 비행체의 병진운동 데이터와 회전운동 데이터를 통합하고, 상기 제2모드를 선택한 경우 상기 데이터 간 시간 편차를 고려하여 상기 병진운동 데이터와 회전운동 데이터를 통합하는 단계; 상기 데이터 통합 모듈을 종료하는 단계를 포함한다.
본 발명의 두 번째 목적은, 시스템의 복잡도와 충실도를 고려하여 구성된 비행체 유도조종 HWIL 시뮬레이션 시스템을 제시함으로써 달성 될 수 있다.
본 발명과 관련한 일 실시례에 따르면, 상기 비행체 실시간 시뮬레이션 모듈과 상기 데이터 통합 모듈은, 제어컴퓨터 내 서로 다른 프로세서에 할당되어 동작될 수 있다.
본 발명과 관련한 일 실시례에 따르면, 상기 비행체 실시간 시뮬레이션 모듈과 상기 데이터 통합 모듈은, 제어컴퓨터 내 하나의 프로세서의 서로 다른 태스크에 할당되어 동작될 수 있다.
본 발명과 관련한 일 실시례에 따르면, 상기 비행체 실시간 시뮬레이션 모듈은 제어컴퓨터에 할당되어 동작되고, 상기 데이터 통합 모듈은 통신모의컴퓨터에 할당되어 동작될 수 있다.
본 발명과 관련한 일 실시례에 따르면, 상기 비행체 실시간 시뮬레이션 모듈은 제어컴퓨터에 할당되어 동작하고, 상기 데이터 통합 모듈은 상기 비행체 유도조종장치에 구현될 수 있다.
상술한 해결수단을 통해 얻는 본 발명의 효과는 다음과 같다.
첫째, 비행체 유도조종 HWIL 시뮬레이션 시스템 내의 시간동기화 생성기가 비행자세모의기에서 발생 된 지연 시간만큼 병진운동의 생성 시간을 보상하도록 이루어지므로, 비행체의 병진운동 및 회전운동 데이터를 통합할 때 발생하는 두 데이터 간 동기화 문제를 극복한다.
둘째, 상술한 복잡도와 충실도를 기반으로, 비행체의 병진운동 및 회전운동 데이터 통합을 위해 비행체 실시간 시뮬레이션 모듈, 데이터 통합 모듈, 시간동기화 생성기 및 비행체 유도조종장치 간의 시스템 구성을 통해, 비행체의 운동 데이터 통합 방법에 대한 구체적인 가이드라인을 제공한다.
도 1은 본 발명의 개략적인 시스템 구성도.
도 2는 하나의 제어컴퓨터 내에서의 서로 다른 프로세서에 비행체 실시간 시뮬레이션 모듈과 데이터 통합 모듈을 각각 할당하도록 이루어지는 시스템 구성도.
도 3은 하나의 프로세서 내에서의 서로 태스크에 비행체 실시간 시뮬레이션 모듈과 데이터 통합 모듈을 각각 할당되도록 이루어지는 시스템 구성도.
도 4는 서로 다른 제어컴퓨터에서 비행체 실시간 시뮬레이션 모듈과 데이터 통합 모듈을 각각 할당하도록 이루어지는 시스템 구성도.
도 5는 제어컴퓨터에서 비행체 실시간 시뮬레이션 모듈을 할당하고 데이터 통합 모듈을 비행체 유도조종장치에 구현하도록 이루어지는 시스템 구성도.
도 6은 비행체의 회전운동 및 병진운동 데이터를 통합하는 방법에 대한 순서도.
이하, 본 발명에 관련된 관성항법장치를 포함한 비행체 유도조종 HWIL 시뮬레이션 시스템(이하 비행체 유도조종 HWIL 시뮬레이션 시스템) 및 그 구성 방법에 대하여 도면 및 수학식을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시례의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시례를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하의 설명에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
도 1은 본 발명의 관성항법장치를 포함한 HWIL 시뮬레이션을 수행하기 위한 개략적인 시스템 구성도이고, 도 2 내지 5는 도 1의 시뮬레이션 시스템을 구성하는 구체적인 시스템 구성도이고, 도 6는 비행체의 회전운동 및 병진운동 데이터를 통합하기 위한 시간동기화 생성기(135)의 작동 원리 및 순서를 나타내는 순서도이다.
비행체 유도조종 HWIL 시뮬레이션 시스템(100)은, 관성항법장치(125)로부터 비행체의 회전운동 데이터와 소프트웨어로부터 비행체의 병진운동을 생성하고, 시간동기화 생성기(135)를 통해 비행체의 회전운동 및 병진운동 데이터의 생성 시간 편차를 보상하여 통합하고, 통합된 데이터를 유동조종장치에 전송한다. 그 후, 유도조종장치의 출력 값이 다시 비행체 유도조종 HWIL 시뮬레이션 시스템(100)에 피드백 되는 구성으로 이루어진다.
도 1을 참조하면, 비행체 유도조종 HWIL 시뮬레이션 시스템(100)은 비행체 실시간 시뮬레이션 모듈(110), 비행자세모의기(120), 데이터 통합 모듈(130), 시간동기화 생성기(135) 및 비행체 유도조종장치(140)를 포함한다.
비행체 실시간 시뮬레이션 모듈(110)은, 일반적으로 비행체를 개발할 때 사용되는 몬테칼로 기법을 통해 시뮬레이션을 수행하며, 비행체의 동작환경을 모의하는 비행체의 운동 모델(6 자유도 운동방정식)과 함께 관성항법장치 모델을 포함하는 비행체 소프트웨어 시뮬레이션 프로그램(115)을 포함한다.
비행체 소프트웨어 시뮬레이션 프로그램(115)은, 비행체의 위치, 속도 및 가속도 정보인 병진운동 데이터를 생성하고, 동시에 비행체의 회전운동 데이터를 생성하기 위해 비행자세모의기(120)에 제어명령을 내리며, 생성된 병진운동 데이터를 데이터 통합 모듈(130)에 전달하도록 이루어진다.
비행자세모의기(FMS: Flight Motion Simulation, 120)는 비행체의 자세를 모의하는 장치로써 관성항법장치(125)를 포함하도록 구성된다.
관성항법장치(125)는, 비행체 실시간 시뮬레이션 모듈(110)로부터 전달된 제어명령에 따라 비행체의 회전운동과 관련된 자세각(오일러 각 및 쿼터니언)과 각속도를 생성하고, 생성된 비행체의 회전운동 데이터를 데이터 통합 모듈(130)에 전달하도록 이루어진다.
데이터 통합 모듈(130)은, 비행자세모의기(120)에 탑재된 관성항법장치(125)로부터 생성된 비행체의 회전운동 데이터와 비행체 실시간 시뮬레이션 모듈(110)의 소프트웨어로부터 계산된 병진운동을 통합하도록 구성되고, 시간동기화 생성기(135)를 포함하도록 구성된다.
데이터 통합 모듈(130)은, 비행체의 회전운동 및 병진운동 데이터를 실시간으로 통합하여 한 개의 통합 프레임으로 구성하고, 구성한 통합 프레임을 관성항법장치(125)가 사용하는 통신 주기에 맞추어 비행체 유도조종장치(140)에 전송한다.
시간동기화 생성기(135)는 비행체의 회전운동 및 병진운동 데이터를 통합하는 데 있어서 발생하는 시간 편차에 따른 데이터 간 동기화 문제를 해결하기 위해 데이터 통합 모듈에 포함된다.
시간동기화 생성기(135)가 포함된 데이터 통합 모듈(130)은 독립적인 장치 내에 할당되거나 비행체 유도조종 장치 내에 구현되고, 시간동기화 생성기(135)는 비행체의 회전운동 및 병진운동 데이터 생성 시간의 편차를 고려하는 지연 출력 모드(Delayed mode)뿐 만 아니라, 생성 시간의 편차를 고려하지 않는 즉시 출력 모드(Immediate mode)를 제공하여 비행체의 회전운동 및 병진운동 데이터 통합 시 필요에 따라 선택할 수 있도록 구성될 수 있다.
데이터 간 생성 시간 편차를 고려 시, 시간동기화 생성기(135)는 하기 수학식 1에 의해 결정된 보상시간(△L)을 병진운동 데이터 생성 시간에 반영한다.
Figure 112017057838069-pat00002
여기서, △L은 비행체의 병진운동 보상시간, FD는 비행자세모의기(120)를 구동하는데 소요되는 시간, ID는 비행자세모의기(120)의 관성항법장치(125)에서 회전운동을 측정하고 자료를 출력하는데 소요되는 시간을 의미한다. FD 및 ID은 미리 측정한 값이다.
비행체 유도조종장치(140)는 통합된 데이터를 기반으로 비행체를 유도조종하고, 유도조종의 결과 데이터를 비행체 실시간 시뮬레이션 모듈 내의 소프트웨어 모델로 전달함으로써 HWIL 시뮬레이션 루프를 구성한다. 비행체 유도조종장치(140)는 시간동기화 생성기(135)를 포함할 수 있다. 다만, 이 경우 데이터 통합 모듈(130)이 비행체 유도조종장치(140) 내에 통합되어 구현된 경우에 한한다.
이에 따라 시간동기화 생성기(135)를 포함하는 비행체 유도조종 HWIL 시뮬레이션 시스템(100)은, 비행체 실시간 시뮬레이션 모듈(110) 및 관성항법장치(125)로부터 수신한 데이터를 상기 수학식 1에 따라 데이터 간 생성시간을 보상하여 한 개의 통합 프레임을 구성하고, 통합 프레임을 유도조종 컴퓨터로 전송함으로써, 비행체의 병진운동 및 회전운동 데이터를 통합할 때 발생하는 데이터 간 동기화 문제를 극복할 수 있다.
도 2 내지 도 5는 도 1의 비행체 실시간 시뮬레이션 모듈(110)과 시간동기화 생성기(135)를 포함하는 데이터 통합 모듈(130)을 시스템 내 구현하기 위해, 본 발명의 시스템을 구성하는 구체적인 방법에 대한 실시례들(200, 300, 400, 500)이다.
따라서 중복되는 구성에 대한 설명은 이하 생략하고, 비행체 실시간 시뮬레이션 모듈(210, 310, 410, 510) 및 데이터 통합 모듈(230, 330, 430, 530)이 할당되는 구성 및 그 구성 간의 상호 작용을 중심으로 이하 설명하기로 한다.
도 2는 제어컴퓨터 내의 서로 다른 프로세서(261, 263)에 비행체 실시간 시뮬레이션 모듈(210)과 데이터 통합 모듈(230)을 각각 할당하여 시스템을 구성하는 실시례(200)다.
도 2의 시스템은, 프로세서 A(261)에는 비행체 실시간 시뮬레이션 모듈(210)을, 프로세서 B(263)에는 데이터 통합 모듈(230)을 할당함으로써, 데이터 통합 모듈(130)에서 통합 데이터(통합 프레임)이 비행체 유도조종장치(240)로 전송될 때 상호 간 통신 시간 딜레이(Latency)를 감소시키고, 통신 데이터 발생 주기의 지터링(Jittering)이 생기지 않으며, 비행체 유도조종장치(240)에 사용되는 동일 프로그램을 사용할 수 있다. 다만, 프로세서(261, 263) 간의 통신을 위한 별도의 프로그래밍이 필요하다.
도 3은 제어컴퓨터 내 하나의 프로세서(361)를 할당하고, 두 개의 태스크(371, 373)를 생성하여 태스크 A(371)에 비행체 실시간 시뮬레이션 모듈(310)을 할당하고, 나머지 한 개의 태스크인 태스크 B(373)에 데이터 통합 모듈(330)을 할당하여 시스템을 구성하는 실시례(300)다.
도 3의 시스템은, 태스크 A(371)에 비행체 실시간 시뮬레이션 모듈(310)을, 태스크 B(373)에 데이터 통합 모듈(330)을 할당함으로써, 데이터 통합 모듈(330)에서 통합 데이터(통합 프레임)이 비행체 유도조종장치(340)로 전송될 때 상호 간 통신 시간 딜레이(Latency)를 감소시키고, 시스템 구성 비용을 최소화시키며, 비행체 유도조종장치(340)에 사용되는 동일 프로그램을 사용할 수 있다. 다만, 멀티태스킹을 위한 프로그래밍 로드가 증가하고, 태스크 간의 스케쥴링 방식에 따라 유도조종장치로 출력되는 통합 데이터의 통신주기가 흔들리는 지터링(Jittering)이 발생할 수 있다.
도 4는 제어컴퓨터(450)에 비행체 실시간 시뮬레이션 모듈(410)을 할당하고, 통신모의컴퓨터(455)에 데이터 통합 모듈(430)을 할당하여 시스템을 구성하는 실시례(400)다.
도 4의 시스템은, 시스템 선정 및 구현이 용이하고 유연하며, 통신 자료 발생 주기의 지터링(Jittering)이 발생되지 않고, 비행체 유도조종장치(440)에 사용되는 동일 프로그램을 사용할 수 있다. 다만, 컴퓨터(450, 455) 간 데이터를 송수신하기 위한 추가적 외부 통신이 필요하고, 상호 간 통신 시간 딜레이(Latency)를 증가할 수 있다.
도 5는 제어컴퓨터(550)에 비행체 실시간 시뮬레이션 모듈(510)을 할당하고, 비행체 유도조종장치(540)에 데이터 통합 모듈(530)을 구현하여 시스템을 구성하는 실시례(500)다. 구체적으로 비행체 유도조종장치(540)는, 시간동기화 생성기(535)를 구현하고, 비행체의 회전운동 및 병진운동을 데이터를 통합하고, 통합된 데이터를 비행체 유도조종장치(540) 내에서 처리할 수 있다.
도 5의 시스템은, 통신 시간 딜레이를 최소화하고, 시스템을 간소화 시킴으로써 비용절감의 효과가 있으나, 비행체 유도조종장치(540)에 탑재된 프로그램의 수정이 필요하고, HWIL 시뮬레이션을 수행하기 위해 별도의 프로그램을 작성이 필요하다.
도 6은 데이터 통합 모듈(130) 내에서의 시간동기화 생성기(135)가 비행체의 회전운동 및 병진운동 데이터를 통합하는 방법에 대한 순서도를 나타낸다.
상기 데이터 통합 모듈(130)을 실행하는 단계(S10)를 시작으로, 데이터 통합 모듈(130)이 비행체 실시간 시뮬레이션 모듈(110)에서 생성한 비행체의 병진운동 데이터를 수신(S20)하고, 비행자세모의기(120)가 비행체의 회전운동 데이터를 데이터 통합 모듈(130)에 인터럽트 단계(S30)를 거쳐, 데이터 통합 모듈(130)이 비행자세모의기(120) 내 탑재된 관성항법장치(125)에서 생성한 회전운동 데이터를 읽는다(S40).
데이터 통합 모듈(130) 내 구현된 시간동기화 생성기(135)의 제1모드 혹은 제2모드을 필요에 따라 선택(S50)한다. 만약, 제1모드를 선택한 경우 상기 비행체의 병진운동 데이터와 회전운동 데이터를 통합(S60)하고, 만약, 제2모드를 선택한 경우 비행체의 병진운동 및 회전운동 데이터 간 생성 시간 편차를 고려하여 상기 병진운동 데이터와 회전운동 데이터를 통합(S65)한다.
통합된 데이터를 비행체 유도조종장치(140)로 출력(S70)하고, 본 발명의 시뮬레이션 프로그램을 종료 여부를 확인(S80)하여, 종료를 하는 경우 데이터 통합 모듈(130) 역시 종료(S90)된다. 다만, 본 발명의 시뮬레이션 시스템을 계속 구동하기 원하는 경우, 데이터 통합 모듈(130)이 비행체 실시간 시뮬레이션 모듈(110)에서 생성한 비행체의 병진운동 데이터를 수신하는 전 단계로 되돌아간다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 비행체 유도조종 HWIL 시뮬레이션 시스템을 실시하기 위한 실시례들에 불과한 것으로서, 본 발명은 이상의 실시례들에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.
비행체 유도조종 HWIL 시뮬레이션 시스템: 100, 200, 300, 400, 500
비행체 실시간 시뮬레이션 모듈: 110, 210, 310, 410, 510
비행체 소프트웨어 시뮬레이션 프로그램: 115
비행자세모의기: 120, 220, 320, 420, 520
관성항법장치: 125, 225, 325, 425, 525
데이터 통합 모듈: 130, 230, 330, 430, 530
시간동기화 생성기: 135, 530
비행체 유도조종장치: 140, 240, 340, 440, 540
제어컴퓨터: 250, 350, 450, 550
프로세서 A: 261, 361
프로세서 B: 263
태스크 A: 371
태스크 B: 373
통신모의 컴퓨터: 455

Claims (10)

  1. 관성항법장치를 탑재하고, 상기 관성항법장치로부터 비행체의 회전운동 데이터를 생성하는 비행자세모의기;
    상기 비행체의 병진운동 데이터를 소프트웨어 모델로부터 생성하고, 상기 비행자세모의기를 제어하는 비행체 실시간 시뮬레이션 모듈;
    상기 회전운동 데이터와 상기 병진운동 데이터를 통합하는 데이터 통합 모듈; 및
    상기 통합된 데이터를 기반으로 상기 비행체를 유도조종하고, 상기 유도조종의 결과 데이터를 상기 비행체 실시간 시뮬레이션 모듈 내의 소프트웨어 모델로 전달하는 비행체 유도조종장치를 포함하고,
    상기 데이터 통합 모듈은,
    상기 회전운동 데이터와 상기 병진운동 데이터 간 생성 시간의 편차 보상하는 시간동기화 생성기를 포함하며,
    상기 시간동기화 생성기는,
    최종 생성된 상기 비행체의 회전운동 데이터 및 비행체의 상기 병진운동 데이터를 통합하는 제1모드; 및
    최종 생성된 상기 비행체의 회전운동 데이터 및 상기 생성 시간의 편차를 고려한 병진운동 데이터를 통합하는 제2모드가 선택적으로 수행 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 비행체 유도조종 HWIL 시뮬레이션 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전운동 데이터는 상기 비행체의 자세각 및 각속도 데이터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비행체 유도조종 HWIL 시뮬레이션 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 병진운동 데이터는 상기 비행체의 위치, 속도 및 가속도 데이터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비행체 유도조종 HWIL 시뮬레이션 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 시간동기화 생성기는 하기 수학식 1에 의해 결정된 보상시간을 상기 병진운동 데이터 생성 시간에 반영하는 것을 특징으로 하는 비행체 유도조종 HWIL 시뮬레이션 시스템.
    [수학식 1]
    Figure 112017057838069-pat00003

    여기서, △L은 비행체의 병진운동 보상시간, FD는 비행자세모의기를 구동하는데 소요되는 시간, ID는 회전운동을 측정하고 자료를 출력하는데 소요되는 시간을 의미한다.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서,
    상기 비행체 실시간 시뮬레이션 모듈과 상기 데이터 통합 모듈은,
    제어컴퓨터 내 서로 다른 프로세서에 할당되어 동작되는 것을 특징으로 하는 비행체 유도조종 HWIL 시뮬레이션 시스템.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 비행체 실시간 시뮬레이션 모듈과 상기 데이터 통합 모듈은,
    제어컴퓨터 내 하나의 프로세서의 서로 다른 태스크에 할당되어 동작하는 것을 특징으로 하는 비행체 유도조종 HWIL 시뮬레이션 시스템.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 비행체 실시간 시뮬레이션 모듈은 제어컴퓨터에 할당되어 동작되고,
    상기 데이터 통합 모듈은 통신모의컴퓨터에 할당되어 동작되는 것을 특징으로 하는 비행체 유도조종 HWIL 시뮬레이션 시스템.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 비행체 실시간 시뮬레이션 모듈은 제어컴퓨터에 할당되어 동작하고,
    상기 데이터 통합 모듈은 상기 비행체 유도조종장치에 구현되는 것을 특징으로 하는 비행체 유도조종 HWIL 시뮬레이션 시스템.
  10. 데이터 통합 모듈을 실행하는 단계;
    상기 데이터 통합 모듈이 비행체 실시간 시뮬레이션 모듈에서 생성한 비행체의 병진운동 데이터를 수신하는 단계;
    비행자세모의기 내 탑재된 관성항법장치가 비행체의 회전운동 데이터를 상기 데이터 통합 모듈에 인터럽트 하는 단계;
    상기 데이터 통합 모듈이 상기 비행자세모의기 내 탑재된 관성항법장치에서 생성한 회전운동 데이터를 읽는 단계;
    상기 데이터 통합 모듈에 구비되는 시간동기화 생성기의 제1모드 혹은 제2모드를 선택하는 단계;
    상기 제1모드를 선택한 경우 상기 비행체의 병진운동 데이터와 회전운동 데이터를 통합하고, 상기 제2모드를 선택한 경우 상기 비행체의 병진운동 데이터와 회전운동 데이터 간 생성 시간의 편차를 고려하여 상기 병진운동 데이터와 회전운동 데이터를 통합하는 단계;
    상기 데이터 통합 모듈을 종료하는 단계를 포함하는 비행체 유도조종 HWIL 시뮬레이션 시스템 내에서의 비행체의 운동 데이터 통합 방법.
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