KR101129255B1 - Active gimbal for gps antenna using attitude sensor - Google Patents

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KR101129255B1
KR101129255B1 KR1020100129320A KR20100129320A KR101129255B1 KR 101129255 B1 KR101129255 B1 KR 101129255B1 KR 1020100129320 A KR1020100129320 A KR 1020100129320A KR 20100129320 A KR20100129320 A KR 20100129320A KR 101129255 B1 KR101129255 B1 KR 101129255B1
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gimbal
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장재원
이상종
김현경
최형식
임재형
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한국항공우주연구원
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Abstract

PURPOSE: An active gimbal for a global positioning system(GPS) antenna which uses a posture sensor is provided to compensate a posture change of a plane in the active gimbal, thereby improving stability by minimizing the change of a GPS satellite. CONSTITUTION: A gimbal(6) comprises a driving part for rotating a global positioning system(GPS) antenna and a supporting part for supporting the driving part. The driving part comprises a first driving part corresponding to the pitching of the GPS antenna and a second driving part corresponding to the rolling of the GPS antenna. A posture sensor(9) senses posture information of an aircraft. A controller(10) determines an operation direction of the gimbal by processing the information transferred from the posture sensor. The controller transmits a control signal generated from a determination result to the gimbal.

Description

자세 센서를 이용한 ＧＰＳ 안테나용 능동형 짐벌{ACTIVE GIMBAL FOR GPS ANTENNA USING ATTITUDE SENSOR}ACTIVE GIMBAL FOR GPS ANTENNA USING ATTITUDE SENSOR}

본 발명은 자세 센서를 이용한 GPS 안테나용 능동형 짐벌에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무인기에 DGPS(Differential GPS)를 사용하여 정밀 항법을 수행할 때 문제가 되는 무인기의 자세 변화에 따른 GPS 위성의 변화를 해결하기 위하여 무인기의 자세와 무관하게 GPS 안테나를 동일한 자세로 유지시켜 주기 위해 자세 센서를 이용한 GPS 안테나용 능동형 짐벌에 관한 것이다.The present invention relates to an active gimbal for a GPS antenna using an attitude sensor, and more particularly, to change the GPS satellite according to the attitude change of the drone, which is a problem when performing precise navigation using DGPS (Differential GPS). The present invention relates to an active gimbal for a GPS antenna using a posture sensor to maintain the GPS antenna in the same posture regardless of the attitude of the drone.

본 발명은 항공기의 항법 분야에 적용되며 주로 무인 항공기의 정밀 항법 특히 자동 이착륙과 같이 정확한 고도 정확도를 요구하는 분야에 활용될 수 있다.The present invention is applied to the navigation field of the aircraft and can be mainly applied to the field requiring accurate altitude accuracy, such as precision navigation, especially automatic takeoff and landing of an unmanned aircraft.

기존에는 주로 DGPS 기반으로 수 m 정도의 정확도를 이용했지만 본 발명을 이용할 경우 RTK 알고리즘을 보다 신뢰성 있게 활용할 수 있다. In the past, mainly using the accuracy of a few m based on the DGPS, RTK algorithm can be used more reliably when using the present invention.

DGPS는 위치를 정확히(수 cm 이내) 알고 있는 곳에 정밀한 시계와 수신기를 갖춘 기준국을 두고 GPS 위성의 신호를 받아 수신기로 계산한 위치값과 미리 알고 있는 자신의 위치를 비교하여 위치의 오차에 대한 보정값을 계산한다. 의사거리 혹은 좌표로 표현된 보정값에 대한 정보를 기준국 주위에서 움직이는 사용자에게 실시간 혹은 후처리로 넘겨주어 같은 위성의 신호를 수신하는 사용자가 이 값을 이용하여 보다 정확한 위치를 계산한다는 원리이다. 이 DGPS로 정확한 위치계산이 가능한 이유는 기준국의 정확한 위치계산뿐만 아니라 위성궤도오차, 위성시계오차, 전리층 시간지연, 대류층 시간지연, 그리도 C/A코드 이용에 최대 난관인 SA 등을 두 수신기간의 공통오차로 간주하여 이를 제거할 수 있기 때문이다. 그래서 GPS 이용에 회의적인 분야에서도 이 DGPS에 대해 많은 관심을 갖고 있다. 그러나, 실제의 경우 두 수신기간의 거리, 두 수신기간의 정보 전달속도, 계산에 쓰이는 알고리즘 및 하드웨어의 성능 요인들이 DGPS의 정확도에 커다란 영향을 미친다.DGPS has a reference station equipped with a precise clock and a receiver where the position is known precisely (within a few centimeters) and receives the GPS satellite signal and compares the position value calculated by the receiver with its known position in advance. Calculate the correction value. It is the principle that users who receive signals of the same satellite calculate the more accurate position by passing the information on the correction value expressed as pseudo distance or coordinate to the user moving around the reference station in real time or after processing. This DGPS enables accurate location calculation not only for accurate location calculation of the reference station, but also for receiving satellite orbit errors, satellite clock errors, ionospheric time delays, convective time delays, and SA, which is the biggest challenge in using C / A codes. This is because it can be considered as a common error of the period and eliminated it. So there is a lot of interest in this DGPS even in areas skeptical of GPS usage. In practice, however, the distance between two receivers, the speed of information transfer between two receivers, the algorithms used in calculations and the performance factors of hardware have a great influence on the accuracy of DGPS.

특히 두 수신기간의 거리가 문제시되는 것을 거리가 멀면 한 위성과 두 수신기 사이에 놓여 있는 전리층과 대류권의 성질이 다를 수 있으므로 이들에 의한 시간지연값이 두 수신기에 다르게 나타나기 때문이다. 그러므로 일반적으로 DGPS를 구성할 때 기준국과 사용자간의 거리가 100km를 넘지 않도록 기준국을 배열해야 한다. 한편, 특정한 목적의 측량과 같은 분야에서는 절대위치 관측보다는 두 점간의 상대위치 정보가 필요할 수도 있다. 이런 경우는 주변의 임의의 위치에 한 수신기를 놓아 기준국으로 하고 두 수신기간의 상대적 위치를 매우 정확히 관측할 수 있다.In particular, if the distance between two receivers is a problem, the distance between the two receivers may differ because the properties of the ionosphere and troposphere between one satellite and two receivers may be different. Therefore, in general, when configuring DGPS, the reference station should be arranged so that the distance between the reference station and the user does not exceed 100 km. On the other hand, in fields such as surveying for a specific purpose, relative position information between two points may be needed rather than absolute position observation. In this case, one receiver can be placed at any position around the reference station, and the relative position between the two receivers can be observed very accurately.

현재 미국 해안경비대와 연방향공국을 비롯한 여러 단체를 중심으로 C/A코드 위치관측에 대한 정밀도를 높이기 위해 가장 활발하게 연구되고 있는 방법이 DGPS이다. 위성에서의 항법신호는 사용자의 수신기에 도달하면서 위성 시계와 수신기 시계의 불일치, 전리층이나 대류권에서 전파의 지연으로 생기는 시간차, 주파수 단절 등으로 인해 정확도가 떨어지게 된다.Currently, DGPS is the most actively researched method to increase the accuracy of C / A code location observation, especially among the US Coast Guard and Federal Principles. As the navigation signal arrives at the user's receiver, the accuracy is lowered due to the mismatch between the satellite clock and the receiver clock, the time difference caused by the propagation delay in the ionosphere and troposphere, and the frequency disconnection.

현재 무상 제공되는 SPS(Standard Positioning Service)는 SA가 없는 상태에서 20~30m, SA가 작동중일 때에는 약 100m의 위치해석오차를 발생시킨다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 정밀 GPS기법이 개발되었다. 이러한 DGPS기법을 사용하면 상대오차를 10m 이내로 줄일 수 있다. RTK DGPS인 경우 기준국의 보정값을 무선으로 이동국에 송신하여 의사거리를 보정한 후 위치를 계산한다. 후처리 방식에서는 양 국에서 수신한 자료를 컴퓨터에서 보정하여 위치를 해석한다. SPS (Standard Positioning Service), which is currently provided free of charge, generates positional errors of 20 to 30m without SA and about 100m when the SA is in operation. In order to solve this problem, precision GPS technique has been developed. Using this DGPS technique, the relative error can be reduced to within 10m. In the case of RTK DGPS, the correction value of the reference station is transmitted wirelessly to the mobile station to correct the pseudo distance, and then calculate the position. In the post-processing method, the data received from both countries are corrected by a computer to interpret the location.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 항공기의 자세 변화를 자세 센서를 이용한 GPS 안테나용 능동형 짐벌에서 보상함으로써 GPS 안테나의 수평각을 최대로 유지하게 하여 획득할 수 있는 GPS 위성의 변화를 최소화 하여 보다 안정적인 항법을 수행할 수 있도록 함에 있다.The present invention has been made to improve the prior art as described above, by compensating the attitude change of the aircraft in the active gimbal for the GPS antenna using the attitude sensor of the GPS satellite which can be obtained by maintaining the horizontal angle of the GPS antenna to the maximum The aim is to minimize changes and enable more stable navigation.

상기의 목적을 이루고 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 GPS 안테나용 능동형 짐벌 시스템은, GPS 안테나가 장착된 항공기의 자세 변화가 상기 GPS 안테나의 지향 방향에 미치는 영향을 최소화 하기 위한 GPS 안테나용 능동형 짐벌 시스템에 있어서, 상기 GPS 안테나가 장착된 짐벌; 상기 항공기의 자세 정보를 센싱하는 자세 센서; 및 상기 자세 센서로부터 전달된 정보를 처리하여 상기 짐벌의 동작 방향을 판단하고 상기 판단 결과에 따른 제어 신호를 상기 짐벌로 전송하는 제어기를 포함한다.In order to achieve the above object and solve the problems of the prior art, the active gimbal system for a GPS antenna according to an embodiment of the present invention, the effect of the attitude change of the aircraft equipped with a GPS antenna on the direction of the GPS antenna An active gimbal system for a GPS antenna for minimizing, comprising: a gimbal equipped with the GPS antenna; An attitude sensor for sensing attitude information of the aircraft; And a controller configured to process the information transmitted from the posture sensor to determine an operation direction of the gimbal and transmit a control signal according to the determination result to the gimbal.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 GPS 안테나용 능동형 짐벌 시스템에서 상기 짐벌은, 상기 GPS 안테나를 회전시키는 구동부; 및 상기 구동부를 지지하는 지지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the gimbal in the active gimbal system for GPS antenna according to an embodiment of the present invention, the drive unit for rotating the GPS antenna; And it characterized in that it comprises a support for supporting the drive unit.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 GPS 안테나용 능동형 짐벌 시스템에서 상기 구동부는, 상기 GPS 안테나의 피칭에 대응하는 제1 구동부; 및 상기 GPS 안테나의 롤링에 대응하는 제2 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the driving unit in the active gimbal system for GPS antenna according to an embodiment of the present invention, the first driver corresponding to the pitching of the GPS antenna; And a second driver corresponding to the rolling of the GPS antenna.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 GPS 안테나용 능동형 짐벌 시스템에서 상기 제1 구동부는, 상기 지지부에 연결 설치된 고정 플레이트; 상기 고정 플레이트의 측면 외측에 설치된 제1 서보모터; 상기 고정 플레이트 및 제1 서보모터를 관통하여 연결하고 상기 제1 서보모터에 의해 회전하는 피치 회전축; 및 상기 피치 회전축에 연결 설치된 제1 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the active gimbal system for a GPS antenna according to an embodiment of the present invention, the first drive unit, a fixing plate connected to the support; A first servomotor installed outside the side surface of the fixing plate; A pitch rotation shaft connected through the fixed plate and the first servomotor and rotated by the first servomotor; And a first plate connected to the pitch rotation shaft.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 GPS 안테나용 능동형 짐벌 시스템에서 상기 제2 구동부는, 상기 GPS 안테나의 롤링 동작을 진행하며 상기 GPS 안테나를 지지하는 제2 플레이트; 상기 제1 플레이트의 측면 외측에 설치된 제2 서보모터; 및 상기 제1 플레이트 및 제2 플레이트를 관통하여 연결하고 상기 제2 서보모터에 의해 회전하는 롤 회전축을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the active gimbal system for a GPS antenna according to an embodiment of the present invention, the second driving unit may include: a second plate that supports the GPS antenna while performing a rolling operation of the GPS antenna; A second servomotor installed on an outer side of the first plate; And a roll rotating shaft connected through the first plate and the second plate and rotating by the second servomotor.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 GPS 안테나용 능동형 짐벌 시스템에서 상기 제어기는 상기 제1 서보모터 및 제2 서보모터의 회전각을 산출하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the active gimbal system for GPS antenna according to an embodiment of the present invention, the controller is characterized in that for calculating the rotation angle of the first servo motor and the second servo motor.

본 발명의 일실시예에 따른 자세 센서를 이용한 GPS 안테나용 능동형 짐벌에 따르면, 현재 국내?외에서 연구중인 무인기 자동 이착륙에 활용되어 보다 안정적인 RTK 알고리즘을 실현할 수 있도록 적용될 수 있다. According to an active gimbal for a GPS antenna using an attitude sensor according to an embodiment of the present invention, it can be applied to realize a more stable RTK algorithm by utilizing the drone automatic takeoff and landing currently under study at home and abroad.

도 1a 및 도 1b는 일반 항공기의 외부에 장착된 GPS 안테나에서 획득 가능한 위성들을 도시한 도면.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 자세 센서를 이용한 GPS 안테나용 능동형 짐벌을 이용한 경우를 도시한 도면.
도 3은 본 발명에서 제안하는 자세 센서를 이용한 GPS 안테나용 능동형 짐벌에 대한 개념도.1A and 1B illustrate satellites obtainable from a GPS antenna mounted outside of a general aircraft.
2A and 2B illustrate a case of using an active gimbal for a GPS antenna using the posture sensor of the present invention.
3 is a conceptual diagram of an active gimbal for a GPS antenna using a posture sensor proposed in the present invention.

본 발명은 항공기 특히 무인기의 자동 이착륙과 같은 신뢰성 있고 정확한 고도 정보를 필요로 하는 시스템에 보다 신뢰성 있게 RTK 알고리즘을 적용할 수 있도록 한다. The present invention allows the RTK algorithm to be applied more reliably to systems that require reliable and accurate altitude information, such as automatic takeoffs and landings of aircraft.

현재 항공기 자동 이착륙이나 정밀 항법을 위해서 많은 센서들이 사용되고 있다. 이 중에서 지구 궤도를 돌고 있는 GPS 위성을 이용한 항법은 매우 유용하다. 특히 기존의 싱글 GPS보다 더 높은 정확도를 보장하기 위해 사용되고 있는 DGPS의 경우 수 m의 정확도를 가지고 있다. Many sensors are currently used for automatic takeoff and landing of aircraft or precision navigation. Among these, navigation using GPS satellites orbiting the earth is very useful. In particular, DGPS, which is used to guarantee higher accuracy than conventional single GPS, has an accuracy of several meters.

현재에는 GPS 위성에서 제공되는 두 개의 반송파 주파수를 이용하여 수 cm까지의 정확도를 가지는 RTK(Real Time Kinematics)를 측위 분야에 사용하고 있다. 이러한 RTK를 항공기에 적용할 때 가장 문제가 되는 것이 바로 항공기에 주로 고정 장착된 GPS 안테나가 획득할 수 있는 GPS 위성이 항공기의 자세각의 변화에 따라 변동하여 정확도가 확보되지 않는다는 점이다. Currently, RTK (Real Time Kinematics) with accuracy of up to several centimeters is used in the positioning field using two carrier frequencies provided by GPS satellites. The most problematic problem when applying the RTK to an aircraft is that the GPS satellites that can be acquired by the GPS antenna fixedly mounted on the aircraft fluctuate with the change in the attitude angle of the aircraft and thus the accuracy is not obtained.

본 발명은 상술한 항공기의 자세 변화에 따른 GPS 안테나의 획득 GPS 위성수 변화를 감쇄하기 위하여 자세 센서를 이용한 GPS 안테나용 능동형 짐벌을 이용하여 항공기의 자세 변화가 GPS 안테나의 지향 방향에 영향을 최소화 하도록 하는 것이다. The present invention uses the active gimbal for the GPS antenna using the attitude sensor to attenuate the change in the number of GPS satellites acquired by the GPS antenna according to the attitude change of the aircraft so that the change in attitude of the aircraft to the direction of the GPS antenna to minimize the direction It is.

본 발명은 GPS 안테나가 항공기 외부에 장착되어 있는 경우는 적용하는데 여러 문제점이 발생하지만 복합 소재로 제작된 항공기의 경우 GPS 위성 신호가 항공기의 동체를 투과할 수 있기 때문에 자세 센서를 이용한 GPS 안테나용 능동형 짐벌을 항공기의 동체 안 공간에 장착하여 활용할 수 있다. The present invention has various problems to apply when the GPS antenna is mounted on the outside of the aircraft, but in the case of an aircraft made of a composite material, the GPS satellite signal can penetrate the fuselage of the aircraft. The gimbal can be mounted and used in space inside the aircraft's fuselage.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1a 및 도 1b는 일반 항공기의 외부에 장착된 GPS 안테나에서 획득 가능한 위성들을 도시한 도면이다. 1A and 1B are diagrams illustrating satellites that can be obtained from a GPS antenna mounted outside of a general aircraft.

도 1a 및 도 1b의 1은 GPS 안테나를 장착한 항공기(1)이다. 도 1a 및 도 1b의 2는 항공기(1) 외부에 장착된 GPS 안테나(2)이다. 도 1a 및 도 1b의 4는 지구 궤도에 위치하고 있는 GPS 위성들(4)이다. 도 1a 및 도 1b의 3은 GPS 안테나(2)가 GPS 신호를 획득할 수 있는 최저각(3)을 나타낸다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 이 각(3)에 의해서 현재 GPS 위성 2, 3, 4, 5, 및 6이 획득된 상태이다. 1A and 1B are aircraft 1 equipped with a GPS antenna. 2A and 1B are GPS antennas 2 mounted outside the aircraft 1. 1A and 1B 4 are GPS satellites 4 located in Earth's orbit. 1A and 1B show the lowest angle 3 at which the GPS antenna 2 can obtain a GPS signal. As shown in Fig. 1A, the current GPS satellites 2, 3, 4, 5, and 6 are obtained by this angle (3).

도 1b에 도시된 바와 같이, 항공기(1)가 상승하게 되어 피치각이 변화하게 되면 GPS 안테나(2)가 GPS 신호를 획득할 수 있는 최저각(3)이 변화하게 되어 이 경우 획득되는 위성은 GPS 위성 2, 3, 4, 및 5가 된다. As shown in FIG. 1B, when the aircraft 1 rises and the pitch angle changes, the lowest angle 3 at which the GPS antenna 2 can acquire a GPS signal is changed. GPS satellites 2, 3, 4, and 5.

상술한 바와 같이 위성수가 변화할 경우 RTK 알고리즘에 변화가 발생하여 정확도가 바뀌는 문제가 발생한다. As described above, when the number of satellites changes, a change occurs in the RTK algorithm, which causes a problem of changing accuracy.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 자세 센서를 이용한 GPS 안테나용 능동형 짐벌을 이용한 경우이다. 2A and 2B show a case of using an active gimbal for a GPS antenna using the posture sensor of the present invention.

도 2a 및 도 2b의 6은 자세 센서를 이용한 GPS 안테나용 능동형 짐벌(6)에 장착된 GPS 안테나(6)이다. 자세 센서를 이용한 GPS 안테나용 능동형 짐벌(6)과 GPS 안테나(6)는 항공기(5)의 동체 안에 장착한다. 2A and 2B show a GPS antenna 6 mounted on an active gimbal 6 for a GPS antenna using an attitude sensor. The active gimbal 6 and the GPS antenna 6 for the GPS antenna using the attitude sensor are mounted in the fuselage of the aircraft 5.

항공기(5)의 외부는 복합 소재로 가정한다. 도 2b에 도시된 바와 같이 항공기(5)가 상승하여 피치각이 바뀌어도 도 2a와 같이 GPS 안테나(6)가 GPS 신호를 획득할 수 있는 최저각(7)에 포함된 위성이 변화하지 않게 되어 보다 안정적으로 GPS 위성 신호를 획득할 수 있다. The exterior of the aircraft 5 is assumed to be a composite material. As shown in FIG. 2B, even if the aircraft 5 rises and the pitch angle is changed, the satellite included in the lowest angle 7 at which the GPS antenna 6 can acquire the GPS signal does not change as shown in FIG. 2A. It is possible to acquire GPS satellite signals stably.

본 발명의 자세 센서를 이용한 GPS 안테나용 능동형 짐벌 시스템은 도 3에 도시된 바와 같이 자세 센서(9), 제어기(10), 및 짐벌(6)로 구성된다. An active gimbal system for a GPS antenna using the posture sensor of the present invention is composed of a posture sensor 9, a controller 10, and a gimbal 6 as shown in FIG.

도 3은 본 발명에서 제안하는 자세 센서를 이용한 GPS 안테나용 능동형 짐벌에 대한 개념도이다. 3 is a conceptual diagram of an active gimbal for a GPS antenna using a posture sensor proposed in the present invention.

도 3의 6은 2축(13 및 14)의 짐벌(6)이다. 각 축(13 및 14)은 각각의 서보모터(11 및 12)에 의해 회전하게 된다. 도 3의 9는 자세를 측정하는 자세 센서(9)이다. 도 3의 10은 자세 센서(9)로부터 전달된 정보를 이용하여 각각의 서보모터(11 및 12)를 제어하는 제어기(10)이다. 도 3의 11 및 12는 각 축(13 및 14)의 회전을 담당하는 서보모터들(11 및 12)이다. 도 3의 15는 자세 센서(9)와 제어기(10)간의 연결선(15)이다. 도 3의 16은 제어기(10)와 서보모터들(11 및 12)간의 연결선(16)이다. 3, 6 is a gimbal 6 of two axes 13 and 14. Each axis 13 and 14 is rotated by a respective servomotor 11 and 12. 9 of FIG. 3 is a posture sensor 9 which measures a posture. 10 of FIG. 3 is a controller 10 for controlling the respective servomotors 11 and 12 by using the information transmitted from the attitude sensor 9. 11 and 12 in FIG. 3 are servomotors 11 and 12 responsible for the rotation of the respective axes 13 and 14. 15, FIG. 3 is a connection line 15 between the attitude sensor 9 and the controller 10. 16, FIG. 3 is a connection line 16 between the controller 10 and the servomotors 11 and 12.

자세 센서를 이용한 GPS 안테나용 능동형 짐벌(6)의 동작 원리는 항공기(5)의 자세가 변하면서 이에 대한 정보를 자세 센서(9)에서 제공하게 된다. 이러한 경우 피치값 및 롤값에 자세 정보를 제어기(10)에 연결선(15)을 통해 제공한다. 제어기(10)는 자세 센서(9)로부터 전달된 자세 정보를 이용하여 서보모터들(11 및 12)의 회전각을 산출하게 된다. 이렇게 하여 항공기(5)가 상승할 경우 짐벌(6)을 회전하여 짐벌(6)에 장착된 GPS 안테나(6)는 수평을 유지하도록 한다. The operation principle of the active gimbal 6 for the GPS antenna using the attitude sensor is to provide information about the attitude of the aircraft 5 as the attitude of the aircraft 5 changes. In this case, the attitude information is provided to the controller 10 through the connection line 15 in the pitch value and the roll value. The controller 10 calculates rotation angles of the servomotors 11 and 12 by using the attitude information transmitted from the attitude sensor 9. In this way, when the aircraft 5 rises, the gimbal 6 is rotated so that the GPS antenna 6 mounted on the gimbal 6 is kept horizontal.

이하에서는 짐벌(6)의 구조에 대해 더욱 상세하게 설명하겠다. 도 3에 도시된 바와 같이 짐벌(6)은 GPS 안테나(6)의 피칭을 위한 구성요소들과 GPS 안테나(6)의 롤링을 위한 구성요소들로 나뉠 수 있다. Hereinafter, the structure of the gimbal 6 will be described in more detail. As shown in FIG. 3, the gimbal 6 can be divided into components for pitching the GPS antenna 6 and components for rolling the GPS antenna 6.

GPS 안테나(6)의 피칭을 위한 구성요소들은 고정 플레이트(18), 제1 서보모터(11), 피치 회전축(13), 및 제1 플레이트(19)를 포함할 수 있다. 고정 플레이트(18)는 지지부(17)에 연결 설치된다. 제1 서보모터(11)는 고정 플레이트(18)의 측면 외측에 설치된다. 피치 회전축(13)은 고정 플레이트(18) 및 제1 서보모터(11)를 관통하여 연결하고 제1 서보모터(11)에 의해 회전한다. 제1 플레이트(19)는 피치 회전축(13)에 연결 설치된다.Components for pitching the GPS antenna 6 may include a fixed plate 18, a first servomotor 11, a pitch axis of rotation 13, and a first plate 19. The fixed plate 18 is connected to the support 17. The first servomotor 11 is installed outside the side surface of the fixed plate 18. The pitch rotation shaft 13 is connected through the fixed plate 18 and the first servomotor 11 and rotated by the first servomotor 11. The first plate 19 is connected to the pitch rotation shaft 13.

GPS 안테나(6)의 롤링을 위한 구성요소들은 제2 플레이트(20), 제2 서보모터(12), 및 롤 회전축(14)을 포함할 수 있다. 제2 플레이트(20)는 GPS 안테나(5)의 롤링 동작을 진행하며 GPS 안테나(5)를 지지한다. 제2 서보모터(12)는 제1 플레이트(19)의 측면 외측에 설치된다. 롤 회전축(14)은 제1 플레이트(19) 및 제2 플레이트(20)를 관통하여 연결하고 제2 서보모터(12)에 의해 회전한다.The components for rolling the GPS antenna 6 may include a second plate 20, a second servomotor 12, and a roll axis 14. The second plate 20 performs the rolling operation of the GPS antenna 5 and supports the GPS antenna 5. The second servomotor 12 is installed outside the side surface of the first plate 19. The roll rotating shaft 14 is connected through the first plate 19 and the second plate 20 and rotated by the second servomotor 12.

상술한 바와 같이 본 발명에서는 항공기의 자세 변화를 자세 센서를 이용한 GPS 안테나용 능동형 짐벌에서 보상함으로써 GPS 안테나의 수평각을 최대로 유지하게 하여 획득할 수 있는 GPS 위성의 변화를 최소화 하여 보다 안정적인 항법을 수행할 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있다. As described above, the present invention compensates the change in the attitude of the aircraft by the active gimbal for the GPS antenna using the attitude sensor, thereby minimizing the change of the GPS satellite which can be obtained by maintaining the horizontal angle of the GPS antenna to the maximum, thereby performing more stable navigation. You can get the effect of doing so.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, which can be variously modified and modified by those skilled in the art to which the present invention pertains. Modifications are possible. Accordingly, the spirit of the present invention should be understood only by the claims set forth below, and all equivalent or equivalent modifications thereof will belong to the scope of the present invention.

Claims (6)

무인 항공기 내부에 GPS 안테나가 장착된 무인 항공기의 자세 변화가 상기 GPS 안테나의 지향 방향에 미치는 영향을 최소화 하기 위한 GPS 안테나용 능동형 짐벌 시스템에 있어서,
상기 GPS 안테나가 장착되며, 상기 GPS 안테나를 회전시키는 구동부 및 상기 구동부를 지지하는 지지부를 포함하고, 상기 구동부는 상기 GPS 안테나의 피칭에 대응하는 제1 구동부 및 상기 GPS 안테나의 롤링에 대응하는 제2 구동부를 포함하여 구성되는 짐벌;
상기 항공기의 자세 정보를 센싱하는 자세 센서; 및
상기 자세 센서로부터 전달된 정보를 처리하여 상기 짐벌의 동작 방향을 판단하고 상기 판단 결과에 따른 제어 신호를 상기 짐벌로 전송하는 제어기
를 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 안테나용 능동형 짐벌 시스템.In an active gimbal system for a GPS antenna for minimizing the influence of the attitude change of a drone equipped with a GPS antenna inside the drone on the direction of the GPS antenna,
The GPS antenna is mounted, and includes a driver for rotating the GPS antenna and a support for supporting the driver, wherein the driver is a first driver corresponding to the pitching of the GPS antenna and a second corresponding to rolling of the GPS antenna. A gimbal comprising a drive unit;
An attitude sensor for sensing attitude information of the aircraft; And
A controller for processing the information transmitted from the attitude sensor to determine the operation direction of the gimbal and transmit a control signal according to the determination result to the gimbal
Active gimbal system for GPS antenna, comprising a. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1 구동부는,
상기 지지부에 연결 설치된 고정 플레이트;
상기 고정 플레이트의 측면 외측에 설치된 제1 서보모터;
상기 고정 플레이트 및 제1 서보모터를 관통하여 연결하고 상기 제1 서보모터에 의해 회전하는 피치 회전축; 및
상기 피치 회전축에 연결 설치된 제1 플레이트
를 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 안테나용 능동형 짐벌 시스템.The method of claim 1,
The first driving unit,
A fixed plate connected to the support;
A first servomotor installed outside the side surface of the fixing plate;
A pitch rotation shaft connected through the fixed plate and the first servomotor and rotated by the first servomotor; And
A first plate connected to the pitch axis of rotation
Active gimbal system for GPS antenna, comprising a. 제4항에 있어서,
상기 제2 구동부는,
상기 GPS 안테나의 롤링 동작을 진행하며 상기 GPS 안테나를 지지하는 제2 플레이트;
상기 제1 플레이트의 측면 외측에 설치된 제2 서보모터; 및
상기 제1 플레이트 및 제2 플레이트를 관통하여 연결하고 상기 제2 서보모터에 의해 회전하는 롤 회전축
을 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 안테나용 능동형 짐벌 시스템.The method of claim 4, wherein
The second drive unit,
A second plate configured to support the GPS antenna while rolling the GPS antenna;
A second servomotor installed on an outer side of the first plate; And
Roll rotating shaft connected through the first plate and the second plate and rotated by the second servomotor
Active gimbal system for a GPS antenna, characterized in that it comprises a. 제5항에 있어서,
상기 제어기는 상기 제1 서보모터 및 제2 서보모터의 회전각을 산출하는 것을 특징으로 하는 GPS 안테나용 능동형 짐벌 시스템.The method of claim 5,
The controller is an active gimbal system for a GPS antenna, characterized in that for calculating the rotation angle of the first servo motor and the second servo motor.
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