MEMS 각측정 자이로스코프는 자세각을 직접 측정할 수 있기 때문에 기존 ARS의 기술적 장애를 극복할 수 있으며 손톱크기 정도의 초소형 ARS 구현을 가능하게 해 주는 혁신적인 기술로서, 작동 중에 각측정 구조체의 균질한 (isotropic) 댐핑과 균질한 고유진동수를 고도 ...

MEMS 각측정 자이로스코프는 자세각을 직접 측정할 수 있기 때문에 기존 ARS의 기술적 장애를 극복할 수 있으며 손톱크기 정도의 초소형 ARS 구현을 가능하게 해 주는 혁신적인 기술로서, 작동 중에 각측정 구조체의 균질한 (isotropic) 댐핑과 균질한 고유진동수를 고도의 정밀도로 유지시키는 것이 핵심 기술이다. 따라서 각측정 제어 알고리즘과 함께 외부 온도 등의 환경 변화에 매우 강건한 구조체 설계 기술, 기존의 MEMS 각속도 자이로스코프보다도 월등히 정밀한 고도의 구조체 제작 기술, 제작 오류를 보상할 수 있는 정밀 보상 제어 기술, 저잡음 인터페이스 회로 설계 기술이 필수적으로 확보되어야 한다.
본 연구에서는 MEMS 각측정 자이로스코프를 실현하기 위하여, 각측정 구조체 해석 기술, 저잡음 인터페이스 회로 설계 기술, 구조체와 외부 환경 변화에 따른 댐핑 및 고유 진동수 변화 예측 및 보상제어 기술 개발에 목표를 두었으며, 만족할 만한 성과를 얻었다. 특히 본 연구에서 개발된 적응제어기법을 이용한 제어 알고리즘은 기존의 알고리즘 보다 진보된 것으로 모든 종류의 제작오류를 자이로스코프 작동 중에 추정하고 보상할 수 있어서, 기존의 각속도 자이로스코프 구조를 그대로 이용하여 각측정 자이로스코프를 실현시킬 수 있는 강력한 수단이 된다.

The objective of this research is to develop core technologies for realizing low-cost, small-size, and high performance attitude reference system on a chip in order to overcome the drawbacks of current ARS and to meet the needs of various emerging app ...

The objective of this research is to develop core technologies for realizing low-cost, small-size, and high performance attitude reference system on a chip in order to overcome the drawbacks of current ARS and to meet the needs of various emerging application areas. The core technologies include robust structure design and analysis techniques to fabrication defects, low noise and high precision interface circuit design, compensation law design for nulling out the environment variations during its operation. Our attitude reference system on a chip is based on the utilization of a MEMS angle measuring gyroscope which can directly measure the attitude angle without integration of the angular rate, thus eliminating the accumulation of numerical integration errors incurred in obtaining the angle from the angular rate. Especially, the developed control algorithm using adaptive control approach can compensate for all types of fabrication imperfections such as coupled damping and stiffness, and mismatched stiffness and un-equal damping term in an on-line fashion, and make a non-ideal gyroscope behaves like the ideal angle measuring gyroscope.

본 해외방문 연구에서는 정밀 자세기준시스템 칩 구현을 위한 기술 연구로서, MEMS 각측정 자이로스코프를 실현하기 위하여, 각측정 구조체 설계 기술, 저잡음 인터페이스 회로 설계 기술, 구조체와 외부 환경 변화에 따른 댐핑 및 고유 진동수 변화 예측 및 보상제어 기 ...

본 해외방문 연구에서는 정밀 자세기준시스템 칩 구현을 위한 기술 연구로서, MEMS 각측정 자이로스코프를 실현하기 위하여, 각측정 구조체 설계 기술, 저잡음 인터페이스 회로 설계 기술, 구조체와 외부 환경 변화에 따른 댐핑 및 고유 진동수 변화 예측 및 보상제어 기술 개발에 목표를 두었으며, 모든 항목에 대해 만족할 만한 성과를 얻을 수 있었다. 특히 적응제어기법을 이용한 각측정 자이로스코프 제어 알고리즘은 기존의 알고리즘 보다 진보된 것으로 모든 종류의 제작오류를 자이로스코프 작동 중에 추정하고 보상할 수 있어서, 기존의 각속도 자이로스코프 구조를 그대로 이용하여 각측정 자이로스코프를 실현시킬 수 있는 강력한 수단이 될 수 있다고 본다.

각측정 자이로는 항법시스템의 핵심요소로 다양한 공공 또는 상업 목적에 활용이 가능한 기술적 중요도가 매우 높은 기반기술 분야이다. 선진 각국에서는 무인로봇, 초소형 무인항공기, 이동차량, 의료기기, 핸드헬드 디바이스 등의 군사/상업용 수요가 급격히 증가함에 ...

각측정 자이로는 항법시스템의 핵심요소로 다양한 공공 또는 상업 목적에 활용이 가능한 기술적 중요도가 매우 높은 기반기술 분야이다. 선진 각국에서는 무인로봇, 초소형 무인항공기, 이동차량, 의료기기, 핸드헬드 디바이스 등의 군사/상업용 수요가 급격히 증가함에 따라 초소형, 초저가의 관성센서를 이용하면서 장시간 운용이 가능한 정밀 ARS의 개발에 박차를 가하고 있다. 저가의 ARS는 민수용 시장과 관련된 시장규모만 해도 2005년 기준으로 약 $5억 규모이며, 특히 MEMS 각측정 자이로스코프를 개발하고 이를 기반으로 한 ARS 칩을 구현할 경우, 곤충모방 초소형 로봇, 수술용 의료기기, 구조물 안전 진단 시스템 등에서 새로운 시장을 창출하거나, 대량 생산을 통한 저가격과 적분기를 제거한 고정밀 성능으로 인하여 기존의 ARS를 대체하는 급격한 수요의 증가가 예상된다. MEMS 자이로스코프는 복잡하고 다양한 기술의 복합체이며, 그 역사가 짧으므로 우리나라가 경쟁력을 확보하기 적합한 분야이며, 특히 MEMS 각측정 자이로스코프는 세계적으로 상용제품이 없고, 아직 기술개발 초기 단계이므로 개발에 성공한다면 세계시장 선점이 가능한 절호의 기회가 될 것이다. 또한 ARS는 높은 신뢰도를 요구하는 첨단기술 분야이므로 부가가치가 매우 높아 기술개발 시 관련 산업에 대한 파급효과가 매우 높을 것으로 예상된다.