주광 잡광의 영향을 줄이기 위해 전천성 별빛 지향기는 일반적으로 작은 시야각을 사용하며, 동일 시간에 하나의 별만 관측할 수 있어 자세 정보를 출력할 수 없습니다. 본 논문에서는 단일 별 측정을 기반으로 한 별빛 관성 복합 내비게이션 시스템을 제안합니다. 먼저 관성항법기의 출력 자세 및 위치 정보를 기반으로 회전대와 별빛 지향기의 미러를 제어하여 별빛 지향기가 목표 내비게이션 별을 관측하도록 보장합니다. 이후 관성항법기의 오차 모델에 따라 시스템 상태 방정식을 수립하고, 별빛 지향기가 측정한 내비게이션 별 방향 벡터를 기반으로 측정 방정식을 설정하며, 칼만 필터 알고리즘을 이용해 관성항법기의 출력 자세 및 위치 정보를 보정합니다. 이 방법은 별빛 지향기와 관성항법기 간 설치 오차를 시스템 상태 변수로 도입하여 내비게이션 정보를 보정하는 동시에 설치 오차를 추정하므로 실험실에서 보정할 필요가 없습니다. 시뮬레이션을 통해 서로 다른 설치 자세 오차 및 관성항법기와 별빛 지향기 오차가 복합 내비게이션 시스템의 내비게이션 정확도에 미치는 영향을 분석하였습니다. 결과는 이 방법으로 1시간 내비게이션 시 위치 정확도가 90m 이내, 자세 정확도는 8초각 이내이며, 실험실 보정된 설치 자세를 이용한 내비게이션보다 더 높은 정확도를 나타냈습니다. 마지막으로 정적 내비게이션 실험을 수행했으며, 결과는 복합 내비게이션의 위치 오차가 102.90m로 실험실 보정 설치 자세를 직접 사용했을 때보다 약 45.39% 개선되어 본 알고리즘의 유효성을 검증하였습니다.

별빛 관성 복합 내비게이션; 설치 오차 추정; 오차 분석; 칼만 필터