피토 튜브 기반 자세·공기속도 추정, 거의 전역 수렴 보장

초록

본 논문은 IMU와 최소 하나의 피토 튜브 센서를 이용해 고정익 UAV의 자세와 공기속도를 추정하는 2단계 관측기 구조를 제안한다. 첫 단계에서는 칼만‑형식 리카티 관측기로 기울기(중력 방향)와 몸체 고정 프레임 공기속도를 추정하고, 두 번째 단계에서는 추정된 기울기와 마그네토미터를 결합한 SO(3) 비선형 관측기로 전체 자세를 복원한다. 균일 관측성(Uniform Observability) 가정 하에 전체 시스템이 거의 전역 점근 안정(AGAS)성을 갖음이 증명된다. 실제 비행 데이터 실험을 통해 성능이 검증된다.

상세 분석

이 논문은 고정익 무인항공기(UAV)의 자세와 공기속도 추정 문제를 두 개의 상호 보완적인 관측기로 분할함으로써 기존 VAA(velocity‑aided attitude) 접근법의 한계를 극복한다. 첫 번째 단계는 상태 x =