GPS/INS/기압계/방위계를 이용한 연속 측위시스템

A Seamless Positioning System using GPS/INS/Barometer/Compass

본 연구에서는, 보행자의 연속적이고 정확한 위치결정을 위한 보행자 측위시스템의 알고리즘을 소개하고 그 정확도를 분석하였다. 다양한 환경에서의 GPS 신호의 두절에 따른 위치의 불연속성을 해결하기 위하여, GPS, INS, 기압계와 방위계를 강결합의 형태인 중앙 집중형 칼만필터에서 융합하였다. 특히, 저가의 실질적인 시스템을 구성하기 위하여, MEMS IMU를 사용하였고, 실시간 계산의 용이성을 위하여 의사거리를 처리하였다. 이때 저가기기의 선택에 따른 높이와 방위값의 정확도를 보완하기 위하여 압력계와 방위계로부터 측정된 값을 이용한다. 편이, 스케일 오차 등의 상세한 수학적 모델과 융합방법을 소개하였고, 그 결과를 고성능의 GPS/INS 로부터 나온 결과와 비교 검토하였다. 특히 GPS 신호가 단절되었을 경우에 대한 위치 및 자세의 결과 비교를 통하여 위치 획득 정확도 및 가능성을 분석하였고, 향후 연구 방향을 소개하였다.

In this contribution, an integration of seamless navigation system for the pedestrian is introduced. To overcome the GPS outages in various situations, multi-sensor of GPS, INS, electronic barometer and compass are considered in one Extented Kalman filter. Especially, the integrated system is designed for low-cost for the practical applications. Therefore, a MEMS IMU is considered, and the low quality of the heading is compensated by the electronic compass. In addition, only the pseudoranges from GPS measurements are considered for possible real-time application so that the degraded height is also controlled by a barometer. The mathematical models for each sensor with systematic errors such as biases, scale factors are described in detail and the results are presented in terms of a covariance analysis as well as the position and attitude errors compared to the high-grade GPS/INS combined solutions. The real application scenario of GPS outage is also investigated to assess the feasible accuracy with respect to the outage period. The description on the current status of the development and future research directions are also stated.