• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
• /
• 제19권4호
• /
• pp.13-22
• /
• 2013

모션 캡처 장치는 자연스러운 인체 동작을 생성하는 것을 용이하게 하여 영화, 컴퓨터 게임, 컴퓨터 애니메이션 등 여러 분야에서 폭넓게 사용되고 있다. 그 중 관성 센서를 활용한 모션 캡처 장치는 보다 널리 사용되고 있는 광학 모션 캡처 장비에 비해 소요 공간과 비용 측면에서 이점을 가지고 있으나 비교적 높은 노이즈로 인해 측정 결과의 정밀도가 떨어지는 단점이 있다. 특히 관성 센서에 포함되어 중력 방향을 계측하는 가속도 센서는 센서의 선형 가속 운동으로 인해 중력 방향의 계측 정밀도가 떨어지는 문제를 갖는다. 본 논문에서는 관절체에 부착된 센서의 자세 측정 정확도를 높이기 위해 가속도 센서에서 선형 가속도 성분을 제거하는 기법을 제안한다. 아울러 센서가 부착되어 있는 관절체의 회전축 및 센서의 부착 위치를 보정하는 기법을 소개한다. 이 보정 기법은 관성 센서가 관절체의 임의의 위치와 방향으로 부착되는 것을 가능하게 한다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
• /
• 한국항해항만학회 2006년도 International Symposium on GPS/GNSS Vol.2
• /
• pp.455-458
• /
• 2006

관성항법장치는 관성항법장치를 구성하는 관성센서인 가속도계 및 자이로의 오차요소에 의해 수평축 항법오차는 슐러주기를 가지고 서서히 증가하는 반면에 수직축 오차는 기하급수적으로 증가하는 특성을 가지고 있다. 그러므로 관성항법장치를 장시간 운용하는 경우에는 비관성 보조센서를 이용하여 관성항법장치의 수직축 항법오차에 대한 보정을 반드시 수행하여야 한다. 관성항법장치의 수직축 항법오차를 보정하기 위한 비관성 보조센서의 일종인 기압고도계는 계측된 대기압과 모델링 된 대기압을 비교하여 항체의 고도를 측정하는 방법을 이용하기 때문에 항체의 자세변화 등에 매우 민감하고 대기압 측정오차에 의해 매우 큰 진폭의 잡음 및 바이어스가 존재한다. 본 논문에서는 시뮬레이션 및 시험을 통하여 기압 고도계의 잡음 및 바이어스 오차 성분에 의한 baro-inertial 고도루프의 성능분석 결과를 제시하고 기압고도계 잡음에 둔감한 INS/기압고도계 칼만필터의 설계 결과를 제시한다.

• 항공우주기술
• /
• 제9권1호
• /
• pp.50-59
• /
• 2010

본 논문에서는 KSLV-I 관성항법유도장치 관성계측부에 대한 오차 모델 확인 및 항법오차 추정을 위해 관성항법유도장치 탑재 소프트웨어를 통한 정렬 및 항법계산 결과와 관성계측유닛 후처리 소프트웨어인 Inertial Explorer를 통한 정렬 및 항법계산 결과를 비교하였다. Inertial Explorer의 칼만필터를 통한 관성계측부 오차 추정 정확도 확인을 위해 Allan Variance를 통한 관성계측부 확률적 오차모델을 이용하여 관성계측부 오차모델 상태변수 공분산 값을 설정하였고, 정적상태에서의 정렬 및 항법시험, 동적환경에서의 주행항법시험을 수행하였다. INGU 탑재 소프트웨어와 Inertial Explorer를 통한 정렬 및 항법계산 결과 비교를 통해 본 논문에 설정한 KSLV-I 관성항법유도장치 관성센서 오차모델의 유효성을 확인하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
• /
• 한국해양정보통신학회 2010년도 춘계학술대회
• /
• pp.144-147
• /
• 2010

본 연구에서는 실내의 활동추적 시스템을 위해 가속도센서와 지자계 센서를 이용하여 외부로부터 독립적인 소형의 관성항법장치를 제안하였다. 기존의 실내 위치추적은 주로 GNSS(global navigation satellite system)의 정보를 가져와 실내 환경에 맞게 초음파와 RSSI(received signal strength indicator)등을 이용하여 구성한 경우가 연구되었으나 이러한 위성항법은 좌표 값이 미리 저장된 고정 노드가 필수적이라는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 실내 환경과 같이 이동거리가 길지 않으며, 기존 환경 및 외부로부터의 영향에서 자유로운 관성항법을 이용한 실내 활동추적시스템을 제안하였다. 이를 위해 지자계 센서와 3축 가속도 센서를 사용한 신호 계측부와 Zigbee기반의 무선 센서 네트워크를 이용한 무선 전송부를 구성하였으며, 계측된 데이터의 분석으로부터 실내 위치추적의 가능성을 평가하였다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제39권2호
• /
• pp.179-185
• /
• 2015

가속도계의 신호는 운동체의 가속도와 다르며, 운동체의 자세가 변화하는 경우 가속도계 단독으로 센서가속도를 계측할 수 없다. 본 논문에서는 3 축 가속도계와 3 축 자이로스코프로 구성된 6 축관성센서 신호를 바탕으로 운동체의 자세가 지속적으로 변화하는 가운데 가속도를 정확히 추정할 수 있는 칼만필터를 제안한다. 제안하는 알고리즘은 센서의 자세뿐 아니라 센서가속도가 상태벡터의 일부로 설정되어 있는 새로운 구조의 칼만필터로써, 센서 가속도를 명시적으로 정확히 구할 수 있다. 제안된 필터는 다양한 조건하에서 광학모션캡쳐시스템을 이용하여 그 정확성이 검증되었는데, 최신 Xsens MTw 센서와 동등수준의 성능이었다. 제안된 알고리즘은 6 축 관성센서를 바탕으로 운동체의 가속도 추정이 필요한 다양한 모션센서 응용분야에 적용될 수 있다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
• /
• 한국해양정보통신학회 2011년도 춘계학술대회
• /
• pp.100-103
• /
• 2011

GFINS(gyro-free inertial navigation system)는 가속도 센서에서 계측된 데이터를 2차 적분하여 yaw를 계산한다. 하지만 가속도 센서는 외란과 적분 오차에 의한 누적오차가 지속적으로 커지는 문제가 있다. 따라서 본 논문에서는 퍼지 추론 시스템(FIS: fuzzy inference system)을 이용해 가속도 센서의 데이터를 보정함으로써 누적오차를 줄이는 방법을 제안한다. 제안된 방법의 성능평가를 위해, 직접 설계한 전방향 AGV를 이용하여 직선과 측면, 대각에 대해 반복 실험하였다. 실험 결과, 제안된 방법이 가속도 센서의 데이터를 효과적으로 보정하는 것을 확인하였다.

• 한국전자통신학회논문지
• /
• 제10권4호
• /
• pp.469-475
• /
• 2015

본 논문은 반도체 센서를 이용하여 공간상 시스템의 자세를 정확히 측정할 수 있도록 확장 칼만 필터를 설계하는 방법에 관한 연구이다. 공간상 자세는 관성좌표계(고정 좌표계)로부터 몸체에 부착된 회전좌표계의 상호 관계로 표현한다. 자세를 표현하는데 있어서 간결한 방법인 쿼터니언을 상태변수로 이용하며, 속도 센서로부터 계측된 값을 입력으로 가정하고, 상태 변화를 추정하였다. 그리고 가속도 센서로부터 획득된 값을 관측 데이터로 하여 추정한 값과의 정합과정을 통해 최적의 추정치를 얻어낸다. 이때 추정의 정밀도를 높이기 위해 추정 주기를 센서특성에 맞춰 조절하도록 확장 칼만 필터를 설계하였다. 그 결과, 3축 속도 센서와 3축 가속도 센서를 이용하여 설계된 추정기의 RMS(: Root Mean Square) 추정오차가 시뮬레이션에서 약 1.7 [$^{\circ}$] 이하로 유지되었고, 실험에서 100 [ms] 의 주기로 상태추정을 함으로 추정기가 유용함을 입증하였다.

• 한국해양공학회지
• /
• 제19권5호
• /
• pp.71-77
• /
• 2005

This paper presents an integrated underwater navigational algorithm for unmanned underwater vehicles, using additional two-range transducers. This paper proposes a measurement model, using two range measurements, to improve the performance of an IMU-DVL (inertial measurement unit - Doppler velocity log) navigation system for long-time operation of underwater vehicles, excluding DVL measurement. Extended Kalman filter was adopted to propagate the error covariance, to update the measurement errors, and to correct the state equation when the external measurements are available. Simulation was conducted with the 6-d.o.f nonlinear numerical model of an AUV in lawn-mowing survey mode, at current flaw, where the velocity information is unavailable. Simulations illustrate the effectiveness of the integrated navigation system, assisted by the additional range measurements without DVL sensing.

• 전력전자학회:학술대회논문집
• /
• 전력전자학회 2006년도 전력전자학술대회 논문집
• /
• pp.13-15
• /
• 2006

센서리스 제어를 위한 상태 관측기의 설계시 기존의 바이너리 관측기의 성능을 향상시키기 위해 스위칭 평면에 적분항을 추가함으로서 정상상태의 성능을 향상시킬 수 있다. 또한 전동기의 관성계수나 마찰계수와 같은 운동방정식의 파라미터들은 계측하기 어려우며 관측기의 성능저하를 야기하므로 실제구현에서도 많은 제약이 따른다. 이러한 문제를 해결하기 위해 적응 적분바이리 관측기를 제안하다. 그리고 정격속도 이상으로 구동하기 위해서 약계자 영역에서의 센서리스 제안한다. IPMSM이 w가 보다 높은 속도에서 운전되기 위해서는 정격전압이상의 입력이 요구되어진다. 그러나 정격전압에서 d축 전류가 회전자 자속을 감소시키는 방향으로 주입된다면 더 높은 속도에서 운전되어질 수 있다.

• 한국정밀공학회지
• /
• 제32권4호
• /
• pp.377-386
• /
• 2015

Joint force/torque estimation by inverse dynamics is a traditional tool in biomechanical studies. Conventionally for this, kinematic data of human body is obtained by motion capture cameras, of which the bulkiness and occlusion problem make it hard to capture a broad range of movement. As an alternative, inertial motion sensing using cheap and small inertial sensors has been studied recently. In this research, the performance of inertial motion sensing especially to calculate inverse dynamics is studied. Kinematic data from inertial motion sensors is used to calculate ground reaction force (GRF), which is compared to the force plate readings (ground truth) and additionally to the estimation result from optical method. The GRF estimation result showed high correlation and low normalized RMSE(R=0.93, normalized RMSE<0.02 of body weight), which performed even better than conventional optical method. This result guarantees enough accuracy of inertial motion sensing to be used in inverse dynamics analysis.