• 한국정보통신학회논문지
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• 제19권11호
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• pp.2751-2757
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• 2015

유도제어 시스템 체계 개발의 초기단계에는 운용 효과도 도출 및 요구사항 적합성 검토를 통한 체계 개략사양도출을 위해 효과도 분석을 수행한다. 본 논문에서는 M&S (Modeling & Simulation)를 활용하여 항법센서 성능과 환경영향(조류의 세기와 방향)에 따른 유도제어 시스템의 목표점 도달 정확도에 대한 운용 효과도 분석을 수행한다. 효과도 분석을 위해 6자유도 운동모델, 환경모델, 유도항법제어모델을 구성한다. 항법센서는 관성항법센서(Inertia Navigation Sensor, INS)와 도플러 속도센서(Doppler Velocity Log, DVL)로 구성하고, 환경변수는 조류(current)의 세기와 방향이다. 수치 시뮬레이션 결과는 CEP(Circular Error Probability)와 분산을 이용한 확률분석으로 분석한다. 효과도 분석 결과는 항법센서의 가격을 고려한 비용 대비 효율 분석에 활용하여 가격 대비 높은 성능의 센서 사양을 도출할 수 있다. 본 논문에서는 높은 수준의 INS와 낮은 수준의 DVL을 이용하면 가격 대비 성능이 높은 복합항법센서를 구성한다는 것을 보여준다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2015년도 춘계학술대회
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• pp.548-549
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• 2015

무인 잠수정은 자율 무인잠수정(이하 'AUV' 또는 '자율무인잠수정'을 혼용)과 원격조정잠수정(이하 'ROV'로 지칭)으로 분류를 할 수 있다. ROV는 테더 게이블로 인한 작업 범위의 한계와 운동성능 효율이 떨어지는 단점을 지니고 있어, 테더 케이블이 필요 없는 AUV에 대한 필요성이 증대되고 있다. 추측 항법 시스템인 관성 항법 시스템(inertial navigation system, 이하 'INS'로 지칭)은 외부 도움없이 관성측정 장치(inertial measurement unit, 이하 'IMU'로 지칭)를 활용하여 구성된 시스템을 말한다. IMU는 자이로 스코프(gyroscope), 가속도계(accelerometer), 지자기(magnetic)센서로 구성된 측정 장치로 3개의 센서를 사용하여 상호 보정을 통한 기동 체의 위치, 속도 및 자세 정보를 제공한다. 복합항법시스템은 추측항법시스템이 가지는 누적오차와 측위 항법시스템이 가지는 외부환경에 대한 단점을 상호 보완하는 방법으로 연구가 진행 중이다. 하지만 심해서 또는 해양의 특성에 따라 측위 시스템이 사용되지 못하기 때문에 추측 항법시스템의 다양한 관성 센서를 활용한 상로 보완과 신호처리 방법을 통한 연구 개발이 진행 중이다. 다양한 센서 정보를 통합하는 목적으로 칼만 필터와 같은 최적 필터기법이 보편적으로 사용되고 있다. 칼만 필터는 확률 선형 시스템에 대하여 공정잡음 및 측정 잡음이 가우시안 확률 분포를 따를 때 최적의 추정자가 된다. 또한 가우시안 조건을 만족하지 않는 경우에도 선형 추정자 중에 추정 오차의 분산이 가장 작은 추정자이다. 칼만 필터가 최상의 성능을 발휘 하려면 공정잡음과 측정 잡음의 실제 값을 정확히 알아내는 것이 중요하다. 잡음 수준에 대한 정보가 부정확 할 경우 칼만 필터는 발산 할 수 있기 때문에 시스템에서 잡음 수준의 공산은 칼만 필터의 최적 이득을 결정하는 중요한 요소로 추정치에 큰 영향을 준다. 따라서 칼만 필터를 추측항법시스템에 적용 시킬 경우 실제 모텔의 잡음 공분산을 정확히 추정할 수 있는 기법이 요구된다. 추측항법시스템은 다양한 센서를 활용하기 때문에 움직이는 기동 표적에 적용시 잡음공분상이 변하기 때문에 항법시스템이 저하 될 수 있다. 본 연구에서는 다양한 센서를 융합하여 해양 생체 로봇의 정밀 자세 제어가 가능한 시스템을 제안하고자 한다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.408-414
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• 2009

UGV가 임무를 수행하기 위해서는 먼저 자신의 위치를 인식하는 것이 중요하며, 위치 인식을 위해 일반적으로 GPS나 INS 등 하나의 센서로 구성된 항법시스템을 이용한다. 그러나 GPS와 INS와 같은 센서들은 각각 단독으로 사용되기에는 제한사항을 가지고 있다. 즉 GPS는 정확한 위치정보의 제공이 가능하지만 기상과 환경에 의해 위치정보가 단절되며, INS는 독자적인 항법정보의 제공이 가능하지만 오차가 누적되어 정확한 위치추정이 어렵다는 문제점을 가지고 있다. 따라서 연속적이고 정확한 위치추정을 위해서는 센서 융합을 통한 복합 항법시스템이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 GPS와 INS를 융합한 복합 항법시스템을 구성하기 위해 퍼지추론과 언센티드 파티클 필터를 이용한 UGV의 데이터 융합 및 위치추정 알고리즘을 제안한다. 퍼지추론은 GPS와 INS를 융합하는데 있어 수학적인 방법보다 더 간단하게 구현이 가능하며, 언센티드 파티클 필터는 오차보정에 탁월한 성능을 보여주는 비선형 추정 필터이다. 제안한 알고리즘의 성능을 비교분석하기 위해 실험을 실시하였으며, 실험 결과 제안한 알고리즘이 기존 알고리즘보다 연속적이고 정밀한 위치추정이 가능함을 입증하였다.

• 문화기술의 융합
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• 제8권3호
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• pp.259-263
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• 2022

우리나라는 도시화의 진전으로 수도권, 중부권 및 동남권 중심으로 메가시티가 형성되고 있다. 또한, 미래 신성장 동력산업으로 메가시티에서 운용할 수 있는 도심항공 모빌리티(UAM) 개발에 박차를 가하고 있다. 이와 함께, 우주 강국으로 도약하기 위해 2035년까지 자체적인 위성항법시스템(KPS)을 구축할 예정이다. 따라서 도심항공 모빌리티와 한국형 위성항법시스템에서 제공하는 위치정보 서비스를 복합하여 활용한다면 미래 메가시티에서 안정적으로 도심항공 모빌리티를 운용할 수 있을 것이다.

• 한국해양공학회지
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• 제17권4호
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• pp.73-80
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• 2003

This paper presents considerations on the results of the rotating arm test, which was carried out for assessment of an hybrid navigation system for a semi-autonomous underwater vehicle. The navigation system consists of an inertial measurement unit(IMU), an ultra-short baseline(USBL) acoustic navigation sensor and a doppler velocity log(DVL) accompanying a magnetic compass. A navigational systemmodel is derived to include the scale effect and bias errors of the DVL, of which the state equation composed of the navigation states and sensor parameters are 25 in the order. The extended Kalman filter was used to propagate the error covariance, The rotating arm tests were carried out in the Ocean Engineering Basin of KRISO, to generate circular motion. The hybrid underwater navigation system shows good tracking performance against the circular planar motion. Additionally this paper checked the effects of the sampling ratio of the navigation system and the possibility of the dead reckoning with the DVL and the magnetic compass to estimate the position of the vehicle.

• 한국해양공학회지
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• 제17권6호
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• pp.83-90
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• 2003

This paper presents an underwater hybrid navigation system for a semi-autonomous underwater vehicle (SAUV). The navigation system consists of an inertial measurement unit (IMU), and a Doppler velocity log (DVL), accompanied by a magnetic compass. The errors of inertial measurement units increase with time, due to the bias errors of gyros and accelerometers. A navigational system model is derived, to include the scale effect and bias errors of the DVL, of which the state equation composed of the navigation states and sensor parameters is 20. The conventional extended Kalman filter was used to propagate the error covariance, update the measurement errors, and correct the state equation when the measurements are available. Simulation was performed with the 6-d.o,f equations of motion of SAUV, using a lawn-mowing survey mode. The hybrid underwater navigation system shows good tracking performance, by updating the error covariance and correcting the system's states with the measurement errors from a DVL, a magnetic compass, and a depth sensor. The error of the estimated position still slowly drifts in the horizontal plane, about 3.5m for 500 seconds, which could be eliminated with the help of additional USBL information.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제19권8호
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• pp.1959-1964
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• 2015

본 논문은 미국정부의 SA정책 및 GPS 현대화 정책 추진으로 진화 해 온 민간용 GPS 수신신호의 항법파라미터 분석에 중점을 둔 연구로서, 향후 GPS 신호를 포함하거나 또는 포함하지 않는 복합 위성항법시스템에 대한 종합분석을 하기 위한 연구이다. 특히, 본 논문에서는 위성의 기하학적 행렬을 기초로 한 GDOP 이론에 대한 체계적 정립과, 위성배열의 변화 및 반송파대 잡음비의 변화에 따른 L1, C/A 수신 신호를 수집하여 통계적 분석을 하였다. HDOP 0.5, PDOP 1.2, VDOP 1.1의 GDOP 편차에 대응하는 항법 정밀도에 대하여 회전타원체 및 ECEF 좌표계를 기준하여 분석하였다. 본 연구에서 얻은 항법 파라미터의 정보들은 향후 다국적 및 다중위성항법에 대한 종합분석에 활용될 것으로 예상한다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제44권12호
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• pp.44-53
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• 2007

이 논문은 실외에서 실시간 적이고 안정적이며 정확도가 높은 위치 인식 정보 및 위치 기반 서비스 제공을 위한 복합 위치인식 알고리즘 개발에 초점을 둔다. 현재 사용 중인 위성 항법 시스템에 갈릴레오 위성 항법 시스템을 병행하여 사용할 경우 사용 주파수의 증가와 가시 위성의 증가로 전리층 오차 등 여러 가지 오차 요인을 줄일 수 있다. 따라서 더 이상 거리 오차는 위치 인식에서는 문제가 되지 않는다. 하지만 노이즈로인해 생기는 chips 등기 오차는 acquisition이나 tracking 지연 오차를 유발하게 되어 수신기의 성능을 저하시킨다. 이를 해결하기 위하여 이 논문에서는 고 정밀도 향상을 위한 correlator를 제안하여 수신기의 성능 향상에 그 목적이 있다.

• 한국항행학회논문지
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• 제27권4호
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• pp.374-381
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• 2023

본 연구는 기존 UAM에서 주로 사용하는GNSS 항법과 협동 운용할 수 있도록 지상기반 C밴드 주파수(5.03~5.15GHz)를 이용한 전파항법 VOR/DME 구현에 관한 것이다. 이것은 항공우주를 감독하는 미연방항공국 규칙 Title 14 CFR- Aeronautics and Space 135.165에서 제시한 '2개 이상의 독립적인 항법소스를 비행체에 적용' 규정사항을 충분히 만족할 수 있는 항법기술 중 하나이다. 본 연구에서는 무인항공기용 주파수 5.03~5.15 GHz를 사용하였으며, 무인항공기에서 도착 버티포트까지의 방위각과 거리정보를 획득에 필요한 VOR/DME 시스템 구현을 수행하였다. 이를 위하여, 전파 전파경로 손실분석에 의한 링크버짓 도출, 소형화된 도플러 VOR용 안테나 형상설계 및 기존 항공기용 보다 측위거리 해상도가 향상된 DME 설계 등을 수반하였다. 본 연구 결과물은 지상기지국과 UAM에 장착할 수 있는 단말기로 구성되며, 각각 시제품 제작 및 주요 성능검증을 수행하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제4권3호
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• pp.17-23
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• 2010

GPS sensors provide accurate position and velocity of moving vehicles. However, GPS is weak at intermittent signal loss and large position error. Combination with INS improves the GPS position accuracy during the GPS signal loss. In this paper, a fusion filter using GPS and INS is developed and its perfomance is analyzed with RC car and RC airplane experiments.