이 연구는 통신해양기상위성의 영상위치유지 (Image Navigation and Registration, INR) 시스템의 시뮬레이션을 위한 프로그램을 개발하고, 영상오차보상(Image Motion Compensation, IMC) 알고리즘의 성능을 비교분석 하였다. 통신해양기상위성 궤도와 자세 요소를 모델링 하고 궤도오차와 자세오차를 계산하여 이러한 궤도 및 자세오차가 영상왜곡에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 영상오차보상을 하지 않았을 경우와 GOES 위성의 영상오차보상 알고리즘을 적용하였을 경우, 그리고 선행 연구를 통해 개발되었던 개량된 영상오차보상 알고리즘을 적용하였을 경우의 영상들을 비교하여 각 알고리즘의 성능을 확인하였다. 개량된 영상오차보상 알고리즘은 GOES위성의 알고리즘보다 효율적으로 영상왜곡을 보상하였다. 이러한 연구는 통신해양기상위성의 INR시스템을 효과적으로 운용하고 그 성능을 향상시킬 수 있는 기술적 토대를 마련하는데 기여할 것이다.
최근 무선통신시스템에서 직접변환 트랜시버 또는 IF 샘플링 SDR 기반 수신기가 일반적인 트랜시버 구조에 상응하여 설계되어지고 있다. 일반적인 AFC/APC 보상 회로가 기저 대역에서 RF 입력 신호와 국부발진 신호의 주파수 및 위상 오차를 보정할지라도 직접변환 수신 구조에서는 주요한 열화요소로 작용한다. 일반적인 보상 회로의 제한적인 동작 영역과 기저 대역에서의 1/Q 채널의 불평형을 용이하게 보상할 수 있도록 RF 입력 신호단에서 주파수 및 위상 오차를 보정하는 방법을 본 논문에서 제안한다. RF 입력단에서 고정된 주파수 및 위상 오차 이외에 변화하는 주파수 및 위상 오차를 제안된 early-late 보상기에 의해 효과적으로 보상할 수 있다. RF 입력단에서의 주파수 및 위상 오차의 보정으로 직접변환 수신기의 기저 대역에서의 기존 주파수 및 위상 오차 보정 회로는 간단히 설계할 수 있으며 미세한 오차 보정 구조로 용이하게 이용할 수 있다.
본 논문은 1-Hz의 낮은 고정자 전류 주파수에서도 동작하는 순수적분 기반의 자속추정을 위한 온라인 전류측정 오차 보상방법을 제안한다. 오프셋 전류와 변환이득오차에 의한 역상분 전류 성분은 상태관측기를 이용하여 제거하고, 동시에 변환이득오차에 의한 역상분 전류는 동기좌표계에서 영구자석에 의하여 발생된 q축 자속을 기준모델에 의한 값과 추정된 자속에 의한 값 사이의 차이에 의하여 보상한다. 이 보상기는 PI제어기를 이용하여 두 값 사이의 오차가 0이 되도록 제어한다. 또한 적분기 초기값 오차 및 관측기의 전동기 상수 오차에 의한 잔여오차 보상방법도 제안하였다. 타당성을 입증하기 위하여 1.1-kW 영구자석형 동기전동기(PMSM)에 제안된 보상 방법을 구현하여 다양한 실험을 수행하였다.
자율주행 반송차가 주어진 경로를 따라 주행 할 때 주행면의 불균일성과 같은 외란요인과 자율반송차 시스템 자체의 비선형성 등으로 인하여 원치 않는 경로추종오차가 발생하게 되는데 본 연구에서는 이러한 경로추종오차를 최소화하기 위해서 신경회로망을 이용한 경로추종 오차 보상방법을 제안한다. 본 방법에서는 신경회로망을 통하여 조향각 보상량을 제공하므로써 경로추종오차를 보상한다. 신경망은 다층 퍼셉트론을 채용하였으며 역전파 알고리즘의 최급강하규칙(Gradient descent rule)을 이용하여 학습을 수행하였다. 본 제안에서는 학습오차를 경로추종오차로부터 정의하므로써 경로추종오차가 최소화되록 신경회로망을 학습시켰다. 제안된 방법의 타당성은 다양한 경로에 대한 모의실험 및 실제 실험을 통하여 검증하였다.
이 논문에서는 통신해양기상위성 1호기의 영상위치유지를 위한 영상오차보상 알고리즘을 설계하였다. 영상오차보상 알고리즘은 관측영상의 위치결정 및 위치유지를 위한 INR시스템의 핵심요소이다. 궤도와 자세에 대한 다양한 섭동 때문에 위성체의 움직임에 변화가 생기고, 이로 인해 영상기의 포인팅 어긋남이 발생하며, 그 결과로 관측영상의 일그러짐이 유발된다. 포인팅 어긋남을 바로잡기 위하여 보정해 야할 스캔 거울의 각도를 GEOS 위성과 다른 방법으로 계산하였다. 새로 설계된 영상오차보상 알고리즘의 성능을 검증하기 위해 미국의 기상위성 GOES의 INR시스템에 적용된 영상오차보상 알고리즘과 비교평가를 하였다. 설계된 영상오차보상 알고리즘은 영상기의 포인팅 어긋남을 효과적으로 보상함으로써 약 40% 이상의 지향정밀도를 향상시킬 수 있었다.
일반적으로 블록기반 움직임 추정에서 움직임 경계에 위치한 블록 내에서 서로 다른 움직임을 갖는 여러 움직임 영역이 공존한다. 이 때 블록 내의 움직임 보상오차는 각 움직임 영역에 따라 다르게 나타난다. 이는 기존의 평균절대오차와 같이 블록 전체에 대해 누적된 정합오차를 사용할 경우, 그릇된 움직임을 추정하고, 블록 전체의 움직임 보상에서 시각적으로 화질을 저하시키는 결과를 초래할 수 있다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 시공간적으로 인접한 블록들의 움직임 정보를 이용하여 블록을 움직임에 따라 영역별로 나누고, 각 영역별 평균 움직임 보상오차를 구한 후, 영역간 보상오차의 최소편차를 고려하는 새로운 정합함수를 정의함으로써 최적의 움직임 벡터를 추정하기 위한 방법을 제안한다. 모의실험을 실시하여 기존의 평균절대오차를 사용한 전역 탐색법(full search : FS)과 윤곽기반 블룩 정합(edge oriented block matching algorithm)에 대한 추정결과를 서로 비교하여 제안한 방법의 우수성을 보였으며, 특히 움직임 보상결과 움직임 경계에서의 화질향상을 얻을 수 있었다.
대부분의 가공기 혹은 측정기에 있어 이송테이블은 그 기능수행의 기본을 담당하고 있으며 이송테이블의 운동 정밀도와 고속화는 목표하는 정밀도와 생산성으로 직결된다. 종래에는 형상특성, 열변형 등의 계통 오차만을 오프라인(Off-line)으로 측정하고 소프트웨어적으로 보상하는 방법을 사용하였으나 초정밀 분야에서 요구되는 테이블의 운동정밀도는 기계적 강성한계를 넘는 정밀도이므로, 테이블 이송 시 발생하는 운동오차를 실시간으로 측정하고, 보상할 수 있는 온라인(On-line)개념의 능동형 보상이 필요하다. (중략)
본 논문은 SRM의 센서리스 속도제어를 위한 슬라이딩 모드 자속관측기법을 적용하고, 초기기동에서 센서리스 영역까지의 천이구간에서는 동일한 센서리스 추정방식과 계산된 자속의 오차 성분으로 오픈루프 상태에서 속도리플을 억제할 수 있는 방식과 전동기의 온도 및 파라미터 변화에 의한 자속 오차 성분으로 인해 발생하는 위치 추정오차를 보상하기 위한 새로운 추정위치 보상기를 제안한다. 제안된 추정위치 보상기는 SRM의 자기적인 특성에 의해 발생하는 인덕턴스 변곡점 위치를 실제 위치로 가정하여 추정된 센서리스 위치를 순시적으로 보상하는 방식이다.
본 논문은 비대칭 2상 SRM의 센서리스 속도제어를 위한 초기각 검출 및 초기 기동방식과 자속관측기를 적용한 센서리스 제어에서 전동기의 온도 및 파라미터 변동에 의한 자속 오차 성분으로 인해 발생하는 위치 추정오차를 보상하기 위한 새로운 보상기를 제안한다. 제안된 방식은 전압펄스 인가로 초기각을 검출하고 검출된 초기 위치정보를 바탕으로 동일한 전압펄스 인가를 통해 비여자상이 여자상이 되는 회전자 위치를 검출하여 상여자를 교체하는 초기기동을 통해 자속관측기를 적용한 센서리스 제어로 안정적으로 진입하도록 한다. 이 때, 제안된 추정위치 보상기를 통해 추정된 센서리스 위치를 순시적으로 보상한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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