• 제목/요약/키워드: 오차 공분산 행렬

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선배열 센서를 이용한 근거리 다중 표적 위치 추적 알고리즘 (Multiple Target Position Tracking Algorithm for Linear Array in the Near Field)

  • 황수복;김진석;김현식;박명호;남기곤
    • 한국음향학회지
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    • 제24권5호
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    • pp.294-300
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    • 2005
  • 지금까지 근거리 다중 표적에 대한 위치 추적은 2차원 MUSIC (MUltiple Signal Classification) 기법 등으로 표적 의 위치를 추정하여 JPDA (Joint Probabilistic Data Association) 필터 등의 순차적 상태 추정 알고리즘을 적용해 왔다. 그러나 이러한 방법은 데이터 연관 과정을 해결해야할 뿐 아니라 샘플 기간마다 표적의 위치를 추정하기 위해 많은 격자를 탐색해야 하므로 연산량 부하가 가중된다 또한 다수의 표적이 근접하여 위치할 경우 각 표적에 대한 위치 추정 오차가 크게 되어 위치 추적 성능이 저하되는 단점이 있다. 본 논문에서는 근거 리 음장 (near field)에서의 선배열 센서 출력 신호 공분산 행렬로부터 위치 변위를 추정하여 근거리 다중 표적에 대한 위치 추적이 가능한 알고리즘을 제안하였으며, 근접 및 교차 표적에 대한 모의실험을 수행하여 그 성능의 우수함을 확인하였다.

교란성분 모델링이 IMMU기반 자세추정 정확성에 미치는 영향 (Effect of Disturbance Modeling on IMMU-Based Orientation Estimation Accuracy)

  • 최미진;이정근
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제41권8호
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    • pp.783-789
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    • 2017
  • 9축 IMMU기반의 3차원 자세추정에 있어 대표적인 정확성 저하요인은 가속도계 신호를 교란시키는 외부가속도와 지자기센서 신호와 관련된 자기교란이라는 두 가지 교란성분이다. 교란성분에 의한 영향을 최소화하기 위해 모델링기반 기법과 스위칭 기법이 제안되어 왔고, 이를 비교한 연구도 진행된 바 있다. 그러나 모델링기반 기법에서 모델링의 차이가 자세추정 성능에 미치는 영향에 대한 연구는 현재까지 발표된 바 없다. 본 논문은 교란성분 모델링이 IMMU기반 자세추정 정확성에 미치는 영향을 확인하기 위해, 모델링에 차이가 있는 최근 발표된 두 알고리즘을 다양한 시험조건에서 비교하였다. 이를 통해 교란성분 모델링의 차이는 진행잡음 공분산 행렬에 차이를 발생시키며, 이로 인해 자세추정 성능에 영향을 끼칠 수 있음을 확인할 수 있었다. 시험결과 두 알고리즘은 평균제곱근오차에서 롤 피치 요평균 $1.35^{\circ}$ 및 요성분 $3.63^{\circ}$의 차이를 발생시켰다.

LIN/CAN 차량용 인터페이스와 칼만 필터 기능을 통합한 차량용 ECU 설계 (Vehicle ECU Design Incorporating LIN/CAN Vehicle Interface with Kalman Filter Function)

  • 정선우;김용빈;이성수
    • 전기전자학회논문지
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    • 제25권4호
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    • pp.762-765
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    • 2021
  • 본 논문에서는 자동차의 위치 및 자세 추정에 사용되는 칼만 필터 가속기를 내장한 차량용 ECU(electronic control unit)를 설계하고 구현하였다. 프로세서 코어는 RISC-V를 사용하였으며 칼만 필터의 행렬 연산을 수행하는 가속기, 차량 내 통신에 사용되는 CAN(controller area network) 제어기, 센서 연결에 사용되는 LIN(local interconnect network) 제어기를 내장하였다. 칼만 필터 연산은 시간 업데이트와 측정 업데이트의 두 단계로 나뉘며 시간 업데이트 단계에서는 현재 상태변수와 오차 공분산을 예측하고 측정 업데이트 단계에서는 입력값을 받아 칼만 이득을 계산하여 값을 보정한다. 보통 소프트웨어에서는 곱셈에 부동소숫점 연산을 사용하지만 본 논문에서는 하드웨어 면적을 줄이기 위해 정밀도 분석을 고려한 고정소숫점 곱셈기를 사용하였다. 설계된 ECU는 Verilog HDL을 이용하여 검증하였으며 28nm 실리콘 공정으로 구현하였다. 28nm 실리콘 공정으로 구현하였을 때 동작 주파수는 100MHz, 면적은 0.37mm2, 게이트 수는 76만 게이트였다.

멀티베이스라인 인터페로미터 시스템에서의 자체 교정 방향 탐지 방법 (Self-Calibration for Direction Finding in Multi-Baseline Interferometer System)

  • 김지태;김영수;강종진;이득영;노지현
    • 한국전자파학회논문지
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    • 제21권4호
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    • pp.433-442
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    • 2010
  • 본 논문에서는 멀티베이스라인 인터페로미터 방향 탐지 시스템에서 진폭 및 위상 부정합 오차를 보정할 수 있는 공분산행렬 기반 자체 교정 알고리즘을 제안한다. 제안된 기법은 비용함수를 정의한 후 제한 조건을 갖는 비선형 최소화 방법으로서, 공간 섹터를 이용하여 부정합 오차를 획기적으로 교정하는 알고리즘이다. 다만 공간 섹터를 선정하기 위하여 초기 추정각을 요구하는 단점이 있으나, 이는 일반적인 비선형 최소화 문제의 공통적인 단점이다. 적절한 공간 섹터 간격을 선정하여 시뮬레이션한 결과, 제안된 방법이 기존 인터페로미터 방식보다 표본바이어스, 표본표준편차, 평균제곱오차면에서 획기적으로 우수한 통계적 성능을 보여주었다. 더구나 섹터 간격이 도래각과 $5^{\circ}$ 이내일 경우에, 30 dB의 진폭 부정합 및 $50^{\circ}$ 이상 큰 값의 위상 부정합이 발생하는 경우에도 획기적인 보정 능력을 보여주었으며, 신호대 잡음비에도 덜 민감한 특징을 나타내었다.

Holstein종 젖소의 선형심사형질에 대한 유전모수추정 (Estimation of Genetic Parameter for Linear Type Traits in Holstein Dairy Cattle in Korea)

  • 이기환;상병찬;남명수;도창희;최재관;조광현
    • Journal of Animal Science and Technology
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    • 제51권5호
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    • pp.345-352
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    • 2009
  • 본 연구는 1998부터 2007년도까지 수집된 국내 홀스타인종 22,175두의 15개 형질에 대한 332,625개의 선형심사 점수, 22,175개의 최종점수와 84,612개의 혈통정보를 이용하여 유전모수를 추정하기 위해 실시하였다. 유전 및 오차 분산-공분산은 16개 형질에서 2개 형질씩 짝을 지어 총 225개 형질조합에 대하여 이형질(二形質) 모형을 이용하여 DFREML 패키지로 추정하였다. 키(ST), 강건성(STR), 체심(BD), 예각성(DF), 엉덩이 기울기(RA), 엉덩이 너비(TW), 옆에서 본 뒷다리(RLSV), 발굽기울기(FA), 앞유방의 붙음성(FUA), 뒷유방의 부착높이(RUH), 뒷유방의 너비(RUW), 정중제인대(UC), 유방의 깊이(UD), 뒤에서 본 앞유두의 배열위치(FTP), 앞유두의 길이(FTL) 그리고 최종점수(FS)에 대한 유전력은 각각 0.31, 0.21, 0.25, 0.10, 0.29, 0.19, 0.09, 0.06, 0.1, 0.293, 0.1, 0.20, 0.196 0.190, 0.28 그리고 0.15로 추정되었다. 키는 강건성과 0.9 의 가장 높은 정(+)의 상관을 나타냈다. 반면, 옆에서 본 뒷다리는 발굽기울기와 -0.56의 가장 높은 부(-)의 상관을 나타냈다. 엉덩이 기울기는 정중제인대를 제외한 유방형질과 -0.17에서 -0.02의 부 (-)의 상관을 보였다. 특히 뒷유방의 너비는 강건성(0.60), 체심(0.62), 엉덩이 너비(0.49)와 높은 정(+)의 유전상관을 나타냈다. 반면, 유방 깊이는 강건성(-0.4), 체심(-0.4)과 높은 부(-)의 유전상관을 보였다. 앞유두의 길이는 앞유방의 붙음성, 뒷유방의 부착높이, 뒷유방의 너비, 정중제인대 그리고 유방의 깊이와 모두 부(-)의 유전상관을 나타냈다. 최종점수는 정중제인대(0.12), 유방의 깊이(0.18), 그리고 뒤에서 본 앞유두의 배열위치(0.2)와 정(+)의 유전상관을 보였다. 하지만 유전 및 잔차 분산-공분산 행렬이 양정치 행렬이 아닌 것으로 나타났기 때문에 유전능력평가에 이용하기위해서는 주의가 필요하며, 모든 형질에 대한 유전상관을 동시에 추정하는 등의 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료되었다.

마비환자의 근전도제에기능적전기자극을 위한 M-wave 제거용 최적적응필터 설계 (Design of an Optimal Adaptive Filter for the Cancellation of M-wave in the EMG Controlled Functional Electrical Stimulation for Paralyzed Individuals)

  • 염호준;박영철;이영희;윤영로;신태민;윤형로
    • 대한의용생체공학회:의공학회지
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    • 제25권6호
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    • pp.479-487
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    • 2004
  • 중추신경계손상으로 인하여 약화된 근육기능을 회복하기 위한 전기자극의 제어신호로 생체신호를 이용하고 있다. 생체신호중에서 마비된 근육에서 발생되는 자발적이면서 근수축을 하기에 부족한 자발근전도신호로 전기자극의 강도를 조절해야 하는 경우, 전기자극에 의해 발생되어 자발근전도신호에 섞이는 M-wave를 제거해야 한다. 본 연구에서는 M-wave를 제거하고 동시에 자발근전도신호의 크기를 보존하기 위한 최적필터를 설계하였고 최적필터의 계수는 입력 공분산 행렬의 최소고유치에 해당하는 고유벡터가 됨을 보였으며. inverse Power methd(IPM)을 사용하여 이를 적응적으로 구현하는 과정을 통해 기존의 예측오차필터 방법이 부최적 방법임을 보였다. 최적필터의 성능을 평가하기 위하여 모의데이터에 대한 false-positive rate를 측정하여 분석하였으며, 실험결과는 최적필터가 이전에 연구되었던 예측오차필터에 비해 효과적으로 M-wave를 제거할 수 있음을 보여준다.

혈압의 역학적 연구와 지속성(tracking)에 대한 통계학적 분석 (Statistical methods for evaluating the tracking phenomenon of blood pressure)

  • 서일;남정모;강형곤
    • 응용통계연구
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    • 제6권2호
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    • pp.191-200
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    • 1993
  • 이 연구는 혈압에 대한 역학적인 연구의 특성 및 중요성을 소개하고 우리나라 아동의 혈압에 지속성 현상이 있는가를 밝히고자 하였다. 지속송에 대한 통계적 분석방법으로서 상관분석, 성장곡선 모형을 이용한 McMahan의 방법, 그리고 Blomqvist가 제안한 방법등을 우리나라 일부지역에서 6년간 추적관찰된 아동혈압자료에 적용하여 그 결과들을 비교 분석하였다. 측정오차를 교정한 상관분석은 계산이 용이하다는 장점이 있으나 추정된 상관계수 행렬이 시간의 차(lag-difference)에 따라 단조함수가 되지 않을 수 있으며 이런 경우 지속성에 대한 해석상의 어려움이 있다. McMahan 모형은 지속성을 역학적인 관점에서 타당성이 이다고 생각되는 상대 순위의 유지도란 개념으로 정의하고 또한 전체자료에 대한 공분산구조를 모형에 반영하여 요약된 지속성에 대한 지표를 계산할 수 있는 장점이 있으나, 계산이 복잡하고 성장곡선모수의 치수를 결정하는데 따른 어려움이 있다. Blomqvist 모형은 지속성을 초기 시점에서의 측정값과 전체 시계열자료에서의 변화율간의 선형적인 관계로부터 정의하고 이 경우 발생할 수 있는 평균으로서의 회귀에 대한 영향을 수학적으로 교정하였다는 장점이 있으나, 추정값이 양수가 아닌 경우 역학적인 관점에서의 해석상의 문제점이 존재한다.

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고정 신호원의 위치 추정을 위한 직접 위치 결정 기법의 정확도 향상 방법 (Direct Position Determination Method with Improved Accuracy for Estimating Static Source Position)

  • 임재혁;이승진;송종인;정원주;이재훈
    • 한국전자파학회논문지
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    • 제29권11호
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    • pp.884-890
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    • 2018
  • 본 논문에서는 신호원의 수신 신호 정보를 이용하여 직접 신호원 위치를 추정하는 DPD(Direct Position Determination) 기법을 기반으로 향상된 고정신호원 위치 추정 기법을 제안한다. 기존의 DPD 기법을 이용하여 위치 추정을 할 때, 기준 수신기와 다중 이동 수신기 쌍의 선택 방법에 따라 위치 추정 정확도 및 추정오차의 경향이 다르게 나타난다. 이러한 사실을 바탕으로, 각 수신기 쌍에서의 공분산행렬을 이용하여 신호원 위치 추정의 가중치를 얻었으며, DPD 기법에 적용하였다. 마지막으로 제안된 DPD 기법을 이용하여 신호원 위치를 추정하였으며, 기존 DPD 기법과 비교하여 추정 정확도가 향상됨을 확인하였다.

통계모형을 이용하여 모의실험 결과 분석하기 (Analysis of simulation results using statistical models)

  • 김지현;김봉성
    • 응용통계연구
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    • 제34권5호
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    • pp.761-772
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    • 2021
  • 모의실험 결과를 보통 표나 그림으로 보고한다. 하지만 모의실험이 다양한 조건에서 실시되었고 실험조건마다 추정량의 성능 우위에 대한 결과가 다르면 표와 그림만으로 추정량의 성능을 비교하기가 어렵다. 또한 실행시간이 오래 걸리는 모의실험의 경우 모의실험 반복횟수를 크게 하기 어렵다. 회귀모형을 이용하여 모의실험 결과를 분석하면 보다 체계적이고 효과적으로 추정량의 성능을 비교할 수 있다. 이때 실험조건과 추정량에 따라 성능의 변동이 다를 수 있으므로 회귀모형에서 오차항의 이분산성을 허용해야 하며, 여러 개의 추정량을 동시에 비교해야 하므로 다중비교를 실시해야 한다. 모의실험 결과에 대한 분석이라는 맥락에서 이분산성과 다중비교에 대한 배경이론을 소개하고 예시를 통해 구체적 분석방법도 제시한다.

평균 제곱 투영 오차의 기울기에 기반한 가변 망각 인자 FAPI 알고리즘 (Mean Square Projection Error Gradient-based Variable Forgetting Factor FAPI Algorithm)

  • 서영광;신종우;서원기;김형남
    • 전자공학회논문지
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    • 제51권5호
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    • pp.177-187
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    • 2014
  • 본 논문에서는 고속 부공간 추적 기법인 FAPI (Fast Approsimated Power Iteration)에 GVFF RLS (Gradient-based Variable Forgetting Factor Recursive Least Square Error)를 적용한 GVFF FAPI 를 제안한다. 기존의 FAPI는 신호의 공분산 행렬을 추정하기 위해 고정 망각 인자를 사용하기에, 부공간이 지속적으로 변하는 비정재 환경에 적용하기 여려운 단점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, GVFF FAPI는 개선된 MSE (Mean Square Error)의 분석으로부터 유도된 MSE의 기울기 기반의 시변 망각 인자를 사용한다. 또한 GVFF RLS의 망각 인자 업데이트 식을 개선하여 부공간이 지속적으로 변하는 비정재 환경에서 부공간 에러를 줄인다. 개선된 망각 인자 업데이트 식은 MSE의 기울기가 양수이면 망각 인자를 빠르게 감소하게 하고 MSE의 기울기가 음수이면 망각 인자를 천천히 증가시킨다. 모의실험을 통해서 도래각이 지속적으로 변하는 환경에서 GVFF FAPI 알고리즘이 기존의 FAPI 알고리즘보다 작은 부공간 에러를 가지는 것을 보이고, 추적된 부공간을 도래각 추정기법에 적용하였을 때 추적된 도래각의 RMSE (Root Mean Square Error)가 더 작은 것을 확인한다.