로봇의 현재 위지 추적은 무인 로봇 자동 항법시스템의 중요 기술로 센서 데이터로부터 로봇의 위치를 결정하고 환경맵을 구성하는 것이다. 기존 방법으로는 초음파, 레이저 등의 거리 측정 센서를 이용해 로봇의 전역 위치를 찾는 방법과 스테레오 비전을 통한 방법이 개발되었다. 거리 측정 센서만으로 로봇위치 추적 알고리즘은 계산량이 감소하고 비용이 적게 들지만 센서오차율 및 환경장애에 따른 오류가 크다. 이에 반해 스테레오 비전 시스템은 3차원 공간영역을 정확히 측정할 수 있지만 계산량이 많아 고사양의 시스템을 요구하고 알고리즘 구현에 어려움이 있다. 따라서 본 논문에서는 단일 카메라 영상과 PSD(position sensitive device) 센서를 사용하여 로봇의 현재 위치를 추적하고 환경맵을 구성하여 자율이동이 가능한 시스템을 제안한다.
Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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v.27
no.3
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pp.1-13
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2024
This paper proposes a cost-effective system design and user-friendly approach for the key technological elements necessary to configure an autonomous mobile robot. To implement a high-precision positioning system using an autonomous mobile robot, we established a Linux-based VRS (virtual reference station)-RTK (real-time kinematic) GNSS (global navigation satellite system) system with NTRIP (Network Transport of RTCM via Internet Protocol) client functionality. Notably, we reduced the construction cost of the GNSS positioning system by performing dynamic location analysis of the established system, without utilizing an RTK replay system. Dynamic location analysis involves sampling each point during the trajectory following of the autonomous mobile robot and comparing the location precision with ground-truth points. The proposed system ensures high positioning performance with fast sampling times and suggests a GPS waypoint system for user convenience. The centimeter-level precision GNSS information is provided at a 30Hz sampling rate, and the dead reckoning function ensures valid information even when passing through tall buildings and dense forests. The horizontal position error measured through the proposed system is 6.7cm, demonstrating a highly precise dynamic location measurement error within 10cm. The VRS network-RTK Linux system, which provides precise dynamic location information at a high sampling rate, supports a GPS waypoint planner function for user convenience, enabling easy destination setting based on GPS information.
The significance of PNT information in the fourth industrial revolution is viewed differently in relation to the past. Autonomous vehicles, autonomous vessels, smart grids, and national infrastructure require sustainable and reliable services in addition to their high precision service. Satellite navigation system, which is the most representative system for providing PNT information, receive signals from satellites outside the earth so signal reception power is low and signal structures for civilian use are open to the public. Therefore, it is vulnerable to intentional and unintentional interference or hacking. Satellite navigation systems, which can easily acquire high performance of PNT information at low cost, require alternatives due to its vulnerability to the hacking. This paper proposed R-Mode (Ranging Mode) technology that utilizes currently operated navigation and communication infrastructure in terms of Signals of OPportunity (SoOP). For this, the Nationwide Differential Global Navigation Satellite System (NDGNSS), which currently gives a service of Medium Frequency (MF) navigation signal broadcasting, was used to validate the feasibility of a backup infrastructure in domestic maritime areas through simulation analysis.
Accurate positioning is essential for unmanned underwater vehicle (UUV) operations, particularly for long-term survey missions. To reduce the inherent positioning errors from the inertial navigation systems of UUVs, or dead reckoning, underwater terrain observations from sonar sensors are typically exploited. Within the framework of pose-graph optimization, we can generate submaps of the seafloor and use them to add loop-closure constraints to the pose graph by determining the best match between the submaps. However, this approach results in error accumulation in long-term operations because the quality of local submaps depends on the dead reckoning. Hence, we can adopt external acoustic positioning systems, such as an ultrashort baseline (USBL), to add global constraints to the existing pose graph. We assume that the acoustic transponder is installed on a UUV and that the acoustic transceiver is equipped in an unmanned surface vehicle trailing the UUV to maintain an acoustic connection between the vehicles. We simulate the terrain and USBL measurements as well as evaluate the performance of the UUV's pose estimation via online pose-graph optimization.
Recently, the demand for a PRT(Personal Rapid Transit) system based on autonomous navigation is increasing. Accordingly, the applicability investigations of the PRT system on rail tracks or roadways have been widely studied. In the case of unmanned vehicle operations without physical guideways on roadways, to monitor the position of the vehicle in real time is very important for stable, robust and reliable guidance of an autonomous vehicle. The Global Positioning System (GPS) has been commercially used for vehicle positioning. However, it cannot be applied in environments as tunnels or interiors of buildings. The PRT navigation system based on magnetic markers reference sensing that can overcome these environmental restrictions and the vehicle dynamics model for its H/W configuration are presented in this study. In addition, the design of a control S/W dedicated for unmanned operation of a PRT vehicle and its prototype implementation for experimental validation on a pilot network were successfully achieved.
Kim, Young-Hun;Kim, Jae-Myeong;Kim, Gi-Chang;Choi, Yun-Soo
Korean Journal of Remote Sensing
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v.37
no.5_1
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pp.1095-1109
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2021
The technology used to recognize the location and surroundings of autonomous vehicles is called SLAM. SLAM standsfor Simultaneously Localization and Mapping and hasrecently been actively utilized in research on autonomous vehicles,starting with robotic research. Expensive GPS, INS, LiDAR, RADAR, and Wheel Odometry allow precise magnetic positioning and mapping in centimeters. However, if it can secure similar accuracy as using cheaper Cameras and GPS data, it will contribute to advancing the era of autonomous driving. In this paper, we present a method for converging monocular camera with RTK-enabled GPS data to perform RMSE 33.7 cm localization and mapping on the urban road.
Recently, UUVs (unmanned underwater vehicles) have increasingly been applied in various science and engineering applications. In-water inspection, which used to be performed by human divers, is a potential application for UUVs. In particular, the operational safety and performance of in-water inspection missions can be greatly improved by using an underwater robotic vehicle. The capabilities of hovering maneuvers and automatic image mosaicking are essential for autonomous underwater visual inspection. This paper presents the development of a hover-capable autonomous underwater vehicle system for autonomous in-water inspection, which includes both a hardware platform and operational software algorithms. Some results from an experiment in a model basin are presented to demonstrate the feasibility of the developed system and algorithms.
Current Industrial and Technological Trends in Aerospace
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v.4
no.2
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pp.55-67
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2006
20세기에 탄생한 동력비행기는 인간의 이동능력을 비약적으로 향상시켰다. 인류의 미개척지였던 항공분야의 발전은 지속적인 기술개발을 통해 더 빨리, 더 멀리, 더 높이 향하기 위해서 계속 나아가고 있다. 이러한와중에 최근에 괄목할 만한 성장을 이룬 컴퓨터와 소프트웨어 산업의 발전은 비행임무에 따라 위험성이 높거나, 사람이 하기 힘든 반복적이고 지루한 비행을 대신하기위한 로봇 비행체 즉, 무인항공기의 개발을 가능하게 하였다.
무인항공기의 탄생 초기에는 조종사의 희생을 줄이기 위해 군사 분야에서 주로 사용되었으나, 산림감시나 해안정찰, 기상관측, 재난관측, 조난자 수색 등 민수분야의 임무로 점차 활동영역이 넓혀지고 있다.
현재 무인항공기에 탑재된 인공지능의 수준은 안정된 비행이 가능하도록 하는 자동조종(autopilot)과 주어진 비행경로를 추종하기위한 항법유도(Navigation & Guidance)정도이며, 비행 중 발생하는 비상상황에 대처하기 위한 의사판단은 지상의 조종자에 의해 결정된다. 앞으로는 계획되지 않은 상황을 맞이했을 때 무인기 스스로 판단하여 경로를 변경하고, 동시에 여러 무인기들과 협력하여 임무를 수행함으로써 임무효율을 높이는 방향으로 인공지능의 수준이 향상될 것이다.
본 논문에서는 최근의 무인항공기 개발추세와 이들 무인기에 고려되고 있는 제어기에 대해 살펴보고, 향후 무인항공기에 적용될 자율비행 알고리듬과 제어기 시스템의 개발동향에 대해 고찰하였다.
Kim, Eun-Chong;Lee, Yun-Ha;Jung, Young-Kwang;Ra, Won-Sang
Proceedings of the KIEE Conference
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2015.07a
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pp.1383-1384
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2015
In this paper, a dynamics model embedded navigation filter is newly suggested for underwater autonomous systems without position or attitude aid. In order to ensure the observability on the INS errors, the hydrodynamics of the underwater vehicle is incorporated with the INS attitude error. This approach allows us to estimate and compensate the INS errors in spite of using external velocity sensor. Through the simulation, the performance and effectiveness of the proposed scheme are demonstrated.
최근 무인항공기 (Unmanned Aerial Vehicel, UAV)는 장점인 빠른 이동속도와 장착된 카메라를 이용하여 넓은 지역을 감시하기 위해서 활용되고 있다. 하지만, 조종사가 UAV를 직접 조종하여 넓은 지역을 비행하기에는 많은 비용이 발생한다. UAV가 자율적으로 넓은 지역을 비행하는 방법이 요구된다. 이 논문은 웨이포인트를 기반으로 UAV를 비행시키기 위한 Ground Control Station (GCS)의 구조를 제안한다. 비행할 웨이포인트는 위성항법시스템(Global Positioning System, GPS) 기반으로 설정하고 제안한 구조를 기반으로 다양한 임무 수행을 위해 다수의 비행 알고리즘을 정의하여 UAV를 비행시킨다. 부가적으로, 웨이포인트 기반으로 UAV를 비행시키기 위한 사용자 인터페이스도 소개한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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