• 전자공학회논문지SC
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• 제48권6호
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• pp.82-90
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• 2011

본 논문에서는 실외 정밀 위치 추정을 위하여 설계된 GPS(Global positioning system)-INS(Inertial navigation system) 결합 시스템의 잡음 필터링 기법과 데이터 결합을 위한 기법을 소개한다. 실외 이동 항체의 속도 변화에 따라 차등적으로 발생하는 INS의 잡음들을 이산 웨이블릿 변환을 통해 신호를 분석하고 발생하는 잡음들을 데이터의 왜곡을 최소화하며 제거할 수 있는 차등 임계화 기법을 통한 필터링 기법을 제안하였다. 이는 항체의 가/감/등속을 고려하지 않고 특정 로우/하이 필터를 적용하여 데이터의 왜곡이 일어나는 기존 필터링 기법을 개선한 것이다. 또한 UPF를 이용해 비선형 특성과, 비가우시안 잡음의 특성을 가지는 실외 이동 항체의 GPS와 INS의 결합시킴으로서 실외에서 정밀하게 위치를 추정할 수 있게 하였고 이를 설계하여 실험을 통해 성능을 분석하였다.

• 한국항행학회논문지
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• 제21권4호
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• pp.339-346
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• 2017

본 논문에서는 위성항법장치와 관성항법장치가 장착된 항체의 고속 이동을 모의하는 환경에서 재밍신호가 인가되었을 때, INS-aided 알고리즘이 장착된 위성항법장치의 재밍대응 성능향상을 검증하기 위한 관성항법장치 모의 장치의 설계 방안을 제시한다. 위성항법 시뮬레이터와 연동하여 관성데이터를 제공할 수 있는 고가의 관성항법장치 시뮬레이터를 대체하기 위해 상대적으로 낮은 가격으로 제작할 수 있는 관성항법장치 모의 장치 설계 방안을 제시하였다. 제안한 설계를 기반하여 제작한 모의 장치를 이용하여 INS-aided 알고리즘이 장착된 위성항법장치의 재밍대응 성능을 검증하기 위해 항체의 고속 이동 환경을 모의한 시험 환경을 구축하였다. 모의 시험을 통해 GPS L1 C/A와 L2C 항법신호에 인가되는 협대역/광대역의 재밍신호에 대응하여 INS-aided 알고리즘 미적용 시와 대비하여 기존 문헌에서 분석한 +5 dB의 재밍대응 성능 향상이 가능함을 확인하였다. 모의 시험 결과를 통해 본 논문에서 설계하여 제작한 관성항법장치 모의 장치가 재밍대응 성능향상 검증을 위한 관성데이터 주입이 가능함을 검증할 수 있었다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2006년도 International Symposium on GPS/GNSS Vol.1
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• pp.277-282
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• 2006

It is well known that Kalman filtering is an optimal real-time data fusion method for GPS/INS integration. However, it has some limitations in terms of stability, adaptability and observability. A Kalman filter can perform optimally only when its dynamic model is correctly defined and the noise statistics for the measurement and process are completely known. It is found that estimated Kalman filter states could be influenced by several factors, including vehicle dynamic variations, filter tuning results, and environment changes, etc., which are difficult to model. Neural networks can map input-output relationships without apriori knowledge about them; hence a proper designed neural network is capable of learning and extracting these complex relationships with enough training. This paper presents a GPS/INS integrated system that combines Kalman filtering and neural network algorithms to improve navigation solutions during GPS outages. An Extended Kalman filter estimates INS measurement errors, plus position, velocity and attitude errors etc. Kalman filter states, and gives precise navigation solutions while GPS signals are available. At the same time, a multi-layer neural network is trained to map the vehicle dynamics with corresponding Kalman filter states, at the same rate of measurement update. After the output of the neural network meets a similarity threshold, it can be used to correct INS measurements when no GPS measurements are available. Selecting suitable inputs and outputs of the neural network is critical for this hybrid method. Detailed analysis unveils that some Kalman filter states are highly correlated with vehicle dynamic variations. The filter states that heavily impact system navigation solutions are selected as the neural network outputs. The principle of this hybrid method and the neural network design are presented. Field test data are processed to evaluate the performance of the proposed method.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제9권3호
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• pp.242-250
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• 2003

We propose the monitoring system scheme for the CPS/INS integrated navigation system. The design requirements of the monitoring system are suggested and the software scheme based on GUI is proposed. The proposed monitoring system consists of an I/O interface part, a navigation data display part, and a post-processing part. The I/O interface part is responsible for data communication between the monitoring system and a navigation computer unit. The navigation data display part provides various display methods to show the navigation data to user in real-time. The post-processing part collects the navigation data to analyze the performance of navigation system. The proposed monitoring system software was developed using the Visual C++ programming language and a van test was carried out to demonstrate the real-time operation of the monitoring system. The test result shows that the proposed monitoring system can be effectively applied to the CPS/INS integrated navigation system.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제19권6호
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• pp.1253-1267
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• 2005

Misalignment can be an important problem in the integration of GPS/INS. Observability analysis of the alignment errors in the integration of low-grade inertial sensors and multi-antenna GPS is presented in this paper. A control-theoretic approach is adopted to study the observability of time-varying error dynamics models. The relationship between vehicle motions and the observability of the errors in the lever arm and relative attitude between GPS antenna array and IMU is given. It is shown that alignment errors can be made observable through maneuvering. The change of acceleration makes the components of the relative attitude error that are orthogonal to the direction of the acceleration change observable. The change of angular velocity makes the components of the lever arm error that are orthogonal to the direction of the angular velocity observable. The motion of constant angular velocity has no influence on the estimation of the lever arm.

• 한국측량학회지
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• 제30권2호
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• pp.181-188
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• 2012

최근 항공측량분야에서 항측용 디지털카메라와 라이다 및 GPS/INS와 같은 센서들을 이용해 다양한 공간정보를 획득하고 있다. 또한 GPS/INS와 항측용 디지털카메라의 연계를 통한 Direct Georeferencing 기술이 널리 활용되고 있다. 하지만 여러 센서의 결합에 따른 센서검정(Sensor Calibration)을 실시해야 하는 문제점이 따른다. 특히, 통합센서의 Boresight Calibration은 GPS/INS 항공삼각측량 및 Direct-georeferencing을 사용하는 작업절차에서 중요한 요소이다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 항공기용 센서의 검정을 위한 국가차원의 테스트베드를 세종시 부지에 설치하고 항공영상의 항공삼각측량에 의해 함께 사용되는 GPS와 INS 센서결합에 따른 정확한 검정을 수행하여 시스템 변수의 정의, 시스템적인 에러를 평가하고 Direct Georeferencing에 필요한 외부표정요소 직접결정을 위한 효율적인 방법의 조사와 통합된 센서의 정확도 평가를 수행하였다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제41권1호
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• pp.1-8
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• 2004

INS는 위치, 속도 및 자세정보를 고속으로 제공하며 스스로 항법정보를 제공하는 장점이 있으나 오차가 시간에 따라 증가하는 단점이 있다. 반면에 GPS는 데이터를 저속으로 제공하며 재밍(Jamming)에 영향을 쉽게 받으나 오차가 시간에 상관없이 일정하다는 장점이 있다. 따라서 상호보완적인 특성을 가지는 INS와 GPS를 통합하였을 때 더욱더 정확한 항법해를 제공할 수 있다. 그러나 INS와 GPS를 통합하는 과정에서 INS정보와 GPS정보의 정확한 시각적 동기가 어려우며, 시각적 비동기에 의한 오차는 일정한 측정오차를 유발하며 고속으로 운항하는 경우에는 큰 영향을 미치게 된다. 본 연구는 GPS/INS 통합항법 시스템에서 측정치 시간지연에 의해 유발되는 오차를 효과적으로 줄이기 위해 바이어스 분리형 칼만필터를 이용한 시간지연오차 보상기법을 강결합 방식과 약결합 방식에 대하여 각각 제안하였다. 각각의 통합모델에서 위치와 속도보정의 측정방정식을 지연시간에 관하여 선형화하였고 지연 상태변수를 기존의 선형 오차방정식에 추가하고 바이어스 분리형 칼만필터를 적용하여 시간지연을 초기에 추정하여 보상하도록 구성하였으며 시뮬레이션을 통하여 성능을 검증하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권1D호
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• pp.135-143
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• 2009

GPS 반송파를 사용하는 GPS/INS 통합 측위 기술은 서로가 가지는 기술적 한계를 상호 극복하여 그 성능을 최대화 할 수 있어 측량과 항법의 다양한 분야에 활용되고 있다. 그러나 GPS/INS 통합 측위을 통하여 수 센티미터의 정확도를 확보하기 위해서는 기준국과 이동국 수신기 사이의 간격이 10~20Km 이내로 제한되어야 하는 단점을 가지고 있으며 이는 두 시스템 관측데이터를 통합 처리하더라도 그 정확도는 여전히 GPS 위성궤도 오차, 전리층 영향 그리고 대류권 지연과 같은 기선장에 따른 오차의 영향을 받기 때문이다. 이것은 3대 이상의 기준국 관측데이터를 사용하여 기선장에 따른 오차 보정량을 추정하여 이동국 관측데이터에서 그 영향을 최소화하여 극복 할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 다중의 기준국 관측데이터를 사용하여 기선장에 따른 오차 보정량 결정을 위한 기준국 반송파 미지정수 결정, 칼만필터에 의한 기선장에 따른 오차 추정 그리고 기준국과 이동국의 기하관계에 의한 오차 보간을 통한 보정량 산출 알고리즘 제안하고 실제 관측데이터 처리를 통해 그 성능을 평가 하였다.

• ETRI Journal
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• 제30권1호
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• pp.59-67
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• 2008

The necessity for the precise time synchronization of measurement data from multiple sensors is widely recognized in the field of global positioning system/inertial navigation system (GPS/INS) integration. Having precise time synchronization is critical for achieving high data fusion performance. The limitations and advantages of various time synchronization scenarios and existing solutions are investigated in this paper. A criterion for evaluating synchronization accuracy requirements is derived on the basis of a comparison of the Kalman filter innovation series and the platform dynamics. An innovative time synchronization solution using a counter and two latching registers is proposed. The proposed solution has been implemented with off-the-shelf components and tested. The resolution and accuracy analysis shows that the proposed solution can achieve a time synchronization accuracy of 0.1 ms if INS can provide a hard-wired timing signal. A synchronization accuracy of 2 ms was achieved when the test system was used to synchronize a low-grade micro-electromechanical inertial measurement unit (IMU), which has only an RS-232 data output interface.

• 한국측량학회:학술대회논문집
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• 한국측량학회 2002년도 추계학술발표회 논문집
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• pp.11-19
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• 2002