Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.48
no.6
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pp.82-90
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2011
This paper proposes an advanced outdoor localization algorithm of a GPS(global positioning system)-INS(inertial navigation system) integration system. In order to reduce noise from the internal INS sensors, discrete wavelet transform and variable threshold method are utilized. The UPF (unscented particle filter) combines GPS information and INS signals to implement precise outdoor localization algorithm and to reduce noise caused by the acceleration, deceleration, and unexpected slips. The conventional de-noising method is mainly carried out using a low pass filter and a high pass filter which essentially result in signal distortions. This newly proposed system utilizes the vibration information of actuator according to fluctuations of the velocity to minimize signal distortions. The UPF also resolves non-linearities of the actuator and non-normal distributions of noises. Effectiveness of the proposed algorithm has been verified through the real experiments and the results are demonstrated.
Kim, Jeong Won;Hwang, Dong-Hwan;Lee, Sang Jeong;Park, Chansik;Oh, Sang Heon;Kim, Se Hwan;Ahn, Lee-Ki;Lee, Jang-Ho
Journal of Advanced Navigation Technology
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v.8
no.2
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pp.112-119
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2004
This paper proposes an attitude determination GPS/INS integrated system scheme for a UAV and presents experimental flight test results. The proposed system is designed as a part of an autopilot system and comprises a GPS attitude determination receiver, an off-the-shelf inertial measurement unit (IMU), and a navigation computer unit (NCU). UAV requires accurate attitude information for stable automatic flight control. The proposed system can provide accurate attitude information for the flight control computer (FCC) so that stable automatic flight control can be achieved. In order to verify the performance of the proposed scheme, an integrated navigation system has been developed. In order to evaluate the developed navigation system, the flight test has been performed. In the flight test, the developed system was shown to provide the position, the velocity and the attitude satisfactorily enough for stable flight control. The accuracy of the attitude information of the developed system was confirmed by comparing attitude of vertical gyro.
In this paper, interacting multiple model (IMM) filter was designed that guarantees a stable navigation performance even in the unstable satellite navigation position. In order to design IMM filter in INS / GPS integrated navigation system, sub filter of the IMM filter is defined as Kalman filter. In the IMM filter configuration, two subfilters are determined. Each Kalman filter defines the six-teenth state composed of position, velocity, attitude, and sensor error from the INS error equation and the states additionally derived in case of the coloured measurement noise. In order to verify the performance of the proposed filter, we compared the performance how the filter works in the presence of arbitrary error in GPS navigation solution. The Monte Carlo simulation was performed 100 times and the results were compared with the root mean square(RMS). The results show that the proposed method is stable against errors and show fast convergence.
Purpose: The main function of INS (Inertial Navigation System) is to measure the position of an armed vehicle and its performance is confirmed through the positioning accuracy test of Korean Defense Standards (KDS). The current standards, however, do not provide clear test methods and the conditions for performing positioning accuracy tests. Accordingly, the purpose of this study is to develop a new method for positioning accuracy test which would be effective. Methods: In this study, a new INS positioning accuracy test method is suggested based on the analysis of test data collected through a statistical experiment known as central composite design. For the positioning accuracy experiment of K105A1, a self-propelled artillery, two factors of driving velocity and driving distance are considered. Results: Based on the analysis of experimental data, a regression model for the positioning error is fitted and the positioning accuracy test of INS is so developed to maximize the positioning error. The standard proximity rate is used as an additional test criterion to evaluate the performance level of INS. Conclusion: The proposed new positioning accuracy test for INS has the advantage of finding the nonconforming items effectively. It is also expected to be utilized for the other similar INS positioning accuracy tests.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.58
no.5
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pp.1010-1018
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2009
An inertial navigation system for pedestrian position tracking is proposed, where the position is computed using inertial sensors mounted on shoes. Inertial navigation system(INS) errors increase with time due to inertial sensor errors, and therefore it needs to reset errors frequently. During normal walking, there is an almost periodic zero velocity instance when a foot touches the floor. Using this fact, estimation errors are reduced and this method is called the zero velocity updating algorithm. When implementing this zero velocity updating algorithm, it is important to know when is the zero velocity interval. The gait states are modeled as a Markov process and each state is estimated using the hidden Markov model smoother. With this gait estimation, the zero or nearly zero velocity interval is more accurately estimated, which helps to reduce the position estimation error.
Wang, Jianguo Jack;Wang, Jinling;Sinclair, David;Watts, Leo
Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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v.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.
In this paper a linear Kalman filter for calibration of gimballed inertial navigation system(GINS) is designed and its performace is analyzed through the simulation with a real navigation data. Simulation results show that the proposed Kalman filter gives a good performance to calibrate the sensor errors.
Input/output equations in SDINS IMU are modeled from survey of IMU data flow. Given without precise equipments which can generate acceleration and angular velocity, a simple method is derived to calibrate the parameters of i/o eqijations. Also in order to upgrade ins performance, methods to estimate variant magnitudes of time variant parameters are surveyed.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.17
no.9
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pp.2227-2232
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2013
To obtain the system requirement specification in the beginning of the precision guidance system development, the effectiveness and reliability analysis for the system are necessary. The main purpose of this research is to obtain the system requirement specification for the high speed unmanned underwater vehicles by carrying out the effectiveness analysis using the modeling and simulation scheme. The effectiveness is position error for target position. Reaching accuracy is expected to be affected by the navigation sensor parameter. Assume that the navigation sensors that is consist of inertial navigation system(INS) and doppler velocity log(DVL) is the parameter. To analyze the effectiveness of each parameter, Monte-Carlo numerical simulation is performed in this research. The effectiveness analysis is carried out using circular error probability(CEP) and variance analyze scheme. Considering the cost function, the specification of the navigation sensor is provided. The cost function is consist of the INS and DVL specification and the price of those sensors.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.34
no.5
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pp.74-80
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2006
GPS, which has been opened to the public since the 1980's, uses the C/A code time of arrival to estimate the position, and measures the carrier doppler frequency to estimate the velocity. In development from the 1990's, DGPS has improved position accuracy by eliminating common errors and CDGPS has achieved cm-level position accuracy using carrier phase. In this paper, a modified LSAST ambiguity resolution method for CDGPS is proposed to improve reliability and computational efficiency. Also the test results of cm level relative positioning of a moving vehicle using single frequency GPS receivers are compared to INS position. This research result can be widely used for the development of high precision INS, unmanned autonomous driving, survey and mapping, etc.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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