• 한국운동역학회지
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• 제21권4호
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• pp.495-501
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• 2011

The purpose of this study was to develop the inertial sensor module system to detect gait event using single angular rate sensor(gyroscope), and evaluate the accuracy of this system. This sensor module is attached at the heel and gait events such as heel strike, foot flat, heel off, toe off are detected by using proposed automatic event detection algorithm. The developed algorithm detect characteristics of pitch data of the gyroscope to find gait event. To evaluate the accuracy of system, 3D motion capture system was used and synchronized with sensor module system for comparison of gait event timings. In experiment, 6 subjects performed 5 trials level walking with 3 different conditions such as slow, preferred and fast. Results showed that gait event timings by sensor module system are similar to that by kinematic data, because maximum absolute errors were under 37.4msec regardless of gait velocity. Therefore, this system can be used to detect gait events. Although this system has advantages of small, light weight, long-term monitoring and high accuracy, it is necessary to improve the system to get other gait information such as gait velocity, stride length, step width and joint angles.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2003년도 학술회의 논문집 정보 및 제어부문 A
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• pp.103-106
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• 2003

In this paper, we present a hybrid inertial and vision-based tracking system for VR applications. One of the most important aspects of VR (Virtual Reality) is providing a correspondence between the physical and virtual world. As a result, accurate and real-time tracking of an object's position and orientation is a prerequisite for many applications in the Virtual Environments. Pure vision-based tracking has low jitter and high accuracy but cannot guarantee real-time pose recovery under all circumstances. Pure inertial tracking has high update rates and full 6DOF recovery but lacks long-term stability due to sensor noise. In order to overcome the individual drawbacks and to build better tracking system, we introduce the fusion of vision-based and inertial tracking. Sensor fusion makes the proposal tracking system robust, fast, accurate, and low jitter and noise. Hybrid tracking is implemented with Kalman Filter that operates in a predictor-corrector manner. Combining bluetooth serial communication module gives the system a full mobility and makes the system affordable, lightweight energy-efficient. and practical. Full 6DOF recovery and the full mobility of proposal system enable the user to interact with mobile device like PDA and provide the user with natural interface.

• Ocean Systems Engineering
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• 제7권2호
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• pp.157-177
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• 2017

This research is based on the concept of safety airbag to design a self-rescue system for the autonomous underwater vehicle (AUV) using micro inertial sensing module. To reduce the possibility of losing the underwater vehicle and the difficulty of searching and rescuing, when the AUV self-rescue system (ASRS) detects that the AUV is crashing or encountering a serious collision, it can pump carbon dioxide into the airbag immediately to make the vehicle surface. ASRS consists of 10-DOF sensing module, sensing attitude algorithm and air-pumping mechanism. The attitude sensing modules are a nine-axis micro-inertial sensor and a barometer. The sensing attitude algorithm is designed to estimate failure attitude of AUV properly using sensor calibration and extended Kalman filter (SCEKF), feature extraction and backpropagation network (BPN) classify. SCEKF is proposed to be used subsequently to calibrate and fuse the data from the micro-inertial sensors. Feature extraction and BPN training algorithms for classification are used to determine the activity malfunction of AUV. When the accident of AUV occurred, the ASRS will immediately be initiated; the airbag is soon filled, and the AUV will surface due to the buoyancy. In the future, ASRS will be developed successfully to solve the problems such as the high losing rate and the high difficulty of the rescuing mission of AUV.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제21권3호
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• pp.349-360
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• 2018

This paper proposes various methods for constructing a HWIL simulation system including Inertial Navigation System(INS) and Guidance Control Unit(GCU) under the assumption that the INS identifies the initial attitude of an aviation body through its own alignment and that it is a package consisting of an inertial sensor and a navigation computation module. This paper also presents a real-time computing technology and a way to calculate the command of the Flight Motion System(FMS) analogous to the acutal flight environment. The proposed HWIL simulation system is constructed by applying the above-mentioned methods and the results of running a series of simulations confirm high effectiveness and usefulness of the system. Finally, minor error factors that could be acquired only in HWIL simulation Environment are analyzed.

• 센서학회지
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• 제27권2호
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• pp.86-92
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• 2018

In recent times, motion capture technology using inertial measurement unit (IMU) sensors has been actively used in sports. In this study, we developed a canoe paddle, installed with an IMU and a water level sensor, as a system tool for training and calibration purposes in water sports. The hardware was fabricated to control an attitude heading reference system (AHRS) module, a water level sensor, a communication module, and a wireless charging circuit. We also developed an application program for the mobile device that processes paddling motion data from the paddling operation and also visualizes it. An AHRS module with acceleration, gyro, and geomagnetic sensors each having three axes, and a resistive water level sensor that senses the immersion depth in the water of the paddle represented the paddle motion. The motion data transmitted from the paddle device is internally decoded and classified by the application program in the mobile device to perform visualization and to operate functions of the mobile training/correction system. To conclude, we tried to provide mobile knowledge service through paddle sport data using this technique. The developed system works reasonably well to be used as a basic training and posture correction tool for paddle sports; the transmission delay time of the sensor system is measured within 90 ms, and it shows that there is no complication in its practical usage.

• 재활복지공학회논문지
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• 제7권2호
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• pp.47-54
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• 2013

본 논문은 몸 전체의 움직임을 측정하고 분석할 수 있는 관성센서 기반 모션 캡처링 시스템에 관한 것이다. 본 시스템 구현을 위해 자이로스코프, 가속도계 및 지자계 신호를 이용한 자세 방위 측정장치 모듈을 개발하였으며, 다수의 모듈을 환자의 분절에 부착하고 공간상에서 각 분절의 방위각을 계산하여 3차원 모션캡처를 수행하였다. 또한 재활과 관련된 많은 응용에 있어 중요한 생체역학 측정값인 신체 분절간의 관절각을 추출하는 알고리즘을 제안하였다. 개발한 자세 방위 측정장치 모듈의 성능을 평가하기 위하여 3차원 공간상의 변위 및 방위를 밀리미터 해상도로 제공할 수 있는 Vicon을 참조 측정 시스템으로 이용하였으며, 2.56도의 평균 제곱근 오차를 얻을 수 있었다. 실험 결과 본 연구에서 개발한 시스템은 뇌졸중 후 회복단계 동안 사지 및 보행 동작을 실시간으로 분석, 제공함으로서 재활의 효과, 난이도 조절 및 피드백 요소를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국융합학회논문지
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• 제11권10호
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• pp.355-361
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• 2020

스쿼트는 장소에 제약 없이 효과적으로 하체 근력을 증진시킬 수 있는 운동이다. 스쿼트 시 잘못된 자세로 인한 부상이 빈번하게 발생하고 있으며, 부상을 예방하기 위해서는 적절한 각도를 유지하며 운동하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 허벅지에 착용된 단일 관성 센서 모듈을 이용하여 스쿼트 각도를 측정할 수 있는 시스템을 개발하고 검증하였다. 스쿼트 각도를 측정하기 위해 각 관성 센서(가속도 센서, 자이로 센서)의 장단점을 상호 보완 하는 상보필터 알고리즘을 사용하였고, 임상 실험을 통해 각 상보필터 계수에 따른 스쿼트 각도의 정확도를 평가하였다. 분석 결과, 최적의 상보필터 계수를 기반으로 계산된 스쿼트 각도는 측각기에서 측정한 각도와 상관 계수 0.623와 편향 오차 -5.6°로 유의한 상관관계를 보였다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제21권12호
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• pp.1167-1172
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• 2015

This paper describes the implementation of wearable AHRS for an electromagnetic motion capture system that can trace and analyze human motion on the principal nine axes of inertial sensors. The module provides a three-dimensional (3D) attitude and heading angles combining MEMS gyroscopes, accelerometers, and magnetometers based on the extended Kalman filter, and transmits the motion data to the 3D simulation via Wi-Fi to realize the unrestrained movement in open spaces. In particular, the accelerometer in AHRS is supposed to measure only the acceleration of gravity, but when a sensor moves with an external linear acceleration, the estimated linear acceleration could compensate the accelerometer data in order to improve the precision of measuring gravity direction. In addition, when an AHRS is attached in an arbitrary position of the human body, the compensation of the axis of rotation could improve the accuracy of the motion capture system.

• 한국항행학회논문지
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• 제25권1호
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• pp.68-77
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• 2021

본 논문에서는 높은 동특성 환경에서 동작이 가능한 GPS/MEMS IMU 통합항법 수신모듈을 설계 및 제작하고, 그 결과를 확인하였다. 설계한 모듈은 RF 수신부, 관성측정부, 신호처리부, 상관기, 항법 S/W로 구성된다. RF 수신부는 저잡음증폭, 주파수 변환, 필터링, 자동이득조절 기능을 수행하고, 관성측정부는 3축 자이로스코프, 가속도계, 지자기센서가 적용된 MEMS급 IMU로부터 측정 데이터를 수집하여 항법S/W로 전달하는 인터페이스를 제공한다. 신호처리부 및 상관기는 FPGA 로직으로 구현하여 필터링 및 상관 값 계산을 수행하고, FPGA 내부 CPU를 사용하여 위성항법, 통합항법 S/W를 구현하였다. 제작된 모듈의 크기는 95.0 × 85.0 × 12.5 mm 이고, 무게는 110g을 확인하였으며, 동적성능 1200m/s, 가속도 10g의 환경에서 규격 이내의 항법정확도 성능을 확인하였다.

• 전자공학회논문지CI
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• 제48권2호
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• pp.38-46
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• 2011

현재 보행 분석에 있어 많이 사용되고 있는 3차원 동작 분석기의 경우, 여러 대의 카메라와 넓은 공간이 필요하다는 공간적 제한성과 함께 고가로 접근성이 용이하지 않으며, 측정 시 준비 과정이 복잡하여 이를 임상에 적용하기에는 많은 제약점이 있다. 본 연구에서는 이를 해결하기 위해 임상에서 용이하게 하지(족부) 이상을 진단하기 위한 관성 센서 기반의 3차원 무선 보행 측정 시스템을 개발하고, 당뇨병 노인 환자 10명을 대상으로 시스템의 타당성을 평가하였다. 개발된 시스템은 보행 특성을 측정하는 관성 측정 장치, 관성 데이터를 수집 및 처리하는 마이크로 컨트롤러, 측정된 데이터를 PC로 전송하는 블루투스로 구성된 무선 보행 측정 모듈과, 수신 데이터의 저장, 처리 및 분석을 위한 윈도우 응용 프로그램 모듈로 구성되었다. 본 연구에서 개발된 시스템은 하지(족부) 이상 진단의 실제 임상에 손쉽게 활용할 수 있을 뿐만 아니라, 스포츠 과학, 재활 등과 같은 인간의 3차원 움직임 분석을 필요로 하는 다양한 분야에 널리 활용할 수 있을 것이다.