• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 2003년도 ICCAS
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• pp.978-983
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• 2003

In this paper, we propose a fault detection method for extended Kalman filter in decentralized filter structure. To detect a fault, a consistency between filter output and a monitoring signal is tested. State propagators are used to obtain the monitoring signal. However, the output of state propagator increases in magnitude and finally diverges as time runs. To solve such problem, two-propagator method was proposed for linear system. Two propagators are reset by Kalman filter output, alternatively, to avoid divergence. But a test statistics change abruptly at the reset instant in that method. Hence a N-step propagator method is proposed to fix up the problem. In the N-step propagator, only time propagations are performed from k-N+1 step to k step without measurement updates. A test statistics are defined by errors and its covariance between extended Kalman filter and N-step propagator. These fault detection methods are applied to integrated strapdown inertial navigation system (SDINS). By computer simulation, it is shown that the proposed methods detect a fault effectively.

• 한국항행학회논문지
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• 제25권6호
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• pp.543-549
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• 2021

본 논문에서는 불확실성의 크기가 유한한 파라미터를 갖는 스트랩다운 관성항법시스템에 대한 강인한 전달정렬 기법을 제안하였다. 크레인 공간을 이용하면 에너지가 유한한 불확실성을 갖는 강인한 필터는 일반적인 칼만필터와 동일한 구조를 갖게 된다. 단지 측정 행렬과 측정 잡음의 공분산값을 수정하면 된다. 본 논문에서 제안한 강인한 전달정렬 기법의 성능을 분석하기 위해서 항체가 고기동 운항을 하면서 측정치에 시간 지연이 발생하는 경우를 가정하여 시뮬레이션을 수행하였고 제안한 기법의 강인성을 검증하였다.

• ETRI Journal
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• 제34권3호
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• pp.379-387
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• 2012

In this paper, an error compensation technique for a dead reckoning (DR) system using a magnetic compass module is proposed. The magnetic compass-based azimuth may include a bias that varies with location due to the surrounding magnetic sources. In this paper, the DR system is integrated with a Global Positioning System (GPS) receiver using a finite impulse response (FIR) filter to reduce errors. This filter can estimate the varying bias more effectively than the conventional Kalman filter, which has an infinite impulse response structure. Moreover, the conventional receding horizon Kalman FIR (RHKF) filter is modified for application in nonlinear systems and to compensate the drawbacks of the RHKF filter. The modified RHKF filter is a novel RHKF filter scheme for nonlinear dynamics. The inverse covariance form of the linearized Kalman filter is combined with a receding horizon FIR strategy. This filter is then combined with an extended Kalman filter to enhance the convergence characteristics of the FIR filter. Also, the receding interval is extended to reduce the computational burden. The performance of the proposed DR/GPS integrated system using the modified RHKF filter is evaluated through simulation.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제10권3호
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• pp.307-314
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• 2012

This paper reports on the design of an object tracker that utilizes a family of unscented Kalman filters, one for each tracked object. This is a more efficient design than having one unscented Kalman filter for the family of all moving objects. The performance of the designed and implemented filter is demonstrated by using simulated movements, and also for object movements in 2D and 3D space.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제27권2_1호
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• pp.249-256
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• 2024

Traditional methods for monitoring targets rely heavily on probabilistic data association (PDA) or Kalman filtering. However, achieving optimal performance in a densely congested tracking environment proves challenging due to factors such as the complexities of measurement, mathematical simplification, and combined target detection for the tracking association problem. This article analyzes a target tracking problem through the lens of fuzzy logic theory, identifies the fuzzy rules that a fuzzy tracker employs, and designs the tracker utilizing fuzzy rules and Kalman filtering.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제40권3호
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• pp.217-222
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• 2016

본 논문은 수정된 Gram-Schmidt와 결합한 Potter 또는 Carlson 알고리즘을 가지는 제곱근 확장 칼만 필터에 의한 영구자석 동기전동기의 센서리스 속도 제어에 관한 연구이다. 일반적으로 반올림 오차에 기인하는 칼만 필터의 민감도는 잘 알려진 문제이다. 제곱근 개념과 칼만 필터의 결합은 수치적 성능을 향상할 수 있고 발산과 같은 불안전한 문제를 풀 수 있다. 본 논문에서는 제곱근 확장 칼만 필터의 구현을 위한 설계와 분석을 수행하였다. 설계된 제곱근 확장 칼만 필터의 추정 성능을 입증하기 위해, 고속, 저속, 역 회전, 파라미터 변동, 부하 변동 실험 등 여러 운전 조건 아래에서 실험 결과들을 분석하였다. 또한, 프로그램 코드 크기 및 연산 시간을 비교하였다. 실험적 결과들은 제곱근 확장 칼만 필터에 의한 영구자석 동기전동기의 센서리스 속도 제어가 양호함을 보인다.

• Transactions on Control, Automation and Systems Engineering
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• 제1권2호
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• pp.134-140
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• 1999

The robust generalized H2 filtering problem for a class of discrete time uncertain linear systems satisfying the sum quadratic constraints(SQCs) is considered. The objective of this paper is to develop robust stability condition using SQCs and design a robust generalized Ha filter to take place of the existing robust Kalman filter. The robust generalized H2 filter is designed based on newly derived robust stability condition. The robust generalized Ha filter bounds the energy to peak gain from the energy bounded exogenous disturbances to the estimation errors under the given positive scalar ${\gamma}$. Unlike the robust Lalman filter, it does not require any spectral assumptions about the exogenous disturbances . Therefore the robust generalized H2 filter can be considered as a deterministic formulation of the robust Kalman filter. Moreover, the variance of the estimation error obtained by the proposed filter is lower than that by the existing robust Kalman filter. The robustness of the robust generalized H2 filter against the uncertainty and the exogenous signal is illustrated by a simple numerical example.

• 해양환경안전학회지
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• 제25권6호
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• pp.809-818
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• 2019

2020년 1월 1일부터 국제해사기구(IMO)는 전 세계 모든 해역을 지나가는 선박을 대상으로 선박연료유의 황 함유량 상한선을 3.5 %에서 0.5 %로 낮춰 선박으로 인해 발생하는 대기오염을 줄이기 위한 강력한 규제를 실시한다. 황 함유량이 낮은 연료유를 사용하여 대기오염 물질을 줄이는 것도 중요하지만 선박을 경제적으로 운영하여 불필요한 에너지 낭비를 줄이는 것 또한 대기오염 물질을 줄이는데 큰 도움이 된다. 따라서 선박은 잡음의 영향을 받더라도 항로를 정확하게 유지하여야 한다. 항로를 정확하게 추종하기 위해 오토파일럿 시스템이 사용되지만 오토파일럿 시스템의 성능이 아무리 우수하다 하더라도 잡음의 영향을 받게 된다면 성능에 한계를 가진다. 실제 환경에서는 자이로스코프에서 측정잡음이 더해진 회두각이 오토파일럿 시스템의 입력으로 들어가 오토파일럿 시스템의 성능을 저하시킨다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해 상태추정에 쓰이는 Kalman Filter를 적용하여 잡음의 영향을 줄여주는 기법이 있지만 이 또한 역시 잡음의 영향을 완전히 제거시키는 것이 불가능하다. 따라서 본 논문에서는 잡음제거 성능을 더욱 더 개선시키기 위해 전진방향 구간에서는 인공지능 기술 중 하나인 다층퍼셉트론(Multi-Layer Perceptron; MLP)를 적용하고, 회전구간에서는 Kalman Filter를 적용하여 Kalman Filter만을 사용한 경우보다 우수한 잡음제거 기법을 제안한다. 시뮬레이션을 통해 제안한 방법이 Kalman Filter만을 사용한 경우보다 조타기의 오동작을 방지하여 선박의 전진방향 운동이 개선됨을 확인할 수 있다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제53권3호
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• pp.201-214
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• 2020

본 연구에서는 듀얼칼만필터를 이용하여 이중편파 레이더 강우의 편의를 실시간으로 보정할 수 있는 방법을 제안하였다. 듀얼칼만필터는 기존의 칼만필터와 달리 두 개의 시스템(상태추정시스템, 모형추정시스템)이 동시에 가동되면서 실시간으로 상태변수가 예측된다. 강우강도 추정치에 보정계수를 적용함으로써 편의보정이 이루어지며, 보정계수는 듀얼칼만필터의 상태-공간모형에 의해 실시간으로 예측된다. 해당 기법을 2016년 7월에 발생한 지속시간이 긴 호우사상에 대해 적용하고 편의보정 결과를 평가하였다. 먼저, 보정계수는 대부분 1과 2 사이의 값으로 산정되어 지상관측 강우강도보다 레이더 강우강도가 약간 과소추정되는 경향을 보였다. 보정계수에 대한 시계열을 설명할 수 있는 모형으로는 AR(1) 모형이 적합한 것으로 확인되었다. 아울러 듀얼칼만필터로 예측한 보정계수는 관측된 자료를 이용하여 산정한 보정계수와 유사한 경향을 가지는 것으로 나타났다. 칼만필터와의 비교 결과, 보정계수의 변동성이 커질수록 듀얼칼만필터가 칼만필터에 비해 우수한 예측 성능을 가지는 것으로 확인되었다. 본 연구를 통해 강우의 변동성이 크고, 지속시간이 긴 호우사상에 대한 듀얼칼만필터의 적합성이 검증되었다.

• 로봇학회논문지
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• 제9권4호
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• pp.216-224
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• 2014

This paper compares methods for attitude estimation of a UUV(Unmanned Underwater Vehicle). Attitude estimation plays a key role in underwater navigation using DVL(Doppler Velocity Log). The paper proposes attitude estimation methods using EKF(Extended Kalman Filter), UKF(Unscented Kalman Filter), and CF(Complementary Filter). It derives methods using the measurements from MEMS-AHRS(Microelectromechanical Systems-Attitude Heading Reference System) and DVL. The methods are used for navigation in a test pool and their navigation performance is compared. The results suggest that even if there is no measurement relative to some absolute landmarks, DVL-only navigation can be useful for navigation in a limited time and range.