When the low cost IMU is used, the result of the stationary self alignment is not suitable for navigation. In this paper, an in-motion alignment method is proposed to obtain an accurate initial attitude of a low cost IMU based GPS/INS integration system. To design Kalman filter for alignment, large heading error model is introduced. And then Kalman filter is designed to estimate initial attitude error as the indirect feedback filter. In order to assess performance of the alignment method, computer simulations are carried out. The simulation results show that initial attitude error rapidly reduces.
공중 모니터링 시스템으로 획득된 센서 데이터의 georeferencing 정확도는 시스템에 탑재된 GPS/IMU의 성능에 크게 의존된다. 그러나 고성능이지만 고가인 GPS/IMU의 탑재는 전체 시스템의 개발비를 크게 증가시키는 문제를 야기한다. 이에 본 연구는 MEMS 형태의 저가 통합형 GPS/IMU를 탑재한 UAV 기반의 공중 모니터링 시스템으로부터 취득된 영상 및 GPS/IMU 데이터를 시뮬레이션하고, 시뮬레이션된 센서 데이터에 지상기준점을 사용하지 않고 aerial triangulation을 적용하여 영상 georeferencing을 수행한다. 영상 georeferencing의 결과를 분석하여 각 영상의 추정된 외부표정변수와 지상점 좌표의 정확도를 평가한다. Aerial triangulation 없이 direct georeferencing을 수행한 결과와 비교할 때 외부표정변수와 지상점 좌표의 RMSE가 90%이상 감소하였다. 본 연구를 통해 저가 실시간 공중 모니터링 시스템 개발의 높은 가능성을 확인할 수 있었다.
The inaccuracy of inertial sensors used in low cost IMU's limits the usage to ARS, at best. Sensor fusion technologies are widely used to overcome this problem. GPS is the most popular secondary sensor, but GPS alone cannot fully compensate the IMU errors in the initial alignment process and rectilinear flights. This paper presents a new concept of aiding the low cost IMU with the sun line of sight vector. The simulation and experimental results in this paper proves that aiding of INS/GPS with the sun line of sight vector increases the observability and improves accuracy remarkably.
UAVs(Unmanned Aerial Vehicles) have many applications in military and commercial areas. The flight control system of UAVs is more important than manned aircraft's because the mission of UAVs must be operated without a human pilot. But very heavy and expensive navigation system makes it difficult to develop UAV flight control system. In this research, GPS/IMU integrated navigation filter was developed for light weight/low cost flight control system of small UAVs. With this navigation filter, full flight control system which has real time operating capability has been developed. The performance of the flight control system is basically checked by HILSIM (Hardware In the Loop SIMulation). Finally, the flight control system is verified by showing performance test result under real flight environment.
Kim, Seong-Baek;Choi, Kyung-Ho;Lee, Seung-Yong;Choi, Ji-Hoon;Hwang, Tae-Hyun;Jang, Byung-Tae;Lee, Jong-Hun
ETRI Journal
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제26권5호
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pp.497-500
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2004
In this paper, we present a novel idea to integrate a low cost inertial measurement unit (IMU) and Global Positioning System (GPS) for land vehicle localization. By taking advantage of positioning data calculated from an image based on photogrammetry and stereo-vision techniques, errors caused by a GPS outage for land vehicle localization were significantly reduced in the proposed bimodal approach. More specifically, positioning data from the photogrammetric approach are fed back into the Kalman filter to reduce and compensate for IMU errors and improve the performance. Experimental results are presented to show the robustness of the proposed method, which can be used to reduce positioning errors caused by a low cost IMU when a GPS signal is not available in urban areas.
In this paper, the error compensation method of the attitude reference system with low-cost IMU is proposed. In general, the attitude error calculated by gyro grows with time. Therefore the additional information is required to compensate the drift. The attitude angles can be bound by accelerometer mixing algorithm and the heading angle can be aided by GPS velocity information. The Kalman filter is used for error compensation. The result is verified by comparing with the attitude calculated by medium-grade IMU, LP-81.
최근 증가하고 있는 선박의 충돌 사고 예방을 위하여 인공지능 기반의 자율운항선박(Maritime Autonomous Surface Ship, MASS)에 관한 연구가 진행되고 있다. 하지만 대부분의 자율운항선박 관련 연구들은 자율운항시스템의 크기와 비용으로 인해 주로 중대형 선박을 그 대상으로 하고 있으며, 여기에 사용되는 센서들은 소형선박에 탑재하기 어렵다는 문제를 지닌다. 따라서 이 논문은 소형선박의 자율운항을 위하여 GPS와 IMU 센서를 탑재한 경로 추적 시스템을 제안한다. GPS와 IMU 센서는 선박의 정확한 위치 파악을 위하여 활용되며, 이를 통하여 제안 시스템은 소형선박 모형을 수동으로 제어하여 경로를 생성하고, 이후 소형선박이 동일한 경로를 이동할 시 Pure Pursuit 알고리즘을 이용하여 경로를 추적하도록 한다. 그 결과, 이 연구는 경량화된 저가의 센서들을 이용하여 소형 선박의 자율운항 시스템을 저비용으로 개발할 수 있을 것으로 기대된다.
한국항해항만학회 2006년도 International Symposium on GPS/GNSS Vol.1
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pp.271-275
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2006
This paper describes the design and realization of full attitude system based on MEMS IMU and GPS carrier phase. The work can be divided into two parts: First, initial heading is determined by using two GPS receivers. And this paper discusses the usage of space geometry conditions to reduce the range of ambiguity search. The method presented in this paper was tested on the static. On the static condition, an accuracy better than 0.06 degrees for heading for 3.48m long baseline has been achieved. Integration of GPS and low cost MEMS IMU are used to realize the real-time heading attitude system. Second, level attitude (pitch and roll) is determined using the method of frequency-velocity for the feedback control. At the same time, the method using the attitude based on MEMS IMU to help determination of the range of ambiguity search is proposed. The results done on the sea show that an alternative means to provide real-time, cost-effective, accurate and reliable attitude information for attitude surveys. Though motivated by a big ships application, the design can be applied to other vehicles.
An attitude GPS receiver with 3 antennas obtains 3-dimensional attitude using GPS carrier phase measurement INS obtains the 3 dimensional navigation solution for IMU consisting of accelerometers and gyro. Ground-alignment process for the low -cost INS cannot be performed well due to the large sensor noise. Using the standard GPS receiver, however, continuous in-flight alignment for the INS becomes possible, and consequently, the errors in IMU sensors and navigation solution can be compensated. Especially with attitude measurement from the attitude GPS receiver, the compensation of errors in gyroscope and attitude would be done respite of the vehicle´s dynamics and their error covariance would be reduced. This paper presents ...
An unmanned ground vehicle can perform its mission automatically without human control in unknown environment. To move up to a destination in various surrounding situation, navigational information is indispensible. In order to be adopted for an unmanned vehicle, the navigation box is small, light weight and low power consumption. This paper suggests navigation system using a low grade MEMS IMU for supplying position, velocity, and attitude of an unmanned ground vehicle. This system consists of low cost and light weight MEMS sensors and a GPS receiver to meet unmanned vehicle requirements. The sensors are basically integrated by loosely coupled method using Kalman filter and internal algorithms are divided into initial alignment, sensor error compensation, and complex navigation algorithm. The performance of the designed navigation system has been analyzed by real time field test and compared to commercial tactical grade GPS/INS system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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