웹 기반 GPS 자료처리 시스템의 프로토콜을 개발하였다. 다양한 사용자가 획득한 GPS 자료를 웹을 통하여 전송하고 또한 결과를 전송 받을 수 있도록 하였으며, 특히 이기종(different operating system)의 클라이언트를 보유하는 다수의 사용자들의 GPS 자료를 수신 받아 사용자가 원하는 자료 처리 컴포넌트로 자료를 처리하여 결과를 사용자에게 전송하는 전형적인 ASP(Application Service Provider) 시스템으로 구성되었다. 또한 새로운 알고리즘의 업그레이드가 용이하도록 하였으며, 비동기 방식의 자료 처리로 인하여 효과적인 다중 접속의 운용과 높은 사용자의 유연성을 구현하였다. 효율적인 GPS 자료의 관리 및 운용을 위한 데이터베이스 컴포넌트도 함께 개발되어 향후 상시관측소등의 자료를 활용할 수 있도록 하였다. 현재 자료처리 모듈은 코드를 이용한 절대 및 상대측위가 완성되었으며, 향후 사용자 자료의 질적 조정, 반송파를 이용한 자료 처리 등의 다양한 자료처리 모듈이 포함될 예정이다.
다중센서를 이용한 기동물체의 추적은 GPS, INS, 레이더 및 광학장비 등의 위치추적 센서가 이용되며, 이러한 시스템은 UAV, 유도미사일, 우주선 등의 추적 탐지 통제를 위해 사용된다. 기동물체의 위치추적과 관련한 대부분의 연구는 다수의 레이더를 융합하거나 INS, GPS에 보조센서 추가하는 것이다. 하지만 이기종의 센서는 각 시스템특성 및 오차특성이 상이하므로 융합 간에 이를 고려하여 반영강도를 달리하는 연구가 필요하다. 본 논문에서는 다중센서 융합에 의한 추적 성능 향상을 위해 GPS, INS에 지상 레이더를 추가하여 각 센서특성에 따른 오차분석을 실시하고, 융합 간 오차특성에 따라 각 센서의 Sensor Probability를 변화시켜 정밀도와 안정성을 향상시키는 추적 알고리즘을 제안한다. 평가를 위해 UAV의 기동모델에 대한 시뮬레이션을 통해 고도값을 추출하고 제안 알고리즘을 적용하여 성능분석을 실시한다. 연구를 통해 각 센서의 항법정보 융합 간에 오차정도에 따라 측정치의 반영강도를 변화시켜 항법정보의 정확도 향상과 외부의 고의적인 환경변화 및 교란에도 강인한 추적이 가능하다.
본 논문에서는 소프트웨어로 검증된 GPS 신호생성 알고리즘을 FPGA 기반으로 구현함으로써 RF레벨에서 다중 위성신호를 실시간으로 생성 가능한 GPS 신호생성기에 대해 기술한다. 탑재된 신호생성 알고리즘은 궤도 및 환경 오차 모델을 반영하고 수신기 위치를 기반으로 위성 신호를 모의한다. GPS 신호생성기 하드웨어는 16개의 위성 신호를 실시간으로 생성할 수 있는 디지털보드와 IF Data를 RF 신호로 변환해주는 아날로그보드로 구성되어 있다. Windows 기반의 신호생성 시뮬레이터를 제어하는 소프트웨어를 통해 항법신호뿐만 아니라 기만신호, 재밍신호를 생성이 가능하며 GIS 화면위에서 수신기의 경로를 편집할 수 있는 시나리오 구성 기능이 제공된다. GPS 신호생성기는 성능은 상용수신기를 이용해 검증하였다. GPS 신호생성기를 이용한 응용 예로써 실내측위 시스템을 구성하고 시험하였으며 실내측위 시스템의 정확도를 개선하는 것은 추가적인 연구를 진행하고 있다.
자율주행 차량 구현에 있어 차량의 위치에 대한 정확한 정보가 실시간으로 제공되어야 한다. 이동기준국 차분 측위 기술은 차량에 복수의 안테나에서 수신한 신호의 위상차를 통해 정밀 측위 정보를 생성하는 기술로, 이를 위해 차량의 평평하고 넓은 루프를 접지면으로 하는 이중대역 및 이중 원형편파 안테나 개발이 필수적이다. 본 논문에서 제안하는 안테나는 GPS L1과 L2 주파수 대역에서 공진을 일으키는 이중대역 안테나로써, 기존 안테나와 달리 급전부가 안테나 측면에 위치하여 복수의 안테나를 필요로 하는 시스템에 적합하다. 안테나 설계안은 중요 파라미터들의 이론값을 토대로 모델링한 초기 모델을 3D 전파시뮬레이션 소프트웨어를 이용해 최적화하는 방법으로 도출하였다. 최적화된 안테나의 시뮬레이션값과 측정값을 분석한 결과, L1과 L2에서 대역폭 6.1%와 3.7%, 축비 1% 이상임을 확인하였다. 안테나 크기는 $73mm{\times}73mm{\times}6.4mm$로 소형 구조의 장점을 갖췄다.
웹 기반 GPS 자료처리 시스템의 프로토콜을 개발 하였다. 다양한 사용자가 획득한 GPS 자료를 웹을 통하여 전송하고 또한 결과를 전송 받을 수 있도록 하였으며, 특히 이기종(different operating system)의 클라이언트를 보유하는 다수의 사용자들의 GPS 자료를 수신 받아 사용자가 원하는 자료 처리 컴포넌트로 자료를 처리하여 결과를 사용자에게 전송하는 전형적인 ASP (Application Service Provider) 시스템으로 구성되었다. 또한 새로운 알고리즘의 업그레이드가 용이하도록 하였으며, 비 동기 방식의 자료 처리로 인하여 효과적인 다중 접속의 운용과 높은 사용자의 유연성을 구현하였다. 효율적인 GPS 자료의 관리 및 운용을 위한 데이터베이스 컴포넌트도 함께 개발 되어 향후 상시 관측소등의 자료를 활용할 수 있도록 하였다. 현재 자료처리 모듈은 코드를 이용한 절대 및 상대측위가 완성되었으며, 향후 사용자 자료의 질적조정, 반송파를 이용한 자료 처리 등의 다양한 자료처리 모듈이 포함될 예정이다.
본 연구에서는 GPS(Global Positioning System), INS(Inertial Navigation System), DMI(Distance Measuring Unit) 등 각종 센서를 장착한 차량을 이용하여 차량의 위치정보와 자세정보를 취득하고, 취득된 차량의 주행정보를 이용하여 도로 종단선형을 분석할 수 있는 알고리즘을 개발하였다. 개발된 종단선형 분석 알고리즘은 도로의 종단경사, 종단곡선 시종점 및 도로 종단곡선 길이 등을 분석할 수 있고, 종단경사와 종단곡선을 모형화하였다. 또 개발한 알고리즘의 현장 적용성을 검증하기 위하여, 실제 도로에서 취득한 데이터를 이용하여 종단선형을 분석하였고, 이 결과를 도면과 비교하였다.
An efficient outdoor local localization method is suggested using multi-sensor fusion with MU-EKF (Multi-Update Extended Kalman Filter) for car-like mobile robots. In outdoor environments, where mobile robots are used for explorations or military services, accurate localization with multiple sensors is indispensable. In this paper, multi-sensor fusion outdoor local localization algorithm is proposed, which fuses sensor data from LRF (Laser Range Finder), Encoder, and GPS. First, encoder data is used for the prediction stage of MU-EKF. Then the LRF data obtained by scanning the environment is used to extract objects, and estimates the robot position and orientation by mapping with map objects, as the first update stage of MU-EKF. This estimation is finally fused with GPS as the second update stage of MU-EKF. This MU-EKF algorithm can also fuse more than three sensor data efficiently even with different sensor data sampling periods, and ensures high accuracy in localization. The validity of the proposed algorithm is revealed via experiments.
본 논문에서는 다중 가설 기법을 이용한 차량 항법용 지도 정합법을 제안하였다. 다중가설기법을 지도 정합에 도입하기 위하여 GPS/DR 센서 출력 부근의 도로에 대하여 의사 측정치를 정의하였으며, 이를 이용하여 단일 표적문제로 다중 가설 기법을 유도하였다. 가설에 대한 확률식을 유도할 때 GPS/DR 센서 출력뿐만 아니라 디지털 지도의 위상정보가 포함되도록 하였다. 또한 지도 정합 성능의 향상을 위하여 디지털 지도의 바이어스 오차를 보상하기 위한 바이어스 칼만 필터를 제안하였다. 주행 실험결과 제안한 지도 정합법은 도로 밀집지역, 입체도로지역 등 지도 정합이 어려운 지역에서도 우수한 성능을 보였다.
국토지리정보원은 2015년 위성영상과 항공사진으로 기존 통합기준점과의 점간거리를 고려하여 시가지에 2~3km 간격으로 통합기준점 선점하는 배점계획을 수립하였다. 본 연구에서는 GIS를 이용해 통합기준점 후보지에서 GPS 수신환경을 모의하여 최적의 통합기준점 위치를 선정하는 방법을 연구하였다. 이를 위해 위성영상과 항공사진을 이용하여 신규 통합기준점 설치 후보지를 선정하였으며, GIS 스카이라인 분석을 이용해 통합 기준점 주변 건물과의 가시거리를 계산하여 GPS 수신환경을 분석하였다. GIS 스카이라인 분석결과 스카이뷰 관점에서 GPS 위성수신이 가능한 가시위성의 수와 배치상태를 도시하였으며, 통합기준점 GPS 관측시간인 8시간 동안 성균관대학교 두 지점에서 시간대별 PDOP을 평균 계산한 PDOP과 TEQC를 이용해 GPS 관측데이터의 품질 평가한 결과와 비교 분석하였다. GIS를 이용해 GPS 수신환경을 분석한 결과 PDOP이 높은 지점에서는 데이터수신율이 낮아지고 다중경로 오차가 높아지면서 사이클 슬립이 증가하였다. 본 연구를 통해 다수의 통합기준점을 GIS를 이용해 선점하는 경우 GIS로 3차원 공간정보를 구축하고, PDOP을 모의 분석함으로써 GPS 관측데이터의 품질을 확보할 수 있음을 확인하였다.
Global warming melts polar ice, changes ocean currents, creates variation of local climate, and inundates low-altitude regions resulting in disasters to mankind. Accordingly, developed countries including U.S.A. and U.K. spend great amounts of efforts and money to plan and manage research activities on polar ice which is regarded as a key indicator of climate change. The proposed research aims to provide basic information for chasing and monitoring the melting phenomena of polar ice through multiple GPS to enhance the GPS quality.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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