We propose and demonstrate a new scheme for suppression of output distortion in an open-loop gyroscope employing an erbium-doped fiber amplifier/source (FAS). In addition to the main modulation for the rotation rate measurement, a small auxiliary modulation at a different frequency is used to extract an error signal, which is necessary for keeping the quasi-dc component of the feedback signal power at a constant level for varying rotation rate. By active tracking of the optimum modulation condition using this two-frequency modulation scheme, we obtain stable gyro output with suppressed distortion as well as stable FAS characteristics. We also calculate the distortion in the gyro response due to the feedback effect, from which we estimate the FAS gyro output distortion due to the residual ac feedback effect when the dc feedback effect is removed by the proposed scheme. The measured residual deviation agrees reasonably with the estimation.
Kim, Heyone;Lee, Junhak;Oh, Sang Heon;Hwang, Dong-Hwan;Lee, Sang Jeong
Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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v.8
no.3
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pp.107-117
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2019
When a vehicle moves with a high rotation rate, it is not easy to measure the angular velocity using an off-the-shelf gyroscope. If the angular velocity is estimated using the extended Kalman filter in the gyro-free inertial navigation system, the effect of the accelerometer error and initial angular velocity error can be reduced. In this paper, in order to improve the navigation performance of the gyro-free inertial navigation system, an angular velocity estimation method is proposed based on an extended Kalman filter with an accelerometer random bias error model. In order to show the validity of the proposed estimation method, angular velocities and navigation outputs of a vehicle with 3 rev/s rotation rate are estimated. The results are compared with estimates by other methods such as the integration and an extended Kalman filter without an accelerometer random bias error model. The proposed method gives better estimation results than other methods.
Accurate mathematical models of spacecraft components are an essential of spacecraft attitude control system design, analysis and simulation. Gyro is one of the most important spacecraft components used for attitude propagation and control. Gyro errors may seriously degrade the accuracy of the calculated spacecraft angular rate and of attitude estimates due to inherent drift and bias errors. In this paper, a detailed mathematical model of gyro containing the relationships for predicting spacecraft angular rate and disturbances is proposed. Stochastic model describing random drift behavior is discussed in frequency domain and time domain. In order to illustrate this approach, we analyze the behavior for Litton´s Space Inertial Reference Uint(SIRU).
International Journal of Advanced Culture Technology
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v.11
no.1
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pp.370-375
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2023
As we enter a super-aged society, studies are being conducted to reduce complications and deaths caused by falls in elderly adults. Research is being conducted on interventions for preventing falls in the elderly, wearable devices for detecting falls, and methods for improving the performance of fall detection algorithms. Wearable devices for detecting falls of the elderly generally use gyro sensors. In addition, to improve the performance of the fall detection algorithm, an artificial intelligence algorithm is applied to the x, y, z coordinate data collected from the gyro sensor. In this paper, we develop a wearable device that uses a gyro sensor, body temperature, and heart rate sensor for health management as well as fall detection for the elderly. In addition, we develop a fall detection and health management system that works with wearable devices and a guardian's mobile app to improve the performance of the fall detection algorithm and provide health information to guardians.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.37
no.8
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pp.789-797
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2009
Gyroscope's deadzone is a region where can not detect the rate even though the actual rotation is applied. This paper analyzed the cause of deadzone by modeling/simulation and introduced pulse dithering method to overcome. From the testing of 3-axis fiber optic gyro system using 900m fiber, it confirmed deadzone could be effectively eliminated by combination of three factors, dither amplitude, dither frequency, and gyro loop gain.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2013.05a
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pp.919-922
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2013
Currently, society thinks human-health is very important. As a result, the number of individual bikes is increasing. And bicycle accident rate is increasing every year. We have developed the safety-equipment utilizing a smartphone. Because, in order to reduce the rate of bicycle accidents. The working principle is that the connection between the bicycle and safety equipment with built-in Bluetooth chip. Information of bike-driving Is measured using a smartphone with built-in gyro sensor. I made an algorithm for specifying a direction by using the values of the gyro sensor. With this algorithm, it is possible to reduce the accident rate of the bicycle.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.15
no.3
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pp.293-301
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2014
We present a study of vertical dynamics control of an electrostatically levitated gyro-accelerometer considering the wobbling effect and propose a tilt stabilization method with newly introduced control electrodes. Typically, a rotor in a vacuum rotates at high velocity, which may create a drift rate and lead to displacement instability due to the tilt angle of the rotor. To analyze this, first we set up a vertical dynamic equation and determined simulation results regarding displacement control. After deriving an equation for drift dynamics, we analyzed the drift rate of the rotor and the wobbling effect for displacement control quantitatively. Then, we designed new sub-electrodes for moment control that will decrease the drift amplitude of wobbling dynamics. Finally, a simulation study demonstrated that the vertical displacement control with the wobbling compensation electrodes mitigated the rotor's drift rate, showing the effectiveness of the newly proposed control electrodes.
It is observed that if the 2-gimballed seeker is stabilized using rate gyros mounted along its primary axis, line of sight change measured in the seeker is induced by the rolling due to the bank-to-turn(BTT) steering as well as the actual change. This body-coupling within BTT homing includes the spurious target maneuver effect and the coupling loop due to the rate gyro misalignment. In this paper we formulates the linear BTT homing loop model with a 2-gimballed seeker including those body-coupling effects. With the model, we analyze the effects of the couplings, and show that the roll rate coupling to the rate gyro for the stabilztion of gimbal could seriously deteriorate the homing loop stability. And we propose a direct linear compensator for the coupling to recover the stability.
This paper presents a study on the development of a multi-sensing inertial sensor with a single mechanical structure, which can be used both as a gyroscope and an accelerometer. The proposed MEMS gyro-accelerometer is designed to detect the angular rate and the acceleration at the same time using two separate detection circuits for one proof mass. In this study, the detection and signal processing circuit for an effective signal processing of different inertial measurements is designed, fabricated, and tested. The experimental results show that the performances of the gyro-accelerometer have resolutions of 1mg and 0.025deg/sec and nonlinearities of less than 0.5% for the accelerometer and the gyroscope, respectively, which are similar results with those of sensors with different structures and different detection circuits. The size of the sensor is reduced almost by 50% comparing with the sensors of separated proof mass.
Park, Jin-Seong;Park, Young-Jin;Park, Youn-Sik;Hong, Deok-Hwa
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.17
no.6
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pp.546-551
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2011
Tilt sensor is required to control the attitude of the biped robot when it walks on an uneven terrain. Vision sensor, which is used for recognizing human or detecting obstacles, can be used as a tilt angle sensor by comparing current image and reference image. However, vision sensor alone has a lot of technological limitations to control biped robot such as low sampling frequency and estimation time delay. In order to verify limitations of vision sensor, experimental setup of an inverted pendulum, which represents pitch motion of the walking or running robot, is used and it is proved that only vision sensor cannot control an inverted pendulum mainly because of the time delay. In this paper, to overcome limitations of vision sensor, Kalman filter for the multi-rate sensor fusion algorithm is applied with low-quality gyro sensor. It solves limitations of the vision sensor as well as eliminates drift of gyro sensor. Through the experiment of an inverted pendulum control, it is found that the tilt estimation performance of fusion sensor is greatly improved enough to control the attitude of an inverted pendulum.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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