• 제목/요약/키워드: gyro-accelerometer

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저급 관성센서를 이용한 독립적인 관성항법시스템에 관한 연구 (A Study on the Stand-alone Inertial Navigation System with low-cost Inertial Sensors)

  • 조재범;이자성
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2001년도 하계학술대회 논문집 D
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    • pp.2270-2273
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    • 2001
  • This paper presents calibration and alignment algorithms for low-cost inertial sensors. The error models for gyro and accelerometer are presented with a study of their effects. A navigational Kalman Filter is derived based on those error models. Test results are presented, which shows the initial calibration and alignment scheme and the proposed filter configuration effectively reduce the drift of the sensors and provide improved accuracy for its practical use for navigation.

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저가형 MEMS IMU센서와 다중필터를 활용한 AHRS 설계 (Design of AHRS using Low-Cost MEMS IMU Sensor and Multiple Filters)

  • 장우진;박찬식
    • 예술인문사회 융합 멀티미디어 논문지
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    • 제7권1호
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    • pp.177-186
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    • 2017
  • 최근 무인자동차가 큰 관심을 받고 있다. 세계 최대 규모의 온라인 쇼핑 서비스업체인 아마존은 드론을 활용한 배송시스템을 개발하고 있다. 이러한 플랫폼의 항법을 위해서는 정확한 자세정보가 필요하다. 본 논문에서는 저가형 관성센서를 활용한 AHRS 구조 설계를 제안하였다. 쿼터니언기반의 운동방정식, 바이어스가 제거된 자이로 측정치, MEMS 가속도계와 지자기 센서를 이용하여 자세를 추정하는 칼만 filter를 설계하였다. MEMS 자이로의 바이어스를 제거하기 위하여 자이로 측정치와 자세 추정치를 이용하는 자이로 바이어스 제거용 칼만 filter를 추가하였다. 구현한 AHRS의 성능을 고가의 상용 Microstrain사의 3DM-GX3-25 AHRS와 비교 실험을 통하여 칼만 filter가 자이로의 바이어스 오차를 0.0001[deg/s]이하로 추정함을 볼 수 있었다. 또한 최종적으로 구해진 자세에서 롤각과 피치각은 0.2, 0.3[deg]이내의 오차를 보여주었다. 요 각은 6[deg] 이하의 오차가 발생하였다.

Integrated Navigation System Design of Electro-Optical Tracking System with Time-delay and Scale Factor Error Compensation

  • Son, Jae Hoon;Choi, Woojin;Oh, Sang Heon;Hwang, Dong-Hwan
    • Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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    • 제11권2호
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    • pp.71-81
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    • 2022
  • In order for electro-optical tracking system (EOTS) to have accurate target coordinate, accurate navigation results are required. If an integrated navigation system is configured using an inertial measurement unit (IMU) of EOTS and the vehicle's navigation results, navigation results with high rate can be obtained. Due to the time-delay of the navigation results of the vehicle in the EOTS and scale factor errors of the EOTS IMU in high-speed and high dynamic operation of the vehicle, it is much more difficult to have accurate navigation results. In this paper, an integrated navigation system of EOTS which compensates time-delay and scale factor error is proposed. The proposed integrated navigation system consists of vehicle's navigation system which provides time-delayed navigation results, an EOTS IMU, an inertial navigation system (INS), an augmented Kalman filter and integration Kalman filter. The augmented Kalman filter outputs navigation results, in which the time-delay of the vehicle's navigation results is compensated. The integration Kalman filter estimates position, velocity, attitude error of the EOTS INS and accelerometer bias, accelerometer scale factor error, gyro bias and gyro scale factor error from the difference between the output of the augmented Kalman filter and the navigation result of the EOTS INS. In order to check performance of the proposed integrated navigation system, simulations for output data of a measurement generator and land vehicle experiments were performed. The performance evaluation results show that the proposed integrated navigation system provides more accurate navigation results.

차량용 INS/GPS 결합시스템의 가관측성 분석 및 다중 차수 필터 설계 (Observability Analysis and Multi-Dimensional Filter Design of the INS/GPS Integrated System for Land Vehicles)

  • 조성윤
    • 제어로봇시스템학회논문지
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    • 제14권7호
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    • pp.702-710
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    • 2008
  • In this paper, the observability of the INS/GPS integrated system for a land vehicle is analyzed on measurements and different filters with respect to the measurements are designed. In the stationary case, it is shown that horizontal accelerometer biases and vertical attitude errors and gyro biases are unobservable. An 8-state filter is designed based on the observability analysis. When GPS signal is available, a 15-state filter is used with position and velocity measurements. To estimate the INS errors even in the case that GPS signal is blocked a filter is designed in consideration of the non-holonomic constraints of a land vehicle. In this case, the horizontal position and velocity errors and vertical attitude error are unobservable. However, a 12-state filter including the velocity states is designed to estimate the accelerometer biases. When GPS signal recovers, a 9-state filter is used excluding the sensor biases. This paper presents a multi-dimensional filter that switches the four filters according to the usable measurements and maneuver environments. A simulation is carried out to verify the performance of the proposed filter.

시선벡터를 이용한 관성항법장치의 보정기법 (Compensation of SDINS Navigation Errors Using Line-Of-Sight Vector)

  • 임유철;임정빈;유준
    • 대한전자공학회:학술대회논문집
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    • 대한전자공학회 2003년도 하계종합학술대회 논문집 V
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    • pp.2521-2524
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    • 2003
  • Since inertial sensor errors which increase with time are caused by initial orientation error and sensor errors (accelerometer bias and gyro drift bias), the accuracy of these devices, while still improving, is not adequate for many of today's high-precision, long-duration sea, aircraft, and long-range missile missions. This paper presents a navigation error compensation scheme for Strap-Down Inertial Navigation System (SDINS) using Line-Of-Sight(LOS) vector from star sensor. To be specific, SDINS error model and measurement equation are derived, and Kalman filter is implemented. Simulation results show the bounded-ness of position and attitude errors.

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6축 가속도 자이로 센서를 이용한 줄넘기 회전운동 검출 (Detection of Rotation in Jump Rope using 6-axis Accelerometer Gyro Sensor)

  • 김완우;유병현;허경용
    • 한국컴퓨터정보학회:학술대회논문집
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    • 한국컴퓨터정보학회 2016년도 제54차 하계학술대회논문집 24권2호
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    • pp.117-118
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    • 2016
  • 줄넘기는 줄을 돌리는 손동작과 뛰어오르는 동작이 결합된 운동으로 정확한 카운트를 위해서는 두 동작을 함께 고려해야 한다. 이전의 연구들에서는 단순 반복적인 운동인 윗몸일으키기, 팔굽혀펴기, 아령 운동과 함께 치부하여 하나의 동작만을 체크하여 카운트 하였다. 이것은 실제 줄넘기 동작과는 차이가 있으며 두 동작 중 하나의 동작만을 하고 있다면 확인해내지 못하는 문제가 있다. 본 논문에서는 6축 가속도 자이로 센서를 이용하여 두 동작을 모두 확인하고 카운트하는 방법을 제안한다. 가속도 센서를 이용하여 뛰어오르는 동작을 확인하며 자이로 센서를 이용하여 손동작을 확인한다. 이때 확인되는 값의 파형을 이용하여 줄넘기 횟수를 카운트하게 된다. 제안하는 방법은 실제 실험을 통하여 카운트 방법의 성능을 확인할 수 있다.

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버터워즈 특성을 갖는 개선된 상보필터 (Improved Complementary Filter with The Butterworth Property)

  • 전용호
    • 한국전자통신학회논문지
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    • 제10권9호
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    • pp.1033-1038
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    • 2015
  • 상보 필터(Complementary Filter)는 실시간 자세계측을 위해 신호처리 방법으로 많이 사용된다. 필터 설계에서 2차 이상의 버터워즈 특성을 갖도록 하여, 통과대역에서 이득은 균일하고 차단대역에서는 차단 특성이 좋은 버터워즈 특성(Butterworth Filter)을 갖는 상보필터의 설계방법을 제안한다. 적정한 필터 계수의 설정으로 필터의 성능 개선이 이루어짐을 시뮬레이션을 통하여 입증하여 보인다. 시뮬레이션을 바탕으로 산정된 필터의 계수를 이용하여 실시간 신호처리가 가능함을 실험으로 보인다.

보행자의 실내 위치 추정 정확도 향상을 위한 다양한 센서 정보 필터 (Sensor Information Filter for Enhancing the Indoor Pedestrian Localization Accuracy)

  • 김주영;이수용
    • 로봇학회논문지
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    • 제7권4호
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    • pp.276-283
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    • 2012
  • Due to the low localization accuracy and the requirement of special infrastructure, current LBS(Localization Based Service) is limited to show P.O.I.(Point of Interest) nearby. Improvement of IMU(Inertial Measurement Unit) based deadreckoning is presented in this paper. Additional sensors such as the magnetic compass and magnetic flux sensors are used as well as the accelerometer and the gyro for getting more information of movement. Based on the pedestrian movement, appropriate sensor information is selected and the complementary filter is used in order to enhance the accuracy of the localization.

자이로 컴파스 얼라인먼트 오차특성을 고려한 스트랩다운 관성항법장치의 상호분산해석 (Covariance analysis of strapdown INS considering characteristics of gyrocompass alignment errors)

  • 박흥원;박찬국;이장규
    • 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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    • 제어로봇시스템학회 1993년도 한국자동제어학술회의논문집(국내학술편); Seoul National University, Seoul; 20-22 Oct. 1993
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    • pp.34-39
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    • 1993
  • Presented in this paper is a complete error covariance analysis for strapdown inertial navigation system(SDINS). We have found that in SDINS the cross-coupling terms in gyrocompass alignment errors can significantly influence the SDINS error propagation. Initial heading error has a close correlation with the east component of gyro bias erro, while initial level tilt errors are closely related to accelerometer bias errors. In addition, pseudo-state variables are introduced in covariance analysis for SDINS utilizing the characteristics of gyrocompass alignment errors. This approach simplifies the covariance analysis because it makes the initial error covariance matrix to a diagonal form. Thus a real implementation becomes easier. The approach is conformed by comparing the results for a simplified case with the covariance analysis obtained from the conventional SDINS error model.

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