Oh Sang Heon;Lee Sang Jeong;Park Chansik;Hwang Dong-Hwan
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.11
no.7
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pp.633-643
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2005
An unmanned aerial vehicle (UAV) is an aircraft controlled by .emote commands from ground station and/o. pre-programmed onboard autopilot system. A navigation system in the UAV provides a navigation data for a flight control computer(FCC). The FCC requires accurate and reliable position, velocity and attitude information for guidance and control. This paper proposes an ADGPS/INS integrated navigation system for a UAV. The proposed navigation system comprises an attitude determination GPS (ADGPS) receive., a navigation computer unit, and a low-cost commercial MEMS inertial measurement unit(IMU). The navigation algorithm contains a fault detection and isolation (FDI) function fur integrity. In order to evaluate the performance of the proposed navigation system, two flight tests were preformed using a small aircraft. The first flight test was carried out to confirm fundamental operation of the proposed navigation system and to check the effectiveness of the FDI algorithm. In the second flight test, the navigation performance and the benefit of the GPS attitude information were checked in a high dynamic environment. The flight test results show that the proposed ADGPS/INS integrated navigation system gives a reliable performance even when anomalous GPS data is provided and better navigation performance than a conventional GPS/INS integration unit.
Autonomous driving systems are likely to be operated in various complex environments. However, the well-known integrated Global Navigation Satellite System (GNSS)/Inertial Navigation System (INS), which is currently the major source for absolute position information, still has difficulties in accurate positioning in harsh signal environments such as urban canyons. To overcome these difficulties, integrated Visual/Inertial/GNSS (VIG) navigation systems have been extensively studied in various areas. Recently, a Compressed-State Constraint Kalman Filter (CSCKF)-based VIG navigation system (CSCKF-VIG) using a monocular camera, an Inertial Measurement Unit (IMU), and GNSS receivers has been studied with the aim of providing robust and accurate position information in urban areas. For this new filter-based navigation system, on the basis of time-propagation measurement fusion theory, unnecessary camera states are not required in the system state. This paper presents a performance evaluation of the CSCKF-VIG system compared to other conventional navigation systems. First, the CSCKF-VIG is introduced in detail compared to the well-known Multi-State Constraint Kalman Filter (MSCKF). The CSCKF-VIG system is then evaluated by a field experiment in different GNSS availability situations. The results show that accuracy is improved in the GNSS-degraded environment compared to that of the conventional systems.
Yoo, Young Min;Lee, Sun Min;Kwon, Jay Hyun;Yu, Myeong Jong;Park, Chan Gook
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.19
no.2
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pp.131-139
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2013
In recent years alternative navigation system such as a DBRN (Data-Base Referenced Navigation) system using geophysical information is getting attention in the military navigation systems in advanced countries. Specifically TRN (Terrain Referenced Navigation) algorithm research is important because TRN system is a practical DBRN application in South Korea at present time. This paper presents an integrated navigation algorithm that combines a linear profile-based TRN and INS (Inertial Navigation System). We propose a correlation analysis method between TRN performance and terrain roughness index. Then we propose a conditional position update scheme that utilizes the position output of the conventional linear profile type TRN depending on the terrain roughness index. Performance of the proposed algorithm is verified through Monte Carlo computer simulations using the actual terrain database. The results show that the TRN/INS integrated algorithm, even when the initial INS error is present, overcomes the shortcomings of linear profile-based TRN and improves navigation performance.
Park, Je Doo;Kim, Minwoo;Kim, Hee Sung;Lee, Je Young;Lee, Hyung Keun
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.41
no.6
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pp.481-487
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2013
In GPS(Global Positioning System)/INS(Inertial Navigation System) integrated navigation systems, GPS antennas and an inertial measurement units are usually installed outside and inside of the vehicle, respectively. By the difference of installed locations, performance of GPS/INS integrated navigation systems is affected by lever arm errors. For more accurate navigation, lever arm errors need to be compensated correctly since it directly affects the accuracy of navigation states. This paper proposes an effective lever arm error compensation method that utilizes velocity measurements of GPS and INS. By an experiment, feasibility of the proposed algorithm is verified. It is also shown that lever arm compensation is especially important when vehicles are experiencing rotational movements.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.13
no.12
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pp.1243-1251
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2007
In this paper a study on the simplified observability analysis of GPS/INS is introduced. Errors for the position, velocity, attitude, gyro and accelerometer biases, and lever arm between GPS antenna and inertial sensors are considered in the observablity analysis. From the error dynamics model in which relatively small terms are neglected, simple observability conditions are obtained such that the observability of GPS/INS is determined by the test on the attutude, gyro bias, and lever arm. Unobservable errors for the position, velocity, and accelerometer bias are determined by those for the attitude, gyro bias, and lever arm. The simplified observability conditions are applied to a constant speed horizontal motion. It is shown that there are seven unobservable modes for the motion including the vertical component of gyro bias. The analytic observability analysis results are confirmed with a covariance simulation.
Kim, Jeong-Won;Shin, Dae-Sik;Hwang, Dong-Hwang;Lee, Sang-Jeong;Park, Yong-Woon
Proceedings of the KIEE Conference
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2005.10b
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pp.101-103
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2005
This paper designs a CDU(Control Disaply Unit) for commercial high precision INS(Inertial Navigation System). The CDU is designed using GUI(Graphic User Interface) programming running on Windows operating system. Since the designed CDU provides standard functions of the Windows operating systems and has a modular structure, it is easy to modify and extend. The CDU has been interfaced to the H-726 INS, from which it's usefulness can be seen.
Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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v.52
no.5
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pp.190-196
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2015
In this paper, we propose multiple location error compensation algorithm for GPS/INS fusion using kalman filter and introduce the way to reduce location error in 9-axis navigation devices for implementing inertial navigation technique. When evaluating location, there is an increase of location error. So navigation systems need robust algorithms to compensate location error in GPS/INS fusion. In order to improve robustness of 9-axis inertial sensor(mpu-9150) over its disturbance, we used tilt compensation method using compensation algorithm of acceleration sensor and Yaw angle compensation to have exact azimuth information of the object. And it shows improved location result using these methods combined with kalman filter.
Cho, Seong Yun;Ju, Ho Jin;Park, Chan Gook;Cho, Hyeonjin;Hwang, Junho
Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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v.6
no.4
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pp.167-179
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2017
In this paper, a simplified Cubature Kalman Filter (SCKF) is proposed to reduce the computation load of CKF, which is then used as a filter for transfer alignment of shipboard INS. CKF is an approximate Bayesian filter that can be applied to non-linear systems. When an initial estimation error is large, convergence characteristic of the CKF is more stable than that of the Extended Kalman Filter (EKF), and the reliability of the filter operation is more ensured than that of the Unscented Kalman Filter (UKF). However, when a system degree is large, the computation amount of CKF is also increased significantly, becoming a burden on real-time implementation in embedded systems. A simplified CKF is proposed to address this problem. This filter is applied to shipboard inertial navigation system (INS) transfer alignment. In the filter design for transfer alignment, measurement type and measurement update rate should be determined first, and if an application target is a ship, lever-arm problem, flexure of the hull, and asynchronous time problem between Master Inertial Navigation System (MINS) and Slave Inertial Navigation System (SINS) should be taken into consideration. In this paper, a transfer alignment filter based on SCKF is designed by considering these problems, and its performance is validated based on simulations.
The integrated global position system (GPS) and inertial navigation system (INS) has been considered as a cost-effective way of providing an accurate and reliable navigation system for civil and military system. Even the integration of a navigation sensor as a supporting device requires the development of non-traditional approaches and algorithms. The objective of this paper is to assess the feasibility of integrated with GPS and INS information, to provide the navigation capability for long term accuracy of the integrated system. Advanced algorithms are used to integrate the GPS and INS sensor data. That is fuzzy inference system based Weighted Extended Kalman Filter(FWEKF) algorithm INS signal corrections to provided an accurate navigation system of the integrated GPS and INS. Repeatedly, these include INS error, calculated platform corrections using GPS outputs, velocity corrections, position correction and error model estimation for prediction. Therefore, the paper introduces the newly developed technology which is aimed at achieving high accuracy results with integrated system. Finally, in this paper are given the results of simulation tests of the integrated system and the results show very good performance
Park, Yong-Gonjong;Kang, Chulwoo;Lee, Dal Ho;Park, Chan Gook
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.20
no.5
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pp.584-591
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2014
This paper presents a novel aided navigation method for AUV (Autonomous Underwater Vehicles). The navigation system for AUV includes several sensors such as IMU (Inertial Measurement Unit), DVL (Doppler Velocity Log) and depth sensor. In general, the $13^{th}$ order INS error model, which includes depth error, velocity error, attitude error, and the accelerometer and gyroscope biases as state variables is used with measurements from DVL and depth sensors. However, the model may degrade the estimation performance of the heading state. Therefore, the $11^{th}$ INS error model is proposed. Its validity is verified by using a degree of observability and analyzing steady state error. The performance of the proposed model is shown by the computer simulation. The results show that the performance of the reduced $11^{th}$ order error model is better than that of the conventional $13^{th}$ order error model.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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