Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.5
no.5
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pp.529-539
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1999
This paper suggests a new image analysis method and indoor navigation control algorithm of mobile robots using a mono vision system. In order to reduce the positional uncertainty which is generated as the robot travels around the workspace, we propose a new visual landmark recognition algorithm with 2-D graph world model which describes the workspace as only a rough plane figure. The suggested algorithm is implemented to our mobile robot and experimented in a real corridor using extended Kalman filter. The validity and performance of the proposed algorithm was verified by showing that the trajectory deviation error was maintained under 0.075m and the position estimation error was sustained under 0.05m in the resultant trajectory of the navigation.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.65
no.11
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pp.1868-1878
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2016
This paper proposes a novel velocity estimator for long-term underwater navigation of autonomous underwater vehicles(AUVs). Provided that an external position fix is not given, a viable goal in designing a underwater navigation algorithm is to reduce the divergence rate of position error only using the sporadic velocity information obtained from Doppler velocity log(DVL). For such case, the performance of underwater navigation eventually depends on accuracy and reliability of external velocity information. This motivates us to devise a velocity estimator which can drastically enhance the navigation performance even when the DVL measurement is unavailable. Incorporating the Gertler-Hagen hydrodynamics model of an AUV with the measurement models of velocity and depth sensors, the velocity estimator design problem is resolved using the extended Kalman filter. Different from the existing methods in which an AUV simulator is regarded as a virtual sensor, our approach is less sensitive to the model uncertainty often encountered in practice. This is because our velocity filter estimates the simulator errors with sensor aids and furthermore compensates these errors based on the indirect feedforward manner. Through the simulations for typical AUV navigation scenarios, the effectiveness of the proposed scheme is demonstrated.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.7
no.4
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pp.362-368
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2001
We study on the velocity matching algorithm for transfer alignment of inertial navigation system(INS) using a robust H$_2$ filter. We suggest an uncertainty model and a discrete robust H$_2$filter for INS and apply the suggested robust H$_2$ filter to the uncertainty model. The discrete robust H$_2$filter is shown by simulation to have better performance time and accuracy than Kalman filter.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.6
no.3
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pp.626-637
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2014
On ship, especially on large ship, the flexure deformation between Master (M)/Slave (S) Inertial Navigation System (INS) is a key factor which determines the accuracy of the integrated system of M/S INS. In engineering this flexure deformation will be increased with the added ship size. In the M/S INS integrated system, the attitude error between MINS and SINS cannot really reflect the misalignment angle change of SINS due to the flexure deformation. At the same time, the flexure deformation will bring the change of the lever arm size, which further induces the uncertainty of lever arm velocity, resulting in the velocity matching error. To solve this problem, a $H_{\infty}$ algorithm is proposed, in which the attitude and velocity matching error caused by deformation is considered as measurement noise with limited energy, and measurement noise will be restrained by the robustness of $H_{\infty}$ filter. Based on the classical "attitude plus velocity" matching method, the progress of M/S INS information fusion is simulated and compared by using three kinds of schemes, which are known and unknown flexure deformation with standard Kalman filter, and unknown flexure deformation with $H_{\infty}$ filter, respectively. Simulation results indicate that $H_{\infty}$ filter can effectively improve the accuracy of information fusion when flexure deformation is unknown but non-ignorable.
Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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v.2
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pp.255-260
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2006
Safety-critical navigation systems have to provide 'reliable' position solutions, i.e., they must detect and exclude measurement or system faults and estimate the uncertainty of the solution. To obtain more accurate and reliable navigation systems, various filtering methods have been employed to reduce measurement noise level, or integrate sensors, such as global navigation satellite system/inertial navigation system (GNSS/INS) integration. Recently, particle filters have attracted attention, because they can deal with nonlinear/non-Gaussian systems. In most GNSS applications, the GNSS measurement noise is assumed to follow a Gaussian distribution, but this is not true. Therefore, we have proposed a fault detection and exclusion method using particle filters assuming non-Gaussian measurement noise. The performance of our method was contrasted with that of conventional Kalman filter methods with an assumed Gaussian noise. Since the Kalman filters presume that measurement noise follows a Gaussian distribution, they used an overbounded standard deviation to represent the measurement noise distribution, and since the overbound standard deviations were too conservative compared to the actual distributions, this degraded the integrity-monitoring performance of the filters. A simulation was performed to show the improvement in performance of our proposed particle filter method by not using the sigma overbounding. The results show that our method could detect smaller measurement biases and reduced the protection level by 30% versus the Kalman filter method based on an overbound sigma, which motivates us to use an actual noise model instead of the overbounding or improve the overbounding methods.
Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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2017.11a
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pp.27-29
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2017
Container terminals in Northern Vietnam have recorded an impressive development in recent years. This development, however, also raises a fierce competition among local container terminals to attract customers. Beside the handling charges, the vessels' waiting cost is also an important factor that drive the opinion of users in choosing appropriate terminal. This research plans to estimate the waiting cost in different container terminals in Northern Vietnam by building regression equation that describe the relationship between the rate of throughput/capacity and waiting cost/TEU. Queuing theory with the application of Poisson distibution is used to estimate the waiting time of arrival vessels and uncertainty theory is applied to estimate the vessel's daily expenses. Previous studies suggested two different formation of the equation and according to the research results, cubic equation is more suitable in the given case. The research results are also useful for further research which require calculation of waiting cost per TEU in each container terminal in Northern Vietnam.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TE
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v.42
no.2
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pp.15-22
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2005
This paper represents the sensor combination technique of mobile robot to reduce the ambiguity and uncertainty of environment that prevents the mobile robot from recognizing the path planning and navigation. The sensors such as optical encoder, ultra sonar sensor, and infra-red sensor gathered the dynamic information of mobile robot that are used to detect the obstacle. Therefore, the mobile robot controller with sensor combination is stably demonstrated by the experimental results.
Underwater localization is a crucial capability for reliable operation of various types of underwater vehicles including submarines and underwater robots. However, sea water is almost impermeable to high-frequency electromagnetic waves, and thus absolute position fixes from Global Positioning System (GPS) are not available in the water. The use of acoustic telemetry systems such as Long Baseline (LBL) is a practical option for underwater localization. However, this telemetry network system needs to be pre-deployed and its availability cannot always be assumed. This study focuses on demonstrating the validity of terrain-based localization techniques in a GPS-denied underwater environment. Since terrain-based localization leads to a nonlinear estimation problem, nonlinear filtering methods are required to be employed. The extended Kalman filter (EKF) which is a widely used nonlinear filtering algorithm often shows limited performance under large initial uncertainty. The feasibility of using a particle filter is investigated, which can improve the performance and reliability of the terrain-based localization.
The Port Development has been achieved by the Government because it needs large scale of funds. However, since 1994, the Govenment has been implemeting private investments for constructing and operating the ports and so on. Although the Government had high expectation that it could expedite the expansion of the port facilities, there were many problems in view of construction, management, financial and social environment. This study figure out that most of the important reasons are the uncertainty of risk allocation between private investors and the Government, using with Analytic Hierarchy Process. It is expected that the results of this study will encourage more private investors to participate in port private investments in the future.
IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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v.4
no.4
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pp.216-223
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2015
The autonomous underwater vehicle (AUV) is being widely researched in order to achieve superior performance when working in hazardous environments. This research focuses on using image processing techniques to estimate the AUV's egomotion and the changes in orientation, based on image frames from different time frames captured from a single high-definition web camera attached to the bottom of the AUV. A visual odometry application is integrated with other sensors. An internal measurement unit (IMU) sensor is used to determine a correct set of answers corresponding to a homography motion equation. A pressure sensor is used to resolve image scale ambiguity. Uncertainty estimation is computed to correct drift that occurs in the system by using a Jacobian method, singular value decomposition, and backward and forward error propagation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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