Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.15
no.1
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pp.82-88
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2009
The output of the encoder is a digital pulse, which is also easy to be connected to a digital controller. There are various angular velocity detecting methods of M, T, and M/T. Each of them has its own properties. There is a common limitation that the angular velocity detection period is strongly dependent on the destination velocity magnitude in case of ultimate low range. They have ultimately long detection period or cannot even detect angular velocity at near zero velocity. This paper proposes a zero velocity detectable sensor algorithm with the dual encoder system. The sensor algorithm is able to keep detection period moderately at near zero velocity and even detect zero velocity within nominal period. It is useful for detecting velocity in case of changing rotational direction at which there occurs zero velocity. In this paper, various experimental results are shown for the algorithm validity.
In Integration Approach (IA)-based Pedestrian Dead Reckoning (PDR), it is important to detect the exact zero-velocity of the foot with an Inertial Measurement Unit (IMU). By detecting zero-velocity during the stance phase of the foot touching the ground and executing Zero-velocity UPdaTe (ZUPT) at the exact time, stable navigation information can be provided by the PDR. When the pace is fast, however, it is not easy to accurately detect the zero-velocity because of the small stance phase interval and the large signal variance of the corresponding interval. Incorrect zero-velcity detection greatly causes navigation errors of IA-based PDR. In this paper, we propose a method to detect the zero-velocity stably even at high speed by novel buffering of IMU's output data and signal processing of the buffer. And we design a PDR based on this. By analyzing the performance of the proposed Zero-Velocity Detection (ZVD) algorithm and ZVD-based PDR through experiemnts, we confirm that the proposed method can provide accurate navigation information of pedestrians such as firefighters in the indoor space.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.24
no.9
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pp.76-85
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2007
An optical rotary encoder is easy to implement for automatic control applications. In particular, the output of the encoder has a digital form pulse, which is also easy to be connected to a popular digital controller. By using the encoder, there are various angular velocity detecting methods, M-, T-, and M/T-method. Each of them has a property of its own. They have common limitation that the angular velocity detection period is strongly subject to the destination velocity magnitude in case of ultimate low range. They have ultimate long detection period or cannot even detect angular velocity at near zero velocity. This paper proposes a dual encoder system with two encoders of normal resolution. The dual encoder system is able to keep detection period moderately at near zero velocity and even detects zero velocity within nominal period. It is useful for detecting velocity in case of changing rotational direction at which there occurs zero velocity. In this paper, various experimental results are shown for the dual encoder system validity.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.25
no.8
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pp.29-36
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2008
An optical rotary encoder is easy to implement for automation system applications. In particular, the output of the encoder has a digital form pulse, which is also easy to be connected to a popular digital controller. By using an incremental encoder and a counting device, it is easy to measure angular displacement, as the number of the output pulses is proportional to the rotational displacement. This method can only detect the angular placement once a pulse signal comes out of the encoder. The angular displacement detection period is strongly subject to the change of the angular displacement in case of ultimate low velocity range. They have ultimate long detection period or cannot even detect angular displacement at near zero velocity. This paper proposes an algorithm for detecting angular displacement by using a dual encoder system with two encoders of normal resolution. The angular displacement detecting algorithm is able to keep detection period moderately at near zero velocity and even detect constant angular displacement within nominal period. It is useful for motion control applications in case of changing rotational direction at which there occurs zero velocity. In this paper, various experimental results are shown for the angular displacement detection algorithm.
Ultrasonic Doppler Diagnostic System utilizes the Doppler effect for measurement of blood velocity. The sign of the Doppler frequency shift represents blood flow direction. CW(Continuous-Wave) Doppler System uses quadrature detection and phase rotation method to produce simultaneous independent audio and velocity signals for forward and reverse blood flow direction in the time-domain, had been fabricated. But time-domain analyzing such as audio evaluation and zero- crossing detection for instantaneous and mean frequnecy measurement do not provide both an accurate and quantitative result. Therefore, it is necessary to adopt frequency-domain technique to improve system performance. In this paper, we describe a unit which is composed of CW Doppler System and real-time spectrum analyzer (installed TMS 32010 DSP Chip). This unit shows time-dependent spectrum variation and mean velocity of Blood signal.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.22
no.11
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pp.937-943
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2016
Vertical velocity is critical in many areas, such as the control of unmanned aerial vehicles, fall detection, and virtual reality. Conventionally, the integration of GPS (Global Positioning System) with an IMU (Inertial Measurement Unit) was popular for the estimation of vertical components. However, GPS cannot work well indoors and, more importantly, has low accuracy in the vertical direction. In order to overcome these issues, IMU-barometer integration has been suggested instead of IMU-GPS integration. This paper proposes a new complementary filter for the estimation of vertical velocity based on IMU-barometer integration. The proposed complementary filter is designed to minimize drift error in the estimated velocity by adding PID control in addition to a zero velocity update technique.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.16
no.1
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pp.37-44
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2021
This study is implemented as a sensor-less position controller capable of multi-turn detection to replace the expensive absolute encoder used in the turret servo system. For sensor-less control, the position information of the rotor is essential. For this, a magnetic flux estimator was implemented from the mathematical model of IPMSM used in the turret servo system. The position of the rotor and the angular velocity of the rotor were obtained using the rotor magnetic flux calculated from the magnetic flux estimator. Using the zero-crossing technique, one pulse was generated for each rotation of the estimated rotor magnetic flux to measure the number of multi-turns. Simulation and experiment results confirmed the usefulness of the proposed method.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.19
no.6
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pp.508-512
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2013
In recent years, sensorless drive schemes have been proposed widely and most of them are based on the ZCP (Zero Crossing Point) detection of the BEMF (Back Electro-Motive Force). These schemes have two main problems. One is that ZCP may not be detected at low speed and thus a forced drive is required. The other problem is that there is $30^{\circ}$ phase difference between ZCP and the motor commutation instant and to ensure proper operation, this gap should be accounted for. To solve these problems a circuit is devised for detecting ZCP of the BEMF difference through the line voltage difference. Experimental results show that the output of this circuit is identical to that of the Hall sensor signal, and velocity control of a BLDC motor is possible without the sensor.
Lee, Min Su;Ju, Ho Jin;Park, Chan Gook;Heo, Moonbeom
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.19
no.7
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pp.640-645
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2013
This paper presents a step length estimation algorithm for Pedestrian Dead Reckoning using linear calibrated ZUPT (zero velocity update) with a foot mounted IMU. The IMU consists of 3 axis accelerometer, gyro and magnetometer. Attitude of IMU is estimated using an inertial navigation algorithm. To increase accuracy of step length estimation algorithm, we propose a stance detection algorithm and an enhanced ZUPT. The enhanced ZUPT calculates firefighter's step length considering velocity error caused by sensor bias during one step. This algorithm also works efficiently at various motions, such as crawling, sideways and stair stepping. Through experiments, the step length estimation performance of the proposed algorithm is verified.
We introduce a novel Visual Inertial Odometry (VIO) algorithm designed to improve the performance of thermal-inertial odometry. Thermal infrared image, though advantageous for feature extraction in low-light conditions, typically suffers from a high noise level and significant information loss during the 8-bit conversion. Our algorithm overcomes these limitations by approximating a 14-bit raw pixel histogram into a Gaussian mixture model. The conversion method effectively emphasizes image regions where texture for visual tracking is abundant while reduces unnecessary background information. We incorporate the robust learning-based feature extraction and matching methods, SuperPoint and SuperGlue, and zero velocity detection module to further reduce the uncertainty of visual odometry. Tested across various datasets, the proposed algorithm shows improved performance compared to other state-of-the-art VIO algorithms, paving the way for robust thermal-inertial odometry.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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