• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.41 no.9
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• pp.799-807
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• 2017

In this paper, a new method is proposed for estimating pedestrians' walking velocity based on lower-limb kinematics and wearable inertial measurement unit (IMU) sensors. While the soles and ground are not in contact during the walking cycle, the walking velocity can be estimated by integrating the acceleration output of the inertial sensor mounted on the pelvis. To minimize the effects of acceleration measurement errors caused by the tilt of the pelvis while walking, the estimated walking velocity based on lower-limb kinematics is imposed as the initial value in the acceleration signal integration process of the pelvis inertial sensor. In the experiment involving outdoor walking for six minutes, sensor drift due to error accumulation was not observed, and the RMS error in the walking velocity estimation was less than 0.08 m/s.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• v.2
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• pp.455-458
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• 2006

관성항법장치는 관성항법장치를 구성하는 관성센서인 가속도계 및 자이로의 오차요소에 의해 수평축 항법오차는 슐러주기를 가지고 서서히 증가하는 반면에 수직축 오차는 기하급수적으로 증가하는 특성을 가지고 있다. 그러므로 관성항법장치를 장시간 운용하는 경우에는 비관성 보조센서를 이용하여 관성항법장치의 수직축 항법오차에 대한 보정을 반드시 수행하여야 한다. 관성항법장치의 수직축 항법오차를 보정하기 위한 비관성 보조센서의 일종인 기압고도계는 계측된 대기압과 모델링 된 대기압을 비교하여 항체의 고도를 측정하는 방법을 이용하기 때문에 항체의 자세변화 등에 매우 민감하고 대기압 측정오차에 의해 매우 큰 진폭의 잡음 및 바이어스가 존재한다. 본 논문에서는 시뮬레이션 및 시험을 통하여 기압 고도계의 잡음 및 바이어스 오차 성분에 의한 baro-inertial 고도루프의 성능분석 결과를 제시하고 기압고도계 잡음에 둔감한 INS/기압고도계 칼만필터의 설계 결과를 제시한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2016.05a
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• pp.29-31
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• 2016

위성 항법 시스템 (GPS : Global Positioning System)은 3차원 위치는 물론 정확한 시각정보를 제공할 수 있는 항법시스템으로 항해에 있어 필수적인 요소이다. 최근 무인선박에 대한 연구가 활발히 진행되며, GPS에 대한 중요성이 증대되고 있다. 무인선박은 자율 항해를 위하여 GPS와 관성센서, 라이다, 카메라 등의 기타 보조 센서를 결합한 데이터를 활용한다. 복합 센서를 활용한 자율 항해에 있어 각 센서들간의 시각동기 또한 중요한 요소이다. 본 논문은 GPS를 활용하여 소프트웨어/하드웨어적인 시각동기화 기법을 제안한다. 제안된 기법은 embedded Linux platform을 활용하여 GPS로부터 획득한 시각동기화 신호를 기준으로 시각동기화된 복합 센서 데이터를 취득하는 방안이다. 제안된 기법의 성능 평가를 위하여, GPS 가용/불가용 구간을 모사한 환경에서 GPS, 관성센서, 고도계를 결합한 실제 데이터를 활용하였다.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2009.11a
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• pp.231-232
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• 2009

본 논문에서는 센서네트워크에서 노드의 위치를 추적할 때 기존의 삼각측량을 위해 세 개의 센서간의 거리를 이용하여 계산하는 방법 대신 두 쌍의 센서간의 거리를 이용하여 위치추적을 할 수 있는 방법에 대해 제안한다. 두 개의 센서로부터 인식되는 위치의 정확성을 높이기 위해 관성센서를 사용하여 플립 오류를 해결할 수 있으며 센서 네트워크상에서 노드의 위치를 측정할 수 있는 새로운 방법임을 증명하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.40 no.7
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• pp.659-666
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• 2016

Magnetic disturbance is one of the main factors that deteriorate the accuracy of orientation estimation methods based on inertial/magnetic sensor signals. This paper proposes a parallel Kalman filter(KF) that explicitly detects magnetic disturbances and thus can accurately estimate 3D orientation in magnetically disturbed environments. Due to the parallel nature of the proposed KF, even severe magnetic disturbances only affect yaw estimation, while roll and pitch values remain accurate. Consequently, the proposed KF can be effectively used in various applications that involve magnetically inhomogeneous environments, such as robots, ships, and planes.

• Journal of Advanced Navigation Technology
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• v.27 no.1
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• pp.50-56
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• 2023

INS(Inertial Navigation System) calculates navigation information using a vehicle's acceleration and angular velocity without the outside information. However, when navigation is performed for a long time, navigation error gradually diverges and the performance decreases. To enhance INS's performance, the rotation of inertial measurement unit is developed to compensate error sources of inertial sensors, which is called RINS(Rotational Inertial Navigation System). This paper analyzes the influence of several errors for dual-axis RINS and the shows the results using simulation.

• Information and Communications Magazine
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• v.34 no.4
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• pp.17-24
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• 2017

본고에서는 저가형 관성 센서를 이용하여 실내 항법을 수행하는 여러 방법들에 대해 알아본다. 저가형 관성 센서를 이용한 추측 항법은 휴대성이 뛰어나고 외부의 인프라 없이 구현이 가능하고 가격이 저렴하다는 장점이 있지만, 오차가 빠르게 누적된다는 단점이 있다. 이를 해결하기 위해 사용자의 보행 특성을 이용한 보행자 추측 항법이 제안되었다. 본고에서는 보행자 추측 항법의 두 분류 기법인 걸음-이동방향 결합 기법과 관성 항법-영속도 보정 결합 기법의 원리와 각 기법들의 기술 동향에 대해 다루고자 한다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.39 no.2
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• pp.179-185
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• 2015

Although an accelerometer is a sensor that measures acceleration, it cannot be used by itself to measure the acceleration when the orientation of the sensor changes. This paper introduces a Kalman filter for the estimation of a sensor acceleration based on a six-axis inertial sensor (i.e., a three-axis accelerometer and three-axis gyroscope). The novelty of the proposed Kalman filter lies in the fact that its state vector includes not only the tilt angle variable but also the sensor acceleration. Thus, the filter can explicitly estimate the latter with a high accuracy. The accuracy of acceleration estimates were validated experimentally under three different dynamic conditions, using an optical motion capture system. It could be concluded that the performance of the proposed Kalman filter was comparable to that of the state-of-the-art estimation algorithm employed by the Xsens MTw. The proposed algorithm may be more suitable than inertial/magnetic sensor-based algorithms for various applications adopting six-axis inertial sensors.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.33 no.3
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• pp.57-64
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• 2005

In two-degree of freedom(TDOF) inertial sensors, two axes are mechanically correlated with each other. Fault source of one axis sensor may affect the other axis sensor, and therefore multiple fault detection and isolation(FDI) technique is required. Conventional FDI techniques using hardware redundancy need four TDOF inertial sensors for FDI. In this study, three TDOF inertial sensor redudancy case is considered, where conventional FDI technique can detect the fault, but cannot isolate the fault sensor. Hybrid FDI technique is proposed to solve this problem. Hybrid FDI technique utilizes the analytic redundancy by utilizing the unscented kalman filter as well as hardware redundancy for FDI. To verify the effectiveness of the proposed FDI technique, numerical simulations are performed using six degree of freedom nonlinear aircrft dynamics.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.47 no.6
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• pp.438-445
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• 2019

In this paper, we present a new approach to extract the g-sensitivity scale-factor error for a MEMS gyroscope. MEMS gyroscopes, based on the use of both angular momentum and the Coriolis effect, have a g-sensitivity error due to mass unbalance. Generally, the g-sensitivity error is not considered in general use of gyroscopes, but it deserves our attention if we are to develop for tactical class performance and reliability. The g-sensitivity error during vehicle flight increases navigation error; so it must be analyzed and compensated for the use of MEMS IMU for high dynamics vehicle systems. Therefore, we analyzed how to extract the g-sensitivity scale-factor error from the inertial sensor error model. Furthermore we propose a new method to extract the g-sensitivity error using flight motion simulator. We verified our proposed method with experimental results.