• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제41권3호
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• pp.121-127
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• 2020

The purpose of this paper is to review the validation on the application of low frequency IMU(Inertial Measurement Unit) sensors by replacing high frequency motion analysis systems. Using an infrared-based 3D motion analysis system and IMU sensors (22 Hz) simultaneously, the gait cycle and knee flexion angle were measured. And the accuracy of each gait parameter was compared according to the statistical analysis method. The Bland-Altman plot analysis method was used to verify whether proper accuracy can be obtained when extracting gait parameters with low frequency sensors. As a result of the study, the use of the new gait assessment system was able to identify adequate accuracy in the measurement of cadence and stance phase. In addition, if the number of gait cycles is increased and the results of body anthropometric measurements are reflected in the gait analysis algorithm, is expected to improve accuracy in step length, walking speed, and range of motion measurements. The suggested gait assessment system is expected to make gait analysis more convenient. Furthermore, it will provide patients more accurate assessment and customized rehabilitation program through the quantitative data driven results.

• 대한기계학회논문집A
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• 제40권9호
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• pp.783-790
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• 2016

IMU기반 자세결정에 있어 추정 정확도의 저하요인 중 주요한 한 가지는 운동체의 가속도이다. 이는 가속도가 크게 발생하는 경우 가속도계 신호는 더이상 수직축 참조벡터가 될 수 없기 때문이다. 이에 대한 대책으로 일부 자세추정 알고리즘에서는 가속도 보상 메카니즘이 적용되어 왔다. 가장 보편적이고 간단한 스위칭 방법부터 적응추정방식, 가속도 모델기반 방식 등이 제안되어 왔으나, 이들 보상 메카니즘에 대한 비교분석은 이루어 지지 않았다. 본 논문은 쿼터니언기반의 Pseudo 칼만필터를 바탕으로 하여 세 가지 가속도 보상 메커니즘의 성능을 비교분석하였다. 가속조건 실험 분석을 통해 다음을 확인할 수 있었다. (1) 가속구간에서의 추정정확도 저하를 방지하기 위해선 가속도 보상 메카니즘이 반드시 필요하다. (2) 단순 스위칭 방법도 상당한 효과를 보였으나, 보다 정교한 적응추정 방식과 가속도 모델방식이 동등수준으로 가장 정확한 결과를 보였다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제26권6_spc호
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• pp.644-650
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• 2016

Track maintenance works based on track geometry recordings are essential to enhance the safety and comfort of railway transportation. Usually, the track irregularity has been measured by a special inspection trains which all were imported from abroad. Because the inspection train speed is limited under 160 km/h, it takes a long time to inspect railways and there is difficulty in daytime operation. To solve this problem, we started to develop a track geometry measuring system (TGMS) with measurement speed up to 300 km/h which can be installed in commercial vehicles such as HEMU-430X. In this paper, we introduce a newly developed inertial TGMS and propose two inertial navigation system (INS) algorithms (method A, B) for measuring track geometry. In order to investigate advantage and disadvantage of each algorithm, we performed vibration test of the TGMS, which was simulated by 6-axis shaking table. Through the vibration test, we analyzed the influence of vehicle vibration on the TGMS which will be installed on bogie frame. To the vibration test, two methods satisfied the required accuracy of track geometry measurement under the level of the actual vehicle vibration of HEMU-430X train. Theoretically, method A is sensitive to vehicle vibration than method B. However, HEMU-430X's bogie vibration frequency range is out of interest range of measurement system. Therefore, method A can also apply the HEMU-430X train.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권8호
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• pp.783-789
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• 2017

9축 IMMU기반의 3차원 자세추정에 있어 대표적인 정확성 저하요인은 가속도계 신호를 교란시키는 외부가속도와 지자기센서 신호와 관련된 자기교란이라는 두 가지 교란성분이다. 교란성분에 의한 영향을 최소화하기 위해 모델링기반 기법과 스위칭 기법이 제안되어 왔고, 이를 비교한 연구도 진행된 바 있다. 그러나 모델링기반 기법에서 모델링의 차이가 자세추정 성능에 미치는 영향에 대한 연구는 현재까지 발표된 바 없다. 본 논문은 교란성분 모델링이 IMMU기반 자세추정 정확성에 미치는 영향을 확인하기 위해, 모델링에 차이가 있는 최근 발표된 두 알고리즘을 다양한 시험조건에서 비교하였다. 이를 통해 교란성분 모델링의 차이는 진행잡음 공분산 행렬에 차이를 발생시키며, 이로 인해 자세추정 성능에 영향을 끼칠 수 있음을 확인할 수 있었다. 시험결과 두 알고리즘은 평균제곱근오차에서 롤 피치 요평균 $1.35^{\circ}$ 및 요성분 $3.63^{\circ}$의 차이를 발생시켰다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제26권4호
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• pp.39-46
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• 2021

본 논문에서는 혼합현실에서 산업 현장에서 필요한 동작 인식 방법에 대한 방법을 제안한다. 산업 현장에서는 몸통 움직임부터 팔 동작에 이르기까지 상체 전역의 동작(잡고, 들어올리고, 나르는 작업)이 필요하다. 본 논문에서는 무거운 모션 캡처 장비를 사용하지 않으면서 키넥트와 같은 비전 기반이 아닌 센서와 웨어러블 디바이스로 구성된 방법을 사용하고 있다. 몸통 동작과 어깨 동작은 2개의 IMU 센서를 사용하고 있으며, 팔 동작은 마이오 암 밴드를 사용하였다. 총 4개로부터 들어오는 실시간 데이터를 퓨전하여 상체 전 영역에 대한 모션 인식이 가능하도록 하였다. 실험 방법으로서는 실제 옷에 센서를 부착하였고 동기화 작업을 통해 물체 조작을 하였다. 그 결과 동기화 방법을 사용한 방식은 큰 동작과 작은 동작에 있어서 오류가 없었다. 마지막으로 성능 평가를 통해 홀로렌즈 상에서 한손 조작일 경우 평균적으로 50 프레임, 양 손 조작일 경우 60 프레임을 보이는 결과를 나타 내였다.

• 플랜트 저널
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• 제17권4호
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• pp.35-40
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• 2021

본 연구에서는 서인천복합 6호기 가스터빈 발전기계통에 대하여 기술특성시험을 실시하여 모델정수를 도출하고 검증하였다. 발전기 최대/최소 무효전력 한계시험 결과 최대 무효전력 한계는 80 MVar이고, 최소 무효전력 한계는 -30 MVar이다. 발전기는 GENROU 모델을 사용하였고, 계자시정수(T'do)는 4.077 s, 관성정수(H)는 5.461 P.U로 결정하였다. 여자시스템은 ESST4B 모델을 사용, 무부하 2% AVR 스텝시험을 모의하는 방식으로 모델정수를 도출하고 검증하였으며, PSS 모델링은 PSS2A 모델정수로 도출하였고, PSS Off/On일때 측정된 계측 데이터를 모의, 비교하여 검증하였다. 조속기-터빈는 GGOV1 모델을 사용하여 모델정수를 도출하고 검증하였다. PSS/E 시뮬레이션 프로그램을 통해 10% 조속기 스텝시험을 모의하여 결정된 조속기-터빈 모델정수의 수치 안정성을 확인하였다.

• 스마트미디어저널
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• 제13권5호
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• pp.19-25
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• 2024

발달장애인의 사회 진입을 막는 가장 큰 행동 유형은 공격 행동이다. 공격 행동은 발달장애인 자신의 안전뿐만 아니라 타인의 신체적 안전에도 위협이 될 수 있다. 본 연구에서는 저전력 프로세서를 활용한 웨어러블 시스템을 제안한다. 제안된 시스템은 IMU(Inertial Measurement Unit, 관성 측정 장치)가 적용되어, 사용자의 행동을 분석할 수 있으며, 개발된 시스템에 부착된 LED 배열을 통해 일정 시간 이상 공격 행동이 감지되지 않을 시, 흥미로운 LED 패턴을 표현하여 발달장애인에게 보상을 통한 행동 중재를 제공한다. 전원이 제한된 환경에서 장시간 착용해야 하는 시스템을 구현하기 위해 데이터의 전처리 과정부터 AI 모델 적용까지 전 단계에 걸쳐서 성능-에너지 소모 간 최적화 방법을 제시한다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제23권3호
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• pp.208-214
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• 2020

본 연구에서는 플럭스게이트(fluxgate) 센서를 탑재한 드론 자력탐사 시스템 시작품(proto-type)을 개발하였다. 시스템의 하드웨어는 플럭스게이트 자력센서, 관성측정장치(inertial measurement unit, IMU), GPS, 통신 모듈로 구성되어 있다. 또한 측정된 자료를 지상제어시스템(ground control system, GCS)으로 실시간 전송하는 모니터링 소프트웨어를 개발하였다. 측정된 자력값은 띠통과 필터(notch filter)와 대역통과필터(band-pass filter)를 거쳐서 최종적으로 1Hz 데이터로 저장된다. 본 시스템 검증을 위해 자성체 반응을 확인하는 예비 실험이 먼저 수행되었고, 이후 철광산 두 곳에서 현장 실증을 실시하였다. 현장 실증으로 경기도 포천과 강원도 정선 지역에서 자체 개발한 드론 자력탐사 시스템과 한국지질자원연구원(KIGAM)이 제작한 무인비행선 자력탐사 시스템 결과와 비교하였다. 그 결과 예비 실험과 현장 실증을 통해 본 시스템은 야외 항공 자력탐사에 충분히 활용 가능함을 확인할 수 있었다. 향후 양질의 항공자력탐사 자료 획득을 위해 잡음을 최소화하는 필터 기능 및 기구 성능을 고도화하는 연구가 요구된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권3호
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• pp.275-282
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• 2009

링레이저 자이로에는 입력각속도가 작은 영역에서 비선형적인 출력현상인 lock-in이 발생하는데 이를 제거하기 위하여 레이저 공진기에 정현파 각진동을 인가하는 방법이 주로 적용된다. 그러나, 그 방법을 적용하는 경우에도 각진동 회귀점에서 lock-in에 의한 오차가 남아있게 되는데, 이들 오차에 의하여 링레이저 자이로의 일반적인 오차특성인 랜덤웍이 발생된다. 이 lock-in에 의한 오차를 제거하기 위한 많은 연구결과 중의 한 방법으로써 lock-in오차 보상방법은 공진기 각진동 회귀점을 통과하기 전과 후의 맥놀이신호 주기를 비교하여 오차를 추정하고 보상하는 방법이다. 본 연구에서는 자이로 모델링 및 수치해석적인 방법으로, 이 lock-in오차 보상방법의 이론적인 적용 가능성을 분석하고, 현재 가능 할 것으로 판단되는 맥놀이 신호주기 측정 분해능을 감안하여 이 방법의 적용 효과를 분석하였다. 그 결과 lock-in오차 보상방법에 의하여 랜덤웍이 약 1/2~1/3로 감소될 수 있음을 알 수 있었다. 그러므로 이 방법은 항법장치의 정렬시간을 획기적으로 단축시킬 수 있는 방법이 될 것으로 기대된다.

• Journal of Acupuncture Research
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• 제31권1호
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• pp.61-73
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• 2014

Objectives : The purpose of this study is to estimate the test-retest reliability and the intratest repeatability in measuring the lumbar range of motion of healthy volunteers with wireless microelectromechanical system inertial measurement unit(MEMS-IMU) system and to discuss the feasibility of this system in the clinical setting to evaluate the lumbar spine movement. Methods : 19 healthy male volunteers were participated, who got under 21 points at oswestry disability index(ODI) were adopted. Their lumbar motion were measured with IMU twice in consecutive an hour for the test-retest reliability study. Intratest repeatability was calculated in the two tests separately. The calculated intraclass correlation coefficients(ICC) were discussed and compared with the those of the previous studies. Results : Lumbar range of motion of flexion $41.45^{\circ}$, extension $16.34^{\circ}$, right lateral bending $16.41^{\circ}$ left lateral bending $13.63^{\circ}$ right rotation $-2.47^{\circ}$, left rotation $-0.61^{\circ}$. ICCs were 0.96~1.00(intratest repeatability) and 0.61~0.92(test-retest reliability). Conclusion : This study shows that MEMS-IMU system demonstrates a high test-retest reliability and intratest repeatability by calculated intraclass correlation coefficients. The results of this study represents that wireless inertial sensor measurement system has portable and economical efficiency. By MEMS-IMU system, we can measures lumbar range of motion and analyze lumbar motion effectively.