• 한국항공우주학회지
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• 제48권4호
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• pp.285-293
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• 2020

본 논문에서는 Synthetic Aperture Radar (SAR, 합성개구레이다) 영상 품질을 향상시키기 위해 EGI/IMU (Embedded GPS/INS, Inertial Measurement Unit) 통합 항법 시스템에서 발생하는 시각 동기화 오차의 영향을 분석하고 이를 보상하기 위해 상태변수증강 기법을 적용한다. SAR 요동 측정 알고리즘으로 항체의 위치를 추적하기 위한 EGI와 추가적으로 안테나에 장착된 IMU를 결합하는 EGI/IMU 통합 항법 시스템이 많이 이용된다. 이와 같은 EGI/IMU 통합 항법 시스템에서 센서간의 시계가 동기화되지 않을 경우 시각 동기화 오차가 발생한다. 시각 동기화 오차가 항법 및 SAR 영상에 미치는 영향 분석을 통해 시각 동기화 오차가 SAR 영상 품질을 악화시키는 것을 확인하였다. 이를 보상하기 위해 상태변수증강 기법을 적용하고, 적용한 결과 SAR 영상 품질이 저하되지 않음을 확인하였다. 또한 기동에 따른 시각 동기화 오차 추정 성능과 가관측성을 분석하여 시각 동기화 오차를 효과적으로 추정하기 위해서는 회전 기동과 같은 시간에 따라 변화하는 기동이 필요함을 보였다. 따라서, SAR 영상에 미치는 시각 동기화 오차의 영향을 줄이기 위해서는 SAR 구간 전에 회전 기동 등 시간에 따라 변화하는 기동을 수행하여 시각 동기화 오차를 보상해 주어야 한다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2004년도 춘계학술대회 논문요약집
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• pp.189-189
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• 2004

본 논문은 CNC 밀링머신을 이용한 절삭가공 등 2축시스템의 위치제어 시스템을 대상으로 한다. 기존의 제어방식은 크게 독립축제어와 상호결합제어로 분류할 수 있다. 독립축제어는 두 축의 통합된 운동을 각각의 독립된 축에 대한 추적제어를 수행하여 원하는 공구경로의 위치 정밀성을 향상시키고자 하는 것이고, 상호결합제어는 지령경로에 대한 추적성능보다는 현재의 윤곽오차를 감소시키는 방향으로 제어입력을 인가하여 가공윤곽의 오차를 감소시키는데 주목적이 있다. 또한 최근의 작업공정의 고속화 경향은 윤곽오차를 감소시키면서도 추적성능이 우수한 제어방식을 요구하고 있다.(중략)

• 한국항행학회논문지
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• 제2권2호
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• pp.75-83
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• 1998

본 논문에서는 저가이면서 높은 정확도를 갖는 GPS와 DR의 통합시스템 및 이 시스템의 위치 결정에 수반되는 오차문제를 고려한다. 이 통합 GPS/DR 시스템은 실시간 또는 비 실시간으로 고정밀도의 위치 정보를 제공하는 성능을 갖는다. DR 측정치에 영향을 주는 주요 오차 요인을 분석하여 이를 8개의 상태 변수의 모델로 표현하였다. 이들 변수의 상태 방정식을 사용하여 DR신호가 제공되는 매 순간에서 상태 변수값을 추산하기 위한 통합시스템용 비선형 필터를 개발한다, 1Hz의 DR 측정치와 3Hz로 제공되는 GPS 위치 정보를 위치 추산치에 대해 이 통합시스템의 정확도를 평가한다. 시뮬레이션을 통해 GPS신호가 정전되는 기간동안 통합 시스템의 성능을 두 가지 서로 다른 잡음모델에 대해 비교 검토한다. 두 잡음모델 중 하나는 단일잡용을 사용하는 반면에 또 다른 모델은 이중 잡음 모델을 채용한다. 시뮬레이션 결과로부터 이중 잡음 모델을 채용하는 GPS/DR 통합시스템은 단일 잡음 모델을 이용하는 경우에 비하여 측위성능이 우수함을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권2호
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• pp.171-178
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• 2008

Galileo 위성항법시스템은 GPS에 대응하기 위해 EU에서 구축중인 시스템으로 실험위성GIOVE-A의 테스트가 끝났으며 두 번째 테스트 위성 GIOVE-B가 발사 예정이다. GPS와 Galileo 신호 모두 이용할 경우 도심지나 숲과 같은 음영지역에서도 가시위성수의 증가로 위치해를 구할 수 있고 보다 정확한 위치해를 얻을 수 있다. GPS와 Galileo 위성항법시스템은 독자적인 시각과 좌표체계를 갖추고 있으며 항법해를 계산을 위해서 서로 다른 오차 모델을 이용한다. 본 논문에서는 각 위성항법시스템의 오차 모델과 시각 및 좌표체계의 차이에 대해서 분석하였으며 이를 바탕으로 GPS와 Galileo 통합하는 항법 알고리즘을 구현하였다. 시뮬레이션을 통하여 시각, 좌표 시스템의 불일치에 의한 항법오차를 분석하고 가시위성수와 Dilution of Precision(DOP)를 계산하여 통합항법알고리즘의 성능을 검증하였다.

• 한국항행학회논문지
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• 제22권3호
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• pp.220-227
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• 2018

INS/GNSS 결합시스템을 구성하기 위해서 일반적으로 널리 사용되는 방법이 칼만필터를 이용한 통합항법 시스템을 구성하는 것이다. 하지만, 궤적에 따라 칼만필터의 상태변수들 중에서 가관측하지 않은 상태변수가 발생할 수도 있으며, 이 경우 해당 상태 변수들은 오차가 추정되지 않는다. 이런 문제를 해결하기 위해서는 일반적으로 통합항법 시스템을 구성한 이후에 가관측성 분석을 수행한다. 본 논문에서는 피치각 변화가 큰 궤적으로 움직이는 항체의 INS/GNSS 통합항법 시스템을 설계하기 위해서 24차의 위치 정합 칼만필터를 정의하였다. 설계에 적용된 오차 상태 변수들의 적절성을 검증하기 위해서 가관측성 분석을 수행하였다. 궤적을 5개의 segment로 구분하고 각 구간에서는 PWCS로 가정하여 가관측성을 해석적으로 분석했으며, 그 결과를 시뮬레이션을 통해서 검증하였다. 가관측성 해석 결과 및 시뮬레이션 결과를 통해서 칼만필터의 오차 상태 변수가 가관측하도록 잘 설계되었음을 확인 하였다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제41권1호
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• pp.1-8
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• 2004

INS는 위치, 속도 및 자세정보를 고속으로 제공하며 스스로 항법정보를 제공하는 장점이 있으나 오차가 시간에 따라 증가하는 단점이 있다. 반면에 GPS는 데이터를 저속으로 제공하며 재밍(Jamming)에 영향을 쉽게 받으나 오차가 시간에 상관없이 일정하다는 장점이 있다. 따라서 상호보완적인 특성을 가지는 INS와 GPS를 통합하였을 때 더욱더 정확한 항법해를 제공할 수 있다. 그러나 INS와 GPS를 통합하는 과정에서 INS정보와 GPS정보의 정확한 시각적 동기가 어려우며, 시각적 비동기에 의한 오차는 일정한 측정오차를 유발하며 고속으로 운항하는 경우에는 큰 영향을 미치게 된다. 본 연구는 GPS/INS 통합항법 시스템에서 측정치 시간지연에 의해 유발되는 오차를 효과적으로 줄이기 위해 바이어스 분리형 칼만필터를 이용한 시간지연오차 보상기법을 강결합 방식과 약결합 방식에 대하여 각각 제안하였다. 각각의 통합모델에서 위치와 속도보정의 측정방정식을 지연시간에 관하여 선형화하였고 지연 상태변수를 기존의 선형 오차방정식에 추가하고 바이어스 분리형 칼만필터를 적용하여 시간지연을 초기에 추정하여 보상하도록 구성하였으며 시뮬레이션을 통하여 성능을 검증하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2010년도 추계학술대회
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• pp.1-3
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• 2010

수중 무인항체(Autonomous Underwater Vehicle, AUV)를 고정밀, 고위험 임무수행 분야에 이용하기 위해서는 연속적이고 정확한 항법정보를 제공하는 기술이 반드시 필요하다. 특히, 최근에는 항공분야에서 국내외적으로 연속적이고 정확한 항법정보를 제공하기 위하여 여러 가지 센서를 결합한 통합 항법시스템에 관한 연구가 활발하며, GPS나 음향장치를 관성센서와 통합하는 방법이 대표적이다. 하지만 수중 무인항체에 경우는 해수면 노출로 인한 탐사시간 장기화와 음향장치 설치 및 회수의 한계로 인하여 GPS나 음향장치 이외에 센서를 이용한 통합 항법시스템의 필요성이 커지고 있다. 본 논문에서는 자율성이 높으면서, 적은 비용으로 설치가 가능한 영상센서를 이용하여 항법성능을 효과적으로 증대시키는 Vision/INS 통합 항법을 제안한다. 제안한 통합 항법알고리즘은 외부표정요소 직접결정기법을 이용하여 영상 데이터로부터 항체의 위치와 자세를 추정하고, 추정된 결과를 INS의 추정치와 비교한다. 그리고 추정한 위치와 자세오차를 입력으로 칼만필터를 구동하도록 설계하였다. 모의실험을 통해 제안한 방법의 유효성을 확인하였다.

• 한국측량학회지
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• 제28권5호
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• pp.531-537
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• 2010

실시간 공중자료획득 시스템은 긴급상황에서 실시간으로 공간정보를 생성하기 위해 빠른 매핑을 수행하는 시스템이다. 이 시스템은 GPS/INS 통합 알고리즘에서 제공한 위치 및 자세를 사용하여 무기준점 방식의 AT(aerial truangulation)을 수행한다. 따라서 순차적으로 AT을 통한 조정된 위치 및 자세를 얻을 수 있다면, 이를 칼만필터의 측정치로 하여 위치 및 자세를 보정할 수 있다. 이에 본 연구는 무인항공기 기반의 항공시스템을 기준으로 GPS/IMS Image 시뮬레이션 데이터를 생성하였다. 생성된 시뮬레이션 데이터를 이용하여 GPS/INS 통합 알고리즘을 통한 AT 수행결과와 AT을 통해 조정된 위치 및 자세를 이용하여 GPS/INS 위치 및 자세를 보정하는 GPS/INS/AT 통합 알고리즘에 의해 계산된 AT의 결과를 산출하여 비교하였다. 비교분석 결과, GPS/INS/AT 통합 알고리즘으로 AT를 수행한 결과가 GPS/INS를 이용한 AT를 수행한 결과보다 정확성이 높은 것을 확인하였다. 그러나 항체가 회전을 할 경우에는 위치 오차가 GPS/INS로 부터의 위치오차보다 높게 나오는 경향을 보였으며, 추후 분석이 필요할 것이라고 사료된다.

• 한국항행학회논문지
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• 제23권3호
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• pp.221-227
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• 2019

본 논문에서는 위성 항법 해를 이용하여 INS의 순수항법을 보상하는 INS / GPS 통합 항법 알고리즘을 구성할 때 불안정한 위성 항법 위치 해 출력에도 안정적인 항법 성능을 보장할 수 있는 IMM (interacting multiple model)필터를 설계하였다. INS / GPS 통합 항법 시스템 구조 내에 칼만필터를 서브 필터로 하는 IMM 필터 구조를 정의하였다. IMM필터 구성시 서브필터는 2개로 구성하였으며, 각각의 칼만필터는 INS의 오차 방정식으로부터 위치, 속도, 자세, 센서 오차 등으로 구성한 16차의 상태를 정의하고 추가로 위성항법의 유색 잡음(coloured measurement noise)영향으로 2차를 확장하였다. 제안한 IMM 필터의 성능을 확인하기위해 위성 항법에 임의의 오차를 위도와 경도에 삽입하고 필터의 추종성을 확인하는 것으로 성능을 비교 분석하였다. 몬테카를로 시뮬레이션을 100회 수행하여 결과를 RMS로 비교한 결과 제안한 필터 방식이 오차에 대해 안정적이며 빠른 수렴결과를 보이고 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2010년도 한국우주과학회보 제19권1호
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• pp.26.2-26.2
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• 2010

이 연구는 Ashen light 측정을 통해 전 지구 반사율을 구하는 통합적 광선 추적 모델을 구성하고 그 수치모사 성능을 검증하는데 목적을 두고 있다. 통합적 광선 추적 모델은 태양-지구-달 시스템에 대하여 태양 복사에너지의 광경로를 추적함으로써 최종적으로 저궤도 상에 존재하는 광학계에 도달하는 Ashen light과 moonshine의 조도를 수치 모사하는 기법이다. Ashen light은 구형의 태양에서 출발한 $1.626\times10^{26}W$의 에너지를 가지는 400nm에서 700nm 파장대역의 빛이 램버시안 특성을 지니는 구형의 지구에서 반사된 후 램버시안 특성을 가지는 구형의 달에서 재 반사되어 저궤도상의 광학계로 입사하는 빛이고, moonshine은 달에서 직접 반사되어 저궤도상의 광학계로 입사하는 빛이다. 통합적 광선 추적 수치 모사를 이용하여 구한 Ashen light과 moonshine의 조도는 1차 근사 해석적 방법을 이용한 계산 결과와 측정 오차 범위 이내의 오차를 보였다. 최종 연구 결과 Ashen light과 moonshine의 조도를 이용하여 구한 지구 반사율과 1차 근사 해석적 방법을 이용한 지구 반사율 계산의 결과가 유사함을 증명하였다.