• 제목/요약/키워드: 확장칼만필터

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노이즈 불확실성하에서의 확장칼만필터의 변종들과 코스트 레퍼런스 파티클필터를 이용한 표적추적 성능비교 (Performance Comparison of Various Extended Kalman Filter and Cost-Reference Particle Filter for Target Tracking with Unknown Noise)

  • 신명인;홍우영
    • 한국시뮬레이션학회논문지
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    • 제27권3호
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    • pp.99-107
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    • 2018
  • 본 논문에서는 비선형성을 가지는 측정방정식의 상태값을 효과적으로 추정할 수 있는 확장칼만필터(Extended Kalman Filter/EKF)와 확장칼만필터의 변종들 그리고 코스트 레퍼런스 파티클필터(Cost-Reference Particle Filter/CRPF)를 이용하여 이차원 공간에서 표적추적 성능에 관하여 연구한다. 확장칼만필터의 변종으로 분산점칼만필터(Unscented Kalman Filter/UKF), 중심차분칼만필터(Central Difference Kalman Filter/CDKF), 제곱근 분산점칼만필터(Square Root Unscented Kalman Filter/SR-UKF) 그리고 제곱근 중심차분칼만필터(Square Root Central Difference Kalman Filter/SR-CDKF)를 소개한다. 본 연구에서는 노이즈가 불확실한 표적에 대하여 몬테카를로 시뮬레이션 기법을 이용하여 각 필터들의 평균제곱오차(Mean Square Error/MSE)를 계산하였다. 시뮬레이션 결과 확장칼만필터의 변종들 중에서 제곱근 중심차분칼만필터가 속도와 성능 면에서 가장 우수한 결과를 보여주었다. 코스트 레퍼런스 파티클 필터는 확장칼만필터와 다르게 노이즈의 확률 분포를 알 필요가 없다는 유리한 특성을 가지고 있으며 시뮬레이션 결과 제곱근 중심차분칼만필터보다 처리속도 및 정확도 면에서 우수한 결과를 보여주었다.

확장칼만필터와 UNSCENTED 칼만필터를 이용한 우주발사체의 실시간 궤적추정 (REAL-TIME TRAJECTORY ESTIMATION OF SPACE LAUNCH VEHICLE USING EXTENDED KALMAN FILTER AND UNSCENTED KALMAN FILTER)

  • 백정호;박상영;박은서;최규홍;임형철;박종욱
    • Journal of Astronomy and Space Sciences
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    • 제22권4호
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    • pp.501-512
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    • 2005
  • 본 논문에서는 우주개발 중장기계획에 따라 개발 중인 KSLV-I 우주발사체가 나로 우주센터에서 발사될 경우를 가정하여 확장칼만필터와 Unscented 칼만필터를 통한 실시간 궤적추정 결과를 비교 분석하였다. 이를 위해 가상의 KSLV-I과 관측 레이더 3기를 바탕으로 실제 궤적을 생성하였으며, 관측자료는 실제 궤적에 관측오차를 고려하여 생성하였다. 이에 대해 초기 추정오차가 작은 경우와 큰 경우로 구분하고, 관측주기가 20Hz와 10Hz인 경우로 나누어 각각 두 필터를 적용해서 성능을 비교하였다. Unscented 칼만필터는 확장칼만필터보다 큰 초기 추정오차에 대해 수렴이 빠르고 정확도가 높으며, 느린 관측주기에도 우수한 성능을 보이는 것을 확인하였다.

확장칼만필터를 적용한 효율적 배터리 SOC 추정 알고리즘 (Efficient Battery SOC Estimation Algorithm Using Extended Kalman Filter)

  • 이연식;백재석;이옥재
    • 한국컴퓨터정보학회:학술대회논문집
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    • 한국컴퓨터정보학회 2024년도 제69차 동계학술대회논문집 32권1호
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    • pp.449-452
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    • 2024
  • 본 논문에서는 리튬이온 배터리의 SOC(State Of Charge) 초기 정보의 정확도 향상을 위하여 확장칼만필터(EKF) 방법을 적용한 효율적 SOC 추정 알고리즘을 제안한다. 일반적인 전류적산법을 사용하는 방법은 초기 조건이 부정확한 경우에 오차가 발생하고 시간에 따라 누적 오차가 커지는 단점이 있다. 이러한 문제점 해결을 위하여 초기 SOC 추정값에 EKF 방법을 동시에 적용하는 알고리즘을 제안한다. 제안 알고리즘의 평가를 위한 실험을 통하여 제안 방법이 기존 SOC 추정 방법보다 추정 오차가 개선됨을 확인하였다.

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확장 칼만필터를 이용한 온라인 퍼지 모델링 알고리즘에 대한 연구 (A Study on On-line modeling of Fuzzy System via Extended Kalman Filter)

  • 김은태
    • 전자공학회논문지CI
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    • 제40권5호
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    • pp.250-258
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    • 2003
  • 본 논문에서는 퍼지 모델의 온라인 동정 알고리즘을 제안한다. 본 논문에서 고려하는 퍼지 모델은 후건부가 싱글톤인 퍼지 시스템으로 퍼지 기저함수의 선형 합으로 표현된다. 온라인 동정을 위해서 제곱 코사인 소속함수를 제안한다. 제곱 코사인 함수는 다른 소속함수에 비해 적은 파라미터를 갖으며 전 구간에서 미분 가능한 특징을 갖는다. 퍼지 모델의 파라미터는 그레디언트 하강법과 확장칼만필터를 이용하여 온라인으로 결정한다. 끝으로 컴퓨터 모의 실험을 통하여 제안한 방법의 타당성을 확인한다.

자이로 이상상태가 있는 경우의 확장칼만필터를 이용한 무궁화위성 3호의 자세결정 연구 (Study on the Attitude Determination of KOREASAT3 using Extended Kalman Filter about Gyro Anomaly Case)

  • 박영웅;박봉규;방효충
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2002년도 하계학술대회 논문집 D
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    • pp.2258-2261
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    • 2002
  • 본 논문에서는 정지궤도 통신위성인 무궁화위성 3호 버스시스템을 모델로 하여 확장칼만필터를 이용한 자세결정 알고리즘을 개발하였다. 그리고 자이로에 바이어스가 있는 경우 및 자이로가 고장이 난 경우에 대한 결과를 시뮬레이션을 통해 필터의 성능을 검증하였다. 특히, 추정된 상태변수를 이용한 2Hz 자세제어를 동시에 수행하였다.

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확장칼만필터를 이용한 실시간 표적추적 (Real-time Target Tracking System by Extended Kalman Filter)

  • 임양남;이성철
    • 한국정밀공학회지
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    • 제15권7호
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    • pp.175-181
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    • 1998
  • This paper describes realtime visual tracking system of moving object for three dimensional target using EKF(Extended Kalman Filter). We present a new realtime visual tracking using EKF algorithm and image prediction algorithm. We demonstrate the performance of these tracking algorithm through real experiment. The experimental results show the effectiveness of the EKF algorithm and image prediction algorithm for realtime tracking and estimated state value of filter, predicting the position of moving object to minimize an image processing area, and by reducing the effect by quantization noise of image.

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현대제어이론을 이용한 유도전동기 제어

  • 이동춘;지준근
    • 전기의세계
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    • 제43권2호
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    • pp.20-29
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    • 1994
  • 본고에서는 다변수 상태궤환을 이용한 유도전동기의 전류제어, 확장칼만필터(Extened Kalman filter)를 이용한 유도전동기의 속도추정, 칼만필터와 최적제어를 이용한 2관성계 유도전동기 시스템의 축진동 억제를 위한 속도제어 등 현대제어이론을 산업용 유도전동기 제어에 적용한 예에 대해 기술한다.

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GPS 신호의 단일차분을 이용한 편대위성의 상대위치 결정을 위한 필터링 성능 분석 (Filtering Performance Analyizing for Relative Navigation Using Single Difference Carrier-Phase GPS)

  • 박인관;박상영;최규홍;조성기;박종욱
    • Journal of Astronomy and Space Sciences
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    • 제25권3호
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    • pp.283-290
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    • 2008
  • 이 논문에서는 간섭계 구성의 기본이 되는 위성 간 상대위치 추정에 관한 알고리즘을 개발하고 검증하였다. 편대위성 간 상대위치 추정을 실시간으로 수행하기 위해 확장칼만필터 (EKF, Extended Kalman Filter)와 Unscented 칼만필터 (UKF, Unscented Kalman Filter) 를 사용하였다. 칼만 필터를 이용한 상태벡터 (state-vector)의 갱신(update)을 위한 관측 데이터는 시뮬레이션을 통해 얻어진 GPS 위성 신호의 단일차분 (Single Difference)에 대한 값을 사용하였다. 이 연구에서 개발한 알고리즘으로 추정된 편대위성 간 상대위치는 확장칼만필터와 Unscented 칼만필터 모두 참 값으로 가정한 STK(Satellite Tool Kit) 의 시뮬레이션된 관측 값에 대해 ${\pm}1m$ 이내의 오차로 수렴함을 확인하였다. 또한 두 종류의 칼만필터를 이용하여 상대위치 결정을 수행함으로써 비선 형성을 가지는 경우 Unscented 칼만필터의 성능이 상대적으로 우수함을 확인할 수 있었다.