본 논문은 지구를 구체(Sphere)로 모델링하고, 좌표계 변환 없이 위경도 좌표계에서 지구 곡률이 고려된 곡선형태의 신호방향선(Line Of Bearing, LOB)을 이용하여 비선형 최소제곱법(Nonlinear Least Squared Estimator, NLSE)으로 고정형 신호원의 위치를 추정하는 방법을 소개한다. 그리고 추가적으로 지구를 타원체(Ellipsoid)로 모델링하여 위치추정성능을 개선하는 방법을 제안한다. 모의실험을 통해 지구 곡률이 고려된 곡선 LOB를 이용하는 NLSE 방법이 기존 삼각측량법(Triangulation Method) 대비 우수한 위치추정 성능을 가짐을 보이고 타원체 모델을 이용하여 위치추정성능을 개선함을 보인다.
현재 육상에서의 GPS는 자동차 항법체계(Car Navigation System)와 개인휴대용 단말기를 이용한 위치정보체계 등이 활발히 활용되고 계속 연구되고 있는 추세에 있지만 해양에서는 그렇지 못한 실정으로 원래 GPS는 선박의 항해용 목적으로 개발된 것이지만, 해상에서 선박의 운항에 정확도는 크게 어려움을 주지 않는다는 이유로 선박의 항로확인을 위한 근사적인 위치의 표현만을 수행해왔다. 최근 항만이 복잡해지고 선박의 증가로 해양에서도 선박의 정밀한 유도가 필요하게 되었다. 본 연구에서는 GPS에서 사용하고 있는 타원체인 WGS84 타원체의 자리좌표를 우리나라에서 사용하고 있는 타원체인 BESSEL 타원체의 지리좌표로 변환하는 요소인 3-parameter에 의한 타원체변환알고리즘 및 육도와 해도에서 사용하고 있는 평면 직교좌표계인 TM투영과 UTM투영의 알고리즘제작 하였다. 또한, 현재 항법용 GPS 센서가 가지고 있는 정확도를 검증하기 위해 GPS의 정적측량, 동적측량에 의한 오차량을 비교검토하였으며, 선박의 항로추적을 위해서 선박에서 수신된 위치 정보의 편차량을 분석하였다. 이렇게 검토된 자료를 기본으로 하여 실시간 선박항로를 추적할 수 있는 저가의 항로추적시스템 개발을 본 연구의 최종목표로 연구를 수행하였다.
This paper deals with comparison of simultaneous geodetic networks between with geographical coordinates and with plane coordinates. The adjustment computation is performed by variation of coordinates. Provisional values for observation equations are computed by extended Guass mid-latitude formula using, official coordinates ($\varphi,\lambda$) in geographical network abjustment, measurements are reduced to plane by origin scale factor (=1.0000) Bessel ellipsoid and unit weight are adopted, and geographical coordinates are projected by Guass conformal double projection. The processing results of a test-network by distances yield the average root mean square error of position 6ㆍ2cm for adjustment with $\varphi,\lambda$ and 5.8cm for adjustment with X, Y. RMSE of discrepancy between two methods is 1.7cm. This result conform to required accracy.
위성항법시스템 (GPS; global positioning system)은 도심지의 빌딩이나 터널, 고가도로와 같은 지형적 환경에 의해 전파 수신이 어려워지면 가시 위성의 개수가 급격히 줄어들어 위치오차가 매우 커지거나 측위가 불가능하게 된다. 특히 수직 위치오차는 GPS의 기하학적 배치에 의한 한계로 인하여 수평오차보다 약 1.5 배 이상 크며 혹독한 신호 환경에서는 수평오차보다 더욱 크게 증가하게 된다. 본 논문에서는 GPS의 수직오차 개선을 위해 GPS와 저가형 기압 고도계의 결합 방법을 제안하였다. 제안된 방법은 기압 고도계에 의하여 제공된 기압 고도 측정치에 해면기압과 해면온도에 의한 보상치와 지오이드고를 적용시킨 후 칼만필터에 의하여 GPS 고도와 기압 고도를 융합하는 특징을 가진다. 정적 실험과 차량 실험을 통하여 제안된 기압 고도계와 GPS의 융합 방식의 정확도를 평가하였다. 그 결과 제안된 방법이 고도 정보의 정확도를 크게 향상시킬 수 있음을 확인하였다.
본 논문(論文)에서는 경위도(經緯度) 좌표(座標)(${\varphi}$, ${\lambda}$)에 의해 측지망(測地網)을 동시조정(同時調整)하는 컴퓨터 프로그램을 작성하고, 1점(點) 1방향(方向) 고정(固定)인 경우와 자유망(自由網)조정의 두 경우를 검토하였다. 구성과(舊成果)를 초기치(初期値)로 이용하고 Hubeny 에 의해 확장된 Gauss 의 평균위도식(平均緯度式)을 사용하였으며, 좌표조정법(座標調整法)에 의해 조정계산(調整計算)을 실시하였다. 기준타원체(基準楕圓體)로는 Bessel 치를 사용하고, 관측(觀測)에 대한 중량(重量)을 1로 가정하였다. 우리 나라 일부지역의 실측(實測)데이타를 적용한 결과 평균위치오차(平均位置誤差)가 1점 1방향 고정의 경우 6.2cm, 자유망(自由網)의 경우는 2.4cm로 나타났다. 적용된 삼변망(三邊網)의 단위중량(單位重量)에 대한 표준오차(標準誤差)는 $1.66{\times}10^{-6}$ 라디안 (0.3")이고, 오차타원(誤差楕圓)을 분석한 결과 자유망(自由網)이 오차분배면에서 효과적임을 보여 주고 있다.
To contribute towards more accurate estimation of the virtual coefficient for the vertical vibration of the chine-type ship, experimentally obtained three-dimensional correction factors, J, of added mass of prismatic beams having cross section shape of hypotrocoid characters, slightly concaved Lewis form and elliptic form are investigated in connection with the applicability of an approximate analytical calculation method compared to that proposed by T. Kumai[6] for the Lewis form cylinders, and synthetically in compared with the experimental works on various cross section shapes of the other type by L.C. Burril et al[8] and the analytical works on the ellipsoid of revolution by F.M. Lewis[1] and J.L. Taylor[2]. The experimental results show that the aforementioned analytical method gives, unlike that for the Lewis form cylinders, considerably larger J-values for the chine-type cylinders, and that the influence of the character of the cross section shape on J-values is not remarkable in practical sense. Finally, considering in synthesis the experimental results on prismatic beams, the Burril's works on palabolic plan form and elliptic plan form, and that the chine-type ship usually has a hull form of transom stern, it is fairly safe to say, at the present stage, that adoptation of the Taylor's J-values will not results in any large error in estimation of the virtual inertia coefficients of the chine-type ships.
본 논문에서는 두 타원체 사이의 중심 간 방향으로의 최단 근접 거리를 구하는 실용적인 방법을 제안한다. 이는 타원체로 근사한 강체 및 변형체의 물리기반 동적 시뮬레이션에서 타원체 사이의 충돌을 처리 하는 핵심 기술이다. 본 논문에서는 외부에서 접하는 두 타원체의 중심 간 거리와 접촉점 및 접촉방향에 관한 조건식을 세우고 고정점 반복법 및 Aitken의 델타 자승 절차를 이용하여 최단 근접 거리를 구하는 방법을 개발한다. 또한 실제 오차에 따른 종료 조건을 도입함으로써 게임 등의 실시간 응용에서 최단 근접 거리를 더욱 빠르게 구할 수 있게 한다. 다양한 실험을 통해 제안된 방법의 효율성 및 실용성을 보인다.
The evolution of the GNSS (Global Navigation Satellite System) technology has enhanced positioning performance in terms of positioning accuracy and time efficiency. The technology makes it possible to determine orthometric heights at a few centimeter accuracies by transforming accurate ellipsoid heights if an accurate geoid model has been employed. This study aims to generate a correction surface using GNSS/leveling co-points and a local geoid model, Thailand Geoid Model 2017 (TGM2017), through the Kriging interpolation method in a small local area. Combining the surface and TGM2017 significantly improves height transformation with the 1-cm RMSE (Root Mean Square Error) fit of 10 GNSS/leveling reference points and a mean offset of +0.1 cm. The evaluation of the correction surface at 5 GNSS/leveling checkpoints shows the RMSE of 1.0 cm, which is 82.6 percent of accuracy improvements. The GNSS leveling method can possibly be used to replace a conventional leveling technique at a few centimeter uncertainties in the case of small areas with clear-sky and high satellite visibility environments.
To achieve synchronized motion between a wearable robot and a human user, the redundancy must be resolved in the same manner by both systems. According to the seven DOF (Degrees of Freedom) human arm model composed of the shoulder, elbow, and wrist joints, positioning and orientating the wrist in space is a task requiring only six DOFs. Due to this redundancy, a given task can be completed by multiple arm configurations, and thus there exists no unique mathematical solution to the inverse kinematics. This paper presents analysis on the kinematic and dynamic aspect of the human arm movement and their effect on the redundancy resolution of the human arm based on a seven DOF manipulator model. The redundancy of the arm is expressed mathematically by defining the swivel angle. The final form of swivel angle can be represented as a linear combination of two different swivel angles achieved by optimizing different cost functions based on kinematic and dynamic criteria. The kinematic criterion is to maximize the projection of the longest principal axis of the manipulability ellipsoid for the human arm on the vector connecting the wrist and the virtual target on the head region. The dynamic criterion is to minimize the mechanical work done in the joint space for each two consecutive points along the task space trajectory. As a first step, the redundancy based on the kinematic criterion will be thoroughly studied based on the motion capture data analysis. Experimental results indicate that by using the proposed redundancy resolution criterion in the kinematic level, error between the predicted and the actual swivel angle acquired from the motor control system is less than five degrees.
InSAR (Interferometric SAR) 기법을 이용한 DEM 추출은 두 SAR 영상의 정합, 간섭도 생성, 위상 필터링, 위상 unwrapping, 고도변환, 좌표계 변환 등 매우 복잡한 단계를 필요로 한다. 본 연구에서는 unwrapped 위상을 고도값으로 변환하는 과정에 대한 정밀도 향상을 위한 알고리즘을 개발하였다. 개발된 알고리즘은 지구타원체를 고려하여 수정된 ambiguity 방법, Schw$\ddot{a}$bisch 방법과 더불어 두 SAR 자료의 궤도가 평행하지 않을 때 발생하는 오차를 현저히 줄일 수 있는 개선된 ambiguity 방법이다. JERS-1 궤도를 이용한 알고리즘 성능 분석을 통해 기존 ambiguity 알고리즘은 두 개의 SAR 영상 궤도가 평행하지 않은 경우, 간섭위상의 고도변환 과정 중에 약 40 m 이상의 오차가 발생할 수 있음을 확인하였다. 개발된 알고리즘은 JERS-1과 같은 위성궤도의 불안정 또는 ERS2-ENVISAT Cross-InSAR를 위한 궤도 제어 등 다양한 원인에 의해 발생할 수 있는 평행하지 않는 두 위성 궤도 자료의 간섭쌍을 이용한 정밀 InSAR DEM 생성에 매우 효과적으로 활용될 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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