GPS는 정밀한 상대 항법 정보를 제공해 줄 수 있으나 해당 지역에 기준국이 설치되어 있어야 하고 위성 관측 환경에 영향을 받는다는 단점이 있다. 본 논문에서는 이러한 GPS 단독 사용 시의 한계를 극복하기 위해 사전에 알고 있는 랜드 마크의 기하학적인 배열을 이용한 INS/비전 센서 통합 시스템을 제안한다. 제안된 방법은 사전에 그려진 랜드 마크의 이미지만 있으면 GPS 기준국 없이도 상대 항법 정보를 제공할 수 있다. 제안된 시스템은 간단한 시뮬레이션에 의해 성능을 검증하였으며, 이러한 결과 상대 항법 정보를 향상 시킬 수 있음을 확인하였다.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제2권1호
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pp.55-66
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2001
The Global Positioning System(GPS) and the Strapdown Inertial Navigation System(SDINS) techniques have been widely utilized in many applications. However each system has its own weak point when used in a stand-alone mode. SDINS suffers from fast error accumulation dependent on an operating time while GPS has problem of cycle slips and just provides low update rate. The best solution is to integrate the GPS and SDINS system and its integration allows compensation for each shortcomings. This paper, first, is to define and derive error equations of integrated SDINS/GPS system before it will be applied on a real hardware system with gyro, accelerometer and GPS receiver. Second, the accuracy, availability and performance of this mechanization are verified on the simulation study.
A software platform which is able to evaluate the performances of a GPS/INS integrated system has been developed in this paper. And it consists of four parts including GUI(Graphic User Interface) part, GPS part, INS part and integrated filter part. It basically offers the loosely, tightly and deeply coupled GPS/INS algorithms, and many design parameters can be changed by users via GUI. Each functions of the platform has been confirmed with GPS signals and IMU data from commercial simulators.
Seo Jae-Won;Lee Hyung-Keun;Lee Jang-Gyu;Park Chan-Gook
International Journal of Control, Automation, and Systems
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제4권2호
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pp.247-254
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2006
For more accurate navigation, lever arm compensation is considered. The compensation method for GPS and an odometer is introduced and new compensation methods are proposed for an odometer to consider the effect of coordinate transformation errors and the scale factor error. The methods are applied to a GPS/INS/odometer integrated system and the simulation and experimental results show its effectiveness.
The GPS attitude output or carrier phase observables can be effectively utilized to compensate the attitude error of the strapdown inertial navigation system. However, when the integer ambiguity is not correctly resolved and/or a cycle slip occurs, an erroneous GPS output can be obtained. If the erroneous GPS information is directly applied to the AGPS/INS integration system, the performance of the system can be rapidly degraded. This paper proposes an AGPS/INS integration system using the triple difference carrier phase observables. The proposed integration system contains a cycle slip detection algorithm, in which inertial information is combined. Computer simulations and van test were performed to verify the proposed integration system. The results show that the proposed system gives an accurate and reliable navigation solution even when the integer ambiguity is not correct and the cycle slip occurs.
Choi, Ji-Hoon;Oh, Sang Heon;Kim, Hyo Seok;Lee, Yong Woo
Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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제1권1호
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pp.35-43
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2012
The UGV is one of the special field robot developed for mine detection, surveillance and transportation. To achieve successfully the missions of the UGV, the accurate and reliable navigation data should be provided. This paper presents design and implementation of multi-sensor-based open architecture integrated navigation for localization of UGV. The presented architecture hierarchically classifies the integrated system into four layers and data communications between layers are based on the distributed object oriented middleware. The navigation manager determines the navigation mode with the QoS information of each navigation sensor and the integrated filter performs the navigation mode-based data fusion in the filtering process. Also, all navigation variables including the filter parameters and QoS of navigation data can be modified in GUI and consequently, the user can operate the integrated navigation system more usefully. The conventional GPS/INS integrated system does not guarantee the long-term reliability of localization when GPS solution is not available by signal blockage and intentional jamming in outdoor environment. The presented integration algorithm, however, based on the adaptive federated filter structure with FDI algorithm can integrate effectively the output of multi-sensor such as 3D LADAR, vision, odometer, magnetic compass and zero velocity to enhance the accuracy of localization result in the case that GPS is unavailable. The field test was carried out with the UGV and the test results show that the presented integrated navigation system can provide more robust and accurate localization performance than the conventional GPS/INS integrated system in outdoor environments.
Since the accuracy of Global Positioning System (GPS)-based vehicle positioning system is significantly degraded or does not work appropriately in the urban canyon, the integration techniques of GPS with Inertial Navigation System (INS) have intensively been developed to improve the continuity and reliability of positioning. However, its accuracy is degraded as INS errors are not properly corrected due to the GPS signal blockage. Recently, the image-based positioning techniques have been started to apply for the vehicle positioning for the advanced in processing techniques as well as the increased the number of cars installing the camera. In this study, Single Photo Resection (SPR), which calculates the camera exterior orientation parameters using the Ground Control Points (GCPs,) has been integrated with the INS/GPS for continuous and stable positioning. The INS/GPS/SPR integration was implemented in both of a loosely and a tightly coupled modes, based on the Extended Kalman Filter (EKF). In order to analyze the performance of INS/SPR integration during the GPS outage, the simulation tests were conducted with a consideration of factors affecting SPR performance. The results demonstrate that the accuracy of INS/SPR integration is depended on magnitudes of the GCP errors and SPR processing intervals. Additionally, the simulation results suggest some required conditions to achieve accurate and continuous positioning, used the INS/SPR integration.
For precise positioning, GPS carrier measurements are often used. In this case, accurate position having mm${\sim}$cm error can be obtained. For 3D positioning, in CDGPS, more than five carrier phase measurements are required. When GPS signals are blocked or carrier phase measurements are insufficient, it cannot provide positioning solution. By integrating CDGPS with INS, continuity of positioning solution can be guaranteed. However, when a vehicle moves in low speed or in stationary, the CDGPS/INS integrated system is difficult to compensate INS attitude errors because GPS velocity error become relatively lange. In this paper, we used the 3D attitude GPS receiver to compensate the INS attitude error. By field experiments, it is shown that the proposed integration system maintains the navigation performance even when a vehicle is in low speed or GPS signal is blocked for a period of time.
Conventional DLLs estimate the delay times of satellite signals individually and feed back these measurements to the VCO independently. But VDLL estimates delay times and user position directly and then estimate the feedback term for VCO using the estimated position changes. In this process, input measurements are treated as vectors and these vectors are used for navigation. First advantage of VDLL is that noise is reduced in all of the tracking channels making them less likely to enter the nonlinear region and fall below threshold. Second is that VDLL can operate successfully when the conventional independent parallel DLL approach fails completely. It means that VDLL receiver can get enough total signal power to track successfully to obtain accurate position estimates under the same conditions where the signal strength from each individual satellite is so low or week that none of the individual scalar DLL can remain in lock when operating independently. To operate VDLL successfully, it needs to know the initial user dynamics and position and prevents total system from the divergence. The suggested integration method is to use the inertial navigation system to provide initial dynamics for VDLL and to maintain total system stable. We designed the GPS/INS integrated navigation system. This new type of integrated system contained the vector pseudorange format generation block, VDLL signal processing block, position estimation block and the conversion block from position change to delay time feedback term aided by INS.
This paper addresses solutions th the challenges of carrier phase integer ambiguity resolution and cycle slip detection/identification, for maintaining high accuracy of an integrated GPS/Pseudolite/INS system. Such a hybrid positioning and navigation system is an augmentation of standard GPS/INS systems in localized areas. To achieve the goal of high accuracy, the carrier phase measurements with correctly estimated integer ambiguities must be utilized to update the system integration filter's states. The contribution presents an effective approach to increase the reliability and speed of integer ambiguity resolution through using pseudolite and INS measurements, with special emphasis on reducing the ambiguity search space. In addition, an algorithm which can effectively detect and correct the cycle slips is described as well. The algorithm utilizes additional position information provided by the INS, and applies a statistical technique known as th cumulative-sun (CUSUM) test that is very sensitive to abrupt changes of mean values. Results of simulation studies and field tests indicate that the algorithms are performed pretty well, so that the accuracy and performance of the integrated system can be maintained, even if cycle slips exist in the raw GPS measurements.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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