Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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v.1
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pp.121-125
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2006
A new GPS receiver correlator for the deeply-coupled GPS/INS integration system is proposed in order to the computation time problem of the Kalman filter. The proposed correlator consists of two early, prompt and late arm pairs. One pair is for detecting data bit transition boundary and another is for the correlator value calculation between input and replica signal. By detecting the data bit transition boundary, the measurement calculation time can be made longer than data bit period. As a result of this, the computational time problem of the integrated Kalman filter can be resolved. The validity of the proposed method is given through computer simulations.
GPS (Global Positioning System) is the most ideal navigation system which can be used on the earth irrespective of time and weather conditions. GPS has been used for various applications such as construction, survey, environment, communication, intelligent vehicles and airplanes and the needs of GPS are increasing in these days. This paper deals with the design and implementation of the RTOS (Real-Time Operating System) for a GPS navigation computer in the GPS/INS integrated navigation system. The RTOS provides the optimal environment for execution and the base platform to develop GPS application programs. The key facilities supplied by the RTOS developed in this paper are priority-based preemptive scheduling policy, dynamic memory management, intelligent interrupt handling, timers and IPC, etc. We also verify the correct operations of all application tasks of the GPS navigation computer on the RTOS and evaluate the performance by measuring the overhead of using the RTOS services.
Ding, Weidong;Wang, Jinling;Li, Yong;Mumford, Peter;Rizos, Chris
ETRI Journal
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v.30
no.1
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pp.59-67
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2008
The necessity for the precise time synchronization of measurement data from multiple sensors is widely recognized in the field of global positioning system/inertial navigation system (GPS/INS) integration. Having precise time synchronization is critical for achieving high data fusion performance. The limitations and advantages of various time synchronization scenarios and existing solutions are investigated in this paper. A criterion for evaluating synchronization accuracy requirements is derived on the basis of a comparison of the Kalman filter innovation series and the platform dynamics. An innovative time synchronization solution using a counter and two latching registers is proposed. The proposed solution has been implemented with off-the-shelf components and tested. The resolution and accuracy analysis shows that the proposed solution can achieve a time synchronization accuracy of 0.1 ms if INS can provide a hard-wired timing signal. A synchronization accuracy of 2 ms was achieved when the test system was used to synchronize a low-grade micro-electromechanical inertial measurement unit (IMU), which has only an RS-232 data output interface.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.8
no.12
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pp.1067-1075
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2002
The system error model for the compensation of the low-cost personal navigation system is derived and the error compensation method using GPS is also proposed. The walking navigation system (WNS) that calculates navigation information through walking detection has small error than INS, but the error also increases with time. In order to improve reliability of the system regardless of time, WNS is integrated with GPS. Since WNS is usually used in urban area, the blockage of CPS signal is frequently occurred. Therefore tightly coupled Kalman filter is used for the integration of WNS and GPS. In this paper, the system model for the design of tightly coupled Kかm filter is designed and measurement is linearized in consideration of moving distance error. It is shown by Monte Carlo simulation that the error is bounded even through the number of visible satellite is less than 4.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.34
no.10
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pp.48-55
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2006
A multi-filter fusion technique is proposed and this technique is applied to the INS/GPS integrated system. IIR-type EKF and FIR-type RHKF filter are fused to provide the advantages of these filters based on the adaptive mixing probability calculated by the residuals and the residual covariance matrices of the filters. In the INS/GPS, this fusion filter can provide more robust navigation information than the conventional stand-alone filter.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.18
no.1
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pp.118-128
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2017
In this study, we propose a real time inertial navigation system/global positioning system (INS/GPS) integrated smoothing algorithm based on an extended Kalman filter (EKF) and a position damping loop (PDL) for synthetic aperture radar (SAR). Integrated navigation algorithms usually induce discontinuities due to error correction update by the Kalman filter, which are as detrimental to the performance of SAR as the relative position error. The proposed smoothing algorithm suppresses these discontinuities and also reduces the relative position error in real time. An EKF estimates the navigation errors and sensor biases, and all the errors except for the position error are corrected directly and instantly. A PDL activated during SAR operation period imposes damping effects on the position error estimates, where the estimated position error is corrected smoothly and gradually, which contributes to the real time smoothing and small relative position errors. The residual errors are re-estimated by the EKF to maintain the estimation performance and the stability of the overall loop. The performance improvements were confirmed by Monte Carlo simulations. The simulation results showed that the discontinuities were reduced by 99.8% and the relative position error by 48% compared with a conventional EKF without a smoothing loop, thereby satisfying the basic performance requirements for SAR operation. The proposed algorithm may be applicable to low cost SAR systems which use a conventional INS/GPS without changing their hardware configurations.
This paper compares two methods of GPS/INS integration ; tightly-coupled integration ana loosely-coupled integration. In the tightly -coupled method an integrated Kalman filter is designed to process raw GPS measurement data for state update and INS data for propagation. The loosely-coupled integration method uses the solution outputs from a stand-alone GPS receiver for update. The loosely-coupled method is simpler and can readily be applied to off-the-self receivers and sensors while the tightly-coupled integration requires access to raw measurement mechanism of the receiver. Simulation result show that the tightly-coupled integration system exhibits better performance and robustness than loosely-coupled integration method.
In this paper, design of an error model is presented in which the bias characteristic of the MEMS IMU is taken into consideration for performance enhancement of the MEMS IMU-based GPS/INS integrated navigation system. The drift bias of the MEMS IMU is modeled as a 1st-order Gauss-Markov (GM) process, and the autocorrelation function is obtained from the collected IMU data, and the correlation time is estimated from this. Prior to obtaining the autocorrelation function, the noise of IMU data is eliminated based on wavelet. As a result of simulation, it is represented that the parameters of error model can be estimated correctly only when a proper denoising is performed according to dynamic behavior of drift bias, and that the integrated navigation system based on error model, in which the drift bias is considered, provides more correct navigation performance compared to the integrated navigation system based on error model in which the drift bias is not considered.
The accuracy of the Digital Photologging System, designed for the construction of the road Facility Database, highly depends on the positions and attitudes of the cameras from GPS/INS integration. In this paper, the development of a loosely coupled GPS/INS is presented. The performance of the system is verified through a simulation as well as a real test data processing. Since the IMU used in this study shows large systematic errors, the possible accuracy of the positions and attitudes of this low-performance IMU when combined with precise GPS positions are assigned. Currently, the integrated system shows the positional accuracy better than 5cm in real data processing. Although the accuracy of attitude based on real test could not be assigned at this time, it is expected that better than 0.5 degrees and 1.8 degrees for horizontal and down component are achievable according to the simulation result.
Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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v.1
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pp.145-150
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2006
The paper deals with integrated navigation and sense & avoid systems for small unmanned aerial vehicles (UAV). First an introduction to the current UAV activities of the institute is given. It is followed by an overview about the integrated navigation system developed for small UAVs. The system is based on a tightly-coupled GPS/INS architecture. But instead of using delta-ranges, time-differenced carrier phases are used to aid the INS. Finally, results from navigation filter validation in flight tests are presented. After that an overview about sense and avoid strategies for application in small unmanned aircraft is given. From this a guideline for developing such a system for the institute's UAVs is presented.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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