• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2022년도 춘계학술대회
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• pp.476-477
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• 2022

이 연구는 3D 개발 환경에서 사용되는 움직임의 표현 방법 중 하나인 회전기법에 대해서 설명한다. 오일러 각은 물체를 3차원 공간에 표시하기 위한 회전 방식이다. 세 개의 각도로 3차원 좌표공간 내에 모든 회전을 다룰 수 있지만, 이 방식에는 심각한 오류가 존재한다. 오일러 각으로 물체를 회전 시키면 특정 환경에서 회전하지 못하는 짐벌락 문제에 직면하게 된다. 이를 해결하기 위해, 객체를 짐벌락 없이 회전 시킬 수 있는 방법이 바로 사원수로 이루어진 쿼터니언 회전이다. 본 논문에서는 쿼터니언 기법의 설명보다는 현재 3D 개발 환경에서 사용되는지 기법을 소개하고, 이를 카메라 회전 제어에 적용하여 짐벌락을 개선하는 방법을 제안한다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제12권2호
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• pp.37-45
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• 2018

차세대 중형위성에 탑재되는 2축 짐벌식 안테나는 고해상도 영상정보를 효율적으로 지상국에 송신하기 위해 적용된다. 본 연구에서는 발사 진동환경에서 상기 2축 짐벌식 안테나의 구조 건전성을 보장하기 위해 발사구속장치의 적용을 포함한 구조설계를 수행하였으며, 이에 대한 설계유효성을 입증하고자 구조해석을 실시하였다. 우선 모드 해석을 통해 발사 및 궤도환경 하에서 발사구속장치가 각각 구속 및 해제됨에 따른 안테나의 동적응답특성을 예측하였다. 또한 준정적 해석을 통해 안테나 조립체에 대한 구조 건전성을 검토하였으며, 안테나 기저면과 위성체간의 체결부 I/F에 적용된 볼트에 대한 구조 건전성을 검토하였다. 마지막으로 발사구속장치의 구속력에 따라 Ball & Socket Interface의 소켓과 볼트머리 간에 발생하는 이격 (Gapping)을 비롯해 상기 Interface에 적용된 볼트 자체의 안전여유를 산출하여 발사구속장치의 적정 구속력 범위를 결정하였다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제20권3호
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• pp.89-96
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• 2015

IT 기술이 생체역학 분야와 폭넓게 접목되고 있으며 AHRS 센서가 스포츠 모션분석 분야에 소형화 및 가격 경쟁력 측면에서 조명을 받고 있다. 본 논문에서는 피겨스케이트화에 소형의 AHRS 센서를 부착하고, 스핀(spin), 점프, 전/후진, 인/아웃 에지, 토(toe) 등의 기본 동작을 AHRS를 통해 측정한다. AHRS 센서의 측정 오차를 줄이기 위해 Madgwick의 상보필터를 적용하였으며, 짐벌락 현상(Gimbal Lock)을 줄이기 위해 쿼터니언(Quaternion)을 이용하였다. 취득한 9축 궤적 정보에 대해 PCA, ICA, LDA, SVM의 패턴인식 알고리즘을 적용하여 인식정확도 및 실행시간을 구하고, 여러 패턴인식 알고리즘 중에서 어떤 알고리즘이 인식정확도 및 실행시간 측면에서 적용이 가능한지 제시한다. 실험결과, PCA, ICA는 인식정확도가 낮아 사용하기에 부적합하며 LDA, SVM은 인식정확도가 우수하여 피겨스케이팅 기본 동작 인식에 사용이 적합함을 보인다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제23권2호
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• pp.89-96
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• 2020

물리탐사에서 유용한 3차원 좌표계 회전 문제를 일관성있게 정리하였다. 일관성을 유지하기 위한 기준으로 오른손 좌표계의 정의에서 출발하였다. 또한 능동 회전과 수동 회전의 개념을 설명하고, 서로 다른 좌표계 간의 회전 및 역회전은 전치행렬의 관계로서 기준 좌표계와 센서 좌표계 사이의 회전 관계를 명확히 하였다. 3차원 회전에서는 항법 등에서 사용하는 요-피치-롤(yaw-pitch-roll) 회전과 물리검층에서 쉽게 이해할 수 있는 방위각-편차-센서회전 회전 방식의 회전 행렬을 설명하였다. 또한, 이 둘과 Rodrigues 회전 공식에 의한 회전 행렬 각각의 각도를 구하는 수식을 정리하였다. 요-피치-롤 방식의 회전에서 나타나는 "Gimbal Lock" 현상을 그림과 수식으로 설명하고, 이의 해결방안으로 동원되는 사원수(quaternion)의 원리와 적용 방법에 대해서도 서술하였다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제21권3호
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• pp.83-89
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• 2016

Internet of Things (IoT) is widely used for biomechanics in sports activities and AHRS(Attitude and Heading Reference System) is a more cost effective solution than conventional high-grade IMUs (Inertial Measurement Units) that only integrate gyroscopes. In this paper, we attach the AHRS to the snowboard to measure the motion data like Air To Fakie, Caballerial and Free Style. In order to reduce the measurement error, we have adopted the sensors equipped with Kalman filtering and also used Euler angle to quaternion conversion to reduce the Gimbal-lock effect. We have tested and evaluated the accuracy and execution time of the pattern recognition algorithms like PCA, ICA, LDA, SVM to show the recognition possibility of it on the basic motions of Snowboarding from the 9-axis trajectory information which is gathered from AHRS sensor. With the result, PCA, ICA have low accuracy, but SVM have good accuracy to use for recognition of basic motions of Snowboarding.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 1997년도 하계학술대회 논문집 B
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• pp.474-477
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• 1997

In this paper, an efficient attitude determination algorithm based on the Kalman Filter which combines earth/sun sensor data with gyro data in a mutually compensating manner is presented. Quaternion is used as the attitude state to save computation time and to prevent the gimbal-lock situation associated with Euler angles. Gyro data allows the use of the kinematic equation instead of space vehicle's dynamic equation which is usually based on approximation of the actual dynamics and inaccurate torque information. The gyro data are used to propagate the attitude through kinematic equation and the earth/sun sensor data are used to update the attitude and estimate the gyro bias. Simulation results for the KOMPSAT attitude determination system are presented.

• 한국안전학회지
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• 제29권1호
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• pp.41-46
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• 2014

The design of a 7 degree of freedom motion capture device(MCD) has been presented. The newly designed MCD overcomes the shortcomings of the existing CADEN-7 exoskeleton robot by implementing various ergonomic design. To improve ease of operation, light-weight high-strength materials such as carbon pipes and engineering plastics were used to reduce weight of the MCD and arm-length adjustment mechanism was also added. The MCD showed consistent measurement results in designed experiments involving change of arm posture from nominal configuration to either elbow-side or arm-front configurations. Furthermore, captured motion in more natural tennis swing appeared to agree well with visual observations made.

• 한국측량학회지
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• 제36권4호
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• pp.255-262
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• 2018

사진측량에서 3차원 위치를 결정하기 위한 사전단계로 외부표정요소를 결정하는 공간후방교회법을 수행해야한다. 기존의 공선조건식 기반의 공간후방교회법은 비선형 방정식으로 외부표정요소의 초기값이 필요하며 짐벌락 현상이 나타날 수 있는 문제점이 있다. 이에 반해 쿼터니언 기반의 공간후방교회법은 외부표정요소의 초기값이 필요없고 짐벌락의 문제를 제거할 수 있는 방법이다. 본 연구에서는 쿼터니언기반의 공간후방교회법 안정성을 분석하기 위해 기준점의 배치를 달리하여 외부표정요소를 결정하고 이를 기존의 공선조건식 기반의 공간후방교회법을 적용한 것과 비교 하였다. 그 결과 비교적 쿼터니언 기반의 공간후방교회법은 기준점 배치에 따라 공간후방교회법의 정확도가 많은 영향을 받는 것을 알 수 있었다. 따라서 외부표정요소의 초기값을 얻을 수 없다면 쿼터니언 기반의 공간후방교회법으로 초기값을 추정한 후 이를 공선조건식 기반의 공간후방교회법에 적용하는 것이 효과적으로 외부표정요소를 결정할 수 있는 방법으로 나타났다.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제8권1호
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• pp.190-196
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• 2013

This paper proposes a new guidance law, which considers the Field of View (FOV) of the seeker when a missile has a strapdown seeker mounted instead of a gimbal seeker. When a strapdown seeker, which has a narrow FOV, is used for tracking a target, the FOV of the seeker is an important consideration for guidance performance metrics such as miss distance. We propose a new guidance law called hybrid guidance (HG) to address the shortcomings of conventional guidance laws such as proportional navigation guidance (PNG), which cannot maintain lock-on conditions against high speed targets due to the narrow FOV of the strapdown seeker. The aim of the HG law is to null miss distance and to maintain the look angle within the FOV of the strapdown seeker. In order to achieve this goal, we combine two guidance laws in the HG law. One is a PNG law to null the LOS rate, and the other is a sliding mode guidance (SMG) law derived to keep the look angle within the FOV by employing a Lyapunov-like function with a sliding mode control methodology. We also propose a method to switch these two guidance laws at certain look angles for better guidance performance.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제22권9호
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• pp.759-765
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• 2016

This paper presents the principle, dynamics modeling and control, hardware implementation, and flight test result of a hybrid-type unmanned aerial vehicle (UAV). The proposed UAV was designed to provide both hovering and fixed-wing type aerodynamic flight modes. The UAV's flight mode transition was achieved through the attitude transformation in pitch axis, which avoids a complex rotor tilt mechanism from a structural and control viewpoint. To achieve this, a different navigation coordinate was introduced that avoids the gimbal lock in pitch singularity point. Attitude and guidance control algorithms were developed for the flight control system. For flight test purposes, a quadrotor attached with a tailless fixed-wing structure was manufactured. An onboard flight control computer was designed to realize the navigation and control algorithms and the UAV's performance was verified through the outdoor flight tests.