• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제18권7호
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• pp.632-637
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• 2012

This paper introduces a simple and efficient calibration method for three-axis accelerometers and three-axis gyroscopes using three-axis motion rate table. Usually, the performance of low cost MEMS-based inertial sensors is affected by scale and bias errors significantly. The calibration of these errors is a bothersome problem, but the previous calibration methods cannot propose simple and efficient method to calibrate the errors of three-axis inertial sensors. This paper introduces a new simple and efficient method for the calibration of accelerometer and gyroscope. By using a three-axis motion rate table, this method can calibrate the accelerometer and gyroscope simultaneously and simply. Experimental results confirm the performance of the proposed method.

• 전자공학회논문지
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• 제53권7호
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• pp.95-102
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• 2016

쿼드로터의 헤딩 방향 감지를 위하여 일반적으로 활용하는 지자기 센서에서는 주변 자기 간섭 및 롤/피치 축 기울기로 인한 오차가 발생한다. 본 논문에서는 쿼드로터 헤딩 방향 제어를 위하여 지자기 센서와 자이로 센서의 측정 결과를 융합하는 방위각 측정 방법을 제안한다. 롤/피치 축 방향 회전으로 인하여 발생하는 지자기 센서의 좌표축 변화를 분석하고, 수평 자세 제어를 목적으로 측정된 롤/피치 축 각도를 활용하여 지자기 센서의 기울기 보상을 적용한다. 또한, 요 축 각도 측정에 상보필터를 활용하여 지자기 센서의 요 축 각도와 자이로스코프 센서의 요 축 방향 각속도 데이터를 융합한다. 제안한 방식을 실험에 적용하고 결과를 제시하여 요 축 각도 측정의 타당성 및 효과를 검증한다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제10권3호
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• pp.57-65
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• 2003

본 연구에서는 웨이퍼 레벨 진공 패키징된 MEMS자이로스코프 소자의 신뢰성 시험 및 분석을 통하여 웨이퍼 레벨 진공 패키징의 파괴 메카니즘을 연구하였다. 진공 패키징의 주된 파괴 모드는 누설, 가스투과, 그리고 outgassing이다. 누설은 접합 계면이나 재질의 결함을 통하여 주로 발생되며, 접합폭을 증가시키거나 단결정 실리콘을 사용하면 누설이 감소한다. Outgassing은 실리콘 및 유리기판의 표면 및 내부에서 발생하며 주로 $H_2O$와, $CO_2$, $C_3H_5$ 및 유기 오염물질이었다. Epi-poly의 경우 SOI 웨이퍼보다 약 10배의 outgassing을 발생시킨다. 또한 유리기판을 샌드블라스트 공정을 사용하여 가공한 경우, 약 2.5배의 outgassing 양이 증가한다. Outgassing 제거를 위해서는 접합 전에 웨이퍼를 pre-baking하는 과정이 필수적이며, outgassing의 발생을 최대로 하기 위한 최적의 pre-baking조건은 실리콘과 유리 웨이퍼를 $400^{\circ}C$와 $500^{\circ}C$ 사이에서 pre-baking하는 것이다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2002년도 춘계종합학술대회
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• pp.271-274
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• 2002

본 논문에서는 광센서용 광원에 적합한 1.55$\mu\textrm{m}$ 파장대의 InGaAsP/InP 반도체레이저를 제작하였다. 레이징을 억제시켜주기 위해서 bending type의 소자를 설계 및 제작하였으며, 제작된 소자의 출력은 펄스 구동전류 100㎃에서 1.6㎽이고, 스펙트럼 폭은 40nm의 값을 가졌다. 그리고, 제작된 광원을 적용하였을 때 광섬유 자이로스코프에 파이버 종단에서의 출력은 $25^{\circ}C$, 직류 100㎃에서 540㎻였고, 스펙트럼 폭은 53nm였다. 그리고, 불규칙잡음 계수는 2.5$\times$10­$^3$deg/√hr였고, 자이로 출력 drift도 잡음수준으로 조사되었다. 따라서, 본 연구에서 제작한 광원을 광섬유 자이로 스코프에 사용 가능함을 확인하였다.

• 센서학회지
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• 제24권1호
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• pp.47-53
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• 2015

Fall-related injuries in elderly people are a major health care problem. This paper introduces determination of fall direction before impact using support vector machine (SVM). Once a falling phase is detected, dynamic characteristic parameters measured by the accelerometer and gyroscope and then processed by a Kalman filter are used in the SVM to determine the fall directions, i.e., forward (F), backward (B), rightward (R), and leftward (L). This paper compares the determination sensitivities according to the selected parameters for the SVM (velocities, tilt angles, vs. accelerations) and sensor attachment locations (waist vs. chest) with regards to the binary classification (i.e., F vs. B and R vs. L) and the multi-class classification (i.e., F, B, R, vs. L). Based on the velocity of waist which was superior to other parameters, the SVM in the binary case achieved 100% sensitivities for both F vs. B and R vs. L, while the SVM in the multi-class case achieved the sensitivities of F 93.8%, B 91.3%, R 62.3%, and L 63.6%.

• 센서학회지
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• 제26권4호
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• pp.235-238
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• 2017

In this study, the design of a tri-axis micromachined gyroscope is proposed and the vibration characteristic of the structure is analyzed. Tri-axis vibratory gyroscopes that utilize Coriolis effect are the most commonly used micromachined inertial sensors because of their advantages, such as low cost, small packaging size, and low power consumption. The proposed design is a single structure with four proof masses, which are coupled to their adjacent ones. The coupling springs of the proof masses orthogonally transfer the driving vibrational motion. The resonant frequencies of the gyroscope are analyzed by finite element method (FEM) simulation. The suspension beam spring design of proof masses limits the resonance frequencies of four modes, viz., drive mode, pitch, roll and yaw sensing mode in the range of 110 Hz near 21 kHz, 21173 Hz, 21239 Hz, 21244 Hz, and 21280 Hz, respectively. The unwanted modes are separated from the drive and sense modes by more than 700 Hz. Thereafter the drive and the sense mode vibrations are calculated and simulated to confirm the driving feasibility and estimate the sensitivity of the gyroscope. The cross-axis sensitivities caused by driving motion are 1.5 deg/s for both x- and y-axis, and 0.2 deg/s for z-axis.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제21권4호
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• pp.518-524
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• 2011

본 논문은 퍼지 추론 시스템(FIS: fuzzy inference system)을 이용하여 자이로스코프를 사용하지 않는 관성 항법 장치(GFINS: gyroscope free inertial navigation system)의 가속도계 데이터를 보정하는 방법에 관한 연구이다. 일반적인 관성항법 장치(INS: inertial navigation system)는 주로 가속도계와 같은 병진운동을 감지하는 관성 센서와 자이로스코프와 같은 회전 운동을 감지하는 관성 센서를 이용하여 위치와 yaw각을 측정하는 장치이다. 하지만 INS는 자이로스코프를 사용하기 때문에 소형화 및 저전력 설계가 어렵다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 자이로스코프를 사용하지 않는 GFINS에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. GFINS에 사용되는 가속도계는 적분과 외란에 의한 오차가 시간이 지남에 따라 누적되는 문제가 있다. 따라서 본 논문에서는 가속도계의 누적 오차 문제를 해결하기 위해, 레이저 내비게이션과 가속도계의 선속도 비율과 엔코더와 가속도계의 선속도 비율을 통해 GFINS의 데이터를 보정하는 FIS를 제안한다. 제안된 Fuzzy-GFINS를 평가하기 위해, 직접 제작한 메카넘 휠 AGV(autonomous ground vehicle)에 제안된 GFINS를 적용하였다. 실험 결과, 제안된 방법이 GFINS의 출력 데이터를 효과적으로 보정하는 것을 확인 할 수 있었다.

• 한국통신학회논문지
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• 제40권9호
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• pp.1856-1864
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• 2015

본 논문에서는 실내 환경에서 정규분포 확률을 이용한 Wi-Fi 핑거프린트 방식과 스마트 폰에 내장된 가속도 센서 (accelerometer sensor), 자이로스코프 센서 (gyroscope sensor)를 이용하여 정확도를 향상시킨 위치추정 알고리즘을 제안하고, 실제 실험을 통하여 성능을 분석하였다. 제안한 알고리즘의 성능 실험은 본 대학교 공대 건물내의 가로 세로 20m * 10m의 공간에서 실시하였으며, 사용자가 각 구간을 이동 할 때 제안한 알고리즘의 위치추정 성능을 핑거프린트 (fingerprint) 방식과 추측항법 (dead reckoning)과 서로 비교하였다. 실험 결과, 제안한 알고리즘의 성능은 두 방식과 비교 했을 때, 최대 오차 거리는 각각 2cm, 36cm, 그리고 평균 오차 거리는 각각 16.64cm, 36.25cm 더 우수함을 확인하였다. 또한, 핑거프린트 맵 (map) 탐색 알고리즘의 성능도 맵 전체를 탐색하는 방식에 비해 약 0.15초 더 단축됨을 확인하였다.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 1996년도 한국자동제어학술회의논문집(국내학술편); 포항공과대학교, 포항; 24-26 Oct. 1996
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• pp.1144-1148
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• 1996

This paper presents WMR modelling and path tracking algorithm using Inertial Navigation System. The error models of gyroscope and accelerometers in INS are derived by Gauss-Newton method which is nonlinear regression model. Then, to test availability of error model, we pursue the fitness diagnosis about probability characteristic for real data and estimated data. Performance of inertial sensor with error model and Kalman filter is pursued by comparing with one without them. The computer simulation shows that position error remarkably decrease when error compensation is applied.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 2002년도 ICCAS
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• pp.33.4-33
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• 2002

Recently, number of navigation system using GPS and other complementary sensor has been developed to offer high-position accuracy. In this paper, we developed navigation system for mobile robot integrating GPS and DR sensor information provided by fiber optic gyroscopes and encoder information. In the case of short-term applications, integrating this encoder and gyroscope through Kalman filter reliable positioning can be obtained. And for the long-term applications we developed GPS/DR Integration algorithm using Kalman filter