IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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v.6
no.1
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pp.1-9
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2017
This paper proposes to improve the performance of a strap down inertial navigation system using a foot-mounted low-cost inertial measurement unit/magnetometer by configuring an attitude and heading reference system. To track position accurately and for attitude estimations, considering different dynamic constraints, magnetic measurement and a zero velocity update technique is used. A conventional strap down method based on integrating angular rate to determine attitude will inevitably induce long-term drift, while magnetometers are subject to short-term orientation errors. To eliminate this accumulative error, and thus, use the navigation system for a long-duration mission, a hybrid configuration by integrating a miniature micro electromechanical system (MEMS)-based attitude and heading detector with the conventional navigation system is proposed in this paper. The attitude and heading detector is composed of three-axis MEMS accelerometers and three-axis MEMS magnetometers. With an absolute algorithm based on gravity and Earth's magnetic field, rather than an integral algorithm, the attitude detector can obtain an absolute attitude and heading estimation without drift errors, so it can be used to adjust the attitude and orientation of the strap down system. Finally, we verify (by both formula analysis and from test results) that the accumulative errors are effectively eliminated via this hybrid scheme.
In this paper, observability properties of a multiantenna GPS measurement system for the estimation of errors in INS are presented. It is shown that time-invariant INS error models are observable with measurements from at least three GPS antennas on the vehicle. There is at least one unobservable mode with two antennas. There are three unobservable modes with one antenna. It is also shown that time-varying INS error models are instantaneously observable with measurements from three GPS antennas. A numerical simulation results are given to verify the effectiveness of the multiantenna measurement system on the INS error estimation. In the simulation, a GPS measurement system is considered in which a trade-off between computational load and accuracy of estimation is achieved.
Yoo, Tae-Suk;Kim, Moon Hwan;Hwang, Jong Hyun;Yoon, Seon Il
Journal of Ocean Engineering and Technology
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v.30
no.5
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pp.367-373
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2016
This paper describes the development of a navigation HILS (hardware in the loop simulation) system for an integrated navigation performance analysis of a large diameter unmanned underwater vehicle (LDUUV). The HILS system was used for the performance analysis of the LDUUV. When a conventional HILS system is used, it is not possible to calculate the velocity and position using an inertial navigation system (INS). To cope with this problem, an external acceleration was generated. To evaluate the proposed method, we compare the results of a Monte Carlo simulation and navigation HILS experiment.
Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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v.32
no.6
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pp.599-606
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2014
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.
Because the global positioning system (GPS) is not available in underwater environments, an inertial navigation system (INS)/doppler velocity log (DVL) integrated navigation system is generally implemented. In general, an INS/DVL integrated system adopts a loosely coupled method. However, in this loosely coupled method, although the measurement equation for the filter design is simple, the velocity of the body frame cannot be accurately measured if even one of the DVL transducer signals is not received. In contrast, even if only one or two velocities are measured by the DVL transducers, the tightly coupled method can utilize them as measurements and suppress the error increase of the INS. In this paper, a filter was designed to regenerate the measurements of failed transducers by taking advantage of the tightly coupled method. The regenerated measurements were the normal DVL transducer measurements and the estimated velocity in RPM. In order to effectively estimate the velocity in RPM, a filter was designed considering the effects of the tide. The proposed filter does not switch all of the measurements to RPM if the DVL transducer fails, but only switches information from the failed transducer. In this case, the filter has the advantage of being able to be used as a measurement while continuously estimating the RPM error state. A Monte Carlo simulation was used to determine the performance of the proposed filters, and the scope of the analysis was shown by the standard deviation ($1{\sigma}$, 68%). Finally, the performance of the proposed filter was verified by comparison with the conventional tightly coupled method.
This Paper addressed to some aspects of a multirate filtered strapdown INS which is aided by a tracking radar. A new method to determine the sample periods of a multirate filter has been described. The Monte Carlo simulation has been conducted with the optimum sample periods to determine the estimation precision capabilities in a realistic environment. The multirate filtered strapdown navigation system has advantages when the computation time is severely restricted.
The GPS can provide accurate position information on the earth. But GPS receiver can't give position information inside buildings. DR(Dead-Reckoning) or INS(Inertial Navigation System) gives position information continuously indoors as well as outdoors, because they do not depend on the external navigation information. But in general, the inertial sensors severely suffer from their drift errors, the error of these navigation system increases with time. GPS and DR sensors can be integrated together with Kalman filter to overcome these problems. In this paper, we developed a personal navigation system which can be carried by person, using GPS and electronic pedometer. The person's footstep is detected by an accelerometer installed in vertical direction and the direction of movement is sensed by gyroscope and magnetic compass. In this case the step size is varying with person and changing with circumstance, so determining step size is the problem. In order to calculate the step size of detected footstep, the neural network method is used. The teaming pattern of the neural network is determined by human walking pattern data provided by 3-axis accelerometer and gyroscope. We can calculate person's location with displacement and heading from this information. And this neural network method that calculates step size gives more improved position information better than fixed step size.
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.11
no.2
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pp.66-72
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2008
A distributed missile system is composed of command control center, radar and launcher which exchange information each other to use wire or wireless network. The distributed missile system is required mobility for operational convenience and survivability. Also missile system requests land navigation system to provide relatively accurate attitude. For reason of these requirements, each subsystem needs land navigation which provides information of position and attitude. This paper represents operational concept for land navigation to consider operational environment and concrete operational procedure to apply the operational concept. In state that there is no operation for land navigation of distributed missile system internally so for, this paper could be helped to establish operational concept and procedure of this kind of system.
The purpose of this paper is to show and define the performance, the system
mechanization and the algorithm of the Strapdown Inertial Navigation System(SDINS).
First, navigation equations are derived in the Earth Fixed mechanization and this
mechanization apply to the two kinds of inertial measurement units which consist of
same fiber optic gyros and different accelerometers(SDINS-1 and SDINS-2). Those two
accelerometers have the different bias. To evaluate its performance, two kinds of tests
have been performed - static motionless test, and rectangle-route moving test. The
results of the moving test are compared with the results of Differential GPS which has
an accuracy with ±2.0mm. and are presented in this paper.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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