Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.41
no.1
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pp.1-8
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2004
The INS(Inertial Navigation System) provides high rate position, velocity and attitude data with good short-term stability while the GPS(Global Position System) provides position and velocity data with long-term stability. By integrating the INS with GPS, a navigation system can be achieved to Provide highly accurate navigation Performance. For the best performance, time synchronization of GPS and INS data is very important in GPS/INS integrated system But, it is impossible to synchronize them exactly due to the communication and computation time-delay. In this paper, to reduce the error caused by the measurement time-delay in GPS/INS integrated systems, error compensation methods using separate bias Kalman filter are suggested for both the loosely-coupled and the tightly-coupled GPS/INS integration systems. Linearized error models for the position and velocity matching GPS/INS integrated systems are Int derived by linearizing with respect to its time-delay and augmenting the delay-state into the conventional state equations for each case. And then separate bias Kalman Inter is introduced to estimate the time-delay during only initial navigation stage. The simulation results show that the present method is effective enough resulting in considerably less position error.
Kim, Hong-Sop;Yim, Geo-Su;Han, Man-Hyung;Lee, Keum-Suk
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.12
no.5
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pp.83-92
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2007
In this paper, we present a design and implementation of three dimensional pointing device using Inertial Navigation System(INS) that acquires coordinates and location information without environmental dependancy. The INS measures coordinates based on the data from gyroscope and accelerometer and corrects the measured data from accelerometer using Kalman-Filter. In order to implement the idea of three dimensional pointing device, we choose a three dimensional Space-recognition mouse and use RFIC wireless communication to send a measured data to receiver for printing out the coordinate on display equipment. Based on INS and Kalman-Filter theoretical knowledge, we design and implement a three dimensional pointing device and verified the usability as an input device that can capture a human's move. also, we describe the applicability of this device in ubiquitous computing environment.
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.
In this paper, a new model-based Fault Detection and Diagnosis (FDD) method for an agile supersonic flight vehicle is presented. A nonlinear model, controlled by a classical closed loop controller and proportional navigation guidance in interception scenario, describes the behavior of the vehicle. The proposed FDD method employs the Inertial Navigation System (INS) data and nonlinear dynamic model of the vehicle to inform fins damage to the controller before leading to an undesired performance or mission failure. Broken, burnt, unactuated or not opened control surfaces cause a drastic change in aerodynamic coefficients and consequently in the dynamic model. Therefore, in addition to the changes in the control forces and moments, system dynamics will change too, leading to the failure detection process being encountered with difficulty. To this purpose, an equivalent aerodynamic model is proposed to express the dynamics of the vehicle, and the health of each fin is monitored by the value of a parameter which is estimated using an adaptive robust filter. The proposed method detects and isolates fins damages in a few seconds with good accuracy.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.6
no.4
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pp.534-543
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2008
To use the Global Positioning System (GPS) carrier phase measurement for precise positioning, the integer ambiguities at the early stage of most algorithms must be determined. Furthermore, if a precise positioning is to be applied to real time navigation, fast determination and validation methods for integer ambiguity are essential. In this paper, the Wald test that simultaneously determines and validates integer ambiguities is used with assistance of the Inertial Navigation System (INS) to improve its performance. As the Wald test proceeds, it assigns a higher probability to the candidate that is considered to be true at each time step. The INS information is added during the Wald test process. Large performance improvements were achieved in convergence time as well as in requiring fewer observable GPS satellites. To test the performance improvement of the Wald test with the INS information, experimental tests were conducted using a ground vehicle. The vehicle moved in a prescribed trajectory and observed seven GPS satellites. To verify the effect of the INS information on the Wald test, the convergence times were compared with cases that considered the INS information and cases that did not consider the INS information. The results show that the benefits of using the INS were emphasized as fewer GPS satellites were observable. The performance improvement obtained by the proposed algorithm was shown through the fast convergence to the true hypothesis when using the INS measurements.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.64
no.12
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pp.1742-1747
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2015
An improved transfer alignment method for a strap-down inertial navigation system (SDINS) is presented here. The alignment accuracy in conventional method is vulnerable to the data latency of a Master INS (MINS) in high maneuverable platforms. We propose a time delay compensation equation considering higher-order terms in the attitude measurement equation of the Kalman filter. The equation incorporates additional information including angular rate, angular acceleration and linear acceleration from the MINS. Simulation results show that the transfer alignment accuracy is significantly improved in the high dynamic environment by incorporating the latency compensation technique.
Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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v.39
no.6
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pp.507-513
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2021
GPR (Ground Penetrating RADAR) is a sensor that inspects the pavement state of roads, sinkholes, and underground pipes. It is widely used in road management. MMS (Mobile Mapping System) creates a detailed and accurate road map of the road surface and its surroundings. If both types of data are built in the same area, it is efficient to construct both ground and underground spatial information at the same time. In addition, since it is possible to grasp the road and important facilities around the road, the location of underground pipelines, etc. without special technology, an intuitive understanding of the site is also possible, which is a useful tool in managing the road or facilities. However, overseas equipment to which this latest technology is applied is expensive and does not fit the domestic situation. LiDAR (Light Detection And Raging) and GNSS/INS (Global Navigation Satellite System / Inertial Navigation System) were synchronized in order to replace overseas developed equipment and to secure original technology to develop domestic equipment in the future, and GPR data was also synchronized to the same GNSS/INS. We developed software that performs georeferencing using the location and attitude information from GNSS/INS at the time of acquiring synchronized GPR data. The experiments were conducted on the road site by dividing the open sky and the non-open sky. The road and surrounding facilities on the ground could be easily checked through the 3D point cloud data acquired through LiDAR. Georeferenced GPR data could also be viewed with a 3D viewer along with point cloud data, and the location of underground facilities could be easily and quickly confirmed through GPR data.
Acquisition of precise position and velocity information of GNSS-INS (Global Navigation Satellite System; Inertial Navigation System) sensors in obtaining SAR SLC (Single Look Complex) images from raw data using BPA (Backprojection Algorithm) was regarded decisive. Several studies on BPA were accompanied by Kalman Filter for sensor noise oppression, but often implemented once where insufficient information was given to determine whether the filtering was effectively applied. Multiple operation of Kalman Filter on GNSS-INS sensor was presented in order to assess the effective order of sensor noise calibration. FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave)-SAR raw data was collected from twice airborne experiments whose GNSS-INS information was practically and repeatedly filtered via Kalman Filter. It was driven that the FMCW-SAR raw data with diverse path information could derive different order of Kalman Filter with optimum operation of BPA image restoration.
Park, Daegil;Kwak, Kyungmin;Jung, Jaehoon;Kim, Jinhyun;Chung, Wan Kyun
Journal of Ocean Engineering and Technology
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v.31
no.2
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pp.170-176
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2017
In this paper, we propose an underwater localization scheme through the fusion of an inertial navigation system (INS) and the received signal strength (RSS) of electromagnetic (EM) wave sensors to guarantee precise localization performance with high sampling rates. In this localization scheme, the INS predicts the pose of the unmanned underwater vehicle (UUV) by dead reckoning at every step, and the RF sensors corrects the UUV position functions using the Earth-fixed reference when the UUV is located in underwater wireless sensor networks (UWSN). The localization scheme and state modeling were conducted in the extended Kalman filter framework, and UUV localization experiments were conducted in a basin environment. The scheme achieved reliable localization accuracy during long-term navigation, demonstrating the feasibility of exploiting EM wave attenuation as Earth-fixed reference sensors.
Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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v.50
no.6
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pp.267-275
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2013
EKF has been widely used for GPS/INS integration as standard method but EKF has one well-known drawback. if the errors are not within the bounded region, the filter may be divergent. The particle filter has the advantage of the nonlinear and non-gaussian system. This paper proposes a method for compensating the GPS position errors based on the particle filter and presents loosely-coupled GPS/INS integration using proposed algorithm. We used GPS position pattern with particle filter and added attitude kalman filter for improving attitude accuracy. To verify the performance, the proposed method is compared with high cost GPS as reference. In the experimental result, we verified that the accuracy and robust were well improved by the proposed method filter effectively and robustness than by original loosely-coupled integration when vehicle turns at corner.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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