Global Navigation Satellite Systems are expected to meet system-defined integrity requirements when users utilize the system for safety critical applications. While the guaranteed integrity performance of GPS and Galileo is publicly available, their integrity assurance procedure and related methodology have not been released to the public in an official document format. This paper summarizes the integrity assurance procedures of Global Positioning System (GPS) and Galileo, which were utilized during their system development, through a literature survey of their integrity assurance methodology. GPS Block II assures system integrity using the following methods: continuous performance monitoring and maintenance on Space Segment (SS) and Control Segment (CS), through a cause and effect analysis of anomalies and a failure analysis. In GPS Block III, to achieve more stringent integrity performance, safety requirements are integrated into the system design and development from its starting phase to the final phase. Galileo's integrity performance is provided in the Integrity Support Message (ISM) format, as Galileo utilizes a Dual Frequency Multi Constellation (DFMC) Satellite Based Augmentation System (SBAS) and Advanced Receiver Autonomous Integrity Monitoring (ARAIM) to serve safety critical applications. The integrity performance of Galileo is ensured by using a methodology similar to GPS Block II (i.e. continuous performance monitoring and maintenance on the system). The integrity assurance procedures reviewed in this paper can be utilized for a new satellite navigation system that will be developed in the near future.
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 presents a low cost and high accuracy integrated Global Positioning System (GPS)/dead reckoning (DR) system. The integrated GPS/DR system is capable of providing highly accurate position data in real-time or in post processing. Based on the analysis of the main error source affecting the DR measurements, an eight-state mathematical model for the integrated system has been developed to represent these errors. This eight-state model has been used to build a nonlinear filter for the estimation of the state vector at every epoch when DR measurements are available. The accuracy of the system has been evaluated using 1Hz DR measurements and 3Hz continuous GPS position estimates. Through numerical simulation the system performance during periods with GPS outage has been investigated by comparing two different noise models. While one model is the position estimation filter containing a single noise model, the other filter includes two-level noise model. The simulation results have shown that the estimation filter containing two-level noise model for computing the position error of the integrated GPS/DR system yields better performance than that the filter including the single-level noise model does.
Recently, the Track Control System which was separated from the Course Control System so-called Auto-Pilot has been developed for track-keeping in coastal area. From this year, the NAV Sub-committee in IMO commenced to consider the Performance Standard for the Track Control System vigorously. This system will be integrated with ECDIS and IBS so that captain/officers should analysis ship's motion characteristics accurately in the route planning using the electronic nautical charts. In this paper, a new Route Analysis Algorithm using fuzzy reasoning in route planning was proposed for 2, 700 TEU container ship. In order to verify the track-keeping, the author established a ship mathematical model and executed the simulation of the Route Analysis Algorithm at on-line condition with Pentium PC. The results of ship trajectories of the Route Analysis Algorithm were found to be effective to get track control automatically.
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.
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.
Recently, researches to facilitate utilization by small and medium business (SMB) of cloud computing and big data paradigm, which is the booming adoption of IT area, has been on the increase. As one of these efforts, in this paper, we design and implement the prototype to tentatively build up Hadoop cluster under private cloud infrastructure environments. Prototype implementation are made on each hardware type such as single board, PC, and server and performance is measured. Also, we present the integrated verification results for the data analysis performance of the analysis software system running on top of realized prototypes by employing ASA (American Standard Association) Dataset. For this, we implement the analysis software system using several open sources such as R, Python, D3, and java and perform a test.
In this paper, a 3-D simulator was developed to estimate visually the performance of propelling and integrated control system of the underwater cleaning robot. Based on the dynamics analysis of the UCR, the 3-D model of the UCR was used in the simulator in which position and velocity are included Also, an input and control system using a joystick was developed, and the simulator was applied to the input and control of the simulator. Moreover, an integrated navigation control system was designed, and its performance was validated by a way-point simulator including a PI-based fuzzy control law.
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.14
no.2
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pp.271-280
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2011
This paper presents a navigation system based on the tactical communication and vision system in outdoor environments which is applied to unmanned robot for perimeter surveillance operations. GPS errors of robot are compensated by the reference station of C2(command and control) vehicle and WiBro(Wireless Broadband) is used for the communication between two systems. In the outdoor environments, GPS signals can be easily blocked due to trees and buildings. In this environments, however, vision system is very efficient because there are many features. With the feature MAP around the operation environments, the robot can estimate the position by the image matching and pose estimation. In the navigation system, thus, operation modes is switched by navigation manager according to some environment conditions. The experimental results show that the unmanned robot can estimate the position very accurately in outdoor environment.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.38
no.3
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pp.236-242
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2010
A GNSS/INS integration system can not provide navigation solutions if there are no available satellites. To overcome this problem, a vision sensor is integrated with this system. Since generally a vision aided integration system uses only feature point to compute navigation solutions, it has a problem in observability. In this case, additional landmarks, which is priory known points, can improve the observability. In this paper, the observability is evaluated using TOM/SOM matrix and Eigenvalues. There are always the observability problems in the feature-point-only case, but the landmark-use case is fully observable after the $2^{nd}$ update time. Consequently the landmarks ensure full observability, so the system performance can be improved.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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