This paper presents a hierarchical framework for managing the sampling distribution of a particle filter (PF) that estimates the global positions of mobile robots in a large-scale area. The key concept is to gradually improve the accuracy of the global localization by fusing sensor information with different characteristics. The sensor observations are the received signal strength indications (RSSIs) of Wi-Fi devices as network facilities and the range of a laser scanner. First, the RSSI data used for determining certain global areas within which the robot is located are represented as RSSI bins. In addition, the results of the RSSI bins contain the uncertainty of localization, which is utilized for calculating the optimal sampling size of the PF to cover the regions of the RSSI bins. The range data are then used to estimate the precise position of the robot in the regions of the RSSI bins using the core process of the PF. The experimental results demonstrate superior performance compared with other approaches in terms of the success rate of the global localization and the amount of computation for managing the optimal sampling size.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.26
no.3
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pp.171-176
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2013
In this paper, we present a MEMS (micro-electro-mechanical system) implantable blood pressure sensor which has designed and fabricated with consideration of size, design flexibility, and wireless detection. Mechanical and electrical characterizations of the sensor were obtained by mathematical analysis and computer aided simulation. The sensor is composed of two coils and a air gap capacitor formed by separation of the coils. Therefore, the sensor produces its resonant frequency which is changed by external pressure variation. This frequency movement is detected by inductive coupling between the sensor and an external antenna coil. Theoretically analyzed resonant frequency of the sensor under 760 mmHg was calculated to 269.556 MHz. Fused silica was selected as sensor material with consideration of chemical and electrical reaction of human body to the material. $2mm{\times}5mm{\times}0.5mm$ pressure sensors fitted to radial artery were fabricated on the substrates by consecutive microfabrication processes: sputtering, etching, photolithography, direct bonding and laser welding. Resonant frequencies of the fabricated sensors were in the range of 269~284 MHz under 760 mmHg pressure.
In this paper, Frequency Domain Mode Locked(FDML) wavelength swept laser with 55.027 kHz sweeping speed and 125 nm sweeping range has realized, and also a new method for recalibrating a nonlinear frequency sweeping of a swept laser has proposed. The Swept Source-Optical Coherence Tomography system using the proposed method has performed. For a mirror surface, the system showed the very clean 2-dimensional image and the advanced image speed of 7 frames per sec compared to the previous recalibration method.
We developed a small methane detection system because methane gas is used in many areas and is dangerous. The developed system consisted of LD(Laser Diode) tuned a wavelength of $1.65\;{\mu}m$, two mirrors to collect a laser beam, photo detector. It could detect methane gas at a long range and its sensitivity was 1.98 V/$CH_4%$.
In this study, a PID control method for sweeping automatic linearization of a wavelength swept laser is proposed. First, the closedloop transfer function embodying the PID control is derived. Through the simulation of the function, Kp = 0.022, Ki = 0.008, Kd = 0.002 were obtained as the best PID coefficients for fast linear sweeping. The performance test using the PID coefficients showed that linear sweeping was held up well with a 98.7% decrement in nonlinearity after the 10th feedback, and 45 nm sweeping range, 1 kHz sweeping frequency, and 8.8 mW average optical power were obtained. The equipment consists of a fiber Bragg grating array, an optical-electronic conversion circuit, and a LabVIEW FPGA program. Every 5s, automatic feedback and PID control generate a new compensated waveform and produce a better linear sweeping than before. Compared with nonlinear sweeping, linear sweeping can reduce the cumbersome and time-consuming recalibration processes and produce more accurate measurement results.
Stereo camera is drawing attention as an essential sensor for future intelligence robot system since it has the advantage of acquiring not only distance but also other additive information for an object. However, it cannot match correlated point on target image for low textured region or periodic patterned region such as wall of building or room. In this paper, we propose a stereo matching technique that increase the matching performance by fusing belief propagation stereo matching algorithm and local distance measurements of 2D-laser range finder in order to overcome this kind of limitation. The proposed technique adds laser measurements by referring quad-tree based segment information on to the local-evidence of belief propagation stereo matching algorithm, and calculates compatibility function by reflecting over-segmented information. Experimental results of the proposed method using simulation and real test images show that the distance information for some low textured region can be acquired and the discontinuity of depth information is preserved by using segmentation information.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.15
no.1
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pp.23-30
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2009
This paper addresses how to make a formation of multiple unmanned aerial vehicles (UAVs) using only the relative range information. Since the relative range can easily be measured by an on-board range sensor like the laser range finder, the proposed method does not require any expensive and heavy wireless communication system to share the navigation information of each vehicle. Based on the two-dimensional (2-D) nonlinear equations of motion, we propose a nonlinear formation controller using the typical input-output feedback linearization method. The performance of the proposed formation controller is verified by various numerical simulations.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.57
no.3
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pp.403-408
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2008
The gyroscope is the sensor for detecting the rotation in inertial reference frame and constitute the navigation system together an accelerometer. As the inertial reference equipment for attitude determination and control in the satellite, the mechanical gyroscope has been used but it bring the disturbance for mass unbalance so the disturbance give a bad influence to the observation satellite mission because the mechanical gyroscope has the rotation parts. During the launch. The mechanical gyroscope is weak in vibration, shock and has the defect of narrow operating temperature range so it need the special design in integration. Recently the low orbit observation satellite for seeking the high pointing accuracy of image camera payload accept the FOG(Fiber Optic Gyro) or RLG(Ring Laser Gyro) for the attitude determination and control. The Ring Laser Gyro makes use of the Sanac effect within a resonant ring cavity of a He-Ne laser and has more accuracy than the other gyros. It need the 1000V DC to create the He-Ne plasma in discharge tube. In this paper, the design process of the High Voltage Power Supply for RLG(Ring Laser Gyroscope) is described. The specification for High Voltage Power Supply (HVPS) is proposed. Also, The analysis of flyback converter topology is explained. The Design for the HVPS is composed of the inverter circuit, feedback control circuit, high frequency switching transformer design and voltage doubler circuit.
Various scanning systems have been studied in many industrial areas to acquire a range data or to reconstruct an explicit 3D model. Currently optical technology has been used widely by virtue of noncontactness and high-accuracy. In this paper, we describe a 3D laser scanning system developped to reconstruct the 3D surface of a large-scale object such as a curved-plate of ship-hull. Our scanning system comprises of 4ch-parallel laser vision modules using a triangulation technique. For multi laser vision, calibration method based on least square technique is applied. In global scanning, an effective method without solving difficulty of matching problem among the scanning results of each camera is presented. Also minimal image processing algorithm and robot-based calibration technique are applied. A prototype had been implemented for testing.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.17
no.10
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pp.995-1005
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2011
An efficient outdoor local localization method is suggested using multi-sensor fusion with MU-EKF (Multi-Update Extended Kalman Filter) for car-like mobile robots. In outdoor environments, where mobile robots are used for explorations or military services, accurate localization with multiple sensors is indispensable. In this paper, multi-sensor fusion outdoor local localization algorithm is proposed, which fuses sensor data from LRF (Laser Range Finder), Encoder, and GPS. First, encoder data is used for the prediction stage of MU-EKF. Then the LRF data obtained by scanning the environment is used to extract objects, and estimates the robot position and orientation by mapping with map objects, as the first update stage of MU-EKF. This estimation is finally fused with GPS as the second update stage of MU-EKF. This MU-EKF algorithm can also fuse more than three sensor data efficiently even with different sensor data sampling periods, and ensures high accuracy in localization. The validity of the proposed algorithm is revealed via experiments.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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