We propose a multi-rate sensor fusion of vision and radar using Kalman filter to solve problems of asynchronized and multi-rate sampling periods in object vehicle tracking. A model based prediction of object vehicles is performed with a decentralized multi-rate Kalman filter for each sensor (vision and radar sensors.) To obtain the improvement in the performance of position prediction, different weighting is applied to each sensor's predicted object position from the multi-rate Kalman filter. The proposed method can provide estimated position of the object vehicles at every sampling time of ECU. The Mahalanobis distance is used to make correspondence among the measured and predicted objects. Through the experimental results, we validate that the post-processed fusion data give us improved tracking performance. The proposed method obtained two times improvement in the object tracking performance compared to single sensor method (camera or radar sensor) in the view point of roots mean square error.
저가의 홀센서를 이용하여 자석의 위치를 인식하는 센서 시스템을 제안하였다. 먼저 모델식을 이용하여 자석에 의한 자기장을 측정하고, 수평 자계와 수직 자계의 특성을 분석하여, 센서의 배치방법을 결정하였다. 자석과 홀센서의 위치 관계에 따라서 측정된 자기장 값으로부터 자석의 위치를 추정하는 알고리즘을 제안하고, 이론적인 오차를 계산하였다. 또한 마이크로 컨트롤러를 사용하여 개발할 때의 단점인 실시간 데이터 확인이 어려운 점을 극복하기 위해서 컴퓨터용 응용 프로그램을 작성하여, 작업의 수월성을 높였다. 계산된 이론적 오차는 0.0025cm 이하로 나타났으며 실제로 개발된 시스템의 오차는 0.07cm 이하로 측정되어 여러 가지 상황에서 제안한 방법들의 우수성을 입증하였다.
This paper presents a hybrid navigation system for AUV to locate its position precisely in rough sea. The tracking system is composed of various sensors such as an inclinometer, a tri-axis magnetometer, a flow meter, and a super short baseline(SSBL) acoustic position tracking system. Due to the inaccuracy of the attitude sensors, the heading sensor and the flowmeter, the predicted position slowly drifts and the estimation error of position becomes larger. On the other hand, the measured position is liable to change abruptly due to the corrupted data of the SSBL system in the case of low signal to noise ratio or large ship motions. By introducing a sensor fusion technique with the position data of the SSBL system and those of the attitude heading flowmeter reference system (AHFRS), the hybrid navigation system updates the three-dimensional position robustly. A Kalman filter algorithm is derived on the basis of the error models for the flowmeter dynamics with the use of the external measurement from the SSBL. A failure detection algorithm decides the confidence degree of external measurement signals by using a fuzzy inference. Simulation is included to demonstrate the validity of the hybrid navigation system.
This study presents an overhang-type rail traction system using dual brushless AC (BLAC) motors with hall sensors. For an accurate position and moving length control of the designed rail traction system, instantaneous position controller using speed reference model and modified disturbance observer for BLAC motor with hall sensor are proposed. The presented speed reference model is designed to satisfy the required performance of 200 mm/s with proper acceleration and deceleration slopes to reduce mechanical vibration. Through the instantaneous speed reference model, instantaneous position and speed errors can be compensated together. Furthermore, the modified disturbance observer for BLAC motors with low-resolution hall sensors can improve the torque and speed control performance. The proposed disturbance observer is based on an actual motor speed. However, the feedback speed information of the hall sensor is not enough for use in the low-speed region. The practical adopted disturbance observer uses an activation speed band to the actual torque controller of the designed rail traction system. The proposed position control scheme is verified by the MATLAB-Simulink model and a practical manufactured traction system. In the computer simulation and experiments, the proposed position control scheme shows advanced control performance.
The resolution of analog sensor is determined by its sensitivity and amplitude of noise. This paper presents modeling of inductive gap sensor base on equivalent magnetic circuit and analysis of sensitivity. We can simulate static characteristic of inductive gap sensor using this model. Computer simulation show that sensor's sensitivity is affected by magnetic flux's leakage and fringing, and that they are affected by shape of sensor probe. Base on this, we designed shape of inductive position sensor probe.
In this paper, 3D range sensor is applied to the sensor-based widerange microphone system for lectures. Since the 2D range sensor measures the shortest distance of the speaker, an error occurs and the performance is degraded. The 3D sensor provides a 160×60 distance image so that the position of the speaker can be obtained with accuracy. We propose a method for obtaining the distance per pixel required to determine the absolute position of the speaker from the distance image. The proposed array microphone system using the 3D sensor shows the improvement of 0.8~1.5dB compared to the previous works using 2D sensor.
Application of vector control scheme for consumer products is enlarging to improve control performance. For the field-oriented control, accurate position detection is essential and generally requires expensive sensors. On the other hand, cost-reduction is important in home appliances, so that binary-type Hall-effect sensors are commonly used rather than using an expensive sensor such as an encoder. The control performance is directly influenced by the accuracy of the position information, and there exist non-uniformities related to Hall sensors in electrical and mechanical aspects, which result in distorted position information. Therefore, to get high-precision position information from low-resolution Hall sensors, this paper proposes a new position estimator consisting of a Kalman filter and feedforward compensation scheme, which generates a linearly changing position signal. The efficacy of the proposed scheme is verified by simulation and experimental results carried out with a 48-pole permanent magnet motor.
본 논문에서는 홀 효과(Hall effect) 기반 회전형 위치 센서의 출력 전압에 대한 선형성 및 민감도를 최적화하기 위해 DFSS(Design for Six Sigma) 방법을 적용하였다. 이를 위해 영구 자석의 치수 및 홀센서에 대한 상대 위치 등을 설계 인자로 하여 완전 요인 배치법을 사용하였다. 설계 인자의 수준별 센서 출력 전압값은 자속 밀도에 대한 Biot-Savart 해석해 및 홀 센서 고유의 자속 밀도-출력 전압에 대한 관계식을 이용하여 구하였다. 최적화된 설계 인자들을 반영하여 제작된 회전형 위치 센서의 개선된 출력 전압 측정 결과를 통해 제안된 방법은 간편하면서 실용적으로도 매우 유용한 방법임을 확인하였다.
IMU(Inertial Measurement Unit) 센서의 가속도와 각속도를 이용하여 거리측정을 하고 측정값을 이용하여 사용자가 원하는 실내공간에 적용하여 사용자 혹은 디바이스가 실내공간을 인식하는 교육용 장비를 소개한다. 본 교육장비를 이용해서 다양한 위치 인식 및 추적 알고리즘을 학습할 수 있고 창의적 공학설계 작품을 구현할 수 있다. IMU 센서의 데이터 값을 $I^2C$(Inter-Integrated Circuit)을 통해 MCU(microcontroller unit)에 전송하고 필터와 연산방식을 통해 데이터 값을 처리 후 실내 위치 인식 알고리즘을 통해 위치인식을 한다. 그리고 무선통신을 이용하여 처리된 값을 송수신하여 사용자가 인식하도록 설계한다. 본 교육 장비를 이용하여 "IMU센서를 이용하여 이동거리를 산출과 데이터 값을 이용한 가상공간 구현 및 인식"의 사례를 소개하고 그 설계를 기반하여 다양한 창의적 공학설계 적용에 대해서 논한다.
Recently, most machineries have been small size and mobile type. And human body insertion type endoscope and micro robot technology has been developed. Then the motors used in this field are developed in micro size such as about 2mm in diameter. The structure of this motor is similar to a general brushless DC(BLDC) motor but because of small size there is no position sensor such as hall sensor. In this paper, we propose synchronous driving method for micro BLDC motor without position sensor. We design and manufacture this driver and perform experiment to show the effectiveness of the proposed method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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