Hasani, Mahdi;Roshanian, Jafar;Khoshnooda, A. Majid
Advances in aircraft and spacecraft science
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v.4
no.1
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pp.53-64
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2017
Aerospace Launch Vehicles (ALV) are generally designed with high reliability to operate in complete security through fault avoidance practices. However, in spite of such precaution, fault occurring is inevitable. Hence, there is a requirement for on-board fault recovery without significant degradation in the ALV performance. The present study develops an advanced fault recovery strategy to improve the reliability of an Aerospace Launch Vehicle (ALV) navigation system. The proposed strategy contains fault detection features and can reconfigure the system against common faults in the ALV navigation system. For this purpose, fault recovery system is constructed to detect and reconfigure normal navigation faults based on the sliding mode observer (SMO) theory. In the face of pitch channel sensor failure, the original gyro faults are reconstructed using SMO theory and by correcting the faulty measurement, the pitch-rate gyroscope output is constructed to provide fault tolerant navigation solution. The novel aspect of the paper is employing SMO as an online tuning of analytical fault recovery solution against unforeseen variations due to its hardware/software property. In this regard, a nonlinear model of the ALV is simulated using specific navigation failures and the results verified the feasibility of the proposed system. Simulation results and sensitivity analysis show that the proposed techniques can produce more effective estimation results than those of the previous techniques, against sensor failures.
The ground-based spacecraft simulator is a useful tool to realize various space missions and satellite formation flying in the future. Also, the spacecraft simulator can be used to develop and verify new control laws required by modern spacecraft applications. In this research, therefore, Hardware-in-the-loop (HIL) simulator which can be demonstrated the experimental validation of the theoretical results is designed and developed. The main components of the HIL simulator which we focused on are the thruster system to attitude control and automatic mass-balancing for elimination of gravity torques. To control the attitude of the spacecraft simulator, 8 thrusters which using the cold gas (N2) are aligned with roll, pitch and yaw axis. Also Linear actuators are applied to the HIL simulator for automatic mass balancing system to compensate for the center of mass offset from the center of rotation. Addition to the thruster control system and Linear actuators, the HIL simulator for spacecraft attitude control includes an embedded computer (Onboard PC) for simulator system control, Host PC for simulator health monitoring, command and post analysis, wireless adapter for wireless network, rate gyro sensor to measure 3-axis attitude of the simulator, inclinometer to measure horizontality and battery sets to independently supply power only for the simulator. Finally, we present some experimental results from the application of the controller on the spacecraft simulator.
This study deals with the development of the extended Kalman filter(EKF) algorithm for the localization of underwater mining vehicles. Both simulation and experimental studies in a test bed are carried out. For the experiments, a scale dawn tracked vehicle is run in a soil bin containing cohesive soil of bentonite-water mixture. To develop the EKF algorithm, we use a kinematic model including the inner/outer track slips and the slip angle for the vehicle. The measurements include the inner and outer wheel speeds from encoders, the heading angle from a compass sensor and a fiber optic rate gyro, and x and y coordinate position values from a vision system. The vision sensor replaces the LBL(Long Base Line) sonar system used in the real underwater positioning situations. Artificial noise signals mimicking the real LBL noise signal are added to the vision sensor information. To know the mean slip values of the tracks in both straight and cornering maneuver, several trial running experiments are executed before applying the EKF algorithm. Experimental results show the effectiveness of the EKF algorithm in rejecting the sensor measurements noise. Also, the simulation and experimental results show close correlations.
In this study, a Hardware-In-the-Loop (HIL) simulator using thrusters is developed to validate the spacecraft attitude system. To control the attitude of the simulator, eight cold gas thrusters are aligned with roll, pitch and yaw axis. Also linear actuators are applied to the HIL simulator for automatic mass balancing to compensate the center of mass offset from the center of rotation. The HIL simulator consists of an embedded computer (Onboard PC) for simulator system control, a wireless adapter for wireless network, a rate gyro sensor to measure 3-axis attitude of the simulator, an inclinometer to measure horizontal attitude, and a battery set to supply power for the simulator independently. For the performance test of the HIL simulator, a bang-bang controller and Pulse-Width Pulse-Frequency (PWPF) modulator are evaluated successfully. The maneuver of 68 deg. in yaw axis is tested for the comparison of the both controllers. The settling time of the bang -bang controller is faster than that of the PWPF modulator by six seconds in the experiment. The required fuel of the PWPF modulator is used as much as 51% of bang-bang controller in the experiment. Overall, the HIL simulator is appropriately developed to validate the control algorithms using thrusters.
The increase of the number of smartphone applications has enforced the importance of new user interface emergence and has raised the interest of research in the convergence of multiple sensors. In this paper, we propose a method for the convergence of acceleration, magnetic and gyro sensors to recognize the gesture from motion of user smartphone. The proposed method first obtain the 3D orientation of smartphone and recognize the gesture of hand motion by using HMM(Hidden Markov Model). The proposed method for the representation for 3D orientation of smartphone in spherical coordinate was used for quantization of smartphone orientation to be more sensitive in rotation axis. The experimental result shows that the success rate of our method is 93%.
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.17
no.4
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pp.531-536
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2014
There are trapping and stripping methods as the technique to remove the dither motion from RLG(Ring Laser Gyro) output. V/F converter output of angular sensor to measure the dither motion is used in stripping method. But bias and scale factor error is always included in V/F converter output and is a critical limiting factor for the wide application of stripping method to RLG. Therefore there have been many researches to solve this problem. The method to accurately estimate the bias and scale factor error of V/F converter using measurements of the angular sensor acquired at data sampling rate of INS is presented in this paper. To this end, stripping technique based on model of dither motion is newly applied.
A wide variety of applications of imaging spectrometer have been proved using data from airborne systems. The Compact Airborne Imaging Spectrometer System (CAISS) was jointly designed and developed as the airborne hyperspectral imaging system by Korea Aerospace Research Institute (KARI) and ELOP inc., Israel. The primary mission of the CAISS is to acquire and provide full contiguous spectral information with high spatial resolution for advanced applications in the field of remote sensing. The CAISS consists of six physical units; the camera system, the gyro-stabilized mount, the jig, the GPS/INS, the power inverter and distributor, and the operating system. These subsystems are to be tested and verified in the laboratory before the flight. Especially the camera system of the CAISS has to be calibrated and validated with the calibration equipments such as the integrating sphere and spectral lamps. To improve data quality and its availability, it is the most important to understand the mechanism of imaging spectrometer system and the radiometric and spectral characteristics. The several performance tests of the CAISS were conducted in the camera system level. This paper presents the major characteristics of the CAISS, and summarizes the results of performance tests in the camera system level.
INS(inertial navigation system) aligns itself using gravity and Earth's rotational rate from accelerometers and gyro sensors when stationary. Typically, ZUPT(zero velocity update), which is based on a linear error model Kalman filter, is used when it is stationary. However, such algorithms assume stationary conditions, leading to increased alignment errors or filter divergence during maritime mooring due to wave-induced motion. This paper designs a mooring alignment algorithm for maritime platforms using a Kalman filter, which uses large heading angle error model and an initial position correction technique. And it is validated by simulation. Furthermore, it is confirmed that applying this to a rotational INS dramatically improves performance through the principle of bias cancellation.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2008.05a
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pp.411-414
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2008
The study is about simulation of optical circuit for oneself performance evaluation of Fiber Optic Gyro(FOG) closed-loop controller board. The Fiber Optic Interferometer Simulator is used a digital signal processing for cosine response specificity output of fiber optic coil about input rate. Response specificity of the fiber optic coil is $Vo(t)=K3[1+\cos\{K1(Vm(t)-Vm(t-{\tau}))+K2\}]$. Also the Fiber Optic Interferometer Simulator is able to confirm a output value with K1, K2 and K3 input. The fiber Optic Interferometer Simulator is able to oneself performance evaluation without fiber optical circuit. Because, it is the very same cosine response specificity of real fiber optic coil about input rate.
Journal of the Institute of Convergence Signal Processing
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v.22
no.1
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pp.20-29
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2021
This study developed a smartwatch and a wind speed system in accordance with the necessity of a device that provides the information required in marine leisure. Based on a marine leisure smartwatch with a multi-sensor, a gyro box, and a wind speed system, external data such as GPS, motion, humidity, temperature, air pressure, and heart rate can be collected. In addition, the collected external environment data can be managed through an application on a smartphone, which is an Android-based mobile device. The developed smartwatch and wind speed system are expected to contribute to increasing accessibility and revitalization of the marine leisure industry. In addition, in terms of safety and education, the need for a device that provides marine information is large, so it is expected to increase the possibility of entering the high value-added market and improve the product localization rate.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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