• International Journal of Ocean System Engineering
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• 제1권2호
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• pp.89-94
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• 2011

Underwater localization is a crucial capability for reliable operation of various types of underwater vehicles including submarines and underwater robots. However, sea water is almost impermeable to high-frequency electromagnetic waves, and thus absolute position fixes from Global Positioning System (GPS) are not available in the water. The use of acoustic telemetry systems such as Long Baseline (LBL) is a practical option for underwater localization. However, this telemetry network system needs to be pre-deployed and its availability cannot always be assumed. This study focuses on demonstrating the validity of terrain-based localization techniques in a GPS-denied underwater environment. Since terrain-based localization leads to a nonlinear estimation problem, nonlinear filtering methods are required to be employed. The extended Kalman filter (EKF) which is a widely used nonlinear filtering algorithm often shows limited performance under large initial uncertainty. The feasibility of using a particle filter is investigated, which can improve the performance and reliability of the terrain-based localization.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제19권3호
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• pp.188-197
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• 2021

In military operations, an accurate localization system is required to navigate soldiers to their destinations, even in non-GPS environments. The global positioning system is a commonly used localization method, but it is difficult to maintain the robustness of GPS-based localization against jamming of signals. In addition, GPS-based localization cannot provide important terrain information such as obstacles. With the widespread use of embedded sensors, sensor-based pedestrian tracking schemes have become an attractive option. However, because of noisy sensor readings, pedestrian tracking systems using motion sensors have a major drawback in that errors in the estimated displacement accumulate over time. We present a group-based standalone system that creates terrain maps automatically while also locating soldiers in mountainous terrain. The system estimates landmarks using inertial sensors and utilizes split group information to improve the robustness of map construction. The evaluation shows that our system successfully corrected and combined the drift error of the system localization without infrastructure.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제1권4호
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• pp.455-469
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• 2014

High-precision autonomous localization technique is essential for future Mars rovers. This paper addresses an innovative integrated localization algorithm using a multiple information fusion approach. Firstly, the output of IMU is employed to construct the two-dimensional (2-D) dynamics equation of Mars rover. Secondly, radio beacon measurement and terrain image matching are considered as external measurements and included into the navigation filter to correct the inertial basis and drift. Then, extended Kalman filtering (EKF) algorithm is designed to estimate the position state of Mars rovers and suppress the measurement noise. Finally, the localization algorithm proposed in this paper is validated by computer simulation with different parameter sets.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제25권1호
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• pp.70-77
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• 2015

본 논문은 수중 로봇 위치추정을 위하여 무향 칼만 필터 방법을 제안한다. 이 방법은 해저 지형 정보와 로봇으로부터 수심측정을 비교한다. 해저 수심 범위의 측정을 위해, DVL 센서를 이용한다. 일반적으로 DVL은 로봇의 속도 정보와 4개의 거리 데이터를 획득한다. 확장 칼만 필터는 지형 수심 범위 측정을 위해 자코비안을 유도하기가 가능하지 않기 때문에 지형정보를 이용한 방법에는 유용하지가 않는다. 파티클 필터는 자코비안을 필요로하지 않고, 비선형 및 비 가우시안 시스템에 좋은 해결책이지만 연산량이 많은 단점이 있다. 본 논문에서는 무향 칼만 필터와 파티클 필터의 위치추정 성능과 처리 속도를 비교한다. 수중 네비게이션에 사용되는 무향 칼만 필터 방법은 일부 있지만 해저 지형 정보를 이용한 방법은 극히 드물다. 특히, 제안된 방법은 수백개의 스캔 범위 데이터를 사용하지 않고 4개의 범위 데이터만을 이용한다. 본 논문에서는 4개의 거리 데이터를 가지고 해저 지형을 기반을 둔 위치추정을 위한 무향 칼만 필터 방법의 접근 가능성을 보인다.

• 방송공학회논문지
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• 제2권1호
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• pp.65-73
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• 1997

본 논문에서는 대용량 지형 정보 데이터를 효과적으로 3차원 도시하기 위하여 wavelet 변환을 이용한 효과적이고 새로운 삼각형 메쉬 근사 기법과 압축 저장 기법을 제안한다. 제안된 방법은 wavelet 변환 계수의 공간-주파수 지역제한 특성을 이용하여 지형정보 데이터를 영역분할하고 각 영역에 대해 삼각형 메쉬를 생성하므로써 계산량이 적고 알고리즘이 간단하다는 장점이 있다. 또한 Embedded Zerotree Wavelet 부호화 기법을 도입하여 지형 정보데이터의 효과적인 저장, 관리는 물론 삼각형 메쉬 구성기법에 적용하였다. 제안된 지형정보 데이터의 3차원 고속도시기에는 데이터 압축, 저장 및 Level of Detail 구현에 이르는 모든 기법을 통합되었으며 모의실험을 통하여 높은 PSNR, 고속 수행, 간단한 구현 등의 장점들을 갖는 것이 확인되었다.

• 로봇학회논문지
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• 제6권3호
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• pp.292-300
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• 2011

Global positioning system (GPS) is widely used to measure the position of a vehicle. However, the accuracy of the GPS can be severely affected by surrounding environmental conditions. To deal with this problem, the GPS and odometry data can be combined using an extended Kalman filter. For stable navigation of an outdoor mobile robot using the GPS, this paper proposes two methods to evaluate the reliability of the GPS data. The first method is to calculate the standard deviation of the GPS data and reflect it to deal with the uncertainty of the GPS data. The second method is to match the GPS data to the traversability map which can be obtained by classifying outdoor terrain data. By matching of the GPS data with the traversability map, we can determine whether to use the GPS data or not. The experimental results show that the proposed methods can enhance the performance of the GPS-based outdoor localization.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 2005년도 ICCAS
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• pp.1048-1053
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• 2005

This paper presents design and integration of the ROBHAZ-DT3, which is a newly developed mobile robot system with chained double-track mechanisms. A passive adaptation mechanism equipped between the front and rear body enables the ROBHAZ-DT3 to have good adaptability to uneven terrains including stairs. The passive adaptation mechanism reduces energy consumption when moving on uneven terrain as well as its simplicity in design and remote control, since no actuator is necessary for adaptation. Based on this novel mobile platform, a rescue version of the ROBHAZ-DT3 with appropriate sensors and a semi-autonomous mapping and localization algorithm is developed to participate in the RoboCup2004 US-Open: Urban Search and Rescue Competition. From the various experiments in the realistic rescue arena, we can verify that the ROBHAZ-DT3 is reliable in traveling rugged terrain and the proposed mapping and localization algorithm are effective in the unstructured environment with uneven ground. The another application is an military robot for an EOD(Explosive Ordnance Disposal) and reconnaissance mission. The military version of the ROBHAZ-DT3 with a water disrupter, a thermal scope and a long distance wireless communication device is developed and sent to the area of military tactics in Iraq. Consequently, the feasibility of the military version of ROBHAZ-DT3 is verified.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제23권1호
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• pp.51-56
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• 2013

이족 보행 로봇을 실생활에 적용하기 위해서는 다양한 환경에서의 강인한 보행 뿐만 아니라, 현재 위치를 인식하여 목표 위치로의 경로를 생성하고, 경로를 추종하는 기능이 요구된다. 최근에 많이 사용되고 있는 RFID는 이동 로봇의 위치인식 및 경로 생성에 손쉽게 활용이 가능하다. 그러나 이족 로봇은 보행시에 불안정성을 내포하고 있어 주어진 경로에서 벗어나기 쉽다. 본 논문에서는 FSR(Force Sensing Resistor)센서, 자이로와 가속도 센서를 이용하여 이족 보행 로봇의 보행 안정화 방법을 제안하였다. 또한 양발에 RFID 센서를 장착하여 이족 보행 로봇의 위치 인식 후 경로를 추종하는 알고리즘을 제안하였다. 제안된 보행 안정화 알고리즘은 실제 제작된 이족 보행 로봇을 이용하여 비평탄 지형에서 실험하여 검증하였으며, 경로 추종 실험은 RFID센서를 로봇의 발바닥에 장착하여 평탄 지형에서 보행실험을 통해 검증하였다.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제4권3호
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• pp.1-6
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• 2003

탱크나 경유자동차 등과 같이 지상에서 이동하는 차량들의 엔진소음은 광대역 특성을 갖고 또한 지형의 다양성 및 표적의 이동으로 인한 다양한 반사 등으로 변화가 심하기 때문에 탐지나 추적이 쉽지 않다 또한 전장 등과 같이 복잡한 환경에서는 배열안테나의 위치 선정 등의 어려움으로 앨리아싱이 일어날 수도 있다. 본 논문에서는 수동 배열 안테나의 성긴 배치로 인한 심각한 공간 앨리아싱 조건하에서 광대역 신호를 방사하는 이동체의 탐지 및 추적 문제에 대해서 연구하였다. 여기서 서브밴드 MUSIC 알고리즘에 근거한 고해상도의 방위각 추정 알고리즘을 개발하였다. 이 것은 공간 앨리아싱으로 인하여 표적의 방위각 추정 값이 변할 때에도 실제의 방위각을 추정할 수 있는 알고리즘이다 결과적으로 이 알고리즘이 성긴 안테나 배치로 인한 공간 앨리아싱 영향을 극복하고 위치 추정을 개선함을 보인다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권7호
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• pp.630-637
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• 2019

달에 얼음 형태의 물과 희귀 자원의 대량 존재하는 것이 밝혀지면서, 달의 경제적, 산업적 가치는 증대되고 있다. 이에 우리나라를 포함한 전 세계 주요 우주국들은 달 자원 확보와 유인 기지 건설을 위한 현지 자원 활용 기술을 개발하고 있다. 향후 달 현지 건설을 준비하기 위해서는 로버에서 취득한 지형 및 건설 영상을 가공하여, 건설 전 주기의 의사결정 지원정보를 제공하는 무인 건설공간정보화 기술을 개발해야한다. 본 연구에서는 달 로버 카메라 시스템을 기반으로 한 건설공간정보화 기술의 개발 방안을 소개하였다. 세부적으로 로버의 주행 영상, 지형 및 건설 영상 취득을 위한 로버 기반 카메라 시스템의 개념 설계와 달 건설공간정보 구축을 위한 분산 환경 기반의 개념적 아키텍쳐인 달 로버 운영 시스템을 제안하였다. 또한 달 표면에 특화된 로버의 위치 결정 및 3차원 지형복원 기법 개발 방안을 제시하였다. 본 연구에 도출한 달 무인 건설공간정보화 기술은 개념적 설계로 실험을 통한 검증이 필요하다. 따라서 개발된 로버와 로버운영 시스템은 향후, 달 모의 지형에 적용하여 개선할 예정이다.