• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 1996년도 한국자동제어학술회의논문집(국내학술편); 포항공과대학교, 포항; 24-26 Oct. 1996
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• pp.1095-1098
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• 1996

In this work, attitude determination with Inertial Reference Unit as attitude sensor is considered. Usually, the attitude error from IRU increases because of gyro rate bias and noise. Therefore, other attitude sensors(sun sensor, horizon sensor, star tracker) are needed to compensate for error from IRU. In this paper, we use the extended Kalman filter for attitude estimation of spacecraft with IRU and star tracker.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제11권2호
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• pp.80-86
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• 2010

We propose a spacecraft attitude estimation algorithm using a federated unscented Kalman filter. For nonlinear spacecraft systems, the unscented Kalman filter provides better performance than the extended Kalman filter. Also, the decentralized scheme in the federated configuration makes a robust system because a sensor fault can be easily detected and isolated by the fault detection and isolation algorithm through a sensitivity factor. Using the proposed algorithm, the spacecraft can continuously perform a given mission despite navigation sensor faults. Numerical simulation is performed to verify the performance of the proposed attitude estimation algorithm.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제17권2호
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• pp.214-221
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• 2016

An attitude estimation algorithm which integrates gyroscope and vision measurements using an adaptive complementary filter is proposed in this paper. In order to make the filter more tolerant to vision measurement fault and more robust to system dynamics, fuzzy interpolator is applied. For recognizing the dynamic condition of the system and vision measurement fault, the cut-off frequency of the complementary filter is determined adaptively by using the fuzzy logic with designed membership functions. The performance of the proposed algorithm is evaluated by experiments and it is confirmed that proposed algorithm works well in the static or dynamic condition.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제27권4호
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• pp.353-357
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• 2010

In general, the information of inertia properties is required to control a spacecraft. The inertia properties are changed by some activities such as consumption of propellant, deployment of solar panel, sloshing, etc. Extensive estimation methods have been investigated to obtain the precise inertia properties. The gyro-based attitude data including noise and bias needs to be compensated for improvement of attitude control accuracy. A modified estimation method based on the law of conservation of angular momentum is suggested to avoid inconvenience like filtering process for noise-effect compensation. The conventional method is modified and beforehand estimated moment of inertia is applied to improve estimation efficiency of product of inertia. The performance of the suggested method has been verified for the case of STSAT-3, Korea Science Technology Satellite.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권7호
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• pp.680-687
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• 2008

본 논문에서는 광학방식 헤드 트랙커를 위한 맵 생성 알고리즘과 초기자세 추정기법을 제안한다. 제안한 광학방식 헤드 트랙커는 적외선 스테레오 카메라와 특징점으로 사용되는 적외선 다이오드가 부착된 헬멧으로 구성된다. 광학방식 헤드 트랙커의 경우 발광된 특징점의 중심점을 추적하여 조종사 머리의 자세 및 위치를 추정하기 때문에 이를 고려한 특징점의 정확한 위치정보가 요구된다. 제안한 맵 생성 알고리즘은 적외선 다이오드의 방사 형태를 고려하여 정밀한 특징점의 위치 정보가 포함된 맵 데이터와 머리 좌표계를 생성한다. 또한 초기자세 추정 기법은 헬멧에 부착된 특징점의 패턴을 이용하여 카메라와 머리 사이의 초기 자세와 위치를 빠르게 추정하며 이를 바탕으로 동체인 전투기를 기준으로 하는 머리 움직임을 정확하게 추정할 수 있다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제14권1호
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• pp.265-274
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• 2019

본 논문은 저가형 AHRS(: Attitude Heading Reference System)센서를 이용하여 무인 운송체(Unmanned vehicle)의 자세를 무향 칼만 필터 (Unscented Kalman filter)통해 추정하는 방법을 제안한다. 측정된 가속도와 지구자기장 값을 이용하여 UKF의 보정 단계에서 사용될 자세를 계산한다. 롤 (roll)과 피치 (pitch)는 가속도로부터 구해지며 요 (yaw)는 지구 자기장을 이용하여 연산한다. 이때 사용되는 지구자기장 측정값은 강철 효과(hard-iron effect)와 연철 효과(soft-iron effect)에 의해 쉽게 왜곡되기 때문에 계산된 요의 불확실성이 롤이나 피치의 불확실성에 비하여 크다. 본 논문은 이러한 불확실성을 줄이기 위하여 측정된 지구자기장에 포함된 편차성분을 추정하고 보정하여 더 정밀한 요값을 구한다. 제안된 방법을 수조에서의 무인 운송체 항법 실험을 통하여 검증하였다. 실험결과, 자세 추정 성능이 개선되고 이에 따라 위치 추정 성능도 개선됨을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권11호
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• pp.48-56
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• 2005

Predictive 필터는 Kalman 필터의 단점을 보완하고 모델 오차를 동시에 추정할수 있는 최근에 제시된 기법이다. 한 단계 앞의 추정 오차를 최소화하기 위한 최적화된 필터의 형태가 Predictive 필터이다. 본 필터의 주요 장점은 상태변수와 함께 모델오차를 파악할 수 있다는데 있다. 본 연구에서는 Predictive 필터를 이용한 인공위성의 자세추정 내용을 소개하도록 한다. 기존에 제시된 Predictive 필터 이론을 적용하여 자이로 바이어스 신호를 추정할수 있는 수식을 유도하고 또한 벡터 관측 정보를 이용한 자세추정 결과를 소개하도록 한다. 본 연구결과를 통해 향후 Predictive 필터의 확장 가능성을 예상할 수 있다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제17권6호
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• pp.546-551
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• 2011

Tilt sensor is required to control the attitude of the biped robot when it walks on an uneven terrain. Vision sensor, which is used for recognizing human or detecting obstacles, can be used as a tilt angle sensor by comparing current image and reference image. However, vision sensor alone has a lot of technological limitations to control biped robot such as low sampling frequency and estimation time delay. In order to verify limitations of vision sensor, experimental setup of an inverted pendulum, which represents pitch motion of the walking or running robot, is used and it is proved that only vision sensor cannot control an inverted pendulum mainly because of the time delay. In this paper, to overcome limitations of vision sensor, Kalman filter for the multi-rate sensor fusion algorithm is applied with low-quality gyro sensor. It solves limitations of the vision sensor as well as eliminates drift of gyro sensor. Through the experiment of an inverted pendulum control, it is found that the tilt estimation performance of fusion sensor is greatly improved enough to control the attitude of an inverted pendulum.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2001년도 하계학술대회 논문집 D
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• pp.2092-2095
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• 2001

In this paper, the performance of a new alternative form of three-axis attitude estimation algorithm for a rigid body is evaluated via simulation for the situation where the observed vectors are the estimated baselines of a GPS antenna array. This method is derived based on a simple iterative nonlinear least-squares with four elements of quaternion parameter. The representation of quaternion parameters for three-axis attitude of a rigid body is free from singularity problem. The performance of the proposed algorithm is compared with other eight existing methods, such as, Transformation Method (TM), Vector Observation Method (VOM), TRIAD algorithm, two versions of QUaternion ESTimator (QUEST), Singular Value Decomposition (SVD) method, Fast Optimal Attitude Matrix (FOAM), Slower Optimal Matrix Algorithm (SOMA).

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 1997년도 한국자동제어학술회의논문집; 한국전력공사 서울연수원; 17-18 Oct. 1997
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• pp.1352-1355
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• 1997

This paper presents the algorithm for estimating the attitude of an underwater vehicle using EFK. The system model is designed by linerizing the nonlinear Euler angle differential equation and the measurements is a speed logger output. The simulation result shows that the estimation lagorithm is adequate for decreasing attitude errors that grow abruptly during the motion with acceleration and rotation. It also shows that we can adapt the algorithm for compensating initial attitude errors generated after initial leveling.