This paper presents a novel EKF(Extended Kalman Filter) based SLAM(Simultaneous Localization And Mapping) system for stable camera tracking and re-localization. The obtained 3D points by SLAM are triangulated using Delaunay triangulation to establish a reference plane, and features are described by BRISK(Binary Robust Invariant Scalable Keypoints). The proposed method estimates the camera parameters from the homography of the reference plane when the tracking errors of EKF SLAM are much accumulated. Using the robust descriptors over sequence enables us to re-localize the camera position for matching over sequence even though the camera is moved abruptly.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.40
no.5
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pp.43-52
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2003
Two methods which estimate manoeuvring derivatives in the model of hydrodynamic force and moment acting on a manoeuvring ship using sea trial data were compared. One is the widely used parameter estimation method by using the Extended Kalman Filter (EKF), which estimates state variables of linearized state space model at every instant after dealing with the coefficients as the augmented state variables. The other one is the Estimation-Before-Modeling (EBM) technique, so called the two-step method. In the first step, hydrodynamic force of which dynamic model is assumed the third-order Gauss-Markov process is estimated along with motion variables by the EKF and the modified Bryson-Frazier smoother. Then, in the next step, manoeuvring derivatives are identified through the regression analysis. If the exact structure of hydrodynamic force could be known, which was an ideal case, the EKF method would be regarded as being more superior compared to the EBM technique. However the EBM technique was more robust than the EKF method from a realistic point of view where the assumed model structure was slightly different from the real one.
The Proceedings of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.9
no.6
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pp.41-48
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1995
In field oriented control of Induction motors, speed sensor is required, which reduces the sturdiness of drive system and together with the expenditure of hardware for faultless transmission and processing of sensor signals it causes considerable expenses. These expensive sensors can be replaced by speed sensorless concept. And for good control, the knowledge of the rotor flux component or the rotor resistance are needs. Thus, this paper is based on a Extended Kalman Filter (EKF) that estimates the state variables that are required for the control by only measuring the line voltages and currents of the machine. the rotor time constant and speed estimated by the EKF show satisfactory agreement with the real values, with the simulation approaches.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.18
no.1
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pp.118-128
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2017
In this study, we propose a real time inertial navigation system/global positioning system (INS/GPS) integrated smoothing algorithm based on an extended Kalman filter (EKF) and a position damping loop (PDL) for synthetic aperture radar (SAR). Integrated navigation algorithms usually induce discontinuities due to error correction update by the Kalman filter, which are as detrimental to the performance of SAR as the relative position error. The proposed smoothing algorithm suppresses these discontinuities and also reduces the relative position error in real time. An EKF estimates the navigation errors and sensor biases, and all the errors except for the position error are corrected directly and instantly. A PDL activated during SAR operation period imposes damping effects on the position error estimates, where the estimated position error is corrected smoothly and gradually, which contributes to the real time smoothing and small relative position errors. The residual errors are re-estimated by the EKF to maintain the estimation performance and the stability of the overall loop. The performance improvements were confirmed by Monte Carlo simulations. The simulation results showed that the discontinuities were reduced by 99.8% and the relative position error by 48% compared with a conventional EKF without a smoothing loop, thereby satisfying the basic performance requirements for SAR operation. The proposed algorithm may be applicable to low cost SAR systems which use a conventional INS/GPS without changing their hardware configurations.
A method for improving the integrated navigation performance in the INS/GPS navigation system by the considering that the condition that the geometric arrangement of the satellite is degraded due to limitation of the line of sight of the satellite such as geographic feature and GPS signal jamming is proposed. A variable covariance extended Kalman filter (VCEKF) that correlated to the measured covariance to the DOP of GPS is suggested. The navigation performance of integrated navigation system using EKF and VCEKF is analyzed by Monte-Carlo simulations. The result is verified that VCEKF has better estimation performance than EKF using fixed covariance on condition that DOP value is larger than the smaller value.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.32
no.5
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pp.471-481
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2015
This paper presents the robot vision control schemes using Extended Kalman Filter (EKF) method for the slender bar placement in the appearance of obstacles during robot movement. The vision system model used for this study involves the six camera parameters($C_1{\sim}C_6$). In order to develop the robot vision control scheme, first, the six parameters are estimated. Then, based on the estimated parameters, the robot's joint angles are estimated for the slender bar placement. Especially, robot trajectory caused by obstacles is divided into three obstacle regions, which are beginning region, middle region and near target region. Finally, the effects of number of obstacles using the proposed robot's vision control schemes are investigated in each obstacle region by performing experiments of the slender bar placement.
It is a challenging problem of assessing the location and extent of structural damages with vibration measurements. In this paper, an improved Extended Kalman filter (EKF) with Tikhonov regularization is proposed to identify structural damages. The state vector of EKF consists of the initial values of modal coordinates and damage parameters of structural elements, therefore the recursive formulas of EKF are simplified and modal truncation technique can be used to reduce the dimension of the state vector. Then Tikhonov regularization is introduced into EKF to restrain the effect of the measurement noise for improving the solution of ill-posed inverse problems. Numerical simulations of a seven-story shear-beam structure and a simply-supported beam show that the proposed method has good robustness and can identify the single or multiple damages accurately with the unknown initial structural state.
Park, Young-Sik;Choi, Won-Seok;Han, Seong-Ik;Lee, Jang-Myung
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.22
no.7
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pp.562-569
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2016
This paper proposes a navigation system with a robust localization method for an underwater unmanned vehicle. For robust localization with IMU (Inertial Measurement Unit), a DVL (Doppler Velocity Log), and depth sensors, the EKF (Extended Kalman Filter) has been utilized to fuse multiple nonlinear data. Note that the GPS (Global Positioning System), which can obtain the absolute coordinates of the vehicle, cannot be used in the water. Additionally, the DVL has been used for measuring the relative velocity of the underwater vehicle. The DVL sensor measures the velocity of an object by using Doppler effects, which cause sound frequency changes from the relative velocity between a sound source and an observer. When the vehicle is moving, the motion trajectory to a target position can be recorded by the sensors attached to the vehicle. The performance of the proposed navigation system has been verified through real experiments in which an underwater unmanned vehicle reached a target position by using an IMU as a primary sensor and a DVL as the secondary sensor.
This paper considers the performance of tightly-coupled GPS/INS integration using total-state UKF (Unscented Kalman Filter) for multipath error. In the city canyon there exists large multipath error and it may happen that GPS satellites are seen only three or less. For these situations simulations show that the performance of total-state UKF is better than that of EKF in the presence of multipath error. The total-state UKF shows robust performance for multipath error.
Proceedings of the Korean Institute of Intelligent Systems Conference
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2003.05a
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pp.303-306
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2003
In radar tracking, since the sensor measures range, azimuth and elevation angle of a target, the measurement equation is nonlinear and the extended Kalman filter (EKF) is applied to nonlinear estimation. The conventional EKF has been widely used as a nonlinear filter for radar tracking, but the considerably large measurement error due to the linearization of nonlinear function in highly nonlinear situations may deteriorate the performance of the EKF To solve this problem, a fuzzy-model-based Kalman filter (FMBKF) is proposed for radar tracking. The FMBKF uses a local model approximation based on a TS fuzzy model instead of a Jacobian matrix to linearize nonlinear measurement equation. The hybrid GA and RLS method is used to identify the premise and the consequent parameters and the rule numbers of this TS fuzzy model. In two-dimensional radar tracking problem, the proposed method is compared with the conventional EKF.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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