Ring Laser Gyroscopes used as navigational sensors inherently experience a lock-in region, where very low rotational rates are not measurable. Most RLG manufacturers use a mechanical dither motor that applies a small oscillatory rotational motion larger than this region to resolve this problem. Any input acceleration that bends this dithering axis causes flexure error, which is a noncommutative error that can not be compensated by simply using integrated gyro sensor output. This paper introduces noncommutative error equations that define attitude errors caused by flexure errors. In this paper, flexure error is classified as sensor level error if the sensing axis coincides with the dithering axis and as system level error if the two axes do not coincide. The relationship between gyro output and the rotation vector is introduced and is used to define the coordinate transformation matrix and angular motion. Equations are derived for both sensor level and system level flexure error analysis. These equations show that RLG based INS attitude error caused by flexure is directly proportional to time, amount of input acceleration and the dynamic frequency of the vehicle.
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.21
no.4
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pp.508-519
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2018
This paper concerns on stabilization control of a gyro-stabilized 2-axes gimbal system which is mounted on a moving vehicles such as automobiles, armored vehicles, ships, flying vehicles, etc. A target image acquisition system is attached on the inner gimbal, and the gimbal systems are required to retain high stabilization accuracy in the absolute coordinate in order to provide fine target image while vehicle is moving. The stabilization control performance is hardly depended upon disturbance rejection ability of control, and disturbance feedforward compensation is effective because feedforward compensation reduce the amount of disturbance before the disturbance disturbs the systems. This paper suggests an experimental method which can estimate system parameters and disturbance torques by using 3-axes accelerometer mounted on the inner gimbal. Furthermore, a simple disturbance identification method which can be applied to any slanted base conditions has been suggested to identify mass unbalance vector and friction torques of each gimbal simultaneously. By using the estimated parameters, a feedforward compensation has been applied to the gyro-stabilized 2-axes gimbal system. The experimental results showed that the feedforward compensation based on the identification method suggested is effective to improve stabilization performances.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.32
no.5
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pp.65-73
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2004
CMG(Control Momentum Gyro) is a control device being used for spacecraft attitude control constructing relatively large amount of torque compared to conventional body-fixed reaction wheels. The CMG produces gyroscopic control torque by continuously varying the angular momentum vector direction with respect to the spacecraft body. The VSCMG(Variable Speed Control Momentum Gyro) has favorable advantages with variable speed to lead to better control authority as well as singularity avoidance capability. Attitude dynamics with a VSCMG mounted on a two-axis gimbal system are derived in this study. The dynamic equation may be considered as an extension of the single-axis counterpart. Also, a feedback control law design is addressed in conjunction with the dynamic equations of motion.
This paper formulates a yaw angle determination algorithm for earth-point satellite. The algorithm based on vector observation, is implemented with the limited vector measurements. The proposed algorithm doesn't require gyro measurement data but magnetic sensor measurement data. In order to confirm the usefulness of the proposed method, we investigate the simulated telemetry data of the KOMPSAT-2, a satellite that is scheduled to be launched into a 685km altitude sun synchronous circular orbit in 2005.
Since inertial sensor errors which increase with time are caused by initial orientation error and sensor errors (accelerometer bias and gyro drift bias), the accuracy of these devices, while still improving, is not adequate for many of today's high-precision, long-duration sea, aircraft, and long-range missile missions. This paper presents a navigation error compensation scheme for Strap-Down Inertial Navigation System (SDINS) using Line-Of-Sight(LOS) vector from star sensor. To be specific, SDINS error model and measurement equation are derived, and Kalman filter is implemented. Simulation results show the bounded-ness of position and attitude errors.
A smartphone has very limited input methods regardless of its various functions. In this respect, it is one alternative that sensor motion recognition can make intuitive and various user interface. In this paper, we recognize user's motion using acceleration sensor, magnetic field sensor, and gyro sensor in smartphone. We try to reduce sensing error by gradient descent algorithm because in single sensor it is hard to obtain correct data. And we apply vector quantization by conversion of rotation displacement to spherical coordinate system for elevated recognition rate and recognition of small motion. After vector quantization process, we recognize motion using HMM(Hidden Markov Model).
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.12
no.1
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pp.24-36
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2011
A new approach for spacecraft absolute attitude estimation based on the unscented Kalman filter (UKF) is extended to relative attitude estimation and navigation. This approach for nonlinear systems has faster convergence than the approach based on the standard extended Kalman filter (EKF) even with inaccurate initial conditions in attitude estimation and navigation problems. The filter formulation employs measurements obtained from a vision sensor to provide multiple line(-) of(-) sight vectors from the spacecraft to another spacecraft. The line-of-sight measurements are coupled with gyro measurements and dynamic models in an UKF to determine relative attitude, position and gyro biases. A vector of generalized Rodrigues parameters is used to represent the local error-quaternion between two spacecraft. A multiplicative quaternion-error approach is derived from the local error-quaternion, which guarantees the maintenance of quaternion unit constraint in the filter. The scenario for bounded relative motion is selected to verify this extended application of the UKF. Simulation results show that the UKF is more robust than the EKF under realistic initial attitude and navigation error conditions.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.19
no.12
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pp.1152-1159
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2013
This paper proposes an effective walking system for a hexapod robot on uneven terrain. To overcome the deficiencies of two-pair walking systems, which are effective on even terrain, the use of only three legs changes the steps required for movement. The proposed system receives feedback data from switches attached to the bottom of the legs and gyro sensor to carry out stable walking using the Bezier curve algorithm. From the coordinates of the Bezier curve, which guarantees the circular motion of legs, the motor's angle value can be obtained using inverse kinematics. The angle values are sent to each motor though RS-485 communication. If a switch is pushed by the surface during navigation in the Bezier curve pattern, the robot is designed to change its circular course. Through the changed course, each leg can be located on an optimal surface and the wobble phenomenon is reduced by using a normal vector algorithm. The simulation and experiment results show the efficiency of the proposed algorithm.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.16
no.4
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pp.361-367
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2010
This paper reports the development of a mobile robot for patrol using a single laser range finder. A Laser range finder is useful for outdoor environment regardless of illumination change or various weather conditions. In this paper we combined the motion control of the mobile robot and the algorithm for detecting the outdoor environment. For obstacle avoidance, we adopted the Vector Field Histogram algorithm. A laser range finder is mounted on the mobile robot and looking down the road with a small tilt angle. We propose an algorithm for detecting the surface of the road. The outdoor patrol robot platform is equipped with a DGPS system, a gyro-compass sensor, and a laser range finder. The proposed obstacle avoidance and road detection algorithms were experimentally tested in success.
Heo, J.H.;Kim, J.W.;Kwon, Y.R.;Eom, Gwang-Moon;Kwon, D.Y.;Lee, C.N.;Park, K.W.;Manto, M.
Journal of Biomedical Engineering Research
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v.37
no.1
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pp.15-20
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2016
Essential tremor is a neurological disorder with a tremor of the arms and hands. It is well known that essential tremor is characterized by the postural tremor and the action tremor. There has been no report on the quantitative difference in the characteristics of two tremor types. The purpose of this study was to investigate the possible difference in tremor characteristics of postural and action tremors. Seventeen patients with essential tremor ($68.9{\pm}7.9years$, 7 men, 10 women) participated in this study. Patients performed the tasks of postural maintenance (arms outstretched) and daily actions (spiral drawing). Three-axes (pitch, roll and yaw) gyro sensors were attached on index finger, back of hand and forearm, from which the segment and the joint angular velocities were calculated. Outcome measure was the tremor amplitude defined as the root-mean-square mean of the vector-sum angular velocity at segments and joints. Two-way ANOVA showed that task and joint had main factor on the tremor amplitude (p < 0.05). Post-hoc analysis revealed that tremor amplitude at the metacarpo-phalangeal joint was not affected by task (p > 0.05). However, tremor amplitude at the wrist joint differed among the tasks (p < 0.05), and it was greater in the action tasks than in postural task. Tremor was greater at finger segments than at hand and forearm and it increased in action tasks. The results of this study would be helpful for the understanding and task-specific treatments of the essential tremor.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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