• 제목/요약/키워드: heading bias

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A Multistage In-flight Alignment with No Initial Attitude References for Strapdown Inertial Navigation Systems

  • Hong, WoonSeon;Park, Chan Gook
    • International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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    • 제18권3호
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    • pp.565-573
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    • 2017
  • This paper presents a multistage in-flight alignment (MIFA) method for a strapdown inertial navigation system (SDINS) suitable for moving vehicles with no initial attitude references. A SDINS mounted on a moving vehicle frequently loses attitude information for many reasons, and it makes solving navigation equations impossible because the true motion is coupled with an undefined vehicle attitude. To determine the attitude in such a situation, MIFA consists of three stages: a coarse horizontal attitude, coarse heading, and fine attitude with adaptive Kalman navigation filter (AKNF) in order. In the coarse horizontal alignment, the pitch and roll are coarsely estimated from the second order damping loop with an input of acceleration differences between the SDINS and GPS. To enhance estimation accuracy, the acceleration is smoothed by a scalar filter to reflect the true dynamics of a vehicle, and the effects of the scalar filter gains are analyzed. Then the coarse heading is determined from the GPS tracking angle and yaw increment of the SDINS. The attitude from these two stages is fed back to the initial values of the AKNF. To reduce the estimated bias errors of inertial sensors, special emphasis is given to the timing synchronization effects for the measurement of AKNF. With various real flight tests using an UH60 helicopter, it is proved that MIFA provides a dramatic position error improvement compared to the conventional gyro compass alignment.

칼만 필터를 이용한 2축 회전형 관성항법장치의 초기위치 보정 정박 중 정렬 알고리즘 설계 (Design of an Initial-position Update Mooring Alignment Algorithm for Dual-axis Rotational INS Using a Kalman Filter)

  • 류경돈
    • 한국항행학회논문지
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    • 제28권4호
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    • pp.379-385
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    • 2024
  • 관성항법장치는 정지 상태에서 가속도계 및 자이로 센서가 측정한 중력과 지구 자전 각속도 정보를 이용하여 정렬을 수행하며, 일반적으로 선형 항법 오차 모델 기반의 영속도 보정 칼만필터를 사용하여 수행된다. 하지만 이는 정지 상태를 가정하여 설계된 알고리즘으로 해상 정박 중 정렬을 수행하는 경우, 파도로 인해 발생하는 움직임으로 정렬 오차가 커지거나 필터가 발산하게 된다. 본 논문에서는 큰 방위각 오차 모델과 초기위치 보정 기법을 사용하여 해상 플랫폼을 위한 정박 중 정렬 알고리즘을 설계하고 시뮬레이션을 통해 검증하였다. 또한 이를 회전형 관성항법장치에 적용하였을 경우 바이어스가 상쇄되는 원리를 통해 비약적으로 성능이 개선됨을 확인하였다.

센서 바이어스를 보상하는 칼만필터 기반의 예인 선배열 센서 형상 추정 기법 (Towed Array Shape Estimation based on Kalman Filter Compensating the Sensor Bias)

  • 김근환;최수진;류창수;류영우;이균경
    • 한국군사과학기술학회지
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    • 제19권2호
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    • pp.155-162
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    • 2016
  • TASS(Towed Array Sonar System) is a sonar system which tows the sensor array behind a platform. Array shape is generally assumed to be a straight line. But the array shape is often distorted by oceanic current or platform maneuvering which causes the performance loss of signal processing method like beamforming. So array shape estimation methods are needed. Typically the method based on Kalman filter using heading sensor is used. In practice, the measurement is corrupted by biases which are caused by rotation of the tow cable, varying magnetic fields and slowly varying stresses in the mechanical construction. Although they can't be calibrated but can be estimated. In this paper, we suggest the array shape estimation method based on Kalman filter compensating the sensor biases.

우주발사체 텔레메트리용 해상 이동형 다운레인지 안테나의 자이로컴퍼스 보정과 포인팅 정확도 향상 (Gyrocompass Correction and Pointing Accuracy Improvement of the Ship-Borne Mobile Down Range Antenna for Launcher Telemetry)

  • 이선익;염경환
    • 한국전자파학회논문지
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    • 제25권5호
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    • pp.532-541
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    • 2014
  • 3축 이동형 다운 레인지 S-band 텔레메트리 안테나 시스템은 위성발사 시 해상에서 정밀한 포인팅 정확도가 요구된다. 저궤도 위성을 추적하여 이 안테나의 포인팅 및 추적 성능을 측정하고 검증하는 방법과 포인팅 바이어스를 결정하는 방법을 제시하였다. 이 방법에 따라 제주 해상과 태평양 공해상에서 실시한 시험에서 방위각 축에 존재하는 포인팅 바이어스를 산출하였고, 이 원인이 자이로컴퍼스의 진북 측정 오차가 표류(drift)하는데 있는 것으로 분석하였다. 측정된 바이어스의 크기를 고려하여 자이로컴퍼스의 헤딩 오프셋 값을 안테나 시스템에 보정한 후에 포인팅 오차를 재측정한 결과, 보정한 각도만큼 포인팅 오차가 향상되는 것을 알 수 있었다. 이어진 나로호 3차 발사에서 나로호(KSLV-I)를 포인팅 요구범위 내에서 안정적으로 추적하였음을 제시하였다.

상관관계를 가진 센서 요동에 의한 표적거리평가 (Range estimation with receiving hydrophones Subject to spatially correlated random motion)

  • 이효근
    • 한국음향학회:학술대회논문집
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    • 한국음향학회 1984년도 추계학술발표회 논문집
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    • pp.107-112
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    • 1984
  • 수동 Wave-front curvature ranging 방법의 통계적성능에 대한 일반적 결과가 유도된다. 센서들의 비선형 및 부동간격 센서들의 운동효과로 인한 표적거리의 편의(bias) 및 편차9variance)가 센서간의 운동이 상관관계를 가지고 있을 때 유도된다. 이 논문은 센서운동이 정규분포(normal distribution)를 가지며 평균이 0, 같은 편차 및 투시할 수 있는 higher moment를 가지고 있다고 가정한다. 유도된 일반적 결과를 이용하여 거리편의 및 편차는 표적거리, 방위, 센서운동의 상관계수 및 방향각(heading)표준편차 변화에 대해 그림으로 나타나 있다. 표적거리가 센서간격보다 아주 큰 경우 센서간격이 감소할수록, 표적거리가 증가할수록, 거리편의 및 편차는 증가한다. 상관계수가 증가할수록 거리편의는 직선적으로 감소하며, 거리편차는 센서 방향각 오차가 클 때 최소가 되는 상관계수가 존재하며 이는 표적거리, 방위 및 센서간격의 복합함수이다.

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iPhone의 LiDAR와 Camera를 이용한 실내 공간 안내를 위한 시스템 설계 (Design of Indoor Space Guidance System Using LiDAR and Camera on iPhone)

  • 장준석;성광제
    • 반도체디스플레이기술학회지
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    • 제23권1호
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    • pp.71-78
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    • 2024
  • In indoor environments, since global positioning system (GPS) signals can be blocked by obstacles, such as building structure. the performance of GPS-based positioning methods can be degraded because of the loss of GPS signals. To solve this problem, various localization schemes using inertial measurement unit (IMU) sensors, such as gyroscope, accelerometer, and magnetometer, have been proposed to enhance the positioning accuracy in indoor environments. IMU-based positioning methods can estimate the location of the user by calculating the velocity and heading angle of the user without the help of GPS. However, low-cost MEMS IMUs may lead to drift error and large bias. In addition, positioning errors in IMU-based positioning approaches can be caused by the irrelevant motion of the pedestrian. In this study, we propose an enhanced indoor positioning method that provides more reliable localization results by using the camera, light detection and right (LiDAR), and ARKit framework on the iPhone. Through reliable positioning results and augmented reality (AR) experiences, our indoor positioning system can provide indoor space guidance services.

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확장칼만필터를 이용한 호버링타입 무인잠수정의 위치추정알고리즘 개발 (Development of the Localization Algorithm for a Hovering-type Autonomous Underwater Vehicle using Extended Kalman Filter)

  • 강현석;홍승민;서주노;김동희;정재훈;정성훈;최형식;김준영
    • 한국항행학회논문지
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    • 제21권2호
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    • pp.171-178
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    • 2017
  • 본 논문에서는 위성항법장치 (GPS; global positioning system)를 보조센서로 사용하는 위치추정알고리즘의 성능을 검증하기 위해 호버링타입 무인잠수정에 알고리즘을 적용하여 실제 해역에서 실험을 수행하였다. 적용된 알고리즘은 무인잠수정에 탑재된 도플러 속도계 (DVL; doppler velocity logger), TCM (tilt-compensated compass module)을 이용한 추측항법의 시간에 따라 누적되는 위치오차를 개선하기 위한 알고리즘이다. 수면에서 GPS 위치정보를 수신하여 무인잠수정의 위치와 진북에 대한 TCM의 방향각 바이어스 오차를 추정하고, 이를 통해 진북 (geodetic north) 기준의 좌표계에 대한 추측항법을 수행한다. 실제 해역에서 방향각 제어 실험을 수행한 결과, 위치추정알고리즘을 통해 기존 추측항법의 위치오차가 개선되고 TCM의 방향각 바이어스 오차를 추정함을 확인하였다.

외전신경마비의 한의학 치료에 대한 체계적 문헌 고찰 (Systematic Review of Korean Medicine for the Treatment of Sixth Cranial Nerve Palsy)

  • 원서영;김민지;차지윤;정은선;조현경;유호룡;설인찬;김윤식
    • 대한한방내과학회지
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    • 제40권3호
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    • pp.409-424
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    • 2019
  • Objectives: This research aimed to confirm the efficacy of oriental medicine in sixth cranial nerve palsy and to evaluate the quality of the studies. Methods: Using the medical subject heading (MeSH) keywords "abducens nerve palsy", "abducens nerve paralysis", "sixth nerve palsy", "herbal medicine", "Chinese medicine", "oriental medicine" and "acupuncture", we collected the research papers through an electronic database search in Oriental Medicine Advanced Searching Integrated System (OASIS), National Discovery for Science Leaders (NDSL), PubMed, Cochran Library, and China National Knowledge Infrastructure (CNKI). Results: A total of 136 papers were searched from the databases. Among these, 15 case reports and 8 randomized controlled trials (RCTs) met our criteria. 17 articles were found on the use of acupuncture as the main intervention, 11 on the use of herbal medicine as the main intervention, and 9 on the use of electroacupuncture as the main intervention. The frequently used acupoints were LI4, EX-HN5, GB1, BL2, TE23, LR3, BL1, ST2, GB20, and ST36. All 23 studies confirmed the efficacy of Korean medicine. According to the assessment using the risk of bias, the overall quality of the RCTs was low. Conclusions: Twenty-three papers suggested that Korean medicine treatment for abducens nerve palsy was effective in many cases. Analyzing the potential bias was difficult.