• 한국측량학회지
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• 제36권5호
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• pp.395-401
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• 2018

Recently, most of mobile devices are equipped with GNSS (Global Navigation Satellite System). When the GNSS signal is available, it is easy to obtain position information. However, GNSS is not suitable solution for indoor localization, since the signals are normally not reachable inside buildings. A wide varieties of technology have been developed as a solution for indoor localization such as Wi-Fi, beacons, and inertial sensor. With the increased sensor combinations in mobile devices, mobile devices also became feasible to provide a solution, which based on PDR (Pedestrian Dead Reckoning) method. In this study, we utilized the combination of three sensors equipped in mobile devices including accelerometer, digital compass, and gyroscope and applied three representative PDR methods. The proposed methods are done in three stages; step detection, step length estimation, and heading determination and the final indoor localization result was evaluated with terrestrial LiDAR (Light Detection And Ranging) data obtained in the same test site. By using terrestrial LiDAR data as reference ground truth for PDR in two differently designed experiments, the inaccuracy of PDR methods that could not be found by existing evaluation method could be revealed. The firstexperiment included extreme direction change and combined with similar pace size. Second experiment included smooth direction change and irregular step length. In using existing evaluation method which only checks traveled distance, The results of two experiments showed the mean percentage error of traveled distance estimation resulted from three different algorithms ranging from 0.028 % to 2.825% in the first experiment and 0.035% to 2.282% in second experiment, which makes it to be seen accurately estimated. However, by using the evaluation method utilizing terrestrial LiDAR data, the performance of PDR methods emerged to be inaccurate. In the firstexperiment, the RMSEs (Root Mean Square Errors) of x direction and y direction were 0.48 m and 0.41 m with combination of the best available algorithm. However, the RMSEs of x direction and y direction were 1.29 m and 3.13 m in the second experiment. The new evaluation result reveals that the PDR methods were not effective enough to find out exact pedestrian position information opposed to the result from existing evaluation method.

• 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.

• 지구물리
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• 제9권4호
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• pp.361-369
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• 2006

본 연구에서는 AHRS IMU 센서를 이용하여 동적 위치 결정을 위해 초기화 시험을 실시하여 회귀분석을 통해 시간에 대한 이동체의 자세 보정각에 대해 유도하였으며, 동체 방향(Heading)각의 경우 60sec를 지난 후 1°이내의 변동률로 안정되는 것을 알 수 있었다. 이를 바탕으로 개할지와 준개할지로 구분하여 각 시스템 단독으로 동적 위치결정을 실험한 결과 개할지의 DGPS 단독 시스템인 경우 정확도 면에서는 우수하였지만 데이터 취득이 미비하여 이동간 거리가 12m 내외임을 알 수 있었으며, DGPS/IMU 결합 시스템의 경우 정확도와 데이터 취득 및 이동간 거리가 0.3m 내외임을 알 수 있었다. 준개할지에서 DGPS 단독 시스템의 경우 데이터 취득이 불가능한 곳을 제외하고 평균과 표준 오차를 구한 결과 DGPS〈 FIMU〈 DGPS/IMU 순으로 정확도가 우수한 것을 알 수 있었으며 이동간 거리는 개할지와 마찬가지였다. 그리고 DGPS의 경우 데이터 취득이 불가능한 곳을 여러 구간으로 비교하였을 때 DGPS 단독 시스템의 경우 최대 41.5m 가량 궤적에서 벗어나지만 결합 시스템의 경우 최대 2.2m 이내에 궤적을 구할 수 있었으며, 평균과 표준 오차를 크게 향상시킬 수 있었다. 이러한 항법 시스템을 결합하여 측량분야에 응용해 수치도화 작업내규의 지도에서 위치오차 0.2mm 오차와 비교하였을 때 축척 1 : 1,000 수치지도 작업까지도 가능한 것을 알 수 있었다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제17권2호
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• pp.130-137
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• 2012

수중 글라이더는 해양의 수직 물성을 라그랑지안 방식으로 파악하기 위해 새롭게 고안된 관측 플랫폼이다. 한국해양연구원은 2011년 3월 국내 최초로 경북 후포와 울릉 서안까지 177 km의 수평거리를 총 6일(153시간)동안 경로 계획을 통해 자율 잠항관측을 성공하였다. 실험에 사용한 글라이더는 미국 ANT사의 Littoral Glider 였으며, 주관측 센서로는 Applied Microsystem사의 수온 및 음속 센서를 장착하였다. 시험 운항 동안 경로 대상 해역의 수심 5 m에서 200 m까지 매 5초마다의 수온 및 음속 프로파일 총 1408회 취득하였다. 또한 시험 운항 중에 수중 글라이더가 보유하고 있는 다양한 운동모드(정점 수직 관측 모드, 경로 추종 모드, 선수각 유지 모드, 정점 유지 모드, 특정 수심 유지 모드 등)를 시험하였고, 모든 운동모드가 정상적으로 운영됨을 확인하였다. 이번 실해역 조사를 통해, 수중 글라이더는 최대 2노트 이하의 해류 환경 하에서 사용자가 원하는 방향과 심도대로 관측을 수행할 수 있으며, 내부 부력 조절 없이 최대 5 kg의 센서 탑재가 가능함을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권2호
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• pp.414-419
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• 2010

본 논문은 호버링 무인잠수정 'NOAH'의 설계과정을 언급하였고 그 성능을 확인하기 위한 수학모델을 정립하고 실험을 실시하였다. 시뮬레이션과 수조실험을 통해 성능을 검증하였으며, 무인잠수정 NOAH의 설계목표인 자세 및 위치제어를 위한 기본실험을 실시하였다. 설계된 무인잠수정은 일반적인 ROV형태의 외형을 갖고 있으며, 이러한 외형은 NOAH의 제작목적에 따라 다양한 장비를 설치하여 실험하기가 용이하며 크기는 $0.75m{\times}0.5m{\times}0.5m$이다. 추진을 위한 450watt의 용량을 갖는 4개의 추진기가 주행방향, 횡방향, 수직방향으로 설치되어져 있고 수심을 측정하기 위한 압력센서와 방향각을 측정하기 위한 자력컴파스가 설치되었다. 잠수정의 주행을 제어하기 위해 펜티엄 III의 소형 온보드 컴퓨터에 운영체제는 윈도우 XP를 탑재하였다. 제작된 호버링 무인잠수정 NOAH는 다양한 환경에서 여러 가지 제어알고리즘을 적용하여 성능을 개선하고 실험을 하기 위한 테스트베드로 운영된다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권12호
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• pp.2365-2370
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• 2017

본 논문에서는 체험형 VR 환경을 고려한 동작 및 위치 인식 기법을 제안한다. 동작 인식은 신체부위에 복수개의 AHRS 디바이스를 부착하고 이를 기준으로 좌표계를 정의한다. 각각의 AHRS 디바이스로부터 측정되는 9축 움직임 정보를 기반으로 사용자의 동작을 인식하고 신체 분절 간의 관절각을 추출하여 동작을 보정한다. 위치인식은 AHRS 디바이스의 관성센서를 통해 보행 정보를 추출하여 상대위치를 인식하고 BLE Fingerprint를 이용하여 누적오차를 보정한다. 제안하는 동작 및 위치인식 기법의 구현을 위해 AHRS기반의 위치인식과 관절각 추출 실험을 진행하였다. 위치 인식 실험의 평균 오차는 0.25m, 관절 각 추출 실험에서 관절 각 평균 오차는 $3.2^{\circ}$로 나타났다.

• 한국항행학회논문지
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• 제15권2호
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• pp.181-188
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• 2011

소형무인항공기의 경우 유효탑재하중의 여유가 많지 않기 때문에 AHRS의 소형화가 필요하다. 본 논문에서는 소형무인항공기를 위해 소형, 경량으로 설계 제작한 AHRS의 성능을 가속도 외란이 적은 환경에서 시험하고 평가하였다. 센서는 저가의 MEMS 제품을 사용했으며 자세 보정을 위해 가속도계와 지자기계가 같이 사용되었다. 자세계산에는 특이점이 존재하지 않고 비교적 계산이 간단한 쿼터니언을 사용했으며 자세 보정 알고리듬에는 칼만필터가 사용되었다. 본 논문에서는 소형무인항공기에 성공적으로 적용된 사례가 있는 상용 항법장치와의 비교를 통해 설계된 AHRS의 성능시험을 진행하였다. 설계된 AHRS의 자세 데이터가 상용 항법장치와 수직축 $0.5^{\circ}$이내, 수평축 $1.5^{\circ}$ 이내로 허용 가능한 차이를 가지는 것을 보였으며, 본 시험환경 내에서 소형무인항공기제어에 적합한 자세각 출력을 내는 것을 확인하였다.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제16권6호
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• pp.219-230
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• 2017

본 논문에서는 확장형 칼만필터를 적용하여 영상센서 기반 차대도로간 트래킹 알고리즘을 제안한다. 일반적으로 횡방향 오프셋, 차선대비 상대경로각, 전방도로 곡률은 차선유지지원시스템의 경로추종 횡방향 제어기 구성 또는 차선이탈경보시스템의 경보 로직을 위한 중요 입력값으로 활용되는데 이를 위해 본 연구에서는 영상센서 차선인식 결과값인 이미지 상의 차선 추출점의 좌표값과 더불어 요레이트, 조향각, 차속 센서 측정값, 그리고 차량의 횡방향 운동방정식을 고려한 확장형 칼만필터를 적용하여 차대도로간 트래킹 정보를 추출한다. 제안된 차대도로간 트래킹 알고리즘의 유효성을 증명하기 위해 주행 테스트 도로 상에서 DGPS-RTK 장비를 이용하여 비교 검증하여 그 유효성을 보였다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제19권4호
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• pp.351-366
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• 2002

본 연구에서는 저가의 INS와 GPS 정보를 합성하여 고기동 환경에서 항체의 위치와 자세정보를 연속적으로 제공할 수 있는 약결합 방식의 통합 알고리즘을 구현하였고, 4S-Van에 장착된 이미지 센서의 위치와 자세결정 방법에 사용하였다. (D)GPS/INS 통합을 실시하기 전 IMU의 초기 정렬과정에서 방위각은 두 대의 GPS를 통해 결정하였으며 칼만 필터를 이용한 정밀정렬을 수행하였다. 통합 알고리즘의 성능평가를 위해 차량 테스트와 시뮬레이션 테스트를 병행하였다. 통합 결과 차량 시험을 기준으로 나타난 위치 오차는 직선도로에서 l0cm 내외의 정확도를 보이며 자세오차의 경우 시뮬레이션을 기준으로 롤각은 $0^{\circ}.01$, 피치각은 $0^{\circ}.03$, 요각은 $0^{\circ}.1$ 내외의 정확도를 보였다. 구현된 (D)GPS/INS 알고리즘은 기하보정 방법을 통해 이미지센서의 위치와 자세정보 제공자로서 활용될 수 있다. 따라서 4S-Van에 장착된 이미지 센서의 영상획득 시각에 대한 기하학적인 정보를 통해 지상의 건물이나 도로 시설물 등에 대한 3차원 공간 자료 구축이 가능하다고 보며, 구축된 정보를 통해 기존의 수치지도 갱신, 도로 시설물 관리, 비디오 GIS 데이터 베이스 구축 등에 대한 공간 자료 연계 및 응용에 활용할 계획이다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제17권3호
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• pp.521-534
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• 2021

연구목적: 본 논문에서는 스마트 폰의 IMU센서를 사용한 PDR 방식의 실내 위치 추적 기법을 제안하고자 하며, 보다 정확한 추정을 위해 스마트 폰의 자세 변화로 인한 오류를 최소화하여 이동방향, 걸음 수, 보폭의 세 가지 정보를 추정하는 방법을 제안하고자 한다. 연구방법: 제안된 기법의 유효성과 성능을 실험을 통해 확인하고자 하였으며, 동일한 조건에서 기존 성능기법과 비교해 본 논문에서 제안하는 기법을 입증 하고자 한다. 연구결과: 실험을 통해 측정된 측위 오차는 기존 기법의 평균 오차가 1.84m이고, 제안된 기법의 평균 오차는 0.76m로서 제안된 기법이 기존 기법보다 보행자의 실제 이동 방향과 위치를 더욱 정확하게 추정할 수 있음을 확인하였다. 결론: 본 논문에서 제안하는 스마트 폰의 IMU센서를 사용한 PDR 방식의 실내 위치 추적 기법은 모든 국민이 보유한 스마트 폰을 활용하여 재난 시 신속한 대피를 위한 자신의 위치 인식 및 이동 방향 인식에 활용이 가능할 것으로 기대된다.