• 한국ITS학회 논문지
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• 제23권1호
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• pp.167-181
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• 2024

자율주행 기술 개발에 있어서 드라이빙 시뮬레이터의 활용은 사고 환경에 대한 다양한 테스트를 단시간에 효과적으로 수행 가능하게 하여 개발 비용 및 노력을 획기적으로 줄일 수 있다. 그러나 드라이빙 시뮬레이터는 실제 환경과 차이가 존재한다는 심각한 단점이 존재하므로 드라이빙 시뮬레이터를 이용하여 개발된 자율주행 알고리즘이 실제 차량 시스템에 직접 적용시킬 때 큰 차이가 발생하는 문제가 있다. 이러한 문제는 Sim2Real 문제로 정의되며, 시나리오, 센서 모델링, 차량 동역학 등으로 구분할 수 있다. 본 논문에서는 Sim2Real 문제 중에서 IMU센서에 대해서 Sim2Real 문제 해결 방안에 대한 연구를 수행한다. 실제 환경과 에뮬레이터된 가상 IMU 센서의 차이를 줄이기 위해서 IMU 센서의 정밀 오차 모델링을 통한 센서 에뮬레이터 기술에 대해 소개한다. Bias, Scale Factor, Misalignmnet, Random Walk에 따른 오차를 가상 IMU 센서 등급별로 모델링하고 이를 실제 IMU 센서의 등급에 따른 오차 지표와 비교함으로써 IMU 센서의 Sim2Real 문제를 완화한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제32권10호
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• pp.53-59
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• 2004

저급 관성센서로 구성된 중첩 IMU의 오차 보정 기법을 제안한다. 고장 검출 및 분리 기능을 갖는 중첩 IMU의 오차 보상을 위하여 먼저 IMU 내부의 기본 좌표계를 정의하고 그 좌표계상에서 오차 모델을 유도한다. 오차 계수를 추정하기 위한 수식을 정립하고 원추 배치를 갖는 중첩 IMU의 오차 보상을 위해 2축 레이트 테이블의 시험 순시를 제시한다. 그리고 제안된 오차 보상 기법의 성능을 검증하기 위하여 저급 관성센서를 사용하여 원추 배치 중첩 IMU를 구현하고 오차 계수를 추정, 보상한다.

• 한국측량학회지
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• 제28권1호
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• pp.65-72
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• 2010

본 연구에서는 MMS인 경우 고성능의 중급 IMU가 사용되고 보행자 항법시스템에서는 MEMS형의 저급 IMU가 사용된다고 가정한 후 GPS 신호가 단절되었을 경우 IMU에 의해 생성되는 위치 및 자세 오차를 시뮬레이션을 통하여 계산하였다. 또한 GPS 신호 단절 시에 고도계, 전자나침반 및 2가지 센서를 동시에 이용하는 MultiSensor를 이용하여 중급 및 저급 IMU를 보정하였을 경우의 정확도 향상 효과를 분석하였다. 실험 결과 중급 IMU의 경우 MMS에서 요구되는 3차원 위치오차 정확도가 5m라고 가정할 경우 GPS 단절 시간이 30초가 넘으면 요구 정확도를 만족하지 못하였다. 하지만 GPS 단절 구간에서 고도계 전자나침반 그리고 MultiSensor를 이용하여 IMU 보정을 수행할 경우 약 60초까지 요구정확도를 만족하였다. 또한 고도계 및 전자나침반을 동시에 사용할 경우 고도계에 의한 영향이 더욱 큰 것으로 판단된다 MEMS IMU와 같은 저급 IMU가 사용되는 보행자 항법 시스템의 요구 위치 정확도가 약 20m라고 가정할 경우 4초 이후에는 요구 정확도를 만족하지 못하였으며 자세 오차도 매우 급증하였다. 하지만 GPS 신호 단절시 보조센서를 이용하여 저급 IMU 보정을 수행하였을 경우 약 15초까지 요구 정확도를 만족할수 있을 것으로 시뮬레이션 결과 예측되었으며 또한 중급 IMU 실험과는 반대로 보행자 항법과 같은 속도가 느린 시스템에서 고도계 및 전자나침반 2가지 센서를 동시에 사용할 경우 전자나침반에 의한 영향이 더욱 큰 것으로 나타났다. 본 연구는 GPS 신호 단절이 발생할 수 있는 지역에 대하여 MMS 또는 보행자 항법시스템을 운용할 경우 요구 정확도에 따른 보조센서 통합을 이용하여 정확도를 높이는 자료로써 사용될 수 있을 것으로 예상된다.

• 한국융합학회논문지
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• 제11권3호
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• pp.119-126
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• 2020

본 연구의 목적은 관성 측정 장치(Inertial Measurement Unit, IMU)의 융합연구 형태와 방법에 대한 연구를 체계적 문헌고찰 방법으로 분석하여 IMU의 형태와 방법에 대한 경향을 파악하고자 한다. 연구수행은 PRISMA(Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses)가이드라인을 이용하여 수행되었다. 3개의 데이터베이스에서 검색된 630편 중 최종적으로 선정기준에 부합하는 23편을 선정하였다. 본 연구결과 전 세계적으로 IMU를 사용한 다양한 연구를 진행하고 있음을 알 수 있었고, IMU의 형태는 스트랩, 전신 슈트, 벨트, 손목시계, 신발, 장갑이 있었다. 이 중, 스트랩 형태의 IMU가 11편으로 가장 많았다. IMU의 장점인 간소화와 실시간 데이터 수집, 적용의 쉬움으로 작업 활동, 보행, 관절 가동 범위 등의 측정 방법으로 사용되었다. 본 연구의 결과는 IMU의 연구를 진행하는 의료 및 재활 분야의 전문가들에게 기초 자료로 활용될 수 있으리라 기대된다.

• 한국측량학회지
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• 제32권2호
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• pp.163-171
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• 2014

현재 GPS/IMU 기반의 차량항법기술은 GPS 신호 불량지역에서 위치 정밀도가 급격하게 저하된다. 근래에는 많은 차량에 주행 상태를 기록하기 위한 카메라를 탑재하고 있음에 따라 만약 도로시설물을 위치를 알 수 있을 경우 단사진 후방교차법(SPR)을 통해 카메라의 위치 및 자세를 산출할 수 있다. SPR로 추정된 외부표정요소는 GPS/IMU 항법해의 오차를 보정할 수 있음에 따라 GPS 신호 수신환경에 영향을 받지 않고 안정적으로 차량의 위치 및 자세를 결정할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 GPS, IMU, 사진측량 기술인 SPR을 결합하여 GPS 수신환경에 구애받지 않고 안정적으로 위치 및 자세를 결정하는 GPS/IMU/SPR 통합 알고리즘을 개발하였다. GPS/IMU/SPR 통합 알고리즘은 확장형 칼만필터를 이용하여 약결합 방식으로 구현하였다. 또한 개발된 GPS/IMU/SPR 통합 알고리즘의 성능을 분석하기 위하여, GPS 수신환경 및 영상에 획득되는 기준점의 배치에 따른 시뮬레이션 테스트를 수행하였다. 시뮬레이션 테스트 결과, GPS/IMU/SPR 결합을 통해 산출되는 위치 및 자세가 GPS/IMU 결합 결과보다 안정적으로 산출되는 것을 확인하였다. 또한 영상의 기준점이 영상 중앙에 집중되어 배치되어 있을 경우에는 광축 방향으로 위치 오차가 증가되는 것으로 분석되었다. 향후 GPS/IMU/SPR 통합 알고리즘 성능을 면밀히 분석하기 위해서는 SPR 수행결과에 영향을 미치는 영상점 및 지상점의 측정오차, 초기 외부표정요소에 따른 성능 분석이 추가적으로 수행되어야 할 것이다.

• ETRI Journal
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• 제27권4호
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• pp.418-426
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• 2005

A calibration technique for a redundant inertial measurement unit (IMU) containing low-grade inertial sensors is proposed. In order to calibrate a redundant IMU that can detect and isolate faulty sensors, the fundamental coordinate frames in the IMU are defined and the IMU error is modeled based on the frames. Equations to estimate the error coefficients of the redundant IMU are formulated, and a test sequence using a 2-axis turntable is also presented. Finally, a redundant IMU with cone configuration is implemented using low-grade inertial sensors, and the performance of the proposed technique is verified experimentally.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제24권2호
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• pp.186-192
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• 2014

본 논문은 IMU센서를 이용하여 보드로봇을 무선으로 제어하는 연구에 관해 다룬다. 사용된 보드로봇은 일종의 탑승형 로봇으로 탑승자는 옆으로 서서 앞을 보며 제어한다. 탑승자는 제안된 무선제어기를 팔의 상박에 착용하고, 무선제어기의 각도에 따라서 방향전환을 할 수 있다. 무선제어를 위해 블루투스(Bluetooth)가 사용되며, 사용자의 행동에 따른 다섯 종류의 명령('1'우회전, '2'중립, '3'좌회전, '4'운전, '5'정지)을 IMU 센서로 측정하여 기울기에 대한 디지털 값을 보드로봇의 제어기로 전송한다. 보드로봇에서 수신된 값은 정해진 명령을 기반으로 모터를 제어한다. 결과적으로, 제안된 IMU 센서 기반의 사용자 인터페이스는 실제의 보드를 조정하듯이 보드로봇을 쉽고 편리하게 제어할 수 있다.

• 한국항공우주학회지
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• 제44권6호
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• pp.492-501
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• 2016

유도탄 가속도 제어에 일반적으로 널리 사용되는 Three-Loop 조종 알고리듬은 유도탄에 탑재된 IMU에서 제공되는 가속도 및 각속도 정보를 사용한다. Three-Loop 조종 알고리듬에 입력되는 가속도 명령은 유도탄의 무게 중심에서 발생하는 가속도로 주어지기 때문에 IMU에서 획득되는 정보 역시 무게 중심에서의 값으로 주어져야 한다. 하지만, 유도탄의 내부 배치 설계나 추진기관의 연소 등에 의하여 IMU가 유도탄의 무게 중심이 아닌 임의의 위치에 배치되는 경우가 대부분이다. 본 논문에서는 Three-Loop 조종 알고리듬에서 피드백 되는 가속도 정보가 유도탄의 무게 중심이 아닌 임의의 위치에서 획득된 값일 경우, IMU 탑재 위치 및 유도탄 무게 중심 변화율이 유도탄 조종 알고리듬 안정성에 미치는 영향을 분석하였다. 일반적인 대전차 유도탄에 대하여 이득 및 위상 여유 분석을 수행하였다.

• 한국컴퓨터정보학회:학술대회논문집
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• 한국컴퓨터정보학회 2022년도 제66차 하계학술대회논문집 30권2호
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• pp.491-492
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• 2022

본 연구에서는 실내 공간 정보 획득을 위한 IMU/INS 항법장치에 관한 연구를 위한 선행연구를 수행 하였다. 최근의 GPS를 이용한 내비게이션의 경우 보통 5~10m의 위치 오차가 일어나지만 아파트나 대형시설과 같이 실내, 터널, 공장지대 및 산악 지대등 상당한 지역은 GPS의 사각지대 또는 오차 범위를 벗어난 지역으로 존재하고 있다. 따라서 GPS는 실내에서는 사용이 불가능 하므로 다른 방안이 제시되어야 한다. 현재 고속 연산을 위한 고성능 마이크로프로세서의 발전은 센서 분야에 적용되어 저 전력, 고 정밀, 소형의 IMU/INS, ARS/AHRS 센서가 개발되고 있다. 본 연구에서는 IMU(inertial measurement unit)와 INS(Inertial Navigation System)을 이용하여 IMU자체의 자이로 센서와 가속도 센서를 이용한 GPS의 위성신호가 감지되지 않는 지형에서도 속도의 적분값과 회전방향을 이용하여 위치인식이 가능하도록 정보를 계산하여 자기의 위치를 추적하는 방안을 연구하였다.

• 재활복지공학회논문지
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• 제9권4호
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• pp.285-291
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• 2015

본 논문에서는 IMU(inertial measurement unit)의 데이터를 이용하여 사람의 앉은 자세를 분류하는 알고리즘을 제안한다. 제안하는 알고리즘은 IMU의 데이터를 주성분 분석법(principle component analysis: PCA)을 이용하여 특징 벡터를 3개로 축소시켰고, RBF(radial basis function) 커널을 적용한 서포트 벡터 머신(support vector machine: SVM)을 이용하여 자세를 분류하였다. 데이터의 측정을 위하여 건강한 성인 3명을 대상으로 실험을 실시하였고, 데이터의 수집을 위하여 넥밴드 형태의 이어폰에 IMU를 내장한 장치를 개발하여 착용하였다. 피험자는 각각 neutral position, smartphoning, writing의 세 가지 앉은 자세에 대하여 실험을 진행하였다. 실험 결과 제안하는 PCA-SVM 알고리즘은 특징 벡터의 차원을 25%로 축소시키면서도 95%의 신뢰를 보였다.