• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 1996년도 한국자동제어학술회의논문집(국내학술편); 포항공과대학교, 포항; 24-26 Oct. 1996
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• pp.56-60
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• 1996

This paper presents the initial results of development of a inertial navigation grade silicon pendulous accelerometer. This effort focused on developing a bulk-micromachined silicon pendulum and designing a PI-servo controller. Performance data presented in this paper includes threshold, bias short term stability and nonlinearity of scale factor. This accelerometer developed is demonstrated the feasibility of meeting one-nautical-mile-per-hour accuracy.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제5권1호
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• pp.58-66
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• 2005

Inertial-grade vertical-type and lateral-type differential resonant accelerometers (DRXLs) are designed, fabricated using one process and tested for navigational applications. The accelerometers consist of an out-of-plane (for z-axis) accelerometer and in-plane (for x, y-axes) accelerometers. The sensing principle of the accelerometer is based on gap-sensitive electrostatic stiffness changing effect. It says that the natural frequency of the accelerometer can be changed according to an electrostatic force on the proof mass of the accelerometer. The out-of-plane resonant accelerometer shows bias stability of $2.5{\mu}g$, sensitivity of 70 Hz/g and bandwidth of 100 Hz at resonant frequency of 12 kHz. The in-plane resonant accelerometer shows bias stability of $5.2{\mu}g$, sensitivity of 128 Hz/g and bandwidth of 110 Hz at resonant frequency of 23.4 kHz. The measured performances of two accelerometers are suitable for an application of inertial navigation.

• 한국항공우주학회지
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• 제39권8호
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• pp.796-803
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• 2011

정지 상태에서 관성항법장치를 구성하는 가속도계 및 자이로 측정치를 이용하여 초기 자세를 구하는 것을 초기정렬 혹은 자가정렬이라 한다. 초기정렬의 정밀도는 관성항법장치에 탑재되는 관성센서의 성능에 의하여 결정되며 수평축 자세는 수평축 가속도계, 수직축 자세는 E축 자이로 성능에 의해 결정된다. 그러므로 관성센서에서 발생된 불확실한 오차는 초기정렬의 정밀도를 저하시키는 주요원인이 된다. 논 논문에서는 관성센서의 불확실한 오차 중에서 관성항법장치에 전원이 인가되어 온도가 안정화 되는 상태에서의 관성센서 오차가 초기정렬 성능에 어떠한 영향을 미치는 가를 이론적으로 분석하고 시뮬레이션을 통하여 검증한 결과를 제시한다.

• 한국항해항만학회지
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• 제35권10호
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• pp.785-791
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• 2011

본 논문에서는 소형 선박용 관성측정장치(Inertial Measurement Unit, IMU) 개발에 적합한 MEMS(Micro-Electro Mechanical System) 기반의 관성 센서 평가와 선정에 관하여 기술했다. 먼저, 오일러 공식에 기초한 관성 센서의 오차 모델과 잡음 모델을 정의하고, 앨런 분산(Allan Variance) 기법과 몬테카르로(Monte Carlo) 시뮬레이션 기법을 도입하여 관성 센서를 평가하였다. ADIS16405, SAR10Z, SAR100Grade100, LIS344ALH, ADXL103 등 다섯 가지 관성 센서에 대한 평가결과, ADIS16405의 자이로와 가속도계를 조합한 경우 오차가 가장 작게 나타났는데, 600 초 경과시 속도 오차의 표준편차가 약 160 m/s, 위치 오차의 표준편차가 약 35 km로 나타났다. 평가를 통해 ADIS16405 관성 센서가 IMU 구축에 최적임을 알았고, 이러한 오차 감소 방법에 대해서 참고문헌을 조사하여 검토하였다.

• International Journal of Control, Automation, and Systems
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• 제5권1호
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• pp.35-42
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• 2007

This paper presents an INS(Inertial Navigation System) grade, surface micro-machined differential resonant accelerometer(DRXL) manufactured by an epitaxially grown thick poly silicon process. The proposed DRXL system generates a differential digital output upon an applied acceleration, in which frequency transition is measured due to gap dependent electrical stiffness change. To facilitate the resonance dynamics of the electromechanical system, the micromachined DRXL device is packaged by using the wafer level vacuum sealing process. To test the DRXL performance, a nonlinear self-oscillation loop is designed based on the extended describing function technique. The oscillation loop is implemented using discrete electronic elements including precision charge amplifier and hard feedback nonlinearity. The performance test of the DRXL system shows that the sensitivity of the accelerometer is 24 Hz/g and its long term bias stability is about 2 mg($1{\sigma}$) with dynamic range of ${\sigma}70g$.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권7호
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• pp.674-679
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• 2008

본 논문에서는 안정된 진동을 얻기 위한 자동 이득 제어(AGC) 루프를 이용하여 자가 유지 특성을 갖는 공진형 가속도계를 설계하였다. 제안된 가속도계의 기본 원리는 가속도 입력시, 가변 진동의 진폭을 일정하게 유지시키는 방법을 이용한다. 시스템 모델링과 진동의 포락선을 고려한 루프 설계 및 변환를 통하여 다양한 가속도 입력 하에서 진동 신호의 진폭을 일정하게 유지하도록 제어기를 설계하였고, 시뮬레이션 결과를 통해 실현가능성을 확인하였다. 따라서 고안된 공진 가속도계는 산업과 민간 응용 분야에 있어서 제어용 등급의 관성 측정 시스템에 적용될 수 있을 것으로 기대한다.

• 해양환경안전학회지
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• 제19권6호
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• pp.666-673
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• 2013

본 연구는 빠른 운항 속도와 짧은 운용 시간을 요구하는 임무에 활용될 저가 소형 자율 무인잠수정에 고가 대형 관성 측정 장치를 대신하여 사용할 수 있는 저가 소형 자세 측정 장치 개발 및 성능 검증을 수행하였다. 저가 소형 자세 측정 장치 개발을 위해서 MEMS 기술을 적용한 gyro, accelerometer 및 magnetometer 채택하여 MEMS 기반 하드웨어를 제작하였으며, 좌표 변환 공식과 칼만 필터를 적용하여 자세 계산 알고리즘을 구현하였다. 또한 개발된 MEMS 기반 자세 측정 장치에 대한 기본 성능 검증을 위한 지자기센서 검증 시험, 정적 자세 시험, 차량 시험, 운동 모사 장치 시험을 수행하였으며, 각각 시험 결과를 제시하였다. 지자기센서 검증 시험 결과 외부 자기장 보정을 통하면 개발된 MEMS 기반 자세 측정 장치의 측정 결과가 외부 자기장에 강인함을 확인하였으며, 정적 자세 시험 및 차량 시험을 통하여 자세 변화가 크지 않는 환경에서 자세 측정 오차가 $0.5^{\circ}/hr$ 임을 확인하였다. 운동 모사 장치 시험을 통하여 5분 내외 자세 변화가 큰 운동 중에도 자세 측정 오차가 발산하지 않고 $1^{\circ}/hr$ 이내임을 확인하였다. 상기 시험 결과로부터 개발된 MEMS 기반 자세 측정 장치가 목표 성능인 $1^{\circ}/hr$이내 roll, pitch, yaw 오차를 보여주고 있음 확인하였으며, 이로부터 20분 내외 운용 시간 동안 정확한 자세 정보 제공 가능성을 확인할 수 있었다.