• Journal of Biosystems Engineering
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• 제33권6호
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• pp.423-429
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• 2008

This study was performed to investigate the effects of inertial navigation system (INS) / global positioning system (GPS) sensor fusion for agricultural vehicle navigation. An extended Kalman filter algorithm was adopted for INS/GPS sensor fusion in an integrated mode, and the vehicle dynamic model was used instead of the navigation state error model. The INS/GPS system was consisted of a low-cost gyroscope, an odometer and a GPS receiver, and its performance was tested through computer simulations. When measurement noises of GPS receiver were 10, 1.0, 0.5, and 0.2 m ($1{\sigma}$), RMS position and heading errors of INS/GPS system at 5 m/s straight path were remarkably reduced with 10%, 35%, 40%, and 60% of those obtained from the GPS receiver, respectively. The decrease of position and heading errors by using INS/GPS rather than stand-alone GPS can provide more stable steering of agricultural equipments. Therefore, the low-cost INS/GPS system using the extended Kalman filter algorithm may enable the self-autonomous navigation to meet required performance like stable steering or more less position errors even in slow-speed operation.

• 한국해양공학회지
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• 제26권5호
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• pp.81-86
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• 2012

Unmanned underwater vehicles have many applications in scientific, military, and commercial areas because of their autonomy. In many cases, an underwater vehicle adopts a control algorithm based on a tactical inertial sensor for precise control. However, a control algorithm that uses a tactical inertial sensor is unsuitable for some underwater vehicle missions such as torpedo decoys. This paper proposes a control algorithm for an unmanned underwater vehicle that does not require precise control. The control algorithm proposed for an unmanned underwater vehicle adopts a low cost MEMS inertial sensor, and simulations using the specifications of the MEMS inertial sensor under development are performed to verify the control algorithm under a real environment. The results of these simulations are presented.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제14권8호
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• pp.774-778
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• 2008

The inaccuracy of inertial sensors used in low cost IMU's limits the usage to ARS, at best. Sensor fusion technologies are widely used to overcome this problem. GPS is the most popular secondary sensor, but GPS alone cannot fully compensate the IMU errors in the initial alignment process and rectilinear flights. This paper presents a new concept of aiding the low cost IMU with the sun line of sight vector. The simulation and experimental results in this paper proves that aiding of INS/GPS with the sun line of sight vector increases the observability and improves accuracy remarkably.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1429-1432
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• 2005

This work is towards the development of a low-cost, small-sized inertial navigation system(INS) which consists of 3 accelerometers, 3 semiconductor gyros and a magnetic compass sensor. This paper explains in detail the structure of the developed system and proposes a 3 dimensional attitude estimation algorithm with Indirect Kalman Filter. The experiments are performed with the developed system attached to a 6 DOF robot for showing the effectiveness of the algorithm.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제9권3호
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• pp.204-209
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• 2003

The line-of-sight stabilization system is an equipment which is loaded on a vehicle and stabilizes the direction of the line-of-sight of the vision sensor to obtain a not-swayed image in the existence of external disturbances. To obtain accurate Euler angles and angular velocities simultaneously we usually need a control system which uses high-price inertial sensors including Vertical Gyro(VG) or Rate Integrating Gyro(RIG). In this paper, we design and implement a control system of a gimbal, which is a line-of-sight stabilization system using a low-cost mixed algorithm of a rate gyro and an accelerometer instead of a VG and a RIG. In the experiment where we laid the implemented line-of-sight stabilization system on the rate table. we can see the stabilized performance to external disturbances.

• Current Research on Agriculture and Life Sciences
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• 제32권2호
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• pp.79-84
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• 2014

본 논문에서는 저가, 저전력 및 소형의 IMU를 구성하기 위한 MEMS 관성 센서를 이용하여 자세 정보를 제공받는 ARHES에 위의 센서를 사용하기 위해 자이로 센서 및 가속도센서의 데이터 출력 특성을 검증하여 오차 및 정확도를 분석하였다. 센서 실험을 위하여 진자 실험 장치를 제작하였고, 진자 운동에 대한 센서 데이터를 수집하였다. 이론적인 수식을 유추하여 센서 데이터의 정확성 분석을 위한 기준 값으로 설정하였다. 센서값과 이론값을 비교하면 각속도에서 4.32~5.72%, 가속도에서 x-, z-축 방향에 대하여 각각 3.53~6.74% 및 3.91~4.16%의 오차율을 나타냈다. 진자실험 장치를 이용한 센서 검증에서 무인헬리콥터에 사용될 센서로서 적합한 것으로 평가되었으며 이는 짐벌장치 등을 이용한 자세추정 알고리즘을 구성하는데 기초가 되었다. 또한, 더욱 정밀한 실험을 위해서는 온도 등 주변 환경 요인에 대한 보정이 요구된다.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.13-22
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• 2013

모션 캡처 장치는 자연스러운 인체 동작을 생성하는 것을 용이하게 하여 영화, 컴퓨터 게임, 컴퓨터 애니메이션 등 여러 분야에서 폭넓게 사용되고 있다. 그 중 관성 센서를 활용한 모션 캡처 장치는 보다 널리 사용되고 있는 광학 모션 캡처 장비에 비해 소요 공간과 비용 측면에서 이점을 가지고 있으나 비교적 높은 노이즈로 인해 측정 결과의 정밀도가 떨어지는 단점이 있다. 특히 관성 센서에 포함되어 중력 방향을 계측하는 가속도 센서는 센서의 선형 가속 운동으로 인해 중력 방향의 계측 정밀도가 떨어지는 문제를 갖는다. 본 논문에서는 관절체에 부착된 센서의 자세 측정 정확도를 높이기 위해 가속도 센서에서 선형 가속도 성분을 제거하는 기법을 제안한다. 아울러 센서가 부착되어 있는 관절체의 회전축 및 센서의 부착 위치를 보정하는 기법을 소개한다. 이 보정 기법은 관성 센서가 관절체의 임의의 위치와 방향으로 부착되는 것을 가능하게 한다.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제11권3호
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• pp.234-239
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• 2010

The utilization of micro-electro-mechanical system (MEMS) gyros and accelerometers in low-level inertial measurement unit (IMU) influences cost effectiveness in a positive way under the condition that device error characteristics are fully calibrated. The conventional calibration process utilizes a rate table; however, this paper proposes a new method for achieving reference calibration data from the natural motion of pendulum to which the IMU undergoing calibration is attached. This concept was validated with experimental data. The pendulum angle measurements correlate extremely well with the solutions acquired from the pendulum equation of motion. The calibration data were computed using the regression method. The whole process was validated by comparing the measurement from the 6 sensor components with the measurements reconstructed using the identified calibration data.

• International Journal of Ocean System Engineering
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• 제2권4호
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• pp.223-232
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• 2012

For the accurate estimation of the position and orientation of a UUV (unmanned underwater vehicle), a low-cost AHRS (attitude heading reference system) was developed using a low-cost IMU (inertial measurement unit) sensor which provides information on the 3D acceleration, 3D turning rate and 3D earth-magnetic field data in the object coordinate system. The main hardware system is composed of an IMU sensor (ADIS16405) and TMS320F28335, which is coded with an extended kalman filter algorithm with a 50-Hz sampling frequency. Through an experimental gimbal device, good estimation performance for the pitch, roll, and yaw angles of the developed AHRS was verified by comparing to those of a commercial AHRS called the MTi system. The experimental results are here presented and analyzed.

• 한국항행학회논문지
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• 제17권6호
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• pp.593-599
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• 2013

본 논문은 차량 환경에서 GPS 반송파 기반 위치 결정을 위한 반송파 불연속 측정치 검출에 대한 내용을 다룬다. 반송파 기반 위치 결정 방식에 있어서 위치 정확도의 신뢰도를 확보하기 위해서는 반송파 불연속 측정치를 검출해야 한다. 반송파 불연속 측정치를 검출하는 방식에는 여러 연구가 있지만 본 연구에서는 차분된 반송파 측정치와 저가의 관성센서를 이용해 추정한 차분된 반송파의 차이를 모니터링 값으로 설정함으로써 GPS 불연속 측정치를 검출한다. 저가의 불연속 측정치 검출 알고리즘을 개발하는 것을 목표로 설계된 불연속 측정치 검출 성능 만족을 위한 관성센서 성능 범위를 도출한다. 이를 통해 적절한 가격과 성능의 관성센서 선택이 가능하다. 선정된 관성센서가 설계치를 만족하는지를 검증하기 위하여 회전 테이블 실험을 진행하였다. 결과적으로 실험치가 설계된 불연속 측정치 검출 성능을 보수적으로 만족하는 검출 성능을 보였다.