In this paper, we propose a fault detection method for extended Kalman filter in decentralized filter structure. To detect a fault, a consistency between filter output and a monitoring signal is tested. State propagators are used to obtain the monitoring signal. However, the output of state propagator increases in magnitude and finally diverges as time runs. To solve such problem, two-propagator method was proposed for linear system. Two propagators are reset by Kalman filter output, alternatively, to avoid divergence. But a test statistics change abruptly at the reset instant in that method. Hence a N-step propagator method is proposed to fix up the problem. In the N-step propagator, only time propagations are performed from k-N+1 step to k step without measurement updates. A test statistics are defined by errors and its covariance between extended Kalman filter and N-step propagator. These fault detection methods are applied to integrated strapdown inertial navigation system (SDINS). By computer simulation, it is shown that the proposed methods detect a fault effectively.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.31
no.10
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pp.51-59
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2003
A method of autonomous update is presented for onboard orbit propagator. On board propagator is an alternative means that could be used for navigation purpose in case of CPS receiver's failure. Although the ground station is not a able to upload a new propagator, the onboard propagator must be maintained most up-to-date. For this, a filtering technique is proposed wherein GPS data are effectively used to continuously update the on board propagator which was uploaded previously. Even if the ground station has generated the on board propagator based on the wrong information, the onboard propagator with updating scheme can automatically correct the errors in the coefficients of residual reconstruction function. Several scenarios were used to show the validity of the scheme for updating the onboard propagator using KOMPSAT-1 orbit data.
In this paper, we propose a computationally efficient direction of arrival (DoA) estimation algorithm based on propagator method with non-uniform array. While the co-prime array techniques can improve the resolution of DoA, they generally lead to high computational complexity as the length of the coarray aperture. To reduce the complexity we use the propagator method that does not require singular value decomposition (SVD). Through simulations, we compare MUSIC with uniform lineary array, propagator method with uniform linear array, MUSIC with co-prime array, and the proposed scheme and observe that the performance of the proposed scheme is significantly better than MUSIC or propagator method with uniform linear array while it is slightly worse than computationally much more expensive co-prime array MUSIC scheme.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.17
no.2
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pp.240-252
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2016
In this paper, an on-board orbit propagator and compressing trajectory method based on B-spline for a lunar explorer are proposed. An explorer should recognize its own orbit for a successful mission operation. Generally, orbit determination is periodically performed at the ground station, and the computed orbit information is subsequently uploaded to the explorer, which would generate a heavy workload for the ground station and the explorer. A high-performance computer at the ground station is employed to determine the orbit required for the explorer in the parking orbit of Earth. The method not only reduces the workload of the ground station and the explorer, but also increases the orbital prediction accuracy. Then, the data was compressed into coefficients within a given tolerance using B-spline. The compressed data is then transmitted to the explorer efficiently. The data compression is maximized using the proposed methods. The methods are compared with a fifth order polynomial regression method. The results show that the proposed method has the potential for expansion to various deep space probes.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.33
no.10
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pp.51-59
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2005
In this paper, results of a multiple spacecraft formation-keeping control using the orbital relative motion and optimization technique are presented. To analyze and predict the relative motion between the formation-flying satellites, a closed-form orbit propagator obtained using the method of ephemeris compression is used. This closed-form orbit propagator is combined with optimization technique to plan a series of impulsive maneuvers, which maintain the formation configuration within the specified limit. As an example, this method is applied to the problem of maintaining the projected circular formation geometry and results from nonlinear simulation are presented.
We propose an improved direction of arrival (DoA) estimation algorithm based on co-prime array and propagator method. The propagator method with co-prime array does not require singular value decomposition (SVD) requiring much less computational complexity but exhibiting somewhat worse performance in comparison with MUSIC based on co-prime array. We notice that one cause of the performance degradation was in the avoidance of the usage of the diagonal elements of the signal autocorrelation matrix that contains the noise power spectral density. So we propose an algorithm with the diagonal elements of the signal autocorrelation matrix based on the fact that the noise power spectral density can be estimated using noise observation over a long period of time. We observe, through simulations, that the proposed scheme in this paper improves the performance, with 4 times more computational requirement, by signal-to-noise ratio of 1.5dB and by DoA resolution of $0.7^{\circ}$ at the detection probability of 95% compared with the previously introduced co-prime array propagator scheme, resulting in performance much closer to that of co-prime array-based MUSIC scheme.
The completion ('initiation' de facto) of the KASI Orbit Propagator and Estimator (KASIOPEA) has been delayed for several reasons unfortunately. Due to the lack of working staffs and the Division priority rearrangement, the initial plan was dismantled and ignored for many years. However, fundamental researches regarding the essential parts of KASIOPEA has been done by author. The numerical integration module of the KASIOPEA is the most sensitive part in the precision of the final output in general. There is no silver bullet in the numerical integration in an orbit propagation as a non-stiff ODE case. Many numerical integration method like single-step methods, multi-step method, and extrapolation methods have been used in overly populated orbit propagator or estimator. In this study, several popular methods from single-step, multi-step, and extrapolation methods have been tested in numerical accuracy and stability.
A new computationally efficient algorithm-based propagator method for two-dimensional (2-D) direction-of-arrival (DOA) estimation is proposed, which uses two parallel uniform linear arrays. The algorithm takes advantage of the special structure of the array which enables 2-D DOA estimation without pair matching. Simulation results show that the proposed algorithm achieves very accurate estimation at a computational cost 4 dB lower than that of standard methods.
Kim, Eun-Hyouek;Lee, Byung-Hoon;Park, Sung-Baek;Jin, Hyeun-Pil;Lee, Hyun-Woo;Jeong, Yun-Hwang
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.44
no.9
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pp.781-788
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2016
In this paper, a real-time on-board orbit determination algorithm using the high precise orbit propagator is suggested and its performance is analyzed. Orbit determination algorithm is designed with the Extended Kalman Filter. And it utilizes the orbit calculated from the Pseudo-range as observed data. The performance of the on-board orbit determination method implemented in the GPS-12 receiver is demonstrated using the GNSS simulator. Orbit determination performance using high precise orbit propagator was analyzed in comparison to the orbit determination result using $J_2$ orbit propagator. The analysis result showed that position and velocity error are improved from 43.61 m($3{\sigma}$) to 23.86 m($3{\sigma}$) and from 0.159 m/s($3{\sigma}$) to 0.044 m/s($3{\sigma}$) respectively.
This paper addresses the problem of joint time of arrival (TOA) and direction of arrival (DOA) estimation in impulse radio ultra-wideband systems with a two-antenna receiver and links the joint estimation of TOA and DOA to the sparse representation framework. Exploiting this link, an orthogonal matching pursuit algorithm is used for TOA estimation in the two antennas, and then the DOA parameters are estimated via the difference in the TOAs between the two antennas. The proposed algorithm can work well with a single measurement vector and can pair TOA and DOA parameters. Furthermore, it has better parameter-estimation performance than traditional propagator methods, such as, estimation of signal parameters via rotational invariance techniques algorithms matrix pencil algorithms, and other new joint-estimation schemes, with one single snapshot. The simulation results verify the usefulness of the proposed algorithm.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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