• 제목/요약/키워드: quaternion

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모바일 매핑 시스템의 GEO 로컬라이제이션 (The GEO-Localization of a Mobile Mapping System)

  • 전재춘
    • 한국측량학회지
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    • 제27권5호
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    • pp.555-563
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    • 2009
  • 모바일 매핑 시스템 또는 로봇이 GPS (Global Positioning System)와 다중 스테레오 카메라만 탑재 할 경우, V-SLAM(Vision based Simultaneous Localization And Mapping)에 의한 카메라 외부표정과 3차원 데이터를 GIS데이터와 연계 또는 카메라 외부표정의 누적에러를 제거하기 위해 극부 카메라 좌표계에서 GPS (Global Positioning System) 좌표계로 변환이 필요로 한다. 이 요구사항을 만족시키기 위해, 본 논문은 GPS와 V-SLAM에 의한 3쌍의 카메라의 위치를 이용하여 GPS좌표계에서 카메라 자세를 계산하는 새로운 방법을 제안하였다. 제안한 방법은 간단한 4단계로 구성되어 있다; 1)각 3개의 카메라 위치에 기반한 두 평면 법선벡터가 병렬이되도록 하는 사원수 (quaternion)를 계산한다, 2) 계산된 사원수를 통하여 V-SLAM에 의한 3개의 카메라 위치를 변환한다, 3) 변환된 위치에서 두번째 또는 세번째 점이 GPS에 의한 점과 일치하도록 하는 두번째 사원수를 계산한다, 4)두 사원수의 곱을 통하여 최종 사원수 결정한다. 최종 사원수는 극부 카메라 좌표계에서 GPS좌표계로 변환할 수 있다. 추가적으로, 촬영된 물체 위치에서 카메라를 보는 시야각을 기반으로 물체의 3차원좌표 갱신방법을 제안하였다. 본 논문은 제안한 방법을 시뮬레이션과 실험을 통하여 증명하였다.

Comparison Between DCM and Quaternion Transformation in Lever Arm Compensation of Reference System for Flight Performance Evaluation of DGPS/INS

  • Park, Ji-Hee;Shin, Dong-Ho
    • Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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    • 제1권1호
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    • pp.45-49
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    • 2012
  • The flight performance evaluation of navigation system is very significant because the reliability of navigation data directly affect the safety of aircraft. Especially, the high-level navigation system such as DGPS/INS, need more precise flight performance evaluation method. The performance analysis is evaluated by comparing between the navigation system in aircraft and reference trajectory which is more precise than navigation system in aircraft. In order to verify DGPS/INS performance of m-level, the GPS receiver, which is capable post-processed Carrier-phase Differential GPS(CDGPS) method of cm-level, have to be used as reference system. The DGPS/INS is estimated the Center of Gravity (CG) point of aircraft to offer precise performance while the reference system is output the position of GPS antenna which is mounted on the outside of aircraft. Therefore, in order to more precise performance evaluation, it needs to compensate the lever arm and coordinates transformation. This paper use quaternion and Direct Cosine Matrix(DCM) methods as coordinate transformation matrix in lever arm compensation of CDGPS reference trajectory. And it compares NED errors of DCM and quaternion transformation in lever arm of reference trajectory via DGPS/INS result.

쿼터니언의 Spherical Cubic Interpolation 을 이용한 상하이송 로봇의 조향 방법에 관한 연구 (Steering Control Algorithm of an Up and Down Motion Robot Using a Quaternion with Spherical Cubic Interpolation)

  • 정원지;김기정;김성현;김효곤;서영교;이기상
    • 한국정밀공학회:학술대회논문집
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    • 한국정밀공학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.1832-1835
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    • 2005
  • This paper presents the steering control algorithm of an up and down motion robot using a quaternion. The up and down motion robot is to be moved on an irregular floor that can inevitably result in the errors of both position and orientation. Especially the orientation error should be compensated every work in order to adjust the misaligned values of current orientation to those commanded values. In this paper, we propose a new steering control algorithm between the two values by using a quaternion with spherical cubic interpolation. The proposed algorithm is shown to be effective in terms of vibration when compared to a conventional simple compensation without interpolation, by using $MATLAB^{(R)}$ and $VisualNastran4D^{(R)}$

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유한회전과 4원수를 이용한 유니버설 조인트 시스템의 기구해석 비교 (Comparisons of Kinematical Analysis for the Universal-joint System by Using Finite Rotations and Quaternions)

  • 윤성호
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제23권2호
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    • pp.183-189
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    • 2010
  • 본 논문에서는 자동차의 구동계 등에 사용되는 유니버설 조인트의 기구학적 거동을 관찰하기 위하여 오일러 각과 4원수(quaternion)를 적용한 두 가지 방법을 비교하였다. 이와 관련된 종래의 연구자들은 오일러 각을 사용하여 회전체의 동적인 거동을 해석하였으나 결과의 일관성과 정확도가 부족하였다. 유니버설 조인트 시스템 해석에서도 이러한 단점을 확인하였고 이를 극복하고자 4원수를 적용하였다. 구동시 원동축 1개축 회전과 원동축과 직각방향 회전축 2개의 축이 동시에 존재하는 경우에 대하여 수치해석을 통하여 기하학적인 물리량을 산출하였다. 4원수를 채용한 방법이 세차운동을 포함하는 2개축 회전에서 유니버설 조인트 시스템을 해석하는데 있어 더욱 유용한 방법임을 보여 주었다.

쿼터니언을 이용한 선체 외판 전처리 로봇 제어에 관한 연구 (A Study on the Control for an Outer-hull Preprocessing Robot Using a Quaternion)

  • 정원지;김기정;김성현;이춘만;신기수;이기상
    • 한국공작기계학회논문집
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    • 제15권6호
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    • pp.1-7
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    • 2006
  • This paper presents the study in the development of optimal working method for an outer-hull preprocessing robot using a quaternion. The out-hull preprocessing robot consists of feathering and cleaning parts. This robot should be controlled correctly for feathering work because it is to be worked on a curved plate that can result in the errors of orientation. In this paper, we propose a control algorithm between given two orientations of the out-hull preprocessing robot by using a quaternion with spherical linear interpolation. The proposed control algorithm is shown to be effective in terms of motor angles and torques when compared to a conventional Euler angle interpolation, by using both $MATLAB^{\circledR}$ and $VisualNastran4D^{\circledR}$.

로터 시스템 회전운동의 정식화 및 해석 (Inelastic Transient Dynamic Analysis of Two- and Three-dimensional Stress Problems by Particular Integral Boundary Element Method)

  • 윤성호;임리민
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제21권5호
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    • pp.475-482
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    • 2008
  • 본 논문은 로터 시스템의 디스크 회전운동을 표현하는데 있어 운동방정식을 통합하는 과정에서 기존 연구자들이 채택한 오일러 각 사용법이 일관성이 없음을 지적하였다. 기존 연구자들은 오일러 각 순서가 달라서 속도와 운동에너지도 달리 산정하였음은 물론, 운동방정식은 오직 선형 시스템만 취급해 왔다 이러한 오일러 각 사용법의 단점을 극복하기 위하여 회전운동을 더욱 단순하게 매개화할 수 있는 4원법(quaternion)과 구 좌표계를 적용하여 비선형 시스템을 도출하였다. 이를 바탕으로 수치해석을 통하여 기존 방법과 비교하여 제안한 방법의 신뢰성과 우수성을 보였다.

Efficiency of Rotational Operators for Geometric Manipulation of Chain Molecules

  • Seok, Chaok;Coutsias, Evangelos A.
    • Bulletin of the Korean Chemical Society
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    • 제28권10호
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    • pp.1705-1708
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    • 2007
  • Geometric manipulation of molecules is an essential elementary component in computational modeling programs for molecular structure, stability, dynamics, and design. The computational complexity of transformation of internal coordinates to Cartesian coordinates was discussed before.1 The use of rotation matrices was found to be slightly more efficient than that of quaternion although quaternion operators have been widely advertised for rotational operations, especially in molecular dynamics simulations of liquids where the orientation is a dynamical variable.2 The discussion on computational efficiency is extended here to a more general case in which bond angles and sidechain torsion angles are allowed to vary. The algorithm of Thompson3 is derived again in terms of quaternions as well as rotation matrices, and an algorithm with optimal efficiency is described. The algorithm based on rotation matrices is again found to be slightly more efficient than that based on quaternions.

쿼터니언을 이용한 SDINS의 등가 비선형 오차모델 (Equivalent nonlinear error model of SDINS using quaternion)

  • 유명종;전창배;박준표;유준
    • 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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    • 제어로봇시스템학회 1996년도 한국자동제어학술회의논문집(국내학술편); 포항공과대학교, 포항; 24-26 Oct. 1996
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    • pp.864-866
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    • 1996
  • The attitude error is expressed using four kinds of quaternion errors. And the explicit relation equations between them are derived four kinds of nonlinear error models of SDINS using the their explicit relation are also proposed for a nonlinear filter which may be available for a system in the presence of a large attitude error the concept of the proposed nonlinear error model is applied to the velocity aided SDINS using a linear Kalman filter and an extended Kalman filter the simulation results reveal a improvement of performance using the nonlinear error model.

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