Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.8
no.12
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pp.1067-1075
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2002
The system error model for the compensation of the low-cost personal navigation system is derived and the error compensation method using GPS is also proposed. The walking navigation system (WNS) that calculates navigation information through walking detection has small error than INS, but the error also increases with time. In order to improve reliability of the system regardless of time, WNS is integrated with GPS. Since WNS is usually used in urban area, the blockage of CPS signal is frequently occurred. Therefore tightly coupled Kalman filter is used for the integration of WNS and GPS. In this paper, the system model for the design of tightly coupled Kかm filter is designed and measurement is linearized in consideration of moving distance error. It is shown by Monte Carlo simulation that the error is bounded even through the number of visible satellite is less than 4.
This paper presents a fault detection and isolation(FDI) method based on Ceneralized Likelihood Ratio(GLR) test for the tightly coupled INS/GPS. State and measurement GLR tests detect INS or GPS fault. Once the fault is detected, Multi-hypothesized GLR scheme performs the fault isolation between INS and GPS and find which satellite malfunctions. Simulation results show that the GLR method is effective enough to detect and isolate a fault of the integrated navigation system.
Because the global positioning system (GPS) is not available in underwater environments, an inertial navigation system (INS)/doppler velocity log (DVL) integrated navigation system is generally implemented. In general, an INS/DVL integrated system adopts a loosely coupled method. However, in this loosely coupled method, although the measurement equation for the filter design is simple, the velocity of the body frame cannot be accurately measured if even one of the DVL transducer signals is not received. In contrast, even if only one or two velocities are measured by the DVL transducers, the tightly coupled method can utilize them as measurements and suppress the error increase of the INS. In this paper, a filter was designed to regenerate the measurements of failed transducers by taking advantage of the tightly coupled method. The regenerated measurements were the normal DVL transducer measurements and the estimated velocity in RPM. In order to effectively estimate the velocity in RPM, a filter was designed considering the effects of the tide. The proposed filter does not switch all of the measurements to RPM if the DVL transducer fails, but only switches information from the failed transducer. In this case, the filter has the advantage of being able to be used as a measurement while continuously estimating the RPM error state. A Monte Carlo simulation was used to determine the performance of the proposed filters, and the scope of the analysis was shown by the standard deviation ($1{\sigma}$, 68%). Finally, the performance of the proposed filter was verified by comparison with the conventional tightly coupled method.
Inertial Navigation System(INS) provides short-term accurate navigation solution but its error grows with time due to integration characteristics. Meanwhile, Global Positioning System(GPS) provides long-term stable solution but it has poor error characteristics in high dynamic region. So for its synergistic relationship, an integrated INS/GPS systems has been widely used as an advanced navigation system. Generally, two kinds of integration method are used. One is loosely coupled mode which uses GPS-derived position and velocity as measurements in an integrated Kalman filter. The other is tightly coupled one which uses pseudorange and pseudorange rate as Kalman filter measurements. In this paper the system error models and observation models for two kinds of integrated systems are derived, respectively, and their performance are compared through Monte-Carlo simulations.
A software platform which is able to evaluate the performances of a GPS/INS integrated system has been developed in this paper. And it consists of four parts including GUI(Graphic User Interface) part, GPS part, INS part and integrated filter part. It basically offers the loosely, tightly and deeply coupled GPS/INS algorithms, and many design parameters can be changed by users via GUI. Each functions of the platform has been confirmed with GPS signals and IMU data from commercial simulators.
Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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v.32
no.6
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pp.599-606
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2014
Since the accuracy of Global Positioning System (GPS)-based vehicle positioning system is significantly degraded or does not work appropriately in the urban canyon, the integration techniques of GPS with Inertial Navigation System (INS) have intensively been developed to improve the continuity and reliability of positioning. However, its accuracy is degraded as INS errors are not properly corrected due to the GPS signal blockage. Recently, the image-based positioning techniques have been started to apply for the vehicle positioning for the advanced in processing techniques as well as the increased the number of cars installing the camera. In this study, Single Photo Resection (SPR), which calculates the camera exterior orientation parameters using the Ground Control Points (GCPs,) has been integrated with the INS/GPS for continuous and stable positioning. The INS/GPS/SPR integration was implemented in both of a loosely and a tightly coupled modes, based on the Extended Kalman Filter (EKF). In order to analyze the performance of INS/SPR integration during the GPS outage, the simulation tests were conducted with a consideration of factors affecting SPR performance. The results demonstrate that the accuracy of INS/SPR integration is depended on magnitudes of the GCP errors and SPR processing intervals. Additionally, the simulation results suggest some required conditions to achieve accurate and continuous positioning, used the INS/SPR integration.
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.3
no.2
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pp.140-148
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2000
This paper presents a fault detection and isolation(FDI) method based on Generalized Likelihood Ratio(GLR) test for the tightly coupled SDINS/CPS system. The GLR test is known to have the capability of detecting an assumed change while estimating its occurrence time and magnitude, and isolating the changing part. Once a fault is detected even if we don't know if the fault occurrs at either INS or GPS, multi-hypothesized GLR scheme performs the fault isolation between INS and GPS, and find which satellite malfunctions. However, in the INS faulty case, it turned out to fail to accomodate the fault isolation between accelerometer and gyroscope due to the coupling effects and a poor observability of the system. Hence, to isolate the INS fault, it needs to change the attitude of the vehicle resulting in enhancing the degree of observability.
Accuracy of an integrated Global Positioning System (GPS) / Inertial Navigation System (INS) relies heavily on the visibility of GPS satellites. Especially, its accuracy is dramatically degraded in urban canyon due to signal obstructions due to large structures. In this paper, we propose a new integrated positioning system that effectively combines INS, GPS, ultrasonic sensor, and barometer in GPS-denied environments. In the proposed system, the ultrasonic sensor provides velocity information along the forward direction of moving vehicle. The barometer output provides height information compensated for the pressure variation due to fast vehicle movements. To evaluate the performance of the proposed system, an experiment was carried out by mounting the proposed system on a test car. By the experiment result, it was confirmed that the proposed system bears good potential to maintain positioning accuracy in harsh urban environments.
Park, Je Doo;Kim, Minwoo;Lee, Je Young;Kim, Hee Sung;Lee, Hyung Keun
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.19
no.2
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pp.140-145
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2013
This paper proposes an efficient integration method for GPS (Global Positioning System) and INS (Inertial Navigation System). To obtain accuracy and computational conveniency at the same time with low cost global positioning system receivers and micro mechanical inertial sensors, a new mechanization method and a new filter architecture are proposed. The proposed mechanization method simplifies velocity and attitude computation by eliminating the need to compute complex transport rate related to the locally-level frame which continuously changes due to unpredictable vehicle motions. The proposed filter architecture adopts two heterogeneous filters, i.e. position-domain Hatch filter and velocity-aided Kalman filter. Due to distict characteristics of the two filters and the distribution of computation into the two hetegrogeneous filters, it eliminates the cascaded filter problem of the conventional loosly-coupled integration method and mitigates the computational burden of the conventional tightly-coupled integration method. An experiment result with field-collected measurements verifies the feasibility of the proposed method.
The GPS/INS integration system navigation can provide improved navigation performance and has been widely used as a main navigation system for military and commercial vehicles. When two navigation systems are tightly coupled and the structure is complicated, a fault in either the GPS or the INS can lead to a disastrous failure of the whole integration system. This paper proposes a real-time fault detection method for an AGPS/INS integration system. The proposed fault detection method comprises a BIT and a fault detection algorithm based on chi-square test. It is implemented by real-time software modules to apply the AGPS/INS integration system and van test is carried out to evaluate its performance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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