IMU기반 자세결정의 정확도 향상을 위한 가속도 보상 메카니즘 비교

이정근

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자료유형: 학술저널

저자정보: 이정근 (한경대학교)

저널정보: 대한기계학회 대한기계학회 논문집 A권 대한기계학회논문집 A권 제40권 제9호 (통권 제372호)

발행연도: 2016.9

수록면: 783 - 790 (8page)

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IMU기반 자세결정에 있어 추정 정확도의 저하요인 중 주요한 한 가지는 운동체의 가속도이다. 이는 가속도가 크게 발생하는 경우 가속도계 신호는 더이상 수직축 참조벡터가 될 수 없기 때문이다. 이에 대한 대책으로 일부 자세추정 알고리즘에서는 가속도 보상 메카니즘이 적용되어 왔다. 가장 보편적이고 간단한 스위칭 방법부터 적응추정방식, 가속도 모델기반 방식 등이 제안되어 왔으나, 이들 보상 메카니즘에 대한 비교분석은 이루어 지지 않았다. 본 논문은 쿼터니언기반의 Pseudo 칼만필터를 바탕으로 하여 세 가지 가속도 보상 메커니즘의 성능을 비교분석하였다. 가속조건 실험 분석을 통해 다음을 확인할 수 있었다. (1) 가속구간에서의 추정정확도 저하를 방지하기 위해선 가속도 보상 메카니즘이 반드시 필요하다. (2) 단순 스위칭 방법도 상당한 효과를 보였으나, 보다 정교한 적응추정 방식과 가속도 모델방식이 동등수준으로 가장 정확한 결과를 보였다.

#IMU(관성측정장치) #Orientation(자세) #Acceleration-compensating Mechanism(가속도 보상 메카니즘) #Kalman Filter(칼만필터) #Accelerometer(가속도계)

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[학술지(정기간행물)] - Bong-Su Cho / 2011 / A dead reckoning localization system for mobile robots using inertial sensors and wheel revolution encoding / Journal of Mechanical Science and Technology 25 (11) : 2907 ~ 2917

[학술지(정기간행물)] - Sang Heon Oh / 2005 / Attitude Determination GPS/INS Integrated Navigation System with FDI Algorithm for a UAV / Journal of Mechanical Science and Technology 19 (8) : 1529 ~ 1543

[학술지(정기간행물)] - Lee, J. K. / 2009 / A Fast Quaternion-based Orientation Optimizer Via Virtual Rotation for Human Motion Tracking / IEEE Trans. Biomed. Eng 56 (5) : 1574 ~ 1582

[학술지(정기간행물)] - 김재현 / 2015 / Application of a sensor fusion algorithm for improving grasping stability / Journal of Mechanical Science and Technology 29 (7) : 2693 ~ 2698

[학술지(정기간행물)] - Lee, J. K. / 2009 / Minimum-order Kalman Filter with Vector Selector for Accurate Estimation of Human Body Orientation / IEEE Trans. Robot 25 (5) : 1196 ~ 1201

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