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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 성상경
- 발행연도
- 2016
- 저작권
- 건국대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수3
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최근 항법 기술은 군사에서 민간분야 까지 다양한 응용분야에서 사용되고 그 연구 또한 활발하게 진행되고 있다. 특별히, 위성항법시스템(GPS)과 관성항법시스템(INS)은 항체의 위치,속도 그리고 자세를 결정하는데 널리 사용되고 있다. 그러나 GPS를 활용한 항법시스템은 실내 또는 수중환경에서 사용할 수 없는 단점을 갖는다. 이를 해결할 수 있는 다양한 실내 항법 기술에 대한 연구 또한 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 이러한 환경에서 항법 정보를 제공할 수 있는 결합항법기법을 소개한다. 교류 자기장을 이용한 항체의 측위기법인 AC magnetic P/A determination system(MPA)을 도입하였고, 이는 실내에서 3차원 위치와 자세 정보를 제공한다. 또한, 항법 결과를 개선시키기 위해 관성센서를 이용한 inertial navigation system(INS) 정보와의 데이터 융합을 수행하였다.
INS/MPA 통합 항법 시스템은 종래의 INS/GPS 약결합(loosely-coupled) 기법과 매우 유사한 방법으로 수행되고 Kalman filter를 이용해 알고리즘을 구현하였다. MPA에서 제공되는 위치와 자세 정보는 KF의 measurement 정보로 사용되고 1KHz의 높은 주기로 생성되기 때문에 INS의 항법해 정확도 향상에 큰 장점을 가져다 준다.
4개의 전자석과 소형 센서 모듈을 이용한 실험을 통해 알고리즘을 검증하였다. 또한, 후처리로 수행하는 알고리즘의 특징을 이용해 optimal smoother 기법을 적용한 결과를 확인하였다.
INS/MPA 통합 항법 시스템은 종래의 INS/GPS 약결합(loosely-coupled) 기법과 매우 유사한 방법으로 수행되고 Kalman filter를 이용해 알고리즘을 구현하였다. MPA에서 제공되는 위치와 자세 정보는 KF의 measurement 정보로 사용되고 1KHz의 높은 주기로 생성되기 때문에 INS의 항법해 정확도 향상에 큰 장점을 가져다 준다.
4개의 전자석과 소형 센서 모듈을 이용한 실험을 통해 알고리즘을 검증하였다. 또한, 후처리로 수행하는 알고리즘의 특징을 이용해 optimal smoother 기법을 적용한 결과를 확인하였다.
목차
제1장 서론 1제1절 연구 배경 및 동향 1제2절 연구 내용 2제3절 논문의 구성 3제2장 The AC Magnetic P/A Determination System 5제1절 Frequency Division Multiple Access (FDMA) 5제2절 AC 자기장을 이용한 위치/자세 항법 알고리즘 9제3장 INS Overview 12제1절 Reference Frames and Transformation 121. Body Frame 122. Navigation Frame 133. Frame Transformations 134. Quaternions 14제2절 INS Mechanization Equations 16제4장 INS/MPA 통합 항법 시스템 18제1절 INS/MPA Integration Scheme 18제2절 실내 항법 좌표계 정의 20제5장 Kalman filter algorithm 21제1절 Derivation of INS Error Equations 211. Perturbation Analysis 212. Position Error Dynamics 223. Velocity Error Dynamics 234. Attitude Error Dynamics 245. Implementation of the INS/MPA Kalman filter 26제6장 실험 및 결과 분석 31제1절 실험 환경 구성 311. 실험 및 데이터 획득 312. AC Magnetic Field Map 생성 35제2절 후처리 결과 분석 39제3절 관성 센서 비교 분석 461. Allan variance ? ADIS16445 472. Allan variance ? MPU3300 & SCA3100-D07 493. 관성 센서를 이용한 INS/MPA 결합 결과 비교 분석 52제7장 Optimal Smoother 결과 분석 56제1절 Optimal Smoother 561. Optimal Fixed-Interval Smoother 562. Rauch-Tung-Striebel(RTS) Smoother 65제2절 RTS Smoother 실험 구성 및 결과 70제8장 결론 73참고문헌 75국문초록 78
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