자세 추적 알고리즘 기반의 항공기용 지능형 헬멧시현시스템 설계 및 구현 :

황상현

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자료유형: 학위논문

저자정보: 황상현 (금오공과대학교, 금오공과대학교 대학원)

지도교수: 김동성

발행연도: 2017

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이용수4

이 논문의 연구 히스토리 (3)

2017

지능형 헬멧시현시스템 설계 및 시험평가

황상현 한국항공우주학회지 2017.05 학술저널

회전익 항공기 조종사용 헬멧시현시스템 설계 및 시험평가

황상현 , 정철주 한국항공우주학회 학술발표회 초록집 2017.04 학술대회자료

자세 추적 알고리즘 기반의 항공기용 지능형 헬멧시현시스템 설계 및 구현

황상현 IT융복합공학과 2017.01 학위논문

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본 논문은 조종사가 사전에 시현화면 구성을 프로그래밍 함으로써 복잡한 운용절차를 단순화하고, 지형능선 특징추출을 통해 능선을 비교 인식함으로써 3차원 고도오차를 자동적으로 보정하고, 관성센서와 광학센서의 최적 측정조건을 인식하여 적응형 상보필터를 동작시키는 지능형 헬멧시현시스템(IHMDS, Intelligent Helmet Mounted Display System)의 설계 및 구현에 대한 내용을 기술한다. 최신 헬멧시현시스템 추세를 반영하여 3차원 전자지도 시현, IR 영상시현, hybrid형 헬멧 자세추적, 바이저 반사형 광학계, 야시카메라 영상시현 및 경량 복합소재 헬멧쉘 등의 기능을 설계에 적용하였다. 또한 회절소자를 이용한 투과형 영상발광면, 인체와 동일한 미간을 갖는 굴절형 야시카메라, 머리 밀착용 에어포켓 등의 신개념 설계를 제안하였다. 모든 구성품의 구현을 완료한 후 실험을 수행하여 기능과 성능을 검증하였다.

#Helmet Mounted Display #Helmet Tracking System

제 1 장 서 론 1
1.1 연구 배경 1
1.2 연구 내용 3
제 2 장 시스템 요구사항 분석 5
2.1 헬멧시현시스템 요구사항 분석 5
2.1.1 헬멧시현시스템 기술사례 분석 5
2.1.2 지능형 헬멧시현시스템 성능 정의 7
2.2 헬멧 자세추적시스템 요구사항 분석 9
2.2.1 헬멧 자세추적 기술사례 분석 9
2.2.2 헬멧 자세추적 오차요소 분석 10
2.2.3 헬멧 자세추적 성능 정의 11
제 3 장 지능형 헬멧시현시스템(IHMDS) 설계 14
3.1 IHMDS 통합 개발환경(SIE) 설계 14
3.2 IHMDS 설계 16
3.2.1 IHMDS 아키텍처 16
3.2.2 IHMDS 상태 및 모드 17
3.2.2.1 IHMDS 상태 17
3.2.2.2 IHMDS 모드 19
3.3 헬멧 영상시현기(HDU) 설계 20
3.4 헬멧 시현컴퓨터(HDC) 설계 25
3.5 기타 구성품(HCU/TCU/HEM/NVC) 설계 28
3.5.1 HCU 설계 28
3.5.2 TCU 설계 30
3.5.3 HEM 설계 31
3.5.4 NVC 설계 33
3.6 3차원 전자지도 고도오차 보정기법 설계 34
3.6.1 3차원 전자지도 능선 추출 35
3.6.1.1 Depth map 능선 추출 35
3.6.1.2 ROI mask 설정 37
3.6.2 카메라 영상 능선추출 39
3.6.2.1 카메라 영상 능선추출 과정 39
3.6.2.2 Edginess 계산 39
3.6.2.3 Dynamic programming을 이용한 능선 추출 40
3.6.3 특징 및 대응관계 검출 41
3.7 헬멧 설계 43
제 4 장 헬멧 자세추적 기법 설계 45
4.1 헬멧 자세추적시스템(HTS) 설계 45
4.1.1 헬멧 자세추적시스템 아키텍처 45
4.1.2 좌표계 정의 49
4.2 광학센서를 이용한 헬멧 자세추적 기법 50
4.2.1 TCU 렌즈 광학왜곡 보정 기법 51
4.2.2 LED 특징점 추출 기법 53
4.2.3 LED 인덱싱 알고리즘 54
4.2.4 P4P 알고리즘 56
4.2.5 자세 결정 알고리즘 57
4.2.6 LED 그룹 선택 알고리즘 59
4.2.7 LED 굴절 보상 알고리즘 62
4.3 관성센서를 이용한 헬멧 자세추적 기법 65
4.3.1 MEMS형 관성센서 분석 65
4.3.2 STIM300의 오차성분 분석 68
4.3.3 관성센서(IMU) 기반 자세추정 기법 69
4.3.4 항공기 관성센서와 헬멧 IMU 간의 정렬 기법 69
4.3.5 자세추정 정확도 향상을 위한 전처리 70
4.3.6 IMU의 좌표축 정렬 71
4.4 적응형 상보필터 알고리즘 72
4.5 헬멧 자세추적 소프트웨어 설계 76
4.5.1 헬멧 자세추적 소프트웨어 구조 76
4.5.2 헬멧 자세추적 알고리즘 구현 77
제 5 장 IHMDS 성능분석 및 실험 80
5.1 IHMDS 시스템 성능분석 80
5.1.1 IHMDS 시스템 성능분석 실험 80
5.1.2 헬멧 영상시현기(HDU) 성능분석 실험 82
5.1.3 헬멧 시현컴퓨터(HDC) 성능분석 실험 84
5.1.4 기타 구성품(HCU/TCU/HEM/NVC) 성능분석 실험 86
5.1.5 3차원 전자지도 고도오차 보정기법 성능분석 실험 87
5.1.5.1 정합오차 보정 성능분석 실험 87
5.1.5.2 고도오차 보정 성능분석 실험 88
5.1.6 헬멧 성능분석 실험 89
5.2 헬멧 자세추적시스템(HTS) 성능분석 실험 92
5.2.1 헬멧 자세추적시스템 실험환경 92
5.2.2 헬멧 자세추적시스템 성능분석 실험 94
제 6 장 결 론 99
[참고 문헌] 102

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