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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 전인식
- 발행연도
- 2020
- 저작권
- 건국대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수7
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본 연구는 GPS 센서와 IMU(Inertial Measurement Unit)를 융합하여 구조물의 변위를 측정하기 위해 수행하였다. GPS의 PPP(Precise Point Positioning) 데이터를 사용하였고 IMU를 사용하여 구조물의 거동을 측정하였다. GPS는 고주파 진동을 관측하기 어렵고 IMU는 적분을 이용하여 변위를 도출할 때 표류현상이 발생하여 변위를 도출할 수 없다. 이와 같은 PPP와 IMU의 각각의 단점을 Kalman 필터로 융합하면 가속도를 적분할 때 발생하는 표류현상을 PPP 데이터가 잡아주는 역할을 하여 고주파 진동의 변위 관측이 가능해진다.
실험을 총 3회 진행하였다. 성능 검증을 위해서 비교적 정확도가 높은 GPS의 VRS(Virtual Reference Station) 데이터를 비교 데이터로 하였으며 실제자료 (ground truth data)로서 레이져 변위계를 이용하여 측정한 변위를 검증자료로 사용하였다. 즉, 레이저 변위계의 자료를 Kalman 필터를 거친 변위와 비교하였다. 실험은 저주파에서 고주파 영역까지 다양하게 진행했으며 좌우 진동과 연직 진동을 모두 관측하였다.
실험 결과는 저주파 영역대와 10 가 넘는 고주파 영역에서 레이져 변위계의 변위와 비슷한 진동을 하는 것을 확인할 수 있었다. 에너지 스펙트럼을 비교하였을 때 정확한 첨두점을 맞추지는 못했지만 Peak가 발생하는 영역과 에너지 스펙트럼이 유사한 형태를 포착하는 것을 확인할 수 있었다. 실험 결과를 교차상관관계를 이용하여 원시시그널에서 Kalman 필터를 거친 결과를 비교하였을 때 교차상관관계가 대폭 상승하는 것을 확인할 수 있었다. 대부분의 오차는 시간 동기화에서 발생하는 것으로 판단되어 센서들의 동시성만 확보가 된다면 정확도가 대폭 상승할 것으로 사료된다.
실험을 총 3회 진행하였다. 성능 검증을 위해서 비교적 정확도가 높은 GPS의 VRS(Virtual Reference Station) 데이터를 비교 데이터로 하였으며 실제자료 (ground truth data)로서 레이져 변위계를 이용하여 측정한 변위를 검증자료로 사용하였다. 즉, 레이저 변위계의 자료를 Kalman 필터를 거친 변위와 비교하였다. 실험은 저주파에서 고주파 영역까지 다양하게 진행했으며 좌우 진동과 연직 진동을 모두 관측하였다.
실험 결과는 저주파 영역대와 10 가 넘는 고주파 영역에서 레이져 변위계의 변위와 비슷한 진동을 하는 것을 확인할 수 있었다. 에너지 스펙트럼을 비교하였을 때 정확한 첨두점을 맞추지는 못했지만 Peak가 발생하는 영역과 에너지 스펙트럼이 유사한 형태를 포착하는 것을 확인할 수 있었다. 실험 결과를 교차상관관계를 이용하여 원시시그널에서 Kalman 필터를 거친 결과를 비교하였을 때 교차상관관계가 대폭 상승하는 것을 확인할 수 있었다. 대부분의 오차는 시간 동기화에서 발생하는 것으로 판단되어 센서들의 동시성만 확보가 된다면 정확도가 대폭 상승할 것으로 사료된다.
목차
제1장 서론 1제1절 연구배경 및 목적 1제2절 연구동향 4제2장 동적변위 계측센서 5제1절 관성센서 (IMU) 51. 관측센서 소개 52. 가속도 적분 표류 (drift) 현상 5제2절 GPS(Global Positioning System) 91. GPS 측량 92. GPS를 이용한 구조물 변위측정 103. GPS 계측센서 11제3절 레이저 변위계 11제4절 센서융합 12제5절 관측장비 성능 실험 161. GPS 정지측량 162. 레이저 변위계 173. 실험장비 시간 동기화 19제3장 구조물 변위 실험 21제1절 관측장비 성능 실험 231. 센서융합 가능성 확인 실험 232. 해안에서의 성능 실험 253. 성능 향상을 위한 실험 27제4장 결과 및 분석 29제1절 가능성 확인 실험 결과 291. Test 1 실험 결과 292. Test 2 실험 결과 313. Test 3 실험 결과 34제5장 결론 및 제안 401. 결론 402. 향후 연구과제 41참고문헌 42부록 44국문초록 89
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