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신옥식(Okshik Shin),허세종(Sejong Heo),박찬국(Chan Gook Park) 한국항공우주학회 2010 韓國航空宇宙學會誌 Vol.38 No.7
본 논문에서는 스테레오 카메라 시스템을 이용하여 헬멧의 자세 및 위치를 추정하는 알고리즘을 제안한다. 본 논문에서 구축한 시스템은 두 대의 CCD카메라와 헬멧 그리고 적외선 LED, 영상편집 보드로 구성된다. 이 중 15개의 적외선 LED는 헬멧에 서로 다른 길이로 삼각형 패턴으로 고정되어, 헬멧의 자세 및 위치를 결정하기 위한 특징점이 된다. 본 논문에서 제안한 알고리즘은 특징점 추출, 투영 재구성, 모델 인덱싱 과정으로 구성되며, 단위 쿼터니언(UQ, Unit Quaternion)을 이용하여 자세 및 위치를 추정한다. UQ를 이용하여 회전행렬를 구하면, 회전 행렬이 유니터리 행렬(Unitary Matrix)이 되는 것을 보장할 수 있다. 제안된 알고리즘은 시뮬레이션과 실제 실험 데이터를 이용하여 그 성능을 검증하였다. In this paper, it is proposed that an attitude and position estimation algorithm based on a stereo camera system for a helmet tracker. Stereo camera system consists of two CCD camera, a helmet, infrared LEDs and a frame grabber. Fifteen infrared LEDs are feature points which are used to determine the attitude and position of the helmet. These features are arranged in triangle pattern with different distance on the helmet. Vision-based the attitude and position algorithm consists of feature segmentation, projective reconstruction, model indexing and attitude estimation. In this paper, the attitude estimation algorithm using UQ (Unit Quaternion) is proposed. The UQ guarantee that the rotation matrix is a unitary matrix. The performance of presented algorithm is verified by simulation and experiment.
차재혁(Jaehyuck Cha),허세종(Sejong Heo),박찬국(Chan-Gook Park) 한국항공우주학회 2017 韓國航空宇宙學會誌 Vol.45 No.10
달 탐사에 있어 로버 활용의 필요성은 (구)소련과 중국의 사례와 미국의 수차례에 걸친 화성 탐사로 인해 입증되었다. 달 탐사 로버의 성공적인 운용을 위해서는 높은 정밀도의 항법 성능이 요구되며, 이를 위해서는 높은 정밀도의 초기 정렬이 필수적이다. 일반적으로는 단일 위치 정렬을 수행하나, 높은 수준의 초기 정렬 성능이 필요한 경우 다중위치 정렬을 수행한다. 하지만, 달 환경의 제약으로 인해 달 탐사 로버의 초기 정렬 성능은 지구환경에 비하여 떨어지게 되며, 이는 다중위치 정렬을 수행하여도 극복할 수 없다. 따라서 본 논문에서는 태양 센서를 보조로 활용한 달 환경에서의 다중위치 정렬 기법을 제안한다. 태양 벡터의 측정치 모델을 구성하고, 이에 대한 가관측성 분석을 수행하였다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 제안한 알고리즘의 성능을 분석하였고, 그 결과 초기 자세 추정 성능이 크게 향상되었음을 확인하였다. In lunar exploration, the necessity of utilizing rover is verified by the examples of the Soviet Union and China and the similar Mars missions of the United States. In order to achieve the successful management of a lunar rover, a high precision navigation technique is required, and accordingly, high precision initial alignment is essential. Even though it is general to perform initial alignment in a steady state, a multiposition alignment technique is applied when high performance is needed. On the lunar surface, however, the performance of initial alignment decreases from that on Earth, and it cannot be improved by applying multiposition alignment method owing to certain constraints of lunar environment. In this paper, a sun sensor aided multiposition alignment technique is proposed. The measurement model for a sun vector is established, and its observability analysis is performed. The performance of the proposed algorithm is verified through computer simulations, and the results show the estimation performance is improved dramatically.