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고체형 정밀 공진 자이로스코프를 위한 이차 PLL 루프필터 기반 위상제어루프 설계
박상준(Sang-Jun Park),용기력(Ki Ryeok Yong),이영재(Young Jae Lee),성상경(Sangkyung Sung) 제어로봇시스템학회 2012 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.18 No.6
This paper suggests a design method of an improved phase control loop for tracking resonant frequency of solid type precision resonant gyroscope. In general, a low cost MEMS gyroscope adapts the automatic gain control loops by taking a velocity feedback configuration. This control technique for controlling the resonance amplitude shows a stable performance. But in terms of resonant frequency tracking, this technique shows an unreliable performance due to phase errors because the AGC method cannot provide an active phase control capability. For the resonance control loop design of a solid type precision resonant gyroscope, this paper presents a phase domain control loop based on linear PLL (Phase Locked Loop). In particular, phase control loop is exploited using a higher order PLL loop filter by extending the first order active PI (Proportion-Integral) filter. For the verification of the proposed loop design, a hemispherical resonant gyroscope is considered. Numerical simulation result demonstrates that the control loop shows a robust performance against initial resonant frequency gap between resonator and voltage control oscillator. Also it is verified that the designed loop achieves a stable oscillation even under the initial frequency gap condition of about 25 Hz, which amounts to about 1% of the natural frequency of a conventional resonant gyroscope.
특징점 정합 필터 결합 SIFT를 이용한 상대 위치 추정
곽민규(Mingyu Gwak),성상경(Sangkyung Sung),윤석창(Sukchang Yun),원대희(Dae Hee Won),이영재(Young Jae Lee) 한국항공우주학회 2009 韓國航空宇宙學會誌 Vol.37 No.8
본 논문은 INS/vSLAM 통합 항법 시스템의 성능 향상을 위한 기초 연구로써, 비전 센서의 영상처리 성능을 향상을 위한 알고리즘 개발에 목표를 두고 있다. 비전센서의 영상처리 알고리즘으로 SIFT 알고리즘을 사용하였으며, SIFT 알고리즘의 특징점 정합 성능을 개선하기 위해 특징점 정합 필터를 적용하였다. 본 논문에서 제안한 알고리즘을 이용하여 기존의 SIFT 알고리즘을 파라미터 조절한 경우보다 향상된 결과를 얻을 수 있었다. 차후 실시간 통합 항법 시스템에 적용하기 위해서 알고리즘의 속도를 향상시키는 작업이 필요하다. The purpose of this paper is an image processing algorithm development as a base research achieving performance enhancement of integrated navigation system. We used the SIFT (Scale Invariant Feature Transform) algorithm for image processing, and developed feature point matching filter for rejecting mismatched points. By applying the proposed algorithm, it is obtained better result than other methods of parameter tuning and KLT based feature point tracking. For further study, integration with INS and algorithm optimization for the real-time implementation are under investigation.
서울 도심지에서의 QZSS를 이용한 GPS 확장시스템의 가용도 평가
유경호(Kyungho Yoo),성상경(SangKyung Sung),강태삼(Taesam Kang),이영재(Youngjae Lee),이은성(Eunsung Lee),이상욱(Sanguk Lee) 한국항공우주학회 2008 韓國航空宇宙學會誌 Vol.36 No.8
본 논문에서는 사용자 위치결정에 널리 사용되는 GPS를 일본의 QZSS (Quasi-Zenith Satellite System)과 결합하여 서울 도심지역에서의 위성항법시스템의 가용도 및 DOP (Dilution Of Precision)성능을 분석하였다. QZSS 궤도 파라메터를 이용한 궤도 시뮬레이터를 구현하였다. 3D GIS 수치지도를 기반으로 서울 도심의 3차원 모델을 생성하고, 위성 관측 알고리즘을 이용하여 구성한 가시위성 시뮬레이션 시스템에 대해 기술하였다. 서울 도심지에서 GPS와 QZSS의 결합을 통한 가용도와 DOP 성능 향상을 보였다. This paper analyzes the availability and Dilution Of Precision (DOP) of GPS, widely used in positioning, with and without augmentation using QZSS (Quasi-Zenith Satellite System). Orbit simulator for QZSS is developed using Kepler’s orbital parameters. Also 3D modeling technique based on three-Dimensional GIS digital map and satellite tracking algorithm for visible satellite simulation system are discussed. Performance improvement of the availability and DOP were achieved by combining GPS with QZSS at urban environment of Seoul.
영상기반항법을 위한 파티클 필터 기반의 특징점 추적 필터 설계
원대희(Dae Hee Won),성상경(Sangkyung Sung),이영재(Young Jae Lee) 한국항공우주학회 2012 韓國航空宇宙學會誌 Vol.40 No.1
본 논문은 영상기반항법에서 특징점의 이동변위가 큰 경우에도 추적 성능을 확보할 수 있는 파티클 필터 기반의 특징점 추적 필터를 설계하였다. 기존 KLT(Kanade-Lucas-Tomasi) 알고리즘에서 이동량이 큰 경우의 추적 성능을 향상시키기 위해 특징점의 동역학 모델을 적용하였고, 불규칙적인 영상정보의 특성을 반영하기 위해 파티클 필터를 사용하였다. 저장된 이미지로 KLT 알고리즘과의 특징점 추적 성능을 비교한 결과 제안한 알고리즘은 큰 이동량을 갖는 경우에도 추적 기능을 유지하는 것을 확인하였다. In this study, a feature-points-tracking algorithm is suggested using a particle filter for vision based navigation system. By applying a dynamic model of the feature point, the tracking performance is increased in high dynamic condition, whereas a conventional KLT (Kanade-Lucas-Tomasi) cannot give a solution. Futhermore, the particle filter is introduced to cope with irregular characteristics of vision data. Post-processing of recorded vision data shows that the tracking performance of suggested algorithm is more robust than that of KLT in high dynamic condition.
자동이득 제어루프를 이용한 진폭제어방식의 공진형 가속도계 설계
윤석창(Sukchang Yun),성상경(Sangkyung Sung),이영재(Young Jae Lee),강태삼(Taesam Kang) 한국항공우주학회 2008 韓國航空宇宙學會誌 Vol.36 No.7
본 논문에서는 안정된 진동을 얻기 위한 자동 이득 제어(AGC) 루프를 이용하여 자가 유지 특성을 갖는 공진형 가속도계를 설계하였다. 제안된 가속도계의 기본 원리는 가속도 입력시, 가변 진동의 진폭을 일정하게 유지시키는 방법을 이용한다. 시스템 모델링과 진동의 포락선을 고려한 루프 설계 및 변환를 통하여 다양한 가속도 입력 하에서 진동 신호의 진폭을 일정하게 유지하도록 제어기를 설계하였고, 시뮬레이션 결과를 통해 실현가능성을 확인하였다. 따라서 고안된 공진 가속도계는 산업과 민간 응용 분야에 있어서 제어용 등급의 관성 측정 시스템에 적용될 수 있을 것으로 기대한다. In this paper, we introduce a new design approach for self-sustained resonant accelerometer, that takes advantage of the automatic gain control (AGC) loop to achieve a stabilized oscillation dynamics. Fundamental idea of this accelerometer is to maintain uniform amplitude of oscillation under input accelerations. Through system modeling and loop transformation considering the envelope of oscillation, the controller is designed to maintain uniform amplitude in oscillation under dynamic input acceleration. The simulation results demonstrate the feasibility of the proposed accelerometer design, which is applicable to control grade inertial measurement system in industrial and civil application fields.
복합항법시스템을 위한 Levenberg-Marquardt 최적화 기법 기반 자세추정 성능연구
김연조(Yeonjo Kim),이병진(Byungjin Lee),성상경(Sangkyung Sung) 제어로봇시스템학회 2018 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.24 No.3
The initial alignment procedure estimating initial vehicle attitude has a large impact on the quality of navigation solutions. However, the conventional initial alignment procedure should be performed under static condition. In this paper, we propose initial attitude estimation method for INS/GNSS integrated system under dynamic condition. The proposed method uses two velocity differential vectors, one is expressed in initial body frame and the other is expressed in local navigation frame. Each velocity vector is derived from traditional navigation equation and can be calculated using IMU and GNSS measurements. These two vectors comprise cost function to estimate initial attitude. The cost function, also called Wahba’s problem, is solved through the Levenberg-Marquardt algorithm which provide fair estimation results for dynamic motions of ground vehicle.