실시간 동적 GPS를 이용한 IMU 센서의 오차특성 분석

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 전통적 지상측량 방식이 접근하기 힘든 공간 및 구조물에 대한 위치정보를 가격이 저렴하면서도 크기가 작은 관성센서를 이용하여 취득하기 위한 기초연구이다. 이를 위해서 관성센서를 이용한 위치정보취득 시스템 개발과 현장 적용 실험이 수행되어야 한다. 위치정보는 관성센서만으로 얻어져야 하나 정확도 검증을 위한 테스트 베드 설치의 어려움 때문에 실시간 동적 GPS를 이용한 동시관측으로 테스트 베드를 대신하고 이로부터 관성센서의 특성을 파악하는 것이 본 연구의 목표이다. 개발된 시스템에 대한 현장 실험은 도로에서 총 23회, 철로에서 5회 수행되었다. 직선 도로의 경우 대부분 Network RTK의 성과와 비슷한 양상을 보이나 곡선으로 바뀌면서 관성센서의 안정도에 따라 계속 휘어지는 경우도 발생하였다. 넓은 공터에서 차량을 자유롭게 이동시킨 경우는 차량의 궤적과 비슷한 양상을 보여주고 있으나 실제로는 최대 5m까지 Network RTK 성과와 편차를 보이는 경우도 있었다. 철로의 경우 직선에 대해 매우 안정적인 모습을 보여주고 있으나 곡선으로 접어들면서 곡률반경이 심하게 감소하고 있다. 본 연구에서 200m 이하의 짧은 구간에서 외부의 충격을 최소화 할 경우 관성센서로 취득한 위치 정보는 충분히 보정되어 이용할 수 있는 수준이었으나, 구간이 길어질 경우 관성센서의 각속도 오차 누적으로 인해 만족스럽지 못한 결과를 얻었다. 특히, 직선에서 곡선으로 이동하면서 관성센서의 각속도 역시 변하게 되는데 한 번에 변하지 않고 계속적으로 각속도에 영향을 주어 오차가 커지는 것으로, 이에 대한 영향을 어떻게 줄이느냐에 대한 연구가 추후 필요하다고 사료된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study is a basic research to acquire a location information of space and structures that are not easily accessible by a traditional ground survey method utilizing small and inexpensive inertial sensors. To this end, a development of inertial sensor based location information acquisition system and a field application testing have to be performed. The location information has to be acquired using only inertial sensors; however, for the difficulty in installing a test bed for accuracy validation, simultaneous observation through a dynamic GPS was used for the test bed instead. It is the goal of this study to identify the characteristics of the inertial sensor based on the result. The developed system was field tested on the road total of 23 times and 5 times on the railway. For a straight road, the pattern was similar to the performance of Network RTK, but some continuous curvature was observed depending on the stability of inertial sensor when road changed to a curved line. Similar pattern to the trajectory of vehicle was observed when vehicle was moved freely on a wide open space, however, in reality, there were cases where the deviation of up to 5m in comparison with the Network RTK performance was observed. In the case of rail, it shows a very stable posture on straight line; however, as it enters into a curved rail, the turn radius of curvature is being severely reduced. In this study, location information obtained from the inertial sensor in a short interval of less than 200m can be used with sufficient calibration, but as the longer the interval becomes, the outcome was not satisfactory due to the accumulated angular speed error of the inertial sensor. In particular, the angular velocity of the inertial sensor changes as the line changes from a straight to a curved line; it does not change at a time, but rather changes continuously, thereby influencing the angular velocity to have a bigger error. Further studies on how to reduce the influence on angular velocity is necessary.

목차 (Table of Contents)

• 요지
• Abstract
• 1. 서론
• 2. 연구내용 및 방법
• 3. IMU 위치 측정 시스템 개발
• 4. Network RTK 정확도 분석
• 5. IMU 위치 측정 시스템 적용 및 정확도 분석
• 6. 결론
• 참고문헌

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