진자운동과 칼만필터를 이용한 관성측정장치의 보정

Title
진자운동과 칼만필터를 이용한 관성측정장치의 보정
Authors
이경호
Keywords
진자운동과칼만필터를이용한관성측정장치의보정
Issue Date
2011
Publisher
인하대학교
Abstract
근래에 들어 MEMS(Micro-electromechanical systems) 센서의 발달에 따라 많은 분야에서 사용되고 있다. MEMS 센서는 그 가격적인 측면에서 매우 큰 장점을 가지고 있으나, 오차의 보정이 이루어지지 않을 경우 그 정확도가 현저히 낮다는 단점이 있다. MEMS 센서는 대량생산을 하기 때문에 각각의 제품이 보정되지 않고, 이를 사용하는 사용자가 직접 보정을 해 주어야 한다. 일반적으로 관성센서는 Rate table을 이용하여 보정을 한다. 하지만 이러한 장비는 실험실 레벨에서 사용을 하기에는 고가의 장비이므로, 본 연구에서는 진자를 기반으로 하는 보정 시스템을 이용하여 관성센서의 보정을 하였다. 진자의 끝부분에 보정하고자 하는 센서를 장착하고, 초기에 일정한 각도를 주어 진자를 운동시킨다. 진자에 부착된 각도 센서를 이용하여 진자의 각도를 측정하고, 이를 장착각과 위치에 대한 연산을 하여 진자에 가해지는 가속도와 각속도로 변환을 할 수 있다. 이렇게 생성된 기준값과 실제 센서에서 측정된 측정값의 보정계수를 Extended Kalman Filter를 이용하여 추정을 하였다.
Description
1. 서론 1 2. 관성측정장치 3 2.1 MEMS 센서 3 2.2 센서 스펙 4 2.3 관성측정장치의 오차요소 6 2.3.1 온도에 따른 관성 센서의 오차 특성 6 2.3.2 일반적인 관성센서의 오차요소 12 2.4 관성측정장치의 측정방정식 13 3. 진자 보정시스템 15 3.1 진자 보정시스템 15 3.1.1 센서 장착 부 15 3.1.2 진자운동 측정 부 15 3.2 좌표계 정의 16 3.2.1 Local axis - NED 좌표계 16 3.2.2 Pendulum body axis - body 좌표계 16 3.2.3 Sensor body axis - sensor 좌표계 16 3.3 좌표 변환 17 3.3.1 NED 좌표계 <-> body 좌표계 17 3.3.2 body 좌표계 <-> sensor 좌표계 17 3.4 진자 운동방정식 17 3.5 기준값 생성 17 3.5.1 기준 각속도 생성 18 3.5.2 기준 가속도 생성 18 4. 추정필터의 구성 19 4.1 Kalman Filter 19 4.2 Extended Kalman Filter 19 4.3 보정계수 추정 필터의 구조 20 4.4 진자 운동계수의 추정 20 4.4.1 시스템 방정식 20 4.4.2 측정 방정식 21 4.5 관성 센서 보정계수의 추정 21 4.5.1 측정방정식 21 4.5.2 보정계수 재구성 23 5. 수치 시뮬레이션 24 5.1 진자 운동계수의 추정 24 5.2 관성센서 보정계수의 추정 29 6. 결론 39 7. 참고문헌 40
URI
http://dspace.inha.ac.kr/handle/10505/22812
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College of Engineering(공과대학) > Aerospace Engineering(항공우주공학) > Theses(항공우주공학 석박사 학위논문)
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