차량 간 GPS 공통 가시위성 검색을 통한 상대위치 추정 정확도 향상에 대한 연구

본 논문은 저가의 GPS 수신기와 MEMS급 IMU, B-CDMA 무선 통신 모듈을 이용한 다수 차량의 상대위치 추 정에 관한 연구이다. 차량의 상대위치를 추정함에 있어서, 각 차량의 가시 위성 조합이 불일치 할 경우 오차가 급증하는 현상이 발생한다. 본 논문에서는, 이를 개선하기 위하여 측정치 기반으로 상대위치를 계산하는 RGPS 알고리즘을 제안한다. 동시에 GPS/INS 통합 항법 알고리즘을 적용하여 각 차량의 방향각과 속도를 추정한다. 최종적으로 RGPS 알고리즘과 각 차량의 GPS/INS 통합항법 알고리즘 결과를 사용한 Position Integration Filter 알고리즘으로부터 최종적인 상대위치와 상대속도를 추정한다. 이와 같은 연구 결과를 증명하기 위하여 실제 실 험을 통하여 추정 결과를 확인하였다. 실시간 프로그램과 실험용 모형 차량을 제작하여 상대위치, 상대속도 추 정 실험을 실시, 실제 환경에서의 알고리즘의 성능을 검증하였다.In this paper, we present relative positioning algorithm for moving land vehicle using GPS, MEMS IMU and B-CDMA module. This algorithm does not calculate precise absolute position but calculates relative position directly, so additional infrastructure and I2V communication device are not required. Proposed algorithm has several steps. Firstly, unbiased relative position is calculated using pseudorange difference between two vehicles. Simultaneously, the algorithm estimates position of each vehicle using GPS/INS integration. Secondly, proposed algorithm performs filtering and finally estimates relative position and relative velocity. Using proposed algorithm, we can obtain more precise relative position for moving land vehicles with short time interval as IMU sensor has. The simulation is performed to evaluate this algorithm and the several field tests are performed with real time program and miniature vehicles for verifying performance of proposed algorithm.OAIID:oai:osos.snu.ac.kr:snu2012-01/102/0000003405/9SEQ:9PERF_CD:SNU2012-01EVAL_ITEM_CD:102USER_ID:0000003405ADJUST_YN:NEMP_ID:A000360DEPT_CD:446CITE_RATE:0FILENAME:05 한영민(927~934).pdfDEPT_NM:기계항공공학부EMAIL:[email protected]_YN:NCONFIRM:

Anlaysis of the varing interaction effects of natural resources abundance on economic growth : empirical evidence from Latin America

Thesis(masters) --서울대학교 대학원 :국제학과(국제지역학전공),2008. 2.Maste

A Study on Cycle Slip Detection of Single Frequency GNSS Receiver using Low Cost INS

학위논문 (박사)-- 서울대학교 대학원 : 기계항공공학부, 2016. 2. 기창돈.반송파 사이클 슬립 검출은 GNSS 반송파 측정치 기반 위치 결정 알고리즘에 있어서 매우 중요한 이슈 중 하나이다. 사이클 슬립이 발생할 경우 반송파 기반 위치 결정 방식의 cm 급 위치 정확도를 더 이상 보장할 수 없기 때문이다. 따라서 사이클 슬립 검출은 반송파 기반 위치 결정 방식의 선처리 과정으로 반드시 수행된다. 기존의 사이클 슬립 검출에 대한 연구는 다중주파수 측정치 기반의 방식과 단일주파수 기반의 방식으로 분류할 수 있다. 다중주파수 측정치 기반의 방식의 경우 높은 사이클 슬립 검출 성능을 가지지만 다중주파수 수신기에만 활용 가능하다는 한계가 있다. 다중주파수 수신기는 그 금액이 수 천 만원에 달하여 대부분 측지, 측량 등의 특정한 목적에 활용된다. 일반적으로 휴대폰, 차량 내비게이션 등에 사용되는 수신기는 단일주파수 측정치만을 제공한다. 단일주파수 측정치를 활용하는 사이클 슬립 검출 방식의 경우에는 비용적으로 저가이지만 활용 가능한 측정치가 제한되기 때문에 사이클 슬립 검출 성능이 다중주파수 측정치 기반 방식에 미치지 못한다. 본 연구에서는 상용적으로 널리 활용되는 단일주파수 수신기를 위한 사이클 슬립 검출 알고리즘에 대한 연구를 수행하였다. 단일주파수 측정치 기반 사이클 슬립 검출 방식의 성능적인 한계를 극복하기 위해 시간 차분된 반송파 측정치 및 저가 INS, 위성배치 정보를 활용하여 저가이면서도 높은 정확도를 가지는 사이클 슬립 검출 알고리즘을 제안하였다. INS 기반 사이클 슬립 검출 알고리즘의 오차 요소를 수식적으로 분석한 결과 사이클 슬립 검출 성능을 결정하는 요소가 절대위치 정확도가 아닌 GNSS 측정치 에폭 간 상대위치 정확도가 됨을 발견하였고 이를 기반으로 시간 차분된 반송파 측정치를 GNSS/INS 필터 측정치로 활용하여 GNSS 측정치 에폭 간 상대위치를 정밀하게 추정함으로써 기존의 단일주파수 측정치 기반 알고리즘 대비 사이클 슬립 검출 성능을 크게 향상시켰다. 또한 사이클 슬립 검출의 비용적인 면을 고려하기 위하여 사이클 슬립 검출 목표 성능 달성을 위한 관성센서 성능을 수식적으로 유도하였고 그 결과를 시뮬레이션 및 실험을 통해 확인하였다. 이에 더불어 기존 방법들에서는 고려되지 않은 위성 배치 정보를 사이클 슬립 검출에 적용하여 동일한 성능의 관성센서를 가지고도 사이클 슬립 성능을 향상시킬 수 있는 알고리즘을 개발하였다. 이를 검증하기 위해 시뮬레이션 및 차량 실험을 수행하였으며 그 결과 사이클 슬립 검출 성능이 최대 60%까지 향상되는 것을 확인하였다. 결과적으로 제안된 알고리즘을 통해 단일주파수 반송파 측정치 및 MEMS 급 관성센서 만을 이용하여 1 사이클 슬립까지 검출이 가능하였다.I. 서론 1 I.1 연구 동기 및 목적 1 I.2 연구 동향 4 I.3 연구 내용 및 방법 9 I.4 연구 결과의 기여도 12 I.4.1 단일주파수 반송파 측정치 및 MEMS 급 관성센서를 활용한 고 성능 사이클 슬립 검출 기술 제안 12 I.4.2 위성 배치 정보를 활용한 사이클 슬립 검출 성능 향상 알고리즘 제안 13 II. GNSS/INS 복합 항법 시스템 15 II.1 GNSS (Global Navigation Satellite System) 15 II.1.1 GNSS 구성 요소 15 II.1.2 GNSS 측정치 21 II.1.3 GNSS 오차 요소 27 II.2 INS (Inertial Navigation System) 32 II.2.1 INS 개요 32 II.2.2 관성센서 34 II.2.3 INS Mechanization 38 II.3 GNSS/INS 복합 항법 41 II.3.1 GNSS/INS 복합 항법 개요 41 II.3.2 GNSS/INS 복합 항법 필터 45 III. GNSS/INS 복항 항법 기반 GNSS 사이클 슬립 검출 49 III.1 GNSS 반송파 사이클 슬립 49 III.2 GNSS/INS 복합 항법 기반 사이클 슬립 검출 52 III.2.1 사이클 슬립 검출 알고리즘 개요 52 III.2.2 사이클 슬립 검출 모니터링 값 55 III.2.3 사이클 슬립 검출 모니터링 값 분석 60 III.2.4 사이클 슬립 검출 Threshold 71 III.3 사이클 슬립 검출 성능 설계 80 III.3.1 1 사이클 슬립 검출을 위한 관성센서 성능의 수식적인 유도 81 III.3.2 시뮬레이션 및 실험을 통한 관성센서 성능 선택 104 IV. 사이클 슬립 검출 성능 개선 방안 136 IV.1 위성 배치를 활용한 사이클 슬립 검출 성능 향상 136 IV.1.1 위성 배치와 사이클 슬립 검출 성능의 관계 분석 137 IV.1.2 위성 배치를 고려한 사이클 슬립 검출 알고리즘 143 IV.1.3 최적 위성 조합 검색 알고리즘 149 IV.1.4 시뮬레이션을 통한 최적 위성 조합 효과 분석 157 IV.2 위성 배치를 고려한 TDCP/INS 복합 항법 기반 사이클 슬립 검출 알고리즘 성능 분석 178 IV.2.1 시뮬레이션 결과 178 IV.2.2 실 주행 차량 실험 결과 198 V. 결론 및 향후 과제 232 참고 문헌 234 Abstract 244Docto

A Pedestrian Navigation System using Low Cost GPS Receiver and MEMS IMU

학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 기계항공공학부, 2011.2. 기창돈.Maste