임의 위치 IMU 장착 시스템에서 상태변수 추가를 이용한 자세 결정 알고리즘

Abstract

본 연구에서는 IMU (Inertial Measurement Unit)을 이용하여 자세를 결정하는 알고리즘에 관한 연구내용 을 제시한다. IMU를 이용하여 자세를 결정하는 시스템은 일반적으로 IMU가 자세결정 대상의 무게중심에 위 치하는 것을 가정하고 있다. 본 연구를 통하여 IMU가 무게중심에 위치하지 않는 계측 대상에 대한 자세결 정 알고리즘을 제시한다. 자세 결정을 위한 대표적인 접근법 중 하나인 쿼터니언(quaternion)을 이용하여 효과적인 자세 결정을 시도하며, 무게중심까지의 거리는 미지수로 고려하여 추정 필터를 구성한다. 이때, 측정방정식(measurement equation) 구성을 위하여 임의의 부분에 위치한 가속도계(accelerometer)의 센서 모델링을 구성한다. Kalman 필터를 기본으로 하는 제안하는 알고리즘은 시뮬레이션을 통하여 검증된다. 본 연구는 장치의 장착 위치에 의해 나타나는 오차를 감소하는 시도로서 자세 추정의 성능을 향상시킬 수 있으며 나아가 IMU와 GPS의 융합 기법의 고도화에 기여할 수 있을 것으로 기대한다.하여 IMU가 무게중심에 위치하지 않는 계측 대상에 대한 자세결 정 알고리즘을 제시한다. 자세 결정을 위한 대표적인 접근법 중 하나인 쿼터니언(quaternion)을 이용하여 효과적인 자세 결정을 시도하며, 무게중심까지의 거리는 미지수로 고려하여 추정 필터를 구성한다. 이때, 측정방정식(measurement equation) 구성을 위하여 임의의 부분에 위치한 가속도계(accelerometer)의 센서 모델링을 구성한다. Kalman 필터를 기본으로 하는 제안하는 알고리즘은 시뮬레이션을 통하여 검증된다. 본 연구는 장치의 장착 위치에 의해 나타나는 오차를 감소하는 시도로서 자세 추정의 성능을 향상시킬 수 있으며 나아가 IMU와 GPS의 융합 기법의 고도화에 기여할 수 있을 것으로 기대한다.