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이정근 (한경대학교) 전태형 (한경대학교)
저널정보
제어로봇시스템학회 제어로봇시스템학회 논문지 제어로봇시스템학회 논문지 제24권 제5호
발행연도
2018.5
수록면
431 - 437 (7page)
DOI
10.5302/J.ICROS.2018.18.0022

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An attitude and heading reference system (AHRS) based on inertial and magnetic measurement unit (IMMU) signals has a critical problem, in that the heading estimation accuracy can be degraded by magnetic distortion-induced uncertainty related to magnetometer signals. Although several distortion compensation mechanisms have been developed to deal with this issue and they showed improvement to some extent, they have an inherent limitation in that magnetic distortion-induced uncertainty is inevitable in many environments. This paper proposes a constrained AHRS Kalman filter (KF) to reduce magnetic distortioninduced uncertainty in heading estimation by exploiting the acceleration-level kinematic constraint of a spherical joint. In particular, this paper focuses on a two-link system that is connected by a spherical joint, where one link is exposed to magnetic distortions and the other link is not. The proposed KF improves the heading estimation of the former link using constraint projection. Our experimental results showed the superiority of the proposed KF to conventional unconstrained KF: The root mean square errors of the heading estimation with the proposed KF were 0.75° in Test 1 and 1.85° in Test 2, while those from the conventional KF were 3.50° in Test 1 and 10.73° in Test 2.
#IMMU #magnetic distortion-induced uncertainty #AHRS #kinematic constraint #Kalman filter

목차

Abstract
I. 서론
II. 구속형 AHRS 칼만 필터
III. 실험
IV. 결과 및 고찰
V. 결론
REFERENCES

참고문헌 (15)

참고문헌 신청
Y. S. Seo and J. Y. Chee, “Foot motion estimation smoother using inertial sensors,” Journal of Institute of Control, Robotics and Systems (in Korean), vol. 18, no. 5, pp. 471-478, May 2012. B. H. W. Koning, M. M. Van Der Krogt, C. T. M. Baten, and B. F. J. M. Koopman, “Driving a musculoskeletal model with inertial and magnetic measurement units,” Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering, vol. 18, no. 9, pp. 1003-1013, Jul. 2015. Y. J. Hwang and S. B. Choi, “Vehicle orientation estimation by using magnetometer and inertial sensors,” Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers (in Korean), vol. 24, no. 4, pp. 408-415, Jul. 2016. H. Brock and Y. Ohgi, “Development of an inertial motion capture system for kinematic analysis of ski jumping,” Proc. of the Institution of Mechanical Engineers, Part P: Journal of Sports Engineering and Technology, vol. 231, no. 4, pp. 275-286, Dec. 2017. Y. S. Park, W. S. Choi, S. I. Han, and J. M. Lee, “Navigation system of UUV using multi-sensor fusion-based EKF,” Journal of Institute of Control, Robotics and Systems (in Korean), vol. 22, no. 7, pp. 562-569, Jul. 2016.

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