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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

김영선 (충남대학교, 忠南大學校 大學院)

지도교수
黃東煥
발행연도
2014
저작권
충남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수1

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이 논문의 연구 히스토리 (7)

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Cameras are used for the navigation system in lots of vehicles such as land vehicles, small-sized and low-cost airborne systems and mobile robots lately. Even though camera-based vision navigation system is sensitive to light condition and suffers from high computational burden, it has greater advantages like light weight, low-cost and low-power consumption.
This paper studies two main subjects related to the landmark-based vision navigation system. Firstly, the geometric effects has been investigated for the landmark geometry in the two-dimensional and three-dimensional vision navigation system. The relationship between the landmark measurement error on the camera focal plane and the navigation error is derived for landmark geometry by perturbation approach. And then DOP(Dilution of Precision) has been expressed separately into the position DOP and the attitude DOP. Values of each DOP have been observed for the various configurations of landmarks. The results show that the position DOP increases as the landmark distance from the vehicle increases and the position DOP and the attitude DOP decrease when the angles between landmarks from vehicle becomes bigger. It is also observed the effects on navigation accuracy for the camera focal length. These DOP research shall be very useful to place artificial landmarks or to select landmark combination to improve navigation performance in the vision navigation and its integrated navigation system.
Secondly, it is proposed the INS(Inertial Navigation System) and vision integrated navigation system considering the vision navigation error for the landmark geometry whose effect is studied in the paper. The INS/vision integration system can make its synergistic relationship. The proposed system is designed to use the landmark measurements to have smallest DOP values in order to improve navigation accuracy. In addition, the system uses focal plane measurements of landmarks for effective usages in an area which has fewer visible landmarks. The integration model is designed to use both sensors complementally in the system. The navigation performance of the proposed system is evaluated through Monte-Carlo simulations and ground-vehicle experiments comparing the other integration model which uses the vision navigation solution. It is shown from the results that the proposed design can give better performance and show robustness in weak landmark environments in particular.
Further researches shall be vision-based context adaptive navigation and a more deeper INS/vision integration method.

목차

목차
그림 목차
표 목차
1장 서론
1.1 연구 배경
1.1.1 항법
1.1.2 GPS/INS 통합항법
1.1.3 대체항법과 비전항법
1.1.4 항법환경 인지 및 DOP
1.1.5 INS/비전 통합항법
1.2 연구 목적 및 내용
1.2.1 랜드마크 배치에 대한 비전항법 오차특성 연구
1.2.2 랜드마크 배치를 고려한 INS/비전 통합항법시스템
1.3 논문의 구성
2장 관성항법과 랜드마크 기반 비전항법
2.1 좌표계
2.2 카메라 모델
2.2.1 얇은 렌즈 모델
2.2.2 핀홀 카메라 모델
2.2.3 약한 원근투영 및 직교투영 카메라 모델
2.3 관성항법
2.3.1 자세 미분 방정식
2.3.2 속도 미분 방정식 및 자세 미분 방정식
2.3.3 관성항법 오차모델
2.4 랜드마크 기반 비전항법
2.4.1 랜드마크
2.4.2 랜드마크 측정
2.4.3 랜드마크 검출 및 추적
2.4.4 2차원 항법해의 결정
2.4.5 3차원 항법해의 결정
3장 랜드마크 배치에 대한 비전항법의 오차특성
3.1 카메라 오차
3.2 2차원 항법에서 랜드마크 배치에 대한 오차특성
3.2.1 랜드마크 배치와 항법오차의 관계
3.2.2 랜드마크 배치에 대한 DOP 관찰
3.3 3차원 항법에서 랜드마크 배치에 대한 오차특성
3.3.1 랜드마크 배치와 항법오차의 관계
3.3.2 랜드마크 배치에 대한 DOP 관찰
4장 랜드마크 배치에 대한 오차특성을 고려한 관성/비전 통합항법시스템 설계
4.1 관성항법 모듈
4.2 비전항법 모듈
4.3 랜드마크 배치에 대한 DOP 계산 모듈
4.4 통합 모듈
4.4.1 비전항법의 항법해를 이용하는 방법
4.4.2 카메라 초점면 측정값을 이용하는 통합방법
5장 관성/비전 통합항법시스템 성능평가
5.1 컴퓨터 시뮬레이션
5.1.1 시뮬레이션 환경
5.1.2 칼만필터 통합모델에 따른 통합항법 성능
5.1.3 랜드마크 배치에 대한 특성을 고려한 통합항법 성능
5.2 차량 실험
5.2.1 차량실험 장치
5.2.2 차량실험 결과
6장 결론 및 추후연구
참고문헌

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