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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

김응주 (세종대학교, 세종대학교 대학원)

지도교수
송진우
발행연도
2020
저작권
세종대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수12

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2020

항법시스템 신뢰성 향상을 위한 연합형 칼만필터 기반 이중 고장검출 알고리즘
김응주 ,  김승택 ,  김용훈 외 3명 제어로봇시스템학회 논문지 2020.02 학술저널
항법시스템 신뢰성 향상을 위한 연합형 칼만필터 기반 이중 고장검출 알고리즘
김응주 2020.01 학위논문

초록· 키워드

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본 논문에서는 항법시스템의 신뢰성을 향상시키기 위하여 연합형 칼만필터 기반 이중 고장검출 알고리즘을 제안한다. 제안한 이중 고장검출 알고리즘은 패리티 공간 기법을 이용한 측정치 기반 고장검출 알고리즘과 연합형 칼만필터를 이용한 시스템 기반 고장검출 알고리즘을 융합한 알고리즘으로 빠르고 정확하게 고장을 검출할 수 있다.
패리티 공간 기법 기반 측정치 기반 고장검출 알고리즘은 시스템의 특성과 관계없이 측정치를 직접적으로 사용하기 때문에 빠른 고장검출이 가능하다는 장점이 있으나 측정치의 특성에 따라 부정확한 검출 결과를 갖는다는 단점이 있다. 연합형 칼만필터를 이용한 시스템 기반 고장검출 알고리즘은 시스템의 특성을 이용하여 측정치를 간접적으로 사용하기 때문에 정확한 고장검출이 가능하다는 장점이 있으나 고장검출 시간이 오래 걸린다는 단점이 있다.
본 논문에서는 서로 다른 특성을 가진 측정치 기반 고장검출 알고리즘과 시스템 기반 고장검출 알고리즘을 카이제곱 검정 기법을 통하여 동일한 고장판단 기준치를 이용하여 고장을 판단하였다. 또한, 측정치 기반 고장검출 알고리즘의 고장검출 결과에 따라 시스템 기반 고장검출 알고리즘의 고장검출 값에 가중치를 주어 고장에 민감해지도록 하여 신속한 고장검출이 가능하도록 설계하였다.
제안한 연합형 칼만필터 기반 이중 고장검출 알고리즘의 고장검출 결과를 기반으로 의사결정 알고리즘을 구현하였으며, 고장검출 결과에 따라 정상상태, 고장의심 상태, 고장검출 상태로 구분하여 최종 고장판단을 수행하기 때문에 보다 정확한 고장검출이 가능하다.
제안한 연합형 칼만필터 기반 이중 고장검출 알고리즘은 여러 종류의 고장에 대한 시뮬레이션을 통해 그 성능을 검증하였다. 그 결과, 검출 속도는 측정치 기반 고장검출 알고리즘과 거의 동일하며 검출 정확도는 시스템 기반 고장검출 알고리즘과 거의 동일한 정확도를 갖는 알고리즘 성능을 갖는 것을 확인하였다.
#연합형 칼만필터 #고장검출 알고리즘 #의사결정 알고리즘 #센서융합 #항법시스템 #신뢰성

목차

목차
1. 서론 1
1. 1 연구 배경 1
1. 2 연구 목표 및 내용 5
2. 항법시스템 및 고장검출 알고리즘 7
2. 1 항법시스템 7
2. 1. 1 항법시스템 개요 7
2. 1. 2 스트랩다운 복합항법시스템 9
2. 2 기존의 고장검출 알고리즘 27
2. 2. 1 패리티 공간 기법 기반 고장검출 알고리즘 28
2. 2. 2 연합형 칼만필터 기반 고장검출 알고리즘 30
2. 2. 3 카이제곱 검정 기법 기반 고장판단 알고리즘 34
3. 연합형 칼만필터 기반 이중 고장검출 알고리즘 35
3. 1 이중 고장검출 알고리즘 개요 35
3. 1. 1 여분의 GNSS/INS 복합항법시스템 개요 36
3. 1. 2 이중 고장검출 알고리즘 구성 36
3. 2 패리티 공간 기법을 이용한 측정치 기반 고장검출 39
3. 2. 1 IMU의 오차 모델 40
3. 2. 2 측정치 기반 고장검출을 위한 패리티 공간 기법 41
3. 2. 2. 1 신뢰도 기반 가중치 행렬 41
3. 2. 2. 2 패리티 벡터의 특성 43
3. 2. 2. 3 측정치 기반 고장검출 알고리즘의 고장판단 44
3. 3 연합형 칼만필터를 이용한 시스템 기반 고장검출 45
3. 3. 1 시스템 기반 고장검을 위한 연합형 칼만필터 구조 46
3. 3. 2 시스템 기반 고장검출 알고리즘의 고장판단 48
3. 4 가중치를 이용한 의사결정 알고리즘 51
3. 4. 1 고장판단 기준치 결정 52
3. 4. 1. 1 카이제곱 분포 및 카이제곱 검정 표 53
3. 4. 1. 2 측정치 기반 고장검출의 고장판단 기준치 55
3. 4. 1. 3 시스템 기반 고장검출의 고장판단 기준치 56
3. 4. 2 의사결정 알고리즘 57
3. 4. 2. 1 시스템 기반 고장검출 값의 가중치 57
3. 4. 2. 2 최종 고장판단 의사결정 알고리즘 58
4. 시뮬레이션 61
4. 1 항법시스템의 고장 개요 61
4. 1. 1 바이어스 형태의 고장 63
4. 1. 2 램프함수 형태의 고장 64
4. 1. 3 측정잡음 분산 증가 형태의 고장 65
4. 1. 4 비전원인가 형태의 고장 66
4. 2 고장 종류에 따른 시뮬레이션 67
4. 2. 1 시뮬레이션 개요 및 조건 67
4. 2. 2 이중 고장검출 알고리즘 시뮬레이션 71
4. 2. 2. 1 바이어스 형태 고장에 대한 시뮬레이션 72
4. 2. 2. 2 램프함수 형태 고장에 대한 시뮬레이션 74
4. 2. 2. 3 측정잡음 분산 증가 형태 고장에 대한 시뮬레이션 76
5. 결론 및 향후 계획 79
참고문헌 83
Abstract 89

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