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PSD와 이종 센서 융합을 이용한 상대 항법 알고리즘
Relative Navigation Algorithm Using PSD and Heterogeneous Sensor Fusion 원문보기

한국항공우주학회지 = Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences, v.48 no.7, 2020년, pp.513 - 522  

김동민 (Department of Aerospace Engineering, Chungnam National University) ,  양승원 (Agency for Defense Development) ,  김도명 (Department of Aerospace Engineering, Chungnam National University) ,  석진영 (Department of Aerospace Engineering, Chungnam National University) ,  김승균 (Department of Aerospace Engineering, Chungnam National University)

초록
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본 논문은 PSD와 이종 센서 융합을 이용한 상대 항법 알고리즘에 대해 기술한다. 추종 시스템(Chaser)과 목표 시스템(Target) 간의 상대 항법을 수행하기 위해 하드웨어 시스템을 구축하고 알고리즘을 설계하여 시뮬레이션을 수행하였다. 이를 통해 상대 거리에 따른 오차 발생 경향을 확인하여 이종 센서 융합에 대한 분석을 수행하였다. 이후 구축한 하드웨어 시스템으로 지상 시험 환경을 구성하여 측정값을 획득하고 이를 후처리하여 상대 항법 알고리즘의 성능을 최종적으로 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper describes a relative navigation algorithm using PSD(Position Sensitive Detector) and heterogeneous sensor fusion. In order to perform relative navigation between a target and a chaser, a hardware system is constructed and simulations are conducted, using the relative navigation algorithm ...

주제어

#반도체 위치 검출기   #상대 항법   #무향 칼만 필터   #센서 융합  

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
PSD 시스템은 무엇인가? PSD 시스템은 PSD 모듈과 비콘 모듈로 구성되며 비콘 모듈이 방사한 적외선 광량 분포의 중심을 PSD모듈이 인식하여 이를 좌표로 비교적 빠르게 출력하는 시스템이다. 또한 적외선 신호의 세기에 따라 PSD 모듈의 출력의 세기가 변화한다.
상대 항법은 무엇을 의미하는가? 본 논문에서 수행한 상대 항법이란 추종 시스템과 목표 시스템으로 구성되는 두 시스템 간의 상대적인 상태 변수를 추정하는 것을 의미한다. 추종 시스템에 PSD 모듈, 3축 자이로스코프, 1차원 라이다가 장착되며 목표 시스템에 비콘 모듈이 장착된다.
추종 시스템과 목표 시스템에는 무엇이 장착되는가? 본 논문에서 수행한 상대 항법이란 추종 시스템과 목표 시스템으로 구성되는 두 시스템 간의 상대적인 상태 변수를 추정하는 것을 의미한다. 추종 시스템에 PSD 모듈, 3축 자이로스코프, 1차원 라이다가 장착되며 목표 시스템에 비콘 모듈이 장착된다. 일반적으로 회전하지 않는 목표 시스템을 가정하여 상대 항법을 수행하므로 본 논문에서도 이를 기반으로 모든 모델을 수치적으로 설계한다.
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참고문헌 (12)

  1. Kwon, H. J., Shim, H. W., Kim, D. G., Park, S. K. and Lee, J. H., "A Development of a Transformable Caterpillar Equipment Mobile Robot," 2017 International Conference on Control, Automation and Systems, October 2007, pp. 1062-1065. 

  2. Jeong, T. C., Lee, C. H., Park, J. Y. and Hyun, W. K., "A Development of PSD Sensor System for Navigation and Map Building in the Indoor Environment," 2005 International Conference on Control, Automation and Systems, June 2005, pp. 724-728. 

  3. Park, J. H., Won, D. H., Park, K. Y., Baeg, S. H. and Baeg, M. H., "Development of a Real Time Locating System Using PSD under Indoor Environment," 2006 SICE-ICASE International Joint Conference, October 2006, pp. 4251-4255. 

  4. Wang, C., Chen, W. and Tomizuka, M., "Robot End-effector Sensing with Position Sensitive Detector and Inertial Sensors," 2012 IEEE International Conference on Robotics and Automation, May 2012, pp. 5252-5257. 

  5. Song, J. G., Jeong, J. H., Yang, S. W., Kim, S. K. and Suk, J. Y., "Relative Navigation Study Using Multiple PSD Sensor and Beacon Module Based on Kalman Filter," Journal of The Korean Society for Aeronautical and Space Sciences, Vol. 46, No. 3, 2018, pp. 219-229. 

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  6. Kim, S. G., Crassidis, L. J., Cheng, Y. and Fosbury, M. A., "Kalman Filtering for Relative Spacecraft Attitude and Position Estimation," Journal of Guidance, Control, and Dynamics, Vol. 30, No. 1, 2007, pp. 133-143. 

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  7. Yang, S. W., "Analysis on Relative Estimation and Control for Spacecraft Rendezvous by Compensation of PSD Lens Distortion," Master's Thesis, Chungnam National University, February 2019. 

  8. Valasek, J., Gunnam, K., Kimmett, J., Tandale, D. M. and Junkins, L. J., "Vision-based Sensor and Navigation System for Autonomous Air Refueling," Journal of Guidance, Control, and Dynamics, Vol. 28, No. 5, 2005, pp. 979-989. 

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  9. Kim, D. M., Kim, T. G., Suk, J. Y. and Kim, S. K., "Calibration of PSD Sensor Measurement Using Linear Interpolation," Proceeding of The Korean Society for Aeronautical and Space Sciences Fall Conference, November 2019, pp. 868-870. 

  10. Jeong, J. H., Kim, S. K. and Suk, J. Y., "Parametric Study of Sensor Placement for Visionbased Relative Navigation System of Multiple Spacecraft," Acta Astronautica, Vol. 141, 2017, pp. 36-49. 

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  11. PX4 Estimation & Control Library for Guidance, Navigation and Control Applications. Available: https: //github.com/PX4/ecl/blob/572ad2df0a56e79922d1647909323ae377dfacc3/EKF/control.cpp#L133. 

  12. Vidal-Calleja, T., Bryson, M., Sukkarieh, S., Sanfeliu, A. and Andrade-Cetto, J., "On the Observability of Bearing-only SLAM," Proceeding of 2007 IEEE International Conference on Robotics and Automation, April 2007, pp. 4114-4119. 

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