온도모델 자이로 바이어스 추정 칼만 필터 알고리즘 개발과 이를 이용한 절대 지향각 센서 신호 부재 시 차량 지향각 추정

변상진(Sang Jin Byoen),홍효성(Hyosung Hong),원문철(Mooncheol Won) 대한기계학회 2018 大韓機械學會論文集A Vol.42 No.4

AHRS(Attitude and Heading Reference System)에서 지향각(Heading Angle)을 추정하기 위해선 정확한 3축 각속도와 절대 지향각이 필요하다. 기존 연구들은 자이로 바이어스를 대비해 GPS 나침반이나 지자기 센서 등과 같은 절대 지향각 센서를 사용했다. 하지만 지자기 센서는 오차가 크고 GPS 나침반은 높은 빌딩이 많거나 터널과 같은 곳에서 정확한 값을 얻기 어렵다. 본 논문에서는 비교적 짧은 시간동안 절대 지향각 센서를 사용하지 않고 자이로 바이어스를 추정하는 온도 모델 칼만 필터와 보상된 각속도를 이용한 지향각 추정 알고리즘을 제시한다. 자이로 바이어스는 센서의 움직임이 없는 정지 상태일 때만 측정할 수 있어 실험을 통해 센서의 움직임이 정지 상태와 유사할 때를 찾는 알고리즘을 고안하였다. 또한 바이어스 추정 칼만 필터의 초기 상태변수 값에 따른 지향각 오차를 실내 실험 및 실제차량 실험을 통해 확인하였다. Accurate thee-axis angular velocity and absolute orientation angles are required to estimate the heading angle of an attitude and heading reference system. Previous studies have used a Global Positioning System (GPS) compass or geomagnetic sensor to compensate for gyro bias. However, geomagnetic sensors can produce a large error, and it is difficult to obtain accurate GPS compass values in specific areas, such as tunnels and skyscrapers. In this paper, we propose (1) a temperature model Kalman filter that estimates gyro bias without using an absolute heading sensor, for a relatively short time, and (2) a heading angle estimation algorithm using compensated angular velocity. Gyro bias can be measured only if there is no sensor movement. Therefore, this paper proposes an algorithm to discover if the sensor movement is similar to a no-movement state, via experiments. Additionally, the performance of the bias estimation Kalman filter is validated with an indoor experiment and outdoor vehicle tests.

GPS 기반 추적레이더 실시간 바이어스 추정 및 비동기 정보융합을 통한 발사체 추적 성능 개선

송하룡(Ha-Ryong Song) 한국산업정보학회 2015 한국산업정보학회논문지 Vol.20 No.6

다중센서 시스템에서 센서 바이어스를 제거하는 센서 등록 과정은 각각의 센서가 공통된 좌표를 갖게 하기 위해 반드시 필요하다. 만약 센서 등록 과정을 적절하게 처리하지 않는다면, 거대한 추적 에러 또는 같은 목표물을 향한 다수의 허수 트랙이 발생하게 되어 추적에 실패하게 된다. 특히, 발사체 추적에 있어서 각각의 추적 장비는 반드시 적절한 센서등록 과정을 거쳐야 하며, 이 후 다중센서 융합알고리즘을 활용하면 발사체 추적 성능을 높이고 다중 추적 시스템에 정확한 지향입력으로 활용 가능하게 된다. 본 논문에서는 실시간 바이어스 추정/제거 알고리즘과 비동기 다중 센서 융합 기법을 제안하였다. 제안된 바이어스 추정 알고리즘은 GPS와 다중 레이더 간의 의사 바이어스 측정치를 활용하였고, 비동기 센서 융합알고리즘 적용을 통해 추적 성능을 향상하였다. In the multi-sensor system, sensor registration errors such as a sensor bias must be corrected so that the individual sensor data are expressed in a common reference frame. If registration process is not properly executed, large tracking errors or formation of multiple track on the same target can be occured. Especially for launch vehicle tracking system, each multiple observation lies on the same reference frame and then fused trajectory can be the best track for slaving data. Hence, this paper describes an on-line bias estimation/correction and asynchronous sensor fusion for launch vehicle tracking. The bias estimation architecture is designed based on pseudo bias measurement which derived from error observation between GPS and radar measurements. Then, asynchronous sensor fusion is adapted to enhance tracking performance.

궤도 기하학 기반 바이어스 추정기법을 이용한 저궤도 위성의 유도자기장 바이어스 분석

이선호(S.-H. Lee),용기력(K.-L. Yong),최홍택(H.-T. Choi),오시환(S.-H. Oh),임조령(J.-R. Yim),김용복(Y.-B. Kim),서현호(H.-H. Seo),이혜진(H.-J. Lee) 한국항공우주학회 2008 韓國航空宇宙學會誌 Vol.36 No.11

본 논문은 궤도 기하학 기반 바이어스 추정기법을 다목적실용위성 1호 및 2호의 자기센서 측정데이터에 적용하여 위성체 태양전지판과 전장박스에서 발생하는 유도자기장 바이어스를 추정한다. 유도자기장 바이어스의 추정과 적절한 보정은 자기센서의 노후화를 대처하고 수명을 최대한 연장하여 정상적으로 위성 임무를 수행을 가능하게 한다. This paper applies the Orbital Geometry-based Bias Estimation Algorithm to the magnetometer measurement data of KOMPSAT-1 and 2 and analyzes the induced magnetic field bias caused by the solar panels and electronics boxes in spacecraft bus. This paper reveals that the estimation and correction of the induced magnetic field bias copes with the aging process of magnetometer and makes it possible to carry on the satellite mission by extending its lifetime.

Ta 확산 방지막 특성에 미치는 기판 바이어스에 관한 연구

임재원,배준우,Minoru Isshiki 한국진공학회 2003 Applied Science and Convergence Technology Vol.12 No.3

본 논문은 탄탈 확산 방지막의 증착시 음의 기판 바이어스에 의한 탄탈막의 특성변화와 열적 안정성에 대해서 고찰하였다. 기판 바이어스를 걸지 않은 경우, 탄탈막은 원주형 모양의 결정 성장을 보이는 주상구조와 250 $\mu\Omega$cm의 높은 비저항값을 보였으나, 기판 바이어스를 걸어줌에 파라서 주상구조가 아닌 치밀한 미세구조와 표면이 평탄한 막이 형성되었고 비저항값도 현저히 감소되었으며, 특히 -125 V에서 증착된 탄탈막은 비저항값이 약 40 $\mu\Omega$cm로 이는 탄탈 벌크의 저항값 (13 $\mu\Omega$cm)에 근접한 값임을 알 수 있었다. 또한, 탄탈 확산 방지막의 열적 안정성에 대해서도, 기판 바이어스를 걸지 않은 탄탈막의 경우 $400^{\circ}C$에서 구리와 실리콘의 반응에 의해 비저항 값이 크게 증가한 결과에 비해, 기판 바이어스에 의해 증착된 탄탈막의 경우 $600^{\circ}C$까지 확산 방지막의 효과를 유지하고 있는 것으로 관찰되었다. Ta diffusion barriers have been deposited on Si (100) substrate by applying a negative substrate bias voltage. The effect of the substrate bias voltage on the properties of the Ta films was investigated. In the case of the Ta films deposited without the substrate bias voltage, a columnar structure and small grains were observed distinctly, and the electrical resistivity of the deposited Ta films was very high (250 $\mu\Omega$cm). By applying the substrate bias voltage, no clear columnar structure and grain boundary were observed. The resistivity of the Ta films decreased remarkably and at a bias voltage of -125 V, reaching a minimum value of 40 $\mu\Omega$cm, which is close to that of Ta bulk (13 $\mu\Omega$cm). The thermal stability of Cu(100 mm)/Ta(50 mm)/Si structures was evaluated after annealing in H2 atmosphere for 60 min at various temperatures. The Ta films deposited by applying the substrate bias voltage were found to be stable up to $600^{\circ}C$, while the Ta films deposited without the substrate bias voltage degraded at $400^{\circ}C$.

드레인 조절회로를 이용한 무선전력전송용 고이득 고효율 Class-E 전력증폭기 설계

김상환(Sanghwan Kim),서철헌(Chulhun Seo) 대한전자공학회 2014 전자공학회논문지 Vol.51 No.9

논리게이트의 기판 역바이어스 효과

려지환 대구대학교 정보통신연구소 2012 情報通信硏究 Vol.9 No.1

본 논문은 CMOS 인버트의 기판 역바이어스 대한 효과를 기술했다. 기판에 역 바이어스가 인가되면 MOS트랜지스터의 문턱 전압이 증가 하며 드레인 전류는 감소한다. 기판 역바어스는 서브문턱 누설방지 , 기생접합 용량 감소, 래치업 현상 방지, 기생트랜지스터 방지 등의 장점으로 많이 이용되고 있다. 따라서 CMOS 인버터 게이트의 기판 역바이어스의 효과에 대해 기술했다. This paper describes the effect of substrate back bias of CMOS inverter. When the substrate back bias applied in body, the MOS transistor threshold voltage increased and drain saturation current decreased. The back gate reverse bias or substrate bias has been widely utilized and the following advantage has suppressing subthreshold leakage, lowering parasitic junction capacitance, preventing latch up or parasitic bipolar transistor,etc. When the reverse voltage applied substrate, this paper simulated the propagation delay time CMOS inverter.

비-가우시안 잡음하의 적응 시스템을 위한 바이어스된 영-오차확률

김남용 ( Namyong Kim ) 한국인터넷정보학회 2013 인터넷정보학회논문지 Vol.14 No.1

영-오차확률 성능 기준은 오차 샘플들이 직류 바이어스 잡음의 영향을 받을 때 적응 시스템에 사용되기에는 제약이 따른다. 이 논문에서는 바이어스 변수를 오차 분포에 도입하고 바이어스된 오차확률에서 오차를 0 으로 하여 새로운 성능 기준인 바이어스된영-오차확률을 제안하였다. 또한, 확장 필터 구조를 기반으로 제안된 성능 기준을 최대화 함으로써 적응 알고리듬을 도출하였다. 통신 채널 등화에 대한 시뮬레이션 결과로부터 제안된 성능기준에 기반한 이 알고리듬이 강한 충격성 잡음과 직류-바이어스 잡음의 환경에서 동요 없이 오차 샘플들을 0 으로 집중시키는 성능을 보였다. The criterion of zero-error probability provides a limitation on error probability functions being used for adaptive systems when the error samples are shifted by the influence of DC-bias noise. In this paper, we employ a bias term in the error distribution and propose a new criterion of the biased zero-error probability with error being zero. Also, by maximizing the proposed criterion on expanded filter structures, a supervised adaptive algorithm has been derived. From the simulation results of supervised equalization, the algorithm based on the proposed criterion yielded zero-centered and highly concentrated error samples without disturbance in the environments of strong impulsive and DC-bias noise.

위성 DAB 수신을 위한 저잡음 증폭기의 설계 및 구현에 관한 연구

전중성(Joong Sung Jeon),유재환(Jae Hwan You) 한국항해항만학회 2004 한국항해항만학회지 Vol.28 No.3

본 논문에서는 1,452~1,492 ㎒ L-Band 대역의 위성 DAB 수신기를 위한 저잡음증폭기를 입ㆍ출력 반사계수와 전압정재파비를 개선하기 위하여 평형증폭기 형태로 설계 및 제작하였다. 저잡음증폭기는 GaAs FET소자인 ATF-10136을 사용한 저잡음증폭단과 MMIC 소자인 VNA-25을 사용한 이득증폭단을 하이브리드 방식으로 구성하였으며, 최적의 바이어스를 인가하기 위하여 능동 바이어스 회로를 사용하였다. 적용된 능동 바이어스 회로는 소자의 핀치오프전압(VP)과 포화드래인 전류(IDSS)의 변화에 따라 주어진 바이어스 조건을 만족시키기 위해 소스 저항과 드래인 저항의 조절이 필요없다. 즉, 능동 바이어스 회로는 요구된 드래인 전류와 전압을 공급하기 위해 게이트-소스 전압(Vgs)을 자동적으로 조정한다. 저잡음증폭기는 바이어스 회로와 RF 회로를 FR-4기판 위에 제작하였고, 알류미늄 기구물에 장착하였다. 제작된 저잡음증폭기논 이득 32 ㏈, 이득평탄도 0.2 ㏈, 0.95 ㏈ 이하의 잡음지수, 입ㆍ출력 전압정재파비는 각각 1.28, 1.43이고, P1㏈는 13 ㏈m으로 측정되었다. In this paper, a LNA(Low Noise Amplifier) has been developed, which is operating at L-band i.e, 1452~1492 ㎒ for satellite DAB(Digital Audio Broadcasting) receiver. The LNA is designed to improve input and output reflection coefficient and VSWR(Voltage Standing Wave Ratio) by balanced amplifier. The LNA consists of low noise amplification stage and gain amplification stage, which make a using of GaAs FET ATF-10136 and VNA-25 respectively, and is fabricated by hybrid method. To supply most suitable voltage and current, active bias circuit is designed. Active biasing offers the advantage that variations in V_pand Ipss will not necessitate a change in either the source or drain resistor value for a given bias condition. The active bias network automatically sets V_gs for the desired drain voltage and drain current. The LNA is fabricated on FR-4 substrate with RF circuit and bias circuit, and integrated in aluminum housing. As a reults, the characteristics of the LNA implemented more than 32 ㏈ in gain. 0.2 ㏈ in gain flatness, lower than 0.95 ㏈ in noise figure, 1.28 and 1.43 each input and output VSWR, and -13 ㏈m in P1㏈.

이차이온 질량분석기를 이용한 탄탈 박막내의 불순물 분석

임재원,배준우,Minoru Isshiki 한국진공학회 2004 Applied Science and Convergence Technology Vol.13 No.1

본 논문은 탄탈 박막의 증착시 음의 기판 바이어스에 의한 탄탈 박막내의 불순물 농도변화에 대해서 고찰하였다. 탄탈 박막은 실리콘 기판 위에 이온빔 증착장비를 이용하여 기판 바이어스를 걸지 않은 경우와 -125 V의 기판 바이어스를 건 상태에서 증착하였다. 탄탈 박막내의 불순물 농도를 관찰하기 위해서 이차이온 질량분석기(secondary ion mass spectrometry)를 이용하였다. 세슘 클러스터 이온에 의한 깊이분석에서, -125 V의 기판 바이어스를 걸어줌으로써 산소, 탄소, 그리고 실리콘 불순물의 농도가 기판 바이어스를 걸지 않은 경우에 비해 상당히 감소한 것을 알 수 있었다. 또한, 세슘 이온빔과 산소 이온빔을 이용한 전체 불순물의 농도분포에서도, 음의 기판 바이어스가 박막 증착시 각각의 불순물 농도에 영향을 준다는 결과를 얻었고 이에 대한 고찰을 하였다. Ta films were deposited on Si (100) substrates at zero substrate bias voltage and a substrate bias voltage of -125 V ($V_{s}$ = -125 V) using a non-mass separated ion beam deposition system. To investigate the effect of the negative substrate bias voltage on the impurity concentration in the Ta films, secondary ion mass spectrometry (SIMS) was used to determine impurities in the Ta films. By the SIMS depth profiles with $Cs^{+}$ cluster ion beam, high intensities of O, C and Si were clearly found in the Ta film at $V_{s}$ = 0 V, whereas these impurities remarkably decreased in the Ta film at $V_{s}$ = -125 V. Furthermore, from the SIMS result with $Cs^{+}$ and $O_2^{+}$ ion beams, it was found that applying the negative substrate bias voltage could affect individual impurity contents in the Ta films during the deposition. Discussions concerning the effect of the negative substrate bias voltage on the impurity concentration of Ta films will be described in details.

바이어스필드에 의해 왜곡된 MRI 영상자료분할을 위한 EM 알고리즘 기반 접근법

김승구 한국통계학회 2003 응용통계연구 Vol.16 No.2

본 연구에서는 바이어스 필드에 의해 왜곡된 MRI 영상에 대한 분할을 위해 확장된 EM 알고리즘을 기반으로 한 통계적 접근법을 제시한다. 영상의 명암값을 자료로 하는 분할기법들은 고주파 성분의 잡음 뿐만 아니라 영상을 불균질하게 만드는 바이어스 필드라는 저주파 성분의 왜곡에 특히 취약하다. 이 문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 잡음을 효과적으로 제어하기 위해 마코프랜덤필드가 적용된 정규혼합모형을 고려하며, 효과적인 바이어스 필드의 보정을 위해 페널티-우도를 도입하여 추정하는 방법으로 고안되었다. This paper provides a non-Bayesian method based on the expanded EM algorithm for segmenting the magnetic resonance images degraded by bias field. For the images with the intensity as a pixel value, many segmentation methods often fail to segment it because of the bias field(with low frequency) as well as noise(with high frequency). Our contextual approach is appropriately designed by using normal mixture model incorporated with Markov random field for noise-corrective segmentation and by using the penalized likelihood to estimate bias field for efficient bias filed-correction.