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논문 기본 정보

자료유형
학술저널
저자정보
Jung Keun Lee (Hankyong National University) Mi Jin Choi (Hankyong National University)
저널정보
대한전기학회 Journal of Electrical Engineering & Technology Journal of Electrical Engineering & Technology Vol.12 No.4
발행연도
2017.7
수록면
1,675 - 1,682 (8page)

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This paper deals with three dimensional orientation estimation algorithm for an attitude and heading reference system (AHRS) based on nine-axis inertial/magnetic sensor signals. In terms of the orientation estimation based on the use of a Kalman filter (KF), the quaternion is arguably the most popular orientation representation. However, one critical drawback in the quaternion representation is that undesirable magnetic disturbances affect not only yaw estimation but also roll and pitch estimations. In this paper, a sequential direction cosine matrix-based orientation KF for AHRS has been presented. The proposed algorithm uses two linear KFs, consisting of an attitude KF followed by a heading KF. In the latter, the direction of the local magnetic field vector is projected onto the heading axis of the inertial frame by considering the dip angle, which can be determined after the attitude KF. Owing to the sequential KF structure, the effects of even extreme magnetic disturbances are limited to the roll and pitch estimations, without any additional decoupling process. This overcomes an inherent issue in quaternion-based estimation algorithms. Validation test results show that the proposed method outperforms other comparison methods in terms of the yaw estimation accuracy during perturbations and in terms of the recovery speed.
#Sequential Kalman filter #Attitude and heading reference system (AHRS) #Magnetic disturbance #Orientation #Direction cosine matrix (DCM)

목차

Abstract
1. Introduction
2. Method
3. Result
4. Discussion and Conclusion
References

참고문헌 (18)

참고문헌 신청
Jung Keun Lee, Stephen N. Robinovitch and Edward J. Park, “Inertial sensing-based pre-impact detection of falls involving near-fall scenarios,” IEEE Trans. Neural Syst. Rehab. Eng., vol. 23, pp. 258-266, 2015. Ja-Woong Yoon, Yeon-Sik Noh, Yi-Suk Kwon, Won-Ki Kim and Hyung-Ro Yoon, “Improvement of dynamic respiration monitoring through sensor fusion of accelerometer and gyro-sensor,” J. Elect. Eng. Technol., vol. 9, no. 1, pp. 334-343, Jan. 2014. Duy Duong Pham, Quoc Khanh Dang and Young Soo Suh, “Golf green slope estimation using a cross laser structured light system and an accelerometer,” J. Elect. Eng. Technol., vol. 11, no. 2, pp. 508-518, Mar. 2016. Jung Keun Lee and Edward J. Park, “A fast quaternion-based orientation optimizer via virtual rotation for human motion tracking,” IEEE Tran. Biomed. Eng., vol. 56, no. 5, pp. 1574-1582, May 2009. Jung Keun Lee and Edward J. Park, “Minimum-order Kalman filter with vector selector for accurate estimation of human body orientation,” IEEE Trans. Robot., vol. 25, no. 5, pp. 1196-1201, 2009.

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