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가속도 센서, 지자계 센서 및 자이로 센서를 구비하는 센서부와, 상기 센서부에서 측정된 데이터를 이용하여 초기 자세(orientation)을 산출하는 초기 자세 산출부와,자이로 센서의 보정 값으로부터 적분을 수행하여 자이로 적분 자세를 갱신하는 자이로 적분 자세 갱신부와,칼만 필터의 예측 모델의 연산을 수행하는 예측 모델 수행부와,칼만 필터의 측정 모델의 연산을 수행하는 측정 모델 수행부와,외란(perturbation)이 감지되는 경우에, 그 외란을 이용하여 가속도 센서, 지자계 센서, 자이로 센서의 교정 값을 보정하는 센서 교정부와, 추정하는 상태 변수로부터 프로세스(process) 잡음 공분산을 교정하는 잡음 공분산 교정부를 구비하는,자세 추정 장치
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제1항에 있어서,상기 칼만 필터는 시그마 포인트 칼만 필터이며, 상기 예측 모델 수행부는, 시그마 포인트 칼만 필터의 예측 단계에서의 시그마 포인트를 산출하는 시그마 포인트 산출부와,상기 예측 단계에서의 시그마 포인트를 분해하는 시그마 포인트 분해부와,상기 시그마 포인트로부터 상태 변수 및 공분산을 갱신하는 상태 변수 및 공분산 갱신부를 구비하는,자세 추정 장치
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제2항에 있어서, 상기 칼만 필터는 시그마 포인트 칼만 필터이며, 상기 측정 모델 수행부는,예측 단계에서의 시그마 포인트, 자이로 적분 자세, 가속도 센서 혹은 지자계 센서로부터 계산된 전처리 자세로부터 측정 단계에서의 시그마 포인트를 산출하는 시그마 포인트 산출부와,예측 단계에서의 시그마 포인트와, 측정 단계에서의 시그마 포인트를 이용하여 칼만 필터의 이노베이션을 산출하는 이노베이션 계산부와,상기 칼만 필터의 이노베이션을 이용하여 후부(posterior) 상태 변수와 공분산을 갱신하는 상태 변수 및 공분산 갱신부와,상기 상태 변수의 지수 사상으로 계산된 자세와 상기 전처리 자세로부터 후부 자세를 산출하는 후부 자세 산출부를 구비하는,자세 추정 장치
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제1항에 있어서, 외란의 유무에 따라서 측정 모델을 변경하는 측정 모델 교환부를 더 구비하는 자세 추정 장치
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제4항에 있어서, 상기 측정 모델 교환부는,자세 추정 장치의 움직임에 의한 외란의 유무를 판정하는 움직임 외란 판정부와,자기장의 외란 유무를 판정하는 자기장 외란 판정부를 구비하며, 상기 가속도 센서의 측정값과 상기 자이로 센서의 측정값으로부터 전처리 자세를 계산하는 제1 전처리 자세 산출부와,상기 가속도 센서의 측정값과 상기 지자계 센서의 측정값으로부터 전처리 자세를 계산하는 제2 전처리 자세 산출부와,자이로 적분 자세로부터 전처리 자세를 산출하는 제3 전처리 자세 산출부를 구비하며, 움직임 외란의 유무 및 자기장 외란의 유무에 따라서, 상기 제1 내지 제3 전처리 자세 산출부 중 어느 하나가 택일적으로 작동되는,자세 추정 장치
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가속도 센서, 지자계 센서 및 자이로 센서를 구비하는 자세 추정 장치의 자세 추정 방법으로서, 상기 센서 중 적어도 하나에서 측정된 데이터를 이용하여 초기 자세(orientation)을 산출하는 단계와,자이로 센서의 보정 값으로부터 적분을 수행하여 자이로 적분 자세를 갱신하는 단계와,칼만 필터의 예측 모델의 연산을 수행하는 단계와,칼만 필터의 측정 모델의 연산을 수행하는 단계와, 외란이 감지되는 경우에, 그 외란을 이용하여 가속도 센서, 지자계 센서, 자이로 센서의 교정 값을 보정하는 단계와,추정하는 상태 변수로부터 프로세스 잡음 공분산을 교정하는 단계를 포함하는,자세 추정 방법
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제6항에 있어서,상기 칼만 필터는 시그마 포인트 칼만 필터이며, 상기 칼만 필터의 예측 모델의 연산을 수행하는 단계는,시그마 포인트 칼만 필터의 예측 단계에서의 시그마 포인트를 산출하는 단계와, 상기 예측 단계에서의 시그마 포인트를 분해하는 단계와, 상기 시그마 포인트로부터 상태 변수 및 공분산을 갱신하는 단계를 포함하는,자세 추정 방법
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제7항에 있어서, 상기 칼만 필터는 시그마 포인트 칼만 필터이며, 상기 칼만 필터의 측정 모델의 연산을 수행하는 단계는,예측 단계에서의 시그마 포인트, 자이로 적분 자세, 가속도 센서 혹은 지자계 센서로부터 계산된 전처리 자세로부터 측정 단계에서의 시그마 포인트를 산출하는 단계와,예측 단계에서의 시그마 포인트와, 측정 단계에서의 시그마 포인트를 이용하여 칼만 필터의 이노베이션을 산출하는 단계와,상기 칼만 필터의 이노베이션을 이용하여 후부(posterior) 상태 변수와 공분산을 갱신하는 단계와,상기 상태 변수의 지수 사상으로 계산된 자세와 상기 전처리 자세로부터 후부 자세를 산출하는 단계를 포함하는,자세 추정 방법
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제6항에 있어서, 외란의 유무에 따라서 측정 모델을 변경하는 단계를 더 포함하는 자세 추정 방법
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제9항에 있어서, 상기 측정 모델을 변경하는 단계는,자세 추정 장치의 움직임에 의한 외란의 유무를 판정하는 단계와,자기장의 외란 유무를 판정하는 단계와,움직임 외란의 유무 및 자기장 외란의 유무에 따라서, 상기 가속도 센서의 측정값과 상기 자이로 센서의 측정값으로부터 전처리 자세를 계산하는 단계, 상기 가속도 센서의 측정값과 상기 지자계 센서의 측정값으로부터 전처리 자세를 계산하는 단계, 혹은 자이로 적분 자세로부터 전처리 자세를 산출하는 단계 중 어느 하나를 택일적으로 포함하는,자세 추정 방법
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제9항에 있어서, 상기 측정 모델을 변경하는 단계는,자세 추정 장치의 움직임에 의한 외란의 유무를 판정하는 단계와,자기장의 외란 유무를 판정하는 단계와,움직임 외란의 유무 및 자기장 외란의 유무에 따라서, 상기 가속도 센서의 측정값과 상기 자이로 센서의 측정값으로부터 전처리 자세를 계산하는 단계, 상기 지자계 센서를 재교정하고 상기 가속도 센서의 측정값과 상기 자이로 센서의 측정값으로부터 전처리 자세를 계산하는 단계, 혹은 자이로 적분 자세로부터 전처리 자세를 산출하는 단계 중 어느 하나를 택일적으로 포함하는,자세 추정 방법
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