본 시뮬레이션은 제안한 위치추정시스템에 의해 추정된 실효 차 륜반경치에 대한 평가를 하고 또한 실효 차륜반경치를 수정한 주행 에 있어서의 위치추정치를 평가한다.
주행환경은 그림 5.2와 같이 휠체어를 X- Y 2차원 평면에서 Y축 으로 주어진 10m 의 직선경로를 20cm / s의 속도로 주행하게 하고 주 행도중 계속적으로 자이로에서 제공하는 방위정보를 이용하도록 한 다. 또한 2m, 3m, 5m지점에 이미 알고 있는 표식지를 두고 환경인 식용 초음파센서를 이용하여 인식하게 한 후 위치오차의 원인이 되 는 실효 차륜반경을 추정, 수정한다.
그림 5.2 시뮬레이션 I의 주행환경
F ig . 5.2 Nav ig ation env ironm ent for s imulation I
또한 파라미터오차의 크기에 따른 위치추정시스템의 성능을 알아 보기 위하여 좌ㆍ우 차륜의 공기압의 불균형을 가정한 파라미터오 차를 포함한 실효 차륜반경이 (i) Rr= 18.6cm, Rl= 19cm, (ii) Rr= 19.35cm, Rl= 19.15cm인 두 가지 경우에 대해 시뮬레이션 한다.
(i) 실효 차륜반경이 Rr= 18.6cm, Rl= 19cm인 경우
그림 5.3은 실효 차륜반경치에 대한 추정치를 나타낸 것으로 세 번의 수정으로 5%이내의 추정오차를 보임을 알 수 있다. 그리고 추 정치에서 나타나는 옵셋오차(offs et error)는 진행방향에 대한 위치 정보의 부재에 기인된 것으로 휠체어가 X축으로 방향을 바꾸어 주 행할 때 표식지 인식을 통해 해결될 수 있다. 그리고 차륜반경 추정 치를 살펴보면 추정치가 크게 변하는 지점이 있는데 이 지점은 2m , 3m , 5m 지점에 있는 표식지를 초음파센서로 인식한 후 실효 차륜반 경을 추정, 수정한 곳이 되겠다.
그림 5.4는 제안한 위치추정시스템을 이용한 위치추정 결과치와 엔코더만에 의한 위치추정치 그리고 자이로와 초음파센서를 이용한 위치추정치를 비교한 것으로서 실제위치는 파라미터오차에 의해 오 른쪽으로 바이어스되어 나타남을 알 수 있으며 엔코더만에 의한 위 치추정치는 파라미터오차를 고려하지 않았기 때문에 실제위치와 많 은 차이를 보임을 알 수 있다. 그리고 자이로, 초음파센서를 이용한 위치 추정치는 방위각과 절대위치정보에 의해 엔코더만에 의한 위 치추정치 보다 정도가 상당히 개선됨을 알 수 있다. 한편, 제안한 위치추정시스템의 경우를 보면, 세 지점의 표식지에서 실효 차륜반 경을 추정하여 수정한 후의 주행에 있어서 다른 경우의 추정위치에 비해 실제위치에 매우 근사한 위치추정치를 제공함을 알 수 있다.
(ii) 실효 차륜반경이 Rr= 19.35cm, Rl= 19.15cm인 경우
그림 5.5를 보면 앞의 (i)의 경우와 마찬가지로 차륜반경 추정치가 실효 차륜반경치에 상당히 근사해 감을 알 수 있다. 그러나 앞의 (i) 의 경우에 비해 채털링(chattering)이 많이 일어남을 알 수 있는데 그 이유는 파라미터오차가 상대적으로 작기 때문에 파라미터 잡음 의 영향에 민감하게 반응한 것으로 사료된다.
그림 5.6은 제안한 위치추정시스템에 의한 위치추정 결과치가 다 른 방법들에 의한 위치추정치와 비교하여 그 추정위치의 정도가 상 당히 개선됨을 나타낸다.
그림 5.3 차륜반경 추정치 ((i)의 경우) F ig . 5.3 W heel radius es timat es (cas e (i))
그림 5.4 위치 추정치 ((i)의 경우) F ig . 5.4 Pos ition es timates (cas e (i))
그림 5.5 차륜반경 추정치 ((ii)의 경우) F ig . 5.5 W heel radius es tim ates (cas e (ii))
그림 5.6 위치 추정치 ((ii)의 경우) F ig . 5.6 Pos ition es t im ates (cas e (ii))