[Control] 상보 필터

'칼만 필터는 어렵지 않아' 책의 마지막 챕터인 상보 필터입니다.

 

Ch 16 상보 필터

센서 퓨전애서 상보 필터가 칼만 필터의 대안이 될 수 있습니다. 상보 필터는 단순하고 설계하기가 쉽습니다. 그리고 발산할 우려가 없다는 장점이 있습니다. 특히, 주파수 특성이 서로 보완적인 특성을 가진 센서를 퓨전할 때 큰 효과를 가져올 수 있습니다.

 

16.1 상보 필터의 개념

상보 필터는 같은 물리량을 2개의 센서로 측정하는 경우에 사용됩니다. 각 센서 측정 값에 서로 다른 필터를 적용하여 결과를 합치는 구조를 갖고 있습니다. 이는 두 센서의 주파수 특성이 서로 다를 때 효과적입니다. ex) 하나는 고주파 성분, 하나는 저주파 성분을 잘 측정하는 경우 

상보 필터는 설계하는 것은 G1(s)와 G2(s)를 설계하는 것입니다. G1(s)과 G2(s)의 합은 1이 되어야 합니다. G(s)를 저주파 통과 필터(LPF)로 설계하게 되면 다른 필터는 고주파 통과 필터(HPF)가 됩니다.(vice versa)

 

위 식을 살펴보면 참값 X(s)는 필터의 영향을 전혀 받지 않는 것을 확인할 수 있습니다. 이 때 노이즈 N1과 N2는 각각 LPF와 HPF의 영향을 받으므로, 측정 잡음이 상보적인 경우에 성능을 확실하게 개선할 수 있습니다.

 

또한 Open loop 구조라 발산할 염려가 없습니다.