초보 공학도에게 추천하는 책 - 칼만필터의 이해 The Robot/Reference 2011/07/08 09:00
학위과정일때, 어마어마한 경제적 어려움속에서 학원에서 알바를 했던적이 있습니다. 당시 원장선생님과의 대화중 그분이 하신 말씀을 소개할까합니다.

정말 상위클래스를 대상으로하는 것이 아니라면, 아니 특히, 현재 성적은 하위권이지만, 하고자하는 열의를 가지게 된 학생을 대상으로 수업을 하는 것이라면, 중고등학교때 오히려 공부를 잘 못했던 강사 중에서 학원 강사를 시작하면서 개념을 체계적으로 잘 적립한 강사가 더 좋다. 강사 본인이 느꼈던 어려움이 있기 때문에 눈높이를 정확히 설정할 수 있기 때문이다.

라고 하셨죠. 물론 그런 경우라 하더라도 강의하는 그 순간은  실력을 가져줘야하는 것이지만 말이죠^^ 

대학에서 학위과정중에 시간제 수업을을 했을때도, 제가 학부때 정말 재미있고 잘 따라갔던 수업을 강의할때는 오히려 학생들의 눈빛이 어둡다는 것을 알 수 있었습니다. 학생들은 잘 모르는 부분이고 어려운 부분인데, 학생들이 이걸 어려워할거라는 것을 예상할 수 없었던 모양입니다.  그런데 반대로 학부때 어려워했던 과목을 맡게 되는 경우, 강의 준비를 위해서 정말 열심히 공부해야합니다. 그러다보면, 학부때 기억이 떠오릅니다. 앗... 나도 이거 그때 정말 어려워했는데...라고 말이죠... 그러면서 좀 더 쉬운 설명이 되는 경우도 있었던것 같습니다.



오늘은 책 한권을 추천할려고합니다.^^. 저도 올해 직장을 잡고서야 구입해서 보고 있는 것인데요. 위 이야기를 한 이유이기도 합니다.

 
바로 "MATLAB활용 칼만필터의 이해" 라는 책입니다. 사실... 제어를 전공하면서도 칼만필터는 공부한 적이 없습니다. 한번 할뻔한 적이 있었는데요. 바로 MEMS형 자이로 센서와 가속도 센서를 이용해서 각도를 추정할때였는데요. 그때는 제 입장에서는 접근하기가 쉬운 상보필터라는 것을 공부해버렸죠^^(관련글)



처음에 장황하게 이야기했지만, 저자이신 김성필 박사님의 서문을 발췌해보죠^^

이러한 경험을 통해 저는 칼만 필터의 기본 원리를 이햐한 다음 어디에 왜 쓰는지를 깨닫는 게 먼저라고 확신하게 되었습니다. 그래야 칼만 필터를 쉽고 빠르게 배울 수 있다고 생각합니다. 수학적인 유도와 증명은 피료하면 나중에 공부해도 늦지 않습니다. 더구나 칼만 필터 알고리즘은 구현 절차가 이미 확립되어 있어, 내부 원리까지 자세히 알아야 할 필요가 없습니다. 그냥 있는 그대로 알고리즘을 가져다 쓰기만 하면 됩니다. 자동차를 운전하는데 엔진이나 자동 변속기의 원리를 몰라도 되는 것과 같은 이치입니다.
그런데도 시중에는 여전히 수학적인 유도와 증명부터 시작하는 서적이 대부분이빈다. 큰 틀에서 칼만 필터를 어디에 왜 쓰는지를 쉽게 설명해주는 책은 찾아보기 어렵습니다. 이러한 접근은 자동차를 사자마자 분해부터 시작하는 것과 다를 바 없습니다. 칼만 필터를 연구하는 목적이 아니라면 결코 좋은 접근 방법이 아닙니다. 이러한 문제 의식에서 일종의 '칼만 필터 사용 설명서'를 만든다는 생각으로 구조를 짜고 내용을 기획한 결과물이 이 책입니다.
- 출처 : (MATLAB활용) 칼만필터의 이해 中, 저자의 머릿말에서 -

위의 저자의 머릿말에 100%동의하지 않습니다. 단지 위의 말이 책의 기획의도이고, 저자께서도 칼만필터를 아주 늦게 시작하시게 되었는데, 그것이 책의 내용을 정말 쉽게 만들고 있는것 같습니다.

위 책은 

-. 칼만필터를 단시간에 빨리 사용해야하는 분
-. 도대체 어떤건지 해보고, 괜찮은지 아닌지 판단하고서 정식으로 공부할지 결정하실 분
-. 칼만필터의 증명이나 역사 따위 일단 나중에 생각하고, 지금은 뭔가 하고 싶은 일을 위해서 단지 칼만필터를 나사나 드라이버, 니퍼, 오실로스코프, 등등의 일종의 도구로 생각하시는 분

들에게 아주 적합한 책입니다..

한가지 슬픈것은 제가 블로그나 논문을 통해 여러번 발표했던 상보필터를 저자이선 김성필 박사님도 책 말미에 다루고 계신데, 역시 무지 쉽게 설명하셨더군요...ㅠㅠ 아주 창피했습니다.^^


 

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  • White Rain 2011/07/08 09:13

    학원 원장 선생님의 말과 저자의 기획 의도가
    딱..맞아떨어지는군요.^^
    무엇을 목적으로 하느냐에 따라 방법을 달리해야 할 필요가 있긴 해요. 그리고 정말 쉽게 가르쳐 주셨던 분을 보면, 학생들이 뭘 궁금해 하는지 너무나 잘 알고 계시기도 했고욤.

    • PinkWink 2011/07/08 13:36

      네... 어디서 어려워하는지.. 어떻게 하면 알게 될것인지..
      이것을 잘 아는 것이 무언가를 가르칠때 필요한 것 같습니다.^^

  • irmus 2011/07/08 10:19

    칼만필터라는게 수학적 모델이야 간단한데...
    실 응용에 있어서는 스테이트 변수를 어떻게 잡느냐 하는 것이 아주 중요합니다. 이걸 잘 하면 간단하면서도 robust한 시스템이 만들어집니다.
    사실 스테이트를 어떻게 구성하느냐만 가지고도 논문이 되니깐요.
    수학적 이해와 시스템에 관한 통찰력이 필요한...어느정도는 아트라고 할까요 -_-a 여튼 잘하는 사람들이 해 놓은거 보면 참 쉬워보이는데...;;

    • PinkWink 2011/07/08 13:37

      ㅎㅎ.. 네... 모델구성을 누가한걸 보면 쉽게 이해가 되는데...
      뭘 직접할려고 하니.. 잘 안되더군요...
      전 왜 이때까지... 칼만을 공부하지 않았나 모르겠습니다. ㅎㅎㅎ

  • Jay_TheMoon 2011/07/08 12:06

    칼만필터!!!! 어려워요. ㅠㅠ. ㅋㅋㅋ.

    • PinkWink 2011/07/08 13:38

      ㅋㅋㅋ^^ 넌.. 교수님 전공상 몹시 열심히 칼만을 해야하자나...^^ ㅋㅋ

  • 핑구야 날자 2011/07/08 12:57

    초보 공학도의 필독서가 될 수도 있겠군요,..

    • PinkWink 2011/07/08 13:38

      이런 책 한권이 있으면.. 왠지.. 메뉴얼을 얻은듯.. 기분 좋을 때가 있지요... ㅎㅎ^^

  • 샤인^hermit 2011/07/08 16:57

    흐미...전 그책 예전에 사놓구 머리말만 읽고 말았네요..ㅋㅋ

    • PinkWink 2011/07/09 10:25

      ㅎㅎ.. 원래 그렇게 한다면..
      나중에 필요하면.. 다시 찾아 읽는거 아닌가요?? ㅎㅎ&**

  • 구차니 2011/07/10 13:08

    칼만 필터는 머하는건가요 ㅠ.ㅠ

    아무튼 제가 블로그를 쓰는 이유중에 하나는
    가장 잘 아는 때가 바로 모르는 때이고
    알아가는 과정에서 의문점을 적어 놓지 않으면
    그 이상의 단계로 지나갔을때 그러한 의문은 기본이 되기 때문에
    다음 사람들이 진입할때 막힐 곳을 까먹게 된다는 것이죠

    물론 기록이라는 의미도 있고(기억력의 한계로 까먹을수도 있고)
    다른 사람들도 역시 막힐 곳이기 때문에 기술해 놓기는 하지만
    이래저래 블로그는 이러한 기술노트로서의 역활을 톡톡히 하는 것 같습니다.

    • PinkWink 2011/07/11 08:22

      저도 비슷한 이유로 블로그를 시작했죠...^^
      그나저나.. 칼만 아자씨가 만들었다는 저 필터.. 생각보다 은근.. 근사해요.. ㅎㅎ^^

  • 아고라 2011/07/11 14:13

    모르는 사람에게 쉽게 풀어서 설명해준다는 것은.. 정말 어려운 것이랍니다.
    예전에 과외알바 할 때, 아이에게 쉽게 가르쳐주려면 정말이지 완벽하게 술술술~ 이해하고 있어야 하더라구요.
    그나저나..칼만필터의 이해..저 책 읽으면 저도 핑키님 설명 어느정도 이해할 수 있는 것인가요? ㅎㅎㅎ

    • PinkWink 2011/07/12 08:08

      아.. 그건 정말 쉽죠.. 왜냐면 제가 아직 칼만필터를 잘 모르거든요.. ㅎㅎㅎ^^

  • 류야 2011/07/20 23:23

    책 내용은 굉장히 쉽게 써서 좋습니다. 무엇보다 매틀랩으로 결과를 확인해볼수 있어서 도움이 많이 됩니다.

    다만 비행기 쪽 분야가 많이 나와서 롤 피치 요 부분이 나오니 이해가 잘 안되는...

    언제 시간내면 칼만필터를 자세히 알아보고 싶은 맘입니다.

    • PinkWink 2011/07/21 07:51

      네.. 저도 학생때는 칼만과 인연이 없었는데, 지금 꽤 유용하게 보고있답니다.^^

  • 쑤님 2011/07/29 16:42

    저와 같은 책을 보고계시군요 이렇게 핑크윙크님이 친근하게 느껴질 수가 'ㅁ' 전 사실 제어쪽 석사과정생인데 포스트들 읽어보고 '아~', '아~' 하면서 돌 터지는 소리 많이 내서 핑크윙크님은 정말 멀리 느껴졌었거든요 화이팅! ^0^

    • PinkWink 2011/07/29 18:27

      네... 저도... 칼만필터 정말 하기 싫어서 요리조리 피해다녔는데
      결국 손을 대네요... ㅎㅎㅎ
      (뭐 당장필요한건 아닙니다만....^^)
      우리에게는 화이팅... 그게 정말 필요한것 같습니다.

  • dons 2013/11/08 19:17

    님 글보고 책사서 열심히 공부하고 있는데요...^^;;
    이 책에 롤과 피치 구하는 예제가 있더라구요...
    근데 필요한 센서가 가속도 3축, 자이로 3축 이렇게 되어있는데
    님의 글 중에 가속도 3축과 자이로 2축으로 ARS를 구현한걸 본 기억이 있습니다.
    이렇게도 가능한데 이 책에서는 왜 자이로도 3축을 썼을까요???

    그리고 오일러각이 정말 이해가 되질 않습니다ㅠㅠ
    인터넷 뒤져서 찾아낸 사이트에서 겨우 이해했는데(아래 사이트 참고)
    http://satsol.tistory.com/8
    이 사이트에서의 설명은 책에있는 그리스 문자표기와 좀 다른거 같습니다(ΦθΨ)
    책에서는 Φ가 롤각이라고 했는데 아무리 봐도 위 사이트에서는 이게 아닌거 같더라구요ㅠㅠ

    그리고 p139에 있는 식 13.2에서 이동속도와 이동가속도는 고가의 항법센서가 아니면 측정할 수 없다고있는데
    가속도센서와 자이로가 고가면 가능한 건가요? 아님 다른 어떤 센서가 존재하는 걸까요?
    만약 전자(고가의 가속도 및 자이로)라면 혹시 구하는 방법을 알고 있는지요?^^*

    • PinkWink 2013/11/11 12:11

      그건 책에서 사용하고자하는 필터에서 필요하기 때문입니다.
      제가 포스팅했던 글에서는 센서 중심의 좌표계에서 보아서 좀 간단한거구요^^
      그리고, 정말 적분해도 괜찮을정도의 정확한 각속도를 알려면 아주 고가(요즘은 한 500-600만원정도로 내려갔다는 소문도 있더군요)의 센서가 필요하니까 가속도센서와 자이로센서를 융합한다는 내용입니다.

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