• 전자공학회논문지
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• 제51권2호
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• pp.182-189
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• 2014

본 논문은 탁도의 영향으로 사용이 제한적인 수중 광학 카메라의 대안으로 수중 영상 소나(imaging sonar)를 사용하여 수중 물체를 인식하여 추종하는 구조를 제안한다. Part 1에서, 영상 소나의 현실적인 성능을 고려한 2차원 인공 표식의 설계 방법과 인식 방법을 제안한다. 특히 영상 소나와 초음파의 특성을 분석하여 피인식성을 극대화 할 수 있는 재료를 선택하였으며, 물체의 모델링이 쉬운 무지향성이며 단순한 외형을 채택하고, 표식으로 사용이 가능한 영역 기반 특징 요소를 포함한 내부 형태를 제안하였다. 또한 제안한 인공 표식을 실시간으로 인식할 수 있는 방법을 제안하였다. 이 방법은 외곽선 추출, 허프-원-검출기에 의한 유사도 및 위치 추정, 형상 행렬의 비교에 의한 표식의 분류하는 알고리즘을 포함하고 있다. 제안한 인공 표식과 인식 알고리즘의 유용함을 DIDSON (영상 소나)를 사용한 수조 실험으로 검증하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제10권3호
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• pp.173-182
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• 2007

북동태평양 클라리온-클리퍼톤 균열대 지역의 해저평원에는 여러 유용 금속을 함유한 망간단괴가 다량 분포하는 것으로 알려져 있다. 심해저카메라(DSC)를 이용하여 지형과 단괴 부존량과의 상관관계를 제시하는 연구 결과마다 단괴 생산 유망 지역의 단괴부존량과 지형과의 관계를 다르게 설명하고 있다. 또한, 수중에 위치하는 DSC 위치추정 방법론에 대한 정확한 근거가 명확하게 제시되지 않았다. 북동태평양 대한민국 심해연구(KODOS) 지역에서 현장탐사를 수행하여 지형에 따른 단괴 채광조건의 변화를 관찰하였다. 이 연구에서는 망간단괴 분포 경향 및 채광가능지역을 분석하고자 할 때, DSC를 이용한 근접 해저면 영상관찰 방법의 활용가능성을 제시하고자 하였다. 이를 위해 해저산이 없는 심해평원지역인 KODOS 지역의 남쪽구역($132^{\circ}10'W$, $9^{\circ}45'N$ 부근)에서 DSC 영상으로부터 단괴 부존량을 추출하고 다중빔음향측심기를 사용하여 해저면 수심 변화를 동시에 측정하였다. 또한, DSC 수중 위치추정의 정확성을 제고하고자, DSC 위치 계산 방식에 적절한 가정을 도입하였고, DSC 측선의 교차점에서 측정한 부존량을 이용하여 간접적으로 위치 추정의 정확도를 검증하였다. DSC 영상을 관찰하면 단괴 및 퇴적물뿐만 아니라 해저면의 함몰지역인 균열대를 다수 발견할 수 있다. 또한, DSC 영상을 통해 관찰된 해저 균열대의 발견시간 자료로 부터 채광 장애지역으로 예상되는 균열대의 위치 추정을 시도하였다. 분석 결과 채광장비가 주행할 수 없는 채광 장애지역은 해저사면과 해저구릉지역임을 확인할 수 있었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제36권4호
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• pp.451-458
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• 2012

수중의 작업 목적에 따라 ROV와 AUV의 두 가지 용도로 사용할 수 있는 새로운 구조의 변신 6자유도 수중로봇의 설계연구를 하였다. CROV의 ROV모드와 AUV모드에 대한 각각의 구조 설계연구를 수행하였으며 각각의 모드에 대한 제어시스템을 설계하고 AUV의 경우에는 추력에 따른 항해속도에 대한 해석을 수행하였다. ROV나 AUV의 정확한 위치 및 속도를 추정할 수 있도록 다양한 센서신호를 퓨전하여 처리하는 센서퓨전보드를 제작하고 확장 칼만필터를 포함하는 전체 제어시스템을 설계하고 제작하였다.

• 한국음향학회지
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• 제22권7호
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• pp.562-572
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• 2003

수동 소나를 이용하여 기동 표적의 위치를 추정하는 정합-표적모델 역산 기법을 개발하였다. 본 기법은 수중음향학 분야에서 널리 사용되는 정합장 역산 방법을 이용하여 관측으로부터 얻어지는 방위와 주파수를 표적모델에 의해 계산되는 값과 정합 시킴으로써 표적의 위치를 파악한다. 효율성과 정확성을 향상시키기 위하여 변수의 탐색 방식은 혼성 최적화 기법을 이용하였는데 일차적으로 광역 최적화 기법으로 알려진 유전자 기법이나 모사 담금질 기법을 적용한 후 단순 비탈 국부최적화 기법을 순차적으로 적용하였다. 제안 기법의 성능 검증을 위하여 3가지의 기동 시나리오에 대하여 시뮬레이션을 실시하였다. 검증 결과 가우시안 확률분포를 갖는 측정오차가 5σ를 가지는 경우에도 견실한 수렴을 보여주었으며 계산 시간면에서도 실용적 인 것으로 밝혀졌다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제23권4호
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• pp.304-309
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• 2013

본 논문은 소나 방정식내의 성능지수를 판단하는 지능형 접근방법을 제안한다. 알 수 없는 수중표적의 거리와 고정적이지 않은 신호초과량은 추적과정에 대해 불확실성을 증가시킨다. 탐지거리와 연관된 신호 초과량의 입력 데이터들을 이용하여, 퍼지집합의 규칙을 세우고, 소나의 수신기로부터 얻어지는 데이터를 퍼지화 된 데이터 집합으로 변화시킨다. 알 수 없는 데이터들에 의해 발생되는 오차값들을 감소시키기 위하여 퍼지 집합으로 변환된 새로운 데이터를 이용한다. 구간별 최소값, 최대값 그리고 평균값이 계산되어, 수중 표적의 거리를 추정하는데 사용된다. 데이터들의 증감에 대한 분석을 통해 표적의 위치와 기동특성을 예측할 수 있다. 제안된 기법의 성능과 효과를 보여주기 위하여 몇 가지 예를 보였다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제19권8호
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• pp.676-681
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• 2013

For underwater vehicles, the use of sensors such as cameras and laser scanners is limited by the difference in environment compared to robots designed to work on dry land. In underwater environments, if use is made of sound signals, valuable information can be obtained. The most important application is the localization of underwater sound sources. The estimated location of a sound source can be used to control underwater robots or submarines. Thus, the purpose of this research is to estimate the source's direction and location in a noisy underwater environment. The direction of the sound source is obtained using two hydrophones. Furthermore, if we assume that the robot or sound source is moving, the location of the sound source is estimated using more than two estimated directions. The feasibility of the developed algorithm is examined by experiments in a water tank and in the ocean.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.107-112
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• 2013

In this paper, we discuss a 3-dimensional localization sensor node using EM waves (Electromagnetic waves) with RSSI (Received Signal Strength Indicator). Generally EM waves cannot be used in underwater environment, because the signal is highly attenuated by the water medium according to the distance. Although the signal quickly reduces in underwater, the reducing tendency is very clear and uniform. Hence EM waves have possibility as underwater distance sensors. The authors have verified the possibility by theory and several experiments, and developed calibration methods in case of linear and planer environment. For 3-dimensional localization in underwater, it must be known antenna's radiation pattern property in electric plane(called E-plane). In this paper, we proceed experiments to verify attenuation tendency with z axis movement, PLF (Polarization Loss Factor) and ILF (Inclination Loss Factor) with its theoretical approach.

• 로봇학회논문지
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• 제9권4호
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• pp.206-215
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• 2014

Acoustic signal is crucial for the autonomous navigation of underwater vehicles. For this purpose, this paper presents a method of acoustic source localization. The proposed method is based on the probabilistic estimation of time delay of acoustic signals received by two hydrophones. Using Bayesian update process, the proposed method can provide reliable estimation of direction angle of the acoustic source. The acquired direction information is used to estimate the location of the acoustic source. By accumulating direction information from various vehicle locations, the acoustic source localization is achieved using extended Kalman filter. The proposed method can provide a reliable estimation of the direction and location of the acoustic source, even under for a noisy acoustic signal. Experimental results demonstrate the performance of the proposed acoustic source localization method in a real sea environment.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제3권1호
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• pp.85-91
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• 2000

Underwater sensor accuracy test which measures the detection range and bearing accuracies of sonar simulates sonar transmitting ping and underwater radiating noise of target vessels. In this test, because the position of sonar target is the reference position of test, the sonar target position should be precisely estimated. Hence, this paper suggests to apply USBL algorithm which adopts cross phase spectrum of received sensor signals, and presents its performance by range and bearing estimation simulations. As a result of simulations, suggested algorithm shows good accuracy for underwater sensor accuracy test near 5㏈ SNR.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.372-378
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• 2013

In this paper, we research the localization problem of the crawler-type inspection robot for underwater structure which travels an outer wall of underwater structure. Since various factors of the underwater environment affect an encoder odometer, it is hard to localize robot itself using only on-board sensors. So in this research we used a depth sensor and an IMU to compensate odometer which has extreme error in the underwater environment through using Extended Kalman Filter(EKF) which is normally used in mobile robotics. To acquire valid measurements, we implemented precision sensor modeling after assuming specific situation that robot travels underwater structure. The depth sensor acquires a vertical position of robot and compensates one of the robot pose, and IMU is used to compensate a bearing. But horizontal position of robot can't be compensated by using only on-board sensors. So we proposed a localization algorithm which makes horizontal direction error bounded by using kinematics relationship. Also we implemented computer simulations and experiments in underwater environment to verify the algorithm performance.