• The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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• v.17 no.1
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• pp.119-124
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• 2022

Successful underwater localization requires a large-scale, parallel computing environment that can be mounted on various underwater robots. Accordingly, we propose a design method for an artificial intelligence computing platform for underwater localization. The proposed platform consists of a total of four hardware modules. Transponder and hydrophone modules transmit and receive sound waves, and the FPGA module rapidly pre-processes the transmitted and received sound wave signals in parallel. Jetson module processes artificial intelligence based algorithms. We performed a sound wave transmission/reception experiment for underwater localization according to distance in an actual underwater environment. As a result, the designed platform was verified.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2009.05a
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• pp.240-243
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• 2009

본 논문에서는 수중에서 이동하는 무인잠수정 및 수중이동체의 위치를 측정하는 방법 중의 하나인 동적 단기선 방식(SBL)에 의한 무인잠수정의 위치측정에 대한 방법을 하이드로폰과 DAQ(Data Aquisition) 시스템을 이용하여 수조에서 테스트를 수행하였고, 실 해역에서의 실험을 실시하였다. 실험을 위해서 4개의 센서가 수조의 벽면에 고정이 되어 있으며, 이동체와 고정된 4개의 센서가 신호를 송수신함으로써 상호간의 위치추적이 가능하게 하는 시뮬레이션을 실시하였으며, 제안하는 SBL시스템과 장기선 방식(Long baseline)을 비교하기위한 시뮬레이션을 실시하여 두 시스템을 비교하였다. 측정된 신호는 DAQ 시스템을 이용하여 데이터를 취득하였고, Labview 프로그램을 이용하여 실시간으로 무인잠수정의 위치를 추정하였다. 위치추정에 사용된 알고리즘은 삼각측량법에 의한 방법을 사용하였으며, X, Y방향에 대해서는 비교적 오차가 적은 추정 결과를 나타내었으나 Z방향에 대하여서는 큰 오차를 보여 데이터로 사용할 수 가 없었다. 이는 수중이동체의 수심측정 센서를 이용하여 보완할 수 있을 것으로 본다. 향후 연구로는 위치추정 알고리즘을 보완하여 실제 선박 선저부에 센서가 부착되었을 경우에 대한 적용연구를 진행할 예정이며, 위치추정 알고리즘을 발전시켜 3차원에서의 정확한 위치 추적을 가능하게 할 예정이다.

• Proceedings of the Korean Society of Disaster Information Conference
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• 2023.11a
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• pp.325-326
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• 2023

해상 사고 시 일반 전파를 이용한 통신 시스템으로 찾기 어려운 수중 위치 추적에 사용하기 위해 몸에 부착할 수 있는 크기의 소형화된 수중 음향 모듈을 제작하고 이를 서해 상에서 거리에 따른 음향 신호를 측정했다.

• Journal of the Korean Institute of Navigation
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• v.17 no.1
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• pp.99-105
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• 1993

Underwater acoustic positioning systems have been extensively used not only in surface position fixing but also in underwater position fixing. Recently, these systems have been applied in the field of installation and underwater inspection offshore platforms etc. But in these systems are included the fixing errors as results of a signal with noise and irregular motion of vessel by ocean waves. In this paper to improve the accuracy of the position fixing a Kalman filter is applied to the short baseline(SBL) acoustic positioning system. The optimal position obtained by the Kalman filter is compared with the raw position and it is confirmed that the former is more accurate than the latter.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.2170-2174
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• 2008

기후상승으로 해수면의 상승으로 인해 삼면이 바다로 둘러싸인 지형적 특성을 가진 우리나라 연안에 파도로부터 시설물의 보호가 중요한 요인으로 꼽히고 있다. 파의 에너지를 저감하여 연안에 위치한 시설물 보호에 많은 연구가 진행되고 있다. 여기서 다루게 될 수중방파제와 다공성 소파장치는 반사와 수심의 변화에 따른 분산효과로 입사파의 에너지 감소를 통해 연안에 위치한 구조물과 배후시설에 대한 피해를 줄이는데 주목적이 있다. 사다리꼴 수중방파제의 전 후면의 기울기를 변화시키며 장주기파의 입사파와 투과파에 대한 연구가 Chang과 Liou(2004)에 의해 연구되었고, 수직 다공성 소파장치의 두께를 변화하며 반사계수와의 상관 관계에 대한 연구가 Madsen(1983)에 의해 진행되었다. 본 연구에서는 해석해를 통해 수중방파제와 다공성 소파장치가 있는 경우에 투과파와 소파장치 전 후면에서의 처오름 높이의 변화에 대해 알아보고, 그에 따른 관계를 알아보고자 한다. 구간은 각각 수심이 일정한 지역과 변화하는 지역, 다공성 소파제가 있는 지역으로 설정하여 각 구간마다 해석해를 적용하여 파고를 측정하였다. 측정된 파고를 이용하여 투과율은 수중방파제를 통과한 입사파와 투과파의 관계를 통해 측정할 수 있다. 수중방파제를 투과한 파는 다공성 소파장치를 통과하면서 파고가 급감하는 현상을 다공성 소파장치 전 후면에서 측정되는 파고를 통해 알 수 있다.

• Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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• v.26 no.3
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• pp.208-217
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• 2016

This paper describes a simulation method to generate sensor measurements for location estimation of an underwater robot. Field trial of a navigation method of an underwater robot takes much time and expenses and it is difficult to change the environment of the field trial as desired to test the method in various situations. Therefore, test and verification of a navigation method through simulation is inevitable for underwater environment. This paper proposes a method to generate sensor measurements of range, depth, velocity, and attitude taking the uncertainties of measurements into account through simulation. The uncertainties are Gaussian noise, outlier, and correlation between the measurement noise. Also, the method implements uncertainty in sampling time of measurements. The method is tested and verified by comparing the uncertainty parameters calculated statistically from the generated measurements with the designed uncertainty parameters. The practical feasibility of the measurement data is shown by applying the measurement data for location estimation of an underwater robot.

• Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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• v.23 no.4
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• pp.401-408
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• 2005

Presently many constructions establish in underwater, but approaching to underwater constructions are difficult, for comparing with ground, underwater environment is different in media. Usually measurement methods for underwater constructions are using tapes, using depth gauges, using acoustic positioning systems. But, tapes are hard to measure the correct distance, for applying a right tension is not easy in underwater. Depth gauges have a weakness in settling, for it takes long time to do it. Acoustic positioning systems don't work well in confined spaces and cost a lot. Hence, the purpose of this study is, at first, to understand rays path in multimedia like water, glass and air. The second thing is to perform a camera calibration at the field to compare with the interior orientation parameter. And the third thing is to find out whether photogrammetry is applied for underwater object in using cube for accuracy examination. The last thing is to perform underwater photogrammetry about underwater object, which is pier model and riverbed. We came to the conclusion through this experiment that the applying underwater photogrammerty for underwater constructions and underwater ground is possible.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.22 no.3
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• pp.352-361
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• 2021

An underwater positioning method that can be applied to structures for underwater construction is being developed at the Korea Institute of Ocean Science and Technology. The method uses an extended Kalman filter (EKF) based on an inertial navigation system for precise and continuous position estimation. The observation matrix was configured to be variable in order to apply asynchronous measured sensor data in the correction step of the EKF. A Doppler velocity logger (DVL) can acquire signals only when attached to the bottom of an underwater structure, and it is difficult to install and recover. Therefore, a complex sensor device for underwater structure attachment was developed without a DVL in consideration of an underwater construction environment, installation location, system operation convenience, etc.. Its performance was verified through a water tank test. The results are the measured underwater position using an ultra-short baseline, the estimated position using only a position vector, and the estimated position using position/velocity vectors. The results were compared and evaluated using the circular error probability (CEP). As a result, the CEP of the USBL alone was 0.02 m, the CEP of the position estimation with only the position vector corrected was 3.76 m, and the CEP of the position estimation with the position and velocity vectors corrected was 0.06 m. Through this research, it was confirmed that stable underwater positioning can be carried out using asynchronous sensors without a DVL.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.420-420
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• 2022

우리나라의 기후 변화(여름철 집중호우, 동절기 가뭄 등)로 인하여 과거에 비해 하천의 식생영향은 증가하는 추세이고, 하도 내 수중식생은 성장과 소멸을 반복하며 기존 수위-유량관계에 변동성을 유발하고 있다. 수중식생은 수위가 상승하는 경우(강우, 방류량 증가 등)에 일부 소멸하여 유량이 증가하고, 수위가 유지되거나 평균기온이 상승하는 경우에는 성장으로 인하여 유량이 감소하는 경향을 가지고 있다. 본 연구에서는 하도 내 수중식생의 성장과 소멸에 따른 수위-유량관계곡선식의 변화의 영향을 분석하기 위해 금호강 제1지류 자호천에 위치한 영천시(단포교)관측소를 대상으로 '18년~'21년까지의 수중식생의 성장과 소멸, 회귀하는 기간의 유량 측정 성과를 확보하고 수중식생 모니터링 자료를 수집하여, 식생영향에 따른 수위-유량관계 변화를 분석하였다. 영천시(단포교)관측소는 수중식생영향을 지속적으로 받고 있으며 단면 통제나 하도 통제가 아닌 식생통제를 고려하여 '18년~'20년까지는 식생 활착, 성장과 소멸이 진행되는 기간의 성과를 확보하였고, '21년은 저수위구간의 식생성장에서 소멸까지 점차 회귀하는 성과를 각 기간별로 확보하고 분석을 통해서 수위-유량관계 곡선식을 개발하였다. 수중식생의 성장에 따라 평균유속이 감소하며 곡선식은 (-)전이가 발생하였고, 수중식생의 소멸이 발생한 경우 평균유속이 증가하여 곡선식은 (+)전이가 발생하였다. 영천시(단포교)관측소는 이러한 모니터링 결과와 유량측정성과를 바탕으로 총 5개의 기간분리가 발생하였으며, 각 기간별 곡선식 불확도와 편차율 검토 결과 유량측정성과와 곡선식은 정밀도 높은 정확성을 갖고 있는 것으로 분석되었다. 결과적으로 본 연구에서는 하도 내 수중식생영향에 따른 유량측정성과를 확보하였으며 확보한 유량측정성과의 분석을 통한 신뢰도 높은 수위-유량관계곡선식을 개발하였고 이를 통해 생산된 유량자료는 정확도가 매우 높은 것으로 분석되었다.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• v.24 no.3
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• pp.166-170
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• 2005

This paper describes the experimental study for the position estimation method of underwater sound source using the Nearfield Acoustic Holography. The result confirms that it can be used in the identification of underwater noise sources. The sound sources in the experimental work consists of 2 spherical projectors and the near-Held sound pressure is measured in the hologram plane. From the cross-power spectra of the measured data, the complex sound pressures on the hologram plane is derived and its spatial transformation gives sound fields in a source region. The obtained sound fields in a source region showed that the position of each sound source and their relative source strength are exactly estimated. In conclusion, this technique can be applied for estimation of each source position and its relative strength contribution for the underwater multiple sound sources.