This paper introduces a GPS-aided dead reckoning algorithm that asymptotically estimates the heading bias error of a magnetic compass based on geodetic north, improves the position error accumulated by dead reckoning, and helps the estimated position of an AUV to represent a position in the NED coordinate system, by receiving GPS position information when surfaced. Based on the results of a simulation, the locational error was bounded with a modest distance, after estimating the AUV position and heading bias error of the magnetic compass when surfaced. In other words, it was verified that proposed algorithm improves the position error in the NED coordinate system.
본 논문에서는 지구 자기장을 측정하여 방향을 인식하는 시스템 구현에 있어 하드웨어적으로 회로를 부가하는 방식 보다는 소프트웨어적인 알고리즘을 추가하여 지구 자기장의 지역적 변화와 주변 환경에 적응력을 갖는 측정 시스템을 구축한다. 소프트웨어적인 알고리즘에는 뉴럴 네트워크(neural network)를 사용하여, 입력 패턴에 따른 패턴간의 관련성을 형성하고 학습을 통해 패턴들의 특징과 관련 정보가 기억 되었을 때 출력이 입력에 feedback하는 연상회로망을 구성하여 방향 인식에 사용할 수 있는 소프트웨어를 구현하고 그 실효성에 대해 입증한다.
자연하천은 일반적으로 만곡수로나 사행수로 형태를 보이고 있으며, 직선수로에서와 달리 원심력에 기인한 이차류 영향을 받게 된다. 이차류에 의해서 수면에서는 만곡부 바깥쪽으로, 하상에서는 만곡부 안쪽으로의 흐름특성을 보이게 된다. 만곡부 안쪽으로 가해지는 하상 전단응력에 기인하여 하상에서의 입자가 만곡부 안쪽으로 이송되며, 결과적으로 만곡부 안쪽에는 점사주가, 바깥쪽에는 소(pool)가 생성된다. 또한 지형경사의 생성으로 입자에 가해지는 중력효과도 변화된다. 따라서 이와 같은 자연하천의 흐름과 하상변동을 수치모의 하기 위해서는 만곡부 이차류 특성을 고려한 모형이 필요하다. 본 연구에서는 수심 적분된 흐름방정식과 하상토 보존방정식 (Exner equation)을 이용한 하상변동을 위한 비연계 수치모형을 위해서 하상토 보존방정식의 유한요소 알고리즘을 개발하였다. 하상토 보존방정식은 흐름 특성에 따른 평형 유사량의 공간변화율을 이용하여 일정 기간 동안의 하상 변화량을 계산한다. 이 때 이차류에 의한 하상 전단응력의 편각 및 지형경사 변화에 따른 실제 입자의 이송방향을 보정하여 평형 유사량이 계산된다. 이러한 보정식을 적용시키기 위해서는 유속성분의 공간변화량 및 지형경사의 공간성분이 필요하다. 유한요소법은 연속성 변수를 이산화시켜 근사해를 구하는 수치기법의 일종이기 때문에, 요소망이 불규칙적으로 구성되었을 경우 임의의 절점에서 연속성을 지닌 변수의 공간변화율을 계산하는데 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 평형 유사량 계산 시에 절점이 아닌 요소 내부에서 평형 유사량을 계산하는, 하상토 보존방정식의 새로운 유한요소 알고리즘을 개발하고, 새로운 알고리즘을 적용시킨 수치모형의 검증을 행하였다. 경계조건 알고리즘의 검증으로 위해서 Soni 등 (1980)이 행한 상류 유입 유사량에 따른 하상변동을 수치 모의하고 실험치와 비교하였으며, Sutmuller와 Glerum (1980)이 수행한 만곡수로에서의 하상변동을 모의하고 실험과 비교하였다. 새로운 알고리즘을 적용시킨 하상토 보존방정식의 유한요소 수치모형의 결과는 매우 안정적이며, 실험과 매우 유사한 결과를 얻을 수 있었다. 본 수치모델은 현재 균일한 입자의 하상토만을 고려하므로, 입자분급이나 하상 장갑화 현상 등은 무시한다.
영지(靈芝)버섯(Ganoderma lucidum (Fr.) Karst.)의 16개 균주간(菌株關) 특성을 전기영동법(電氣泳動法)을 사용(使用)하여 단백질(蛋白質) pattern과 esterase, LAP의 동립효소(同位酵素) pattern에 의해 비교(比較) 관찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 자실체(子實體)의 esterase의 band pattern은 각(各) 균주간(菌株間) 특정 band의 유 무(有 無)와 위치(位置) 등에 의해 분류(分類) 할 수 있었으며 자실체(子實體)의 형태(形態)가 유사한 것은 band pattern에서도 유사하였다. 2. 동일균주(同一菌株)에서 편각(扁角)과 녹각형태(鹿角形態)로 형성(形成)된 자실체(子實體)의 esterase band pattern은 서로 동일(同一)한 pattern을 보였다. 3. 균주간(菌株間) 유연관계인 유사도 지수는 12.5%에서 100%의 변이 폭을 보였다. 특히 6과 7번의 두 균주간(菌株間)과 13,14,15,16번의 4균주간(菌株間)은 유사도지수가 100%이므로 유전적(遺傳的)으로 동일(同一)한 균(菌)이라 사료(思料)된다. 4. 균사(菌絲)의 단백질(蛋白質)과 esterase의 band pattern은 자실체(子實體)의 pattern과는 달랐으며 자실체(子實體)에서 동일(同一)한 pattern을 보였던 균주간(菌株間)에서도 균주간(菌株間) 특성을 가장 잘 보여 주었으므로 영지(靈芝)버섯 분류(分類)에는 균사(菌絲)의 esterase pattern이 가장 적합하다.
본 연구의 목적은 규칙기반 모델링을 구성하여 하계망을 일반화하고자 하였다. 그 동안 지도 일반화에 대한 연구는 제한된 지도요소를 대상으로 선형사상의 형태변형을 위한 알고리즘 개발과 평가에 집중되었다. 규칙 기반 모델링은 지도제작 원리와 공간현상의 분포패턴을 분석하여, 그 결과를 일반화 과정에 적용하기 때문에 기존의 일반화 알고리즘 개선에 도움이 된다. 규칙기반 모델링은 다양한 지도요소들을 대상으로 일반화를 적용할 수 있고, 디지털 환경하에서 다축척 지도제작에 효과적이다. 본 연구에서 개발된 하계망 규칙기반 모델링은 일반화 규칙, 중심선 추출 그리고 선형사상 일반화 알고리즘으로 구성된다. 일반화를 적용하기 앞서, 하계망은 논리적 오류를 최소화하기 위해 저수지와의 연결관계를 분석하였다. 모델을 적용한 결과, 108개의 실폭 하천 중 17개 하천이 중심선으로 추출되었다. 하천의 총길이는 1:25,000에서 17%, 1:50,000에서는 29%로 감소하였다. 선형사상 일반화를 위해 개발된 Simoo 알고리즘은 Douglas-Peucker 알고리즘과 비교하였다. Doug]as-Peucker 알고리즘은 자료점 간격과 편각이 커지게 되어 선의 형태가 거칠어지는 반면, Simoo 알고리즘에서 선형사상은 축척이 감소함에 따라 보다 완만해진다.
본 논문에서는 오류 검출을 위해 소프트웨어 오류 추정 기법을 활용하여 항공무장 시스템인 공대지 사격의 오류 요인을 분석하기 위한 모델을 제시하고 모델을 기반으로 오류 요인 영향을 분석하였다. 선행 연구에서는 공대지 무기체계의 정확도에 영향을 미치는 오류 요소를 분석하고 결함위치추정 기법인 FBEL(Factor-based Error Localization) 기법을 제안하였으며 실사격 자료에 적용하여 오류 요소를 분석하였다. 그러나 다양한 요인 중 하나의 요인인 정확도를 고정하여 적용하므로 다양한 사격 정확도 변화에 따른 사격 오류 발생 요소와의 상관관계는 밝히지 못하였다. 본 연구에서는 사격 오류 요소의 상관관계 분석을 통하여 보다 세밀한 오류 분석 모델을 제시하고 시간과 비용이 제한적이거나 테스트 케이스가 적은 상태에서 오류 발생 가능 요소를 추정하는 방법을 제안한다. 제안된 방법은 실사격 자료를 이용한 시뮬레이션을 통해 그 효용성을 입증하였으며, 무기체계 공대지 시험평가에서 어떤 요소들이 정확도에 영향을 미치는 지를 분석하는데 성공적으로 활용될 수 있음을 보였다.
본 연구는 선형사상 일반화에서 사상들 간의 공간적 충돌, 벡터변위에 따른 위치변동 등의 문제를 개선하기 위해 새로운 Simoo 알고리즘을 제안하고자 하였다. Simoo 알고리즘의 원리는 단순화와 완만화를 채택하였다. Simoo 알고리즘에서 사용된 임계치는 수선길이, 편각, 평균 vertex 길이이다. Simoo 알고리즘은 축척별 적용 가능, 지도학적 세련미, 자료점의 위치 변동에 따른 논리적 오류 발생의 감소, 공간현상특징 유지 등의 특징을 갖는다. Simoo 알고리즘의 적용 결과는 Douglas-Peucker 알고리즘과 비교하였다. 그 결과 두 알고리즘에서 해안선과 하계망 길이는 97% 이상 유지되었으며, 자료점 제거율은 Simoo보다 Douglas-Pecuker 알고리즘이 효과적이었고, 사상들간의 충돌은 Simoo에서 최소화되었다. 선의 곡률과 완만화는 Simoo 적용시 축척에 따라 감소하였다. 결과적으로 Douglas-Peucker보다는 Simoo 알고리즘이 지도학적 일반화에 적합하다고 볼 수 있다.
전자전 상황에서 수신기의 수집 변수를 토대로 RF 위협체를 역추적함으로서 효율적인 전자공격을 수행하려는 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 다양하고 구체적인 전자전 상황에서 위협체 역추적 알고리즘의 성능을 검증할 수 있도록 하기 위하여, 전자파 수집 변수를 바탕으로 레이더 위협체, 전자전 수신기, 전자파 전송환경과 같은 전자전 구성 단위들의 기능을 모델링하여 전자전 송수신 시뮬레이터를 구축한다. 시뮬레이터의 실험 결과는 수 m 정도의 거리 추적 오차와 소수점 이하 크기의 각도 추적 오차를 보이며, 모노펄스 빔폭과 편각의 변화에 따른 각도 추적 오차의 변화가 이론적인 모델링의 결과와 동일한 양상을 보임으로써 레이더 위협체의 거리 및 각도 추적의 동작 원리가 시뮬레이터에 적절하게 반영되었음을 확인할 수 있다. 구축한 전자전 송수신 시뮬레이터는 전자전 수집 시스템에서 추출된 위협체의 특성 변수가 실제 위협체의 특성 변수에서 어떻게 변형되었는지를 관찰하고, 다양한 전자전 상황에서 수집된 변수를 토대로 구성한 위협체 역추적 시스템의 성능을 평가하는 데에 활용될 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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