• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제26권4호
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• pp.161-168
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• 2021

본 논문은 노약자와 장애인의 편의를 도모하기 위하여 주기적으로 약을 복용하는 사람들에게 약 먹는 시간을 알려주는 시스템이다. 무게 센서를 사용하여 일주일간 복용해야 하는 알약들의 전체 무게를 측정한 후, 사용자가 알약을 복용하면 줄어든 알약의 무게를 다시 측정하여 복용 여부를 판단하는 시스템이다. 거동이 불편한 장애인을 위하여 라인트레이서 기반 자율주행 시스템을 사용하여 복용 시간이 되면 자동으로 사용자가 설정한 위치에도 약을 운반해주는 기능을 포함하였다. 또한, 알약을 복용하지 않은 사용자에게 이를 알려주기 위해 설정된 특정 시간에 시각적, 청각적인 기능을 포함하여 약 먹는 시간을 알려주도록 구성하였다. 본 연구는 시뮬레이션을 통하여 이와 같은 시스템의 작업 수행 과정을 세분화하여 보여줌으로써 사용자들이 잊지 않고 약을 복용하는 것을 도와주고자 한다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제16권5호
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• pp.835-844
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• 2021

본 논문에서는 스마트 그리드 전력설비 간 통신을 통해 고장구간을 자율적으로 판단, 분리하기 위한 기반기술인 통신제어장치를 설계하였다. 통신제어장치에서 제어모듈은 3상 전압, 전류를 계측할 수 있도록 DSP, 통신모듈은 전력설비 간 통신을 통해 고장구간을 판단, 고장구간 분리를 실현할 수 있도록 라즈베리 파이로 설계되었다. DSP와 라즈베리 간 통신은 SPI 통신방식을 기반으로, 반면에 라즈베리 간 통신은 Wi-Fi 기반으로 설계되었다. 끝으로, 3개의 전력설비 통신제어 장치로 구성되는 성능 평가 시스템을 구축하였으며, 선로 상의 다양한 고장 이벤트들에 대한 모의 검증을 실시하였다. 평가 결과, 모든 시험경우들에 대해서 통신제어장치가 요구된 응답을 보임으로서 통신제어장치 설계 방법론의 유효성을 확인할 수 있었다.

• 한국해양공학회지
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• 제35권6호
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• pp.434-445
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• 2021

This paper proposes an optimal design method for an unmanned underwater vehicle (UUV) platform to overcome strong current. First, to minimize the hydrodynamic drag components in water, the vehicle is designed to have a streamlined disc shape, which help maintaining horizontal motion (zero roll and pitch angles posture) while overcoming external current. To this end, four vertical thrusters are symmetrically mounted outside of the platform to stabilize the vehicle's horizontal motion. In the horizontal plane, four horizontal thrusters are symmetrically mounted outside of the disc, and each of them has the same forward and reverse thrust performances. With these four thrusters, a specific thrust vector control (TVC) method is proposed, and for external current in any direction, four horizontal thrusters are controlled to generate a vectored thrust force to encounter the current while minimizing the vehicle's rotation and maintaining its heading. However, for the numerical simulations, the vehicle's hydrodynamic coefficients related to the horizontal plane are derived based on both theoretical and empirically derived formulas. In addition to the simulation, experimental studies in both the water tank and circulating water channel are performed to verify the vehicle's various final performances, including its ability to overcome strong current.

• 한국항행학회논문지
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• 제26권4호
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• pp.226-234
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• 2022

자율주행체와 네트워크기반 제어 기술의 발달에 따라서, 하나의 에이전트를 제어하는 것을 넘어서 다수의 이동체를 분산 제어하는데 사용 가능한 다중 에이전트의 컨센서스 제어에 대한 관심과 연구가 증가하고 있다. 컨센서스 제어는 분산형 제어이기 때문에, 정보 교환은 실제 시스템에서 지연을 가지게 된다. 또한, 시스템에 대한 모델을 정확히 수식적으로 표현하는데 있어서 한계를 갖는다. 이런 한계를 극복하는 방법 중에 하나로서 강화 학습 기반 컨센서스 알고리즘이 개발되었지만, 불확실성이 큰 환경에서 느린 수렴을 갖는 경우가 자주 발생하는 특징을 보이고 있다. 따라서, 이 논문에서는 불확실성에 강인한 특성을 갖는 슬라이딩 모드제어를 강화학습과 결합한 슬라이딩 강화학습 알고리즘을 제안한다. 제안 알고리즘은 기존의 강화학습 기반 컨센서스 알고리즘의 제어 신호에 슬라이딩 모드 제어 구조를 추가하고, 시스템의 상태 정보를 슬라이딩 변수를 추가하여 확장한다. 모의실험 결과 다양한 시변 지연과 왜란에 대한 정보가 주어지지 않았을 때에 슬라이딩 강화학습 알고리즘은 모델기반의 알고리즘과 유사한 성능을 보이면서, 기존의 강화학습에 비해서 안정적이면서 우수한 성능을 보여준다.

• 한국항공우주학회지
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• 제50권8호
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• pp.523-530
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• 2022

다양한 임무에서 활용 가능한 무인기 다개체 시스템은 단일 무인기보다 복잡하므로 효율적인 대형 제어방식이 요구된다. 특히 광역 탐색임무에 있어 통신량 및 연산량 부담이 적으며, 무인기간 자율적인 대형 형성이 가능한 분산 제어형의 유동적인 대형 형성이 필요하다. 본 연구는 스캔 면적의 확장 및 탐색 성능향상을 위해 Swarm 대형과 뱅크 정렬 대형, 대형 전체 운동을 고려한 대형 형성 알고리즘을 제안한다. 본 알고리즘은 상대거리에 대해서 2차 진동 특성을 가지며 parameter tuning을 통해 알고리즘을 설계할 수 있다. 또한 통상적인 무인기 시스템에 적합하도록 제어명령을 변환하였고, 시뮬레이션을 통해 알고리즘의 대형 형성 및 운동에 대한 성능을 입증하였다.

• 로봇학회논문지
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• 제16권3호
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• pp.250-259
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• 2021

Path planning is one of the important technologies for automated parking. It requires to plan a collision-free path considering the vehicle's kinematic constraints such as minimum turning radius or steering velocity. In a complex parking lot, Rapidly-exploring Random Tree^* (RRT^*) can be used for planning a parking path, and Reeds-Shepp or Hybrid Curvature can be applied as a tree-extension method to consider the vehicle's constraints. In this case, each of these methods may affect the computation time of planning the parking path, path-tracking error, and parking success rate. Therefore, in this study, we conduct comparative analysis of two tree-extension functions: Reeds-Shepp (RS) and Hybrid Curvature (HC), and show that HC is a more appropriate tree-extension function for parking path planning. The differences between the two functions are introduced, and their performances are compared by applying them with RRT^*. They are tested at various parking scenarios in simulation, and their advantages and disadvantages are discussed by computation time, cross-track error while tracking the path, parking success rate, and alignment error at the target parking spot. These results show that HC generates the parking path that an autonomous vehicle can track without collisions and HC allows the vehicle to park with lower alignment error than those of RS.

• 대한조선학회논문집
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• 제60권2호
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• pp.95-109
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• 2023

In the 4th industrial revolution, changes in the technological paradigm have had a direct impact on the maintenance system of ships. The 2-stroke low speed engine system integrates with the core equipment required for propulsive power. The Condition Based Management (CBM) is defined as a technology that predictive maintenance methods in existing calender-based or running time based maintenance systems by monitoring the condition of machinery and diagnosis/prognosis failures. In this study, we have established a framework for CBM technology development on our own, and are engaged in engineering-based failure analysis, data development and management, data feature analysis and pre-processing, and verified the reliability of failure mode DB using LSTM algorithms. We developed various simulated failure mode scenarios for 2-stroke low speed engine and researched to produce data on onshore basis test_beds. The analysis and pre-processing of normal and abnormal status data acquired through failure mode simulation experiment used various Exploratory Data Analysis (EDA) techniques to feature extract not only data on the performance and efficiency of 2-stroke low speed engine but also key feature data using multivariate statistical analysis. In addition, by developing an LSTM classification algorithm, we tried to verify the reliability of various failure mode data with time-series characteristics.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제17권1호
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• pp.239-260
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• 2023

The underwater acoustic wireless communication networks are generally formed by the different autonomous underwater acoustic vehicles, and transceivers interconnected to the bottom of the ocean with battery deployed modems. Orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) has become the most popular modulation technique in underwater acoustic communication due to its high data transmission and robustness over other symmetrical modulation techniques. To maintain the operability of underwater acoustic communication networks, the power consumption of battery-operated transceivers becomes a vital necessity to be minimized. The OFDM technology has a major lack of peak to average power ratio (PAPR) which results in the consumption of more power, creating non-linear distortion and increasing the bit error rate (BER). To overcome this situation, we have contributed our symmetry research into three dimensions. Firstly, we propose a machine learning-based underwater acoustic communication system through long short-term memory neural network (LSTM-NN). Secondly, the proposed LSTM-NN reduces the PAPR and makes the system reliable and efficient, which turns into a better performance of BER. Finally, the simulation and water tank experimental data results are executed which proves that the LSTM-NN is the best solution for mitigating the PAPR with non-linear distortion and complexity in the overall communication system.

• 전기전자학회논문지
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• 제27권1호
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• pp.1-11
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• 2023

자율주행 자동차 또는 자율주행 로봇의 개발을 위해서는 경로 주행 시험이 필요하다. 이러한 시험은 실제 환경뿐만 아니라 시뮬레이션 환경에서도 수행되고 있다. 특히 강화학습과 딥러닝을 이용한 개발을 위해서 다양한 환경의 데이터가 필요한 경우에 시뮬레이터를 통한 개발도 이루어지고 있다. 이를 위해서는 수작업으로 설계된 경로뿐만 아니라 무작위로 자동으로 설계된 다양한 경로의 활용이 필요하다. 이러한 시험장 설계는 실제 건설, 제작에도 활용할 수 있다. 본 논문에서는 원호와 선분의 조합으로 이루어진 주행 시험 경로를 무작위로 생성하는 방법을 소개한다. 이는 원호와 선분의 거리를 구하여 충돌 여부를 판별하는 방법과 경로를 계속해서 이어 나가는 것이 불가능할 경우 경로 일부를 삭제하고 적절한 경로를 다시 만들어 나가는 알고리듬으로 이루어진다.

• 대한조선학회논문집
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• 제61권3호
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• pp.170-184
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• 2024

With the advancement of autonomous navigation technology in maritime domain, there is an active research on swarming Unmanned Surface Vehicles (USVs) that can fulfill missions with low cost and high efficiency. In this study, we propose a formation control algorithm that maintains a certain shape when multiple unmanned surface vehicles operate in a swarm. In the case of swarming, individual USVs need to be able to accurately follow the target state and avoid collisions with obstacles or other vessels in the swarm. In order to generate guidance commands for swarm formation control, the potential field method has been a major focus of swarm control research, but the method using the potential field only uses the position information of obstacles or other ships, so it cannot effectively respond to moving targets and obstacles. In situations such as the formation change of a swarm of ships, the formation control is performed in a dense environment, so the position and velocity information of the target and nearby obstacles must be considered to effectively change the formation. In order to overcome these limitations, this paper applies a method that considers relative velocity to the potential field-based guidance law to improve target following and collision avoidance performance. Considering the relative velocity of the moving target, the potential field for nearby obstacles is newly defined by utilizing the concept of Velocity Obstacle (VO), and the effectiveness and efficiency of the proposed method is verified through swarm control simulation, and swarm control experiments using a small scaled unmanned surface vehicle platform.