• 제목/요약/키워드: Embedded control system

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Hardware Approach to Fuzzy Inference―ASIC and RISC―

  • Watanabe, Hiroyuki
    • 한국지능시스템학회:학술대회논문집
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    • 한국퍼지및지능시스템학회 1993년도 Fifth International Fuzzy Systems Association World Congress 93
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    • pp.975-976
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    • 1993
  • This talk presents the overview of the author's research and development activities on fuzzy inference hardware. We involved it with two distinct approaches. The first approach is to use application specific integrated circuits (ASIC) technology. The fuzzy inference method is directly implemented in silicon. The second approach, which is in its preliminary stage, is to use more conventional microprocessor architecture. Here, we use a quantitative technique used by designer of reduced instruction set computer (RISC) to modify an architecture of a microprocessor. In the ASIC approach, we implemented the most widely used fuzzy inference mechanism directly on silicon. The mechanism is beaded on a max-min compositional rule of inference, and Mandami's method of fuzzy implication. The two VLSI fuzzy inference chips are designed, fabricated, and fully tested. Both used a full-custom CMOS technology. The second and more claborate chip was designed at the University of North Carolina(U C) in cooperation with MCNC. Both VLSI chips had muliple datapaths for rule digital fuzzy inference chips had multiple datapaths for rule evaluation, and they executed multiple fuzzy if-then rules in parallel. The AT & T chip is the first digital fuzzy inference chip in the world. It ran with a 20 MHz clock cycle and achieved an approximately 80.000 Fuzzy Logical inferences Per Second (FLIPS). It stored and executed 16 fuzzy if-then rules. Since it was designed as a proof of concept prototype chip, it had minimal amount of peripheral logic for system integration. UNC/MCNC chip consists of 688,131 transistors of which 476,160 are used for RAM memory. It ran with a 10 MHz clock cycle. The chip has a 3-staged pipeline and initiates a computation of new inference every 64 cycle. This chip achieved an approximately 160,000 FLIPS. The new architecture have the following important improvements from the AT & T chip: Programmable rule set memory (RAM). On-chip fuzzification operation by a table lookup method. On-chip defuzzification operation by a centroid method. Reconfigurable architecture for processing two rule formats. RAM/datapath redundancy for higher yield It can store and execute 51 if-then rule of the following format: IF A and B and C and D Then Do E, and Then Do F. With this format, the chip takes four inputs and produces two outputs. By software reconfiguration, it can store and execute 102 if-then rules of the following simpler format using the same datapath: IF A and B Then Do E. With this format the chip takes two inputs and produces one outputs. We have built two VME-bus board systems based on this chip for Oak Ridge National Laboratory (ORNL). The board is now installed in a robot at ORNL. Researchers uses this board for experiment in autonomous robot navigation. The Fuzzy Logic system board places the Fuzzy chip into a VMEbus environment. High level C language functions hide the operational details of the board from the applications programme . The programmer treats rule memories and fuzzification function memories as local structures passed as parameters to the C functions. ASIC fuzzy inference hardware is extremely fast, but they are limited in generality. Many aspects of the design are limited or fixed. We have proposed to designing a are limited or fixed. We have proposed to designing a fuzzy information processor as an application specific processor using a quantitative approach. The quantitative approach was developed by RISC designers. In effect, we are interested in evaluating the effectiveness of a specialized RISC processor for fuzzy information processing. As the first step, we measured the possible speed-up of a fuzzy inference program based on if-then rules by an introduction of specialized instructions, i.e., min and max instructions. The minimum and maximum operations are heavily used in fuzzy logic applications as fuzzy intersection and union. We performed measurements using a MIPS R3000 as a base micropro essor. The initial result is encouraging. We can achieve as high as a 2.5 increase in inference speed if the R3000 had min and max instructions. Also, they are useful for speeding up other fuzzy operations such as bounded product and bounded sum. The embedded processor's main task is to control some device or process. It usually runs a single or a embedded processer to create an embedded processor for fuzzy control is very effective. Table I shows the measured speed of the inference by a MIPS R3000 microprocessor, a fictitious MIPS R3000 microprocessor with min and max instructions, and a UNC/MCNC ASIC fuzzy inference chip. The software that used on microprocessors is a simulator of the ASIC chip. The first row is the computation time in seconds of 6000 inferences using 51 rules where each fuzzy set is represented by an array of 64 elements. The second row is the time required to perform a single inference. The last row is the fuzzy logical inferences per second (FLIPS) measured for ach device. There is a large gap in run time between the ASIC and software approaches even if we resort to a specialized fuzzy microprocessor. As for design time and cost, these two approaches represent two extremes. An ASIC approach is extremely expensive. It is, therefore, an important research topic to design a specialized computing architecture for fuzzy applications that falls between these two extremes both in run time and design time/cost. TABLEI INFERENCE TIME BY 51 RULES {{{{Time }}{{MIPS R3000 }}{{ASIC }}{{Regular }}{{With min/mix }}{{6000 inference 1 inference FLIPS }}{{125s 20.8ms 48 }}{{49s 8.2ms 122 }}{{0.0038s 6.4㎲ 156,250 }} }}

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기계경비시스템의 기술 변화추세와 개발전망 (Trend and future prospect on the development of technology for electronic security system)

  • 정태황;서승영
    • 시큐리티연구
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    • 제19호
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    • pp.225-244
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    • 2009
  • 기계경비시스템은 대부분 전자 정보 통신 기기로 구성되어 있기 때문에 정보통신환경의 변화는 기계경비시스템의 기술, 운영체계, 운영방법 등에 영향을 미치게 된다. 본 연구는 기계경비시스템의 기술개발 동향 및 실태를 분석하고 기술개발 전망을 제시하는데 있다. 본 연구는 문헌연구와 기계경비시스템을 사용하는 수요자와 공급자와의 면담을 통한 분석과, 기술개발업자와 시스템 설치 기술자를 대상으로 한 설문조사를 통해 분석결과에 대한 검증을 실시하였다. 국제적으로 경쟁력이 있는 DVR 기술은 본래의 기능인 영상녹화 기능을 위주로 Motion Detection 기능과 상황변화 인식 기능, 목표물 추적 기능 등과 같은 다양한 기능을 수행할 수 있는 하이브리드 DVR 기술개발 쪽으로 진행될 것이며, 상황변화를 인식할 수 있는 기술은 현장에 설치된 많은 카메라를 소수의 인원이 효과적으로 감시할 수 있게 하여 기존의 CCTV시스템의 기능을 보다 향상시킬 수 있을 것이다. 그리고 영상전송기능을 수행하는 인터넷 서버기술과 영상인식 소프트웨어가 카메라에 내장된 'Embedded IP카메라' 기술개발은 CCTV시스템의 구성체계를 보다 간소화 시킬 수 있을 것이다. 생체인식 중 지문인식기술과 얼굴인식기술은 국제적인 경쟁력을 가지고 기술개발이 진행되지만 얼굴인식기술은 인식기술에 있어서는 선진국과 비슷한 수준인 것으로 평가되고 있으나 인식거리를 확보하는 기술과 감시 기능, 3D인식 기술부분에 있어 다소 신뢰성이 떨어져 이를 보완하기 위한 지속적인 개발이 이루어질 것이다. RFID의 무선인식과 추적기능은 사람 또는 차량의 출입통제나 물품의 반입 반출의 감시 통제 등을 위해 유용하게 적용될 것으로 평가되고 있어 RFID의 하드웨어와 소프트웨어 기술개발이 활발하게 진행될 것으로 전망되지만 시장여건과 새로운 제품 도입을 꺼리고 수입 의존도가 높은 현상을 개선하기 위하여 개발된 제품을 사용할 수 있는 여건 조성 등 기술개발을 촉진하기 위한 적극적인 지원이 필요한 것으로 분석된다. 행동패턴을 인식하여 침입상황을 감지하는 센서기술은 기존의 오작동이 많은 공간감지 센서를 대신하여 경보신호의 신뢰도를 향상시켜 자신있는 현장대응을 가능하게 해줄 수 있는 기술로 적극적으로 개발이 이루어질 것으로 전망된다. 행동패턴인식기술과 영상변화를 탐지하고 분석하는 영상인식기술은 유사한 기술로 서로 연계될 수 있으며, 경보신호전송 기술, 영상추적기술, RFID의 무선인식 및 추적 기술, 그리고 이를 관리하기 위한 미들웨어 기술을 통합하여 이상상황에 보다 효과적으로 대응할 수 있는 통합관제시스템을 구축할 수 있을 것이다.

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심해저 망간단괴 집광기의 운영 소프트웨어 및 데이터베이스 관리시스템 개발 (Development of Operating S/W and DBMS for Deep-sea Manganese Nodule Miner)

  • 박성재;여태경;윤석민;홍섭;김형우;최종수;김상봉
    • 한국해양학회지:바다
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    • 제13권3호
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    • pp.229-236
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    • 2008
  • 심해저 망간단괴를 채집하기 위한 집광기는 궤도차량 형태로 해저면을 주행하면서 망간단괴를 채집한다. 집광기의 운영은 수상선에서 실시간 원격으로 제어되며, 이를 위해서는 운영 소프트웨어가 중요한 역할을 차지하게 된다. 현재는 실제 심해저 망간단괴 집광기의 개발에 앞서 시험집광기를 개발하여 근해역 성능 실증시험을 준비중에 있다. 이러한 시험집광기는 기계부와 전기 전자부로 구성되는데, 이를 원격으로 제어, 계측하기 위해서 운영 소프트웨어가 필수적이다. 본 논문에서는 시험집광기의 제어와 계측을 위한 실시간 운영 소프트웨어의 설계와 개발에 대하여 소개하였다. 임베디드시스템으로 PXI 컨트롤러가 사용되고, 소프트웨어 개발툴로는 LabVIEW를 사용하였다. 시험집광기의 효과적인 성능 실증시험을 위하여 본 실시간 운영 소프트웨어가 개발되었다. 아울러 시험집광기의 모니터링 데이터를 관리하기 위한 데이터베이스 관리시스템(DBMS)이 MS SQL과 LabVIEW를 사용하여 개발되었다.

비선형 Look-Up Table을 통한 영상 화질 개선에 관한 연구 (Study on image quality improvement using Non-Linear Look-Up Table)

  • 김선칠;이준일
    • 대한디지털의료영상학회논문지
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    • 제5권1호
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    • pp.32-44
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    • 2002
  • The role of radiology department has been greatly increased in the past few years as the technology in the medical imaging devices improved and the introduction of PACS (Picture Archiving and Communications System) to the conventional film-based diagnostic structure is a truly remarkable factor to the medical history. In addition, the value of using digital information in medical imaging is highly expected to grow as the technology over the computer and the network improves. However, the current medical practice, using PACS is somewhat limited compared to the film-based conventional one due to a poor image quality. The image quality is the most important and inevitable factor in the PACS environment and it is one of the most necessary steps to more wide practice of digital imaging. The existing image quality control tools are limited in controlling images produced from the medical modalities, because they cannot display the real image changing status. Thus, the image quality is distorted and the ability to diagnosis becomes hindered compared to the one of the film-based practice. In addition, the workflow of the radiologist greatly increases; as every doctor has to perform his or her own image quality control every time they view images produced from the medical modalities. To resolve these kinds of problems and enhance current medical practice under the PACS environment, we have developed a program to display a better image quality by using the ROI optical density of the existing gray level values. When the LUT is used properly, small detailed regions, which cannot be seen by using the existing image quality controls are easily displayed and thus, greatly improves digital medical practice. The purpose of this study is to provide an easier medical practice to physicians, by applying the technology of converting the H-D curves of the analog film screen to the digital imaging technology and to preset image quality control values to each exposed body part, modality and group of physicians for a better and easier medical practice. We have asked to 5 well known professional physicians to compare image quality of the same set of exam by using the two different methods: existing image quality control and the LUT technology. As the result, the LUT technology was enormously favored over the existing image quality control method. All the physicians have pointed out the far more superiority of the LUT over the existing image quality control method and highly praised its ability to display small detailed regions, which cannot be displayed by existing image quality control tools. Two physicians expressed the necessity of presetting the LUT values for each exposed body part. Overall, the LUT technology yielded a great interest among the physicians and highly praised for its ability to overcome currently embedded problems of PACS. We strongly believe that the LUT technology can enhance the current medical practice and open a new beginning in the future medical imaging.

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분말 시료의 투과전자현미경 직접 가열 실험법 연구 (An Investigation of In Situ TEM Heating Experiments of Powder Samples)

  • 김윤중;정종만;이영부;이수정;송지호
    • Applied Microscopy
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    • 제31권4호
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    • pp.315-323
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    • 2001
  • Kaolinite분말 시료를 이용한 TEM 직접 가열 실험에서 얻은 결론은 아래와 같다. (1) Gatan사의 가열 시료지지대에서 사용하고 있는 증류수 순환장치는 $500^{\circ}C$이상의 가열 실험에서 시료의 유동을 막는 필수적인 장비이다. (2) $600^{\circ}C$이하의 가열 실험에서는 분말의 두께에 따른 상전이 진행정도의 차이가 나타나기 때문에 앙은 시편과 두꺼운 시편을 고루 관찰하는 노력이 필요하다. (3) $900^{\circ}C$ 이상의 고온 가열 실험에서는 융점이 높은 Mo-grid의 사용이 필수적이다. 전체적으로 온도 상승률이나 온도 지속 시간이 상전이 과정에 미치는 영향이 증가하기 때문에 이들의 정량적인 제어가 가능한 자동제어방식의 사용이 필요하다. (4) 단면 관찰을 위해 고온용 epoxy에 포매된 kaolinite분말의 TEM가열 실험은 고온 가열시 epoxy의 유동 문제를 극복할 새로운 방법의 개발이 필요하다.

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A comparative evaluation of fracture resistance of endodontically treated teeth restored with different post core systems - an in-vitro study

  • Makade, Chetana S.;Meshram, Ganesh K.;Warhadpande, Manjusha;Patil, Pravinkumar G.
    • The Journal of Advanced Prosthodontics
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    • 제3권2호
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    • pp.90-95
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    • 2011
  • PURPOSE. To compare the fracture resistance and the mode of failure of endodontically treated teeth restored with different post-core systems. MATERIALS AND METHODS. Root canal treatment was performed on 40 maxillary incisors and the samples were divided into four groups of 10 each. For three experimental groups post space preparation was done and teeth were restored with cast post-core (Group B), stainless steel post with composite core (Group C) and glass fiber post with composite core using adhesive resin cement (Group D). Control group (A) samples were selected with intact coronal structure. All the samples were prepared for ideal abutment preparation. All the samples were subjected to a load of 0.5 mm/min at $130^{circ}$.until fracture occurred using the universal testing machine. The fracture resistance was measured and the data were analyzed statistically. The fracture above the embedded resin was considered to be favorable and the fracture below the level was considered as unfavorable. The statistical analysis of fracture resistance between different groups was carried out with t-test. For the mode of failure the statistical analysis was carried out by Kruskal-Wallis test and Chi-Square test. RESULTS. For experimental group Vs control group the fracture resistance values showed significant differences (P<.05). For the mode of failure the chi-square value is 16.1610, which means highly significant (P=.0009) statistically. CONCLUSION. Endodontically treated teeth without post core system showed the least fracture resistance demonstrating the need to reinforce the tooth. Stainless steel post with composite core showed the highest fracture resistance among all the experimental groups. Teeth restored with the Glass fiber post showed the most favorable fractures making them more amenable to the re-treatment.

레코드 단위의 동기화를 지원하는 개별 클라우드 구현 기법 (Implementations of Record_Level Synchronized Safe Personal Cloud)

  • 홍동권
    • 한국지능시스템학회논문지
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    • 제24권3호
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    • pp.239-244
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    • 2014
  • 클라우드 컴퓨팅 (Cloud Computing) 환경의 중요성, 편리성이 점점 커지면서 개인 정보 (프라이버시, privacy)에 대한 염려도 점점 더 커지고 있다. 클라우드 환경에서 개인 정보의 보호에 대한 연구와 노력은 계속 지속되고 있지만 개인 정보의 침해에 대한 염려는 항상 존재하고 있다. 또한 대부분의 클라우드 환경이 제공하는 파일 단위의 단순화된 동기화 기법은 파일의 부분 변경을 어렵게 한다. 특히 파일에 데이터베이스를 생성하는 SQLite와 같은 내장형 DBMS를 사용하는 데이터 중심 앱에서 단순한 파일 단위의 동기화는 많은 정보를 잃어버릴 수 있게 한다. 본 논문에서는 모바일 기기에서 데스크탑 컴퓨터를 이용하여 레코드 단위의 세밀한 동기화를 지원하는 개별 클라우드를 구축하는 기법을 제안하고, 데모 시스템을 구축하여 그 기능을 확인한다. 데모 시스템은 데스크탑 컴퓨터에 RESTFul 웹 서비스 기능을 구현한 후 모바일 기기의 스키마와 동일한 스키마를 클라우드 저장소인 데스크탑 컴퓨터에 구현하고, 낙관적 방식의 레코드 단위의 동기화를 지원하게 한다.

항공기내 무선 네트워크용 시뮬레이터 개발 (Simulator Development of Wireless Avionics Intra-Communications)

  • 신동성;정방철;반태원;장우혁;박판근
    • 한국정보통신학회논문지
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    • 제21권10호
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    • pp.1873-1878
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    • 2017
  • 최근 항공기내 전자장비 간의 유선 하네스를 무선 네트워크로 대체하고자 하는 많은 연구가 항공 산업체를 중심으로 진행되고 있다. 본 논문에서는 이러한 항공기내 무선 네트워크의 핵심 기반 기술을 검증하고 각 계층 기술을 효율적으로 통합 할 수 있는 이벤트 기반 시뮬레이터(ES-WAIC; Event-Based Simulator for Wireless Avionics Intra-Communications)를 개발하였다. ES-WAIC은 상위의 실시간 제어 응용 개발자와 네트워크 계층 개발자의 코드 가독성을 증대시키기 위하여 개발되었다. 특히, 실질적인 저전력 무선 임베디드 네트워크의 이벤트 기반 언어 방식을 구현하여 임베디드 시스템에 적용 할 수 있는 이식성과 호환성을 증가시켰다. ES-WAIC은 4.4GHz대역에서의 항공기내 무선통신 채널 모델링, PHY, MAC, Network, Application을 포함한 전반전인 계층이 구현되었다.

사용자 제어기반 OTT 콘텐츠 검색 알고리즘 (User control based OTT content search algorithms)

  • 김기영;서유화;박병준
    • 한국컴퓨터정보학회논문지
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    • 제20권5호
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    • pp.99-106
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    • 2015
  • 본 논문에서는 비디오 콘텐츠 검색 및 관리를 위하여 OTT 디바이스 내부의 DB 개발과 이와 연동하여 비디오 질의 검색 서비스를 탑재할 인터페이스(리모콘 스마트폰) 어플리케이션에서 필수적인 요소인 검색 알고리즘의 개발 방법을 제안한다. 디지털 방송이 시작되고 각 가정에 보급이 됨으로써 사용자들이 선택하여 시청하는 채널 및 프로그램의 수와 종류는 공중파 환경과 비교하여 폭발적으로 증가하였다. 채널의 수가 수십에서 수백 개로 늘어남에 따라 사용자는 자신이 원하는 프로그램을 찾기가 점점 어려워지게 되었고 이 문제를 해결하기 위해 콘텐츠 공급자는 소비자의 취향에 맞는 프로그램을 추천해줄 방법이 필요하게 되었다. 시청자의 시청 패턴을 분석하여 사용자의 취향을 분석하여 적합한 프로그램을 추천해줄 수 있는 방법이 필요하다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 시청자의 시청 패턴을 분석하여 시청자의 취향에 적합한 프로그램을 추천해줄 수 있는 방법이 필요하다. 본 연구는 개인의 시청 패턴과 히스토리를 바탕으로 OTT 프로그램의 콘텐츠를 추천하는 알고리즘을 구현하였다.

An Implementation of the path-finding algorithm for TurtleBot 2 based on low-cost embedded hardware

  • Ingabire, Onesphore;Kim, Minyoung;Lee, Jaeung;Jang, Jong-wook
    • International Journal of Advanced Culture Technology
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    • 제7권4호
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    • pp.313-320
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    • 2019
  • Nowadays, as the availability of tiny, low-cost microcomputer increases at a high level, mobile robots are experiencing remarkable enhancements in hardware design, software performance, and connectivity advancements. In order to control Turtlebot 2, several algorithms have been developed using the Robot Operating System(ROS). However, ROS requires to be run on a high-cost computer which increases the hardware cost and the power consumption to the robot. Therefore, design an algorithm based on low-cost hardware is the most innovative way to reduce the unnecessary costs of the hardware, to increase the performance, and to decrease the power consumed by the computer on the robot. In this paper, we present a path-finding algorithm for TurtleBot 2 based on low-cost hardware. We implemented the algorithm using Raspberry pi, Windows 10 IoT core, and RPLIDAR A2. Firstly, we used Raspberry pi as the alternative to the computer employed to handle ROS and to control the robot. Raspberry pi has the advantages of reducing the hardware cost and the energy consumed by the computer on the robot. Secondly, using RPLIDAR A2 and Windows 10 IoT core which is running on Raspberry pi, we implemented the path-finding algorithm which allows TurtleBot 2 to navigate from the starting point to the destination using the map of the area. In addition, we used C# and Universal Windows Platform to implement the proposed algorithm.