Jang Ju-wook;Hwang Yunil;Scrofano Ronald;Prasanna Viktor K.
The KIPS Transactions:PartA
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v.12A
no.4
s.94
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pp.305-312
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2005
In this paper, we present algorithm-level techniques for energy-efficient design at the algorithm level using FPGAs. We then use these techniques to create energy-efficient designs for two signal processing kernel applications: fast Fourier transform(FFT) and matrix multiplication. We evaluate the performance, in terms of both latency and energy efficiency, of FPGAs in performing these tasks. Using a Xilinx Virtex-II as the target FPGA, we compare the performance of our designs to those from the Xilinx library as well as to conventional algorithms run on the PowerPC core embedded in the Virtex-II Pro and the Texas Instruments TMS320C6415. Our evaluations are done both through estimation based on energy and latency equations on high-level and through low-level simulation. For FFT, our designs dissipated an average of $50\%$ less energy than the design from the Xilinx library and $56\%$ less than the DSP. Our designs showed an EAT factor of 10 times improvement over the embedded processor. These results provide a concrete evidence to substantiate the idea that FPGAs can outperform DSPs and embedded processors in signal processing. Further, they show that PFGAs can achieve this performance while still dissipating less energy than the other two types of devices.
Even though various types of sensors are being used for security applications, radar sensors are being suggested as an alternative due to the privacy issues. Among those radar sensors, PD radar has high-complexity receiver, but, FMCW radar requires fewer resources. However, FMCW has disadvantage from the use of 2D-FFT which increases the complexity, and it is difficult to distinguish people from objects those are stationary. In this paper, we present the design and the implementation results of the radar signal processor (RSP) that can distinguish between people and object by respiration measurement using phase estimation without 2D-FFT. The proposed RSP is designed with Verilog-HDL and is implemented on FPGA device. It was confirmed that the proposed RSP includes 6,425 LUT, 4,243 register, and 12,288 memory bits with 92.1% accuracy for target's breathing status.
Mean background concentrations of greenhouse gases such as $CO_2$ and $CH_4$ were estimated on Ulleungdo using PICARRO Cavity Ring-Down Spectroscopy (CRDS) analyzer. To improve the accuracy of $CO_2$ and $CH_4$ concentrations, a standardized QA${\cdot}$QC (Quality Assurance Quality Control) procedure was employed with three steps: 1) the inspection procedure of physical limitation (e.g. the exclusion of data corresponding to the number of data of ${\leq}$50%) for hourly mean values, 2) a stage inspection (e.g. the use of data corresponding to ${\geq}15$ observations per day) for daily mean values, and 3) a fast fourier transform (FFT) analysis using curve-fitting methods for the investigation of climatic characteristics. The monthly mean concentrations of $CO_2$ and $CH_4$ derived from three-step QA${\cdot}$QC procedure were then compared with those observed at Anmyundo (Korea) and Ryori (Japan). Overall, the error of mean $CO_2$ and $CH_4$ concentrations estimated in this study distinctly decreased. However, in comparison with their concentrations monitored at Ryori, the $CO_2$ concentration at estimated at Ulleungdo is soemwhat lower than that of Anmyundo due to the missing data, which is statistically significant. On the other hand, the former has a statistically significant higher value of $CH_4$ that of the latter.
An, Young-Jun;Lee, Chung-Heon;Park, Mun-Kyu;Ji, Hoon;Lee, Dong-Hoon
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2015.05a
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pp.951-953
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2015
Learning for thinking says the behavior of the organism changes as a result of practice or experience. It is very difficult to identify focusing ability objectively when students study. But, brain of the body is not so. EEG signal means continuously electric records of brain potential variation between two points on the scalp when brain activities take place. In types of EEG, there are delta(0~4Hz), theta(4~8Hz), alpha(8~13Hz), beta(13~30Hz) and gamma waves(30~50Hz). SMR waves and Mid-beta waves appear when focused for studying. Part for the most influence on concentrating reported that Mid-beta waves. In relation to brain activities, EEG has been actively researched for evaluating brain focus index system during learning and study. So, By using Biopac system for this study, measured brain wave was converted into FFT for extracting Mid-beta domain signals that are related to learning after giving focus invoked subjects to a small number of people. When concentrating, we measured the change in the power of the Mid-beta frequency domain and presented a correlation. Based on these results, we analyzed whether students are concentrated objectively on learning or not. and hope to offer more efficient learning method.
This paper describes an EEG(electroencephalogram) software for two-channel cerebral function monitoring system to detect the cerebral ischemia. In the software, two-channel bipolar analog EEG signals are digitized and from the signals various EEG parameters are extracted and displayed on a monitor in real-time. Digitized EEG signal is transformed by FFT(Fast Fourier transform) and represented as CSA(compressed spectral array) and DSA(density spectral array). Additional 5 parameters, such as alpha ratio, percent delta, spectral edge frequency, total power, and difference in total power, are estimated using the FFT spectra. All of these are effectively merged in a monitor and displayed in real-time. Through animal experiments and clinical trials on men, the software is modified and enhanced. Since the software provides raw EEG, CSA, DSA, simultaneously with additional 5 parameters in a monitor, it is possible to observe patients multilaterally. For easy comparison of patient's status, reference patterns of CSA, DSA can be captured and displayed on top of the monitor. And user can mark events of surgical operation and patient's conditions on the software, this allow him jump to the points of events directly, when reviewing the recorded EEG file afterwards. Other functions, such as forward/backward jump, gain control, file management are equipped and these are operated by simple mouse click. Clinical tests in a university hospital show that the software responds accurately according to the conditions of patients and medical doctors can use the software easily.
Journal of the Korean Society of Fisheries and Ocean Technology
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v.27
no.4
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pp.293-302
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1991
The anomalous sea level deviation or storm surge caused by the typhoon Thelma in 1987 are studied analysing tidal observation data at 7 stations in the south coast of Korean peninsula. The surges are calculated by subtracting the predicted tidal height from the observed tidal record. The tidal deviation at these stations along the coast are discussed in association with meteorological data. The sea level anomalies are studied by means of the empirical orthogonal function (EOF) analysis and the fast fourier transform (FFT) method. The results of analysis suggest that the peak value of surges are higher at the tidal stations in semi-enclosed bay and in long narrow channel than at the ones facing with the open sea. From the result of EOF analysis, the temporal and spatial fluctuations of storm surge can be described by the first EOF mode, which explains 63% of the total variances during the passage of typhoon Thelma. The deviation of storm surge in the studied areas indicates bi-modal peak during the passage of typhoon Thelma. From the results of FFT spectrum analysis, the peak of energy of autospectrum for surge, atmospheric pressure, and wind stress appeared at low frequency fluctuations band of 0.008-0.076 cph over the 4 stations. Auto-correlation function of surge showed periodicity, while that of atmospheric pressure and wind stress indicates no periodicity. The result of FFT analysis shows that the typhoon surges are related chiefly with the change of atmospheric pressure in an open bay (Cheju Harbor), but with the wind stress in a semi-enclosed bay (Yeosu Harbor).
A high-fidelity computational fluid dynamics (CFD) analysis was performed using the Large Eddy Simulation (LES) model for the lower plenum of the High-Temperature Test Facility (HTTF), a ¼ scale test facility of the modular high temperature gas-cooled reactor (MHTGR) managed by Oregon State University. In most next-generation nuclear reactors, thermal stress due to thermal striping is one of the risks to be curiously considered. This is also true for HTGRs, especially since the exhaust helium gas temperature is high. In order to evaluate these risks and performance, organizations in the United States led by the OECD NEA are conducting a thermal hydraulic code benchmark for HTGR, and the test facility used for this benchmark is HTTF. HTTF can perform experiments in both normal and accident situations and provide high-quality experimental data. However, it is difficult to provide sufficient data for benchmarking through experiments, and there is a problem with the reliability of CFD analysis results based on Reynolds-averaged Navier-Stokes to analyze thermal hydraulic behavior without verification. To solve this problem, high-fidelity 3-D CFD analysis was performed using the LES model for HTTF. It was also verified that the LES model can properly simulate this jet mixing phenomenon via a unit cell test that provides experimental information. As a result of CFD analysis, the lower the dependency of the sub-grid scale model, the closer to the actual analysis result. In the case of unit cell test CFD analysis and HTTF CFD analysis, the volume-averaged sub-grid scale model dependency was calculated to be 13.0% and 9.16%, respectively. As a result of HTTF analysis, quantitative data of the fluid inside the HTTF lower plenum was provided in this paper. As a result of qualitative analysis, the temperature was highest at the center of the lower plenum, while the temperature fluctuation was highest near the edge of the lower plenum wall. The power spectral density of temperature was analyzed via fast Fourier transform (FFT) for specific points on the center and side of the lower plenum. FFT results did not reveal specific frequency-dominant temperature fluctuations in the center part. It was confirmed that the temperature power spectral density (PSD) at the top increased from the center to the wake. The vortex was visualized using the well-known scalar Q-criterion, and as a result, the closer to the outlet duct, the greater the influence of the mainstream, so that the inflow jet vortex was dissipated and mixed at the top of the lower plenum. Additionally, FFT analysis was performed on the support structure near the corner of the lower plenum with large temperature fluctuations, and as a result, it was confirmed that the temperature fluctuation of the flow did not have a significant effect near the corner wall. In addition, the vortices generated from the lower plenum to the outlet duct were identified in this paper. It is considered that the quantitative and qualitative results presented in this paper will serve as reference data for the benchmark.
In the life environment changed with not only the material abundance but also the quality, it is the most crucial factor for the strategy of sensibility engineering to investigate vital signal according to the sensibility. In this perspective, it is necessary to design and merchandise the products in cope with each sensibility and needs as well as its functional aspects. In this paper, we proposed the correlation between the visual sensibility and the vital signal using the wearable based electrocardiogram sensing clothes. We measured the electrocardiogram (ECG) signal by wearing the electrocardiogram sensing clothes. The heart rate variability (HRV) is calculated form the acquired ECG signal by wearing the electrocardiogram sensing clothes. And the power spectrum analysis using the Fast Fourier Transform (FFT) is evaluated the correlation between the visual sensibility and the vital signal. we plan to conduct empirical applications to verify the adequacy and the validity of the proposed method.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.32
no.8
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pp.29-36
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2004
Supersonic inlet buzz can be defined as unstable subcritical operation associated with fluctuating internal pressures and a shock pattern oscillating about the inlet entrance. The flow pulsations could result in flameout in the combustor or even structural damage to the engine. An experimental study was conducted to investigate the phenomenon of supersonic inlet buzz on axisymmetric, external-compression inlet. An inlet model with a cowl lip diameter of 30mm was tested at a free stream Mach number of 2.0. Subcritical instability was investigated by considering the frequency of pressure pulsation and shock wave structure at the inlet entrance. The results obtained show that total pressure recovery ratios were varied from 0.42 to 0.78, and capture area ratio from 0.34 to 0.98. The frequency of the subcritical flow increased with decrease in capture area ratios. Frequency was measured at $224{\sim}240Hz$.
Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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v.30
no.1
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pp.75-86
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2012
Synthetic Aperture Radar(SAR) imaging system is independent of solar illumination and weather conditions; however, SAR image is difficult to interpret as compared with optical images. It has been increased interest in multi-sensor fusion technique which can improve the interpretability of $SAR^{\circ\circ}$ images by fusing the spectral information from multispectral(MS) image. In this paper, a multi-sensor fusion method based on high-frequency extraction process using Fast Fourier Transform(FFT) and outlier elimination process is proposed, which maintain the spectral content of the original MS image while retaining the spatial detail of the high-resolution SAR image. We used TerraSAR-X which is constructed on the same X-band SAR system as KOMPSAT-5 and KOMPSAT-2 MS image as the test data set to evaluate the proposed method. In order to evaluate the efficiency of the proposed method, the fusion result was compared visually and quantitatively with the result obtained using existing fusion algorithms. The evaluation results showed that the proposed image fusion method achieved successful results in the fusion of SAR and MS image compared with the existing fusion algorithms.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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