• 로봇학회논문지
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• 제9권3호
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• pp.154-159
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• 2014

The Global Positioning System (GPS) is widely used to aid the navigation of aerial vehicles. However, the GPS cannot be used indoors, so alternative navigation methods are needed to be developed for micro aerial vehicles (MAVs) flying in GPS-denied environments. In this paper, a real-time three-dimensional (3-D) indoor navigation system and closed-loop control of a quad-rotor aerial vehicle equipped with an inertial measurement unit (IMU) and a low-cost light detection and ranging (LIDAR) is presented. In order to estimate the pose of the vehicle equipped with the two-dimensional LIDAR, an octree-based grid map and Monte-Carlo Localization (MCL) are adopted. The navigation results using the MCL are then evaluated by making a comparison with a motion capture system. Finally, the results are used for closed-loop control in order to validate its positioning accuracy during procedures for stable hovering and waypoint-following.

• 한국항공우주학회지
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• 제42권10호
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• pp.833-841
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• 2014

본 논문에서는 공중에 띄운 풍선을 카메라를 이용하여 촬영하고 이를 영상처리를 통하여 추적한 다음 그 움직임 정보를 이용해서 풍속을 추정하는 알고리즘을 제안한다. 여기서 사용되는 풍선은 아무런 장치가 장착되지 않은 것을 사용하므로 소모적이지만 저렴하며, 모든 지상 장비들은 반영구적으로 사용 가능하므로 효용성이 높다. 또한 다수의 카메라를 사용함으로써 정밀한 3차원 정보 획득이 가능하며, 일정 영역의 바람 속도장 추정이 가능하다. 본 논문에서 제안하는 시스템은 풍선의 공기 역학적 모델과 영상처리를 통한 추적 시스템 그리고 속도 추정 알고리즘으로 구성된다. 각각의 알고리즘을 단위 검증한 후에 설계한 검증 시스템과 가시화 프로그램을 통하여 통합 검증 및 시뮬레이션을 수행한다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 추계학술대회논문집A
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• pp.477-482
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• 2001

To realize higher track density of HDD, the servo bandwidth should be higher, however, is limited by the mechanical resonances of the arm, coil of the VCM and ball bearing pivot. The dual-stage actuator systems have been suggested as a possible solution. For the dual-stage actuator systems based on the suspension, the suspension resonance frequencies in the radial access direction are important factors to increase a servo bandwidth, however the improvement of these frequencies may affect the shock resistance performance and spring constant. The slider's flying stability can be deteriorated by the change of a vertical stiffness. In this work, we have investigated a suspension design scheme possessing a milliactuator for dual-stage actuator systems and also achieved higher mechanical characteristics. Design parameters are deduced by finite element analysis with sensitivity function. It is confirmed that the proposed suspension with the milliactuator has the capability of fine tracking motion, due to its hinge structure on the spring region, and achieves higher mechanical resonance frequencies in the radial access direction with a high-shock resistance and a low-spring constant.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2003년도 춘계학술대회논문집
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• pp.1157-1164
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• 2003

Dynamic Load/unload (L/UL) mechanism is an alternative to the contact start stop (CSS) technology which eliminates stiction and wear failure modes associated with CSS. Other benefits of L/UL include increased areal density due to smooth disk surfaces, thinner overcoats, and lower head flying height Improved shock resistance due to elimination of head slap, and reduced power consumption. Inertia latch mechanism becomes important for mobile disk drives because of non operating shock performance. Various types of latch designs have been introduced in hard disk drives to limit a rotary actuator from sudden uncontrolled motion. In this paper, a single spring inertia latch is introduced for a small form optical disk drive, which uses a rotary actuator for moving an optical pick-up. A new small inertia latch with single spring is designed to ensure both feasible and small size. The shock performance of the new inertia latch is experimentally verified.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제35권4호
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• pp.263-277
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• 2018

This paper presents a vision-based relative pose estimation algorithm and its validation through both numerical and hardware experiments. The algorithm and the hardware system were simultaneously designed considering actual experimental conditions. Two estimation techniques were utilized to estimate relative pose; one was a nonlinear least square method for initial estimation, and the other was an extended Kalman Filter for subsequent on-line estimation. A measurement model of the vision sensor and equations of motion including nonlinear perturbations were utilized in the estimation process. Numerical simulations were performed and analyzed for both the autonomous docking and formation flying scenarios. A configuration of LED-based beacons was designed to avoid measurement singularity, and its structural information was implemented in the estimation algorithm. The proposed algorithm was verified again in the experimental environment by using the Autonomous Spacecraft Test Environment for Rendezvous In proXimity (ASTERIX) facility. Additionally, a laser distance meter was added to the estimation algorithm to improve the relative position estimation accuracy. Throughout this study, the performance required for autonomous docking could be presented by confirming the change in estimation accuracy with respect to the level of measurement error. In addition, hardware experiments confirmed the effectiveness of the suggested algorithm and its applicability to actual tasks in the real world.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제10권4호
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• pp.317-334
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• 2023

This paper presents a basic methodology and a set of numerical tools for the preliminary design of solid-fueled ramjet missiles. An elementary code determines the baseline system configuration comprised of warhead, guidance-control, and propulsion masses and geometries from specific correlations found in the literature. Then, the system is refined with the help of external and internal ballistics codes. Equations of motion are solved for the flight's ascending, cruising, and descending stages and the internal ballistic set of equations designs the ramjet engine based on liquefying fuels. The combined tools sized the booster and the ramjet sustainer engines for a long-range missile, intended to transport 200 kg of payload for more than 300 km range flying near 14,000 m altitude at Mach 3.0. The refined system configuration had 600 mm in diameter and 8,500 mm in length with overall mass of 2,128 kg and 890 kg/m3 density. Ramjet engine propellant mass fraction was estimated as 74%. Increased missile range can be attained with paraffin-polyethylene blend burning at near constant regression rate through primary air mass flow rate control and lateral 2-D air intakes.

• 한국지구과학회지
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• 제41권5호
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• pp.478-489
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• 2020

대기 압력 변동을 측정하는 인프라사운드 관측 기술을 통하여 원거리 지표폭발 사고를 분석하였다. 2019년 12월 24일 전남 광양시에서 발생한 2차례 폭발 사고에서 발생한 인프라사운드 신호가 151-435 km 거리에 위치하는 12개 음파 관측소에 기록되었다. 당시 인프라사운드는 북북서 방향의 성층권 바람에 의해 약 40 km 고도에서 굴절되어 같은 방향에 분포하는 관측소에 도달하였다. 반면, 약 10 km 고도에서는 강한 서풍의 영향으로 대류권 굴절 신호가 북동 및 동쪽 방향에 위치하는 관측소에 도달하는 등 방향에 따라 상이한 전파 경로를 보였다. 대기 유효음파속도구조와 포물선 방정식 모델링을 통해 전파 경로상의 투과손실을 계산하고 폭발 지점으로부터 기준거리에서의 초과압력을 추정하였다. 추정된 초과압력은 초과압력-폭발량 관계식에 적용함으로써, 두 차례의 폭발은 각각 14, 65 kg TNT 폭발 에너지에 상응하는 것으로 계산되었다. 1차 폭발 당시에 폭발 충격으로 부속물이 대기 중으로 비산하는 현상이 관측되었고, 폭발충격에 의한 파편 운동과 초과압력 간의 관계식으로 1차 폭발의 에너지는 약 49 kg 이하 TNT 폭발에 상응하는 것으로 계산되었다. 본 연구에서 제안한 폭발 에너지 추정 방법은 향후 다양한 원거리 폭발 에너지 계산에 활용이 가능하리라 본다. 향후 계산 결과의 신뢰도를 높이기 위해서는 대기 속도구조 불확실성에 대한 연구와 다양한 발파 자료를 통한 검증 연구가 필요하다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권12호
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• pp.1032-1039
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• 2012

이 논문에서는 GPS L1/L2 이중 주파수 반송파 위상 관측값을 사용하여 100km 이상의 장기선을 가지는 저궤도 편대비행위성의 상대위치결정 기법을 연구하였다. 더욱 다양한 응용분야로의 유연한 확장을 위해 위성의 동역학 모델을 고려하지 않았고 이중 주파수 GPS 관측값과 오차 모델링을 기반으로 확장칼만필터를 통해 구하고자 하는 미지의 변수를 추정하였다. 편대비행위성 간 기선의 증가로 인해 공통오차로 소거되지 않고 남아있는 전리층 지연 오차는 전리층 매핑 모델을 사용하여 계산하였다. 정수형 미지정수 검색은 정수 최소 자승 조건을 만족하는 미지정수를 보다 빠르고 효율적으로 검색할 수 있는 MLAMBDA 기법을 적용하였다. 결정된 정수형 미지정수의 검정은 비율 테스트를 통해 판정하였다. 제안된 기법의 검증을 위해 편대비행위성 간 상대 기선 거리가 100 km 이상 떨어져 있는 가상의 편대비행위성 시나리오를 구성하여 상대위치결정 정확도를 분석하였다. 분석된 결과를 통해 제안된 기법은 장기선에서의 반송파 위상 미지정수 결정과 mm 수준의 정밀한 상대위치결정이 가능함을 확인하였다.

• 한국운동역학회지
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• 제18권3호
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• pp.61-69
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• 2008

본 연구는 평균대에서 필수요구조건(EGR)에 해당되는 동작인 옆공중돌기 동작의 성공과 실패를 운동역학적으로 비교 분석하였다. 연구대상은 국가대표 선수들로 하였으며, 연구의 목적은 기술의 실수 요인을 규명하여 지도자 및 선수들에게 과학적으로 유용한 정보를 제공하는데 있다. 성공시 옆공중돌기 동작의 신체중심은 평균대 중앙 중심으로 좌-우축으로 벗어나는 결과가 나타나고 동작의 특성상 회전하는 방향으로 신체중심이 이동한다는 것을 나타내고 있다. 도약구간인 event2와 3에서 성공시 상 하 변화가 크게 나타나 체공시간을 높이는 것으로 투사변인이 실패시 보다 높게 나타나는 결과를 뒷받침 해 주고 있다. 또한 공중 비약을 위해 다리를 차는 동작을 하는 오른쪽 고관절 각도와 속도, 각속도가 실패시 보다 성공시 동작에서 모두 크게 나타나 도약의 최적조건을 수행하고 있다. 어깨를 중심으로 상지분절의 속도와 견관절 각속도를 크게 함으로써 운동량을 증가시켰으며 그중 오른쪽 견관절 각속도가 크게 나타난 이유는 오른쪽 다리를 잡기 위한 결과이다. 옆 공중돌기 동작에서 실패시 보다 성공시 동작에서 x축을 중심으로 각운동량이 크게 나타나 공중 비행 동작은 x축을 중심으로 각운동량을 크게 하는 것이 중요한 요인으로 나타났으며 옆공중돌기 특성상 y축과 z축으로 각운동량도 적정한 비율로 동작이 이루어져야 성공적인 동작을 만들수 있다.

• 정보처리학회논문지:소프트웨어 및 데이터공학
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• 제7권3호
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• pp.107-112
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• 2018

본 논문에서는 드론과 지상 로봇 간 효과적인 협업을 위하여 광학 흐름 기술 기반의 특징점 추적 알고리즘을 제안하였다. 드론의 비행 중 빠른 움직임에 의하여 많은 문제점이 발생하여 지상물체를 성공적으로 인식하기 위해 직관적이면서도 식별자를 가지고 있는 마커를 사용했다. 특징점 추출이 우수한 FAST알고리즘과 움직임 감지가 우수한 루카스-카나데 광학흐름 알고리즘의 장점들을 혼합하여 기존 특징점-특징량 기반 객체 추적 방법보다 개선된 속도의 실험결과를 보여준다. 또한 제안한 마커의 검출방법에 적절한 이진화 방법을 제안하여 주어진 마커에서의 검출 정확도를 개선하였으며, 추적속도는 유사한 환경의 기존연구보다 40% 이상 개선됨을 확인하였다. 또한 비행드론의 경량화와 속도개선에 문제가 없도록 최소형 고성능의 임베디드 환경을 선택하였으며, 제한된 개발환경에서도 물체검출과 추적 등 복잡한 연산이 가능하도록 동작환경에 대하여 연구하였다. 향후에는 다른 환경에서 빠르게 움직이는 두 로봇 간의 협업의 정확도를 향상시키기 위해 지능적 비전기능에 대해 추가할 예정이다.