• 제목/요약/키워드: Gauss-Newton Method

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ELECTRICAL RESISTANCE IMAGING OF TWO-PHASE FLOW WITH A MESH GROUPING TECHNIQUE BASED ON PARTICLE SWARM OPTIMIZATION

  • Lee, Bo An;Kim, Bong Seok;Ko, Min Seok;Kim, Kyung Youn;Kim, Sin
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제46권1호
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    • pp.109-116
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    • 2014
  • An electrical resistance tomography (ERT) technique combining the particle swarm optimization (PSO) algorithm with the Gauss-Newton method is applied to the visualization of two-phase flows. In the ERT, the electrical conductivity distribution, namely the conductivity values of pixels (numerical meshes) comprising the domain in the context of a numerical image reconstruction algorithm, is estimated with the known injected currents through the electrodes attached on the domain boundary and the measured potentials on those electrodes. In spite of many favorable characteristics of ERT such as no radiation, low cost, and high temporal resolution compared to other tomography techniques, one of the major drawbacks of ERT is low spatial resolution due to the inherent ill-posedness of conventional image reconstruction algorithms. In fact, the number of known data is much less than that of the unknowns (meshes). Recalling that binary mixtures like two-phase flows consist of only two substances with distinct electrical conductivities, this work adopts the PSO algorithm for mesh grouping to reduce the number of unknowns. In order to verify the enhanced performance of the proposed method, several numerical tests are performed. The comparison between the proposed algorithm and conventional Gauss-Newton method shows significant improvements in the quality of reconstructed images.

TDOA/FDOA 정보를 이용한 Gauss-Newton 기법 기반의 이동 신호원 위치 및 속도 추정 방법과 성능 분석 (Gauss-Newton Based Estimation for Moving Emitter Location Using TDOA/FDOA Measurements and Its Analysis)

  • 김용희;김동규;한진우;송규하;김형남
    • 전자공학회논문지
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    • 제50권6호
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    • pp.62-71
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    • 2013
  • TDOA (time difference of arrival)와 FDOA (frequency difference of arrival)를 동시에 사용하는 신호원 위치추정 방법은 단일 정보를 이용하는 경우에 비해 높은 정확도를 가지며 이동 신호원의 속도 추정이 가능하다는 장점을 가지고 있다. 최근 종속 미지변수를 정의한 후 비반복적으로 해를 구하는 방법들이 제안되고 있으나 전자전 환경과 같이 수신단과 신호원 간의 거리가 상대적으로 먼 경우에는 추정 정확도가 낮고 모든 수신단 쌍이 동일한 기준 수신단을 공유하여야 한다는 운용상의 제약이 존재한다. 따라서 본 논문에서는 비선형 LS 최적해를 반복계산을 통해 얻어내는 Gauss-Newton 기법을 적용하여 이동 신호원의 위치좌표와 속도벡터를 추정한다. 또한 이동 신호원의 위치와 속도 추정 결과를 효과적이고 정량적으로 분석하기 위해 CRLB (Cramer-Rao lower bound) 행렬을 각각의 부공간으로 분해하여 2차원 공간상에 독립된 CEP (circular error probable) 평면으로 도시한다. 모의실험을 통해 주어진 수신단 배치와 조합에서 이동 신호원의 위치 및 속도 추정 성능을 확인하고 분석 결과를 제시한다.

정적효과를 포함한 자기지전류 자료의 효율적인 3차원 역산에 관하여 (On the Efficient Three-Dimensional Inversion of Static Shifted MT Data)

  • 장한누리;장한길로;김희준
    • 지구물리와물리탐사
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    • 제17권2호
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    • pp.95-103
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    • 2014
  • MT 자료에서 3차원 전기비저항 구조와 정적효과를 동시에 구하기 위한 실용적인 역산법을 소개한다. 이 방법은 감도행렬이 필요한 Gauss-Newton법을 기반으로 하고 반복과정에서 Broyden의 방식으로 감도를 수정하는 것을 기본으로 하고 있다. 이 논문에서는 합성 MT 자료에 대한 역산실험을 통해 근사역산법의 성능과 정적효과에 대한 가중치에 대해 검토하였다. 해석적으로 구해지는 초기감도를 Broyden의 방식으로 수정하는 역산법은 초기감도를 끝까지 쓰는 역산법보다 자료오차를 줄이는데 효과적이었다. 그리고 완전한 감도행렬을 반복 중간에서 단 한번만 사용하는 근사역산법으로서는 반복 전반부에서 완전한 감도를 사용할 때 자료오차를 가장 많이 줄이는 것으로 나타났다. 정적효과에 대한 가중치는 어느 특정 한계값 이하로 선택하면 최종 자료오차에는 결정적인 영향을 주지 않는다. 합성 MT 자료에 대한 실험 결과 이 역산법은 정적효과가 포함된 MT 자료로부터 3차원 전기비저항 구조를 재현하는데 효과적임을 확인하였다.

6절점 2차원 Isoparametric요소의 가우스적분점 수정에 관하여 -선형, 비선형의 정적 및 동적 굽힘해석- (On the Modification of Gauss Integral Point of 6 Node Two Dimensional Isoparametric Element -Linear and Nonlinear Static and Dynamic Bending Analyses-)

  • 김정운;정래훈;권영두
    • 대한기계학회논문집
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    • 제17권12호
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    • pp.3007-3019
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    • 1993
  • For the same configuration, the stiffness of 6-node two dimensional isoparametric is stiffer than that of 8-node two dimensional isoparametric element. This phenomenon may be called 'Relative Stiffness Stiffening Phenomenon.' In this paper, the relative stiffness stiffening phenomenon was studied, and could be corrected by modifying the position of Gauss integral points used in the numerical integration of the stiffness matrix. For the same deformation (bending) energy of 6-node and 8-node two dimensional isoparametric elements, Gauss integral points of 6-node element have to move closer, in comparison with those of 8-node element, in the case of numerical integration along the thickness direction.

Jacobian 행렬의 비 대각 요소를 보존시킬 수 있는 조류계산에 관한 연구 (A Study on the load Flow Calculation for preserving off Diagonal Element in Jacobian Matrix)

  • 이종기;최병곤;박정도;류헌수;문영현
    • 대한전기학회논문지:전력기술부문A
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    • 제48권9호
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    • pp.1081-1087
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    • 1999
  • Load Flow calulation methods can usually be divided into Gauss-Seidel method, Newton-Raphson method and decoupled method. Load flow calculation is a basic on-line or off-line process for power system planning. operation, control and state analysis. These days Newton-Raphson method is mainly used since it shows remarkable convergence characteristics. It, however, needs considerable calculation time in construction and calculation of inverse Jacobian matrix. In addition to that, Newton-Raphson method tends to fail to converge when system loading is heavy and system has a large R/X ratio. In this paper, matrix equation is used to make algebraic expression and then to slove load flow equation and to modify above defects. And it preserve P-Q bus part of Jacobian matrix to shorten computing time. Application of mentioned algorithm to 14 bus, 39 bus, 118 bus systems led to identical results and the same numbers of iteration obtained by Newton-Raphson method. The effect of computing time reduction showed about 28% , 30% , at each case of 39 bus, 118 bus system.

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2차원 전기비저항토모그래피를 이용한 지하물체의 비파괴 영상화 (Nondestructive Imaging of Subspace Objects by 2D Electrical Resistance Tomography)

  • 김호찬;부창진;김세호;좌종근;오성보;고봉운;김문찬;김용석
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2005년도 제36회 하계학술대회 논문집 D
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    • pp.2619-2621
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    • 2005
  • Electrical resistance tomography(ERT) maps resistivity values of the soil subsurface and characterizes buried objects. The characterization includes location, size, and resistivity of buried objects. In this paper, Gauss-Newton and truncated least squares(TLS) are presented for the solution of the ERT image reconstruction. Computer simulations show that the spatial resolution of the reconstructed images by the TLS approach is improved as compared to that obtained by the Gauss-Newton method.

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이동 로봇을 위한 순방향 링크 AOA 측위 방법 (A Forward Link ADA Positioning method for mobile Robots)

  • 김동혁;송승헌;노기홍;성태경
    • 제어로봇시스템학회논문지
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    • 제13권6호
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    • pp.603-608
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    • 2007
  • In the conventional AOA(angle-of-arrival) positioning utilizing reverse-link wireless channel, each sensor should be equipped with an array antenna to measure the incident angle of signal transmitting from a tag. To perform the complicated signal processing for angle measurements, sensor size and its power consumption will be large. In some applications like mobile robot location, there exists no strict restriction in tag size or in power consumption. Rather, it is desirable that the sensor would be as small as possible. This paper presents a new AOA positioning method utilizing forward-link channel. Under the assumption that the mobile robot is operating on the flat surface, the measurement model for FLAOA(tiJrward-link AOA) is derived first. Two kinds of position estimation algorithms using FLAOA measurements are proposed; Gauss-Newton method and closed-fonn solution method. With the proposed methods, we can ohtain the attitude of robot as well as its position. Positioning performance of proposed methods is compared by computer simulation. Simulation results show that the closed-form solution method using FLAOA measurements is suitable for indoor robot positioning.

Error Analysis of time-based and angle-based location methods

  • Kim, Dong-Hyouk;Song, Seung-Hun;Sung, Tae-Kyung
    • 한국항해항만학회:학술대회논문집
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    • 한국항해항만학회 2006년도 International Symposium on GPS/GNSS Vol.1
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    • pp.479-483
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    • 2006
  • Indoor positioning is recently highlighted and various kinds of indoor positioning systems are under developments. Since positioning systems have their own characteristics, proper positioning scheme should be chosen according to the required specifications. Positioning methods are often classified into time-based and angle-based one, and this paper presents the error analysis of these location methods. Because measurement equations of these methods are nonlinear, linearization is usually needed to get the position estimate. In this paper, Gauss-Newton method is used in the linearization. To analyze the position error, we investigate the error ellipse parameters that include eccentricity, rotation angle, and the size of ellipse. Simulation results show that the major axes of error ellipses of TOA and AOA method lie in different quadrants at most region of workspace, especially where the geometry is poor. When the TOA/AOA hybrid scheme is employed, it is found that the error ellipse is reduced to the intersection of ellipses of TOA and AOA method.

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연속 측정된 TDOA와 FDOA를 이용한 Gauss-Newton 기법 기반의 신호원 위치추정 방법 (Gauss-Newton Based Emitter Location Method Using Successive TDOA and FDOA Measurements)

  • 김용희;김동규;한진우;송규하;김형남
    • 전자공학회논문지
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    • 제50권7호
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    • pp.76-84
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    • 2013
  • 순시(instantaneous) TDOA (time difference of arrival)와 FDOA (frequency difference of arrival)를 이용한 위치추정 방법은 추가적인 측정값 획득을 통해 정확도 향상을 도모할 수 있으며, 이를 위해서는 동시에 운용되는 수신단의 수를 증가하여야 한다. 하지만 전자전 환경에서 수신단 수의 증가는 아군의 피탐확률(probability of intercept) 상승으로 인한 전력 손실을 야기할 수 있고, 수신단 간의 데이터 링크 및 시각동기화와 같은 과정에 대한 추가적인 고려가 필요하다. 따라서 본 논문에서는 이격된 2개의 이동 수신단만을 운용하여 연속적으로 다수의 TDOA와 FDOA 정보를 측정하고, 이를 이용하여 고정 신호원의 위치를 추정하는 방법을 제안한다. 이 경우 매 측정 순간마다 독립된 수신단 쌍(pair)이 추가되므로 각 수신단 조합은 서로 다른 기준 수신단을 가지게 된다. 그러므로 모든 수신단 쌍이 동일한 기준 수신단을 공유해야하는 QCLS (quadratic correction least squares) 방법을 적용할 수 없다. 이러한 이유로 본 논문에서는 비선형 LS 최적해를 반복계산을 통해 얻어내는 Gauss-Newton 기법을 적용한다. 또한 모의실험을 통해 획득된 TDOA와 FDOA의 수가 증가함에 따른 위치추정 결과의 RMSE (root mean square error)값과 CRLB (Cramer-Rao lower bound)를 비교하고, CEP (circular error probable) 평면을 도시하여 2차원 공간상에서의 기대 추정 성능을 분석한다.

Jacobian 행렬의 비 대각 요소를 보존시킬 수 있는 조류계산에 관한 연구 (A Study on a Load Flow calculation for Preserved Jacobian Matrix's elements except diagonal terms)

  • 문영현;이종기;최병곤;박정도;류헌수
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 1998년도 추계학술대회 논문집 학회본부A
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    • pp.311-315
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    • 1998
  • Load Flow calculation methods can usually be divided into Gauss-Seidel method, Newton-Raphson method and decoupled method. Load flow calculation is a basic on-line or off-line process for power system planning, operation, control and state analysis. These days Newton-Raphson method is mainly used since it shows remarkable convergence characteristics. It, however, needs considerable calculation time in construction and calculation of inverse Jacobian matrix. In addition to that, Newton-Raphson method tends to fail to converge when system loading is heavy and system has a large R/X ratio. In this paper, matrix equation is used to make algebraic expression and then to solve load flow equation and to modify above defects. And it preserve certain part of Jacobian matrix to shorten the time of calculation. Application of mentioned algorithm to 14 bus, 39 bus, 118 bus systems led to identical result and the number of iteration got by Newton-Raphson method. The effect of time reduction showed about 28%, 30%, at each case of 39 bus, 118 bus system.

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