• 센서학회지
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• 제26권3호
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• pp.199-203
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• 2017

In this paper, we developed an underwater localization system for underwater robot docking using the electromagnetic wave attenuation model. Electromagnetic waves are generally known to be impossible to use in water environment. However, according to the conclusions of the previous studies on the attenuation characteristics in underwater, the attenuation pattern is uniform and its model was accurately proposed and verified in 3-dimensional space via the omnidirectional antenna. In this paper, a docking structure and localization sensor system are developed for a widely used cone type docking mechanism. First, we fabricated electromagnetic wave range sensor transmit modules. And a mobile sensor node is equipped with unmanned underwater vehicle(UUV)s. The mobile node senses the four different signal strength (RSS: Received Signal Strength) from fixed nodes, and the obtained RSS data are transformed to each distance information using the 3-Dimensional EM wave attenuation model. Then, the relative localization between the docking area and underwater robot can be achieved according to optimization algorithm. Finally, experimental results show the feasibility of the proposed localization system for the docking induction by comparing the errors in the actual position of the mobile node and the theoretical position through the model.

• 전자공학회논문지
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• 제51권4호
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• pp.76-89
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• 2014

본 논문에서는 수중 매체의 특성 중의 하나인 긴 전송 지연을 고려한 수중 모바일 애드 혹 네트워크 기반의 MAC 프로토콜을 제안한다. 특히, 이에 효율적인 3-way handshaking 방식(RTS/CTS/DATA)을 채택하였으며 기존 방식의 문제점인 RTS 메시지와 CTS 메시지 간의 충돌을 회피할 수 있는 방법을 제시함으로써 데이터 전송의 비효율성을 극복할 수 있다. 또한, 본 논문에서 제안하는 MAC 프로토콜은 현재 구현이 가능한 기술을 통하여 수중 모바일 애드 혹 네트워크에서 실질적으로 적용이 가능한 MAC 프로토콜로서, 수중 환경의 여러 특성들을 고려하여 설정한 가변적인 RWT(Request-To-Send Waiting Time)을 통하여 이동 노드의 움직임에 따른 다양한 네트워크의 크기를 반영한다. 마지막으로 실험을 통해 데이터 처리량, 패킷 수신 실패율, 평균 전송 시간, 에너지 소비량, 채널 이용률 측면에서 기존의 MAC 프로토콜과 성능을 비교 및 분석함으로써 그 효율성을 검증한다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제13권10호
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• pp.2088-2096
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• 2009

본 논문은 수중음향통신망을 위한 TDMA(Time Division Multiple Access) 기반의 비경쟁모드 방식의 MAC 프로토콜과 경쟁모드 방식의 MAC 프로토콜을 동시에 사용하는 하이브리드 MAC 프로토콜을 제안하고 있다. 제안된 MAC 프로토콜은 네트워크 전반적인 관리를 위한 비콘 패킷, 시간슬롯 사이의 충돌방지를 위한 Guard Period, 시간 태그(time tag)를 이용한 마스터 노드와의 전송지연 계산, 노드간 시간동기, 네트워크 진입 및 탈퇴, 노드간 통신방식 등의 기능을 제공한다. 수중음향통신망의 대표적 이동노드인 자율무인잠수정(AUV)을 대상으로 제안된 하이브리드 MAC프로토콜을 적용하였고, 제안된 MAC 프로토콜이 실제 수중음향통신망 환경에서 적용 가능함을 검증하였다.

• 로봇학회논문지
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• 제11권3호
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• pp.156-162
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• 2016

For the underwater localization, acoustic sensor systems are widely used due to greater penetration properties of acoustic signals in underwater environments. On the other hand, the good penetration property causes multipath and interference effects in structured environment too. To overcome this demerit, a localization method using the attenuation of electro-magnetic(EM) waves was proposed in several literatures, in which distance estimation and 2D-localization experiments show remarkable results. However, in 3D-localization application, the estimation difficulties increase due to the nonuniform (doughnut like) radiation pattern of an omni-directional antenna related to the depth direction. For solving this problem, we added a depth sensor for improving underwater 3D-localization with the EM wave method. A micro scale pressure sensor is located in the mobile node antenna, and the depth data from the pressure sensor is calibrated by the curve fitting algorithm. We adapted the depth(z) data to 3D EM wave pattern model for the error reduction of the localization. Finally, some experiments were executed for 3D localization with the fast calculation and less errors.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.50-60
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• 2015

수중 음향네트워크에서 노드의 위치와 이동속도에 따라 변화하는 전파지연 시간을 추정하여 시간 블록이라는 새로운 슬럿 단위로 노드들의 전송 스케줄을 설정하는 Block-Time-Bounded Time Division Multiple Access (BTB-TDMA) 매체접속제어 방식이 제안되었다. 본 논문에서는 노드의 이동으로 인해 상향(uplink)과 하향(downlink)의 전파지연이 비대칭적이 되고, 이에 따른 수신 충돌이 BTB-TDMA의 성능에 미치는 영향을 시뮬레이션을 통해 분석한다. 이를 위해 전파지연 비대칭성으로 인한 수신 충돌률, 채널접속지연, 채널효율을 수학적으로 모델링하고, 수중노드의 수, 네트워크 범위, 수중노드의 이동 속도에 따라 BTB-TDMA 시간 블록의 길이를 변화시켜 광범위한 시뮬레이션을 수행한다. 시뮬레이션 결과의 분석을 통해, 네트워크 환경에 따라 수신 충돌을 최소화 하면서, 채널 접속지연과 채널효율 성능을 최대화할 수 있는 시간 블록 값을 도출할 수 있는 성능지표를 제시한다.

• Journal of Information Processing Systems
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• 제6권1호
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• pp.53-66
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• 2010

The energy efficiency is a key design issue to improve the lifetime of the underwater sensor networks (UWSN) consisting of sensor nodes equipped with a small battery of limited energy resource. In this paper, we apply a hexagon tessellation with an ideal cell size to deploy the underwater sensor nodes for two-dimensional UWSN. Upon this setting, we propose an enhanced hybrid transmission method that forwards data packets in a mixed transmission way based on location dependent direct transmitting or uniform multi-hop forwarding. In order to select direct transmitting or uniform multi-hop forwarding, the proposed method applies the threshold annulus that is defined as the distance between the cluster head node and the base station (BS). Our simulation results show that the proposed method enhances the energy efficiency compared with the existing multi-hop forwarding methods and hybrid transmission methods