KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.8
no.9
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pp.3034-3055
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2014
Wireless Sensor Networks have extensively been utilized for ambient data collection from simple linear structures to dense tiered deployments. Issues related to optimal resource allocation still persist for simplistic deployments including linear and hierarchical networks. In this work, we investigate the case of dimensioning parameters for linear and tiered wireless sensor network deployments with notion of providing extended lifetime and reliable data delivery over extensive infrastructures. We provide a single consolidated reference for selection of intrinsic sensor network parameters like number of required nodes for deployment over specified area, network operational lifetime, data aggregation requirements, energy dissipation concerns and communication channel related signal reliability. The dimensioning parameters have been analyzed in a pipeline monitoring scenario using ZigBee communication platform and subsequently referred with analytical models to ensure the dimensioning process is reflected in real world deployment with minimum resource consumption and best network connectivity. Concerns over data aggregation and routing delay minimization have been discussed with possible solutions. Finally, we propose a node placement strategy based on a dynamic programming model for achieving reliable received signals and consistent application in structural health monitoring with multi hop and long distance connectivity.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.7
no.4
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pp.81-87
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2003
In this paper, the feasibility of using Shannon's sampling theorem to reconstruct exact mode shapes of a structural system from a limited number of sensor points and localizing damage in that structure with reconstructed mode shapes is investigated. Shannon's sampling theorem for the time domain is reviewed. The theorem is then extended to the spatial domain. To verify the usefulness of extended theorem, mode shapes of a simple beam are reconstructed from a limited amount of data and the reconstructed mode shapes are compared to the exact mode shapes. On the basis of the results, a simple rule is proposed for the optimal placement of accelerometers in modal parameter extraction experiments. Practicality of the proposed rule and the extended Shannon's theorem is demonstrated by detecting damage in laboratory beam structure with two-span via applying to mode shapes of pre and post damage states.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2002.05a
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pp.311-315
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2002
The coupled finite/boundary element method is used in numerical analysis for acoustic radiation from the vibration of rectangular composite plate which is simply supported. This analysis is validated using the Wallace equation for an isotropic plate. Active control of sound fields has been carried out using 3 pairs of piezoelectric sensor/actuator and a pair of viscoelastic material by passive constrained layer damping treatment. The results show that the optimal placement of piezoelectric sensor/actuator and VE patch is required to control the sound fields from a vibrating composite plate.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.12
no.12
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pp.950-955
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2002
The coupled finite/boundary element method is used in numerical analysis for acoustic radiation from the vibration of rectangular composite plate which is simply supported. This analysis is validated using the Wallace equation for an isotropic plate. Active control of sound fields has been tarried out using 3 pairs of piezoelectric sensor/actuator and a pair of viscoelastic material by Passive constrained layer damping treatment. The results show that the optimal placement of piezoelectric sensor/actuator and VE patch is required to control the sound fields from a vibrating composite plate.
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.17
no.3
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pp.151-169
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2014
We propose a new technique for autonomous navigation and travelling of mobile robot based on ultrasonic sensors through the narrow labyrinth that leave only distance of a few centimeters on each side between the guides and the robot. In our current implementation the ultrasonic sensor system fires at a rate of 100 ms, that is, each of the 8 sensors fires once during each 100 ms interval. This is a very good firing rate, implemented here for optimal performance. This paper presents an extensively tested and verified solution to the problem of obstacle avoidance. Our solution is based on the optimal placement of ultrasonic sensors at strategic locations around the robot. Both the sensor location and the associated navigation algorithm are defined in such a way that only the accurate radial sonar data is used for accurate travelling.
Kim, Jung-Eun;Yoon, Man-Ki;Han, Jung-Hee;Lee, Chang-Gun;Ha, Eun-Yong
Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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2008.06d
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pp.313-317
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2008
유비쿼터스 환경에 대한 관심이 증폭됨에 따라, 센서는 다양한 어플리케이션들에서 점점 더 많이 사용되고 있다. 이러한 센서 시스템에서, 최소 개의 센서를 가지고 대상 공간이 복수 개의 센서에 의해 완전히 센싱되게 하기 위해서는, 센서를 어디에 배치하느냐가 중요한 문제이다. 또한 복수 개의 센서에 의해 센싱된 데이터로부터 의미 있는 정보를 추출하기 위해서는 센서 서로 간의 거리가 너무 가까워서는 안 된다. (최소거리 요건). 이를 위하여 우리는 TRE-based approach 라고 하는, 최소거리 요건을 만족하며 3-coverage 문제를 해결하는 방법을 제안하며, 이를 기반으로 3-coverage 문제를 3 차원으로 확장시킬 때 가능한 센싱 coverage 모델과 그 확장 가능성에 대해 논의한다.
The Combined Deterministic Stochastic Subspace based System Identification Technique (CDSSSIT) is a powerful input-output system identification technique which is known to be always convergent and numerically stable. The technique determines a Kalman state sequence from the projection of the output-input data. The state space matrices are determied subsequently from this Kalman state sequence using least squares. The objective of this paper is to examine the efficiency of the CDSSSIT in identifying the modal parameters (frequencies and mode shapes) of a stiff structure. The results show that the CDSSSIT predicts the modal parameters of stiff buildings quite accurately but is very sensitive to the location of sensors.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC
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v.48
no.12
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pp.54-61
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2011
We propose a surveillance-alert system based on optimal placements of PDR(Pulsed Doppler Radar) sensors in USN. By using the detection information of moving target from PDR sensor and by considering the covered detection region and geographical property of the strategic area, three optimal placements of sensors are proposed. The proposed placement are named as the grid type, the linear type and the zigzag type. Also, the surveillance alert system based on three sensor placements are developed. The alert level of the proposed surveillance-alert system are 'Perception', 'Caution', 'Warning' and 'Danger' which are decided by the distance change between the moving targets and the command post. The performace of the developed system is verified via outdoor experiments.
In the environment with multiple heterogeneous wireless sensor networks with a single point of sensed data collection or a gateway (GW), relay points (RPs) may be required for the energy efficient delivery of sensed data from static or mobile sinks to the GW. The optimal placement of RPs becomes an even more difficult problem if static sinks are dynamically added or the trajectory of mobile sinks can not be known in advance. In order to resolve this problem, we propose a mechanism to deploy RPs in a grid pattern and to use the tree-based relaying network for reducing the cost of the RP and for reducing the control overhead incurred by the route setup from sinks to the GW. For the performance evaluation of our proposed mechanism, we have carried out a numerical analysis on a single route setup from a sink to the GW and, for more general performance evaluations, ns-2 based simulations have been carried out. According to the performance evaluation results, our tree-based relaying network mechanism outperforms that based on AODV in terms of the data delivery time, the network service time and the control overhead.
Lei, Jun;Lozano-Galant, Jose Antonio;Xu, Dong;Zhang, Feng-Liang;Turmo, Jose
Smart Structures and Systems
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v.30
no.4
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pp.339-351
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2022
Evaluating the current condition of existing structures is of primary importance for economic and safety reasons. This can be addressed by Structural System Identification (SSI). A reliable static SSI depends on well-designed sensor configuration and loading cases, as well as efficient parameter estimation algorithms. Static SSI by the Measurement Error-Minimizing Observability Method (MEMOM) is a model-based deterministic static SSI method that could estimate structural parameters from static responses. In the current state of the art, this method is only applicable when structures are subjected to one loading case. This might lead to lack of information in some local regions of the structure (such as the null curvatures zones). To address this issue, the SSI by MEMOM using multiple loading cases is proposed in this work. Observability equations obtained from different loading cases are concatenated simultaneously and an optimization procedure is introduced to obtain the estimations by minimizing the discrepancy between the predicted response and the measured one. In addition, a Genetic-Algorithm (GA)-based Optimal Sensor Placement (OSP) method is proposed to tackle the OSP problem under multiple static loading cases for the very first time. In this approach, the Fisher Information Matrix (FIM)'s determinant is used as the metric of the goodness of sensor configurations. The numerical examples of a 3-span continuous bridge and a 13-story frame, are analyzed to validate the applicability of the extended SSI by MEMOM and the GA-based OSP method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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