The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.64
no.7
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pp.1081-1087
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2015
Recently, the researches of aerial drones are actively executed in various areas, the researches of surface drones and underwater drones are also executed in marine areas. In case of surface drones, they essentially utilize acoustic information by the sonar and consequently have the local information in the obstacle avoidance as the sonar has the limitations due to the beam width and detection range. In order to overcome this, more global method that utilizes optical images by the camera is required. Related to this, the aerial drone with the camera is desirable as the obstacle detection of the surface drone with the camera is impossible in case of the existence of clutters. However, the dynamic-floating aerial drone is not desirable for the long-term operation as its power consumption is high. To solve this problem, a collaborative obstacle avoidance method based on the acoustic information by the sonar of the surface drone and the optical image by the camera of the static-floating aerial drone is proposed. To verify the performance of the proposed method, the collaborative obstacle avoidances of a MSD(Micro Surface Drone) with an OAS(Obstacle Avoidance Sonar) and a BMAD(Balloon-based Micro Aerial Drone) with a camera are executed. The test results show the possibility of real applications and the need for additional studies.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.66
no.7
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pp.1123-1130
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2017
This paper deals with the dynamic surface control based tracking control for a drone equipped with a 2-DOF manipulator. First, the dynamics of drone and 2-DOF manipulator are derived separately. And we obtain the combined model of a drone equipped with a manipulator considering the inertia and the reactive torque generated by a manipulator. Second, a dynamic surface control based attitude and altitude control method is presented. Also, multiple sliding mode control based position control method is presented. The system stability and convergence of tracking errors are proven using Lyapunov stability theory. Finally, the simulation results are given to verify the effectiveness of the proposed control method.
A deep learning based real-time painting surface inspection algorithm is proposed herein, designed for developing an autonomous inspection drone. The painting surface inspection is usually conducted manually. However, the manual inspection has a limitation in obtaining accurate data for correct judgement on the surface because of human error and deviation of individual inspection experiences. The best method to replace manual surface inspection is the vision-based inspection method with a camera, using various image processing algorithms. Nevertheless, the visual inspection is difficult to apply to surface inspection due to diverse appearances of material, hue, and lightning effects. To overcome technical limitations, a deep learning-based pattern recognition algorithm is proposed, which is specialized for painting surface inspections. The proposed algorithm functions in real time on the embedded board mounted on an autonomous inspection drone. The inspection results data are stored in the database and used for training the deep learning algorithm to improve performance. The various experiments for pre-inspection of painting processes are performed to verify real-time performance of the proposed deep learning algorithm.
Surface image velocimetry (SIV) is a noncontact velocimetry technique based on images. Recently, studies have been conducted on surface velocity measurements using drones to measure a wide range of velocities and discharges. However, when measuring the surface velocity using a drone, reference points must be included in the image for image correction and the calculation of the ground sample distance, which limits the flight altitude and shooting area of the drone. A technique for calculating the surface velocity that does not require reference points must be developed to maximize spatial freedom, which is the advantage of velocity measurements using drone images. In this study, a technique for calculating the surface velocity that uses only the drone position and the specifications of the drone-mounted camera, without reference points, was developed. To verify the developed surface velocity calculation technique, surface velocities were calculated at the Andong River Experiment Center and then measured with a FlowTracker. The surface velocities measured by conventional SIV using reference points and those calculated by the developed SIV method without reference points were compared. The results confirmed an average difference of approximately 4.70% from the velocity obtained by the conventional SIV and approximately 4.60% from the velocity measured by FlowTracker. The proposed technique can accurately measure the surface velocity using a drone regardless of the flight altitude, shooting area, and analysis area.
In this study, a technique for estimating water surface velocity fields in the Universal Transverse Mercator coordinate system using the GPS information of a propagating drone but not ground control points is developed. First, we determine the image direction in which the upper side of an image is directed based on the navigation information of the drone. Subsequently, we assign the start and end frames of the video used and determine the analysis range. Using these two frames, we segment the measurement cross-section into a few subsections at regular intervals. At these subsections, we analyze 30 frame images to create spatio-temporal volumes for calculating the velocity fields. The results of the developed method (propagating drone surface image velocimetry) are compared with those of the existing method (hovering drone surface image velocimetry), and relatively good agreement is indicated between both in terms of the velocity fields.
Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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v.36
no.3
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pp.197-202
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2018
Drone has been continuously studied in the field of geography and remote sensing. The basic researches have been actively carried out before the utilization in the field of photogrammetry. In Korea, it is necessary to study the actual way of research in accordance with the drone utilization environment. In particular, analysis on the characteristics of DSM (Digital Surface Model) generated through drone are needed. In this study, the characteristic of drone DSM as a data acquisition method was analyzed for coastal management. The coastal area was selected as the study area, and data was acquired by using drone. As a result of the study, the terrain model and the ortho image of coastal area were produced. The accuracy of UAV (Unmanned Aerial Vehicle) results were very high about 10cm at check points. However, concavo-convex shapes appeared in very flat areas such as tidal flats and roads. To correct this terrain model distortion, a new terrain model was created through data processing and the results were evaluated. If additional studies are carried out and the construction and analysis of terrain model using drone image is done, drone data for coastal management will be available.
Drought is a reoccurring worldwide natural hazard that affects not only food production but also economics, health, and infrastructure. Drought monitoring is usually performed with precipitation-based indices without consideration of the actual state and amount of the land surface properties. A drought index based on the actual evapotranspiration can overcome these shortcomings. The severity of a drought can be quantified by making a spatial map. The procedure for estimating actual evapotranspiration is costly and complicated, and requires land surface information. The possibility of utilizing drone-driven remotely sensed data for actual evapotranspiration estimation was analyzed in this study. A drone collected data was used to calculate the normalized difference vegetation index (NDVI) and soil-adjusted vegetation index (SAVI). The spatial resolution was 10 m with a grid of $404{\times}395$. The collected data were applied and parameterized to an actual evapotranspiration estimation. The result shows that drone-based data is useful for estimating actual evapotranspiration and the corresponding drought indices.
Photogrammetry using drone can produce high-resolution ortho image and acquire high-accuracy 3D information, which is useful. Therefore, this study attempted to determine the possibility of using drone-photogrammetry in park construction by producing a topographic map using drone-photogrammetry and analyzing the problems and accuracy generated during production. For this purpose, we created ortho image and DSM (digital surface model) using drone images and created topographic status map by vectorizing them. Accuracy was compared based on topographic status map by GPS (global positioning system) and TS (total station). The resulting of analyzing mean of the residuals at check points showed that 0.044 m in plane and 0.066 m in elevation, satisfying the tolerance range of 1/1,000 numerical maps, and result of compared lake size showed a difference of about 4.4%. On the other hand, it was difficult to obtain accurate height values for terrain in which existed vegetation when producing the topographic map, and in the case of underground buried objects, it is not possible to confirm it in the image, so direct spatial information acquisition was necessary. Therefore, it is judged that the topographic status map using drone photogrammetry can be efficiently constructed if direct spatial data acquisition is achieved for some terrain.
Kim, Jineon;Kang, Il-Seok;Lee, Yong-Ki;Choi, Ji-won;Song, Jae-Joon
Explosives and Blasting
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v.38
no.3
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pp.1-14
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2020
Stereophotogrammetry can be used for accurate and fast investigation of over-break or under-break which may form during the blasting of underground space. When integrated with small unmanned aerial vehicles(UAVs) or drones, stereophotogrammetry can be performed much more efficiently. However, since previous research are mostly focused on surface environments, underground applications of drone-based stereophotogrammetry are limited and rare. In order to expand the use of drone-based stereophotogrammetry in underground environments, this study investigated a rock surface of a underground mine through drone-based stereophotogrammetry. The accuracy of the investigation was evaluated and analyzed, which proved the method to be accurate in underground environments. Also, recommendations were proposed for the image acquisition and matching conditions for accurate and efficient application of drone-based stereophotogrammetry in underground environments.
Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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v.39
no.1
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pp.47-54
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2021
Calculation of quantity at construction sites is a factor that has a great influence on construction costs, and it is important to calculate accurate values. In this study, topographic model was created by using drone photogrammetry and drone LiDAR to estimate earthwork volume. ortho image and DSM (Digital Surface Model) were constructed for the study area by drone photogrammetry, and DEM (Digital Elevation Model) of the target area was established using drone LiDAR. And through accuracy evaluation, accuracy of each method are 0.034m, 0.35m in horizontal direction, 0.054m, 0.25m in vertical direction. Through the research, the usability of drone photogrammetry and drone LiDAR for constructing geospatial information was presented. As a result of calculating the volume of the study site, the UAV photogrammetry showed a difference of 1528.1㎥ from the GNSS (Global Navigation Satellite System) survey performance, and the 3D Laser Scanner showed difference of 160.28㎥. The difference in the volume of earthwork is due to the difference in the topographic model, and the efficiency of volume calculation by drone LiDAR could be suggested. In the future, if additional research is conducted using GNSS surveying and drone LiDAR to establish topographic model in the forest area and evaluate its usability, the efficiency of terrain model construction using drone LiDAR can be suggested.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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