The paper presents a docking-type automatic landing system that works in tandem with Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) and Unmanned Surface Vehicles (USVs). The system utilizes a pyramid-shaped landing gear and pad for effective landing. In marine environments, a docking device guides the drone to land securely. To test the system, a ship's behavior was simulated using a 3-DoF motion platform, and the successful operation and utility of the docking-type automatic landing system were demonstrated.
A trajectory control system plays an important role in controlling motions of marine vehicle when a series of way points or a path is given. In this paper, a sliding mode control (SMC)-based trajectory tracking controller for marine vehicles is presented. A small-sized unmanned ship is considered as a control object. Both speed and heading angle of a ship should be controlled for tracking control. The common point of related researches was to separate ship's speed and heading angle in control methods. In this research, a new control law from a general sliding mode theory that can be applied to MIMO (multi input multi output) system is derived and both speed and heading angle of a ship can be controlled simultaneously. The propulsion force and rudder force are also applied in modeling stage to achieve accurate simulation. Disturbance induced by wind is also tackled in the dynamics considering robustness of the proposed control scheme. In the simulation, we employed a way-point method to generate ship's trajectory and applied the proposed control scheme to ship's trajectory tracking control. Our results confirmed that the tracking error was converged to zero, thus demonstrating the effectiveness of the proposed method.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.49
no.1
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pp.63-73
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2021
This paper presents a algorithm for automatic target recognition robust to the influence of the flame in order to track the target by EOTS(Electro-Optical Targeting System) equipped on UAV(Unmanned Aerial Vehicle) when there is aerial target or marine target with flame at the same time. The proposed method converts infrared images of targets and flames into a gradient vector field, and applies each gradient magnitude to a polynomial curve fitting technique to extract polynomial coefficients, and learns them in a shallow neural network model to automatically recognize targets and flames. The performance of the proposed technique was confirmed by utilizing the various infrared image database of the target and flame. Using this algorithm, it can be applied to areas where collision avoidance, forest fire detection, automatic detection and recognition of targets in the air and sea during automatic flight of unmanned aircraft.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.15
no.6
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pp.1209-1216
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2020
In this study, we propose a method for detecting coastal surface wastes using an UAV(Unmanned Aerial Vehicle) remote sensing method and an object detection algorithm based on deep learning. An object detection algorithm based on deep neural networks was proposed to detect coastal debris in aerial images. A deep neural network model was trained with image datasets of three classes: PET, Styrofoam, and plastics. And the detection accuracy of each class was compared with Darknet-53. Through this, it was possible to monitor the wastes landing on the shore by type through unmanned aerial vehicles. In the future, if the method proposed in this study is applied, a complete enumeration of the whole beach will be possible. It is believed that it can contribute to increase the efficiency of the marine environment monitoring field.
Asia-pacific Journal of Multimedia Services Convergent with Art, Humanities, and Sociology
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v.8
no.3
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pp.945-953
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2018
In this paper, we use 3-D LIDAR for obstacle detection and avoidance maneuver for autonomous unmanned operation. It is aimed to avoid obstacle avoidance in unmanned water under marine condition using only single sensor. 3D lidar uses Quanergy's M8 sensor to collect surrounding obstacle data and includes layer information and intensity information in obstacle information. The collected data is converted into a three-dimensional Cartesian coordinate system, which is then mapped to a two-dimensional coordinate system. The data including the obstacle information converted into the two-dimensional coordinate system includes noise data on the water surface. So, basically, the noise data generated regularly is defined by defining a hypothetical region of interest based on the assumption of unmanned water. The noise data generated thereafter are set to a threshold value in the histogram data calculated by the Vector Field Histogram, And the noise data is removed in proportion to the amount of noise. Using the removed data, the relative object was searched according to the unmanned averaging motion, and the density map of the data was made while keeping one cell on the virtual grid map. A polar histogram was generated for the generated obstacle map, and the avoidance direction was selected using the boundary value.
Kim, Joon-Young;Ko, Sung-Hyub;Jeong, Sang-Ki;Sohn, Kyoung-Ho;Choi, Hyeung-Sik;An, Jinhyeong;Kim, Chanki
Proceedings of the Korean Society of Marine Engineers Conference
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2012.06a
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pp.214-214
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2012
본 논문 만타형 무인잠수정을 이용한 실해역 자율주행 성능시험에 관한 내용을 다룬다. 만타형의 개발을 위해서 6자유도 운동방정식에 대한 시뮬레이션을 실시하였으며, 시뮬레이션 결과를 바탕으로 만타형 무인잠수정을 개발하여 실해역에서 성능시험을 실시하였다. 실해역 자율주행 시험은 가시선 방법(LOS, Line of Sight)방법을 이용하였으며, 제어에는 PD 제어기를 사용하였다. 목표반경을 10m로 하였을 때, 설정된 좌표로 이동하는 것을 확인하였다.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.12
no.1
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pp.85-92
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2017
Recently, electric propulsion systems are used for unmanned surface vehicle, fish finder boat, etc. Some of these propulsion systems can be constructed of two electric motors and propellers for advanced impellent force. In this case, the speed difference generated between two propellers, namely, the synchronous error has a bad influence on the energy efficiency and course error. In this study, a synchronous control system is designed to restrain synchronous error caused by disturbance and mismatched dynamic characteristics. The control system is composed of the reference model, pre-filters, speed controllers, and synchronous controllers. The reference model is used for calculating the decoupled synchronous error and control input for each propulsion system. The pre-filters and speed controllers are designed in order that the propulsion system may follow the reference signal without overshoot and input saturation. And the synchronous controllers are designed from the viewpoint of stable and quick synchronization through root locus mothed approach. Finally, the simulation results show that the designed control system is effective for the disturbance.
This paper presents experimental results for the vibration characteristics of the small unmanned underwater vehicle (UUV) OPKO 300, which was designed and manufactured by Daewoo ship and Marine Engineering Ltd. The autonomy of UUVs has led to an increase in their use in scientific, military, and commercial areas because their autonomy makes it possible for UUVs to be utilized instead of humans in hazardous missions such as mine countermeasure missions (MCM). Since it is impossible to use devices based on electromagnetic waves to gather information in an underwater environment, only sonar systems, which use sound waves, can be used in underwater environments, and their performance can strongly affect the autonomy of a UUV. Since a thruster system, which combines a motor and propeller in a single structure, is widely used as the propulsion system of a UUV and is mounted on the outside of a UUV’s stern, it can generate vibration, which can be transferred throughout the shell of the UUV from its stern to its bow. The transferred vibration can affect the performance of various sonar systems such as side-scan sonar or forward-looking sonar. Therefore, it is necessary to estimate the effect of the transferred vibration of the UUV on the sonar systems. Even if various numerical methods were used to analyze the vibration problem of a UUV, it would be hard to predict the vibration phenomena of a UUV at the initial design stage. In this work, an experimental study using OKPO 300 and an impact hammer was carried out to analyze the vibration feature of a small real UUV in the air. The frequency response function of the vibration based on the experimental results is presented.
Kim, Byoung-Kug;Hong, Woonhee;Hong, Sung-Hwa;Kang, Jiheon
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2021.10a
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pp.670-672
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2021
The video streaming technologies are used in diverse areas including aerospace. UAV (Unmanned Aerial Vehicle) is still being developed so that we are able to use the UAV not only in military areas but also in civil areas. Remotely monitoring and observing a certain area is possible via using video streaming service based on the UAV nowadays. However, UAV is vulnerable to weather conditions, plane's weight, battery capacity and so on, which makes many restrictions of flight time and video streaming services. In order to prolong the video streaming services, we can use a number of UAVs, fly them one by one, and switch video streaming channels. In the paper, we propose the methods how to interchange UAVs' missions and their video streaming channels to provide seamless video stream services.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.11
no.2
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pp.851-857
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2019
A new robust sliding mode control with disturbance and state observers has been proposed to control the nozzle angle of a water-jet system for a Unmanned Surface Vehicle (USV). As the water-jet system of a ship is subjected to direct disturbances owing to the exposure to the marine environment in water, it requires a robust control. A state observer and a disturbance observer are added to the water jet nozzle control system to achieve a robust control against disturbances. To verify the performance of the proposed algorithm, a test bed is constructed by a propulsion system used in the popular USV. This proposed algorithm has been evaluated by comparing to the existing algorithm through experiments. The results show that the performance of the proposed algorithm is better than that of the conventional PID or sliding mode controller when controlling the steering of the USV with disturbances.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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