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확장 Kalman 필터를 적용한 첩 신호 대역확산 거리 측정 기반의 위치추정시스템 (Localization Using Extended Kalman Filter based on Chirp Spread Spectrum Ranging)

  • 배병철;남윤석
    • 전자공학회논문지SC
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    • 제49권4호
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    • pp.45-54
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    • 2012
  • 위치기반서비스에서 주요기술로는 GPS가 있지만, 현재 위성 통신을 통해 위치 추정이 불가능한 실내지역의 위치추정기술로는 저 전력 근거리 통신의 연구가 주로 이루어지고 있다. 특히 첩 대역확산방식을 이용한 저 전력 근거리 통신 기술이 신호도달거리의 확장, 잡음에 대한 영향, 저 전력 데이터 통신 등 여러 가지 면에서 기존의 근거리 통신 기술보다 더 나은 특징을 보임에 따라 위치 추정을 위하여 제안된 IEEE802.15.4a의 물리계층에 표준으로 채택되었다. 하지만, 첩 대역확산 방식을 통한 측정된 거리는 기본적으로 오차를 가지는데, 이를 측정된 거리에 따라 가중치 값을 나타내는 비례 계수를 이용하여 영이 아닌 평균값을 가지는 잡음으로 모델링 할 수 있다. 하지만 초기의 빠르고 정확한 위치 추정에는 다소 시간이 걸린다. 따라서 본 논문에서는 이동 노드의 정확한 위치 추정을 위하여 최소자승법과 확장 칼만 필터를 이용하여 보다 빠르고 안정된 위치 추정 시스템을 제안한다. 끝으로 실제 위치 추정 시스템의 구현으로 한 실험 결과를 바탕으로 제안된 알고리즘의 안정된 적응성과 정확성을 평가하여 그 성능을 알아보았다.

시간영역 및 주파수영역 블럭적응 여파기에 관한 연구 : 제1부- 구현방법 (Time- and Frequency-Domain Block LMS Adaptive Digital Filters: Part Ⅰ- Realization Structures)

  • 이재천;은종관
    • 한국음향학회지
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    • 제7권4호
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    • pp.31-53
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    • 1988
  • 블럭적응 여파기는 구현시에 고속푸리에변환 기법을 이용하면 계산량을 대폭 줄일 수 있음이 밝혀져서 연구자들의 관심을 끌어 왔다. 본 논문은 2편으로 구성되어 있는데, 제 1 부에서는 블럭적응 여파기의 여러가지 구현방법을 연구하고 제 2 부에서는 성능분석의 결과들을 논의하고 있다. 블럭적응 여파기의 계수가 최적해를 추적하도록 하는 적응알고리즘은 시간영역 또는 주파수영역에서 동작하게 할 수 있는데 이를 각각 시간영역 및 주파수영역 블럭적응 여파기로 부른다. 특히 제 1 부에서는 이들 두 구조 사이의 공통점 및 대비 관계를 명확하게 할 것이다. 구체적으로 제 1 부에서는 먼저 overlap-add 방식에 의한 고속 구현방법과 정수론적 변환 기법에 의한 효율적인 구현방법에 관한 새로운 결과들을 발표한다. 그리고 나서 계수 설계시에 주파수영역의 정보를 주파수대역마다 차등으로 적용하는 방법과 여파기 계수의 최적해 추정에 있어서 수렴시간 단축을 위한 self-orthogonalization방법을 주파수영역은 물론 시간영역 블럭적응 여파기들에도 적응할 수 있음을 보인다. 다음으로 계수의 블럭적응을 위한 입출력데이터 블럭분할 방법의 특질에 근거해서 고속푸리에변환 연산을 (부분적으로) 생략할 수 있는 비제약 주파수영역 블럭적응 여파기에 관해서 논의한다. 제 1 부의 마지막으로 여러가지 여파기 상수값들과 서로 다른 알고리즘들이 여파기 수렴특성에 미치는 영향을 컴퓨터 시뮬레이션을 통해서 조사한 결과를 발표한다.

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퍼지 RBFNNs와 증분형 주성분 분석법으로 실현된 숫자 인식 시스템의 설계 (Design of Digit Recognition System Realized with the Aid of Fuzzy RBFNNs and Incremental-PCA)

  • 김봉연;오성권;김진율
    • 한국지능시스템학회논문지
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    • 제26권1호
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    • pp.56-63
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    • 2016
  • 본 연구에서는 퍼지 RBFNNs과 증분형 주성분 분석법으로 실현된 숫자인식 시스템의 설계를 소개한다. 주성분 분석법은 차원축소를 위해 사용되는 알고리즘으로 학습데이터의 차원 수가 고차원이거나 데이터의 양이 많을 때 특징 추출을 위한 많은 계산 시간을 필요로 한다. 따라서 고차원 데이터의 효율적인 차원축소와 점진적인 학습을 위해 증분형 주성분분석법을 적용하는 방법을 제안한다. 방사형 기저함수 신경회로망의 구조는 조건부, 결론부, 추론부의 3가지 기능적 모듈로서 구분이 가능하다. 조건부에서는 FCM 클러스터링 알고리즘의 도움으로 실현된 퍼지 클러스터링의 사용으로 입력 공간을 분할한다. 또한 가우시안 함수 대신 FCM(Fuzzy C-Means)클러스터링 알고리즘의 멤버쉽 값을 사용함으로써 입력 데이터의 특성을 좀 더 잘 반영할 수 있도록 개선하였으며, 결론부에서 연결가중치는 상수항에서 일차식과 이차식, 그리고 변형된 이차식과 같은 다항식의 형태로 확장하여 사용한다. 실험 결과는 공인 숫자 데이터인 MNIST 필기체 숫자 데이터를 사용하여 제안된 숫자 인식 시스템의 효율성을 다른 연구와의 비교를 통해 입증한다.

젖소집단의 산차에 따른 체세포점수의 환경효과 및 분산성분 추정 (Estimation of Variance Component and Environment Effects on Somatic Cell Scores by Parity in Dairy Cattle)

  • 조광현;나승환;서강석;김시동;박병호;이영창;박종대;손삼규;최재관
    • Journal of Animal Science and Technology
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    • 제48권1호
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    • pp.39-48
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    • 2006
  • 본 연구는 1999년 1월부터 2004년 12월까지의 체세포점수의 검정일 자료를 이용하여 124,635개의 초산자료와 134,308개의 2산자료, 37,412개의 3산자료, 41787개의 4산자료, 37412개의 5산 자료를 이용하였다. 분석에 사용된 방법은 체세포 점수에 영향을 미치는 분만연도, 연령, 비유단계, 산차, 계절의 효과를 추정하기 위하여 GLM을 이용하여 최소자승법으로 분석하였으며, 검정일 모형을 이용한 분산성분 추정은 EM-REML 분석방법을 전산 프로그램한 REMLF90을 이용하였다. 각 산차별로 연령에 대한 효과는 연령이 낮은 군에서 체세포 점수가 낮게 나타났으며, 연령이 높은 군에서는 다소 높게 나타났다. 비유단계별 효과는 1산과 2산에서는 비유초기에서 체세포 점수가 낮게 나타났으며 비유말기에 3.151, 3.696로 높은 체세포 점수를 나타났으나, 3산, 4산, 5산에서는 비유중기에 높은 체세포 점수를 나타내었으며, 대체로 피크기에 체세포 점수가 높게 나타나는데 4산과 5산에서는 비유말기에 체세포 점수가 낮게 나타났다. 분만계절별 환경효과는 1산~5산 모두 대체로 9~11월에 체세포 점수가 낮게 나타났으며, 대체로 유량이 낮게 추정되는 6~8월 사이에는 체세포 점수가 대체로 높게 나타났다. 각 산차별 유전력은 1산에서 5산까지 각각 0.05, 0.09, 0.10, 0.05, 0.05를 나타냈으며, 유전분산값은 비유초기의 경우 2, 3, 5산에서 높게 나타났으며, 1산과 4산의 경우는 대체로 낮게 추정되었다.

구간통행시간 정보 기반의 대기행렬길이를 이용한 실시간 신호제어 모형 개발 (Queue Length Based Real-Time Traffic Signal Control Methodology Using sectional Travel Time Information)

  • 이민형;김영찬;정영제
    • 한국ITS학회 논문지
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    • 제13권1호
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    • pp.1-14
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    • 2014
  • 국가정책 및 사회적 여건의 변화에 따라 도시부의 교통혼잡 완화를 위한 물리적 도로 확대가 한계에 다다른 지금 혼잡 완화를 위해서는 기존 도로의 효율성을 재고하는 방안이 간구되어야한다. 또한 지능형교통체계(ITS)는 과거 루프 및 영상검지기 등을 통한 도로기반 지점검지 중심의 교통정보 수집체계에서 도로, 자동차 및 보행자간의 다양한 수집 체계를 통한 실시간 구간검지 체계 중심의 차세대 지능형교통체계(C-ITS :Co-operative ITS)로 빠르게 진화하고 있으나 현재 교차로의 운영 및 제어를 위한 교통정보의 수집방법은 지점검지체계에 국한되어 있는 실정이다. 따라서 본 연구는 현재 Hi-pass에 적용된 DSRC기술을 통해 수집이 가능한 구간정보를 이용하여 접근로의 대기행렬 길이를 산정하고 이를 활용하는 독립교차로의 실시간 신호제어모형의 개발 및 평가를 목적으로 하였다. 대기행렬길이 추정을 위해 구간검지기를 통해 수집된 개별차량의 통행시간을 이용하여 시공도 상에 4개의 좌표값을 추정하였으며 한 주기동안 추정된 좌표값들을 통해 대기행렬이 생성되는 충격파의 속도 및 대기행렬길이를 추정하였다. 실시간 신호제어를 위해 각 방향별 추정된 대기행렬길이를 통해 전체 교차로의 대기행렬길이의 합이 최소가 되는 신호시간을 산정하였으며 API 기능을 제공하는 미시적 시뮬레이션 프로그램인 VISSIM을 활용하여 총 3개의 시나리오를 평가하여 알고리즘에 의해 교차로의 대기행렬 길이의 합이 최소가 되는 신호시간의 산정이 가능함을 확인하였다.

전자코-Mass spectrometry를 이용한 들기름이 혼합된 참기름의 판별 분석 (Authentication of Sesame Oil with Addition of Perilla Oil Using Electronic Nose Based on Mass Spectrometry)

  • 손희진;강진희;홍은정;임채란;최진영;노봉수
    • 한국식품과학회지
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    • 제41권6호
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    • pp.609-614
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    • 2009
  • 참기름은 높은 항산화활성 및 항암작용 등의 우수한 영양학적 가치를 지니는 반면 비싼 가격으로 인하여 가짜 참기름의 유통이 범람함에 따라 이를 판별할 수 있는 분석 방법의 확립이 요구되는 실정이다. 질량분석기를 바탕으로 한 전자코를 이용하여 들기름이 혼합된 참기름을 제조하여 진위 판별을 시도하였다. 각각의 유지를 전자코를 이용하여 분석, 통계처리하였다. 혼합 참기름의 휘발성 향기성분으로부터 생성되는 ion fragment 중 40-160 amu에서 각 시료 간에 차별성이 높은 fragment(m/z)를 선택하여 해당 intensity값을 판별 분석한 결과, 참기름 및 들기름은 뚜렷하게 구분되었다. 미량의 들기름이 혼합된 참기름은 첨가된 들기름의 농도에 비례하여 제1판별함수값(DF1)과 높은 상관관계를 나타내었다. 참기름의 볶음온도 및 시간 등의 제조조건 및 재배환경, 재배 산지, 제조회사 등의 요인에 의하여 순수한 참기름의 향기패턴이 달라지는 것을 인도산과 국산 참기름을 이용하여 분석하였다. 향후 참기름의 위조 여부를 검증하는 방법에 하나로 활용될 수 있을 것이다.

DETERMINATION OF SUGARS AND ORGANIC ACIDS IN ORAGE JUICES USING NEAR INFRARED DIFFUSE REFLECTANCE SPECTROSCOPY

  • Tewari, Jagdish;Mehrotra, Ranajana;Gupta, Alka;Varma, S.P.
    • 한국근적외분광분석학회:학술대회논문집
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    • 한국근적외분광분석학회 2001년도 NIR-2001
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    • pp.1522-1522
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    • 2001
  • Beverages based on fruit juices are among the most popular commercially available drinks. There is an ever-increasing demand for these juices in the market. Orange juice is one of the most common as well as most favorite flavor. The fruit processing industries have a tremendous responsibility of quality control. For quality evaluation estimation of various components of the juice is necessary. Sucrose, glucose, fructose, citric acid and malic acid are the prime components of orange juice. Little information is available on analysis of orange juice. However, conventional and general wet chemistry procedures are currently being used which are no longer desired by the industry owing to the time involved, labor input and harmful chemicals required for each analysis. Need to replace these techniques with new, highly specific and automated sophisticated techniques viz. HPLC and spectroscopy has been realized since long time. Potential of Near Infrared Spectroscopy in quantitative analysis of different components of food samples has also been well established. A rapid, non-destructive and accurate technique based on Near Infrared Spectroscopy for determination of sugars and organic acids in orange juice will be highly useful. The current study is an investigation into the potential of Near Infrared Diffuse Reflectance Spectroscopy for rapid quantitative analysis of sucrose, glucose, fructose citric acid and malic acid in orange juice. All the Near Infrared measurements were peformed on a dispersive NIR spectrophotometer (ELICO 153) in diffuse reflectance mode. The spectral region from 1100 to 2500nm has been explored. The calibration has been performed on synthetic samples that are mixtures of sucrose, glucose, fructose, citric acid and malic acid in different concentration ranges typically encountered real orange juice. These synthetic samples are therefore considered to be representatives of natural juices. All the Near Infrared spectra of synthetic samples were subjected to mathematical analysis using Partial Least Square (PLS) algorithm. After the validation, calibration was applied to commercially available real samples and freshly squeezed natural juice samples. The actual concentrations were compared with those predicted from calibration curve. A good correlation is obtained between actual and predicted values as indicated by correlation coefficient ($R^2$) value, which is close to unity, showing the feasibility of the technique.

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시간영역 및 주파수영역 블럭적응 여파기에 관한 연구 : 제 2 부- 성능분석 (Time- and Frequency-Domain Block LMS Adaptive Digital Filters: Part Ⅱ - Performance Analysis)

  • 이재천;은종관
    • 한국음향학회지
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    • 제7권4호
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    • pp.54-76
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    • 1988
  • 본 연구의 제 1 부에서는 통일된 행렬표현 기법을 통하여 여러가지 블럭적응 여파기 구현방법들을 도출할 수 있음을 보였다. 제 2 부에서는 여러 주파수영역 블럭적응 여파기들 중에서도 수렴속도가 매우 빠른 self-orthogonalizing 알고리즘과 계산량이 대폭 감소되는 비제약 알고리즘의 수렴특성들을 overlap-save 및 overlap-add 블럭데이타 분할방법에 대해서 분석한다. 먼저, 수렴인자가 상수일 때와는 달리, 앞에서 언급한 두 주파수영역 여파기들이 공통의 자기상관행렬의 지배를 받기 때문에 수렴특성 분석에 있어서 서로 밀접한 관련이 있음을 보인다. 다음으로 여파기 계수의 수효가 충분히 클 때, 주파수영역 블럭적응 여파기는 계수적응 알고리즘에서 제약의 유무에 관계없이 동일한 최적해를 가짐을 보인다. 그리고 나서 비제약 알고리즘의 계수들은 적절한 조건하에서 원래의 제약알고리즘과 같이 동일한 최적해에 수렴함을 증명한다. 이에 반하여, 최소자승오차 관점에서의 성능분석 결과는 제약을 풀었을 경우에 정상상태에서 약간의 성능저하가 있음을 밝혀낸다. 한편으로 계수의 수효가 작을 때는 원래의 제약 알고리즘은 심한 성능저하를 초래하는 반면에 비제약 알고리즘은 제약의 제거를 통해 상대적으로 계수의 수효가 증가한 효과 대문에 훨씬 좋은 수렴특성을 가짐을 보인다. 또한 self-orthogonalizing 주파수영역 블럭적응 여파기의 자기상관행렬이 주파수 영역에서 대각행렬로 됨을 보여 줌으로써 효율적으로 수렴시간을 단축시키는 구현방법임을 뒷받침한다.

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대각행렬화된 근사 인수분해 기법을 이용한 3차원 비압축성 점성 흐름 해석 (Diagonalized Approximate Factorization Method for 3D Incompressible Viscous Flows)

  • 백중철
    • 대한토목학회논문집
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    • 제31권3B호
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    • pp.293-303
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    • 2011
  • 비압축성 점성 흐름을 수치해석하기 위한 효율적인 대각행렬화된 근사 인수분해(DAF) 알고리즘을 개발하였다. 압력에 근거한 인공압축성(AC) 기법을 이용하여 3차원 정상 비압축성 Navier-Stokes 방정식을 계산한다. AC 형태로 변형된 지배방정식은 2차 정확도의 유한차분법을 이용하여 공간에 대해서 이산화하였다. 이산화된 방정식계를 2차 정확도로 분할하기 위해서 본 연구에서 개발한 DAF 기법을 적용한다. 이 연구의 목적은 이 DAF 기법의 계산상 효율성을 검토하는 것이다. 만곡부를 갖는 사각형 덕트에서 완전히 발달한 층류 흐름과 발달하는 층류흐름 그리고 공동에서의 층류흐름에 대한 DAF 기법의 해석결과를 잘 알려진 4단계 Runge-Kutta(RK4)기법에 의한 해석해와 상대적으로 비교평가 하였다. 공간에 대해서 동일한 이산화기법을 이용하므로 동일한 격자상에서 계산된 DAF기법과 RK4기법의 해는 근본적으로 동일한 반면에, 이들 두기법의 계산상 효율성은 확연히 다른 것으로 나타났다. 본 연구에서 개발된 DAF기법은 적용한 모든 흐름 문제에 대해서 RK4기법에 비해 최소 2배 이상 적은 계산 시간만을 필요로 하는 것으로 나타났다. 이러한 DAF 기법의 계산상 효율성은 계산용량의 추가나 프로그래밍의 추가적인 복잡함이 없이 확보된다.

시스토릭 어레이 구조를 갖는 최소분산 비왜곡응답 및 최소자승 회귀 빔형성기법 성능 분석 (Performance Analysis of MVDR and RLS Beamforming Using Systolic Array Structure)

  • 이호중;서상우;이원철
    • 한국음향학회지
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    • 제22권1호
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    • pp.1-6
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    • 2003
  • 본 논문에서는 시스토릭 어레이 구조를 갖는 선택적 최소분산 비왜곡응답 (MVDR) 및 최소자승 회귀기법 (RLS) 빔형성기법에 대한 성능 분석을 하였다. 원하는 사용자 신호와 잡음을 포함한 스냅샷 벡터들이 어레이 안테나에 입사되는 경우, 수신신호의 품질을 향상시키기 위해서 MVDR 및 RLS 알고리즘을 이용한 빔형성기법이 적용될 수 있다. 이를 통해 채널 용량을 증가시키기 위해 각 안테나 소자의 출력에 복소 가중치를 곱하여 원하는 사용자 신호방향으로 안테나의 빔을 형성하도록 하여 원하는 신호의 다중경로 성분들은 강조하고, 간섭 성분들의 입사 방향들로는 널을 발생시켜 다중간섭과 잡음에 대한 전력을 상대적으로 감소시키는 공간필터링 효과를 얻을 수 있다. 본 논문에서는 이러한 공간 필터 역할을 하는 MVDR기법과 RLS 기법을 병렬처리를 통해 수행할 수 있는 시스토릭 어레이 구조의 MVDR 및 RLS 빔형성기법에 대하여 소개하며, 이를 다중 경로와 다중 접속 간섭이 존재하는 채널 환경에 적용하여 수신 성능을 분석하였다. 컴퓨터 모의 실험을 통하여 제안된 시스토릭 어레이 구조의 빔 형성기법을 적용한 공간필터의 우수성을 보여주기 위해 사용자 증가에 따른 BER (Bit Error Rate) 곡선과 빔패턴을 제시하였고, 기대치와 실험치가 잘 부합됨을 확인하였다.