• 제목/요약/키워드: spherical harmonic model

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Global GPS Ionospheric Modelling Using Spherical Harmonic Expansion Approach

  • Choi, Byung-Kyu;Lee, Woo-Kyung;Cho, Sung-Ki;Park, Jong-Uk;Park, Pil-Ho
    • Journal of Astronomy and Space Sciences
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    • 제27권4호
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    • pp.359-366
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    • 2010
  • In this study, we developed a global ionosphere model based on measurements from a worldwide network of global positioning system (GPS). The total number of the international GPS reference stations for development of ionospheric model is about 100 and the spherical harmonic expansion approach as a mathematical method was used. In order to produce the ionospheric total electron content (TEC) based on grid form, we defined spatial resolution of 2.0 degree and 5.0 degree in latitude and longitude, respectively. Two-dimensional TEC maps were constructed within the interval of one hour, and have a high temporal resolution compared to global ionosphere maps which are produced by several analysis centers. As a result, we could detect the sudden increase of TEC by processing GPS observables on 29 October, 2003 when the massive solar flare took place.

지구자기 모델을 이용한 편차 추정에 관한 연구 (A Study on the Earth's Variation Prediction Using Geomagnetic Model)

  • 람파드하사하;임정빈
    • 해양환경안전학회:학술대회논문집
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    • 해양환경안전학회 2006년도 추계학술발표회
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    • pp.131-135
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    • 2006
  • 이 연구의 목적은 지구 내부의 동적 코어에서 공간과 시간에 따라서 발생하는 지구 자기장 구조와 그에 따른 경년 자차변화를 모델링하고 연구하는 것이다. 지구의 주 자장과 경년 자차변화에 대한 구형 조화 모델은, 외부 간섭자장이나 내부의 불균일 등이 없다는 가정 하에 안정되고 왜곡되지 않은 지구상 어떠한 위치에서의 지구자장의 구조와 세기를 나타낼 수 있다. 이 연구에서는 선박용 디지털 컴퍼스를 이러한 지구자장 에 적용하는 경우를 고려해 지구의 원 조화 모텔에 대한 실제 적용방법과 절차를 기술하였다.

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선박용 디지털 컴퍼스에 적용하기 위한 지구편차 모형 개발 (A Study on the Earth's Variation Model to Adopt Ship's Digital Compass)

  • 람파드하사하;임정빈
    • 한국항해항만학회:학술대회논문집
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    • 한국항해항만학회 2006년도 춘계학술대회 및 창립 30주년 심포지엄(논문집)
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    • pp.87-90
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    • 2006
  • 지구자장의 주자장과 경년변화에 대한 원통형 지구 조화 모델은, 지구가 지엽적으로 불균형 또는 외부 소스가 없는 정상상태라고 가정하는 경우, 어느 지역의 지구자장 구조와 자장의 세기를 나타낼 수 있다. 이 연구에서는 기초 연구로서 선박용 디지털 컴퍼스를 실제 지구자장에 적용하는 경우의 원통형 조화 모델에 대한 관련 방법과 절차 등을 조사하였다.

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발산 순압 로스비-하우어비츠 파동의 안정성 (Stability of the Divergent Barotropic Rossby-Haurwitz Wave)

  • 정한별;정형빈
    • 한국지구과학회지
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    • 제37권2호
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    • pp.107-116
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    • 2016
  • 전구영역 수치모델을 이용하여 순압 로스비-하우어비츠 파동의 안정성을 조사하였다. 본 연구에서 조사한 로스비-하우어비츠 파동은 강체 회전하는 동서 기본류와 유한한 진폭을 가지는 구면조화 파동으로 구성된다. 로스비-하우어비츠 파동은 강체 회전하는 동서 평균류의 강도에 따라 정상 또는 비정상의 구조로 나타난다. 수치 실험을 통해 임의의 다른 두 시간에서 섭동장의 진폭을 비교하여 파동의 안정성뿐만 아니라 성장률을 결정하였다. 로스비-하우어비츠 파동의 불안정 모드는 다양한 동서 파수 성분이 결합된 형태로 나타났다. 파동의 속도가 느린 지역에서 와도 섭동장은 불연속적인 형태를 보이는데, 이는 모델의 수평 해상도와 관계가 없는 것으로 밝혀졌다. 푸리에-유한 요소 모델에서 더 이른 적분 시간에 불안정 모드가 나타났는데, 이는 구면조화 스펙트럴 모델 대비 더 낮은 수치 정확도를 가지기 때문인 것으로 보인다. 모델의 전체적인 정확도를 고려하여, 불안정 모드가 구면 조화 파동을 전체적으로 지배하기 시작하는 시간을 추정하였다.

Nonlinear finite element vibration analysis of functionally graded nanocomposite spherical shells reinforced with graphene platelets

  • Xiaojun Wu
    • Advances in nano research
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    • 제15권2호
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    • pp.141-153
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    • 2023
  • The main objective of this paper is to develop the finite element study on the nonlinear free vibration of functionally graded nanocomposite spherical shells reinforced with graphene platelets under the first-order shear deformation shell theory and von Kármán nonlinear kinematic relations. The governing equations are presented by introducing the full asymmetric nonlinear strain-displacement relations followed by the constitutive relations and energy functional. The extended Halpin-Tsai model is utilized to specify the overall Young's modulus of the nanocomposite. Then, the finite element formulation is derived and the quadrilateral 8-node shell element is implemented for finite element discretization. The nonlinear sets of dynamic equations are solved by the use of the harmonic balance technique and iterative method to find the nonlinear frequency response. Several numerical examples are represented to highlight the impact of involved factors on the large-amplitude vibration responses of nanocomposite spherical shells. One of the main findings is that for some geometrical and material parameters, the fundamental vibrational mode shape is asymmetric and the axisymmetric formulation cannot be appropriately employed to model the nonlinear dynamic behavior of nanocomposite spherical shells.

Normal Mode Approach to the Stability Analysis of Rossby-Haurwitz Wave

  • Jeong, Hanbyeol;Cheong, Hyeong Bin
    • 한국지구과학회지
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    • 제38권3호
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    • pp.173-181
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    • 2017
  • The stability of the steady Rossby-Haurwitz wave (R-H wave) in the nondivergent barotropic model (NBM) on the sphere was investigated with the normal mode method. The linearized NBM equation with respect to the R-H wave was formulated into the eigenvalue-eigenvector problem consisting of the huge sparse matrix by expanding the variables with the spherical harmonic functions. It was shown that the definite threshold R-H wave amplitude for instability could be obtained by the normal mode method. It was revealed that some unstable modes were stationary, which tend to amplify without the time change of the spatial structure. The maximum growth rate of the most unstable mode turned out to be in almost linear proportion to the R-H wave amplitude. As a whole, the growth rate of the unstable mode was found to increase with the zonal- and total-wavenumber. The most unstable mode turned out to consist of more-than-one zonal wavenumber, and in some cases, the mode exhibited a discontinuity over the local domain of weak or vanishing flow. The normal mode method developed here could be readily extended to the basic state comprised of multiple zonalwavenumber components as far as the same total wavenumber is given.

Trivariate B-spline Approximation of Spherical Solid Objects

  • Kim, Junho;Yoon, Seung-Hyun;Lee, Yunjin
    • Journal of Information Processing Systems
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    • 제10권1호
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    • pp.23-35
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    • 2014
  • Recently, novel application areas in digital geometry processing, such as simulation, dynamics, and medical surgery simulations, have necessitated the representation of not only the surface data but also the interior volume data of a given 3D object. In this paper, we present an efficient framework for the shape approximations of spherical solid objects based on trivariate B-splines. To do this, we first constructed a smooth correspondence between a given object and a unit solid cube by computing their harmonic mapping. We set the unit solid cube as a rectilinear parametric domain for trivariate B-splines and utilized the mapping to approximate the given object with B-splines in a coarse-to-fine manner. Specifically, our framework provides user-controllability of shape approximations, based on the control of the boundary condition of the harmonic parameterization and the level of B-spline fitting. Experimental results showed that our method is efficient enough to compute trivariate B-splines for several models, each of whose topology is identical to a solid sphere.

개선된 레이 캐스팅을 이용한 3차원 객체 검색 기법 (3D Object Retrieval Based on Improved Ray Casting Technique)

  • 이선임;김재협;문영식
    • 전자공학회논문지CI
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    • 제43권2호
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    • pp.72-80
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    • 2006
  • 본 논문에서는 3차원 모델을 검색하기 위한 형태 기반 기술자를 추출하는 새로운 알고리즘을 제안한다. 제안한 형태 기반 기술자는 모델의 기하학적인 특성을 고려하여 레이 캐스팅 샘플링과 구면조화함수를 이용하는 방법이다. 레이 캐스팅 기법은 모델의 외형을 고려한 적응적인 방법으로 샘플링한다. 이 기법을 통해 기술자에 포함되는 형태 정보를 증가시켜 기술자의 식별성을 높인다. 구면조화함수 계수 추출에서는 기하학적인 주파수 특성을 고려하여 적응적인 계수를 추출한다. 이 방법은 검색 성능에 영향을 미치지 않고 기술자를 조밀하고 간결하게 만든다. 최종적으로 두 방법을 결합함으로서 검색 엔진에서 이용가능하고, 식별성이 향상되며 간결해진 기술자를 생성한다.

초 고차항 구 조화 중력모델링에 의한 상향 연속의 정확도 검증 (Accuracy Assessment of the Upward Continuation using the Gravity Model from Ultra-high Degree Spherical Harmonics)

  • 권재현;이종기
    • 한국측량학회지
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    • 제24권2호
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    • pp.183-191
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    • 2006
  • 최대 차수 10800의 초 고차 구 조화함수를 전개하여 중력을 모델링 하고, 이를 이용하여 상향 연속의 정확도를 검증하였다. 초 고차 구조화 함수에 의한 중력 모델링에 있어 수치계산적 난점인 르장드르 함수의 언더플로와 오버플로를 128 비트 연산에 의하여 성공적으로 수행하였으며, 이를 이용하여 지오이드상의 중력이상값을 공간 상도 $1'{\times}1'$ 으로 계산하였다. 생성된 중력이상값에 다양한 크기의 잡음을 첨가하고 자료의 간격을 달리하여 상향연속을 수행하였으며, 이로부터 도출된 중력 섭동 벡터와 중력 모델로부터 직접 계산된 섭동 벡터와의 비교를 통하여 실제적인 상향연속의 정확도를 할당하였다. 상향연속 방법의 비교에 있어, 직접방법이 포아송 방법에 비해 월등히 좋은 정확도를 보였고, 지상 중력자료의 잡음이 적을수록 또한 자료의 간격이 작을수록 상향연속에 의한 중력 섭동벡터의 정확도가 높게 나타남을 확인하였다. 특히 차세대 관성항법장치의 정밀 항법을 위한 중력의 필요조건인 5mGal의 정확도를 위해선, 지상 중력의 잡음 정도가 5mGal 이하, 자료의 간격이 2arcmin 이하이어야 함을 도출하였다.

EGM96과 OSU91A 지오포텐셜 모델에 의한 한반도 일원에서의 지오이드 비교분석 (Geoidal Heights Analyses in and around Korean Peninsula using EGM96 and OSU91A Geopotential Model)

  • 이석배;최재화
    • 한국측량학회지
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    • 제15권1호
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    • pp.131-139
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    • 1997
  • 지오포텐셜모델은 지오이드 모델링에 있어서 기준면을 결정하기 위하여 사용되어 왔으며 최근가지는 OSU91A 모델이 전세계적으로 가장 널리 사용되어 왔다 그러나 GSFC/DMA프로젝트에 의하여 1996년 후반기에 EGM96이라고 불리우는 GSFC/DMA 지오포텐셜모델이 발표되었다. 본 연구에서는 한반도 일원에 대하여 두 모델에 대한 구면조화분석을 최대차수 360으로 실시하여 그 결과를 비교하였다. 또 한반도 일원에 대한 중력자료를 $3'\times{3'}$ 격자간격으로 합성하여 두 모델에 의하여 계산된 중력지오이드를 비교하였다. 연구결과 EGM96에 의한 지오이드고가 OSU91A에 의한 지오이드고보다 평균적으로 0.40 m 크고, 중력자료를 합성하였을 때에는 평균 0.31 m 큰 것으로 나타났다.

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