복합체계 개념에 기반한 국방체계 모델링 시뮬레이션 방법론

김탁곤(Tag Gon Kim),권세중(Se Jung Kwon),강봉구(Bonggu Kang) 대한산업공학회 2013 대한산업공학회지 Vol.39 No.6

워게임 모델과 통신 모델의 연동을 통한 전투력 및 통신시스템 요구 성능의 상호 분석

김탁곤(Tag Gon Kim),김덕수(Deok Su Kim),성창호(Changho Sung) 한국통신학회 2012 韓國通信學會論文誌 Vol.37 No.10(융합기술)

모델링 시뮬레이션 공학

김탁곤(Tag Gon Kim) 한국정보과학회 2007 정보과학회지 Vol.25 No.11

C-DEVS형식론을 이용한 실시간 이산사건 제어시스템의 논리 해석 기법

송해상(HAESANG SONG)김탁곤(Tag-Gon Kim) 한국시뮬레이션학회 2012 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.21 No.4

실시간 시스템의 복잡도가 증가함에 따라 임시방편적 시스템 해석 방법은 시스템 동작 영역 전체를 완전하게 분석하는 데는 한계가 있다. 모델링을 기반으로 한 정형 기법은 그러한 한계점을 극복 할 수 있다. 본 논문은 모델 기반 정형 기법을 이용하여 실시간 시스템의 안전성 및 필연성 등과 같은 논리적 타당성을 이산 사건 모델 수준에서 분석하는 방법을 제안한다. 먼저, 분석 대상 실시간 시스템은 이산사건 수준에서 계층적으로 모듈화하여 모델을 명세하는 수학적 형식론인 DEVS (Discrete Event Systems Specification) 형식론으로 기술된다. 다음으로, 기술된 DEVS 모델은 시간 명세가 포함된 전역 상태 공간을 표현하는 C-DEVS (Communicating DEVS) 형식론으로 표현한 후 C-DEVS 형식론의 해석 알고리즘을 통해 시스템 동작을 분석된다. 제안된 C-DEVS 형식론 및 해석 알고리즘은 주어진 시스템의 동작 특성을 분석하는 과정에서 시스템의 상태 공간을 완전하게 빠짐없이 탐색하는 것을 보장한다. 간단한 건널목 제어 시스템의 안전성 분석 사례 연구를 통하여 제안된 모델 기반 해석 기법의 효율성을 예시 하였다. As complexity of real-time systems is being increased ad hoc approaches to analysis of such systems would have limitations in completeness and coverability for states space search. Formal means using a model-based approach would solve such limitations. This paper proposes a model-based formal method for logical analysis, such as safety and liveness, of real-time systems at a discrete event system level. A discrete event model for real-time systems to be analyzed is specified by DEVS(Discrete Event Systems Specification) formalism, which specifies a discrete event system in hierarchical, modular manner. Analysis of such DEVS models is performed by Communicating DEVS (C-DEVS) formalism of a timed global state transition specification and an associated analysis algorithm. The C-DEVS formalism and an associated analysis algorithm guarantees that all possible states for a given system are visited in an analysis phase. A case study of a safety analysis for a rail road crossing system illustrates the effectiveness of the proposed method of the model-based approach.

사물-사람 간 개인화된 상호작용을 위한 음향신호 이벤트 감지 및 Matlab/Simulink 연동환경

이상현,김탁곤,조정훈,박대진,Lee, Sanghyun,Kim, Tag Gon,Cho, Jeonghun,Park, Daejin 대한임베디드공학회 2015 대한임베디드공학회논문지 Vol.10 No.4

Most IoT-related approaches have tried to establish the relation by connecting the network between things. The proposed research will present how the pervasive interaction of eco-system formed by touching the objects between humans and things can be recognized on purpose. By collecting and sharing the detected patterns among all kinds of things, we can construct the environment which enables individualized interactions of different objects. To perform the aforementioned, we are going to utilize technical procedures such as event-driven signal processing, pattern matching for signal recognition, and hardware in the loop simulation. We will also aim to implement the prototype of sensor processor based on Arduino MCU, which can be integrated with system using Arduino-Matlab/Simulink hybrid-interoperation environment. In the experiment, we use piezo transducer to detect the vibration or vibrates the surface using acoustic wave, which has specific frequency spectrum and individualized signal shape in terms of time axis. The signal distortion in time and frequency domain is recorded into memory tracer within sensor processor to extract the meaningful pattern by comparing the stored with lookup table(LUT). In this paper, we will contribute the initial prototypes for the acoustic touch processor by using off-the-shelf MCU and the integrated framework based on Matlab/Simulink model to provide the individualization of the touch-sensing for the user on purpose.

성능/교전 효과도의 상호 분석이 가능한 전투 개체 기반의 모델링 방법론 - 제1부 : 개념 모델 설계

서경민,김탁곤,송해상,김정훈,정석문,Seo, Kyung-Min,Kim, Tag Gon,Song, Hae-Sang,Kim, Jung Hoon,Chung, Suk Moon 한국군사과학기술학회 2014 한국군사과학기술학회지 Vol.17 No.2

This paper proposes a flexible and highly reusable modeling methodology for a next-generation combat entity which enables joint analysis of performance/engagement effectiveness. According to the scope of the proposed work, the paper is divided into two parts; Part 1 focuses on a conceptual model design, whereas Part 2 proposes detailed model specification and implementation. In Part 1, we, first, classify the combat entity model as combat logic and battlefield function sub-models for joint analysis. Based on the sub-models, we propose two dimensional model partition method, which creates six groups of a single combat entity model by two dimensions: three-activity and two-abstraction. This grouping enables us to reconfigure the combat entity model by sharing the same interface within the group, and the same interface becomes the fundamental basis of the flexible model composition. Furthermore, the proposed method provides a model structure that effectively reflects the real world and maximizes the multi-level reusability of a combat entity model. As a case study, we construct a model design for anti-surface ship warfare. The case study proves enhancement of model reusability in the process of scenario expansion from pattern running to wire guided torpedo operations.

FPGA 기반 센서 노드와 NS3 연동을 통한 다층 무선 센서 네트워크 모의 환경 설계 및 구현

석문기,김탁곤,박대진,Seok, Moon Gi,Kim, Tag Gon,Park, Daejin 한국시뮬레이션학회 2016 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.25 No.4

WSN(Wireless Sensor Network)을 구성하는 노드의 빠른 프로토타이핑을 위해서, 상용 MCU(Microcontroller) 기반의 센서 노드 보다는 하드웨어 재구성이 가능한 FPGA 기반의 구현이 적합하다. 본 논문은 FPGA 기반 센서 노드의 노드와 네트워크 레벨의 다층 분석을 위한 시뮬레이션 환경을 제안하고자 한다. 제안 환경은 FPGA 기반 노드와 네트워크 시뮬레이터인 NS3가 IEEE 연동 표준인 HLA(High-level Architecture) 기반의 연동 미들웨어 RTI에 참여하여 방식을 따른다. 본 환경은 기존의 FPGA 디자인 툴을 server-client 방식으로 설계한 어댑터, FPGA와 연결된 호스트 컴퓨터에서 회로에 신호 입출력이 가능한 디지털 블록, 연동 스크립트를 이용하여 FPGA 에뮬레이션과 연동이 되도록 지원한다. 단독으로 동작하는 NS3 또한 HLA 기반 연동을 위해 수정하였다. FPGA 제안 환경은 에뮬레이션과 이벤트 기반으로 동작하는 NS3 시뮬레이션 간 서로 다른 시간 진행 방식은 문제를 해결하기 위해 pre-simulation 기술을 적용하여 설계하였다. 제안하는 시뮬레이션 환경을 IEEE 802.15.4 저속도 무선 네트워크 통신망 분석에 적용하였다. Wireless sensor network (WSN) technology has been implemented using commercial off-the-shelf microcontrollers (MCUs), In this paper, we propose a simulation environment to realize the physical evaluation of FPGA-based node by considering vertically cross-layered WSN in terms of physical node device and network interconnection perspective. The proposed simulation framework emulates the physical FPGA-based sensor nodes to interoperate with the NS3 through the runtime infrastructure (RTI). For the emulation and interoperation of FPGA-based nodes, we extend a vendor-providing FPGA design tool from the host computer and a script to execute the interoperation procedures. The standalone NS-3 is also revised to perform interoperation through the RTI. To resolve the different time-advance mechanisms between the FPGA emulation and event-driven NS3 simulation, the pre-simulation technique is applied to the proposed environment. The proposed environment is applied to IEEE 802.15.4-based low-rate, wireless personal area network communication.

C-DEVS형식론을 이용한 실시간 이산사건 제어시스템의 논리 해석 기법

송해상,김탁곤,Song, Hae Sang,Kim, Tag Gon 한국시뮬레이션학회 2012 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.21 No.4

실시간 시스템의 복잡도가 증가함에 따라 임시방편적 시스템 해석 방법은 시스템 동작 영역 전체를 완전하게 분석하는 데는 한계가 있다. 모델링을 기반으로 한 정형 기법은 그러한 한계점을 극복 할 수 있다. 본 논문은 모델 기반 정형 기법을 이용하여 실시간 시스템의 안전성 및 필연성 등과 같은 논리적 타당성을 이산 사건 모델 수준에서 분석하는 방법을 제안한다. 먼저, 분석 대상 실시간 시스템은 이산사건 수준에서 계층적으로 모듈화하여 모델을 명세하는 수학적 형식론인 DEVS (Discrete Event Systems Specification) 형식론으로 기술된다. 다음으로, 기술된 DEVS 모델은 시간 명세가 포함된 전역 상태 공간을 표현하는 C-DEVS (Communicating DEVS) 형식론으로 표현한 후 C-DEVS 형식론의 해석 알고리즘을 통해 시스템 동작을 분석된다. 제안된 C-DEVS 형식론 및 해석 알고리즘은 주어진 시스템의 동작 특성을 분석하는 과정에서 시스템의 상태 공간을 완전하게 빠짐없이 탐색하는 것을 보장한다. 간단한 건널목 제어 시스템의 안전성 분석 사례 연구를 통하여 제안된 모델 기반 해석 기법의 효율성을 예시 하였다. As complexity of real-time systems is being increased ad hoc approaches to analysis of such systems would have limitations in completeness and coverability for states space search. Formal means using a model-based approach would solve such limitations. This paper proposes a model-based formal method for logical analysis, such as safety and liveness, of real-time systems at a discrete event system level. A discrete event model for real-time systems to be analyzed is specified by DEVS(Discrete Event Systems Specification) formalism, which specifies a discrete event system in hierarchical, modular manner. Analysis of such DEVS models is performed by Communicating DEVS (C-DEVS) formalism of a timed global state transition specification and an associated analysis algorithm. The C-DEVS formalism and an associated analysis algorithm guarantees that all possible states for a given system are visited in an analysis phase. A case study of a safety analysis for a rail road crossing system illustrates the effectiveness of the proposed method of the model-based approach.

시뮬레이션 모델기반 국방체계 설계를 위한 역방향 시뮬레이션

최선한,김탁곤,진기병,박경태,신동조,Choi, Seon Han,Kim, Tag Gon,Jin, Ki Byung,Park, Kyung Tae,Shin, Dong Cho 한국시뮬레이션학회 2020 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.29 No.3

시뮬레이션 모델을 통해 가상 전장에서 국방체계의 효과도를 분석하는 것을 순방향 시뮬레이션이라고 할 때, 높은 효과도를 가지는 국방체계를 설계하기 위해서는 역방향 시뮬레이션이 요구된다. 즉 효과도 분석 모델을 바탕으로 높은 효과도를 달성하기 위한 군사 장비들의 제원 및 성능, 그리고 운용 전술을 역으로 도출해야 한다. 하지만 역모델을 도출할 수 없는 시뮬레이션 모델의 특성상 역방향 시뮬레이션은 많은 순방향 시뮬레이션 반복을 요구하므로 효율성의 문제를 초래한다. 본 논문에서는 반복 횟수를 줄임으로 역방향 시뮬레이션을 효율적으로 수행하기 위한 다양한 알고리즘을 제시하고, 실무자가 이들을 손쉽게 활용하기 위한 역방향 시뮬레이션 도구를 소개한다. 실무자는 본 도구를 바탕으로 다양한 역방향 시뮬레이션 알고리즘을 활용하여 국방체계 설계를 위한 역방향 시뮬레이션을 손쉽게, 또 효율적으로 수행할 수 있다. 전함의 방어 시스템 설계와 군사 네트워크 시스템 설계에 대한 사례 연구는 이를 입증한다. When analyzing the effectiveness of a defense system in a virtual battlefield with a simulation model is referred to as forward simulation, reverse simulation is required to design a good defense system with high effectiveness. That is, using the simulation model, it is necessary to find the engineering factors, measures of performance, and operational tactics that are demanded to achieve high effectiveness of the system. However, the efficiency of reverse simulation is still a concern since many replications of forward simulation are required for conducting reverse simulation. In this paper, we introduce various efficient algorithms to reduce the number of replications and a reverse simulation tool for utilizing these algorithms easily. The tool allows practitioners to easily and efficiently conduct reverse simulation for design a good defense system based on simulation models. This is demonstrated with the case studies on the design of warship's defense system and the design of military network system.

Aspect DEVS 검증 틀을 이용한 소프트웨어 정형 검증 방법론

최창범,김탁곤,Choi, Chang-Beom,Kim, Tag-Gon 한국시뮬레이션학회 2009 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.18 No.3

Software is getting more complex due to a variety of requirements that include desired functions and properties. Therefore, verifying and testing the software are complicated problems. Moreover, if the software is already implemented, inserting and deleting tracing/logging code into the source code may cause several problems, such as the code tangling and the code scattering problems. This paper proposes the Aspect DEVS Verification Framework which supports the verification and testing process. The Aspect DEVS Verification Framework utilizes Aspect Oriented Programming features to handle the code tangling and the code scattering problems. By applying aspect oriented features, a user can find and fix the inconsistency between requirement and implementation of a software without suffering the problems. The first step of the verification process is the building aspect code to make a software act as a generator. The second step is developing a requirement specification using DEVS diagrams and implementing it using the DEVSIM++. The final step is comparing the event traces from the software with the possible execution sequences from DEVS model.