항구 입출항용 항법 요구성능을 위한 우리나라 R-Mode 항법시스템의 테스트베드 개발 현황

황태현,한영훈,손표웅,김영기,서기열 한국항해항만학회 2022 한국항해항만학회 학술대회논문집 Vol.2022 No.2

우리나라 R-Mode(Ranging Mode) 항법시스템은 국제해사기구(IMO, International Maritime Organization)에서 요구하는 항구 입출항용 항법 요구성능(정밀도 10m)을 만족하도록 개발을 진행하고 있다. R-Mode 항법시스템은 위성국 송출을 기반으로 하는 GPS와 달리지상국 송출을 기반으로 한다. 또한 신호가 세기가 높아서 의도적 전파간섭이 어려우므로 국제해사기구가 요구하는 강인한 PNT(Resilient PNT) 시스템에 적합한 것으로 평가받고 있다. 이러한 요구조건과 기회신호(SoOp, Signal of Opportunity)의 국내 환경에 맞추어 중파(MF, Middle Frequency) 및 초단파(VHF, Very High Frequency)를 이용하는 항법시스템을 개발하고 있다. 해양수산부의 지원으로 2020년에 착수하여 4국의 중파 R-Mode 송신국과 3국의 초단파 VDES R-Mode 송신국 구축을 진행하고 있다. 항법 성능을 확보하기 위하여 R-Mode 보정시스템과 R-Mode 감시시스템을 구축하였다. 해양에서 R-Mode 항법시스템의 성능을 검증하기 위하여 중파 R-Mode 수신기, VDES R-Mode 수신기 및 이를 포함하는 통합항법수신기를 함께 개발하고 있다. 항법 송신기 및 수신기의 성능 검증을 위한 테스트베드는 기존의지상파 항법(eLoran) 서비스 영역, 중파 R-Mode 서비스 영역 및 주요 항만 등을 고려하여 충청남도 서산시 대산항 지역으로 선정하였다. 보정국 및 감시국을 포함하는 테스트베드 기지국은 대산항에 설치하여 운영을 시작하였다. 테스트베드 실해역 시험을 통한 성능 검증은 2023년상반기에 진행될 계획이다.

Optimal Scheduling of a Communication Channel for the Centralized Control of a Platoon of Vehicles

황태현,조득재,최재원 제어·로봇·시스템학회 2013 International Journal of Control, Automation, and Vol.11 No.4

This paper proposes an off-line optimal channel scheduling algorithm for an interconnected vehicle control system. The optimal sequence obtained through the scheduling algorithm provides a switching controller with the best switching order if the controller can access only one plant at each time slot over the shared communication medium. Interconnected systems require the string stability as well as the dynamic stability of each unit. This paper shows that integrating the simple string stable control law with the approximately optimal linear-quadratic (LQ) tracker gives the optimal channel scheduling algorithm.

GPS and eLoran Integrated Navigation for Marine Applications Using Augmented Measurement Equation Based on Range Domain

황태현,Youngki Kim,박슬기,서기열,Sanghyun Park 제어·로봇·시스템학회 2020 International Journal of Control, Automation, and Vol.18 No.9

Vulnerability to the interference of GPS (Global Positioning Systems) is one of the main obstacles to performing safe marine navigation. As eLoran (Enhanced Long Range Navigation), considered as the backup navigation system of GPS, has been developed specifically in several countries, the need for GPS / eLoran integrated navigation has emerged. This study represents the integrated algorithm for GPS and eLoran to overcome the vulnerability of GPS. The main research contents are as follows: a) Formula for integrated positioning of GPS / eLoran based on range domain is suggested. b) Essential ASF (Additional Secondary Factor) estimation filter to implement positioning by eLoran is presented in terms of real-time processing instead of employing ASF grid map, which should be pre-made at a local area and be distributed to marine users. c) Procedures for determining HPL (Horizontal Protection Level) are represented so that the reliability of the integrated navigation can be investigated. d) The marine test results are presented to validate the suggested methods based on the Loran-C signal. Test results show the integrated GPS and eLoran by the suggested methods can complement each other in terms of accuracy and reliability.

에너지 효율을 고려한 AODV 라우팅 프로토콜에 관한 연구

황태현,김두용,김기완 한국반도체디스플레이기술학회 2015 반도체디스플레이기술학회지 Vol.14 No.2

In recent years, wireless sensor networks have become an important part of data communications. Sensors provide information about the required measurements or control states over wireless networks. The energy efficient routing protocol of wireless sensor networks is the key issue for network lifetimes. The routing protocol must ensure that connectivity in a network is remained for a long period of time and the energy status of the sensor in the entire network must be in the same level in order not to leave the network with a wide difference in the energy consumptions of the sensors. In this paper we propose a new routing protocol based on AODV protocol that considers the energy efficiency when the protocol determines the routing paths, which is called AODV-EE. The proposed method prevents an imbalance of power consumption in sensors of wireless networks. From the simulation results it is shown that the proposed algorithm can be effectively used in collecting and monitoring data without concerning about the disconnection of the networks.

DSRC 교통정보 정확도 개선을 위한 품질관리 기준수립 연구

황태현,원인수,권장우 한국ITS학회 2020 한국ITS학회논문지 Vol.19 No.1

A dedicated short-range communications (DSRC) traffic information system is a detection system for a section of road using communication between roadside equipment and on-board High-Pass units to collect road traffic information and provide reliable traffic information to drivers. The Ministry of Land, Infrastructure, and Transport announced that a DSRC system must be supported to pass the performance evaluation of an intelligent transportation system (ITS), and the performance evaluation for DSRC systems installed in expressways and national highways is started. Currently, DSRC traffic information systems are only managed for maintenance and functional-monitoring purposes, which means that detailed criteria for the operation of a DSRC traffic information system, such as communication range, the direction of the antenna, and the power of the radio wave, etc., need to be established. In this paper, the criteria of the performance evaluation of a DSRC traffic information system are presented for different road types and road environments. The proposed performance evaluation criteria included the communication range and communication power of roadside equipment. In addition, installation criteria, such as the direction of the antenna, and the height and angle of the installed system, are presented for different road types and road environments. The criteria presented were evaluated for DSRC roadside equipment and documented to improve system maintenance and quality control of the communication system. DSRC 교통정보시스템은 노변기지국과 차량에 장착된 하이패스 단말기와의 통신을 이용한구간 검지기로서 도로 교통정보를 수집하여 운전자에게 신뢰성 높은 교통정보를 제공하고 있다. 이에 국토교통부는 DSRC 교통정보시스템을 ITS 성능평가 대상으로 고시하였으며, 전국고속도로, 국도 및 지자체에 설치된 DSRC 교통정보시스템에 대한 성능평가를 실시하고 있다. 현재 DSRC 교통정보시스템은 장비 이상에 따른 고장수리 및 제어기부에 대한 상태확인 등단순점검 위주로 관리되고 있어 노변기지국의 통신영역, 안테나 방향, 전파세기 등에 관한 세부적인 운영·유지관리 기준이 필요하다. 본 연구는 노변기지국별 상이하게 운영되었던 DSRC 교통정보시스템에 대한 최적의 품질관리기준을 마련하는 것에 목적이 있다. 품질관리 기준안으로 노변기지국의 통신영역 및 통신출력을 포함하고 안테나의 방향, 설치 높이, 각도 등 물리적인 설치 기준과 다양한 도로 유형별, 환경별 설치 지침을 제시하였다. 제시한 품질관리 기준안은 이동식 DSRC 기지국을 이용하여 설치 기준의 타당성을 검증하였다.

해양환경에서 선박의 위치 추적을 위한 레이저 레이더를 이용한 표적 추적 필터

황태현,한정욱,손남선,김선영,김진환 제어로봇시스템학회 2014 제어로봇시스템학회 국내학술대회 논문집 Vol.2014 No.5

유한한 대역폭을 가지는 통신 채널에서의 상태 추정값에 대한 분산 해석 ( Variance Analysis for State Estimation in Communication Channel with Finite Bandwidth )

황태현,최재원 대한기계학회 2000 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.- No.-

거리측정치 증대에 기반하는 위성항법 및 지상파항법 통합측위 알고리즘

황태현,한영훈,박상현 한국항해항만학회 2020 한국항해항만학회 학술대회논문집 Vol.2020 No.춘계

본 논문에서는 위성항법시스템과 지상파항법 시스템을 이용한 통합 측위에 대한 방법론을 기술한다. 위성항법시스템의 전파간섭 취약성에 대한 대안으로 해상 사용자를 위한 지상파항법시스템이 고려되고 있다. 위성항법시스템의 높은 정확성과 지상파항법시스템의 높은 신뢰성을 고려하여 두 시스템을 이용하는 복합 측위는 해상 사용자에게 상호보완적인 성능을 가지는 위치정보를 제공할 수 있다. 위성항법시스템과 달리 지상파항법시스템에서 측위용 전파는 지표면을 곡선으로 진행한다. 전파의 진행을 계측한 거리측정치가 결정되었다며, 통합측위는 전파의 진행 특성을 이용하여 결정된다. 따라서 두 시스템의 통합측위는 변환을 통하여 단일한 영역에서 측위가 이루어 질 필요가 있다. 본 논문은 기본적인 측위 방법론에 기반하는 거리측정치 통합측위 방법을 제시한다.

Bearing capacity of micropiled-raft system

황태현,김강현,신종호 국제구조공학회 2017 Structural Engineering and Mechanics, An Int'l Jou Vol.63 No.3

The micropile has been mainly used under the concept of supplementing structural support or reinforcing soft ground. For the micropiled-raft system which uses a micropile and a raft in combination in particular, it is generally considered as ground reinforcement rather than foundation components considering the bearing capacity of the micropile in many cases. In this study, the bearing capacity mechanism of the micropiled-raft system is investigated through a physical model test and numerical method. The numerical results have shown that not only the slender-pile-effect of the micropile, but also the ground reinforcement effect, increase the bearing capacity considerably. The bearing capacity formula of the micropiled-raft system is derived based on the failure mechanism obtained through model tests. The formula is verified and proposed as a design chart.

Attitude Determination Algorithm using State Estimation Including Lever Arms between Center of Gravity and IMU

황태현,박상현,서기열,박슬기 제어·로봇·시스템학회 2016 International Journal of Control, Automation, and Vol.14 No.6

In this paper, an enhanced attitude determination algorithm is proposed to decrease the estimation errorby including an additive state variable for the lever arm. Attitude determination generally is carried out by measurementsfrom an IMU (inertial measurement unit), which is typically located at the center of gravity of the vehicle. The IMU lever arm, which spans the distance between the IMU and the center of gravity, causes extra accelerationin the accelerometer and increases the error in attitude estimates. However, if the extra accelerations caused by thelever arm can be removed from the measurements of accelerometers, the increased attitude error caused by the IMUlever arm can be prevented. Because an IMU lever arm is fixed in a vehicle after installation, it can be consideredas an additive element of the state vector in Kalman filter for attitude determination. The proposed algorithm iscomposed of a quaternion-based Kalman filter and includes an estimation of the IMU lever arm. In addition, in orderto determine components of lever arm, the gross measure of modal observability is investigated for the system. An evaluation of the proposed algorithm is carried out by simulations with a noise model based on an actual IMU. Evaluations through simulations show that the proposed algorithm improves the performance with regard to errors.