Scattering Model for Hard Target Embedded inside Forest Using Physics-based Channel Model Based on Fractal Trees

고일석,Koh Il-Suek The Korean Institute of Electromagnetic Engineerin 2005 한국전자파학회논문지 Vol.16 No.2

In this paper, a hybrid model is developed, which can estimate scattering properties of a target embedded inside a forest. The model uses a physic-based channel model for a forest to accurately calculate the penetrated field through a forest canopy. The channel model is based on a fractal tree geometry and single scattering theory. To calculate scattering from the target physical optics(PO) is used to compute an induced current on the target surface since the dimension of the target is generally very large and the shape is very complicated. Then using reciprocity theorem, scattering generated by the PO current is calculated without an extra computational complexity. 이 논문에서는 숲 속에 숨어있는 타겟의 산란 특성을 계산할 수 있는 효율적인 모델을 계발한다. 이 산란모델은 숲의 산란 특성을 계산하기 위해 프랙탈 기하학과 single scattering 이론을 사용하는 channel model과 타겟 자체의 산란 특성을 계산하기 위해 physical optic(PO) 근사법을 사용하는 hybrid 모델이다. 그리고 전체 모델의 계산량을 줄이기 위해 가역정리를 사용하여 간단하게 타겟과 숲 사이의 상호 작용을 계산한다.

손실 매질에 대한 2차원 등방 시간 영역 유한 차분법

고일석,김현,육종관,Koh, Il-Suek,Kim, Hyun,Yook, Jong-Gwan 한국전자파학회 2007 한국전자파학회논문지 Vol.18 No.6

본 논문에서는 참고문헌 [1], [2]에서 무손실 매질을 가정하고 보고하였던 ID-FDTD 기법을, 손실 매질로 확장시켜 정리하였다. 확장된 내용으로는 기법의 안정도 분석(stability analysis), 손실 매질에 대한 ID-FDTD 기법의 분산 관계(dispersion relation), 무손실 손실 매질 모두에 적용할 수 있는 보정치를 수식 등 크게 세 가지이다. 이러한 분석 결과 ID-FDTD 기법은 참고문헌 [3]의 standard 기법보다 큰 시간 증분에서도 안정성을 유지하면서도 적은 분산 오차(dispersion error)를 가지는 것을 확인할 수 있었다. 이는 두 가지 경우의 전자기파 산란 문제를 계산함으로써 검증하였다. In this paper, the ID-FDTD scheme, proposed in Reference [1] and [2], is modified and completely analyzed. The modifications are composed of three parts: rigorous stability analysis, dispersion relation for linear lossy media, and new scaling factors for permittivity, permeability, and conductivity. As a result, it is shown that the proposed scheme has lower dispersion error in spite of larger time step than the conventional standard scheme of Reference [3]. To validate the scheme, there are presented two scattering examples, which show excellent results.

Exact Evaluation of a Sommerfeld Integral for the Impedance Half-Plane Problem

고일석,Koh Il-Suek The Korean Institute of Electromagnetic Engineerin 2006 한국전자파학회논문지 Vol.17 No.8

In this paper, a Sommerfeld integral for an impedance half-plane is considered, which is one of classical problems in electromagnetic theory. First, the integral is evaluated into two series representations which are expressed in terms of exponential integral and Lommel function, respectively. Then based on the Lommel function expansion, an exact, closed-form expression of the integral is formulated, written in terms of incomplete Weber integrals. Additionally, based on the exponential integral expansion, an approximate expression of the integral is obtained. Validity of all formulations derived in this paper is demonstrated through comparisons with a numerical integration of the integral for various situations. 본 논문에서는 임피던스 반 평면 문제에서 나오는 Sommerfeld 적분의 closed-form을 계산한다. 우선 주어진 Sommerfeld 적분을 두 개의 급수 형태로 표현한다. 급수 중 하나는 exponential integral로 알려진 초월 함수로, 다른 것은 Lommel 함수로 표현이 된다. Lommel 함수 표현으로부터 주어진 Sommerfeld 적분의 closed-form을 incomplete Weber integral로 표현한다. incomplete Weber integral은 여러 분야에서 사용되고 있고 많은 성질들이 알려져 있다. 또 exponential integral 함수 표현으로부터 Sommerfeld 적분을 incomplete Gamma 함수로 근사화한다. 구한 모든 식들은 수칙 적분 결과와 비교하여 validation을 한다.

Novel 2-D FDTD Scheme with Isotropic Dispersion and Enhanced Stability

고일석,김현,육종관,Koh Il-Suek,Kim Hyun,Yook Jong-Gwan The Korean Institute of Electromagnetic Engineerin 2006 한국전자파학회논문지 Vol.17 No.2

A two dimensional(2-D) finite-difference time-domain(FDTD) method based on a novel finite difference scheme is developed to eliminate the numerical dispersion errors. In this paper, numerical dispersion and stability analysis of the new scheme are given, which show that the proposed method is nearly dispersionless, and stable for a larger time step than the standard FDTD method. 본 논문에서는 시간 영역 유한 차분법에 있어 비등방성 분산 특성을 보이는, 기존의 Yee 기법을 개선하기 위해 2차원의 새로운 유한 차분식을 제안하였다. 이 기법은 6개 지점의 샘플링을 통해 공간에 대한 편미분식을 근사화하게 된다. 제안하는 기법의 분산 특성을 보기 위해 분산 관계식을 구하였고 그 관계식에서 수치적 전파 상수를 계산하여 제안하는 기법의 분산 특성이 등방성임을 확인하였다. 또한 기존 기법들에 비해 보다 큰 시간 증분의 모의 실험환경에서 안정함을 수학적으로 확인할 수 있었다.

딥러닝 기반 교재 문항 검출 실험 연구

김태종 ( Kim Tae Jong ),한태인 ( Han Tae In ),박지수 ( Ji Su Park ) 한국정보처리학회 2021 정보처리학회논문지. 소프트웨어 및 데이터 공학 Vol.10 No.11

최근 학습, 교육 및 훈련으로 일컫는 이러닝 분야에서 교육(education)과 기술(technology)이 접목된 에듀테크(edutech)에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 그러나 디지털 기기에서 자동으로 수집이 가능한 학습활동 데이터를 기반으로 학습자 개개인에게 맞춤형 학습을 제공하는 연구는 많으나, 오프라인 학습에서 추출하고 활용해야 할 데이터의 수집 연구는 적다. 이에 본 연구는 데이터 수집 연구를 위해 인공지능 컴퓨터 비전 기술을 이용하여 교재 또는 문제지의 문항 검출 방법을 연구한다. 이는 교재 또는 문제지에 대한 디지털로의 변환작업 없이도 오프라인 학습활동 데이터를 수집·저장·분석하여 지능화 교육 서비스와 연계를 통해 오프라인 학습에서도 학습자의 개인 맞춤형 학습 서비스 제공한다. Recently, research on edutech, which combines education and technology in the e-learning field called learning, education and training, has been actively conducted, but it is still insufficient to collect and utilize data tailored to individual learners based on learning activity data that can be automatically collected from digital devices. Therefore, this study attempts to detect questions in textbooks or problem papers using artificial intelligence computer vision technology that plays the same role as human eyes. The textbook or questionnaire item detection model proposed in this study can help collect, store, and analyze offline learning activity data in connection with intelligent education services without digital conversion of textbooks or questionnaires to help learners provide personalized learning services even in offline learning.

IPO(Iterative PO)를 이용한 Ka 대역 Von Karman 레이돔 방사 특성 해석

고일석(Il-Suek Koh),박창현(Changhyun Park),선웅(Woong Sun) 한국전자파학회 2011 한국전자파학회논문지 Vol.22 No.12

본 논문에서는 IPO 방법을 사용하여 Ka-band Von Karman 레이돔을 해석한다. Ka-band에서 레이돔같은 큰 물체를 해석하기 위해서는 보통의 수치 방법을 사용하기 힘들다. 그리고 PO(Physical Optics) 방법은 다중 반사(multiple reflection)를 고려할 수 없어 레이돔 해석에서 중요한 파라미터인 부엽(sidelobe level) 해석의 정확도에 한계를 갖는다. 그러므로 본 논문에서는 Nystrom 기반 PO 방법을 사용하는 IPO 방법을 사용하여 Ka-band 레이돔 해석 방법을 제안하고, 정확도 검증을 위해 Ku-band 실험 데이터와 IPO 결과를 비교한다. 또 Ka-band 시뮬레이션을 통해 높은 주파수에도 제안된 IPO 방법이 사용할 수 있음을 수치적으로 보인다. In this paper, the radiation properties of a Ka-band Von Karman radome are analyzed by using an IPO(Iterative PO) scheme. Since the operating frequency is very high, and the size of the considered radome is large, a numerical method cannot be directly applied to calculate the properties of the radome such as transmission loss, radome pattern, boresight error, etc. Hence, in this paper, an IPO scheme is used, which can efficiently consider the multiple interaction inside the radome. Also, the IPO scheme is based on the PO scheme, which is efficient and fast in a numerical point of view. The proposed scheme is verified based on Ku-band measurement data, and its feasibility for applicability to a higher frequency simulation is addressed through a simulation at the Ka-band.

Rayleigh와 Ricean 채널 환경에서 동작하는 시역전 통신 채널 용량

고일석(Il-Suek Koh) 한국통신학회 2009 韓國通信學會論文誌 Vol.34 No.3

본 논문에서는 협대혁 시 역전 통신 시스템의 이론적 ergordic 채널 용량의 수식을 closed-form으로 구한다. 시역전 통신 방식은 송신단에서 보낸 신호를 시 역전 어레이들이 받아 이를 시간 축에서 역전시켜 데이터와 함께 보내는 통신 방식이다. 본 논문에서는 송신단은 하나의 안테나로 구성되어 있고 시 역전 어레이는 여러 안테나로 구성되어 있고 안테나사이의 간격이 넓어 수신 신호는 독립적이라 가정한다. 또 채널의 변동이 충분히 느려 시역전과정 동안 채널의 변화는 없다고 가정한다. 그리고 채널 페이딩 특성을 Rayleigh와 Ricean이라 가정한다. 수치 해석을 통해 시 역전 통신 방식과 기존의 통신 방식을 비교해서 시 역전 통신의 장, 단점을 논한다. In this paper, a closed-form expression of the ergodic channel capacity for a narrow-band time-reversal comm unication scheme is analytically formulated. In the time-reversal communication scenario, a transmitter sends a si gnal and a so-called time-reversal array receives the signal. Then, the received signal is reversed in the time do main and resent to the original transmitter. Here, one transmitter and an antenna array for the time-reversal array are assumed. Since the spacing between the array elements is large, the signals received by each antenna elemen t can be considered independent. For simplicity, the communication channel is assumed stationary, whose properti es are not changed for the time-reversal process. Based on the obtained formulation, the channel capacities for th e time-reversal and the conventional channels are compared.

해수면에 의한 신호 응답 강도의 시변동성 특성이 적용된 벨홉 기반의 수중음향 통신 채널 모델링 및 수동 시역전 통신 응용

김준석,고일석,이용식,Kim, Joonsuk,Koh, Il-Suek,Lee, Yongshik 한국음향학회 2013 韓國音響學會誌 Vol.32 No.2

본 논문은 시변 해수면을 생성하고 KA(Kirchhoff Approximation) 기반으로 산란계수를 시뮬레이션하여 결정론적 모델인 벨홉 임펄스 응답에 적용함으로써 시변동성 채널을 생성한다. 1D Pierson-Moskowitz 해수면 스펙트럼과 가우시안 상관 함수를 이용하여 일정한 속도로 변화하는 시 변동성 해수면을 사용하였다. 산란계수는 벨홉의 채널 임펄스 응답의 신호 응답 강도에 적용한다. 실제 실측 데이터에서 해수면 반사 성분을 분리하여 시 변동성 특성에 대한 도플러 파워 스펙트럼을 구하고, 해수면 산란계수 시뮬레이션의 결과와 비교하여 해수면에 사용된 가우시안 상관 함수의 상관 시간을 추정하였다. 최종적으로 생성된 시변동성 채널에 수동 시역전 통신 시나리오를 가정하고 기법을 적용하여 비트에러율 및 채널응답 상관계수 시뮬레이션을 수행하였다. This paper represents generation of time-varying underwater acoustic channels by performing scattering simulation with time-varying ocean surface and Kirchhoff approximation. In order to estimate the time-varying ocean surface, 1D Pierson-Moskowitz ocean power spectrum and Gaussian correlation function were used. The computed scattering coefficients are applied to the amplitudes of each impulse of BELLHOP simulation result. The scattering coefficients are then compared with measured doppler spectral density of signal components which were scattered from ocean surface and the correlation time used in the Gaussian correlation function was estimated by the comparison. Finally, bit-error-rate and channel correlation simulations were performed with the generated time-varying channel based on passive time-reversal communication scenario.

PEC 또는 PMC 영역을 포함하는 불균일 임피던스 매질의 산란 해석을 위한 수정된 SDIE MLFMM 방법

이현수(Hyunsoo Lee),고일석(Il-Suek Koh),유지희(Ji Hee Yoo) 한국전자파학회 2018 한국전자파학회논문지 Vol.29 No.10

산란파 감소 등의 목적으로 PEC 상에 코팅된 매질은 임피던스 경계조건을 사용하여 효과적으로 모델링되며, Yan이 제안한 SDIE 방법을 이용하여 임피던스 경계조건 MLFMM 방법을 쉽게 구현할 수 있다. SDIE MLFMM 방법은 매질의 임피던스가 불균일한 경우에도 적용될 수 있으나, PEC 또는 PMC 영역을 포함할 경우에는 결과가 부정확해질 수 있다. 본 논문에서는 Yan의 SDIE MLFMM 방법을 변형하여 PEC 또는 PMC 영역을 포함하는 불균일 임피던스 매질을 효율적으로 해석할 수 있는 방법을 제안하고, 그 정확도를 시뮬레이션으로 검증한다. A coated perfect electric conductor(PEC) interface to reduce scattered fields can be efficiently modeled by using the impedance boundary condition. The self-dual integral equation(SDIE) proposed by Yan et al. may be an efficient multi-level fast multipole method (MLFMM) formulation for the impedance object. This equation can be applied to an inhomogeneous impedance material, but its accuracy can be degenerated when the material contains a PEC or perfect magnetic conductor(PMC) region. In this paper, we modify the original SDIE formulation for an inhomogeneous object containing a PEC or PMC region and numerically verify its accuracy.

MLFMM방법을 이용한 흡수체 재질을 갖는 대규모 산란체 해석

이현수(Lee Hyunsoo),고일석(Koh Il-Suek) 한국통신학회 2019 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2019 No.1