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기반 기술 : 수중 환경에서 상호상관을 이용한 시간차이 추정
이영필 ( Young Pil Lee ),문용선 ( Yong Seon Moon ),고낙용 ( Nak Yong Ko ),최현택 ( Hyun Taek Choi ),이정구 ( Jeong Gu Lee ),배영철 ( Young Chul Bae ) 한국항행학회 2016 韓國航行學會論文誌 Vol.20 No.2
최근에 수중 음향통신에 대한 연구가 많은 연구자들에 의해 연구되어왔다. 수중 환경 UWAC를 사용하기 위해서는 두 신호들 사이의 시간차이를 추정하는 것이 필요하다. 일반적으로 두 신호 시아의 시간차이를 추정하는 기법으로는 배경 영역이 없는 시간을 추정하여 시간 차이를 추정하는 기법, 시간을 추정하여 두 신호 사이의 상호 상관을 추정하는 기법, 시간 차이 추정을 위한 위상 지연을 추정하는 기법이 주로 사용된다. 본 논문에서는 UWAC에 적용하기 위하여 시간 지연 추정에 의한 두 신호 사이의 상호상관을 계산하고 이 상호 상관을 이용한 도착 시간의 추정 결과를 0.003055 초가 됨을 보인다. Recently, underwater acoustic communication (UWAC) has been studied by many scholars and researchers. In order to use UWAC, we need to estimate time difference between the two signals in underwater environment. Typically, there are major three methods to estimate the time-difference between the two signals such as estimating the arrival time of the first non-background segment and calculate the temporal difference, calculating the cross-correlation between the two signal to infer the time-lagged, and estimating the phase delay to infer the time difference. In this paper, we present calculating the cross-correlation between the two signals to infer the time-lagged to apply UWAC. We also present the experimental result of estimating the arrival time by using cross-correlation. We get EXCORR = 0.003055 second as the estimation error in mean absolute difference.
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문용선,임승우,이영필,배영철,Moon, Yong-Seon,Lim, Seung-Woo,Lee, Young-Pil,Bae, Young-Chul 한국전자통신학회 2013 한국전자통신학회 논문지 Vol.8 No.11
본 논문에서는 기존의 DSP, MCU, FPGA 기반의 모션 제어기들의 구조적인 문제점을 개선하기 위하여 최신 All Programmable SoC 인 Zynq EPP를 이용한 FPGA + 임베디드 프로세서 기반의 모터 제어기에 대한 하드웨어를 구현하였다. 구현한 모터 제어기는 FPGA와 임베디드 프로세서의 장점을 융합한 제어기로서 고속의 모터 제어용 신호처리 부분은 FPGA 기반의 모터 제어기가 수행한다. 복잡한 소수연산 등의 알고리즘 처리가 요구되는 모션 프로파일 및 기구학 계산 등은 듀얼 코어 기반의 임베디드 프로세서에서 처리하여 하나의 칩에서 분산처리 효과를 실현할 수 있는 구조적인 장점을 가진다. 또한 FPGA 상에 구현된 모터 제어 IP 코어의 추가를 통하여 손쉬운 다축 모터 제어기로의 구성이 가능한 장점도 가진다. In this paper, we implement a hardware for motor control based on FPGA + embedded processor using Zynq EPP which is All Programmable SoC in order to improve a structural problem of motion control based on such as DSP, MCU and FPGA previously. The implemented motor controller that is fused controller with advantage of FPGA and embedded processor. The signal processing part of high velocity motor control is performed by motor controller based on FPGA. A motion profile and kinematic calculation that are required algorithm process such as operation of a complicate decimal point has processed in an embedded processor based on dual core. As a result of a hardware implementation, it has an advantage that has can be realized an effect of distribution process in one chip. It has also an advantage that is able to organize as a multi-axis motor controller through adding the IP core of motor control implemented on FPGA.
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Zynq를 이용한 비전 및 모션 컨트롤러 통합모듈 구현
문용선,노상현,이영필,Moon, Yong-Seon,Roh, Sang-Hyun,Lee, Young-Pil 한국전자통신학회 2013 한국전자통신학회 논문지 Vol.8 No.1
최근 자동화 시스템에 있어 중요한 요소인 비전과 모션 컨트롤러를 통합한 솔루션이 많이 개발되고 있다. 다만 이러한 솔루션은 비전 처리와 모션 컨트롤을 네트워크로 통합하거나 하나의 모듈에 투 칩 솔루션으로 구성된 경우가 많다. 본 연구에서는 최근에 개발된 확장형 프로세싱 플랫폼인 Zynq-7000을 이용한 비전 및 모션 제어기를 통합한 원 칩 솔루션을 구현하였다. 또한 모션 컨트롤은 제어의 실시간이 보장되면서 대량의 데이터를 처리할 수 있는 개방형 표준 이더넷 호환성을 가지고 있는 산업용 이더넷 프로토콜인 EtherCAT을 적용하였다. Recently the solution integrated of vision and motion controller which are important element in automatiomn system has been many developed. However typically such a solutions has a many case that integrated vision processing and motion control into network or organized two chip solution on one module. We implement one chip solution integrated into vision and motion controller using Zynq-7000 that is developed recently as extended processing platform. We also apply EtherCAT to motion control that is industrial Ethernet protocol which have compatibility for open standardization Ethernet in order to control of motion because EtherCAT has a secure to realtime control and can treat massive data.
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EtherCAT을 이용한 소프트 모터제어기 개발에 관한 연구
문용선(Yong-Seon Moon),이영필(Young-pil Lee),서동진(Dong-Jin Seo),이성호(Sung-Ho Lee),배영철(Young-Chul Bae) 한국지능시스템학회 2007 한국지능시스템학회논문지 Vol.17 No.6
본 논문에서는 고속의 실시간 모션제어 네트워크인 EtherCAT을 사용하여, 모터제어를 수행할 수 있는 소프트모터제어(Soft-motor control) 방식을 새롭게 제시하고 실험을 통하여 해당 시스템의 성능을 평가하고 실제 시스템 적용 가능성 및 유효성을 검증하였다. In this paper, we proposed new method of soft-motor control which is control method allowing motor control within control stage by using EtherCAT which is real time motion control network of high speed. We also evaluated performance of the system and verified possibility and effectiveness of application into real system through experiments.
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몬테카를로 위치추정 알고리즘을 이용한 수중로봇의 위치추정
김태균,고낙용,노성우,이영필,Kim, Tae-Gyun,Ko, Nak-Yong,Noh, Sung-Woo,Lee, Young-Pil 한국전자통신학회 2011 한국전자통신학회 논문지 Vol.6 No.2
본 논문에서는 몬테 카를로 방법을 사용한 수중로봇의 위치추정 방법을 제안한다. 수중로봇의 위치추정은 자율 주행을 위한 기본 기능의 하나이다. 제안된 알고리즘에 의하면 추측항법(데드 레크닝 방법)의 약점인 위치 오차 누적 문제를 해결할 수 있다. 제안된 방법은 확률적인 방법으로 로봇 동작의 불확실성과 센서 정보의 불확실성을 처리한다. 특히 칼만 필터 방법과 달리, 로봇의 비선형 운동 특성과 센서의 비가우시안 출력 분포 특성을 모델링할 수 있다. 본 논문에서는 수중로봇 위치 추정에 몬테카를로 위치추정(Monte Carlo Localization : MCL, 이하 MCL로 표기함) 알고리즘을 적용하기 위하여 오일러각을 이용하여 모션모델을 구하였다. 또한 수중로봇에 모션모델과 센서모델을 적용하여 시뮬레이션을 구현하고, 이를 통해 수중로봇에 MCL 알고리즘의 적용 가능성을 보였다. The paper proposes a localization method of an underwater robot using Monte Carlo Localization(MCL) approach. Localization is one of the fundamental basics for autonomous navigation of an underwater robot. The proposed method resolves the problem of accumulation of position error which is fatal to dead reckoning method. It deals with uncertainty of the robot motion and uncertainty of sensor data in probabilistic approach. Especially, it can model the nonlinear motion transition and non Gaussian probabilistic sensor characteristics. In the paper, motion model is described using Euler angles to utilize the MCL algorithm for position estimation of an underwater robot. Motion model and sensor model are implemented and the performance of the proposed method is verified through simulation.
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항만 실시간 감시 및 시공지원을 위한 AUV 플랫폼 설계
박용구(Yong-Gu Park),이영필(Young-Pil Lee),이계홍(Ji-Hong Li) 한국전자통신학회 2021 한국전자통신학회 논문지 Vol.16 No.6
재난 및 재해에 의해 파손 또는 기능이 훼손된 항만인프라 시설의 복구와 시공작업 작업을 지원하기 위하여 항만 내 정기순시, 수중환경 모니터링, 항만 내 수중 형상정보 취득 등의 임무수행을 기반으로 작업장비와 연계, 시공지원이 가능한 AUV 플랫폼 분석과 설계에 관련한 내용을 정의한다. In order to support the restoration and construction work of port infrastructure facilities damaged or damaged due to disasters and disasters, it is linked with work equipment based on the performance of duties such as regular patrol in the port, monitoring the underwater environment, and acquisition of underwater configuration information in the port, Define content related to AUV platform analysis and design that can support construction.
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