확장칼만필터 기반 GNSS/INS 항법 시스템의 자율주행 트랙터 적용 연구

전찬우,김학진,최동석 제어로봇시스템학회 2022 제어로봇시스템학회 국내학술대회 논문집 Vol.2022 No.6

자율주행 트랙터를 위한 적응형 확장칼만필터를 기반의 저가형 GNSS/INS 센서 시스템 기초 연구

전찬우,김학진,최동석,윤창호,박승진,황예빈 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.1

농촌인구의 감소, 급속한 고령화로 1인당 경작 규모가 증가 됨에 따라 농기계산업 및 학계는 부족한 일손을 효과적으로 대체하며, 농작업 효율성 증대가 가능한 자율농작업 트랙터 연구에 노력을 기울이고 있다. 자율작업 트랙터가 현장 적용되기 위해서는 안정화된 위치 및 방향각 정보수집 기술 개발이 필수적이지만, 경제성이 확보되며 주행 환경변화가 잦은 노지 환경에서 저속으로 수행되는 농작업에 적합한 항법 시스템 개발에 어려움이 있다. 본 연구에서는 자율작업 트랙터용 저가 항법 시스템을 위한 GNSS/INS 센서 융합 기술 기초 연구를 수행하였다. GNSS와 INS 센서 융합 알고리즘은 차량 기구학 모델 기반의 약결합 확장 칼만 필터(loosely coupled entended kalman filter)를 사용하였으며, 위치 및 방향각 추정 시 다양한 농작업 주행환경 대응을 위해 적응형 잡음 공분산을 적용하였다. 저가 항법 시스템은 Ublox社 Zed F9P 위치 인식 모듈과 Aceinna社 OpenIMU300RI 저가형 관성측정장치로 구성된 센서부와 데이터 수집 및 확장칼만필터 연산을 수행하기 위한 Nvidia社 Jetson Nano 임베디드 보드로 구성하였으며, 위치 & 방향각 및 관성 데이터는 각각 8Hz와 50Hz로 수집되었다. 실험은 항법 시스템을 트랙터에 장착하고 무논 환경에서 반복적인 직진 및 선회를 장시간 수행하며 보정 신호 단락 시 그리고 안테나 가림 현상 발생 시 칼만 필터링 적용/미적용 결과를 비교하였으며, 기준 센서로는 SBG社 Ellipse-D GNSS/INS를 활용하였다. 실험 결과, 농작업 환경에서 안정적인 신호 수신이 가능한 GNSS/INS 개발 되었으며, 저가 GNSS 센서의 측정 주기와 측정 감도가 개선되었음이 확인되었다.

층상 이중 수산화물 나노물질의 성장 제어기술 연구동향

전찬우,박일규,Jeon, Chan-Woo,Park, Il-Kyu 한국분말재료학회 (*구 분말야금학회) 2018 한국분말재료학회지 (KPMI) Vol.25 No.6

Layered-double hydroxide (LDH)-based nanostructures offer the two-fold advantage of being active catalysts with incredibly large specific surface areas. As such, they have been studied extensively over the last decade and applied in roles as diverse as light source, catalyst, energy storage mechanism, absorber, and anion exchanger. They exhibit a unique lamellar structure consisting of a wide variety of combinations of metal cations and various anions, which determine their physical and chemical performances, and make them a popular research topic. Many reviewed papers deal with these unique properties, synthetic methods, and applications. Most of them, however, are focused on the form-factor of nanopowder, as well as on the control of morphologies via one-step synthetic methods. LDH nanostructures need to be easy to control and fabricate on rigid substrates such as metals, semiconductors, oxides, and insulators, to facilitate more viable applications of these nanostructures to various solid-state devices. In this review, we explore ways to grow and control the various LDH nanostructures on rigid substrates.

Trellis-coded .pi./4 shift QPSK with sliding multiple symbol detection흐름 다중심벌검파를 적용한 트렐리스 부호화된 .pi./4 shift QPSK

전찬우,박이홍,김종일 한국통신학회 1996 韓國通信學會論文誌 Vol.21 No.2

In this paper, we proposed the receive decoder and Virterbi algorithm with sliding multiple symbol detection using MLSE. the informationis transmitted by the phase difference of the adjacent channel signal at the .pi./4 shift QPSK. In order to apply the .pi./4 shift QPSK to TCM, we use the signal set expansion and the signal set partition by the phase differences. And the Viterbi decoder containing branch mertrice of the squared Euclidean distance of the first, second and Lth order phase difference is introduced in order to extract the information in the differential detection of the Trellis-Coded .pi./4 shift QPSK. The proposed Viterbi decoder and receiver are conceptually same to the sliding multiple symbol detection method using the MLSE. By uisng this method, the study shows that the Trellis-Coded .pi./4 shift QPSK is an attractive scheme for the power and the bandimited systems while also improving the BER performance when the Viterbi decoder is employed to the Lth order phase difference metrics.

대용량 거시・금융 자료를 이용한 원/달러 환율 변동의 예측력 평가

전찬우,박민지,이지원,이동진 예금보험공사 2022 金融安定硏究 Vol.23 No.1

This paper examines the performance of forecasting the won/dollar exchange rate using a large set of macroeconomic and finance data. We consider ridge regression, least absolute shrinkage and selection operator, elastic-net, and dynamic factor model as well as a long short-term memory (LSTM) recurrent neural network. We also examine forecast combinations of single data mining forecasts. Finance and macroeconomic data from 93 months from January 2004 to December 2019 are used as information variables. We find that forecasts using a large data set perform better than the benchmark ARIMA based forecasts for periods of 3 months or less ahead. Linear methods such as Ridge, LASSO, Elastic-net, and factor model generally perform better than LSTM, while the relative forecasting performances of linear models differ across forecast horizons. The forecast combinations perform similar to the best single forecasts in all short term forecast horizons, which indicates the benefits of using combination methods rather than individual forecasts. 본고에서는 광범위한 국내외 정보 변수를 활용하여 선형 및 비선형 예측 기법을 통한 원/달러 환율 변동의 예측력을 평가하였다. 선형 기법으로는 능형 회귀, LASSO, Elastic-Net과 동태 요인 모형을 사용하였고 비선형 모형으로는 순환 인공신경망의 하나인 LSTM 기법을 사용하였다. 이와 함께 선형, 비선형 모형을 결합한 예측 조합 방식의 예측력도 분석하였다. 93개의 월별 자료를 정보 변수로 하여 2004년 1월부터 2019년 12월까지의 자료를 대상으로 분석한 결과 예측시계 3개월 이내에서는 대용량 자료를 이용한 모형의 예측력이 벤치마크 모형인 ARIMA 예측보다 우수하였다. LSTM 기법보다는 선형모형의 예측력이 더 우수한 것으로 분석되었으나 예측 시계에 따라 상대적 예측력은 상이한 모습을 보였다. 예측 조합 방식을 사용할 경우 모든 단기 시계에서 안정적으로 가장 우수한 예측력을 보여 단기 예측의 유용성이 높은 것으로 분석되었다.

Synthesis and characterization of noble polymers for OTFT and organic solar cell

전찬우,김란,김형남,박광훈,윤희준,차효정,박찬언,김윤희 한국공업화학회 2014 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2014 No.1

We designed new polymers composed of dialkylated terthiophene and thieno[3,2-b]thiophene, 2,2'-bithiophene for the fabrication of organic thin film transistors and polymer solar cells. PTTOT and PBTOT were synthesized via Stille coupling and Suzuki coupling reaction. Fieldeffect hole mobilities of PTTOT and PBTOT based solution-processed OTFTs were 3.54 ×10^-3 ㎠ V^-1 S^-1 and 1.73 × 10^-2 ㎠ V^-1 S^-1, respectively. And, each of the polymers was investigated as an electron donor material with PC71BM as an electron acceptor in bulk hetero junction solar cells. The polymers of PTTOT and PBTOT showed the power conversion efficiency (PCE) of 0.096% (Jsc = 0.1 mA/cm^-2, FF = 83.49%) and 3.2% (JSC = 8.9 mA/cm^-2, FF = 51.9%), respectively.

수도작 자율 정지 트랙터를 위한 경로 생성기 개발

전찬우,윤창호,박승진,황예빈,김학진 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.2

농촌인구의 감소, 급속한 고령화로 1인당 경작 규모가 증가함에 따라 농기계산업 및 학계는 자율·정밀 농작업 기술이 탑재된 대형 트랙터 개발 및 상용화에 노력을 기울이고 있다. 2020년 기준으로 국내 경지면적의 52.7 %을 차지하는 벼농사에서 자율농작업 트랙터는 부족한 일손을 효과적으로 대체하며 농작업 효율성을 증대시킬 수 있어 활발히 연구·개발되고 있다. 그중 무논 정지작업은 잡초관리의 편리함, 이앙에 적합한 토양 조건을 및 육모 생장에 알맞은 환경 형성 등에 영향을 미쳐 자율주행을 통한 정교한 작업이 요구된다. 본 연구에서는 국내 영농환경을 고려한 유압 접이식 무논 정지 작업기 대상 자율작업 모델을 제시하고 이를 기반으로 한 경로 생성기 개발 및 현장검증을 목표로 한다. 개발된 경로 생성기는 Labview 환경에서 포장경계 점, 트랙터 너비 및 최소 회전반경, 겹침량 정보를 이용해 C형 선회 방식 기반의 내부 왕복 및 회경을 포함한 전 영역 경로를 자동으로 생성한다. 주행성능평가는 RTK-aided UBS system (Ellipse-D, SBG)가 탑재된 85마력 자율주행 트랙터 (TX853, TYM)를 사용하여 0.32 ha 크기의 직사각형 농지에서 무인 및 유인 농작업을 수행하여 취득된 궤적, 시간, 거리, 연료소모량 결과를 비교·분석하였으며, 드론으로 수집된 이미지들을 Pix4d를 통해 정합하여 얻은 디지털 고도 모형(DTM)에서 표면을 균등성을 도출하여 균평 성능을 평가하였다. 실험 결과, 작업이 수행된 구간에서 무논 정지 트랙터는 7.6 cm와 1.7 deg의 측면과 방향각 평균 제곱근 편차(RMSE)가 측정되었으며, 총면적 대비 99.7 % 작업율을 보였다. 유인 농작업과 주행 성능 비교 결과, 자율주행 농작업은 30.0 %의 작업시간이 더 증가하였지만, 36.2 %의 주행 거리 감소로 4.5 %의 연료 소비를 감축하였다. 또한, 유인과 무인 정지작업 결과 각각 평균 높이 (표준편차) 및 최대 최소높이 차이가 39.71 m (1.81 cm)와 39.74 m (1.99 cm) 그리고 19 cm와 24 cm로 측정되어 숙련작업자와 유사한 농작업 성능을 보였다.

Synthesis of Anthracene Derivative for Blue OLED Materials

전찬우,김윤희,황재영,이윤지,백장열,천예림 한국공업화학회 2014 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2014 No.0

Analysis of Growth Form and Electrical Properties of Layered Double Hydroxide Formation by Two - Dimensional Nanostructures

전찬우,이상석,조승범,조준범,박일규 한국진공학회 2019 한국진공학회 학술발표회초록집 Vol.2019 No.2

콤바인 수확기 시뮬레이터를 이용한 자율주행 경로탐색 및 조향제어 적용연구

전찬우 ( Chan-woo Jeon ),김학진 ( Hak-jin Kim ),김정훈 ( Jung-hun Kim ),이상엽 ( Sang Yub Yi ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2

실제 환경에서 무인 콤바인의 자율주행성능을 예측하고 분석하기 위해서는 다양한 조건에서 주행시험을 수행하여야 하지만 불완전한 알고리즘으로 인한 안정성 확보와 특정 사용 시기가 정해져 있어 시험환경 조성에 어려움이 있다. 특히 콤바인의 경우 일정한 간격으로 심어져있는 작물의 소실 없이 정밀한 주행을 요구하여, 실제 콤바인에 적용 전에 알고리즘에 대한 충분한 검토가 필수적이다. 본 연구에서는 자율주행 콤바인 시뮬레이터를 이용하여 정밀추종을 위한 알고리즘의 문제점을 정의하여 이를 개선하고, 속도 별 작업 효율을 비교 분석하여 자율주행 시스템의 현장 적용가능성을 분석하였다. 자율주행 수확작업을 위한 경로생성 및 탐색 알고리즘이 구현 된 컴퓨터 시뮬레이터는 콤바인 시스템 특성 방정식을 이용해 콤바인의 움직임을 제어하는 Client부와 주행 환경을 구축하고 차체와 궤도 자체의 미끄러짐을 단순화 한 궤도형 기구학 모델을 기반으로 콤바인의 주행정보를 제공하는 Server로 구성되어 있다. Server의 위치, 자세 등의 정보는 TCP/IP통신을 이용, Client 환경으로 피드백 되어 미리 생성 된 경로점과의 비교로 산출 된 측면 변이값, 방향 오차 그리고 차체 각속도를 선형조합하여 조향변수로 정의하고 퍼지로직 기반으로 좌·우 궤도 속도를 7 단계화하여 제어하는 방식이다. 시뮬레이션은 장변 80 m, 단변 30 m인 서울대학교 농장의 좌표정보를 이용해 Round harvesting 기법으로 생성 된 경로를 대상으로 허용 최대 작업속도 검출 및 작업 효율을 분석하기 위해 1~5 km/h의 속도조건에서 각 작업구간(총 28개의 작업구간)에서의 측면오차 RMSE, 최대 측면변위, 작업효율을 분석하였다. 그 결과, 사용된 속도조건과 작업구간에서 12 cm이내의 측면변위 RMSE가 측정되었고, 최대 측면변위는 3 km/h 이하의 속도에서는 모든 작업구간에서 17 cm 이내로 측정되었으나, 4, 5 km/h 속도조건에서는 각각 4개, 9개의 작업구간에서 디바이더간격인 30 cm보다 큰 최대 측면오차가 예측되었다. 작업효율은 3 km/h에서 92.1%로 가장 높게 나타났다. 반면에 1 km/h 조건에서는 89.4%로 가장 낮게 예측되었다. 개발 된 자율주행 추종 알고리즘은 미리 개발된 경로생성 알고리즘을 이용해 생성 된 경로를 3 km/h의 작업속도에서 허용가능 오차범위 내에서 최대효율을 보이며 안정적으로 추종이 가능한 것으로 보이며 실제 콤바인 적용이 가능한 것으로 나타났다.