International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.1
no.4
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pp.495-502
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2003
This paper focuses on the implementation of an efficient tracking method of a moving object using optimal representative blocks by way of a pan-tilt camera. The key idea is derived from the fact that when the image size of a moving object is shrunk in an image frame according to the distance between the mobile robot camera and the object in motion, the tracking performance of a moving object can be improved by reducing the size of representative blocks according to the object image size. Motion estimations using Edge Detection (ED) and Block-Matching Algorithm (BMA) are regularly employed to track objects by vision sensors. However, these methods often neglect the real-time vision data since these schemes suffer from heavy computational load. In this paper, a representative block able to significantly reduce the amount of data to be computed, is defined and optimized by changing the size of representative blocks according to the size of the object in the image frame in order to improve tracking performance. The proposed algorithm is verified experimentally by using a two degree-of- freedom active camera mounted on a mobile robot.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.13
no.7
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pp.711-717
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2007
Location information will become increasingly important for future Pervasive Computing applications. Location tracking system of a moving device can be classified into two types of architectures: an active mobile architecture and a passive mobile architecture. In the former, a mobile device actively transmits signals for estimating distances to listeners. In the latter, a mobile device listens signals from beacons passively. Although the passive architecture such as Cricket location system is inexpensive, easy to set up, and safe, it is less precise than the active one. In this paper, we present a passive location system using Cricket Mote sensors which use RF and ultrasonic signals to estimate distances. In order to improve accuracy of the passive system, the transmission speed of ultrasound was compensated according to air temperature at the moment. Upper and lower bounds of a distance estimation were set up through measuring minimum and maximum distances that ultrasonic signal can reach to. Distance estimations beyond the upper and the lower bounds were filtered off as errors in our scheme. With collecting distance estimation data at various locations and comparing each distance estimation with real distance respectively, we proposed an equation to compensate the deviation at each point. Equations for proposed algorithm were derived to calculate relative coordinates of a moving device. At indoor and outdoor tests, average location error and average location tracking period were 3.5 cm and 0.5 second, respectively, which outperformed Cricket location system of MIT.
Proceedings of the Korea Electromagnetic Engineering Society Conference
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2003.11a
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pp.203-207
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2003
Due to the inherent nature of the low flying UAV, obstacle detection is a fundamental requirement in the flight path to avoid the collision from obstacles as well as manned aircraft. In this paper, a preliminary sensor requirements of an obstacle detection system for UAV in low-altitude flight are analyzed, and the automated obstacle detection sensor system is proposed assessing both passive and active sensors such as EO camera, IR, Laser radar, microwave and millimeter radar. In addition, TCAS (Traffic Alert and Collision Avoidance System) are reviewed for the collision avoidance of the manned aircraft system. It is suggested that small-sized radar sensor is the best candidate for the smart UAV because an active radar can provide the real-time informations on range and range rate in the all-weather environment. However, an important constraints on small UAV should be resolved in terms of accommodation of the mass, volume, and power allocated in the payload of the UAV system design requirements.
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.14
no.4
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pp.590-597
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2011
The IDRS provides detection, classification and bearing/range estimation by performing wavefront curvature analysis on an intercepted active transmission from target. Especially, a estimate of the target bearing/range that significantly affects the optimal operation of own submarine is required. Target bearing/range can be estimated by wavefront curvature ranging which use the difference of time arrival at sensors. But estimation ambiguity occur in bearing/range estimation due to a number of peaks caused by high center frequency and limited bandwidth of the intercepted active transmission and distortion caused by noise. As a result the bearing/range estimation performance is degraded. To estimate target bearing/range correctly, bearing/range estimation method that eliminate estimation ambiguity is required. In this paper, therefore, for wavefront curvature ranging, NLS cost function with curve fitting method is proposed, which provide robust bearing/range estimation performance by eliminating estimation ambiguity. Through simulation the performance of the proposed bearing/range estimation methods are verified.
AMB(Active Magnetic Bearing) systems are popularly used in various areas. In biomedical engineering applications it is a key part of magnetically suspended rotary blood pumps. The special advantage of AMBs is that they enable the rotor to revolve with no physical contact and provide rotary blood pumps with better performances such as low hemolysis level. Fundamentally, AMB systems consist of three parts, proximity sensors for distance detection, microprocessor for control algorithm and power amplifiers for actuating electromagnets. We have developed an inductive type proximity sensor with satisfactory characteristics that can be used in AMB systems. Frequency response was flat at least up to 10 kHz and sensitivity, resolution$(>5{\mu}m)$ and sensing range(<5mm) of the sensor could be adjustable for various purposes. The characteristics of the completed model showed to have satisfactory behaviors compared with the commercially available ones that already appeared to have reliable behaviors in AMB systems.
Seo, Min-Woong;Seo, Sang-Ho;Kong, Jae-Sung;Shin, Jang-Kyoo
Journal of Sensor Science and Technology
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v.18
no.4
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pp.274-279
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2009
In this paper, a wide dynamic range active pixel sensor(APS) with output voltage feedback structure has been designed by a 2-poly 4-metal 0.35 $\mu$m standard CMOS technology. We presented a novel APS with output voltage feedback, which exhibits a wide dynamic range. The dynamic range increases at the cost of an additional diode and an additional MOSFET. The output voltage feedback structure enables the control of the output voltage level by itself, as incident light power varies. It is confirmed that the light level which the output voltage level of proposed APS is saturated is about 120,000 lux, which is higher than that of a conventional 3-transistor APS.
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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v.5
no.1
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pp.27-35
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2004
In the field of machine vision using a single camera mounted on a mobile robot, although the detection and tracking of moving objects from a moving observer, is complex and computationally demanding task. In this paper, we propose a new scheme for a mobile robot to track and capture a moving object using images of a camera. The system consists of the following modules: data acquisition, feature extraction and visual tracking, and trajectory generation. And a single camera is used as visual sensors to capture image sequences of a moving object. The moving object is assumed to be a point-object and projected onto an image plane to form a geometrical constraint equation that provides position data of the object based on the kinematics of the active camera. Uncertainties in the position estimation caused by the point-object assumption are compensated using the Kalman filter. To generate the shortest time trajectory to capture the moving object, the linear and angular velocities are estimated and utilized. The experimental results of tracking and capturing of the target object with the mobile robot are presented.
Benbouzid, M.E.H.;Diallo, D.;Zeraoulia, M.;Zidani, F.
International Journal of Automotive Technology
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v.7
no.6
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pp.729-739
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2006
This paper describes an active fault-tolerant control system for an induction motor drive that propels an Electrical Vehicle(EV) or a Hybrid one(HEV). The proposed system adaptively reorganizes itself in the event of sensor loss or sensor recovery to sustain the best control performance given the complement of remaining sensors. Moreover, the developed system takes into account the controller transition smoothness in terms of speed and torque transients. In this paper which is the sequel of (Diallo et al., 2004), we propose to introduce more advanced and intelligent control techniques to improve the global performance of the fault-tolerant drive for automotive applications(e.g. EVs or HEVs). In fact, two control techniques are chosen to illustrate the consistency of the proposed approach: sliding mode for encoder-based control; and fuzzy logics for sensorless control. Moreover, the system control reorganization is now managed by a fuzzy decision system to improve the transitions smoothness. Simulations tests, in terms of speed and torque responses, have been carried out on a 4-kW induction motor drive to evaluate the consistency and the performance of the proposed fault-tolerant control approach.
Advanced signal processing techniques have been long introduced and widely used in structural health monitoring (SHM) and nondestructive evaluation (NDE). In our research, we applied several signal processing approaches for our embedded ultrasonic structural radar (EUSR) system to obtain improved damage detection results. The EUSR algorithm was developed to detect defects within a large area of a thin-plate specimen using a piezoelectric wafer active sensor (PWAS) array. In the EUSR, the discrete wavelet transform (DWT) was first applied for signal de-noising. Secondly, after constructing the EUSR data, the short-time Fourier transform (STFT) and continuous wavelet transform (CWT) were used for the time-frequency analysis. Then the results were compared thereafter. We eventually chose continuous wavelet transform to filter out from the original signal the component with the excitation signal's frequency. Third, cross correlation method and Hilbert transform were applied to A-scan signals to extract the time of flight (TOF) of the wave packets from the crack. Finally, the Hilbert transform was again applied to the EUSR data to extract the envelopes for final inspection result visualization. The EUSR system was implemented in LabVIEW. Several laboratory experiments have been conducted and have verified that, with the advanced signal processing approaches, the EUSR has enhanced damage detection ability.
This paper describes a smart structural system, which uses smart materials for real-time monitoring and active control of bolted-joints in steel structures. The goal of this research is to reduce the possibility of failure and the cost of maintenance of steel structures such as bridges, electricity pylons, steel lattice towers and so on. The concept of the smart structural system combines impedance based health monitoring techniques with a shape memory alloy (SMA) washer to restore the tension of the loosened bolt. The impedance-based structural health monitoring (SHM) techniques were used to detect loosened bolts in bolted-joints. By comparing electrical impedance signatures measured from a potentially damage structure with baseline data obtained from the pristine structure, the bolt loosening damage could be detected. An outlier analysis, using generalized extreme value (GEV) distribution, providing optimal decision boundaries, has been carried out for more systematic damage detection. Once the loosening damage was detected in the bolted joint, the external heater, which was bonded to the SMA washer, actuated the washer. Then, the heated SMA washer expanded axially and adjusted the bolt tension to restore the lost torque. Additionally, temperature variation due to the heater was compensated by applying the effective frequency shift (EFS) algorithm to improve the performance of the diagnostic results. An experimental study was conducted by integrating the piezoelectric material based structural health monitoring and the SMA-based active control function on a bolted joint, after which the performance of the smart 'self-monitoring and self-healing bolted joint system' was demonstrated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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