In drone-assisted wireless sensor networks, drones collect data from sensors in an energy-efficient manner and quickly distribute urgent information to sensor nodes. This article introduces recent communication and security schemes for drone-assisted wireless sensor networks. For the communication schemes, we introduce data collection optimization schemes, drone position and movement optimization schemes, and drone flight path optimization schemes. For the security schemes, we introduce authentication and key management schemes, cluster formation schemes, and cluster head election schemes. Then, we present some enhancement methodologies for these communication and security schemes. As a conclusion, we present some interesting future work items.
The purpose of this study is to optimize parameters of a contact model to obtain similar ground contact force of human walking. Dynamic walking simulation considering ground contact is performed to determine load specifications when developing walking assist robots. Large contact forces that are not observed in actual experimental data occur during the simulation at the initial contact (e.g., heel contact). The large contact force generates unrealistic large joint torques. A lower exoskeleton robot with no ankles is developed with the Matlab simscape and the nonlinear hyper volumetric contact model is applied. Parameters of the nonlinear hyper volumetric model were optimized using actual walking contact force data. As a result of optimization, it was possible to obtain a contact force pattern similar to actual walking by removing the large contact force generated during initial contact.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.18
no.4
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pp.46-54
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2001
Technology of data storage device has developed noticeably as demands and needs of new media increase, Huge data can be conveniently handled using removable type optical disk. In the present paper, the trend and current issue of development for optical disk media are introduced. Standardization of next generation optical disk media, technology of recording and reading, and applications of magneto-optical devices are also discussed. Finally, a methodology of process optimization for design and fabrication of high density optical disk substrate is proposed.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.22
no.3_1spc
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pp.558-565
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2013
This paper describes a whole-body (human body's) motion generation scheme for an android robot that uses motion capture device and a nonlinear constrained optimization method. Because the captured motion data are based on global coordinates and the actors have different heights and different upper-lower body ratios, the captured motion data cannot be used directly for a humanoid robot. In this paper, we suggest a method for obtaining robot joint angles, which allow the resultant robot motion to be as close as possible to the captured human motion data, by applying a nonlinear constrained optimization method. In addition, the results are animated to demonstrate the similarity of the motions.
KIPS Transactions on Software and Data Engineering
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v.9
no.3
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pp.83-90
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2020
Prototype selection offers the advantage of ensuring low learning time and storage space by selecting the minimum data representative of in-class partitions from the training data. This paper designs a new training data generation method using hyper-rectangles that can be applied to general classification algorithms. Hyper-rectangular regions do not contain different class data and divide the same class space. The median value of the data within a hyper-rectangle is selected as a prototype to form new training data, and the size of the hyper-rectangle is adjusted to reflect the data distribution in the class area. A set cover optimization algorithm is proposed to select the minimum prototype set that represents the whole training data. The proposed method reduces the time complexity that requires the polynomial time of the set cover optimization algorithm by using the greedy algorithm and the distance equation without multiplication. In experimented comparison with hyper-sphere prototype selections, the proposed method is superior in terms of prototype rate and generalization performance.
The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.16
no.4
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pp.89-96
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2016
In this paper, we study mobile data collector (MDC) based data-gathering schemes in wireless sensor networks. In Such networks, MDCs are used to collect data from the environment and transfer them to the sink. The majority of existing data-gathering schemes suffer from high data-gathering latency because they use only a single MDC. Although some schemes use multiple MDCs, they focus on maximizing network lifetime rather than minimizing packet delay. In order to address the limitations of existing schemes, this paper focuses on minimizing packet delay for given number of MDCs and minimizing the number of MDCs for a given delay bound of packets. To achieve the minimum packet delay and minimum number of MDCs, two optimization problems are formulated, and traveling distance and traveling time of MDCs are estimated. The interior-point algorithm is used to obtain the optimal solution for each optimization problem. Numerical results and analysis are presented to validate the proposed method.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.20
no.2
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pp.200-209
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2019
When forecasting future values, a model estimated after minimizing training errors can yield test errors higher than the training errors. This result is the over-fitting problem caused by an increase in model complexity when the model is focused only on a given dataset. Some regularization and resampling methods have been introduced to reduce test errors by alleviating this problem but have been designed for use with only a given dataset. In this paper, we propose a new optimization approach to reduce test errors by transforming a test error minimization problem into a training error minimization problem. To carry out this transformation, we needed additional data for the given dataset, termed pseudo data. To make proper use of pseudo data, we used three types of missing data imputation techniques. As an optimization tool, we chose the least squares method and combined it with an extra pseudo data instance. Furthermore, we present the numerical results supporting our proposed approach, which resulted in less test errors than the ordinary least squares method.
Node layout optimization of structural wireless systems is investigated as a means to prolong the network lifetime without, if possible, compromising information quality of the measurement data. The trade-off between these antagonistic objectives is studied within a multi-objective layout optimization framework. A Genetic Algorithm is adopted to obtain a set of Pareto-optimal solutions from which the end user can select the final layout. The information quality of the measurement data collected from a heterogeneous WSN is quantified from the placement quality indicators of strain and acceleration sensors. The network lifetime or equivalently the network energy consumption is estimated through WSN simulation that provides realistic results by capturing the dynamics of the wireless communication protocols. A layout optimization study of a monitoring system on the Great Belt Bridge is conducted to evaluate the proposed approach. The placement quality of strain gauges and accelerometers is obtained as a ratio of the Modal Clarity Index and Mode Shape Expansion values that are computed from a Finite Element model of the monitored bridge. To estimate the energy consumption of the WSN platform in a realistic scenario, we use a discrete-event simulator with stochastic communication models. Finally, we compare the optimization results with those obtained in a previous work where the network energy consumption is obtained via deterministic communication models.
In this study, the multi-objective optimization method is attemped to optimize the hydrological model to estimate the runoff through two hydrological processes. HL-RDHM, a distributed hydrological model that can simultaneously estimate the amount of snowfall and runoff, was used as the distributed hydrological model. The Durango River basin in Colorado, USA, was selected as the watershed. MOSCEM was used as a multi-objective optimization method and parameter calibration and hydrologic model optimization were tried by selecting 5 parameters related to snow melting and 13 parameters related to runoff. Data from 2004 to 2005 were used to optimize the model and verified using data from 2001 to 2004. By optimizing both the amount of snow and the amount of runoff, the RMSE error can be reduced from 7% to 40% of the simulation value based on the initial solution at three SNOTEL points based on the RMSE. The USGS observation point of the outflow is improved about 40%.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.17
no.8
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pp.2140-2156
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2023
The Wireless Sensor Network (WSN), is constructed out of teeny-tiny sensor nodes that are very low-cost, have a low impact on the environment in terms of the amount of power they consume, and are able to successfully transmit data to the base station. The primary challenges that are presented by WSN are those that are posed by the distance between nodes, the amount of energy that is consumed, and the delay in time. The sensor node's source of power supply is a battery, and this particular battery is not capable of being recharged. In this scenario, the amount of energy that is consumed rises in direct proportion to the distance that separates the nodes. Here, we present a Hybrid Firefly Glow-Worm Swarm Optimization (HF-GSO) guided routing strategy for preserving WSNs' low power footprint. An efficient fitness function based on firefly optimization is used to select the Cluster Head (CH) in this procedure. It aids in minimising power consumption and the occurrence of dead sensor nodes. After a cluster head (CH) has been chosen, the Glow-Worm Swarm Optimization (GSO) algorithm is used to figure out the best path for sending data to the sink node. Power consumption, throughput, packet delivery ratio, and network lifetime are just some of the metrics measured and compared between the proposed method and methods that are conceptually similar to those already in use. Simulation results showed that the proposed method significantly reduced energy consumption compared to the state-of-the-art methods, while simultaneously increasing the number of functioning sensor nodes by 2.4%. Proposed method produces superior outcomes compared to alternative optimization-based methods.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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