Kim Yong-Yook;Kapania Rakesh K.;Johnson Eric R.;Palmer Matthew E.;Kwon Tae-Kyu;Hong Chul-Un;Kim Nam-Gyun
Journal of Mechanical Science and Technology
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v.20
no.2
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pp.251-261
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2006
The objective of this work is to apply artificial neural networks for solving inverse problems in the structural optimization of a fiber optic pressure sensor. For the sensor under investigation to achieve a desired accuracy, the change in the distance between the tips of the two fibers due to the applied pressure should not interfere with the phase change due to the change in the density of the air between the two fibers. Therefore, accurate dynamic analysis and structural optimization of the sensor is essential to ensure the accuracy of the measurements provided by the sensor. To this end, a normal mode analysis and a transient response analysis of the sensor were performed by combining commercial finite element analysis package, MSC/NASTRAN, and MATLAB. Furthermore, a parametric study on the design of the sensor was performed to minimize the size of the sensor while fulfilling a number of constraints. In performing the parametric study, the need for a relationship between the design parameters and the response of the sensor was fulfilled by using a neural network. The whole process of the dynamic analysis using commercial finite element analysis package and the parameter optimization of the sensor were automated within the MATLAB environment.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.10
no.6
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pp.2546-2566
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2016
This paper investigates an efficient transmission scheme for the remote wireless sensors to receive information which is rarely discussed in the integrated remote wireless sensor and multibeam satellite networks (IWSMSNs). The networks can be employed to exchange sensing information for emergency scenario, ocean scenario, and so on, which are isolated from available terrestrial networks. As the efficient transmission link is important to the IWSMSNs, we propose a hybrid full frequency (HFF) precoding by taking advantage of frequency reuse and multiple-input multiple-output (MIMO) precoding. Considering energy efficiency and sinks fairness are crucial to transmission link, thus the HFF precoding problems are formulated as transmit power minimization (TPM) and max-min fair (MMF) received signal to interference plus noise ratio (SINR) problems, which can be transformed to indefinite quadratic optimization programs. Then this paper presents a semi-definite programming (SDP) algorithm to solve the problems for the IWSMSNs. The promising potential of HFF for the real IWSMSNs is demonstrated through simulations.
Kim, Jung-Ha;Kim, Hyun-Jun;Kim, Jong-Su;Lee, Sung-Geun;Seo, Dong-Hoan
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.38
no.2
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pp.188-194
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2014
Recently, indoor localization systems based on wireless sensor networks have received a great deal of attention because they help achieve high accuracy in position determination by using various algorithms. In order to minimize the error in the estimated azimuth that can occur owing to sensor drift and recursive calculation in these algorithms, we propose a novel relative azimuth estimation algorithm. The advantages of the proposed technique in an indoor environment are that an improved weight average filter is used to effectively reduce impulse noise from the raw data acquired from nodes with inherent errors and a rotational displacement algorithm is applied to obtain a precise relative azimuth without using additional sensors, which can be affected by electromagnetic noise. Results from simulations show that the proposed filter reduces the impulse noise, and the acquired estimation error does not accumulate with time by using proposed algorithm.
KIPS Transactions on Computer and Communication Systems
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v.5
no.9
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pp.247-260
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2016
Sensor networks have been used in many applications such as smart home, smart factory, etc. based on sensor data. Sensor networks can change system requirements and architectures depending on their application areas. Currently, sensor network application cases in ocean environments are very rare because the ocean environments have much difficult accessibility more poor conditions, higher wave heights, more frogs, much heavier salinity, etc., compared with ground environments. In this paper, we propose the requirements, architecture and design of a sensor network system for the littoral sea cage culture monitoring and we also introduce its operation results through the development. The developed system based on our research provides users with functionalities to extract, monitor, and manage underwater environmental conditions suitable to littoral sea cage culturing of fishes.
Choi, Yong-Woo;Hwang, Jun Hyeok;Park, Dong Chan;Kim, Suk Chan
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.39
no.3
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pp.268-273
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2015
Recently many countries are researching actively underwater sensor networks for securing ocean resources and changes of ocean environment in all over the world. Current the commercial modem are not suitable because it has characteristics of long distance, higher price, larger power consumption with the special object mainly. In this paper, a low power and compact underwater communication modem which is suitable for underwater sensor networks is implemented. It is comprised by using a simple analog circuit for non-coherent BFSK modulation method, ultra low power MCU and orthogonal codes with a less operation and a simple implementation. It was experimented an underwater communication using our modem in a water tank and open sea farms. It communicates fewer than $10^{-4}$ bit error rate.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.21
no.5
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pp.929-935
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2017
All sensor nodes generally determine their positions using anchor nodes that are located in underwater sensor networks. This paper proposes a Tabu search algorithm to determine the minimum number of anchor nodes for the location of all sensor nodes in underwater sensor networks. As the number of the sensor nodes increases in the network, the amount of calculation that determines the number of anchor nodes would be too much increased. In this paper, we propose a Tabu search algorithm that determines the minimum number of anchor nodes within a reasonable computation time in a high dense network, and propose an efficient neighborhood generating operation of the Tabu search algorithm for efficient search. The proposed algorithm evaluates those performances through some experiments in terms of the minimum number of anchor nodes and execution time. The proposed algorithm shows 5-10% better performance than the conventional algorithm.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.34
no.6A
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pp.437-444
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2009
Underwater sensor networks (USN) for ocean development and disaster prevention have been emerged as one of interesting research topics recently. Since a high-speed and inexpensive communication modem is a prerequisite for deployment of USN, we design and implement an underwater modem by utilizing general-purpose waterproof ultrasonic sensors in this paper. We also make experiments in indoor and outdoor environment with two modems facing each other to conduct a point-to-point communication. According to the experiments, we can achieve the data rates of 1.5 kbps in a water tank and 2 kbps in a pond. Also, the maximum communication distance between two modems is about 30 meters. Besides, we conduct a point-to-multipoint experiment imitating USN by deploying a gateway, a sink node and three sensor nodes in a water tank.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.23
no.5
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pp.596-603
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2019
A reprogramming operation is necessary to update the software code of the node to change or update the functionality of the deployed node in wireless sensor networks. This paper proposes an optimization algorithm that minimizes the transmission energy of a node for the purpose of reprogramming a node in wireless sensor networks. We also design an algorithm that keeps energy consumption of all nodes balanced in order to maintain the lifetime of the network. In this paper, we propose a Tabu search algorithm with a new neighborhood generation method for minimizing transmission energy and energy consumption in wireless sensor networks with many nodes. The proposed algorithm is designed to obtain optimal results within a reasonable execution time. The performance of the proposed Tabu search algorithm was evaluated in terms of the node's transmission energy, remaining energy, and algorithm execution time. The performance evaluation results showed better performance than the previous methods.
IEMEK Journal of Embedded Systems and Applications
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v.7
no.4
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pp.187-191
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2012
In these days, there are huge increases of concerning underwater acoustic sensor networks (UWASNs) to explore marine resources and to monitor climate change. To collect information from sensor nodes which are randomly deployed in underwater, Multi-Dimensional Scaling (MDS) based locating methods have been recently introduced, which consider sound speed to be constant in underwater. However, underwater sound speed tends to vary depending on underwater environment factors, such as depth, temperature, and salinity. In this paper, we propose a method considering environment factors, can influence upon sound speed in underwater, and introduce experimental setup which can follow up environmental factors.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.13
no.10
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pp.4971-4987
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2019
Node localization is the basic task of underwater wireless sensor networks (UWSNs). Most of the existing underwater localization methods rely on ranging accuracy. Due to the special environment conditions in the ocean, beacon nodes are difficult to deploy accurately. The narrow bandwidth and high delay of the underwater acoustic communication channel lead to large errors. In order to reduce the ranging error and improve the positioning accuracy, we propose a localization algorithm based on ranging correction and inertial coordination. The algorithm can be divided into two parts, Range Correction based Localization algorithm (RCL) and Inertial Coordination based Localization algorithm (ICL). RCL uses the geometric relationship between the node positions to correct the ranging error and obtain the exact node position. However, when the unknown node deviates from the deployment area with the movement of the water flow, it cannot communicate with enough beacon nodes in a certain period of time. In this case, the node uses ICL algorithm to combine position data with motion information of neighbor nodes to update its position. The simulation results show that the proposed algorithm greatly improves the positioning accuracy of unknown nodes compared with the existing localization methods.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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