In order to tackle global environmental problems such as destruction of the ozone layer or climatic changes due to atmospheric temperature increase, the acquisition of plentiful and precise data is necessary. Therefore, a means of conducting long-lasting high-resolution measurements over broad areas is required. A feasibility study has been made on a high altitude (20km), super-pressured helium-filled PLTA (Powered Ligher-than-Air) vehicle as an ideal platform for environmental observation. It has a long service life and carries a larger payload than an artificial satellite. This PLTA platform uses an electric propulsion system to maintain position in space against wind currents. The thruster is driven by solar power acquired from solar cells. For night use, solar energy is stored in regenerative fuel cells. This study focuses on energy balance and structural analysis of the hull and platform. The platform is capable of conducting high resolution remote sensing as well as having the capability to serve as a telecommunications relay. The platform could replace a number of ground-based telecommunications relay facilities, guaranteeing sufficient radio frequency intensity to secure good quality telecommunication transmittal. The altitude at which the platform resides has the lowest wind flow in the lower stratosphere, and permits viewing from the ground within a 1,000km range. Because this altitude is much lower than that required of an artificial satellite, the measuring resolution is a couple of thousand times higher than with artificial satellites. The platform can also be used to chase typhoons and observe them from their sources in tropical regions.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.22
no.7
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pp.101-108
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2017
A wireless image sensor node collecting image data for environmental monitoring or surveillance requires a large amount of energy to transmit the huge amount of video data. Even though solar energy can be used to overcome the energy constraint, since the collected energy is also limited, an efficient energy management scheme for transmitting a large amount of video data is needed. In this paper, we propose a method to reduce the number of blackout nodes and increase the amount of gathered data by selecting an appropriate video coding method according to the energy condition of the node in a solar-powered wireless video sensor network. This scheme allocates the amount of energy that can be used over time in order to seamlessly collect data regardless of night or day, and selects a high compression coding method when the allocated energy is large and a low compression coding when the quota is low. Thereby, it reduces the blackout of the relay node and increases the amount of data obtained at the sink node by allowing the data to be transmitted continuously. Also, if the energy is lower than operating normaly, the frame rate is adjusted to prevent the energy exhaustion of nodes. Simulation results show that the proposed scheme suppresses the energy exhaustion of the relay node and collects more data than other schemes.
KIPS Transactions on Computer and Communication Systems
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v.9
no.4
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pp.83-88
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2020
In Solar-powered wireless sensor networks(SP-WSN), the battery is periodically charged, so the best use of harvested energy is more important, rather than minimizing energy consumption. Meanwhile, as is well known, the reliability of communication between sensor nodes is very limited due to the resource-constraint of sensor nodes. In this paper, we propose an advanced FEC (forward error correction) scheme which can give SP-WSN more reliability for communication. Firstly, the proposed scheme uses energy modeling to calculate the amount of surplus energy which can be utilized for extra operations, and then determines the number of additional parity bits according to this amount of surplus energy. At the same time, link quality modeling calculates the optimal parity bits for error recovery in the current data communication environment. Finally, by considering these two parity sizes, it is possible to determine the optimal parity size that can maximize the data reliability without affecting the node black out. Performance verification was performed by comparing the amount of data collected at the sink and the number of outage nodes with other schemes.
Jung, Jongwug;Kang, Minjae;Noh, Dong Kun;Cho, Sang Hoon
KIISE Transactions on Computing Practices
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v.23
no.2
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pp.122-127
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2017
The data link layer operates reliable internode communication in the OSI reference model. Generally, the forward error correction (FEC) method is used in the data link layer of the wireless sensor network (WSN) environment that has a high frequency of errors. However, the FEC method consumes a significant amount of energy due to its high error correction rate, which negatively affects the networks' lifespan. In contrast with battery-based technology, energy is regularly recharged in the solar-powered WSN to meet higher energy needs than required for basic operation of existing nodes. By efficiently utilizing this surplus energy, the proposed energy-aware FEC method can reduce the data loss rate with no decrement of the network lifetime. The method employs a trade-off relationship between the energy and data loss rate by adjusting the parity length in the FEC method to the energy state in each node. The performance of the proposed scheme was verified through a simulation.
Korea Aerospace Research Institute (KARI) is developing an electric-driven HALE UAV in order to secure system and operational technologies since 2010. Based on the 5 years of flight tests and design experiences of the previously developed electric-driven UAVs, KARI has designed EAV-3, a solar-powered HALE UAV. EAV-3 weighs 53 kg, the structure weight is 21 kg, and features a flexible wing of 19.5 m in span with the aspect ratio of 17.4. Designing the main wing and empennage of the EAV-3 the amount of the bending due to the flexible wing, 404 mm at 1-G flight condition based on T-800 composite material, and side wind effects due to low cruise speed, V_cr = 6 m/sec, are carefully considered. Also, unlike the general aircraft there is no center of gravity shift during the flight. Thus, the static margin cuts down to 28.4% and center of gravity moves back to 31% of the Mean Aerodynamic Chord (MAC) comparing to the previously developed scale-down HALE UAVs, EAV-2 and EAV-2H, to minimize a trim drag and enhance a performance of the EAV-3. The first flight of the EAV-3 has successfully conducted on the July 29, 2015 and the test flight above the altitude 14 km has efficiently achieved on the August 5, 2015 at the Goheung aviation center.
Kim, Doyoung;Kim, Taerim;Jeong, Jaebaek;Park, Sanghyuk;Bae, Jae-Sung;Moon, Seokmin
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.50
no.7
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pp.489-496
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2022
This paper introduces the system for KAU-SPUAV, which is designed and developed by Korea Aerospace University, and verifies its performance through flight test. Specification of two versions of KAU-SPUAV, avionics system, and Ground Control System (GCS) are introduced. Three missions are performed with suggested UAVs: LTE signal mapping, circumnavigation of Jeju island seashore, and long endurance flight. Each mission consists of long distance and long endurance flight which takes advantage of KAU-SPUAV. Research team of KAU-SPUAV confirmed its versatility through suggested flight data. Also based on flight results, the team found the potential of performance improvement of KAU-SPUAV.
In this research, the effect of a heating system, which is powered by direct solar energy accumulated in phase change material (PCM) as heat storage material installed on the floor surface, on the cooling load was studied. Cooling load of a test building designed for this research was measured with fan coil unit and factors affecting it were also estimated. Experiments were performed with and without PCM installed on the building floor to understand the effect of the PCM on the cooling load. Additionally, to confirm the experiments results, the prediction calculation formula by average outside temperature and integrated solar radiation was composed using multivariate regression model. The results suggested that the heating system with PCM on the floor surface has the potential to shift electric power peak by radiating heat, stored during the daytime in it, at night, not increasing the total cooling load much.
Solar energy is most green and clean, unlimited and sustainable energy source on the earth. It is almost 97% of imported consumer energy in Korea. Because of resource poor nation, it is necessary to do their best to make alternative energy to allot their deficiency of the matter in hand of energy resources of petroleum. In a point of view of this problems, the natural solar energy should be improved by any methods as much, possible as we need. Photovoltaic generation with solar tracking system for obtaining optimal power is one of most benefit equipment to improve power of solar-cell panel producing clean electric power efficiently. Solar tracker is a device for orienting a solar photovoltaic panel toward the sun perpendicularly to sunlight, especially in widely separated place. For this reason, we are very interested in developing the equipment system of tracker, specially in solar cell applications, obtaining a high degree of accuracy to ensure that the optimal sunlight could be directed precisely against to the powered device. As a result, it was obtained of 12.46 volts at 90$^\circ$toward solar panel and 9.44 volts at 45$^\circ$, furthermore, improved efficiency more than 30% of average output voltage between tracker system (12.41V) and fixed system (8.55V), respectively. It is also very useful for optimum power system of widely separated cave.
Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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v.20
no.3
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pp.153-169
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2017
The purpose of this study was to determine a suitable site using GIS for solar energy harvesting for an administrative district in Daegu, which aims at becoming a solar-powered city. From this result, the ecological housing complex was planned on a solar theme in the real site. For this analysis, various indicators and standards were selected based on previous studies and the indicators were divided into the location, exclusion, and class condition. The results showed that the suitable area was $153.95km^2$ and 17.6% for Daegu area, and the highest suitable area appeared to Dalseong-gun. Finally, using suitable site analysis results, we selected the site of Sinseo housing area in Dong-gu and we planned the ecological housing complex for solar energy. This study can be used as base data for the Daegu solar business and its establishment by considering various indicators for analysis of suitable areas in solar energy. Also, the result of the ecological housing complex plan would be helpful in promoting Daegu as a solar-powered city.
IEMEK Journal of Embedded Systems and Applications
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v.18
no.4
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pp.159-164
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2023
Solar energy harvesting IoT devices prioritize maximizing the utilization of collected energy due to the periodic recharging nature of solar energy, rather than minimizing energy consumption. Meanwhile, research on edge AI, which performs machine learning near the data source instead of the cloud, is actively conducted for reasons such as data confidentiality and privacy, response time, and cost. One such research area involves performing various audio AI applications using audio data collected from multiple IoT devices in an IoT edge computing environment. However, in most studies, IoT devices only perform sensing data transmission to the edge server, and all processes, including data preprocessing, are performed on the edge server. In this case, it not only leads to overload issues on the edge server but also causes network congestion by transmitting unnecessary data for learning. On the other way, if data preprocessing is delegated to each IoT device to address this issue, it leads to another problem of increased blackout time due to energy shortages in the devices. In this paper, we aim to alleviate the problem of increased blackout time in devices while mitigating issues in server-centric edge AI environments by determining where the data preprocessed based on the energy state of each IoT device. In the proposed method, IoT devices only perform the preprocessing process, which includes sound discrimination and noise removal, and transmit to the server if there is more energy available than the energy threshold required for the basic operation of the device.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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