We present an implementation of particle filter algorithm for global localization and kidnap recovery of mobile robot. Firstly, we propose an algorithm for efficient particle initialization using sonar line features. And then, the average likelihood and entropy of normalized weights are used as a quality measure of pose estimation. Finally, we propose an active kidnap recovery by adding new particle set. New and independent particle set can be initialized by monitoring two quality measures. Added particle set can re-estimate the pose of kidnapped robot. Experimental results demonstrate the capability of our global localization and kidnap recovery algorithm.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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1996.11a
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pp.316-319
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1996
In this study, characteristics of ultrasonic transducer fabricated with porous piezoelectric resonator are investigated, 3-D underwater object recognition using the self-made ultrasonic transducer and SOFM(Self-Organizing Feature Map) neural network are presented. The self-made transducer was satisfied the required condition of ultrasonic transducer in water, and the recognition rates for the training data and the testing data were 100 and 95.3% respectively. The experimental results have shown that the ultrasonic transducer fabricated with porous piezoelectric resonator could be applied for sonar system.
In underwater signal processing, separating individual signals from mixed signals has long been a challenge due to low signal quality. The common method using Short-time Fourier transform for spectrogram analysis has faced criticism for its complex parameter optimization and loss of phase data. We propose a Triple-path Recurrent Neural Network, based on the Dual-path Recurrent Neural Network's success in long time series signal processing, to handle three-dimensional tensors from multi-channel sensor input signals. By dividing input signals into short chunks and creating a 3D tensor, the method accounts for relationships within and between chunks and channels, enabling local and global feature learning. The proposed technique demonstrates improved Root Mean Square Error and Scale Invariant Signal to Noise Ratio compared to the existing method.
We analyze a precise seabed feature around the Hupo Bank by using Multi-beam echosounder. Multi-beam echosounder system can observe the topography undulation according to the navigation of the survey ship by shooting wide beam. It is possible to embody a precision seabed feature because it can be make high density of incompletion depth sounding between survey lines. Through this survey, there is the Hupo Bank which is 84 km long, 1-15 km wide, 5.3-160 m deep in the center, at the west is moat, at the east is scarp and submarine canyon. The top of the Hupo Bank is the Wangdol reef that has 5.3 m in depth of water at least. Moat in survey area is 30 m long, and 30-40 m wide and has a depressed channel. The gap of depth of water in scarp is approximately 60 m and shows a characteristic of cuttig plane. Submarine canyon is 3.5 - 13.5 km wide.
Kim, Geunhwan;Choi, Seung-Ryul;Yoon, Kyung-Sik;Lee, Kyun-Kyung;Lee, Donghwa
The Journal of the Acoustical Society of Korea
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v.38
no.1
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pp.106-113
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2019
In this paper, we propose an algorithm to classify the received active pulse when the active sonar system is operated as a non-cooperative mode. The proposed algorithm uses CNN (Convolutional Neural Networks) which shows good performance in various fields. As an input of CNN, time frequency analysis data which performs STFT (Short Time Fourier Transform) of the received signal is used. The CNN used in this paper consists of two convolution and pulling layers. We designed a database based neural network and a pulse feature based neural network according to the output layer design. To verify the performance of the algorithm, the data of 3110 CW (Continuous Wave) pulses and LFM (Linear Frequency Modulated) pulses received from the actual ocean were processed to construct training data and test data. As a result of simulation, the database based neural network showed 99.9 % accuracy and the feature based neural network showed about 96 % accuracy when allowing 2 pixel error.
Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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v.51
no.7
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pp.209-220
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2014
In this paper, we analyze the discriminability of features for the classification of transient signals with an ambient noise in a shallow water. For the classification of the transient signals, robust features for the variance of a noise are required due to a low SNR under a marine environment. In the modelling the ambient noise in shallow water, theoretical noise model, Wenz's observation data from the shallow water, and Yule-walker filter are used. Discrimination of each feature of the transient signals with an additive ambient noise is analyzed by utilizing a Fisher score. As the analysis of a classification accuracy about the transient signals of 24 classes using the selected features with a high discriminability, the features selected in the environment without a noise relatively have a good classification accuracy. From the analyzed results, we finally select a total 16 features out of 28 features. The recognition using the selected features results in the classification accuracy of 92% in SNR 20dB using Multi-class SVM.
Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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v.1
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pp.333-335
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2006
Position of surface objects can be fixed in many ways. The most popular radionavigational systems, including satellite systems, make possible obtaining nearly continuous and very precise ship's position. However, under the water application of radionavigational systems is impossible. Underwater navigation requires other tools and solutions then these encountered in surface and air navigation. In underwater environment vehicles and submarines, operate that have to possess alternative navigational systems. Underwater vehicles, in order to perform their tasks require accurate information about their own, current position. At present, they are equipped with inertial navigational systems (INS). Accuracy of INS is very high but in relatively short periods. Position error is directly proportional to time of working of the system. The basic feature of INS is its autonomy and passivity. This characteristic mainly decides that INS is broadly used on submarines and other underwater vehicles. However, due to previously mentioned shortcoming i.e. gradually increasing position error, periodical calibration of the system is necessary. The simplest calibration method is surface or nearly surface application of GPS system. Another solution, which does not require interruption of performed task and emergence on the surface, is application of comparative navigation technique. Information about surrounding environment of the ship, obtained e.g. by means sonic depth finder or board sonar, and comparing it with accessible pattern can be used in order to fix ship's position. The article presents a structure and a description of working of underwater vehicle navigation system simulator. The simulator works on the basis of comparative navigation methods which exploit in turn digital images of echograms and sonograms. The additional option of the simulator is ability to robust estimation of measurements. One can do it in order to increase accuracy of position fixed with comparative navigation methods application. The simulator can be a basis to build future underwater navigation system.
Autonomous underwater vehicles (AUVs) present the important advantage of being able to approach the seafloor more closely than surface vessel surveys can. To collect bathymetric data, bottom material information, and sub-surface images, multibeam echosounder, sidescan sonar (SSS) and subbottom profiler (SBP) equipment mounted on an AUV are powerful tools. The 3000m class AUV URASHIMA was developed by the Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology (JAMSTEC). After finishing the engineering development and examination phase of a fuel-cell system used for the vehicle's power supply system, a renovated lithium-ion battery power system was installed in URASHIMA. The AUV was redeployed from its prior engineering tasks to scientific use. Various scientific instruments were loaded on the vehicle, and experimental dives for science-oriented missions conducted from 2006. During the experimental cruise of 2007, high-resolution acoustic images were obtained by SSS and SBP on the URASHIMA around the northern Kumano Basin off Japan's Kii Peninsula. The map of backscatter intensity data revealed many debris objects, and SBP images revealed the subsurface structure around the north-eastern end of our study area. These features suggest a structure related to the formation of the latest submarine fan. However, a strong reflection layer exists below ~20 ms below the seafloor in the south-western area, which we interpret as a denudation feature, now covered with younger surface sediments. We continue to improve the vehicle's performance, and expect that many fruitful results will be obtained using URASHIMA.
Park, Yo-Sup;Lee, Sin-Je;Seo, Won-Jin;Gong, Gee-Soo;Han, Hyuk-Soo;Park, Soo-Chul
Economic and Environmental Geology
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v.41
no.6
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pp.747-761
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2008
In order to experiment the acoustic remote classification of seabed sediment, we achieved ground-truth data(i.e. video and grab samples, etc.) and developed post-processing for automatic classification procedure on the basis of 300 kHz MultiBeam Echo Sounder(MBES) backscattering data, which was acquired using KONGBERG Simrad EM3000 at Sock-Cho Port, East Sea of South Korea. Sonar signal and its classification performance were identified with geo-referenced video imagery with the aid of GIS (Geographic Information System). The depth range of research site was from 5 m to 22.7 m, and the backscattering amplitude showed from -36dB to -15dB. The mean grain sizes of sediment from equi-distanced sampling site(50 m interval) varied from 2.86$(\phi)$ to 0.88(\phi). To acquire the main feature for the seabed classification from backscattering amplitude of MBES, we evaluated the correlation factors between the backscattering amplitude and properties of sediment samples. The performance of seabed remote classification proposed was evaluated with comparing the correlation of human expert segmentation to automatic algorithm results. The cross-model perception error ratio on automatic classification algorithm shows 8.95% at rocky bottoms, and 2.06% at the area representing low mean grain size.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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