Park, Dae-Gil;Kwak, Kyung-Min;Chung, Wan-Kyun;Kim, Jin-Hyun
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.18
no.8
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pp.699-705
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2012
In this paper, an infrastructure-based localization method using underwater wireless sensor network (UWSN) is addressed. A localization using the UWSN is necessary to widen the usage of underwater applications, however it is very difficult to establish the UWSN due to the restrictions of water. In this paper, to extend the usage of UWSN at the infrastructure, we propose a sophisticated UWSN localization method using the Received Signal Strength Indicator (RSSI) of the electromagnetic waves. During the electromagnetic waves propagating in underwater, there arises a lot of attenuation according to the distance, while the attenuation shows uniformity according to the distance. Using this characteristics, the localization system in underwater infrastructure is proposed and the experimental results show the effectiveness.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.11
no.9
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pp.774-780
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2005
For the accurate inspection of the resources and space in the ocean, the method of locating the measurement equipments in the seafloor and retrieving these equipments later after a certain period of time. is generally used. In this method, the reliability of retrieving measurement equipments is very important. In our proposed remotely-controlled acoustic release system, an underwater ultrasonic wave recognition algorithm by which we can recognize the sound signal without the influence of disturbances due to underwater environment changes is developed, and a battery is used for the reduction of electric power consumption. we show the effectiveness of our proposed system through experimental results.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.2
no.3
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pp.374-383
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2004
This paper presents a neural network adaptive controller for autonomous diving control of an autonomous underwater vehicle (AUV) using adaptive backstepping method. In general, the dynamics of underwater robotics vehicles (URVs) are highly nonlinear and the hydrodynamic coefficients of vehicles are difficult to be accurately determined a priori because of variations of these coefficients with different operating conditions. In this paper, the smooth unknown dynamics of a vehicle is approximated by a neural network, and the remaining unstructured uncertainties, such as disturbances and unmodeled dynamics, are assumed to be unbounded, although they still satisfy certain growth conditions characterized by 'bounding functions' composed of known functions multiplied by unknown constants. Under certain relaxed assumptions pertaining to the control gain functions, the proposed control scheme can guarantee that all the signals in the closed-loop system satisfy to be uniformly ultimately bounded (UUB). Simulation studies are included to illustrate the effectiveness of the proposed control scheme, and some practical features of the control laws are also discussed.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.19
no.8
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pp.702-708
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2013
Underwater TRN (Underwater Terrain Referenced Navigation) estimates an underwater vehicle state by measuring a distance between the vehicle and undersea terrain, and comparing it with the known terrain database. TRN belongs to absolute navigation methods, which are used to compensate a drift error of dead reckoning measurements such as IMU (Inertial Measurement Unit) or DVL (Doppler Velocity Log). However, underwater TRN is different to other absolute methods such as USBL (Ultra-Short Baseline) and LBL (Long Baseline), because TRN is independent of the external environment. As a magnetic-field-based navigation, TRN is a kind of geophysical navigation. This paper develops an EKF (Extended Kalman Filter) formulation for underwater TRN. A filter propagation part is composed by an inertial navigation system, and a filter update is executed with echo-sounder measurement. For large-initial-error cases, an adaptive EKF approach is also presented, to keep the filter be stable. At the end, simulation studies are given to verify the performance of the proposed TRN filter. With simplified sensor and terrain database models, the simulation results show that the underwater TRN could support conventional underwater navigation methods.
Underwater operating platforms face difficulties regarding power supply and communications. To overcome these difficulties, this study proposes a hybrid surface and underwater vehicle (HSUV) and presents the development of the platform, control algorithms, and results of field tests. The HSUV is capable of supplying reliable power to the unmanned underwater vehicle (UUV) and obtaining data in real time by using a tether cable between the UUV and the unmanned surface vehicle (USV). The HSUV uses global positioning system (GPS) and ultra-short base line sensors to determine the relative location of the UUV. Way point (WP) and dynamic positioning (DP) algorithms were developed to enable the HSUV to perform unmanned exploration. After reaching the target point using the WP algorithm, the DP algorithm enables USV to maintain position while withstanding environmental disturbances. To ensure the navigation performance at sea, performance tests of GPS, attitude/heading reference system, and side scan sonar were conducted. Based on these results, manual operation, WP, and DP tests were conducted at sea. WP and DP test results and side scan sonar images during the sea trials are presented.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea CI
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v.48
no.6
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pp.88-96
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2011
Underwater acoustic communication is applicable in various areas, such as ocean data collection, undersea exploration and development, tactical surveillance, etc. Thus, robot control system construction used for underwater-robot like AUV or ROV is essential in these areas. In this paper, we propose the Message Merging MAC($M^2$-MAC) protocol, which is suitable for real time robot control system, considering energy efficiency in important parts of underwater acoustic sensor network constitution. In this proposed MAC protocol, gateway node receives the data from robot nodes according to the time slots that were allotted previously. And messages delivered from base-station are generated to one MAC frame by buffering process. Finally, generated MAC frames are broadcasted to all robot nodes in the cluster. Our suggested MAC protocol can also be hybrid MAC protocol, which is successful blend of contention based and contention-free based protocol through relevant procedure with Maintenance&Sleep (M&S) period, when new nodes join and leave as an orphan. We propose mathematical analysis model concerned about End-to-End delay and energy consumption, which is important factor in constructing real-time robot control system. We also verify the excellence of performance according to comparison of existing MAC protocols with our scheme.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.65
no.1
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pp.135-141
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2016
Recently, the needs for the development and application of marine robots are increasing as marine accidents occur frequently. However, it is very difficult to acquire the information by utilizing marine robots in the marine environment. Therefore, the needs for the researches of sensor networks which are composed of underwater, surface and aerial robots are increasing in order to acquire the information effectively as the information from heterogeneous robots has less limitation in terms of coverage and connectivity. Although various researches of the sensor network which is based on marine robots have been executed, all of the underwater, surface and aerial robots have not yet been considered in the sensor network. To solve this problem, a collaborative control method based on the acoustic information and image by the sonars of the underwater robot, the acoustic information by the sonar of the surface robot and the optical image by the camera of the static-floating aerial robot is proposed. To verify the performance of the proposed method, the collaborative control of a MUR(Micro Underwater Robot) with an OAS(Obstacle Avoidance Sonar) and a SSS(Side Scan Sonar), a MSR(Micro Surface Robot) with an OAS and a BMAR(Balloon-based Micro Aerial Robot) with a camera are executed. The test results show the possibility of real applications and the need for additional studies.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.20
no.6
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pp.831-836
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2010
In real system application, the path planning and following system for the coordinated control of heterogeneous marine robots based on the underwater acoustic communication has the following problems: surface and underwater robots have different maneuvering properties, an underwater robot requires more effective operating, it has a limited communication range because of the transmission loss (TL) of acoustic wave, it has a communication error because of the Doppler distortion of acoustic wave, and further, it requires an easy design procedure in terms of its structures and parameters. To solve these problems, an intelligent path planning algorithm using the evolution strategy (ES) and the fuzzy logic controller (FLC) based on system modeling, is proposed. To verify the performance of the proposed algorithm, the path planning and following of an underwater robot is performed according to the maneuvering of a surface robot. Simulation results show that the proposed algorithm effectively solves the problems.
For a Stationary moving-target. the design technique of guidance system for underwater vehicle with a seeker of st type is developed. Using perturbation theory, a new method which linearizes the nonlinear intercept geometry is proposed. On the basis of the linearized system modeling, LQ and PID design technique is used to determine the structure and gain of the guidance system. Some simulation results applied underwater engagement are represented to show that the proposed guidance law is superior to the other guidance laws as pursuit, Bang-Beng, PN APN.
Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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v.54
no.2
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pp.61-67
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2017
In this paper, an adaptive MAC technique for various underwater environment with narrow-bandwidth and low transmission speed was proposed. In previously published Underwater Packet Flow Control (UPFC) technique, three transmission types (normal, block and parallel transmission) had been proposed using the number of transmission and transmission time. In addition to the UPFC, the proposed technique is an improved version of UPFC having more effective queuing technique for merge transmission. A mathematical model of the proposed queuing theory was constructed and its increased efficiency per unit transmission number was also verified based on simulations.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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