• 한국해양공학회지
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• 제38권4호
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• pp.187-198
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• 2024

Autonomous underwater vehicles (AUVs) have a limited bandwidth for real-time communication, limiting rapid responses to unexpected obstacles. This study addressed how AUVs can navigate to a target without a pre-existing obstacle map by generating one in real-time and avoiding obstacles. This paper proposes using forward-looking sonar with an occupancy grid map (OGM) for real-time obstacle mapping and a potential field algorithm for avoiding obstacles. The OGM segments the map into grids, updating the obstacle probability of each cell for precise, quick mapping. The potential field algorithm attracts the AUV towards the target and uses repulsive forces from obstacles for path planning, enhancing computational efficiency in a dynamic environment. Experiments were conducted in coastal waters with obstacles to verify the real-time obstacle mapping and avoidance algorithm. Despite the high noise in sonar data, the experimental results confirmed effective obstacle mapping and avoidance. The OGM-based potential field algorithm was computationally efficient, suitable for single-board computers, and demonstrated proper parameter adjustments through two distinct scenarios. The experiments also identified some of challenges, such as dynamic changes in detection rates, propulsion bubbles, and changes in repulsive forces caused by sudden obstacles. An enhanced algorithm to address these issues is currently under development.

• ETRI Journal
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• 제37권6호
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• pp.1220-1230
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• 2015

An autonomous valet parking (AVP) system is designed to locate a vacant parking space and park the vehicle in which it resides on behalf of the driver, once the driver has left the vehicle. In addition, the AVP is able to direct the vehicle to a location desired by the driver when requested. In this paper, for an AVP system, we introduce technology to recognize a parking space using image sensors. The proposed technology is mainly divided into three parts. First, spatial analysis is carried out using a height map that is based on dense motion stereo. Second, modelling of road markings is conducted using a probability map with a new salient-line feature extractor. Finally, parking space recognition is based on a Bayesian classifier. The experimental results show an execution time of up to 10 ms and a recognition rate of over 99%. Also, the performance and properties of the proposed technology were evaluated with a variety of data. Our algorithms, which are part of the proposed technology, are expected to apply to various research areas regarding autonomous vehicles, such as map generation, road marking recognition, localization, and environment recognition.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제22권6호
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• pp.264-283
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• 2023

자율주행차량 사고는 일반차량 사고와 다르게 기술적 문제, 환경, 운전자와의 상호작용 등 다양한 요인에 기인한 사고 발생 가능성이 존재한다. 향후 자율주행 기술의 진보로 기존의 사고원인 이외에도 새로운 이슈들이 대두될 것으로 예상되며, 이에 대응하기 위한 다양한 시나리오 기반의 접근법이 필요하다. 본 연구에서는 자율주행 사고 리포트인, CA DMV collision report와 자율주행모드 해제 보고서인 Disengagement report, 자율주행 실제 사고영상을 수집하여 자율주행차량 교통사고 시나리오를 개발하였다. 시나리오는 ISO 26262의 기능안전 시스템 failure mode에 기반하여 도출되었으며, 자율주행 기능의 다양한 이슈를 반영하고자 하였다. 본 연구를 통해 도출된 자율주행차량 시나리오는 향후 다양한 자율주행차량 교통사고 예방과 대비에 기여할 뿐만 아니라 자율주행 기술의 안전성을 향상시키는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대한다.

• 정보보호학회논문지
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• 제32권2호
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• pp.447-463
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• 2022

인공 지능(AI) 기술은 해양 산업에서 스마트 선박을 자율 운항 선박으로 발전시키는 주요 기술이다. 자율 운항 선박은 사람의 의사 판단 없이 수집된 정보로 상황을 인식하며 스스로 판단하여 운항한다. 기존의 선박 시스템은 육상에서의 제어 시스템과 마찬가지로 사이버 공격에 대한 보안성을 고려하여 설계되지 않았다. 이로 인해 선박 내·외부에서 수집되는 수많은 데이터에 대한 침해와 선박에 적용될 인공지능 기술에 대한 잠재적 사이버 위협이 존재한다. 자율 운항 선박의 안전성을 위해서는 선박 시스템의 사이버 보안뿐만 아니라, 인공지능 기술에 대한 사이버 보안에도 초점을 맞춰야 한다. 본 논문에서는 기존 선박 시스템과 자율 운항 선박에 적용될 인공지능 기술에 발생할 수 있는 잠재적인 사이버 위협을 분석하고, 자율 운항 선박 보안 위험과 보안이 필요한 범주를 도출했다. 도출한 결과를 바탕으로 향후 자율 운항 선박 사이버 보안 연구 방향을 제시하고 사이버 보안 향상에 기여한다.

• 자동차안전학회지
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• 제11권3호
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• pp.19-29
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• 2019

Recently, autonomous vehicles have been studied actively. Autonomous vehicles can detect objects around them using their on board sensors, estimate collision probability and maneuver to avoid colliding with objects. Many algorithms are suggested to prevent collision avoidance. However there are limitations of complex and diverse environments because algorithm uses only the information of attached environmental sensors and mainly depends on TTC (time-to-Collision) parameter. In this paper, autonomous driving algorithm using I2V communication-based cooperative sensing information is developed to cope with complex and diverse environments through sensor fusion of objects information from infrastructure camera and object information from equipped sensors. The cooperative sensing based autonomous driving algorithm is implemented in autonomous shuttle bus and the proposed algorithm proved to be able to improve the autonomous navigation technology effectively.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제24권1호
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• pp.65-74
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• 2024

최근 자율주행 분야에서는 영상 처리 기술이 중요한 역할을 하고 있다. 그 중에서도 영상 식별 기술은 자율주행 차량의 안전성과 성능에 매우 중요한 역할을 한다. 이에 따라 본 논문에서는 융복합 영상 식별 시스템을 개발하여 자율주행 차량의 안전성과 성능을 향상시키는 것을 목표로 한다. 본 연구에서는 다양한 영상 식별 기술을 활용하여 차량주변 환경의 객체를 인식하고 추적하는 시스템을 구축한다. 이를 위해 머신 러닝과 딥 러닝 알고리즘을 활용하며, 이미지처리 및 분석 기술을 통해 실시간으로 객체를 식별하고 분류한다. 또한, 본 연구에서는 영상 처리 기술과 차량 제어 시스템을 융합하여 자율주행 차량의 안전성과 성능을 높이는 것을 목표로 한다. 이를 위해, 식별된 객체의 정보를 차량 제어시스템에 전달하여 자율주행 차량이 적절하게 반응하도록 한다. 본 연구에서 개발된 융복합 영상 식별 시스템은 자율주행 차량의 안전성과 성능을 크게 향상시킬 것으로 기대된다. 이를 통해 자율주행 차량의 상용화가 더욱 가속화될 것으로 기대된다.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제19권2호
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• pp.135-148
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• 2020

현재 진행되고 있는 자율주행 관련 기술 발전은 실제 도로를 사용한 자율주행 테스트 시 다양한 안전사고가 발생할 가능성이 존재한다. 특히 자율주행자동차법 시행으로 실제 도로에서의 자율주행 실증은 증가할 것이며, 안전사고 예방을 위해 국내 도로환경에 적합한 운행설계영역에 대한 연구가 요구된다. 따라서 본 연구는 도심부 자율주행셔틀 실증을 위한 운행설계영역을 정의하고, 안양시 도심부도로를 중심으로 자율주행 운행 가능여부 등의 운행설계영역 평가를 실시한다. 본 연구의 자율주행 운행설계영역은 국내의 도로환경과 안전을 우선적으로 고려하였으며, 기하구조적 요인, 운영적 요인, 환경적 요인을 포함한다. 분석결과 노드기준에서는 노드유형 및 신호-통신 여부를 통해서 30개 노드에서 자율주행셔틀 실증이 가능한 것으로 분석되었다. 링크기준에서는 오전첨두(8-9시) 42개, 비첨두(12-13시) 39개, 그리고 오후첨두(18-19시) 40개 방향별 링크구간에서 자율주행 제한으로 분석되었다. 본 연구결과는 향후 자율주행 실증테스트가 이루어지는 도심부도로에서 사전 안전성 평가의 수범사례로 활용될 가치가 있다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제15권3호
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• pp.250-256
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• 2012

Unmanned ground vehicles may be operated by remote control unit through the wireless communication or autonomously. However, the autonomous technology is still challenging and not perfectly developed. For some reason or other, the wireless communication is not always available. If wireless communication is abruptly disconnected, the UGV will be nothing but a lump of junk. What was worse, the UGV can be captured by enemy. This paper suggests a method, autonomous return technology with which the UGV can autonomously go back to a safer position along the reverse path. The suggested autonomous return technology for UGV is based on multi-correlated information based DB creation and matching. While SUGV moves by remote-control, the multi-correlated information based DB is created with the multi-sensor information; the absolute position of the trajectory is stored in DB if GPS is available and the hybrid MAP based on the fusion of VISION and LADAR is stored with the corresponding relative position if GPS is unavailable. In multi-correlated information based autonomous return, SUGV returns autonomously based on DB; SUGV returns along the trajectory based on GPS-based absolute position if GPS is available. Otherwise, the current position of SUGV is first estimated by the relative position using multi-sensor fusion followed by the matching between the query and DB. Then, the return path is created in MAP and SUGV returns automatically based on the MAP. Experimental results on the pre-built trajectory show the possibility of the successful autonomous return.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제7권5호
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• pp.817-832
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• 2015

This paper presents a state feedback based backstepping control algorithm to address the trajectory tracking problem of an underactuated Unmanned Surface Vessel (USV) in the horizontal plane. A nonlinear three Degree of Freedom (DOF) underactuated dynamic model for USV is considered, and trajectory tracking controller that can track both curve trajectory and straight line trajectory with high accuracy is designed as the well known Persistent Exciting (PE) conditions of yaw velocity is completely relaxed in our study. The proposed controller has further been enriched by incorporating an integral action additionally for enhancing the steady state performance and control precision of the USV trajectory tracking control system. Global stability of the overall system is proved by Lyapunov theory and Barbalat's Lemma, and then simulation experiments are carried out to demonstrate the effectiveness of the controller designed.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제11권2호
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• pp.679-687
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• 2019

This paper presents the autonomous swimming technology developed for an Autonomous Underwater Vehicle (AUV) operating in the underwater jacket structure environment. To prevent the position divergence of the inertial navigation system constructed for the primary navigation solution for the vehicle, we've developed kinds of marker-recognition based underwater localization methods using both of optical and acoustic cameras. However, these two methods all require the artificial markers to be located near to the cameras mounted on the vehicle. Therefore, in the case of the vehicle far away from the structure where the markers are usually mounted on, we may need alternative position-aiding solution to guarantee the navigation accuracy. For this purpose, we develop a sonar image processing based underwater localization method using a Forward Looking Sonar (FLS) mounted in front of the vehicle. The primary purpose of this FLS is to detect the obstacles in front of the vehicle. According to the detected obstacle(s), we apply an Occupancy Grid Map (OGM) based path planning algorithm to derive an obstacle collision-free reference path. Experimental studies are carried out in the water tank and also in the Pohang Yeongilman port sea environment to demonstrate the effectiveness of the proposed autonomous swimming technology.