This paper presents a real-time haptic rendering method for multi-contact interaction with virtual environments. Haptic systems often employ physics-based deformation models such as finite-element models and mass-spring models which demand heavy computational overhead. The haptic system can be designed to have two sampling times, T and JT, for the haptic loop and the graphic loop, respectively. A multi-rate output-estimation with an exponential forgetting factor is proposed to implement real-time haptic rendering for the haptic systems with two sampling rates. The computational burden of the output-estimation increases rapidly as the number of contact points increases. To reduce the computation of the estimation, the multi-rate output-estimation with reduced parameters is developed in this paper. Performance of the new output-estimation with reduced parameters is compared with the original output-estimation with full parameters and an exponential forgetting factor. Estimated outputs are computed from the estimated input-output model at a high rate, and trace the analytical outputs computed from the deformation model. The performance is demonstrated by simulation with a linear tensor-mass model.
For efficient transmission of 3DTV video signals, it is necessary to eliminate the inherent redundancy between the stereo image pairs. Though disparity estimation provides a powerful tool for eliminating the redundancy, it is very time consuming. This paper presents a novel disparity estimation scheme based on the human visual property. The disparity vectors of image blocks spatially adjacent to the current block are used as initial guesses fur the disparity vector of the current block. In addition, mixed-resolution coding is applied to reduce the computational complexity of disparity estimation. Through computer simulations on a stereoscopic sequence we show that the proposed method gives rise .to visually pleasing results with much reduced computational complexity.
Spacecraft attitude estimation using the nonlinear unscented filter is addressed to fully utilize capabilities of the unscented transformation. To release significant computational load, an efficient technique is proposed by reasonably removing correlation between random variables. This modification introduces considerable reduction of sigma points and computational burden in matrix square-root calculation for most nonlinear systems. Unscented filter technique makes use of a set of sample points to predict mean and covariance. The general QUEST(QUaternion ESTimator) algorithm preserves explicitly the quaternion normalization, whereas extended Kalman filter(EKF) implicitly obeys the constraint. For spacecraft attitude estimation based on quaternion, an approach to computing quaternion means from sampled quaternions with guarantee of the quaternion norm constraint is introduced applying a constrained optimization technique. Finally, the performance of the new approach is demonstrated using a star tracker and rate-gyro measurements.
Journal of electromagnetic engineering and science
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제1권2호
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pp.113-119
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2001
Conventional channel estimation methods for orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system don't show the good characteristics in terms of fast fading channels. To solve this drawback in conventional methods, we propose the channel estimation method fur OFDM, assisted pilot for improvement and convergence in mobile system (APIM), which has a good performance and computational complexity in consideration of other methods. APIM uses the more developed concept of conventional methods and a block frame structure within a whole channel. This concept prevents overall performance from diverging or showing a poor one. The simulation results demonstrate the APIM outperforms pilot symbol assisted modulation (PSAM) and extended symbol aided estimation (ESAE) in terms of mean square error (MSE) and bit error rate (BER) performance under all Rayleigh fading environment. Considering the simulation performance and computational complexity, we can see APIM shows better characteristics than conventional methods for OFDM and has not any error floor even in a fast Rayleigh fading environment.
Procedures for estimation of axial or flexural rigidities of bridge members by neural networks are shown. To treat large scale structures containing many unkwon parameters, substructuring concept is introduced. The measurement points are selected considering the sensitivity of the element stiffnesses of interest. Utilization of relative mode vectors is found to be very effective for the local parameter estimation. Then, the study focuses on the method to obtain the training set enough to represent structures. It is shown that noise injection is effective to reduce the estimation errors caused by measurement noise. Verification of the present method is carried out using a cable-stayed bridge model.
This paper invetigates estimation methods of mapping parameters in object-oriented coding. In this paper, we propose a fast parameter estimation method with its performance similar to that of the conventional methods. We employ hierarchical structure in difference images to redcue the computational complexity and also combine conventional six- and eight-mapping parameter estimation methods to compensate for the performance degradation caused by employment of hierarchical structure. Computer simulation shows that the proposed mehtod gives results similar to conventional methods with greatly reduced computational complexity.
Damage estimation methods are classified into two groups according to the dependence on the FE model : signal-based and model-based methods. Signal-based damage estimation methods are generally appropriate for detection of damage location, whereas not effective for estimation of damage severities. Model-based damage estimation methods are difficult to apply directly to the structures with a large number of the probable damaged members. It is difficult to obtain the exact model representing the real bridge behavior due to the modeling errors. The modeling errors even may exceed the modal sensitivity on damage. In this study, Model-based damage detection method which can effectively consider the modeling errors is suggested. Two numerical example analyses on a simple beam and a multi-girder bridge are presented to demonstrate the effectiveness of the presented method.
This paper describes a method of precise estimation for printing time and material consumption which are directly related to the 3D printing cost. Printing process and head motion of 3D printers using digital printing head, which is analyzed by its digitized steps, is rapidly simulated without slicing to calculate estimated printing results. Using this method, printing time and material usage of 3D printer were estimated quickly and precisely and compared to the real printing result. Applying compensation using the printing parameters, transferred from the 3D printer to the printing estimation system, even more accurate estimation is achieved. This method is used in the 3D Sprint software.
There have been many different definitions of energy functions as the second statistics of a signal. In this paper, using the higher order differential energy function, we propose an algorithm separating the amplitude and frequency components in a discrete sinusoidal signal. The proposed amplitude and frequency estimation methods have less computational requirement than the existing methods. It also shows large computational advantage over the root mean square (RMS) calculation of a signal. The proposed methods can be used in the detection of abnormal events in signals on the power line. Computer simulations show that proposed frequency estimation method can detect the presence of voltage increase or decrease for a short period of time. Also, the proposed estimation methods have been compared with existing methods in terms of estimation error variance.
Inverse radiation problems were solved for estimating boundary temperature distribution in a way of function estimation approach in an axisymmetric absorbing, emitting and scattering medium, given the measured radiative data. In order to reduce the computational time fur the calculation of sensitivity matrix, automatic differentiation and Broyden combined method were adopted, and their computational precision and efficiency were compared with the result obtained by finite difference approximation.. In inverse analysis, the effects of the precision of sensitivity matrix, the number of measurement points and measurement error on the estimation accuracy had been inspected using quasi-Newton method as an inverse method. Inverse solutions were validated with the result acquired by additional inverse methods of conjugate-gradient method or Levenberg-Marquardt method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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