IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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v.1
no.2
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pp.106-116
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2012
The huge success of location-aware applications has called for the rapid development of an alternative positioning system to the global positioning system (GPS) for indoor localization based on existing technologies, such as 802.11 wireless networks. This paper proposes the Wireless MAC Processor Positioning System (WMPS), which is a localization system running on off-the-shelf 802.11 Access Points and based on the time-of-flight ranging of users' standard terminals. This paper proves through extensive experiments that the propagation delays can be measured with the accuracy required by indoor applications despite the different noise components that can affect the result: latencies of the hardware transreceivers, multipath, ACK jitters and timer quantization. Key to this solution is the choice of the Wireless MAC Processor architecture, which enables a straightforward implementation of the ranging subsystem directly inside the commercial cards without affecting the basic DCF channel access algorithm. In addition to the proposed measurement framework, this study developed a simple and effective localization algorithm that can work without requiring any preliminary calibration or device characterization. Finally, the architecture allows the measurement methodology to be adjusted as a function of the network load or propagation environments at the run time, without requiring any firmware update.
The Global Positioning System (GPS) is widely used to aid the navigation of aerial vehicles. However, the GPS cannot be used indoors, so alternative navigation methods are needed to be developed for micro aerial vehicles (MAVs) flying in GPS-denied environments. In this paper, a real-time three-dimensional (3-D) indoor navigation system and closed-loop control of a quad-rotor aerial vehicle equipped with an inertial measurement unit (IMU) and a low-cost light detection and ranging (LIDAR) is presented. In order to estimate the pose of the vehicle equipped with the two-dimensional LIDAR, an octree-based grid map and Monte-Carlo Localization (MCL) are adopted. The navigation results using the MCL are then evaluated by making a comparison with a motion capture system. Finally, the results are used for closed-loop control in order to validate its positioning accuracy during procedures for stable hovering and waypoint-following.
본 논문에서는 실내 환경에서 특정한 장소를 찾아갈 수 있는 자동비행체를, 컴퓨터비전과 스마트폰, 헬륨을 사용하여 구현 하는 방법을 제안한다. 마커를 이용하여 빌딩 내 각 정점을 표시하며, 이를 활용하여 자동으로 최단의 경로를 찾아서 그 경로를 따라 비행하는 알고리즘과 비행체의 구조를 보인다. 실험 결과 다양한 방면으로 적용 가능한 유의미한 결과를 얻었다
Oh, Hyon-Dong;Won, Dae-Yeon;Huh, Sung-Sik;Shim, David Hyun-Chul;Tahk, Min-Jea
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.11
no.2
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pp.69-79
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2010
This paper describes the experimental framework for the control system design and validation of a rotorcraft unmanned aerial vehicle (UAV). Our approach follows the general procedure of nonlinear modeling, linear controller design, nonlinear simulation and flight test but uses an indoor-installed multi-camera system, which can provide full 6-degree of freedom (DOF) navigation information with high accuracy, to overcome the limitation of an outdoor flight experiment. In addition, a 3-DOF flying mill is used for the performance validation of the attitude control, which considers the characteristics of the multi-rotor type rotorcraft UAV. Our framework is applied to the design and mathematical modeling of the control system for a quad-rotor UAV, which was selected as the test-bed vehicle, and the controller design using the classical proportional-integral-derivative control method is explained. The experimental results showed that the proposed approach can be viewed as a successful tool in developing the controller of new rotorcraft UAVs with reduced cost and time.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.21
no.5
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pp.465-470
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2015
This paper proposes a robust 3D mapping system for a UAV (Unmanned Aerial Vehicle) that carries a LRF (Laser Range Finder) using the sinusoidal trajectory algorithm. In the case of previous 3D mapping research, the UAV usually takes off vertically and flights up and down while the LRF is measuring horizontally. In such cases, the measuring range is limited and it takes a long time to do mapping. By using the sinusoidal trajectory algorithm proposed in this research, the 3D mapping can be time-efficient and the measuring range can be widened. The 3D mapping experiments have been done to evaluate the performance of the sinusoidal trajectory algorithm by scanning indoor walls.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.12
no.9
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pp.876-882
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2006
This study presents an ultrasonic location awareness system for the ubiquitous computing with absolute position. The flight time of ultrasonic waves is determined by a period detecting technique which is able to extend the sensing range compared with traditional methods. For location awareness, ultrasonic waves are sent successively from each ultrasonic transmitter and synchronized by radio frequency (RF) signal, where the transmitting part is fixed and the receiving part is movable. To expand the recognizing range, cell matching technique and coded ultrasonic technique are introduced. The experimentation for various distances is accomplished to verify the used period detecting technique of U-SAT system. The positioning accuracy by using cell matching is also verified by finding the locations of settled points and the usability of coded ultrasonic technique is verified. As a result, the possibility of ultrasonic location awareness system for the ubiquitous computing can be discussed as a pseudo-satellite system with low cost, a high update rate, and relatively high precision, in the places where CPS is not available.
Chung, Chul Un;Kim, Sung Chul;Jeon, Young Shin;Han, Sang Hoon
Journal of Environmental Science International
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v.26
no.6
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pp.779-788
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2017
In this study, we analyzed the changes in the echolocation and prey-capture behavior of the horseshoe bat Rhinolophus ferrumequinum from search phase to capture time. The experiment was conducted in an indoor free-flight room fitted with an ultra-high-speed camera. We found that the bats searched for food while hanging from a structure, and capturing was carried out using the flight membrane. In addition, it was confirmed that the mouth and uropatagium were continuously used in tandem during the capturing process. Furthermore, using Constant Frequency (CF), we confirmed that the prey catching method reflected the wing morphology and echolocation pattern of R. ferrumequinum. The echolocation analysis revealed that the pulse duration, pulse interval, peak frequency, start-FM-bandwidth, and CF duration decreased as the search phase approached the terminal phase. Detailed analysis of echolocation pulse showed that the end-FM bandwidth, which increases as it gets nearer to the capture time of prey, was closely related to the accurate grasp of the location of an insect. At the final moment of prey capture, the passive listening that stopped the divergence of the echolocation was identified; this was determined to be the process of minimizing the interruption from the echo of the echolocation call emitted from the bat itself and sound waves emitted from the prey.
Kim, Eui-hwan;Lee, Hak-soo;Ji, Seong-in;Oh, Young-jun;Lee, Kang-hwan
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2015.05a
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pp.101-104
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2015
In this paper, a flight techniques many quadcopters which can be configured flexibly squadron according to the situation in wireless sensor networks is suggested. In previous studies, aircrafts fly only as part of a prescribed form and know the distance between the aircraft by sensor was able to maintain the fleet. Also, the problem occurs that between the aircraft distance is not constant. In this paper, proposes an algorithm that the context of the formation fly using the current position of the quadcopter through a virtual map is based on the relative coordinates without being affected by Indoor, outdoor and obstacles. Proposed algorithm is Leader-Follower Technique that the method of determinin the shape of the squadron to the down command to the sub-quadcopter using the wireless network by the main quadcopter to determine a given situation. As simulation result, the proposed algorithm was confirmed that formation flight efficient in sensing the all conditions as compared to the conventional method.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.28
no.12
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pp.1388-1396
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2011
This paper is focused on the procedure of the development of a micro air vehicle which has vertical take-off and landing capability for indoor reconnaissance mission. Trade studies on mission feasibility led to the proposal of a coaxial rotorcraft configuration as the platform. The survey to provide a guide for preliminary design were conducted based on commercial off-the-shelf platform, and the rotor performance was estimated by the simple momentum theory. To determine the initial size of the micro air vehicle, the modified conventional fuel balance method was applied to adopt for electric powered vehicle, and the sizing problem was optimized with the sequential quadratic programming method using MATLAB. The designed rotor blades were fabricated with high strength carbon composite material and integrated with the platform. The developed coaxial rotorcraft micro air vehicle shows stable handling quality with manual flight test in indoor situation.
Journal of the Korean Professional Engineers Association
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v.41
no.5
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pp.55-58
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2008
GPS is the global Navigation Satellite System which is developed by the United States Department of Defense as an abbreviation of the Global Positioning System. The GPS uses a constellation of 24 Medium Earth Orbit satellites that transmit precise microwave signals, that enable GPS receivers to determine their location, speed, direction, and time. Following, the shooting down of Korean Air Lines Flight 007 in 1983. President Ronald Reagan issued a directive making the system available free for civilian use as a common good. Since then, GPS has become a widely used aid to navigation worldwide, and a useful tool for map-making, land surveying, commerce, scientific uses, and hobbies such as geocaching. GPS also provides a precise time reference used in many applications including scientific study of earthquakes, and synchronization of telecommunications networks.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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