This research focuses on developing a new and computationally efficient algorithm for free space structuring and planning collision free paths for an autonomous mobile robot working in an environment populated with polygonal obstacles. The algorithm constructs the available free space between obstacles in terms of free convex area. A collision free path can be efficiently generated based on a graph constructed using the midpoints of common free links between free convex area as passing points. These points correspond to nodes in a graph and the connection between them within each convex area as arcs in this graph. The complexity of the search for collision free path is greatly reduced by minimizing the size of the graph to be searched concerning the number of nodes and the number of arcs connecting them. The analysis of the proposed algorithm shows its efficiency in terms of computation ability, safety and optimality.
DNA computing is technology that applies immense parallel castle of living body molecules into information processing technology, and has used to solve NP-complete problems. However, there are problems which do not look for solutions and take much time when only DNA computing technology solves NP-complete problems. In this paper we proposed an algorithm called ACO(Algorithm for Code Optimization) that can efficiently express DNA sequence and create good codes through composition and separation processes as many as the numbers of reaction by DNA coding method. Also, we applied ACO to Hamiltonian path problem of NP-complete problems. As a result, ACO could express DNA codes of variable lengths more efficiently than Adleman's DNA computing algorithm could. In addition, compared to Adleman's DNA computing algorithm, ACO could reduce search time and biological error rate by 50% and could search for accurate paths in a short time.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.18
no.4
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pp.843-859
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2024
The university course scheduling problem (UCSP) aims at optimally arranging courses to corresponding rooms, faculties, students, and timeslots with constraints. Previously, the university staff solved this thorny problem by hand, which is very time-consuming and makes it easy to fall into chaos. Even some meta-heuristic algorithms are proposed to solve UCSP automatically, while most only utilize one single algorithm, so the scheduling results still need improvement. Besides, they lack an in-depth analysis of the inner algorithms. Therefore, this paper presents a novel and practical approach based on Tabu search and simulated annealing algorithms for solving USCP. Firstly, the initial solution of the UCSP instance is generated by one construction heuristic algorithm, the first fit algorithm. Secondly, we defined one union move selector to control the moves and provide diverse solutions from initial solutions, consisting of two changing move selectors. Thirdly, Tabu search and simulated annealing (SA) are combined to filter out unacceptable moves in a parallel mode. Then, the acceptable moves are selected by one adaptive decision algorithm, which is used as the next step to construct the final solving path. Benefits from the excellent design of the union move selector, parallel tabu search and SA, and adaptive decision algorithm, the proposed method could effectively solve UCSP since it fully uses Tabu and SA. We designed and tested the proposed algorithm in one real-world (PKNU-UCSP) and ten random UCSP instances. The experimental results confirmed its effectiveness. Besides, the in-depth analysis confirmed each component's effectiveness for solving UCSP.
Park, Dae-Heon;Kang, Beom-Jin;Park, Jang-Woo;Cho, Sung-Eon
Journal of Advanced Navigation Technology
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v.12
no.2
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pp.146-153
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2008
Due to the extremely short pulse in the Ultra-Wideband (UWB) technology, the accurate synchronization acquisition method is very important for both high data-rate WPAN and low data-rate WPAN. In this paper, we propose the synchronization acquisition algorithm based on two-step signal search method to acquire the synchronization in the UWB multi-path channel. At the first step, the search window is divided by two and the window that has higher power is chosen as a next search window. This operation is repeated until the measure power of the search window is smaller than the threshold value. At the second step, we employ Linear Search algorithm to the search window obtained at the first step for fine search. The proposed algorithm is proved that the synchronization acquisition is faster than the parallel search algorithm and it shows good performance in environment of the SNR extreme changes by the simulation.
A new algorithm for planning a collision-free path based on algebraic curve is developed and the concept of collision-free Path Space (PS) is introduced. This paper presents a Geometry Mapping (GM) based on two straight curves in which the intermediate connection point is organized in elliptic locus ($\delta$, $\theta$). The GM produces two-dimensional PS that is used to create the shortest collision-free path. The elliptic locus of intermediate connection point has a special property in that the total distance between the focus points through a point on ellipse is the same regardless of the location of the intermediate connection point on the ellipse. Since the radial distance, a, represents the total length of the path, the collision-free path can be found as the GM proceeds from $\delta$=0 (the direct path) to $\delta$=$\delta$$\_$max/(the longest path) resulting in the minimum time search. The GM of elliptic workspace (EWS) requires calculation of interference in circumferential direction only. The procedure for GM includes categorization of obstacles to .educe necessary calculation. A GM based on rectangular workspace (RWS) using Cartesian coordinate is also considered to show yet another possible GM. The transformations of PS among Circular Workspace Geometry Mapping (CWS GM) , Elliptic Workspace Geometry Mapping (EWS GM) , and Rectangular Workspace Geometry Mapping (RWS GM), are also considered. The simulations for the EWS GM on various computer systems are carried out to measure performance of algorithm and the results are presented.
Journal of the Institute of Convergence Signal Processing
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v.3
no.2
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pp.89-95
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2002
Global routing is to assign each net to routing regions to accomplish the required interconnections. The most popular algorithms for global routing inlcude maze routing algorithm, line-probe algorithm, shortest path based algorithm, and Steiner tree based algorithm. In this paper we propose weighted network heuristic(WNH) as a minimal Steiner tree search method in a routing graph and a genetic algorithm based on WNH for the global routing. We compare the genetic algorithm(GA) with simulated annealing(SA) by analyzing the results of each implementation.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.28
no.8A
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pp.581-590
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2003
This paper proposes the routing path selection mechanism for source routing-based PtMP (Point-to-Multipoint) call in ATM switching system. Especially, it suggests PtMP routing path selection method that can share the maximum resource prior to the optimal path selection, guarantee the reduction of path calculation time and cycle prevention. The searching for the nearest branch point from destination node to make the maximum share of resource is the purpose of this algorithm. Therefore among neighbor nodes from destination node by back-tracking, this algorithm fixes the node crossing first the node on existing path having the same Call ID as branch node, constructs the optimal PtMP routing path. The optimal node to be selected by back-tracking is selected by the use of Dijkstra algorithm. That is to say, PtMP routing path selection performs the step of cross node selection among neighboring nodes by back-tracking and the step of optimal node selection(optimal path calculation) among neighboring nodes by back-tracking. This technique reduces the process of search of routing information table for path selection and path calculation, also solves the cycle prevention easily during path establishment.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2016.10a
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pp.729-731
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2016
The efficiency of genetic algorithm may be improved, as genetic generation increases. However, a number of algorithms are needed until desired results are obtained. In addition, if Hoc unit increases when linked to a network, there may be a need to compare with all the cases, which would result in many algorithms at a time, and if a single process deals with such algorithms, the efficiency will decrease. Therefore, efficiency of overall network will be decreased in the end. Proposal algorithm in this thesis introduced cells, units of router group, for distributed processing of previous genetic algorithm. This thesis presented ways to reduce search delay time of overall network through cell-based genetic algorithm.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.11
no.7
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pp.3393-3412
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2017
As a main challenge in network virtualization, virtual network embedding problem is increasingly important and heuristic algorithms are of great interest. Aiming at the problems of poor correlation in node embedding and link embedding, long distance between adjacent virtual nodes and imbalance resource consumption of network components during embedding, we herein propose a two-stage virtual network embedding algorithm NA-PVNM. In node embedding stage, resource requirement and breadth first search algorithm are introduced to sort virtual nodes, and a node fitness function is developed to find the best substrate node. In link embedding stage, a path fitness function is developed to find the best path in which available bandwidth, CPU and path length are considered. Simulation results showed that the proposed algorithm could shorten link embedding distance, increase the acceptance ratio and revenue to cost ratio compared to previously reported algorithms. We also analyzed the impact of position constraint and substrate network attribute on algorithm performance, as well as the utilization of the substrate network resources during embedding via simulation. The results showed that, under the constraint of substrate resource distribution and virtual network requests, the critical factor of improving success ratio is to reduce resource consumption during embedding.
In this paper, we propose a 3D LiDAR sensor-based costmap generation and path planning algorithm using it for reliable autonomous flight in complex indoor environments. 3D path planning is essential for reliable operation of UAVs. However, existing grid search-based or random sampling-based path planning algorithms in 3D space require a large amount of computation, and UAVs with weight constraints require reliable path planning results in real time. To solve this problem, we propose a method that divides a 3D space into several 2D spaces and a path planning algorithm that considers the distance to obstacles within each space. Among the paths generated in each space, the final path (Best path) that the UAV will follow is determined through the proposed objective function, and for this purpose, we consider the rotation angle of the 2D space, the path length, and the previous best path information. The proposed methods have been verified through autonomous flight of UAVs in real environments, and shows reliable obstacle avoidance performance in various complex environments.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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