This paper presents the estimation of the frictional coefficient of the wheel-legged robot with hip joint actuation producing maximum tractive force. Slip behavior for wheel-legged robot is analytically explored and physically understood by identification of the non-slip condition and derivation of the torque limits satisfying it. Utilizing results of the analysis of slip behavior, the frictional coefficients of the wheel-legged robot during stance phase are numerically estimated and finally this paper suggests the pseudo-algorithm which can not only estimate the frictional coefficients of the wheel-legged robot, but also produce the candidate of the touch down angle for the next stance.

In order to clarify the relation between sea breeze penetration and Planetary Boundary Layer development in southeastern part of the Korean Peninsula, several numerical assessments were carried out using atmospheric numerical model WRF(Weather Research and Forecasting). Compared with onset time of sea breeze at eastern coast area(Uljin), the time at southern coast region(Masan) with complex costal line tend to delay for several hours. The penetration patterns of sea breeze between two coastal regions are some different due to the shape of their coastal line and back ground topography. Intensified valley wind due to high topography of lee side of Uljin can help penetration of sea breeze at early time. So penetration of sea breeze at early time often prevent PBL to develop at Uljin and lower PBL height last for a day time. But because of late penetration of sea breeze at Masna, PBL Height dramatically decrease after 1500LST. The distribution of front genesis function based on the heat and momentum variation are explained obviously the sea breeze penetration patterns and agreed well with the PBL height distribution.

최근 지형렌더링에서 사용되는 DEM(digital elevation map) 데이터들은 일반 컴퓨터에서 처리 가능한 메모리 용량을 초과하기 때문에 밉맵(mipmap)을 이용한 상세단계(LOD : level-of-detail) 기법들을 사용하는 외부 메모리 처리(out-of-core) 기법들이 많이 연구되고 있다. 하지만 밉맵을 이용한 상세단계 기법들은 높은 레벨의 상세단계에서 데이터의 간략화에 따른 기하오차가 발생한다. 이러한 기하오차는 시점이 이동할 때 상세단계가 변화하는 부분에서 기하파핑(geometry popping) 현상을 유발한다. 본 논문에선 기하오차를 줄이기 위해 정점 응집맵을 제안한다. 전처리 단계에서 생성되는 정점 응집맵은 벡터를 저장한 텍스쳐이다. 이 벡터들은 상대적으로 기울기 변화량이 큰 위치로 주변의 정점들을 응집시켜 지형의 기하오차를 줄이기 때문에 단순히 밉맵을 이용하여 지형을 렌더링 했을 때 나타나는 기하파핑 현상을 효과적으로 줄일 수 있다.

게임 캐릭터와 객체들이 상호작용하는 지형은 가상세계를 구성하기 위한 필수 요소이다. 지형을 제작할 때 많은 갱신 작업과 시간이 들어가는 문제점이 발생한다. 본 논문에서는 실제 지형을 촬영한 데이터로부터 가상 공간의 3D 지형을 생성하기 위한 3D 지형 재구축 시스템을 제안한다. 제안시스템에서는 스테레오 카메라로 촬영하고, 레이져 스캐너로 실측한 3차원 지형 데이터를 기반으로 생성된 그리드 기반의 높이 맵(Height Map)과 로봇의 항법정보 중 z축과 x축 방향 벡터를 이용해 가상공간의 중심인 월드좌표계에 맞게 로테이션을 수행하여 축의 방향을 일치시키고, 로봇 중심의 좌표계에서 월드 좌표계로의 이동 벡터를 각 포인트에 더하여 최종적으로 월드좌표계에 맞게 변환한다. 이후 무방향성 그래프를 사용하여 지형 데이터를 관리하면서 가상공간에서 필요한 부분에만 동적으로 지형 메쉬를 생성한다. 이때 지형 데이터의 오류를 보정하여 메쉬를 올바르게 갱신한다. 실험에서는 제안 시스템이 지형 재구축을 완료할 때까지 일정한 주기로 FPS를 확인하고, 완성된 지형을 가시화하여 품질을 검토하였다. 지형의 전체 크기를 알 수 없거나, 실시간으로 지형의 크기가 변화하는 환경에서는, 제안된 시스템이 쿼드트리를 사용한 지형 관리보다 지형 크기가 작을 때 3배정도의 높은 FPS를 보이나, 지형이 아주 클 때는 평균 40% 정도 나은 실행 성능을 가진다. 최종적으로는, 실측한 지형의 모양을 그대로 유지하면서 가시화하고 있다. 본 연구에서 제안한 시스템을 이용하여 게임에 이용할 지형 데이터를 실시간으로 자동 생성하여 게임에 이용하거나, 실제 지형을 배경으로 필요한 영화의 CG 작업에 활용하는 등의 응용 방안을 고려해 볼 수 있다.

One of the requirements for autonomous vehicles on off-road is to move stably in unstructured environments. Such capacity of autonomous vehicles is one of the most important abilities in consideration of mobility. So, many researchers use contact and/or non-contact methods to determine a terrain whether the vehicle can move on or not. In this paper we introduce an algorithm to classify terrains using visual information(one of the non-contacting methods). As a pre-processing, a contrast enhancement technique is introduced to improve classification of terrain. Also, for conducting classification algorithm, training images are grouped according to materials of the surface, and then Bayesian classification are applied to new images to determine membership to each group. In addition to the classification, we can build Traversability map specified by friction coefficients on which autonomous vehicles can decide to go or not. Experiments are made with Load-Cell to determine real friction coefficients of various terrains.

Various robot platforms have been designed and developed to perform given tasks in a hazardous environment for the purpose of surveillance, reconnaissance, search and rescue, and etc. We have considered a terrain adaptive hybrid robot platform which is equipped with rapid navigation on flat floors and good performance on overcoming stairs or obstacles. Since our special consideration is posed to its flexibility for real application, we devised a design of a transformable robot structure which consists of an ordinary wheeled structure to navigate fast on flat floor and a variable tracked structure to climb stairs effectively. Especially, track arms installed in front side, rear side, and mid side are used for navigation mode transition between flatland navigation and stairs climbing. The mode transition is determined and implemented by adaptive driving mode control of mobile robot. The wheel and track hybrid mobile platform apparatus applied off-road driving mechanism for various professional service robots is verified through experiments for navigation performance in real and test-bed environment.

게임 지형을 표현하는 방법중 타일을 이용한 지형 표현 방법은 전통적으로 게임의 용량을 줄이기 위해서, 그리고 빠른 처리를 위해 제작되었다. 특히 실시간 전략시뮬레이션 게임을 통해 발전한 14개의 전이타일을 이용한 지형 제작 방식은 타일을 이용한 지형 표현 방식에서 가장 널리 쓰이는 방식으로, 다양한 지형 표현 방식이 개발되는 상황에서도 지켜지고 있는 원칙적인 방식이기도 하다. 본 논문에서는 워크래프트 3에서 사용된 전이타일 표현 방법에 대해 분석하고, 텍스쳐 스플레팅 환경에서 사용가능한 발전된 전이타일 제작 방식에 대해 제안해 보도록 한다.

A system coupled the prognostic WRF mesoscale model and CALMET diagnostic model has been employed for predicting high-resolution wind field over complex coastal area. WRF has three nested grids down to 1km during two days from 24 August 2007 to 26 August 2007. CALMET simulation is performed using both initial meteorological field from WRF coarsest results and surface boundary condition that is Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) 90m topography and Environmental Geographic Information System (EGIS) 30m landuse during same periods above. Four Automatic Weather System (AWS) and a Sonic Detection And Ranging (SODAR) are used to verify modeled wind fields. Horizontal wind fields in CM_100m is not only more complex but better simulated than WRF_1km results at Backwoon and Geumho in which there are shown stagnation, blocking effects and orographically driven winds. Being increased in horizontal grid spacing, CM_100m is well matched with vertically wind profile compared SODAR. This also mentions the importance of high-resolution surface boundary conditions when horizontal grid spacing is increased to produce detailed wind fields over complex terrain features.

Various driving mechanisms to adapt to uneven environment have been developed for many urban search and rescue (USAR) missions. A tracked mechanism has been widely used to maintain the stability of robot’s pose and to produce large traction force on uneven terrain in this research area. However, it has a drawback of low energy efficiency due to friction force when rotating. Moreover, single tracked mechanism can be in trouble when the body gets caught with high projections, so the track doesn’t contact on the ground. A transformable tracked mechanism is proposed to solve these problems. The mechanism is designed with several articulations surrounded by tracks, used to generate an attack angle when the robot comes near obstacles. The stair climbing ability of proposed robot was analyzed since stairs are one of the most difficult obstacles in USAR mission. Stair climbing process is divided into four separate static analysis phases. Design parameters are optimized according to geometric limitations from the static analysis. The proposed mechanism was produced from optimized design parameters, and demonstrated in artificially constructed uneven environment and the actual stairway.

사진트리 기반의 지형 시각화 기법은 많은 응용 프로그램에서 활용되어 왔다. 하지만 전체 과정이 CPU에서 수행되기 때문에 GPU를 사용하는 다른 방법들에 비해 렌더링 성능이 떨어진다. 본 논문에서는 사진트리 기반의 지형 시각화 기법을 GPU에서 수행할 수 있도록 오차텍스처와 LOD텍스처를 제안하고, 상세단계가 적용된 사진트리 블록을 동일한 해상도의 메쉬로 채워서 렌더링 속도를 향상시키는 방법을 제안한다. 전처리 단계에서는 보편 공간에서 사진트리의 연속된 두 단계사이에서 지형의 높이 값 차이를 계산하여 오차텍스처에 저장한다. 렌더링 단계에서는 저장된 오차 값을 이용하여 투영된 오차 값을 계산하고, 그 결과를 LOD텍스처에 저장한다. LOD텍스처에 저장된 값을 이용해서 블록단위로 시각 절두체 선별을 하고 상세단계를 선택한다. 이 방법은 부하가 큰 상세 단계 선택 작업을 GPU에서 수행하고 블록단위 연산을 함으로써 작업량을 줄일 수 있다. 상세 단계가 서로 다른 블록이 인접해 있을 경우 T-정점 때문에 크랙이 발생하는데 원본 고도 데이터의 밉맵을 활용해서 이것을 제거할 수 있다.

높이 맵으로부터 지형의 기하구조를 형성하고 그 세부 묘사를 위하여 왕 타일을 이용하여 반복적이지 않는 타일링을 할 수 있다. 타일 내에 색상 정보와 더불어 높이 정보를 추가하여 세부적인 요철의 정보를 담아 시차 맵핑을 통하여 효과적으로 표현 할 수 있다. 본 논문에서는 이를 실시간 렌더링 할 때 문제되는 부분을 해결하였으며, 지형을 위한 시차 맵핑의 보안을 제안한다.

이 논문에서는 다양한 종류의 응용프로그램에 바로 적용할 수 있는 GPU 레이캐스팅 기법에 기반 하는 효율적인 실시간 지형 렌더링 방법을 제안한다. 여기에서 제안되는 방법은 별도의 메시 구조 없이 이미지(높이맵) 만으로 지형을 표현하는 것이 가능하며, 공중과 지상에서의 활동이 자유로워 가상현실은 물론 게임에 바로 사용할 수 있다. 메시에 기반 하지 않으므로 별도의 LOD조절이 필요하지 않으며, 높이맵과 컬러맵의 해상도에 따라 기하표현의 정밀도와 화질이 결정된다 더욱이 GPU-only 기법은 CPU가 더 일반적인 작업 에 집중할 수 있도록 함으로써 시스템의 전반적인 성능을 향상시킨다. 지금까지 높이맵을 사용한 많은 지형렌더링 관련 연구는 대부분이 상당부분 CPU 의존하거나 그 응용범위를 비행 시뮬레이션 등에 제한하여 왔다. 우리는 기존의 변위매핑 기법을 개선하여 지형 렌더링에 적용함으로써 기존 폴리곤기반 기법에서 나타나던 크랙이나 팝핑 등의 문제점들을 근본적으로 배제하였다. 이 논문이 기여하는 바는 지표면 탐색(walk-through)시의 임의 시선에 대한 효율적 처리와 높이장(height field)의 곡면 재구성을 통한 화질의 획기적인 개선이다. 우리는 재구성된 곡면과 시선의 교차점을 계산하는 효율적인 방법을 제시한다. 우리가 제안하고 있는 알고리듬은100% GPU에서 구현되었으며, 256×226~4096×4096까지의 다양한 해상도에서 실험한 결과 초당 수십~수백 프레임을 얻었다.

Preservation of geometrical context of terrains in a digitized format is useful in handling and making modification to the data. Digitization of three-dimensional terrain still proves a great challenge due to heavy load of context required to retain details of topological and geometrical information. Methods of simplification, restoration and multi-level terrain generation are often employed to transform the original data into a compressed digital format. However, reduction of the stored data size comes at an expense of loss of details in the original data set. This article reports on an alternative scheme for simplification and restoration of terrain data. The algorithm utilizes the fact that the terrain formation and patterns can be predicted and modeled through the fractal algorithm. This method was used to generate multi-level terrain model based on NGIS digital maps with preserving geometrical context of terrains.

여러 가지 토양수분의 예측인자에 대한 해상도 문제를 고찰하였다. 다양한 인자에 대한 민감도는 통계적인 분석을 기반으로 논의되었다. 수치지형모형에서 세 가지 흐름 결정 알고리즘의 해상도에 대한 통계적인 분석이 수행되었다. 단방향 흐름알고리즘으로 계산한 상부사면 기여면적은 다른 두 알고리즘(다방향 알고리즘, DEMON)보다 더욱 민감한 것으로 나타났다. 습윤지수의 경우는 해상도나 계산과정의 변화에 상대적으로 민감도가 미소한 것으로 나타났다.

As prevailing synoptic scale westerly wind blowing over high steep Mt. Taegulyang in the west of Kangnung coastal city toward the Sea of Japan became downslope wind and easterly upslope wind combined with both valley wind and sea breeze(valley-sea breeze) also blew from the sea toward the top of the mountain, two different kinds of wind regimes confronted each other in the mid of eastern slope of the mountain and further downward motion of downlsope wind along the eastern slope of the mountain should be prohibited by the upslope wind. Then, the upslope wind away from the eastern slope of the mountain went up to 1700m height over the ground, becoming an easterly return flow in the upper level of the sea. Two kinds of circulations were detected with a small one in the coastal sea and a large one from the coast toward the open sea. Convective boundary layer was developed with a thickness of about 1km over the ground in the upwind side of the mountain in the west, while a thickness of thermal internal boundary layer(TIBL) from the coast along the eastern slope of the mountain was only confined to less than 200m. After sunset, under no prohibition of upslope wind, westerly downslope wind blew from the top of the mountain toward the coastal basin and the downslope wind should be intensified by both mountain wind and land breeze(mountain-land breeze) induced by nighttime radiative cooling of the ground surfaces, resulting in the formation of downslope wind storm. The wind storm caused the development of internal gravity waves with hydraulic jump motion bounding up toward the upper level of the sea in the coastal plain and relatively moderate wind on the sea.

We would like to investigate the strong wind phenomenon effecting to the onset of a sea breeze. It is general the fact that the onset time of a sea breeze is mainly affected according to the distance from the coastline but we find the reversal fact. The onset time at Suyoung is faster than that at Haeundae in spite of the observation site of Suyoung is 5 m and that of Haeundae is 1 km away from the coastline. This is the reason that the nighttime air is converged the lower area by surface cooling and then it is strongly drained onto the lowest area, Suyoung river until the sunrise. it is proved by observation data at Suyoung and Haeundae.

토양수분의 공간적 분포를 예측하기 위하여 지표면 곡률관련인자, 지형흐름인자, 태양에너지 복사인자들을 계산하였다. GPS와 토양수분측정기를 활용한 산지유역에서의 토양수분측정은 토양수분의 공간적 분포자료의 구축을 가능하게 했다. 측정된 토양수분자료와 토양수분 추정인자 사이의 상관관계를 분석하였다. 다중회귀분석을 통한 토양수분 추정인자와 토양수분의 공간적 분포상황에 대한 검토는 수치고도모형(DEM)의 분석을 통한 토양수분 추정능력의 가능성과 한계성을 보여주었

This study is to develop the technology and the ways of the practical use of the integrated digital map of and Electronical Navigational Chart(ENC) and Digital Terrain Map(DTM) for the effective and scientific based conservation, development and management. In this study, as preliminary studies to make eventual integrated maps, the concept of coastal areas are defined and the characteristics of digital maps developed by Korean Geography Institute and National Marine Investigation Institute are carefully analyzed. A test coastal map was developed based on the integrated digital map, a high resolution satellite image and Global Positioning System. Results from the edge matching analysis of coastal lines shows 8 meters difference in maximum. The problems, causes and solutions for the edge matched differences are described. Furthermore, the practical value of utilization, future use and various field of application are described based on the integrated digital map data base of coastal area.

A sea/land breeze circulation system and a regional scale circulation system are formed at a region which has complex terrain around coastal area and affect to the dispersion and advection of air pollutants. Therefore, it is important that atmospheric circulation model should be well designed for the simulation of regional dispersion of air pollutants. For this, Local Circulation Model, LCM which has an ability of high resolution is used. To verify the propriety of a LCM, we compared the simulation result of LCM with an exact solution of a linear theory over a simple topography. Since they presented almost the same value and pattern of a vertical velocity at the level of 1 ㎞, we had a reliance of a LCM. For the prediction of dispersion and advection of air pollutants, the wind field should be calculated with high accuracy. A numerical simulation using LCM will provide more accurate results over a complex terrain around coastal area.