Digital Design of DWPT Technique on FPGA for Power System Harmonics Estimation

Baraskar Savita,Tiwari Vinay K. 대한전기학회 2022 Journal of Electrical Engineering & Technology Vol.17 No.6

Real-time detection and quick amplitude estimation of power system harmonics are signifi cant issues among various power quality indices in the electrical power distribution system. In this paper digital design of the discrete wavelet packet transform (DWPT) technique is presented for accurate and fast amplitude estimation of power system harmonics in real-time applications. The DWPT technique provides a uniform frequency bandwidth of the power supply waveform at the output end. Consequently, the input signal's frequency spectrum is evenly divided into eight equal frequency bands that give accurate amplitude estimation of the harmonics by the proposed technique. Generally, the DWPT technique gives the output in the form of coeffi cients, so the proposed digital architecture incorporates arrangements for giving root mean square values directly. The DWPT based wavelet decomposition tree has been developed with the help of MAC-based wavelet fi lters that gives an advantage in saving the number of multipliers compared with the polyphase structure on the FPGA board. Also, the downsampling operation performed at each decomposition level reduces the wavelet coeffi cients by half which minimizes the computations involved in it. The digital design of the proposed DWPT technique has been implemented on the Xilinx Artix-7 FPGA AC-701 board with Xilinx System Generator (XSG)/Vivado design suite 18.3. Thereafter, standard experimental test signals have been generated on the MATLAB/Simulink software platform to validate the robustness and accuracy of the proposed digital hardware under various experimental test conditions, proving their applicability in real-time estimation of power system harmonics.

프레임 복잡도를 고려한 적응적 비트율 정규화 방법

박상현,Park, Sang-Hyun 한국전자통신학회 2015 한국전자통신학회 논문지 Vol.10 No.12

저전력 CMOS 카메라 기술의 발전으로 농업용 모니터링, 자연환경 감시 등의 다양한 비디오 센서네트워크 응용들에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 응용들에서 핵심 기술은 영상을 어떻게 압축하고 전송할 것인가에 대한 것이다. 일반 센서 데이터에 비해 영상 데이터는 양이 크기 때문에 특히 트래픽에 대한 정확한 예측이 이루어져야만 광범위한 네트워크 자원을 효과적으로 관리할 수 있다. 본 논문에서는 비디오 센서 네트워크 환경에서 비디오 트래픽을 정확하게 예측하는 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 영상의 복잡도를 측정하고 이 값을 적응적으로 트래픽 예측에 적용함으로써 기존의 방법들 보다 정확하게 압축 영상의 트래픽 양을 예측할 수 있다. 실험결과는 적응적 복잡도 예측을 이용한 제안하는 방법이 기존 방법에 비해 12% 이상 정확하게 결과 비트량을 예측하는 것을 보여준다. Due to the advances in hardware technologies for low-power CMOS cameras, there have been various researches on wireless video sensor network(WVSN) applications including agricultural monitoring and environmental tracking. In such a system, its core technologies include video compression and wireless transmission. Since data of video sensors are bigger than those of other sensors, it is particularly necessary to estimate precisely the traffic after video encoding. In this paper, we present an estimation method for the encoded video traffic in WVSN networks. To estimate traffic characteristics accurately, the proposed method first measures complexities of frames and then applies them to the bit rate estimation adaptively. It is shown by experimental results that the proposed method improves the estimation of bit rate characteristics by more than 12% as compared to the existing method.

비트율 제어를 위한 인트라 프레임 양자화 모델링

박상현,Park, Sang-Hyun 한국전자통신학회 2014 한국전자통신학회 논문지 Vol.9 No.10

비디오 코딩에서 GOP의 첫 번째 프레임은 많은 비트를 발생시키는 인트라 모드로 압축되고 다음 프레임의 인터 모드 압축에 사용되기 때문에 첫 프레임인 인트라 프레임의 압축 결과는 이후 프레임에도 영향을 주게 된다. 기존 알고리즘의 경우 인트라 프레임의 압축은 bpp 값에 따라 양자화 파라미터를 설정하여 압축하는데, 이때 bpp는 영상의 특성을 전혀 고려하지 않는다. 정확한 인트라 프레임 압축을 위해서는 bpp 뿐만 아니라 영상의 복잡도와 전송률을 함꼐 고려하여 양자화 파라미터를 결정하여야 한다. 본 논문에서는 GOP의 인코딩 특성에 대한 분석을 바탕으로 인트라 프레임 압축을 위한 양자화 파라미터를 계산에 필요한 실시간 양자화 모델링 방법을 제안한다. 실험 결과는 제안하는 모델이 인트라 프레임의 특성을 잘 반영하고 있으며 또한 실시간으로 모델 파라미터를 구하는 방법도 효과적으로 작동함을 보여준다. The first frame of a GOP is encoded in intra mode which generates a larger number of bits. In addition, the first frame is used for the inter mode encoding of the following frames. Thus the encoding results of the intra frame affects the first frame as well as the following frames. Traditionally, the quantization parameter for an intra frame is determined only depending on the bpp not considering the characteristics of the intra frame. For accurate intra frame encoding, we should consider not only bpp but also the complexity of the video sequence and the output bandwidth. In this paper, we propose a real-time quantization model which is used to calculate the quantization parameter for an intra frame encoding based on the investigation on the characteristics of a GOP. It is shown by experimental results that the proposed quantization model captures the characteristics of an intra frame effectively and the proposed method for model parameters accurately estimates the real values.

Li₂ZrO₃ 분리막의 제조와 이산화탄소 선택투과 전후의 기계적 특성 평가

박상현,이시우,유지행,우상국,이기성,Park, Sang-Hyun,Lee, Shi-Woo,Yu, Ji-Haeng,Woo, Sang-Kuk,Lee, Kee-Sung 한국세라믹학회 2007 한국세라믹학회지 Vol.44 No.1

In this study, we investigated $Li_2ZrO_3$ membrane as a candidate material for high-temperature $CO_2$ separation and evaluated mechanical property. $Li_2ZrO_3$ powder was synthesized by solid state reaction of $Li_2CO_3\;and\;ZrO_2$. Then we fabricated $Li_2ZrO_3$ tape using tape casting method. Dense $Li_2ZrO_3$ membrane prepared by sintering at $1600^{\circ}C$ for 2 h after pressing $Li_2ZrO_3$ tape using lamination machine. Mechanical properties before and after $CO_2$ absorption of fabricated $Li_2ZrO_3$ membrane such as Hertzian indentation, Victors hardness and 3-point bending testing were evaluated.

영상품질 변화를 최소화하는 실시간 저전송률 영상코딩

박상현,Park, Sang-Hyun 한국정보통신학회 2007 한국정보통신학회논문지 Vol.11 No.5

A real-time frame-layer rate control algorithm with a token bucket traffic shaper is proposed for minimizing video duality variation. The proposed rate control method uses a non-iterative optimization method for low computational complexity, and performs bit allocation at the frame level to minimize variation in distortion between frames. In order to reduce the quality fluctuation, we use a sliding window scheme which does not require the pre-analysis process. Therefore, the proposed algorithm does not produce the delay from encoding, and is suitable for real-time low-complexity video encoder. Experimental results indicate that the proposed control method provides better PSNR performance than the existing rate control method. 본 논문은 영상 품질의 변화를 최소화하는 압축 알고리즘을 제안한다. 영상 품질의 변화를 일정하게 하기 위해서는 영상 트래픽의 가변적인 특성을 망에서 수용할 수 있어야 한다. 본 논문에서는 전송망이 토큰 버킷을 이용하여 가변적인 트래픽을 제어한다는 가정 하에서 영상의 품질 변화를 최소화 하였다. 제안하는 알고리즘은 반복적인 최적화 방법을 사용하지 않고 프레임 레이어에서 전송률을 제어하는 방법으로 영상 프레임간의 왜곡의 변화를 최소화한다. 그리고 전처리가 필요하지 않은 슬라이딩 윈도우 기법을 사용하기 때문에 영상을 압축할 때 추가적인 지연을 발생시키지 않는다. 따라서 제안하는 알고리즘은 낮은 계산량을 필요로 하는 실시간 영상 코덱에 적당한 알고리즘이다. 제안하는 알고리즘과 기존의 알고리즘간의 비교 실험은 제안하는 알고리즘이 PSNR 성능에서 기존의 알고리즘 보다 우수함을 보여준다.

국내 첫 생명공학의약품 '콘드론'개발

박상현,Park, Sang-Hyeon 한국과학기술단체총연합회 2003 과학과 기술 Vol.36 No.4

영상 품질 변화를 최소화하는 프레임 생략 알고리즘

박상현,이성근,Park, Sang-Hyun,Lee, Sung-Keun 한국정보통신학회 2007 한국정보통신학회논문지 Vol.11 No.8

3GPP에서는 이동망에서 QoS를 관리하기 위하여 트래픽 조절기가 포함된 QoS 구조에 대해서 정의하고 있다. 본 논문에서는 3GPP에서 정의하는 트래픽 조절기에 적용 가능한 영상 전송 알고리즘을 제안한다. 제안하는 알고리즘은 프레임 스키핑을 이용하여 가변적인 트래픽을 제어하는 트래픽 조절기에서 영상의 품질 변화를 최소화한다. 제안하는 알고리즘은 가변 대역폭에 맞게 프레임 수를 조절하여 프레임 레이어에서 전송률을 제어하는 방법으로 영상 프레임간의 왜곡의 변화를 최소화한다. 그리고 제안하는 알고리즘은 전처리가 필요하지 않기 때문에 영상을 압축할 때 추가적인 지연을 발생시키지 않는다. 따라서 제안하는 알고리즘은 낮은 계산량을 필요로 하는 실시간 영상 코덱에 적당한 알고리즘이다. According to recently presented QoS architecture by 3GPP, a traffic conditioner may be deployed to provide conformance of the negotiated QoS. In this paper, a real-time frame-layer rate control method which can be applied to the traffic conditioner of 3GPP is proposed. The proposed rate control method uses an efficient frame skipping algorithm method for low computational complexity, and performs bit allocation at the frame level to minimize the average distortion over an entire sequence as well as variations in distortion between frames. The proposed algorithm does not produce time delay from encoding, and is suitable for real-time low-complexity video encoder.

시퀀스 데이터베이스에서 타임 워핑을 지원하는 효과적인 인덱스 기반 서브시퀀스 매칭

박상현,김상욱,조준서,이헌길,Park, Sang-Hyeon,Kim, Sang-Uk,Jo, Jun-Seo,Lee, Heon-Gil 한국정보처리학회 2002 정보처리학회논문지D Vol.9 No.2

본 논문에서는 대용량 시퀀스 데이터베이스에 타임 워핑을 지원하는 인덱스 기반 서브시퀀스 매칭에 관하여 논의한다. 타임 워핑은 시퀀스의 길이가 서로 다른 경우에도 유사한 패턴을 갖는 시퀀스들을 찾을 수 있도록 해준다. 최근의 연구에서 타임 워핑을 지원하는 효과적인 전체 매칭 기법을 제안된바 있다. 이 기법은 데이터 시퀀스들로부터 타임 워핑에 영향을 받지 않는 특징 벡터들의 집합을 대상으로 인덱스를 구성한다. 또한, 특징 공간상에서의 필터링을 위하여 삼각형 부등식을 만족하는 타임 워핑 거리의 하한 함수를 사용한다. 본 연구에서는 이 기존의 연구에 슬라이딩 윈도우를 기반으로 하는 접두어-질의 방법을 결합하는 새로운 기법을 제안한다. 인덱싱을 위하여 각 슬라이딩 윈도우와 대응되는 서브 시퀀스로부터 특징 벡터를 추출하고, 이 특징 벡터를 인덱싱 애트리뷰트로 사용하는 다차원 인덱스를 구성한다. 질의 처리를 위하여, 조건을 만족하는 질의 접두어들에 대한 특징 벡터들을 이용하여 다수의 인덱스 검색을 수행한다. 제안된 기법은 대용량의 데이터베이스에서도 효과적인 서브시퀀스 매칭을 지원한다. 본 연구에서는 제안된 기법이 착오 기각을 유발시키지 않음을 증명한다. 제안된 기법의 우수성을 규명하기 위하여 다양한 실험을 수행한다. 실험 결과에 따르면, 제안된 기법은 실제 S&P 500 주식 데이터와 대용량의 생성 데이터 모두에 대하여 큰 성능 개선 효과를 보이는 것으로 나타났다. This paper discuss an index-based subsequence matching that supports time warping in large sequence databases. Time warping enables finding sequences with similar patterns even when they are of different lengths. In earlier work, Kim et al. suggested an efficient method for whole matching under time warping. This method constructs a multidimensional index on a set of feature vectors, which are invariant to time warping, from data sequences. For filtering at feature space, it also applies a lower-bound function, which consistently underestimates the time warping distance as well as satisfies the triangular inequality. In this paper, we incorporate the prefix-querying approach based on sliding windows into the earlier approach. For indexing, we extract a feature vector from every subsequence inside a sliding window and construct a multidimensional index using a feature vector as indexing attributes. For query processing, we perform a series of index searches using the feature vectors of qualifying query prefixes. Our approach provides effective and scalable subsequence matching even with a large volume of a database. We also prove that our approach does not incur false dismissal. To verify the superiority of our approach, we perform extensive experiments. The results reveal that our approach achieves significant speedup with real-world S&P 500 stock data and with very large synthetic data.

성능요인에 따른 무기체계 적정가격 추정방안 연구: 헬기발사형 대전차 유도무기를 중심으로

박상현,강언비,전정환,Park, Sanghyun,Kang, Eonbi,Jeon, Jeonghwan 한국군사과학기술학회 2021 한국군사과학기술학회지 Vol.24 No.1

In government procurement programs, cost estimation and analysis support funding decisions and are the basis for other major decisions, too. Such estimating and analyzing the cost of the weapon systems are crucial in execution of the defense budget. However, existing cost estimations and analyses have focused on domestic R&D projects, thus those are not valid in application to foreign weapon acquisitions. This study aims at foreign weapon systems that are acquired from Direct Commercial Sales. Because the data for price estimation of a foreign weapon is usually not available, we suggest a price estimation model based on performance factors of the weapon. In this study, the proper price of the weapon system is estimated using the parametric cost estimating model. Using the data of helicopter-launched anti-tank guided missiles worldwide, we analyze the effect of each performance factor on the weapon system price by regression analysis, and use step-wise and ridge regression analysis to remove multi-collinearity. This study hopefully contributes to more reasonable decision making on proper price of weapons.

모바일 디바이스 환경 기반의 NFC를 이용한 사용자 맞춤형 전동 휠체어 제어 시스템 연구

박상현,김진술,Park, Sanghyun,Kim, Jinsul 한국스마트미디어학회 2015 스마트미디어저널 Vol.4 No.2

본 논문에서는 스마트 모바일 장치 및 NFC(Near Field Communication)를 이용하여 전동 휠체어를 쉽게 제어할 수 있는 시스템을 제안하고자 한다. 이 시스템은 기존 연구에서 진행하고 있는 전동 휠체어를 제어하기 위해 모바일 디바이스에 있는 Bluetooth통신 이용하여 휠체어 제어용 통합보드와 통신한다. 스마트 모바일 장치는 휠체어 제어용 통합보드에서 발생하는 신호를 실시간으로 체크하여 사용자가 휠체어의 상태를 쉽게 모니터링 할 수 있도록 한다. 사용자는 스마트 모바일 장치를 이용하여 휠체어를 쉽게 제어할 수 있으며, 개인의 상태에 맞게 언제든지 설정하여 사용할 수 있다. 제어는 HEX형식으로 하드웨어에서 신호를 바로 읽고 분석할 수 있도록 제작되었으며, 사용자에 맞춘 설정내용은 일반적으로 사용하는 버스카드(NFC)를 이용하여 등록, 저장과 설정한 내용을 읽어서 시스템에 적용할 수 있도록 하였다. 이 시스템을 적용함으로써 휠체어 중심의 보조기구가 아닌 사람중심의 보조기구로 장애인 및 노인들에게 편의와 안정성을 제공해 줄 수 있을 것이다. In this paper proposes an idea for using NFC(Near Field Communication) on smalt mobile devices, you can easily control the electric wheelchair system. In this system with previous researches controlled a power wheelchair in a mobile device using Bluetooth communication, the board communicates with the integrated control of the wheelchair. With smart mobile devices, the wheelchair control board integrating the signal generated by checking real time so that the user can easily monitor the state of the wheelchair. Users are using smalt mobile devices, the wheelchair can be controlled easily, and the setting at any time according to the state of the individual and can be used. HEX format control is directly in hardware, allowing analysis was read, the user settings are typically used to match cards which support NFC technology such as bus card for registration, storing the selected information and enable read and were applicable. By applying this system, wheelchairs oriented aids disabled and older people able to access to provide with stability.