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나원상 연구실
한동대학교 기계제어공학부
나원상 교수
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나원상 연구실

한동대학교 기계제어공학부 나원상 교수

나원상 연구실은 확률제어와 강인 상태추정 이론을 기반으로 유도조종, 표적 추적, 레이더·UWB·초음파 등 다중 센서를 활용한 위치추정 및 자율시스템 응용 연구를 수행하며, 특히 GPS 음영 환경의 무인기 측위, 항공우주·방산 시스템의 궤적 예측과 의도 추론, 산업 전자 및 차량 제어를 위한 실시간 강인 알고리즘 개발에 강점을 가진다.

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확률제어와 강인 상태추정 thumbnail
확률제어와 강인 상태추정
주요 논문
5
논문 전체보기
1
article
|
인용수 1
·
2025
Attack Intent Inference of Hypersonic Glide Vehicle Based on a Unified Dynamics and Decision-Making Model
Youngim Nam, Hojin Lee, H.S. Choi, Won‐Sang Ra, Cheolhyeon Kwon
IF 5.7
IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems
This paper proposes an attack intent inference framework for defending against hypersonic glide vehicles (HGVs). Predicting the HGV behaviors poses significant challenges for defense systems due to their highly dynamic and erratic maneuvers. Complementing the limitations of the dynamics model, a unified dynamics and decision-making model of HGV is developed. First, dynamically feasible attack regions can be set by the dynamics model. Within this region, the decision-making model encodes the rational intent of attack, strategically selecting the target that maximally attains the threat value. To further address the dynamical uncertainties and potential discrepancies from the rational decision-making model, a proximity parameter is introduced in light of the Maximum Entropy principle. The attack intent of the HGV is then inferred by the Bayesian approach, whereby recursively updates the probability of the potential target to be attacked. Numerical simulations demonstrate that the proposed framework achieves superior accuracy and faster convergence in intent inference compared to existing methods, under different scenarios with varying uncertainty levels.
https://doi.org/10.1109/taes.2025.3575052
Inference
Vehicle dynamics
Computer science
Aeronautics
Aerospace engineering
Simulation
Engineering
Artificial intelligence
2
article
|
gold
·
인용수 12
·
2023
Passive IR-UWB Localization System for UAV-Based Electric Facility Inspection During GPS Outage
Ui-Suk Suh, Geunhaeng Lee, Jieun Han, Tae Wook Kim, Won‐Sang Ra
IF 3.6
IEEE Access
A practical localization system is proposed for a substation inspection unmanned aerial vehicle (UAV) performing its mission under global positioning system (GPS) signal blockage. The sensor hardware consists of a single transmitter and a cruciform receiver array, which produces the range difference (RD) information used for UAV positioning. The use of impulse-radio ultra wide-band (IR-UWB) devices secures the robustness against RF interference often caused by an exogenous electromagnetic field. With this hardware configuration, the UAV localization can be formulated as the state estimation problem for an uncertain linear state space model and be solved by using the computationally efficient robust weighted least squares (RWLS) estimator. Since the standard RWLS estimator could be sensitive to the imperfectness of prior knowledge on the noise statistic, a geometric constraint expressed in terms of a UAV position is exploited to secure the reliable localization performance in practice. Through experimental results, it is verified that the proposed solution provides reliable UAV positioning performance despite using the imperfect measurement noise statistics for the localization system.
https://doi.org/10.1109/access.2023.3269285
Computer science
Robustness (evolution)
Global Positioning System
Estimator
Transmitter
Real-time computing
Telecommunications
Mathematics
3
article
|
인용수 11
·
2022
Accurate Clutter Synthesis for Heterogeneous Textures and Dynamic Radar Environments
Dong-Hoon Kim, Andrew J. Park, Ui-Suk Suh, Dongwoo Goo, Dong-Hwan Kim, Boram Yoon, Won‐Sang Ra, Sanghoek Kim
IF 5.7
IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems
This article proposes an accurate clutter synthesis method for a dynamic radar under various environmental conditions. Previous clutter synthesis methods mostly rely on empirical clutter models fitting the measurement results obtained from the limited conditions of observations. Inherently, these models have difficulties synthesizing clutter for unexplored environments and operational conditions. The method presented in this article overcomes this limitation by creating and summing the clutter patch by patch. The clutters of individual patches are synthesized by the clutter model corresponding to each patch’s specific conditions, such as the grazing angle, ground texture, and wind velocity. It enables one to synthesize clutter signals under various observation scenarios accurately. For example, this work demonstrates the synthesis of clutter signals from heterogeneous textures for an aircraft radar on a mission. Also, the clutter signals for a monopulse radar are synthesized and included in the radar simulation to evaluate the performance of a detection algorithm. Potentially, this method can be utilized to design a robust radar algorithm against the clutter environment of interests. For a given condition of measurement, it is shown that the synthesized clutters agree well with the actual measured data in their statistical characteristics. The program is freely available through the open code.
https://doi.org/10.1109/taes.2022.3151585
Clutter
Computer science
Constant false alarm rate
Radar
Radar horizon
Continuous-wave radar
Stationary target indication
Remote sensing
Envelope (radar)
Artificial intelligence
정부 과제
4
과제 전체보기
1
주관|
2016년 10월-2019년 10월
|41,667,000
회전익 무인비행체의 충전스테이션 자동 도킹을 위한 호밍유도기법 및 추적센서 개발
본 과제는 소형 회전익 무인기의 충전 스테이션 자동 도킹을 전천후로 가능하게 하는 시스템 개발 연구임. 연구목표는 동적지연이 있는 무인기 조종루프를 반영한 로그편향 비례항법 유도기법과 잔여비행시간 추정기, LF(low-frequency) 기반 TDOA 측정용 수신기 어레이 및 제약조건을 활용한 의사최적 강인 상대거리 추정 필터를 설계하고, 임베디드 하드웨어 실시간 구현 및 HILS(Hardware-in-the-loop simulation)로 성능검증함. 기대효과는 도킹 입사각·유도오차·횡방향 가속도 구속조건을 만족하는 정밀 호밍유도 및 상대위치 측정 기술 확보로 무인기 산업경쟁력 및 공통 항법·유도 기술 확산에 기여하는 것임
지능형 회전익 무인기
충전스테이션 자동 도킹
호밍유도기법
입사각 제어
호밍궤적 거동특성 해석
제약 강인 상태
2
주관|
2016년 10월-2019년 10월
|16,666,000
회전익 무인비행체의 충전스테이션 자동 도킹을 위한 호밍유도기법 및 추적센서 개발
본 과제는 소형 회전익 무인기의 비행범위를 늘리기 위해 충전 스테이션 자동 도킹 시스템을 개발하는 연구임. 연구 목표는 수직착륙 구속조건(입사각, 유도오차, 횡방향 가속도)과 조종루프 동적지연을 반영한 로그 편향 비례항법 유도기법 설계, 잔여비행시간 추정기 및 LF(low-frequency) 대역 도래시간차(TDOA) 기반 전천후 추적센서 신호처리와 제약조건 의사최적 상대거리 추정 필터, HILS(hardware-in-the-loop simulation) 및 비행시험 성능검증 구현에 있음. 기대효과는 정밀 호밍유도 제어·상대위치 측정 핵심기술 확보로 감시정찰·재난구호·방재·차세대 물류 및 무인충전 등 산업경쟁력 제고로 확산됨.
지능형 회전익 무인기
충전스테이션 자동 도킹
호밍유도기법
입사각 제어
호밍궤적 거동특성 해석
제약 강인 상태
3
주관|
2016년 10월-2019년 10월
|41,667,000
회전익 무인비행체의 충전스테이션 자동 도킹을 위한 호밍유도기법 및 추적센서 개발
본 과제는 소형 회전익 무인기가 충전 스테이션으로 스스로 들어가 충전되도록 하는 자동 도킹 시스템 연구임. 충전 시 수직착륙 입사각·유도오차·횡방향 가속도 구속조건을 동시에 만족하도록 유도기법과 추적센서를 개발함. 연구목표는 동적지연을 반영한 로그 편향 비례항법 유도법칙, 호밍유도법칙 구현을 위한 잔여비행시간 추정기, LF(low-frequency) 수신기 어레이 기반 TDOA 측정회로 및 제약조건 의사최적 강인 상대거리 추정 필터, HILS(hardware-in-the-loop simulation) 기반 성능검증 구성임. 기대효과는 정밀 입사각 제어 호밍유도기술 및 전천후 소형 추적센서 확보, 무인기·로봇·차량 분야 공통기술 확산과 산업경쟁력 제고임.
지능형 회전익 무인기
충전스테이션 자동 도킹
호밍유도기법
입사각 제어
호밍궤적 거동특성 해석
최신 특허
특허 전체보기
상태출원연도과제명출원번호상세정보
공개2023객체 식별 방법 및 장치1020230015662
등록2021고기동 표적의 동특성 추정 및 다중경로 억제를 통한 정밀 궤적예측 방법 및 장치1020210017109
공개2020트랙렛의 사전분포모델을 활용한 표적차량의 운동 및 형상 동시 추정방법1020200128990
전체 특허

객체 식별 방법 및 장치

상태
공개
출원연도
2023
출원번호
1020230015662

고기동 표적의 동특성 추정 및 다중경로 억제를 통한 정밀 궤적예측 방법 및 장치

상태
등록
출원연도
2021
출원번호
1020210017109

트랙렛의 사전분포모델을 활용한 표적차량의 운동 및 형상 동시 추정방법

상태
공개
출원연도
2020
출원번호
1020200128990