닌텐도 위 출시 이후 가속센서를 활용한 체감형 게임기에 관한 관심이 급증하고 있다. 닌텐도의 경우 위 리모트에 가속센서를 탑재하여 사용자가 라켓이나 배트를 휘두르는 것과 같은 조작이 가능하게 한다. 스마트폰 또한 가속센서를 내장해 출시되고 있기 때문에 스마트폰의 가속센서를 활용해 게임을 개발할 수 있다. 하지만 스마트폰 플랫폼은 다양하기 때문에 한 플랫폼에서 개발을 완료하였다 하더라도 다른 플랫폼에서 동작하려면 대상 플랫폼에 맞게 프로그램을 재작성 해야 하는 단점이 있다. 해결책으로 웹 어플리케이션이 제안되어 왔다. 그러나 웹 어플리케이션은 자바스크립트 보안 정책 때문에 파일시스템, 센서 등 로컬 자원에 대한 접근이 불가능하다. 이러한 단점을 극복하고자 웹 어플리케이션이 센서를 조작하고 파일시스템에 접근할 수 있도록 지원하는 PhoneGap, BONDI 등의 솔루션이 개발되었다. 본 논문은 센서를 사용한 웹 게임의 구현을 통해 센서를 이용한 웹 게임 개발 방법을 제시한다.
본 논문에서는 스마트워치의 3축 가속도 센서와 스마트폰의 기압센서를 이용한 행동 인식 시스템을 제안한다. 스마트워치에서 획득한 3축 가속도 값을 수직, 수평 성분으로 추출하고, 스마트폰에서 획득한 기압센서의 차이를 추출하여 행동을 인식하였다. 실험 결과에서 3축 가속도 센서 기반의 행동 인식률은 66.62%를 보였으나 제안한 3축 가속도 센서와 기압센서를 이용한 행동인식률은 95.45%를 보였다.
본 논문에서는 스마트폰 기반의 사용자 이동 형태 판별 알고리즘에 대해 제안한다. 이 알고리즘은 스마트폰의 자체 내장된 3 축 가속도 센서와 GPS센서의 데이터 정보를 기반으로 하여 현재 사용자의 이동 수단 및 위치를 판단하게 된다. 이때 GPS 센서을 이용해 사용자의 위치와 이동속도를 계산하여 사용자의 이동수단을 판별하는데 이용하게 되고 가속도 센서의 데이터를 분석하여 사용자의 세부적인 이동형태(걷기, 뛰기)를 판별하는데 이용된다. 본 논문에서는 스마트폰의 두 가지 응용 센서(GPS, 가속도계)를 이용하여 사용자 이동상태 판별 알고리즘을 구현하고 테스트를 수행하였다. 실험 내용은 GPS를 통해 받은 데이터를 이용하여 이동속도를 계산하고 가속도 센서의 변화 폭을 측정 이동형태를 판별할 수 있는 속도와 가속도 센서의 기준 값을 실험 데이터를 바탕으로 정의하였다. 실험결과 본 논문에서 제안하는 사용자 이동형태 판별 알고리즘를 이용하여 사용자의 이동형태를 판별 할 수 있었다.
가속도계의 신호는 운동체의 가속도와 다르며, 운동체의 자세가 변화하는 경우 가속도계 단독으로 센서가속도를 계측할 수 없다. 본 논문에서는 3 축 가속도계와 3 축 자이로스코프로 구성된 6 축관성센서 신호를 바탕으로 운동체의 자세가 지속적으로 변화하는 가운데 가속도를 정확히 추정할 수 있는 칼만필터를 제안한다. 제안하는 알고리즘은 센서의 자세뿐 아니라 센서가속도가 상태벡터의 일부로 설정되어 있는 새로운 구조의 칼만필터로써, 센서 가속도를 명시적으로 정확히 구할 수 있다. 제안된 필터는 다양한 조건하에서 광학모션캡쳐시스템을 이용하여 그 정확성이 검증되었는데, 최신 Xsens MTw 센서와 동등수준의 성능이었다. 제안된 알고리즘은 6 축 관성센서를 바탕으로 운동체의 가속도 추정이 필요한 다양한 모션센서 응용분야에 적용될 수 있다.
압전형 가속도 센서(AMP 내장형 PA-01)의 전원 NOISE 영향은 가속도 센서의 금속부 구조 및 내장된 임피이던스 변환기의 역할을 하는 내장 AMP의 차페성 저항등에 원인에 있었다. 이 전원 NOISE 영향을 저하시키기 위하여 가속도 센서부의 UNIT CELL과 HOUSING 본체와의 절연 저항을 600㏁ 이상 되게하여 절연성 향상 및 임피이던스 변환기의 차페로 인하여 전원 NOISE 영향을 1/200∼1/2000 정도로 감소시킬수 있었다. 이때 UNIT CELL과 HOUSING 본체와의 절연 처리오 NOISE차페효과로 1/20 정도로 줄일 수 있었으며, 내장 AMP 차페로는 1/10∼1/100의 노이즈 차페효과를 얻을 수 있었다.
본 논문에서는 가속 센서의 데이터로부터 얻은 정보를 특정 알고리즘을 통해 3D 공간상에서 좌표를 매핑(Mapping)하는 3D 마우스를 제안한다. 손의 움직임에 따라 변화하는 가속도 값을 블루투스 통신을 사용하여 모바일 디바이스(Mobile Device)로 전송한다. 본 논문에서 제안하는 3D 마우스는 손에 든 가속도 센서 데이터를 사용하여 손이 움직이기 전의 위치를 기준으로 가속도 데이터를 토대로 움직인 후의 위치를 추출하여 3D 공간 상에서의 마우스를 구현하였다. 10명의 사용자에게 마우스를 동일한 시작점에서 정해진 목표지점까지 움직이도록 실험해 본 결과 평균 2.23번 만에 성공하였다.
하이브리드 음향센서 (hybrid acoustic sensor)는 음압 기반의 음향센서 (ECM)와 진동 기반의 가속도 센서(acceleration sensor)가 접목된 구조이다. 이는 음향센서의 저주파 대역 감도와 가속도 센서의 고주파 대역 감도를 결합하여 저주파에서 고주파 대역까지 광범위하게 음향을 포집할 수 있다. 본 논문에서는 하이브리드 음향센서에 사용되는 가속도 센서를 제안하였다. 가속도 센서는 음향신호에 의해 발생되는 고막의 진동을 포집한다. 제안된 가속도 센서의 사이즈는 고막의 해부학적 구조와 음향센서인 ECM의 규격을 고려하여 직경 3.2 mm로 결정하였다. 그리고 하이브리드 음향센서가 고감도 광대역 특성을 가지도록 하기 위해서는 가속도 센서의 공진 주파수는 3.5 kHz 부근에서 생성되는 것을 목표로 하였다. 가속도 센서를 구성하는 진동막은 수학적 모델과 유한요소 해석을 통하여 기하학적 구조를 도출하였다. 이를 바탕으로 화학적 식각공정을 이용하여 진동막을 제작하였다. 그리고 제작된 진동막의 주파수 특성을 확인하기 위하여 외력에 의한 진동 측정 실험을 수행하였고, 실험 결과 진동막의 기계적 공진은 3.4 kHz에서 발생되었다. 그러므로 제안한 가속도 센서는 하이브리드 음향센서에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
본 연구에서는 전역적-국부적 구조건전성 모니터링을 위한 무선센서노드로서 가속도 및 임피던스 응답신호의 계측이 가능한 다기능 무선센서노드를 개발하였다. 이를 위해 첫째, 가속도 및 임피던스 응답의 계측이 가능한 다기능 무선센서노드를 설계 및 제작하였다. 둘째, 다기능 무선센서노드의 성능검증을 위하여 트러스교 모형을 대상으로 진동실험을 수행하였다. 셋째, 다기능 무선센서노드로부터 취득된 가속도 및 임피던스 응답을 이용하여 트러스 구조물의 구조 건전성 모니터링을 통해 다기능 무선센서노드의 적용성을 검증하였다.
GFINS(gyro-free inertial navigation system)는 가속도 센서에서 계측된 데이터를 2차 적분하여 yaw를 계산한다. 하지만 가속도 센서는 외란과 적분 오차에 의한 누적오차가 지속적으로 커지는 문제가 있다. 따라서 본 논문에서는 퍼지 추론 시스템(FIS: fuzzy inference system)을 이용해 가속도 센서의 데이터를 보정함으로써 누적오차를 줄이는 방법을 제안한다. 제안된 방법의 성능평가를 위해, 직접 설계한 전방향 AGV를 이용하여 직선과 측면, 대각에 대해 반복 실험하였다. 실험 결과, 제안된 방법이 가속도 센서의 데이터를 효과적으로 보정하는 것을 확인하였다.
엔진의 상태진단을 위하여 사용되는 진동 및 초음파 신호는 진동 가속도계와 초음파변환기를 대상 엔진의 취약 부위에 부착하여 측정한다. 이들 센서는 연소와 관련된 고주파진동을 측정하는 능력이 있어서 사용되고 있다. 진동가속도계와 초음파변환기의 선정 및 설치는 진동해석에서 가장 중요한 결정 요소이다. 가속도계의 설치도 주파수응답에 영향을 준다. 초음파변환기는 전자기계적 변환기로서, 진동면에서 발생하여 공기 중으로 전파되는 음파를 감지한다. 초음파변환기는 사용할 수 있는 주파수대역이 아주 협소한 대신 가속도계보다 명확한 신호를 산출한다. 초음파변환기는 사용할 수 있는 아주 협소한 주파수역을 갖는 비용으로 가속도계보다 명확한 신호를 얻을 수 있다. 따라서 본 논문에서는 원전 비상디젤발전기 엔진 상태진단을 위한 초음파 및 진동센서의 설치방법에 따른 가속도계 및 초음파 센서의 응답 특성을 분석하고 주파수응답에 대한 영향에 따라 여러 가지 설치방법의 검토를 통하여 최적방법론을 도출한 결과를 소개하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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