본 논문은 인체 감지 센서 모듈 및 그에 의한 관리 시스템의 구현 및 개선 방안에 관한 것으로, 구체적으로는 초음파 센서에 의하여 화장실 변기의 사용 여부를 탐지하는 인체 감지 센서 모듈과 각각의 화장실에 설치된 인체 감지 센서 모듈을 이용하여 건물 전체의 화장실의 상태를 제어할 수 있도록 하는 관리 시스템에 관한 것이다. 제안된 인체 감지 센서 모듈은 인체의 이동 여부를 탐지하는 탐지 센서, 변기로부터 일정 거리에 위치하는 인체를 탐지하는 것에 의하여 변기의 사용 여부를 감지하는 접촉 센서로 구성되고, 관리 시스템은 탐지 센서와 접촉 센서로부터 전송된 신호를 처리하는 제어 유닛, 탐지 센서와 접촉 센서로부터 전달된 신호의 처리에 따라 개폐가 제어되는 전자 개폐 밸브 및 작동 상태에 대한 정보를 저장하고 일정 주기로 전송하는 근거리 무선 통신 유닛을 포함한다.
무인기에 대한 관심이 급증하면서 무인기 충돌회피에 대한 많은 연구가 진행 중이다. 충돌회피를 위해서는 무인기 주변에 대한 상황인식이 이루어져야하며 이를 위해 라이더, 영상 카메라, 레이저 센서, 그리고 초음파센서 등이 활용되고 있다. 본 논문에서는 MB 1230 초음파 센서를 이용하여 초음파 센서의 특성을 분석하였다. 또한, 동시에 다수 초음파 센서를 사용할 경우 센서간의 간섭영향으로 정확한 거리 측정값을 획득하지 못함을 확인하였다. 이러한 초음파 센서 신호 간섭을 해결하기 위해 다수의 초음파 센서를 동시에 작동시키는 것이 아니라 초음파 센서의 Enable 신호 입력단을 이용하여 각 초음파 센서를 순차적으로 활성화시킴으로써 초음파 센서간의 간섭을 해결하는 방안을 제안하였으며 실험을 통해 제안한 방안의 효과를 확인하였다.
본 논문에서는 야지 환경에서 동작하는 무인이동로봇에서 획득한 3차원 LIDAR (Light Detection and Ranging) 센서 정보와 로봇이 이동하는 지형의 3차원 DSM (Digital Surface Map)에서 정사윤곽선(Ortho-edge) 특징영상을 생성하고 정합하여 로봇의 현재 위치를 추정하는 기술을 제안한다. 최근의 무인이동로봇의 위치 인식에 대한연구는 GPS (Global Positioning System), IMU (Inertial Measurement Unit), LIDAR 등의 위치인식 센서를 융합하는 경우가 많아지고 있다. 특히 LIDAR에서 획득한 거리정보를 ICP(Iterative Closest Point) 기반의 기하정합으로 로봇의 위치를 추정하는 기술이 개발되고 있다. 그러나 이동로봇에서 획득한 센서 정보는 DSM의 센싱 방향과 큰 차이차이가 있어 기존의 기하정합 기술을 사용하는데 어려움이 있다. 본 논문에서는 서로 다른 센싱 방향에서 획득한 3차원 LIDAR 거리정보와 DSM에서 정사윤곽선이라는 특징 영상을 생성하고 이들을 정합하여 로봇의 위치를 추정하는 새로운 기술을 제안한다. DSM으로부터 현재 시점의 정사윤곽선 영상을 생성하는 방법, 전방향 LIDAR 거리센서에서 정사윤곽선 영상을 생성하는 방법, 그리고 정사윤곽선 영상의 정합 기술을 설명하였다. 실험에서는 다양한 주행 경로에 대한 위치 추정의 오차를 분석하고 제안 기술의 성능의 우수성을 보였다.
전투 모의 환경 하에서 실제 모의 대상의 탐지 성능 데이터를 모의 개체에 적절히 입력하는 것은 모의분석 결과에 큰 영향을 미친다. 주요 전투 시뮬레이션 도구에서 개체의 탐지 능력을 모의하기 위한 표적획득모델로 ACQUIRE-Target Task Performance Metric(TTPM)-Target Angular Size(TAS) 모델을 사용하며, 이 모델은 전투 개체의 조우 조건을 입력으로 받아 해당 개체 센서의 분해 곡선을 추정하고, 표적 유형에 따른 탐지 거리를 출력한다. 그런데 사용자가 입력을 원하는 새로운 탐지 개체의 성능을 표적획득모델에 적용하는 것은 쉽지 않다. 사용자는 탐지 거리를 표적획득모델에 입력하길 원하지만, 표적획득모델은 조우 조건에 따른 센서의 분해 곡선 데이터가 필요하기 때문이다. 본 논문에서는 표적에 대한 탐지 거리를 입력으로 하여 표적획득모델의 센서 분해 곡선 데이터를 역으로 도출하는 기법을 제안한다. 여기서 해당 센서 분해 곡선 데이터는 인원, 지상차량, 항공기의 3종류 표적 유형에 대한 각각의 탐지 거리를 동시에 만족한다. 마지막으로 여러 정찰 장비의 탐지 거리를 탐지 개체에 적용하여, 정찰 장비에 따른 탐지 효과도를 분석한다.
최근 센서 기술이 발전함에 따라 무선 센서 네트워크 응용에 대한 관심이 크게 증대되고있다. 이와 더불어 무선 센서 네트워크 응용에 적합한 라우팅 프로토콜 개발에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다. 그러나 무선센서 네트워크가 내재하고 있는 전원 용량의 제약, 메모리 크기의 제약, 프로세싱 능력의 제약, 통신 거리의 제약 등 다양한 제약사항으로 인하여 응용 특성에 특화된 라우팅 프로토콜 개발이 필요하다. 본 논문에서는 기존 라우팅 프로토콜의 주요 메커니즘을 살펴보고, 이를 바탕으로 무선 센서 네트워크 응용의 특성 밀 요구 사항을 분석하고 프로토콜을 설계하는 우리의 접근 방법을 제시하고자 한다.
본 논문에서는 센서네트워크와 RFID 네트워크가 결합되어 있는 환경에서 센서 노드의 특성을 이용한 RFID 리더 충돌 방지 방법을 제안한다. 세부적으로 이웃 센서 노드 정보 확인 단계, 관리 노드로부터 리더 충돌 확인 단계, 태그 리드 단계를 포함한다. 리더와 센서가 결합되어 있는 환경에서, 센서 노드들간의 거리에 따라 리더들 간의 동기를 맞추어 충돌을 방지함으로써, 전체 시스템의 부하를 감소시키고, 시스템을 관리하는데 자원 낭비를 방지하며, 시스템의 처리율 및 효율을 향상시킬 수 있다.
USN환경에서 다양한 정보를 획득하기 위한 수 십~수 천개의 배터리 기반 센서노드의 유지, 보수에 많은 시간과 비용이 소요되어 배터리 기반의 센서노드는 USN 산업의 한계점으로 작용한다. 이를 해결하기 위해 본 논문은 센서노드 배터리 충전용 무선전력획득 모듈을 제안한다. 무선전력전송장치가 전송하는 RF 전력을 전력획득모듈이 효과적으로 획득 및 효율적인 관리를 통해 센서노드가 정보를 센싱하고 전송하는데 소모하는 전력 및 자연 방전되는 배터리 전력을 보충한다. 무선전력획득모듈이 적용된 센서노드를 통해 배터리 전력을 일정하게 유지시켜 배터리 교환 주기를 반영구적으로 연장함으로써 USN의 신뢰성과 적용가능성을 높이고 USN산업의 활성화에 기여할 수 있다. 본 논문은 34dBm의 전력전송장치와 무선전력획득모듈 사이의 거리 5m에서 -2dBm의 전력을 획득하여 센서노드용 70mAh의 리튬폴리머 배터리의 충전을 통해 시스템을 검증하였다.
무선 센서 네트워크에서 센서 노드는 한정된 에너지를 가진다. 이에 센서 노드의 전송 에너지의 효율을 높여 네트워크의 수명을 연장하는 것이 중요하다. 무선 센서 네트워크에서 LEACH는 클러스터 헤드가 난수를 이용한 확률값으로 선출하여 주변 노드들과 함께 클러스터를 구성한다. 그러나 노드들이 베이스 스테이션과 클러스터 헤드 사이에 존재할 경우 클러스터 헤드로 데이터를 전송하게 되므로, 베이스 스테이션의 역방향으로 전송하게 된다. 이는 역방향 전송을 받은 클러스터 헤드가 다시 베이스 스테이션에 데이터를 전송하게 되어 불필요한 에너지를 소비한다. 본 논문에서는 LEACH의 불필요한 전송 에너지의 소비를 줄이기 위하여 D-LEACH를 제안한다. D-LEACH는 센서 노드와 베이스 스테이션 그리고 클러스터 헤드 사이의 거리를 계산하여 직접 전송하거나 멀티 홉 전송으로 데이터의 전송방향을 베이스 스테이션이 위치한 방향으로만 전송하게 함으로 전송 에너지 효율을 높인다.
본 논문은 단로기의 조작 또는 전력기기의 고장시에 흐르는 급준성 대전류에 의하여 발생하는 자계의 측정이 가능한 새로운 센서의 개발에 대하여 기술한다. 동축케이블을 이용한 자기적분형 자계센서의 동작원리 및 설계방법 등에 대하여 이론적으로 해석하고 인가된 자계에 대한 센서응답을 정확하게 결정할 수 있는 교정실험을 수행하였다. 또한 센서의 동작원리에 상응하는 이론적 모델을 제안하였다. 시제작된 자계센서는 적분저항의 증가와 더불어 감지전압이 상승하고 감쇠시간은 줄어드는 특성을 나타내었다. 과도대전류에 의하여 유발되는 방사자계는 거리의 제곱에 반비례하는 특성을 보였으며 전자기기의 보호를 위한 전자차폐장치의 설계시 방사자계성분에 대한 영향을 고려하여야 됨을 확인하였다.
무선 센서 네트워크는 제약된 하드웨어와 개방된 환경으로 인해 싱크 홀 공격에 취약한데 이를 위해서 INSENS가 제안되었다. 이러한 INSENS는 베이스 스테이션과 센서 노드들 사이에 거리를 기반으로 경로를 설정하므로 이벤트가 자주 발생할 경우 특정 경로에 노드들은 트래픽이 증가하여 에너지 불균형을 가진다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 논문에서는 네트워크 상황을 고려하여 균형적으로 에너지를 소모하게 하는 퍼지 시스템 기반의 효율적인 경로 설정 방법을 제안한다. 퍼지 시스템은 배터리 잔량, 홉 수, 경로설정 횟수의 입력을 통해 네트워크의 효율적인 경로를 설정한다. 그러므로 제안 기법은 효율적인 경로 선택으로 트래픽을 분산시켜 전체 센서 네트워크의 수명을 연장한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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