위성항법시스템에서 위성 신호의 이상 발생 시 신속하게 위성시계의 고장 유무를 판단할 수 있도록 실시간 위성 시계 이상감지 시스템을 구축하였다. 위성 시계는 시스템 성능에 직접적인 영향을 미치는 핵심 요소로서 고장이나 이상 발생 시 측정치에 매우 큰 영향을 미칠 수 있다. 특정 위성 시계에 고장이나 이상이 발생한 경우 사용자들이 해당 위성의 측정치를 사용하지 않도록 가능한 빨리 이를 감지하고 공지할 수 있어야 한다. 현재 GPS의 경우 시스템 자체만으로는 위성 상태 정보가 적절한 시간 내에 제공되지 못하므로, 사용자가 직접 위성 신호의 사용 유무를 판단할 수 있는 위성 상태 감시 기능이 필요하다. 이 논문에서는 위성 시계 이상 발생 시 이를 실시간으로 감지할 수 있도록 한국항공우주연구에서 구축한 실시간 위성 시계 이상 감지 시스템에 대해 소개하고자 한다. 시스템 구현을 위해 적용한 방법은 크게 세 단계로 나뉠 수 있다. 첫 번째, 실시간으로 수신한 GPS 이중 주파수 측정치로부터 반송파 스무딩 필터를 적용하여 위성 시계 바이어스를 추정한다. 두 번째, 위성 위치 및 시계 정보의 실시간 적용을 위해 항법력보다 성능이 뛰어난 IGS Ultra-rapid 예측 정보를 활용한다. 마지막으로 위성시계 바이어스 추정치와 예측치를 비교하여 시계 이상 유무를 판별한다. 실제 위성 시계 이상이 발생한 위성의 측정치를 적용하여 시스템에 대한 검증시험을 수행하였고, 10 나노 초 수준의 위성 시계도약 현상이 발생한 위성의 감지를 통해 시스템의 성능을 확인하였다. 이는 항공항법분야와 같이 고성능의 위치 정보를 요구하는 응용분야에 신뢰성 있는 위성 정보 제공을 위해 활용될 수 있다.
최근 들어 IBM 호환 PC의 성능이 급속도로 향상됨에 따라 이를 기반으로 하는 실시간 시스템의 필요성이 대두되고 있다. 이는 기존의 실시간 제어 시스템이 특별하게 설계된 하드웨어를 요구하는 것에 반해 널리 사용되는 하드웨어를 이용함으로써 응용 프로그램의 이식성을 높여 주는 큰 장점을 가지고 있다. 이러한 PC클 실시간 시스템으로 개발하게 위해서는 PC에서의 실시간 분석이 선행 되어야 한다. 실시간 시스템들 위한 중요한 요소는 인터럽트가 발생 하였을 때 바른 시간에 인터럽트 핸들러를 불러 주는 것이다. 즉, 인터럽트 발생에서 인터럽트 핸들러가 불리기까지의 시간인 인터럽트지연(interrupt latency) 시간이 짧아야 한다. 따라서, 논문에서는 실시간 시스템의 성능에 영향을 주는 인터럽트 지연을 측정하고, 이를 통하여 PC에서의 인터럽트 특성 및 실시관성을 분석한다.
최근 바이오 산업에서 대기압 플라즈마를 생체에 적용하는 실험이 늘고 있다. 그 중 아르곤 플라즈마는 혈액 응고를 촉진시켜, 의학적 활용에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 본 실험은 혈액이 응고되는 동안의 변화를 정량적 측정하고자 전기적 특성 변화를 측정하였다. 정량적 측정 방법으로 Capacitance와 Impedance 등 전기적 특성을 측정하였으며, 플라즈마 처리 전후에 따른 전기적 특성의 비교를 통해 혈액 응고 정도를 분석하였다. 또한 대기압 플라즈마 처리 중 나타나는 변화를 측정하기 위해 실시간 측정이 가능한 전극을 개발을 진행하였으며, 이때 플라즈마에 의해 측정장비가 영향을 받아 전기적 특성이 왜곡되는 현상이 나타나는 것을 해결하고자 전극의 구조 및 측정방식의 개선 실험을 진행하였다.
본 논문에서는 음성파형 부호화기의 성능을 실시간 측정하기 위한 시스템의 구현에 관하여 연구 하였다. 본 장비는 "bit slice" 마이크로프로세서로 설계되었다. 개발된 시스템으로 세 개의 codec의 성능 을 측정하였으며 이 결과를 distortion analyzer로 측정한 결과와 비교하였다. 개발된 장비는 음성 부호 화기의 성능시험을 위한 주관적 청취시험 과정을 피할 수 있게 되었다.
공정 플라즈마 장치에서 이중 주파수법을 이용하여 실시간 유전박막 두께 측정법에 대한 보상연구를 하였다. 이중 주파수법은 유전박막과 플라즈마 쉬스를 간단한 전기적인 등가회로로 모델링하여 유전박막의 두께를 측정하는 방법이다. 이중 주파수법의 문제는 측정탐침의 인가전압에 따른 유전박막의 두께 측정치가 다르다는 점이다. 플라즈마 쉬스를 선형 저항만으로 등가하였기 때문에, 쉬스의 인가전압에 상관없이 쉬스 저항의 값이 일정하다는 가정이 존재한다. 그러나 쉬스 저항은 쉬스의 인가전압에 종속적이면서 비선형적인 특성을 갖는다. 측정 탐침에 출력 전압이 인가될 때 쉬스 양단에서 인가전압에 따른 쉬스의 등가저항의 비선형성을 고려하여 측정 탐침에 증착된 유전박막의 커패시턴스성분에 대한 방정식을 Numerical analysis로 풀어 유전박막의 두께 측정값을 보상하였다. 보상된 위의 방법으로 다양한 RF파워, 압력에 따라 $Al_2O_3$박막의 두께를 실시간으로 측정하여 비교하였다. 그 결과 이 방법은 낮은 플라즈마 밀도(${\sim}10^9cm^{-3}$)에서도 인가전압에 따른 유전 박막두께측정의 오차를 줄일 수 있었다.
대기오염에 관한 연구가 진행되면서 광화학반응의 기여도가 높고, 인체에 직,간접으로 영향을 미치는 VOC를 포함한 비기준성 대기오염물질을 실시간으로 측정 할 수 있는 방법에 대한 필요성이 크게 증대하고 있다. Open-path 광학기기는 가스크로마토그래피 등 종래 sampling 방법과는 달리, 대상지역내 대기오염물질을 별도의 채취없이 실시간으로 측정함으로써, 대기오염물질 채취에서 야기되는 오차를 제거하고 여러화학종의 동적 변화에 관한 자료를 제공함으로써 대기오염물질 거동에 중요한 자료를 제공하고 있다. (중략)
외곽 검출을 통한 스테레오 비전의 실시간 거리 측정을 제안하였다. 주차 시스템이나 이동 로봇의 경로 설정에 있어 실시간으로 거리 측정이 중요시 되고, 이를 해결하기 위하여 인간의 시각에 가까운 평행 축 상의 두 대의 카메라에서 취득된 영상을 이용한다. 카메라에서 얻은 영상으로부터 외곽을 추출하기 위해 Sobel Mask를 사용하였으며, 좌 우 구분을 위해 색 변환과 영상 정보로부터 거리를 측정하기 위해 영상 등록 과정을 거치고 거리 측정을 하였다. 거리 측정의 결과 2.4%의 오차율을 보였으며 이는 로봇의 이동 간에 적용할 경우 양호한 결과를 얻을 수 있을 것이다.
실시간 동적 GPS 측위를 이용한 해저수심측량은 GPS 수신기가 이동중인 상태에서 신호단절 없이 연속적인 수심측정이 가능하며 등수심도와 등고선 제작에 정확한 위치를 결정할 수 있고, 음향측심기는 발사파와 수신파의 도달시간을 측정하여 수심을 관측할 수 있기 때문에 실시간으로 정확한 3차원 측량이 가능하다. 본 논문에서는 해안지역에 대한 지형 분석을 하기 위하여 기준점에 대한 정지관측을 실시하여 좌표변환계수를 산출하고, 이로부터 실시간 동적 GPS 측량과 음향측심기를 이용하여 해운대 해수욕장과 해안을 관측하였다. 1:1,200 축척의 수치지도에서 추출한 수치표고모델에서의 체적은 $97953.9m^3$이며, 실시간 동적 GPS와 음향측심기를 이용하여 추출한 수치표고모델에서의 체적은 $95994.9m^3$로 나타났다. 이는 수치지도에서의 체적과 측량결과의 체적이 단지 2.0%정도로 나타나 실시간 동적 GPS와 음향측심기의 결합에 의한 해저수심측량이 매우 성공적임을 알 수 있었다.
실시간 시스템은 논리적 정확성뿐만 아니라 시간적 정확성을 요구한다. 시간적 정확성을 만족시키기 위해서 실시간 시스템의 설계자는 작업들의 스케줄 가능성에 대한 연구를 선행하여야 한다. 스케줄 가능성 분석을 위해 작업들에 대한 실행 시간 예측이 필요하다 작업들의 실행 시간 예측을 위한 방법으로 측정과 정적 분석이 연구되었다. 측정 및 정적 분석은 비용 및 막장성에 문제점을 지니고 있고 실시간 시스템의 발전을 따라가지 못하여 분석 결과의 정확성이 만족스럽지 못하다. 본 논문에서는 정적 분석을 단일 시스템이 아닌 분산 실시간 시스템에 적용할 수 있는 확장된 정적 분석 도구의 개발을 위해 분산 실시간 시스템으로 전환에 의해 발생되는 통신 영향 요소의 분석 및 통신 영향 요소 분석기를 설계한다. 실행 시간에 영향을 미치는 요소들의 분석을 통해 원시 프로그램에서 자동적으로 예측된 실행 시간의 정확도와 신뢰도를 높인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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