Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제37권8호
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pp.918-931
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2013
기존의 Pan-Tilt Zooming 카메라를 이용한 객체 추적은 카메라를 통해 획득한 영상을 분석하여 물체의 이동을 검출하였다. 그러나 이 방식은 영상처리를 위한 알고리즘과 이를 위한 하드웨어 비용이 소요되었다. 그리고 주변 환경의 변화나 영상 잡음 등으로 유효하지 않은 영상이 획득되는 경우나 사각지대가 존재하여 영상의 획득 자체가 불가능한 경우에는 대응이 어렵다. 본 논문에서는 영상 정보처리 기반의 객체 추적 기술이 가지는 한계를 극복하기 위해 무선 센서 네트워크 기반의 IEEE 802.15.4 표준을 적용한 GPS수신기가 장착된 센서노드를 시설물에 장착하여 센서노드의 가속도 센서가 장착된 시설물의 움직임을 인식하고 해당 센서노드의 GPS 정보를 이용하여 물체를 추적할 수 있는 시스템을 제안한다. 이 시스템은 영상처리에 요구되는 연산량을 감소시킴과 동시에 넓은 지역의 이동 물체를 추적할 수 있도록 효율적인 PTZ 카메라 제어를 가능하게 한다. 또한 센서노드의 유동적 장착이 가능할 수 있도록 무선의 메쉬 네트워크를 구현하여 설치의 효율성을 올렸다.
본 논문에서는 기만신호의 영향을 분석하기 위하여 기만신호의 코드지연에 따른 코드 및 반송파 추적에 대한 결과를 분석하였다. 기만신호의 특성 및 방어 방법에 대한 조사를 통하여 현재 GPS 신호와 동기를 유지할 수 있는 중급기만을 고려하여 기만신호생성기를 이용하여 시뮬레이션을 수행하였다. 기만신호생성기에서 생성한 정상신호 및 기만신호가 합성된 신호를 소프트웨어 수신기를 통하여 신호처리를 수행하였다. 본 논문에서는 코드추적루프(DLL) 및 위상추적루프(PLL)의 출력값을 비교분석하여 기만신호의 영향을 파악하였으며 또한 기만신호 인가 시 잘못된 의사거리에 따른 항법해의 영향을 분석하였다. 결과적으로 기만신호의 영향은 신호추적 단계에서는 1칩 이내의 코드지연을 갖는 기만신호의 영향을 받으며 신호획득에서는 코드 지연에 상관없이 영향을 받는 것을 확인하였다.
본 연구는 집박쥐의 비번식기 행동권을 분석하기 위하여 경상북도 경주시의 집박쥐 주간 휴식장소를 대상으로 수행하였다. 박쥐의 포획은 새끼의 출산이 이루어지기 이전인 2009년 5월 4, 10, 18일에 하였으며, 암, 수 각각 3개체씩 총 6개체를 이용하였다. 행동권 분석을 위한 원격무선추적은 발신기(LTM Single Stage Radio Transmitter, 0.38g), 수신기(R2000 ATS receiver, Advanced Telemetry Systems, Inc., Isanti, MN), Yagi 안테나(Three element Yagi antenna) 및 차량용 안테나(Roof mounted antenna)를 이용하였으며, 분석에는 ArcGIS 3.3 (ESRI Inc.) Animal Movement Extension 2.0을 이용하였다. 집박쥐의 행동권 분석결과 평균 행동권은 $14.46{\pm}3.44ha$로 조사되었으며, 암컷은 $16.83{\pm}1.96ha$ 그리고 수컷은 $12.08{\pm}2.96ha$의 행동권을 가지는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 암컷과 수컷의 행동권에서 평균적으로 암컷이 더 큰 행동권을 보이는 결과를 나타내었으나, 통계적으로 유의적인 차이는 확인되지 않았다(t=2.32, p>0.05). 또한 각각의 위치정보를 기준으로 주간 휴식지에서의 최대 이동 거리는 평균 $468.73{\pm}94.38m$ 로 나타났으며, 암컷($422.73{\pm}10.38m$)과 수컷($514.74{\pm}125.74m$)간의 유의적인 차이는 나타나지 않았다(t=-1.26, p>0.05).
본 연구는 관세자유지역내의 컨테이너를 효율적으로 관리하기 위한 최적의 컨테이너관리시스템을 개발하는데 목적이 있다. 이를 위해 위치추적기법과 무선 데이터통신 기법을 분석하였으며 이를 적용한 컨테이너 관리시스템을 개발하였다. 시범운용결과 GPS에 의한 컨테이너의 위치추적 및 관리를 효율적으로 수행할 수 있음을 알 수 있었으며 1주파 GPS 수신기의 정확도가 낮았지만 도로상에서 맵매칭 과정을 통하여 지도상의 위치와 일치시킬 수 있었다. 그러나 주변의 컨테이너가 높이 쌓여있어 위성에 대한 시계를 제한하는 경우에는 위치정확도가 현저히 떨어지므로 Inverted DGPS등의 추가적인 정확도 향상기법이 필요함을 알 수 있었다.
본 논문은 GPS L1신호와 갈릴레오 E1 신호를 복합 신호처리를 통한 위치정확도 성능향상 연구결과를 제시하였다. GNSS 수신기에서의 신호획득 및 추적과정의 성능 향상시키기 위해 복수개의 누적기, 판별기 및 루프 필터 모듈을 적용하였고, 소프트웨어 측정 결과와 하드웨어 측정결과를 성능 비교하였다, 또한 추적과정에 대한 성능비교는 정확도와 민감도 측면에서만 다루었으며 갈릴레오 E1 신호처리를 위한 DLL(Delay Lock Loop) 판별기는 power early late 타입을 적용하여 성능을 검증하였다.
본 논문에서는 3차원 광선추적 기법을 이용한 실내 환경에서의 전파특성 분석을 위한 3D 시뮬레이터를 이용한 분석 결과를 제시하였다. 지금까지 소개된 대부분의 전파특성 분석 결과들은 2차원 평면에서 거리에 따른 신호의 손실(Path Loss) 위주로 연구가 진행 되었다. 본 연구에서는 실내에서 전파특성을 분석하기 위해 다양한 ITU 모델을 사용하여 입체구조의 실내 환경에서 전파의 수신신호의 세기에 대한 분석을 수행하였다. 본 연구에서 개발된 시뮬레이터를 이용해 150MHz와 2GHz대역의 손실 특성이 비교 되었고 예상한 결과를 얻을 수 있었다. 그리고 각 수신기의 위치에서 수신 신호는 전파경로상의 벽면에서 손실되는 전력에 따라 차이가 생기기 때문에 송신기의 출력이 중요한 요인으로 분석되었다.
본 논문에서는 수중 위치 추적(Underwater Localization)을 위한 수평거리 추정 방식 중 음선의 각도 변화를 이용하는 방식을 개선하는 Look-up Table(LUT)를 사용하는 방식을 제안하고 기존 방식과의 연산속도 및 수평거리 오차를 비교한다. LUT를 사용하여 추정하는 방식은 수신기의 음파 도달 시간(Time of arrival : ToA)과 깊이에 따른 Sound Speed Profile(SSP)을 이용하여 만들어진 수평 거리-ToA table을 이용한다. 결과적으로, 음선의 각도 변화를 이용하는 방식에 비해 수평거리 추정오차는 다소 증가하게 되지만, 수신된 ToA에 대응되는 수평거리를 사용한다는 점에서 실시간으로 각도 변화를 추정하는 기존방식에 비하여 매우 빠른 처리가 가능하다.
본 논문에서는 다시점 방송 서비스(multi-view broadcasting service)를 위한 사용자 위치추적 기반 다채널 오디오 패닝 시스템을 제안한다. 다시점 방송이란 각기 다른 시점에 해당하는 카메라들을 이용하여 촬영한 영상을 렌더링 해주는 방송 서비스이며 다채널 오디오 패닝 기법은 이러한 다시점 방송의 실감효과를 증대시키기 위한 오디오 렌더링에 필요한 기술이다. 이런 실감 오디오 기술을 다시점 방송 서비스에 적용하기 위해서 사용자의 시점정보를 얻을 수 있는 사용자 추적 기술 역시 필요하다. 이를 위해서 본 논문에서 제안한 기술은 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 첫째로, 초음파 위성 및 수신기를 이용하는 사용자 추적 기술을 제안한다. 제안한 사용자 추적 기술을 이용해 약 10 mm 근방의 높은 해상도와 약 0.15초의 빠른 간격으로 사용자의 위치정보를 얻을 수 있었다. 둘째로, 공간 파라메터 기반 다채널 오디오 패닝 기술을 제안한다. 제안한 오디오 패닝 기법은 MPEG Surround로 압축된 오디오에 대해 MPEG Surround의 공간 파라메터를 이용하여 복호화 시 패닝된 오디오를 얻는 방법이다. 제안된 방법의 성능을 평가하기위해 음질 측면과 음상 정위 측면에서 성능을 평가하였다. 음질 측정은 MUSHRA 방법으로 이루어졌으며, 제안된 방식은 약 90점에 해당하는 MUSHRA점수로 평가되었다. 또한, 음상 정위 성능은 더미헤드를 이용하여 각 패닝 오디오에 대한 각도별 주파수응답을 측정하여 방사패턴을 분석하였다. 그 결과 본 논문에서 제안된 방식은 기존 파라메터 기반 오디오 패닝 방식에 비해 향상된 음질을 보임과 동시에 음상이 올바른 위치에 정위됨을 보일 수 있었다. 마지막으로 제안된 사용자 추적 기법 및 오디오 패닝 기법을 다시점 영상 재생 시스템과 결합시킴으로써, 사용자 추적 기반 다시점 방송 시스템의 프로토타입을 구현하였다.
본 논문에서는 실내에서 이동하는 사용자를 적외선에 기반을 둔 근접방법으로 추적하는 시스템인 ubiTrack을 제안한다. 현재까지 개발된 대부분의 실내 위치 추적 시스템들은 성능 및 정확도 향상을 위해 중앙 집중적인 방식으로 사용자를 추적하고 있다. 그러나 이와 같은 방식은 수많은 센서들이 환경에 편재되는 유비쿼터스 컴퓨팅 환경에서 프라이버시 문제를 야기할 수 있으며 다수의 사용자로 위치 추적을 확장하는 경우 연산의 부하가 크다는 문제점이 있다. 제안된 ubiTrack은 사용자의 모바일 기기에서 위치정보를 획득하는 passive mobile 구조로 설계되어 프라이버시 문제를 완화하며, 이동하는 사용자에 적합한 영역기반의 근접방법을 사용하여 위치 추적을 위한 연산의 효율을 높인다. 이를 위해 ubiTrack은 센싱 영역을 시분할 방식 (Time-Division Multiplexing)으로 중첩시켜 사용자에게 적합한 영역을 생성하며, 시분할 방식에 따른 성능 저하를 막기 위해 짧은 발신 주기를 가지는 적외선 통신 방식을 사용한다. 아울러 ubiTrack은 위치 추적의 정확도와 정밀도를 높이기 위해 하드웨어로 구현된 수신기와 소프트웨어로 구현된 활용 모듈에서 외부로부터의 충격이나 신호 강도 약화에 의해 발생하는 노이즈를 필터링하는 방법들을 각각 사용한다. ubiTrack은 유비쿼터스 컴퓨팅 환경에서 서로 다른 어플리케이션들의 통신을 지원하는 네트워크 모듈과 연계되어 있어, 단순히 위치 정보에 의존적인 어플리케이션뿐만 아니라 사용자 컨텍스트 정보를 활용하는 어플리케이션 등의 다양한 서비스들에서 쉽게 응용될 수 있다.
In this paper, we represent the implementation and performance analysis of vector tracking loop based GPS receiver for jamming environment. The vector tracking loop navigation performance is compared by simulation with conventional tracking loop. The simulation results shows that vector tracking loop is more robust than conventional tracking loop in jamming environment. The vector tracking loop can gain 2dB in jamming performance capability over a conventional GPS receiver. Also, Anti-jamming performance of INS Doppler aiding and deep integration method are compared.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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