본 논문에서는 위치 불확실성이 최소화되도록 중첩 초음파 센서 링을 최적 설계하는 방법과 이를 향상된 해상도의 장애물 탐지에 응용하는 방안에 대해 기술하도록 한다. 기본적으로 일군의 초음파 센서들이 일정 간격으로 상호 빔 폭이 중첩되도록 원형으로 배치된다고 가정한다. 첫째, 빔 폭 중첩 상태를 활용함으로써 초음파 센서 고유의 위치 불확실성을 현저히 감소시킬 수 있음을 보인다. 둘째, 반경이 영인 이상적인 중첩 초음파 센서 링에 대해, 위치 불확실성을 나타낼 수 있도록 유효 빔 폭의 개념을 도입하고, 유효 빔 폭을 최소화하기 위해 필요한 초음파 센서의 최적 개수를 구한다. 셋째, 일정 반경의 실제 중첩 초음파 센서 링을 대상으로, 위치 불확실성 정도를 표현하는 설계 지수를 정의하고, 상용 저지향성 초음파 센서를 구성되는 중첩 초음파 센서 링의 최적 설계 예를 제시한다. 넷째, 초음파 센서의 측정 거리로부터 이동로봇 중심 기준 장애물의 위치를 산정하기 위한 기하학적 방법을 기술한다. 마지막으로, 한 쪽이 열린 평면 장애물 탐지 실험을 통해, 자체 제작된 초음파 센서 링의 장애물 탐지 해상도가 향상됨을 입증한다.
본 논문에서는 인접 초음파 센서간 효과적인 빔 폭 중첩을 이용하여 고성능 장애물 탐지를 위한 중첩 초음파 센서 링을 최적 설계하는 방법에 대해 체계적으로 기술하도록 한다. 기본적으로 일군의 동종 저지향성 초음파 센서들이 일정 간격으로 상호 빔 폭이 중첩되도록 원형 배치된다고 가정한다. 첫째 초음파 센서의 실제와 단순화된 빔 패턴 그리고 빔 폭 내의 장애물 위치 추정을 위한 여러 센서 모델에 대해 소개한다. 둘째, 중첩 초음파 센서 링의 장애물 탐지 범위와 장애물 위치 추정을 위한 간단한 센서 모델에 대해 기술한다. 셋째, 타원과 비타원 형태의 빔 패턴에 대해 각각, 장애물 탐지 시 위치 불확실성이 최소화되도록 중첩 초음파 센서 링을 설계하기 위한 지수를 정의한다. 넷째, 최소한의 빔 폭 중첩 보장과 과도한 빔 폭 중첩 회피를 위해 요구되는 중첩 초음파 센서 링의 구조적 사양에 대한 제한 조건을 유도한다. 다섯째, 주어진 중첩 초음파 센서 링의 반경에 대한 초음파 센서의 최적 사용 개수와 주어진 초음파 센서의 사용 개수에 대한 중첩 초음파 센서 링의 최적 반경을 결정한다. 본 논문 전반에 걸쳐, 대표적인 상용 저지향성 초음파 센서로서 Murata사의 MA40B8이 채택되었다.
본 논문에서는 빔 폭이 중첩된 초음파 센서 링을 이용하여 초음파 센서의 위치 불확실성을 감소시키고 이를 토대로 이동로봇이 효율적으로 장애물을 탐지하도록 하는 방안에 대해 기술하도록 한다. 기본적으로, 원형 이동로봇 측면에 상대적으로 적은 개수의 중저가의 저지향성 초음파 센서들이 일정 간격으로 상호 빔 폭이 중첩되도록 배치되어 있다고 가정한다. 첫째, 단일 및 이중 장애물에 대해 빔 폭 중첩 상태를 이용하여 초음파 센서 고유의 위치 불확실성을 감소시킬 수 있음을 보이고 또한 그 향상 정도를 정량적으로 제시한다. 둘째, 2개 또는 1개의 초음파 센서로부터 장애물 측정 거리 데이터가 주어질 때, 이동로봇의 중심을 기준으로 하여 장애물의 위치를 산정하는 기하학적 방법을 고안한다. 셋째, 정규 분포, 포물선 분포, 균일 분포, 임펄스 등 기존의 단일 초음파 센서 모델을 비교 검토한 후, 위치 불확실성 및 소요 연산량 측면에서 장애물 탐지에 적합한 중첩 초음파 센서 모델을 수립한다. 마지막으로, 자체 제작된 초음파 센서 링을 이용한 단일 장애물 및 복수 장애물 탐지 실험을 통해 제안된 중첩 초음파 센서의 효용성을 입증한다.
방향탐지장치는 전자파를 이용하는 레이더, 유도무기, 통신장비 등의 방향을 찾아내기 위한 장치로 전자전체계를 구성하는 전자지원 장비의 핵심장치이다. 함정에서도 전자지원 장비를 사용하고 있으며 적의 위협에 대한 위치를 파악하는 역할을 수행하기 때문에 함정의 생존에 있어 매우 중요한 역할을 한다. 하지만 야전 배치되어 운영 중인 함정의 방향탐지장치에서 200 ns의 짧은 펄스폭 신호에 대해 큰 방위 오차가 발생하는 현상을 확인하였다. 따라서 본 논문에서는 이와 같은 현상을 해결하기 위한 개선방안을 제시하였다. 본 논문은 진폭비교 방식, 위상비교 방식, 진폭-위상비교 복합방식 등의 방향 탐지 방식 및 함정에서 사용되는 방향탐지장치에 대해서 간략히 고찰한 후, 방위 오차가 발생하는 원인에 대해서 분석하였다. 이를 바탕으로 방향탐지 프로세스를 수정하는 개선방안을 제시하였고 개선방안의 성능을 확인하기 위해 운영 중인 함정에 개선방안을 적용하여 방위 측정 시험을 수행하였다. 함정에서의 시험 결과 200 ns의 짧은 펄스폭 신호에서 발생하던 방위 오차가 크게 개선되는 것을 확인할 수 있었다.
연안에서 목적으로 하는 어업에 적합하도록 소형 어군탐지기를 효율적으로 설계하고 평가할 수 있는 방법에 대해 검토하기 위하여 일반적으로 사용되고 있는 어군탐지기의 특성과 탐지범위 등에 대해 조사하였다. 먼저 일반적인 어군탐지기의 빔폭은 주파수와 송신전력이 상승함에 따라 좁아지고 송수파기의 직경은 송신전력이 증가함에 커지는 경향을 보였다. 이 특성을 이용하여 상업적으로 사용되는 일반적인 어군탐지기의 신호대 잡음비를 유도하였다. 탐지거리와 탐지폭으로 구성되는 탐지범위는 이 신호대 잡음비(SN비)로부터 얻을 수 있다. 탐지거리는 주파수의 증가와 함께 증가하였지만 고주파에서는 흡수계수의 영향으로 원거리 탐지가 어려워진다. 즉 송수파기 직경, 송신전력의 증가에 따른 효과는 저주파에서는 크고, 고주파에서는 적은 경향을 보인다. 탐지범위 등을 종합적으로 응용하여 휴대용 어군탐지기의 설계 범용도를 작성하였다. 범용도에는 SN비를 송수파기의 직경, 빔폭, 탐지거리를 변수로하여 주파수에 대해 표시하였다. 범용도에서 SN비가 높고 실용성이 높은 적절한 설계영역을 표시하였다. 설계영역에서 설계점을 정하면 전체적으로 적절한 설계를 할 수 있다. 설계범용도는 어군탐지기의 성능평가에도 응용할 수 있다.
본 논문에서는 유효 빔 폭 개념을 새로이 도입하여 중첩 초음파 센서 링의 성능 평가, 최적 설계, 그리고 복합 장애물 탐지에 대해 기술하도록 한다. 일군의 동종 저지향성 초음파 센서들이 반경이 영이 아닌 원주 상에 일정 간격으로 상호 빔 폭이 중첩되도록 배치된다고 가정한다. 첫째, 중첩 초음파 센서 링의 전역 위치 불확실성을 전체 장애물 탐지 범위 내에서의 국부적 위치 불확실성의 평균값으로 나타낸다. 중첩 초음파 센서 링의 유효 빔 폭을 동일한 전역 위치 불확실성을 갖는 단일 초음파 센서의 빔 폭으로 산정하고 이를 바탕으로 정규화된 장애물 탐지 성능 평가 지수를 정의한다. 둘째, 정의된 성능 평가 지수를 이용하여 장애물 탐지 시 위치 불확실성이 최소화되도록 중첩 초음파 센서 링의 설계 사양을 최적화한다. 주어진 초음파 센서의 사용 개수에 대한 중첩 초음파 센서 링의 최적 반경 그리고 주어진 중첩 초음파 센서 링의 반경에 대한 초음파 센서의 최적 사용 개수를 결정한다. 셋째, 3개의 인접 초음파 센서로부터의 장애물 거리 간의 대소 관계에 의거한 복수 장애물의 위치 불확실성 영역 판정 기준을 제시한다. 제시된 위치 불확실성 영역판정 기준을 이용하여 다양한 형태의 장애물로 구성된 복합 장애물 환경에서의 장애물 윤곽 추출 결과를 보인다.
네트워크 발달로 컴퓨터 시스템에 대한 접근이 용이해 지면서 호기심 또는 악의로 시스템을 침입 및 파괴하려는 다양한 형태의 침입 행위가 날로 증가하고 있다. 이러한 침입에 대비하여 대상 시스템에 대한 비 인가된 행위를 탐지 및 구별하고 이에 대응하는 기능을 가진 침입 탐지 시스템(IDS: Intrusion Detection System)에 대한 연구가 폭 넓게 진행되어 왔으며 다양한 형태의 IDS 들이 컴퓨터 및 네트워크 시스템에 적용되고 있다. 그러나 일반적인 IDS 는 단일 시스템에 대한 침입을 탐지하고 방어하는 것에 그 목적이 있으므로, 하나의 단위 네트워크 시스템을 효과적으로 보호하기 위해서는 단일 시스템에 대한 침입정보를 신속하게 상호 공유할 필요가 있다. 따라서 개별 Host 나 Network 장비에 분산되어 동작하는 다중의 IDS 에 대해서 통합 관리를 수행하는 통합 침입 관리시스템이 요구되어진다. 본 논문에서 제안하는 시스템은 각 IDS 들이 침입을 탐지하는 순간 이에 대한 정보를 수집하여 다른 IDS 들에게 침입에 대한 정보를 신속하게 전달하고, 정보의 종류와 수행 기능에 따른 요구사항을 프로토콜에 적절하게 반영 할 수 있는 시스템을 제안한다.
본 논문은 35GHz에서 동작하는 이동 목표물 추적용 마이크로스트립 배열 안테나에 대해 기술하였다. 넓은 범위에서 목표물을 탐지하기 위해 안테나는 azimuth 방향으로는 넒은 빔 폭이 넓은 E-plane 방향으로 배열하였으며, 3-dB 테이퍼 급전구조를 이용하여 비교적 간단하게 배열 안테나의 side-lobe level (SLL)를 -20dB이하로 하였으며, 동시에 azimuth 방향으로 12.8$^{\circ}$로 넓은 빔 폭을 얻도록 하였다.
네트워크 환경 및 인터넷 활용폭이 다양해지면서 고도화되고 진보적인 보안위협이 발생되고 있으며 발생량도 점차 증가하고 있다. 이에 따라, 네트워크 침입탐지 시스템, 악성행위 탐지 시스템, 웹 방화벽, 안티바이러스 등도 점차 진보된 악성행위를 탐지하는 데 있어 불충분해짐에 따라 기업과 기관 및 보안담당자들은 직관적인 정보를 제공하는 End-Point 로그 수집 및 모니터링으로 변화를 시도하고 있다. 이에 따라, 본 논문에서는 Anti-Virus 및 침입 탐지 시스템(IDS), APT, 윈도우 감사로그를 상호 비교하여 보안분석 시스템보다 윈도우 감사로그가 보안위협 및 침해사고를 모니터링하는 면에서 더욱 직관적이고 빠른 대응이 가능하다는 것을 증명한다.
레이저 거리 측정기나 화생탐지 라이다용으로 사용할 수 있는 눈에 안전한 적외선 레이저 광원을 개발하였다. 펌프레이저로는 소형 플래쉬 램프로 구동되는 Nd:YAG 레이저를 사용하였으며, OPO(Optical Parametric Oscillator) 결정으로는 Flux 성장된 KTP를 사용하였다. OPO 송진기는 레이저 공진기 내부에 설치하여 비선형 광학 현산에 의한 파라메트릭 발진이 쉽게 일어나도록 하였다. 효율적인 파라메트릭 발진을 위해서 Type II 비임계 위상정합$(\theta=90^{\circ},\;\phi = 0^{\circ})$을 사용하여 공진기를 구성하였다. Nd:YAG 레이저는 Cr:YAG 결정을 사용하여 수동형 큐-스위칭 되었으며 OPO 출력은 1mJ 정도이었다. OPO 펄스폭은 4ns로서 수동형 큐스위칭 레이저 펄스폭보다 20% 정도로 작았다. OPO 출력의 펄스폭이 펌프레이저의 펄스폭 보다 작은 것은 이론적 계산을 통하여 확인할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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