• 한국정보통신학회논문지
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• 제17권4호
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• pp.789-796
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• 2013

시간에 따라 중심주파수를 바꾸는 도약신호를 도약주기, 도약 주파수 등에 대한 정보 없이 검출하는 것은 대단히 어렵다고 알려져 있다. 본 논문에서는 도약 신호가 존재하는 광대역 샘플링 신호로부터 도약신호의 중심주파수, 도약 주기 등의 정보를 검출하는 알고리즘을 제안하였다. 도약 신호를 검출하기 위한 일반적인 방법으로는 다수의 협대역 필터가 필요하지만 이러한 구현은 비효율적이므로 본 논문에서는 다상 DFT 필터뱅크를 도입하였다. 또한 다상 DFT 필터뱅크의 출력으로부터 도약신호를 검출하는 알고리즘을 제안하였다. 제안하는 검출 알고리즘은 메모리 사이즈나 구현 복잡도를 줄이기 위해 이진 이미지 신호처리에 기반하여 개발되었다. 제안하는 알고리즘의 성능은 모의실험과 FPGA (field programmable gate array) 구현을 통하여 확인하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제17권4호
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• pp.781-788
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• 2013

본 논문에서는 노인의 낙상에 의한 위급상항을 모니터링 하기 위한 4족 로봇 및 모니터링 시스템을 소개한다. 4족 로봇은 FPGA Board(Field Programmable Gate Array)를 이용한 특정 색을 판별하는 영상처리에 기반하여 자율 이동한다. 노인의 낙상을 감지하기 위해 가슴에 센서노드를 착용하고, 낙상에 의한 응급 상황 시에 4족 로봇이 낙상신호를 관리자에게 전송한다. 관리자는 전송된 영상을 기반으로 4족 로봇을 제어 및 상황판단을 하고, 위급상황이면 119에 신고를 한다. 센서노드만을 사용한 낙상 감지 시스템에서 98.33% 낙상의 Sensitivity와 일상행동 94.375% Specificity가 측정 되었다. 100% 낙상 감지를 못했던 점을 낙상 감지 시스템과 이동형 카메라(로봇)의 결합 알고리즘을 제안 및 실험을 통해 100% 검증 하였다.

• 방송공학회논문지
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• 제2권1호
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• pp.8-15
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• 1997

본 논문에서는 하나의 TMS320C31 Digital Signal Processor (DSP)를 사용하여 실시간으로 동작하는 Motion Picture Experts Group-1 (MPEG-1) 오디오 인코더 시스템을 구현하였다. 우선 MPEG-1 Audio Layer-2 및 심리음향모델-1 관련 기본 알고리듬을 C-언어로 구현하여 기본 동작을 확인하였다. 그리고 전체실행 시간을 줄이기 위하여, 이를 다시 Texas Instruments (Tl) 어셈블리어로 작성하였다. 마지막으로, MPEG-1 오디오 인코더 시스템을 위한 실제 DSP 하드웨어 회로 보드를 설계, 제작하였다. Analog-to-Digital Converter (ADC) 제어, 입출력 제어, 그리고 DSP 보드에서 PC로의 비트열 전송과 같은 주변 모듈들은 Very High Speed Hardware Description Language (VHDL)을 사용하여 Field Programmable Gate Array (FPGA)로 구현하였다. 제작된 시스템은 48 KHz로 샘플링 되는 스테레오 오디오 신호를 실시간으로 처리하여 192 kbps 비트율로 부호화된 비트열을 출력시킨다. 다양한 형태의 스테레오 오디오 신호를 통해, 제작된 오디오 인코더 시스템의 실시간 동작과 양질의 오디오 신호가 복원됨을 확인하였다.

• 한국음향학회지
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• 제39권5호
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• pp.435-440
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• 2020

음향집게는 마이크론 단위의 미세입자를 비접촉 방식으로 조작할 수 있어 다양한 생체공학 응용에 사용되고 있다. 현재까지 음향집게는 in vitro 실험을 목적으로 개발되어 임의파형 발생기와 전력 증폭기와 같은 부피가 큰 고가의 장비를 사용하여 구현하였다. 따라서 이러한 시스템은 이동이 불편하여 한정된 공간에서만 사용이 가능하기 때문에 향후 in vivo 및 임상 실험에 적합하지 않은 구조를 가진다. 따라서 본 논문에서는 이동이 가능한 휴대용 음향집게를 개발하고 그 성능을 평가하였다. 개발한 휴대용 음향집게 시스템은 하나의 Field Programmable Gate Array(FPGA)와 2 개의 펄서로 구현되었으며, Universal Serial Bus(USB) 통신을 이용하여 Personal Computer(PC)에서 송신 주파수 및 펄스 길이 등을 실시간으로 조절이 가능하도록 설계하였다. 개발한 시스템은 최대 20 MHz의 중심 주파수 까지 송신이 가능하며, 미세입자 및 세포를 포획할 수 있는 충분한 힘을 생성할 수 있었다. 개발한 시스템의 성능을 평가하기 위하여 40 ㎛와 90 ㎛ 크기의 폴리스티렌 입자를 포획 및 조정하였다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.145-151
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• 2009

유비쿼터스 네트워크의 실현을 위한 4세대 통신방식의 유력한 후보로 부상하는 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 통신방식이 육상에서 주목받고 있으며, 고속 데이터 전송을 위한 Wireless LAN의 표준기술로 확정되어 있다. 해상통신의 경우에서도 OFDM 통신방식은 VHF 대역을 이용한 데이터 전송방식으로 제안되고 있으며 ITU (International Telecommunication Union)는 해상통신에서 32-point FFT (Fast Fourier Transform)를 사용하도록 권고하고 있다. 해상 통신에서는 해양사고 및 조난 시에도 통신이 이루어져야 하는 한계상황을 고려하면 OFDM 통신시스템의 중요 디바이스인 FFT는 저전력으로 동작되어야 한다. 따라서 본 논문에서는 OFDM 방식의 중요 디바이스인 32-point FFT를 저전력으로 동작시키기 위해 radix-2와 radix-4를 이용하여 저전력 32-point FFT 알고리즘을 제안한다. 최적화된 설계로 32-point FFT를 저전력 동작이 가능하도록 설계하였으며, 제안한 알고리즘은 VHDL (VHSIC hardware description language)로 구현하고 FPGA (field-programmable gate array) Spartan3 board에 장착하여 Matlab의 이론값과 비교, 검증하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2022년도 춘계학술대회
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• pp.639-641
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• 2022

사회적으로 고령화 문제가 심화되면서, 독거노인 모니터링 시스템에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 일반적으로 모니터링 시스템은 영상, 센서, 계측값 등의 정보를 바탕으로 서버에서 연산을 수행하여, 사용자에게 모니터링 서비스를 제공한다. 서버를 이용하는 시스템의 구조상 데이터 유출의 위험이 존재하며, 데이터 보안을 고려한 설계가 필수적이다. 본 논문에서는 영상보안 구조 기반의 지능형 독거노인 모니터링 시스템을 제안한다. 제안하는 시스템은 Edge AI 모듈을 사용하여 카메라 모듈과 서버 간의 통신을 차단하는 구조를 통해 높은 보안성을 보장한다. Edge AI 모듈은 Verilog HDL로 설계되었으며, Field Programmable Gate Array (FPGA)를 통해 기능을 구현하였다. 본 시스템을 검증하기 위해 5,144개의 프레임 데이터에 대해 실험하였으며, 사람의 움직임이 일정 시간 감지되지 않았을 때 위험 감지 신호가 올바르게 발생하는 것을 확인하였다.

• 대한전자공학회논문지SP
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• 제45권5호
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• pp.43-51
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• 2008

이 본문에서는 제안한 H.264/AVC 인코더의 서브 블록인 Inter prediction 블록, Intra prediction 블록, 디블로킹 필터블록, Transform & Quantization 블록에 대한 저전력 구조를 FPGA로 구현하였다. Inter/Intra prediction블록에서는 분산연산방식을 통해 가산기의 수륵 줄여 60.2%의 면적감소효과를 나타내었으며, 디블로킹 필터블록에서는 하드웨어 공유를 위한 MUX를 사용하여 덧셈연산의 수를 44.3%감소시켰다. 또한, Transform & Quantization 블록에 사용되는 곱셈연산을 CSD와 CSS방식으로 수행하여 면적을 그게 차지하는 곱셈기를 사용하지 않았다. 제안된 저전력 IP들을 사용하여 FPGA(Field Programmable Gate Array)와 ARM 프로세서 기반의 H.264/AVC 인코더를 구현하였다. Baseline Profile을 사용하였고 FPGA와 ARM프로세서가 연동하는 Platform으로 구현하였다. Platform을 사용한 H.264/AVC 인코더 구현을 통하여 제안된 각각의 저전력 IP들이 효율적으로 H.264/AVC 인코더 SoC에서 사용될 수 있음을 확인하였다.

• Smart Structures and Systems
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• 제14권6호
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• pp.1151-1172
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• 2014

This paper presents a user programmable computational/control platform developed to conduct real-time hybrid simulation (RTHS). The architecture of this platform is based on the integration of a real-time controller and a field programmable gate array (FPGA).This not only enables the user to apply user-defined control laws to control the experimental substructures, but also provides ample computational resources to run the integration algorithm and analytical substructure state determination in real-time. In this platform the need for SCRAMNet as the communication device between real-time and servo-control workstations has been eliminated which was a critical component in several former RTHS platforms. The accuracy of the servo-hydraulic actuator displacement control, where the control tasks get executed on the FPGA was verified using single-degree-of-freedom (SDOF) and 2 degrees-of-freedom (2DOF) experimental substructures. Finally, the functionality of the proposed system as a robust and reliable RTHS platform for performance evaluation of structural systems was validated by conducting real-time hybrid simulation of a three story nonlinear structure with SDOF and 2DOF experimental substructures. Also, tracking indicators were employed to assess the accuracy of the results.

• 전기전자학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.241-247
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• 2013

This paper presents the design of a System on Programmable Chip (SoPC) based on Field Programmable Gate Array (FPGA) for speech recognition in which Mel-Frequency Cepstral Coefficients (MFCC) for speech feature extraction and Vector Quantization for recognition are used. The implementing process of the speech recognition system undergoes the following steps: feature extraction, training codebook, recognition. In the first step of feature extraction, the input voice data will be transformed into spectral components and extracted to get the main features by using MFCC algorithm. In the recognition step, the obtained spectral features from the first step will be processed and compared with the trained components. The Vector Quantization (VQ) is applied in this step. In our experiment, Altera's DE2 board with Cyclone II FPGA is used to implement the recognition system which can recognize 64 words. The execution speed of the blocks in the speech recognition system is surveyed by calculating the number of clock cycles while executing each block. The recognition accuracies are also measured in different parameters of the system. These results in execution speed and recognition accuracy could help the designer to choose the best configurations in speech recognition on SoPC.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권8호
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• pp.2952-2965
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• 2023

Advanced reactors, such as Small Modular Reactors or existing Nuclear Power Plants, often use Field Programmable Gate Array (FPGA) based controllers in new Instrumentation and Control (I&C) system architectures or as an alternative to existing analog-based I&C systems. Compared to CPU-based Programmable Logic Controllers (PLCs), FPGAs offer better overall performance. However, programming functions on FPGAs can be challenging due to the requirement for a hardware description language that does not explicitly support the operation of real numbers. This study aims to implement the Reactor Trip (RT) functions of the existing analog-based Reactor Protection System (RPS) using FPGAs. The RT equations for Overtemperature delta Temperature and Overpower delta Temperature involve dynamic compensators expressed with the Laplace transform variable, 's', which is not directly supported by FPGAs. To address this issue, the trip equations with the Laplace variable in the continuous-time domain are transformed to the discrete-time domain using the Z-transform. Additionally, a new operation based on a relative value for the equation range is introduced for the handling of real numbers in the RT functions. The proposed approach can be utilized for upgrading the existing analog-based RPS as well as digitalizing control systems in advanced reactor systems.