• 한국통신학회논문지
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• 제37권1C호
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• pp.1-7
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• 2012

산업현장에서는 작업 효율을 높이기 위해 공정 과정에 자동화를 진행하고 있지만 전 공정에 자동화를 구축하기 어려운 반자동화 공간에서 작업하는 작업자들은 항상 위험에 노출되어 있다. 이러한 위험으로부터 작업자를 보호하기 위해, 본 논문에서는 Ubiquitous-Wireless Sensor Network(이하 U-WSN) 기반 위치인식 시스템을 이용한 산업현장에서의 작업자 안전관리 시스템을 연구하였다. 무선 신호를 이용하여 두 디바이스 사이의 거리를 측청하고, 3차원 삼각측량으로 작업자의 위치를 계산 할 수 있지만 무선 신호는 철과 구조물이 많은 산업현장에서는 신호의 반사, 멀티패스 등에 따라 오차가 발생하여 정확한 위치를 찾는 것에 많은 어려움이 있는 것이 현실이다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 첫째, 작업현장에 적합한 원형편파 패치 안테나를 적용한 Line Of Sight(이하 LOS)에서 안테나 방사 패턴에 의해 발생 할 수 있는 오차를 개선한다. 둘째, 3차원에서 위치를 계산 할 수 있는 3차원 위치계산 방법과 필터링 알고리즘을 활용한 위치 정확도를 개선한다. 개발된 시스템은 항만부두 크레인에 적용하여 정확성 및 실효성을 검증 하였고 본 시스템은 산업현장에서 작업자의 안전에 크게 기여 할 것으로 기대된다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권2호
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• pp.220-226
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• 2013

최근 공장자동화 및 물류시스템의 발전은 대형선박이나 물류창고 등과 같은 넓은 작업현장을 소수의 작업자가 관리할 수 있게 되었다. 기존의 무선 실내 위치인식 시스템에서 이러한 작업자들의 정확한 위치를 추정하기 위해서 일반적으로 셋 또는 그 이상의 고정노드가 하나의 노드로 이루어진 이동노드의 위치를 인식하는 방식이 주로 사용되고 있다. 하지만 이러한 방법은 작업자(이동노드)에 비하여 넓은 작업현장에 많은 고정노드가 필요하므로 노드 배치 측면에서는 비효율적이다. 따라서 소수의 작업자를 요구하는 이러한 작업환경에서 효율적으로 노드를 배치하기 위하여 본 논문에서는 세 개의 노드로 구성된 이동노드가 고정노드 두 개의 상대좌표를 효율적으로 인식함으로써 고정노드의 개수를 저감하는 새로운 추정 알고리즘과 이동노드와 고정노드 사이의 거리오차를 최소화하기 위하여 Rounding estimation(RE) 기법을 제안한다. 실험 결과 제안한 RE기법은 자유공간에서 기존의 삼변측량법의 오차율 대비 90.9% 개선된 위치인식 결과를 나타냈다. 또한 실내 자유공간에서 고정노드 수를 최대 50%까지 감소시킬 수 있음에도 불구하고 제안한 추정 알고리즘은 평균 오차 0.15m의 정밀한 위치인식이 가능하였다.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제19권1호
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• pp.94-106
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• 2020

근래의 위치 측위 방법으로 GPS(Global Positioning System) 위성정보를 활용하는 전파항법 방식을 많이 사용하고 있다. GPS 활용범위가 넓어지고 다양한 측위 정보를 기반으로 하는 분야가 생기면서 보다 높은 정확도를 얻기 위한 새로운 방법들이 요구되고 있다. 자율주행차의 경우 IMU(Inertial Measurement Unit)를 사용한 항법 시스템인 INS(Inertial Navigation System)와 차량 내부 센서를 이용한 DR(Dead Reckoning) 알고리즘을 사용하여 GPS의 정확도 저하나 음영지역에서의 위치 측정방법으로 사용하고 있다. 그러나 이러한 측위 방법은 대형화되는 빌딩 지역, 터널, 지하 주차장 등 다양한 음영지역과 시간이 지남에 따라 오차가 계속 증가하는 누적 기반 위치추정 방법의 한계로 인해 많은 문제 요소가 있다. 본 논문은 GPS 음영지역에서 차량의 위치 측위를 위해, 대중적 무선 통신인 WLAN을 이용한 Fingerprint 기법을 4개의 Anchor 형태로 AP(Access Point)와 지향성 안테나를 위치하여 넓은 지하 주차공간에서 효율적인 측위 방법을 제시하고 시간이 지남에 따라 주차된 차량이 이동하는 환경에서도 변화가 없는 위치 측위 결과를 입증하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제37B권10호
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• pp.889-900
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• 2012

무선 센서 네트워크에서 수신 신호 세기를 이용한 위치추정 방식은 다수의 저전력 노드로 구성된 센서네트워크에 적합한 방법 중의 하나로 고려되고 있다. 수신 신호 세기를 이용한 위치추정 방식의 오차를 줄이기 위해서는 적절한 경로 감쇄 지수 (path-loss exponent, PLE)의 추정이 요구된다. 기존의 위치 추정 방식은 자신의 위치를 알고 있는 각각의 앵커가 인접한 앵커들을 참조하여 PLE를 측정하고, 자신의 위치를 알고자 하는 센서 노드는 수신 신호 세기를 기반으로 가장 인접한 앵커를 판별한 후, 해당 앵커가 측정한 PLE를 자신의 위치 추정에 이용하는 방식을 취하고 있다. 이때의 PLE는 인접한 앵커의 위치에서 측정된 것이기 때문에 실제 측정한 위치에서만 높은 신뢰성을 가지며, 그 외의 위치에서는 다른 값을 갖는 경우가 일반적이다. 따라서 인접한 앵커들을 참조하여 추정한 PLE를 센서 노드의 위치 추정에 직접적으로 이용하는 것은 위치 추정 시 오차를 발생 시키는 주요 원인이 된다. 본 논문에서는 센서 노드 스스로가 각각의 인접한 앵커들에 대한 PLE를 추정하고, 이를 이용하여 센서 노드의 위치를 추정하는 기법을 다루며, 특히, 추정된 센서 노드의 위치에서 각 앵커들까지의 거리를 기반으로 PLE를 반복적으로 재추정하도록 하여 위치 추정 오차를 줄이도록 하는, 반복 PLE 추정을 통한 위치 추정 기법을 제안한다. 성능평가에서는 제안된 기법이 기존의 방법보다 위치 추정 오차를 줄일 수 있음을 보였다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제13권10호
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• pp.1025-1031
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• 2007

GPS is widely used for positioning applications and attitude of a vehicle can be found also with multiple antennas. However, extremely weak signal level prevents GPS from indoor operation. DR with accelerometers and gyros and landmark based localization method used for indoor applications increase complexity and cost. In this paper, a simple but very efficient ultrasound based attitude determination system which determines both position and attitude in WSN is given. The range between transmitter and receivers are measured using the arrival time difference between ultrasound and RF signal. The 3 dimensional positions can be found using more than 3 range measurements. Furthermore, if more than 2 transmitters are used, the attitude can be determined using the baseline vectors obtained by differencing transmitter and receiver positions. The prototype system is implemented to evaluate the performance of the proposed method. In addition, an error analysis shows the relation between the attitude error and basel me length, quality of measurement and orientation of a vehicle. The static and dynamic experiments performed by micro mobile robot shows accurate position with less than 1.5cm error and attitude with less than 1 degree error can be obtained continuously with 20cm baseline. It is expected that these results can be adapted without modification to indoor applications such as home cleaning robot and autonomous wheelchair maneuvering.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권6호
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• pp.1069-1073
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• 2016

사물인터넷 (Internet of Things: IoT)은 기존의 유선통신을 기반으로 한 인터넷이나 모바일 인터넷보다 진화된 단계로 인터넷에 연결된 기기가 사람의 개입 없이 상호간에 알아서 정보를 주고받아 처리한다. 이를 구현하기 위한 기술 요소로는 유형의 사물과 주위 환경으로부터 정보를 얻는 센싱 기술, 사물이 인터넷에 연결되도록 지원하는 유무선 통신 및 네트워크 인프라 기술, 각종 서비스 분야와 형태에 적합하게 정보를 가공하고 처리하거나 기술을 융합하는 서비스 인터페이스 기술이 핵심이며 이러한 기술을 실현하는데 있어 시각 정보 및 시각 동기 기술은 필수적이라 할 수 있다. 본 논문에서는 컴퓨터 시스템과 기존 인터넷에서 시각 유지 기법을 분석하고 사물인터넷에서 시각 정보 관리에 필요한 요소 기술과 시각 관리 체계를 제시한다.

• Earthquakes and Structures
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• 제19권1호
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• pp.29-44
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• 2020

The effectiveness and the sensitivity of a Wireless impedance/Admittance Monitoring System (WiAMS) for the prompt damage diagnosis of two single-storey single-span Reinforced Concrete (RC) frames under cyclic loading is experimentally investigated. The geometrical and the reinforcement characteristics of the RC structural members of the frames represent typical old RC frame structure without consideration of seismic design criteria. The columns of the frames are vulnerable to shear failure under lateral load due to their low height-to-depth ratio and insufficient transverse reinforcement. The proposed Structural Health Monitoring (SHM) system comprises of specially manufactured autonomous portable devices that acquire the in-situ voltage frequency responses of a network of twenty piezoelectric transducers mounted to the RC frames. Measurements of external and internal small-sized piezoelectric patches are utilized for damage localization and assessment at various and increased damage levels as the magnitude of the imposed lateral cycle deformations increases. A bare RC frame and a strengthened one using a pair of steel crossed tension-ties (X-bracing) have been tested in order to check the sensitivity of the developed WiAMS in different structural conditions since crack propagation, damage locations and failure mode of the examined frames vary. Indeed, the imposed loading caused brittle shear failure to the column of the bare frame and the formation of plastic hinges at the beam ends of the X-braced frame. Test results highlighted the ability of the proposed SHM to identify incipient damages due to concrete cracking and steel yielding since promising early indication of the forthcoming critical failures before any visible sign has been obtained.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권10호
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• pp.4844-4864
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• 2017

Interference-aware routing protocol design for underwater wireless sensor networks (UWSNs) is one of the key strategies in reducing packet loss in the highly hostile underwater environment. The reduced interference causes efficient utilization of the limited battery power of the sensor nodes that, in consequence, prolongs the entire network lifetime. In this paper, we propose an energy-efficient interference-aware routing (EEIAR) protocol for UWSNs. A sender node selects the best relay node in its neighborhood with the lowest depth and the least number of neighbors. Combination of the two routing metrics ensures that data packets are forwarded along the least interference paths to reach the final destination. The proposed work is unique in that it does not require the full dimensional localization information of sensor nodes and the network total depth is segmented to identify source, relay and neighbor nodes. Simulation results reveal better performance of the scheme than the counterparts DBR and EEDBR techniques in terms of energy efficiency, packet delivery ratio and end-to-end delay.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제16권8호
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• pp.202-208
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• 2016

시각장애인의 활동범위가 늘어나면서 복잡하고 대형화된 건물들 속에서 목적지까지 안전하게 찾아가기란 쉽지 않다. 시각장애인을 위해 GPS 신호나 음성 알림 정보, 점자 유도 블록, 음향 신호기 등을 활용한 안내 시스템이 있지만 이는 대부분 실외 안내 시스템으로 실내에서는 적합하지 않다. 이에 본 논문에서는 보편화된 스마트 폰을 이용하여 시각장애인에게 해당 목적지에 대한 방향, 거리, 높이, 장애물 등의 목적지까지의 다양한 정보를 음성기술인 TTS(Text to Speech)와 촉각기술인 햅틱(Haptic) 그리고 블루투스 4.0기반의 근거리 무선통신 기술인 비콘을 이용하여 사용자에게 알려 줄 수 있는 실내 위치 추정 및 안내 시스템을 제안한다. 제한된 시스템의 실험 결과에서 사용자는 목적지까지의 최적 경로를 검색하여 TTS와 Haptic 기술을 이용해 안전하고 정확하게 안내받을 수 있었다.

• 정보처리학회논문지C
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• 제16C권5호
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• pp.615-620
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• 2009

오늘날 무선 장비들이 센서네트워크를 비롯한 매우 다양한 분야에서 광범위하게 사용되고 있다. 무선으로 연결된 센서들은 다양한 임무 수행을 위하여 많은 분야에서 활용되고 있다. 이런 임무를 수행하는데 있어 각 센서의 위치정보는 매우 중요한 시스템 관리의 요소가 된다. 센서노드간 거리 측정은 신호의 도착시간차(Time of Arrival; ToA), 신호세기(Received Signal Strength: RSS), 신호각도(Angle of Arrival: AoA)에 기반을 둔 방법 등이 있다. 무선 센서네트워크에 배치되어 있는 각 센서노드간 정확한 거리 식별을 위해 기존의 거리 측정 방법을 보완하여 거리 오차를 줄이는 ToA기반의 RSS보정 방법을 제안한다. 구체적으로 초음파를 통한 거리측정 값에 맵(RF-MAP)을 통해 보정한 RSS값을 가중치로 보정하여 기존의 거리 측정 방법보다 측정오차를 감소시킬 수 있었다. 실험을 통해 본 연구 방법이 기존 ToA보다 실내($5m{\times}7m$)에서 평균 0.1cm, 실외($10m{\times}10m$) 평균 0.6cm 측정 오차를 줄일 수 있음을 확인 할 수 있었다.