모바일 싱크를 위한 균등 큐잉(FQMS) : 모바일 싱크 기반 무선 센서 네트워크에서 균등한 데이터 수집을 위한 스케줄링 기법

조영태(YoungTae Jo),박총명(ChongMyung Park),이좌형(JoaHyoung Lee),서동만(DongMahn Seo),임동선(DongSun Lim),정인범(InBum Jung) 한국정보과학회 2010 정보과학회논문지 : 정보통신 Vol.37 No.3

고정 싱크를 사용한 센서 네트워크는 싱크 주변 센서 노드에게 많은 부하를 초래하게 되고 이러한 부하는 센서 노드의 배터리 소모로 이어지게 된다. 싱크 주변 센서 노드의 배터리 소모는 전체 센서 네트워크의 수명을 단축시키는 원인이 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 모바일 싱크를 사용하여 싱크주변 노드의 부하를 분산시키는 연구가 활발히 진행되고 있다. 모바일 싱크는 움직이는 특성을 가지고 있기 때문에 센서 노드와 통신 가능한 시간이 제한된다. 또한 통신 중에도 모바일 싱크와 센서 노드 간 거리가 연속적으로 변하기 때문에 통신 환경 역시 변하게 된다. 모바일 싱크를 사용한 센서 네트워크는 이러한 제약 사항을 해결하며 각 센서 노드들로부터 균등한 양의 데이터를 수집할 수 있어야 한다. 균등치 못한 데이터 수집은 실시간적 센서 네트워크 응용분야에서 긴급한 사건 처리를 가능하지 않게 한다. 본 논문에서는 모바일 싱크를 이용한 센서 네트워크에서 센서 노드들로부터 균등한 데이터 수집을 위한 스케줄링 기법인 FQMS를 제안한다. FQMS는 모바일 싱크와 센서 노드 간 통신 환경과 시간 제약을 고려하여 균등한 데이터 수집을 보장한다. 실험을 통해 제안된 FQMS와 기존의 스케줄링 기법들의 성능을 비교 평가한다. 실험 결과를 통해 제안된 기법이 무선 센서 노드들로 부터의 데이터 수집에 있어서 가장 균등한 데이터 수집을 수행함을 보인다. Since Sensor nodes around a fixed sink have huge concentrated network traffic, the battery consumption of them is increased extremely. Therefore the lifetime of sensor networks is limited because of huge battery consumption. To address this problem, a mobile sink has been studied for load distribution among sensor nodes. Since a mobile sink changes its location in sensor networks continuously, the mobile sink has time limits to communicate with each sensor node and unstable signal strength from each sensor node. Therefore, a fair and stable data collection method between a mobile sink and sensor nodes is necessary in this environment. When some sensor nodes are not able to send data to the mobile sink, a real-time application in sensor networks cannot be provided. In this paper, the new scheduling method, FQMS (Fair Queuing for Mobile Sink), is proposed for fair and stable data collection for mobile sinks in sensor networks. The FQMS guarantees balanced data collecting between sensor nodes for a mobile sink. In out experiments, the FQMS receives more packets from sensor nodes than legacy scheduling methods and provides fair data collection, because moving speed of a mobile sink, distance between a mobile sink and sensor nodes and the number of sensor nodes are considered.

CMOS 이미지 센서를 이용한 멀티미디어 센서 네트워크의 설계 및 구현

조영태(Youngtae Jo),권영완(Youngwan Kwon),박총명(Chongmyung Park),이헌길(Heonguil Lee),정인범(Inbum Jung) 한국정보과학회 2007 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.34 No.2D

무선통신과 하드웨어 기술의 발전에 의해 센서 네트워크에 사용되는 센서 노드의 성능은 점차 향상되어 가고 있다 뿐만 아니라 최근에는 CMOS 이미지 센서 기술의 발전에 의해 센서 네트워크에 멀티미디어 데이터를 활용한 멀티미디어 센서 네트워크 연구가 활발히 진행 되고 있다. CMOS 이미지 센서는 기존의 CCD에 비해 저가격으로 생산이 가능하고 저전력의 특징을 가진다. 이러한 CMOS 이미지 센서를 활용한 멀티미디어 센서 네트워크는 기존의 센서 네트워크를 이용한 화재감시, 방범 시스템 등의 어플리케이션에 영상 데이터를 제공함으로써 보다 신뢰성있는 정보를 제공할 수 있다. 본 논문에서는 CMOS 이미지 센서를 이용한 이미지 센서 모듈과 이를 활용한 멀티미디어 센서네트워크를 설계 및 구현한다. 구현된 멀티미디어 센서 네트워크를 통해 이미지 데이터 수집을 테스트 하고 그 성능을 분석한다.

WSN 기반 노변 초음파 센서를 이용한 차량인식에 대한 모델링 및 분석

조영태(Youngtae Jo),정인범(Inbum Jung) Korean Institute of Information Scientists and Eng 2014 정보과학회논문지 Vol.41 No.10

To address the problems of existing traffic information acquisition systems such as high cost and low scalability, wireless sensor networks (WSN) based traffic information acquisition systems have been studied. WSN based systems have many benefits including high scalability and low maintenance cost. Recently, various sensors are studied for traffic surveillance based on WSN, such as magnetic, acoustic, and accelerometer sensors. However, ultrasonic sensor based systems have not been studied. There are many issues for WSN based systems, such as battery driven operation and low computing power. Thus, power saving methods and specific algorithms with low complexity are necessary. In this paper, we introduce optimal methodologies for power saving of ultrasonic sensors based on the modeling and analysis in detail. Moreover, a new vehicle detection algorithm for low complexity using ultrasonic data is presented. The proposed methodologies are implemented in a tiny microprocessor. The evaluation results show that our algorithm has high detection accuracy.

교통 패턴 학습 기반 반복적 교통 혼잡을 고려한 교차로 신호 제어

조영태(YoungTae Jo),최진섭(JinSup Choi),정인범(InBum Jung) 한국정보과학회 2014 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.20 No.8

교통 인프라의 효율적 사용을 위한 지능형 교통 시스템이 최근 많이 연구되고 있다. 교차로 신호 제어 역시 교통 시스템의 발전에 힘입어 기존의 고정형 신호 제어 방식을 벗어나 실시간 교통 흐름에 따라 능동적으로 변화하는 신호 제어 방식으로 변화하고 있다. 본 논문에서는 도심 교통에서 교통 안정성 감소나 오염 증가 같은 중요 문제들을 일으키는 반복적 교통혼잡을 고려한 교통 신호제어 알고리즘을 소개한다. 제안된 알고리즘은 반복적 교통혼잡 하에서 도심 교차로의 평균지연 감소와 교통량 증가를 목표로 한다. 기존 교통정보를 기반으로 학습된 교통패턴을 통해 향후 발생 가능한 교통혼잡을 예측한다. 정확한 예측을 위해 본 논문에서는 상관계수를 활용한다. 제안된 알고리즘의 실용성을 높이기 위하여 현재 실제 도로에서 가장 많이 사용되고 있는 Actuated control을 기반으로 설계한다. 제안된 알고리즘은 VISSIM 마이크로스코픽 시뮬레이터를 통해 평가되었고 평가 결과를 통해 주기적 교통 혼잡에서 교통 흐름 개선을 확인하였다. Recently, intelligent transportation system (ITS) has been studied for efficient use of road infrastructure. With the advance of transportation systems, traffic signal control methods have been improved from conventional pre-timed signal controls to active strategies that dynamically schedule the traffic signal based on real-time traffic flow. This paper introduces a novel algorithm to minimize average delay and improve throughput for the repetitive traffic congestion that is a critical problem at urban intersections, leading to various problems such as safety reduction, increase of pollution, and so on. In our algorithm, future traffic congestion is estimated using traffic pattern learning based on historical traffic information. We use adjusted correlation coefficient for accurate congestion estimation with previously learned traffic data. To improve the utility of our algorithm, the actuated control is included which has been used widely in real field. In our experiments, the microscopic traffic simulator VISSIM performed our modeling works. The results show that the proposed algorithm has good effect to the intersections struggling with repetitive traffic congestion problems.

센서네트워크에서 센서노드들 사이의 거리측정 시스템

조영태 ( Youngtae Jo ),박총명 ( Chongmyung Park ),김용곤 ( Yonggon Kim ),김윤 ( Yoon Kim ),정인범 ( Inbum Jung ) 한국정보처리학회 2006 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.13 No.1

센서 네트워크는 환경 정보를 이용하여 재난방제, 스마트홈, 환경감시 등의 다양한 서비스를 제공할 수 있으며, 특히 위치인식 기반 서비스에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 위치인식을 하기 위해 기본적이고 가장 중요한 기술은 센서와 사물 사이의 거리를 측정하는 것이다. 초음파와 RSSI, GPS 등 위치인식을 위해 거리를 측정하는 방식은 여러 가지가 있다. 본 논문에서는 소리와 RF신호를 이용하여 거리를 측정하는 시스템을 구현하고 평가한다.

영상 레이저 기반 도로노면 프로파일링 시스템

조영태(Youngtae Jo),이수형(Soohyung Lee ),류승기(Seungki Ryu) 한국정보과학회 2016 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.2016 No.12

초고속 이동체계 도입을 위한 기반 기술

조영태(Youngtae Jo ),백종대(Jongdae Baek),강재윤(Jaeyoon Kang),최순욱(Soonwook Choi),김영록(Youngrok Kim) 한국정보과학회 2016 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.2016 No.12

도로의 파손 상태를 자동관리하기 위한 동영상 기반 실시간 포트홀 탐지 시스템

조영태(Youngtae Jo),류승기(Seungki Ryu) 한국정보과학회 2016 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.22 No.1

도로의 결빙과 해빙으로 도로면의 수축과 팽창이 반복되어 도로면에서 침투한 수분이 포장면의 결합력을 약화시켜 노면홈(포트홀)을 발생시킨다. 현재의 포트홀 조사는 현장에서 육안 조사하고 기록하는 수동적인 방식으로 매년 수 만개소의 포트홀이 발생하는 것에 어려움이 발생하고 있다. 포트홀 정보를 자동으로 수집하기 위해 최근까지 가속도 센서를 이용한 기술과 레이저 스캐닝을 이용한 기술이 많이 연구되었다. 하지만, 가속도 센서 기반 기술은 낮은 인식률과 제한된 센싱 영역의 문제가 있고, 레이저 스캐닝 기반 기술은 비용이 너무 큰 문제가 있다. 따라서, 본 논문에서는 대중적으로 사용하는 차량용 블랙박스 카메라를 이용한 자동 포트홀 탐지 기술을 제안한다. 일반적으로 차량용 블랙박스 카메라에 탑재한 연산프로세서는 낮은 컴퓨팅 능력을 가지므로 포트홀 탐지 알고리즘을 그게 맞게 설계할 필요가 있다. 설계된 알고리즘을 블랙박스에 내장하여 도로 주행실험을 실시하며, 포트홀 탐지 성능을 중심으로 한 실험결과는 포트홀 탐지 정밀도, 민감도 등의 지표를 토대로 분석하고, 실시간 포토홀 탐지 기술의 현장 적용성을 확인한다. Potholes are caused by the presence of water in the underlying soil structure, which weakens the road pavement by expansion and contraction of water at freezing and thawing temperatures. Recently, automatic pothole detection systems have been studied, such as vibration-based methods and laser scanning methods. However, the vibration-based methods have low detection accuracy and limited detection area. Moreover, the costs for laser scanning-based methods are significantly high. Thus, in this paper, we propose a new pothole detection system using a commercial black-box camera. Normally, the computing power of a commercial black-box camera is limited. Thus, the pothole detection algorithm should be designed to work with the embedded computing environment of a black-box camera. The designed pothole detection algorithm has been tested by implementing in a black-box camera. The experimental results are analyzed with specific evaluation metrics, such as sensitivity and precision. Our studies confirm that the proposed pothole detection system can be utilized to gather pothole information in real-time.

소형 초음파 센서를 이용한 WSN 기반 교통정보 수집 시스템

조영태(Youngtae Jo),최진섭(Jinsup Choi),정인범(Inbum Jung) 한국정보과학회 2014 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.20 No.7

현대사회에 들어 차량의 폭발적 증가는 도로의 교통 혼잡을 가중시켜왔으며 이러한 교통 혼잡은 환경오염, 교통사고 증가 등의 문제를 유발시켜 왔다. 이러한 문제를 해결하기 위해 교통시스템과 IT기술이 융합된 지능형 교통 시스템이 연구되어 왔다. 교통정보 수집기술은 지능형 교통시스템의 기술 중 가장 기초적인 기술로써 중요한 역할을 수행해 왔다. 기존의 교통정보 수집 시스템은 큰 사이즈, 유선을 통한 파워 공급 및 통신으로 비용이 크고 확장성이 떨어지는 문제가 있다. 최근에는 낮은 비용과 높은 확장성을 위해 WSN 기반 교통정보 수집 기술이 연구되고 있다. WSN 기반 교통정보 수집 시스템은 저전력 센서를 통해 교통 정보를 수집하고 무선을 통해 교통정보를 전송하는 시스템이다. 하지만, WSN 기반이라는 특징으로 인해 낮은 컴퓨팅 파워, 제한된 배터리용량, 전송 지연 등의 문제점이 존재한다. 기존의 WSN기반 교통정보 수집 시스템 연구는 이러한 문제점을 모두 고려하여 설계하지 않거나 실제 시스템구현으로 접근하지 않고 이론적인 접근에 머무는 경우가 대부분이다. 따라서, 본 논문에서는 이러한 문제점들을 모두 고려한 WSN 기반 교통정보 수집 시스템을 제안한다. 제안된 시스템은 실제 도로에 설치되어 그 성능이 평가되었으며 실험결과 높은 정확성, 낮은 파워 소비, 작은 전송 지연 등의 장점을 확인하였다. Recently, the explosive increase of vehicles on the roads has caused huge traffic congestion which leads various problems such as increase in air pollution and the frequency of car accidents. To address these problems, intelligent transportation systems (ITSs) - the convergence of information technology and transportation systems - has been studied. As an essential technology of the intelligent transportation system, traffic information acquisition technology plays an important role among the ITS technologies. Existing systems for traffic information acquisition have high cost and low scalability owing to their characteristics such as large size, wired power supplies, and wired communication. Recently, for the low cost and high scalability, wireless sensor networks (WSN)-based traffic information acquisition systems have been suggested. WSN-based traffic information acquisition system collects traffic data using low power sensors, and transmits it through wireless networks. However, WSN-based systems have many issues to consider, such as low computing power, limited battery capacity, and transmission delay. Existing studies on WSN-based acquisition systems have not considered all the issues together. Moreover, most studies have focused on theoretical problems rather than practical ones. Therefore, we propose a new system that considers all the issues. In our experiments, we installed our system on real roads for an accurate evaluation. The results show that our system has a high detection accuracy, low power consumption, and low transmission delay.

도시고속도로를 위한 실시간 가변 속도 제한

조영태(YoungTae Jo),정인범(InBum Jung) 한국정보과학회 2010 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.16 No.10

IT 기술은 최근 바이오 기술(BT), 나노 기술(NT) 등의 다른 기술들과 융합하면서 새로운 패러다임을 창출하고 있다. 교통 분야에도 IT 기술과 융 · 복합하여 효과적인 교통 환경을 조성하는 지능형 교통 시스템(ITS)에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 가변속도제한(VSL)은 ITS 연구의 한 분야로 현재 도로 상황에 알맞게 속도제한을 조절하여 도로의 안전성과 효율성을 증대하는 시스템이다. 기존에는 대부분 단일 스테이션에서의 VSL 알고리즘 연구에 중점을 두었다. 하지만 도시고속도로와 같이 다수의 스테이션이 일정한 간격으로 설치되어 있는 환경에 적용하기에는 미흡한 점이 있다. 본 논문에서는 다수의 스테이션들 사이의 연계를 통해 VSL로 얻을 수 있는 효과를 높이는 알고리즘을 제안한다. 제안하는 알고리즘은 30초 단위의 VSL 변화로 도로 상황에 빠르게 반응 할 수 있다. 알고리즘은 교통 혼잡을 유발하는 스테이션 검색 루틴과 교통 혼잡의 크기 산출 루틴, VSL 컨트롤 스테이션 개수 계산 루틴, VSL 계산 루틴의 총 4 단계로 구성된다. 제안하는 알고리즘은 도로의 안전성 향상과 차량 이동시간 변화량의 최소화를 목적으로 한다. 이동 시간을 고려하는 이유는 VSL의 도로 적용 시 운전자가 가장 민감하게 반응하는 부분이 이동시간의 변화이기 때문이다. 실험 평가를 위해 마이크로스코픽 시뮬레이터인 PTV사의 VISSIM 시뮬레이터를 사용한다. 실험 결과를 통해 제안하는 알고리즘이 도로의 안전성 향상에 기여하고 이동시간에 최소한의 영향을 미치는 것을 보인다. Recently, the convergence of information technology with bio-technology, nano-technology or other technologies has been creating a new paradigm. In a field of transportation, the intelligent transport systems which is a convergence of intelligent technologies and transportation systems have been studied. The Variable Speed Limit(VSL), is one of ITS technologies, is thought to improve safety and efficiency of transportation while controlling speed limit based on road conditions. Legacy studies have considered only one station for VSL algorithm. However, it is not appropriate for an urban freeway installed with many stations. In this paper, new algorithm is proposed to not only enhance effectiveness of VSL based on cooperation of stations but also reflect road conditions within 30 seconds. The proposed algorithm consists of 4 steps: the first is a "searching bottleneck station" step, the second is a "calculating a size of congestion" step, the third is a "calculating the number of controlled stations" step, the final is a "calculating VSL" step. This algorithm guarantees improved safety and minimum additional travel time. The travel time should be considered because drivers would against the VSL algorithm when the proposed algorithm occurs additional travel time. In our experiments, microscopic traffic simulator VISSIM is selected to perform a modeling work. The results show that proposed algorithm provides the improved safety and minimum increase of travel time.