Mobile Walker의 주행 성능 향상을 위한 제어 기법 연구

이동광 한국산업기술대학교 지식기반기술 에너지大學院 2014 국내박사

고령화에 따라 노인들의 경제활동 및 여가생활이 중요해지고 있으며 가장 기본적인 이동을 보조하기위한 이동기기에 대한 관심이 증가되고 있다. 보행보조기에는 대부분 동력이 없는 형태로 사용되고 있으며 이러한 기구는 경사로 공간 또는 힘이 약한 노인들에게 취약성을 가지고 있다. 이에 따라서 노인들이 쉽게 조작하며 힘을 보조할 수 있는 능동형 Mobile Walker에 관심이 증가하고 있다. 이런 노인들의 기본이 되는 보행능력을 보조하고 사용자 의지를 반영 할 수 있는 지능형 Mobile Walker의 개발이 필요하다. Mobile Walker의 전반적인 기술동향으로 사용의 편리함 증대를 위해 다양한 센서를 이용하여 주행하였으며, 다양한 외부 인식 센서를 이용하여 경사로 및 장애물을 인식하였다. 또한 독창적인 바퀴 구조를 제작하여 사용자가 주행의 불편함을 최소화 할 수 있도록 개선하였다. 또한 제어기를 개선하여 경사로에서도 평지와 마찬가지로 주행의 문제가 없도록 하였다. 기구형태는 실외용으로 양손으로 체중을 바쳐 이동하는 형태와 실내형으로는 팔 받침대를 이용하여 체중을 지탱하여 이동하는 형태로 개발되고 있다. 본 논문에서는 실내형과 실외형 2가지 형태 모두 설계 하였으며 실내형과 실외형의 실험내용은 다르게 구성하였다. 실내형으로는 좁은 공간에서 회전조작을 자연스럽게 하고 또한 여러 사용자들의 힘의 패턴을 인식하기 위해 Fuzzy 알고리즘을 이용하여 회전 조작 제어성능 평가를 수행하였다. 또한 직진 조작 향상을 위해 Mobile Walker와 사용자간의 상호 관계를 확인 후 모터 제어 게인 조정을 통하여 제어성능을 개선하였다. 실내상황에 맞추어 문턱 및 비평탄 지형을 만나게 될 경우 개발된 핸들바의 노이즈 성분에 의한 사용자에게 충격을 가하는 것을 방지하기 위한 필터처리 기술을 적용하여 Mobile Walker의 성능을 개선하였다. 실외형으로는 경사로 진행이 많을 것을 예상하여 경사로 지형을 어떻게 이동하느냐에 따라 차량이 사용자의 구동 의지와 다르게 움직이는 것을 방지할 수 있는 경사로 주행 알고리즘을 적용한다. 또한 둔턱 또는 비평탄 지형에서 오동작으로 급격한 회전을 외부 센서로부터 인식하여 급격한 회전을 방지 할 수 있도록 Mobile Walker의 성능을 개선하였다. Mobile Walker에 의지하여 진행하고자 하는 방향으로 보다 쉽게 보행을 할 수 있게 구성한 핸들바의 Fuzzy 알고리즘의 실험방법은 도호쿠 대학교 평가 방법과 동일하게 평가실험 환경을 구축하였다. Walking Helper는 평균 추정 오차가 0.0278m로 확인이었지만, 본 논문의 Mobile Walker의 평균 위치오차는 0.0231m 로 도호쿠 대학교의 Walking Helper 보다 약 10.03%의 위치 오차가 개선되는 것을 확인하였다. 충격량을 분석하였을 경우 진동량 감쇠 필터를 적용한 경우 둔턱과 같은 장애물을 넘어가게 될 경우 2차 충격이 줄어들어 평균 37.63%정도 감소된 충격량을 받으면서 이동하게 된 것을 확인하였다. 직진 조작의 향상을 위하여 핸들바 센서의 성능향상을 위해 사용자와 Mobile Walker간의 이동관계를 이용하여 편리함을 개선 하였다. 비교 대상으로 수동형 Mobile Walker의 관계 면적은 22.9cm2 이며, 이는 능동형 Mobile Walker의 관계면적 목표로 설정하였다. 최적의 PI 제어기 이득 값을 실험을 통해 확인하였으며 23.4cm2까지 수동형 Mobile Walker의 관계 면적까지 최소화 하였다. 따라서 직진시 수동형 Mobile Walker와 동일한 이동특성을 보이도록 하여 조작성을 향상 시켰다. YAW축 보정 제어기의 사용 유무에 따른 틀어짐을 분석하여 제어기 성능을 평가한 결과 보정 제어기 적용 전 경로는 둔턱 구간 진입시 큰 경로이탈을 보이게 되고, 이는 지속되어 4m 이동거리 이후 평균 0.37m 이상의 이탈경로를 보였으나 Yaw축 보정 제어기를 사용하였을 경우, 평균 0.093m 이내의 이탈거리를 보여 둔턱으로 인하여 Mobile Walker가 슬립이 일어날 경우 비교적 안정적으로 이동하는 것을 확인하였다. 횡단 경사로 지형에서 기본 Pid-Roll 제어기에서 3m 이동시 기존 0.22m 이상의 이탈거리를 보였던 반면에 Yaw축 보정 제어기를 추가 적용하여 평균 0.095m 이내로 개선하였다. 전체 결과를 통하여 사용자의 편리성이 향상됨을 알 수 있었다. 이 모든 과정을 실험을 통해 검증하였다.

프로세스 마이닝을 이용한 조선 산업의 생산 공정 분석

이동하 부산대학교 2014 국내박사

Production process of shipbuilding is performed in the broad shipyard with many workers and a lot of organized units. In the case of ships and offshore projects, the number of parts is huge. Besides, the work stages are a highly complicated process. Furthermore, it is absolutely difficult for both managers and workers to administer and prepare all process and parts from design to production in accordance with the characteristics of the new product since most of shipbuilding projects are engineering-to-order manufacturing types, except in the case of series projects. In particular, in the case of offshore project design is occasionally changed during production and also, if unexpected problems basically happen, the response about re-design frequently occurs in the production stage. Thus, it is almost impossible to be accurately identified because it is difficult to understand and manage all the details of a large number of processes taking place in the broad shipyard with many workers. Nevertheless, production schedulers and managers continuously try to pinpoint all the process during each project and after project to plan an efficient next project. The purpose of this thesis has the aim to analyze production status and history based on the accumulated data from information system and to contribute to the effective production planning and management. In order to understand real process and find enhancement points in the view of production management, we applied process mining techniques, which are able to discover process model from event logs of the information accumulated in the system and perform several analysis based on process model. A ship or offshore project is divided into hundreds of properly sized blocks which are to be manufactured in assembly shops. Each block is assembled in an assembly shop, and then performed outfitting, painting operations, and is finally erected in dock or pre-erection area to be a ship or ocean project. A production manager focuses on movement and stock of assembly block after assembly block is manufactured. However, before assembly block is manufactured, the manager focuses on the effective resource utilization of assembly shops to make assembly blocks. Thus, this thesis also focuses on two-type problems, block movement after manufacturing assembly block, and block assembly operations to making assembly block. In the block movement problem, an analysis framework is proposed using several process mining techniques, which can cover many problems from discovering block movement patterns to finding exceptional events and processes. In this problem, Re-handling movement, Reverse movement and Un-necessary movement are defined as unexceptional movements, and all block movements are evaluated if they are exceptional or not. In the second problem, block assembly problem, a clustering method of assembly blocks is proposed based on the consideration of work stage and utilization of work shop. The resulting clusters of proposed approach were similar to the plan clusters of the production schedulers managed by those experiences. In addition, our result was able to not only explain the characteristics of clusters more concretely, but also find the process characteristics per cluster. We also proposed an effective comparison method between planned and actual data for block assembly operations by the four perspectives; process model, task, process instance and fitness. For each perspective, comparison factors were defined. Using the approach, it is possible to compare planned and actual data in an easy and quick way from several perspectives. The approaches proposed in this study are expected to be used for analyzing production process based on data of information system in shipbuilding industry, and help to find process enhancement points for production planning and management. The effectiveness of the proposed methods was verified with the case study using real data of production information system of a top ranked shipbuilding company in Korea. 조선 산업은 작업장이 매우 넓고, 많은 작업자와 작업 조직에 의해서 생산이 이루어 진다. 선박과 해양 프로젝트의 경우, 부품수가 매우 많고, 복잡한 작업 단계를 가진다. 뿐만 아니라, 수주 생산 방식이므로 시리즈 프로젝트인 경우를 제외하고는 설계부터 생산까지 모두 새롭게 제품의 특성에 맞게 생산을 준비하고 관리해야 하는 어려움이 있다. 특히 해양 프로젝트의 경우에는 생산 중에도 설계가 변경 되기도 하고, 미처 예상하지 못한 문제가 발생했을 때는 생산 단계에서 대응을 하는 경우도 빈번하게 발생한다. 따라서 넓은 작업장과 수많은 공정에서 일어나는 생산의 작업 상황을 정확하게 이해하고 파악하는 것은 어려움이 있다. 그럼에도 불구하고, 하나의 프로젝트가 수행되고 나서 혹은 수행 중에 생산 상황을 정확하게 파악하고, 다음 작업 수행에 도움을 받고자 하는 요구는 지속적으로 있어 왔다. 이에 본 연구는 생산 정보시스템에 축적된 데이터를 기반으로 생산의 작업 현황과 이력을 분석하고 생산 계획 및 관리에 기여하고자 하는 목표를 가진다. 본 연구에서는 정보시스템에 축적된 데이터를 분석하는 방법으로 프로세스 마이닝 기법을 사용하였다. 데이터를 기반으로 프로세스 모델을 도출하고 프로세스 기반의 다양한 분석을 통해 생산을 이해하고 개선점을 찾고자 하였다. 하나의 선박 및 해양 프로젝트는 작업장 내에서 설비를 이용하여 생산 가능한 크기의 블록으로 나누어 조립한 후, 의장, 도장 등의 작업을 거쳐 옥외 작업장에서 대형 블록으로 조립된 후 도크에서 최종 탑재된다. 따라서 작업장 내에서 최종 조립 블록이 완성되기 이전과 이후로 나누어 생산 관리 관점에서 관심을 가지는 부분이 달라진다. 조립 블록이 완성되고 나서는 블록의 사이즈가 크고 무거우므로 물류 및 적치 공간의 관리에 집중하게 되고, 작업장 내에서 조립 블록이 완성되기 까지는 유사한 조립 블록을 효율적인 자원운용으로 생산하는 것에 중점을 둔다. 따라서 본 연구에서도 조립 블록이 완성되고 난 후 블록의 이동 분석 문제와 작업장 내에서의 조립 작업 문제로 나누어 연구를 수행하였다. 블록 이동 문제는 다양한 프로세스 마이닝 기법을 이용하여 조립 블록이 도크에서 최종 탑재 되기 전까지의 블록 이동 유형을 찾고 예외 이벤트와 프로세스를 찾기까지의 분석 프레임워크를 제안하였다. 그리고 블록 이동에 대한 재 취급(Re-handling movement), 역 물류(Reverse movement), 불필요한 이동(Unnecessary movement) 등을 정의하여, 블록 이동 유형 별로 생산관리 시, 고려해야 하는 부분을 제시하였다. 블록 조립 작업 분석에 대해서는 유사한 작업 특성을 가지는 조립 블록을 군집화 하는 방법을 제안하였다. 형상과 구조적으로 모두 다른 조립 블록들에 대해서 작업 단계와 작업장 활용 관점의 특성을 이용해서 제안한 군집화 방법은 계획자들이 경험에 의해 관리해 오던 군집 해와 높은 유사성을 보이고, 보다 군집의 특성을 잘 설명할 수 있을 뿐만 아니라 프로세스 관점의 특징까지도 고려할 수 있는 장점이 있었다. 그리고 조선 산업에서 지속적인 관심의 대상이 되는 계획과 실적 비교 부분에 있어서도 정보시스템에 축적된 데이터를 기반으로 효율적으로 프로세스의 특징을 비교할 수 있는 방법을 제안 하였다. 프로세스 모델 관점, 작업 관점, 프로세스 인스턴스 관점, 적합도 관점에서 비교하고, 각 관점별로 효율적인 비교를 위한 비교 인자들을 정의하였다. 이는 계획과 실적 데이터에 대한 다양한 관점의 빠른 분석을 가능하게 하였다. 본 연구는 조선 산업의 생산 프로세스를 데이터 기반으로 분석하고 그 결과를 생산 계획 및 관리에 활용하는데 이용될 수 있다. 그리고 제안한 방법의 유용성은 실제 국내 조선소의 생산 정보시스템에 축적된 데이터를 이용한 사례 연구를 통해 검증하였다.

이동하 소설 연구

이윤진 한양대학교 대학원 2002 국내석사

본 연구는 이동하 소설의 전반적 주제를 무형의 폭력성 탐구로 설정하고, 이를 인물, 공간 및 작품구조를 통해 살펴봄으로써 작품세계의 특성을 밝히는 것을 목적으로 하였다. 무형의 폭력성은 이동하의 작품세계 전체를 조망할 수 있을 만큼 작가가 꾸준히 다루고 있는 주제이다. 이동하 소설에서 폭력성에 대한 탐구는 폭력 자체의 속성보다는, 그것이 개인에게 미치는 영향과 실존적 성찰에 초점을 두고 있다. 즉 폭력성에 대한 이동하의 주요 관심은 주체의 폭력에 대한 대응에 있다고 할 수 있다. 그의 작품세계에서 인물들은 주체 발달단계에 있으며, 각 단계마다 주체가 수행하는 발달과업과 관련하여 폭력에 대한 대응이 중요한 역할을 하고 있다. 본고에서는 이동하 소설에서 무형의 폭력성을 다루고 있는 작품들을 크게 세 작품군으로 구분하였다. 그 분류 근거와 기준은 주체 발달단계, 공간적 특성, 인물의 폭력에 대한 대응방식, 그리고 서술 구조의 특성에 따른 것이다. 이러한 작품군에 따라 무형의 폭력에 대한 인물의 대응방식과 공간의 영향 관계를 분석한 후 전체적 구조와의 관련성을 고찰하였다. 첫째 작품군은 성장소설들이다. 기본 텍스트로는 《장난감 도시》, 《우울한 귀향》, 〈전쟁과 다람쥐〉를 택하였다. 이 작품군의 인물은 성장기의 인물이고, 공간은 전후의 가난하고 낙후된 공간이다. 이 부분에서는 폭력적 공간의 체험을 통해 성장하는 인물과 성장소설의 구조를 살펴보았다. 이 작품군에서 공간의 폭력성은 성장기 인물의 자아형성에 커다란 영향을 미친다. 인물은 공간의 폭력성을 감각적 반응으로 수용하다가 일련의 체험을 통해 인식하게 된다. 그리고 내면의 불안, 공포와 함께 공격성을 지니게 된다. 작품에서 이러한 과정은 성장소설의 전형인 환멸의 구조를 통해 형상화되고 있다. 둘째 작품군은 심리소설이다. 기본 텍스트로는 〈저당잡힌 사내〉,〈일상의 리듬〉,〈열외〉를 택하였다. 이 작품군의 인물은 도시에서 생활을 하는 청년들이고, 공간은 실존적 현실을 상징하는 직장이다. 이 부분에서는 인물과 공간의 폭력성의 충돌 양상과 폐쇄의 구조를 살펴보았다. 이 작품군에서 인물의 불안정한 자아는 반복적이고 폐쇄적인 공간의 폭력성과 끊임없이 갈등한다. 그리고 일련의 심리적 한계상황을 계기로 존재에 대한 회의를 하면서 폭력적 공간과 충돌한다. 그러나 본격적인 정체성 탐색과 성찰에 이르지 못하고, 체념을 통해 다시 현실로 돌아간다. 작품에서 이러한 과정은 폐쇄의 구조를 통해 나타나고 있다. 셋째 작품군은 세태소설이다. 기본 텍스트로는 〈가위․가위․가위〉,〈성가신 죽음〉,〈홍소〉,〈그는 화가 났던가〉를 택하였다. 이 작품군의 인물은 장년층에서 노년층에 이르는 안정추구의 시기에 해당하는 인물이고, 공간은 아파트나 버스 등의 일상적 도시 공간이다. 이 부분에서는 인물과 공간의 폭력성의 공존 양상과 관찰의 구조를 살펴보았다. 이 작품군에서 인물들은 개인으로서의 인간성과 집단의 일원으로서의 폭력성을 동시에 지니고 있다. 이러한 이중성은 공간의 폭력성과의 타협에서 생긴 공존의 방식이다. 공간의 폭력성에 적응된 인물들은 새로운 인식과 탐색보다는 안정을 추구한다. 작품에서 이러한 특성은 관찰의 구조를 통해 드러나고 있다. 이와 같이 이동하 소설에는 인물 주체의 각 발달단계에 따라 변화하는 폭력에 대한 대응 양상이 공간과의 밀접한 연관관계를 통해 나타나 있다. 그리고 인물의 특성이나 대응 방식을 형상화하는데 있어 적합한 작품구조를 설정하고 있다. 이동하는 이러한 작품들에서 개인의 삶의 양상과 일반적 사회상을 세밀하게 관찰하고 있다. 이동하가 탐색한 폭력성의 문제는 어떤 특정 계층이나 인물에 국한된 것이 아닌, 그 시기를 살아가는 평범한 사람들에게 공통으로 주어졌던 문제인 것이다.

차세대 항공종합통신(ATN/AMHS)의 발전방향연구

이동형 한국항공대학교 대학원 2013 국내석사

Study on The Development of The Next-generation Aeronautical Telecommunication Network (ATN/AMHS) Aircraft needs to exchange information with ground ATC organization and operations of the various services after taking off in order to fly safely destination airport It is needed to control of aircraft about aircraft information, atc information, flight information, weather information, notam It is ensure to safe flight operation when promptly exchange information between the ground and the ground atc organization if there are not to make errors about delay or omission of aeronautical information It is needed various facilities and networks for the communication between the ground and air or between the ground and the ground. It can be used kinds of voice method VHF(Very High Frequency), UHF(Ultra High Frequency), HF(High Frequency) in order to communicate various facilities and network between aircraft and the ground Some aircraft can be used satellite phone and ACRS DATA communication and currently using satellite and several flight method has been developed for the exchange of information using phone, fax, ATN/AMHS and CIDIN It can not be used past technology of currently operational AFTN character-based system after introduced new technology systems in the future. It is imperative to be transferred to ATN/AMHS in order to deal with high volume database, pictures, voice included process of sending and receiving multi-media data. However, it is very difficult to ensure compatibility between ATS system of states and operation environment of constructed system airlines company It might be reduced the effectiveness of the communication and person engaged in aviation business increased work burden and obstacles of safety flight operation Korea, was introduced South Korea - China ATN / AMHS systematic operational in 2012 and South Korea - Japan will be launched hopefully ATN/AMHS in the near futurer and changes and response strategies are needed in the global communication environment of proactive preparedness ATN can be combined with digital network through the aeronautical network into the world with satellite system from voice to data multi-media, it can be emerged and available to sending and receiving on the internet. However, ATN/AMHS can be developed continuously after that the initial introduction of ATN/AMHS is stable operating which is launched for the first time if supported the policy of each country and ICAO In addition that this study pointed out problems of address policy which is not only one country issue but also global issues which the challenges must be addressed This study shows the limitations of the next generation ATN/AMHS among Korea-China-Japan, it will be needed to revise these issues in the near future and carried out the intercomparison study of foreign developed cases and domestic ATN/AMHS operating system 차세대 항공종합통신(ATN/AMHS)의 발전방향연구 항공기가 출발공항 이륙 후 목적지공항까지 안전하게 비행하기 위해서는 항로상에 위치한 다양한 업무기관 및 지상관제기관과 정보교환이 필요하다. 항공기의 관제를 위해 항공기정보, 관제정보, 비행정보, 기상정보, 항공고시보 등이 필요하다. 지상관제 기관 간 항공정보의 누락이나 지연, 오류 없이 신속한 정보를 서로 주고받을 수 있을 때 안전한 항공기 운항이 보장된다. 지상과 항공기간, 지상과 지상 간에 통신을 하기위한 각종 설비와 네트워크가 필요하다. 통신을 하기위한 각종 설비와 네트워크는 항공기와 지상 간에 음성방식인 초단파(VHF:Very High Frequency), 극초단파(UHF:Ultra High Frequency), 단파(HF:High Frequency)를 이용하고 있다. 일부 항공기는 위성전화와 ACRS DATA 통신, 지상관제기관간에는 전화, 팩스, ATN/AMHS, AFTN/AMS, CIDIN을 이용한 정보교환을 하고 있으며 현재는 위성을 이용한 여러 가지 비행방법이 개발되었다. 미래에 많은 시스템이 도입되면 현재 운용중인 AFTN 문자기반의 과거 기술은 사용할 수 없다. 고용량데이터나 그림, 영상, 음성 등을 포함한 멀티미디어 송수신데이터의 처리를 위해 차세대 항공종합통신 ATN/AMHS로의 전환이 시급한 실정이다. 그러나 각기 다른 국가들의 관제시스템과 관련 항공사에 구축된 시스템 간 운영환경이 서로 달라 호환성을 확보하기가 매우 어렵다. 이는 통신의 효율성을 저해하여 항공종사자의 업무 부담을 가중시키고 안전운항에 장애요인이다. 우리나라도 2012년 도입된 한국-중국간 ATN/AMHS의 체계적인 운영과 앞으로 진행될 한국-일본간 및 전세계적인 통신환경의 변화에 능동적인 대비책과 대응전략 수립이 필요하다. 항공 종합 통신망(ATN)은 인공위성 등을 이용한 디지털 통신망으로 전 세계의 항공 통신망을 하나로 통합하여 음성에서부터 데이터·멀티미디어까지 송수신이 가능해 항공 분야의 인터넷으로 각광받고 있다. 그러나 초기도입중인 ATN/AMHS는 설치국가 간 안정적 운영을 하기 위해서는 ICAO와 각각의 국가정책으로 지속적 지원을 통해 많은 발전이 가능하고 또한 본 연구에서 문제점으로 지적한 주소정책은 세계적으로 연구하여 해결해야 하는 선결과제이다. 본 연구는 표본의 대상에서 한국-중국-일본간의 차세대 항공종합통신(ATN/AMHS) 한정 등 연구의 한계를 보였으며, 추후 이러한 문제점들을 보완하기 위하여 한중일 3국 및 외국선진국사례와 국내 항공종합통신망에 관한 상호비교 연구 등이 수행되어야 할 것이다.

전자기장과 편모 박테리아를 결합한 암 지향 하이브리드 구동 마이크로로봇

이동해 전남대학교 대학원 2014 국내석사

약물전달 시스템은 병변이 존재하는 특정부위에 약물을 정확히 전달할 수 있고 약물의 부작용을 줄일 수 있으며 또한 필요한 양의 약물을 효율적으로 전달할 수 있다. 그렇기 때문에 전 세계 많은 연구자들이 다양한 방법으로 연구를 진행하고 있다. 이러한 약물전달 시스템은 먼저 약물이 필요한 병변부위까지 정확하게 전달할 수 있어야 한다. 그 방법으로 자기장을 이용한 방법, 박테리아 주화성을 이용한 방법 등이 개발되고 있다. 전자기 구동 시스템은 무선으로 작동이 가능하고, 기준치 미만에서는 인체에 대한 부작용이 없다. 하지만 병변으로 이동하기 위해서 많은 양의 약물전달용 비드를 정밀하게 제어하는 것이 어렵다. 박테리아 기반 약물전달 시스템은 박테리아의 주화성을 이용하여 정확한 암 타깃팅이 가능하다. 하지만 상대적으로 적은 힘밖에 낼 수 없다는 단점이 있다. 본 논문에서는 전자기장과 박테리아 구동 방법이 통합된 새로운 약물전달 방법에 대한 것이다. 즉, 전자기 구동 방법을 이용해 약물비드를 큰 분지 관까지 이동하고 모세혈관 내에서는 박테리아의 주화성을 이용해 정확하게 병변 위치까지 보내는 것이다. 제안된 방법을 검증하기 위해, 먼저 전자기와 박테리아 구동에 모두 사용할 수 있는 마그네틱 약물 비드를 만들고, 이를 이용해 자기장에서의 운동성, 박테리아에서의 운동성을 평가하였다.

마포 밤섬의 造船文化 硏究

이동아 한양대학교 대학원 2009 국내석사

韓國勞使關係의 展開過程과 性格에 관한 硏究

이동용 漢陽大學校 大學院 1981 국내박사

LoRa 네트워크의 전송거리 성능개선에 관한 연구

이동한 목원대학교 2019 국내박사

본 논문에서는 저 전력 광역통신기술(LPWA: Low-Power Wide-Area) 기반의 IoT망을 분석하였다. IoT망 중에서 LoRa를 이용하여 이동형 단말기, 고정형 단말기, 중계기, 게이트웨이를 설계하였다. 단말기에 사용된 안테나는 칩 안테나를 사용하였으며, 안테나의 이득은 0dBi이 크기를 갖도록 설계하였다. 중계기와 게이트웨이는 외장형 안테나를 사용하였으며, 안테나의 이득은 2dBi의 크기를 갖도록 설계하였다. LoRa 네트워크의 전송거리 성능개선 결과에 대한 검증을 위하여 하타(Hata)모델을 이용하여 시뮬레이션 하였다. 전파손실에 대한 하타(Hata)모델에서는 대도시, 중소도시 및 교외 지역에 대한 시뮬레이션 모델을 가지고 있지만, 산림지역에 대한 시뮬레이션 모델을 가지고 있지 않다. 따라서 시뮬레이션은 산림 IoT망에 대한 별도의 보정모델이 없어 교외 지역에 대한 시뮬레이션 모델을 가지고 시뮬레이션을 진행하였다. 결과를 검증하기 위하여 시뮬레이션 결과와 개발된 시스템을 통하여 실험한 결과를 비교하여 결과를 검증하였다. 우리나라에서 상용화된 LoRa 스펙을 보면 확산계수가 7인 경우 수신감도가 -123dBm이다. 시뮬레이션 결과 출력이 10dBm이고 수신 안테나의 높이가 2m인 경우 전송 거리가 500m이고, 개발된 시스템에 대한 전송 거리도 500m가 전송됨을 알 수 있었다. 하지만 산림지역의 환경을 고려할 때 확산계수가 7일 때 단말기의 전송 거리는 1,000m 이상 전송이 가능하여야 한다. 이러한 산림지역의 IoT망을 설계하기 위하여 고정형 단말기 및 이동형 단말기의 성능을 개선하여야 한다. 중계기(LoRa AP)의 수신 안테나의 설치 높이를 변경함으로써 망 자체에 대한 성능이 개선됨을 알 수 가 있었으나, 이동형 단말기가 제안한 송신 안테나의 높이(1m)보다 낮은 경우도 있으므로 단말기에 대한 성능 개선이 필요하다고 본다. 이동형 단말기, 고정형 단말기 및 중계기(LoRa AP)에 대한 성능 개선을 위하여 이동형 단말기 안테나 높이를 1m, 단말기의 출력을 14.98dBm, 중계기의 안테나 높이를 5m로 하여 하타(Hata) 모델을 적용한 시뮬레이션을 하였으며 시뮬레이션 결과 확산계수(Spreading Factor)가 7일 때 LoRa 스펙에 따른 전송 가능 거리가 1,000m가 됨을 알 수 있었다. 개발된 장비에 송신출력을 14.98dBm으로 하고 실험을 한 경우 같은 결과를 가지게 되었음을 알 수 있다. 고정형 단말기의 경우 안테나의 높이를 2m로 하고 중계기의 수신 안테나의 높이를 5m로 한 경우 단말기의 출력을 높이지 않아도 원하는 결과를 얻을 수 있었다. 따라서 산림 IoT망에 대한 성능을 개선하기 위하여 이동형 단말기는 단말기의 높이를 1m로 하고 단말기의 출력을 14.98dBm, 중계기(LoRa AP)의 안테나의 높이를 5m 이상으로 망을 설계 하여야 한다. 고정형 단말기는 안테나의 높이를 2m 이상으로 설치하고 중계기의 수신 안테나 높이는 5m 이상으로 하여야 한다. 또한 확산계수에 대한 적용은 전송하고자 하는 디바이스 및 데이터의 종류에 따라 선택을 달리할 수 있다. 데이터의 패킷 사이즈가 작은 디바이스는 확산계수를 작게 하여 망의 빠른 응답속도를 확보하고, 센서데이터와 같이 원거리에서 정보를 전송하는 것이 필요한 디바이스는 확산계수를 높게 하여야 한다.

Improvement of steps model using optical flow with a multi-scale strategy

유림탁 Pukyong National University 2018 국내석사

국지성 호우를 예측하기 위해 높은 시·공간 해상도의 기상 레이더 자료를 이용한 초단기예보 모델은 Variational Echo Tracking (VET)과 optical flow method와 같이 영상 내에서 움직이는 객체의 이동 정도를 추정하는 기법을 사용하여 얻어진 이동벡터를 통해서 외삽 하여 예측을 실시한다. 따라서 모델의 정확도를 높이기 위해서는 이동벡터를 정확하게 추정해야한다. 본 연구에서는 영상을 다중 규모로 분해하고 단계별로 이동벡터를 추정하는 optical flow with a multi-scale strategy를 STEPS 모델에 적용하여 산출되는 이동벡터의 정확도를 높이고자 하였다. 제안된 방법은 영상을 낮은 해상도부터 높은 해상도까지 단계별로 나타내고 영상 내에서 물체의 작은 움직임을 민감하게 추정하는 방법을 기반으로 하여 작은 움직임에서부터 큰 움직임 까지 추정할 수 있도록 하였다. 새로운 이동벡터 추정 기법이 적용된 STEPS와 기존의 STEPS의 예측 결과를 비교하기 위해 STEPS에 포함된 프로세스중 ensemble과 blending 기법을 제외한 예측 결과만 사용하였다. 검증은 2014, 2015년 여름철 7개의 강우 사례를 분석하였고, 분석 결과는 검증 통계량(POD, FAR, Bias, ETS)을 통해 나타내었다. 분석결과, optical flow with multi-scale strategy 기법을 적용하여 산출된 이동벡터가 관측된 강우 시스템의 움직임을 잘 추정하였고, 그로 인해 산출된 예측 결과가 보다 좋은 성능을 나타내었다.

인공 면역망에 의한 자율이동로봇 시스템 설계

이동제 부산대학교 2000 국내석사