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정밀한 무선측위 기반 CPS를 위한 SDS-TWR 거리측정 기법의 성능 평가
유준혁(Joonhyuk Yoo),김희철(Hiecheol Kim) 한국통신학회 2014 韓國通信學會論文誌 Vol.39 No.9(네트워크)
거리 기반 실시간 측위 시스템에서 보다 정확한 측위가 가능하기 위해서는 우수한 측위 알고리즘과 함께 거리측정의 정확도 확보도 필수적으로 요구된다. 본 논문에서는 두 노드 간의 실제적인 거리측정의 정확도를 평가하기 위해 기존의 Symmetry 가정이 제거된 SDS-TWR 거리계산식 유도에 의한 정성적인 분석을 수행하고, 개발된 센서노드를 활용해 테스트 네트워크를 구축한 후 실험결과에 의한 정량적인 평가를 동시에 수행한다. 본 연구에서 구현된 IEEE 802.15.4a 소프트웨어 스택을 탑재한 센서노드 환경이 기존 나노트론사의 상용 참조보드 환경보다 평균 약 60% 감소된 거리측정 오차율을 산출하여 상대적으로 매우 높은 거리측정 정확도를 보인다. Range-based real time localization systems require superior localization techniques as well as accurate ranging algorithms for better performance. To evaluate the ranging accuracy between two nodes in practical environments, this paper does not only present a qualitative analysis by computing a distance equation under SDS-TWR measurement model of no symmetry assumption, but also executes a quantitative evaluation by doing experiments after building up a test network employing the developed sensor node. Experimental results show that the ranging accuracy of the proposed implementation of IEEE 802.15.4a software stack is superior with smaller average error rate by 60% to one of the commercial Nanotron"s reference development kit.
SDS-TWR 기반의 거리측정 정확도를 위한 IEEE 802.15.4a 소프트웨어 스택 구현
유준혁(Joonhyuk Yoo),김희철(Hiecheol Kim) 한국산업정보학회 2013 한국산업정보학회논문지 Vol.18 No.6
거리측정(Ranging-based) 기반 무선측위 알고리즘을 활용하는 무선 네트워크 환경에서 위치추적의 정확도는 노드들 간의 거리측정의 정확도에 크게 좌우된다. 저전력 무선 네트워크 환경에서 거리측정 기반 무선측위의 실용화를 위해서는 하드웨어에서 제공하는 거리측정 정확도를 훼손시키지 않고 그대로 유지할 수 있는 안정된 HAL(Hardware Abstraction Layer)과 MAC(Medium Access Layer) 소프트웨어의 구현이 요구된다. 본 연구에서는 IEEE 802.15.4a를 지원하는 RF 칩인 나노트론(Nanotron)사의 NA5TR1를 기반으로 한 센서노드를 제작한 후 이 노드에 탑재될 IEEE 802.15.4a 소프트웨어 스택의 기본적인 기능을 설계?구현하였다. 소프트웨어 스택은 나노트론 사의 SDS-TWR 기법의 일반모드를 거리측정 알고리즘으로 채택ㆍ지원하고 있다. 개발된 센서노드를 활용해 테스트 네트워크를 구축한 후 노드간의 실 환경에서 실시간 거리측정의 정확도를 평가한 결과 SDS-TWR의 일반모드에서 평균 거리측정 오류율은 24.2%인 것으로 나타났다. The localization accuracy in wireless sensor networks using ranging-based localization algorithms is greatly influenced by the ranging accuracy. Software implementation of HAL(Hardware Abstraction Layer) and MAC(Medium Access Layer) should seamlessly deliver the raw performance of ranging-based localization provided by hardware capability fully to the applications without degrading the raw performance. This paper presents the design and implementation of the software stack for IEEE 802.15.4a which supports normal ranging mode of the Nanotron"s NA5TR1 RF chip. The experiment results shows that average ranging error rate with our implementation is 24.5% for the normal mode of the SDS-TWR ranging scheme.
협업기반 상황인지를 위한 u-Surveillance 다중센서 스테이션 개발
유준혁(Joonhyuk Yoo),김희철(Hiecheol Kim) 제어로봇시스템학회 2012 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.18 No.8
Surveillance has become one of promising application areas of wireless sensor networks which allow for pervasive monitoring of concerned environmental phenomena by facilitating context awareness through sensor fusion. Existing systems that depend on a postmortem context analysis of sensor data on a centralized server expose several shortcomings, including a single point of failure, wasteful energy consumption due to unnecessary data transfer as well as deficiency of scalability. As an opposite direction, this paper proposes an energy-efficient distributed context-aware surveillance in which sensor nodes in the wireless sensor network collaborate with neighbors in a distributed manner to analyze and aware surrounding context. We design and implement multi-modal sensor stations for use as sensor nodes in our wireless sensor network implementing our distributed context awareness. This paper presents an initial experimental performance result of our proposed system. Results show that multi-modal sensor performance of our sensor station, a key enabling factor for distributed context awareness, is comparable to each independent sensor setting. They also show that its initial performance of context-awareness is satisfactory for a set of introductory surveillance scenarios in the current interim stage of our ongoing research.
스케일 불변적인 연산량 감소를 위한 경량 실시간 소형 적외선 표적 검출 알고리즘
반종희,유준혁,Ban, Jong-Hee,Yoo, Joonhyuk 대한임베디드공학회 2017 대한임베디드공학회논문지 Vol.12 No.4
Detecting small infrared targets from the low-SCR images at a long distance is very hard. The previous Local Contrast Method (LCM) algorithm based on the human visual system shows a superior performance of detecting small targets by a background suppression technique through local contrast measure. However, its slow processing speed due to the heavy multi-scale processing overhead is not suitable to a variety of real-time applications. This paper presents a lightweight real-time small target detection algorithm, called by the Improved Selective Local Contrast Method (ISLCM), to reduce the scale-invariant computational overhead. The proposed ISLCM applies the improved local contrast measure to the predicted selective region so that it may have a comparable detection performance as the previous LCM while guaranteeing low scale-invariant computational load by exploiting both adaptive scale estimation and small target feature feasibility. Experimental results show that the proposed algorithm can reduce its computational overhead considerably while maintaining its detection performance compared with the previous LCM.
분산 낙하 이동 모델에서의 평균 노드 거리 기반 적응적 OLSR 프로토콜
이택민,이진해,왕지현,유준혁,유성은,Lee, Taekmin,Lee, Jinhae,Wang, Jihyeun,Yoo, Joonhyuk,Yoo, Seong-eun 대한임베디드공학회 2018 대한임베디드공학회논문지 Vol.13 No.2
With the development of IT (Information Technology) technology, embedded system and network technology are combined and used in various environments such as military environment as well as everyday life. In this paper, we propose a new airdropped distributed mobility model (ADMM) modeling the dispersion falling of the direct shot of a cluster bomb, and we compare and analyze some representative MANET routing protocols in ADMM in ns-3 simulator. As a result of the analysis, we show OLSR routing protocol is promising in ADMM environment in the view points of packet delivery ratio (PDR), end to end delay, and jitter. In addition, we propose a new adaptation scheme for OLSR, AND-OLSR (Average Node Distance based adaptive-OLSR) to improve the original OLSR in ADMM environment. The new protocol calculates the average node distance, adapts the period of the control message based on the average node distance increasing rate. Through the simulation study, we show that the proposed AND-OLSR outperforms the original OLSR in PDR and control message overhead.
임베디드 응용프로그램의 동작 특성을 이용한 에너지 인식 스케쥴링 기법
한창혁(Changhyeok Han),유준혁(Joonhyuk Yoo) 한국산업정보학회 2011 한국산업정보학회논문지 Vol.16 No.1
효율적인 전력관리는 모바일 휴대용 제품 시장에서 중요한 경쟁력 중의 하나이다. 본 논문은 전력을 미리 예측하는 방법으로 실행중인 응용프로그램의 sleep 상태를 이용하는 Energy-Aware Scheduling policY(EASY)를 제안한다. 기존 대기 모드에서 전력소모를 줄이는 방법과의 차이점은 응용프로그램들이 얼마나 오랫동안 스케쥴러에서 sleep 상태에 있었는지를 검사하여 각 응용프로그램들의 동작 상태를 결정한다. EASY 기법은 측정된 sleep 시간을 기준으로 현재의 작업량에 맞는 적정한 CPU 클럭 주파수를 정하고, 다음 작업량의 적정한 CPU 클럭 주파수를 예측함으로서 동작 상태에서 전력 소모를 줄일 수 있다. 실험 결과 기존의 대기모드를 이용한 전력관리 기법과 비교하여 평균적으로 10-30%의 전력소모를 줄임으로써 제안된 기법의 우수성을 입증한다. Efficient power management plays a crucial role to strengthen competitiveness in the market of portable mobile commodities. This paper presents a proactive power management technique, called by Energy-Aware Scheduling policY (EASY), to exploit the sleep time information of running applications. Different from previous power management approaches focusing on power conservation in standby mode, the proposed scheme characterizes each application program"s operational characteristic in active mode by observing how long the task stays in sleep state of CPU scheduler. Based on the measured sleep time, the proposed EASY speculates an adequate CPU clock frequency according to the current CPU workload and scales the frequency directly to the predicted one. Experimental results show that the proposed scheme reduces the power consumption by 10-30% on average compared to traditional DPM approach, with a minimal impact on the performance overhead.