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한국항행학회> 한국항행학회논문지> 호흡 기반 사람과 사물 구분 가능한 FMCW 레이다 신호처리 프로세서의 설계

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호흡 기반 사람과 사물 구분 가능한 FMCW 레이다 신호처리 프로세서의 설계

Design of FMCW Radar Signal Processor for Human and Objects Classification Based on Respiration Measurement

이윤구 ( Yungu Lee ) , 윤형석 ( Hyeongseok Yun ) , 김수연 ( Suyeon Kim ) , 허성욱 ( Seongwook Heo ) , 정윤호 ( Yunho Jung )
  • : 한국항행학회
  • : 한국항행학회논문지 25권4호
  • : 연속간행물
  • : 2021년 08월
  • : 305-312(8pages)
한국항행학회논문지

DOI


목차

Ⅰ. 서 론
Ⅱ. 레이다 시스템 개요 및 알고리즘
Ⅲ. FMCW 신호처리 프로세서 설계
Ⅳ. 하드웨어 구현 결과 및 검토
Ⅴ. 결 론
Acknowledgments
References

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보안 시스템에는 다양한 센서가 사용되고 있지만, 사생활 문제가 논란이 됨에 따라 레이다 센서가 대안으로 제시되고 있다. 그 중 PD (Pulse Doppler) 레이다는 짧은 펄스를 사용함으로써 수신부 복잡도가 증가하는 문제가 존재하나, FMCW (Frequency modulated continuous wave) 레이다는 그러한 제한이 적다는 장점이 있다. 그러나, FMCW 레이다는 2D-FFT (2-dimensional fast Fourier transform)를 사용하므로 기존의 센서에 비해서 상대적으로 높은 복잡도를 가지며, 정지해있는 표적에 대해 사람과 사물을 구분하기 어려운 단점이 있다. 따라서 본 논문에서는 1D-FFT와 위상 변화만으로 호흡 여부를 확인하여 사람과 사물을 구분할 수 있는 레이다 신호처리 프로세서의 설계 및 구현 결과를 제시한다. 제안된 신호처리 프로세서는 Verilog-HDL을 기반으로 설계하여 FPGA 디바이스에 기반하여 구현 및 검증하였다. LUT (Look up table) 6,425개, register 4,243개, 12,288개의 memory bit로 구현하여 92.1%의 정확도로 대상의 호흡 여부를 확인할 수 있음을 확인하였다.
Even though various types of sensors are being used for security applications, radar sensors are being suggested as an alternative due to the privacy issues. Among those radar sensors, PD radar has high-complexity receiver, but, FMCW radar requires fewer resources. However, FMCW has disadvantage from the use of 2D-FFT which increases the complexity, and it is difficult to distinguish people from objects those are stationary. In this paper, we present the design and the implementation results of the radar signal processor (RSP) that can distinguish between people and object by respiration measurement using phase estimation without 2D-FFT. The proposed RSP is designed with Verilog-HDL and is implemented on FPGA device. It was confirmed that the proposed RSP includes 6,425 LUT, 4,243 register, and 12,288 memory bits with 92.1% accuracy for target's breathing status.

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간행물정보

  • : 공학분야  > 항공공학
  • : KCI등재
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  • : 2288-842X
  • : 학술지
  • : 연속간행물
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  • : 1742


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25권5호(2021년 10월) 수록논문
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1MIL-HDBK-344A 기반의 유도탄 내부 케이블 ESS 시험 방안

저자 : 이대현 ( Dae-hyun Lee ) , 이정민 ( Jung-min Lee ) , 오택근 ( Taeckkeun Oh ) , 이홍범 ( Hong-beom Lee ) , 정준영 ( Junyoung Jung )

발행기관 : 한국항행학회 간행물 : 한국항행학회논문지 25권 5호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 313-319 (7 pages)

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본 논문에서는 MIL-HDBK-344A 기반의 ESS(environmental stress screening) 시험 에 대해 소개하고, 유도탄 내부 케이블의 ESS 시험에 대한 목적과 규격 설정 및 시험 방안에 대하여 확인하였다. ESS 시험구성은 온도 순환과 랜덤 진동의 환경 자극으로 이루어져 있으며, 핸드북의 절차를 기반으로 유도탄 내부 케이블의 ESS 시험 규격 설정과 시험 구성을 제시하고, 진동 시험을 위한 유도탄 내부 케이블의 ESS 시험을 위한 치구를 제작하였다. 스크린 강도(SS; screening strength)를 통해 결정되는 결함 감지 확률은 일회성으로 사용되는 유도탄의 신뢰성에 부합되도록 선정하였고, 또한 ESS 시험 중 유도탄 내부 케이블의 검사방법과 고려해야 할 점에 대하여 소개하였다.


In this paper, the ESS test based on the MIL-HDBK-344A is introduced, and the purpose of the ESS test of the guided missile internal cable, and the specification and test method are confirmed. The ESS test configuration consists of environmental stimulation of temperature circulation and random vibration. Based on the procedure in the handbook, the ESS test specification setting and test configuration of the guided missile internal cable are presented, and the jig for the ESS test of the guided missile internal cable for the vibration test was produced. The probability of detecting a defect determined through the screening strength(SS) was set to match the reliability of a one-time guided missile, and also introduced the inspection method and considerations for the cable inside the guided missile during the ESS test.

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2항공사 정시성에 영향을 주는 요인에 관한 연구

저자 : 권보헌 ( Kwon Bo-hun ) , 정진용 ( Jung Jin-young ) , 김현덕 ( Kim Hyeon-deok )

발행기관 : 한국항행학회 간행물 : 한국항행학회논문지 25권 5호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 320-326 (7 pages)

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항공사에서 정시성(on-time performance, OTP)이란, 항공사의 신뢰성의 척도이며, 타 항공사와 비교할 때 중요한 지표로 활용된다. 본 연구는 코로나로 인해 항공 편수가 급격히 줄어든 2020년 3월을 기준으로 전후 1년간의 국내 K항공사 자료를 분석하여 지연 요인들이 항공사의 정시성에 미치는 영향 및 강도를 분석하였다. 또한, 계절에 따른 기상 영향으로 발생되는 지연을 분석하였으며, 코로나 상황으로 급감한 승객이 지연요인에 어떠한 영향을 주는지 연구하였다. 지연 요인(delay factor)은 IATA의 지연 코드(delay code)에 자체 코드를 추가한 K 항공사의 지연 코드를 적용하였다. 본 연구의 분석을 바탕으로 항공사의 정시성에 영향을 주는 지연 요인을 최소화하는 방안을 제안하고자 한다.


In airlines, on-time performance (OTP) is a measure of an airline's reliability and can be used as an important indicator when compared to other airlines. This study analyzed the effects and strength of delay factors on airline punctuality by analyzing the data of domestic K airlines for one year before and after March 2020, when the number of flights drastically decreased due to the corona virus. In addition, delays caused by seasonal weather effects were analyzed, and how the number of passengers who plummeted due to the corona situation had an effect on delay factors was studied. As for the delay factors, the delay codes of K airline which added its own codes to the delay codes of IATA, were applied. Based on the results of the analysis, we would like to suggest a method to minimize the delay.

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3항공용 시뮬레이션 모델 프레임워크 성능 분석을 통한 적용성 평가

저자 : 서민기 ( Min-gi Seo ) , 조연제 ( Yeon-je Cho ) , 신주철 ( Ju-chul Shin ) , 백경훈 ( Gyong-hoon Baek ) , 김성우 ( Seong-woo Kim )

발행기관 : 한국항행학회 간행물 : 한국항행학회논문지 25권 5호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 326-333 (8 pages)

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항공전자시스템은 항공기의 뇌와 신경, 오감에 해당하는 것으로 비행 및 임무를 수행하기 위해 통신/식별/항법/무장/시현 계통의 항공기 탑재 전자장비로 구성된다. 비행체 체계에서의 비중이 50%에 육박하며, 4차 산업혁명 기반 기술이 발전됨에 따라 중요도 및 비중이 증가되는 추세이다. 항공기의 개발 소요시기에 따라 개발 기간은 점점 단축되고 있으며 항공전자시스템 통합 및 검증을 위한 안정적인 항공용 SIL의 적기 개발이 반드시 필요하다. 본 논문에서는 기존 항공용 SIL을 프레임워크 기반의 항공용 SIL로 대체하기 위한 방안을 제안한다. 그리고 대체 적용한 결과를 바탕으로 항공용 시뮬레이션 모델 프레임워크의 성능을 평가한다.


Avionics corresponds to the brain, nerves and five senses of an aircraft, and consists of aircraft mounted electronic equipment of communication, identification, navigation, weapon, and display systems to perform flight and missions. It occupies about 50% of the aircraft system, and its importance is increasing as the technology based on the 4th industrial revolution is developed. As the development period of the aircraft is getting shorter, it is definitely necessary to develop a stable avionics SIL in a timely manner for the integration and verification of the avionics system. In this paper, we propose a method to replace the legacy SIL with the avionics simulation model framework based one and evaluate the framework based on the result of alternative application.

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4항행안전시설 안전문화에 대한 안전성숙도가 운영성과에 미치는 영향에 관한 연구

저자 : 이영길 ( Young-gil Lee ) , 김기웅 ( Kee-woong Kim ) , 박성식 ( Sung-sik Park )

발행기관 : 한국항행학회 간행물 : 한국항행학회논문지 25권 5호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 327-335 (9 pages)

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항행안전시설은 유선통신, 무선통신, 인공위성, 불빛, 색채 또는 전파를 이용하여 항공기의 항행을 돕기 위한 시설로 악기상 상태에서도 항공기가 안전하게 운항할 수 있도록 각종 정보를 제공하는 시설이다. 항행안전시설은 항공기 운항의 모든 과정에서 이용되는 시설이며, 동 시설에 문제가 발생하는 경우 항공기 운항의 지연, 결항 발생 및 대형 항공사고로 이어져 막대한 인명과 재산피해를 불러올 수 있다. 항행안전시설 관리운영에 있어 안전문화에 대한 안전성숙도에 따라 여러 가지 성과를 가져오게 될 것이다. 본 연구의 목적은 항행안전시설의 관리 운영에 있어 안전문화에 대한 안전성숙도가 조직원 성과, 고객 성과 및 사회적 성과 등의 운영성과에 미치는 영향을 조사하는 것이다. 구조 방정식 모델을 이용하여 분석 결과를 제시하였으며, 그 의미는 결론에 제시하였다.


Navigational Aids Facilities help aircraft navigate by using wired communication, wireless communication, satellite, light, color and radio waves. Navigational Aids Facilities are used in all processes of aircraft operation, and if there is a problem with the facility, it may lead to delays in flight operation, cancellation of flights, and major airline accidents, resulting in enormous loss of life and property. In the management and operation of Navigational Aids Facilities, various outcomes will be brought about according to the advancement with the safety culture. The purpose of this study is to investigate the effect of advancement on safety culture in the operation of Navigational Aids facilities not only on members and customers, but also on benefits to bring to whole society. In this paper, the analysis results are presented using the structural equation model, and the meaning is presented in the conclusion.

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5리더십이 민간항공 조종실 문화에 미치는 영향

저자 : 김영길 ( Young-kil Kim ) , 변순철 ( Soon-cheol Byeon )

발행기관 : 한국항행학회 간행물 : 한국항행학회논문지 25권 5호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 344-356 (13 pages)

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현재 국내 민간항공에서는 비행 중 기장과 부기장간에 부적절한 승무원자원관리(CRM; crew resources management)로 인한 문제가 꾸준히 발생하고 있다. 따라서 조종사 교육 시 승무원자원관리(CRM), 위협요소관리(TEM; threat & error management), 안전관리(SMS; safety management system) 및 피로위험관리(FRMS; fatigue risk management system)와 모의조종(SIM; simulator) 훈련 등을 통하여 부기장의 적극적인 역할을 강조하고 있다. 그러므로 이제는 기장의 변혁적 리더십보다는 감성적 리더십의 장점인 수평적 관계유지와 오픈 마인드(open mind), 그리고 솔선수범과 배려심 및 상호존중에 의한 반말 지양 등의 변화가 절실히 요구되고 있다. 따라서 본 논문은 민간항공의 조종실 문화 개선 방안에 대하여 기장의 변혁적 및 감성적 리더십이 부기장의 정서에 미치는 영향으로 논지를 정하고, 그에 따라 세부내용을 구성하였다.


In the field of civil aviation in Korea, inappropriate crew resources management(CRM) constantly occurs between captains and first officers during flight. Therefore, the active role of first officers is emphasized in pilot training for CRM, threat & error management(TEM), safety management system(SMS), fatigue risk management system(FRMS), and training in simulators. Thus, it is urgent for captains to change their transformational leadership to emotional leadership, advantages of which include horizontal interpersonal relationship, open-mindedness, leading by example, considerateness, mutual respect, and using informal language. For the direction to improve 'the cockpit culture' in civil aviation, the key idea of the current thesis paper is the influence of captains' transformational and emotional leadership on the emotions of first officers.

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6광대역 실내 환경에서 UWB 위치 추정 시스템의 성능 평가

저자 : 노재성 ( Jae-sung Roh )

발행기관 : 한국항행학회 간행물 : 한국항행학회논문지 25권 5호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 357-362 (6 pages)

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UWB(ultra wide band) 통신 시스템은 신호 에너지를 매우 넓은 주파수 스펙트럼에 정보를 전송하기 위해 펄스를 사용한다. UWB 신호의 수신 신호 대 잡음 전력비는 위치 추정 시스템의 정확도를 결정하는 중요한 요소이다. 신호 대 잡음 전력비가 높을수록 잡음의 영향이 낮아 위치 추정 오류는 감소한다. 통신 거리에 따른 신호 대 잡음 전력비의 계산은 시스템 설계에 중요한 지침을 제공하며 위치 추정 시스템의 성능은 채널 모델에 크게 의존한다. 분석 결과, 통신 거리에 따른 수신 신호 대 잡음 전력비의 성능은 Non LOS (line of sight)채널 환경보다 LOS 채널 환경에서 더 좋은 것으로 나타났다. 그리고 특정 통신 거리에서 프리앰블 신호의 심볼 간격이 증가하면 UWB 시스템의 채널 용량은 증가하였다.


UWB(ultra wide band) communication systems employ short pulses to transmit information which spreads the signal energy over a very wide frequency spectrum. Received signal-to-noise power ratio of UWB signals is an important factor in determining the accuracy of a positioning system. As the signal to noise power ratio gets higher, positioning errors decrease since noise becomes less effective. Calculation of signal to noise power ratio as a function of communication distance provides important guidelines for the system design. And the performance of a positioning system also depends heavily on the channel model. As a result of the analysis, it was found that the performance of the received signal to noise power ratio according to the communication distance was better in the LOS channel environment than in the Non LOS(line of sight) channel environment. And as the symbol interval of the preamble signal increases at a specific communication distance, the channel capacity of the UWB system increases.

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7텔레메트리 시스템을 위한 가변 컷 오프 주파수 및 가변 샘플 레이트 저면적 다채널 디지털 필터 설계

저자 : 김호근 ( Ho-keun Kim ) , 김종국 ( Jong-guk Kim ) , 김복기 ( Bok-ki Kim ) , 이남식 ( Nam-sik Lee )

발행기관 : 한국항행학회 간행물 : 한국항행학회논문지 25권 5호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 363-369 (7 pages)

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본 논문에서는 텔레메트리 시스템을 위한 가변 컷 오프 주파수 및 가변 샘플레이트 특성을 지니는 저면적 다채널 디지털 필터 구조를 제안한다. 제안하는 디지털 필터는 임의의 컷 비율에 대해 필터 뱅크의 추가적인 설계 없이 컷 오프 주파수와 샘플레이트를 가변적으로 사용할 수 있는 필터 뱅크를 구현함으로써 하드웨어 면적을 줄일 수 있었다. 또한, 멀티플렉서 (MUX; Multiplexer) 컨트롤을 통해 통과하는 필터의 개수에 따라 샘플레이트를 가변적으로 선택할 수 있는 구조를 제안한다. 제안하는 디지털 필터는 Quartus의 FIR (finite impulse response) IP (intellectual property)의 TDM (time division multiplexing)을 이용함으로써, TDM을 사용하지 않았을 때보다 면적이 큰 DSP (digital signal processing) 블록을 80개에서 1개로 줄일 수 있었다. Kaiser 창 함수를 이용하여 Matlab을 통해 필터의 차수와 계수를 계산하였으며, VHDL (very high speed integrated circuits hardware description language)을 통해 하드웨어로 구현하였다. 텔레메트리 시스템에 적용 후, 실험 결과를 통해 제안하는 디지털 필터가 정상적으로 동작하고 있음을 확인하였다.


In this paper, We propose variable cut-off frequency and variable sample rate small-area multi-channel digital filter for telemetry system. Proposed digital filter reduced hardware area by implementing filter banks that can variably use cut-off frequency and sample rate without additional filter banks for an arbitrary cut ratio. In addition, We propose the architecture in which sample rate can variably be selected according to the number of filters that pass through the multiplexer control. By using time division multiplexing (TDM) supported by the finite impulse response (FIR) intellectual property (IP) of Quartus, the proposed digital filter can greatly reduce digital signal processing (DSP) blocks from 80 to 1 compared without TDM. Proposed digital filter calculated order and coefficients using Kaiser window function in Matlab, and implemented using very high speed integrated circuits hardware descryption language (VHDL). After applying to the telemetry system, we confirmed that the proposed digital filter was operating through the experimental results in the test environment.

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8Z-Segmentation 알고리즘을 이용한 발사체의 배선 점검 방법

저자 : 오세권 ( Se-kwon Oh ) , 이대현 ( Dae-hyun Lee ) , 김영성 ( Yung-sung Kim ) , 안종흠 ( Jong-heum An )

발행기관 : 한국항행학회 간행물 : 한국항행학회논문지 25권 5호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 370-376 (7 pages)

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항공 우주 산업의 발전으로 발사체의 연구가 많아지고 있다. 더불어 많은 시험이 진행하고 있고 그에 따라 많은 실패도 발생한다. 발사체는 다른 전자장비보다 위험성이 높기 때문에 실패를 최소화할 수 있어야 한다. 따라서 발사체에 전원을 공급하기 전에 배선을 검증할 필요가 있다. 이에 따라 저항 측정을 통해 배선 상태를 검증하였다. 하지만 이전의 저항측정 방식의 배선 점검은 발사체 회로의 커패시터, 인덕터등의 소자들 때문에 정확한 측정을 할 수 없다. 본 논문에서는 TDR 미터를 이용하여 케이블 및 발사체의 연결 상태에서 임피던스를 측정한다. 측정한 정상상태의 임피던스의 기준 값을 설정하기 위해 Z-Segmentation 알고리즘을 사용한다. Z-Segmentation 알고리즘은 우선 임피던스 파형의 피크 값들을 칼만 필터를 이용하여 찾고 찾은 피크 값을 Segmentation을 통해 최종 impedance peak segment를 얻는다. 이런 방법으로 배선의 정상 상태에 대한 기준 값으로 설정하고 이를 기준으로 배선 상태를 판정한다.


development of the aerospace industry is increasing the research of projectiles. In addition, many tests are under way and many failures occur accordingly. Projectiles should be able to minimize failures because they are more dangerous than other electronic equipment. Therefore, it is necessary to verify wiring before powering the projectile. Accordingly, the wiring status was verified by resistance measurements. However, the wiring test of the previous resistance measurement method cannot be accurately measured due to devices such as capacitors and inductors in the projectile circuit. In this paper, impedance is measured in the connection state of cables and projectiles using a TDR meter. The Z-Segmentation algorithm is used to set the reference value for the measured steady state impedance. The Z-Segmentation algorithm first finds the peak values of the impedance waveform using a Kalman filter and obtains the final impedance peak segment through segmentation. In this way, the wiring status is determined based on the reference value for the normal state of the wiring.

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9항공기용 무장관리컴퓨터 하드웨어 검증을 위한 자동시험 장비 개발

저자 : 오수헌 ( Soo-heon Oh ) , 전은선 ( Eun-seon Jeon ) , 김갑동 ( Kap-dong Kim ) , 박준현 ( Jun-hyun Park )

발행기관 : 한국항행학회 간행물 : 한국항행학회논문지 25권 5호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 377-383 (7 pages)

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본 논문에서는 항공기에 탑재되는 무장관리컴퓨터의 하드웨어 검증을 위한 자동시험 장비 개발 사례를 기술한다. 최근 항공기에 요구되는 기능이 다양해지고, 항공전자 장비의 관련 기술이 발전함에 따라 항공전자 장비에 필요한 인터페이스의 종류와 수량이 증가하였다. 무장관리컴퓨터 또한 기존 구형 무장 이외에도 신형 무장에 대한 요구사항이 추가됨에 따라 다량은 인터페이스 제어가 필요하다. 이와 같은 이유로 항공전자 장비의 점검에 투입되는 시간과 인력 소요 또한 증가하고 있으며, 항공전자 장비의 시험 과정을 자동화 및 무인화 할 수 있다면, 더 효율적인 점검 시스템 운용이 가능해질 것이다. 따라서 본 논문에서는 무장관리컴퓨터 하드웨어 기능 검증에 필요한 시험장비의 구조설계 내용과 검증 과정을 자동화하기 위한 시험 소프트웨어 및 시험 시나리오 설계 사례를 소개한다.


In this paper, we describe the case of automatic test equipment development for hardware verification of stores management computer mounted on aircraft. Recently, the required functions of aircraft have been diversified and the related technologies of avionics equipment have developed, and the types and quantity of interfaces required for avionics equipment have increased. In addition to the existing old stores, the stores management computer also needs to control the interface in large quantities as the requirements for the new stores are added. For this reason, the time and manpower required for the inspection of avionic equipment are also increasing, and if the test process of avionic equipment can be automated and unmanned, more efficient inspection system operation will be possible. Therefore, this paper introduces the case of designing test software and test scenario to automate the structural design contents and verification process of test equipment required for the verification of hardware function of stores management computer.

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10네트워크 기반 무인기 제어 통신시스템을 위한 지상국 안테나 패턴 설계

저자 : 김경호 ( Kyung-ho Kim ) , 김희욱 ( Hee Wook Kim ) , 정영호 ( Young-ho Jung )

발행기관 : 한국항행학회 간행물 : 한국항행학회논문지 25권 5호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 384-389 (6 pages)

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네트워크 기반 무인기 제어통신 시스템을 위한 복잡도와 성능을 고려한 지상국 최적 안테나 패턴 설계 방식을 제시하였다. 다수개의 측면 섹터와 한 개의 상향 섹터로 구성되는 지상국 안테나의 섹터 수, 수평/수직 빔폭, 틸팅각도 등 안테나 설계 파라미터의 변화에 따른 수직/수평 각도 별 안테나 이득을 모델링하고, 가상의 3차원 공간 내에서 각 파라미터의 변화가 신호 대 잡음 비 (SNR : signal to noise ratio) 분포에 미치는 영향을 분석하였다. 다양한 파라미터 중 측면 섹터의 틸팅 각도가 성능에 가장 큰 영향을 미치는데, 지상국 간 거리가 길수록, 최고 고도가 높을수록, 측면 섹터 수가 작을수록 틸팅 각도를 낮춰야 함을 확인할 수 있었다. 또한 최저 SNR 최대화 측면에서는 측면 섹터 수직 빔폭을 늘리는 것이 유리하지만 평균 SNR 측면에서는 수직 빔폭을 줄이는 것이 유리함을 확인하였다.


An optimal ground station (GS) antenna pattern design method for network-based UAV command and control communication systems considering complexity and performance is presented. The GS antenna consists of multiple side sectors and one upward sector. The antenna gain for each vertical/horizontal angle of the GS antenna according to the change of antenna design parameters such as the number of sectors, horizontal and vertical beam-width, and tilt-angle is modeled, and the effect of the parameter changes on the signal-to-noise ratio (SNR) distribution in the virtual three-dimensional space is analyzed. It is observed that the tilt-angle of the side sectors has the greatest effect on the performance, and the longer the distance between GSs, the higher the maximum altitude and the smaller the number of side sectors, the tilt-angle should be lower. In addition, it is observed that the wider vertical beam-width of the side sector is advantageous in maximizing the lowest SNR, but narrow vertical beam-width is advantageous in maximizing the average SNR.

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1초소형위성 발사를 위한 공중기반 우주발사체 발전방안

저자 : 조태환 ( Taehwan Cho ) , 이성섭 ( Soungsub Lee )

발행기관 : 한국항행학회 간행물 : 한국항행학회논문지 25권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 267-272 (6 pages)

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한미 미사일 지침 종료를 계기로 공중, 해상기반의 다양한 플랫폼에 의한 우주발사체 개발 가능성이 열렸다. 특히, 공중기반 우주발사체는 지상기반 우주발사체 대비 다양한 궤도 운용, 적시적인 위성발사 등 한반도의 지리적 위치를 고려할 때 필수적인 우주전력투사 능력이다. 또한, 지상기반 발사체 대비 비용절감 효과가 크고, 항공기의 고도, 속도의 이점으로 발사할 수 있어 에너지 이득의 장점이 있다. 따라서 본 논문에서는 한반도의 전략적 환경하에서 공중기반 우주발사체의 필요성을 명확히 제시하고, 다양한 공중발사체에 대한 기술동향 분석을 통해서 현재의 우리나라 상황에서 가장 효율적으로 공중기반 우주발사체 능력을 확보할 수 있는 3가지 방안을 제시한다.

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2무인기를 위한 이중화 비행제어컴퓨터의 동기화 설계

저자 : 이영서 ( Young Seo Lee ) , 강신우 ( Shin Woo Kang ) , 이희곤 ( Hee Gon Lee ) , 안태식 ( Tae-sik Ahn )

발행기관 : 한국항행학회 간행물 : 한국항행학회논문지 25권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 273-279 (7 pages)

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무인항공기에 적용되는 비행제어컴퓨터는 safety-critical 구성품으로, 내결함성을 확보함으로써 운용의 신뢰성을 높이기 위해 다중화 구조로 설계되고 있다. 이러한 다중화 구조가 적용된 비행제어컴퓨터는 각각의 독립적인 연산/제어 장치가 동일한 시점에 동일한 작업을 수행할 수 있도록 설계되어야 하며, 이를 위해 각 연산/제어 장치 간의 작업 동기화를 위한 동기화 알고리즘이 포함되어야 한다. 본 논문에서는 무인기에 적용되는 이중화 비행제어컴퓨터간의 동기화를 위한 소프트웨어 설계 방법을 제안한다. 제안하는 동기화 방법은 고장률 감소를 위해 최소의 하드웨어 리소스만을 사용하여 동기화할 수 있도록 설계하였고, 동기화에 사용되는 하드웨어 타이머의 동작 방식을 고려하여 설계함으로써 타이머 동작에 따른 동기화 오차를 최소화 할 수 있도록 설계하였다.

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3한국형 운항승무원 피로관리 프로그램의 출두시간에 관한 연구

저자 : 이승영 ( Lee Seungyoung ) , 정승섭 ( Chung Seung Sup ) , 김현덕 ( Kim Hyeon Deok )

발행기관 : 한국항행학회 간행물 : 한국항행학회논문지 25권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 280-285 (6 pages)

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항공산업의 발전에 따라 국제적으로 운항승무원의 피로 위험 관리에 대한 중요성은 증가하고 있으며, 이와 관련한 피로도 연구와 법 제정은 전 세계적으로 활발하게 진행되고 있다. 이미 미국, 유럽 등의 비행 선진국은 비행시간과 비행근무시간 규정을 운항승무원의 출두 시간, 이착륙 횟수, 휴식시간, 시차적응상태 등의 비행 환경을 반영한 최대 비행근무시간을 유연하게 적용 운항승무원의 피로도를 관리하고 있다. 국내의 경우는 운항승무원의 비행 환경 및 비행 조건을 반영하지 않은 연속되는 일간, 월간, 연간 기준으로 최대 비행근무시간을 정하는 획일적인 방식을 적용하고 있는 실정으로, 피로 위험관리시스템의 개선이 필요한 시점이다. 하지만 선진 해외항공사 위주로 개발된 피로도 관련 법과 규정을 국내의 비행 환경을 고려하지 않고 적용할 시 부작용이 있을 수 있다. 본연구의 국내 운항승무원 피로도 관련 설문 조사 결과에 의하면, 이미 해외에서 적용하고 있는 최대 비행시간 규정을 수정 없이 그대로 국내에 도입 및 적용하는 경우, 오히려 국내 운항승무원의 피로도는 증가할 수 있다는 시사점을 도출하였다. 이에 국내의 비행 환경과 문화에 적합한 한국형 비행근무시간 제한에 관한 연구의 필요성을 제안하고자 한다.

KCI등재

4원점 대칭 분산 맵과 OPC를 가진 광전송 링크

저자 : 이성렬 ( Seong-real Lee )

발행기관 : 한국항행학회 간행물 : 한국항행학회논문지 25권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 286-292 (7 pages)

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단일 모드 광섬유의 본질적인 색 분산과 비선형 Kerr 효과에 의해 왜곡되는 파장 분할 다중 신호의 보상을 위한 광 위상 공액기를 갖는 분산 제어 링크에서의 보상 효과 제고를 위한 원점 대칭 구조의 분산 맵을 제안하였다. 제안된 모든 형태의 원점 대칭 분산 맵을 갖는 분산 제어 링크는 전통적인 균일 구조의 분산 제어 링크에 비해 파장 분할 다중 채널의 왜곡 보상에 효과적이라는 것을 확인하였다. 특히 알파벳 S자 형태의 분산 맵보다 알파벳 S자를 상하 반전시킨 형태인 분산 맵의 구조를 다양한 형태로 변형시켜도 왜곡 보상에 유리하다는 것을 확인하였다. 제안된 원점 대칭 구조의 분산 맵을 전송 링크에 적용하면 광 네트워크의 토폴로지를 보다 다양하게 구성할 수 있을 것으로 기대된다.

KCI등재

5병렬처리 알고리즘 적용 유도탄 점검

저자 : 정의재 ( Eui-jae Jung ) , 고상훈 ( Sang-hoon Koh ) , 이유상 ( You-sang Lee ) , 김영성 ( Young-sung Kim )

발행기관 : 한국항행학회 간행물 : 한국항행학회논문지 25권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 293-298 (6 pages)

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일반적으로 유도무기의 탐색기와 유도조종장치는 유도탄의 상태를 나타내기 위해 표적, 탐색, 인지, 포착정보를 처리하여 유도무기의 운용 및 제어를 담당하는 역할을 한다. 유도에 필요한 신호는 시선 변화율 신호, 시각 신호, 종말 단계 동체 지향 신호이며, 발사 통제에 필요한 신호는 표적, 감지 신호가 필요하다. 최근 유도탄의 복잡하고 처리하기 어려운 유도탄 신호를 실시간으로 처리하기 위해 유도탄의 데이터 처리 속도를 높여야 한다.
본 연구는 PLINQ(Parallel Language-Integrated Query)의 병렬 알고리즘 방법 중 스톱앤고와 역 열거형 알고리즘을 적용한 후 유도탄 점검 프로그램을 이용하여 실시간으로 유도탄 필요 신호 데이터 처리속도를 비교 후 처리결과를 나타내었다. 도출된 데이터 처리결과 기준으로 다중코어 처리방식과 단독코어 처리방식 CPU(Central Processing Unit) 처리속도 비교, CPU 코어 이용률을 비교하고 병렬처리 알고리즘 적용 시 유도탄 데이터 처리에 효과적 방법을 제안한다.

KCI등재

6WiFi 신호를 활용한 CNN 기반 사람 행동 인식 시스템 설계 및 구현

저자 : 정유신 ( You-shin Chung ) , 정윤호 ( Yunho Jung )

발행기관 : 한국항행학회 간행물 : 한국항행학회논문지 25권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 299-304 (6 pages)

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기존의 사람 행동 인식 시스템은 웨어러블 센서, 카메라와 같은 장치를 통해 행동을 탐지하였다. 그러나, 이와 같은 방법들은 추가적인 장치와 비용이 요구되고, 특히 카메라 장치의 경우 사생활 침해 문제가 발생한다. 이미 설치되어 있는 WiFi 신호를 사용한다면 해당 문제를 해결할 수 있다는 장점이 있다. 본 논문에서는 WiFi 신호의 채널 상태 정보를 활용한 CNN 기반 사람 행동 인식 시스템을 제안하고, 가속 하드웨어 구조 설계 및 구현 결과를 제시한다. 해당 시스템은 실내 공간에서 학습 중 나타날 수 있는 네 가지 행동에 대해 정의하였고, 그에 대한 WiFi의 채널 상태 정보를 CNN으로 분류하여 평균 정확도는 91.86%를 보였다. 또한, 가속화를 위해 CNN 분류기에서 연산량이 가장 많은 완전 연결 계층에 대한 가속 하드웨어 구조 설계 결과를 제시하였다. FPGA 디바이스 상에서 성능 평가 결과, 기존 software 기반 시스템 대비 4.28배 빠른 연산 시간을 보임을 확인하였다.

KCI등재

7호흡 기반 사람과 사물 구분 가능한 FMCW 레이다 신호처리 프로세서의 설계

저자 : 이윤구 ( Yungu Lee ) , 윤형석 ( Hyeongseok Yun ) , 김수연 ( Suyeon Kim ) , 허성욱 ( Seongwook Heo ) , 정윤호 ( Yunho Jung )

발행기관 : 한국항행학회 간행물 : 한국항행학회논문지 25권 4호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 305-312 (8 pages)

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보안 시스템에는 다양한 센서가 사용되고 있지만, 사생활 문제가 논란이 됨에 따라 레이다 센서가 대안으로 제시되고 있다. 그 중 PD (Pulse Doppler) 레이다는 짧은 펄스를 사용함으로써 수신부 복잡도가 증가하는 문제가 존재하나, FMCW (Frequency modulated continuous wave) 레이다는 그러한 제한이 적다는 장점이 있다. 그러나, FMCW 레이다는 2D-FFT (2-dimensional fast Fourier transform)를 사용하므로 기존의 센서에 비해서 상대적으로 높은 복잡도를 가지며, 정지해있는 표적에 대해 사람과 사물을 구분하기 어려운 단점이 있다. 따라서 본 논문에서는 1D-FFT와 위상 변화만으로 호흡 여부를 확인하여 사람과 사물을 구분할 수 있는 레이다 신호처리 프로세서의 설계 및 구현 결과를 제시한다. 제안된 신호처리 프로세서는 Verilog-HDL을 기반으로 설계하여 FPGA 디바이스에 기반하여 구현 및 검증하였다. LUT (Look up table) 6,425개, register 4,243개, 12,288개의 memory bit로 구현하여 92.1%의 정확도로 대상의 호흡 여부를 확인할 수 있음을 확인하였다.

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자료제공: 네이버학술정보
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