| 초록 |
연구개발 목표 도심 철도시설 유지/보수 작업자들의 안전성 보장을 위한 VLC 기반 실내/외 측위 시스템 연구 및 개발 연구개발 내용 ◦ VLC 기반 실내 측위 시스템의 성능 평가/적합성 분석을 위한 소규모 테스트베드 개발 소프트웨어 정의 무선 (Software defined radio; SDR) 플랫폼인 GNU Radio와 USRP를 활용하여 IEEE 802.15.7 표준 기반의 VLC 장치 원형을 개발하였음 본 과제에서 개발한 테스트베드를 도심 철도시설의 환경 조사 및 분석에도 활용하였음 ◦ 도심 철도시설 환경에서 VLC 기반 측위 시스템의 적합성 확인을 위해 도심 철도시설 환경을 조사하고 분석하였다. 이를 바탕으로 수치해석 프로그램 매트랩을 활용하여 도심 철도시설 내에서의 VLC를 활용한 실내 측위의 가능성 여부를 시뮬레이션으로 분석하였음 도심 철도시설에 설치된 조명의 규격, 설치 간격 등을 조사 도심 철도시설 내에 설치된 조명의 특성을 실측 및 시뮬레이션을 통하여 분석하였음 실측 및 시뮬레이션을 통하여 구한 램버시안 모델로부터, 도심 철도시설 내에서 기존의 VLC 표준을 따르는 통신 및 측위 시스템을 도입할 경우 삼변측량이 불가능함을 확인하였음 본 조사 및 분석을 통하여 도심 철도시설 내에 설치된 모든 LED에 대하여 세 개 이상의 LED의 통신 가능 영역이 동시에 겹치는 지역이 존재하지 않음을 시뮬레이션으로 확인하였음 ◦ 조사 및 분석한 도심 철도시설 환경을 바탕으로 테스트베드에서 실측 실험을 진행하고, 수치해석 프로그램인 매트랩을 사용하여 시뮬레이션을 수행하였다. 또한, 국내외 학회 및 저널을 조사 및 분석하여 도심 철도시설 환경에 적합한 장거리 VLC 기술의 후보를 선정하였음 도심 철도시설 환경과 유사한 모사환경을 바탕으로 측정 실험을 진행하였고, 시뮬레이션을 통하여 VLC의 최대 통신 거리를 증가시킬 수 있는 변수인 점멸 속도, 신호 변조 방식, 집광 및 카메라 렌즈의 규격을 설정하였음 VLC 송신부의 점멸 속도는 명멸 현상을 방지하기 위하여 최소 200 Hz 이상으로 점멸해야하며, 통신 가능 거리를 극대화하기 위해서는 최소한의 데이터 전송률을 만족하는 조건 내에서 가장 낮게 설정되어야 함. 신호 변조 방식은 기존의 IEEE 802.15.7 표준에서 정의하고 있는 on-off keying (OOK) 및 pulse-position modulation (PPM)보다 낮은 비트 오류율 성능을 보여주는 carrierless amplitude/phase modulation (CAP) 또는 frequency shift keying(FSK) 등을 사용하여야 함 수신부는 상을 검출할 수 있는 영역을 극대화할 수 있는 넓은 시야각을 가진 렌즈를 사용함과 동시에 상의 왜곡을 보정하고 복구할 수 있는 기법에 대한 연구가 필요함 ◦ 각 시도의 철도공사에서 발주한 용역 내역을 취합하여 해당 과업의 목적 및 특징과 과업을 수행하기 위한 자세를 통계적으로 접근 및 분석하였음 ◦ 작업자의 자세와 움직임을 고려하여 VLC와 측위가 원활하게 수행될 수 있는 단말의 최적 배치 위치를 가상의 시나리오를 상정하여 구상하였음 각 도시의 용역 발주 내역을 참고하여 도심 철도시설 내 작업자들이 수행하게 될 과업을 통계적으로 분석하였음. 선로 내에서 수행되는 과업의 과반 이상이 선로 및 궤도를 정비하는 과업이며, 대부분의 과업을 수행하라 때 작업자는 지면을 바라보며 허리를 굽힌 자세를 취하게 됨 이를 바탕으로 VLC 수신모듈이 최적의 성능을 낼 수 있도록하기 위해서 작업자의 헬맷 전면부 또는 상부에 배치하는 것을 구상하였음 ◦ 기존 측위 기술과 VLC 기반의 실내 측위의 적합성을 평가하였음. 평가 방법은 |
