[논문]ZigBee와 CAN 통신을 이용한 자동차 배기가스 검출 및 자기진단 시스템

천종훈; 김국세; 박종안

ZigBee와 CAN 통신을 이용한 자동차 배기가스 검출 및 자기진단 시스템
Car Exhaust Gas Detection and Self-Diagnosis System using ZigBee and CAN Communications 원문보기

韓國ITS學會論文誌 = The journal of the Korea Institute of Intelligent Transportation Systems, v.7 no.6, 2008년, pp.48 - 56

천종훈 (전남도립대학 실버케어과) , 김국세 (조선대학교 컴퓨터공학과) , 박종안 (조선대학교 전자정보공과대학)

초록
AI-Helper

본 논문은 대기오염의 주범인 자동차 배기 가스량을 체크하고 차량내의 고장 유 무 진단 시스템 개발이다. 시스템 엔진 정보 추출을 위해 차량 CAN 통신을 이용하고 정보 전송을 위해 ZigBee를 통해 데이터 전송을 한다. 차량 CAN을 위해 차량에서 자체 제공되는 OBD-II 프로토콜을 사용하여 차량의 각종 센서 정보 및 O2 센서 값을 통해 차량 상태 정보 및 배기 가스양을 계산한다. 주행 중인 자동차 엔진 및 내부 고장에 잘 알지 못하는 일반 사용자를 위해 운행 중 실시간 차량의 자가진단 시스템 구축을 목적으로 하고 고장진단 프로토콜 전송을 위한 무선통신 인터페이스로 저 전력 저비용 ZigBee 통신 인터페이스를 구축한다. 자동차 그리고 진단 시스템의 통신을 위해 ZigBee 시스템을 통하여 효율적 저비용 통신 인터페이스를 구성하여 차량내의 엔진 및 각종 센서 정보 네트워크를 지원한다. 차량에서 전송되어 온 각종 센서정보는 ZigBee 기반을 통해 ZigBee 메인 컨트를 시스템에 전송된다. 차량에 이상이 생겼을 때 트러블 코드를 저장하고 자동차가 정비소에 갔을 때 정확한 판단을 하여 신속하게 처리 할 수 있게 해 주며 자동차에 대해서 잘 알지 못하는 운전자에게 정확한 정보를 제공한다. 또한 멀티미디어 시스템 기능을 추가하고 주행 중 무선 인터넷이 가능하도록 시스템을 확장한다. 마지막으로 주행 중 차량 자가진단을 위해 저 전력 임베디드 리눅스 시스템을 구축하고 실 실험을 통하여 구현하고 검증한다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study provides to car driver with car exhaust gas and sensor information which are car trouble code in engine and many sensors when the car has some problems. This is to provide car manager with many information of car sensors when we go to vehicle maintenance. For example, information of engine RPM, fuel system, intake air temperature, air flow sensors and oxygen sensors can provide to owner or garage, and also add to multimedia system for mp3 files and video files. This system consists of embedded linux system of low power while driving the car which uses OBD-II protocols and zigbee communication interface from CAN communication of car system to self-diagnosis embedded system of car. Finally, low power embedded system has a lot of application and OBD-II protocols for embedded linux system and CAN communication which get sensor informations of car control sensor system while driving the car.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

논문에서는 시스템 평균 전류 사용량 체크를 위해 전력 측정 스위칭 장치에서의 안전 작동 구역 (SOA : Safe Operating Area) 에서 테스트 하였다. 다음 식 1은 사용 전력 값 계산식에 해당한다.
본 논문에서 사용된 주요 기술은 ZigBee 기술로 노드의 확장성, 저전력, 소용량의 데이터 처리에 적합한 기술이다. ZigBee의 가장 큰 특징은 저전력소모로 ZigBee 칩은 동작 시 전력 소모가 2(hnA 내외로 저전력 기술을 (UWB의 전력소모가 200mW, 무선랜의 전력 소모가 1W) 사용하고 있고 ZigBee 는 저전력을 위해 DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum) 방식을 사용하며, ZigBee의 프로토콜 스택 크기는 32Kbyte를 넘지 않는다 [6],
본 논문에서는 자동차 자가 진단용 시스템을 위해 직접 임베디드 하드웨어를 제작 실험 하였다. 시스템 하드웨어 구성은 m표 1>과 같이 ARM11 Intel PXA270 CPU를 사용 구성하였다.
본 논문은 주행 중인 차량에 대해서 언제 어디서든 멀티미디어 시스템을 이용하면서 차량 내의 엔진 센서로부터 차량의 정보를 받아 고장 진단 및 트러블 코드를 운전자에게 직접 알려줌으로써 비전문가도 차량의 문제점을 파악하고 안전한 운행을 할 수 있도록 하였다. 그리고 ZigBee 기반 저전력 차량용 임베디드 시스템으로 전력 사용량을 최대로 줄여 배터리 부하의 데미지를 막고 ZigBee 통신을 통한 차량의 내부 상태 모니터링을 할 수 있는 시스템을 구성하였고 임베디드 리눅스 시스템을 차량내의 센서 정보를 통해 고장 진단용 시스템을 구성하는 것이다.

제안 방법

OBD-n 프로토콜은 12개 이상의 차량내의 CAN 통신 프로토콜들을 지원하여 각기 다른 차량들의 프로토콜들을 자동으로 세팅하며 AT 커맨드를 지원하여 사용자 중심의 환경을 구축하였다. 또한 차량 배터리 모니터링을 위하여 전압 입력과 저전력 CMOS 디자인을 구현하였다.
할 수 있도록 하였다. 그리고 ZigBee 기반 저전력 차량용 임베디드 시스템으로 전력 사용량을 최대로 줄여 배터리 부하의 데미지를 막고 ZigBee 통신을 통한 차량의 내부 상태 모니터링을 할 수 있는 시스템을 구성하였고 임베디드 리눅스 시스템을 차량내의 센서 정보를 통해 고장 진단용 시스템을 구성하는 것이다. 하지만 아직 전 차량에 대한 확장성과 호환성에 문제가 있고, 사용자가 손쉽게 연결을 위한 인터페이스가 부족한 실정이 다이에 앞으로 개선해 가야 할 문제점이라고 볼 수 있다.
4 프로토콜을 사용하였다. 그리고 멀티미디어 파일을 다운로드 하기위해 무선 통신 인터페이스를 확장 구성하였다.<그림 9>는 실제 Qt3.
사용자 중심의 환경을 구축하였다. 또한 차량 배터리 모니터링을 위하여 전압 입력과 저전력 CMOS 디자인을 구현하였다. 통신 인터페이스로는 RS232, USB를 지원한다.
본 논문에서 자동차의 안정성 확보와 Car Control Systeme 주행 중인 자동차에서 실시간으로 자신의 차량에 대한 이상 유무 및 엔진 상태 등을 체크 하여 안전한 운행을 도와주는 자가진단시스템 및 동영상과 MP3 등의 멀티미디어 컨텐츠를 즐길 수 있는 미디어 시스템 그리고 차량 센서 시스템으로부터 단말기 또는 정비소로 효율적 저비용 데이터를 전송하기위해 802.15.4 프로토콜 ZigBee 통신 인터페이스를 구성한다.
CAN 통신을 한다. 수집된 센서 정보들은 자동차 매니저 인터페이스를 구성하여 차량내의 진단 내용을 사용자가 점검 할 수 있도록 GUI를 구성하였다. 효율적 저비용 통신 인터페이스를 위해 802.
<표 2>는 해당 시스템 하드웨어 스펙이다. 자동차 내의 CAN 통신을 위해 OBD-II 프로토콜 구성하여 RS232로 컨버트하여 자동차에서 사용되는 9가지 프로토콜을 제공하고 인터페이스 부는 차량에 사용되는 프로토콜과 동기화를 이루고 F/W 수준의 커맨드 프로토콜 인터페이스를 제공한다. 그리고 커맨드 프로토콜 인터프린터는 차량 내부에서 나오는 데이터 프로토콜을 받아 헥사, 데시멀디지트 스트링 값으로 변환한다.
시스템 하드웨어 구성은 m표 1>과 같이 ARM11 Intel PXA270 CPU를 사용 구성하였다. 차량 자가진단용 임베디드 시스템은 차세대 X-SCALE 기반으로 개발된 시스템으로서 시스템내에 무선 이더네 UART, USB, LCD 컨트롤러 등이 내장되어 있으며, Embedded Linux, WinCE OS를 포팅하여 여러 가지 응용 및 시스템 호환에 적합하도록 디자인 하여 멀티미디어 미치 여러가지 응용 프로그램에 기능을 구현 할 수 있도록 하였다. 또한 확장 80x2 표트를 구성하여 확장가능하도록 디자인하였다.

대상 데이터

본 논문의 자동차 시스템을 위한 자가 진단용 임베디드 리눅스 시스템 구성은 임베디드 리눅스 소프트웨어 시스템 부분과 저전력 ARM 11 CPU> 사용한 내장형 하드웨어 시스템으로 구성되어 있다. <그림 1>에 임베디드 시스템 하드웨어 구성 블록 도를 나타낸다.
하였다. 시스템 하드웨어 구성은 m표 1>과 같이 ARM11 Intel PXA270 CPU를 사용 구성하였다. 차량 자가진단용 임베디드 시스템은 차세대 X-SCALE 기반으로 개발된 시스템으로서 시스템내에 무선 이더네 UART, USB, LCD 컨트롤러 등이 내장되어 있으며, Embedded Linux, WinCE OS를 포팅하여 여러 가지 응용 및 시스템 호환에 적합하도록 디자인 하여 멀티미디어 미치 여러가지 응용 프로그램에 기능을 구현 할 수 있도록 하였다.
시스템으로 전송된다. 테스트용 차량은 현대 EF-Soimta 2004년식 ISO₁₉14-2 프로토콜을 사용하였다. <그림 10, 11, 12> 그리고 <그림 13>은 실험구현 유저 GUI를 나타낸다.

이론/모형

차량용 자가진단 CAN 통신 인터페이스를 위해 OBD-II 프로토콜을 사용한다.<그림 2>는 차량 내의 센서 정보 중에 02 센서를 포함한 입출력 시스템을 대표적으로 보여주고 있다.

성능/효과

본 논문의 차량 자가 진단 임베디드 시스템을 통해 대부분의 운전자가 자동차의 이상 현상이 발생 했을 때 피부로 느끼지 못하여 자동차 내부 이상 현상을 인지하지 못한 채 운행을 하거나 차량정비소에서 정비를 받아야 알 수 있는 정보를 실시간으로 눈으로 확인하여 DTC 정보를 확인하고 트러블 코드에 대한 구체적인 정보를 제공해 줌으로써 차량 정비를 정상적으로 유도하고 차량의 안전성을 보장 할 수 있다.
있다. 차량용 임베디드 시스템들의 평균 전력 사용량이 보통 10W를 훨씬 넘어간다는 점에서 본 시스템에서 평균 전력량은 8.16W를 보이고 있다.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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