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다중 센서 어레이 신호 검증을 위한 플랫폼 설계
Platform Design for Multiple Sensor Array Signal Verification 원문보기

한국정보통신학회논문지 = Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.15 no.11, 2011년, pp.2480 - 2487  

박종식 (숭실대학교 전자공학과) ,  이성수 (숭실대학교 전자공학과)

초록
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최근 환경 감시용 센서장치, 유비쿼터스 센서 네트워크, 지능형 로봇의 센서와 같이 다양한 분야에서 센서를 이용한 감지, 검출 시스템이 날로 증가하고 있다. 센서 데이터는 센서의 물리적 상태 변화나 화학적 반응을 통하여 측정하게 된다. 하지만 센서의 노후화나 다양한 측정 환경으로 인하여 데이터 오류가 발생할 문제점이 있다. 따라서 센서 데이터의 신뢰성 확보가 필요하다. 따라서 본 논문에서는 다양한 센서에 적용 가능한 신뢰성 있는 센서 신호 처리 플랫폼을 제안하고자 한다. 신뢰성 확보를 위하여 다수의 동일 센서를 복수의 어레이 구조로 배치하고 사용하였다. 여러 센서의 측정된 데이터의 시간적 상관관계와 공간적 상관관계를 이용하는 신호처리 알고리즘을 이용하여 센서 데이터를 보정함으로써 센서 데이터의 신뢰성을 향상 시켰다. 또한 다양한 환경에서 센서의 이상 유무 확인 및 데이터를 확인하기 위하여 플랫폼 구성요소 간 통신을 위한 전용 프로토콜을 개발하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

As sensor technology grows up in fields such as environmental hazards detecting system, ubiquitous sensor network, intelligent robot, the sensing and detecting system for sensor is increasing. The sensor data is measured by change of chemical and physical status. Because of decrepit sensor or variou...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 논문에서는 다양한 센서에 적용 가능한 센서 신호처리 플랫폼을 제안하고자 한다. 센서 데이터는 센서의 물리적 상태 변화나 화학적 반응을 통하여 측정되게 되며 측정된 신호들은 복잡성과 비선형성의 특성을 나타낸다.
  • 본 논문에서는 다중 센서 어레이 신호처리 플랫폼 및 검증 플랫폼을 제안하였다. 여러 센서 의 측정된 데이터의 시간적 상관관계와 공간적 상관관계를 이용하는 알고리즘을 이용하여 센서 데이터의 신뢰성을 향상 시켰으며, 여러 센서 어레이 형태와 센서의 데이터 정밀도에 대응할 수 있도록 신호처리의 확장성과 범용성을 확보하였다.
  • 센서 데이터는 센서의 물리적 상태 변화나 화학적 반응을 통하여 측정되게 되며 측정된 신호들은 복잡성과 비선형성의 특성을 나타낸다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 다수의 동일 센서를 복수의 어레이 구조로 배치하고 사용함으로써 신뢰성을 확보하고자 한다. 즉 복수의 어레이 구조의 센서로부터 측정된 다수의 데이터들이 가지는 시간적또는 공간적 상관관계를 이용한 신호처리 알고리즘을 수행함으로써 센서의 노후화나 오류로 발생되는 데이터를 보정함으로써 센서 데이터의 신뢰성을 향상 시킬 수 있다.
  • 그림 2과 같이 총 64개의 센서 어레이 구조로 이루어져 있다. 이런 화학적 반응 센서는 센서의 노후나 오류 등이 발생 할 확률이 높음에 따라 신뢰성을 높이기 위하여 여러 개의 센서들을 어레이 형태로 배열하여 사용하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
센서부는 어떻게 구성이 되는가? 센서부는 Sensor array 와 Signal Readout Circuit과 Digial Control Block으로 구성이 된다. Sensor array는 1개 이상의 센서들이 총 64개의 array 구조로 이루어져 있다.
Signal Readout Block에서는 센서의 신호를 검출하기 위하여 어떤 방식을 사용하는가? Signal Readout Block에서는 센서의 신호를 검출하기 위하여 C-V 변환 (Current to Voltage) 방식을 사용한다[3]. 전류 바이어스를 통해 센서의 저항값을 전압으로 변환하고 ADC(Analog to Digtal)을 통해 디지털 신호로 변환한다[4].
화학적 반응을 이용하는 센서의 수명이 다른 일반적인 센서보다 적은 이유는 무엇인가? 화학적 반응을 이용하는 센서는 수명이 다른 일반적인 센서보다 적다. 그 이유는 센서의 반응점(Gate)이 외부로 노출되어 직접 화학물질과 접촉하기 때문이다[5]. 그래서 센서 플랫폼 운용 중에 센서장치가 고장 나는 것을 대비하기 위하여 동일한 종류의 센서를 복수로 사용하여 센서 어레이 구조를 이루는 것이 일반적이다.
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참고문헌 (6)

  1. Lei Wang, Johannessen, E.A, Hammond, P.A, "A Programmable Microsystem Using System-on-Chip for Real-time Biotelemetry", IEEE Transactions on Biomedical Engineering, Vol. 52, No. 7, July, 2005. 

  2. Lei Wang, Guang-Zhong Yang, Jin Huang, "A Wireless Biomedical Signal Interface System-on-Chip for Body Sensor Networks", IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems, Vol. 4, No. 2, April, 2010. 

  3. M. Grassi, P. Malcovati, A, Baschirotto, "A 160 dB Equivalent Dynamic Range Auto-Scaling Interface for Resistive Gas Sensors Arrays", IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol. 42, no. 3, pp. 518-528, Mar. 2007. 

  4. J.C. Ha, G.S Yeon, Y.S Shin, "Design of the Sensor CMOS Interface for $8{\times}8$ CNT Gas Sensor Array", Asian Conference on Chemical Sensors, 2009. 

  5. T. Sakurai, "Perspectives on Power-Aware Electronics", Technical Digest of International Solid-State Circuit Conference, pp. 26-29, 2003. 

  6. "OpenCore 8051", http://www.opensocres.org/" 

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