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다중센서 데이터 융합에서 이벤트 발생 빈도기반 가중치 부여
Multi-sensor Data Fusion Using Weighting Method based on Event Frequency 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.6 no.4, 2011년, pp.581 - 587  

서동혁 (극동대학교 멀티미디어학과) ,  유창근 (남서울대학교 전자공학과)

초록
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무선센서네트워크는 높은 수준의 상황정보를 추론할 수 있기 위해 이질적인 다중센서로 이루어질 필요가 있다. 다중센서에 의해 수집된 데이터를 상황 정보추론에 활용할 때 다중센서 데이터 융합이 필요하다. 본 논문에서는 Dempster-Shafer의 증거이론에 입각하여 무선센서네트워크에서의 데이터 융합할 때 센서별 가중치를 부여하는 방안을 제안하였다. 센서별 이벤트 발생빈도수를 기준으로 하였는데, 센서별 이벤트 발생 빈도수는 해당 센서가 입수한 상황데이터의 가중치를 계산하는데 반영해야 할 요소이다. 센서별 이벤트 발생빈도에 기초하여 가중치를 계산하였으며 이 가중치를 부여하여 다중센서 데이터 융합하였을 때 신뢰도가 더욱 뚜렷한 격차를 보이게 함으로써 상황정보를 추론함에 있어서 용이할 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

A wireless sensor network needs to consist of multi-sensors in order to infer a high level of information on circumstances. Data fusion, in turn, is required to utilize the data collected from multi-sensors for the inference of information on circumstances. The current paper, based on Dempster-Shaft...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 Dempster-Shafer의 증거이론에 입각하여 이기종 센서들의 측정 이벤트들을 융합할 때 센서별 기본확률배정함수에 가중치를 부여하는 방안을 제안한다. 그동안의 다중센서 데이터 융합 연구에서 Dempster-Shafer의 증거이론에 기반한 융합처리 시 융합하고자 하는 대상의 기본확률배정함수값들에 대해 가중치를 부여하지 않고 계산하였다.
  • 본 논문에서는 Dempster-Shafer증거이론을 이용하여 이질적인 이벤트 정보들을 융합 처리할 때에 융합 대상인 센서별 상황 데이터에 대하여 가중치를 부여하여야 함을 살펴보았다. 이때 센서별 이벤트 발생 빈도에 따라 가중치를 부여하는 방법을 도입하여 융합 대상인 센서별 상황데이터에 가중치를 부여한 후 융합 처리를 실시하였다.
  • 센서들은 센서의 역할에 따라 실제 상황을 파악하는데 대한 기여도가 차이가 있으므로 다중센서 데이터 융합에서 센서의 종류에 따라 가중치를 차등적으로 부여할 필요성이 있다. 본 논문의 목표는 Dempster-Shafer의 증거이론에 기초한 다중센서 데이터 융합을 함에 있어서 센서별 이벤트 값의 기본확률배정함수에 가중치를 부여하는 방안을 모색하고 이를 다중센서 데이터 융합에 반영하는데 있다.
  • c. 습도센서는 대기 중 습도를 측정하며 습도가 일정 값 이하일 경우 보고한다.
  • a. 온도센서는 온도변화폭이 일정범위를 넘을 경우 보고한다.

가설 설정

  • 무선센서네트워크 시스템은 실제 상황에 최대한 근접하게 상황 추론할 수 있어야 한다. 그동안 Dempster-Shafer 증거이론을 이용하여 다중센서 데이터 융합 처리를 함에 있어서 융합할 대상 값들은 동일한 가중치를 갖는 것으로 가정하여 계산했다. 실세계의 상황추론을 위한 다중센서 데이터 융합에 있어서 융합대상 값들에 대한 가중치를 부여해야 한다.
  • 즉, 첫 번째 위치 주변에 온도센서 100개, 조도센서 100개, 습도 센서가 100개 산포되어 있다. 두 번째 위치 주변에도 온도, 조도, 습도 센서가 각각 100개씩 산포되어 있다고 가정한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
다중센서 데이터 융합 연구는 어떠한 분야에서 관심을 받아왔는가? 다중센서 데이터 융합 연구는 항공우주, 지리정보, 로봇이동체관리 등 여러 분야에서 관심을 받아온 분야이다[1-7]. 무선센서네트워크를 이용하여 고수준의 상황정보를 획득하기 위한 연구가 증가함에 따라 무 선센서네트워크에서의 다중센서 데이터 융합처리에 관한 관심이 증가하고 있다[8-10].
다중센서 데이터 융합의 필요성이 대두되는 이유는 무엇인가? 무선센서네 트워크를 이용하여 실제 상황에 근접한 상황정보를 추론하기 위해서는 무선센서네트워크를 구성하는 단말노드의 센서들이 서로 다른 센서들로 이루어질 필요가 있다. 이때 이기종 다중센서들로 이루어진 무선 센서네트워크에서 각 센서들로부터 보내온 데이터들을 활용하여 상황정보를 추론하기 위해서는 다중센서 데이터 융합의 필요성이 대두된다.
산불감지를 위한 무선센서 네트워크 시스템의 환경에서 사용하는 센서 종류에는 무엇이 있는가? 1) 사용 센서 종류 : 온도센서, 조도센서, 습도센서 2) 센서별 이벤트 설정 :
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참고문헌 (16)

  1. 송민근, 박영진, "로봇의 자세 및 진동제어를 위한 칼만 필터 기반 다중 센서 데이터 융합 방법", 한국정밀공학회지, 제25권, 제4호, pp. 287-290, 2008. 

  2. 이주영, 한용수, 김유단, "다중센서 데이터 융합 필터를 이용한 무인항공기의 상태추정", 한국항공우주학회, 학술발표회논문집, pp.1052-1055, 2008. 

  3. 김영수 "센서네트워크에서의 효율적인 목표물 식별 기법(PATaCS)", 한국정보통신대학원, 박사학위논문, 2009. 

  4. 이정두, "Extended Kalman Filter를 이용한 이동 물체의 추적에 관한 연구", 금오공과대학교대학원, 석사학위논문, 2006. 

  5. 이용재, 고선준, 송종화, 이자성, "다중센서자료 시뮬레이터 설계 및 자료융합 알고리듬 개발", 한국항공우주학회지, 제34권, 제5호, pp. 93-100, 2006. 

  6. 박노욱, 이훈열, 지광훈, "다중 시기 SAR자료를 이용한 토지 피복 구분을 위한 특징 추출과 융합", 대한원격탐사학회지, 제21권, 제2호, pp. 145-162, 2005. 

  7. Malpica, J.A., Alonso, M.C., Sanz, M.A., "Dempster-Shafer Theory on geographic information systems : A survey", Elsevier Science B.V. , Amsterdam, Expert systems with applications, Volume 32, Issue 1, pp. 47-55, Jan., 2007. 

  8. Lohweg, V., Monks, U., "Sensor fusion by two-layer conflict solving" Cognitive Information Processing (CIP), 2010 2nd International Workshop on Issue Date: 14-16 pp. 370 - 375, Jun., 2010. 

  9. Koks, D., Challa, S., "An Introduction to Bayesian and Dempster-Shafer Data Fusion", DSTO Systems Sciences Laboratory, Commonwealth of Australia 2005. 

  10. Huadong Wu, Mel Siegel, and Sevim Ablay, .Sensor Fusion using Dempster-Shafer Theory II: Static Weighting and Kalman Filter-like Dynamic Weighting.,IMTC (IEEE annual Instrumentation and Measurement Technology Conference) 2003 proceedings, Vail, CO USA, May 20-22, 2003. 

  11. Dempster, A.P. ,"New Methods for Reasoning towards Posterior Distributions based on Sample Data", The Annals of Mathematical Statistics 37 : 355-374, 1966. 

  12. Dempster, A.P. ,"Upper and Lower Probablities Induced by a Multivalued Mapping", The Annals of Mathmatical Statistics 38, pp. 325-339, 1967. 

  13. Shafer, G. ,"A Mathmatical Theory of Evidence.", Princeton: Princeton University Press, 1976. 

  14. Hollnagel, E. , "Cognitive Reliability and Error Analysis Method - CREAM", Amsterdam : Elsevier, 1998. 

  15. Nuclear Regulatory Commission, "Technical Basis and Implementation Guidelines for a Technique for Human Event Analysis (ATTEANA)", NUREG-1624, 1999. 

  16. Rakowsky, U. ,"Fundamentals of Dempster- Shafer theory and its applications to system safety and reliability modeling", RTA #3-4, 2007. 

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