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가속도계를 이용한 파고 알고리즘 개선에 관한 연구
A Study on Improvement of Wave Height Algorithm using Accelerometer 원문보기

The journal of the institute of internet, broadcasting and communication : JIIBC, v.14 no.6, 2014년, pp.215 - 220  

정동근 (을지대학교 의료IT마케팅학과) ,  임명재 (을지대학교 의료IT마케팅학과) ,  이준택 (한국경영정보연구소)

초록
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파고 부이에 설치된 가속도센서를 통해 가속도 값을 측정하고, 이를 통해 파고를 계산하는 알고리즘은 대부분 측정된 가속도값의 이중적분을 취하여 구하고 있다. 이와 같은 적분과정은 오차의 누적을 수반하게 되며, 오차의 누적은, 자칫 오측정 및 시스템의 불안정으로 이어질 수 있다. 한편, 해수면의 물입자 운동은 주기적이며 타원운동을 하고 있다는 사실이 잘 알려져 있다. 이러한 사실로 부터, 선형적 관계를 이용하여 타원 운동식을 직접 계산할 수 있으며, 이에 대한 최소값을 구함으로써 파고를 얻을 수 있게 된다. 본 연구는, 이중 적분 과정을 통해 수반되는 오차누적의 영향을 최소화하는 방법으로서 선형적 관계의 이용가능성을 확보하고자 하는데 그 목적이 있다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Most of studies on wave height algorithms that are using at buoys describe algorithms using double integral to determine the position data from the acceleration data measured from the accelerometer. but sometimes, it can involve some cumulative error in that process, and result in misjudgment or uns...

주제어

#Wave Height Algorithm   #Accelerometer   #Buoy   #Small water wave  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이러한 과정에서 누적되는 오차의 문제는 자칫 시스템을 불안정하게 만들 수 있으며, 그로부터 발생하는 오측의 가능성을 항상 안고 있게되어 이에 대한 각종의 대책이 수반되게 된다. 본 연구에서는 해수면의 물 입자의 운동이 타원운동임에 착안하여 가속도 측정을 통해 적분과정없이 실시간적으로 파고와 주기를 계산할 수 있음을 보이고 이로부터 알고리즘 개선의 가능성을 확인해보고자 한다.
  • 아울러 속도 데이터의 적분과정에서는 적분연산 전후에 고주파필터를 사용함으로써, 연산과정에서 발생할지 모를 외란적 요소를 제거하고자 하였다. 그림 3은 파고측정을 위해 제작된 파고발생기이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
기상청에서 기상 및 해상상황을 자동으로 관측하기 위한 무인 모니터링 시스템을 어떻게 사용하고 있는가? 또한 해양이라는 특수환경으로 인해 위험부담이 크고 막대한 시간과 비용을 초래하므로, 이를 극복하기 위한 무인 모니터링 시스템의 구축이 절실한 상황이다. 국내적으로는 이러한 해양기상 관측을 위해 기상청에서 한반도 5개 지점에 해양에서의 기상 및 해상상황을 자동으로 관측하기 위한 장비로 부이에 각종 기상관측 센서 및 해양 관측 센서를 설치하여 무선통신으로 육상에 실시간으로 송신하는 해양자동기상관측장비를 구축하여 실시간으로 수집되는 해상 기상 관측 자료로 구지적인 해상예보, 기상예보 모델 및 특보 발표에 사용하고 있다.
항만에서 해양환경 요인에 대한 실시간 모니터링이 필요한 이유는? 항만에서의 안정적이고 효율적인 관리, 해난사고등에 의한 유류오염, 적조 등에 대비한 해양환경의 실시간 자료획득 그리고 이상파고, 이상조위, 태풍 등에 의한 피해를 최대한 방지하여 인적/물적 손실등의 해난 재해를 줄이기 위해서는 해양환경 요인에 대한 실시간 모니터링이 필요하다. 또한 해양이라는 특수환경으로 인해 위험부담이 크고 막대한 시간과 비용을 초래하므로, 이를 극복하기 위한 무인 모니터링 시스템의 구축이 절실한 상황이다.
부이는 어떻게 데이터를 취득하는가? 부이(buoy)는 해수면에 놓여져 내부 가속도계로부터 가속도 데이터를 취득한다. 취득된 가속도 데이터는 시간에 대한 2번의 적분과정을 거쳐 위치를 계산할 수 있다.
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참고문헌 (6)

  1. J.S.Choi, H.R.Shin, J.W.Seo, J.S.Kim, S.W.Park, D.K.Chung, J.S.Park, L.H.Kim and T.Y.Park, "Wave Height Algorithm and Sendor Development using Accelerometer," Conference of The Korean Society of Marine Engineering, pp.291-296, 2009 

  2. Johan Kuperus, "Wave Monitoring using Wireless Sensor Nodes," Master's Thesis, The Univ. of Melbourne. Dept. of Electrical Engineering. 2009. 

  3. M.C.Marimon, N.J.Libatique, "Development and Evaluation of Wave Sensor Nodes for Ocean Wave Monitoring,", IEEE, Systems Journal. Vol.PP, pp. 1-11, oct, 2013 

  4. Alexandra Techet, READINGS/L9 : Free Surface Water Waves, Hydrodynamics (13. 012), Course Number. 2.016, MIT Open-Course Ware. 

  5. Young, Sic, Na., Dong, Kun, Chung., Ki, Young, Lee., " Smartphone Controller using 3-D Acceleration Sensor", The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication., JIIBC,10,4(2010),23-28 

  6. Hyun,moon,Park.,"A Study for Context-Awareness based on Multi-Sensor in the Smart-Clothing, JIIBC,13,3(2013)71-78 

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