최근 여행인구가 늘어나면서 캐리어에 대한 관심이 높아지고 있다. 이에 따라 캐리어에 대한 기술이 다양하게 개발되고 있으며, 대표적으로 스마트 캐리어가 많이 사용되고 있다. 그러나 스마트 캐리어는 기울기 센서에 의한 속도 제어시스템을 사용하기 때문에 여러 가지 원인에 의해 잡음 등이 발생한다. 이로 인해 급격한 구동이나 누적오차에 의한 오동작의 소지가 많다. 따라서 본 연구는 기존 시스템의 단점을 보완하기 위해 FIR 저역통과필터를 설계하여 기울기 센서에 적용하여 잡음에 강인한 센싱시스템을 구현하였다.
최근 여행인구가 늘어나면서 캐리어에 대한 관심이 높아지고 있다. 이에 따라 캐리어에 대한 기술이 다양하게 개발되고 있으며, 대표적으로 스마트 캐리어가 많이 사용되고 있다. 그러나 스마트 캐리어는 기울기 센서에 의한 속도 제어시스템을 사용하기 때문에 여러 가지 원인에 의해 잡음 등이 발생한다. 이로 인해 급격한 구동이나 누적오차에 의한 오동작의 소지가 많다. 따라서 본 연구는 기존 시스템의 단점을 보완하기 위해 FIR 저역통과필터를 설계하여 기울기 센서에 적용하여 잡음에 강인한 센싱시스템을 구현하였다.
As the number of tourist has been increased recently, the interest level in the carriers was elevated. Hence, the technologies on the carriers have been developed variously, and smart carriers are widely used. However, noises are occurred with multiple causes since smart carrier uses the speed contr...
As the number of tourist has been increased recently, the interest level in the carriers was elevated. Hence, the technologies on the carriers have been developed variously, and smart carriers are widely used. However, noises are occurred with multiple causes since smart carrier uses the speed control system by gradient sensor. Because of this, the possibility of wrong operation is high by abrupt operation or cumulative error. Therefore, FIR low pass filter was designed and applied in the gradient sensor to realize the strong sensing system against the noise so as to supplement the weaknesses of the existing system in this article.
As the number of tourist has been increased recently, the interest level in the carriers was elevated. Hence, the technologies on the carriers have been developed variously, and smart carriers are widely used. However, noises are occurred with multiple causes since smart carrier uses the speed control system by gradient sensor. Because of this, the possibility of wrong operation is high by abrupt operation or cumulative error. Therefore, FIR low pass filter was designed and applied in the gradient sensor to realize the strong sensing system against the noise so as to supplement the weaknesses of the existing system in this article.
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문제 정의
이로 인해 제품의 효율성 및 안정성이 감소하는 현상이 발생한다. 따라서 본 연구에서는 기울기 센서에 FIR 저역통과필터를 설계하여 잡음을 제거하는 시스템을 구현하였다.
본 논문은 기존 캐리어의 단점을 보안한 스마트 캐리어에 사용되는 노이즈 처리를 포함한 센싱 시스템을 제안하였다.
제안 방법
그리고 70° 이상으로 높아지면 캐리어가 넘어진 상황이라 판단하고 모터가 정지하도록 설계하였다.
먼저 FIR 필터의 성능을 검증하기 위해, 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하여 노이즈가 제거되는지 실험하였다. 그리고 다양한 필터를 시뮬레이션하여 그중 가장 우수한 필터를 적용하여 설계하였다. 시뮬레이션을 통해 원 신호에서 노이즈가 제거된 신호를 그림 6에 나타내었다.
다음은 FIR 필터를 구현하여 가속도 센서의 출력과 필터의 출력을 비교하였다. 그림 7의 파형 중 위의 파형이 필터를 추가하지 않은 원 신호, 아래의 파형이 필터를 추가한 후의 가속도 센서의 출력 파형이다.
먼저 FIR 필터의 성능을 검증하기 위해, 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하여 노이즈가 제거되는지 실험하였다. 그리고 다양한 필터를 시뮬레이션하여 그중 가장 우수한 필터를 적용하여 설계하였다.
본 논문에서 제안한 스마트 캐리어는 기존의 캐리어에 기울어진 정도를 측정할 수 있는 3축 가속도 센서 ADXL-335와 가속도 센서의 값에 따라 속도를 조절하는 모터드라이버 L298N과 모터를 추가한 것이다. 평소에는 캐리어가 많이 기울어져 있을수록 속도가 빨라지고, 기울기가 0 ~ 20° 에서는 캐리어의 급발진을 방지하기 위해 가속도 센서가 동작하지 않도록 설정하였다.
그리고 70° 이상으로 높아지면 캐리어가 넘어진 상황이라 판단하고 모터가 정지하도록 설계하였다. 스마트 캐리어의 방향 제어는 기울기의 또 다른 축 데이터를 수신하여 조건문을 통해 좌우 방향제어가 되도록 구현하였다.
평소에는 캐리어가 많이 기울어져 있을수록 속도가 빨라지고, 기울기가 0 ~ 20° 에서는 캐리어의 급발진을 방지하기 위해 가속도 센서가 동작하지 않도록 설정하였다.
성능/효과
FIR 필터의 설정을 바꾸어가며 여러번 실험을 진행하여 가속도 센서에 가장 적합한 필터를 설계할 수 있었다. FIR 필터를 적용함으로 원래의 신호에 있던 잡음이 많이 감소되었음을 알 수 있다.
본 논문에서 제안한 센싱 시스템은 일정 수준의 잡음에 훼손된 경우에도 우수한 성능을 내는 것이 가능하다. 사용되는 장소의 특성에 따라 필터의 성능을 조절한다면 스마트 캐리어 뿐만 아니라 센서가 사용되는 모든 분야에서 효과적으로 사용될 것으로 사료된다.
시스템을 구현하여 센서의 성능을 확인한 결과, 잡음이 섞인 센서신호 중 상당부분의 노이즈 제거 가능했다. 이를 통해 노이즈가 제거된 센서의 신호를 받아 오작동의 요소가 적은 시스템 구현이 가능하다.
후속연구
본 논문에서 제안한 센싱 시스템은 일정 수준의 잡음에 훼손된 경우에도 우수한 성능을 내는 것이 가능하다. 사용되는 장소의 특성에 따라 필터의 성능을 조절한다면 스마트 캐리어 뿐만 아니라 센서가 사용되는 모든 분야에서 효과적으로 사용될 것으로 사료된다.
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