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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 발행연도
- 2013
- 저작권
- 서울과학기술대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수12
이 논문의 연구 히스토리 (6)
2017
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이 논문은 전자기파의 신호감쇠도(Reduced Signal Strength Indicator)를 이용하여 수중 무인 로봇의 위치 추정 시스템을 개발한다. 현존하는 수중 위치 추정시스템은 초음파의 수중 투과성능을 이용, 물체에 맞고 되돌아 오는 시간을 측정하여 거리 및 위치를 추정한다. 하지만 음파의 속도, 반사 특성으로 인해 근거리 정밀 탐지보다는 원거리 광역 탐지에 이용된다. 근거리 정밀 추정을 위해 전자기파의 특성을 이용한 수중 거리 추정 시스템 개발을 제시한다.
수중 환경에서 전자기파를 이용한 연구들은, 급격히 감쇠되는 특성으로 인해 개발이 잘 이루어지지 않았고, 대부분의 연구가 데이터 통신을 위한 용도로 진행되어 있다. 이러한 감쇠 특성을 이용하여, 이 논문에서는 수중에서 전자기파를 이용한 위치 추정을 시도해 보고자 한다. 우리는 안테나의 이득 및 송신 파워, 주파수 특성에 따른 식(FRIIS equation)과 매질의 도전율, 유전율, 투자율에 따른 공식(MAXWELL equation), 수중 환경이 변화하더라도 거리를 정확하게 추정할 수 있도록 환경 변수의 정의에 따른 보정 공식을 포함한 모델을 개발하였다. 제시된 모델을 가지고 일정 수심에서 매질의 변화가 있더라도, 상대적인 위치를 알 수 있는 방법을 소개 한다. 또한 이를 이용하여 수중 선형 거리에 따른 신호감쇠를 실험을 통해 검증하였다. 그리고 다중 주파수를 이용한 신호감쇠도를 측정하여 다수의 지역 노드와 로봇 간의 선형 거리를 획득하고, 삼각측량법을 이용한 평면 위치 추정 검증에도 성공하였다. 선형, 평면 위치추정의 결과를 바탕으로 3차원 위치 추정을 위한 깊이, 편향각(Polarization Loss Factor), 기울기(Inclination Loss Factor)에 따른 영향을 알아보기 위해 실험을 통한 검증을 진행한다.
수중 환경에서 전자기파를 이용한 연구들은, 급격히 감쇠되는 특성으로 인해 개발이 잘 이루어지지 않았고, 대부분의 연구가 데이터 통신을 위한 용도로 진행되어 있다. 이러한 감쇠 특성을 이용하여, 이 논문에서는 수중에서 전자기파를 이용한 위치 추정을 시도해 보고자 한다. 우리는 안테나의 이득 및 송신 파워, 주파수 특성에 따른 식(FRIIS equation)과 매질의 도전율, 유전율, 투자율에 따른 공식(MAXWELL equation), 수중 환경이 변화하더라도 거리를 정확하게 추정할 수 있도록 환경 변수의 정의에 따른 보정 공식을 포함한 모델을 개발하였다. 제시된 모델을 가지고 일정 수심에서 매질의 변화가 있더라도, 상대적인 위치를 알 수 있는 방법을 소개 한다. 또한 이를 이용하여 수중 선형 거리에 따른 신호감쇠를 실험을 통해 검증하였다. 그리고 다중 주파수를 이용한 신호감쇠도를 측정하여 다수의 지역 노드와 로봇 간의 선형 거리를 획득하고, 삼각측량법을 이용한 평면 위치 추정 검증에도 성공하였다. 선형, 평면 위치추정의 결과를 바탕으로 3차원 위치 추정을 위한 깊이, 편향각(Polarization Loss Factor), 기울기(Inclination Loss Factor)에 따른 영향을 알아보기 위해 실험을 통한 검증을 진행한다.
목차
요 약 ⅰ표 목 차 ⅱ그림목차 ⅱ기호설명 ⅳⅠ. 서 론 11.1 수중 위치 추정 시스템이란 31.2 수중 위치 추정 시스템의 추정원리 3Ⅱ. 전자기파의 안테나와 매질에 따른 특성 및 모델링 32.1 전자기파의 수중 특성 52.1.1 전자기파의 전파방식 52.2.2 매질에 따른 전자기파의 전파 62.1.3 안테나의 성능에 다른 전자기파의 전파 102.1.4 수중에서 전자기파의 전송 메커니즘 122.2 전자기파 전송 모델 검증 실험 152.2.1 실험 개요 152.2.2 수중 전자기파의 사용 가능성 확인 152.2.3 거리에 따른 감쇠 특성 162.2.4 주파수에 따른 감쇠 특성 172.2.5 안테나의 편향, 기울어짐에 따른 감쇠특성 18Ⅲ. RF를 이용한 수중 위치 추정 시스템 193.1 추정 기법 및 실험 개요 193.2 직선 거리 추정 기법 및 검증 213.3 2차원 위치 추정 기법 및 검증 243.4 3차원 위치 추정 기법 및 검증 30Ⅵ. 결 론 40참고문헌 41영문요약(ABSTRACT) 43감사의글 45
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