본 논문에서는 수동 RFID 환경 아래서 공간/시간 정보를 효과적으로 활용하여, 기존 연구결과에 비해 추정 오차를 감소시킴과 동시에 경제성을 향상시키는 새로운 위치 추정 기법을 개발하고자 한다. 기본적으로 이동로봇이 일련의 직선 구간을 구간별로 정속 주행하며 또한 매 순간 이동로봇에 의해 감지되는 태그의 수는 한 개 이하라고 가정한다. 이러한 가정 아래서, 이동로봇이 위치 정보가 알려진 태그의 감지 범위를 경유하는 과정에서의 시간 정보를 이용하여, 주어진 구간에 대해서 이미 알려져 있는 지점을 출발하여 정속으로 직선 주행하는 이동로봇의 속도 및 위치를 추정하는 알고리즘을 개발한다.
기존의 웹 서비스가 수동적이고, 단방향 통신을 축으로 뒀다면 현재의 웹 서비스는 점차 능동적이고 변화되었으며, 양방향 통신 환경을 지향하게 되었다. 이러한 웹 서비스 변화의 흐름을 일컬어 웹 2.0이라 한다. 웹 2.0 세대를 살아가는 사용자들은 기존과 다른 다양한 정보의 홍수에 노출되게 되었다. 이들은 일방적이고, 제한적인 정보를 얻는 기존 환경에서 탈피, 스스로 가치 있는 정보를 생산해 내기 시작했고, 이렇게 생산된 정보는 인터넷을 통해 다른 사용자와 교류하며 더욱 가치 있는 정보를 창출해 나가고 있다. 이런 발전 과정에서 지속적으로 더욱 더 커져가는 정보를 더 빠르고 정확하게 공유하는 기술이 필요하게 되었고, 현재 이런 필요성을 충족시키는데 유용한 기술의 한 갈래로 나온 것이 태그와 시맨틱 웹으로 대표되는 온톨로지 이다. 태그는 정보의 주제나 표제를 나타내는 단어를 해당 컨텐츠 정보를 제공하는 사이트에서 정보 분류 단위로 사용, 이를 통한 더 빠른 정보 공유를 할 수 있게 되었다. 시맨틱 웹은 현재의 인터넷과 같은 다양한 리소스에 대한 정보와 자원 사이의 관계-의미 정보를 기계(컴퓨터)가 처리할 수 있는 온톨로지 형태로 표현하고, 이를 자동화된 기계(컴퓨터)가 처리하도록 하는 기술이다. 이 논문에서는 웹 2.0의 대표기술이라 할 수 있는 온톨로지 기법을 이용, 기존 태그의 정보 분류 효율을 높이기 위한 태그와 태그의 의미관계 형성을 제안하였다.
기존의 웹서비스가 정적이고 수동적인데 반해 최근의 웹 서비스는 점차 동적이고 능동적으로 변화하고 있다. 이러한 웹서비스 변화의 흐름을 잘 반영하는 것이 웹 2.0이다. 웹 2.0에서 대부분의 정보는 사용자에 의해 생산되고, 사용자가 붙인 태그(tag)에 의해 분류되어진다. 그러나 현재 태그에 관한 서비스 및 연구들은 태깅(tagging) 방법에 대한 연구를 비롯해 이를 표현하기 위한 tag cloud에 초점이 맞춰져 진행됨에 따라, 다양한 태그 정보자원 간의 체계와 연결 관계인 지식체계를 제공하지 못하고 있다. 이에 본 논문에서는 체계화된 지식표현을 위해 웹상에 편재되어 있는 학습 관련 리소스(resources) 및 태그들를 수집한다. 이를 사용자가 요청한 검색 키워드와 연관성이 있는 태그 정보들을 맵핑 및 클러스터링하여 최적화된 표현 형식인 토픽 맵(topic map)화하기 위한 시스템을 제안하며, 이 중 토픽 맵 생성을 위한 초기 연구 단계로서, 연관 태그들 간의 맵핑 및 클러스터링을 위한 알고리즘 제시를 중심으로 소개한다.
본 논문에서는 Smart Floor라는 새로운 개념의 정보공간을 제안한다. Smart Floor는 이동로봇의 경로유도에 필요한 정보를 저장하고 있는 공간으로, 이동로봇은 외부의 도움 없이 목표위치에 도달할 수 있다. 이를 위하여 RFID 태그 포장을 통하여 Smart Floor를 구현하고, UHF(Ultra High Frequency) 대역의 수동 RFID 시스템을 장착한 이동로봇을 제작하였다. Smart Floor에 저장되는 정보는 Q학습을 통해 미리 시뮬레이션 된 값으로, 임의의 시작위치에서 목표위치까지 가는데 필요한 방향값과 Q값이다. 본 연구는 Smart Floor의 구성과 정보를 이용하는 이동로봇 어플리케이션 개발에 도움을 줄 것이다.
안전한 유비쿼터스 환경 구축을 위해 RFID 시스템 인증 프로토콜들이 제안되어 왔다. 하지만 기존 프로토콜들은 최근의 다양한 공격 방법들에 적절히 대응하지 못하거나, 대량의 태그를 인증하기 위해 많은 해시 연산을 필요로 하기 때문에 효율성의 문제가 있다. 이에 본 논문에서는 효율성을 고려한 해시 함수 기반의 안전한 RFID 인증 프로토콜을 제안한다. 제안하는 인증 프로토콜은 공격자에 의한 수동적 공격과 능동적 공격에 안전하며, 태그와 데이터베이스는 상호 인증에 각각 두 번과 세 번의 해시 연산만을 필요로 한다. 따라서 대량의 태그를 처리해야 하는 데이터베이스와 저가의 태그로 구성된 RFID 시스템 환경에 효과적으로 동작한다.
최근 새로운 형태의 네트워크 환경인 유비쿼터스 컴퓨팅에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 논문에서는 유비쿼터스 환경을 구현하기 위한 핵심적인 기술을 Ad hoc 네트워크와 스마트 태그 기술로 규정하고, 스마트 태그와 관련한 RFID 태그의 보안 서비스에 대한 연구를 수행하고자 한다. 이는 RFID 태그가 유비쿼터스 컴퓨팅과 관련된 인프라에 적용되기 위해서는 중요한 몇 가지 기술적인 요소와 구조가 고려되어야 하며, RFID 태그의 보안성이 기술적인 측면의 핵심중에 하나로 규정되기 때문이다. 특히, 안전한 유비쿼터스 환경을 구현하기 위해 RF통신을 수행하는 수동헝 RFID 태그의 경우 태그 가격의 경제성을 보장하는 보안 서비스 및 이를 관리할 수 있는 기술적인 사항과 능동형 RFID 태그에 적용이 가능한 보안 서비스 및 네트워크 관리 기술이 절실히 요구되는 실정이다. 따라서 본 논문에서는 수동형 RFID 태그를 기반으로 구성된 네트워크에서 안전한 인증 후 태그 서비스에 따른 인증 레벨을 설정하여 동일한 서비스를 제공할 경우 이를 관리하는 프로토콜과 능동형 RFID 태그로 이루어진 네트워크에서 현재 위치 및 서비스 등록 과정을 수행하여 불법적인 RFID 태그에 대한 보안 서비스뿐만 아니라 서비스를 단일 서비스와 그룹 서비스로 구분해 안전한 통신 방식을 제안하고자 한다.
출석체크를 자동으로 하는 시스템으로 QR 코드나 NFC 등의 전자 태그기반 방식들이 있으나 태깅을 수동으로 해야 하는 불편함과 함께 태그의 물리적 파손 문제 등의 단점이 그 확산에 제한 사항으로 작용하고 있다. 본 논문에서는, 태그 기반 대신 Bluetooth Low Energy(BLE) 비콘 신호를 학생들의 스마트폰으로 수신하여 위치와 시간을 확인함으로 출석을 자동으로 체크하는 경제적이고 안정적인 출결 시스템을 제안한다. 나아가, 시스템 초기 및 유지 비용을 구성하는 요인들을 분석하고, 시스템의 안정적 운영을 보장하는 제한조건 하에서 BLE 비콘의 설치 및 운영의 경제성을 높이기 위한 추가적 변인들을 열거하고 변인들 간의 trade-off를 고려하여 시스템을 설계해야 함을 보였다.
본 논문에서는 UHF 대역 수동 RFID 태그(UHF-band passive RFID tag) 칩 제작에 필수적인 요소인 쇼트키(Schottky) 다이오드를 CMOS 공정으로 제작하고 크기에 따른 특성을 분석하였으며 이를 이용하여 전압체배기를 설계하였다. 쇼트키 다이오드는 Titanium-Silicon 접합을 이용하여 제작되었으며, $4{\times}10{\times}10\;{\mu}m^{2}$의 면적을 가지는 쇼트키 다이오드는 $20\;{\mu}A$의 전류 구동에 대해 약 0.15 V의 순방향 전압 강하의 우수한 특성을 나타내었다. 역방향 파괴전압(breakdown)은 약 -9 V로 수동 RFID 태그칩의 전압체배기에 사용될 수 있는 충분한 값을 나타내었다. 제작된 쇼트키 다이오드의 소신호 등가모델을 이용하여 다이오드의 크기에 따른 순방향 전압강하와 입력 임피던스간의 trade-off에 대해 분석하였다. 이를 이용하여 제작된 6-단 전압체배기는 900 MHz 주파수, 200mV 최대 입력 전압에 대해 1.3 V이상의 출력 전압 특성을 나타내어 인식거리가 비교적 큰 수동형 태그에 적합한 특성을 나타내었다.
Internet of Things (IoT)의 성능 발전 및 보급으로 다양한 위치 기반 서비스가 제공되고 있으며, 요구되는 서비스의 목적에 맞게 다양한 거리 추정 기법들이 연구되고 있다. 기존 거리 추정 기법은 태그와 앵커가 직접 신호를 교환하여 거리를 추정하기 때문에 대규모 IoT 환경에서 통신 자원을 효율적으로 사용하지 못하다는 한계점을 갖는다. 이러한 한계점을 극복하기 위해 능동적-수동적 거리 추정 기법들이 제안되었으나, 클록 드리프트 오차에 대한 이론적인 수렴성 보장과 거리 추정 기법의 특징에 대한 분석이 부족하여 정밀한 측위 결과를 도출하기 어려울 수 있다. 본 논문에서는 대규모 IoT 환경에서 정밀 측위를 위해 클록 드리프트 오차를 반영한 개선된 능동적-수동적 거리 추정 기법을 제안한다. 시뮬레이션 결과, 제안하는 개선된 능동적-수동적 거리 추정 기법은 기존 능동적-수동적 거리 추정 기법 대비 최대 94.4%, 14.4% 거리 추정 성능을 개선할 수 있음을 확인했다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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