본 연구는 연속 회분식 반응기(SBR) 공정에서 시계열 데이터 마이닝을 이용하여 공정에 사용된 기기의 고장 진단 알고리즘 개발에 대한 내용을 보여주고 있다. 공정에서 비정상적인 반응을 유발하는 장비 관리에 대한 연구는 폭넓게 수행되고 있지 않으므로, 이러한 장비 진단은 소규모 하$\cdot$폐수처리장을 무인자동화로 통합관리에 유용하게 적용될 수 있다. 본 연구에서는 진동신호를 이용하여 무인자동화를 위해 선행되어야 하는 공정기기의 공장진단에 관한 알고리즘을 개발하였다.
본 연구에서는 효과적인 시계열 예측을 위하여 구간연산 기능을 갖는 신경망모델을 제안한다. 이는 기존의 FIR 네트워크의 동작특성을 구간연산으로 일반화함으로써 시계열 신호의 동적 특성을 효과적으로 반영할 뿐만 아니라 학습데이타 표현의 유연성을 증대시킨다. 이는 또한 실제 응용에서 신경망 입력 데이타에 내재할 수 있는 측정치 오류의 영향을 보완할 수 있게 하며 데이타 그룹화를 효과적으로 이룰 수 있게 함으로써 입력데이타의 양을 감축시키고 이로부터 학습의 효율을 개선한다. 본 논문에서는 구간연산을 이용하여 네트워크 동작특성, 학습알고리즘을 제시하고 실제 응용시스템에 이를 적용함으로써 제안된 이론의 유용성을 평가한다.
본 연구에서는 도시 가로망에서의 구간 통행시간을 예측하기 위하여 time-frequency 분석의 일종인 웨이브렛변환과 RBF신경망 모형을 이용한 예측모형을 개발하였다. 웨이브렛 변환을 이용한 시계열 자료 분석을 통해서 통행시간에 내재되어 있는 다양한 패턴의 특징을 추출함으로써 오전/오후의 첨두현상, 신호교차로의 현시주기 등 주기적으로 발생되는 요인들에 의해서 통행시간 시계열 자료의 패턴에 나타나는 규칙성을 분석해 내었다. 분석된 패턴정보에 대한 규명은 카오스 이론을 근간으로한 시간지연좌표를 이용하여 시계열 자료의 규칙성을 시각적으로 판별하여 예측모형 구축에 활용하도록 하였다. 또, RBF신경망을 이용하여 예측범위의 공간적/시간적 확대에 따른 모형 구축에 소요되는 시간을 최소화하도록 하였으며, 시내버스 노선의 정류장간 운행시간 예측을 통해서 기존 연구에서 제기되었던 현실세계의 단순화, 다단계 예측시 정확성 등의 문제를 해결하였다. 예측실험결과 웨이브렛 변환을 데이터의 전처리 과정에 삽입하여 링크 통행시간의 패턴정보 예측에 활용할 경우, 기존의 예측모형에 비해서 훨씬 정확한 예측이 가능한 것으로 나타났으며, RBF 신경망은 짧은 학습시간에도 불구하고 역전파 신경망보다 우수한 예측력을 갖고 있는 것으로 밝혀졌다.
In this paper, two general methods using time-series analysis in the functional separation of the myoelectric signal of human arm movements are developed. Autocorrelation, covariance method and sequential least squares algorithm were used to determine the model parameters and the order of signal model to describe six arm movement patterns` the forearm flexion and extension, the wrist pronation and supination, rotation-in and rotation-out. The confidence interval to classify the functions of arm movement was defined by the mean and standard deviation of total squared error. With the error signals of autoregressive(AR) model, the result showed that the highest success rate was obtained in the case of 4th order, and success rate was decreased with increase of order. Autocorrelation was the method of choice for better success rate. This technique might be applied to biomedical and rehabilitation engineering.
근래에 들어, 웨어러블 기기의 발전으로 사람의 움직임에 대한 측정이 손쉬워 지면서, 워킹, 러닝, 사이클링 등의 인간의 신체 활동 상태를 감지하여 더 효율적인 운동을 할 수 있도록 정보를 획득, 제공하려는 연구가 계속되고 있다. 본 연구에서는 웨어러블 기기중 하나인 스마트 인솔을 통해서 수집되는 가속도 정보와 압력 정보를 사용하여 운동시에 사람의 운동 자세를 감지하고 측정하는 시스템을 구현하였다. 사람이 헬스센터에서 수행하는 각각의 자세는 운동의 특성에 따라 시계열 신호의 표현 패턴이 다르게 나타나며 이 패턴을 통한 정확한 자세의 감지를 위해서 본 연구에서는 다양한 신호처리 알고리즘을 사용하였으며 이 경우 더 정확한 자세를 측정할 수 있음을 알 수 있었다. 따라서 본 연구에서는 정확한 자세의 감지를 위해 운동의 특징에 따라 알고리즘을 선택하여 시계열 정보를 처리 분석 하는 시스템을 제안하였으며 이를 통해 보다 정확하게 사람의 신체활동을 분석할 수 있었다.
SOCMAC 신경망에 의하여 Mackey-Glass의 비선형 시계열 예측을 시도하였다 다차원 연속 입력 변수를 가지는 문제는 요구되는 기억용량의 규모가 너무 커서 CMAC에서는 일반적으로 취급이 곤난한 대상이었으나 SOCMAC에서는 이것이 가능함을 보였다. 또한 학습과정에서 수용영역(receptive field)을 가변으로 하는 개선된 방법을 제시하였다. 예측오차는 TDNN(time-delayed neural network)이나 BP(back-propagation) 수준이었다.
본 논문에서는 인체에 열을 가했을 때 심전도(ECG) 신호에서 얻어진 Heart Rate Variability(HRV)와 광전용적맥파(PPG)에서 얻어진 Photoplethymograph Variability(PV)의 상관관계를 보기 위하여 피실험자가 상온에서 누워 있을때와 65$^{\circ}C$의 온도로 누워있을때의 심전도와 PPG를 측정하여 두 파라메터의 상관관계를 분석하여 그 효용성을 평가하였다. 이를 위하여 우선 신체 건강한 26세에서 32세까지 총 3명의 남성을 대상으로 하여 ECG와 PPG를 위와 같은 조건에서 측정한 다음, 두 신호로부터 피크를 검출하고, 피크 간격을 시계열 신호로 변환하여 HRV와 PV신호를 얻어 내었다. 또한 얻어진 HRV신호와 PV신호의 주파수 분석을 통하여 HF 및 LF성분을 비교하여 HRV와 PV의 상관관계를 비교하였다.
이 논문에서는 지진에 의한 지각변동 분석에서 측지학적 요소만을 구분하고자 하는 목적으로 GNSS 자료를 전처리하는 전략을 연구하였다. 이를 위해 GNSS 자료처리 결과의 해석에 앞서 GNSS 좌표 시계열에서 나타나는 위신호들을 검출하고 제거하였다. GNSS 관측소는 한반도가 포함된 큰 지각판 위에 위치하므로 판의 운동으로 인한 속도가 좌표 시계열에 포함된다. 그리고 일부 관측소 주변에 위치한 나무들은 계절에 따라 성장변화가 일어나기 때문에 계절적 신호특성이 GNSS 좌표 시계열에 반영된다. 따라서 오일러축에 의한 지각판 운동효과를 정확히 제거하기 위해 축의 위치와 각속도를 한반도 지각판에 맞게 새롭게 추정하였고 이에 대한 검증을 수행하였다. 그리고 1년 주기로 나타나는 계절변동 신호를 추정해 각 관측소의 좌표시계열에 반영하였다. 두 효과를 제거함으로써 지진에 의한 영향을 측지학적으로 분석할 수 있다. 이를 이용해 2011년 동일본 대지진에 의한 지각변위 예비 분석을 수행하였다.
저차 동적계(특히 카오스계)에서 측정한 시계열의 잡음을 제거하기 위해서 SVD(Singular Value Decomposotion)을 이용한 새로운 간편하고 매우 효과적인 새로운 잡음 제거법이 소개되었다. 이 방법은 위상궤적(phase portraint)을 재구성하는데 중점을 두었으며, 궤적행렬(trajectory matrix)을 구성하는데 그 기본을 두었다. 이 궤적행렬에 SVD를 반복적으로 사용하여 신호와 잡음을 분리하였다. 이 방법은 Duffing계에서 측정한 잡음이 섞인 카오스 신호에 적용되었으며, 또한 실험에 의한 진폭변조된 신호에도 적용되었다.
본 논문에서는 초광대역 (Ultra-wideband, UWB) 시스템에서 실내 위치 측위를 위한 새로운 거리 추정 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 딥러닝 기법 중 하나인 순환 신경망 (RNN)을 기반으로 한다. 순환신경망은 시계열 신호를 처리하는데 유용한데 UWB 신호 역시 시계열 데이터로 볼 수 있기 때문에 순환신경망을 사용한다. 구체적으로, UWB 신호가 IEEE 802.15.4a 실내 채널모델을 통과하고 수신된 신호에서 순환신경망 회귀를 통해 송신기와 수신기 사이의 거리를 추정하도록 학습한다. 이렇게 학습된 순환신경망 모델의 성능은 새로운 수신신호를 이용하여 검증하며 기존의 임계값 기반의 거리 추정 기법과도 비교한다. 성능지표로는 제곱근 평균추정에러 (root mean square error, RMSE)를 사용한다. 컴퓨터 모의실험 결과에 따르면 제안하는 거리 추정 기법은 수신신호의 신호 대 잡음비 (signal to noise ratio, SNR) 및 송수신기 사이의 거리와 상관없이 기존 기법보다 항상 월등히 우수한 성능을 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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