기존의 제설작업은 인력에 의존하여 시간과 비용이 많이 소요되고, 작업 중 발생할 수 있는 안전사고의 위험성이 존재한다. 본 논문은 제설작업의 효율성과 안전성 그리고 신속성을 높이기 위해 임베디드시스템을 활용한 드론용 제설장치의 설계에 대해 다루고 있다. 임베디드시스템은 RF모듈을 구성하고 무선으로 제어조종이 가능하도록 고안하였다. 드론에 장착되는 제설장치의 임베디드시스템으로는 아두이노메가2560을 채택하였다. 아두이노메가2560은 제설장치의 제어에 필요한 실시간 데이터수집, 처리, 응답을 처리와 RF모듈에서 오는 데이터에 대한 연산 및 제어 수행을 할 수 있다. 제설장치를 장착한 드론은 기존의 제설작업보다 안전하고 신속하게 수행될 것으로 기대된다.
그래픽 윈도우 시스템은 가장 널리 사용되는 GUI 종류중 하나이며, 그 사용 범위가 임베디드 시스템에 이르기까지 확대되고 있는 추세이다. 그래픽 윈도우 시스템은 임베디드 시스템의 요구조건을 만족시키기 위해 경량이고 자원의 소모를 작게 해야 하면 고성능이어야 한다. 또한 높은 신뢰성을 가져야 하며 목적에 따라서 재구성이 가능해야 한다. 본 논문에서는 실시간 운영체제를 위한 그래픽 윈도우 시스템에서 윈도우 관리 기본적인 그래픽 호출, 텍스트 출력, 이미지 출력 부분을 설계 및 구현하였다.
다양한 산업 자동화 분야에 활용되고 있는 모션 제어 시스템의 핵심 요소인 모션 제어기는 모션 명령의 전송의 주기성과 각 모터 드라이브 간 동작시점의 편차 최소화 등 실시간 성능 요구사항을 가진다. 이러한 요구사항을 만족시키기 위해 모션 제어기는 전통적으로 하드웨어 중심의 전용기 형태로 구현되어 왔으나 시스템 간 호환성과 확장성의 한계로 소프트웨어 중심의 범용 모션 제어기로 대체되는 추세이다. 한편 최근에는 저비용, 고성능의 범용 임베디드 플랫폼을 이용한 모션 제어기에 대한 관심도 커지고 있다. 본 논문에서는 고정밀 모션 제어 응용을 위해 ARM 기반 범용 임베디드 보드 상에서 Xenomai 기반 임베디드 제어기를 오픈소스 소프트웨어로 구현한 결과를 제시한다. 구현된 임베디드 제어기의 성능 평가를 위해 실제 응용 상황에서 측정 실험을 수행하였으며, 실험 결과 구현된 제어기는 드라이브 3개를 2 ms 제어주기로 동시 구동하는 환경에서도 안정적인 성능을 보임을 알 수 있었다.
낮은 오버헤드를 갖는 실시간 스케줄링 알고리즘은 멀티코어 프로세서가 임베디드 시스템에서 사용되기 위한 가장 중요한 요소 중의 하나이다. 멀티코어 환경에서 스케줄링 오버헤드는 주로 메모리 성능을 저해시키는 코어간 태스크 이동에 의해 발생한다. 본 논문에서는 시스템 이용률 면에서 최적으로 알려진 Pfair 스케줄링 알고리즘을 스케줄링 시에 태스크의 CPU 코어 할당 방식에 대해 스케줄링 오버헤드를 측정하였다. 실험 결과 동일 코어 기반 태스크 할당 방식을 도입함으로 인해서 태스크 이동 횟수를 크게 줄일 수 있음을 보여주었다.
기존 사건 사고를 예방하기 위한 감시 시스템은 한 사람이 여러 대의 CCTV를 감시할 경우 22분 후에는 95%를 발견하지 못하는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위해 비정상적인 상황이 발생할 경우 알림을 주는 컴퓨터 기반 지능형 영상감시 시스템에 대한 연구가 이루어지고 있지만, 소비전력 및 비용 등의 단점이 있어 실제 환경에서 활용하기에는 어려움이 있다. 이에 대한 대책으로 소형 디바이스 기반 지능형 영상감시 시스템에 대한 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 침입자 검출, 화재 검출, 배회 낙상 검출을 수행하는 임베디드 모듈 기반 지능형 영상감시 시스템을 구현한다. 또한, 실시간 처리를 위해 알고리즘 및 임베디드 모듈 최적화 방법을 적용한다. 임베디드 모듈 기반 지능형 영상감시 시스템을 라즈베리파이에 구현하였으며, 알고리즘 처리 시간은 최적화 전 라즈베리파이 0.95초, 최적화 후 라즈베리파이 0.47초로 최적화 전 후 비교 결과 50.52% 처리 시간이 감소되었다. 따라서, 임베디드 모듈 기반 지능형 영상감시 시스템의 실시간 구동 가능성을 확인하였다.
본 논문에서는 실시간 운영체제(Real Time Operating System, RTOS)기반의 실시간 임베디드 시스템용 자바 가상 머신(Jamaica Virtual Machine, JVM)을 이용한 비행운용 프로그램(Operational Flight Program, OFP)의 객체 지향적 개발사례에 대해 기술하였다. 국산화 임무 컴퓨터(Mission Computer, MC)에는 다기능 시현(Multi Functional Display, MFD), 통합 전방 상향 제어(Integrated Up-Front Control, IUFC), 전방 시현(Head-Up Display, HUD) 및 화력 제어(Fire Control, FC)를 지원하는 OFP가 각각의 프로세스에 탑재되어 구동되는데, 본 논문에서는 자바(Java) 기반의 MFD OFP(다기능 시현기에 조종사 참고 정보를 제공하는 비행운용 프로그램)와 미들웨어의 설계 및 구현에 대하여 기술하였다.
본 논문에서는 가정의 전력 사용에 따라 실시간으로 전력요금을 알림으로써 사용자의 선택에 따라 자발적인 전력관리를 수행하는 수요반응 연동 홈 전력관리 시스템을 제안한다. 제안시스템은 수요반응 연동을 통한 사용자의 전력소비 패턴을 이용해 자발적인 전력관리를 하여 저 전력으로 유지되며 응답시간을 줄였다. 또한 에너지 소모와 사용자의 전력 관리 요청의 반응 속도에 대한 실험을 통해 우수성을 입증하였다.
RFID 관련 기술은 다른 산업에 상당한 영향을 미치는 기술이다. 또한 짧지 않은 미래에 물류와 계산대를 포함하여 전 문화에 걸쳐서 인류의 생활에 상당한 변화를 불러올 기술로 여겨지고 있다. 하지만 현재 RFID 태그나 리더에 대한 기술개발과 연구는 활발히 이루어지고 있지만 RFID 미들웨어에 대한 연구는 아직도 완전한 표준이 정해져 있지 않으며 아직도 연구가 진행 중에 있다. 더욱이 임베디드 기반의 RFID 미들웨어에 대한 기술연구는 전무한 실정이다. USN 플랫폼에서 RFID 미들웨어가 임베디드 시스템 상에서 이루어져야 하는 이유는 RFID 리더나 RFID 관련 시스템들이 분산 된 환경과 열악한 환경에서 실시간으로 업무를 처리하고 작업환경이 특수한 곳에서 쓰여질 것이며 RFID 미들웨어 또한 이와 같은 환경에서 동작되어 질 것이다. 따라서 범용의 서버나 PC 환경으로 미들웨어를 설계하고 구성하는 것보다 임베디드 시스템으로 설계와 구성하여 사용하는 것이 RFID 시스템에서 더 적절하다고 생각된다. 그런데 RFID 미들웨어는 여러 개의 다양한 RFID 리더로부터 수집 된 RFID 태그 데이터를 한군데로 모아 오류가 없는지 분석하고 이를 원하는 외부 애플리케이션에 제공하는 것이 목적이다. 본 연구에서는 RFID 태그 정보를 수집하는 컴포넌트와 RFID 태그에 오류가 없는지를 검사하고 데이터베이스 서버로 전송하는 컴포넌트를 임베디드 시스템으로 구현하였다. 그리고 RFID 태그 정보를 저장하는 데이터베이스와 외부의 애플리케이션에 필요 하는 RFID 태그 정보를 송신하는 부분은 일반적인 서버나 PC의 OS상에서 구동 될 수 있도록 설계하고 구현하였다. 외부 애플리케이션과 소통은 Web-Service 기술을 이용하도록 구현하여 멀티플랫폼에서 사용 될 수 있도록 하였다 우리는 임베디드 시스템 상에서 구현되어 질 수 있는 RFID 미들 웨어의 구조에 대해 제안하였으며, 구조에 맞게 RFID 미들웨어 시스템을 구현하여 다양한 RFID 리더로 실험을 진행하였다.
정확한 SOC 추정은 배터리 운영 전략을 제시하는 중요한 지표로 많은 연구가 진행되었다. 기존 연구에서 검증을 위해 주로 사용되던 시뮬레이션 방식은 실제 BMS 환경처럼 실시간 SOC를 추정하기 어렵다. 따라서 본 논문에서는 실시간 배터리 SOC 추정이 가능한 임베디드 시스템을 구현하고 검증 과정에서 발생 가능한 문제 분석을 목표로 한다. 2개의 라즈베리파이 보드로 구성된 환경은 Simscape 배터리에서 측정된 데이터로 EKF 기반 SOC 추정을 진행한다. 검증 단계에서는 온도에 따라 달라지는 배터리 특성을 고려하여, 다양한 주변 온도에서 결과를 확인하였다. 또 임베디드 환경에서 발생하는 오프셋 오류와 패킷 손실에 대비하여, 문제 상황에서 SOC 추정 성능을 검증하였다. 이를 통해 안정범위의 5%내의 오차를 갖는 실시간 SOC 추정이 가능한 임베디드 시스템 구현을 위한 전략을 제시한다.
네트워크 중심전(NCW)으로 전장환경이 변하면서 무기체계는 IT 기술을 융합한 신개념의 무기체계로 진화하고 있고, 이러한 핵심 기능은 대부분 임베디드 소프트웨어로 구현됨에 따라 임베디드 소프트웨어는 무기체계 성능을 좌우하는 핵심 요소로 중요성이 증가하고 있다. IoT 기술이 발전하고 임베디드 소프트웨어의 활용 범위가 확대됨에 따라 점차 고도화되고 다양해지는 사이버 위협은 임베디드 소프트웨어를 운용하는 무기체계로 확대되고 있고, 무기체계는 단일체계로부터 네트워크에 의한 연동까지 다양한 형태로 운영되기 때문에 어플리케이션 수준에서의 보안보다는 시스템 수준인 운영체제 커널 수준에서의 강력한 사이버 보안이 필요한 실정이다. 본 논문에서는 무기체계 임베디드 소프트웨어를 사이버 공격으로부터 보호하기 위하여 운영체제 수준에서 임베디드 소프트웨어를 보호하는 무기체계용 보안 실시간 운영체제의 설계 및 구현과 그 성능 측정 결과에 대하여 설명하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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