RFID 시스템에서는 리더가 다수의 태그를 읽는 다중접속방식(Multi-access Mode)을 이용하므로 태그간 충돌이 발생한다. 또한 넓은 면적에서 다수의 리더가 태그를 읽을 때에는 리더간의 충돌도 발생한다. 이러한 충돌은 RFID 시스템의 효율에 큰 영향을 미치므로, 효과적인 충돌방지 알고리즘이 요구된다. 현재 RFID의 충돌방지 알고리듬은 REID 시스템의 효율과 직결되기 때문에 공개를 꺼리고 있어 많은 자료를 구할 수는 없으나, 본고는 RFID 시스템의 다중인식 기술 및 태그의 충동방지 알고리즘 그리고 리더의 충돌방지 알고리즘 중 널리 알려진 것을 소개한다.
산업이 발달함에 따라 대량의 화물을 빠르게 운반할 수 있는 해상운송수단의 수요가 증가하게 되고 이로 인하여 해상 선박 간 충돌사고가 빈번히 발생하게 되었다 선박 충돌은 주로 조선하는 사람들의 관습, 습관의 차이, 부주의, 판단오류 등의 이유로 발생한다. 연구자들은 선박 충돌을 방지하기 위하여 조선에 관련된 많은 부분을 지능화한 지능형 충돌회피시스템 개발에 노력을 기울이고 있다. 선박을 비롯한 자율운동체의 충돌방지 기법은 비행체, 수중운동체, 자율로봇 등 영역 특성을 달리하는 다양한 분야에서 연구되어오고 있다 기존 연구들의 충돌방지는 주로 장애물의 공간적 특성에 기반하고 있다. 이에 개체의 움직임을 예측하여 시간적 요소를 가미하면 더욱 향상된 충돌방지가 가능하다. 특히, 선박은 느린 운동 특성과 조선법, 규격화된 통신수단의 발달로 인하여 상대편 선박의 이동 예측이 용이하므로 이를 적용하여 보다 향상된 충돌방지가 가능하다. 본 연구에서는 기존의 충돌회피기법의 과정에 예측을 추가한 예측기반 충돌회피모형을 제안하고 선박운항환경을 모의실험에 의하여 해당 모형 적용시 충돌회피 경로 산출의 안전성이 크게 개선됨을 보인다.
본 논문에서는 농업용 무인헬기를 위한 LiDAR 기반 충돌방지시스템을 제안하고 개발과정을 소개한다. 충돌방지시스템은 장애물 검출 시스템, 매핑 알고리즘, 충돌회피 알고리즘으로 구성된다. LiDAR 기반의 장애물 검출 시스템은 무인헬기에 탑재되어 실시간으로 장애물 정보를 획득하며, 이를 통해 획득한 정보와 무인헬기 자세/위치 정보를 융합하여 충돌위험성이 있는 장애물에 대해 격자 지도 기법을 적용한 매핑을 수행한다. 무인헬기가 장애물에 접근할 시 확보된 지형정보를 기반으로 충돌방지 경고 생성을 위해 종/횡방향 기동을 고려한 충돌방지 알고리즘을 구현하며, 이를 통해 운용자에게 전달해 회피 기동을 수행한다. 구축된 시스템은 무인헬기를 이용해 항공방제 패턴을 모사한 비행시험을 수행하였으며, 비행시험 결과 충돌방지 성능 및 가능성을 확인하였다.
RFID 시스템은 유통물류 분야를 비롯해 다양한 분야에서 활용되고 있지만, RFID 시스템에서의 태그 및 리더 충돌로 인해 태그의 인식효율 및 인식속도의 감소가 RFID시스템의 확산에 걸림돌이 되고 있다. 본고에서는 RFID 시스템의 효율을 높이기 위한 태그 및 리더 충돌방지 알고리즘들을 소개한다. 특히, ISO 18000-6 Type C 수동형 RFID 시스템에서의 태그 및 리더 충돌방지 알고리즘에 대하여 집중적으로 알아본다.
본 연구에서는 광산안전관리를 위한 충돌방지시스템의 개발 현황과 적용사례를 분석하였다. 광업 선진국인 미국과 호주에서 사용하는 충돌방지시스템의 용어를 정의하고 이용되는 센서 기술들을 비교하였다. 또한 해외의 광산 회사들이 개발한 충돌방지시스템인 $MineAlert^{TM}$ Collision Awareness System, Cat $MineStar^{TM}$, Intelligent Proximity Detection 기술 등에 대해 소개하였다. 국내 광업 분야에서는 충돌방지시스템을 개발한 사례가 없었으며 건설과 철도 분야에서 이와 유사한 개념의 시스템을 확인할 수 있었다. 충돌방지시스템을 도입하면 광산에서 발생할 수 있는 충돌사고를 방지하여 작업자의 안전을 개선시킬 수 있을 것이며, 해외의 개발 사례를 통해 국내 광산 환경에 적합한 센서 기술을 개발하고 적용하는 연구가 필요할 것으로 판단된다.
RFID (Radio Frequency IDentification) 시스템에서는 다수의 리더들이 동시에 동일한 태그의 인식을 시도하는 경우 리더 충돌이 발생하게 된다. 이러한 리더 충돌은 RFID 시스템의 태그 인식 효율성 및 인식 속도를 저하시키는 주요 요인으로 작용하기 때문에 이를 방지할 수 있는 효과적인 리더 충돌 방지 알고리즘이 요구된다. 이에 본 논문에서는 리더 충돌을 방지하기 위해 관리 리더와 보조 리더로 구성된 계층적인 구조를 형성하고, 관리 리더가 보조 리더를 관리하여 리더 충돌을 방지하는 계층적 구조 기반의 리더 충돌 방지 알고리즘을 제안한다. 또한, 제안 알고리즘의 성능 평가를 위해 모의실험을 수행하였고, 리더 충돌 확률 및 태그 인식 시간 등에 대한 성능 분석을 수행하였다.
RFID(Radio Frequency Identification) 시스템에서 다수의 리더가 동시에 동일한 태그의 인식을 시도하는 경우, 태그는 다수의 리더가 요청한 내용을 처리할 수 없기 때문에 리더 충돌이 발생하게 된다. 이러한 리더 간 간섭에 의한 충돌은 RFID 시스템의 태그 인식 효율 및 인식 속도의 저하 등에 대한 주요 요인으로 작용하기 때문에 이를 방지할 수 있는 효과적인 리더 충돌 방지 알고리즘이 요구된다. 이에 본 논문에서는 리더 충돌이 발생한 경우, 관리 리더(Master Reader)와 보조 리더 그룹(Assistant Reader Group)간의 계층적인 구조를 형성하고, 관리 리더를 통해 하위 리더 그룹을 관리하여 리더 충돌을 방지하는 리더 충돌 방지 알고리즘을 제안한다. 또한, 모의실험을 통해 제안하는 알고리즘의 성능을 분석하고 평가하였다.
태그 수집은 RFID 시스템에서 가장 중요한 기능 중 하나이다. 본 논문에서는 능동형 RFID 시스템에서 태그 충돌 문제를 완화시키고 태그 수집 성능을 향상시키기 위한 다중채널 기반 슬롯 알로하 충돌방지 프로토콜을 제안한다. 제안하는 충돌방지 프로토콜에서 리더는 하나의 공통채널을 통해 태그들에게 명령어를 전송하는 반면, 복수 개의 채널을 통해 동시에 여러 태그 응답을 수신한다. 또한 본 논문에서는 제안하는 충돌방지 프로토콜을 지원하는 능동형 RFID 시스템을 구현하였다. 구현된 하나의 리더와 총 60개의 태그를 이용하여 수행된 실험에서 제안하는 듀얼채널 기반 슬롯 알로하 충돌방지 프로토콜은 단일채널 기반 슬롯 알로하 충돌방지 프로토콜에 비해 큰 태그 수집 성능 향상을 보여주었다. 60개의 태그가 사용되었을 때, 듀얼채널 기반 충돌방지 프로토콜을 이용한 평균 태그 수집 시간은 600.532ms였고, 이는 싱글채널 기반 충돌방지 프로토콜을 이용해서 얻어진 1289.721ms 시간의 46.5%에 해당하였다.
본 논문에서는 기존의 EPC Class 1 RFID 시스템에서의 태그 인식 절차와 태그 충돌 방지 알고리즘을 분석하였으며, 태그 인식 속도를 향상시키기 위한 고속 충돌 방지 알고리즘을 제안한다. 고속 충돌 방지 알고리즘에서는 태그 인식 과정에서 태그의 충돌 정보를 이용하고, 기존의 알고리즘에서 존재하던 불필요한 절차를 생략하였다. 성능 평가를 위하여 기존의 알고리즘과 제안한 알고리즘을 수학적으로 분석하였고, 이를 시뮬레이션으로 검증하였다. 결과에 따르면, 고속 충돌 방지 알고리즘이 기존의 알고리즘에 비해 상당한 성능향상을 보임을 확인할 수 있었다.
최근 차량 충돌 방지를 위한 다양한 기술이 상용화되고 있다. FMCW 기반의 레이더 시스템은 구현의 용이성으로 많은 상용차에서 전면 충돌 방지 시스템에 적용되고 있다. 측면 충돌 방지를 위한 BSD(Blind Spot Detection)와 차선변경 보조 시스템(LCA, Lane Change Assistant system)에서는 전방 레이더보다 인식거리가 줄어들고 갱신율이 낮아지므로 고속 FFT 등을 수행하는 신호처리부를 저가격으로 설계가 가능할 것이다. 본 연구에서는 TI사의 MCU인 F28335를 사용하여 근거리를 인식하는 신호처리부를 설계하였다. 이 MCU는 16채널 12bit ADC와 68KB RAM 및 512KB 플래시 메모리를 내장하고, 150MHz 부동소수점 연산을 지원하여 단일 칩으로 신호처리부의 구현이 가능하다. 구현된 시스템은 20m내외의 거리에 있는 장애물에 대하여 10Hz로 갱신이 가능하여 BSD를 위한 기본 기능이 확인되었다. 이러한 구현은 이전의 고가의 DSP나 FPGA를 사용하지 않고 15$이내의 단일 MCU와 간단한 아날로그 회로로 설계되어 저가격의 시스템으로 상용화가 가능할 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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