1. 센서 네트워크
  2. 홈 네트워크
  3. 이동 및 자율비행로봇
  4. 실시간 운영체제
  5. 임베디드시스템 실물 프로토타이핑

uSAMI (Ubiquitous Safety & Asset Management Infra)


Overview

uSAMI는 USN 통신 기술을 기반으로 다양한 공간 내에 설치된 다수의 센서 노드간 양방향 통신을 통해 화재 징후 실시간 감지, 침입자 실시간 감지 등의 서비스가 가능한 인프라 솔루션이다. 본 인프라 솔루션을 확장하여 단위공간, 즉 셀 기반의 위치인식 기능을 추가하고 이를 위한 초고속 핸드오버 프로토콜과 미들웨어를 개발하며 이와 연동할 수 있는 저 전력의 이동노드를 제작하는 것이 이 연구의 목적이다.


Description

최근 위치인식 관련 연구들은 이동노드의 정확한 위치를 파악하기 위한 방법 및 알고리즘을 주로 다루고 있다. 가장 대표적인 방법으로 RSSI 방식을 들 수 있는데 고정된 위치에 설치된 무선 노드들로부터 수신한 RF 신호 강도인 RSSI값을 가지고 상대적인 위치를 계산하여 좌표 값을 얻는 방식으로 동작한다. 그러나 실질적으로 RF 신호는 사용하는 안테나의 성능, 주변 환경의 변화에 민감하여 그 값에 변화가 많고 특히 실내에서는 신호가 벽에 흡수되는 경우가 많아 실제로 적용하기에 어려움이 있다. 그런데 위치인식에 있어서 정확한 위치를 제공하고 그 정밀도를 높이는 기술도 필요하지만 대략적인 구역 또는 방, 사무실 등의 단위공간의 위치 정보만 제공 할 수 있어도 서비스를 제공하는데 무리가 없는 응용분야도 많다. uSAMI의 셀 기반 방식은 개념적으로 CDMA망에서의 셀 개념과 유사하나 CDMA 셀의 범위가 1Km정도이고 전파 도달 거리에 의해 결정되는 반면에 uSAMI에서는 셀의 범위가 5 ~ 30m정도로 구성되고 동일한 의미를 가지는 지역을 하나의 셀로 구성한다는 점이 다르다. uSAMI는 전력소모의 최소화를 위해 동체 감지 센서가 가장 효율적으로 동작할 수 있는 간격을 두고 설치되는데 이를 응용하여 전체 구역을 단위지역(방, 복도 등) 형태인 셀로 나눌 수 있고 이를 통해 단위공간을 단위 셀로 하는 서비스를 제공 할 수 있다.

위치인식을 위한 RSSI기반 방식과 uSAMI의 단위공간(셀)기반 방식


이 연구를 통해 우리가 새로 개발한 기술들은 다음과 같다.

• 통신과 관련하여 현재 uSAMI의 중심 통신 프로토콜인 ZigBee의 동작 방식이 무선 이동노드가 셀을 벗어나서 다른 셀로 이동할 때 적합하지 않아 이를 지원할 수 있도록 셀과 셀 간의 이동시 연동이 유연하고 빠르게 연결 되도록 하는 새로운 프로토콜을 개발 하였다.

• 무선 이동 노드들은 전력 소모에 매우 민감하기 때문에 저 전력을 지원할 수 있는 통신 프로토콜과 관련 미들웨어 기술을 적용하여 무선 이동 노드들의 효율적인 전력 사용을 돕도록 하였다.

• 사용자의 위치를 인식하고 이를 통해 지역 기반 서비스를 제공 받을 수 있는 지능형 무선 이동노드를 개발 하였다. 이 이동노드는 uSAMI를 기반 통신 노드로 활용하여 대략적인 현재 위치를 감지하고 지역기반 서비스를 제공받는데 사용된다.

이동노드를 소지한 사용자가 특정 셀 구역으로 진입하면 uSAMI는 이를 감지할 수 있고 사용자가 셀 구역으로 진입했음을 알리는 데이터를 uSAMI로부터 전달 받는다. 필요에 따라 이동노드는 전달받은 데이터를 기반으로 내부의 가속도 센서와 지자기 센서 등의 위치인식센서를 사용하여 현재 사용자의 정밀한 위치를 측정 할 수 있고 사용자의 행동을 인식 할 수도 있다. 그리고 인프라의 확장을 통해 더욱 다양한 서비스를 제공 할 수 있다.


uSAMI를 사용한 방화/침입자감지/환경정보 모니터링 서비스 동작 예시


U-Kidcare : 아동의 현재 위치 및 신체 이상 정보 확인 서비스

U-Class : 대규모 인원 관리 지원 서비스