초음파 신호의 2차원 역추적 방법에 관한 연구
2D Backtracking Method of Ultrasonic Signal
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초록
본 논문에서는 초음파 신호의 2차원 역추적 방법을 제안한다. 초음파 센서는 송수신 장치를 서로 쌍으로 이용하여 거리 측정 및 실내 위치 추적에 많은 연구가 되어 산업 분야에 쓰이고 있는 보편적인 기술이다. 본 논문에서는 초음파 신호를 수신기만 활용하여 임의의 초음파 송신 장치들의 신호원을 2차원 평면상으로 추적하는 방법을 제안한다. 초음파 신호를 추적하기 위해 수신기는 최소 3개를 이루어 신호를 수신한다. 3개의 수신기는 각각의 초음파 수신음의 도달 시간차를(Time Difference of Arrival, TDOA) 이용하여 방향 및 거리를 연산할 수 있다. 기존 초음파를 이용한 신호원 추적 방법은 송수신기가 쌍으로 이루어지거나 센서마다 독립적으로 설치가 되어야 하기 때문에 장치들의 시간 동기화가 문제가 있다. 이 문제를 해결하기 위해 초음파 수신기의 거리를 최소화하여 설치고 하나의 장치로 구성한다. 하나의 장치로 설치된 센서는 하나의 연산기로 처리하기에 시간 동기화 문제를 해결할 수 있다. 시간차 정확도를 올리기 위해 시간 분해능이 높은 고속 32비트 타이머를 사용하여 거리 및 방향을 빠르게 연산 및 추적할 수 있다.
Abstract
In this paper, 2-dimensional backtracking method for ultrasonic signals. Ultrasonic sensors are a common technology used in industrial fields as many studies have been conducted on distance measurement and indoor location tracking using transmission and reception devices in pairs. A method for tracking a signal of an arbitrary ultrasonic transmission device on a 2D plane using only a receiver of an ultrasonic signal is proposed. In order to track the ultrasonic signal, the receiver receives the signal by making at least three. The three receivers may calculate a direction and a distance using a time difference in which the ultrasound reception sound is reached. The existing method of tracking signal sources using ultrasonic waves has a problem of time synchronization of devices because the transceivers must be paired or installed independently for each sensor. In order to solve this problem, the distance of the ultrasonic receiver is minimized, and it is configured as one device. The sensor installed as one device may be processed by one operator, thereby solving the time synchronization problem. To increase time difference accuracy, high-speed 32-bit timers with high time resolution can be used to quickly calculate and track distances and directions.
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