KR101106120B1 - 신호 교정 장치 및 방법 - Google Patents

신호 교정 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101106120B1
KR101106120B1 KR1020100052929A KR20100052929A KR101106120B1 KR 101106120 B1 KR101106120 B1 KR 101106120B1 KR 1020100052929 A KR1020100052929 A KR 1020100052929A KR 20100052929 A KR20100052929 A KR 20100052929A KR 101106120 B1 KR101106120 B1 KR 101106120B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
value
component
signal
equation
input signal
Prior art date
Application number
KR1020100052929A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110133285A (ko
Inventor
장길수
변길성
Original Assignee
고려대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 고려대학교 산학협력단 filed Critical 고려대학교 산학협력단
Priority to KR1020100052929A priority Critical patent/KR101106120B1/ko
Priority to US13/151,808 priority patent/US20120146703A1/en
Publication of KR20110133285A publication Critical patent/KR20110133285A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101106120B1 publication Critical patent/KR101106120B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/30—Circuit design
    • G06F30/36—Circuit design at the analogue level
    • G06F30/367—Design verification, e.g. using simulation, simulation program with integrated circuit emphasis [SPICE], direct methods or relaxation methods

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 신호 교정 장치 및 방법에서는, 정현파 입력 신호로부터 복수의 신호 샘플을 추출하고, 신호 샘플의 값들에 대한 연립 방정식을 이용하여 유도된 직류 성분 산출 조건식의 실근을 산출하고, 산출된 실근을 이용하여 연립 방정식으로부터 직류 성분의 값을 산출하고, 산출된 직류 성분의 값을 정현파 입력 신호에 적용하여 직류 성분을 제거하되, 연립 방정식의 미지수의 개수에 따라 설정되는 개수의 신호 샘플을 추출한다.

Description

신호 교정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CALIBRATING SIGNAL}
본 발명은 신호 교정 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 입력 신호의 직류 성분 값을 산출하여 제거하는 신호 교정 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 들어, 전력 계통(electric power system) 에 대한 시뮬레이션 해석 수행 시, 실제 환경에서 해석하는 것과 동일한 결과를 얻을 수 있도록 하는 실시간 시뮬레이션 해석에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
이러한, 실시간 시뮬레이션 해석 방식은 실제 구동 장비 및 시험 장비를 실시간 시뮬레이터와 연결하여 전력 계통을 실시간 해석하는 방식으로서, 테스트 대상 장비와 실시간 시뮬레이터로 구성되는 실시간 시뮬레이션 시스템을 구축하여 수행할 수 있다. 이때, 실시간 시뮬레이션 시스템에서는 시뮬레이터와 테스트 대상 장비의 연결 형태 및 종류에 따른 신호의 정확성 확보가 매우 중요한 요건이라 할 수 있다.
이러한, 실시간 시뮬레이션 시스템에서 신호의 흐름은 단방향, 양방향으로 구성할 수 있으며, 분석 목적에 따라 신호의 방향은 테스트 대상 장비와 실시간 시뮬레이터 간 어느 한 방향으로 설정될 수 있다.
이때, 실시간 시뮬레이션 시스템에서 테스트 대상 장비와 실시간 시뮬레이터 간 전달 되는 신호는 입/출력장비, 신호증폭기, 혹은 센서 등과 같은 중간 매체들을 거치게 된다. 이처럼, 신호가 전달되는 동안, 신호증폭기의 입/출력 단자에서 발생되는 신호 오류, 케이블 및 전력선(와이어)의 노이즈, 및 외부 환경의 영향(자기장 등) 등에 의해 원신호가 왜곡될 가능성이 커지게 된다.
이와 같은, 실시간 시뮬레이션 시스템에서 전달 신호에 대한 정확한 신호 교정이 수행되지 않을 경우, 전체적인 시뮬레이션 정확성에 큰 영향을 미치게 된다. 특히, 양방향 신호 흐름의 경우, 원신호가 왜곡된 전달 신호가 두 요소 간에 피드백될 수 있으며, 이는 빠르게 발산하는 에러 형태를 양산할 수도 있다. 특히, 전달되는 신호의 성분 중 직류 오프셋 성분은 시뮬레이션 해석 시간의 경과에 따라 계속 누적되어 시뮬레이션을 부정확하게 만든다.
따라서, 실시간 시뮬레이터와 연결되는 입/출력 장비의 부정확성 및 외부 환경 등에 의해 왜곡되는 전달 신호를 교정하여, 정확한 시뮬레이션 결과를 얻을 수 있도록 하는 신호 교정 장치 및 방법이 필요한 실정이다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 실시예는 입력 신호의 고주파 성분 및 직류 성분을 제거할 수 있는 신호 교정 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
그리고, 본 발명의 실시예는 짧은 시간 내에 입력 신호의 직류 성분 값을 산출할 수 있는 신호 교정 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시예는 입력 신호의 변화에 따라 직류 성분을 산출할 수 있는 신호 교정 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 신호 교정 장치는, 정현파 입력 신호로부터 복수의 신호 샘플을 추출하는 신호 샘플 추출부; 상기 신호 샘플의 값들에 대한 연립 방정식을 이용하여 유도된 직류 성분 산출 조건식의 실근을 산출하고, 상기 산출된 실근을 이용하여 상기 연립 방정식으로부터 직류 성분의 값을 산출하는 직류 성분 산출부; 및 상기 산출된 직류 성분의 값을 상기 정현파 입력 신호에 적용하여 직류 성분을 제거하는 직류 성분 처리부를 포함하되, 상기 신호 샘플 추출부는 상기 연립 방정식의 미지수의 개수에 따라 설정되는 개수의 상기 신호 샘플을 추출한다.
이때, 직류 성분 산출부는, A, B, C 및 D는 각각 상기 신호 샘플들의 값이고 β는 상기 임의의 상수일 때, 수학식
Figure 112010036062114-pat00001
에 의한 상기 직류 성분 산출 조건식(condition)을 통해 상기 실근을 산출할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 신호 교정 방법에서는, 정현파 입력 신호로부터 복수의 신호 샘플을 추출하는 단계; 상기 신호 샘플들의 값에 대한 연립 방정식을 이용하여 유도된 직류 성분 산출 조건식의 실근을 산출하여 직류 성분의 값을 산출하는 단계; 및 상기 산출된 직류 성분의 값을 상기 정현파 입력 신호에 적용하여 상기 정현파 입력 신호의 직류 성분을 제거하는 단계를 포함하되, 상기 신호 샘플을 추출하는 단계는 상기 연립 방정식의 미지수의 개수에 따라 설정된 개수의 상기 신호 샘플을 추출한다.
이때, 직류 성분의 값을 산출하는 단계는, A, B, C 및 D는 각각 상기 신호 샘플들의 값이고 β는 상기 임의의 상수일 때, 수학식
Figure 112010036062114-pat00002
에 의한 직류 성분 산출 조건식(condition)을 통해 상기 실근을 산출할 수 있다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 입력되는 신호의 고주파 성분 및 직류 성분을 짧은 시간 내에 효율적으로 제거하여 왜곡된 신호를 교정할 수 있다.
이때, 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 입력되는 신호로부터 추출된 신호 샘플들을 이용하여 유도된 수학식을 통해 직류 성분 값을 산출할 수 있어 효율적이다.
그리고, 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 입력되는 신호로부터 일정 시간 간격으로 연속하는 복수의 신호 샘플을 추출하여 직류 성분 값을 산출함으로써, 짧은 시간 내에 입력 신호의 직류 성분의 값을 산출할 수 있다.
또한, 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 입력 신호의 변화 시에 새로운 직류 성분 값을 산출함으로써, 매 신호 입력 시마다 직류 성분 값의 연산을 수행하지 않을 수 있어 효율을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 입력 신호의 직류 성분 값 산출 시 반복 수렴 알고리즘을 이용하여 상기 수학식의 실근을 산출함으로써, 짧은 시간 안에 정확한 직류 성분 값을 산출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 신호 교정 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 직류 성분 산출 조건식의 궤적을 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 임의의 상수 값의 변화에 따른 직류 성분 산출 조건식의 값의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 직류 성분 산출 조건식의 실근을 검출하는 반복 수렴 알고리즘의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 직류 성분 산출 조건식의 실근을 검출하는 반복 수렴 알고리즘의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 직류 성분 산출 조건식을 이용하여 직류 성분 값을 산출하는 알고리즘을 나타내는 순서도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 신호 교정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 신호 교정 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1에서 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 신호 교정 장치(100)는, 제 1 장치(10)로부터 신호를 입력 받아, 입력된 신호(이하, ‘입력 신호’라고 함)를 교정 처리한 신호(이하, ‘출력 신호’라고 함)를 제 2 장치(20)로 출력한다.
참고로, 제 1 장치(10)로부터 신호 교정 장치(100)에 입력되는 신호(즉, 입력 신호)는 제 1 장치(10)로부터 출력되는 원신호(source signal)가 노이즈(noise)의 영향을 받아 왜곡된 신호인 것을 나타내었으며, 이러한 원신호는 외부 환경 및 장치 간 신호 오류 발생 등 다양한 이유에 의해 왜곡될 수 있다. 이때, 신호 교정 장치(100)는 입력 신호의 왜곡된 성분(즉, 고주파 성분 및 직류 성분)을 제거 처리한다.
구체적으로, 신호 교정 장치(100)는 고주파 성분 처리부(110), 신호 샘플 추출부(120), 직류 성분 산출부(130) 및 직류 성분 처리부(140)를 포함한다.
고주파 성분 처리부(110)는 저역 통과 필터(Low Pass filter)로서, 입력 신호(즉, 아날로그 신호)의 고주파 성분을 제거한다. 이때, 고주파 성분이 제거된 입력 신호는 신호 샘플 추출부(120) 및 직류 성분 처리부(140)로 입력된다. 참고로, 입력 신호는 정현파 신호일 수 있다.
신호 샘플 추출부(120)는 입력된 입력 신호로부터 기설정된 개수의 신호 샘플을 추출한다. 이때, 기설정된 추출 시간 간격마다 신호 샘플이 추출된다. 그리고, 신호 샘플 추출부(120)는 추출한 복수의 신호 샘플을 직류 성분 산출부(130)로 전송한다. 참고로, 상기 추출되는 신호 샘플의 값은 시간 영역에서 입력 신호(예를 들어, 정현파 신호)를 샘플링한 진폭 값이다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 신호 샘플 추출부(120)는 직류 성분 산출부(130)의 요청에 따라 4 개의 신호 샘플을 추출하고, 추출된 신호 샘플의 값을 직류 성분 산출부(130)에 전송한다. 이때, 본 발명의 실시예에 따른 입력 신호는 정현파로서, 추출된 신호 샘플의 값은 신호 샘플의 진폭 값이다.
직류 성분 산출부(130)는 상기 신호 샘플의 값을 삼각 함수식으로 정의한 연립 방정식과 상기 연립 방정식을 통해 유도된 직류 성분 산출 조건식을 통해 입력 신호의 직류 성분의 값을 산출한다. 그리고, 직류 성분 산출부(130)는 산출된 직류 성분의 값을 직류 성분 처리부(140)로 전송한다.
이처럼, 직류 성분 산출부(130)가 상기 신호 샘플의 값에 대한 연립 방정식 및 직류 성분 산출 조건식을 통해 직류 성분의 값을 산출하는 방법에 대해서는, 이하 도 2 내지 도 8을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
직류 성분 처리부(140)는 직류 성분 산출부(130)를 통해 산출된 직류 성분 값을 입력 신호에 적용하여 직류 성분을 제거하여 출력한다. 따라서, 직류 성분 처리부(140)로부터 출력되는 신호(즉, 출력 신호)는 고주파 성분 및 직류 성분이 제거된 신호이다.
이하, 도 2 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 직류 성분 산출부(130)에서 직류 성분 산출 조건식을 유도하는 방식 및 직류 성분 산출 조건식의 실근을 산출하여 직류 성분 값을 산출하는 방법에 대해서 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 직류 성분 산출 조건식의 궤적을 나타내는 그래프이다.
그리고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 임의의 상수 값의 변화에 따른 직류 성분 산출 조건식의 값의 변화를 나타내는 그래프이다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 직류 성분 산출부(130)에서 처리되는 상기 신호 샘플의 값에 대한 연립 방정식 및 상기 직류 성분 산출 조건식이 유도되는 방식에 대해서 설명하도록 한다. 또한, 이하에서는 신호 샘플 추출부(120)가 신호 샘플을 추출하는 한 회당 4개의 신호 샘플을 추출하는 것에 기초하여 설명하며, 추출된 신호 샘플의 값을 각각 A, B, C, D 라 지칭하도록 한다. 참고로, 신호 샘플 추출부(120)가 추출하는 샘플의 개수는 상기 직류 성분 산출 조건식을 유도하기 위한 연립 방정식의 파라메터 중 미지수의 개수에 기초하여 설정될 수 있다.
직류 성분 산출부(130)에 입력되는 신호 샘플의 값들은 하기 수학식 1 내지 수학식 4와 같이 각각 코사인(cos) 함수로 정의된다.
[수학식 1]
Figure 112010036062114-pat00003
[수학식 2]
Figure 112010036062114-pat00004
[수학식 3]
Figure 112010036062114-pat00005
[수학식 4]
Figure 112010036062114-pat00006
상기 수학식 1 내지 수학식 4에서 A, B, C, D는 각각 입력 신호로부터 측정된 신호 샘플의 값들이며,
Figure 112010036062114-pat00007
는 신호 샘플을 추출한 시간 간격(즉, 추출 시간 간격)의 값이다. 또한,
Figure 112010036062114-pat00008
은 입력 신호의 진폭 값이고,
Figure 112010036062114-pat00009
는 입력 신호의 주파수이며,
Figure 112010036062114-pat00010
는 입력 신호의 시간 값이고,
Figure 112010036062114-pat00011
는 입력 신호의 직류 성분의 값으로서,
Figure 112010036062114-pat00012
,
Figure 112010036062114-pat00013
,
Figure 112010036062114-pat00014
및
Figure 112010036062114-pat00015
는 미지수이다. 참고로, 상기 신호 샘플의 각 직류 성분(
Figure 112010036062114-pat00016
,
Figure 112010036062114-pat00017
,
Figure 112010036062114-pat00018
,
Figure 112010036062114-pat00019
) 간의 차이가 매우 작다
Figure 112010036062114-pat00020
고 가정했을 때, 각 신호 샘플들의 직류 성분을
Figure 112010036062114-pat00021
로 나타낼 수 있다.
그런 다음, 미지수인
Figure 112010036062114-pat00022
를 제거하기 위해, 상기 수학식 1 내지 수학식 4를 연립 방정식으로 연산한다. 즉, 수학식 2로부터 수학식 1을 빼고, 수학식 3으로부터 수학식 2를 빼고, 수학식 4로부터 수학식 3을 뺀 후, 각각의 값을
Figure 112010036062114-pat00023
으로 양변을 나누어 하기 수학식 5 내지 수학식 7을 정의한다.
[수학식 5]
Figure 112010036062114-pat00024
[수학식 6]
Figure 112010036062114-pat00025
[수학식 7]
Figure 112010036062114-pat00026
다음으로, 상기 수학식 5 내지 수학식 7을 삼각 함수 공식을 이용하여 각각 하기 수학식 8 내지 수학식 10로 재정의한다.
[수학식 8]
Figure 112010036062114-pat00027
[수학식 9]
Figure 112010036062114-pat00028
[수학식 10]
Figure 112010036062114-pat00029
그런 후, 미지수
Figure 112010036062114-pat00030
을 제거하기 위해 수학식 9를 수학식 8로 나누고 수학식 10을 수학식 9로 나누어, 하기 수학식 11 및 수학식 12를 유도한다.
[수학식 11]
Figure 112010036062114-pat00031
[수학식 12]
Figure 112010036062114-pat00032
그런 다음, 상기 수학식 11 및 수학식 12를 임의의 상수
Figure 112010036062114-pat00033
를 이용하여 하기 수학식 13 내지 수학식 15로 유도한다. 이때, 임의의 상수
Figure 112010036062114-pat00034
는 하기 수학식 13 내지 수학식 15를 만족하도록 가정된 임의의 상수이다.
[수학식 13]
Figure 112010036062114-pat00035
[수학식 14]
Figure 112010036062114-pat00036
[수학식 15]
Figure 112010036062114-pat00037
그런 다음,
Figure 112010036062114-pat00038
를 이용하여 상기 수학식 13 내지 수학식 15를 하기 수학식 16 내지 수학식 18로 재정의한다.
[수학식 16]
Figure 112010036062114-pat00039
[수학식 17]
Figure 112010036062114-pat00040
[수학식 18]
Figure 112010036062114-pat00041
그런 후, 수학식 17에서 수학식 16을 빼고, 수학식 18에서 수학식 17을 빼서, 하기 수학식 19 및 수학식 20을 유도한다.
[수학식 19]
Figure 112010036062114-pat00042
[수학식 20]
Figure 112010036062114-pat00043
이때, 상기 수학식 19에서 상기 수학식 20을 뺀 값은, 올바른
Figure 112010036062114-pat00044
가 선정되면 항상 0이 됨을 알 수 있다. 즉, 수학식 19와 수학식 20의 차에 의하여 직류 성분 산출 조건식(condition)을 정의할 수 있다.
이와 같은, 직류 성분 산출 조건식은 아래 수학식 21과 같다.
[수학식 21]
Figure 112010036062114-pat00045
한편, 상기 수학식 13 내지 수학식 15에서 가정한 임의의 상수
Figure 112010036062114-pat00046
는 입력 신호의 진폭
Figure 112010036062114-pat00047
및 주파수
Figure 112010036062114-pat00048
에 영향을 받으며, 시간
Figure 112010036062114-pat00049
및 직류성분
Figure 112010036062114-pat00050
에는 영향을 받지 않는다. 따라서, 상기 수학식 1 내지 수학식 20에서 진폭
Figure 112010036062114-pat00051
, 주파수
Figure 112010036062114-pat00052
가 일정하다는 조건이 성립하면, 모든 시간 영역에서 상기 수학식 13 내지 수학식 15를 만족하는
Figure 112010036062114-pat00053
는 동일하다. 이때, 상기 수학식 21에서 나타낸 직류 성분 산출 조건식의 값을 0으로 만족시키는
Figure 112010036062114-pat00054
값(즉, 실근)을 산출할 수 있다.
이처럼,
Figure 112010036062114-pat00055
값(즉, 실근)이 결정되면, 결정된
Figure 112010036062114-pat00056
값을 상기 수학식 19 및 수학식 20에 대입하여 주파수
Figure 112010036062114-pat00057
를 산출하고, 산출된 주파수
Figure 112010036062114-pat00058
를 상기 수학식 13 내지 수학식 15에 대입하여 시간
Figure 112010036062114-pat00059
를 산출한다. 그런 다음, 상기 산출된 주파수
Figure 112010036062114-pat00060
와 시간
Figure 112010036062114-pat00061
를 상기 수학식 5 내지 수학식 7에 대입하여 진폭
Figure 112010036062114-pat00062
을 산출하고, 상기 산출된 주파수
Figure 112010036062114-pat00063
, 시간
Figure 112010036062114-pat00064
, 진폭
Figure 112010036062114-pat00065
를 상기 수학식 1 내지 수학식 4에 대입하여 상기 입력 신호의 직류 성분
Figure 112010036062114-pat00066
를 산출한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 직류 성분 산출부(130)는 반복 수렴에 의한 알고리즘을 사용하여 특정
Figure 112010036062114-pat00067
(즉, 실근)를 산출할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 직류 성분 산출 조건식(condition) 값은,
Figure 112010036062114-pat00068
값의 변화에 따라 복소수 값을 가지기도 하고 실수 값을 가지기도 한다.
예를 들어, 도 2에서는 입력 신호의 진폭
Figure 112010036062114-pat00069
, 추출 시간 간격
Figure 112010036062114-pat00070
, 주파수
Figure 112010036062114-pat00071
, 시간
Figure 112010036062114-pat00072
일 때
Figure 112010036062114-pat00073
값의 변화에 의한 직류 성분 산출 조건식 값의 궤적을 나타내었다. 이때, 도 2에서는,
Figure 112010036062114-pat00074
값이 -∞로부터 0까지 변화할 때의 직류 성분 산출 조건식 값의 궤적과,
Figure 112010036062114-pat00075
값이 0부터 ∞까지 변화할 때의 직류 성분 산출 조건식 값의 궤적을 상이한 굵기의 실선으로 나타내었다. 즉,
Figure 112010036062114-pat00076
값이 0 미만일 때의 직류 성분 산출 조건식의 궤적 굵기를
Figure 112010036062114-pat00077
값이 0 초과일 때의 직류 성분 산출 조건식의 궤적 굵기보다 굵게 표현하였다. 이때, 직류 성분 산출 조건식 값을 0으로 수렴시키는
Figure 112010036062114-pat00078
값(즉, 실근)은
Figure 112010036062114-pat00079
값이 -∞로부터 0까지 변화할 때의 궤적 상에 존재하게 된다.
구체적으로, 도 2의 K 부분을 확대한 그래프에서, 수직축은 β이며 수평축은 직류 성분 산출 조건식(condition) 값의 실수 구간을 나타내었다. 이때, 도 2에서는 직류 성분 산출 조건식(condition) 값을 0으로 만족시키는
Figure 112010036062114-pat00080
값(즉, 실근)(P1, P2)이 β=0 일 때와 0<β<-1.88인 구간에 존재하는 것을 나타내었다. 이때, β=0일 때는 상기 수학식 13 내지 수학식 15를 만족하지 않는 허근이며, 0<β<-1.88인 구간에 존재하는
Figure 112010036062114-pat00081
값이 실근이 된다. 참고로, 상기 수학식 13 내지 수학식 15에 의해 β는 항상 음의 값을 갖는다.
한편, 도 3에서 나타낸 바와 같이,
Figure 112010036062114-pat00082
값이 0일 때(P1) 직류 성분 산출 조건식(condition) 값은 0이 되고,
Figure 112010036062114-pat00083
값이 작아질수록 직류 성분 산출 조건식(condition) 값은 작아지다가 다시 상승하여 특정
Figure 112010036062114-pat00084
값(P2)에서 다시 0이 된다. 그런 다음,
Figure 112010036062114-pat00085
값이 상기 특정
Figure 112010036062114-pat00086
값 보다 더 작아지면 직류 성분 산출 조건식(condition) 값은 더욱 상승하여 복소수 값을 가지게 된다.
이때, 본 발명의 실시예에 따른 직류 성분 산출부(130)는, 초기
Figure 112010036062114-pat00087
값을 설정한 후 직류 성분 산출 조건식(condition) 값에 따라 변경된 값을 대입하여 직류 성분 산출 조건식(condition) 값이 0에 수렴되도록 하는 반복 수렴 알고리즘을 통해 상기 특정
Figure 112010036062114-pat00089
값(즉, 실근)을 검출할 수 있다.
이하, 도 4 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 직류 성분 산출 조건식(condition)의 실근을 검출하는 반복 수렴 알고리즘의 예에 대해서 상세히 설명하도록 한다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 직류 성분 산출 조건식의 실근을 검출하는 반복 수렴 알고리즘의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
이때, 도 4 및 도 5에서는 본 발명의 실시예에 따른 상기 특정
Figure 112010036062114-pat00090
값 검출하기 위해,
Figure 112010036062114-pat00091
값에 대한 상계(Upper Bound) 및 하계(Lower Bound)에 대한 재정의를 반복하는 반복 수렴 알고리즘에 대해서 나타내었다.
예를 들어, 도 4에서는 임의의 상수
Figure 112010036062114-pat00092
값의 변화에 따른 직류 성분 산출 조건식(condition)(이하, ‘조건식’이라고 함) 값의 변화 그래프를 나타내었다. 이때, 본 발명의 실시예에 따른
Figure 112010036062114-pat00093
값에 대한 상계 및 하계를 재정의하는 반복 수렴 알고리즘에서는, 선택된
Figure 112010036062114-pat00094
값을 대입한 조건식의 결과 값과 기설정된 수렴 임계값의 관계에 따라 상계 또는 하계의 재정의를 수행한다.
즉, 도 4에서 나타낸 바와 같이, 이전에 선택된
Figure 112010036062114-pat00095
값을 조건식에 대입한 결과 값(즉, 조건식 값)이 수렴 임계값의 범위 중 최저 값(즉, 0) 미만의 값일 때, 상기 이전에 선택된
Figure 112010036062114-pat00096
값보다 기설정된 값만큼 작은
Figure 112010036062114-pat00097
값을 선택할 수 있도록 상계 값을 이전보다 작은 값으로 재정의한다. 반면, 이전에 선택된
Figure 112010036062114-pat00098
값을 조건식에 대입한 결과 값이 수렴 임계값의 범위 중 최상 값(즉, 수렴 임계 값)을 초과하는 값일 때, 상기 이전에 선택된
Figure 112010036062114-pat00099
값보다 기설정된 값만큼 큰
Figure 112010036062114-pat00100
값을 선택할 수 있도록 하계 값을 이전보다 큰 값으로 재정의한다.
구체적으로, 도 5에서는
Figure 112010036062114-pat00101
값에 대한 상계 및 하계의 재정의 반복 수렴 알고리즘의 순서도를 나타내었다.
먼저, 최초로 직류 성분 산출 조건식(condition)에 대입할 초기
Figure 112010036062114-pat00102
값(Initial
Figure 112010036062114-pat00103
)을 결정한다(S511).
참고로, 초기
Figure 112010036062114-pat00104
값은 상기 수학식 13 내지 수학식 15에서 우변의 최대 값(본 발명의 실시예에서는, 정현파의 최대 값인 1로 설정함)으로 가정하므로, 초기
Figure 112010036062114-pat00105
값은 실근보다 항상 작은 값으로 설정된다.
그런 다음, 상계(Upper bound) 값은 0으로 설정하고, 하계(Lower bound) 값은 초기
Figure 112010036062114-pat00106
값(Initial
Figure 112010036062114-pat00107
)으로 설정하여, 상계 및 하계 범위(즉, 선택 가능한
Figure 112010036062114-pat00108
값의 범위)를 설정한다(S512).
다음으로, 선택된
Figure 112010036062114-pat00109
값을 조건식에 대입한 결과 값(condition(
Figure 112010036062114-pat00110
))이 기설정된 수렴 임계값(convergence limit)을 초과하는 값인지 판단한다(S513).
이때, 선택된
Figure 112010036062114-pat00111
값은 이전 선택된
Figure 112010036062114-pat00112
값을 대입한 조건식 값에 따라 기설정된 값만큼 커지거나 작아진
Figure 112010036062114-pat00113
값으로서, 초기
Figure 112010036062114-pat00114
값부터 다음으로 선택된
Figure 112010036062114-pat00115
값들이 순차적으로 상기 조건식에 대입된다. 조건식에 초기
Figure 112010036062114-pat00116
값을 대입할 경우
Figure 112010036062114-pat00117
값에 대한 상계 및 하계 범위는 단계 (S512)에서 설정된 바와 같이 0으로부터 초기
Figure 112010036062114-pat00118
값까지로 설정된 상태이다.
또한, 수렴 임계값은 도 4에서 나타낸 수렴 임계값과 동일한 개념으로서, 본 발명의 실시예에 따른 반복 수렴 알고리즘에서는 조건식 값이 0을 기준으로 일정 범위(즉, 수렴 임계값) 내에 수렴하도록 하는
Figure 112010036062114-pat00119
값을 실근으로서 선택할 수 있다. 참고로, 도 4에서는 수렴 임계값이 양의 값을 갖는 것을 나타내었다.
그런 다음, 단계 (S513)의 판단 결과, 선택된
Figure 112010036062114-pat00120
값을 조건식에 대입한 값이 수렴 임계값을 초과하면, 하계 값을 상기 선택된
Figure 112010036062114-pat00121
값으로 설정한 후, 상계 값 및 하계 값의 합을 2로 나눈 값을 다음으로 대입할
Figure 112010036062114-pat00122
값으로 선택한 후(S514), 단계 (S513)으로 회귀한다.
반면, 단계 (S513)의 판단 결과, 상기 선택된
Figure 112010036062114-pat00123
값을 조건식에 대입한 결과 값(condition(
Figure 112010036062114-pat00124
))이 수렴 임계값 이하의 값이면, 상기 선택된
Figure 112010036062114-pat00125
값을 조건식에 대입한 결과 값(condition(
Figure 112010036062114-pat00126
))이 0 미만의 값을 갖는지 판단한다(S515).
이때, 단계(S515)의 판단 결과, 상기 선택된
Figure 112010036062114-pat00127
값을 조건식에 대입한 결과 값(condition(
Figure 112010036062114-pat00128
))이 0 미만의 값(즉, 음의 값)일 경우 상계 값을 상기 선택된
Figure 112010036062114-pat00129
값으로 설정한 후, 상계 값 및 하계 값의 합을 2로 나눈 값을 다음으로 대입할
Figure 112010036062114-pat00130
값으로 선택한 후(S516), 단계 (S513)으로 회귀한다.
또한, 단계 (S515)의 판단 결과, 상기 선택된
Figure 112010036062114-pat00131
값을 조건식에 대입한 결과 값(condition(
Figure 112010036062114-pat00132
))이 0 이상의 값이면, 상기 선택된
Figure 112010036062114-pat00133
값을 실근으로 결정한다(S517).
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 직류 성분 산출 조건식의 실근을 검출하는 반복 수렴 알고리즘의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
이때, 도 6 및 도 7에서는 본 발명의 실시예에 따른 상기 특정
Figure 112010036062114-pat00134
값 검출하기 위해, 대입된
Figure 112010036062114-pat00135
값에 따른 조건식의 기울기에 의한 반복 수렴 알고리즘에 대해서 나타내었다.
예를 들어, 도 6에서는 임의의 상수
Figure 112010036062114-pat00136
값의 변화에 따른 직류 성분 산출 조건식(condition)(이하, ‘조건식’이라고 함) 값의 변화 그래프를 나타내었다. 이때,
Figure 112010036062114-pat00137
값에 따른 조건식의 기울기에 의한 반복 수렴 알고리즘에서는, 이전 선택된
Figure 112010036062114-pat00138
값을 대입한 조건식에서의 기울기 함수 y 값을 0으로 만족시키는 x축의 값을 다음으로 대입할
Figure 112010036062114-pat00139
값으로 선택한다.
즉, 도 6에서 나타낸 바와 같이, 조건식의 값이 수렴 임계값보다 작아질 때까지, 기선택된
Figure 112010036062114-pat00140
값을 대입한 조건식에서의 기울기 함수 y 값을 0으로 만족시키는 x축의 값을 조건식에 다시 대입하는 반복을 수행한다.
구체적으로, 도 7에서는
Figure 112010036062114-pat00141
값에 따른 조건식의 기울기에 의한 반복 수렴 알고리즘의 순서도를 나타내었다.
먼저, 최초로 조건식에 대입할 초기
Figure 112010036062114-pat00142
값(Initial
Figure 112010036062114-pat00143
)을 결정한다(S711).
참고로, 초기
Figure 112010036062114-pat00144
값은 상기 수학식 13 내지 수학식 15에서 우변의 최대 값(본 발명의 실시예에서는, 정현파의 최대 값인 1로 설정함)으로 가정하므로, 초기
Figure 112010036062114-pat00145
값은 실근보다 항상 작은 값으로 설정된다.
다음으로, 선택된
Figure 112010036062114-pat00146
값을 대입한 조건식(comdition)의 기울기 함수(
Figure 112010036062114-pat00147
)를 유도한다(S712).
그런 다음, 선택된
Figure 112010036062114-pat00148
값을 조건식에 대입한 결과 값(condition(
Figure 112010036062114-pat00149
))이 수렴 임계값을 초과하는 값인지 판단한다(S713).
이때, 단계 (S713)의 판단 결과, 선택된
Figure 112010036062114-pat00150
값을 조건식에 대입한 결과 값(condition(
Figure 112010036062114-pat00151
))이 수렴 임계값을 초과하는 값일 경우, 조건식의 기울기 함수(
Figure 112010036062114-pat00152
)에서 치역 y 값을 0으로 만족시키는 정의역 x 값을 산출한다(S714).
그런 다음,
Figure 112010036062114-pat00153
값을 상기 산출된 x값으로 설정하여 조건식에 다음으로 대입할
Figure 112010036062114-pat00154
값으로 선택한 후(S715), 단계 (S713)으로 회귀한다.
반면, 단계 (S713)의 판단 결과, 선택된
Figure 112010036062114-pat00155
값을 조건식에 대입한 결과 값(condition(
Figure 112010036062114-pat00156
))이 수렴 임계값 이하의 값일 경우, 상기 선택된
Figure 112010036062114-pat00157
값을 실근으로 결정한다(S716).
이처럼, 상기 도 4 내지 도 7을 통해 설명한 직류 성분 산출 조건식(condition)의 반복 수렴 알고리즘을 통해 조건식 값을 0으로 수렴시키는 실근 값을 검출할 수 있다. 이때, 실근(즉,
Figure 112010036062114-pat00158
값)이 정확할수록 상기 수학식 19 및 수학식 20을 통해 산출되는 주파수
Figure 112010036062114-pat00159
가 정확하게 산출된다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 상기 반복 수렴 알고리즘들을 사용하여 상기 실근을 검출할 시에 수렴 임계값을 작게 설정할수록 좀 더 정확한 실근을 검출할 수 있다.
이하, 도 8을 참조하여 본 발명의 실시에에 따른 직류 성분 산출부(130)가 직류 성분 값을 산출하는 과정에 대해서 상세히 설명하도록 한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 직류 성분 산출 조건식을 이용하여 직류 성분 값을 산출하는 알고리즘을 나타내는 순서도이다.
먼저, 신호(즉, 입력 신호)가 입력되면(S810),
Figure 112010036062114-pat00160
의 존재 여부를 판단한다(S820).
이때, 입력 신호는 아날로그 정현파 신호일 수 있으며,
Figure 112010036062114-pat00161
는 이전에 기설정된 직류 성분 산출 조건식의 실근을 의미한다.
다음으로, 단계 (S820)의 판단 결과, 기설정된
Figure 112010036062114-pat00162
가 존재하지 않는 경우, 입력된 신호로부터 기설정된 개수의 신호 샘플을 추출한다(S831).
그리고, 추출된 신호 샘플들에 대한 연립 방정식을 통해 직류 성분 산출 조건식을 유도한다(S832).
이와 같은, 상기 연립 방정식 및 직류 성분 산출 조건식은 상기 수학식 1 내지 수학식 21을 이용하여 정의될 수 있다. 이때, 본 발명의 실시예에 따른 직류 성분 산출부(130)는 실험적 데이터로써 상기 연립 방정식 및 직류 성분 산출 조건식을 사전에 유도하여 저장해둘 수 있으며, 상기 신호 샘플들의 값 및 신호 샘플들에 대한 추출 시간 간격 값에 매칭되는 기저장된 수식을 검출하여 단계 (S832)를 수행할 수도 있다.
다음으로, 단계 (S832)로부터 획득한 직류 성분 산출 조건식을 만족하는 실근(즉,
Figure 112010036062114-pat00163
값)을 산출하기 위하여, 초기
Figure 112010036062114-pat00164
값 및 반복 수렴 임계값을 결정한다(S833).
참고로, 반복 수렴 임계값은 상기 도 4 내지 도 7에서 설명한 수렴 임계값과 동일하게 설정될 수 있다.
다음으로, 직류 성분 산출 조건식에 대입할
Figure 112010036062114-pat00165
값(β new)을 검출하기 위해, 상기 설정된 초기
Figure 112010036062114-pat00166
값 및 반복 수렴 임계값을 이용하여 반복 수렴 알고리즘을 수행한다(S834).
참고로, 단계 (S834)에서 수행되는 반복 수렴 알고리즘은 상기 도 4 내지 도 7을 통해 설명한 반복 수렴 알고리즘을 이용할 수 있다.
그런 다음, 단계 (S834)의 반복 수렴 알고리즘을 통해 검출된 β new을 대입한 직류 성분 산출 조건식의 결과 값(condition(β new))이 수렴 임계값 이상의 값을 갖는지 판단한다(S835).
이때, 단계 (S835)의 판단 결과, β new을 대입한 직류 성분 산출 조건식의 결과 값(condition(β new))이 수렴 임계값 이상의 값을 갖는 경우, 단계 (S834)를 재수행하여 β new를 재검출한다.
참고로, 단계 (S835)에서는 직류 성분 산출 조건식의 결과 값(condition(β new))이 수렴 임계값 이상의 값을 갖는지 판단하는 것을 나타내었으나, 상기 도 5 및 도 7에서 나타낸 바와 같이, 직류 성분 산출 조건식의 결과 값이 수렴 임계값을 초과하는 값을 갖는지 판단하는 것도 가능하다.
반면, 단계 (S835)의 판단 결과, β new을 대입한 직류 성분 산출 조건식의 결과 값(condition(β new))이 수렴 임계값 미만의 값을 갖는 경우, 해당 β new를 실근()
Figure 112010036062114-pat00167
)으로서 갱신한다(S850).
즉, 입력 신호에 대한 기설정된 직류 성분 산출 조건식의 실근이 존재하지 않는 경우 단계 (S831) 내지 단계 (S835)를 수행하여 직류 성분 산출 조건식의 실근을 생성한다.
한편, 단계 (S820)의 판단 결과 이전에 기설정된
Figure 112010036062114-pat00168
가 존재하는 것으로 판단되면, 해당
Figure 112010036062114-pat00169
를 대입한 직류 성분 산출 조건식의 결과 값(condition(
Figure 112010036062114-pat00170
))이 기설정된 정확도 임계값 미만의 값을 갖는지 판단한다(S841).
이때, 정확도 임계값은 상기 반복 수렴 임계값 및 수렴 임계값과 동일하게 설정될 수 있으며, 정확한 실근을 검출하기 위해 상기 반복 수렴 임계값 및 수렴 임계값보다 작게 설정될 수 있다.
단계 (S841)의 판단 결과, 기설정된
Figure 112010036062114-pat00171
를 대입한 직류 성분 산출 조건식의 결과 값(condition(
Figure 112010036062114-pat00172
))이 기설정된 정확도 임계값 미만의 값을 가질 경우,
Figure 112010036062114-pat00173
의 갱신 없이 기저장된
Figure 112010036062114-pat00174
를 이용하여 입력 신호에 대한 주파수 f 및 시간 t를 산출한다(S860).
반면, 단계(S841)의 판단 결과, 기설정된
Figure 112010036062114-pat00175
를 대입한 직류 성분 산출 조건식의 결과 값(condition(
Figure 112010036062114-pat00176
))이 정확도 임계값 이상의 값을 갖는 경우, 입력된 신호로부터 기설정된 개수의 신호 샘플을 추출한다(S842).
그리고, 추출된 신호 샘플들에 대한 연립 방정식을 통해 직류 성분 산출 조건식을 유도한다(S843).
이와 같은, 상기 연립 방정식 및 직류 성분 산출 조건식은 상기 수학식 1 내지 수학식 21을 이용하여 정의될 수 있다. 이때, 본 발명의 실시예에 따른 직류 성분 산출부(130)는 실험적 데이터로써 상기 연립 방정식 및 직류 성분 산출 조건식을 사전에 유도하여 저장해둘 수 있으며, 상기 신호 샘플들의 값 및 신호 샘플들에 대한 추출 시간 간격 값에 매칭되는 기저장된 수식을 검출하여 단계 (S843)을 수행할 수도 있다.
다음으로, 단계 (S843)로부터 획득한 직류 성분 산출 조건식을 만족하는 실근(즉,
Figure 112010036062114-pat00177
값)을 산출하기 위하여, 초기
Figure 112010036062114-pat00178
값 및 반복 수렴 임계값을 결정한다(S844).
참고로, 반복 수렴 임계값은 상기 도 4 내지 도 7에서 설명한 수렴 임계값과 동일하게 설정될 수 있다.
다음으로, 직류 성분 산출 조건식에 대입할
Figure 112010036062114-pat00179
값(β new)을 검출하기 위해, 상기 설정된 초기
Figure 112010036062114-pat00180
값 및 반복 수렴 임계값을 이용하여 반복 수렴 알고리즘을 수행한다(S845).
참고로, 단계 (S845)에서 수행되는 반복 수렴 알고리즘은 상기 도 4 내지 도 7을 통해 설명한 반복 수렴 알고리즘을 이용할 수 있다.
그런 다음, 단계 (S845)의 반복 수렴 알고리즘을 통해 검출된 β new을 대입한 직류 성분 산출 조건식의 결과 값(condition(β new))이 수렴 임계값 이상의 값을 갖는지 판단한다(S846).
이때, 단계 (S846)의 판단 결과, β new을 대입한 직류 성분 산출 조건식의 결과 값(condition(β new))이 수렴 임계값 이상의 값을 갖는 경우, 단계 (S845)를 재수행하여 β new를 재검출한다.
참고로, 단계 (S846)에서는 직류 성분 산출 조건식의 결과 값(condition(β new))이 수렴 임계값 이상의 값을 갖는지 판단하는 것을 나타내었으나, 상기 도 5 및 도 7에서 나타낸 바와 같이, 직류 성분 산출 조건식의 결과 값이 수렴 임계값을 초과하는 값을 갖는지 판단하는 것도 가능하다.
반면, 단계 (S846)의 판단 결과, β new을 대입한 직류 성분 산출 조건식의 결과 값(condition(β new))이 수렴 임계값 미만의 값을 갖는 경우, β new을 대입한 직류 성분 산출 조건식의 결과 값(condition(β new))이 기설정된
Figure 112010036062114-pat00181
를 대입한 직류 성분 산출 조건식의 결과 값(condition(
Figure 112010036062114-pat00182
)) 이상의 값을 갖는지 판단한다(S847).
그런 다음, 단계 (S847)의 판단 결과, β new을 대입한 직류 성분 산출 조건식의 결과 값(condition(β new))이 기설정된
Figure 112010036062114-pat00183
를 대입한 직류 성분 산출 조건식의 결과 값(condition(
Figure 112010036062114-pat00184
()) 미만의 값을 갖는 경우, 해당 β new를 실근()
Figure 112010036062114-pat00185
)으로서 갱신한다(S850).
그리고, 단계 (S850)의 수행을 통해 갱신된
Figure 112010036062114-pat00186
를 이용하여 입력 신호에 대한 주파수 f 및 시간 t를 산출한다(S860).
반면, 단계 (S847)의 판단 결과, β new을 대입한 직류 성분 산출 조건식의 결과 값(condition(β new))이 기설정된
Figure 112010036062114-pat00187
를 대입한 직류 성분 산출 조건식의 결과 값(condition(
Figure 112010036062114-pat00188
)) 이상의 값을 갖는 경우,
Figure 112010036062114-pat00189
의 갱신 없이 기저장된
Figure 112010036062114-pat00190
를 이용하여 입력 신호에 대한 주파수 f 및 시간 t를 산출한다(S860).
즉, 단계 (S860)에서는 앞서 수행된 단계 중 어느 한 단계로부터
Figure 112010036062114-pat00191
값(즉, 실근)이 결정되면, 결정된
Figure 112010036062114-pat00192
값을 상기 수학식 19 및 수학식 20에 대입하여 주파수
Figure 112010036062114-pat00193
를 산출한다. 그리고, 산출된 주파수
Figure 112010036062114-pat00194
를 상기 수학식 13 내지 수학식 15에 대입하여 시간
Figure 112010036062114-pat00195
를 산출한다.
그런 다음, 상기 산출된 주파수
Figure 112010036062114-pat00196
와 시간
Figure 112010036062114-pat00197
를 이용하여 입력 신호에 대한 진폭
Figure 112010036062114-pat00198
을 산출하고, 직류 성분
Figure 112010036062114-pat00199
를 산출한다(S870).
이때, 주파수
Figure 112010036062114-pat00200
와 시간
Figure 112010036062114-pat00201
를 상기 수학식 5 내지 수학식 7에 대입하여 진폭
Figure 112010036062114-pat00202
을 산출하고, 상기 산출된 주파수
Figure 112010036062114-pat00203
, 시간
Figure 112010036062114-pat00204
및 진폭
Figure 112010036062114-pat00205
를 상기 수학식 1 내지 수학식 4에 대입하여 상기 입력 신호의 직류 성분
Figure 112010036062114-pat00206
를 산출할 수 있다.
이처럼, 본 발명의 실시예에 따른 직류 성분 값을 산출하는 알고리즘에서는, 정확도 임계값보다 작은 조건식(condition) 값을 만족하는
Figure 112010036062114-pat00207
가 있다면 동일한 형태의 입력 신호가 지속적으로 입력될 때 매번 직류 성분
Figure 112010036062114-pat00208
를 반복 수렴으로 계산할 필요가 없어 연산 효율을 높일 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 직류 성분 값을 산출하는 알고리즘에서는, 입력 신호의 형태가 변화하거나 조건식(condition) 값이 정확도 임계값보다 클 경우 적합한
Figure 112010036062114-pat00209
를 반복 수렴으로 계산하여
Figure 112010036062114-pat00210
를 갱신함으로써, 입력 신호의 변화에 대한 빠른 대처가 가능하다.
이하, 도 9를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 신호 교정 방법에 대해서 상세히 설명하도록 한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 신호 교정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
먼저, 신호가 입력되면(S910), 입력 신호에 대한 고주파 성분을 제거한다(S920).
이때, 입력되는 아날로그 신호(예를 들어, 정현파 신호)일 수 있으며, 저역 통과 필터링 과정을 통해 입력 신호의 고주파 성분을 제거한다.
이처럼, 고주파 성분이 제거된 입력 신호에 대해 기설정된 개수의 신호 샘플을 추출한다(S930).
그리고, 추출된 신호 샘플들의 값을 이용하여 입력 신호에 대한 직류 성분 값을 산출한다(S940).
이때, 단계 (S940)에서는 상기 도 8에서 설명한 직류 성분 산출 알고리즘을 이용하여 직류 성분 값을 산출할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 신호 교정 방법에서는 상기 신호 샘플을 추출하는 단계를 수행하기에 앞서, 입력 신호가 사전에 입력된 신호와 동일한 신호인지 여부를 더 판단할 수 있다. 즉, 기설정된 직류 성분 산출 조건식을 만족하는 기설정된 실근이 존재하는지 판단할 수 있다. 이처럼, 기설정된 실근이 존재하는 경우 상기 기설정된 실근을 이용하거나, 상기 기설정된 실근보다 더 정확한 실근을 재산출하여 직류 성분 값을 산출할 수 있다.
그런 다음, 산출된 직류 성분 값을 상기 고주파 성분이 제거된 입력 신호에 적용하여, 직류 성분을 제거한다(S950).
이처럼, 본 발명의 실시예에 따른 신호 교정 방법에서는 입력 신호에 대한 기설정된 개수의 신호 샘플을 추출하여 상기 직류 성분 산출 알고리즘을 수행함으로써, 입력 신호의 한 주기가 수행되기 이전에 직류 성분을 산출할 수 있는 조건(즉, 신호 샘플)을 획득할 수 있어 빠르고 정확하게 직류 성분을 산출 및 제거할 수 있다.
본 발명의 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.
본 발명의 장치 및 방법은 특정 실시예와 관련하여 설명되었지만, 그것들의 구성 요소 또는 동작의 일부 또는 전부는 범용 하드웨어 아키텍쳐를 갖는 컴퓨터 시스템을 사용하여 구현될 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 신호 교정 장치 110: 고주파 성분 처리부
120: 신호 샘플 추출부 130: 직류 성분 산출부
140: 직류 성분 처리부

Claims (18)

  1. 신호 교정 장치에 있어서,
    정현파 입력 신호로부터 일정 시간 간격으로 샘플링한 복수의 신호 샘플을 추출하는 신호 샘플 추출부;
    상기 복수의 신호 샘플의 값을 하기 수학식 1에 의한 직류 성분 산출 조건식에 대입하여 실근을 산출하고, 상기 산출된 실근 및 상기 복수의 신호 샘플 값을 이용하여 상기 입력 신호에 대한 직류 성분의 값을 산출하는 직류 성분 산출부; 및
    상기 산출된 직류 성분의 값을 상기 정현파 입력 신호에 적용하여 직류 성분을 제거하는 직류 성분 처리부를 포함하는 신호 교정 장치.
    <수학식 1>
    Figure 112011073123530-pat00224
    Figure 112011073123530-pat00225

    (단, A, B, C 및 D는 각각 상기 신호 샘플의 값, β는 임의의 상수)
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 직류 성분 산출부는,
    하기 수학식 2 내지 5에 의해 유도되는 연립 방정식에 상기 산출된 실근 값을 대입하여 상기 직류 성분의 값을 산출하는 신호 교정 장치.
    <수학식 2>
    Figure 112011073123530-pat00226

    <수학식 3>
    Figure 112011073123530-pat00227

    <수학식 4>
    Figure 112011073123530-pat00228

    <수학식 5>
    Figure 112011073123530-pat00229

    (단,
    Figure 112011073123530-pat00230
    는 상기 신호 샘플을 추출한 시간 간격의 값,
    Figure 112011073123530-pat00231
    은 상기 정현파 입력 신호의 진폭 값,
    Figure 112011073123530-pat00232
    는 상기 정현파 입력 신호의 주파수,
    Figure 112011073123530-pat00233
    는 상기 정현파 입력신호의 시간 값이고,
    Figure 112011073123530-pat00234
    는 상기 정현파 입력 신호의 직류 성분의 값이며,
    Figure 112011073123530-pat00235
    ,
    Figure 112011073123530-pat00236
    ,
    Figure 112011073123530-pat00237
    및
    Figure 112011073123530-pat00238
    는 미지수임)
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 직류 성분 산출부는,
    상기 연립 방정식을 만족하는 임의의 상수를 상기 직류 성분 산출 조건식에 대입한 결과 값을 이용하여 상기 실근을 산출하는 신호 교정 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 직류 성분 산출부는,
    상기 결과 값이 기설정된 임계값보다 작은 값이 될 때까지 상기 임의의 상수의 상계(upper bound) 및 하계(lower bound) 중 적어도 하나를 변경하고, 상기 변경에 따라 재설정된 상기 임의의 상수를 상기 직류 성분 산출 조건식에 대입하여 상기 실근을 산출하는 신호 교정 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 직류 성분 산출부는,
    상기 결과 값이 기설정된 임계값보다 작은 값이 될 때까지 상기 결과 값에 대해 하기 수학식 6에 의한 기울기 함수를 적용하고, 상기 기울기 함수에서의 치역 값을 0으로 만족시키는 정의역 값을 상기 임의의 상수의 값으로 재설정하고, 상기 재설정된 상기 임의의 상수를 상기 직류 성분 산출 조건식에 대입하여 상기 실근을 산출하는 신호 교정 장치.
    <수학식 6>
    Figure 112011073123530-pat00239
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 연립 방정식의 미지수의 개수와 상기 추출되는 신호 샘플의 개수는 동일한 것인 신호 교정 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    입력되는 원신호를 저역 통과 필터링(low pass filtering)한 후 상기 신호 샘플 추출부로 출력하는 고주파 성분 처리부를 더 포함하는 신호 교정 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
KR1020100052929A 2010-06-04 2010-06-04 신호 교정 장치 및 방법 KR101106120B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100052929A KR101106120B1 (ko) 2010-06-04 2010-06-04 신호 교정 장치 및 방법
US13/151,808 US20120146703A1 (en) 2010-06-04 2011-06-02 Apparatus and method for calibrating signal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100052929A KR101106120B1 (ko) 2010-06-04 2010-06-04 신호 교정 장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110133285A KR20110133285A (ko) 2011-12-12
KR101106120B1 true KR101106120B1 (ko) 2012-01-20

Family

ID=45501015

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100052929A KR101106120B1 (ko) 2010-06-04 2010-06-04 신호 교정 장치 및 방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20120146703A1 (ko)
KR (1) KR101106120B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070080913A (ko) * 2006-02-09 2007-08-14 고려대학교 산학협력단 순간 전압 강하 평가를 위한 취약 지역 결정 시스템, 방법,및 상기 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한프로그램을 기록한 매체
KR20090124241A (ko) * 2008-05-29 2009-12-03 명지대학교 산학협력단 지수 감쇄하는 직류 옵셋 영향을 제거한 푸리에 변환 기반페이져 추정 방법 및 그 장치

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4625283A (en) * 1982-05-07 1986-11-25 Cooper Industries, Inc. Method and apparatus for digitally measuring alternating current
US6318156B1 (en) * 1999-10-28 2001-11-20 Micro Motion, Inc. Multiphase flow measurement system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070080913A (ko) * 2006-02-09 2007-08-14 고려대학교 산학협력단 순간 전압 강하 평가를 위한 취약 지역 결정 시스템, 방법,및 상기 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한프로그램을 기록한 매체
KR20090124241A (ko) * 2008-05-29 2009-12-03 명지대학교 산학협력단 지수 감쇄하는 직류 옵셋 영향을 제거한 푸리에 변환 기반페이져 추정 방법 및 그 장치

Also Published As

Publication number Publication date
US20120146703A1 (en) 2012-06-14
KR20110133285A (ko) 2011-12-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9225501B2 (en) Non-linear modeling of a physical system using look-up table with polynomial interpolation
RU2016127609A (ru) Способ и устройство для выделения сигналов в данных
CN110968833A (zh) 一种用于模拟量校准的校准函数关系获取方法及装置
CN110018434B (zh) 一种电压测量装置校正方法、装置及系统
TWI576834B (zh) 聲頻訊號的雜訊偵測方法與裝置
CN110458875B (zh) 异常点对的检测方法、图像拼接方法、相应装置及设备
JP5447680B2 (ja) データ処理方法及び装置
CN111541255B (zh) 基于动力学系统的低频振荡模态识别方法及系统
Wahlberg et al. Identification of Wiener systems with process noise is a nonlinear errors-in-variables problem
KR101106120B1 (ko) 신호 교정 장치 및 방법
Austin et al. Parameter estimation using sparse reconstruction with dynamic dictionaries
CN109725188B (zh) 一种电流测量方法和装置
CN110111275B (zh) 一种信号降噪的方法、系统及计算机存储介质
CN115047400A (zh) 三相电能表准确度校验方法、系统、终端设备及介质
KR101649198B1 (ko) 빔형성 정보 기반 최적 스무딩 필터를 이용한 객체 궤적 추정 방법 및 장치
Deshpande et al. Optimal input signal design for data-centric estimation methods
Ulapane et al. System Identification of Static Nonlinear Elements: A Unified Approach of Active Learning, Over-fit Avoidance, and Model Structure Determination
CN109655884B (zh) 一种速度拾取异常点去除方法及系统
Ren et al. A Ziv-Zakai type bound for hybrid parameter estimation
Hsung et al. Generalized cross validation for multiwavelet shrinkage
JP2006195542A (ja) モデル同定装置およびモデル同定プログラム
Balogh et al. Stable approximation of unstable transfer function models
KR101207249B1 (ko) 잡음 감소 시스템 및 방법
Hasan et al. Autocorrelation model-based identification method for ARMA systems in noise
CN114745063B (zh) 基于网格取样与极值获取的本振泄露校准方法及系统

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160111

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee