KR102237057B1 - 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 시스템 및 오류 예측 방법 - Google Patents

다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 시스템 및 오류 예측 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 정확한 타이밍을 적용하여 보존할 수 있는 타임라인 기반의 데이터 베이스 구축을 위한 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 시스템 및 오류 예측 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 오류 예측 방법은, 리시뮬레이션을 위한 통합 리시뮬레이션 프로파일과 분할 리시뮬레이션 프로파일을 생성하는 1단계; 실시간으로 이기종의 다중 센서로부터 센서 데이터를 병렬 획득하는 2단계; 분할 리시뮬레이션 프로파일에 포함되는 분할 타임라인 파일을 병렬로 생성하고, 센서 데이터를 데이터 종류로 구분하여 병렬 획득해서 경과시간과 함께 분할 타임라인 파일에 저장하는 제1타임라인 파일 처리하는 3단계; 동일 시간대에 생성된 복수개의 분할 타임라인 파일을 병렬태스킹 송/수신 처리를 통해 통합 타임라인 파일을 생성하고, 통합 리시뮬레이션 프로파일에 저장하는 제2타임라인 파일 처리하는 4단계: 및 제1,2타임라인 파일을 이용하여 리시뮬레이션을 수행하여 분석하고, 제1타임라인 파일의 경과시간 지수이동평균값에 기설정된 증감처리값을 연속 반영하여 데이터 지연과 데이터 집중시에 발생될 수 있는 오류를 예측하는 5단계를 포함하고, 제1타임라인 파일의 경과시간은, 센서 데이터1이 수신되고 연속된 센서 데이터2가 수신될 때까지 소요시간을 경과시간으로 처리하는 것을 특징으로 한다.

Description

다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 시스템 및 오류 예측 방법{Multi sensor data storage/resimulation system and error prediction method}
본 발명은 타임라인 파일 기반의 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 시스템 및 오류 예측 방법에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
범용 컴퓨터 시스템, 임베디드 시스템은 일반적인 산업현장, 군용 운용 환경, 회사, 가정에 이르기까지 다양한 실시간 정보처리 시스템을 구축하는데 제어 시스템으로 활용된다. 최근에는 가정과 회사에서 다양한 센서들을 활용한 IOT 시스템이 구축되고 있고, 또한 군용 운용 환경에서도 소나 시스템, 레이더 시스템, AIS(Automatic Identification System) 등은 이종의 각종 센서로부터 취득되는 정보들을 실시간 처리하는 실시간 정보처리 시스템을 구축하고 있다.
이와 같이 범용 컴퓨터 시스템 그리고 임베디드 시스템은 실시간 정보처리 시스템을 구축함에 있어서, 센서 정보들을 활용한 시뮬레이션을 통해서 새로운 알고리즘의 개발과 검증, 그리고 시스템의 오류 등을 예측하고 검출하는데 이용한다. 즉, 각 시스템의 운용 환경에서 취득되는 센서 데이터는 단순하게는 정보를 활용하고 관리하는 통합 시스템에 이용될 수 있고, 나아가서는 통합 시스템 및 실시간 정보처리 시스템의 운용상황에서 발생하는 문제를 해결하기 위한 알고리즘의 개발 및 검증에 이용되기도 한다.
한국공개특허 제10-2018-0034792호(발명의 명칭 : 다중 센서 데이터 취득/리시뮬레이션 시스템 및 방법)는 센서와, 시스템이 선택적으로 연결되는 센서 인터페이스부 및 센서 인터페이스부를 통해 센서로부터 수신된 센서 데이터를 호스트에 전달하여 저장하도록 하고, 호스트에 저장된 센서 데이터를 호스트로부터 수신하면 센서 인터페이스부를 통해 시스템에 전달하는 전송부를 포함하고 있다.
이와 같은 구성을 통해서 상기 특허는 센서 데이터를 이용하여 알고리즘을 개발하거나 검증할 때 범용 컴퓨터 뿐만 아니라 임베디드 시스템 환경에서도 실시간으로 알고리즘 개발 및 검증이 가능한 센서 데이터를 효율적으로 취득하고 리시뮬레이션 할 수 있게 된다.
그러나 상기 특허는 센서 인터페이스부를 통해 센서로부터 수신된 센서 데이터에 타임 스탬프를 부가하는 관리기를 이용하고 있다. 즉, 상기 특허는 모든 데이터에 일률적으로 부가하는 타임 스탬프를 활용하고, 버퍼 시스템을 이용한 데이터 처리 형식의 리시뮬레이션을 수행하고 있다.
따라서 상기 특허는 데이터 종류와 양이 많아지게 되면, 정교한 리시뮬레이션 분석이 어렵고, 모든 데이터에 일률적으로 부가되는 타임 스탬프를 활용하기 때문에, 보안을 필요로 하는 자료만을 별도 처리하는 구성을 제시하지 못한다.
한국공개특허 제10-2018-0034792호
따라서 본 발명의 목적은 정확한 타이밍을 적용하여 보존할 수 있는 타임라인 기반의 데이터 베이스 구축을 위한 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 시스템 및 오류 예측 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 보안을 필요로 하는 데이터에 대하여 암호화하여 분류 저장이 가능한 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 시스템 및 오류 예측 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 사후에 문제 분석과 검증 등을 위한 리시뮬레이션을 수행하기 위해서 실제 환경 데이터 그대로 데이터 베이스에 저장할 수 있는 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 시스템 및 오류 예측 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 사후에 발생될 오류를 미리 예측하고, 검출할 수 있는 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 시스템 및 오류 예측 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 캐시와 캐시 플러시 처리를 통하여, 데이터 집중 수신 상황에서도 정확한 타이밍 관리를 할 수 있는 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 시스템 및 오류 예측 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 중요한 데이터에 대해서 우선순위를 설정하고, 캐시 플러시 처리를 수행하므로서, 중요한 데이터 소실없이 보존이 가능한 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 시스템 및 오류 예측 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 데이터 베이스에 보존된 파일 기반으로 실제 상황과 동일하게 시뮬해내는 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 시스템 및 오류 예측 방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 오류 예측 방법은 리시뮬레이션을 위한 통합 리시뮬레이션 프로파일과 분할 리시뮬레이션 프로파일을 생성하는 1단계; 실시간으로 이기종의 다중 센서로부터 센서 데이터를 병렬 획득하는 2단계; 분할 리시뮬레이션 프로파일에 포함되는 분할 타임라인 파일을 병렬로 생성하고, 센서 데이터를 데이터 종류로 구분하여 병렬 획득해서 경과시간과 함께 분할 타임라인 파일에 저장하는 제1타임라인 파일 처리하는 3단계; 동일 시간대에 생성된 복수개의 분할 타임라인 파일을 병렬태스킹 송/수신 처리를 통해 통합 타임라인 파일을 생성하고, 통합 리시뮬레이션 프로파일에 저장하는 제2타임라인 파일 처리하는 4단계: 및 제1,2타임라인 파일을 이용하여 리시뮬레이션을 수행하여 분석하고, 제1타임라인 파일의 경과시간 지수이동평균값에 기설정된 증감처리값을 연속 반영하여 데이터 지연과 데이터 집중시에 발생될 수 있는 오류를 예측하는 5단계를 포함하고, 제1타임라인 파일의 경과시간은, 센서 데이터1이 수신되고 연속된 센서 데이터2가 수신될 때까지 소요시간을 경과시간으로 처리하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 3단계는 센서 데이터를 데이터 종류별로 병렬 수신하는 단계; 플러시 버퍼 크기에 도달하기까지 병렬 수신되는 센서 데이터와 경과시간이 계속해서 기록되는 패킷 데이터를 캐시에 저장하는 단계; 및 캐시에 저장된 패킷화된 데이터가 플러시 버퍼 크기에 도달하면 캐시 플러시 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 캐시에 저장하는 단계는 링크드 리스트 형태로 관리되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 캐시 플러시 처리 단계는 기설정된 우선순위에 기반하여 제어되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 3단계는 정의된 보안등급에 따라 데이터를 암호화하여 분류 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 분할 타임라인 파일은, 실시간 측정된 센서 데이터를 저장하고, 실시간 측정된 경과시간을 저장하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 분할 리시뮬레이션 프로파일은, 분할 리시뮬레이션 프로파일 명, 데이터 종류, 보안 등급, 우선 순위, 분할 타임라인 파일 명, 파일 생성 날짜/시간 정보, 경과시간지수이동평균(EMAq), 지수이동평균최대값정보(Maxq), 지수이동평균최소값정보(Minq)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 4단계는 동일 시간대에 생성된 분할 타임라인 파일을 병렬 수신하는 단계; 및 복수의 분할 타임라인 파일을 하나로 통합하기 위하여 통합 태스크 송/수신 처리를 수행하되, 각각의 분할 타임라인 파일에 기록된 경과시간 정보가 보존된 통합 타임라인 파일을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 통합 타임라인 파일을 생성하는 단계는, 통합 태스크 송/수신 처리가 이루어진 데이터를 수신하고 복호화하는 단계; 플러시 버퍼 크기에 도달하기까지 통합 태스크 송/수신 처리가 이루어진 데이터를 패킷화 하여 캐시에 저장하는 단계; 캐시에 저장된 패킷화된 데이터가 플러시 버퍼 크기에 도달하면 캐시 플러시 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 캐시에 저장하는 단계는 링크드 리스트 형태로 관리되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 4단계는 정의된 보안등급에 따라 데이터를 암호화하여 분류 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 통합 리시뮬레이션 프로파일은, 통합 리시뮬레이션 프로파일 명, 데이터 종류, 통합 타임라인 파일명, 파일 생성 날짜/시간 정보, 구동시간 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 5단계는 타임라인 파일을 분석하고, 데이터 지연에 의한 오류를 예측하는 단계; 타임라인 파일을 분석하고 데이터 집중에 의한 오류를 예측하는 단계; 데이터 지연/집중 오류 예측 정보를 경과시간에 반영하는 단계; 및 통합 타임라인 파일 데이터를 병렬 로딩 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 5단계는 경과시간 동안 대기 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 데이터 지연 오류 예측 정보는, 경과시간 지수이동평균값(EMAq)에 증가시키고자 하는 경과시간 값을 더하거나, 경과시간 최대값정보(Maxq)에 증가시키고자 하는 경과시간 값을 더해서 얻는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 데이터 집중 오류 예측 정보는, 경과시간 지수이동평균값(EMAq)에 감소시키고자 하는 경과시간 값을 빼거나, 경과시간 최소값정보(Minq)에 감소시키고자 하는 경과시간 값을 빼서 얻는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 1단계의 통합 리시뮬레이션 프로파일과 분할 리시뮬레이션 프로파일 생성은, 시뮬레이터부의 설정여부에 의해서 생성하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 2단계의 센서 데이터의 획득은, 1단계에서 생성된 통합 리시뮬레이션 프로파일과 분할 리시뮬레이션 프로파일에 포함된 정보를 기초로 하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 분할 타임라인 파일은 벡터 구조로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 시스템은, 측정된 센서 데이터를 수신하는 센서 인터페이스부; 센서 인터페이스부로부터 센서 데이터를 데이터 종류로 구분하여 병렬 획득하고 경과시간과 함께 병렬 생성된 분할 타임라인 파일에 저장하는 제1타임라인 파일 처리와, 동일 시간대에 생성된 복수개의 분할 타임라인 파일을 모두 모아서 통합 태스크 송/수신 처리를 통해 하나로 통합하는 제2타임라인 파일 처리를 수행하는 데이터 처리 및 전송부; 및 데이터 처리 및 전송부로부터 제1,2타임라인 파일을 이용하여 리시뮬레이션을 수행하여 분석하고, 제1,2 타임라인 파일에 저정된 경과시간에 오류 예측 정보를 반영하여 데이터 지연과 데이터 집중시에 발생될 수 오류를 예측하는 시뮬레이터부를 포함하고; 제1타임라인 파일 처리는, 센서 데이터1이 수신되고 연속된 센서 데이터2가 수신될 때까지 소요시간을 경과시간으로 처리하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 제1,2타임라인 파일 처리된 파일을 데이터 베이스에 저장하되, 중요한 데이터는 암호화하여 분류 저장하는 데이터 보안저장장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 센서 인터페이스부는, 이기종 다중 센서들과 연결되고 있는 복수개의 인터페이스; 복수개의 인터페이스를 통해서 입력되는 센서 데이터를 외부와 송수신하는 컨트롤러를 포함하고, 복수개의 인터페이스와 컨트롤러는 RC-232C 케이블 통신을 수행하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 데이터 처리 및 전송부는, 경과시간을 관리하는 경과시간 관리기; 복수개의 센서 데이터와 경과시간을 데이터 패킷화하고 저장하는 캐시; 캐시에 저장하는 패킷 데이터를 링크드 리스트 형태로 관리하는 캐시 관리기; 보안 등급을 정의하고 있는 테이블; 및 정의된 보안 등급에 기초하여 데이터의 암호화를 위한 데이터 분류 처리하는 데이터 분류기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 데이터 처리 및 전송부는, 복수개의 분할 타임라인 파일을 모두 모아서 통합 태스크 송/수신 처리를 통해 하나로 통합하는 병렬 파일 통합 처리기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 센서 인터페이스부와 데이터 처리 및 전송부 그리고 시뮬레이터부 사이의 데이터 전송을 관리하는 주제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 시스템 및 오류 예측 방법은 타임라인 기반의 데이터 베이스 구축을 위한 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 시스템 및 방법을 제공하고 있다. 본 발명은 측정되는 센서 데이터를 실시간 저장하고, 저장된 센서 데이터를 사후에 리시뮬레이션 수행에 이용하기 위해서, 경과시간 관리기를 적용하여 정확한 타이밍을 적용하여 보존하고 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 시스템 및 오류 예측 방법은 보안을 필요로 하는 데이터에 대하여 암호화하여 분류 저장이 가능하다. 즉, 본 발명은 데이터 베이스에 보안 등급 정의 테이블을 기저장하고, 보안 등급 정의 테이블에 기초하여 데이터의 분류 및 암호화를 수행하여, 저장 데이터에 기밀 등급의 자료가 포함된 경우, 특정 기밀 자료는 별도 저장 제어하는 것이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 시스템 및 오류 예측 방법은 타임라인 기반으로 데이터 베이스를 구축함에 있어서, 실제 환경 데이터 그대로 데이터 베이스에 저장한다. 따라서 본 발명은 사후에 문제 분석과 검증 등을 위하여 리시뮬레이션 수행시에 실제 시스템의 운용 환경과 동일한 환경을 조성하는 것이 가능하여, 발생된 문제에 대해서 정확한 분석과 검증을 가능하게 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 시스템 및 오류 예측 방법은 캐시 플러시 처리 전까지 고속 기억 장치인 캐시에 링크드 리스트 형태로 데이터를 관리하고, 메모리 복사없이 포인터로 모든 구조체들이 연결시키는 동작으로 리스트를 구성한다. 따라서 데이터 집중 수신 상황처럼 빠른 타이밍 관리가 필요한 상황에서 정확한 경과시간을 측정하는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 시스템 및 오류 예측 방법은 중요한 데이터에 대해서 우선순위를 설정하고, 캐시 플러시 처리를 수행하므로서, 중요한 데이터를 소실없이 보존하는 것이 가능한 효과를 얻는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 시스템 및 오류 예측 방법은 측정되는 센서 데이터에 대하여 타임라인 기반의 데이터 베이스 관리를 통해서 사후에 실제 상황과 동일하게 시뮬해내는 것이 가능하게 된다.
그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 시스템 및 오류 예측 방법은 사후에 발생될 오류를 미리 예측하고 검출할 수 있도록 구성하여, 기존보다 완성도가 더 높은 시스템을 구현할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 발명의 일 실시예에 따른 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 시스템을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 시스템의 상세 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 시스템의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 시스템에서 분할 타임라인 파일 처리(제1타임라인 파일 처리)를 위한 동작 순서도를 도시하고 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 시스템에서 통합 타임라인 파일 처리를 위한 동작 순서도를 도시하고 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 시스템에서 리시뮬레이션 분석과 오류 예측을 위한 동작 순서도를 도시하고 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 리시뮬레이션 프로파일 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 분할 리시뮬레이션 프로파일 예시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 분할 타임라인 파일 구조 예시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 분할 타임라인 파일 구조 예시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 베이스 보안 등급 정의 테이블 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "부"와 "기", "모듈"과 "부", "유닛"과 "부", "장치"와 "시스템", "단말"과 "노드"와 "디지털 무전기" 등은 명세서 작성의 용이함 만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 시스템을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
본 발명은 이기종의 다중 센서에서 취득한 정보를 입력하는 센서 인터페이스부(100)를 포함한다. 센서 인터페이스부(100)는 복수개의 인터페이스로 구성되고, 각각의 인터페이스는 동일 종류/다른 종류의 센서에서 취득한 정보를 입력할 수 있도록 데이터 호환이 가능하도록 구성된다. 이하에서는 센서를 통해서 취득한 데이터를 센서 데이터라고 명명한다.
본 발명은 센서 인터페이스부(100)를 통해서 입력된 타임라인 기반으로 센서 데이터를 처리하는 데이터 처리 및 전송부(200)를 포함한다. 데이터 처리 및 전송(200)는 제1타임라인 파일 처리와 제2타임라인 파일 처리를 통해 센서 인터페이스부(100)로부터 획득한 센서 데이터를 처리한다. 처리된 제1타임라인 파일과 제2타임라인 파일은 데이터 보안 저장장치(500)의 데이터 베이스에 저장되어진다.
제1타임라인 파일 처리는 분할 타임라인 파일(Split Time Line Filename : STLFpp)을 생성 및 갱신한다. 분할 타임라인 파일의 네이밍 규칙은 데이터 종류(p)와 파일 생성 카운터 숫자(q)로 정의할 수 있다.
제2타임라인 파일 처리는 통합 타임라인 파일(Intergrated Time Line Filename : ITLFr)을 생성 및 갱신한다. 통합 타임라인 파일의 네이밍 규칙은 파일 생성 카운터 숫자(r)로 정의할 수 있다.
데이터 처리 및 전송부(200)는 리시뮬레이션 동작시에 실제 상황과 동일한 데이터 보존과 타이밍 오차가 없는 데이터 전송 재현이 이루어지도록 한다. 이때 데이터 처리 및 전송부(200)는 리시뮬레이션 동작시에 센서 인터페이스부(100)와 후술되는 시뮬레이터부(600) 사이에서 데이터 전달 수행을 담당한다. 즉, 센서 인터페이스부(100)를 통해서 취득한 센서 데이터는 데이터 처리 및 전송부(200)에서 소정의 신호처리가 이루어져서 수신 데이터로 파일을 생성한다. 그리고 생성된 패킷화된 데이터(DPt)는 다시 시뮬레이터부(600)로 전송되어진다.
본 발명은 데이터 보안 저장장치(500)를 포함한다. 데이터 보안 저장장치(500)는 데이터 베이스에 저장/갱신되는 통합 리시뮬레이션 프로파일(IRPr)과 분할 리시뮬레이션 프로파일(SRPp) 정보를 생성/갱신한다. 통합 리시뮬레이션 프로파일에는 데이터 종류, 통합 타임라인 파일 이름, 파일 생성 날짜/시간, 구동시간(Running Time) 정보를 포함한다. 분할 리시뮬레이션 프로파일에는 데이터 종류, 보안 등급, 우선 순위, 시뮬레이션 오류 예측 정보가 포함된다. 그리고 리시뮬레이션을 위해 필요한 시뮬레이션 오류 예측 정보는 분할 타임라인 파일 이름(STLFpq), 파일 생성 날짜/시간(DTq), 경과시간 지수이동평균(EMAq), 해당 분할 타임라인 파일에 포함된 경과시간 최대값정보(Maxq) 또는 경과시간 지수이동평균 최대값정보, 해당 분할 타임라인 파일에 포함된 경과시간 최소값정보(Minq) 또는 경과시간 지수이동평균 최소값정보가 포함되고, 벡터 구조로 구성된다.
본 발명은 시뮬레이터부(600)를 포함한다. 시뮬레이터부(600)는 도 8에 도시하고 있는 바와 같이 데이터 종류 별로 보안 등급 및 우선 순위를 설정할 수 있다. 보안 등급은 사용자 정의 실시예로 도 11와 같이 정의 가능하다. 보안 등급은 데이터 베이스에 저장되는 데이터의 보안을 결정하는 값으로, 보안 등급에 따라서 암호화 처리가 달라지고, 또한 데이터 저장이 이루어지는 장소를 다르게 제어할 수 있다.
우선 순위는 본 발명에서 중요 데이터에 대한 데이터 소실없이 저장하고 보존하기 위하여 설정되는 값이다. 즉, 기준이 되는 기설정된 우선 순위 레벨 설정값보다 높은 우선 순위를 갖는 데이터가 입력되는지를 감시하고, 그에 따른 필요한 제어를 수행한다. 우선 순위 정보는 리시뮬레이션을 통한 알고리즘 개발과정에서 검증이 필요한 데이터에 대해서 정의되고, 검증이 필요한 데이터 우선순위는 레벨 설정값 이하를 만족하도록 한다(숫자 값이 작을 수록 우선 순위는 높은 것으로 정의).
그리고 본 발명은 시스템에 전반적으로 전원을 공급하는 전원부(700)와, 시스템을 전반적으로 제어하는 주제어부(800)를 포함한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 시스템의 상세 구성도이다.
센서 인터페이스부(100)는 이기종의 다중 센서(101)에 연결되고 있는 복수개의 인터페이스들(102,103,104,...)을 포함한다. 그리고 복수개의 인터페이스들로부터 취득한 센서 데이터를 센서 인터페이스부(100) 외부와 송수신할 수 있도록 필요한 제어를 수행하는 컨트롤러(105)를 포함한다. 복수개의 인터페이스와 컨트롤러 사이에는 RS-232C 케이블을 이용한 통신이 이루어진다. 그리고 이기종의 다중 센서(101)는 초고속 센서, 고정밀 센서, 과전류식 센서 등, 다양한 종류의 센서들을 의미할 수 있고, 이 센서들로부터 신호를 취득하도록 연결된 복수개의 인터페이스들 또한 센서 데이터 취득이 가능한 전기적 구성으로 이루어진다.
시뮬레이터부(600)는 컴퓨터 시뮬레이터(601)을 사용할 수 있고, 검증을 위한 컴퓨터 시스템이다. 컴퓨터 시뮬레이터(601)는, 통합 개발환경 툴에서 제공하는 소프트웨어 시뮬레이터(예를 들면 Vxsim)를 사용할 수 있다. 컴퓨터 시뮬레이터에서 구동되는 운영체제는 실제 장비에 탑재되는 운영체제와 동일하게 사용한다. 이것은 실제 장비에서 구동되는 동작과 시뮬레이터부(600)에서 구동되는 동작을 같게 하기 위함이다. 따라서 컴퓨터 시뮬레이터에서의 정확한 검증을 위해서는 실제 장비 운영체제와 동일한 커널 이미지를 사용한다. 그리고 임베디드 시스템은 클럭을 이용한 타이밍 기반 기술을 사용하는데, 실제 장비와 컴퓨터 시뮬레이터에서 동일한 클럭 타이밍이 구성 가능하여, 실제 장비와 오차가 없는 검증/분석을 수행할 수 있다.
주제어부(800)는 임베디드시스템(801)과 범용 컴퓨터 시스템(802)을 탑재 가능하다. 그리고 주제어부(800)는 다른 회로 구성들과의 인터페이스를 위한 시스템 인터페이스(803)를 포함한다. 범용 컴퓨터 시스템(802)은 전투 운용 시스템 콘솔 같이 일반 퍼스널 컴퓨터 플랫폼 시스템을 예로 들 수 있다. 임베디드시스템(801)는 필드에서 운용되는 시스템과 동일한 사양으로 구성되어 시뮬레이터 과정에서 제어시스템으로 운용 가능하다.
데이터 보안 저장장치(500)는 두가지 방법으로 데이터를 저장한다. 데이터 베이스(501) 자체 보안 인증을 사용하여 데이터를 저장하거나, 암호화/복호화기(502)를 통해서 데이터 파일 저장소(503)에 저장되는 데이터를 암호화하여 저장한다. 그리고 데이터 파일 저장소(503)로부터 읽혀진 데이터는 암호화/복호화기(502)에서 복호화 처리되어야만 출력 가능하므로 출력 데이터의 보안성을 확보할 수 있다. 데이터 베이스(501)에 저장되는 데이터는 데이터 종류 별로, 날짜/시간정보/시간길이/데이터 종류 정보/보안등급 등의 정보를 포함한다.
그리고 데이터 처리 및 전송부(200)는 데이터 구동기(201), 데이터 생성기(202), 경과시간(ElapsedTime) 정보를 관리하는 경과시간관리기(203), 병렬 파일 통합 처리기(204), 캐시 관리기(205), 데이터 분류기1,2(206), 캐시(207), 보안등급 정의 테이블(208)을 포함한다.
데이터 처리 및 전송부(200)는 캐시관리기(205)의 관리하에 캐시(207)를 이용하여 일정 크기의 데이터가 채워진 후에 데이터 쓰기가 제어되고, 시뮬레이터부(600)의 컴퓨터 시뮬레이터(601)를 사용하여 캐시 플러시(Flush)를 위한 캐시의 크기를 설정할 수 있다.
데이터 처리 및 전송부(200)는 파일 기반 리시뮬레이션 파일에 타임 스탬프 정보가 아닌 경과시간(ElapsedTime) 정보를 포함하고, 이를 실시간으로 구동시킨다. 즉, 리시뮬레이션 파일 저장시 경과시간관리기(203)에서 산정된 경과시간을 기록/저장한다.
데이터 구동기(201)는 센서 인터페이스부(100)로부터의 센서 데이터를 수신하고, 수신된 센서 데이터를 데이터 생성기(202)로 전달하여 제1타임라인 파일 또는 제2타임라인 파일을 생성하는데 이용하도록 하고, 또한 생성된 제1타임라인 파일과 제2타임라인 파일을 시뮬레이터부(600)로 전송하여, 시뮬레이션에 이용되도록 한다.
병렬 파일 통합 처리기(204)는 통합 리시뮬레이션 프로파일과 분할 리시뮬레이션 프로파일 생성 과정에서 파일의 통합 처리를 수행한다. 보안 등급 정의 테이블(208)은 도 11에 도시되고 있는 데이터 베이스 보안 등급 정의 테이블을 저장하고, 데이터 분류기1,2(206)에서 보안 등급에 따라 분류기술을 통해 데이터의 분류 저장이 이루어지도록 제어한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 시스템의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명은 타임라인 기반 데이터 베이스 구축을 위하여 이기종 다중 센서 데이터의 저장/리시뮬레이션 시스템과 방법을 구현한다. 일반적으로 시뮬레이션은 최초 시뮬레이션 수행을 의미하고, 리시뮬레이션은 반복해서 시뮬레이션 수행을 의미한다. 본 발명의 이하 설명과정에서 시뮬레이션과 리시뮬레이션이 혼용해서 설명될 수 있으나 두 단어는 같은 의미로 사용되어지는 것이고, 반복해서 시뮬레이션 수행을 나타내는 리시뮬레이션에 더 가깝다.
리시뮬레이션을 할 때, 실제 상황과 얼마나 유사하게 재현하는가와 관련하여 고용량 데이터를 처리하는 부분, 타임 라인 기반의 기록들이 얼마나 정확한 시간기록으로 저장이 되는가의 부분이 중요하다. 따라서 본 발명에서는 정확한 타이밍을 타임라인화 된 데이터로 저장하고, 이를 리시뮬레이션 분석하는 방법을 설명한다. 또한 본 발명은 캐시를 이용하여 데이터의 처리 및 저장하고, 시스템에 걸린 부하량에 따라서 정확한 타이밍 기록과 저장이 이루어지도록 한다. 즉, 본 발명은 실제 장비에서의 운용 상황과 동일하게 재현하기 위해서 파일 기반의 리시뮬레이션을 사용한다.
본 발명은 다중 센서 데이터를 통합 저장함에 있어서 정확한 타이밍 보존을 위하여 데이터 종류 별로 병렬 타임 라인 파일을 만든다. 특히 데이터 집중시 정확한 타임라인 데이터 생성을 위하여 두 단계의 타임라인 파일 저장 단계를 포함하고, 프로파일 생성 단계에서부터 시뮬레이션까지 5단계로 수행된다.
본 발명의 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 시스템은 센서 데이터 획득에 따른 통합/분할 리시뮬레이션 프로파일(IRPr, SRPp)을 생성하는 단계를 포함한다(1000 단계). 1000단계는 컴퓨터 시뮬레이터(601)의 사용자 설정 여부로 리시뮬레이션 프로파일을 생성한다.
본 발명은 실시간 이기종 다중 센서 데이터(Dt) 획득 단계를 포함한다(1001 단계). 1001 단계는 1000 단계에서 생성된 리시뮬레이션 프로파일의 정보를 바탕으로 센서 데이터를 획득한다.
본 발명은 분할 타임라인 기반 파일(STLFpq) 저장 단계를 포함한다(1002 단계). 도 9은 분할 타임라인 기반 파일 구조의 패킷 데이터(DPt)를 도시하고 있다. 즉, 1002 단계에서는 도 9에 도시하고 있는 패킷 데이터 구조로, 데이터 종류별로 분할 타임라인 기반 파일을 생성하고 갱신한다. 이 과정에서 경과시간관리기(203)를 통해 실제 수신한 경과시간(Elapsed Time)타이밍이 그대로 보존하여 분할 타임라인 파일에 포함되어 기록된다. 1002 단계는 데이터의 병렬 수신 단계와, 캐시(207)의 디스크 저장 플러시 단계, 데이터 병렬 통합 단계를 포함한다.
또한 본 발명은 통합 타임라인 기반 파일(ITLFr) 저장 단계를 포함한다(1003 단계). 이 과정에서 경과시간관리기(203)를 통해 실제 수신하고, 분할 타임라인 파일에 저장된 경과시간(Elapsed Time) 타이밍이 그대로 보존되면서 통합 타임라인 기반 파일이 생성된다. 1003 단계는 데이터의 병렬 수신 단계와, 캐시(207)의 디스크 저장 플러시 단계, 데이터 병렬 통합 단계를 포함한다.
본 발명은 시뮬레이션 분석/오류 예측 단계를 포함한다(1004 단계). 1004 단계는 통합 타임라인 파일을 이용하여 실제 상황에서 발생한 타임라인 데이터를 그대로 재현하고, 분석 및 검증하는 구성이다. 이 단계에서 개발자는 반복해서 시뮬레이션을 수행하는 리시뮬레이션을 통해 정확한 알고리즘 분석을 수행한다. 그리고 리시뮬레이션 알고리즘에 기초하여 데이터 지연/집중 오류 예측을 위한 예측 모드를 수행할 때, 시뮬레이터부(600)는 다중 데이터 종류에 대해서 분할 리시뮬레이션 프로파일 시뮬레이션 오류 예측 정보를 추정하고, 추정된 오류 예측 정보를 이용하여 퀵 분석(Maxq/Minq), 평균 분석 값(EMAq)에 증감 처리값을 연속 적용하여 데이터 지연/집중 리시뮬레이션을 통해 데이터 지연/집중에 대한 알고리즘 검증이 가능하다. 이 부분에 대해서는 도 7에서 자세하게 후술하기로 한다. 그리고 1004 단계는 타임라인 파일 분석 단계, 파일 데이터 병렬 로딩 처리 단계를 포함한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 센서 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 시스템은 리시뮬레이션에 이용되는 프로파일을 생성함에 있어서 경과시간을 관리하는 것을 특징으로 한다.
일반적으로는 타임 스탬프 관리기는 수신 데이터의 주기를 측정하거나 시스템의 로그 기록을 남길 때 활용된다. 리시뮬레이션 특성 상 이벤트 시점의 타임 스탬프는 날짜/시간 변환이 가능하다. 이 경우 계산과정에서 시스템 커널 이미지 설정 클럭을 확인하는 작업을 필요로 하고, 파일 기반 데이터 리시뮬레이션 과정에서 매번 타임 스탬프를 이용해서 경과시간을 계산해야만 하는 문제가 발생된다. 즉, 경과시간을 빈번하게 계산해야 하는 과정은 리시뮬레이션 구현 과정에서 복잡도를 전이시켜서 비효율적이고, 또한 리시뮬레이션 구현시에 해당 커널 이미지의 클럭 정보를 별도로 저장해야 하기 때문에 리시뮬레이션 구동이 매우 복잡해지게 된다.
따라서 본 발명에서는 타임 스탬프 정보가 아니라 경과시간 관리기를 이용한 경과시간을 관리하고, 실시간으로 리시뮬레이션 파일 저장시 경과시간(ElapsedTime)을 산출하여 기록/저장하는 것을 특징을 한다.
경과시간 관리기(203)는 센서 인터페이스부(100)를 통해서 센서 데이터 수신시에 데이터 종류 별로 데이터의 수신 타이밍을 측정할 수 있다. 임의의 데이터 종류(Dp) 중 D1의 데이터(Dt)인 D1 이 수신되고, 연속해서 D2 를 수신한 경우, 수신 데이터 D1 이 수신되고 수신 데이터 D2가 수신될 때까지의 경과시간(Elapsed Timet )을 하기와 같이 측정할 수 있다. 즉, 센서 데이터가 수신되는 상황에서 임의의 t 번째 시퀀스에서 경과시간은 다음과 같이 산출된다.
밀리세컨드(Millisecond) 단위로 경과시간을 구할 경우, 1틱(Tick) 당 밀리세컨드를 구한다. OS 커널에 현재 셋팅 되어 있는 sysClkTickPerSecond 값을 가져오는 sysClkRateGet 함수를 이용한다.
ms1Tick = 1000/sysClkRateGet(null).............(1 과정)
t번째 시스템 틱(Tick) 값을 구한다.
NowTickt = tickGet(null) ...........(2 과정)
t번째와 t-1 번째 틱 값의 차이를 구한다.
DiffTickt = abs(NowTickt - NowTickt-1)............(3 과정)
얻어진 DiffTickt 값에 ms1Tick 값을 곱한다.
DiffTickt = DiffTickt × ms1Tick ............(4 과정)
시스템 틱 값 오류를 대비한 예외 처리를 한다. 허용 최대 틱값(maximumCut) 이상의 틱 값, 그리고 0보다 작은 틱 값은 사용자 지정값(customTick)으로 설정한다.
if{(maximumCut < DiffTickt ) v (0 > DiffTickt)}
DiffTickt = customTick ............(5 과정)
이상의 과정을 통해서 임의의 t번째 시퀀스에서 경과시간(ElpasedTimet)을 구할 수 있다.
ElpasedTimet = DiffTickt .............(6 과정)
이와 같은 과정으로 본 발명은 경과시간 관리기(203)를 이용하여, 실시간으로 고용량 데이터를 처리할 때, 정확한 타이밍을 타임라인 기반의 파일을 생성한다. 그리고 생성된 타임라인 파일을 리시뮬레이션 할 때, 데이터 지연 및 집중 오류 예측 모드 실행시에 예상치 않은 틱(Tick) 결과 값으로 동작 루프가 오작동 및 무한 대기 상태가 되는 것을 방지한다.
그리고 본 발명에서 캐시관리기(205)는 캐시 플러시 처리 전까지 고속기억장치인 캐시(207)에 데이터를 저장하되, 링크드 리스트 형태로 관리된다. 즉, 데이터가 축적될 때, 메모리 복사 없이 포인터로 모든 구조체들이 연결시키는 동작으로 리스트를 구성한다. 따라서 데이터 집중 수신 상황처럼 빠른 타이밍 관리를 필요로 할 때, 정확한 경과시간 측정 성능 효과를 발휘할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 시스템에서 분할 타임라인 파일 처리(제1타임라인 파일 처리)를 위한 동작 순서도를 도시하고 있다.
본 발명의 제1타임라인 파일은 실시간으로 수신되는 센서데이터를 저장한다. 제1타임라인 파일은 단일 데이터 종류로 구분하여 병렬 생성한다. 제1타임라인 파일은 사용자 또는 검증자가 시뮬레이터부(600)를 통해서 시뮬레이션 또는 리시뮬레이션을 위해 타임라인 파일을 생성하라는 명령 입력과 함께 생성이 이루어진다. 따라서 센서 인터페이스부(100)를 통해서 수신되는 센서 데이터를 데이터 베이스(501)에 저장하는 과정과 리시뮬레이션을 위한 타임라인 파일을 생성하는 과정이 항상 동일한 것은 아니다. 즉, 사용자 또는 검증자가 리시뮬레이션이 필요한 구간에서 타임라인 생성을 위한 명령이 입력되면, 이후 제1타임라인 파일을 생성하는 과정이 수행된다.
데이터 구동기(201)가 가동되면(2000 단계), 리시뮬레이션을 위해 필요한 통합/분할 리시뮬레이션 프로파일(IRPr, SRPp)을 데이터 베이스(501)에 생성한다(2001 단계). 리시뮬레이션을 위해 필요한 통합 리시뮬레이션 프로파일은 도 7과 같이 구성되어 데이터 베이스에 생성된다. 리시뮬레이션을 위해 필요한 분할 리시뮬레이션 프로파일은 도 8와 같이 구성되어 데이터 베이스에 생성된다.
도 8에 도시하고 있는 바와 같이, 분할 리시뮬레이션 프로파일(SRPp)은 이름, 데이터 종류, 보안등급, 우선순위, 시뮬레이션 오류 예측 정보를 포함한다. 시뮬레이션 오류 예측 정보는, 분할 타임라인 파일명(STLFpq)과 파일 생성 날짜/시간(DTq) 정보, 오류 예측 정보를 이용한 퀵 분석 정보(Maxq/Minq), 평균 분석 값(EMAq)에 증감 처리값을 포함하고 있다.
마찬가지로 도 7에 도시하고 있는 바와 같이, 통합 리시뮬레이션 프로파일(IRPr)은 이름, 데이터 종류, 통합 타임라인 파일 이름, 파일 생성 날짜/시간, 구동시간 등의 정보를 포함한다.
도 7에 도시된 통합 리시뮬레이션 프로파일과 도 8에 도시된 분할 리시뮬레이션 프로파일에 저장되고 있는 데이터들은 항상 연계되도록 구성되어 있고, 어느 하나의 프로파일이 새롭게 갱신되면, 다른 하나의 프로파일도 갱신되는 것은 당연하다.
도 4에 도시되고 있는 분할 타임라인 파일 처리 과정에서는 단일 데이터 종류의 센서 데이터와 함께 타임라인 정보를 포함하는 분할 타임라인 파일(STLFpq)을 생성한다.
분할 타임라인 파일은, 여러주기의 다량의 데이터 정보를 오차없이 정확한 경과시간 측정 및 기록을 위하여 단일 데이터 종류로 구분하여 생성되는 파일이다. 따라서 분할 타임라인 파일(STLFpq)은 데이터 종류에 따라서 구분되어서 병렬 생성하고(2002 단계), 센서 인터페이스부 컨트롤러(105)로부터 데이터(Dt)를 병렬로 획득하여 저장한다(2003 단계).
즉, 도 8에 도시되고 있는 바와 같이 분할 리시뮬레이션 프로파일(SRP1)에 포함된 시뮬레이션 오류 예측 정보는, 단일 데이터 종류(IC1)에 해당되는 센서 데이터 정보이고, 해당 데이터 종류에 대해서 연속해서 입력되는 센서 데이터에 대해서 복수개의 분할타임라인 파일 명(STLF11...)과 각 파일 명에 대한 파일 생성 날짜/시간(DT1 ,.....), 퀵 분석정보(Max1/Min1), 평균 분석 값(EMA1)을 저장하고 있다.
마찬가지로 분할 리시뮬레이션 프로파일(SRP2)에 포함된 분할 타임라인 파일 정보는, 단일 데이터 종류(IC2)에 해당되는 센서 데이터 정보이고, 해당 데이터 종류에 대해서 연속해서 입력되는 센서 데이터에 대해서 복수개의 분할타임라인 파일 명(STLF21,.....)과 각 파일 명에 대한 파일 생성 날짜/시간(DT1 ,.....), 퀵 분석정보(Max1/Min1), 평균 분석 값(EMA1)을 저장하고 있다.
이와 같이 분할 리시뮬레이션 프로파일에서는, 단일 데이터 종류(ICp)로 구분된 복수개의 시뮬레이션 오류 예측 정보가 병렬로 구성되고 있다.
이 과정에서 경과시간관리기(203)는 센서 인터페이스부(100)를 통해서 각 데이터 종류에 따른 센서 데이터 수신시에 수신 타이밍을 측정하고, (1 과정) 내지 (6 과정)의 설명에 기초하여 산출된 경과시간(ElapsedTimet) 값을 기록한다(2004 단계).
즉, 2003 단계에서 센서 인터페이스부 컨트롤러(105)로부터 병렬로 직접 획득한 데이터(Dt)는 각각의 데이터 종류에 따라서 도 9의 분할 타임라인 파일 구조와 같이, 데이터 패킷화(DP1)되고, 링크드 리스트 형태로 캐시(207)에 저장된다(2005 단계).
2005 단계는 캐시 관리기(205)에서 캐시 플러시 처리 전까지, 고속 기억 장치인 캐시(207)에 패킷화된 데이터를 저장하는 과정이고, 이때 링크드 리스트 형태로 관리된다. 따라서 메모리 복사 없이 포인터로 모든 구조체들이 연결되는 동작으로 리스트를 구성하고, 데이터가 집중 수신되는 상황과 같이 빠른 타이밍이 요구되는 상황에서 정확한 경과시간 측정을 도모할 수 있도록 한다.
이때 컨트롤러(105)로부터 획득한 단일 종류의 데이터(Dt)는 패킷화된 데이터(DPt)의 수신데이터 필드(RDt)에 할당된다.
RDt = Dt ................(7 과정)
그리고 (6 과정)의 설명에 기초하여 산출된 경과시간(ETt)은 패킷화된 데이터(DPt)의 경과시간 필드(ETt)에 할당된다.
ETt = ElapsedTimet ...............(8 과정)
또한 데이터베이스(501)의 시뮬레이션 프로파일에 정의된 인포 코드(ICp) 값을 패킷화된 데이터(DPt)의 인포 코드(ICt) 필드에 할당한다.
ICt = ICp .............(9 과정)
2005 단계에서 데이터 패킷화(DP1)와 함께 캐시(207)에 저장된 데이터가 플러시 버퍼 크기에 도달하지 않았을 경우(2006 단계), 데이터 베이스의 시뮬레이션 프로파일 정보를 참조하여 해당 패킷화된 데이터(DPt)의 데이터 종류(ICp), 또는 해당 수신 데이터에 해당하는 우선순위값을 확인한다. 그리고 리시뮬레이션을 위해 기설정해 둔 우선 순위 레벨 설정값과 비교하고, 기설정된 우선 순위 레벨 설정값보다 작은 경우(작은 수를 높은 우선 순위로 설정), 플러시 처리 단계로 진행한다(2010 단계).
2010 단계에서 조건이 만족되지 않으면, 2003 단계로 복귀하여 데이터(Dt)의 병렬 획득을 위한 단계를 반복해서 수행한다. 그리고 이어서 데이터 패킷화 동작과 함께 캐시에 저장하는 과정에 계속해서 수행된다.
그리고 2006 단계에서 캐시 크기가 플러시 버퍼 크기에 도달하거나, 2010 단계에서 조건이 만족되어 플러시 처리 단계로 진행하면, 정의된 보안 등급에 따라서 암호화 처리하고, 캐시 플러시 처리를 수행한다(2007 단계).
2007 단계는 데이터 베이스(501)에 생성된 분할 리시뮬레이션 프로파일의 보안등급과 도 11에서 정의되고 있는 보안 등급에 기초하여 암호화/복호화기(502)를 통해서 암호화를 위한 신호처리가 이루어지고, 플러시 처리인 파일 디스크에 기록된다.
이와 같이 2003 단계, 2004 단계, 2005 단계, 2006 단계, 2007 단계 및 2010 단계는 시뮬레이션 데이터 구동기(201)의 동작이 정지되기까지 분할 타임라인 파일 생성을 위한 처리 동작은 계속해서 이루어진다(2008 단계). 시뮬레이션 데이터 구동기의 정지 제어는, 시뮬레이터부(600)의 제어하에 설정된 시간 또는 사용자 및 검증자의 정지 명령이 입력되기까지 계속해서 이루어진다.
그리고 시뮬레이션 데이터 구동기가 정지되면, 생성된 분할 타임라인 파일 정보, 분할 리시뮬레이션 프로파일 등의 정보에 기초해서 데이터 베이스(501)의 통합 시뮬레이션 프로파일(IRPr)의 통합 타임라인 파일 이름과 구동시간(RTr) 필드 정보를 갱신한다(2009 단계). 이 외에도 분할 리시뮬레이션 프로파일과 연계된 통합 리시뮬레이션 프로파일 정보의 갱신 처리가 이루어진다.
즉, 본 발명에서 분할 타임라인 파일 처리 동작은 실시간 센서 데이터를 단일 데이터 종류로 구분하고, 분할 타임라인 파일을 병렬로 생성하여 저장하고 있다. 또한 리시뮬레이션에 이용될 프로파일의 생성과 갱신 동작은 시뮬레이터부(600)의 제어하에 이루어진다. 그리고 병렬로 획득한 데이터를 패킷 데이터화할 때, 단일 데이터 종류에 해당되고, 센서 데이터1가 수신되고 연속해서 센서 데이터2가 수신될때까지의 경과시간을 산출하고, 산출된 경과시간을 패킷 데이터에 포함하고 있다. 본 발명의 분할 타임라인 파일 처리 동작에서 패킷화된 데이터는 캐시에 저장되고, 캐시 크기가 플러시 버퍼 크기에 도달하였거나, 또는 기설정되고 있는 우선 순위 레벨 설정값보다 낮은 데이터 우선 순위값을 갖을 때, 플러시 처리를 수행하고 있다. 특히 우선 순위 레벨 값을 이용한 플러시 처리 수행은, 실시간 처리되는 분할 타임라인 파일 처리 동작에서 데이터가 집중될 때, 소실되는 중요 데이터를 방지하기 위한 구성이다. 또한 본 발명의 분할 타임라인 파일 처리 동작에서 패킷화된 데이터는 정의된 보안 등급에 따라서 암호화하고 캐시 플러시 처리가 이루어진다. 이와 같이 저장된 분할 리시뮬레이션 프로파일은, 리시뮬레이션의 동작에 필요한 기초정보로 제공되어진다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 시스템에서 통합 타임라인 파일 처리를 위한 동작 순서도를 도시하고 있다.
도 4의 동작 흐름도에 도시하고 있는 분할 타임라인 파일 처리(제1타임라인 파일 처리)가 완료되면, 데이터 구동기(201)가 가동상태에서 종료상태로 전환된다(3000 단계).
통합 타임라인 파일 처리는 실시간으로 이루어지는 구성이 아니다. 따라서 센서 인터페이스부(100)로부터 센서 데이터를 실시간 수신 입력하는 구성이 불필요하다. 따라서 데이터 구동기(201)는 정지 상태를 갖는다.
그리고 통합 타임라인 파일 처리는 생성된 모든 분할 리시뮬레이션 프로파일에 대해서 생성하는 것이 아니다. 통합 타임라인 파일 처리는, 생성된 분할 리시뮬레이션 프로파일을 기초로 파일 생성 처리가 이루어지나, 사용자 또는 검증자의 구간 선택 또는 시뮬레이터(600)의 시뮬레이션 알고리즘에 기초해서 이루어진다. 즉, 선택된 구간 동안 동일 시간대에 생성된 모든 분할 리시뮬레이션 프로파일을 통합 하여 파일 처리하는 구성이다. 따라서 데이터 구동기(201)는 정지 상태를 갖고, 센서 데이터를 실시간 입력하는 구성은 배제되지만, 데이터 처리 및 전송부(200)가 시뮬레이터부(600)와 동작이 연계되는 것은 당연하다.
분할 리시뮬레이션 프로파일(SRPp) 갱신 처리는 분할 리시뮬레이션 프로파일(SRPp)의 시뮬레이션 오류 예측 정보를 갱신한다(3001 단계). 분할 리시뮬레이션 프로파일 이름과 데이터 종류는 통합 리시뮬레이션 프로파일을 참조하여 자동 생성/갱신 되고, 분할 리시뮬레이션 프로파일의 보안 등급과 우선 순위는 사전 또는 사후에 알고리즘 검증자에 의해서 정의 가능하다. 그리고 경과시간지수이동평균값(EMAq)이 산출되어 기록되고, 지수이동평균최소값(Minq)은 해당 분할 타임라인 파일에서 가장 작은 경과시간 값을 할당하고, 지수이동평균최대값(Maxq)은 해당 분할 타임라인 파일에서 가장 큰 경과시간 값을 할당한다. 이 과정에서 분할 리시뮬레이션 프로파일과 통합 리시뮬레이션 프로파일은 저장된 정보를 서로 연계하여 갱신처리하고, 최신 저장 정보에 기초하여 갱신 처리한다.
그리고 갱신된 시뮬레이션 오류 예측 정보를 참조해서 통합 타임라인 파일(ITLFr)을 생성한다(3002 단계). 3002 단계의 통합 타임라인 파일은 실시간 처리가 이루어지는 구성이 아니다. 통합 타임라인 파일은 대용량의 파일 처리에 따른 리시뮬레이션을 위하여 생성되어진다. 통합 타임라인 파일은 선택된 조건에 해당하는 모든 분할 타임라인 파일들을 통합하여 파일 처리하는 구성이다.
도 7에 도시되고 있는 통합 리시뮬레이션 프로파일의 구성을 살펴보면, 통합 리시뮬레이션 프로파일(IRP1)는 파일 생성 날짜/시간 정보가 DataTime1(DT1)인 구간에서, 데이터 종류(IC1,IC2,IC3,IC4)에 대한 정보를 포함하는 하나의 통합 타임라인 파일(ITLF1)을 구성하고 있다. 또, 통합 리시뮬레이션 프로파일(IRP2)는 파일 생성 날짜/시간 정보가 DataTime2(DT2)인 구간에서, 데이터 종류(IC1,IC3)에 대한 정보를 포함하는 하나의 통합 타임라인 파일(ITLF2)을 구성하고 있다. 따라서 통합 타임라인 파일(ITLFr)을 구성하기 위해서는 동일 시간대(DTq)에 센서 데이터를 수신하고 있는 모든 분할 타임 라인 파일들(STLFpq)을 기초정보로 이용하게 된다.
그리고 통합 리시뮬레이션 프로파일(IRPr)은 사후에 만들어지는 프로파일이다. 즉, 분석과 검증을 필요로 하는 구성에 대해서 사용자 또는 검증자가 필요로 하는 조건에 따라서 통합 리시뮬레이션 프로파일을 구성하는 것이 가능하다.
따라서 파일 생성 날짜/시간 정보 필드를 바탕으로 선택된 구간(시간) 동안의 통합 리시뮬레이션 프로파일을 형성하기 위하여 필요로 하는 모든 생성된 분할 타임라인 파일(STLFpq)을 로드하고, 파일 개수만큼 송신 태스크(DTaskP)를 생성한다(3003 단계). 이때 포함된 분할 타임 라인 파일에는 동일 시간대에 형성된 이종의 데이터 종류에 대한 파일이 포함될 수 있다. 따라서 통합 타임라인 파일을 구성함에 있어서는 모든 데이터 종류에 대해서, 동일 시간에 발생되었던 수신 데이터들을 모두 통합하여 저장하는 것이 필요하다.
따라서 이와 같이 동일 시간대에 생성된 분할 타임라인 파일 정보들이 로드되어진다. 저장된 분할 타임라인 파일은 암호화되어 있으므로 통합 태스크(TotalTask)로 패킷화된 데이터(DPt)를 병렬 수신한다(3004 단계). 그리고 수신된 데이터를 복호화한다(3005 단계).
상기 과정에서 분할 타임라인 파일 처리를 했던 제1타임라인 파일 처리에서는 데이터 종류 별로 나눠진 단일 타임라인 파일을 만들었다면, 통합 타임라인 파일 처리(제2타임라인 파일 처리)에서는 경과시간(ETt) 통합 처리를 통해서 단일 데이터 종류의 타임라인 파일을 모두 모아서 병렬 태스크 송/수신 처리를 통해 하나로 통합한다(3006 단계). 그리고 통합된 제2타임라인 파일을 데이터 패킷화하고, 캐시(207)에 저장한다.
일 예로 통합 타임라인 파일은 동일시간대에 생성된 다수의 분할 타임라인 파일을 병렬태스킹 처리 가능하도록 하나의 파일로 구성할 수 있다. 다른 예로 통합 타임라인 파일은 동일시간대 생성된 다수의 분할 타임라인 파일을 데이터 패킷(DPt) 단위로 구분하여 하나의 파일로 재구성할 수 있다. 물론 이 과정에서 각각의 분할 타임라인 파일의 정보는 그대로 보존되는 상태를 갖는다. 그리고 후술되는 리시뮬레이션 과정에서는 통합 타임라인 파일에 구성되고 있는 다수의 분할 타임라인 파일들에 대한 데이터 베이스 정보를 참고하여 동일 시간대에 처리가 이루어질 수 있도록 리시뮬레이션 장치에서는 병렬로 동시에 동작하는 상태가 되도록 구성할 수 있다.
3006 단계에서 캐시(207)에 저장된 데이터가 플러시 버퍼 크기에 도달하지 않았을 때(3007 단계), 계속해서 통합 타임라인 파일의 데이터 패킷을 구성하는 작업을 수행한다. 그리고 캐시(207)에 저장된 데이터가 플러시 버퍼 크기에 도달하면, 임의의 통합 리시뮬레이션 프로파일의 생성을 완료하면서 플러시 처리 단계로 진행한다(3008 단계).
3007 단계의 제2 타임라인 파일 처리에 따른 통합 타임라인 파일을 생성하는 단계는 데이터가 집중화된 실시간 과부하 상태를 고려할 필요가 없다. 이 과정은 실시간으로 진행되는 과정이 아니다. 따라서 파일 생성에 있어서, 우선 순위 레벨 설정을 필요로 하지 않는다. 단지 설정된 캐시 플러시의 크기에 따라서 통합 타임라인 파일을 생성하게 된다. 상기 캐시 플러시 크기는, 시뮬레이터의 과정에서 통합 타임 라인 파일을 생성을 위한 캐시 플러시 크기를 설정할 수 있다. 마찬가지로 시뮬레이터의 과정에서 분할 타임 라인 파일을 생성하기 위한 캐시 플러시 크기를 설정할 수 있다. 따라서 통합 타임 라인 파일 생성을 위한 캐시 플러시 크기와 분할 타임 라인 파일 생성을 위한 캐시 플러시 크기는 다르게 설정 가능하다.
그리고 3008 단계는 데이터 패킷화된 통합 타임 라인 파일이 플러시 버퍼 크기에 도달되면, 정의된 보안 등급에 따라서 통합 타임 라인 파일을 암호화 처리하고, 캐시 플러시 처리를 수행하여 통합 타임라인 파일(ITLFr)을 생성한다.
이상과 같이 통합 타임라인 파일을 생성하는 과정은 도 7에 도시하고 있는 바와 같이, 기설정되고 있는 구동 타임라인 시간(RTr) 동안 이루어지고, 진행 타임라인 시간(CTt)이 구동시간(RTr)까지 진행되면, 제2타임라인 파일 처리를 종료한다(3009 단계). 구동 타임라인 시간은, 시뮬레이션 과정에서 설정된 값 또는 분할 리시뮬레이션 프로파일 갱신 과정에서 생성된 값을 이용하는 것도 가능하다.
이상과 같이 통합 타임라인 파일 생성은, 실시간으로 생성된 다수의 분할 타임라인 파일을 이용하여, 통합된 파일을 생성한다. 본 발명의 통합 타임라인 파일 처리는 다수의 데이터 종류를 묶어서 동일 시간대에 생성된 분할 타임라인 파일들을 모두 모아서 병렬 태스크 송/수신 처리를 통해서 하나의 통합 타임라인 파일로 생성하는 것을 특징으로 한다. 이렇게 생성된 통합 타임라인 파일은, 동일 시간대 생성된 모든 분할 타임라인 파일들을 통합한 상태가 되기 때문에, 매우 대용량의 데이터가 된다. 즉, 리시뮬레이션 과정에서 대용량의 데이터에 대한 정확한 분석과 검증에 매우 유용한 기초 정보로 활용 가능하다.
또한 본 발명의 통합 타임라인 파일 처리 동작에서 가장 중요한 점은, 분할 타임라인 파일을 구성함에 있어서 얻어진 실시간 경과시간 정보를 그대로 보존하는 것이 중요하다. 즉, 다수의 분할 타임라인 파일을 통합 태스크로 구성하여 하나의 파일로 재구성하고 있지만, 이 과정에서 분할 타임라인 파일에 포함된 실시간 경과시간 정보는 그대로 보전되고 있다. 그리고 패킷화된 데이터는 정의된 보안 등급에 따라서 암호화되고 캐시 플러시 처리가 이루어진다. 이와 같이 저장된 통합 리시뮬레이션 프로파일은, 리시뮬레이션의 동작에 필요한 정보로 활용된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 리시뮬레이션 분석/오류 예측을 위한 동작 흐름도를 도시하고 있다.
시뮬레이터부(600)의 리시뮬레이션 알고리즘에 기초하여 '리시뮬레이션 분석'을 실행하고, 분석하고자 하는 데이터 종류와 날짜, 시간대를 입력한다(5000 단계). 데이터 베이스(501)에서 유사한 프로파일을 찾고, 관련된 프로파일 정보 또는 저장된 전체 프로파일 목록을 리스트로 표시한다(5001 단계).
5001 단계는 검색 조건에 맞는 통합 리시뮬레이션 프로파일과 분할 리시뮬레이션 프로파일이 조회된다. 이때 분할 리시뮬레이션 프로파일은 데이터 지연과 집중에 따른 오류 예측 모드 수행을 위해 필요하다. 도 4의 분할 타임라인 파일 처리 동작이 종료되고, 도 5의 통합 타임라인 파일 처리 동작이 시작되었을 때, 분할 리시뮬레이션 프로파일의 갱신 처리가 이루어진다. 이 과정에서 분할 리시뮬레이션 프로파일에 포함된 시뮬레이션 오류 예측 정보가 갱신되어진다.
5001 단계에서 조회된 정보에서, 입력된 조건에 맞는 오류 예측 정보가 없으면(5002 단계), 분할 타임라인 파일 정보에 포함된 경과시간 정보를 이용한 시뮬레이션 오류 예측 정보가 생성되어진다(5003 단계). 그리고 조회된 통합 타임라인 파일을 연다(5004 단계).
5003 단계에서 생성된 시뮬레이션 오류 예측 정보와, 통합 타임라인 파일 정보를 이용하여 시뮬레이션 분석 및 오류 예측을 수행한다.
시뮬레이션 분석 및 오류 예측을 위한 동작 모드는, 데이터 지연 오류 예측 모드(5006 단계), 데이터 집중 오류 예측 모드(5007 단계), 데이터 분석 모드(5008 단계)로 구성된다. 따라서 5006 단계, 50007 단계, 5008 단계로 진행하기 전에, 사용자 또는 검증자가 필요로 하는 실행 모드를 5005 단계에서 확인하고, 해당 실행 모드를 수행한다.
5008 단계의 데이터 분석 모드에서는 5004 단계에서 조회된 통합 타임라인 파일에 포함된 정보를 분석하는 과정을 진행한다. 따라서 5008 단계의 데이터 분석 모드에서는 5004 단계에서 조회된 통합 타임라인 파일에 포함된 정보를 이용하여 이후의 과정들(5011 단계 내지 5016 단계)이 수행되면서 해당 파일의 분석이 이루어진다.
한편, 본 발명에서 5006 단계, 5007 단계의 데이터 지연/집중 오류 예측 모드는 경과시간 평균값을 사용할 때, 지수 이동 평균값(EMA)을 활용한다.
5006 단계의 데이터 지연 오류 예측 모드는 평균 분석(EMA + Increasing N) 또는 퀵 분석(Maxq + Increasing N) 중 한가지 방법을 선택한다. 데이터 지연 오류 예측 모드는 데이터가 지연되므로 인하여 발생될 수 있는 오류를 예측해보기 위한 구성이다. 즉, 예정된 수신시간보다 늦게 데이터가 수신되는 경우, 발생 가능한 오류를 예측한다.
5007 단계의 데이터 집중 오류 예측 모드는 평균 분석(EMA - Declining N) 또는 퀵 분석(Minq - Declining N) 중 한가지 방법을 선택한다. 데이터 집중 오류 예측 모드는 데이터가 집중되었을 때 발생될 수 있는 오류를 예측해보기 위한 구성이다. 즉, 예정된 수신시간보다 빨리 데이터가 수신되는 경우, 발생 가능한 오류를 예측한다.
따라서 5006 단계의 데이터 지연 오류 예측 모드, 5007 단계의 데이터 집중 오류 예측 모드, 5008 단계의 데이터 분석 모드는, 시뮬레이션 과정에서 사용자 선택에 의해서 수행 가능하다.
평균 분석에 이용되는 지수이동평균(EMA)을 산출하는 과정은 하기에 자세하게 기술한다. 여기서 데이터 지연 오류 예측 모드에서 이용되는 Increasing N은 증가시키고자 하는 경과시간 값이고, 데이터 집중 오류 예측 모드에서 이용되는 Declining N은 감소시키고자 하는 경과시간 값이다. 그리고 계산 값을 해당 데이터 패킷의 경과시간 값에 대치(replace) 부여하여 오류 예측 정보를 경과시간(ETt)에 반영하게 된다. 이 과정은 도 9과 같이 연속 구성되는 패킷 데이터의 경과시간에 오류 예측 정보가 연속해서 반영되어진다. 이때 Increasing N 값과 Declining N 값은 리시뮬레이션의 과정에서 임의로 설정된 값이다.
지수이동평균(Exponential Moving Average ; EMA)은 단순이동평균보다 데이터 값 경향성을 잘 따르는 도구이다. 이것은 최근 데이터에 가중을 두고 있어서 단순이동평균(SMA)에 비해서 최근의 데이터에 크게 반응한다. 또 과거의 데이터가 빠져 데이터 값이 급격하게 변하지 않는다. 따라서 데이터 수신 시스템에서 초기보다 데이터 수신 주기가 안정되는 중,후 시점 값에 더 큰 가중치를 둘 수 있어서 해당 시뮬레이션 프로파일 구동 시간의 시스템 특성이 반영된 정확한 평균경과시간을 구할 수 있게 된다.
따라서 구해진 경과시간 지수이동평균(EMA)은 도 8의 분할 리시뮬레이션 프로파일의 시뮬레이션 오류 예측 정보에 기록되어져서 리시뮬레이션 데이터 지연/집중 오류 예측 모드 실행에 활용된다.
지수이동평균(EMA) = ET(cur)× K + EMA(prev)× (1-k)
k = 2/(N+1)
N = 지수 이동평균 개수
ET(cu) = 현재 번째의 경과시간 값
EMA(prev) = 이전 번째 경과시간 값의 지수이동평균(EMA)
DataCnt(RTr) = 구동시간의 데이터 개수(Data Count)
즉, 도 7을 참조하면, N을 구하기 위해서는 함수 DataCnt(RTr)를 실시하여 구동시간(RTr) 동안의 데이터 패킷 개수를 구할 수 있다.
타임라인 데이터 파일에서 ETt를 t번째 데이터의 경과시간 값이라 정의할 때, n 구간의 지수이동평균 계산은 다음과 같이 이루어진다.
일 예로 10개 구간의 경과시간 지수이동평균(EMA)은 다음과 같이 계산된다.
1) 지수이동평균(EMA)의 구간을 선택한다. 10개 구간이 선택된다.
2) 선택 구간에 해당하는 평활계수 변수 K의 값을 계산한다.
K = 2/(N+1) = 2/(10+1) = 0.18
3) 처음 10개의 경과시간 값을 더해서 10으로 나눈다(단순이동평균 SMA).
4) 11번째 데이터의 지수이동평균을 계산하되, 이전 구간 EMA는 3)에서 계산한 단순이동평균(SMA)을 대신 사용한다. 즉, 11번째 데이터 경과시간에 K를 곱하고, 이전의 이동 평균(EMA)에 (1-K)를 곱한다. 그리고 두 수치를 더한다. 그 결과가 10개 지수이동평균(EMA)가 된다.
5) 다음 구간 부터는 4) 단계를 반복해서 계산한다. 즉, 11번째 이후부터는 4) 단계를 반복 실행한다.
이상과 같이 10개 지수이동평균선의 경우 가장 최근 경과시간 값에 지수이동평균의 18%의 영향력을 가지게 되나 단순이동평균선은 이전 10개 데이터 동안 같은 가중치를 준다.
본 발명의 리시뮬레이션 과정에서, 시뮬레이션 오류 예측 정보를 생성할 때, 지수이동평균(EMA)을 도입하면, 단순이동평균(SMA)에 비해서 두가지 장점이 있다.
첫째, 처리하고자 하는 최근의 데이터에 보다 많은 가중치를 둘 수 있다. 현재 시점에 나타나는 최근 데이터 경향성에 큰 가중치를 부여 가능하다.
둘째, 지수이동평균선은 단순이동평균 처럼 과거의 데이터를 버리지 않지만, 과거의 데이터는 가중치가 점점 줄어들기 때문에 영향도가 서서히 사라지게 된다.
이상과 같이 시뮬레이션 오류 예측 정보가 생성되어지면, 이를 해당 데이터 패킷의 경과시간(ETt) 값에 반영하고, 복호화 및 데이터 로드 처리를 수행한다(5010 단계).
5004 단계에서 열린 통합 타임라인 파일에 대해서 오류 예측 정보가 경과시간에 반영되고, 해당 데이터에 대한 복호화 및 데이터 로드 처리가 이루어진다(5011 단계). 5011 단계에서 복호화된 파일은, 복수개의 분할 타임라인 파일들을 데이터 패킷화하고 있다. 즉, 복수개의 분할 타임라인 파일들을 포함하고 있다. 또한 각 분할 타임라인 파일에는 또 복수개의 센서 데이터들을 데이터 패킷화하고 있다. 따라서 5011 단계에서 복호화된 파일로부터, 리시뮬레이션을 위해 필요한 복수개의 센서 데이터들, 그리고 5010 단계에서 오류 예측 정보가 반영된 경과시간 정보를 이용하여 이후의 신호처리를 수행하게 된다.
5011 단계의 데이터 로드 처리는 리시뮬레이션의 정확도를 위해 한번에 복수의 데이터 패킷(DPt)을 로드하는 동작이 필요하다. 한꺼번에 데이터 패킷(DPt)를 로드 하는 개수는 리시뮬레이션 장치에서 임의로 설정할 수 있다.
본 발명은 타임라인 기반 통합/분할 타임라인 파일 읽기 동작을 위해서, 통합 타임라인 파일(ITFLr) 열기 수행시에 실제 상황과 오차 없이 정확한 리시뮬레이션을 위하여 경과시간 대기 처리가 중요하다. 타임라인 파일을 순차적으로 데이터 패킷(DPt) 단위로 읽어 들였을 때, 실시간 운영체제 관리하의 CPU는 실제 상황과 오차가 거의 없는 경과시간 대기 처리 효율을 보여준다. 또한 CPU에 과부하상태 또는 일반적인 부하 상태가 걸린 상황에서도 정확한 측정을 위해서는 동시에 여러개의 데이터 패킷을 읽어와야 한다. 이 과정에서 데이터 패킷의 경과시간 값이 0에 근접한 경우, 로드된 데이터를 데이터 구동기로 전송 처리하여 멀티스레드를 이용한 병렬 전송을 통해서 경과시간 오차를 최소화 하도록 한다.
일 예로, 도 10에 도시되고 있는 데이터 패킷에서 수신데이터 DATA2, DATA1이 수신되기까지의 경과시간은 2 밀리세컨드, 1 밀리세컨드로 저장되어 있다. 2밀리세컨드와 1밀리세컨드는 아주 빠른 주기에 해당한다. 따라서 경과시간 최소 단위인 0인 경우는 어떤 시간 오차없이, 즉시 연속한 패킷 데이터를 데이터 구동기의 인포코드(ICp)에 대한 메시지큐(MsgQ)로 시간 딜레이 없이 즉시 연속적으로 보내져야 한다.
따라서 본 발명에서는 복수의 데이터 패킷을 로드해야 하고, 한꺼번에 데이터 패킷(DPt)를 로드 하는 개수는 리시뮬레이션 장치에서 임의로 설정할 수 있다.
5011 단계에서 데이터 로드 처리가 이루어지고, 인포코드(ICt)에 의해 리시뮬레이션이 종료될 수 있다(5012 단계). 만약 타임라인 파일 저장시에 종료 코드가 정상적으로 기록되지 못한 경우, 예외 처리로 인포 코드 오류에 의한 리시뮬레이션을 종료하는 것도 가능하다.
그러나 5012 단계에서 인포코드의 종료 단계가 아니고, 정상적인 인포코드에 의한 진행이 이루어지는 과정에서, 진행 타임라인 시간(CurrentTime ; CTt) 체크를 하고, 진행 타임라인 시간이 구동 타임라인 시간(RTr)까지 진행되면(5013 단계), 통합 리시뮬레이션 파일 처리를 종료한다(5016 단계).
그리고 5013 단계에서 진행 타임라인 시간(CTt)이 구동 타임라인 시간(RTt)에 도달하지 않은 경우, 다음 블록 경과시간(ETt) 대기 처리를 수행한다(5014 단계).
5014 단계의 경과시간(ETt) 대기 처리 단계에서는 실제 상황 타이밍과 동일하게 해당 데이터 종류의 센서 데이터 수신 후 다음 센서 데이터가 수신될 때까지 산출된 경과시간만큼 동일한 지연 시간을 해당 시스템에 적용한다.
taskDelay(ETt) .........................(10)
밀리세컨드(Millisecond) 단위로 정의하면, 정확히 센서 데이터 수신 t 번째 경과시간(ETt) 만큼 태스크 구동 전송을 슬립(sleep) 할 수 있다.
그리고 경과시간(ETt)의 대기 처리 후, 로드 된 데이터는 데이터 구동기(201)로 전송 처리하고(5015 단계), 5005 단계로 복귀하여 다음 과정에서의 오류 예측 정보를 반영하여 데이터의 복호화 및 데이터 로드 동작을 반복 수행한다.
한편, 통합 타임라인 파일(ITLFr)에는 앞서 도 5에서 설명하고 있는 바와 같이 동일 시간대에 형성된 복수개의 분할 타임라인 파일이 포함되어진다. 따라서 리시뮬레이션 과정에서는 실시간 데이터 처리과정과 동일한 상태로 이루어져야 한다. 그러므로 5014 단계에서 경과시간(ETt)에 대한 대기 처리가 이루어지고, 5015 단계에서 로드된 데이터를 데이터 구동기로 전송하는 과정은 통합 타임라인 파일에 포함되고 있는 복수개의 분할 타임라인 파일(또는 데이터 패킷)에 대해서 병렬태스킹 신호처리하는 상태가 된다. 즉, 동일 시간대에 형성된 분할 타임라인 파일(또는 데이터 패킷)에 대해서 동일 시간대에 데이터 구동기로 전송될 수 있도록 복호화 처리되고, 데이터 구동기로 병렬 전송되어진다. 따라서 데이터 구동기에서 시뮬레이터부(600)로 분할 타임라인 파일에 대해서는 병렬 전송이 수행되고, 각 분할 타임라인 파일의 데이터 패킷에 대해서는 연속적인 직렬 전송이 수행된다. 이 과정에서 각 데이터 패킷에 저장된 경과시간만큼(또는 오류 예측 정보가 반영된 경과시간)의 대기처리가 수행된다.
5015 단계는 데이터 구동기(201)에 로드된 데이터를 시스템 인터페이스(803)를 통해서 시뮬레이터부(600)에 전달하고, 시뮬레이터부(600)는 입력된 데이터에 기초하여 시뮬레이션 및 리시뮬레이션을 수행한다.
그리고 앞서 설명한 바와 같이, 데이터 로드 처리 후, 인포코드(ICt)가 종료 코드일 때, 리시뮬레이션이 종료되어진다(5012 단계, 5016 단계).
따라서 본 발명은 경과시간 관리기를 이용하여, 실시간으로 고용량 데이터를 처리할 때, 정확한 타이밍을 타임라인 기반의 파일을 생성하고, 이렇게 생성된 타임라인 파일을 리시뮬레이션 할 때, 데이터 지연 및 집중 오류 예측 모드 실행시에 예상치 않은 틱(Tick) 결과 값으로 동작 루프가 오작동 및 무한 대기 상태가 되는 것을 방지하는 효과가 있다.
이상의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
100 : 센서 인터페이스부 200 : 데이터 처리 및 전송부
500 : 데이터 보안저장장치 600 : 시뮬레이터부
700 : 전원부 800 : 주제어부

Claims (25)

  1. 리시뮬레이션을 위한 통합 리시뮬레이션 프로파일과 분할 리시뮬레이션 프로파일을 생성하는 1단계;
    실시간으로 이기종의 다중 센서로부터 센서 데이터를 병렬 획득하는 2단계;
    분할 리시뮬레이션 프로파일에 포함되는 분할 타임라인 파일을 병렬로 생성하고, 센서 데이터를 데이터 종류로 구분하여 병렬 획득해서 경과시간과 함께 분할 타임라인 파일에 저장하는 3단계;
    통합 리시뮬레이션 프로파일에 포함되는 통합 타임라인 파일을 생성하고, 동일 시간대에 형성된 복수개의 분할 타임라인 파일을 병렬태스킹 송/수신 처리를 통해서 하나의 통합 타임라인 파일에 저장하는 4단계; 및
    분할 타임라인 파일과 통합 타임라인 파일을 이용하여 리시뮬레이션을 수행하여 분석하고, 분할 타임라인 파일의 경과시간 지수이동평균값에 기설정된 증감처리값을 연속 반영하여 데이터 지연과 데이터 집중시에 발생될 수 있는 오류를 예측하는 5단계를 포함하고,
    분할 타임라인 파일의 경과시간은, 센서 데이터1이 수신되고 연속된 센서 데이터2가 수신될 때까지 소요시간을 경과시간으로 처리하는 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 오류 예측 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    3단계는 센서 데이터를 데이터 종류별로 병렬 수신하는 단계;
    플러시 버퍼 크기에 도달하기까지 병렬 수신되는 센서 데이터와 경과시간이 계속해서 기록되는 패킷 데이터를 캐시에 저장하는 단계;
    캐시에 저장된 패킷화된 데이터가 플러시 버퍼 크기에 도달하면 캐시 플러시 처리하는 단계를 포함하는 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 오류 예측 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    캐시에 저장하는 단계는 링크드 리스트 형태로 관리되는 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 오류 예측 방법.
  4. 청구항 2에 있어서,
    캐시 플러시 처리 단계는 기설정된 우선순위에 기반하여 제어되는 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 오류 예측 방법.
  5. 청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 한 청구항에 있어서,
    3단계는 정의된 보안등급에 따라 데이터를 암호화하여 분류 저장하는 단계를 더 포함하는 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 오류 예측 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    분할 타임라인 파일은, 실시간 측정된 센서 데이터를 저장하고, 실시간 측정된 경과시간을 저장하는 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 오류 예측 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    분할 리시뮬레이션 프로파일은, 분할 리시뮬레이션 프로파일 명, 데이터 종류, 보안 등급, 우선 순위, 분할 타임라인 파일 명, 파일 생성 날짜/시간 정보, 경과시간 지수이동평균(EMAq), 지수이동평균 최대값정보(Maxq), 지수이동평균 최소값정보(Minq)를 포함하는 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 오류 예측 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    4단계는 동일 시간대에 생성된 분할 타임라인 파일을 병렬 수신하는 단계; 및
    복수의 분할 타임라인 파일을 하나로 통합하기 위하여 통합 태스크 송/수신 처리를 수행하되, 각각의 분할 타임라인 파일에 기록된 경과시간 정보가 보존된 통합 타임라인 파일을 생성하는 단계를 포함하는 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 오류 예측 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    통합 타임라인 파일을 생성하는 단계는, 통합 태스크 송/수신 처리가 이루어진 데이터를 수신하고 복호화하는 단계;
    플러시 버퍼 크기에 도달하기까지 통합 태스크 송/수신 처리가 이루어진 데이터를 패킷화 하여 캐시에 저장하는 단계;
    캐시에 저장된 패킷화된 데이터가 플러시 버퍼 크기에 도달하면 캐시 플러시 처리하는 단계를 포함하는 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 오류 예측 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    캐시에 저장하는 단계는 링크드 리스트 형태로 관리되는 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 오류 예측 방법.
  11. 청구항 8 내지 청구항 10 중 어느 한 청구항에 있어서,
    4단계는 정의된 보안등급에 따라 데이터를 암호화하여 분류 저장하는 단계를 더 포함하는 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 오류 예측 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    통합 리시뮬레이션 프로파일은, 통합 리시뮬레이션 프로파일 명, 데이터 종류, 통합 타임라인 파일명, 파일 생성 날짜/시간 정보, 구동시간 정보를 포함하는 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 오류 예측 방법.
  13. 청구항 1에 있어서,
    5단계는 통합 타임라인 파일을 이용하여 데이터 지연에 의한 오류를 예측하는 단계;
    데이터 집중에 의한 오류를 예측하는 단계;
    데이터 지연/집중 오류 예측 정보를 경과시간에 반영하는 단계; 및
    로드된 통합 타임라인 파일 데이터를 병렬 로딩 처리하는 단계를 포함하는 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 오류 예측 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    5단계는 경과시간 동안 대기 처리하는 단계를 포함하는 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 오류 예측 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    데이터 지연 오류 예측 정보는, 경과시간 지수이동평균값(EMAq)에 증가시키고자 하는 경과시간 값을 더하거나, 경과시간 최대값정보(Maxq)에 증가시키고자 하는 경과시간 값을 더해서 얻는 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 오류 예측 방법.
  16. 청구항 14에 있어서,
    데이터 집중 오류 예측 정보는, 경과시간 지수이동평균값(EMAq)에 감소시키고자 하는 경과시간 값을 빼거나, 경과시간 최소값정보(Minq)에 감소시키고자 하는 경과시간 값을 빼서 얻는 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 오류 예측 방법.
  17. 청구항 1에 있어서,
    1단계의 통합 리시뮬레이션 프로파일과 분할 리시뮬레이션 프로파일 생성은, 시뮬레이터부의 설정여부에 의해서 생성하는 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 오류 예측 방법.
  18. 청구항 1에 있어서,
    2단계의 센서 데이터의 획득은, 1단계에서 생성된 통합 리시뮬레이션 프로파일과 분할 리시뮬레이션 프로파일에 포함된 정보를 기초로 하여 이루어지는 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 오류 예측 방법.
  19. 청구항 1에 있어서,
    분할 타임라인 파일은 벡터 구조로 구성되는 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 오류 예측 방법.
  20. 측정된 센서 데이터를 수신하는 센서 인터페이스부;
    센서 인터페이스부로부터 센서 데이터를 데이터 종류로 구분하여 병렬 획득하고 경과시간과 함께 병렬 생성된 분할 타임라인 파일에 저장하고,
    동일 시간대에 생성된 복수개의 분할 타임라인 파일을 모두 모아서 통합 태스크 송/수신 처리를 통해 하나로 통합하는 통합 타임라인 파일 처리를 수행하는 데이터 처리 및 전송부; 및
    데이터 처리 및 전송부로부터 분할 타임라인 파일과 통합 타임라인 파일을 전송받아서 리시뮬레이션을 수행하여 분석하고, 분할 타임라인 파일과 통합 타임라인 파일에 저장된 경과시간에 오류 예측 정보를 반영하여 데이터 지연과 데이터 집중시에 발생될 수 있는 오류를 예측하는 시뮬레이터부를 포함하고,
    분할 타임라인 파일 처리는, 센서 데이터1이 수신되고 연속된 센서 데이터2가 수신될 때까지 소요시간을 경과시간으로 처리하는 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 시스템.
  21. 청구항 20에 있어서,
    분할 타임라인 파일과 통합 타임라인 파일을 데이터 베이스에 저장하되, 암호화하여 분류 저장하는 데이터 보안저장장치를 더 포함하는 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 시스템.
  22. 청구항 20에 있어서,
    센서 인터페이스부는, 이기종 다중 센서들과 연결되고 있는 복수개의 인터페이스;
    복수개의 인터페이스를 통해서 입력되는 센서 데이터를 외부와 송수신하는 컨트롤러를 포함하고,
    복수개의 인터페이스와 컨트롤러는 RC-232C 케이블 통신을 수행하는 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 시스템.
  23. 청구항 20에 있어서,
    데이터 처리 및 전송부는, 경과시간을 관리하는 경과시간 관리기;
    복수개의 센서 데이터와 경과시간을 데이터 패킷화하고 저장하는 캐시;
    캐시에 저장하는 패킷 데이터를 링크드 리스트 형태로 관리하는 캐시 관리기;
    보안 등급을 정의하고 있는 테이블; 및
    정의된 보안 등급에 기초하여 데이터의 암호화를 위한 데이터 분류 처리하는 데이터 분류기를 포함하는 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 시스템.
  24. 청구항 23에 있어서,
    데이터 처리 및 전송부는, 복수개의 분할 타임라인 파일을 모두 모아서 통합 태스크 송/수신 처리를 통해 하나로 통합하는 병렬 파일 통합 처리기를 더 포함하는 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 시스템.
  25. 청구항 20에 있어서,
    센서 인터페이스부와 데이터 처리 및 전송부 그리고 시뮬레이터부 사이의 데이터 전송을 관리하는 주제어부를 더 포함하는 다중 센서 데이터 저장/리시뮬레이션 시스템.
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