KR102658741B1 - 센서 시스템 고장 진단을 위한 전자 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
아날로그 시험 신호를 생성하는 시험신호 제어부; 스위치의 상태에 기초하여, 생성된 아날로그 시험 신호의 입력에 대해, 제1 센서 및 제1 센서의 임피던스 특성을 모의하는 모의 센서 중 적어도 하나로부터 출력되는 아날로그 출력 신호를 확인하는 아날로그 회로부; 아날로그 출력 신호에 대응하는 디지털 신호를 확인하고, 디지털 신호에 관한 정보를 제공하는 디지털 처리부; 및 디지털 신호에 관한 정보를 기초로 센서 시스템의 고장을 진단하는 고장진단부를 포함하는 전자 장치 및 그의 동작 방법을 제공한다.
Description
본 개시는 센서 시스템 고장 진단을 위한 전자 장치 및 방법에 관한 것이다.
수중에서 운용되는 음향 센서는 음향신호를 전기신호로 변환하는 기능을 가지며, 수중청음기, 수밀 처리를 위한 하우징, 음향 윈도우 및 신호 전송용 케이블 등으로 구성된다. 음향센서로부터 수신된 아날로그 신호는 신호 분석을 위해 수중 음향 센서 시스템에서 신호 증폭과 디지털 신호 변환을 통해 처리된다.
이러한 수중 음향 센서 시스템은 고장이 발생할 경우, 수신 신호 크기 감소, 신호 왜곡, 잡음 발생 또는 데이터 유실 등으로 인하여 탐지 능력이 저하될 수 있다. 그러므로 음향 센서를 포함한 시스템의 고장 발생 여부에 대한 주기적인 점검이 불가피하다. 그러나 음향 센서는 수중에서 운용되므로 고장 위치 식별을 위한 근접 접근이 어려운 실정이며, 더욱이 다채널 배열 형태로 구성될 경우 고장 진단 방법은 더욱 복잡해진다.
본 발명의 일 목적은 수중 음향 센서 시스템의 운용 중단없이, 고장진단을 수행하고 점검 결과를 기반으로 고장 위치 식별과 원인 분석을 하는 것이다. 이를 달성하기 위하여 센서 구동장치에서 시험신호 생성 및 내부 신호 수신 경로를 선택 및 제어하고, 고장진단 정보를 종합하여 고장 여부를 판단한다.
또한, 본 발명의 일 목적은 배열 단위로 확장 운용 시, 고장으로 식별된 센서를 운용에서 배제하여 탐지 성능 저하가 최소화 되도록 고안된 수중 음향 센서 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 과제로 한정되지 않으며, 이하의 실시예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.
일 실시예에 따라, 센서 시스템 고장 진단을 위한 전자 장치는, 아날로그 시험 신호를 생성하는 시험신호 제어부; 스위치의 상태에 기초하여, 생성된 아날로그 시험 신호의 입력에 대해, 제1 센서 및 제1 센서의 임피던스 특성을 모의하는 모의 센서 중 적어도 하나로부터 출력되는 아날로그 출력 신호를 확인하는 아날로그 회로부; 아날로그 출력 신호에 대응하는 디지털 신호를 확인하고, 디지털 신호에 관한 정보를 제공하는 디지털 처리부; 및 디지털 신호에 관한 정보를 기초로 센서 시스템의 고장을 진단하는 고장진단부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 전자 장치의 센서 시스템 고장 진단 방법에 있어서, 아날로그 시험 신호를 생성하는 단계; 스위치의 상태에 기초하여, 생성된 아날로그 시험 신호의 입력에 대해, 제1 센서 및 제1 센서의 임피던스 특성을 모의하는 모의 센서 중 적어도 하나로부터 출력되는 아날로그 출력 신호를 확인하는 단계; 아날로그 출력 신호에 대응하는 디지털 신호를 확인하고, 디지털 신호에 관한 정보를 제공하는 단계; 및 디지털 신호에 관한 정보를 기초로 센서 시스템의 고장을 진단하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 무기체계 시험을 위한 전자 장치로서, 적어도 하나의 프로그램이 저장된 메모리; 및 적어도 하나의 프로그램을 실행함으로써, 가상 시나리오에 관한 정보를 확인하고, 센서로부터 센서데이터를 확인하고, 항법 모듈로부터 항법데이터를 확인하고, 항법데이터 및 가상 시나리오에 관한 정보를 기초로 가상 모델데이터를 확인하고, 센서데이터 및 가상 모델데이터를 조합하여 증강된(augmented) 센서데이터를 확인하고, 증강된 센서데이터를 출력하는 프로세서를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 상술한 동작 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 비일시적 기록매체를 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항은 상세한 설명 및 도면들에 포함된다.
본 발명에 따르면, 수중 음향 센서 시스템은 별도 외부 음향신호 인가 없이, 센서 구동장치 내 시험 신호 생성과 내부 신호 수신 경로 선택 제어 기능을 통해 신호 수신 경로에 대한 실시간 원격 고장 진단이 가능하다.
또한 본 발명에 따르면, 시험 신호의 주파수 또는 크기 가변을 통하여 주요 수신 특성(수신 이득 정확도, 수신 왜율 특성, 채널간 위상차 등)에 대한 검증이 가능하며, 고장진단 정보와 디지털 시험신호 생성 기능을 통해 고장점 식별 및 원인 분석이 용이하다.
또한 본 발명에 따르면, 배열 단위로 확장된 수중 음향센서의 경우에도, 동일한 원격 고장진단 방법을 적용하여 고장 채널 배제를 통해 탐지 능력 저하를 최소화할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 음향센서 및 센서 구동장치 대량 생산 시, 품질 검증 시험에 대한 시간 절감 효과와 시험 편의성을 제공할 수 있다.
발명의 효과는 이상에서 언급한 효과만으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위 기재로부터 당해 기술 분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있다.
도 1a 는 본 개시에 따른 전자 장치를 나타낸다.
도 1b 는 본 개시에 따른 센서 시스템의 일 실시예를 나타낸다.
도 2 는 개시에 따른 센서 시스템의 일 실시예를 나타낸다.
도 3 은 본 개시에 따른 센서 시스템의 일 실시예를 나타낸다.
도 4a 는 본 개시에 따른 센서 시스템의 일 실시예를 나타낸다.
도 4b 는 본 개시에 따른 센서 시스템의 일 실시예를 나타낸다.
도 4c 는 본 개시에 따른 센서 시스템의 일 실시예를 나타낸다.
도 5 는 본 개시에 따른 방법의 일 실시예를 나타낸다.
도 6 은 본 개시에 따른 데이터 프레임의 일 실시예를 나타낸다.
도 7 은 본 개시에 따른 방법의 일 실시예를 나타낸다.
도 1b 는 본 개시에 따른 센서 시스템의 일 실시예를 나타낸다.
도 2 는 개시에 따른 센서 시스템의 일 실시예를 나타낸다.
도 3 은 본 개시에 따른 센서 시스템의 일 실시예를 나타낸다.
도 4a 는 본 개시에 따른 센서 시스템의 일 실시예를 나타낸다.
도 4b 는 본 개시에 따른 센서 시스템의 일 실시예를 나타낸다.
도 4c 는 본 개시에 따른 센서 시스템의 일 실시예를 나타낸다.
도 5 는 본 개시에 따른 방법의 일 실시예를 나타낸다.
도 6 은 본 개시에 따른 데이터 프레임의 일 실시예를 나타낸다.
도 7 은 본 개시에 따른 방법의 일 실시예를 나타낸다.
본 개시에 기술된 실시예는 본 개시를 제한하는 것이 아니라 예시하는 것이고, 통상의 기술자는 첨부된 청구범위에 의해 정의된 본 개시의 범주를 벗어나지 않으면서, 다수의 대안적인 실시예를 설계할 수 있다. 실시 예들에서 사용되는 용어는 본 개시에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 개시에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 개시의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 반대되는 기재가 존재하지 않는 한, 단수는 물론 복수를 모두 포함한다.
본 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소들 또는 어떤 단계들을 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 어떤 부분이 구성요소들 또는 단계들을 반드시 모두 포함해야 하는 것은 아니고, 청구범위 또는 명세서 전체에 열거된 것 이외의 구성요소 또는 단계가 포함되는 것을 배제하는 것도 아니며, 단지 이들을 더 포함할 수 있음을 의미한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 서수를 포함하는 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 문맥상 명세서의 일 부분에서 일 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 명세서의 다른 부분에서 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 반대로 제2 구성요소도 명세서의 다른 부분에서 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 명세서에서 "매커니즘", "요소", "수단", "구성"과 같은 용어는 넓게 사용될 수 있으며, 기계적이고 물리적인 구성들로서 한정되는 것은 아니다. 상기 용어는 프로세서 등과 연계하여 소프트웨어의 일련의 처리들(routines)의 의미를 포함할 수 있다.
본 명세서(특히 청구범위에서)에서 "상기"의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 마지막으로, 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 재배열되어 행해질 수 있고, 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 한정되는 것은 아니다. 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 기술적 사상을 상세히 설명하기 위한 것으로서 청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 범위가 한정되는 것은 아니다. 통상의 기술자는 본 명세서에 개시된 실시예에 설계 조건 및 팩터에 따라 다양한 수정, 조합 및 변경을 부가하여 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주에 속하는 새로운 실시예를 구성할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 개시의 실시예를 설명한다.
도 1a 는 본 개시의 적어도 하나의 실시예를 실행하는데 사용될 수 있는 전자 장치(100)의 예시적이고 단순화된 블록도를 나타낸다. 다양한 실시예에서, 전자 장치(100)는 본 개시에서 서술된 임의의 시스템 또는 방법을 구현하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(100)는 데이터 서버, 웹 서버, 휴대용 컴퓨팅 디바이스, 개인용 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 워크스테이션 또는 아래에서 서술되는 임의의 다른 디바이스를 포함하는 임의의 전자 장치로서 사용되도록 구성될 수 있다.
전자 장치(100)는 아날로그 시험 신호를 생성하는 시험신호 제어부(110), 스위치의 상태에 기초하여, 생성된 아날로그 시험 신호의 입력에 대해, 제1 센서 및 상기 제1 센서의 임피던스 특성을 모의하는 모의 센서 중 적어도 하나로부터 출력되는 아날로그 출력 신호를 확인하는 아날로그 회로부(120), 상기 아날로그 출력 신호에 대응하는 디지털 신호를 확인하고, 상기 디지털 신호에 관한 정보를 제공하는 디지털 처리부(130) 및 상기 디지털 신호에 관한 정보를 기초로 센서 시스템의 고장을 진단하는 고장진단부(140)를 포함할 수 있다. 시험신호 제어부(110), 아날로그 회로부(120), 디지털 처리부(130) 및 고장진단부(140) 각각의 상세한 동작에 대해서는 이후에 설명한다.
전자 장치(100), 시험신호 제어부(110), 아날로그 회로부(120), 디지털 처리부(130) 및 고장진단부(140) 중 적어도 하나는 메모리 및 메모리와 통신하도록 구성될 수 있는 하나 이상의 캐시 메모리 및 메모리 제어기를 갖는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.
추가적으로, 전자 장치(100)는 하나 이상의 포트(예컨대, USB(Universal Serial Bus), 헤드폰 잭, 라이트닝(Lightning) 커넥터, 썬더볼트(Thunderbolt) 커넥터 등)를 통해 전자 장치(100)에 연결될 수 있는 다른 디바이스를 포함할 수 있다. 전자 장치(100)에 연결될 수 있는 디바이스는 광섬유 커넥터를 수용하도록 구성되는 복수의 포트를 포함할 수 있다.
프로세서는 전자 장치(100), 시험신호 제어부(110), 아날로그 회로부(120), 디지털 처리부(130) 및 고장진단부(140) 중 적어도 하나가 본 개시에서 서술된 임의의 실시예의 단계 또는 기능을 제공하도록 하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 메모리에 저장된 프로그램들을 실행함으로써, 전자 장치(100), 시험신호 제어부(110), 아날로그 회로부(120), 디지털 처리부(130) 및 고장진단부(140) 중 적어도 하나를 제어한다. 프로세서는 CPU(central processing unit), GPU(graphics processing unit), AP(application processor), FPGA(Field Programmable Gate Array) 등으로 구현될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
메모리는 전자 장치(100), 시험신호 제어부(110), 아날로그 회로부(120), 디지털 처리부(130) 및 고장진단부(140) 중 적어도 하나에서 처리되는 각종 데이터들을 저장하는 하드웨어로서, 메모리는 프로세서를 통해 처리된 데이터들 및 처리될 데이터들을 저장할 수 있다. 또한, 메모리는 본 개시의 적어도 하나의 실시예의 기능을 제공할 수 있는 기본 프로그래밍 및 데이터 구조를 저장하는 것은 물론, 본 개시의 실시예의 기능을 제공할 수 있는 애플리케이션들(프로그램, 코드 모듈, 명령어), 드라이버들 등을 저장할 수 있다. 메모리는 DRAM(dynamic random access memory), SRAM(static random access memory) 등과 같은 RAM(random access memory), ROM(read-only memory), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), CD-ROM, 블루레이 또는 다른 광학 디스크 스토리지, HDD(hard disk drive), SSD(solid state drive), 또는 플래시 메모리를 포함할 수 있다.
전자 장치(100), 시험신호 제어부(110), 아날로그 회로부(120), 디지털 처리부(130) 및 고장진단부(140) 중 적어도 하나는 통신 디바이스를 포함할 수 있다. 통신 디바이스는 다른 장치로 데이터를 송신하거나, 다른 장치로부터 데이터를 수신할 수 있는 인터페이스로서 기능할 수 있다. 데이터의 송수신은 유선은 물론 무선으로도 이루어질 수 있다. 통신 디바이스는 LAN(Local Area Network)를 통해 인터넷 등에 접속하는 유선 통신 모듈, 이동 통신 기지국을 거쳐 이동 통신 네트워크에 접속하여 데이터를 송수신하는 이동 통신 모듈, 와이파이(Wi-Fi) 같은 WLAN(Wireless Local Area Network) 계열의 통신 방식이나 블루투스(Bluetooth), 직비(Zigbee)와 같은 WPAN(Wireless Personal Area Network) 계열의 통신 방식을 이용하는 근거리 통신 모듈, GPS(Global Positioning System)과 같은 GNSS(Global Navigation Satellite System)을 이용하는 위성 통신 모듈, 시리얼 통신(Serial Communication) 또는 이들의 조합으로 구성될 수 있다.
도 1b 는 본 개시에 따른 센서 시스템(1000)의 일 실시예를 나타낸다. 센서 시스템(1000)는 제1 센서(1100), 센서 구동장치(1200) 및 고장진단부(1300)를 포함할 수 있다. 도 1a 에 나타난 전자 장치(100)는 도 1b 에 나타난 제1 센서(1100), 센서 구동장치(1200) 및 고장진단부(1300) 각각 또는 그들의 구성요소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 시험신호 제어부(1210)는 시험신호 제어부(110)에, 아날로그 회로부(1220)는 아날로그 회로부(120)에, 디지털 처리부(1230)는 디지털 처리부(130)에, 고장진단부(1300)는 고장진단부(140)에 각각 대응될 수 있다.
제1 센서(1100)는 제1 센서(1100) 주변의 상황을 센싱(sensing)하고, 센싱 결과를 출력할 수 있다. 센싱 결과는 전기적 아날로그 신호의 형태로 출력되거나, 디지털 신호로 출력될 수 있다. 예를 들어, 제1 센서(1100)는 음향 센서일 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 센서(1100)는 수중 음향 센서일 수 있다. 본 개시에 따른 제1 센서(1100)는 이에 한정되지 않고, 압전 소자를 포함하는 센서 또는 진동 센서일 수도 있다.
센서 구동장치(1200)는 제1 센서(1100)로부터 수신한 신호 또는 신호 발생기(1213) 및 모의 센서(1212)로부터 출력되는 신호를 처리하여 고장진단부(1300)로 전송할 수 있다. 센서 구동장치(1200)는 시험신호 제어부(1210), 아날로그 회로부(1220), 디지털 처리부(1230) 및 전원 공급부(1250)를 포함할 수 있다.
시험신호 제어부(1210)는 스위치(1211), 모의 센서(1212) 및 신호발생기(1213)를 포함할 수 있다. 디지털 처리부(1230)는 디지털 회로부(1231) 및 신호전송부(1232)를 포함할 수 있다. 센서 구동장치(1200)의 각 구성요소인 시험신호 제어부(1210), 아날로그 회로부(1220), 디지털 처리부(1230) 및 전원 공급부(1250)에 대해서는 이후에 자세히 설명한다.
고장진단부(1300)는 센서 구동장치(1200)로부터 정보를 수신하거나, 센서 구동장치(1200)로 정보를 송신할 수 있다. 구체적으로, 고장진단부(1300)는 센서 구동장치(1200)로부터 정보를 수신하고, 센서 시스템(1000) 또는 센서 시스템(1000)에 포함되는 각 구성요소의 상태를 확인하고, 고장 여부를 진단할 수 있다. 또한, 고장진단부(1300)는 센서 구동장치(1200)의 제어를 위해 제어 정보를 송신할 수 있다. 예를 들어, 고장진단부(1300)는 신호발생기(1213)가 기 설정된 주파수 및 기 설정된 진폭을 갖는 모의 신호를 생성하도록 제어할 수 있다.
제1 센서(1100), 센서 구동장치(1200) 및 고장진단부(1300) 중 적어도 둘 이상은 하나의 장치(또는 전자 장치(100)에 포함될 수 있다. 또는 제1 센서(1100), 센서 구동장치(1200) 및 고장진단부(1300) 중 적어도 둘 이상은 서로 분리된 장치일 수도 있다. 이 경우, 분리된 둘 이상의 장치는 서로 신호 전송 케이블로 연결되어, 분리된 둘 이상의 장치가 서로 정보 또는 신호를 송수신할 수 있다.
도 2 는 본 개시에 따른 센서 시스템(2000)의 일 실시예를 나타낸다. 센서 시스템(2000)은 배열 단위 센서(2100)를 포함할 수 있다. 배열 단위 센서(2100)는 복수의 센서(2110)를 포함할 수 있다. 이 경우, 센서 시스템(2000)은 각각의 센서(2110)에 대응되는 복수의 센서 구동장치(2200)를 포함할 수 있다. 각각의 센서 구동장치(2210)는 도 1b 의 센서 구동장치(1200)에 대응되는 장치일 수 있다.
각각의 센서 구동장치(2210)는 각각의 센서(2100)로부터 수신한 신호 또는 신호 발생기 및 모의 센서로부터 출력되는 신호를 처리하여 고장진단부(2300)로 전송할 수 있다.
고장진단부(2300)는 각각의 센서 구동장치(2210)로부터 정보를 수신하거나, 각각의 센서 구동장치(2210)로 정보를 송신할 수 있다. 구체적으로, 고장진단부(2300)는 각각의 센서 구동장치(2210)로부터 정보를 수신하고, 센서 시스템(2000) 또는 센서 시스템(2000)에 포함되는 각 구성요소의 상태를 확인하고, 고장 여부를 진단할 수 있다. 또한, 고장진단부(2300)는 각각의 센서 구동장치(2210)의 제어를 위해 제어 정보를 각각의 센서 구동장치(2210)에 송신할 수 있다.
일 실시예에서, 아날로그 회로부는, 제1 센서로부터 출력되는 제1 아날로그 출력 신호 및 제2 센서(모의센서 및 신호발생기)로부터 출력되는 제2 아날로그 출력 신호를 확인하고, 고장진단부는, 제1 아날로그 출력 신호에 대응하는 제1 디지털 신호에 관한 정보 및 제2 아날로그 출력 신호에 대응하는 제2 디지털 신호에 관한 정보를 기초로 센서 시스템의 고장을 진단할 수 있다. 예를 들어, 고장진단부는 제1 센서로부터 출력되는 제1 아날로그 출력 신호(또는 제1 디지털 신호) 및 제2 센서로부터 출력되는 제2 아날로그 출력 신호(또는 제2 디지털 신호)의 이상 여부를 통해 센서 시스템의 고장을 진단할 수 있다.
도 2 를 참조하여 설명하면, 각각의 센서 구동장치(2210)에 포함되는 각각의 아날로그 회로부는, 각각의 센서(2110)로부터 출력되는 각각의 아날로그 출력 신호를 확인할 수 있다. 각각의 아날로그 출력 신호는 디지털 회로부, 신호전송부를 거쳐 디지털 신호로 변환되어 고장진단부(2300)로 제공될 수 있다. 고장진단부(2300)는 각각의 센서(2100)로부터 출력된 각각의 아날로그 출력 신호에 대응하는 각각의 디지털 신호에 관한 정보를 기초로, 센서 시스템(2000)의 고장을 진단할 수 있다. 예를 들어, 고장진단부(2300)는 각각의 디지털 신호에 관한 정보(크기, 주파수 등)를 서로 비교하여, 각각의 센서(2110) 또는 각각의 센서 구동장치(2210) 중 어떤 것에 고장이 발생하였는지 판별할 수 있다. 고장진단부(2300)는 고장이 발생한 센서 또는 채널의 운용을 배제할 수 있다.
도 3 은 본 개시에 따른 센서 시스템(3100)의 일 실시예를 나타낸다. 센서 시스템(3000)은 제1 센서(3100), 센서 구동장치(3200) 및 고장진단부(3300)를 포함할 수 있다. 센서 구동장치(3200)는 시험신호 제어부(3210)를 포함할 수 있다.
센서 시스템(3000) 및 그 구성요소는 도 1a 에 나타난 전자 장치(100) 또는 도 1b 에 나타난 센서 시스템(1000) 및 그 구성요소에 각각 대응되는 것일 수 있으며, 이 경우 센서 시스템(3000)에 포함되는 각 구성요소는 도 1a, 및 도 1b 와 관련된 설명에서 언급한 구성요소와 동일하거나 유사한 동작을 수행하므로, 중복되는 내용에 대해서는 설명을 생략한다.
시험신호 제어부(3210)는 제1 센서(3100)로부터 수신한 아날로그 출력 신호를 아날로그 회로부(3220)로 전달할 수 있다. 또는, 아날로그 회로부(3220)는 제1 센서(3100)로부터 아날로그 출력 신호를 수신할 수 있다.
시험신호 제어부(3210)는 신호발생기(3213), 모의 센서(3212) 및 수신경로 선택 스위치(3211)를 포함할 수 있다. 시험신호 제어부(3210)는 아날로그 출력 신호를 생성 및 출력하여 아날로그 회로부(3220)로 전달할 수 있다.
일 실시예에서, 시험신호 제어부(3210)는 아날로그 시험 신호를 생성하고 제어할 수 있다. 구체적으로, 신호발생기(3213)는 아날로그 시험 신호를 생성할 수 있다. 아날로그 시험 신호는 제1 센서(3100) 내부의 전기적 신호 또는 제1 센서(3100)로부터 출력되는 출력 신호를 모사한 것일 수 있다.
모의센서(3212)는 제1 센서(3100)의 임피던스 특성을 모의할 수 있다. 구체적으로 모의센서(3212)는 제1 센서(3100)와 동일하거나 유사한 저항 값 또는 정전 용량을 갖는 하나 이상의 저항기 또는 커패시터를 포함할 수 있다. 이를 통해, 모의 센서(3212)는 제1 센서(3100)와 동일하거나 유사한 시간 응답 특성 또는 주파수 응답 특성을 가질 수 있다. 즉, 모의센서(3212)는 신호발생기(3213)에서 출력된 아날로그 시험 신호의 입력에 대해, 제1 센서(3100)의 아날로그 출력 신호와 특성이 유사한 아날로그 출력 신호를 출력할 수 있다.
수중 환경에서 전달되는 수중 음향 신호는 그 세기가 약할 수 있고, 그에 따라 아날로그 출력 신호 역시 세기가 약할 수 있다. 따라서 일 실시예에서, 아날로그 회로부(3220)는 아날로그 출력 신호를 저잡음 증폭할 수 있다.
일 실시예에서, 디지털 처리부(3230)는 아날로그 출력 신호에 대응하는 디지털 신호를 확인하고, 디지털 신호에 관한 정보를 제공할 수 있다. 구체적으로, 디지털 처리부(3230)는 아날로그 출력 신호를 디지털 신호로 변환하고, 디지털 신호를 포함하는 정보를 고장진단부(3300)로 전송할 수 있다.
일 실시예에서, 디지털 처리부(3230)는 디지털 회로부(3231) 및 신호전송부(3232)를 포함할 수 있다. 디지털 회로부(3231)는 아날로그 출력 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다. 디지털 회로부(3231)는 변환된 디지털 신호를 데이터 프레임에 포함시킬 수 있다. 데이터 프레임의 실시예에 대해서는 이후 도 6 과 관련하여 자세히 설명한다.
신호 전송부(3232)는 디지털 신호에 관한 정보를 제공할 수 있다. 구체적으로, 신호 전송부(3232)는 디지털 회로부(3231)가 생성한 데이터 프레임을 고장진단부(3300)에 전송할 수 있다. 신호 전송부(3232)는 알려진 통신 규격을 사용하여 데이터 프레임을 유선 또는 무선으로 고장진단부(3300)에 전송할 수 있다.
일 실시예에서, 고장진단부(3300)는 디지털 처리부(3230)로부터 디지털 신호에 관한 정보를 수신하고, 센서 시스템(3000)의 고장을 진단할 수 있다. 구체적으로, 고장진단부(3300)는 신호전송부(3232)로부터 데이터 프레임을 수신하고, 데이터 프레임을 기초로 디지털 신호에 관한 정보를 확인하고, 이를 기초로 센서 시스템(3000) 또는 센서 시스템(3000)의 구성 요소의 고장을 진단할 수 있다.
일 실시예에서, 디지털 처리부(3230)는 디지털 시험 신호를 생성하고, 디지털 시험 신호에 관한 정보를 제공하고, 고장진단부(3300)는 디지털 시험 신호에 관한 정보를 기초로 센서 시스템(3000)의 고장을 진단할 수 있다. 이를 위하여, 고장진단부(3300)는 디지털 처리부(3230)가 기 설정된 디지털 시험 신호를 생성하도록 디지털 처리부(3230)에 제어 정보를 제공할 수 있다.
구체적으로, 디지털 처리부(3230) 또는 디지털 회로부(3231)는 아날로그 회로부(3220)로부터 수신한 아날로그 출력 신호를 디지털 변환한 디지털 출력 신호를 모사하는 디지털 시험 신호를 생성할 수 있다. 디지털 시험 신호는 디지털 처리부(3230) 또는 디지털 회로부(3231)에 의해 데이터 프레임에 포함될 수 있고, 생성된 데이터 프레임은 신호전송부(3232)에 의해 고장진단부(3330)로 전송될 수 있다. 고장진단부(3300)는 데이터 프레임을 확인하여 디지털 시험 신호에 관한 정보를 확인하고, 이를 기초로 디지털 처리부(3230), 디지털 회로부(3231) 또는 신호전송부(3232)의 고장 여부 또는 연결 상태를 판단할 수 있다. 예를 들어, 고장진단부(3300)는 데이터 프레임의 체크섬이 일치하지 않는 경우, 데이터 프레임에 합치하지 않는 데이터가 수신된 경우, 데이터 프레임에 포함된 디지털 시험 신호 정보가 기 설정된 디지털 시험 신호 정보와 일치하지 않는 경우 또는 데이터 프레임이 수신되지 않는 경우 등의 이상 상황을 확인하고, 이를 토대로 디지털 처리부(3230), 디지털 회로부(3231) 또는 신호전송부(3232)의 고장을 확인하거나, 디지털 처리부(3230), 디지털 회로부(3231) 또는 신호전송부(3232)의 연결 상태가 불량하다는 확인을 할 수 있다.
일 실시예에서, 디지털 처리부(3230) 또는 디지털 회로부(3231)는 기 설정된 크기 또는 주파수를 갖는 디지털 시험 신호를 생성할 수 있다. 이는 다양한 고장 상황에 대응하여 적절한 시험 신호를 생성하고, 센서 시스템(3000)의 고장을 더 용이하게 확인할 수 있는 이점이 있다.
일 실시예에서, 디지털 시험 신호는 정현파 신호, 랜덤 노이즈 신호 또는 첩 신호(Chirp signal)로 구성될 수 있다. 디지털 시험 신호가 첩 신호인 경우, 첩 신호에 포함되는 주파수 범위에 대해 디지털 처리부(3230)의 응답을 신속하게 확인할 수 있는 이점이 있다.
일 실시예에서, 고장진단부(3300)는 아날로그 시험 신호에 대한 제어 정보를 센서 구동장치(3200)로 제공할 수 있다. 구체적으로, 시험신호 제어부(3210)는 고장진단부(3300)로부터 제공된 아날로그 시험 신호에 대한 제어 정보에 기초하여, 아날로그 시험 신호의 크기 또는 주파수를 제어할 수 있다. 예를 들어, 신호발생기(3213)는 고장진단부(3300)로부터 제공된 아날로그 시험 신호에 대한 제어 정보에 기초하여, 기 설정된 크기 또는 주파수를 갖는 아날로그 시험 신호를 생성하고, 모의 센서(3212)에 제공할 수 있다. 이는 다양한 종류의 제1 센서(3100) 또는 다양한 고장 상황에 대응하여 적절한 시험 신호를 생성하고, 센서 시스템(3000)의 고장을 더 용이하게 확인할 수 있는 이점이 있다. 구체적으로, 제1 센서(3100)를 포함한 아날로그 회로부(3220)에 대한 수신 이득 정확도 및 수신 왜율 특성 등의 센서신호 수신 특성이 검증될 수 있다.
일 실시예에서, 아날로그 시험 신호는 정현파 신호, 랜덤 노이즈 신호 또는 첩 신호(Chirp signal)로 구성될 수 있다. 아날로그 시험 신호가 첩 신호인 경우, 첩 신호에 포함되는 주파수 범위에 대해 모의 센서(3212) 또는 제1 센서(3100)의 응답을 신속하게 확인할 수 있는 이점이 있다.
스위치(3211)는 신호 수신 경로를 결정할 수 있다. 예를 들어, 스위치(3211)의 상태에 기초하여, 제1 센서(3100)로부터 출력되는 아날로그 출력 신호가 아날로그 회로부(3220)로 전달되거나, 모의 센서(3212)로부터 출력되는 아날로그 출력 신호가 아날로그 회로부(3220)로 전달되거나, 제1 센서(3100) 및 모의 센서(3212) 각각으로부터 출력되는 아날로그 출력 신호 및 아날로그 시험신호가 모두 아날로그 회로부(3220)로 전달될 수 있다. 이 때, 모의 센서(3212)로부터 출력되는 아날로그 출력 신호는 신호발생기(3213)에서 모의센서(3212)로 전달된 아날로그 시험 신호에 대응할 수 있다. 즉, 아날로그 회로부(3220)는 스위치의 상태에 기초하여, 시험신호 제어부(3210)에서 생성된 아날로그 시험 신호의 입력에 대해, 제1 센서(3100) 및 제1 센서(3100)의 임피던스 특성을 모의하는 모의 센서(3212) 중 적어도 하나로부터 출력되는 아날로그 출력 신호를 확인할 수 있다.
일 실시예에서, 고장진단부(3300)는 스위치(3211)를 제어하기 위한 스위치 제어 정보를 센서 구동장치(3200)로 제공할 수 있다. 센서 구동장치(3200), 바람직하게는 디지털 처리부(3230) 또는 디지털 회로부(3231)는 스위치 제어 정보에 기초하여 스위치의 상태를 갱신할 수 있다. 예를 들어, 고장진단부(3300)는 스위치의 상태를 제3 상태로 갱신하여, 제1 센서(3100)로부터 출력된 아날로그 출력 신호만 아날로그 회로부(3211)로 전달되도록 할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 고장진단부(3300)는 스위치의 상태를 제2 상태로 갱신하여, 모의 센서(3212)로부터 출력된 아날로그 출력 신호만 아날로그 회로부(3211)로 전달되도록 할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 고장진단부(3300)는 스위치의 상태를 제1 상태로 갱신하여, 제1 센서(3100) 및 모의 센서(3212)로부터 출력된 아날로그 출력 신호가 아날로그 회로부(3211)로 전달되도록 할 수 있다. 이러한 스위치(3211)의 제어를 통해, 고장진단부(3300)는 센서 시스템(3000)에 포함되는 다양한 구성요소의 고장 여부를 확인할 수 있다. 스위치의 제어에 따른 센서 시스템의 고장의 진단에 대해서는 이후 도 4a 내지 도 4c 와 관련하여 자세히 설명한다.
일 실시예에서, 센서 구동장치(3200)는 전원공급부(3250)를 포함할 수 있다. 전원공급부(3250)는 센서 구동장치(3200)의 시험신호 제어부(3210), 아날로그 회로부(3220) 및 디지털 처리부(3230)에 전력을 공급할 수 있다. 일 실시예에서, 전원공급부(3250)는 고장진단부(3300) 또는 외부 전원으로부터 전력을 공급받아 센서 구동장치(3200)의 시험신호 제어부(3210), 아날로그 회로부(3220) 및 디지털 처리부(3230)에 전력을 공급할 수도 있다. 이는 센서 구동장치(3200)를 보다 작은 크기로 제조할 수 있는 이점을 가진다.
도 4a 내지 도 4c 는 본 개시에 따른 따른 센서 시스템(4000a, 4000b, 4000c)의 일 실시예를 나타낸다. 일 실시예에서, 센서 시스템(4000a, 4000b, 4000c)은 제1 센서(4100), 센서 구동장치(4200) 및 고장진단부(4300)를 포함할 수 있다. 센서 구동장치(4200)는 시험신호 제어부(4210)를 포함할 수 있다. 시험신호 제어부(4210)는 신호발생기(4213), 모의센서(4212) 및 스위치(4211a, 4211b, 4211c)를 포함할 수 있다. 센서 구동장치(4200)는 아날로그 회로부(4220)을 포함할 수 있다. 센서 구동장치(4200)는 디지털 처리부(4230)를 포함할 수 있다. 디지털 처리부(4230)는 디지털 회로부(4231) 및 신호전송부(4232)를 포함할 수 있다. 센서 구동장치(4200)는 전원공급부(4250)를 포함할 수 있다.
센서 시스템(4000) 및 그 구성요소는 도 1a 에 나타난 전자 장치(100), 도 1b 에 나타난 센서 시스템(1000) 또는 도 3 에 나타난 센서 시스템(3000) 및 그 구성요소에 각각 대응되는 것일 수 있으며, 이 경우 센서 시스템(4000)에 포함되는 각 구성요소는 도 1a, 도 1b 및 도 3과 관련된 설명에서 언급한 구성요소와 동일하거나 유사한 동작을 수행하므로, 중복되는 내용에 대해서는 설명을 생략한다.
도 4a 에 나타난 센서 시스템(4000a)의 스위치(4211a)는 제3 상태에 있어서, 제1 센서(4100)로부터 출력된 아날로그 출력 신호만 아날로그 회로부(4220)로 전달될 수 있다. 이 경우, 시험신호 제어부(4210)는 아날로그 시험 신호를 생성하지 않을 수 있고, 고장진단부(4300)는 별도의 고장 진단을 하지 않고, 사용자에게 제1 센서(4100)로부터 출력된 센싱 정보를 제공할 수 있다. 또한, 센서 시스템이 도 3 과 같이 배열 단위 센서(2100)에 포함된 복수의 센서(2110)를 포함하는 경우, 각각의 센서 구동장치(2210)에 포함된 스위치가 제3 상태에 있어서, 고장진단부(2300)는 각각의 센서(2110)로부터 출력된 아날로그 출력 신호를 서로 비교하여 각각의 센서(2110)의 고장 여부를 확인할 수도 있다.
도 4b 에 나타난 센서 시스템(4000b)의 스위치(4211b)는 제2 상태에 있어서, 모의 센서(4212)로부터 출력된 아날로그 출력 신호만 아날로그 회로부(4220)로 전달되도록 할 수 있다. 이 경우, 제1 센서(4100)로부터 출력될 수 있는 아날로그 출력 신호는 수신하지 않게 되므로, 고장진단부(4300)는 아날로그 회로부(4220) 및 디지털 처리부(4230)의 고장 여부를 확인할 수 있다. 특히, 도 3 과 관련된 설명 부분에서 기술한 것과 같이, 디지털 처리부(4230) 또는 디지털 회로부(4231)는 디지털 시험 신호를 생성할 수 있고, 이를 기초로 디지털 처리부(4230), 디지털 회로부(4231) 또는 신호전송부(4232)의 고장 여부가 확인될 수 있다. 디지털 처리부(4230), 디지털 회로부(4231) 및 신호전송부(4232)에 고장이 없는 것이 이미 확인된 경우, 센서 시스템(4000b)의 스위치가 제2 상태에 있다면 아날로그 회로부(4220)만의 고장 여부를 판별할 수 있게 된다.
즉, 디지털 처리부(4230)는 디지털 시험 신호를 생성하고, 고장진단부는 디지털 시험 신호에 관한 정보를 기초로 디지털 처리부(4230), 디지털 회로부(4231) 또는 신호전송부(4232)의 고장을 진단하고, 디지털 처리부(4230), 디지털 회로부(4231) 또는 신호전송부(4232)의 고장이 검출되지 않은 경우, 디지털 처리부(4230)는 고장진단부(3300)로부터 제공받은 스위치(4211b)에 대한 제어 정보에 기초하여 스위치(4212b)의 상태를 제2 상태로 갱신하고, 아날로그 회로부(4220)는 모의 센서(4212)로부터 출력되는 아날로그 출력 신호를 확인하고, 고장진단부(4300)는 아날로그 출력 신호에 대응하는 디지털 신호에 관한 정보를 기초로 아날로그 회로부(4220)의 고장을 진단할 수 있다. 이 때, 모의 센서(4212)로부터 출력되는 아날로그 출력 신호는 신호발생기(4213)에서 모의센서(4212)로 전달된 아날로그 시험 신호에 대응할 수 있다.
정리하면, 아날로그 회로부(4220)는, 스위치(4211b)가 제2 상태인 경우, 생성된 아날로그 시험 신호의 입력에 대해, 모의 센서(4212)로부터 출력되는 제4 아날로그 출력 신호를 확인하고, 고장진단부(4300)는, 제4 아날로그 출력 신호에 대응하는 제4 디지털 신호에 관한 정보를 기초로 센서 시스템(4000b)의 고장을 진단할 수 있다.
도 4c 에 나타난 센서 시스템(4000c)의 스위치(4211c)는 제1 상태에 있어서, 제1 센서(4100) 및 모의 센서(4212)로부터 출력된 아날로그 출력 신호가 아날로그 회로부(4211)로 전달되도록 할 수 있다. 이 경우, 제1 센서(4100) 및 모의 센서(4212)로부터 아날로그 출력 신호가 개별적으로 출력되어 아날로그 회로부(4211)로 전달될 수도 있고, 제1 센서(4100) 및 모의 센서(4212)가 직렬 또는 병렬로 연결된 모듈로부터 하나의 아날로그 출력 신호가 출력되어 아날로그 회로부(4211)로 전달될 수도 있다.
고장진단부(4300)는 제1 센서(4100)로부터 출력된 아날로그 출력 신호 및 모의 센서(4212)로부터 출력된 아날로그 출력 신호에 대응하는 디지털 신호에 관한 정보를 확인하여 제1 센서(4100)의 고장 여부를 확인할 수 있다. 모의 센서(4212)는 제1 센서(4100)의 임피던스 특성을 모의하므로, 고장진단부(4300)는 임피던스 분압비에 따른 신호 크기 변화를 확인하여 제1 센서(4100)의 고장 여부 또는 제1 센서(4100)의 연결 상태를 확인할 수 있다.
이 때, 도 4b 에 관한 설명에서 기술한 절차에 따라 아날로그 회로부(4220) 및 디지털 처리부(4230)의 고장 여부가 먼저 확인될 수 있다. 즉, 도 4b 에 관한 설명에서 기술한 절차에 따라 아날로그 회로부(4220) 및 디지털 처리부(4230)에서 고장이 검출되지 않은 경우, 디지털 처리부(4230)는 고장진단부(3300)로부터 제공 받은 스위치(4211c)에 대한 제어 정보에 기초하여 스위치(4212c)의 상태를 제1 상태로 갱신하고, 아날로그 회로부(4220)는 제1 센서(4100) 및 모의 센서(4212)로부터 출력되는 아날로그 출력 신호를 확인하고, 고장진단부(4300)는 아날로그 출력 신호에 대응하는 디지털 신호에 관한 정보를 기초로 제1 센서(4100)의 고장을 진단할 수 있다
즉, 고장진단부(4300)는 신호발생기(4213)가 생성한 아날로그 시험 신호에 대한 제1 센서(4100)의 응답 특성 및 모의 센서(4212)의 응답 특성을 서로 비교하여, 각 응답 특성의 차이가 기 설정된 한도를 벗어나는 경우, 제1 센서(4100)가 고장이라고 판별하거나, 제1 센서(4100)의 연결 상태가 불량하다고 판별할 수 있다. 예를 들어, 고장진단부(4300)는 제1 센서(4100) 및 모의 센서(4212)에서 각각 출력되는 전압의 진폭, 실효값, 평균값, 위상, 왜율, 시간 파형 또는 주파수 스펙트럼을 서로 비교할 수 있다.
정리하면, 아날로그 회로부(4220)는, 스위치(4211c)가 제1 상태인 경우, 생성된 아날로그 시험 신호의 입력에 대해, 제1 센서(4100) 및 모의 센서(4212)로부터 출력되는 제3 아날로그 출력 신호를 확인하고, 고장진단부(4300)는, 제3 아날로그 출력 신호에 대응하는 제3 디지털 신호에 관한 정보 및 모의 센서(4212)의 임피던스를 기초로 센서 시스템(4000c)의 고장을 진단할 수 있다.
도 5 는 본 개시에 따른 방법의 일 실시예를 나타낸다.
일 실시예에서, 단계 S510에 따라, 시험신호 제어부 또는 아날로그 회로부는 제1 센서로부터 음향 신호를 수신할 수 있다. 단계 S520에 따라, 디지털 처리부 또는 디지털 회로부는 스위치에 대한 스위치 제어 정보에 기초하여 스위치의 상태를 생신하고, 수신 경로를 선택 또는 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 스위치의 상태가 제3 상태인 경우, 단계 S531에 따라 제1 센서 경로(음향센서경로)가 선택될 수 있다. 따라서 제1 센서의 아날로그 출력 신호가 아날로그 회로부로 전달될 수 있다. 이 경우, 단계 S550에 따라 아날로그 회로부는 제1 센서의 아날로그 출력 신호를 증폭하고, 디지털 회로부는 증폭된 아날로그 출력 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다.
일 실시예에서, 스위치의 상태가 제2 상태인 경우, 단계 S532에 따라 모의 센서 경로가 선택될 수 있다. 따라서 이 경우, 단계 S540에 따라 시험신호 제어부의 신호발생기는 아날로그 시험 신호를 생성하고 모의 센서에 전달할 수 있다. 모의 센서의 아날로그 출력 신호는 아날로그 회로부로 전달될 수 있다. 단계 S550에 따라 아날로그 회로부는 모의 센서의 아날로그 출력 신호를 증폭하고, 디지털 회로부는 증폭된 아날로그 출력 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다.
일 실시예에서, 스위치의 상태가 제1 상태인 경우, 단계 S533에 따라 제1 센서(음향 센서) 및 모의 센서 경로가 선택될 수 있다. 따라서 이 경우, 단계 S540에 따라 시험신호 제어부의 신호발생기는 아날로그 시험 신호를 생성하고 모의 센서에 전달할 수 있다. 제1 센서 및 모의 센서의 아날로그 출력 신호는 아날로그 회로부로 전달될 수 있다. 단계 S550에 따라 아날로그 회로부는 제1 센서 및 모의 센서의 아날로그 출력 신호를 증폭하고, 디지털 회로부는 증폭된 아날로그 출력 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다.
일 실시예에서, 단계 S540에 따라 디지털 처리부 또는 디지털 회로부는 디지털 시험 신호를 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 단계 S570에 따라 디지털 처리부 또는 디지털 회로부는 디지털 신호(및/또는 디지털 시험 신호)에 관한 정보를 포함하는 데이터 프레임을 구성할 수 있다. 이 때, 단계 S560에 따라, 디지털 처리부 또는 디지털 회로부는 센서 시스템의 상태 정보를 확인하고, 상태 정보를 데이터 프레임에 포함시킬 수 있다. 상태 정보에 대해서는 도 6 과 관련하여 자세히 설명한다.
일 실시예에서, 단계 S580에 따라 디지털 처리부 또는 신호전송부는 신호 또는 데이터 프레임을 고장진단부로 전송할 수 있다. 이후 단계 S590에 따라, 고장진단부는 신호 또는 데이터 프레임을 수신하고, 이를 기초로 센서 시스템의 고장을 진단할 수 있다.
도 6 은 본 개시에 따른 데이터 프레임(610, 620)의 일 실시예를 나타낸다.
고장진단부는 제어데이터 프레임(610)을 센서 구동장치로 전송할 수 있다. 센서 구동장치의 시험신호 제어부, 아날로그 회로부, 디지털 처리부 중 하나 이상은 제어데이터 프레임(610)에 포함된 정보를 기초로, 센서 구동장치의 구성요소를 제어할 수 있다.
제어데이터 프레임(610)은 동기신호를 포함할 수 있다. 동기신호는 하나 이상의 데이터 프레임의 송수신 시간을 동기화하기 위한 신호일 수 있다. 즉, 동기신호는 특정한 시각(time)에 대한 정보일 수 있다.
제어데이터 프레임(610)은 모드 정보를 포함할 수 있다. 모드 정보는 스위치의 상태를 갱신하기 위한 정보일 수 있다. 예를 들어 모드 정보는 제1 상태에 대한 정보를 포함하고, 디지털 처리부 또는 디지털 회로부는 제어데이터 프레임(610)에 포함된 모드 정보를 기초로 스위치의 상태를 제1 상태로 갱신할 수 있다.
제어데이터 프레임(610)은 시험신호 생성 및 수신경로 선택 정보에 관한 제어데이터1을 포함할 수 있다. 예를 들어, 시험신호 제어부는 제어데이터 1을 기초로 아날로그 시험 신호를 생성할 수 있다. 또는, 디지털 처리부는 제어데이터 1을 기초로 디지털 시험 신호를 생성할 수 있다.
제어데이터 프레임(610)은 시험신호 주파수 및 종류 설정 정보에 관한 제어데이터2 및 신호크기 가변 정보에 관한 제어데이터 3을 포함할 수 있다. 예를 들어, 시험신호 제어부는 제어데이터 2 및 제어데이터 3을 기초로 특정한 크기(진폭) 및 주파수를 갖는 아날로그 시험 신호를 생성할 수 있다. 또는, 디지털 처리부는 제어데이터 2 및 제어데이터 3을 기초로 특정한 크기(진폭) 및 주파수를 갖는 디지털 시험 신호를 생성할 수 있다.
제어데이터 프레임(610)은 데이터 오류 정보를 포함할 수 있다. 센서 구동장치는 제어데이터 프레임(610)에 포함된 데이터 오류 정보를 확인하고, 제어데이터 프레임(610)이 오류 없이 수신되었는지 확인할 수 있다. 예를 들어, 센서 구동장치는 체크섬(checksum)을 이용하여 제어데이터 프레임(610)에 오류가 없는지 확인할 수 있다.
일 실시예에서, 디지털 처리부는, 디지털 신호에 관한 정보를 포함하는 데이터 프레임을 구성하고, 데이터 프레임은 센서 시스템의 상태 정보를 포함할 수 있다. 구체적으로, 센서 구동장치(디지털 처리부 또는 신호전송부)는 디지털처리부 또는 디지털회로부가 생성한 수신신호데이터 프레임(620)을 고장진단부로 전송할 수 있다. 고장진단부는 수신신호데이터 프레임(620)에 포함된 정보를 기초로, 센서 구동장치의 상태를 확인하고, 센서 시스템의 고장을 진단할 수 있다.
수신신호데이터 프레임(620)은 동기신호를 포함할 수 있다. 동기신호는 하나 이상의 데이터 프레임의 송수신 시간을 동기화하기 위한 신호일 수 있다. 즉, 동기신호는 특정한 시각에 대한 정보이거나 연속적인 시간 카운터 정보일 수 있다.
수신신호데이터 프레임(620)은 제어응답 정보를 포함할 수 있다. 제어응답 정보는 제어데이터 프레임(610)을 수신한 센서 구동장치가 제어데이터 프레임(610)에 따라 센서 구동장치의 구성요소를 제어한 결과에 대한 정보를 포함할 수 있다.
수신신호데이터 프레임(620)은 시험신호(또는 음향신호) 데이터를 포함할 수 있다. 시험신호(또는 음향신호) 데이터는 모의 센서(또는 제1 센서)로부터 출력된 아날로그 출력 신호에 대응하는 디지털 신호에 대한 정보일 수 있다. 음향 시스템이 배열 단위 센서를 포함하는 경우, 수신신호데이터 프레임(620)은 배열 단위 센서에 포함되는 각각의 센서(채널)로부터 출력된 각각의 아날로그 출력 신호에 대응하는 각각의 디지털 신호에 대한 정보를 모두 포함할 수 있다. 예를 들어, 수신신호데이터 프레임(620)은 1번 채널의 센서로부터 출력된 아날로그 출력 신호에 대응하는 디지털 신호에 대한 시험신호 데이터 1을 포함하고, 2번 채널의 센서로부터 출력된 아날로그 출력 신호에 대응하는 디지털 신호에 대한 시험신호 데이터 2를 포함할 수 있다.
수중 환경 등 외부 환경에 의해 데이터 용량이 제한되는 경우, 수신신호데이터 프레임(620)은 시험신호 데이터 대신 센서 구동장치의 상태 정보를 포함할 수 있다. 또는 일 실시예에서, 수신신호데이터 프레임(620)은 상태 정보를 포함할 수 있다. 상태 정보는 센서 구동장치의 온도, 전원, 통신, 동기(synchronization), 제어, 고유 ID 정보, HW 및 SW 상태 등 센서 구동장치 및 센서 구동장치의 각 구성 요소의 동작 상태에 대한 모니터링 정보를 포함할 수 있다.
수신신호데이터 프레임(620)은 데이터 오류 정보를 포함할 수 있다. 고장진단부는 수신신호데이터 프레임(620)에 포함된 데이터 오류 정보를 확인하고, 수신신호데이터 프레임(620)이 오류 없이 수신되었는지 확인할 수 있다. 예를 들어, 고장진단부는 체크섬(checksum)을 이용하여 수신신호데이터 프레임(620)에 오류가 없는지 확인할 수 있다.
도 7 은 일 실시예에 따른 전자 장치(100)의 동작 방법을 나타낸다. 도 7 의 동작 방법의 각 단계는 도 1 의 전자 장치(100), 도 1b 내지 도 4c의 센서 시스템(1000, 2000, 3000, 4000a, 4000b, 4000c)에 의해 수행될 수 있으므로, 도 1a 내지 도 4c 과 중복되는 내용에 대해서는 설명을 생략한다.
단계 S710에서, 시험신호 제어부(110)는 아날로그 시험 신호를 생성할 수 있다.
단계 S720에서, 아날로그 회로부(120)는 스위치의 상태에 기초하여, 생성된 아날로그 시험 신호의 입력에 대해, 제1 센서 및 제1 센서의 임피던스 특성을 모의하는 모의 센서 중 적어도 하나로부터 출력되는 아날로그 출력 신호를 확인할 수 있다.
단계 S730에서, 디지털 처리부(130)는 아날로그 출력 신호에 대응하는 디지털 신호를 확인하고, 디지털 신호에 관한 정보를 제공할 수 있다.
단계 S 740에서, 고장진단부(140)는 디지털 신호에 관한 정보를 기초로 센서 시스템의 고장을 진단할 수 있다.
시험신호 제어부(110)는 아날로그 시험 신호에 대한 제어 정보에 기초하여, 아날로그 시험 신호의 크기 또는 주파수를 제어할 수 있다.
시험신호 제어부(110)는 아날로그 시험 신호에 대한 제어 정보에 기초하여, 아날로그 시험 신호를 첩 신호(chirp signal)로 구성할 수 있다.
아날로그 회로부(120)는 제1 센서로부터 출력되는 제1 아날로그 출력 신호 및 제2 센서로부터 출력되는 제2 아날로그 출력 신호를 확인하고, 고장진단부(140)는 제1 아날로그 출력 신호에 대응하는 제1 디지털 신호에 관한 정보 및 제2 아날로그 출력 신호에 대응하는 제2 디지털 신호에 관한 정보를 기초로 센서 시스템의 고장을 진단할 수 있다.
아날로그 회로부(120)는 스위치가 제1 상태인 경우, 생성된 아날로그 시험 신호의 입력에 대해, 제1 센서 및 모의 센서로부터 출력되는 제3 아날로그 출력 신호를 확인하고, 고장진단부(140)는 제3 아날로그 출력 신호에 대응하는 제3 디지털 신호에 관한 정보 및 모의 센서의 임피던스를 기초로 센서 시스템의 고장을 진단할 수 있다.
아날로그 회로부(120)는 스위치가 제2 상태인 경우, 생성된 아날로그 시험 신호의 입력에 대해, 모의 센서로부터 출력되는 제4 아날로그 출력 신호를 확인하고, 고장진단부(140)는 제4 아날로그 출력 신호에 대응하는 제4 디지털 신호에 관한 정보를 기초로 센서 시스템의 고장을 진단할 수 있다.
디지털 처리부(130)는 디지털 시험 신호를 생성하고, 디지털 시험 신호에 관한 정보를 제공하고, 고장진단부(140)는, 디지털 시험 신호에 관한 정보를 기초로 센서 시스템의 고장을 진단할 수 있다.
디지털 처리부(130)는 스위치에 대한 스위치 제어 정보에 기초하여 스위치의 상태를 갱신할 수 있다.
디지털 처리부(130)는 디지털 신호에 관한 정보를 포함하는 데이터 프레임을 구성하고, 데이터 프레임은 센서 시스템의 상태 정보를 포함할 수 있다.
제1 센서는 수중 음향 센서일 수 있다.
이상 설명된 본 개시에 따른 실시예들은 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 또는 비일시적 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 또는 비일시적 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 또는 비일시적 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 또는 비일시적 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치 또는 전자 장치는 본 개시에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
본 실시 예는 기능적인 블록 구성들 및 다양한 처리 단계들로 나타내어질 수 있다. 이러한 기능 블록들은 특정 기능들을 실행하는 다양한 개수의 하드웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 조합들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시 예는 하나 이상의 마이크로프로세서들의 제어 또는 다른 제어 장치들에 의해서 다양한 기능들을 실행할 수 있는, 메모리, 프로세싱, 로직(logic), 룩 업 테이블(look-up table) 등과 같은 직접 회로 구성들을 채용할 수 있다. 구성 요소들이 소프트웨어 프로그래밍 또는 소프트웨어 요소들로 실행될 수 있는 것과 유사하게, 본 실시 예는 데이터 구조, 프로세스들, 루틴들 또는 다른 프로그래밍 구성들의 조합으로 구현되는 다양한 알고리즘을 포함하여, C, C++, 자바(Java), 어셈블러(assembler), VHDL 등과 같은 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능적인 측면들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다. 또한, 본 실시 예는 전자적인 환경 설정, 신호 처리, 데이터 처리 또는 이들의 조합 등을 위하여 종래 기술을 채용할 수 있다.
Claims (12)
- 센서 시스템 고장 진단을 위한 전자 장치로서,
아날로그 시험 신호를 생성하는 시험신호 제어부;
스위치의 상태에 기초하여, 생성된 아날로그 시험 신호의 입력에 대해, 제1 센서 및 상기 제1 센서의 임피던스 특성을 모의하는 모의 센서 중 적어도 하나로부터 출력되는 아날로그 출력 신호를 확인하는 아날로그 회로부;
상기 아날로그 출력 신호에 대응하는 디지털 신호를 확인하고, 상기 디지털 신호에 관한 정보를 제공하는 디지털 처리부; 및
상기 디지털 신호에 관한 정보를 기초로 센서 시스템의 고장을 진단하는 고장진단부를 포함하는,
전자 장치. - 제1항에 있어서,
상기 아날로그 회로부는,
제1 센서로부터 출력되는 제1 아날로그 출력 신호 및 제2 센서로부터 출력되는 제2 아날로그 출력 신호를 확인하고,
상기 고장진단부는,
상기 제1 아날로그 출력 신호에 대응하는 제1 디지털 신호에 관한 정보 및 상기 제2 아날로그 출력 신호에 대응하는 제2 디지털 신호에 관한 정보를 기초로 센서 시스템의 고장을 진단하는, 전자 장치. - 제1항에 있어서,
상기 아날로그 회로부는,
상기 스위치가 제1 상태인 경우, 생성된 아날로그 시험 신호의 입력에 대해, 제1 센서 및 모의 센서로부터 출력되는 제3 아날로그 출력 신호를 확인하고,
상기 고장진단부는,
상기 제3 아날로그 출력 신호에 대응하는 제3 디지털 신호에 관한 정보 및 상기 모의 센서의 임피던스를 기초로 센서 시스템의 고장을 진단하는,
전자 장치. - 제1항에 있어서,
상기 아날로그 회로부는,
상기 스위치가 제2 상태인 경우, 생성된 아날로그 시험 신호의 입력에 대해, 모의 센서로부터 출력되는 제4 아날로그 출력 신호를 확인하고,
상기 고장진단부는,
상기 제4 아날로그 출력 신호에 대응하는 제4 디지털 신호에 관한 정보를 기초로 센서 시스템의 고장을 진단하는,
전자 장치. - 제1항에 있어서,
상기 디지털 처리부는,
디지털 시험 신호를 생성하고, 상기 디지털 시험 신호에 관한 정보를 제공하고,
상기 고장진단부는,
상기 디지털 시험 신호에 관한 정보를 기초로 센서 시스템의 고장을 진단하는,
전자 장치. - 제1항에 있어서,
상기 디지털 처리부는,
상기 스위치에 대한 스위치 제어 정보에 기초하여 상기 스위치의 상태를 갱신하는,
전자 장치. - 제1항에 있어서,
상기 시험신호 제어부는,
상기 아날로그 시험 신호에 대한 제어 정보에 기초하여, 상기 아날로그 시험 신호의 크기 또는 주파수를 제어하는,
전자 장치. - 제1항에 있어서,
상기 시험신호 제어부는,
상기 아날로그 시험 신호에 대한 제어 정보에 기초하여, 상기 아날로그 시험 신호를 첩 신호(chirp signal)로 구성하는,
전자 장치. - 제1항에 있어서,
상기 디지털 처리부는,
상기 디지털 신호에 관한 정보를 포함하는 데이터 프레임을 구성하고,
상기 데이터 프레임은 상기 센서 시스템의 상태 정보를 포함하는,
전자 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1 센서는 수중 음향 센서인,
전자 장치. - 전자 장치의 센서 시스템 고장 진단 방법에 있어서,
아날로그 시험 신호를 생성하는 단계;
스위치의 상태에 기초하여, 생성된 아날로그 시험 신호의 입력에 대해, 제1 센서 및 상기 제1 센서의 임피던스 특성을 모의하는 모의 센서 중 적어도 하나로부터 출력되는 아날로그 출력 신호를 확인하는 단계;
상기 아날로그 출력 신호에 대응하는 디지털 신호를 확인하고, 상기 디지털 신호에 관한 정보를 제공하는 단계; 및
상기 디지털 신호에 관한 정보를 기초로 센서 시스템의 고장을 진단하는 단계를 포함하는,
센서 시스템 고장 진단 방법. - 전자 장치의 센서 시스템 고장 진단 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 비일시적 기록매체로서,
상기 센서 시스템 고장 진단 방법은,
아날로그 시험 신호를 생성하는 단계;
스위치의 상태에 기초하여, 생성된 아날로그 시험 신호의 입력에 대해, 제1 센서 및 상기 제1 센서의 임피던스 특성을 모의하는 모의 센서 중 적어도 하나로부터 출력되는 아날로그 출력 신호를 확인하는 단계;
상기 아날로그 출력 신호에 대응하는 디지털 신호를 확인하고, 상기 디지털 신호에 관한 정보를 제공하는 단계; 및
상기 디지털 신호에 관한 정보를 기초로 센서 시스템의 고장을 진단하는 단계를 포함하는,
비일시적 기록 매체.
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| GRNT | Written decision to grant |