KR20190070426A - Apparatus and Method for Illuminance Sensor Calibration using Genetic Algorithm - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 센서 보정 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유전자 알고리즘을 활용하여 조도센서를 보정하기 위한 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a sensor calibration technique, and more particularly, to a method for calibrating an illuminance sensor using a genetic algorithm.
조도센서는 이득, 오프셋 및 비선형 오류로 인해서 센서의 입출력 특성이 변하는 문제가 있다. 보다 정확하고 신뢰성 있는 데이터를 얻기 위해 보정 장치가 필수적이다.The illuminance sensor has a problem that the input and output characteristics of the sensor are changed due to gain, offset, and nonlinear errors. A correction device is essential to obtain more accurate and reliable data.
센서 고유의 특성과 실 측정의 차이를 입출력으로 하는 다항식으로 표현이 가능하다. 기존의 보정방법은 센서 고유 특성 입출력과 실 측정값을 활용한 다항식의 풀이를 통해 다항식 계수를 찾아 보정하는 방법을 활용한다.It is possible to express the difference between the characteristics inherent to the sensor and the actual measurement as a polynomial based on input and output. The existing calibration method utilizes a method of finding and correcting polynomial coefficients by solving polynomials using sensor inherent input / output and actual measured values.
하지만, 기존의 방법은 많은 수의 측정 데이터를 필요로 하며, 높은 차수의 다항식 풀이를 위해 큰 연산 복잡도가 필요하여 실시간 데이터 보정을 요구하는 어플리케이션에 적용이 어려운 문제가 있다.However, the conventional method requires a large number of measurement data, and a large computational complexity is required for polynomial solving of a high degree, so that it is difficult to apply to an application requiring real-time data correction.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 조도센서의 요구 성능을 만족시키는 차선의 계수 연산 시간 단축을 위한 방안으로, 유전자 알고리즘을 활용한 조도센서 보정 장치 및 방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an illuminance sensor correcting apparatus and method using genetic algorithms for shortening a lane counting time which satisfies required performance of an illuminance sensor, Method.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 센서 보정 장치는 유전자 알고리즘을 사용하여, 센서의 실 측정값의 보정에 사용하는 다항식의 계수를 계산하는 유전자 알고리즘 모듈; 및 유전자 알고리즘 모듈에 의해 계수가 계산된 다항식을 이용하여, 센서의 실 측정값을 보정하는 다항식 연산기;를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a sensor correcting apparatus including a genetic algorithm module for calculating a coefficient of a polynomial used for correcting a measured value of a sensor using a genetic algorithm; And a polynomial operator for correcting the actual measured value of the sensor by using a polynomial in which coefficients are calculated by the genetic algorithm module.
유전자 알고리즘 모듈은, 센서의 고유특성 및 실 측정값을 바탕으로, 유전자 알고리즘을 사용하여, 다항식의 계수를 계산하는 것일 수 있다. The genetic algorithm module may be to calculate the coefficients of a polynomial using a genetic algorithm based on the intrinsic characteristics and actual measured values of the sensor.
유전자 알고리즘 모듈은, 난수 발생기를 사용하여 개체군을 생성하고, 개체군과 실 측정값을 사용하여 적합도 함수를 스코어를 계산하여 우수 유전자를 찾는 것일 수 있다. The genetic algorithm module can be to find an excellent gene by generating a population using a random number generator and calculating the score of the fitness function using the population and the actual measured value.
유전자 알고리즘 모듈은, 가장 좋은 결과를 보이는 유전자와 임의로 선택된 유전자를 교배 및 돌연변이를 통해 새로운 유전자를 생성하는 것일 수 있다. The genetic algorithm module may be to generate a new gene by mating and mutating the best-yielding gene and the randomly selected gene.
유전자 알고리즘 모듈은, 새로 생성된 유전자와 실 측정값을 사용하여, 적합도 함수를 통해 새로운 스코어를 계산하고, 새로운 스코어가 기존의 스코어보다 좋은 성능을 나타낼 경우, 기존의 유전자를 삭제하고 새로운 유전자로 대체하는 것일 수 있다. The genetic algorithm module calculates a new score through the fitness function using the newly generated gene and the actual measurement value and deletes the existing gene and substitutes the new gene if the new score shows better performance than the existing score .
유전자 알고리즘 모듈은, 요구 성능을 만족할 때까지, 유전자 대체를 반복하는 것일 수 있다. The genetic algorithm module may repeat gene replacement until the required performance is satisfied.
센서는, 조도센서일 수 있다. The sensor may be an illuminance sensor.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 센서 보정 방법은 유전자 알고리즘을 사용하여, 센서의 실 측정값의 보정에 사용하는 다항식의 계수를 계산하는 단계; 및 유전자 알고리즘 모듈에 의해 계수가 계산된 다항식을 이용하여, 센서의 실 측정값을 보정하는 단계;를 포함한다. According to another embodiment of the present invention, there is provided a sensor calibration method comprising the steps of: calculating a coefficient of a polynomial used to correct a measured value of a sensor using a genetic algorithm; And correcting the actual measured value of the sensor using a polynomial in which coefficients are calculated by the genetic algorithm module.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 조도센서 등의 센서의 보정을 위한 다항식 풀이에 유전자 알고리즘을 활용하여 연산 복잡도 감소시킬 수 있게 된다.As described above, according to the embodiments of the present invention, it is possible to reduce the computational complexity by using a genetic algorithm for polynomial solving for correcting a sensor such as an illuminance sensor.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 유전자 알고리즘을 활용하여 요구 성능을 만족하는 차선의 다항식 계수를 풀이함에 있어 연산 시간을 획기적으로 단축할 수 있게 된다.In addition, according to the embodiments of the present invention, it is possible to drastically shorten the computation time in solving the polynomial coefficients of the lanes satisfying the required performance by using the genetic algorithm.
도 1은 조도센서 보정장치의 블럭도,
도 2는, 도 1에 도시된 유전자 알고리즘 모듈의 상세 블럭도,
도 3은 실 측정, 고유특성 및 보정 결과를 나타낸 그래프,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조도센서 보정장치로 기능할 수 있는 컴퓨팅 시스템을 도시한 도면, 그리고,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조도센서 보정 방법의 설명에 제공되는 흐름도이다.1 is a block diagram of an illuminance sensor correction apparatus;
FIG. 2 is a detailed block diagram of the genetic algorithm module shown in FIG. 1,
FIG. 3 is a graph showing actual measurement, inherent characteristics and correction results,
4 is a diagram illustrating a computing system capable of functioning as an illuminance sensor correcting apparatus according to another embodiment of the present invention,
5 is a flowchart provided in the explanation of the illuminance sensor correction method according to another embodiment of the present invention.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
본 발명의 실시예에서는, 유전자 알고리즘을 활용한 조도센서 보정 장치 및 방법를 제시한다.In an embodiment of the present invention, an apparatus and method for correcting an illuminance sensor using a genetic algorithm are proposed.
구제척으로, 본 발명의 실시예에서는, 복잡한 연산을 요구하는 조도센서 측정값 보정을 위한 최적의 다항식 계수를 구하는 문제를 유전자 알고리즘을 활용하여 연산 복잡도를 낮추어 차선의 다항식 계수를 구하는 방법 및 장치를 구현한다.As a remedy, in the embodiment of the present invention, the problem of finding an optimum polynomial coefficient for correcting the illuminance sensor measurement value that requires complicated calculation is a method and an apparatus for obtaining a polynomial coefficient of a lane by lowering the computational complexity using a genetic algorithm .
본 발명의 실시예에서는, 유전자 알고리즘을 활용하여, 조도센서 측정값 보정을 위한 최적의 다항식 계수를 연산하되, 보정 다항식의 최적의 계수가 아닌 요구 성능을 만족하는 차선의 계수를 활용하며, 연산 복잡도와 연산 시간을 줄이기 위해 적은 수의 측정 데이터와 낮은 차수의 다항식을 사용한다.In the embodiment of the present invention, the optimum polynomial coefficient for correcting the illuminance sensor measurement value is calculated using the genetic algorithm, but the coefficient of the lane satisfying the required performance is utilized instead of the optimum polynomial coefficient, And use a small number of measurement data and a low-order polynomial to reduce the computation time.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조도센서 보정장치의 블럭도이다. 본 발명의 실시예에 따른 조도센서 보정장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 유전자 알고리즘 모듈(110) 및 다항식 연산기(120)를 포함하여 구성된다.1 is a block diagram of an illuminance sensor correction apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the illuminance sensor correcting apparatus according to an embodiment of the present invention includes a
다항식 연산기(120)는 조도센서의 실 측정값에 대해 다항식 연산을 통해 조도센서의 보정 결과를 생성한다.The
유전자 알고리즘 모듈(110)은 조도센서의 고유특성 및 실 측정값을 바탕으로 유전자 알고리즘을 사용하여 다항식 연산기(120)에서 조도센서의 실 측정값의 보정에 사용하는 다항식의 계수를 계산한다.The
도 2는, 도 1에 도시된 유전자 알고리즘 모듈의 상세 블럭도이다.2 is a detailed block diagram of the genetic algorithm module shown in FIG.
도 2에 나타난 바와 같이, 유전자 알고리즘 모듈(110)은 새로운 연산이 시작하면 난수 발생기(random number generator)를 사용하여 개체군(population)을 생성한다.As shown in FIG. 2, the
그리고, 유전자 알고리즘 모듈(110)은 개체군과 센서입력(Xvir, Yvir)를 사용하여 적합도 함수(fitness function)을 통해 score를 계산하여 우수 유전자를 찾는다. The
이후, 유전자 알고리즘 모듈(110)는 가장 좋은 결과를 보이는 유전자(Parent A)와 임의로 선택된 유전자(Parent B)를 교배, 돌연변이를 통해 새로운 유전자(Child A, B)를 생성한다.Then, the
다음, 유전자 알고리즘 모듈(110)은 새로 생성된 유전자와 센서 입력을 사용하여 적합도 함수를 통해 새로운 score를 계산한다. 만약, 새로운 score가 기존의 socre보다 좋은 성능을 보일 경우, 유전자 알고리즘 모듈(110)은 기존의 유전자를 삭제하고 새로운 유전자로 대체한다.Next, the
이러한 연산을 어플리케이션에서 요구 성능을 만족할 때까지 수행한다. 이를 통해 다항식의 최적의 계수가 아니지만 요구성능을 만족하는 차선의 계수를 짧은 연산 시간으로 계산할 수 있다.These operations are performed until the required performance is satisfied in the application. Thus, it is possible to calculate the coefficient of the lane satisfying the required performance although it is not the optimum coefficient of the polynomial equation as a short calculation time.
실제 조도센서 보정 실험결과를 도 3에 제시하였다. 도 3은 실 측정, 고유특성 및 본 발명의 실시예에 따른 방법 및 장치를 이용한 보정 결과를 나타낸 그래프이다.The experimental results of actual illuminance sensor correction are shown in FIG. 3 is a graph showing actual measurements, intrinsic properties, and calibration results using a method and apparatus according to embodiments of the present invention.
도 3에 나타난 바와 같이, 실 측정 데이터(Measured)와 고유특성(Reference)는 큰 차이를 보여준다.As shown in FIG. 3, the measured data (Measured) and the unique characteristics (Reference) show a large difference.
본 발명의 실시예에 따른 방법 및 장치를 이용한 보정 결과(Calibrated)를 살펴 보면, 실 측정 데이터를 기반으로 고유특성 결과와 거의 같음을 확인할 수 있다.Calibrated results using the method and apparatus according to the embodiment of the present invention can be confirmed to be substantially the same as the characteristic results based on the actual measurement data.
또한, 소프트웨어 결과와 하드웨어 결과가 거의 같으며, 하드웨어 구현을 통해 연산시간을 대폭 감소함을 확인할 수 있었다.Also, we can confirm that the software result is almost the same as the hardware result, and the computation time is drastically reduced through hardware implementation.
도 1에 도시된 조도센서 보정장치는 컴퓨팅 시스템으로 구현할 수도 있다. 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조도센서 보정장치로 기능할 수 있는 컴퓨팅 시스템을 도시한 도면이다.The illuminance sensor correction apparatus shown in Fig. 1 may be implemented as a computing system. 4 is a diagram illustrating a computing system capable of functioning as an illuminance sensor correcting device according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 조도센서 보정을 위한 컴퓨팅 시스템은, 도 4에 도시된 바와 같이, 통신부(210), 출력부(220), 프로세서(230), 입력부(240) 및 저장부(250)를 포함한다.4, the computing system for brightness sensor correction according to an embodiment of the present invention includes a
통신부(210)는 조도센서의 실 측정값을 수신하고, 보정 결과를 외부 장치/네트워크로 전달하는 통신 수단이다.The
출력부(220)는 설정 내용과 보정 결과이 표시되는 디스플레이이고, 입력부(240)는 조도센서의 고유특성, 유전자 알고리즘과 관련한 기초 파라미터들을 설정하기 위한 입력 수단이다.The
프로세서(230)는 조도센서의 고유특성 및 실 측정값을 바탕으로 유전자 알고리즘을 사용하여 조도센서의 실 측정값의 보정에 사용하는 다항식의 계수를 계산한다.The
그리고, 프로세서(230)는 조도센서의 실 측정값에 대해 다항식 연산을 통해 조도센서의 보정 결과를 생성한다.The
저장부(250)는 프로세서(230)가 연산을 수행함에 있어 필요한 저장공간을 제공한다.The
도 4에 도시된 컴퓨팅 시스템에 의한 조도센서 보정 과정을 도 5에 상세히 도시하였다. 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조도센서 보정 방법의 설명에 제공되는 흐름도이다.FIG. 5 shows the details of the illumination sensor correction process by the computing system shown in FIG. 5 is a flowchart provided in the explanation of the illuminance sensor correction method according to another embodiment of the present invention.
도 5에 도시된 바와 같이 학습 모드에서(S310-Y), 프로세서(230)는 조도센서의 고유특성 및 실 측정값을 바탕으로 유전자 알고리즘을 사용하여, 조도센서의 보정 다항식의 계수를 계산한다(S320).As shown in FIG. 5, in the learning mode (S310-Y), the
그리고, 측정 모드에서(S330-Y), 조도센서로부터 실 측정값이 입력되면(S340), 프로세서(230)는 조도센서의 실 측정값에 대해 다항식 연산을 통해 조도센서의 보정 결과를 생성하고(S350), 생성된 보정 결과를 출력한다(S360).When the actual measured value is input from the illuminance sensor in the measurement mode (S330-Y) (S340), the
지금까지, 유전자 알고리즘을 활용한 조도센서 보정 장치 및 방법에 대해 ㅂ바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였다.Up to now, a light sensor calibration apparatus and method using a genetic algorithm has been described in detail in a preferred embodiment.
본 발명의 실시예들에 따르면, 조도센서 등의 센서의 보정을 위한 다항식 풀이에 유전자 알고리즘을 활용하여 연산 복잡도 감소시킬 수 있고, 요구 성능을 만족하는 차선의 다항식 계수를 풀이함에 있어 연산 시간을 획기적으로 단축할 수 있게 된다.According to the embodiments of the present invention, the computational complexity can be reduced by using the genetic algorithm for polynomial solving for the correction of the sensor such as the illuminance sensor, and the computation time is dramatically improved in solving the polynomial coefficients of the lanes satisfying the required performance . ≪ / RTI >
위 실시예에서 언급한 조도센서는 센서의 일종으로 언급한 것에 불과하다. 다른 종류의 센서에서 측정된 값을 보정하는 경우에도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있음은 물론이다.The illuminance sensor mentioned in the above embodiment is merely referred to as a kind of sensor. It is needless to say that the technical idea of the present invention can also be applied to the case of correcting measured values from other kinds of sensors.
한편, 본 실시예에 따른 장치와 방법의 기능을 수행하게 하는 컴퓨터 프로그램을 수록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있음은 물론이다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 기술적 사상은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드 형태로 구현될 수도 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터에 의해 읽을 수 있고 데이터를 저장할 수 있는 어떤 데이터 저장 장치이더라도 가능하다. 예를 들어, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광디스크, 하드 디스크 드라이브, 등이 될 수 있음은 물론이다. 또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드 또는 프로그램은 컴퓨터간에 연결된 네트워크를 통해 전송될 수도 있다.It goes without saying that the technical idea of the present invention can also be applied to a computer-readable recording medium having a computer program for performing the functions of the apparatus and method according to the present embodiment. In addition, the technical idea according to various embodiments of the present invention may be embodied in computer-readable code form recorded on a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium is any data storage device that can be read by a computer and can store data. For example, the computer-readable recording medium may be a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, an optical disk, a hard disk drive, or the like. In addition, the computer readable code or program stored in the computer readable recording medium may be transmitted through a network connected between the computers.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention.
110 : 유전자 알고리즘 모듈
120 : 다항식 연산기110: genetic algorithm module
120: polynomial operator
Claims (8)
유전자 알고리즘 모듈에 의해 계수가 계산된 다항식을 이용하여, 센서의 실 측정값을 보정하는 다항식 연산기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 보정 장치.
A genetic algorithm module for calculating a coefficient of a polynomial used to correct a measured value of a sensor using a genetic algorithm; And
And a polynomial operator for correcting the actual measured value of the sensor by using a polynomial in which coefficients are calculated by the genetic algorithm module.
유전자 알고리즘 모듈은,
센서의 고유특성 및 실 측정값을 바탕으로, 유전자 알고리즘을 사용하여, 다항식의 계수를 계산하는 것을 특징으로 하는 센서 보정 장치.
The method according to claim 1,
The genetic algorithm module,
Wherein the coefficient of the polynomial is calculated using a genetic algorithm based on the inherent characteristic of the sensor and the actual measured value.
유전자 알고리즘 모듈은,
난수 발생기를 사용하여 개체군을 생성하고, 개체군과 실 측정값을 사용하여 적합도 함수를 스코어를 계산하여 우수 유전자를 찾는 것을 특징으로 하는 센서 보정 장치.
The method according to claim 1,
The genetic algorithm module,
Wherein the random number generator is used to generate a population, and the score of the fitness function is calculated using the population and the actual measurement value to find the superior gene.
유전자 알고리즘 모듈은,
가장 좋은 결과를 보이는 유전자와 임의로 선택된 유전자를 교배 및 돌연변이를 통해 새로운 유전자를 생성하는 것을 특징으로 하는 센서 보정 장치.
The method of claim 3,
The genetic algorithm module,
Characterized in that a gene having the best result is mated with an arbitrarily selected gene and a new gene is generated through mutation.
유전자 알고리즘 모듈은,
새로 생성된 유전자와 실 측정값을 사용하여, 적합도 함수를 통해 새로운 스코어를 계산하고, 새로운 스코어가 기존의 스코어 보다 좋은 성능을 나타낼 경우, 기존의 유전자를 삭제하고 새로운 유전자로 대체하는 것을 특징으로 하는 센서 보정 장치.
The method of claim 4,
The genetic algorithm module,
Using the newly generated genes and real measurements, we calculate a new score through the fitness function and, if the new score is better than the existing score, delete the existing gene and replace it with the new one Sensor calibration device.
유전자 알고리즘 모듈은,
요구 성능을 만족할 때까지, 유전자 대체를 반복하는 것을 특징으로 하는 센서 보정 장치.
The method of claim 5,
The genetic algorithm module,
And repeating the gene substitution until the required performance is satisfied.
센서는,
조도센서인 것을 특징으로 하는 센서 보정 장치.
The method according to claim 1,
The sensor,
Wherein the sensor is an illuminance sensor.
유전자 알고리즘 모듈에 의해 계수가 계산된 다항식을 이용하여, 센서의 실 측정값을 보정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 보정 방법.
Calculating a coefficient of a polynomial used for correcting the actual measured value of the sensor using a genetic algorithm; And
And correcting the actual measured value of the sensor by using a polynomial in which coefficients are calculated by the genetic algorithm module.
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2017
- 2017-12-13 KR KR1020170170908A patent/KR102504395B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
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