디지털 필터링을 통한 가속도계 계측 데이터 노이즈 저감 기법 연구 = Research about noise reduction method in Accelerometer measurement data using digital filtering
저자
오민희 ( Minhee Oh ) ; 이정규 ( Jungkyu Lee ) ; 손연규 ( Yeonkyu Son ) ; 이동훈 ( Donghoon Lee )
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2021
작성언어
-주제어
자료형태
학술저널
수록면
207-207(1쪽)
제공처
스마트팜 고도화를 위해 데이터를 분석하고 작물의 최적생육환경 조성 구현을 위해 센서 데이터의 신뢰성은 필수적으로 요구된다. 센서로부터 들어오는 신호는 계측정보와 여러 가지 원인으로 발생하는 노이즈를 포함하고 있다. 신뢰성있는 계측 정보를 얻기 위해 노이즈 저감이 가능한 시스템을 기반으로 데이터 관리가 이루어져야한다. 가속도 센서의 경우 누적 오차에 의한 출력 오류는 없으나, 추가적으로 센서 신호 처리 및 노이즈 필터링이 요구된다. 이에 본 연구에서 디지털 필터링을 이용한 가속도 계측 데이터의 노이즈 저감 기법 연구를 수행했다.
실험에 사용한 IMU 센서는 Nano 33 BLE 보드 내장 칩셋에 ±2/±4/±8/±16 g의 측정 범위의 가속도계를 측정 가능한 LSM9DS1 모델을 사용하였다. 미세한 떨림까지 세밀한 측정을 위해 가속도계는 ±2 g로 측정범위를 지정하였다. 데이터 측정은 10분마다 100개의 데이터를 취득하는 방식으로 하루 동안 데이터를 취득하였고, 3가지 필터를 이용하였다. 디지털 필터링은 수치 해석 프로그램(Matlab 2019a, MathWorks, US)을 이용하여 진행하였다. 본 실험에서는 중간 값 필터(median pass filter), 저역통과 필터(low pass filter), 고역통과 필터(high pass filter)를 이용하여 필터링을 진행한 후 비교 분석하였다.
실험 결과 순간적인 노이즈를 제거하기 위한 필터로는 중간 값 필터가 가장 성능이 좋았고 지속적인 노이즈를 제거하기 위한 필터로는 저역통과 필터가 가장 성능이 좋았다. 반면 고역통과 필터를 이용하여 필터링을 한 경우 고주파의 노이즈만 검출될 뿐 가속도계 계측 데이터는 확인이 불가능했다. 본 실험을 통해 가속도계 계측 데이터의 노이즈 필터링을 할 경우 중간 값 필터와 저역통과 필터를 사용하면 대부분의 노이즈를 제거할 수 있을 것이다. 추가적으로 가속도계를 통해 변위를 분석하여 디지털 필터링과 변위를 비교 분석한다면 더 정확한 가속도계에 대한 디지털 필터링 성분을 확인할 수 있을 것으로 판단된다.
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