차량내에서 배http://ptt.etri.re.kr/ptt/anyfive/common/ui/anyworks/controls/any-date/images/date-picker.gif터리 기반의 센서노드를 운용하기 위해서는 저전력 제어를 위한 기술이 요구된다. 저전력 제어를 위한 본 기술은 차량내 배터리 기반의 센싱 모듈에 대하여 해당 장치가 동작할 필요가 없을 경우에는 MCU가 전원을 거의 소모하지 않는(수십 uA 정도) 상태를 유지하도록 하고 해당 장치가 필요할 경우에만 MCU가 Normal 상태로 동작하면서 무선 데이터의 송수신을 수행할 수 있도록 한다. 이와 같은 기술을 구현하기 위하여 전원을 소모하지 않는 MCU의 Power Down Mode에서 웨이크업을 위한 인터럽트를 발생시켜 MCU를 정상 동작모드로 천이시키고 정상적인 센싱 데이터를 송수신하도록 하는 것이다.
본 기술이전의 목적은 개발된 저전력 무선센서네트워크 기술을 자동차 산업 및 저전력 최적화가 요구되는 응용 산업 분야에 이전하여 조기 상용화를 지원하고 국내 무선센서네트워크 저전력 제어 기술을 무선통신 산업과 전통 자동차 산업에 적용함으로써 배터리 기반의 센서노드 적용 분야를 확장하고 나아가서는 IoT 기반의 자동차 산업의 활성화에 기여하는 것이다.
- 최근 지능형 자동차에 대한 관심이 고조되며 많은 연구개발이 이루어지고 있는 시점에서, 다양한 센서들을 수용하기 위해서는 차량내 무선 센서네트워크의 활용이 효과적일 수 있으며, 이와같은 무선 기술의 적용으로 지능형 자동차의 활성화를 기하고자 함.
- 차량내 무선 센서 네트워크를 적용할 경우 편의 사항등의 추가를 용이하게 할 수 있으며, 특히 배터리 기반으로 센서 모듈을 적용할 경우에는 차량 구조 및 위치에 따른 융통성 있는 적용이 가능함.
- 차량내 장치 중에서 비주기성으로 발생되는 이벤트 기반의 동작이 요구되는 경우, 요구되는 일정 시간만 센서노드가 활성화되어 동작하고 나머지 시간은 Power Dower Mode로 비활성화됨으로써 배터리의 소모전력을 최소화할 수 있음(한 예로, 후진 주차의 경우 차량내 후진 센서의 동작은 후진기어가 들어간 경우에만 동작하고 나머지 시간은 센서노드의 전력소모가 거의 없으므로 수년간 배터리 교체없이 적용이 가능함)
- 차량내 통신 프로토콜인 CAN과 연동하여 유선 기반 프로토콜을 무선 CAN프로토콜로 변경 적용함으로써 차량내 다양한 편의 장치의 융통성 있는 추가가 가능함.
- 웨이크업 제어 기술은 배터리 기반으로 운용되는 무선 센서네트워크를 구성하는 센서노드의 생명 주기를 연장하는 최적의 방안으로써 차량내 근거리 범위에서의 응용뿐만 아니라 센서노드의 전력 소모 최소화를 위한 다양한 센서네트워크 응용에도 활용 가능함.
- 현재 차량내 통신에 적용된 유선 케이블로 구성되는 CAN기술의 경우 통신의 신뢰성 지원에는 탁월한 기능을 제공하나, 케이블 무게, 작업 등에 많은 어려움이 있으므로 배터리 기반의 웨이크업 기술을 활용하여 장기간 운용 가능한 무선 센서네트워크를 적용할 경우 차량내 센싱 정보 획득을 다양화 할 수 있음.
- 특히 지능형 자동차 분야의 원천기술 중, 차량내 네트워크 기술은 유선 분야에서 이미 세계 유수 자동차 기업 중심으로 구성된 협의체에서 관련 표준을 주도하고 있어 국내 자동차 기업의 역할이 제한적임.
- 현재의 기술은 안전과 관련한 분야 즉, 엔진, 파워트레인등에는 적용하는데 어려움이 있으나, 후방감지기능, TPMS, 윈도우 제어 등의 분야에는 차량내 무선 센서네트워크 적용이 가능함.
- 저전력을 위한 무선 센서네트워크 적용 웨이크업 기술은 차량내 통신 뿐만아니라 무선센서네트워크 기반의 산업 응용에도 간섭 회피를 통한 고신뢰성 무선 데이터 전송 기술과 통합 적용할 경우 다양한 분야에도 활용이 가능함.
자기장 통신(Low frequency)과 IEEE802.15.4 방식의 무선 네트워크를 적용하고 지기장 통신은 무선 에너지 전송 기반의 웨이크업 신호를 발생시키고, IEEE802.15.4통신은 센싱 정보를 전달하는 이중 복합 채널을 사용함.
센서노드가 동작이 필요하지 않는 경우에는 uA단위의 최소 전력만 소모하고 데이타 전송이 필요한 경우에만 수mA단위의 전력을 소모함
센서의 동작이 비주기적 간헐적으로 필요한 경우에는 저전력 운용을 위해 매우 효과적인 기법임.
본 기술은 차량내 센서네트워크내 센서노드의 저전력 기능을 지원하기 위한 “차량내 무선 센서네트워크 웨이크업 기반 저전력 제어 기술” 로써 다음의 기술 사양을 지원한다.
● 베이스스테이션 및 센서노드간 네트워크 연동 기능
● 이벤트 생성기 및 베이스스테이션 연동 제어 기능
● 센서노드 Active 모드 및 Power Down 모드 절체 제어 기능
● 후방감지 센서 응용 웨이크업 제어 기능
● LF(Low Frequency)기반 웨이크업 무선 송수신 기능
● 웨이크업 센서노드 제어 모듈 설계 기술
● 웨이크업 베이스스테이션 제어 모듈 설계 기술
● 차량내 무선센서네트워크 웨이크업 기반 센서노드 소프트웨어
● 차량내 무선센서네트워크 웨이크업 기반 베이스스테이션 소프트웨어
● 사용자 및 시스템 요구사항 정의서
● 시험 절차서/시험 결과서
● 웨이크업 기반 저전력 제어 상세 설계서
● 웨이크업 센서노드 제어 모듈 회로도
● 웨이크업 베이스스테이션 제어 모듈 회로도
본 기술은 저전력 기술을 필요로하는 차량내 또는 산업 환경 근접 통신을 위한 장치 제어 및 무선 통신 제어 소프트웨어 기술로 다양한 응용의 기초 기술로 사용된다.
● 기술/시장 경쟁력 확보
- IEEE 802.15.4-2006/2012 국제표준기술에 기반한 기술 선점 및 조기 상용화 적용으로 국내외 시장 경쟁력 강화
● IoT 센서노드 시스템 및 부품 관련 산업의 내수 창출, 수출 촉진
● 저전력 특성을 요구하는 다양한 서비스에 적용 가능.
- 차량내부 후방 거리 감지 센서 등과 같이 이벤트(후진 기어) 요구에 의한 편의 장치 센서 및 액츄에이터 응용
- 지능형 자동차의 이벤트 기반 센싱 및 액추에션이 요구되는 분야
- 스마트 그리드, 산업 자동화, 공정관리 등 근접 통신 기반 저전력 기능이 요구되는 분야
● IoT를 위한 사물통신 저전력 기술로 활용
- 급속한 확산되고 있는 IoT 기반 센서네트워크 저전력 핵심 요소 기술로 활용 가능