2019년 항공우주및소프트웨어공학전공 종합설계 제안서

과제명: 아두이노와 충격감지센서, GPS를 활용한 자전거 주행 중 응급 상황 발생 시

자동 신고 시스템

구민수

작성일: 2019년 3월 12일

지도교수:           (서명)

목 차

1. 기술의 창의성 및 필요성	1

1.1. 과제의 개요	1

1.2. 창의성 및 실용성	1

1.3. 필요성	1

1.4. 배경 기술	2

2. 관련 현황 및 선행 연구	3

2.1. 관련 현황	3

2.2. 선행 연구 (논문/특허/저서/신문기사)	4

3. 과제 목표 및 내용	4

3.1. 최종목표 및 평가 방법	4

3.2. 연구 및 개발 내용	4

3.3. 결과물	5

3.4. 기대 효과 및 활용방안	5

4. 추진일정	5

5. 예산	6

6. 참고문헌	6

기술의 창의성 및 필요성

과제의 개요

과제의 개요는 자전거 주행 중 응급상황 발생 시 자동으로 위치 정보를 포함해 응급 신고를 하고 주변에 시,청각적으로 응급 상황을 알리는 시스템을 개발한다.

아두이노와 GPS모듈, 충격감지센서, 블루투스를 사용해 자전거 주행 중 교통사고 또는 사용자의 신체의 이상으로 인한 낙상 등이 발생했을 때 자전거의 충격을 감지해 사고 상황을 인식하고 사용자에게 알림을 울려 경미한 사로고 응급 신고를 안 해도 되는지 여부를 확인한다. 무응답이거나 응급신고가 필요하다는 응답을 받을 시 시스템은 사용자의 위치를 포함한 응급신고를 메시지로 보낸다. 또한 부저와 LED를 이용해 시각 및 청각적으로 사고 상황을 알린다. 추가적으로 LED를 이용해 전조등 또는 후미등의 기능도 수행한다.

창의성 및 실용성

1.2.1 기 개발된 응급 상황 발생 시 자동신고 시스템의 현황 [참고문헌1]

기존의 응급상황 발생 시 자동신고 시스템에는 차량용으로 개발된 시스템이 있다. 차량에는 사고를 인식할 수 있는 다양한 기기들이 있어 복합적인 분석으로 사고가 발생한 것을 알 수 있어 빠른 자동 신고가 가능하다. 반면에 자전거용으로 개발된 시스템은 찾아보기 힘들다.

1.2.2 기 개발된 응급 상황 발생 시 자동신고 시스템의 문제점과 보완점

기존의 응급상황 발생 시 자동 신고 시스템은 차량용으로 개발되어 사고를 인식 할 수 있는 다양한 기기를 부착시키기 어려운 자전거에 적용하기 어렵다. 따라서 자전거의 상황에 맞게 시스템을 개발하고 또 차량 운전자보다 역동적인 자전거 운전자에 대한 사항도 고려하여 사용자에게 응급 상황 여부를 물어보고 무응답이거나 응급신고가 필요하다는 응답을 받으면 신고를 하도록 설계해야한다.

필요성

산업 및 경제의 발전으로 이전보다 삶이 여유로워 지면서 취미로서 자전거의 수요가 늘어나 자전거를 이용하는 사람이 많아졌다. 자전거 이용인구가 많아진 만큼 자전거 관련 사고 및 사망자가 해가 갈수록 늘어나고 있다.

[참고문헌 2]

그림 1. <연도별 자전거 교통사고 및 사망률 현황>

그 중 혼자 자전거를 이용하는 사람은 응급 상황 발생 시 빠른 조치를 취하기 어렵다. 하지만 자전거 사고, 응급 상황에 대한 대처방안은 미비한 상태이다. 따라서 자전거 주행 중 응급상황 자동신고 시스템을 개발하여 대처 방안을 마련해야 한다.

배경 기술

1.4.1 교과목과 연계되는 내용

1. 소프트웨어 개발론/ 데이터베이스/ 자료구조 및 알고리즘

먼저 프로젝트를 개발하면서 어떤 방식으로 개발을 할지 계획을 수립하고	체계적인 방법으로 개발해야한다. 그 후 시스템의 흐름을 파악해 알고리즘을 짜고	데이터를 관리하는 방안을 데이터 베이스 과목에서 배운 내용을 활용해 설계한다.

2. 객체지향 프로그래밍

객체지향 프로그래밍의 장점을 잘 살려 어플리케이션을 개발에 사용한다.

1.4.2 현실적 제한요소 및 그 해결방안

1. 비용

프로젝트 지원 예산이 없어 많은 비용이 드는 개발을 할 수 없다. 완성품을 실제	자전거에 부착해 실험을 하면 자전거의 파손에 따른 비용이 많이 발생 할 것으로	예측되어  자전거 부품 중 일부를 떼어와 실험 및 제품 시연을 하는 것으로 해결	할 수 있을 것으로 보인다.

2. 센서의 감도

고가의 센서를 사용하기엔 비용적인 면에서 어려움이 있을 수 있다. 구매 가능한	범위 내의 센서를 비교 해보고 구매하고 충격센서의 감도가 예상에 못 미칠 시	시스템 시연을 목적으로 개발한다.

1.4.3 필요 기자재 목록

아두이노 나노, GPS모듈, 충격감지 센서, 부저, LED

관련 현황 및 선행 연구

관련 현황

아두이노 나노

그림 2. <아두이노 나노>

물리적인 세계를 감지하고 제어할 수 있는 인터랙티브 객체들과 디지털 장치를 만들        기 위한 도구로, 간단한 마이크로컨트롤러(Microcontroller) 보드를 기반으로 한 오픈        소스 컴퓨팅 플랫폼과 소프트웨어 개발 환경을 말한다. 다양한 아두이노 보드 중

아두이노 나노는 크기가 매우 작아 소형화가 필요한 시스템에 적합하다. 따라서 자전        거에 부착 할 수 있을만큼 소형화된 시스템을 구축해야하는 본 프로젝트에 사용한다.

GPS모듈

그림 3. <GPS모듈>

Global Positioning system의 약자로 위성에서 보내는 신호를

수신해 사용자의 현재 위치를 계산하는 위성 항법 시스템이다.

GPS의 원리는 두 가지로 나눠진다.

1) 삼각측량법

- 지상 측량법의 하나로, 측량할 지역에 적당한 크기의 삼각망을 구성하여 각 삼각점          에서 삼각형의 내각과 삼각망(三角網) 중에서 한 변 또는 몇 개의 변의 길이를 실          제로 측정하여 여기에서 각 삼각형의 변장을 계산하고 각 삼각점의 위치를 정하는          측량이다.

2) 삼변측량법

- 삼각측량과 마찬가지로 삼각형 기하학을 사용하여 물체의 상대 위치를 구하는 방법          이다. 하나의 변의 길이와, 양 끝의 두 각을 이용하는 삼각측량과는 달리 삼변측량          은 목표의 위치를 알기 위해서 두 개 이상의 기준점과, 물체와 각 기준점과의 거리          를 이용한다.

본 프로젝트에서는 사고 상황 발생시 GPS모듈을 이용해 위치 정보를 파악하고 신고        시 전송한다.

충격감지 센서

그림 4. <충격감지센서>

충격 감지 센서는 센서가 충격을 감지하면 디지털 값을 출력해 충격을 인식하도록 한        다. 본 프로젝트에서는 충격 감지센서를 통해 사고 상황을 인식할 수 있도록 한다.

선행 연구 (논문/특허/저서/신문기사)

신문기사 - 교통사고 골든타임 확보할 자동 구조신고 단말기 개발 [참고문헌3]

특허 - 충격감지를 통한 위치 전송 및 자동신고 장치 [참고문헌 4]

과제 목표

최종 목표

자전거 주행 중 응급상황 발생 시 자동으로 위치 정보를 포함해 응급 신고를 하고 주변에 시, 청각적으로 응급 상황을 알리는 시스템을 설계하며 자전거에 부착 할 수 있게 소형화시켜 개발하는 것을 목표로 한다.

연구 및 개발 내용

1. 아두이노, 충격감지센서, GPS모듈, 부저, LED 연동

2. 어플리케이션 개발

3.어플리케이션과 아두이노를 블루투스를 이용해 연동

4.최종 시스템 개발

부품별 활용 방법 조사

최종 결과물 성능평가/보완

충격 감지 센서의 사고상황 인식 감도실험

개념설계

결과물

항목	예상 결과물	결과물에 대한 설명 요약
설계	하드웨어 제작	아두이노, GPS모듈, 충격감지 센서 등 부품들이 잘 연동, 데이터를 주고 받을 수 있도록 설계한다.
	소프트웨어 설계	아두이노와 각종 모듈에서 받은 데이터를 APP으로 전송하고 APP이 기능을 수행하도록 설계한다.
실험 및 제작	결과물 제작	아두이노와 APP을 블루투스를 통해 연동해 최종 결과물을 만들고 계획한 모든 기능이 동작하는지 실험하고 완성한다.

기대 효과 및 활용방안

자전거의 응급 상황 발생 시 미흡했던 대처방안을 본 프로젝트를 통해 채우고

응급상황 발생 시 빠른 조치로 초기에 응급처치를 하지 못 해 사망하는 사람의 수를        줄일 수 있다.

항목	세부항목 (일정별 주요 결과물 포함)	1,2 주차	3 주차	4 주차	5 주차	6 주차	7 주차	8 주차	9 주차	10주차	11주차	12주차	13주차	14주차
개념설계	목적 수립
	자료 조사
	제안서 작성
물품주문	부품 구입
상세설계	하드웨어 설계
	APP 설계
제작	최종 결합
테스트	테스트 및 실험										최종실험
발표	발표											최종발표
보고서	보고서 제출													최종 보고서

추진일정

예산

예산: 0 원

예상 지출내역

항목	수량(EA)	비용(원)
아두이노 나노	1	3,700 원
충격감지 센서	1	3,300 원
블루투스 모듈	1	4,000 원
GPS 모듈	1	8,000 원
합계		19,000 원

참고문헌

연번	종류	제목	출처	발행년도	발행자	기타
1	블로그	기 개발된 자동신고 시스템	https://blog.naver.com/hellodd11/221469794411	2019.02.19
2	보도자료	최근 5년간 자전거 교통사고 분석결과 발표	http://www.koroad.or.kr/kp_web/krPrView.do?board_code=GABBS_050&board_num=134076	2019.06.19	박지영
3	신문기사	교통사고 골든타임 확보할 자동 구조신고 단말기 개발	http://www.fnnews.com/news/201902190956419947	2019.02.19	파이낸셜 뉴스
4	특허	충격감지를 통한 위치 전송 및 자동신고 장치	http://kpat.kipris.or.kr/kpat/biblioa.do?method=biblioFrame	2017.05.26	이예빈 박지원 장요한 허용식 전홍찬