가상환경을 활용한 타워크레인 원격조종의 정보제공에 따른 위험경계능력 분석 연구

학위논문(석사) -- 서울대학교대학원 : 공과대학 건축학과, 2024. 2. Changbum Ryan Ahn.In teleoperated construction, delivering comprehensive site information is crucial for maintaining situational awareness in teleoperators, which is key to ensuring safety, efficiency, and productivity. However, an extensive transfer of information can paradoxically lead to cognitive overload and fatigue, potentially diminishing the ability of operators to concentrate and perceive risks. The impact of information provision on vigilance in construction teleoperation remains under-researched. This study explores the hypothesis that increasing both the amount and scope of information negatively impacts teleoperators' performance. Experiments in a virtual environment replicating tower crane teleoperations assessed operator performance at three levels of information provision. Vigilance, productivity, and cognitive load were the key metrics measured. The results showed that increased information provision reduced risk vigilance and productivity and heightened cognitive load. Conversely, expanding the scope of information improved risk vigilance. This indicates that while excess information can hinder teleoperator performance, it can also have beneficial aspects. Therefore, in the teleoperation of construction equipment, careful management of both information amount and scope is essential, given its significant impact on safety and efficiency. It is important to identify the appropriate amount and scope of information for each equipment and develop interfaces that keep teleoperators well-informed and highly aware of their surroundings.건설장비의 원격조종 시 작업자의 상황인식을 높여 안전하고 효율적인 작업이 될 수 있도록 종합적인 현장 정보를 제공하는 것은 필수적이다. 그러나 상황인식을 높이기 위한 다량의 정보 전달은 역설적으로 인지 부하와 피로를 유발할 수 있으며, 작업자의 위험/긴급 상황에 대한 경계를 저해할 수 있다. 그러한 위험에도 불구하고 건설장비의 원격조종에서 정보 제공과 작업자의 위험 경계능력 사이의 관계성을 조사한 실증적 연구는 드물다. 따라서 본 연구는 1) 정보 제공 양의 증가가 원격 조종자의 성과에 부정적인 영향을 미침과 2) 정보 제공 범위의 확대가 원격 조종자의 성과에 부정적인 영향을 미친다는 두가지 가설을 세워 검증을 수행하였다. 타워 크레인 원격 조종가상 환경을 제작하고 AI 기반 장애물 감지 시스템을 활용하여 정보 제공 수준을 세단계의 인터페이스로 제시하였다. 실험 시 실험자의 반응 시간, 확인 빈도, 주시 빈도를 기반으로 위험경계능력을, 작업 완수 시간과 성공율을 기반으로 생산성을, NASA-TLX를 활용한 사후설문조사를 기반으로 인지부하를 측정해 성과를 판단하였다. 그 결과, 정보 제공 양이 증가할수록 위험경계능력 및 생산성이 저하되고 인지부하가 증가하여 첫번째 가설을 검증하였으며, 이와 반대로, 정보 제공 범위가 확대될수록 위험경계능력이 강화되어 두번째 가설이 기각되었다. 즉, 정보 제공 양의 증가는 원격조종 작업자의 성과에 부정적인 영향을 미치나, 정보 제공 범위의 확대는 오히려 긍정적인 영향을 미칠 수 있음을 확인하였다. 따라서, 건설장비의 원격 조종에는 정보 제공이 매우 주요한 요소이나 그 양과 범위가 안전과 효율에 큰 영향을 미치므로 신중한 고려가 우선시되어야 한다. 건설장비에 따른 목적이 다양하므로 원격조종시 사전에 필요한 정보의 양과 범위를 인지하고, 이에 따라 작업자가 정보를 제공받으며 높은 위험경계능력을 유지할 수 있는 균형 잡힌 인터페이스 개발이 필요하다.Chapter 1. Introduction 1 1. 1. Motivation 1 1. 2. Problem Statement 3 1. 3. Research Objectives 4 Chapter 2. Background 5 2. 1. Teleoperation of Construction Equipment 5 2. 2. Information Provision in Teleoperation 8 Chapter 3. Methodology 10 3. 1. Research Framework and Hypotheses 11 3. 2. Experiment Setup 18 3. 3. Procedure 27 3. 4. Measurement 30 Chapter 4. Result 36 4. 1. Vigilance 36 4. 2. Productivity 43 4. 3. Cognitive Load 45 Chapter 5. Discussion 47 5. 1. Hypothesis 1 Testing 48 5. 2. Hypothesis 2 Testing 52 Chapter 6. Conclusion 54 6. 1. Conclusion 54 6. 2. Limitations and Future Works 56 Bibliography 57석

Exact BER Analysis of Physical Layer Network Coding for Two-Way Relay Channels

물리 계층 네트워크 코딩은 양방향 중계 채널에서의 Zhang 그룹의 논문으로 처음 소개 되었다. 물리 계층 네 트워크 코딩을 이용하여, 세 개의 시간대 대신에 두 개의 시간대내로 양방향 통신을 완벽히 할 수 있다. 최근 감 쇄 채널에서 물리 계층 네트워크 코딩의 상계와 하계가 모두 분석되었다. 이 논문에서는 감쇄 채널에서 양방향 중계 채널의 물리 계층 네트워크 코딩의 정확한 bit 오류 비율을 도출 하였다. bit 오류 비율을 계산하기 위해, 판 단 영역을 최소 인접 법칙과 Craig's 극좌표 방식을 적용한 몇 개의 쐐기 부분의 분할을 통해 결정 하였다