HEROS-GAN: Honed-Energy Regularized and Optimal Supervised GAN for Enhancing Accuracy and Range of Low-Cost Accelerometers

Wed, 26 Feb 2025 05:27:42 GMT

### 저자

Yifeng Wang, Yi Zhao

### 개요

저가형 가속도계의 크기, 통합 용이성, 착용성, 대량 생산의 장점에도 불구하고 정확도와 범위의 한계가 존재합니다. 본 논문에서는 저가형 센서 신호를 고가형 센서 신호로 변환하여 이러한 한계를 극복하는 HEROS-GAN (Honed-Energy Regularized and Optimal Supervised GAN)을 제안합니다. 저가형 및 고가형 센서의 프레임 단위 페어 데이터 부족 문제를 해결하기 위해 최적 수송 이론을 활용한 Optimal Transport Supervision (OTS)을 제안하여 비짝 데이터 간의 일관성을 탐색하고 감독 정보를 극대화합니다. 또한, 생성기의 범위 제한을 극복하고, 국소적 변화를 강화하며, 신호 세부 정보를 풍부하게 하기 위해 Modulated Laplace Energy (MLE)를 제안합니다. 본 논문에서는 저가형 가속도계 신호 개선을 위한 최초의 데이터셋인 LASED (Low-cost Accelerometer Signal Enhancement Dataset)을 구축하여 공개하고, 실험 결과를 통해 HEROS-GAN이 기존 최고 성능을 훨씬 능가하며 가속도계 범위를 두 배로 늘리고 신호 잡음을 두 자릿수 감소시키는 것을 보여줍니다.

### 시사점, 한계점

- **시사점:**

- 저가형 가속도계의 정확도 및 범위 제한을 극복하는 새로운 GAN 기반 방법론 제시

- 최적 수송 이론 기반의 OTS 및 MLE 기법을 통해 성능 향상

- 저가형 가속도계 신호 개선을 위한 최초의 대규모 데이터셋 LASED 공개

- 가속도계 범위 두 배 증가 및 신호 잡음 두 자릿수 감소라는 괄목할 만한 성능 개선 달성

- 자동차 시스템, 항공 우주, 웨어러블 기술 등 다양한 분야에 적용 가능성 제시

- **한계점:**

- LASED 데이터셋의 범용성 및 일반화 성능에 대한 추가 연구 필요

- 실제 환경에서의 로버스트니스 및 실시간 처리 성능 평가 필요

- 다른 유형의 저가형 센서 데이터에 대한 적용 가능성 검증 필요

[PDF 보기](https://arxiv.org/pdf/2502.18064)