센서 테크 연습문제 정답
시행일·최종 수정일: 2026년 9월 1일
정답을 보기 전에
먼저 각 문제에 자신의 말로 답해본 뒤 해설과 비교해 보세요. 표현이 달라도 핵심 개념과 계산 과정이 맞으면 정답으로 볼 수 있습니다.
1. LiDAR·Camera·Ultrasonic 중 하나를 골라 물리 원리와 실패 조건 표를 작성하세요.
정답과 해설
LiDAR는 발사한 빛의 왕복 시간이나 위상으로 거리를 구합니다. 유리·거울·검은 흡수체·비·먼지·직사광, 최소·최대 거리와 다른 LiDAR 간섭을 시험하고 실패 시 Inf·NaN·0·이전값 중 무엇을 출력하는지 기록합니다.
2. 정지 상태에서 1,000개 표본의 평균·표준편차·min·max를 계산하세요.
정답과 해설
유효 범위와 finite 여부를 먼저 검사하고 동일 온도·장착 조건에서 표본을 수집합니다. 평균은 중심, 표준편차는 반복 Noise, min·max는 Spike와 Tail을 보여 주며 Histogram과 Timestamp 간격도 함께 보존합니다.
3. 알려진 세 거리에서 편향과 선형성 오차를 측정하세요.
정답과 해설
근·중·원거리의 추적 가능한 기준을 사용해 각 위치에서 반복 평균을 구합니다. 평균−기준이 Bias이고, 거리별 Bias가 일정하지 않은 정도가 Scale·비선형성 단서입니다. Calibration Data와 별도 검증 Data를 사용합니다.
4. Sensor Publish Rate, Timestamp 간격과 수신 간격을 비교하세요.
정답과 해설
ros2 topic hz의 수신 간격, 연속 Header Stamp 차이와 Callback 수신 시각 차이를 각각 측정합니다. 내부 Sampling, Driver Publish와 Network Delivery가 다를 수 있으므로 평균·max·p99와 반복 Stamp·Burst를 구분합니다.
5. Robot 최고 속도와 Sensor 지연으로 최대 공간 오차를 계산하세요.
정답과 해설
1차 근사 공간 오차는 속도×지연입니다. 예를 들어 1.5 m/s와 80 ms면 0.12 m입니다. 회전 중에는 각속도×지연의 방향 오차와 Sensor Offset에 따른 추가 위치 오차도 계산합니다.
6. Moving Average와 EMA의 Noise 감소·Step Response 지연을 비교하세요.
정답과 해설
같은 원본 Data에 두 Filter를 적용해 정지 표준편차, Step 10–90% Rise Time과 Peak 손실을 측정합니다. Window가 크거나 EMA α가 작을수록 평활화는 강하지만 반응은 늦으므로 안전 정지 경로에는 허용 지연을 먼저 정합니다.
7. Downsampling 전후 Aliasing이 나타나는 Signal 실험을 설계하세요.
정답과 해설
Sampling Rate의 절반 근처와 그 이상인 Sine Signal을 생성해 원본, 단순 Downsampling, Low-pass 후 Downsampling을 비교합니다. FFT와 시간 Plot에서 가짜 저주파가 생기는지 확인하며 Sampling Clock Jitter도 기록합니다.
8. LaserScan의 NaN·Inf·범위 밖·No-return 처리 정책을 구현하세요.
정답과 해설
NaN은 측정 불능으로 제외하고 range_min/max 밖 유한값도 거부합니다. Inf가 Driver 계약상 No-return이면 최대 거리의 자유 공간으로 쓸지 Unknown으로 둘지 Consumer별로 명시하며 임의로 0으로 바꾸지 않습니다.
9. frame_id와 TF Extrinsic 오류를 RViz2에서 찾아 수정하세요.
정답과 해설
고정된 벽·Target을 여러 Robot 자세에서 관찰합니다. Point Cloud가 Robot Motion에 따라 흔들리거나 겹치지 않으면 Stamp·TF를 확인하고, 축 방향·Translation·Rotation을 실측 Calibration 결과로 수정합니다. RViz에서 눈대중으로만 값을 맞추지 않습니다.
10. Sensor Data QoS와 Reliable QoS를 Wi-Fi에서 A/B Test하세요.
정답과 해설
Message Type·Rate·크기·Network 부하를 고정하고 Reliability만 바꿉니다. 수신율, Age·p99 Latency, Bandwidth, CPU와 복구 시간을 측정해 최신성이 중요한 Stream과 전달 보장이 중요한 상태 Data를 구분합니다.
11. Image와 CameraInfo를 ApproximateTime으로 Pairing하고 Stamp 차를 기록하세요.
정답과 해설
두 Subscriber의 호환 QoS를 맞추고 Queue와 slop을 작은 값부터 조정합니다. Pair별 절대 Stamp 차, Pair 성공률, Drop과 추가 Latency를 기록하며 Camera Driver가 동일 Frame에 같은 Stamp를 제공한다면 ExactTime도 시험합니다.
12. IMU Covariance를 정지 Data에서 추정하고 단위를 설명하세요.
정답과 해설
각 축 평균을 빼고 표본 Covariance Matrix를 계산합니다. Gyro 대각 원소 단위는 (rad/s)², Accelerometer는 (m/s²)²입니다. 정지 Noise만으로 동적·온도 전 범위를 대표하지 않으므로 여러 조건에서 검증합니다.
13. Silence·Freeze·포화·Spike를 주입해 SensorGuard를 시험하세요.
정답과 해설
Publish 중단, Stamp만 갱신한 고정값, min/max 고정값과 NaN·극단 Spike를 각각 주입합니다. Diagnostic Level, 탐지 시간, False Positive와 안전 상태 전환을 검증하고 정상 복구에 필요한 연속 정상 표본 수도 정합니다.
14. Sensor 전원·Cable·진동·온도 점검표를 작성하세요.
정답과 해설
정상·Peak 전압과 전류, Ground·EMI, Connector Lock·Cable 굴곡, Mount Torque·축 방향, 진동 Spectrum, 온도 범위와 Lens 오염을 기록합니다. Sensor Serial·Firmware·Calibration File과 점검 시각도 연결합니다.
15. 실물 Robot에서 Sensor 단절 시 안전 정지와 복구 절차를 검증하세요.
정답과 해설
저속·격리 공간에서 E-stop Operator를 배치하고 Sensor Cable 단절을 주입합니다. Watchdog 탐지부터 Zero Command·Brake까지 시간을 측정하며 자동 재시작 후 오래된 Data가 사용되지 않는지, 재가동 승인 조건과 Rollback이 작동하는지 확인합니다.
학습 마무리
틀린 문제는 강의의 관련 장을 다시 읽고, 용어뿐 아니라 각 개념이 실제 로봇에서 어떤 역할을 하는지 설명해 보세요.