KR100403891B1

KR100403891B1 - 교통상황 감지장치

Info

Publication number: KR100403891B1
Application number: KR10-2001-0063331A
Authority: KR
Inventors: 김동형
Original assignee: (주)에르센테크놀러지
Priority date: 2001-10-15
Filing date: 2001-10-15
Publication date: 2003-11-03
Also published as: KR20030031614A

Abstract

본 발명은 교통상황 감지장치에 관한 것으로서, 도로의 일정 구역에 자기감응센서를 설치하여 도로상에 주행중인 차량에서 발생되는 자장과 주행자량이 지구 자기 플럭스(Flux)를 변화시키는 변화량을 감지함으로써 주행하는 차량의 속도, 종류 및 차량대수를 파악하여 운전자가 인지할 수 있도록 도로상의 가변 전광판 등을 통해 실시간으로 정보를 제공하는 장치이다.

Description

교통상황 감지장치{THE TRAFFIC CONDITION SENSING DEVICE}

본 발명은 교통상황 감지장치에 관한 것으로서, 특히 도로상에 주행중인 차량에서 발생하는 자장과 지구 자기 플럭스(Flux)를 변화시키는 변화량을 감지하여 주행하는 차량의 속도, 종류 및 차량대수를 파악하고 운전자가 인지할 수 있도록도로상의 가변전광판 등을 통해 실시간으로 정보를 제공하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 도로상의 교통흐름을 파악하기 위하여 기존에 사용되어 온 폐쇄회로 텔레비젼(CCTV), 영상 검지기, 루프 검지기 및 초음파 검지기 등은 설치 및 유지보수가 어렵고, 날씨 또는 기후의 변화에 따른 기기의 오작동 및 인식오류 등의 문제가 빈번히 발생하여 수시로 보수를 하여야 하므로 신속 정확한 교통정보 제공에는 한계가 있을 수 밖에 없는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로써, 자기감응센서(Magnetic Material Sensing Unit)를 이용하여 도로상에 주행중인 차량의 속도, 종류 및 차량대수 등을 정확하게 감지하여 신속하게 정보를 제공할 수 있는 교통상황 감지장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 교통상황 감지장치는 각각의 독립된 코어에 구리동선을 감은 각 단일체 3개를 구리동선이 서로 역 방향이 되도록 배열하여 조립한 써칭코일로 구성된 자기감응센서; 출력신호를 증폭하기 위해 증폭부를 동작시켜주는 역할을 하는 드라이버단; 자기감지센서로부터 출력된 신호중에서 미리 설정된 대역의 주파수만 통과시키고 그 이외의 상부 및 하부 주파수는 전부 감쇠시키는 대역필터부; 대역필터부의 동작전력으로 인해 낮아진 출력신호를 소정레벨 증폭해주는 증폭부; 증폭부로부터의 출력신호에 대해 무 왜곡 감쇠를 주도록 설계된 감쇠부; 감쇠부로부터 무왜곡 감쇠되어 출력된 신호를 고정적인 폭을 가지는 펄스로 발생시키는 펄스발생부; 펄스발생부로부터 출력된 펄스신호를 받아 해당 차량의 속도, 차종 그리고 일정 구역내의 차량 대수를 판별토록 하는 중앙연산처리장치부; 장치의 동작전원을 공급하도록 정전압을 유지하는 전원 공급부; 및 중앙연산처리장치부에 의해 파악된 교통상황을 외부에서 인지할 수 있도록 표시하는 표시부로 구성되며, 상기 자기감응센서는 각각의 도로차선에 차량의 진행방향에 따라 일정한 간격으로 소정개수를 병렬로 설치하고, 신호검출시 오류를 방지하기 위하여 소정개수의 자기감응센서로부터 출력된 펄스신호 중 가장 큰 펄스신호만을 중앙연산처리장치로 전송하여 처리함으로써 교통상황을 파악토록 한 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 차량감지장치의 제어 블록도.

도 2는 본 발명에 의한 자기감응센서를 도로상에 설치한 실시예.

도 3은 자기감응센서에 의해 출력되는 펄스신호를 도시한 도면.

도 4는 본 발명에 의한 3개의 자기감응센서를 병렬로 설치한 실시예.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 ..... 자기감응센서 20 ..... 드라이버 단

30 ..... 대역필터부 40 ..... 증폭부

50 ..... 감쇠부 60 ..... 펄스발생부

70 ..... 중앙연산처리장치부 80 ..... 전원공급부

90 ..... 표시부

본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 블록도로서, 본 발명의 교통상황 감지장치는 자기감응센서(10), 드라이버 단(20), 대역필터부(30), 증폭부(40), 감쇠부(50), 펄스발생부(60), 중앙연산처리장치부(70), 전원공급부(80) 및 표시부(90)로 구성된다.

자기감응센서(10)는 철(Fe), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 알리코(Alnico)를 일정비율로 배합하여 주조한 금속체인 각각의 독립된 코어(Core)에 구리동선(Coil)을 일정방향으로 감은 각 단일체(101) 3개를 구리동선이 서로 역 방향이 되도록 배열하여 조립한 센서이다.

드라이버단(20)은 후술하는 증폭부를 동작시키기 위한 장치로서, 다른 장치에 입력을 공급하거나 입력신호를 제어하기 위한 장치로서 공급신호가 작아서 이것을 직접 제어할 수 없을 때는 전력 증폭기를 개재시켜 제어하는 장치이다. 드라이버단(20)의 출력전압은 증폭기의 입력단 임피던스(Impedance)와 매칭(Matching)되어야 하며, 입력전압과 전류는 증폭기의 입력특성보다 높아서는 안된다. 또한, 증폭시 왜곡(Distortion)이나 잡음(Noise)이 일어나서는 안된다. 드라이버단(20)에서는 자기감응센서(10)에서 출력되는 전압 및 전류로만 동작되어야 이용도가 높기 때문에 평소 신호가 출력되지 않을때는 전류가 거의 소비되지 않도록 하여 건전지의 사용시간이 자연 방전상태와 동일하도록 함으로써 건전지 수명이 장시간 지속되도록 하는것이 바람직하다.

대역필터부(30)는 자기감응센서(10)에 의해 출력된 신호파형 중에서 미리 설정된 대역의 주파수만을 통과시키고, 그 이외의 상부 및 하부 주파수는 전부 감쇠시키는 특성을 가지는 필터로써 본 발명의 용도에 맞는 필요한 신호만을 필터링 해주는 장치이다.

증폭부(40)는 대역필터부(30)에서 출력신호가 필터링되면서 대역필터부(30)의 동작전력으로 인해 낮아진 출력신호를 소정레벨 증폭해 주며, 일반 증폭기와 동일한 장치로 본 발명의 용도에 따라 회로를 변경해도 무방하다. 또한, 이 증폭부(40)를 동작하기 위해서는 상기 드라이버단(20)이 있어야 하며, 이 드라이버단(20)은 150dB~180dB의 증폭률을 가지도록 설계된다.

감쇠부(50)는 전기신호에 대해 무 왜곡 감쇠를 주도록 설계된 회로망 또는 트랜스듀서로서 상기 증폭부(40)로부터 증폭된 출력신호에 포함되어 있는 왜곡이나 잡음을 감쇠시키며, 여기에 사용되는 감쇠회로에는 특별한 회로가 필요치 않으며일반 저항체로 감쇠시키는 회로이면 적당하다.

펄스발생부(60)는 감쇠부(50)로부터 무왜곡 감쇠되어 출력된 신호를 고정적인 폭을 가지는 펄스로 발생시킨다.

중앙연산처리장치부(70)는 펄스발생부(60)로부터 출력된 신호의 펄스 폭, 펄스간의 간격 등을 미리 설정된 소정레벨의 기준값과 비교하여 차량의 속도, 차량의 종류 및 차량의 대수를 파악하는 기능을 수행한다. 즉, 출력되는 펄스신호의 펄스폭에 의해 차량의 속도를 측정하고, 일정시간(예를 들어, 1분)동안 출력되는 펄스신호의 수에 의해 유동하는 차량의 대수를 파악하고, 출력되는 펄스신호의 펄스폭과 속도에 의해 차량의 종류(예를 들어, 대형, 중형, 소형 차량)를 파악한다.

전원공급부(80)는 본 발명 장치의 동작전원을 공급하도록 정전압을 유지하며, 이 정전압을 유지시키기 위해서는 조정기(Rugulator)가 필요하고 자체의 소모전류는 최소화 한다.

표시부(90)는 상기 중앙연산처리장치부(70)에 의해 파악된 차량속도, 차량종류 및 차량대수 등을 표시하는 것으로써, 도로상에 설치된 가변전광판, 교통상황통제실의 모니터로 구현할 수 있다.

도 2는 본 발명에 의한 자기감응센서를 도로상에 설치한 실시예로서, 자기감응센서(10)에서 발생된 펄스신호를 이용하여 차량의 속도, 종류 및 차량대수를 파악한다.

본 발명의 자기감응센서(10)는 도로의 일정구역(예를 들어, 중앙선 등 차선 밑부분 혹은 신호등 혹은 도로에 접한 인도)에 2개(S1, S2)를 설치하고, 주행하는차량이 첫번째 자기감응센서(S1)를 통과할 때 A-A'지점에서 도 3에 도시한 바와 같이 첫번째 펄스신호가 발생되고, 차량이 두번째 자기감응센서(S2)를 통과할 때 B-B'지점에서 두번째 펄스가 발생한다. 다시 말해, 차량이 자기감응센서(10)쪽으로 진입해 들어갈 때 A(또는 B)지점에서 펄스가 상승하고, 자기감응센서(10)를 지나갈 때 A'(또는 B')지점에서 펄스가 하강함으로써 주행차량 한대에 대한 하나의 펄스신호가 출력된다. 상기와 같이 출력된 펄스신호에서 A-A' 지점(또는 B-B' 지점)에서 발생하는 펄스 시간간격을 △t1, A지점과 B지점간의 시간간격을 △t2, 도로상에 설치된 자기감응센서(S1, S2)간의 거리를 L이라고 할 때 주행차량의 속도(V)는 L/△t2로서 구할 수 있고, 차량의 종류는 V ·△t1으로 차량의 길이를 계산함으로써 파악할 수 있다. 본 발명의 자기감응센서(10)는 미리 정해진 일정범위 내에서 유동하는 철성분을 감지할 수 있는 장치이므로, 중앙선 등 차선 밑부분, 도로의 상측에 설치되어 있는 신호등 하단, 도로의 외곽 등 설치가 용이한 곳이라면 어디라도 가능하다.

도 4는 도로의 일정구역에 3개의 자기감응센서(10)를 병렬로 설치한 실시예로서, 각각 다른 모델의 차량은 차체의 하부가 평면을 이루지 않음은 물론 지면으로부터의 차제 하부까지의 높이도 각기 다르기 때문에 자장의 분포는 매우 복잡하며 그 크기도 차이가 있다. 따라서, 자기감응센서(10)에서 감지되는 펄스 또한 변동이 매우 크다. 따라서, 본 발명은 각각의 도로차선에 차량의 진행방향에 따라 일정한 간격으로 3개의 자기감응센서(10)를 병렬로 설치한다. 이때, 자기감응센서(10)로부터 출력된 펄스신호는 중앙연산처리장치부(70)로 전송하되,신호검출시 오류를 방지하기 위하여 3개의 자기감응센서(10)로부터 출력된 펄스신호 중 가장 큰 펄스신호만을 중앙연산처리장치부(70)로 전송하여 소정의 결과값이 출력되도록 한다.

다음에, 상기 구성을 가진 본 발명의 동작을 설명한다.

본 발명의 교통상황 감지장치는 자기성분을 가지는 철(Fe)성분으로 구성된 차량이 운행할 때 자기감지센서(10)에 의해 철성분의 움직임을 감지하여 도로상의 교통량을 파악하는 장치이다. 본 발명은 전원공급부(80)가 드라이버단(20)과 증폭부(40), 펄스발생부(60)등 장치 전체에 정전압을 공급하여 동작 가능토록한 상태에서 도로상에 설치된 자기감응센서(10)에 의해 자기성분의 움직임을 감지하여 감지신호를 중앙연산처리장치부(70)에 전송하여 교통상황을 감지하는 것이다. 즉, 상기 자기감응센서(10)에 의해 감지되어 출력된 신호는 드라이버단(20)을 통과하여 대역필터부(30)로 입력된다. 따라서, 대역필터부(30)는 상기 드라이버단(20)으로부터 입력된 신호파형을 본 발명의 용도에 맞는 신호만을 출력하기 위해 미리 설정된 대역의 주파수만을 통과시키고 그 이외의 상부 및 하부 주파수는 모두 감쇠시킨다. 이렇게 대역필터부(30)에 의해 필터링된 출력신호는 대역필터부(30)의 동작전력으로 인해 낮은 신호로 출력되므로 증폭부(40)에 의해 소정레벨 증폭된다. 이후, 감쇠부(50)에 의해 대역필터부(30) 및 증폭부(40)를 통과하면서 발생된 왜곡과 잡음이 감쇠된다. 이같이 감쇠부(50)에 의해 왜곡신호 및 잡음이 감쇠된 출력신호는 펄스발생부(60)에 의해 소정의 폭을 가지는 다수 펄스로 발생되어 중앙연산처리장치부(70)로 입력된다. 따라서, 중앙연산처리장치부(70)는 상기 펄스발생부(60)로부터 출력된 펄스신호의 폭 및 간격 등을 소정레벨의 기준값과 비교하여 차량의 속도, 차량의 종류 및 차량의 대수를 파악한다. 즉, 도로상에 운행하는 차량의 대수는 일정시간(예를 들어, 1분)동안 자기감응센서(10)의 감지에 의해 출력되는 펄스신호의 수에 의해 파악되며, 차량의 속도(V)는 설치된 2개의 자기감응센서(10)간의 거리 및 2개의 자기감응센서(10)를 통과하는데 소요되는 시간간격에 의해 L/△t2로 구할 수 있고, 차량의 종류(예를 들어, 대형, 중형, 소형차량)는 차량의 속도 및 하나의 자기감응센서를 통과하는데 소요되는 시간간격에 의해 V ·△t1로 구할 수 있다.

예를 들어, 도로의 일정구역에 설치된 2개의 자기감응센서(10)의 간격(L)을 100m, 1분간 출력된 펄스신호 3개, A-A' 지점(또는 B-B' 지점)에서 발생된 시간간격 △t1는 각각 0.071, 0.048, 0.152, A-B지점의 시간간격 △t2는 각각 3.57, 2.38, 3.03일 때, 첫번째 차량의 속도(V)는 L/△t2로서 100m/3.57=28.01, 따라서 1초동안 첫번째 차량이 운행한 거리는 28.01m이므로 시속 100Km/h이며, 운행 차량의 종류는 V ·△t1으로서 28.01 ·0.071=1.99이므로 소형차량이다. 두번째 차량의 속도는 L/△t2로서 100m/2.38=42.02, 따라서 1초동안 두번째 차량이 운행한 거리는 42.02m이므로 시속 150Km/h이며, 운행 차량의 종류는 V ·△t1으로서 42.02 ·0.048=2.02이므로 두번째 운행차량 역시 소형차량이다. 세번째 차량의 속도는 L/△t2로서 100m/3.03=33, 따라서 1초동안 세번째 차량이 운행한 거리는 33m이므로 시속 120Km/h이며, 운행 차량의 종류는 V ·△t1으로서 33 ·0.152=5.02이므로 중형차량임을 자기감응센서(10)의 출력신호에 의해 파악할 수 있을 것이다.

이와 같이 중앙연산처리장치부(70)에 의해 파악된 차량속도, 종류 및 차량대수 등은 표시부(90)를 통해 표시된다.

상술한 바와 같이 본 발명은 주위환경의 변화 또는 도로의 물리적 변화에 상관없이 반 영구적으로 안정성있게 도로상에 주행하고 있는 차량의 속도, 종류 및 대수를 정확하게 감지하여 도로상의 정체상태 및 교통상황을 운전자에게 인지시킴으로써 보다 원활하게 교통 관리할 수 있다.

또한, 상기의 실시 예에서는 도로상에서의 차량감지에 관하여 기술하였으나 본 발명은 주차관리 또는 차량출고관리등과 같은 차량의 이동을 감지할 수 있는 분야라면 어디에라도 적용이 가능하다.

Claims

각각의 독립된 코어에 구리동선을 감은 각 단일체 3개를 구리동선이 서로 역 방향이 되도록 배열하여 조립한 써칭코일로 구성된 자기감응센서;

출력신호를 증폭하기 위해 증폭부를 동작시켜주는 역할을 하는 드라이버단;

자기감지센서로부터 출력된 신호중에서 미리 설정된 대역의 주파수만 통과시키고 그 이외의 상부 및 하부 주파수는 전부 감쇠시키는 대역필터부;

대역필터부의 동작전력으로 인해 낮아진 출력신호를 소정레벨 증폭해주는 증폭부;

증폭부로부터의 출력신호에 대해 무 왜곡 감쇠를 주도록 설계된 감쇠부;

감쇠부로부터 무왜곡 감쇠되어 출력된 신호를 고정적인 폭을 가지는 펄스로 발생시키는 펄스발생부;

펄스발생부로부터 출력된 펄스신호를 받아 해당 차량의 속도, 차종 그리고 일정 구역내의 차량 대수를 판별토록 하는 중앙연산처리장치부;

장치의 동작전원을 공급하도록 정전압을 유지하는 전원 공급부; 및

중앙연산처리장치부에 의해 파악된 교통상황을 외부에서 인지할 수 있도록 표시하는 표시부로 구성되며,

상기 자기감응센서는 각각의 도로차선에 차량의 진행방향에 따라 일정한 간격으로 소정개수를 병렬로 설치하고, 신호검출시 오류를 방지하기 위하여 소정개수의 자기감응센서로부터 출력된 펄스신호 중 가장 큰 펄스신호만을 중앙연산처리장치부로 전송하여 처리함으로써 교통상황을 파악토록 한 것을 특징으로 하는 교통상황 감지장치.