KR100716033B1 - Sensing System in a Traveling Railway Vehicle for Sensing a Human Body or an Obstacle on a Railway Track - Google Patents

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KR100716033B1
KR100716033B1 KR1020050091395A KR20050091395A KR100716033B1 KR 100716033 B1 KR100716033 B1 KR 100716033B1 KR 1020050091395 A KR1020050091395 A KR 1020050091395A KR 20050091395 A KR20050091395 A KR 20050091395A KR 100716033 B1 KR100716033 B1 KR 100716033B1
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Abstract

본 발명은 주행하는 궤도차량에서의 선로 상의 사람 및 장애물 감시 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a system for monitoring people and obstacles on a track in a traveling track vehicle.

본 발명은, 궤도차량의 선두부에 설치되어 선로 전방의 근거리 감지 데이터를 생성시키는 근거리 감지 데이터 생성 수단, 상기 궤도차량의 선두부 중앙부에 설치되어 상기 선로 전방의 원거리 감지 데이터를 생성시키는 원거리 감지 데이터 생성 수단, 및 상기 근거리 감지 데이터 수단으로부터 출력된 데이터 및 상기 원거리 감지 데이터 생성 수단으로부터 출력된 데이터를 융합시켜 융합 데이터를 생성시키는 처리 컴퓨터를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention provides near-field sensing data generating means for generating near-field sensing data in front of a track, provided at the head of a tracked vehicle, and remote sensing data for generating far-field sensing data in front of the track, provided in the center of the front of the tracked vehicle. Generating means, and a processing computer for fusing data output from said short-range sense data means and data output from said long-range sense data generating means to generate fused data.

감시 시스템, 레이저 스캐너, 쌍안 카메라, 센서 융합, 월드 모델   Surveillance Systems, Laser Scanners, Binocular Cameras, Sensor Fusion, World Models

Description

주행하는 궤도차량에서의 선로 상의 사람 및 장애물 감지 시스템{Sensing System in a Traveling Railway Vehicle for Sensing a Human Body or an Obstacle on a Railway Track}Sensing System in a Traveling Railway Vehicle for Sensing a Human Body or an Obstacle on a Railway Track

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 감시시스템이 장착된 고속열차 또는 도시 철도 차량 선두부의 측단면도이다.1 is a side cross-sectional view of a head of a high speed train or an urban railway vehicle equipped with a monitoring system according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 감시시스템이 장착된 고속열차 또는 도시 철도 차량 선두부의 정면도이다.2 is a front view of a high speed train or a city railroad vehicle head mounted with a monitoring system according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명에 사용되는 3D 레이저 스캐너(1) 및/또는 쌍안 카메라(3) 그리고 2D 레이저 스캐너(2)의 관측범위를 도시한 도면이다.3 is a view showing the observation range of the 3D laser scanner 1 and / or the binocular camera 3 and the 2D laser scanner 2 used in the present invention.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 감지 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다. 4 is a diagram schematically illustrating a sensing system according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 사용되는 월드 모델링 방법을 개념적으로 도시한 도면이다.5A and 5B conceptually illustrate a world modeling method used in a preferred embodiment of the present invention.

도 6 내지 도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 센서 융합 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다. 6 to 8 are schematic diagrams illustrating a sensor fusion method according to an exemplary embodiment of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *Description of the main parts of the drawing

A: 원거리 감지데이터 생성 수단 B: 근거리 감지데이터 생성 수단A: means for generating remote sensing data B: means for generating short sensing data

C: 안전 장치C: safety device

1: 3D 레이저 스캐너 2: 원거리 탐지용 2D 레이저 스캐너1: 3D laser scanner 2: 2D laser scanner for long range detection

3: 근거리 탐지용 2D 레이저 스캐너 4. 쌍안카메라 3: 2D laser scanner for near field detection 4. Binocular camera

5: 데이터 처리 컴퓨터 11: 3D 레이저스캐너 인터페이스5: Data Processing Computer 11: 3D Laser Scanner Interface

12: 쌍안 카메라 인터페이스 13: 2D 레이저스캐너 인터페이스12: Binocular Camera Interface 13: 2D Laser Scanner Interface

41: 센서 융합 및 월드 모델링부 42: 사람 및 장애물 판단부41: sensor fusion and world modeling unit 42: people and obstacle determination unit

43: 제어신호 발생부 50: 변환된 센서 좌표 데이터43: control signal generator 50: the converted sensor coordinate data

51: 샘플링 공간 52: 2차원 좌표의 샘플링 포인터51: sampling space 52: sampling pointer in two-dimensional coordinates

53: 3차원 좌표의 샘플링 포인터 61: 3D 레이저스캐너의 관측범위53: Sampling pointer of three-dimensional coordinates 61: Observation range of the 3D laser scanner

62: 근거리 탐지용 2D 레이저스캐너의 관측범위62: View range of 2D laser scanner for near field detection

63: 3D 레이저스캐너 탐지 영상63: 3D laser scanner detection image

64: 근거리 탐지용 2D 레이저스캐너 탐지 영상64: 2D laser scanner detection for near field detection

66: 근거리 탐지용 2D 레이저스캐너 및 3D 레이저스캐너 융합 영상66: 2D laser scanner and 3D laser scanner for near field detection

71: 쌍안카메라 관측 범위71: binocular camera viewing range

72: 근거리 탐지용 2D 레이저스캐너 관측 범위72: 2D laser scanner viewing range for near field detection

73: 쌍안카메라 탐지 영상73: binocular camera detection image

74: 근거리 탐지용 2D 레이저스캐너 탐지 영상74: 2D laser scanner detection for near field detection

76: 쌍안카메라 및 근거리 탐지용 2D 레이저스캐너 융합 영상76: 2D laser scanner fusion image for binocular camera and near field detection

81: 쌍안카메라 및 3D 레이저스캐너 관측 범위81: binocular camera and 3D laser scanner viewing range

82: 근거리 탐지용 2D 레이저스캐너 관측 범위82: 2D laser scanner viewing range for near field detection

83: 쌍안 카메라 탐지 영상 84: 매칭된 데이터가 없는 부분83: binocular camera detection image 84: a portion without matching data

85: 3D 레이저스캐너 탐지 영상85: 3D laser scanner detection image

87: 근거리 탐지용 2D 레이저스캐너 탐지 영상87: 2D laser scanner detection image for near field detection

88: 쌍안카메라, 3D 레이저스캐너 및 근거리 탐지용 2D 레이저스캐너 융합 영상88: Fusion image of binocular camera, 3D laser scanner and 2D laser scanner for near field detection

본 발명은 선로상의 사람 및 장애물을 감지하는 시스템에 관한 것으로, 특히 주행하는 궤도차량(고속 열차, 일반 열차, 도시철도 차량, 경전철 차량 등)의 전방에 물체(사람 및 장애물)의 출현 시 궤도차량의 선두부에 설치된 센서들을 이용하여 이를 감지하는 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a system for detecting people and obstacles on a track, and in particular, when an object (person and obstacle) appears in front of a traveling track vehicle (high speed train, general train, urban railway vehicle, light rail vehicle, etc.) It relates to a system for detecting this using sensors installed at the head of the.

일반적으로 주행 중인 차량의 전방 장애물에 대한 식별 방법으로 적외선 센서, 충돌 방지용 레이더 센서, 초음파 센서, CCD 또는 IR 카메라 등과 같은 센서를 이용하여 전방 장애물을 식별하고 있다. 이들 센서들은 외부환경(전기장, 자기장, 빛 등)에 민감하게 반응한다는 문제점을 가지고 있다. 즉, 장애물의 반사율, 색 등에 의한 영향 혹은 전기장, 자기장 등 외부 환경의 영향으로 인하여 측정된 데이터가 왜곡되어 측정 데이터가 달라지므로 상기 센서들을 주행 중인 차량의 탐지 센서로 활용할 경우 장애물에 대한 정확한 형상을 감지할 수 없다는 문제점이 있다.In general, a front obstacle is identified using a sensor such as an infrared sensor, an anti-collision radar sensor, an ultrasonic sensor, a CCD or an IR camera, as a method for identifying a front obstacle of a driving vehicle. These sensors have a problem that they are sensitive to the external environment (electric field, magnetic field, light, etc.). That is, the measured data is distorted due to the influence of the reflectance, color, etc. of the obstacle, or the influence of the external environment such as the electric field or the magnetic field, so that the measured data is different. There is a problem that can not be detected.

또한, 주행하는 궤도 차량의 경우 선로위의 사람 및 장애물을 정확히 탐지하 기 위해서는 선로 상의 정확한 거리 정보와 사람 혹은 장애물에 대한 형상 정보를 필요로 한다. 즉, 선로 상에 존재하는 사람 및 장애물 탐지를 위해서는 최소 수십 미터에 달하는 거리 성능과 원거리 장애물 탐지를 위하여 높은 거리 분해능 및 10cm 이하의 거리 정확도를 갖는 센서 성능을 요구하나 상기에서 기술한 센서들은 이 세 가지 조건을 동시에 만족하지 않는다. 즉, 적외선 센서는 거리 성능이 떨어지고, 레이더 센서는 거리 성능은 우수하나 외부환경에 민감하여 거리에 대한 신뢰도가 떨어지며, 초음파 센서는 거리 성능 및 거리 분해능이 떨어진다는 문제점이 있다.In addition, in the case of a traveling track vehicle, accurate distance information on a track and shape information about a person or an obstacle are required to accurately detect people and obstacles on a track. In other words, the detection of people and obstacles on the track requires at least tens of meters of distance performance and the capability of sensors with high distance resolution and distance accuracy of less than 10 cm for the detection of long distance obstacles. It does not satisfy two conditions at the same time. That is, the infrared sensor has a low distance performance, the radar sensor has a good distance performance, but is sensitive to the external environment, thereby reducing the reliability of the distance, and the ultrasonic sensor has a problem that the distance performance and the distance resolution are poor.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 고속으로 주행하는 궤도차량에 있어서 궤도 차량 전방의 원거리 및 근거리에 있는 사람 및 장애물에 대한 정확한 형상 정보와 거리 정보를 획득할 수 있도록 하여, 고속으로 주행하는 궤도 차량에 긴급 상황 및 충돌 상황에 대한 정확한 판단 기준을 제공하는데 사용할 수 있도록 함으로써 선로 상의 사람 및 장애물을 조기에 발견하고 에어백 등의 구명 장치, 충돌 경보 장치 등의 안전장치가 적기에 작동되도록 하여 인명의 상해 및 치사율을 줄일 수 있는, 주행하는 궤도차량에서의 선로 상의 사람 및 장애물 감지 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been made to solve the conventional problems as described above, and to obtain accurate shape information and distance information for people and obstacles in the far and near in front of the track vehicle in the track vehicle running at high speed; It can be used to provide accurate judgment criteria for emergency situations and crash situations for tracked vehicles traveling at high speeds, so that people and obstacles on the track can be detected early and safety of life-saving devices such as air bags and collision warning devices can be used. It is an object of the present invention to provide a system for detecting people and obstacles on a track in a traveling track vehicle, which enables the device to be operated in a timely manner, thereby reducing the injuries and fatalities of human life.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 궤도 차량의 선두부 하단부 및/또는 중앙부에 설치되어 선로 전방의 근거리 감지 데이터를 생성시키는 근거리 감 지 데이터 생성수단; 상기 궤도차량의 선두부 상단 또는 중앙부에 설치되어 선로 전방의 원거리 감지 데이터를 생성시키는 원거리 감지 데이터 생성수단(A)과; 상기 근거리 감지 데이터 생성 수단(B)과 원거리 감지 데이터 생성 수단(A)으로부터 각각 감지된 데이터를 융합시켜 물체(사람 및 장애물)의 위치 및 거리 정보를 계산함은 물론 이렇게 계산된 물체(사람 및 장애물) 정보로부터 해당 물체가 궤도 차량에 충돌할 것인지 여부를 판단하여 안전장치(C)로 구동신호를 선택적으로 발생시키는 데이터 처리 컴퓨터;로 구성한 것을 기본적인 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a short-range sensing data generating means that is installed in the lower end and / or the center of the head of the tracked vehicle to generate near-field sensing data in front of the track; A remote sensing data generating means (A) installed at an upper end or a central portion of the track vehicle to generate remote sensing data in front of the track; By calculating the location and distance information of the objects (persons and obstacles) by fusing the sensed data from the short range sensing data generating means (B) and the remote sensing data generating means (A), respectively, the calculated objects (persons and obstacles) ) A data processing computer for determining whether the object collides with the tracked vehicle from the information and selectively generating a driving signal to the safety device C.

이때, 상기 원거리 감지 데이터 생성수단(A)은 3D 레이저 스캐너와 원거리 탐지용 2D 레이저 스캐너 중 어느 하나 또는 2개 모두를 선택적으로 설치하여 구성하는 것을 특징으로 한다.At this time, the remote sensing data generating means (A) is characterized in that any one or both of the 3D laser scanner and the 2D laser scanner for remote detection selectively installed.

또한, 상기 근거리 감지 데이터 생성수단(B)은 근거리 탐지용 2D 레이저스캐너와 쌍안카메라 중 어느 하나 또는 2개 모두를 선택적으로 설치하여 구성하는 것을 특징으로 한다.In addition, the near-field detection data generating means (B) is characterized in that any one or both of the 2D laser scanner for the near-field detection and the binocular camera selectively installed.

또한, 상기 데이터 처리 컴퓨터는 3D 레이저 스캐너(및/또는 원거리 탐지용 2D 레이저스캐너)로 구성되는 원거리 감지 데이터 생성수단(A)으로부터 측정된 데이터들과 근거리 탐지용 2D 레이저 스캐너(및/또는 쌍안카메라)로부터 측정된 데이터를 전달받아 센서 융합 및 월드 모델링하는 센서 융합 및 월드 모델링부와; 상기 센서 융합 및 월드 모델링부에서 생성된 월드 모델을 기반으로 사람 및 장애물을 판단하는 사람 및 장애물 판단부와; 상기 사람 및 장애물 판단부에서 판단한 결과에 대응하여 제어신호를 안전장치(C)에 발생시키는 제어신호 발생부로 구성한 것을 특징으로 한다.In addition, the data processing computer includes data measured from the remote sensing data generation means A, which is composed of a 3D laser scanner (and / or a 2D laser scanner for remote detection), and a 2D laser scanner for short range detection (and / or a binocular camera). Sensor fusion and world modeling unit for receiving the measured data from the sensor fusion and world modeling; A person and obstacle determination unit that determines a person and an obstacle based on a world model generated by the sensor fusion and world modeling unit; And a control signal generator for generating a control signal to the safety device C in response to the result determined by the person and the obstacle determination unit.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 1 및 도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 감시시스템이 장착된 고속열차 또는 도시 철도 차량 선두부의 측단면도 및 정면도를 나타낸 것이다. 1 and 2 illustrate a cross-sectional side view and a front view of a head of a high speed train or an urban railway vehicle equipped with a monitoring system according to an exemplary embodiment of the present invention.

이에 따르면, 궤도차량 선두부 중앙부에는 원거리 감지 데이터 생성수단(A) 중 하나인 3D 레이저스캐너(1)가 설치되는데, 이 때 상기 3D 레이저스캐너(1)의 시야각과 거리 성능을 감안하여 선로 정면에서 최대한 선로쪽을 바라보게 하여 원거리를 관측할 수 있도록 하는 것이 좋다. According to this, the 3D laser scanner 1, which is one of the remote sensing data generating means A, is installed at the center of the head of the tracked vehicle. In this case, in view of the viewing angle and the distance performance of the 3D laser scanner 1, You should look as far as possible on the track so you can see the distance.

또한, 궤도 차량 중앙에는 상기 3D 레이저 스캐너(1)를 대체하거나 이와 함께 원거리 탐지용 2D 레이저스캐너(2)가 설치될 수 있으며, 만약 상기 3D 레이저 스캐너(1)와 원거리 탐지용 2D 레이저스캐너(2) 모두가 설치된다면, 이들 각자의 시야각을 확보하기에 충분한 위치라면 서로 멀리 떨어져 설치되어도 무방하다. In addition, the 3D laser scanner 1 may be installed in the center of the tracked vehicle, or the 2D laser scanner 2 for remote detection may be installed together with the 3D laser scanner 1, and if the 3D laser scanner 1 and the 2D laser scanner 2 for remote detection are installed. If all are installed, they may be located far from each other as long as they are sufficient to ensure their respective viewing angles.

또한, 상기 원거리 탐지용 2D 레이저스캐너(미도시)도 상기 3D 레이저 스캐너(1)와 마찬가지로 선로 정면에서 최대한 선로 쪽을 바라보게 함으로써 원거리 및 근거리를 관측할 수 있도록 한다.In addition, the 2D laser scanner (not shown) for the remote detection can also observe the far and near by looking at the line as far as possible from the front of the line, similarly to the 3D laser scanner 1.

쌍안 카메라(4)는 비교적 짧은 거리 성능(30m 이내)로 인하여 근거리 감지데이터 생성 수단(B)으로 사용되며, 이 경우 선두부 중앙부에 설치하되 상기 쌍안카메라(4)의 시야각과 거리 성능을 감안하여 최대한 선로 쪽을 바라보게 하여 근거리를 관측할 수 있도록 하는 것이 좋다. The binocular camera 4 is used as a short-range sensing data generating means B due to a relatively short distance performance (within 30m), in this case installed in the center of the head portion in consideration of the viewing angle and the distance performance of the binocular camera 4 It's best to look as close to the line as possible so you can see near.

한편, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 궤도 차량 하단에 선로로부터 일정 높이(선로 상 약 30cm의 높이)에 근거리 탐지용 2D 레이저 스캐너(3)가 설치되는데, 상기 근거리 탐지용 2D 레이저 스캐너(3)의 관측방향은 선로 전방 수평 방향이 되도록 함으로써 근거리를 관측할 수 있도록 한다. Meanwhile, as shown in FIGS. 1 and 2, a 2D laser scanner for short range detection (3D) is installed at a predetermined height (about 30 cm on the track) from the track at the bottom of the tracked vehicle. The observation direction in (3) should be horizontal in front of the track so that the near field can be observed.

상기 근거리 탐지용 2D 레이저 스캐너(3)가 설치되는 높이는, 감지되어야 할 사람 및 장애물의 크기 그리고 관측 가능 범위를 고려하여 선로로부터 약 30cm정도의 높이에 설치되는 것이 바람직하다. The height at which the near-field detection 2D laser scanner 3 is installed is preferably installed at a height of about 30 cm from the track in consideration of the size of the person and the obstacle to be detected and the viewable range.

또한, 상기 3D 레이저 스캐너(1), 원거리 탐지용 레이저스캐너(2), 상기 쌍안 카메라(4) 그리고 상기 근거리 탐지용 2D 레이저 스캐너(3)는, 도 4에 도시된 바와 같이 궤도 차량 내부에 설치된 데이터 처리 컴퓨터(5)에 인터페이스들을 거쳐 연결된다. In addition, the 3D laser scanner 1, the long-range detection laser scanner (2), the binocular camera (4) and the near-field detection 2D laser scanner (3) is installed inside the tracked vehicle as shown in FIG. The data processing computer 5 is connected via interfaces.

이때, 상기 3D 레이저 스캐너(1)에 대해서는 3D 레이저 스캐너의 사양에 따라 통상 LAN 인터페이스(11)를 사용하고, 쌍안 카메라(4)에 대해서는 화상 데이터 전송을 위해 통상적으로 대용량 통신이 가능한 인터페이스(13)(USB 또는 IEEE 1394), 근거리(3) 및 원거리(2) 탐지용 2D 레이저 스캐너에 대해서는 통상적으로 통신 속도 300(kbps)이상의 통신이 가능한 RS-422 인터페이스(12)를 사용하는 것이 바람직하다. At this time, the 3D laser scanner 1 uses a LAN interface 11 in accordance with the specification of the 3D laser scanner, and the binocular camera 4 is an interface 13 capable of large-capacity communication for image data transmission. (USB or IEEE 1394), the 2D laser scanner for detecting the short distance (3) and the long distance (2), it is usually preferable to use the RS-422 interface 12 capable of communication at a communication speed of 300 (kbps) or more.

상기 데이터 처리 컴퓨터(4)는 이하에서 상세히 기재되는 바와 같이 각 센서로부터 전달받은 데이터를 융합하여 융합데이터를 통하여 선로 전방에 출현한 물체의 위치와 크기 및 상태를 판단한다.As described in detail below, the data processing computer 4 fuses the data transmitted from each sensor to determine the position, size and state of the object appearing in front of the track through the fusion data.

도 3의 상단에는 3D 레이저 스캐너(1) 및/또는 쌍안 카메라(4)의 관측범위 그리고 근거리 탐지용 2D 레이저 스캐너(3)의 관측범위가 도시되고 있으며, 도 3의 하단에 도시된 바와 같이 궤도 차량 전방 30m이상의 원거리를 3D 레이저 스캐너(1) 및/또는 원거리 탐지용 2D 레이저스캐너(2)의 관측범위(31)로 정하며, 궤도 차량 전방 30m까지의 근거리를 근거리 탐지용 2D 레이저 스캐너(3)의 관측범위(32) 및 쌍안카메라(4)의 관측범위(33)로 정하는 것이 바람직하다3 shows the viewing range of the 3D laser scanner 1 and / or the binocular camera 4 and the viewing range of the 2D laser scanner 3 for near field detection, and the trajectory as shown at the bottom of FIG. The distance of 30m or more in front of the vehicle is determined by the observation range 31 of the 3D laser scanner 1 and / or the 2D laser scanner 2 for remote detection, and the 2D laser scanner 3 for short-range detection near the vehicle 30m in front of the tracked vehicle. It is preferable to determine the observation range 32 of the binocular camera 4 and the observation range 33 of the binocular camera 4.

그 이유는, 현재의 가장 빠른 고속 열차("KTX")의 최고 속도는 약 300KPH이고, 본 발명의 센서 출력률이 가장 낮은 3D 레이저 스캐너(약 10Hz)의 경우, 후술하는 바와 같은 센서 탐지 및 이들 데이터들의 처리 그리고 안전장치(C)를 위한 제어신호의 생성까지는 약 237ms의 시간이 소요될 것으로 예상되기 때문에 안전장치(C)의 동작까지 필요한 거리는 최소 19.7m가 됨에 따라 상기 안전장치(C)가 안전하게 동작할 수 있도록 50%정도의 여유 거리를 고려하면 약 30m의 거리가 필요하기 때문이다. The reason is that the highest speed of the present fastest high speed train ("KTX") is about 300KPH, and in the case of the 3D laser scanner (about 10Hz) with the lowest sensor output rate of the present invention, the sensor detection as described below and these Since it takes about 237ms to process the data and generate the control signal for the safety device C, the distance required for the operation of the safety device C is at least 19.7m, so the safety device C is secured. This is because a distance of about 30m is required considering the 50% clearance for operation.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 감지 시스템 블록을 개략적으로 나타낸 도면이다. 4 is a schematic diagram of a sensing system block according to a preferred embodiment of the present invention.

즉, 본 발명의 감지 시스템 중 상기 데이터 처리 컴퓨터(4)는 3D 레이저 스캐너(1) 및/또는 원거리 탐지용 2D 레이저스캐너(2)로 구성되는 원거리 감지 데이터 생성수단으로부터 측정된 데이터들과 근거리 탐지용 2D 레이저 스캐너(3) 및 쌍안카메라(4)로 구성되는 근거리 감지 데이터 생성수단(B)으로부터 측정된 데이터를 전달받아 센서 융합 및 월드 모델링하는 센서 융합 및 월드 모델링부(41)와; 상기 센서 융합 및 월드 모델링부(41)에서 생성된 월드 모델을 기반으로 사람 및 장애물 을 판단하는 사람 및 장애물 판단부(42)와; 상기 사람 및 장애물 판단부(42)에서 판단한 결과에 부응하여 제어신호를 공지된 안전장치(C)에 발생시키는 제어신호 발생부(43)로 구성된다.That is, the data processing computer 4 of the sensing system of the present invention is a short-range detection and the data measured from the remote sensing data generating means composed of a 3D laser scanner 1 and / or a 2D laser scanner for remote detection A sensor fusion and world modeling unit 41 which receives the measured data from the short-range sensing data generating means B including the 2D laser scanner 3 and the binocular camera 4 for sensor fusion and world modeling; A person and obstacle determination unit 42 for determining a person and an obstacle based on the world model generated by the sensor fusion and world modeling unit 41; The control signal generator 43 generates a control signal to a known safety device C in response to the result determined by the person and obstacle determination unit 42.

따라서, 상기 데이터 처리 컴퓨터(4)는 3D 레이저 스캐너(1) (및/또는 원거리 탐지용 2D 레이저스캐너(2))로부터 측정된 데이터들과 근거리 탐지용 2D 레이저 스캐너(3)(및/또는 쌍안카메라(4))로부터 측정된 데이터를 전달받으면, 센서 융합 및 월드 모델링부(41)를 거쳐 센서 융합 및 월드모델을 생성하고 생성된 월드 모델을 기반으로 사람 및 장애물 판단부(42)에서 사람 및 장애물을 판단하여 제어신호 발생부(43)에서 구명장치나 충돌경보장치 등과 같은 안전장치(C)의 작동을 위한 신호 및/또는 경고음을 울리기 위한 신호 등의 제어 신호를 생성한다. Thus, the data processing computer 4 can measure data from the 3D laser scanner 1 (and / or the 2D laser scanner 2 for long range detection) and the 2D laser scanner 3 for short range detection (and / or binocular). Upon receiving the measured data from the camera 4, the sensor fusion and the world modeling unit 41 generate the sensor fusion and the world model, and the person and the obstacle determination unit 42 based on the generated world model. By determining the obstacle, the control signal generator 43 generates a control signal such as a signal for operating a safety device C such as a lifesaving device or a collision warning device and / or a signal for sounding a warning sound.

상기 데이터 처리 컴퓨터(4)내의 센서 융합 및 월드 모델링부(41)에서 행하는 센서 융합 및 월드 모델에 대해서는 이하에 상세히 설명한다.The sensor fusion and world model performed by the sensor fusion and world modeling unit 41 in the data processing computer 4 will be described in detail below.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 센서 융합 및 월드 모델링에 대해 살펴보기 전에, 먼저 본 발명에 사용되는 감지 및 측정 센서의 일반적인 특징에 대해서 살펴보면, 3D 레이저 스캐너(1)의 경우에는 거리 성능이 우수하고 측정 데이터가 정확하며, 시야각을 조절할 수 있어서 측정하고자 하는 부분만 선택하여 측정할 수 있다는 장점이 있는 반면, 데이터 출력률(output rate)이 쌍안 카메라(4)나 2D 레이저 스캐너(3)에 비해 떨어진다는 단점이 있다(최대 10Hz). Before discussing sensor fusion and world modeling according to a preferred embodiment of the present invention, the general characteristics of the sensing and measuring sensor used in the present invention will be described first. In the case of the 3D laser scanner 1, the distance performance is excellent. In addition, the measurement data is accurate and the angle of view can be adjusted so that only the part to be measured can be selected and measured, while the data output rate is higher than that of the binocular camera 4 or the 2D laser scanner 3. The disadvantage is that it drops (up to 10Hz).

한편, 쌍안 카메라(4)의 경우에는 거리 성능이 우수하고, 분해능이 높으며 데이터 출력률은 3D 레이저 스캐너(1)에 비해 높다(최대 30Hz)는 장점이 있는 반 면, 좌우 카메라 매칭이 정확하게 되지 않는다면 관측범위에 대헤서 완벽한 거리데이터를 얻기 힘들다는 단점이 있다. On the other hand, in the case of the binocular camera 4, the distance performance is high, the resolution is high, and the data output rate is higher than that of the 3D laser scanner 1 (up to 30 Hz). The disadvantage is that it is difficult to obtain perfect distance data for the observation range.

또한 근거리(3) 및 원거리(2) 2D 레이저 스캐너의 경우에는 거리 성능이 좋고, 측정 데이터가 정확하며, 데이터 출력이 높다(최대 75Hz)는 장점이 있는 반면, 2D 센서이므로 3차원 형상을 관측할 수 없다는 단점이 있다.In addition, the short range (3) and long range (2) 2D laser scanners have the advantage of good distance performance, accurate measurement data, and high data output (up to 75 Hz). The disadvantage is that it can't be.

이에 반하여 상기 3D 레이저 스캐너(1) 및 쌍안 카메라(4)는 센서 데이터 출력율에 따라 일정한 간격으로 이동차량 전방의 3차원 형상정보를 연속적으로 취득할 수 있다. On the contrary, the 3D laser scanner 1 and the binocular camera 4 can continuously acquire three-dimensional shape information in front of the moving vehicle at regular intervals according to the sensor data output rate.

본 발명의 일 실시예에 의할 경우 쌍안 카메라(4)의 좌표축은 이동차량 좌표축과 같다고 가정한다. According to an embodiment of the present invention, it is assumed that the coordinate axis of the binocular camera 4 is the same as the moving vehicle coordinate axis.

즉, 차량 전방 주행 방향을 x축으로, 차량 상단 방향을 z축으로, 차량 측면 방향을 y축으로 한다. That is, the vehicle front traveling direction is the x axis, the vehicle upper direction is the z axis, and the vehicle side direction is the y axis.

한편, 상기 3D 레이저 스캐너(1) 좌표축은 3D 레이저 스캐너의 제조사에 따라 다르나 본 발명의 일실시예에서는 이동차량 좌표축과 일치한다고 가정한다.Meanwhile, although the coordinate axis of the 3D laser scanner 1 varies depending on the manufacturer of the 3D laser scanner, in the embodiment of the present invention, it is assumed that the coordinate axis coincides with the moving vehicle coordinate axis.

상기 데이터 처리 컴퓨터(5)내의 센서 융합 및 월드 모델링부(41)에서는 상기 3D 및 2D 레이저 스캐너(1,2,3) 또는 쌍안 카메라(4)로부터 받은 데이터를 아래에 설명하는 바와 같이 이동차량 중심좌표계로 변환하고 레이저 스캐너 월드모델 및 쌍안 카메라 월드모델을 생성한 후에, 생성된 월드모델 좌표 데이터를 융합하여 융합 월드모델을 생성한다. The sensor fusion and world modeling unit 41 in the data processing computer 5 transfers the data received from the 3D and 2D laser scanners 1, 2, 3 or the binocular camera 4 as described below. After converting to a coordinate system and generating a laser scanner world model and a binocular camera world model, a fused world model is generated by fusing the generated world model coordinate data.

이 경우, 쌍안 카메라(4)로부터 받은 데이터는 장애물 분해능이 높으나 좌우 카메라가 매칭되는 경우에만 거리 데이터를 생성하는데 사용될 수도 있다. In this case, the data received from the binocular camera 4 may be used to generate distance data only when the obstacle resolution is high but the left and right cameras match.

또한, 사람 및 장애물 판단부(42)에서는 상기 센서 융합 및 월드 모델링부(42)로부터 생성된 융합 월드모델을 이용하여 현재 이동차량으로부터 물체의 위치 및 장애물 크기를 계산하여 해당 물체의 충돌 여부와 충돌예상시간을 생성한다.In addition, the person and obstacle determination unit 42 calculates the position of the object and the size of the obstacle from the current moving vehicle by using the fusion world model generated by the sensor fusion and world modeling unit 42 and whether or not the object collides with each other. Generate an estimated time.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일실시예에 사용되는 월드 모델링 방법에 대한 개념을 설명한다.  5A and 5B illustrate a concept of a world modeling method used in an embodiment of the present invention.

도 5a는 3D 레이저 스캐너 또는 쌍안 카메라에서의 센서 좌표계를 주행차량 중심좌표계로 변환하는 과정을 도시하는데, 차량 중심으로부터 장애물까지의 거리 벡터

Figure 112005055234020-pat00001
은 다음 수학식1과 같다.FIG. 5A illustrates a process of converting a sensor coordinate system from a 3D laser scanner or a binocular camera into a driving vehicle center coordinate system.
Figure 112005055234020-pat00001
Is the same as Equation 1 below.

Figure 112005055234020-pat00002
Figure 112005055234020-pat00002

따라서,

Figure 112005055234020-pat00003
의 크기를 RL,
Figure 112005055234020-pat00004
의 크기를 RC라 할때 장애물 좌표 (x0,y0, z0)는 다음 수학식2와 같다therefore,
Figure 112005055234020-pat00003
The size of R L ,
Figure 112005055234020-pat00004
Obstacle coordinates to the size of the R C d (x 0, y 0, z 0) is equal to the following expression (2)

Figure 112005055234020-pat00005
Figure 112005055234020-pat00005

이렇게 생성된 각 좌표들은 단위 샘플링을 통하여 월드 모델로 표현된다. Each of these coordinates is represented as a world model through unit sampling.

도 5b는 각 센서들로부터 전달받은 데이터로 공간 월드모델을 표현하는 방법 에 대해 도시한다. 5B illustrates a method of representing a spatial world model with data received from each sensor.

상기한 바와 같은 방법을 이용하여 얻어진 좌표변환된 데이터(50)로부터, x, y 및 z로 표현되는 공간 좌표 중 xy 평면에 대해서 5×5cm의 단위로 샘플링 공간(51)을 생성하고 그 중앙점을 xy좌표의 샘플링 포인터(5)로 지정한다. From the coordinate-converted data 50 obtained using the method as described above, a sampling space 51 is generated in units of 5 × 5 cm with respect to the xy plane among the spatial coordinates represented by x, y and z, and the center point thereof. Is designated by the sampling pointer (5) of the xy coordinate.

또한 상기 좌표변환된 데이터(50) 중 고도가 가장 높은 데이터를 샘플링 포인터의 z좌표로 취득하여 xyz좌표의 샘플링 포인터(53)을 취득한다. Further, the highest altitude data of the coordinate-converted data 50 is obtained as the z-coordinate of the sampling pointer to obtain the sampling pointer 53 of the xyz coordinate.

이러한 방식으로 취득된 xyz좌표의 샘플링 포인터(53)들은 해당 샘플링 공간의 대표 좌표를 가지게 된다. The sampling pointers 53 of the xyz coordinates acquired in this manner have the representative coordinates of the corresponding sampling space.

본 발명은 선로 상의 사람 및 장애물 등의 물체를 판단하는 데에 목적이 있기 때문에, 도 5b에서와 같이 고도 데이터를 직육면체의 단위 월드모델로 표현하는 것으로 본 발명의 목적을 달성하는데 충분하나, 취득된 샘플링 포인터 집합들을 연결하여 공간적 형상을 만드는 방법이 이에 한정되지 않는다는 것은 당업자에게 자명할 것이다. Since the present invention has an object in determining objects such as people and obstacles on a track, expressing altitude data in a unit world model of a cuboid as shown in FIG. 5B is sufficient to achieve the object of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that the method of connecting the sampling pointer sets to form a spatial shape is not limited thereto.

본 발명의 바람직한 실시 예에서는 상기한 바와 같은 각 센서들의 특성 및 궤도차량이 선로를 주행하는 점을 고려하여 원거리(2) 및 근거리(3) 2D 레이저 스캐너의 높은 데이터 출력률과 거리 정확도를 기본으로 하여 3D 레이저 스캐너(1) 및/또는 쌍안 카메라(4)와의 센서 융합을 활용하여 근거리 및 원거리의 사람 및 돌발 장애물의 정확한 형상을 획득할 수 있도록 하였다. In the preferred embodiment of the present invention, considering the characteristics of each sensor as described above and the point that the track vehicle travels on the track, based on the high data output rate and the distance accuracy of the remote (2) and near (2) 2D laser scanners, By utilizing sensor fusion with the 3D laser scanner 1 and / or the binocular camera 4, it is possible to obtain accurate shapes of near and far people and sudden obstacles.

이하 도 6 내지 도 8을 참조하여 본 발명에 채용되는 센서 융합에 대해 설명한다. Hereinafter, the sensor fusion employed in the present invention will be described with reference to FIGS. 6 to 8.

도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 근거리 탐지용 2D 레이저 스캐너(3)와 3D 레이저 스캐너(1)의 융합에 대한 개념도를 나타낸다. 6A to 6C show a conceptual diagram of the fusion of the 2D laser scanner 3 and the 3D laser scanner 1 for short range detection according to an embodiment of the present invention.

도 6a는 선로 전방에 사람이 출현하였을 경우의 근거리 탐지용 2D 레이저 스캐너(3)의 관측범위(62)와 3D 레이저 스캐너(1)의 관측범위(61)를 나타내고 있다. 6A shows the observation range 62 of the 2D laser scanner 3 for near field detection and the observation range 61 of the 3D laser scanner 1 when a person appears in front of the track.

비록 3D 레이저 스캐너(1)가 원거리 및 근거리에서 정확한 탐지가 가능하기는 하지만, 3D 레이저 스캐너(1)는 데이터 출력률이 낮기 때문에, 특히 선로 전방에 갑자기 사람이 출현하는 경우에는 근거리 탐지에 사용하는 것은 비효율적이다.Although the 3D laser scanner 1 is capable of accurate detection at long distances and near distances, the 3D laser scanner 1 has a low data output rate, which is used for near-field detection, especially when a person suddenly appears in front of the track. Is inefficient.

따라서 본 실시 예에서는 도 6b에 도시된 바와 같이 3D 레이저 스캐너(1)가 30m이상의 원거리를 관측하고, 근거리 탐지용 2D 레이저 스캐너(3)가 30m이하의 근거리를 관측하여 원거리 및 근거리 데이터를 통합하고 있다. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 6B, the 3D laser scanner 1 observes a distance of 30 m or more, and the 2D laser scanner 3 for short distance detection observes a short distance of 30 m or less to integrate the far and near data. have.

도 6b에서 도면부호 63은 3D 레이저 스캐너(1)에 의한 탐지 영상이고, 도면부호 64는 근거리 탐지용 2D 레이저 스캐너(3)에 의한 탐지 영상이며, 도면부호 66은 근거리 탐지용 2D 레이저 스캐너(3)와 3D 레이저 스캐너(1)의 데이터 융합의 결과를 나타내는 영상이다. In FIG. 6B, reference numeral 63 denotes a detection image by the 3D laser scanner 1, reference numeral 64 denotes a detection image by the 2D laser scanner 3 for near field detection, and reference numeral 66 denotes a 2D laser scanner 3 for near field detection. ) And the result of data fusion of the 3D laser scanner 1.

도 6c는 근거리 탐지용 2D 레이저 스캐너(3)와 3D 레이저 스캐너(1)의 융합을 통하여 생성된 데이터를 이용하여 상기한 바와 같은 월드 모델의 생성 결과를 나타낸 도면이다. FIG. 6C is a view showing the generation result of the world model as described above using the data generated through the fusion of the 2D laser scanner 3 for short range detection and the 3D laser scanner 1.

도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 근거리 탐지용 2D 레이저 스캐너(3)와 쌍안 카메라(4)의 융합에 대한 개념도를 나타낸다. 7A to 7C are conceptual views illustrating a fusion of a 2D laser scanner 3 for short range detection and a binocular camera 4 according to another embodiment of the present invention.

도 6a 내지 도 6c와 관련하여 설명한 바와 유사하게, 도 7a에는 선로 전방에 사람이 출현하였을 경우의 근거리 탐지용 2D 레이저 스캐너(3)의 관측범위(72)와 쌍안 카메라(4)의 관측범위(71)를 나타내고 있으며, 도 7b는 쌍안 카메라(4)의 탐지 영상(73)과, 2D 레이저 스캐너(3)의 30m이하의 근거리 탐지 영상(74) 및 쌍안 카메라(4)와 2D 레이저 스캐너(3)의 데이터 융합의 결과를 나타내는 영상(76)을 나타낸다. Similarly with reference to FIGS. 6A to 6C, in FIG. 7A, the viewing range 72 of the near-field detection 2D laser scanner 3 and the binocular camera 4 when a person appears in front of the track ( FIG. 7B shows a detection image 73 of the binocular camera 4, a near detection image 74 of 30 m or less of the 2D laser scanner 3, a binocular camera 4, and a 2D laser scanner 3. Image 76 representing the result of data fusion of the "

도 7c는 근거리 탐지용 2D 레이저 스캐너(3)와 쌍안 카메라(4)의 융합을 통하여 생성된 데이터를 이용하여 상기한 바와 같은 월드 모델의 생성 결과를 나타낸 도면이다. FIG. 7C is a diagram illustrating the generation result of the world model as described above using data generated through the fusion of the near-field detection 2D laser scanner 3 and the binocular camera 4.

도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 근거리 탐지용 2D 레이저 스캐너(3), 쌍안 카메라(4) 및 3D 레이저 스캐너(1)의 융합에 대한 개념도를 나타낸다. 8A to 8C show a conceptual diagram of the fusion of a 2D laser scanner 3, a binocular camera 4 and a 3D laser scanner 1 for near field detection according to another embodiment of the present invention.

도 6a 내지 도 6c와 관련하여 설명한 바와 유사하게, 도 8a에는 선로 전방에 사람이 출현하였을 경우의 근거리 탐지용 2D 레이저 스캐너(3)의 관측범위(82)와, 3D 레이저 스캐너(1) 및 쌍안 카메라(4)의 관측범위(81)를 나타내고 있다.Similarly as described with reference to Figs. 6A to 6C, Fig. 8A shows the observation range 82 of the near-field detection 2D laser scanner 3, the 3D laser scanner 1 and the binocular when a person appears in front of the track. The observation range 81 of the camera 4 is shown.

도 8b는 쌍안 카메라(4)의 30m이하의 근거리 탐지 영상(83)과, 3D 레이저 스캐너(1)의 30m 이상의 원거리 탐지 영상(85), 근거리 탐지용 2D 레이저 스캐너(3)의 30m이하의 근거리 탐지 영상(87) 및 쌍안 카메라(4)와 2D 레이저 스캐너(3)의 데이터 융합의 결과를 나타내는 영상(88)을 도시한다. 8B shows a near-field detection image 83 of 30 m or less of the binocular camera 4, a far-field detection image 85 of 30 m or more of the 3D laser scanner 1, and a near-field of 30 m or less of the 2D laser scanner 3 for near field detection. The detection image 87 and the image 88 showing the result of the data fusion of the binocular camera 4 and the 2D laser scanner 3 are shown.

그러나, 상기에서 살펴본 바와 같이 비록 쌍안 카메라가 높은 장애물 분해능을 가지기 때문에 세밀한 월드 모델을 생성할 수는 있으나, 좌우 매칭률이 높지 않 은 경우에는 도 8b의 도면부호 84와 같은 쌍안 카메라(4)에 의해 매칭되지 않은 부분이 생길 수 있다. However, as described above, although the binocular camera has a high obstacle resolution, it is possible to generate a fine world model. However, when the left and right matching ratio is not high, the binocular camera 4 as shown by 84 in FIG. 8B is used. This may result in mismatched parts.

그러나, 일반적으로 3D 레이저 스캐너(1)는 월드 모델의 세밀도가 쌍안 카메라(4)에 비하여 떨어질 수는 있으나, 전부분에 걸쳐 월드 모델을 생성할 수 있기 때문에, 본 실시예에 의하면 쌍안 카메라(4)에 의해 매칭되지 않는 부분의 데이터가 유실되더라도 3D 레이저 스캐너(1)의 해당 부분(86)에 대한 데이터에 의해 보완될 수 있어 물체에 대한 정확한 탐지가 가능하므로 도 8c와 같은 정확한 월드 모델의 생성이 가능하다. In general, however, since the 3D laser scanner 1 may generate a world model over the entire area, although the detail of the world model may be lower than that of the binocular camera 4, according to the present embodiment, the 3D laser scanner 1 Even if the data of the part not matched by 4) is lost, it can be supplemented by the data of the corresponding part 86 of the 3D laser scanner 1, so that the accurate detection of the object is possible. It can be created.

한편, 상기 데이터 처리 컴퓨터(4)내의 사람 및 장애물 판단부(42)에서 행해지는 사람 및 장애물 판단에 대한 상세한 설명은 다음과 같다. On the other hand, the detailed description of the person and the obstacle determination performed by the person and obstacle determination unit 42 in the data processing computer 4 is as follows.

상기에서 설명한 센서 융합과 월드 모델링부(41)을 통하여 생성된 월드 모델을 기준으로 물체(장애물 또는 사람)를 판단한다. The object (obstacle or person) is determined based on the world model generated through the sensor fusion and the world modeling unit 41 described above.

물체 판단의 기준은 높이 30cm 이상, 넓이는 각 센서의 분해능을 고려하여 설정하되 약 20cm 이상인 것이 바람직하다. The standard for determining the object is set to 30 cm or more in height and the width is considered in consideration of the resolution of each sensor, but is preferably about 20 cm or more.

또한 감지된 물체의 위치가 궤도 차량의 선두부로부터 30m이상일 경우에는 충돌 가능 물체로 판단하고, 30m이하일 경우에는 충돌 및 돌발 물체로 판단한다.In addition, when the detected position of the object is more than 30m from the head of the tracked vehicle, it is determined as a collision possible object, and if it is less than 30m, it is determined as a collision and accidental object.

이와 같이 사람 및 장애물을 판단하여 사람 및 장애물 판단부(42)로부터 소정의 출력신호가 발생되면 상기 데이터 처리 컴퓨터(4)내의 제어신호 발생부(43)에서는 구명장치 등과 같은 안전장치(C) 제어를 위해 신호를 발생시킨다.As described above, when a predetermined output signal is generated from the person and obstacle determination unit 42 by determining the person and the obstacle, the control signal generator 43 in the data processing computer 4 controls the safety device C such as a lifesaving device. Generate a signal for

즉, 상기 사람 및 장애물 판단부(42)에서 판단한 결과 감지된 물체가 충돌 및 돌발 물체로 판정되었으면 상기 제어신호 발생부()에서는 공지된 안전장치(C)에 작동신호를 발생시키고, 감지된 물체가 궤도 차량의 30m 내지 50m의 범위내에 존재하면 경보음과 같은 안전신호를 발생시키거나 일정 시간(t) 경과후 안전장치(C) 동작 신호를 발생시킬 수 있다. That is, when it is determined by the person and obstacle determination unit 42 that the detected object is determined to be a collision or accident, the control signal generator generates an operation signal to the known safety device C, and detects the object. Is within the range of 30m to 50m of the tracked vehicle, it is possible to generate a safety signal such as an alarm sound or to generate a safety device (C) operation signal after a predetermined time (t).

여기서 상기 일정시간 t는 다음의 수학식 3을 이용하여 구할 수 있다.Here, the predetermined time t may be obtained by using Equation 3 below.

t(s) = [감지된 물체까지의 거리(m)]/[궤도 차량 속도(m/s)]t (s) = [distance to detected object (m)] / [track vehicle speed (m / s)]

한편 상기에 있어서 안전장치(C)는 기 알려진 에어백과 같은 구명장치와 충돌경보장치를 포함하는 것으로 이들의 상세한 도면이나 작동 원리 또는 작동 상태 등의 도시 및 설명을 생략한다.Meanwhile, in the above, the safety device C includes a lifesaving device such as a known air bag and a collision warning device, and thus, detailed drawings, operating principles, and operating states thereof will be omitted.

이상에서 본 발명의 바람직할 실시예에 대해 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 명백할 것이다.Although preferred embodiments of the present invention have been described above, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications are possible without departing from the spirit and scope of the present invention.

본 발명에 의하면 고속으로 주행하는 궤도차량에 있어서 궤도 차량 전방의 원거리 및 근거리에 있는 사람 및 장애물에 대한 정확한 형상 정보와 거리 정보를 획득할 수 있는 감지 시스템을 제공함으로써, 고속으로 주행하는 궤도 차량에 정확한 긴급 상황 및 정확한 충돌 기준을 제공하는데 사용할 수 있어 선로 상의 사람 및 장애물을 조기에 발견하고 에어백 등의 구명 장치, 충돌 경보 장치 등의 안전장치가 적기에 작동되도록 하여 인명의 상해 및 치사율을 대폭 줄일 수 있는 등의 효 과가 있다. According to the present invention, by providing a sensing system capable of acquiring accurate shape information and distance information of long distance and near people and obstacles in front of a track vehicle in a track vehicle traveling at high speed, It can be used to provide accurate emergency situations and accurate crash standards, helping to early detection of people and obstacles on the track, and ensuring that safety devices such as airbags and crash alarms are activated in a timely manner, significantly reducing personal injury and fatality rates. This can be an effect.

Claims (6)

궤도차량이 주행하는 선로상의 사람 및 장애물을 감지하기 위한 시스템에 있어서,In the system for detecting people and obstacles on the track that the tracked vehicle, 상기 궤도 차량의 선두부 하단부에 설치되어 선로 전방의 근거리 감지 데이터를 생성시키는 근거리 감지 데이터 생성 수단과; Short-range sensing data generating means installed at a lower end of the head of the track vehicle to generate short-range sensing data in front of the track; 상기 궤도차량의 선두부 상단에 설치되어 선로 전방의 원거리 감지 데이터를 생성시키는 원거리 감지 데이터 생성수단과; Remote sensing data generating means installed at an upper end of the track vehicle and generating remote sensing data in front of the track; 상기 근거리 감지 데이터 생성 수단과 원거리 감지 데이터 생성 수단으로부터 각각 감지된 데이터를 융합시켜 물체의 위치 및 거리 정보를 계산함은 물론 이렇게 계산된 물체 정보로부터 해당 물체가 궤도 차량에 충돌할 것인지 여부를 판단하여 안전장치로 구동신호를 선택적으로 발생시키는 데이터 처리 컴퓨터;로 구성한 것을 특징으로 하는 주행하는 궤도차량에서의 선로 상 사람 및 장애물 감지 시스템.By calculating the position and distance information of the object by fusing the sensed data from the short range sensing data generating means and the remote sensing data generating means, and determining whether the object will collide with the tracked vehicle from the calculated object information. And a data processing computer for selectively generating a drive signal with a safety device. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 원거리 감지 데이터 생성수단은 3D 레이저 스캐너 및 원거리 탐지용 2D레이저 스캐너 중 하나 이상을 포함하고, 상기 근거리 감지 데이터 생성수단은 근거리 탐지용 2D 레이저스캐너 및 쌍안카메라 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 주행하는 궤도 차량에서의 선로 상 사람 및 장애물 감지 시스템.The remote sensing data generating means includes at least one of a 3D laser scanner and a 2D laser scanner for remote sensing, and the near sensing data generating means includes at least one of a 2D laser scanner and a binocular camera for near sensing. On-track people and obstacle detection systems in driving tracked vehicles. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 데이터 처리 컴퓨터는,The data processing computer, 원거리 감지 데이터 생성수단으로부터 측정된 데이터들과 근거리 감지 데이터 생성수단으로부터 측정된 데이터를 기반으로 데이터 샘플링을 행하고, 샘플링된 데이터 집합을 월드 모델로 표현하여 센서 융합 및 월드 모델링부와;A sensor fusion and world modeling unit for performing data sampling based on the data measured from the remote sensing data generating unit and the data measured from the short range sensing data generating unit, and expressing the sampled data set as a world model; 상기 센서 융합 및 월드 모델링부에서 생성된 월드 모델을 기반으로 사람 및 장애물을 판단하는 사람 및 장애물 판단부;를 구비한 것을 특징으로 하는 주행하는 궤도차량에서의 선로 상 사람 및 장애물 감지 시스템.And a person and an obstacle determining unit determining a person and an obstacle based on the world model generated by the sensor fusion and the world modeling unit. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 데이터 처리 컴퓨터는 상기 사람 및 장애물 판단부에서 판단한 결과에 대응하여 안전장치에 구동 제어신호를 발생시키는 제어신호 발생부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 주행하는 궤도차량에서의 선로 상 사람 및 장애물 감지 시스템.The data processing computer further includes a control signal generator for generating a driving control signal to a safety device in response to a result determined by the person and the obstacle determining unit. . 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 3D 레이저 스캐너와 상기 데이터 처리 컴퓨터 사이에는 LAN 인터페이스가 설치되고, 상기 2D 레이저 스캐너와 상기 데이터 처리 컴퓨터 사이에는 RS-422 인터페이스가 설치되고, 상기 쌍안 카메라와 상기 데이터 처리 컴퓨터 사이에는 USB 또는 IEEE 1394 인터페이스가 설치된 것을 특징으로 하는 주행하는 궤도차량에서의 선로 상 사람 및 장애물 감지 시스템. A LAN interface is installed between the 3D laser scanner and the data processing computer, an RS-422 interface is installed between the 2D laser scanner and the data processing computer, and a USB or IEEE 1394 is provided between the binocular camera and the data processing computer. Human and obstacle detection system on a track in a traveling track vehicle characterized in that the interface is installed. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 근거리 감지 데이터 생성 수단 및 상기 원거리 감지 데이터 생성 수단에서의 상기 근거리 및 원거리는, 상기 궤도 차량의 주행 속도와 상기 근거리 감지 데이터 생성 수단 및 상기 원거리 감지 데이터 생성 수단의 관측 가능 범위를 기준으로 정해지는 것을 특징으로 하는 주행하는 궤도차량에서의 선로 상 사람 및 장애물 감지 시스템.The short range and the long range in the short range sensing data generating means and the long range sensing data generating means are determined based on the traveling speed of the tracked vehicle and the observable range of the short range sensing data generating means and the long range sensing data generating means. A system for detecting people and obstacles on a track in a traveling track vehicle.
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