KR101062431B1 - 자석을 이용한 자동주행 안내 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자석을 이용한 자동주행 안내 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 자석을 이용한 자동주행 안내 시스템은 차량이 운행되는 도로에 자계세기를 가지는 주행자석을 소정의 간격으로 매설하여 형성하는 주행 안내선부, 차량에 배치되고 자계세기를 판별하는 동시에 주행자석의 위치를 검출하는 주행자석 위치센서부, 주행자석 위치센서부에서 검출된 위치정보를 통해 차량과 주행 안내선부 간의 이탈거리와 방향각도를 산출하는 주행안내 인식부 및 주행안내 인식부에서 산출된 주행정보를 통해 차량의 조향각과 구동속도를 제어하여 차량이 주행 안내선부를 추적하도록 하는 주행제어부를 포함한다.
센서, 자석, 자계세기

Description

자석을 이용한 자동주행 안내 시스템{Automatic Driving Guidance System Using Magnets}
본 발명은 자석을 이용한 자동주행 안내 시스템에 관한 것이다.
종래의 자동 주행하는 기술은 주행하고자 하는 경로에 전자기 유도선을 매설하고 이를 전자유도센서를 이용하여 감지함으로써 도로나 경로의 위치를 인식하였다.
이러한 방법은 전자기 유도선을 매설하기 위해 도로나 경로를 주행방향으로 파내고 다시 포장해야 하므로 공사비용이 높아질 뿐만 아니라 전자기 유도선에는 전자기 유도파를 발생하기 위해 전기신호를 공급해야 하므로 추가적인 설비가 필요하기 때문에 공사비용이 증가하는 문제점이 있었다.
본 발명의 실시 예는 도로에 일정 거리마다 주행자석을 매설함으로써 도로 전체를 훼손하지 않고, 자석이 매설되는 극히 일부분만 구멍을 내고 매설하므로 공사비용이 적게 들면서 전기신호를 공급할 필요가 없으므로 추가적인 설비가 필요 없는 자석을 이용한 자동주행 안내 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 자석을 이용한 자동주행 안내 시스템은 차량이 운행되는 도로에 자계세기를 가지는 주행자석을 소정의 간격으로 매설하여 형성하는 주행 안내선부, 차량에 배치되고 자계세기를 판별하는 동시에 주행자석의 위치를 검출하는 주행자석 위치센서부, 주행자석 위치센서부에서 검출된 위치정보를 통해 차량과 주행 안내선부 간의 이탈거리와 방향각도를 산출하는 주행안내 인식부 및 주행안내 인식부에서 산출된 주행정보를 통해 차량의 조향각과 구동속도를 제어하여 차량이 주행 안내선부를 추적하도록 하는 주행제어부를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 자석을 이용한 자동주행 안내 시스템은 도로나 경로에 일정 거리마다 주행자석을 매설하는 방식으로 도로 전체를 훼손하지 않고 주행자석이 매설되는 극히 일부분만 구멍을 내어 매설하므로 공사비용을 절감할 수 있는 효과가 있다. 또한, 전기신호를 공급할 필요가 없으므로 추가적인 설비가 필요 없기 때문에 전체 공사비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 자석을 이용한 자동주행 안내 시스템은 차량의 주행기준제어 따라 기준위치를 변화시킴으로써 장애물을 회피하여 부드럽게 주행할 수 있으며, 이웃하는 주행 안내선부로 주행 변경할 수 있어 주행의 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도 1 내지 도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 자동주행 안내 시스템을 설명하기 위한 것이고, 도 3 내지 도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 주행 안내선부에 매설된 주행자석와 주행자석 위치센서부를 설명하기 위한 것이고, 도 6 내지 도 8은 본 발명의 일실시 예에 따른 주행자석 위치센서부, 주행안내 인식부 및 주행제어부를 설명하기 위한 것이다.
도 1 내지 도 2를 살펴보면, 본 발명의 일실시 예에 따른 자동주행 안내 시스템은 주행 안내선부(100), 주행자석 위치센서부(300), 주행안내 인식부(400) 및 주행제어부(500)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 도 1의 (a)는 본 발명의 일실시 예에 따라 주행 안내선부(100)를 주행하는 차량(200)을 나타낸 것이고, 도 1의 (b)는 주행 안내선 부(100)를 주행하는 차량(200)의 단면을 나타낸 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 주행 안내선부(100)와 차량(200)에 배치되는 주행자석 위치센서부(300), 주행안내 인식부(400) 및 주행제어부(500)를 블록도로 나타낸 것이다.
주행 안내선부(100)는 차량(200)이 운행되는 도로에 자계세기를 가지는 주행자석(110)을 소정의 간격으로 매설하여 형성할 수 있다. 즉, 주행 안내선부(100)는 차량(200)이 운행되는 도로에 소정의 자계세기를 가지는 주행자석(110)을 일정 간격으로 매설하여 형성될 수 있다. 이와 같이, 주행자석(110)을 매설함으로써 도로 전체를 훼손하지 않고, 주행자석(110)이 매설되는 극히 일부분만 구멍을 내어 매설할 수 있다. 이에 따라, 공사비용이 절감될 수 있다.
또한, 주행 안내선부(100)는 도로 상황 또는 도로에 대한 정보를 차량(200)에 제공할 수 있다. 즉, 주행 안내선부(100)는 도로 상황 또는 도로에 대한 정보가 담긴 칩을 주행자석(110)과 함께 매설함으로써, 차량(200)에 다양한 정보를 제공할 수 있다. 예를 들어, 도로에 횡단보도가 배치되면, 배치된 횡단보도가 있는 몇 십 미터 또는 몇 백 미터 전에 횡단보도가 있다는 것을 차량(200)에 제공함으로써, 차량(200)에 안전운행을 할 수 있도록 하는 것이다. 또는 도로가 급격한 커브가 있는 경우, 어린이 보호지역 있는 경우 등등 미리 도로 상황 또는 도로에 대한 정보를 차량(200)에 제공함으로써, 안전운행을 유도할 수 있다.
주행자석 위치센서부(300)는 차량(200)에 배치되고, 자계세기를 판별하는 동시에 주행자석(110)의 위치를 검출할 수 있다. 즉, 주행자석 위치센서부(300)는 진행하는 차량(200)의 앞부분에 배치되어 주행 안내선부(100)에 매설된 주행자 석(110)의 위치를 검출하는 동시에 자계세기를 판별할 수 있다. 이러한, 주행자석 위치센서부(300)는 차량(200)에 적어도 하나 이상이 배치될 수 있다. 이에 따라, 차량(200)의 앞, 뒤, 옆 등등 적어도 하나 이상이 주행자석 위치센서부(300)가 차량(200)에 배치되어 주행 안내선부(100)에 매설된 주행자석(110)의 자계세기를 더욱 효율적으로 판별할 수 있을 뿐만 아니라 더욱 정확하게 주행자석(110)의 위치를 검출할 수 있다.
주행안내 인식부(400)는 주행자석 위치센서부(300)에서 검출된 위치정보를 통해 차량(200)과 주행 안내선부(100) 간의 이탈거리와 방향각도를 산출할 수 있다. 주행안내 인식부(400)는 주행자석 위치센서부(300)에서 검출된 위치정보를 통해 도로를 진행하고 있는 차량(200) 위치와 주행 안내선부(100)에 매설된 주행자석(110)의 위치를 감지하여 차량(200)이 주행 안내선부(100) 간의 이탈거리와 방향각도를 실시간의 산출할 수 있다.
또한, 주행안내 인식부(400)는 차량(200)이 설정된 이탈거리를 벗어나거나 설정된 방향각도를 벗어나면 사용자에게 경고할 수 있다. 즉, 주행안내 인식부(400)는 주행하는 차량(200)이 사용자 또는 차량(200) 제작자가 설정한 오차범위 내를 벗어나면 경고를 하여 사용자에게 알릴 수 있다. 이때, 경고는 경고음을 울리거나 차량(200) 내에 설치된 오디오 또는 네비게이션 등을 통해 사용자에게 알릴 수 있다.
주행제어부(500)는 주행안내 인식부(400)에서 산출된 주행정보를 통해 차량(200)의 조향각과 구동속도를 제어하여 차량(200)이 주행 안내선부(100)를 추적 하도록 할 수 있다. 즉, 주행제어부(500)는 주행안내 인식부(400)에서 주행정보를 수집하여 수집된 주행정보를 산출하여 차량(200)의 조향각에 따라 핸들을 제어하고 구동속도를 제어함으로써, 차량(200)이 주행 안내선부(100)를 안정적으로 추적하도록 하는 것이다. 예를 들어, 주행제어부(400)는 주행안내 인식부(400)를 통해 전방 몇 십 미터 앞에 곡선도로가 있다는 주행정보를 수집한 후 이를 기준으로 주행정보를 산출할 수 있다. 이에 주행하는 차량(200)이 곡선도로로 진입하기 전에 구동속도를 줄이고 차량(200)의 조향각에 따라 핸들을 제어하여 차량(200)이 주행 안내선부(100)를 추적하여 곡선도로를 안전하게 주행하도록 하는 것이다.
지금까지 설명한 본 발명의 일실시 예에 따른 주행 안내선부(100), 주행자석 위치센서부(300), 주행안내 인식부(400) 및 주행제어부(400)에 대한 자세한 설명은 도 3 내지 도 8을 통해 후술하기로 한다.
도 3을 살펴보면, 본 발명의 일실시 예에 따른 주행자석 위치센서부(300)에서 측정된 주행자석의 자계세기를 나타낸 것이다.
먼저, 주행 안내선부(100)에 매설된 검출이 가능한 범위의 자계세기를 가지는 주행자석(110)은 주행자석(110)의 표면으로부터 10cm 이상 30cm 이하의 높이에서 수직자계의 세기가 500 mG 이상 3000 mG 이하 일 수 있다.
이때, 주행자석 위치센서부(300)는 차량(200)의 아랫면에 배치될 수 있고, 지면으로부터 10cm 이상 30cm 이하의 높이를 가질 수 있으며, 검출되는 자계세기를 이용하여 주행자석(110)의 위치를 검출할 수 있다.
즉, 주행 안내선부(100)의 주행방향으로 설치된 주행자석(110)은 주행자석 위치센서부(300)가 측정할 수 있는 범위의 자계세기를 가져야 하는 것이다. 예를 들어, 주행자석(110)의 자계세기가 큰 경우(a) 자계신호는 주행자석 위치센서부(300)의 최대측정범위를 넘어가므로 주변의 여러 개의 주행자석(110)의 위치가 계산되어 정확한 주행자석(110)의 위치 판별이 어려울 수 있다. 또한, 자계세기가 작은 경우(b) 자계신호는 최소측정범위보다 작으므로 주행자석(110)의 위치를 검출할 수 없다. 이에 따라, 주행자석(110)의 자계세기가 적절한 경우(c) 자계신호는 주행자석 위치센서부(300)의 최소측정범위 이상 최대측정범위 이하의 자계세기에 포함될 때이다.
도 4를 살펴보면, 자계세기의 미검출구간과 차량(200)의 기하 특성에 따른 주행자석간 거리와 각도를 선정하는 것을 나타낸 것이다.
주행 안내선부(100)에 주행자석을 일정간격으로 설치할 경우 주행자석(110) 사이에는 자계가 검출되는 자계측정영역은 주행자석의 위치가 검출되는 주행자석감지구간(m)과 검출되지 않는 주행자석불감지구간(n)이 존재할 수 있다. 주행자석불감지구간(n) 동안 주행하는 차량(200)은 주행자석(110)의 위치에 대한 주행정보가 없이 주행해야 한다. 지속적인 주행안내를 위해서 차량(200)은 선행 주행자석(110)의 위치정보가 없어진 다음 후행 주행자석(110)의 위치를 필히 감지해야 한다. 이에 따라, 주행자석(110) 간의 간격은 차량(200)이 주행하면서 연속적으로 주행자석(110)의 위치를 검출할 수 있도록 충분히 가까운 거리를 유지해야 한다. 이 유지 간격은 자석의 자계세기와 자계측정영역에 따라 변동할 수 있다.
따라서, 주행 안내선부(100)는 주행자석(110)의 간격을 자석의 자계측정영역 에 따라 다르게 매설할 수 있다. 예를 들어, 자계측정영역이 넓은 자석이 매설된 선행 주행자석(110)과 후행 주행자석(110) 간의 간격은 자계측정영역이 좁은 자석이 매설된 선행 주행자석(110)과 후행 주행자석(110) 간의 간격보다 길 수 있다.
또한 주행 안내선부(100)는 주행도로의 곡선률에 따라 주행자석(11)의 간격을 다르게 매설하여야 한다. 직선구간에서는 선행 주행자석(110)과 후행 주행자석(110) 간의 간격을 길 수 있지만, 곡선구간에서는 선행 주행자석(110)과 후행 주행자석(110) 간의 간격을 짧게 할 수 있다.
또한, 주행 안내선부(100)는 주행자석(110)을 차량(200)이 주행 가능한 방향 내의 각도(d)로 매설하여야 한다. 즉, 주행 안내선부(100)는 선행 주행자석(110)과 후행 주행자석(110)이 이루는 각도는 차량(200)의 주행 경로를 이탈하지 않고 주행할 수 있는 범위내의 각도를 유지해야 한다. 차량(200)이 경로를 이탈하지 않고 선행 주행자석(110)에서 후행 주행자석(110)을 인식할 수 있는 설치 각도(d)는 차량(200)의 구조를 충분히 고려해야 한다.
도 5를 살펴보면, 본 발명의 일실시 예에 따른 주행자석 위치센서부(300)를 통해 차량(200)의 기준위치를 판별하는 것을 나타낸 것이다.
주행자석 위치센서부(300)는 주행자석(110)에서 발생되는 수직자계(e)를 측정할 수 있는 자계센서(310)를 수평방향으로 다수 개 배열한 구조를 가질 수 있다. 측정된 수직자계 중 최대치를 가지는 자계센서(310)의 위치가 주행자석(110)의 위치(l)로 감지될 수 있다. 이에 따라, 측정된 수직자계 중 최대치를 가지는 자계센서(310)를 차량(200)의 기준위치로 검출할 수 있다. 이러한 자계센서(310)는 홀센 서, 자기저항센서, 자기코일 등 중 적어도 어느 하나 일 수 있다.
도 6을 살펴보면, 본 발명의 일실시 예에 따른 차량(200)과 안내주행선부의 이탈거리 및 방향각도를 나타낸 것이다.
도 6의 (a)는 주행자석 위치센서부(300)를 차량(200)의 앞부분과 중간부분에 2 개 이상을 배치한 것이고, 도 6의 (b)는 주행자석 위치센서부(300)를 차량(200)의 앞부분과 뒷부분에 2개 이상을 배치한 것이다. 이와 같이, 차량(200)의 앞부분과 중간부분 또는 앞부분과 뒷부분에 적어도 2개 이상을 배치함으로써, 차량(200)과 주행 안내선부(100) 간의 이탈거리(g, h, i)를 감지할 수 있다. 2개의 이탈거리(g, h, i)를 이용하면 차량(200)의 중심에서의 차량이탈거리(g, h, i)와 차량방향각도(f)를 산출할 수 있다.
또한, 주행제어부(500)는 주행안내 인식부(400)에서 산출된 주행정보를 통해 차량(200)의 조향각과 구동속도를 제어하여 차량(200)이 주행 안내선부(100)를 추적하도록 하는 것이다. 즉, 주행제어부(500)는 산출된 주행정보인 차량이탈거리(g, h, i)와 방향각도(f)를 통해 차량(200)의 조향각과 구동속도를 제어할 수 있다.
도 7의 (a)를 살펴보면, 차량(200)의 좌측 또는 우측 기준을 따라 주행하는 것을 나타낸 것이다. 장애물을 비켜가야 하는 경우처럼 특별한 경우, 차량(200)은 도로의 좌측이나 우측에 붙어서 주행해야 한다. 즉, 주행제어부(400)는 주행제어기준을 통해 차량(200)의 주행제어기준(310a, 310b, 310c)를 이동하는 것이다. 이 경우 차량(200)의 주행제어기준을 원하는 좌측 또는 우측으로 이동시키면, 차량(200)은 달라진 주행제어기준(310a, 310b, 310c)을 기준으로 주행 안내선부(100)를 추적 하도록 주행하게 되며, 차량(200)의 주행제어기준(310a, 310b, 310c)이 이동하여 주행 안내선부(100)의 좌측 또는 우측으로 평행하게 이동한 상태로 주행할 수 있다.
예를 들어 주행제어기준이 중앙인 경우에는 주행 안내선부(100)가 차량(200)의 중앙에 위치하도록 주행할 수 있고, 주행제어기준이 좌측인 경우 주행 안내선부(100)가 차량(200)의 좌측에 위치하도록 주행할 수 있다.
도 7의 (b)를 살펴보면, 차량(200)을 주행 안내선부(100)를 변경하는 것을 나타낸 것이다. 주행제어부(400)는 사용자에 의해 설정된 추적경로에 따라 차량(200)을 좌우로 이동하여 차량(200)을 이웃하는 주행 안내선부(100a)로 이동할 수 있다. 즉, 차량(200)을 이웃하는 주행 안내선부(100a)로 이동시키고자 할 경우, 차량(200)의 기준위치(310a, 310b, 310c)를 주행 이동하고자 하는 주행 안내선부(100a)의 반대쪽으로 연속적으로 변화시킴으로써 이웃하는 주행 안내선부(100a)까지 부드럽게 주행 이동할 수 있다. 이웃하는 주행 안내선부(100a)가 검출되는 순간부터는 차량(200)의 기준위치(310a, 310b, 310c)를 정상적 기준위치로 변경시킴으로써 정상적인 주행을 할 수 있다.
예를 들어, 현재 주행 안내선부(100)에서 좌측 주행 안내선부(100a)로 차량(200)을 이동시키고자 할 경우, 주행제어기준을 우측으로 이동시키고, 좌측 주행 안내선부(100a)를 접하는 순간부터는 주행제어기준을 좌측으로 이동시킴으로써 자연스럽게 좌측 주행 안내선부(100)로 이동할 수 있는 것이다.
또한, 주행제어부(500)는 차량(200)을 이웃하는 주행 안내선부(100a)로 이동 하기 전에 미리 사용자에 알릴 수 있다. 차량(200) 안에 탑승한 사용자에게 차량(200)이 이동할 것을 미리 알림으로써, 사용자에게 더욱 편안한 승차감을 제공할 수 있다.
도 8은 차량(200)이 정차장에 진출입하는 것을 나타낸 것이다. 주행제어부(400)는 차량(200)을 주행 안내선부(100)의 좌 또는 우측으로 안내하거나 주차할 수 있다. 즉, 주행자석으로 구성되는 주행 안내선부(100)에서 주행자석을 적절히 배치하는 경우, 차량(200)이 정차 또는 주차할 수 있는 곳까지 부드럽게 안내 주행할 수 있다. 이때 차량(200)은 정차장과 매우 정밀한 이격거리를 두고 정차가 가능해져 탑승자가 편리하게 승차 또는 하차할 수 있는 것이다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시 예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다.
오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
도 1 내지 도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 자동주행 안내 시스템을 설명하기 위한 것이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 주행 안내선부에 매설된 주행자석와 주행자석 위치센서부를 설명하기 위한 것이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일실시 예에 따른 주행자석 위치센서부, 주행안내 인식부 및 주행제어부를 설명하기 위한 것이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>
100: 주행 안내선부 110: 주행자석
200: 차량 300: 주행자석 위치센서부
400: 주행안내 인식부 500: 주행 제어부

Claims (11)

  1. 차량이 운행되는 도로에 자계세기를 가지는 주행자석을 소정의 간격으로 매설하여 형성하는 주행 안내선부;
    상기 차량에 배치되고, 상기 자계세기를 판별하는 동시에 상기 주행자석의 위치를 검출하는 주행자석 위치센서부;
    상기 주행자석 위치센서부에서 검출된 위치정보를 통해 상기 차량과 상기 주행 안내선부 간의 이탈거리와 방향각도를 산출하는 주행안내 인식부; 및
    상기 주행안내 인식부에서 산출된 주행정보를 통해 상기 차량의 조향각과 구동속도를 제어하여 상기 차량이 상기 주행 안내선부를 추적하도록 하는 주행제어부;를 포함하고,
    상기 주행안내 인식부는 상기 차량이 설정된 상기 이탈거리를 벗어나거나 설정된 상기 방향각도를 벗어나면 사용자에게 경고하고,
    상기 주행제어부는 상기 차량 좌우방향에 설정된 주행제어기준을 따라 상기 주행 안내선부를 추적하고,
    상기 주행제어부는 상기 사용자에 의해 설정된 추적경로에 따라 상기 차량을 좌우로 이동하여 상기 차량을 이웃하는 상기 주행 안내선부로 이동하는 것을 특징으로 하는 자석을 이용한 자동주행 안내 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 주행 안내선부는 상기 도로 상황 또는 상기 도로에 대한 정보를 상기 차량에 제공하는 것을 특징으로 하는 자석을 이용한 자동주행 안내 시스템.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 주행자석이 가지는 자계세기는 10cm 이상 30cm 이하의 높이에서 500 mG 이상 3000 mG 이하인 것을 특징으로 하는 자석을 이용한 자동주행 안내 시스템.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 주행 안내선부는 상기 주행자석의 간격을 상기 자석의 자계세기와 주행안내선부의 곡선률에 따라 다르게 매설하는 것을 특징으로 하는 자석을 이용한 자동주행 안내 시스템.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 주행 안내선부는 상기 주행자석을 상기 차량이 주행 가능한 방향 내의 각도로 매설하는 것을 특징으로 하는 자석을 이용한 자동주행 안내 시스템.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 주행자석 위치센서부는 적어도 하나 이상 상기 차량에 배치되는 것을 특징으로 하는 자석을 이용한 자동주행 안내 시스템.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 주행제어부는 상기 차량을 이웃하는 상기 주행 안내선부로 이동하기 전에 미리 상기 사용자에 알리는 것을 특징으로 하는 자석을 이용한 자동주행 안내 시스템.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 주행제어부는 상기 차량을 상기 주행 안내선부의 좌 또는 우측으로 안내하거나 주차하는 것을 특징으로 하는 자석을 이용한 자동주행 안내 시스템.
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