KR101921264B1

KR101921264B1 - 지하철 운행 구간에 대한 전파세기 측정 방법과 그 방법을 위한 장치

Info

Publication number: KR101921264B1
Application number: KR1020170148282A
Authority: KR
Inventors: 이광주; 송준석
Original assignee: 에이미파이(주)
Priority date: 2017-11-08
Filing date: 2017-11-08
Publication date: 2019-02-13
Also published as: WO2019093733A1; JP2021502577A; US20200266906A1; US11469836B2

Abstract

본 발명에 따른 전파 측정장치는, 장치의 주위에서 발생되는 소리에 대해, 일정 주기로 그 주기 동안의 소리의 주파수 분포정보를 구하는 사운드 분석부와, 측정되는 전파 세기를 측정 시점정보와 함께 스토리지부에 저장하는 제어부를 포함하여 구성된다. 그리고, 상기 제어부는, 일정 주기마다 획득되는 상기 주파수 분포정보에 대해서, 지정된 목표 대역을 분할한 각 서브대역마다, 예를 들어 10Hz 대역폭을 단위로 최대 크기의 주파수 성분을 갖는 단위대역을 찾아서 우세역(優勢域)으로 마크하고, 각 서브대역마다 우세역이 마크된 상기 주파수 분포정보를 기 지정된 시간에 해당하는 만큼 취합하여 구성한 우세역 분포표에서 우세역의 분포형태를 확인하여, 가속음 등에 해당하는 특정의 분포패턴이 있는 것으로 확인되면, 그 분포패턴이 나타난 시각을 기준으로 지정된 시간격 이후의 시점에 최 근접된 측정 시점 정보를 갖는 측정된 전파 세기를 승강장 또는 터널 구간의 시작점에서 측정된 것으로 마크함으로써, 승강장과 터널 구간의 경계점이 식별되게 한다.

Description

지하철 운행 구간에 대한 전파세기 측정 방법과 그 방법을 위한 장치 {Method for measuring magnitude of radio wave along subway line, and an apparatus for said method}

본 발명은, 전자파와 같은 전파, 특히 지하철이 운행되는 지하 역사(station)와 터널에서의 전파의 세기를 운행되는 지하철에 탑승하여 측정할 수 있게 하는 방법과 장치에 관한 것이다.

전자기파는 우리가 사용하고 있는 전자제품 뿐만 아니라 지하철과 같은 교통수단 및 전력선 그리고 휴대폰 등에서 발생하고 있어서 전자기파( 본 명세서에서는, '전자파'로 칭하기도 한다. )에의 노출은 일상 생활에서 피하기가 사실상 어렵다.

전자파는 장기간 노출되는 경우, 사람에게 두통, 현기증, 근육통 및 스트레스 증가를 유발시키고, 전자파에의 노출이 지속되는 경우 암과 같은 치명적인 질병을 유발시킬 수도 있다는 사실이 보고되고 있다.

이러한 전자파의 위해성으로 인해, 사람들은 일상 생활속에서 가능한한 전자제품과 멀리 떨어져 있을려고 하거나, 전자파를 흡수한다고 알려진 제품이나 식물을 구비하는 등, 전자파의 영향으로부터 벗어나고자 하는 노력을 의식적으로 하기도 한다.

하지만, 이와 같은 사람들의 개별적 노력에 의해서도 사회 생활 속에서는 전자파의 영향으로부터 자유롭기는 사실상 어렵다. 예를 들어, 지하철 등과 같은 교통수단을 이용할 때는, 그러한 교통수단과 운용시설에서 발생되는 전자파에 어쩔수 없이 노출될 수 밖에 없는 것이다.

따라서, 전자파로부터 시민의 건강을 지키기위해서는 국가, 지방정부 또는 공공기관 등이 그러한 공공의 시설물에서 발생되는 전자파를 억제시키는 것이 필요하다. 최근에는, 서울에서 운용되고 있는 지하철이 국제기준치의 5배 이상 높은 전자파를 방출한다는 등의 연구가 보고되고 있기도 하여, 이러한 필요성은 더욱 부각되고 있다.

그런데, 시민의 건강을 위해서, 공공의 시설물, 특히 교통 시설물의 폐쇄된 지하공간에서의 전자파 발생을 억제하기 위해서는, 먼저 발생되는 전자파의 세기를 측정하는 것이 중요하며, 어떤 공간에서 어느 정도의 전자파 세기가 검출되는 지를 파악하는 것도 매우 중요하다. 시민들이 이동 동안에 머무르게 되는 시간이, 어떤 지하 공간이냐에 따라 다르고, 그에 따라 노출되는 전자파 세기의 위해(危害) 기준치도 달라지기 때문이다. 즉, 지하철의 경우, 시민들이 전동차량을 기다리는 지하역사(station), 즉 승강장과 차량을 탑승한 채로 지나게 되는 터널 구간에서의 위해(危害) 기준치는 다르게 관리될 수 있다.

이와 같은 이유로, 지하철의 운행 경로에 대해서, 지하역사, 즉 승강장과 터널 구간을 구분하여 전자파를 측정할 필요가 있다. 지하역사와 터널 구간을 구분하면서 전자파를 측정하는 현재의 방법은, 전자파 측정장치를 전동차량에 실어서 그 전동차량이 노선을 따라 운행하는 동안 전자파를 측정하게 하고, 그 측정장치의 운용자가 전동차량이 터널 구간에 진입할 때, 그리고 지하역사로 진입할 때( 즉, 터널 구간으로부터 진출할 때 )에 수동적으로 측정장치에 신호를 인가함으로써 측정되는 전자파 세기에 터널 구간과 지하역사의 경계가 마크(mark)되도록 하고 있다.

하지만, 이와 같은 수동적으로 지하역사와 터널 구간을 구분시키는 방법은, 그 결정된 경계가, 경게에 대해 정해진 기준( 예를 들어, 승강장 종단으로부터 수미터 내외로 지정된 거리까지를 승강장으로 구분 )과 정확히 일치하기가 어렵고, 또한 마크되는 경계가 각 역마다 달라짐으로써 일관성에 문제가 된다. 더욱이, 운용자의 실수나 부주의로 인하여 그 경계점이 상당히 지연 설정되면서 얻은 측정 정보에 기반하는 경우에는 승강장 등에 대한 전자파 관리에 헛점이 생기게 된다.

이와 같이 운용자의 수동적 조작에 의해 경계를 지정하는 방법에 의하여, 지하역사와 터널 구간을 정확하게 구분하여 측정된 전자파 세기 정보를 얻기 위해서는, 지하역사와 터널 구간의 경계 지점이 일관성 있게 지정된 것으로 보일 때까지 수회 정도 반복하여 측정하여야 한다. 하지만, 서울의 경우에만 지하철 역이 수백개에 이르기 때문에 개별 역마다 지하역사의 경계점이 동일하게 얻어지도록 운용자가 수동적으로 마크하면서 반복 측정하는 것은 현실적으로 가능하다고 볼 수 없다.

본 발명은, 지하역사와 터널 구간의 경계를 자동적으로 구분하면서 지하철 운행 경로에서의 전파 세기를 측정할 수 있게 하는 방법 및 장치를 제공하는 것에 일 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 운행하는 지하철 차량 및 그 주변에서 발생되는 사운드로부터 지하역사와 터널구간의 경계를 구분할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 운행하는 지하철 차량에 탑승한 채로 이동하면서 지하역사와 터널구간의 경계를 정확하게 구분할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은, 상기 명시적으로 서술된 목적에 국한되는 것은 아니며, 본 발명에 대한 구체적이고 예시적인 하기의 설명에서 도출될 수 있는 효과를 달성하는 것을 그 목적에 당연히 포함한다.

본 발명의 일 측면에 따른, 운행하는 전동차량 내에서 지하철 운행 경로에 대한 전파를 측정하기 위한 측정장치는, 상기 장치의 주위에서 발생되는 소리에 대해, 일정 주기로 그 주기 동안의 소리의 주파수 분포정보를 구하는 사운드 분석부와, 측정된 정보를 저장하기 위한 스토리지부와, 측정된 전파 세기를 수신하여 측정 시점정보와 함께 상기 스토리지부에 저장하도록 구성되고, 또한, 상기 주기마다 획득되는 상기 주파수 분포정보에 대해서, 지정된 목표 대역을 분할한 각 서브대역마다 기준 대역폭을 단위로 최대 크기의 주파수 성분을 갖는 단위대역을 찾아서 우세역(優勢域)으로 마크하고, 상기 서브대역마다 우세역이 마크된 상기 주파수 분포정보를 기 지정된 시간에 해당하는 만큼 취합하여 구성한 우세역 분포표에서 우세역의 분포형태를 확인하여, 기 설정된 고유 패턴에 매칭(matching)되는 분포패턴이 있는 것으로 확인되면, 그 분포패턴이 나타난 시각을 기준으로 지정된 시간격 이후의 시점을 경계 시점으로 결정한 후에, 상기 스토리지부에 저장되는 전파 세기들에서, 상기 경계 시점에 최 근접된 측정 시점정보를 갖는 전파 세기를 승강장 또는 터널 구간의 시작점에서 측정된 전파 세기로 식별되게 하는 정보를 기록하도록 구성된 제어부를 포함하여 구성된다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 상기 제어부는, 구성하는 우세역 분포표들 중 어느 하나의 분포표에서, 전동차량이 가속할 때 발생하는 소리에 대해 파악된 제 1고유 패턴에 매칭되는 분포패턴이 검출된 경우에는, 상기 경계 시점에 최 근접된 측정 시점정보를 갖는 전파 세기를 터널 구간의 시작점에서 측정된 전파 세기로, 전동차량이 감속할 때 발생하는 소리에 대해 파악된 제 2고유 패턴에 매칭되는 분포패턴이 검출된 경우에는, 상기 경계 시점에 최 근접된 측정 시점정보를 갖는 전파 세기를 승강장의 시작점에서 측정된 전파 세기로 식별되게 하는 정보를 기록한다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 상기 제어부는, 상기 어느 하나의 분포표에서 상기 제 1고유 패턴에 매칭되는 분포패턴이 검출된 경우에는, 그 검출에 앞서, 출발직전 전동차랑에서 발생되는 소리에 의한 특정 신호가 검출되었는 지의 추가 조건의 만족 여부에 따라, 상기 시간격의 크기를 달리하여 상기 경계 시점을 결정한다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 상기 제어부는, 상기 어느 하나역 분포표에서 상기 제 2고유 패턴에 매칭되는 분포패턴이 검출된 경우에는, 그 검출 후부터 지정된 시간 내에, 정차 직후 전동차랑에서 발생되는 소리에 의한 특정 신호가 검출되는 지의 추가 조건의 만족 여부에 따라, 상기 시간격의 크기를 달리하여 상기 경계 시점을 결정한다.

전술한 실시예들에서, 상기 특정 신호는, 전동차량이 출발하는 것을 또는 정차한 것을 승객들에게 알리기 위해 발생시키는 특정 음(音)이고, 상기 제어부는, 상기 특정 음에 대해 파악된 제 3고유 패턴에 매칭되는 분포패턴이 구성하는 상기 우세역 분포표들에서 검출되는 지를 통해 상기 특정 음을 검출할 수도 있다. 그리고, 상기 제 1고유 패턴과 상기 제 2고유 패턴에 매칭되는 분포패턴을 찾기 위한 우세역 분포표를 구성할 때와, 상기 제 3고유 패턴에 매칭되는 분포패턴을 찾기 위한 우세역 분포표를 구성할 때에, 상기 서브대역의 폭과 상기 목표 대역을 서로 다르게 적용한 조건하에서하여 구성할 수도 있다.

또한, 전술한 실시예들에서, 상기 특정 신호는, 전동차량의 도어가 열리거나 닫힐 때에 그 전동차량의 객실에서 들리는 소리에서 나타나는 크기의 변화이고, 상기 제어부는, 상기 사운드 분석부가 검출하는 주위의 소리가 일정 시간내에서 지정된 기준치 이상 변할 때에, 상기 특정 신호가 검출된 것으로 판별할 수도 있다. 여기서, 상기 일정 시간은 상기 기 지정된 사간과 동일 시간일 수 있으며, 상기 제어부는, 상기 일정 시간을 반분(半分)한 전반부와 후반부의 총 소리세기를 각각 구하고, 그 총 소리세기 간의 차이가 상기 기준치 이상일 때에, 상기 특정 신호가 검출된 것으로 판별한다. 본 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 전반부의 총 소리세기가 상기 후반부의 총 소리세기보다 상기 기준치 이상 더 크면, 전동차량의 도어가 닫힘에 따라 상기 특정 신호가 검출된 것으로, 상기 전반부의 총 소리세기가 상기 후반부의 총 소리세기보다 상기 기준치 이상 더 작으면, 전동차량의 도어가 열림에 따라 상기 특정 신호가 검출된 것으로 판별한다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 상기 제어부는, 승강장 시작점에서 측정된 것으로 식별되게 하는 정보가 기록된 전파 세기로부터 터널 구간의 시작점에서 측정된 것으로 식별되게 하는 정보가 기록된 전파 세기 직전 까지의 측정된 전파 세기들에 대해서, 해당 승강장의 지하철 역을 고유하게 식별케 하는 역 식별정보( 예를 들어, 역명 또는 역 번호 )를 연계하여 기록한다. 본 실시예에서는, 상기 측정장치는, 특정의 신호 방식에 의헤 제한된 장소내에서 국부적으로(locally) 무선 통신망을 제공하는 접속점에 연결하여 통신할 수 있는 통신부를 더 포함하여 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 제어부는, 각 지하철 역의 승강장에 설치되어 있는 접속점들에 대한 목록정보에서 상기 통신부로부터 전달되는 접속점에 대한 고유 식별정보를 검색함으로써, 상기 해당 승강장에 대한 상기 역 식별정보를 획득한다. 다르게는, 상기 측정장치가 상기 전동차량의 차창 밖을 촬영하기 위한 촬영부와, 상기 촬영되는 영상신호에 대해 문자인식 알고리즘을 적용하여 그 영상신호에서 문자정보를 추출하도록 구성된 영상 분석부를 더 포함혀여 구성될 수 있으며, 이 경우에는, 상기 제어부는, 상기 추출되는 문자정보를 상기 역 식별정보로 사용하며, 상기 영상 분석부는, 상기 영상신호로부터 영상 프레임의 모션벡터(motion vector)를 구하면서 모션벡터의 크기가 일정 시간 이상동안 0으로 유지될 때에 촬영된 영상신호로부터 문자정보를 추출할 수도 있다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 상기 제어부는, 상기 통신부로부터 식별정보가 제공되는 임의 접속점이 지하철 역의 승강장에 설치된 것인 지를 확인하고, 지하철 승강장에 설치된 것으로 확인될 때는, 상기 임의 접속점이 검출된 시각을 기준으로 지정된 오프셋(offset) 시간만큼 이격된 시점을 경계 시점으로 결정한 후에, 상기 스토리지부에 저장되는 전파 세기들에서, 상기 오프셋 시간에 의해 결정된 상기 경계 시점에 최 근접된 측정 시점정보를 갖는 전파 세기를 승강장 시작점에서 측정된 전파 세기로 식별되게 하는 정보를 기록한다. 그리고, 상기 제어부는, 상기 임의 접속점이 설치된 상기 승강장을 고유하게 식별하고, 그 식별된 상기 승강장에 대해 기 지정되어 있는 시간정보를 상기 오프셋 시간으로 적용함으로써, 승강장별로 다른 오프셋 시간이 적용될 수 있게 한다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 상기 측정장치는, 작용하는 가속도의 크기를 검출하기 위한 센서를 더 포함하여 구성된다. 본 실시예에서는, 상기 제어부는, 구성하는 우세역 분포표들 중 어느 하나의 분포표에 상기 고유 패턴에 매칭되는 분포패턴이 있는 것으로 확인될 때, 그 확인 시점 이전 또는 이후의 상기 가속도 크기의 일정 시간 이상동안의 지속적 변화의 검출이라는 추가 조건에 근거하여, 상기 시간격의 크기를 달리하여 상기 경계 시점을 결정한다.

본 발명에 따른 다른 일 실시예에서는, 상기 측정장치가, 전술한 바의 촬영부와, 촬영되는 영상신호로부터 영상 프레임의 모션벡터를 구하는 영상 분석부를 더 포함혀여 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 제어부는, 구성하는 우세역 분포표들 중 어느 하나의 분포표에 상기 고유 패턴에 매칭되는 분포패턴이 있는 것으로 확인될 때, 그 확인 시점 이전 또는 이후의 상기 구해지는 모션벡터의 일정 시간 이상동안의 지속적 크기변화의 검출이라는 추가 조건에 근거하여, 상기 시간격의 크기를 달리하여 상기 경계 시점을 결정한다. 본 실시예에서는, 상기 영상 분석부는, 상기 촬영되는 영상신호의 영상 프레임들에 대하여, 영상의 밝기가 기 지정된 레벨 이상일 때는, 영상 프레임의 상부의 영역을 한정하고 그 한정된 영역으로부터 프레임의 모션벡터를 구할 수도 있다.

전술한 실시예들에서, 상기 제어부는, 전술한 바의 추가 조건이 만족되지 않는 경우에는, 만족된 경우에 비해서 상기 시간격을 더 크게 설정하여 상기 경계 시점 결정에 적용한다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 상기 목표 대역은, 상기 사운드 분석부가 구하는 가청음에 대한 주파수 분포정보의 전(全) 대역폭보다는 좁은 대역폭을 갖도록 지정된다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 상기 고유 패턴에 매칭되는 상기 분포패턴은, 상기 구성하는 우세역 분포표에서, 적어도 기 지정된 시간폭에 해당하는 만큼 선형적으로 증가하거나 감소하는 형태로 우세역이 연이어서 분포하는 것이다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 상기 제어부는, 전파를 측정하기 위해 상기 장치가 전동차량의 몇번째 순서에 해당하는 객실에 실리는 지에 대한 정보가 입력되면, 그 입력된 정보에 따라, 상기 지정된 시간격을 달리 설정하여 상기 경계 시점의 결정에 적용할 수 있도록 구성된다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 상기 서브대역은, 200~400Hz 범위내의 어느 하나의 값에 해당하는 대역폭을 갖는다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 상기 장치가 전파 측정부를 더 포함하여 구성될 수 있으며, 이 전파 측정부는, 상기 장치에 착탈식으로 신호 연결되거나, 상기 장치와 일체로 구비될 수 있다. 전자는, 상기 전파 측정부가 ELF 또는 ELFMW로 약칭되는 초저주파 전자파의 세기를 측정하기 위해 구성될 수 있고, 후자는, 이동 통신을 제공하는 무선신호의 전파 세기를 측정하기 위해 구성되 수 있다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 상기 제어부는, 상기 우세역 분포표를 구성할 때, 직전에 구성한 우세역 분포표의 후순서에 포함되었던 주파수 분포정보를, 구성하는 우세역 분포표에 70% 이상 포함시켜 구성한다.

본 발명의 다른 일 측면에 따른, 운행하는 전동차량 내에서 지하철 운행 경로에 대한 전파를 자동적으로 측정하기 위한 방법은, 수신되는 전파의 세기를 지속적으로 측정하면서 측정된 각각의 전파 세기를 해당 측정 시점정보와 함께 저장하는 1단계와, 주위에서 발생되는 소리에 대해 근거하여, 상기 저장되는 전파 세기들에서 승강장 또는 터널 구간의 시작점에서 측정된 전파 세기를 특정하는 2단계를 포함하여 이루어진다. 그리고, 상기 2단계는, 일정 주기로 그 주기 동안의 상기 소리의 주파수 분포정보를 구하는 단계와, 상기 주기마다 획득되는 상기 주파수 분포정보에 대해서, 지정된 목표 대역을 분할한 각 서브대역마다 기준 대역폭을 단위로 최대 크기의 주파수 성분을 갖는 단위대역을 찾아서 우세역으로 마크하고, 상기 서브대역마다 우세역이 마크된 상기 주파수 분포정보를 기 지정된 시간에 해당하는 만큼 취합함으로써 우세역 분포표를 구성하는 단계와, 상기 구성된 우세역 분포표에, 기 설정된 고유 패턴에 매칭되는 우세역의 분포형태가 있는 지를 확인하고, 매칭되는 분포형태가 있으면, 그 분포형태가 나타난 시각을 기준으로 지정된 시간격 이후의 시점을 경계 시점으로 결정하며, 상기 저장되는 전파 세기들에서, 상기 경계 시점에 최 근접된 측정 시점정보를 갖는 전파 세기를 승강장 또는 터널 구간의 시작점에서 측정된 전파 세기로 식별되게 하는 정보를 기록하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.

전술한 본 발명 또는, 하기에서 첨부된 도면과 함께 상세히 설명되는 본 발명의 적어도 일 실시예는, 지하철의 운행 경로에서의 전파, 특히 위해한 전자파나 이동통신망의 의한 전파의 세기를 지하역사 구간과 터널 구간을 자동적으로 구분하면서 측정할 수 있기 때문에, 인위적으로 역사와 터널을 구분하는 종래의 방법에 비해, 측정된 정보에 대해 경계를 구분 함에 있어서 오류나 실수의 발생이 전혀 없고, 또한 지하역사와 터널 구간을 주어진 경계점 기준에 맞게 정확하게 그리고 균일하게 구분지을 수 있게 한다.

따라서, 지하철의 운행사나 또는 지하철 공사, 또는 지하 공간에 대한 관리를 담당하는 공공기관이나 지방자치단체 등은, 본 발명에 의해, 지하역사와 터널 구간이 구분되어져 측정된 전자파 세기 정보에서 그 구분된 경계점을 신뢰할 수 있고, 이에 따라, 지하철 승강장에 대한 대책과 터널 구간에 대한 대책을 구분하여 실행할 수 있게 되므로, 장비, 인력 또는 예산의 관점에서 볼 때 보다 효율적인 전자파 차단이 가능해진다.

또한, 이동통신 서비스를 위한 무선신호를 지하철 경로를 따라 중계하고자 하는 이동통신망 사업자 등도, 본 발명에 의해 승강장과 터널 구간이 구분되어 측정된 전파 세기 정보를 근거로, 가입자들의 통신 서비스 이용빈도와 시설 투자비 등을 고려하여, 승강장과 터널 구간의 어느 쪽에 어느 정도의 중계 시설을 투자하거나 확장하여야 하는 지를 결정할 수 있게 되므로, 비용 절감과 효율적인 투자가 가능하다.

도 1은, 본 발명에 따른, 지하철 운행 경로에 대한 전파세기를 지하역사와 터널 구간을 구분하면서 측정하는 방법의 수행을 위한 장치의 일 실시예의 구성을 예시한 것이고,
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 지하철 운행 경로에 대한 전파세기를 지하역사와 터널 구간을 구분하면서 측정하는는 방법의 흐름도를 나타낸 것이고,
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따라, 측정하는 전자파 세기들을 지하역사와 터널 구간의 경계점을 지시하는 정보를 함께 기록하여 구성하는 측정표의 일 예이고,
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따라, 운행되는 지하철 및 그 주변에서 발생되는 소리에 대해서 일정 주기마다 주파수 스펙트럼을 구하여, 지정된 단위 대역폭별로 주파수 성분의 크기를 구하는 것을 도식적으로 나타낸 것이고,
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따라, 일정 시간 동안 얻어지는 일련의 세분역(minutely-divided bandwidth) 파워열(a series of powers)에서 대해서, 서브밴드별 최대화를 수행함으로써, 각 서브밴드마다 최대 파워의 세분역만 특정된 분포도를 예시적으로 나타낸 것이고,
도 6은, 특정 음향인 경우에 주파수 분포도에 나타나게 되는 고유 패턴을 예시적으로 도시한 것이고,
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따라, 서브밴드의 대역폭을 각기 다르게 적용하여 국부별 최대화를 각각 수행함으로써, 특정 음향에 해당하는 고유 패턴들의 검출 동작을 병행적으로 수행하는 과정을 도식적으로 나타낸 것이고,
도 8은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따라, 측정하는 전자파 세기들을, 지하역사와 터널 구간의 경계점을 지시하는 정보, 그리고 파악된 역명과 함께 기록하여 구성하는 측정표의 일 예를 도시한 것이고,
도 9는, 본 발명의 일 실시예에 따라, 특정 음향에 해당하는 고유 패턴의 검출을 위해 검색하는 목표 대역을, 변환된 주파수 스펙트럼의 대역보다 좁게 그리고 검출하고자 하는 패턴에 따라 서로 다르게 적용하는 것을 보여주는 도면이고,
도 10은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따라, 특정의 음향의 발생 여부를 검출하기 위한 과정을 도식적으로 설명하는 도면이고,
도 11은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른, 지하철 운행 경로에 대한 전파세기를 지하역사와 터널 구간을 구분하면서 측정하는 방법의 흐름도를 나타낸 것이고,
도 12는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른, 지하철 운행 경로에 대한 전파세기를 지하역사와 터널 구간을 구분하면서 측정하기 위한 장치의 일 구성예를 도시한 것이고,
도 13은, 운행하고 있는 전동차량의 차창밖으로부터 얻는 영상에 대해서 프레임 모션벡터를 구할 때 그 모션벡터의 크기 변화를 예시적으로 보여주는 도면이다.

이하에서는, 본 발명에 따른 실시예들에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

이하의 본 발명에 따른 실시예들의 설명과 첨부된 도면에 있어서, 부기된 동일 번호 또는 기호는 특별한 사정이 없는 한 동일한 구성요소를 지칭한다. 물론, 설명의 편의와 이해에의 도움을 위해, 필요에 따라서는 동일한 구성요소에 대해서도 서로 다른 번호나 기호로 부기될 수도 있다.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 지하철 운행 경로에 대한 전파세기를 지하역사와 터널 구간을 구분하면서 측정하기 위한 장치의 구성을 도시한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 측정장치(100)는, 도시된 바와 같이, 지정된 대역의 전파, 예를 들어 유해한 전자파의 세기를 측정하는 전파 측정부(111)와, 측정장치의 주변에서 발생되는 소리( 본 명세서에서는 '사운드'라 칭함. )를 검출하여 전기적 신호로 변환한 후그 전기적 신호를 분석하는 사운드 분석부(120)와, 국소적인 영역에 대해 무선 데이터 서비스를 제공하는 통신망, 예를 들어 WiFi 무선랜( 이하, 'WiFi 망'이라 한다. )의 지정된 신호방식에 따라 데이터를 RF신호로 변조 또는 RF신호를 복조함으로써 WiFi 망과 송수신하기 위한 통신부를 구성하는 WiFi 모뎀(114)과, 전파의 측정 동작에 필요한 데이터와 측정된 전파 세기에 대한 정보 등을 저장하기 위한 스토리지부(116)와, 구비된 입력수단( 예를 들어, 키보드, 터치패드 등 )을 통해 운용자의 입력을 수신하고, 또한 구비된 표시수단을 통해 필요한 정보 등을 시각적으로 표현하기 위한 인터페이스부(115)와, 상기 전파 측정부(111)의 측정 동작을 제어하고, 상기 주파수 분석부(113)가 사운드 분석을 통해 제공하는 주파수 정보에 근거하여, 측정되는 일련의 전파 세기들에서 전동차량의 터널 구간에 대한 진입/진출( 즉, 지하역사(station)에 대한 진출/진입 ) 시점에 대한 것임을 구분 인식하기 위한 동작과, 그 동작의 수행에 수반되는 입출력은 상기 인터페이스부(115)를 통해서 수행하는 제어부(110)를 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 사운드 분석부(120)는, 들리는 사운드를 전기적 신호로 변환하는, 마이크 또는 집음기 등과 같은 사운드 검출부(112)와, 그 변환된 전기적 신호의 주파수 성분을 분석하는 주파수 분석부(113)로써 구성된다.

상기 전파 측정부(111)는, 상기 측정장치(100)와는 일체로 구성되지 않을 수도 있다. 이 경우에는, 상기 전파 측정부(111)는, 전파 측정이 필요한 때에, 상기 측정장치(100)에 구비된 적절한 신호 교환 방식의 인터페이스를 통해 착탈식으로 연결됨으로써, 수신되는 전파세기 측정 동작을 상기 제어부(110)의 제어 하에 수행하게 된다.

상기 제어부(110)는, 자신에게 구비된 펌웨어(firmware) 등의 기 저장된 명령코드들을 중앙처리장치(CPU)가 실행함으로써, 구비된 주변 하드웨어 요소들과 함께 이하에서 상세히 설명하는 다양한 동작들을 수행하는 형태로 구성될 수 있으며, 일부의 다른 구성요소들(111,113)도 마찬가지이다. 또한, 본 발명의 개념과 주제에 대한 이해를 돕기 위해, 상기 측정장치(100)의 구성요소를 도면에 예시된 바와 같이 기능적으로 구분하였지만, 이들 구성요소들은 필요에 따라 더 세분된 구성요소로 분해될 수도 있고, 또는 일부 구성요소들은 서로 선택적으로 조합되어 하나의 구성요소가 될 수도 있으며, 본 발명의 실시예에 따라서는, 도시되지 않은 구성요소가 더 포함되어 상기 측정장치(100)를 구성할 수도 있고, 도시된 구성요소, 예를 들어 상기 WiFi 모뎀(114)은 배제되어 상기 측정장치(100)를 구성할 수도 있다.

이하에서는, 도 1에 예시된 바와 같은 구성을 갖는 상기 측정장치(100)가, 도 2에 예시된 바와 같은 과정에 따라 수행하는, 지하철 운행 경로에 대한 전파세기를 지하역사와 터널 구간을 구분하면서 측정하는 방법에 대해 상세히 설명한다.

본 명세서에서는, 지하철이 운행되는 지하 경로를 따라 발생되는 유해한 전자기파( 예를 들어, ELF 또는 ELFMW로 약식 표기되는 초저주파 전자파( Extremely Low Frequency Electromagnetic Wave ) )에 대한 측정을 전제로 하여 본 발명에 따른 다양한 실시예들을 구체적으로 설명한다. 하지만, 본 발명의 기술적 사상과 개념은, 전술하였던 바와 같이, 측정되는 전파가 반드시 인체에 유해한 전자파에 한정되어 적용되는 것은 아니다. 그러므로, 본 발명의 청구범위가 측정하는 대상을 명확히 배제하지 않고 있다면, 그 권리범위는 당연히, 유해한 전자기파가 아닌 다른 속성의 전파, 예를 들어 지하로 중계되는 이동통신의 무선신호의 전파에 대한 세기를 지하역사( 이하, '승강장'이라고도 한다. )와 터널 구간( 이하, '터널'로 약칭한다. )을 구분하면서 측정하는 기술에도 미쳐야 할 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 측정장치(100)가 이동통신의 무선신호에 의한 전파를 측정하기 위해 구성되는 경우에는, 상기 전파 측정부(111)가 상기 측정장치(100)와 일체로 구성될 수도 있다. 그리고, 본 실시예에서는, 상기 전파 측정부(111)가 이동 통신망의 무선 신호의 세기를 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 이동 통신망에 접속하여 상대단과 실제의 데이터 통신을 수행할 수 있는 기능까지도 구비한 통신모듈( 예를 들어, LTE 모뎀을 포함한 디바이스 )일 수 있다.

본 발명의 방법에 따른 전파 측정을 위해서는, 먼저, 운용자가 상기 측정장치(100)와 함께 지하철 차량에 탑승한다. 이 때, 전동차량의 선두로부터 지정된 순서( 예를 들어, 첫번째 또는 4번째 등 )에 해당하는 객실에 탑승하는 것이 바람직하다. 이 이유에 대해서는 이하에서 설명된다.

물론, 권장되는 순서의 객실이 아닌 다른 순서의 객실에 탑승하여도 무방하며, 이 경우에는, 상기 인터페이스부(115)를 통해 탑승 객실의 순서에 대한 정보를 상기 제어부(110)에 재설정하는 것이 바람직하다.

운행하고 있는 전동차량에 탑승한 운용자는, 전파 측정을 위한 준비가 완료되면, 필요한 부수적 정보, 예를 들어 지하철 노선정보 등을 상기 인터페이스부(115)를 통해 설정한 후 상기 측정장치(100)가 전자파 측정을 시작하도록 요청한다. 그러면, 상기 제어부(110)는 그 측정 시작 요청을 상기 인터페이스부(115)로부터 수신하게 되고, 이 요청에 따라, 상기 전파 측정부(111)에 전파측정 시작을 명령한다. 이와 함께, 상기 WiFi 모뎀(114)의 통신기능과 상기 사운드 검출부(112)의 검출기능을 활성화시킨다.

측정 시작의 명령이 인가되면, 상기 전파 측정부(111)는, 구비된 안테나에 의해 수신되는 전파의 세기를 측정하고 그 측정된 세기를 나타내는 값을 상기 제어부(110)로 전달하는 동작을 지속적으로 수행한다. 그리고, 상기 제어부(110)는, 이렇게 측정 세기가 전달될 때마다, 그 측정 세기가 전달된 시점, 즉 측정시점에 대한 정보와 함께 하나의 측정 엔트리(301)로서 상기 스토리지부(116)에 축차적으로 기록함으로써 도 3에 예시된 바와 같이 측정 정보가 구성되는 측정표(300)를 작성한다(S21).

한편, 위와 같이 전파 세기를 측정하여 기록하는 동작이 지속적으로 진행되는 동안에, 상기 제어부(110)는, 상기 주파수 분석부(113)와 함께, 상기 측정장치(100)의 주위에서 검출된 사운드를 분석하여 특정의 음향이나 소리가 포함되어 있는 지를 확인하는 동작을 수행한다(S22).

주변 사운드의 분석을 위해, 상기 사운드 검출부(112)는, 상기 측정장치(100)의 주변에서 발생되는, 즉 운행하고 있는 전동 차량의 객실에서 들리는 소리( 이 소리는 전동차량에 의해 발생한 것일 수도 있고, 전동차량의 내외부에서 발생된 것일 수도 있다. )를 검출하여 사운드 신호로서 후단의 상기 주파수 분석부(113)로 인가한다.

상기 주파수 분석부(113)는, 도 4에 예시된 바와 같이, 인가되는 사운드의 전기적 신호(41)를 지정된 샘플링 속도, 예를 들어 22,000Hz로 샘플링하면서, 기 지정된 변환주기(t_U), 예를 들어 약 0.05초마다 그 변환주기 동안에 샘플링된 신호에 푸리에 변환을 적용함으로써, 분석을 목표로 하는 탐색대역(f_{Tot_B}), 예를 들어 가청대역에서의 주파수 영역 신호(42)( 이하, 이 신호를 '사운드 스펙트럼'이라 칭한다. )로 변환한다.

상기 주파수 분석부(113)는, 사운드 스펙트럼(42)을 구할 때, 탐색대역(f_{Tot_B})을 기 지정된 좁은 단위 대역폭, 예를 들어 10Hz의 크기로 세분하여 얻은 각 단위대역(f_U)( 본 명세서에서는, 이 각 단위대역을 '세분역'이라 약칭한다. )별로 주파수 성분의 크기( pw_fUk, k=1,2,3,.. )( 이하, 임의 단위대역의 주파수 성분의 크기를 '세분역 파워'라 칭한다. )를 연산함으로써, 해당 변환주기(t_U) 동안의 소리의 주파수 성분이 세분역 단위로 어떻게 분포되었는 지를 보여주는 정보인 세분역 파워열( 연산된 세분역 파워들을 낮은 주파수에서 높은 주파수에 해당하는 순서로 배열한 어레이(array) )을 구한다. 그리고, 그 세분역 파워열을 얻게 된 소리의 검출 시점(pt_ST 또는 pt_END)의 정보와 함께 후단의 상기 제어부(110)에 전달한다.

상기 제어부(110)는, 위와 같이 상기 주파수 분석부(113)로부터 기 지정된 변환주기(t_U)마다 하나씩 전달되는 세분역 파워열을, 도 5에 예시된 바와 같이, 동일 주파수의 세분역끼리는 서로 연이어지도록 배치되게 하는 방식으로 전달된 순서대로 취합하면서(p50), 각 세분역 파워열에 대해서는 '국부별 최대화'(local maximizing)를 적용한다. 그리고, 함께 전달되는 각 세분역 파워열에 대한 시점정보에 대해서는 해당 세분역 파워열과 연계하여 기록해 둔다.

본 명세서에서는, 국부별 최대화란, 하나의 세분역 파워열에 대해서 기 지정된 수의 세분역들로 그룹핑하면서, 각 그룹에서 세분역 파워(pw_fUk, k=1,2,3,..)가 가장 큰 세분역을 찾아서( 이하에서는 이 세분역을 '우세역'(優勢域)이라 칭한다. ) 타 세분역들과 구분식별되게 마크하는 동작을 의미한다.

상기 제어부(110)는, 국부별 최대화를 적용하기 위해 하나의 그룹으로 묶는 세분역들의 수를 적응적으로 설정할 수 있으며, 그렇게 설정하는 수는, 탐색대역(f_{Tot_B})( f_BOT를 최소로 f_TOP를 최대로 하는 대역 )을 대역폭이 얼마인 서브밴드(f_DivB)로 나누어서 국부별 최대치를 찾을 것인 지에 따라 정해진다. 세분역이 10Hz 대역폭을 갖는 전제하에서, 예를 들어 300Hz의 서브대역(f_{DivB_k}, k=1,2,3,..)마다 국부별 최대치를 찾고자 하면, 그룹핑하는 세분역의 수는 30으로 정해져서 국부별 최대화가 적용된다.

상기 제어부(110)는, 위와 같이 세분역 파워열을 순차적으로 배열하는 방식으로 취합하면서 그 취합된 수가 기 지정된 개수가 되면, 하나의 우세역 분포표(500)로 구획한다. 상기 주파수 분석부(110)로부터 인가된 또는 인가되는, 현재 구획된 우세역 분포표에 연이어지는 세분역 파워열들은 다음에 구획되는 우세역 분포표에 포함된다.

하나의 우세역 분포표(500)를 구성하게 되는 세분역 파워열의 수는, 특정의 음향에 대한 주파수 분포 형태가 검출되기에 적합한 시간폭에 의해 정해진다. 푸리에 변환을 수행하는 변환주기(t_U)가 0.05초라는 전제 하에서, 그러한 특정의 주파수 분포 형태가 검출되기에 충분한 시간으로 예를 들어 T초가 적합하여서 T초 내의 분포 형태를 조사하고자 하는 경우, 하나의 우세역 분포표로 구획되는 세분역 파워열의 수는 20T( = T/0.05 ) 개로 정해진다.

그리고, 이와 같이 20T 개의 세분역 파워열들을 단위로 하여 우세역 분포표를 연속적으로 구획할 때는, 세분역 파워열들이 대부분( 약 70% 이상 ) 겹치는 방식으로 구획하게 된다. 에를 들어, 우세역 분포표를 새로이 구획할 때는, 앞서 구획되었던 우세역 분포표에서 후순서의, 예를 들어 15T 또는 18T 개의 세분역 파워열들을 또 다시 포함하여 새로운 우세역 분포표로 구획하게 된다. 전자의 예는 75%가, 후자의 예는 90%가 중첩되면서 우세역 분포표가 매번 구획된다. 이와 같이 세분역 파워열들을 중첩하면서 구획하게 되면, 각 구획시마다 새로이 포함되는 세분역 파워열들은 5T 또는 2T 개가 되는데, 이는 곧, 측정장치의 주위에서 검출되는 사운드에 대해서, T초의 시간창(t_sW)을 0.25T 또는 0.1T 초의 간격으로 슬라이딩(sliding) 시키면서 그 시간창(t_sW) 내에서 특정의 주파수 분포 형태를 탐색하는 셈이 된다.

하나의 우세역 분포표(500)가 구성되면, 상기 제어부(110)는 그 우세역 분포표를 탐색하면서, 특정의 음향( 또는 소리 )일 때에 나타나는 우세역 분포 형태( 이하, '특유 패턴'이라 약칭한다. )과 매칭(matching)되는 우세역 분포 형태가 있는 지를 확인하게 된다(S23). 여기서, 특정의 음향이란, 전동차량의 감속 또는 가속 시에 발생되는 '감속음', '가속음', 출발 직전 또는 정차 직후에 간헐적으로 울리는 '알림음', 또는 도어(door)를 열고 닫을 때 나타나는 소리 등일 수 있다.

본 발명에 따른 바람직한 일 실시예에서는, 상기 우세역 분포표(500)에 '감속음', '가속음' 또는 '알림음' 등에 해당하는 특유 패턴( '감속음' 또는 '가속음'에 해당하는 특유 패턴에 대해서는 특별히 '키(key) 패턴'이라 칭한다. )과 매칭되는 우세역 분포 형태가 있는 지를 확인한다. 보다 구체적으로는, '가속음'이 있을 때, 도 6에서와 같이, 일정 시간(Tgt_TW) 동안에 특정 대역( f_{TGT_BOT} ~ f_{TGT_TOP} )에 걸쳐서 선형적으로 주파수가 높아지는 형태로 일련의 세분역들에 그 주파수 성분이 나타나면서 만들어지는 고유 패턴(60)으로 볼 수 있는 우세역 분포형태가 상기 우세역 분포표(500)에 있는 지를 확인하는 것이다. 이 고유 패턴(60)은 우세역 분포표를 구성하는 조건과 동일 조건, 즉 동일한 변환주기와 동일한 대역폭의 세분역 하에서 얻어지는 것으로서 그 패턴은 미리 파악되어 상기 제어부(110)에 기 설정된다.

그리고, 도 6에 예시된 고유 패턴(60)은, 전동차량이 정지 상태에서 가속하면서 출발할 때 "우-웅"과 같이 들리는 소리에 대한 것으로, 대략 1000Hz의 대역폭에 걸쳐 선형적으로 증가하는 주파수 성분을 갖는 특성을 보여준다. 따라서, 전술한 예에서와 같이 서브밴드를 300Hz로 구획하면( 10Hz의 세분역을 30개씩으로 그룹핑 하면 ), 가속음의 검출 품질에 따라서 우세역이 3개 또는 4개의 서브밴드에 걸쳐서 선형적으로 증가하는 식으로 분포하는 형태가 우세역 분포표에 나타나게 된다. 감속음의 경우에는 도 6의 예시된 형태와는 역으로, 주파수가 선형적으로 낮아지는 고유 패턴을 갖는다.

상기 제어부(110)는, 위와 같이 구성한 상기 우세역 분포표(500) 상에서, 기 설정되어 있는 가속음 또는 감속음의 고유 패턴을 그 고유 패턴의 해당 대역( f_{TGT_BOT} ~ f_{TGT_TOP} )을 따라 이동시키면서 우세역들이 분포되어 있는 형태들과 그 고유 패턴을 서로 비교함으로써, 도 6과 같이 기 설정된 고유 패턴과 약 70% 이상 매칭되는 특유 패턴이 있는 지를 찾고, 만약 그러한 특유 패턴이 있는 것으로 확인되면, 현재 검출한 주위의 사운드에 가속음 또는 감속음이 있는 것으로 판별한다.

본 발명에 따른 다른 일 실시예에서는, 기 설정된 도 6과 같은 고유 패턴과 우세역의 분포형태를 비교하는 대신, 고유 패턴이 갖는 특성을 파악하여 그 특성을 갖는 우세역 분포형태가 상기 우세역 분포표에 나타나 있는 지를 찾을 수도 있다. 예를 들어, 주위의 검출하는 사운드에 대해 전술한 바와 같이 우세역 분포표를 구성하는 것을 전제하면, 전동차량의 가속시에 발생하는 가속음은 일정한 기울기 k( k=rN/cN, rN=주파수 축으로 놓인 세분역들의 수, cN = 시간축으로 놓인 세분역들의 수 )를 갖는 직선 형태의 우세역 분포를 나타내는 특성을 보이기 때문에, 상기 제어부(110)는, 도 5에 예시된 우세역 분포표(500)에서 기울기가 k에 해당하는 직선이 약 3초 이상 계속되는 우세역 분포 형태가 있는 지를 확인할 수도 있는 것이다.

다른 특정의 소리, 예를 들어, 알림음 또는 도어가 열리거나 닫힐 때의 소리에 대해서도 전술한 방식의 그에 대응되는 특유 패턴의 검출 방법이 적용될 수 있다.

전술한 바와 같은 방식으로, 연속적으로 구성하는 우세역 분포표들 중 어느 하나의 분포표에서 가속음 또는 감속음에 해당하는 키 패턴이 검출되면, 상기 제어부(110)는 그 키 패턴이 나타난 시각( 이하, '키 검출시각'이라 칭한다. )에 대한 정보를 기록하고 그 키 패턴이 '가속음'인 지 '감속음'인 지에 따라 하기와 같이 터널 진입( 즉, 지하역사 진출 ) 또는 터널 진출( 즉, 지하역사 진입 ) 시점을 결정하는 동작을 수행한다.

상기 키 검출시각은, 키 패턴이라고 판단된 우세역 분포형태의의 선단 또는 중앙의 우세역이 속하는 세분역 파워열에 연계되어 기록해 둔 시점정보로부터 파악한다.

우세역 분포표에서 검출된 키 패턴이 '가속음'에 해당하는 것이면, 상기 제어부(110)는, 추가적인 조건을 확인한다. 즉, 그 키 패턴의 검출에 앞서 검증용 보조신호가 검출되었는 지를 확인한다(S24). 상기 검증용 보조신호는, 전동차량의 출발을 승객들에게 알리기 위해( 또는 도어가 닫혔음을 알리기 위해 ) 단속적으로 울리는 "띵 띵 띵"과 같은 소리의 알림음일 수 있다.

이와 같은 출발전 알림음에 대한 검출도, 키 패턴의 검출을 위한 전술한 방식과 같이, 우세역 분포표에서 기 설정된 '출발전 알림음'에 대한 고유 패턴에 해당하는 우세역 분포형태를 찾는 방식을 통해서 이루어진다.

본 발명에 따른 다른 일 실시예에서는, 키 패턴을 검출하기 위해 각 세분역 파워열에 적용하는 국부별 최대화와는 다르게 국부별 최대화를 각 세분역 파워열에 적용하여, 검증용 보조신호에 해당하는 우세역 분포형태( 이하, '보조 패턴'이라 칭함. )를 검출할 수도 있다. 예를 들어, 국부별 최대화를 위해 탐색대역을 분할하는 서브밴드의 대역폭을 서로 다른 크기로 할 수 있다. 도 7은, 이와 같이 서브밴드의 대역폭(f_{DivB_n_LM1}, f_{DivB_m_LM2})을 서로 다른 크기로 적용하여, 키 패턴과 보조 패턴의 검출 동작을 병행적으로 수행하는 과정을 도식적으로 나타낸 것이다.

상기 제어부(110)는, 전술한 바와 같이, 상기 주파수 분석부(113)로부터 전달되는 세분역 파워열들(700)의 각각에 대해 서브밴드의 폭을 서로 다른 크기로 하여( 즉, 국부별 최대치를 찾기 위해 그룹핑하는 세분역의 수를 다르게 하여 ) 각 서브밴드에서 우세역을 찾아서 마크함으로써 복수의 우세역 분포표(701,702)를 작성한다. 탐색대역을 10Hz 대역폭의 세분역으로 분할하는 것을 전제할 때, 전술한 예에서와 같이, 키 패턴을 검출하기 위해서 그룹핑( 서브밴드화 )하는 세분역의 수를 30으로 하는 경우, 보조 패턴을 검출하기 위해서는 15개의 세분역을 그룹핑하여 하나의 서브밴드(f_{DivB_m_LM2})로 구획할 수 있다.

이와 같이, 보조 패턴의 검출을 위해 구획하는 서브밴드의 폭을 좁게 하는 이유는, 보조 패턴에 해당하는 음향( 또는 소리 )이 키 패턴에 해당하는 음향에 비해 상대적으로 좁은 대역폭을 갖기 때문이다. '출발전 알림음'과 같은 소리는 실제 20~30 Hz의 대역폭을 갖기 때문에, 서브밴드를 위에서 예를 든 150Hz 보다 더 큰 대역폭으로 구획하게 되면, 그 대역폭내에서 발생할 수도 있는 다른 소리에 의해 알림음의 주파수 성분이 최대치로 식별되지 못해 보조패턴 검출이 실패할 가능성이 높아지기 때문이다.

한편, 키 패턴에 해당하는 가속음의 경우에는, 약 1000Hz의 대역폭에 걸쳐서 나타나는데, 키 패턴 검출을 위해 구획하는 서브밴드를, 그 가속음이 나타나는 대역폭보다는 좁은, 200Hz ~ 400Hz의 범위내의 대역폭( 바람직하게는, 앞서 예를 든 300Hz의 대역폭 )으로 설정하여 국부별 최대화를 한다. 이 이유도, 보다 큰 대역폭을 서브밴드를 구획하게 되면, 그 서브밴드내에서 발생할 수도 있는 다른 소리에 의해 키 패턴에 해당하는 소리의 주파수 성분이 국부별 최대화에서 최대치로 식별되지 못해 키 패턴 검출의 오류 확률이 높아지기 때문이다.

서브밴드를 위 예시된 수치보다 더 좁게 하게 되면, 특유 패턴에 해당하는 음향은 해당 서브대역에서 항상 최대치로 마크될 수 있지만, 그에 인접된 다른 서브밴드에서도 그 밴드내에서 발생되는 원치않는 소리에 의해서 최대치로 마크되는 우세역이 생기게 된다. 이는 특유 패턴의 검출에 부정적인 영향을 미친다. 따라서, 서브밴드를 좁게할수록 특유 패턴의 검출에 반드시 유리한 것이 아니며, 위 예시된 수치의 대역폭 또는 그에 근접하는 수치의 대역폭으로 서브밴드를 구획하여 국부별 최대화를 수행하는 것이 특유 패턴의 검출에 있어 바람직하다.

도 7에 예시된 바와 같이, 서로 다른 크기의 대역폭을 갖는 서브밴드를 기반으로 복수의 우세역 분포역(701,702)이 작성되면, 상기 제어부(110)는, 하나의 우세역 분포역(701)에서는 키 패턴을 탐색하고, 다른 하나의 우세역 분포표(702)에서는 보조 패턴을 탐색하는 동작을 병행적으로 수행하게 된다.

우세역 분포표에서 '출발전 알림음'과 보조신호 같은 음향에 해당하는 보조 패턴이 검출되는 경우, 상기 제어부(110)는, 그 보조 패턴이 검출된 상태임을 나타내는 변수 값을 세트(set)시켜둔다.

따라서, 전술한 바와 같이 우세역 분포표에서 '가속음'에 해당하는 키 패턴이 검출된 경우에는(S23), 바로 보조 패턴 검출상태를 나타내는 상기 변수의 값을 확인하고(S24), 그 변수 값이 세트되어 있는 지에 따라, 측정된 전자파 세기를 기록하는 도 3과 같이 구성된 측정표(300)에서, 터널 진입( 즉, 승강장 진출 ) 시점의 측정값이라고 결정하는데 적용하는 시간격을 달리하게 된다. 이에 대해 보다 상세히 설명한다.

상기 제어부(110)는, 상기 변수의 값이 세트되어 있으면, 그 값을 다시 리세트시키고, 앞서 기록해 둔 키 검출시각에 기 지정된 권장시간을 더하여 얻어지는 시각을 터널 진입 시점으로 결정하고(S25-1), 만약 상기 변수의 값이 세트되어 있지 않으면, 상기 키 검출시각에 기 지정된 한계시간을 더한 시각을 터널 진입 시점으로 결정하게 된다(S25-2). 여기서, 상기 한계시간은 보조 패턴에 해당하는 소리가 어떤 것인 지에 따라 상기 권장시간보다 약 3~6초 정도 더 길게 설정될 수 있으며, 상기 권장시간은 8~16초의 범위에서 설정되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 권장시간은, 전동차량이 출발한 즉 가속하는 시점부터, 지하역사와 터널의 경계로 정한 기준 지점( 예를 들어, 승강장 끝으로부터 3 또는 5 미터인 지점 )에 도달하는데 까지 소요되는 시간을 측정하여 설정되는 값으로서, 상기 측정장치(100)를 전동차량의 몇번째 순서의 객실에 실어서 운용하는 지에 따라 미세하게 조정 설정될 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 권장하는 탑승 객실 순서와 다른 순서의 객실에 상기 측정장치(100)를 실어서 운용하는 경우에는, 대략 최대 1초의 범위 내에서 상기 권장시간이 재설정될 수 있는 것이다. 예를 들어, 선두 객실을 기준으로 상기 권장시간이 설정된 경우라면, 상기 측정장치(100)를 전동차량의 마지막 순서( 예를 들어, 8번째 )의 객실에 실어서 운용할 때는, 운용자가 상기 인터페이스부(115)를 통해 상기 제어부(110)에 그러한 탑승 위치 정보를 입력하고, 이에 따라 상기 권장시간은 최초 설정된 값에서 1초 정도 더 길게 설정되어 적용될 수 있다.

상기 제어부(110)는, 전술한 바와 같이 터널 진입 시점이 결정되면, 상기 스토리지부(116)에 저장되어 있는 상기 측정표(300)에서 그 결정된 터널 진입 시점에 가장 근접된 측정시점(311)이 기록된 엔트리를 찾고, 그 찾은 엔트리에 대해서는, 그 엔트리를 '터널 진입 시작점'으로 식별케 하는 지시자(312)를 부가기록한다(S26).

만약, 우세역 분포표에서 검출된 키 패턴이 '감속음'에 해당하는 것이면, 상기 제어부(110)는, 추가적인 조건, 즉, 그때부터 기 지정된 제한시간 동안 검증용 보조신호에 해당하는 보조패턴이 검출되는 지를 전술한 바와 같은 방식으로 확인한다(S24). 이 때의 검출 대상인 검증용 보조신호는, 전동차량의 정차를 알리기 위해( 또는 도어가 열리는 것을 알리기 위해 ) 단속적으로 울리는 소리의 알림음일 수 있으며, 이 알림음은 전동차량의 '출발전 알림음'과 동일한 소리일 수도 있다.

기 지정된 상기 제한시간 내에 보조패턴이 검출되면, 즉 추가 조건이 만족되면, 앞서 기록해 둔 키 검출시각에 기 지정된 권장시간을 더하여 얻어지는 시각을 터널 진출( 즉, 승강장 진입 ) 시점으로 결정하고(S25-1), 만약 제한시간 내에 검출되지 않으면, 상기 키 검출시각에 기 지정된 한계시간을 더한 시각을 터널 진출 시점으로 결정하게 된다(S25-2). 터널 진출 시점을 결정하기 위해 적용되는 권장시간과 한계시간은, 전술한 바의, 터널 진입 시점을 결정하기 위해 적용하는 권장시간과 한계시간과 동일한 값으로 각기 설정될 수 있다. 또한, 전동차량의 감속/가속의 특성이나 어떤 음향의 보조신호를 채택하는 지에 따라, 터널 진출 및 진입에 각기 적용되는 권장시간과 한계시간은 당연히 서로 다른 값으로 설정되어 사용될 수 있다.

위와 같이 터널 진출 시점을 결정하고 나면, 상기 제어부(110)는, 측정한 전자파 세기기 지속적으로 기록되고 있는 상기 측정표(300)에서 그 결정된 터널 진출 시점에 가장 근접된 측정시점(311)을 갖는 엔트리를 찾고, 그 찾은 엔트리에 '터널 진출 시작점'으로 식별케 하는 지시자(312)를 부가기록한다(S26).

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 전술한 바와 같은 방식으로, 터널 진출, 즉 승강장 진입 시작점으로 결정된 엔트리부터, 터널 진입, 즉 승강장 진출 시작점으로 결정된 엔트리의 사이에 있는 측정값들에 대해서는, 그 측정된 지하역사의 식별정보, 예를들어 전철역 명 또는 전철역 번호를 기재한다. 도 8은, 본 실시예에 따라, 측정되는 전자파 세기를 기록함으로써 구성되는 측정표(800)를 예시적으로 도시한 것이다.

도 8에 예시된 바와 같이 측정표를 구성하는 실시예에서는, 상기 제어부(110)는, 터널 진출 시작점(801)으로 결정된 엔트리부터 터널 진입 시작점(802)으로 결정된 엔트리 직전의 엔트리까지에 대해서는, 해당 지하역사를 식별하여 그 지하역사를 나타내는 역명 또는 역번호 등( 이하, '역 식별정보'라 칭한다. )을 별도의 필드 정보(811)로서 부가하게 된다.

본 실시예에서는, 역 식별정보를, 상기 WiFi 모뎀(114)을 통해 획득하게 된다. 상기 WiFi 모뎀(114)은, 동작이 활성화되면, 주기적으로 WiFi 신호대역의 각 채널을 탐색하여, 유효한 신호가 검출되면 그 신호로부터 비콘(beacon) 프레임을 복조하여 접속점( AP: Access Point )에 대한 정보를 프레임의 각 필드에서 획득한다. 이렇게 획득되는 정보에는 서비스 세트 식별자( SSID: Service Set Idenfier )와 기본 서비스 세트 식별자( BSSID: Basic Service Set Identifier )가 포함되는데, AP의 경우에 BSSID는, 무선랜 모듈의 MAC( Medium Access Control ) 주소( 이하, 'AP 식별주소'라 칭한다. )로서 장치를 고유하게 식별케 하는 정보이다. 상기 WiFi 모뎀(114)은 WiFi 신호대역에서 이와 같은 AP 식별주소가 검출되면, 그 정보를 상기 제어부(110)에 전달한다.

상기 WiFi 모뎀(114)은, 상기 제어부(110)로부터 특별한 요청이 있지 않으면, AP가 검색되었을 때도 해당 AP로부터 IP 주소를 할당받는 접속 절차를 수행하지 않을 수 있다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 상기 WiFi 모뎀(114)은 일정 시간( 에를 들어, 5분 ) 이상의 동안에서 계속하여 검출되는 AP 식별주소에 대해서는, 상기 제어부(110)에 그 AP 식별주소를 전달하지 않는다. 이는, 전동차량의 내부에 설치됨으로써 상기 측정장치(100)와 함께 이동하고 있는 AP이거나 또는 전동차량 내의 개인이 휴대한 통신기기의 핫스팟(hot spot) 기능 등에 의한 AP일 수 있어서, 전동차량이 정차하는 지하역사를 식별하는 것과는 전혀 무관하기 때문이다.

상기 WiFi 모뎀(114)으로부터 임의의 AP 식별주소가 수신되면, 상기 제어부(110)는, 상기 스토리지부(116)에 기 저장해 둔 '역사별 AP 현황표'에서 해당 AP 식별주소를 검색한다. 상기 역사별 AP 현황표는, 지하철의 각 승강장에 설치된 AP에 대한 식별주소를, 해당 AP가 설치된 지하역사를 고유하게 특정하는 역 식별정보와 연계하여 구축한 데이터베이스이다.

상기 역사별 AP 현황표에 수신된 AP 식별주소와 일치하는 주소가 있으면, 그 AP 식별주소와 연계 기록된 역 식별정보를 읽어서, 도 8에 예시된 바와 같이, 지하역사의 구간에서 측정된 것으로 판별된 상기 측정표(800)의 엔트리들에 대해서, 역 식별정보를 기입하기 위한 각 필드(811)에 기록하게 된다.

한편, 상기 제어부(110)는, 전술한 바와 같이 역 식별정보가 기록되는 엔트리들 사이의 엔트리들( 즉, 터널에서의 측정값들이 기록된 엔트리들 )에 대해서는, 측정값이 터널내에서 측정된 것임을 나타내는 특정 지시정보(812)를, 역 식별정보 기록용 필드에 기입하게 된다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 세분역 파워열들에 대해 국부별 최대화를 수행하여 우세역 분포표를 작성할 때, 탐색대역, 예를 들어 가청대역 전체가 아닌 그 탐색대역의 일부에 대해서 국한하여 우세역 분포표를 작성할 수도 있다. 도 9는 이를 예시적으로 보여주는 도면이다.

본 실시예에서는, 상기 제어부(110)는, 탐색대역(f_{Tot_B})에 대해 얻은 세분역 파워열들에 대해, 현재 검출코자 하는 특유 패턴이 나타나게 되는 대역, 즉 패턴 검색의 목표 대역(t_fb)을 제외한 상하 대역들(x_fb_L, x_fb_U)에 속하는 세분역들은 배제하고, 목표 대역(t_fb)에 속하는 세분역들만을 취하여 국부별 최대화를 수행함으로써 우세역 분포표(901)를 작성한 후, 그렇게 작성된 우세역 분포표(901)를 대상으로 하여, 그 목표 대역(t_fb)에서 검출코자 하는 특유 패턴과 매칭되는 우세역 분포형태를 탐색하게 된다.

또한, 본 실시예에서는, 검출코자 하는 특유 패턴에 따라서 목표 대역을 서로 달리 설정하고, 그 목표 대역별로 각각 국부별 최대화를 수행함으로써 서로 동일하지 않는 대역에 대해 우세역 분포표를 각기 작성하고, 키 패턴 및 보조 패턴에 매칭되는 우세역 분포형태를 각 우세역 분포표(901,902)에서 탐색하게 된다.

원하는 특유 패턴의 검출을 위해 이러한 방식으로 축소된 우세역 분포표를 작성하게 되면, 국부별 최대화 등에 소요되는 시간을 크게 축소할 수 있다. 따라서, 본 실시예에 의하면, 슬라이딩 시간창(t_sW)에 대한 주파수 변환과 그 시간창에서의 특유 패턴에 해당하는 음향의 존재 여부를 거의 실시간으로 판별할 수 있게 된다.

전술한 실시예에서는, 검증용 보조신호에 대해서도, 키 패턴의 검출 방식과 동일하게 우세역 분포표를 통해서 검출하였지만, 본 발명에 따른 다른 실시예에서는, 우세역 분포표를 이용하지 않고 검증용 보조신호의 발생 여부를 판별할 수도 있다. 본 실시예에서는, 검증용 보조신호는, '출발전 일림음' 또는 '정차후 알림음'이 아닌 음향, 예를 들어 도어를 열고 닫을 때에 들리는 소리( 또는 소음 )를 그 대상으로 하며, 이하에서는 본 실시예에서의 검증용 보조신호를 검출하는 방법에 대해 도 10을 참조하여 상세히 설명한다.

전동차량의 도어의 개폐시에 들리는 소리, 특히 소리의 변화를 검증용 보조신호로 사용하는 본 실시예에서도, 물론 키 패턴에 대해서는 우세역 분포표에 기반하는 전술한 바의 방식이 동일하게 적용된다.

전동차량 내부의 관점에서 보면, 도어가 열리는 경우에는 일반적으로 주위에서 큰 음량의 소리( 즉, 소음 )가 갑자지 들리게 되고, 반대로 도어가 닫히는 경우에는 주위에서 들리는 소리가 갑자기 크게 줄어들게 된다. 그리고, 도어 개폐 시에 갑자기 들리는 주위의 소리는 특정 주파수 대역에 집중되지 않는 특성을 갖는다.

따라서, 이러한 소리의 변화를 감지하기 위해, 상기 제어부(110)는, 상기 주파수 분석부(113)로부터 전달되는 세분역 파워열들(mdfs_k)을 그 전달되는 순서대로 연이어서 배열하면서, 그 배열된 세분역 파워열들의 수가 일정 시간격(t_INT)( 이 시간격은, 전술한 바의 슬라이딩 시간창(t_sW)과 동일한 시간일 수 있다. )에 해당하게 되면, 그 세분역 파워열들을 이후의 전달되는 세분역 파워열들과 구획함으로써 하나의 파워 분포맵(1000)을 구성한다.

그리고, 이렇게 파워 분포맵(1000)이 구성되면, 상기 제어부(110)는, 그 파워 분포맵을 시간적으로 양분되게 하여, 전반부(1010)와 후반부(1020)에 대해서 각각의 총 파워를 구한다. 즉, 전반부(1010)와 후반부(1020)의 각각에 대해서, 모든 세분역 파워들을 합산한 값(1011,1021)을 구한다. 전반부와 후반부의 합산 값(1011,1021)이 각각 구해지면, 상기 제어부(110)는, 그 값들의 차이를 기 설정된 문턱값과 비교하고(S100), 그 차이가 문턱값보다 크면(S101), 전동차량의 도어가 열릴 때( 또는 닫힌 때 )에 대한 신호가 검출된 것으로 판별한다(S102).

도어 열림에 의한 소리 변화인 지 도어 닫힘에 의한 소리 변화인 지는, 양분된 부분에서 총 파워가 어느 쪽이 큰 지에 따라 결정한다. 즉, 전반부(1010)의 총 파워가 큰 경우이면 도어 닫힘에 의한 것으로, 후반부(1020)의 총 파워가 큰 경우이면 도어 열림에 의한 것으로 판단하는 것이다.

본 발명에 따른 다른 일 실시예에서는, 도어 열림/닫힘에 따른 소리의 변화를 검증용 보조신호로 이용할 때, 전술한 바와 같이 주파수 영역에서 총 파워를 구하여 그 총 파워의 일정 이상의 변화 여부를 검출하는 대신, 시간 영역에서 바로 파워 변화 여부를 검출할 수도 있다. 본 실시예를 위해서는, 상기 주파수 분석부(113)가, 변환주기(t_U)마다 그 주기 동안에 샘플링된 신호들의 크기를 합산한( 또는 그 크기들을 평균한 ) 신호세기 값을 구하여 상기 제어부(110)에 전달한다.

그러면, 상기 제어부(110)는, 그렇게 순차적으로 전달되는 일련의 신호세기 값들을 상기 일정 시간격(t_INT)에 해당하는 만큼 모아 신호세기 열을 구성한 후, 그 신호세기 열의 전반부와 후반부 각각의 총 신호세기( 즉, 해당 부분의 신호세기 값의 합 )의 차이에 근거하여 도어 열림/닫힘에 따른 소리의 변화, 즉 검증용 보조신호의 검출 여부를 판별할 수 있다. 즉, 전술한 바와 같이, 전반부의 총 신호세기가 기 설정된 문턱값 이상으로 후반부의 총 신호세기보다 크면 도어 닫힘에 의한 소리 변화의 검증용 보조신호가, 문턱값 이상으로 후반부의 총 신호세기보다 작으면 도어 열림에 의한 소리 변화의 검증용 보조신호가 검출된 것으로 판별할 수 있다.

지금까지 설명한, 운행되는 전동차량에 탑승하여, 지하철의 지하역사와 터널을, 주변에서 발생되는 사운드를 이용해 구분하면서 전자파를 측정하는 동작은, 전자파 측정이 종료될 때(S27)까지 지속적으로 진행된다. 측정 종료가 되는 경우는, 운용자가 상기 인터페이스부(115)를 통해 측정 중단을 요청하는 때일 수 있다.

앞서 설명한 본 발명에 따른 실시예들에서는, 전동차량의 터널 진출과 터널 진입 시작점의 판별에 있어서 모두 주변에서 발생되는 사운드를 그 판별의 근거로 이용하였지만, 본 발명에 따른 다른 실시예에서는, 터널 진출, 즉 승강장 진입에 대해서는 사운드를 이용하지 않고 다른 방식으로 판별할 수도 있다. 도 11은, 본 실시예에 따른, 지하철 운행 경로에 대한 전파세기를 지하역사와 터널을 구분하면서 측정하는 방법의 흐름도이다.

도 11에 따른 실시예에서는, 전자파 측정 동작이 시작(S110)된 후, 현재 터널 진출을 판별할 상태인 지 터널 진입을 판별할 상태인 지에 따라 서로 다른 판별방식을 적용하는데, 현재 상태가 터널 진출 판별모드가 아니면(S111), 즉 터널 진입 판별모드이면, 도 2를 참조로 설명한, 가속음에 해당하는 키 패턴 검출 여부에 기반해 현재 측정하여 기록하고 있는 일련의 전자파 세기들에서 터널 진입 시작점을 특정하는 동작을 동일하게 수행하고(S130), 만약, 터널 진출( 즉, 승강장 진입 ) 판별모드이면(S111), 지하역사마다 설치된 AP에 의한 WiFi 망 신호를 이용한다.

본 실시예에서는, 상기 WiFi 모뎀(114)이, 0.5초 또는 그보다 짧은 주기로 WiFi 신호대역을 검색하여(S120) 이용가능한 AP가 하나 이상 발견되면, 각 AP의 식별주소( 즉, BSSID )를 기재한 목록을 작성하여 상기 제어부(110)에 전달한다. 그러면, 상기 제어부(110)는, 그 전달된 목록에 기재된 각 AP 식별주소에 대해서, 지하철의 각 승강장에 설치된 AP들의 식별주소를 주소의 순서대로 등재하여 구성된, 상기 스토리지부(116)에 기 저장되어 있는 '승강장 AP 현황표'에서 검색한다.

이 '승강장 AP 현황표'의 검색에서, 일치되는 AP 식별주소가 발견되면(S121), 상기 제어부(110)는, 해당 AP가 검색된 시점, 즉 그 해당 AP가 실린 목록을 수신한 시점에 기 지정된 오프셋(offset) 시간만큼 더한 시점을 터널 진출( 즉, 승강장 진입 ) 시점으로 결정한다. 이 때의 오프셋 시간은, 전술한 바의 키 패턴 검출에서 적용되는 권장시간보다는 상당히 짧은 대략 5초 이내의 시간이며, 양의 값은 물론 음의 값을 가질 수도 있다. 양의 값을 갖는다는 것은 승강장의 AP가 검색된 시점의 이후를 터널 진출 시점으로, 음의 값을 갖는다는 것은 승강장 AP가 검색된 시점의 이전을 터널 진출 시점으로 결정하는 것을 의미한다. 전자의 경우는, 상기 측정장치(100)가 실린 객실이 터널의 경계로 정한 기준지점을 지나기 전에 승강장의 AP를 검출할 수 있는 상황에서 적용될 수 있다. WiFi 망을 제공하는 AP가 승강장의 어떤 위치에 설치되어 있는가에 따라 그 AP의 무선신호가 어느 정도 터널 안까지 전파될 수 있는데, 이러한 상황에서는, 승강장의 AP를 검출하게 되는 지점이 승강장과 터널의 경계로 지정하는 기준지점보다 더 터널 안쪽일 수 있다.

상기 오프셋 시간은, 많은 지하역사들을 대상으로 하는 시험을 통해 얻은 통계치를 근거로 정해질 수 있다. 다르게는, 각 지하역사의 AP 설치 상황을 고려하여, 각 지하철 역마다 다른 오프셋 시간을 적용할 수도 있다. 이를 위해서는, 각 지하역사마다 적용할 '오프셋 시간 할당표'를 상기 스토리지부(116)에 구비한다. 그리고, 전술한 실시예에서와 같이, 승강장에 설치된 AP에서 전파되는 무선신호로부터 검출하는 AP 식별정보를 통해, 승강장을 고유하게 특정하는 역 식별정보를 파악한 후 그 역 식별정보를 상기 오프셋 시간 할당표에서 찾고, 그 찾은 역 식별정보에 연계되어 기록된 오프셋 시간을 해당 지하역사에서의 터널 진출 시점의 결정에 적용하게 된다.

전술한 실시예들에서는, 주변에서 발생되는 사운드를 대상으로 하여 검증용 보조신호를 검출하였지만, 본 발명에 따른 다른 실시예들에서는, 다른 요소를 대상으로하여 검증용 보조신호를 검출할 수도 있는데, 이하에서 이러한 실시예들에 대해 구체적으로 설명한다.

첫번째 실시예는, 측정장치의 움직임의 변화에 따른 신호를 검증용 보조신호로 사용한다. 이를 위해, 상기 측정장치(100)는 움직임을 검출할 수 있는 별도의 센서, 예를 들어 가속도 센서를 구비하고, 이 가속도 센서는, 상기 측정장치(100)의 움직임의 변화, 즉 작용하는 가속도에 따른 신호를 상기 제어부(110)에 인가하는 형태로 전기적 연결된다.

가속도 센서를 구비한 상기 측정장치(100)는, 운행하는 전동차량에 실려 있게 되면, 전동차량의 정차후 출발 시의 가속이나 정차를 위해 감속하는 경우 그 가속이나 감속에 따른 힘이 그대로 상기 측정장치(100)에 전달되는데, 이러한 힘이 전달될 때는 상기 가속도 센서가 그 가속도의 크기를 검출하게 된다.

따라서, 상기 제어부(110)는, 가속음 또는 감속음에 해당하는 키 패턴을 우세역 분포표에서 검출하였을 때, 그 시점과 인접하여, 상기 가속도 센서로부터 일정 크기 이상의 신호가 일정 시간( 예를 들어, 3초 ) 이상 지속적으로 인가된 것으로 확인되면, 검증용 보조신호가 검출된 것으로 판단하여, 해당 키 패턴의 검출 시에 적용하게 되는 권장시간으로써 터널 진출 또는 터널 진입 시점을 결정한다. 즉, 키 검출시점에 그 권장시간을 가산한 시간으로 터널 진출 또는 터널 진입 시점을 결정한다.

두번째 실시예는, 운행중 보이는 전동차량의 차창 밖으로 보이는 영상에서 검중용 보조신호를 검출한다. 본 실시예에 따른 측정장치는, 도 12에 예시된 바와 같이 구성될 수 있으며, 도시된 바와 같이, 카메라와 같은 촬영부(117)와 영상 분석부(118)가, 도 1에 예시된 측정장치의 구성에 비해 추가로 구비된다. 도 12에 예시된 다른 구성요소들은, 도 1의 동일한 지시번호의 구성요소들과 동일한 기능을 각각 수행한다.

상기 촬영부(117)는, 전자파 측정 시에는, 전동차량의 창을 통해 외부를 촬영할 수 있는 형태로 부착되거나 고정되며, 이와 같이 고정된 상태에서 운행하는 전동차량의 외부를 촬영하여 영상을 획득하고, 상기 영상 분석부(118)는, 그 획득되는 영상의 프레임들간을 비교하여 전체 프레임의 모션 벡터( 이하, '프레임 모션벡터'로 칭한다. )를 구하여 제어부(110')에 전달한다.

프레임 모션벡터를 구하는 방법은, 획득된 영상의 밝기에 따라 영상의 영역을 달리 설정하면서 해당 영역에서 동일한 피사체가, 즉 동일한 값들의 픽셀 블록이 프레임내에서 얼마나 이동되었는 지를 계산하는 것이다. 즉, 동일한 값들의 픽셀 블록이 이동된 픽셀 간격( 이는 곧 프레임 모션벡터의 크기에 해당한다. )을 구하는 것이다. 예를 들어, 영상이 밝기가 일정 레벨 이상일 때는, 촬영되는 영상의 상부를 영역지정하고, 일정 레벨 이하일 때는 영상의 중하부 또는 하단부의 부분을 영역지정할 수 있다. 이와 같이 영역을 달리 하는 이유는, 승강장의 경우 승객들이 촬영되는 것을 배제함으로써, 일부 움직이거나 뛰는 승객의 영상에 의한 프레임 모션벡터의 검출 오류를 방지하기 위함이고, 터널의 경우에는 어두운 터널내의 선로를 밝히고 있는 조명 부분이 촬영되도록 함으로써 밝은 픽셀들의 프레임 내서의 이동을 검출하여 프레임 모션벡터를 오류없이 계산하기 위함이다.

본 실시예에 따라 도 12에 예시된 구성을 갖는 측정장치(100')는, 전동차량의 차창밖 영상으로부터 전동차량이 주행 중인지, 정차 중인 지, 또는 가속 또는 감속 중인지를 판별한다. 이를 위해, 상기 제어부(110')는, 상기 영상 분석부(118)로부터 지속적으로 인가되는, 도 13에 예시된 바와 프레임 모션벡터들의 크기를 지속적으로 관찰하면서, 그 크기가 일정 시간, 예를 들어 3초 이상 지속적으로 감소하거나(1310) 또는 증가하는 구간(1320)이 있는 지를 모니터링한다. 그러한 프레임 모션벡터 감소 구간(1310) 또는 증가 구간(1320)이 있으면, 상기 제어부(110')는 검증용 보조신호의 검출이라는 추가 조건이 만족된 것으로 판단하고, 그에 따라, 전술한 실시예에서와 같이, 해당 키 패턴의 검출 시에 적용하게 되는 권장시간으로써 터널 진출 또는 터널 진입 시점을 결정한다. 즉, 키 검출시각에 그 권장시간을 가산한 시간으로 터널 진출 또는 터널 진입 시점을 결정한다.

물론, 본 실시예에서도, 키 패턴의 검출을 전후로 그러한 감소 구간(1310) 또는 증가 구간(1320)이 검출되지 않으면, 상기 제어부(110')는 전술한 바와 같이, 키 검출시각으로부터, 권장시간보다는 긴 한계 시간을 가산한 시점을 터널 진출 또는 진입 시점으로 결정하게 된다.

전동차량의 차장 밖의 영상으로부터 검증용 보조신호를 검출하는 전술한 실시예에서는, 역 식별정보도 WiFi 신호의 검출을 통해 파악하지 않고, 그 촬영되는 영상으로부터 파악할 수도 있다. 즉, 상기 영상 분석부(118)는 상기 촬영부(117)가 촬영하여 인가하는 영상 신호에 대해서, 광학문자판독(OCR) 알고리즘을 적용함으로써, 승강장의 벽면에 쓰여져 있는 역명( 또는 역사번호 )을 문자 또는 숫자 정보로서 인식할 수 있다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 문자인식에서의 실패나 오류를 줄이기 위해, 전술한 바와 같이 영상의 프레임들로부터 구하는 프레임 모션벡터가 일정 시간( 예를 들어, 1초 ) 이상 0으로 유지될 때에, 또는 그 유지와 함께 동시에 해당 프레임들의 밝기가 기 지정된 레벨 이상일 때에 획득되는 영상 프레임들에 대해서 문자인식 알고리즘을 적용하여 역명 등을 인식하게 된다.

상기 제어부(110')는, 이와 같이 영상으로부터 파악되는 역명 등을, 전술한 실시예에서와 마찬가지로, 승강장 구간에 대해 측정하여 기록한 전자파 세기에 대한 엔트리에 역 식별정보로서 기입하게 된다.

한편, 지금까지 구체적으로 전자파 측정동작을 설명한 상기 측정장치(100,100')의 제어부(110,110')는, 지하역사와 터널을 구분하여 측정하여 상기 스토리지부(116)에 기록한, 도 3 또는 8과 같은 측정표(300,800)의 측정정보는, 운용자가 상기 인터페이스부(115)를 통해 그 출력을 요청하는 경우, 적절한 포맷의 출력형식으로 구성하여 상기 인터페이스부(115)에 출력하거나, 또는 상기 WiFi 모뎀(114)을 통해 원하는 기기로 전송할 수도 있다. 물론, 상기 측정장치(100,100')가 외부 기기와의 연결을 위한 인터페이스를 구비한 경우에는 그 인터페이스를 통해 연결된 저장장치에 하나의 파일로서 전송할 수도 있다.

전술한 실시예들에서 상세히 설명된, 지하철 운행 경로에 대한 전파세기를 지하역사와 터널을 구분하면서 측정하는 방법에 적용된 다양한 방식들은 상호 양립할 수 없는 경우가 아니라면 적절히 선택 결합되어 함께 실시될 수 있다.

지금까지, 승강장에 설치된 무선 통신망으로서 고속의 무선랜인 WiFi 망을 예로 하여 본 발명의 원리와 개념이 구체적으로 적용되는 실시예들를 설명하였다. 하지만, 본 발명의 원리와 개념은, WiFi 망외의, 데이터 서비스 영역이 제한적이고 그 서비스 영역 또한 국부적으로(locally) 산포되어 있는 무선 통신망이 있다면 그 통신망에 의한 무선신호를 그대로 적용할 수 있으므로, 실시를 위해 선택한 승강장의 설치 통신망이 본 명세서에서 예시된 무선 통신망과 다르다는 이유로써는 본 청구범위에 의한 권리범위가 배척될 수는 없다.

이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면, 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 또 다른 다양한 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.

100, 100': 측정장치 110, 110' 제어부
111: 전파 측정부 112: 사운드 검출부
113: 주파수 분석부 114: WiFi 모뎀
115: 인터페이스부 116: 스토리지부
117: 촬영부 118: 영상 분석부

Claims

운행하는 전동차량 내에서 지하철 운행 경로에 대한 전파를 측정하기 위한 장치에 있어서,
상기 장치의 주위에서 발생되는 소리에 대해, 일정 주기로 그 주기 동안의 소리의 주파수 분포정보를 구하는 사운드 분석부와,
측정된 정보를 저장하기 위한 스토리지부와,
측정된 전파 세기를 수신하여 측정 시점정보와 함께 상기 스토리지부에 저장하도록 구성되고, 또한, 상기 주기마다 획득되는 상기 주파수 분포정보에 대해서, 지정된 목표 대역을 분할한 각 서브대역마다 기준 대역폭을 단위로 최대 크기의 주파수 성분을 갖는 단위대역을 찾아서 우세역(優勢域)으로 마크하고, 상기 서브대역마다 우세역이 마크된 상기 주파수 분포정보를 기 지정된 시간에 해당하는 만큼 취합하여 구성한 우세역 분포표에서 우세역의 분포형태를 확인하여, 기 설정된 고유 패턴에 매칭(matching)되는 분포패턴이 있는 것으로 확인되면, 그 분포패턴이 나타난 시각을 기준으로 지정된 시간격 이후의 시점을 경계 시점으로 결정한 후에, 상기 스토리지부에 저장되는 전파 세기들에서, 상기 경계 시점에 최 근접된 측정 시점정보를 갖는 전파 세기를 승강장 또는 터널 구간의 시작점에서 측정된 전파 세기로 식별되게 하는 정보를 기록하도록 구성된 제어부를 포함하여 구성된 전파 측정장치.
제 1항에 있어서,
상기 제어부는, 구성하는 우세역 분포표들 중 어느 하나의 분포표에서, 전동차량이 가속할 때 발생하는 소리에 대해 파악된 제 1고유 패턴에 매칭되는 분포패턴이 검출된 경우에는, 상기 경계 시점에 최 근접된 측정 시점정보를 갖는 전파 세기를 터널 구간의 시작점에서 측정된 전파 세기로, 전동차량이 감속할 때 발생하는 소리에 대해 파악된 제 2고유 패턴에 매칭되는 분포패턴이 검출된 경우에는, 상기 경계 시점에 최 근접된 측정 시점정보를 갖는 전파 세기를 승강장의 시작점에서 측정된 전파 세기로 식별되게 하는 정보를 기록하도록 구성된 것인 전파 측정장치.
제 2항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 어느 하나의 분포표에서 상기 제 1고유 패턴에 매칭되는 분포패턴이 검출된 경우에는, 그 검출에 앞서, 출발직전 전동차랑에서 발생되는 소리에 의한 특정 신호가 검출되었는 지의 추가 조건에 따라, 상기 시간격의 크기를 달리하여 상기 경계 시점을 결정하도록 구성된 것인 전파 측정장치.
제 2항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 어느 하나의 분포표에서 상기 제 2고유 패턴에 매칭되는 분포패턴이 검출된 경우에는, 그 검출 후부터 지정된 시간 내에, 정차 직후 전동차랑에서 발생되는 소리에 의한 특정 신호가 검출되는 지의 추가 조건에 따라, 상기 시간격의 크기를 달리하여 상기 경계 시점을 결정하도록 구성된 것인 전파 측정장치.
제 3항 또는 제 4항에 있어서,
상기 특정 신호는, 전동차량이 출발하는 것을 또는 정차한 것을 승객들에게 알리기 위해 발생시키는 특정 음(音)이고,
상기 제어부는, 상기 특정 음에 대해 파악된 제 3고유 패턴에 매칭되는 분포패턴이 구성하는 상기 우세역 분포표들에서 검출되는 지를 통해 상기 특정 음을 검출하도록 구성된 것인 전파 측정장치.
제 5항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제 1고유 패턴과 상기 제 2고유 패턴에 매칭되는 분포패턴을 찾기 위한 우세역 분포표를 구성할 때와, 상기 제 3고유 패턴에 매칭되는 분포패턴을 찾기 위한 우세역 분포표를 구성할 때에, 상기 서브대역의 폭과 상기 목표 대역을 서로 다르게 적용한 조건하에서하여 구성하는 것인 전파 측정장치.
제 3항 또는 제 4항에 있어서,
상기 특정 신호는, 전동차량의 도어가 열리거나 닫힐 때에 그 전동차량의 객실에서 들리는 소리에서 나타나는 크기의 변화이고,
상기 제어부는, 상기 사운드 분석부가 검출하는 주위의 소리가 일정 시간내에서 지정된 기준치 이상 변할 때에, 상기 특정 신호가 검출된 것으로 판별하도록 구성된 것인 전파 측정장치.
제 7항에 있어서,
상기 일정 시간은 상기 기 지정된 사간과 동일 시간이고,
상기 제어부는, 상기 일정 시간을 반분(半分)한 전반부와 후반부의 총 소리세기를 각각 구하고, 그 총 소리세기 간의 차이가 상기 기준치 이상일 때에, 상기 특정 신호가 검출된 것으로 판별하도록 구성된 것인 전파 측정장치.
제 8항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 전반부의 총 소리세기가 상기 후반부의 총 소리세기보다 상기 기준치 이상 더 크면, 전동차량의 도어가 닫힘에 따라 상기 특정 신호가 검출된 것으로 판별하고, 상기 전반부의 총 소리세기가 상기 후반부의 총 소리세기보다 상기 기준치 이상 더 작으면, 전동차량의 도어가 열림에 따라 상기 특정 신호가 검출된 것으로 판별하도록 구성된 것인 전파 측정장치.
제 2항에 있어서,
상기 제어부는, 승강장 시작점에서 측정된 것으로 식별되게 하는 정보가 기록된 전파 세기로부터 터널 구간의 시작점에서 측정된 것으로 식별되게 하는 정보가 기록된 전파 세기 직전 까지의 측정된 전파 세기들에 대해서, 해당 승강장의 지하철 역을 고유하게 식별케 하는 역 식별정보를 연계하여 기록하도록 더 구성된 것인 전파 측정장치.
제 10항에 있어서,
특정의 신호 방식에 의헤 제한된 장소내에서 국부적으로(locally) 무선 통신망을 제공하는 접속점에 연결하여 통신할 수 있는 통신부를 더 포함하여 구성되되,
상기 제어부는, 각 지하철 역의 승강장에 설치되어 있는 접속점들에 대한 목록정보에서 상기 통신부로부터 전달되는 접속점에 대한 고유 식별정보를 검색함으로써, 상기 해당 승강장에 대한 상기 역 식별정보를 획득하도록 구성된 것인 전파 측정장치.
제 10항에 있어서,
상기 전동차량의 차창 밖을 촬영하기 위한 촬영부와,
상기 촬영되는 영상신호에 대해 문자인식 알고리즘을 적용하여 그 영상신호에서 문자정보를 추출하도록 구성된 영상 분석부를 더 포함혀여 구성되되,
상기 제어부는, 상기 추출되는 문자정보를 상기 역 식별정보로 사용하도록 구성된 것인 전파 측정장치.
제 12항에 있어서,
상기 영상 분석부는, 상기 영상신호로부터 영상 프레임의 모션벡터(motion vector)를 구하도록 더 구성되되,
상기 영상 분석부는, 상기 구해지는 모션벡터의 크기가 일정 시간 이상동안 0으로 유지될 때에 촬영된 영상신호로부터 문자정보를 추출하도록 구성된 것인 전파 측정장치.
제 1항에 있어서,
특정의 신호 방식에 의헤 제한된 장소내에서 국부적으로 무선 통신망을 제공하는 접속점에 연결하여 통신할 수 있는 통신부를 더 포함하여 구성되되,
상기 제어부는, 상기 통신부로부터 식별정보가 제공되는 임의 접속점이 지하철 역의 승강장에 설치된 것인 지를 확인하고, 지하철 승강장에 설치된 것으로 확인될 때는, 상기 임의 접속점이 검출된 시각을 기준으로 지정된 오프셋(offset) 시간만큼 이격된 시점을 경계 시점으로 결정한 후에, 상기 스토리지부에 저장되는 전파 세기들에서, 상기 오프셋 시간에 의해 결정된 상기 경계 시점에 최 근접된 측정 시점정보를 갖는 전파 세기를 승강장 시작점에서 측정된 전파 세기로 식별되게 하는 정보를 기록하도록 구성된 것인 전파 측정장치.
제 14항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 임의 접속점이 설치된 상기 승강장을 고유하게 식별하고, 그 식별된 상기 승강장에 대해 기 지정되어 있는 시간정보를 상기 오프셋 시간으로 적용하도록 더 구성된 것인 전파 측정장치.
제 1항에 있어서,
상기 장치에 작용하는 가속도의 크기를 검출하기 위한 센서를 더 포함하여 구성되되,
상기 제어부는, 구성하는 우세역 분포표들 중 어느 하나의 분포표에 상기 고유 패턴에 매칭되는 분포패턴이 있는 것으로 확인될 때, 그 확인 시점 이전 또는 이후의 상기 가속도 크기의 일정 시간 이상동안의 지속적 변화의 검출이라는 추가 조건에 근거하여, 상기 시간격의 크기를 달리하여 상기 경계 시점을 결정하도록 구성된 것인 전파 측정장치.
제 1항에 있어서,
상기 전동차량의 차창 밖을 촬영하기 위한 촬영부와,
상기 촬영되는 영상신호로부터 영상 프레임의 모션벡터(motion vector)를 구하도록 구성된 영상 분석부를 더 포함혀여 구성되되,
상기 제어부는, 구성하는 우세역 분포표들 중 어느 하나의 분포표에 상기 고유 패턴에 매칭되는 분포패턴이 있는 것으로 확인될 때, 그 확인 시점 이전 또는 이후의 상기 구해지는 모션벡터의 일정 시간 이상동안의 지속적 크기변화의 검출이라는 추가 조건에 근거하여, 상기 시간격의 크기를 달리하여 상기 경계 시점을 결정하도록 구성된 것인 전파 측정장치.
제 17항에 있어서,
상기 영상 분석부는, 상기 촬영되는 영상신호의 영상 프레임들에 대하여, 영상의 밝기가 기 지정된 레벨 이상일 때는, 영상 프레임의 상부의 영역을 한정하고 그 한정된 영역으로부터 프레임의 모션벡터를 구하도록 구성된 것인 전파 측정장치.
제 3항, 제 4항, 제 16항 또는 제 17항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 추가 조건이 만족되지 않는 경우에는 만족된 경우에 비해서, 상기 시간격을 더 크게 설정하여 상기 경계 시점 결정에 적용하도록 구성된 것인 전파 측정장치.
제 1항에 있어서,
상기 목표 대역은, 상기 사운드 분석부가 구하는 가청음에 대한 주파수 분포정보의 전(全) 대역폭보다는 좁은 대역폭을 갖도록 지정된 것인 전파 측정장치.
제 1항에 있어서,
상기 고유 패턴에 매칭되는 상기 분포패턴은, 상기 구성하는 우세역 분포표에서, 적어도 기 지정된 시간폭에 해당하는 만큼 선형적으로 증가하거나 감소하는 형태로 우세역이 연이어서 분포하는 것인 전파 측정장치.
제 1항에 있어서,
상기 제어부는, 전파를 측정하기 위해 상기 장치가 전동차량의 몇번째 순서에 해당하는 객실에 실리는 지에 따라, 상기 지정된 시간격을 달리 설정하여 상기 경계 시점의 결정에 적용할 수 있도록 구성된 것인 전파 측정장치.
제 1항에 있어서,
상기 서브대역은, 200~400Hz 범위내의 어느 하나의 값에 해당하는 대역폭을 갖는 것인 전파 측정장치.
제 1항에 있어서,
상기 장치에 착탈식으로 신호 연결되어, 수신되는 전파의 세기를 측정하여 상기 제어부에 전송하는 전파 측정부를 더 포함하여 구성되되,
상기 전파 측정부는, ELF 또는 ELFMW로 약칭되는 초저주파 전자파의 세기를 측정하도록 구성된 것인 측정장치.
제 1항에 있어서,
상기 장치에 일체로 구비되어, 수신되는 전파의 세기를 측정하여 상기 제어부에 전송하는 전파 측정부를 더 포함하여 구성되되,
상기 전파 측정부는, 이동 통신을 제공하는 무선신호의 전파 세기를 측정하도록 구성된 것인 전파 전파 측정장치.
제 1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 우세역 분포표를 구성할 때, 직전에 구성한 우세역 분포표의 후순서에 포함되었던 주파수 분포정보를, 구성하는 우세역 분포표에 70% 이상 포함시켜 구성하는 것인 전파 측정장치.
운행하는 전동차량 내에서 지하철 운행 경로에 대한 전파를 자동적으로 측정하기 위한 방법에 있어서,
수신되는 전파의 세기를 지속적으로 측정하면서 측정된 각각의 전파 세기를 해당 측정 시점정보와 함께 저장하는 1단계와,
주위에서 발생되는 소리에 대해 근거하여, 상기 저장되는 전파 세기들에서 승강장 또는 터널 구간의 시작점에서 측정된 전파 세기를 특정하는 2단계를 포함하여 이루어지되,
상기 2단계는,
일정 주기로 그 주기 동안의 상기 소리의 주파수 분포정보를 구하는 단계와,
상기 주기마다 획득되는 상기 주파수 분포정보에 대해서, 지정된 목표 대역을 분할한 각 서브대역마다 기준 대역폭을 단위로 최대 크기의 주파수 성분을 갖는 단위대역을 찾아서 우세역으로 마크하고, 상기 서브대역마다 우세역이 마크된 상기 주파수 분포정보를 기 지정된 시간에 해당하는 만큼 취합함으로써 우세역 분포표를 구성하는 단계와,
상기 구성된 우세역 분포표에, 기 설정된 고유 패턴에 매칭되는 우세역의 분포형태가 있는 지를 확인하고, 매칭되는 분포형태가 있으면, 그 분포형태가 나타난 시각을 기준으로 지정된 시간격 이후의 시점을 경계 시점으로 결정하며, 상기 저장되는 전파 세기들에서, 상기 경계 시점에 최 근접된 측정 시점정보를 갖는 전파 세기를 승강장 또는 터널 구간의 시작점에서 측정된 전파 세기로 식별되게 하는 정보를 기록하는 단계를 포함하여 이루어지는 것인 전파 측정방법.