KR101962158B1 - 차량 시뮬레이션 장치 - Google Patents

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KR101962158B1
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자동차부품연구원
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Abstract

시뮬레이션 차량, 시뮬레이션 차량 전방에 위치하는 도로표시부, 시뮬레이션 차량의 상부에 위치하는 터널모사조명, 도로표시부와 터널모사조명 및 시뮬레이션 차량과 연결되어 송 수신되는 데이터를 이용하여 각각의 구성을 제어하는 제어부로 구성되어 악로에 진입하는 장면을 모사할 수 있는 차량 시뮬레이션 장치가 소개된다.

Description

차량 시뮬레이션 장치{SIMULATION DEVICE OF VEHICLE}
본 기술은 차량 시뮬레이션 장치에 관한 것이다. 특히, 시뮬레이션 차량이 터널에 진입하는 경우, 터널모사조명을 활용하여 실제 터널 내에서 운전자가 운전하는 것과 같은 효과를 구현하는 차량 시뮬레이션 장치에 관한 것이다.
등록번호 "10-1199097"에는 "가상주행 영상장치를 갖는 바이크 및 바이크의 구동방법"에 관한 발명이 개시되어 있다.
차량은 차량의 각종 정보("이하 차량정보")를 운전자에게 실시간으로 알려준다.
최근에는 정확하고 신속한 정보전달을 위하여 차량정보를 운전자에게 디스플레이 장치를 통하여 전달하고 있는 실정이다.
이러한 차량정보는 예를 들면, 차량의 계기판, 주행거리, 운전시간, 냉각수의 온도, 이동목적지 등이다.
그러나 차량은 언제나 동일한 조건과 환경에서 운행되는 것이 아닌, 다양한 기후 변화에 따른 조명환경하에 특히, 악로에서도 운행된다.
따라서, 디스플레이장치가 표시하는 정보를 운전자가 다양한 조명 조건하에서 시각 피로감없이 인지할 수 있는지에 대한 평가의 중요성이 대두되고 있다.
특히, 악로 중 하나인 터널에서의 운전자의 디스플레이 장치가 표현하는 시각정보를 인지하는 지와 그러한 인지에 따른 시각특성의 분석이 중요하게 대두되고 있다.
그러나 종래의 차량 시뮬레이션 장치는 가상으로 시뮬레이션 차량을 이용하여 가상의 터널을 통과할 때 실제 터널 내에서 운전하는 것과 같은 효과를 구현하지 못하는 문제점이 있었다.
따라서, 터널 내에서의 디스플레이 장치에 따른 운전자의 인지 및 시각특성 분석이 어려운 문제점이 있었다.
이에 가상의 차량이 터널로 진입할 때와, 터널 내에 있을 때와, 터널 출구로 나올 때를 현실감 있게 모사하는 장치가 필요한 실정이다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 기술의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
본 기술은 악로에서 차량정보를 디스플레이 장치로 표현함에 따라 운전자에게 미치는 인지 및 시각적 특성을 정교하게 분석할 수 있는 차량 시뮬레이션 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 기술은 터널모사조명의 조도, 색 온도, 조명패턴 등을 도로데이터에 맞추어 변형하여 현실성 있는 터널조명을 모사하는 바, 터널 내에서 디스플레이 장치가 가지는 이미지 해상도, 밝기 등을 포함하는 광학적인 특성 평가 및 운전자에게 미치는 인지 및 시각적 특성을 객관적이고 정량적으로 분석할 수 있는 시뮬레이션 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 기술은 터널출부구, 입구부, 기본부, 출구부, 출구접속부 등 세부적으로 터널을 구분하여 해당 터널 위치에 따라 터널모사 조명의 조도 및 색 온도를 변화하여 현실감 있는 터널 내의 조명을 모사하여 각 터널 위치에 따라 디스플레이 장치가 운전자에게 미치는 인지 및 시각적 특성을 정교하게 분석할 수 있는 시뮬레이션 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 기술이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 기술에 따른 차량 시뮬레이션 장치는, 시뮬레이션 차량, 도로표시부, 제어부, 터널모사조명으로 구성된다.
시뮬레이션 차량은 실제 차량의 전방부를 모사한 차량이다. 즉, 시뮬레이션 차량은 운전석 부분을 포함하고, 실제 차량의 전방부 바디의 외관을 모사한 바디를 가지고 있으며, 윈드실드, 운전석 윈도우, 조수석 윈도우 및 디스플레이장치를 포함하여 구성된다.
여기서, 윈드실드, 운전석 윈도우, 및 조수석 윈도우는 외부의 조명, 예를 들면, 터널모사조명을 통과시켜 운전자에게 인지될 수 있다.
여기서, 디스플레이장치는 차량정보와 내비게이션 정보 즉, 안전과 편의 관련 정보를 운전자에게 전달해주는 장치이다.
도로표시부는 시뮬레이션 차량의 전방에 위치하며, 실도로를 모사한 3D 도로를 화면으로 표현한다.
제어부는 인지부, 도로데이터부, 터널조명데이터생성부, 조명제어부로 구성된다.
제어부는 시뮬레이션 차량으로부터 차량정보를 전송받는다.
또한, 제어부는 도로데이터가 기저장되어 있어서, 차량정보에 따라서 도로표시부에 도로데이터를 전송해준다.
또한, 제어부는 도로표시부에 전송하는 데이터가 터널데이터인 경우, 입구접속부, 터널운행부, 터널출구부로 터널의 구간을 나누어 기설정된 조명제어정보를 생성한다.
여기서, 입구접속부는 기설정된 입구기준점에서 터널입구까지 거리이며, 터널운행부는 터널 내이며, 출구접속부는 터널의 출구에서 기설정된 출구기준점까지의 거리를 의미한다.
터널모사조명은 시뮬레이션 차량의 상방의 설정된 공간에 배치된다.
여기서, 설정된 공간은 설정된 행(row)과 열(column)로 복수의 조명을 배치할 수 있는 조명배치부이다.
터널모사조명은 제어부가 전송하는 조명제어정보에 따라서 조도, 색 온도, 또는 조명패턴을 이용하여 터널의 조명을 모사한다.
여기서, 조명패턴은 복수의 조명 중 일부 조명은 스위치온(on)되고 나머지 일부 조명은 스위치오프(off)되는 것이다.
여기서, 제어부의 인지부는 시뮬레이션 차량으로부터 차량정보를 전송받거나 스마트폰 등 외부 통신망을 이용하여 기상 정보를 받을 수 있다.
또한, 인지부는 시뮬레이션 차량으로부터 속도데이터, 주행시간, 또는 기설정된 기준점에서 터널방향으로 가상의 기준원을 그렸을 때 상기 기준원의 내측에 위치하는 차로와 하늘의 비율을 전송 받는다.
여기서, 도로데이터부는 도로데이터가 기저장되어 있으며, 인지부로부터 전송되는 차량정보에 따라 기설정된 데이터를 도로표시부에 전송해준다.
여기서, 터널조명데이터생성부는 도로데이터부가 터널데이터를 생성하면, 터널데이터의 구간에 따라 조명데이터를 생성한다.
여기서, 터널데이터의 구간이란 입구접속부, 경계부, 이행부, 기본부, 출구부, 출구접속부로 구분될 수 있다.
여기서, 입구접속부는 시뮬레이션 차량의 속도에 따라서 각기 다르게 형성된다.
즉, 차량의 속도가 각기 60km/h, 80km/h, 100km/h일 때 입구접속부는 각각 60m, 100m, 160m로 설정된다.
여기서, 이러한 입구접속부의 설정된 거리에 따라서 출구접속부의 거리길이도 설정되는데, 출구접속부는 각각의 속도에 따라 정해진 입구접속부의 거리에 ×2를 하여 정해진다.
이러한 터널데이터 구간은 터널의 길이에 따라서 구분되며, 이러한 구분된 데이터를 이용하여 터널조명데이터생성부는 조명데이터를 생성한다.
여기서, 조명제어부는 터널조명데이터생성부와 연결되어 터널조명데이터생성부가 생성하는 조명데이터를 수신하고, 이러한 조명데이터에 따라 복수의 조명을 각기 제어하는 조명신호를 생성한다.
여기서, 조명패턴은 제1조명패턴과 제2조명패턴으로 구성된다.
제1조명패턴은 시뮬레이션 차량이 입구접속부와 출구접속부에 위치할 때 구현되는 조명패턴이다.
제2조명패턴은 시뮬레이션 차량이 터널운행부에 위치할 때 구현되는 조명패턴이다.
여기서, 제1조명패턴은 주간, 초저녁, 야간일 때 각각 다른 조도와 색 온도를 갖도록 구현된다.
즉, 제1조명패턴이 주간을 모사하는 경우, 조도23800lux, 색 온도 5238K이며, 초저녁을 모사하는 경우, 조도 367.3lux, 색 온도 3231K이며, 야간을 모사하는 경우, 조도 2.4lux에 색 온도 4354K이다.
또한, 터널모사조명이 제2조명패턴을 구현할 때는, 제1터널조명부와 제2터널조명부를 통하여 구현된다.
여기서, 제1터널조명부는 조명의 조도가 기설정된 조도까지 감소되거나 또는 증가되며, 기설정된 행(row)과 열(column)에 배치되어 조도와 색 온도를 일정하게 유지한다.
여기서, 제2터널조명부는 제1터널조명부가 배치된 행(row)과 열(column)을 제외한 행(row)과 열(column)에 배치되어 스위치온(on)과 스위치오프(off)가 일정한 주기로 반복된다.
여기서, 제2터널조명부는 적어도 2개의 행을 차지하도록 설정되며, 이러한 복수개의 제2터널조명부의 행은 제1터널조명부가 배치된 행을 사이에 두고 배치된다.
또한, 제2터널조명부는 고정된행(row)에서 기설정된 시간을 가지고 최전방열(column)에서 최후방열(column)까지 순차적으로 스위치온(on)과 스위치오프(off)된다.
또한, 제2터널조명부는 어느 하나의 스위치온(on)된 기준조명을 설정하여 이러한 기준조명이 스위치온(on)된 열을 기준열(column)로 설정하여 조명을 관찰하는 경우, 기준열(column) 바로 다음 후방열(column)의 조명이 스위치온(on)됨과 동시에 기준조명은 스위치(off)되는 것을 관찰할 수 있다.
또한, 제2터널조명부에서 스위치온(on)되는 조명은 터널조명군을 구성한다.
여기서, 터널조명군은 어느 하나의 스위치온(on)된 조명을 기준으로 이 조명의 바로 전방 또는 후방의 열(column) 중 적어도 어느 하나의 조명은 스위치온(on)되어 적어도 2개의 연속되는 열(column)에 배치된 조명이 스위치온(on)되는 것이다.
여기서, 터널조명군은 이동하는 형상의 이동터널조명군으로 형성된다.
즉, 이동터널조명군은 터널조명군을 구성하는 복수개의 조명들 중 가장 전방열(column)에서 스위치온(on)된 조명이 스위치오프(off)되고, 가장 후방열(column)에서 스위치온(on)된 조명 다음 행(column)에 위치하는 조명이 스위치온(on)되어 상기 고정된행(row)을 따라 전방열(column)에서 후방열(column)로 이동하는 듯이 관찰되는 조명이다.
또한, 제2터널조명부의 고정된행(row)을 기준으로 최전방열(column)과 최후방열(column)은 스타트열(column)과 엔드열(column)로 정의될 수 있다.
여기서, 스타트열(column)을 관찰 시, 스타트열(column)에서 스위치온(on)된 조명은, 스타트열(column) 다음 후방열(column)의 스위치온(on)된 조명들이 기설정된 터널조명군의 개수가 될 때까지 스위치온(on) 상태를 유지하며, 이렇게 스위치온(on)된 조명의 개수가 기설정된 터널조명군의 개수가 되면 터널조명군을 구성하는 가장 후방열(column)의 스위치온(on)된 조명의 바로 다음 후방열(column)에 배치된 조명이 스위치온(on)될 때 스위오프(off)된다.
여기서, 엔드열(column)을 관찰하면, 터널조명군을 구성하는 조명들 중 가장 후방열(column)에서 스위치온(on)된 조명이 엔드열(column)에 위치하는 경우, 터널조명군의 스위치온(on)된 조명 중 가장 전방열(column)에 배치된 조명부터 가장 후방열(column)에 배치된 조명 순으로 스위치오프(off)된다.
또한, 제2터널조명부는, 최전방열(column)부터 최후방열(column)까지 순차적으로 스위치온(on), 스위치오프(off)되어 상기 스위치온(on)된 조명이 최전방열(column)에서 생성되어 최후방열(column)까지 이동한 후 소멸되는 이동조명으로 관찰되는데, 이러한 이동조명은 1분을 기준으로 상기 시뮬레이션 차량의 속도가 100km/h, 80km/h, 60km/h일 때 각각 2000개, 1200개, 500개가 관찰된다.
또한, 상기 터널모사조명은 RGB LED조명일 수 있으며 이러한 RGB LED조명은 pwm듀티비 또는 상기 제어부가 생성하는 색상조절전류에 의하여 색상이 변경될 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량 시뮬레이션 장치에 따르면, 악로에서 차량을 운전하는 상황을 모사할 수 있으므로, 이러한 악로에서 차량을 운전하는 운전자에게 디스플레이 장치가 가지는 광학 특성 및 운전자에게 미치는 인지 및 시각적 특성을 객관적이고 정량적으로 분석할 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량 시뮬레이션 장치에 따르면, 터널모사조명의 조도, 색 온도, 조명패턴 등을 이용하여 터널조명을 현실감 있게 모사할 수 있는 바, 터널 내에서 디스플레이 장치가 가지는 광학 특성 및 운전자에게 미치는 인지 및 시각적 특성을 객관적이고 정량적으로 분석할 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량 시뮬레이션 장치에 따르면, 터널을 구간에 따라서 터널출구부, 입구부, 기본부, 출구부, 출구접속부로 세부적으로 구분하며, 이러한 구분에 따라 터널의 조명을 모사하는 바, 더욱 정교한 터널 조명모사가 가능하여 각 터널 위치에 따라 디스프레이장치가 운전자에게 미치는 인지 및 시각적 특성을 정교하게 분석할 수 있다.
도 1a는 본 기술의 일실시예에 따른 차량 시뮬레이션 장치의 구성을 나타낸 도면이고, 도 1b는 본 기술의 일실시예에 따른 차량 시뮬레이션 장치를 구현한 도면이다.
도 2는 본 기술의 일실시예에 따른 터널모사조명의 주간, 초저녁, 야간에서의 조도, 색 온도 등을 도시한 도면이다.
도 3은 가상의 원 내부에 위치하는 차로와 하늘 비율을 나타낸 일예시 도면이다.
도 4는 본 기술의 일실시예에 따른 터널 구간에 따른 터널의 조도의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5a는 경계부에서 평균 노면휘도 정도를 설정하기 위한 표이고, 도 5b는 경계부에서 조절계수를 설정하기 위한 표이며, 도 5c는 시뮬레이션 차량의 속도에 따른 정지거리를 나타낸 표이고, 도 5d는 기본부의 평균 노면휘도를 설정하기 위한 표이다.
도 6a는 일실시예에 따라서 터널모사조명의 조도 변화를 나타낸 그래프이고, 도 6b는 일실시예에 따라서 터널모사조명의 조도 변화를 구체적인 값으로 나타낸 표이다.
도 7은 터널모사조명의 조명패턴을 나타낸 도면이다.
도 8은 터널모사조명의 조명패턴 중 제1행과 제6행의 조명이 동일한 열에서 대칭되는 패턴을 나타낸 도면이다.
도 9는 터널모사조명의 조명패턴 중 터널조명군을 나타낸 도면이다.
도 10은 터널모사조명의 조명패턴 중 스타트열에서 구현되는 조명패턴을 나타낸 도면이다.
도 11은 터널모사조명의 조명패턴 중 엔드열에서 구현되는 조명패턴을 나타낸 도면이다.
도 12는 터널모사조명의 조명패턴 중 기준열에서 변화되는 조명패턴을 나타낸 도면이다.
도 13은 터널모사조명의 조명패턴 중 제2조명패턴을 구현한 도면이다.
도 14는 터널모사조명 조명패턴 중 이동조명군이 1분에 관찰되는 개수를 표시한 도면이다.
도 15는 본 기술의 실시예에 따른 터널모사조명의 색 온도를 달리하여 실제 터널의 백색광과 황색광을 모사한 도면이다.
이하, 본 기술의 일 실시예를 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 그러나 이는 본 기술의 범위를 한정하려고 의도된 것은 아니다.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 기술을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 기술의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 기술의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 본 기술의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 본 기술의 범위를 한정하는 것이 아니다.
도 1a는 본 기술의 일실시예에 따른 차량 시뮬레이션 장치의 구성을 나타낸 도면이고, 도 1b는 본 기술의 일실시예에 따른 차량 시뮬레이션 장치를 구현한 도면이다.
본 기술의 차량 시뮬레이션 장치는 시뮬레이션 차량(10), 도로표시부(20), 제어부(30), 터널모사조명(100)을 포함하여 구성된다.
시뮬레이션 차량(10)은 실제 차량의 전방부를 모사한 차량이다.
승용차를 예를 들어 설명하면, 엔진이 설치된 본네트와 운전석, 조수석, 뒤 자석으로 구분될 수 있는데, 여기서, 차량의 전방부는 본네트와 운전석, 조수석을 포함한 부분을 의미할 수 있다.
따라서, 시뮬레이션 차량(10)은 실제 차량의 전방부 바디의 외관 구조를 갖도록 형성된다. 즉, 시뮬레이션 차량(10)은 윈드실드, 운전석 윈도우 및 조수석 윈도우를 포함하여 구성된다.
이러한 윈드실드, 운전석 윈도우 및 조수석 윈도우 등은 외부의 조명 빛을 차단하지 않고 시뮬레이션 차량(10) 내부로 유입되도록 한다.
또한, 시뮬레이션 차량(10)은 각종 디스플레이 장치를 포함하여 구성된다. 이러한 디스플레이장치는 차량정보를 디스플레이 화면을 통하여 운전자에게 전달한다. 여기서, 디스플레이 장치는 태블릿 PC(Tablet PC), 랩톱(Laptop), 개인용 컴퓨터(PC: Personal Computer), 휴대형 멀티미디어 플레이어(PMP: Portable Multimedia Player), 플레이스테이션 포터블(PSP: PlayStation Portable), 무선 통신단말기(Wireless Communication Terminal), 스마트폰(Smart Phone) 및 이동통신단말기(Mobile Communication Terminal), HUD, 클러스터, IVI, 지능형 선바이져, 네비게이션 등 다양한 디지털 기기 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 시뮬레이션 차량(10)은 운전자의 시야에 영향을 줄 수 있는 각종 장치, 예를 들면 선루프 등과 같은 장치를 추가로 포함하여 구성될 수 있다.
도로표시부(20)는 시뮬레이션 차량(10)의 전방에 위치한다. 도로표시부(20)는 가상의 도로 화면을 표현하여 시뮬레이션 차량(10)에 탑승한 운전자가 가상으로 운전을 할 수 있게 해준다.
제어부(30)는 시뮬레이션 차량(10)과 연결되어 시뮬레이션 차량(10)으로부터 차량정보를 전송 받는다.
또한, 제어부(30)는 다양한 도로데이터가 기저장되어 있다. 이렇게 기저장된 도로데이터 중 확보하고자 하는 실험데이터에 적합한 가상의 도로데이터를 도로표시부(20)에 전송할 수 있다. 여기서, 제어부(30)에 기저장된 도로데이터 중 다양한 길이와 다양한 조도를 갖는 터널데이터가 저장되어 있음은 당연하다.
또한, 제어부(30)는 차량정보에 따라 도로표시부(20)에 전송해 주는 데이터가 터널에 진입하는 데이터인 경우, 기설정된 입구기준점에서 터널입구까지 거리인 입구접속부와 터널 내인 터널운행부 및 터널출구로부터 기설정된 출구기준점까지 거리인 출구접속부로 나누어 이에 적합한 조명제어정보를 생성한다.
여기서, 입구접속부, 터널운행부, 출구접속부에 관한 자세한 내용은 후술하도록 하겠다.
제어부(30)는 인지부(31), 도로데이터부(32), 터널조명데이터생성부(33), 조명제어부(34)를 포함하여 구성될 수 있다.
인지부(31)는 시뮬레이션 차량(10)으로부터 차량정보를 전송받는다.
여기서, 차량정보는 차량의 전반적인 정보를 의미하는데, 예를 들면, 차량의 속도, 차량의 주행시간, 차량의 전반적인 위치일 수 있다.
여기서, 도로데이터부(32)는 도로데이터가 기저장되어 있다. 따라서, 도로데이터부(32)는 인지부(31)에 의해 파악된 시뮬레이션 차량(10)의 속도, 위치, 등을 파악하여 이에 상응하도록 기설정되어 있어서, 이에 적합한 도로데이터를 도로표시부(20)에 전송해준다.
도 3은 가상의 원 내부에 위치하는 차로와 하늘비율을 나타낸 일예시 도면이다.
도로데이터부(32)는 다양한 조건을 갖는 터널데이터가 기저장되어 있다.
또한, 도로데이터부(32)는 각각의 다양한 조건을 갖는 터널데이터에 대해 기설정된 차로와 하늘비율에 대한 데이터가 기저장되어 있다.
도 3을 참조하여 위의 내용을 설명하도록 하겠다.
차로와 하늘 비율은 시뮬레이션 차량(10)의 운전자가 터널로 진입하는 경우, 기설정된 기준점에서 터널을 바라보았을 때를 기준으로 설정된다.
위와 같은 경우, 운전자의 시야에서 터널을 향하여 가상의 기준원을 그리고 이러한 기준원의 내부에 차로와 하늘이 차지하는 비율을 따라서 설정된다.
예를 들면 도 3에서 좌측 제일 위의 그림은 하늘 비율이 35%이다. 또한, 도 3의 우측 제일 위의 그림에서 하늘 비율은 27%이다.
이렇듯 도 3의 도면의 8개의 예시적 도면에서 좌측에서 우측방향으로 가면서 위에서 아래방향으로 각각의 도면을 전술하여 설명한 예를 제외하고 살펴보면 각각 하늘 비율은 14%, 18%, 14%, 3%, 18%, 4%로 설정됨을 알 수 있다.
이러한 차로와 하늘 비율은 조명의 조도를 결정하는 데이터로 사용되는 이는 후술하여 자세하게 설명하도록 하겠다.
여기서, 터널조명데이터생성부(33)는 도로데이터부(32)가 터널데이터를 생성하는 경우, 기설정된 조명데이터를 터널의 구간에 따라서 생성한다. 여기서, 조명데이터에 관한 자세한 내용은 후술하도록 하겠다.
조명제어부(34)는 터널조명데이터생성부(33)가 생성한 조명데이터를 수신받아서 복수의 조명을 제어하는 제어신호를 생성한다. 이러한 제어신호에 따라서 터널모사조명(100)은 다양한 조도와 다양한 색 온도 및 다양한 조명패턴을 구현하여 현실감 있는 터널 조명을 모사할 수 있다.
터널모사조명(100)은 복수개의 조명으로 구성되며, 설정된 형태, 예를 들면, 사각의 형상으로 조명배치부에 배치된다.
조명배치부는 설정된 행(row)과 열(column)에 따라서 조명을 배치할 수 있는 공간이다.
예를 들면, 6행(row) 13열(column)의 78개의 조명을 배치할 수 있는 공간이 구비될 수 있다.
터널모사조명(100)은 조명제어정보에 따라서, 조도, 색 온도, 조명패턴이 변화되면서 터널 조명을 모사할 수 있다.
여기서, 조명패턴은 일부 조명은 스위치온(on)되고 나머지 일부 조명은 스위치오프(off)되는 패턴을 의미한다. 자세한 내용은 후술하도록 하겠다.
도 2는 본 기술의 차량 시뮬레이션 장치가 주간의 조명, 초저녁의 조명, 야간의 조명을 모사한 장면을 나타낸 도면이다.
도 2의 모사된 조명은 시뮬레이션 차량(10)이 터널 내에 위치하지 않았을 때를 모사한 것이다. 즉, 도 2에서 알 수 있듯이, 터널모사조명(100)은 터널 내에 위치하지 않았을 때 전부 스위치온(on)상태인 것을 알 수 있다.
이러한 조명패턴은 후술하여 자세하게 설명하겠지만 제1조명패턴으로 명명된다.
여기서, 주간을 모사하는 조명은, 조도 23800lux, 색 온도 5238K이며, 초저녁일 때는 조도 3673lux, 색 온도 3231K이며, 야간일 때는 조도 2.4lux에 색 온도 4354K이다.
도 4는 본 기술의 일실시예에 따른 터널 구간에 따른 터널의 조도의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5a는 경계부에서 평균 노면휘도 정도를 설정하기 위한 표이고, 도 5b는 경계부에서 조절계수를 설정하기 위한 표이며, 도 5c는 시뮬레이션 차량(10)의 속도에 따른 정지거리를 나타낸 표이고, 도 5d는 기본부의 평균 노면휘도를 설정하기 위한 표이다.
도 6a는 일실시예에 따라서 터널모사조명(100)의 조도 변화를 나타낸 그래프이고, 도 6b는 일실시예에 따라서 터널모사조명(100)의 조도 변화를 구체적인 값으로 나타낸 표이다.
본 기술의 조명의 조도를 설명하기 전에 본 기술의 차량 시뮬레이션 장치 조명의 조도 변화를 이해하기 위한 전제가 되는 내용을 전술하여 설명한 후 구체적인 내용을 후술하도록 하겠다.
여기서, 조명의 조도는 노면휘도에 따라서 결정된다.
즉, 노면휘도는 조명의 조도와 동일할 수 있다.
여기서, 노면휘도는 실제차량을 운전자가 운전석에 착석하여 운전하는 경우, 운전자가 눈 위치로부터 1˚ 내려다본 전방의 주시점 부분의 차로에 대한 도로 표면의 평균 휘도로 정의된다.
여기서, 기준이 되는 도로 표면은 수분이 흡수되지 않은 바른 도로 표면을 기준으로 한다. 또한, 노면휘도의 측정범위는 운전자가 전술한 운전자가 착석한 운전석을 기준으로 휘도계를 이용하여 측정한 전방 60m ~ 160m범위 내의 도로 표면을 기준으로 한다. 또한, 노면휘도의 단위는 cd/㎡이다.
교통량은 시간당 가상의 시뮬레이션 도로를 이동하는 차량의 수를 차로로 나눈 것을 의미한다.
즉, 교통량 = 차량의 수/ 시간/ 차로를 의미한다.
여기서, 위와 같은 교통량 공식에 의하여 얻어진 결과값은 일방통행과 양방통행에 따라서 다시 교통량이 "많음" "보통" "적음"으로 판단될 수 있다.
즉, 일방통행 차로를 기준으로 위와 같은 교통량 공식에 의하여 얻어진 결과값이 1000이상으로 나오면 교통량이 "많음"으로 판단하고, 1000미만 ~ 300 초과로 나오면 교통량이 "보통"으로 판단하며, 300이하로 나오면 교통량을 "적음"으로 판단한다.
또한, 양방통행 차로를 기준으로 위와 같은 교통량 공식에 의하여 얻어진 결과값이 300이상으로 나오면 교통량이 "많음"으로 판단하고, 300미만 ~ 100초과로 나오면 교통량을 "보통"으로 판단하며, 100이하로 나오면 교통량을 "적음"으로 판단한다.
또한, SD는 정지거리를 의미하고, Lseq, Lth, Ltr Lin, Lex는 각각 입구접속부, 경계부, 이행부, 기본부, 출구부의 평균 노면휘도를 의미한다.
여기서, 입구접속부와 출구접속부는 평균 노면휘도가 동일할 수 있다.
터널의 조명의 조도는 터널의 구간 길이에 따라서 다르게 설정된다. 구체적으로는 터널의 조명은 입구접속부, 입구부, 기본부, 출구부, 출구접속부로 구분될 수 있다.
여기서, 입구부, 기본부, 출구부를 합쳐서 터널운행부로 명명할 수 있다.
입구접속부는 기준점에서부터 터널입구까지의 거리이다.
여기서, 기준점은 시뮬레이션 차량(10)을 운전석에 착석하여 운전하는 운전자가 터널 방향으로 진입하는 차로로 운전하는 경우, 운전자가 터널 내부를 볼 수 있는 지점을 의미한다.
또한, 출구에서의 기준점은 터널 외부에서 터널의 조명에 영향을 받는 지점을 의미한다.
여기서, 기준점은 시뮬레이션 차량(10)의 속도에 따라 설정된다. 이러한 시뮬레이션 차량(10)의 속도는 설계속도로 명명될 수 있다.
즉, 기준점에서 터널입구까지의 거리는 시뮬레이션 차량(10)의 속도가 각각 60km/h, 80km/h, 100km/h 일 때, 각각 60m, 100m, 160m로 설정된다.
위와 같은 차량속도에 따라 정해진 기준점에서 터널입구까지의 거리를 정지속도라고 명명한다.
입구부는 경계부와 이행부로 구성된다.
경계부는 터널 입구에서 터널 내부로 진입하는 경우, 속도에 따라서 기설정되는 거리까지를 의미한다.
이행부는 경계부의 끝에서 기본부까지의 사이를 연결하는 것을 의미한다.
여기서, 경계부의 평균 노면휘도는 도 5a의 표에 의하여 구해질 수 있다.
우선 경계부의 평균 노면휘도를 결정하기 위해서 차로와 하늘 비율에 의하여 노면휘도가 달라질 수 있다.
즉, 차로와 하늘 비율이 20%초과, 20%이하 ~ 10%초과, 10%이하 ~ 5%초과, 5% 이하 ~ 0%이하 인 경우로 구분될 수 있다.
여기서, 만약 하늘 비율이 20%초과, 20%이하 ~ 10%초과 인 경우 터널의 방위 및 설계속도에 따라서 노면휘도를 결정하고, 10%이하 ~ 5%초과인 경우 터널의 입구 주변의 반사량 및 설계속도에 따라서 노면휘도를 결정한다.
여기서, 터널의 방위는 터널 입구가 남쪽에 위치하는 남향과, 터널 입구가 북쪽에 위치하는 북향으로 구분될 수 있다.
만약 터널 입구가 동향 또는 서향인 경우, 해당 설계속도의 남향과 북향의 노면휘도의 값을 더한 후 이를 2로 나누어 결정한다.
또한, 터널 입구 주변의 반사량은 "높음"과 "보통"으로 구성된다.
여기서, 터널 입구 주변 또는 부근의 지물이 흰색, 회색 등으로 구성된 경우, 또는 터널 입구 주변이 적설 상태인 경우 터널입구 주변의 반사량이 "높음"이라고 할 수 있다.
터널입구 주변의 반사량이 "높음"을 나타내지 않는 모든 경우에는 "보통"이라고 할 수 있다.
여기서, 경계부의 평균 노면휘도를 결정하기 위한 실시예를 들어서 설명하면, 시뮬레이션 차량(10)의 차량 속도가 60km/h이고 차로와 하늘 비율이 21%이며, 동향의 터널 입구로 구성된 터널조건에서는 경계부의 평균 노면휘도는 225cd/㎡이다.
또한, 경계부의 평균 노면휘도는 조절계수를 고려해서 결정되어야 한다.
조절계수는 터널길이, 주광의 터널의 입사 정보, 터널 내의 벽면의 반사율 및 교통량에 따라 결정되는 값을 의미한다.
전술한 도 5a에 의하여 결정된 노면휘도에 조절계수를 곱하여 경계부의 노면휘도를 결정한다.
이를 도 5b을 통하여 설명하도록 하겠다.
조절계수는 전술한 기준점에서 출구가 보이는지 안 보이는지에 따라서 구분되어 결정된다.
이렇게 구분된 내용에 따라 주광 입사가 좋은지, 나쁜지에 따라 조절계수는 다시 결정된다.
이렇게 주광 입사에 따라 다시 구분된 조절계수의 값은 터널 내의 벽면 반사율이 30%초과 인지 30% 이하인지에 따라 결정된다.
이렇게 구분되어 결정되는 조절계수의 값은 터널의 길이와 교통량에 따라서 다시 결정된다.
전술한 예에 따라서 다시 조절계수를 결정하도록 하겠다.
전술한 예에서는 평균노면을 225cd/㎡로 결정하였다. 만약 기준점에서 터널 출구가 보이고, 주광입사가 좋으며, 터널 내의 벽면 반사율이 30%이하이며, 터널길이가 85m이고, 일방통행 차로에서 교통량이 1200인 경우를 가정하면, 평균 노면휘도는 225cd/㎡에 0.5를 곱한 값이 경계부의 평균 노면휘도는 112.5cd/㎡로 결정된다.
경계부는 시뮬레이션 차량(10)의 속도에 따라 정해진 정지거리와 같거나 이보다 길어야 한다.
또한, 위의 표에 의해 결정된 경계부의 평균 노면휘도의 값을 터널입구부터 정지거리의 ×0.5배하여 결정된 거리만큼 조명의 조도를 유지한다.
그러다가 정지거리의 ×0.5의 거리가 지나가면 선형적으로 점차 조명의 조도는 감소되어 경계부의 끝단에서는 위의 표에 의해 결정된 평균 노면휘도의 ×0.4배가 되어야 한다.
이행부는 경계부의 끝단에서 연속되어 선형적으로 감소되어 기본부의 조도(노면의 평균휘도)까지 감소되어야 한다.
이러한 이행부의 선형적 감소는 아래의 식에 의하여 결정된다.
Figure 112016016348799-pat00001
즉, 위의 실시예에 따라 결정된 식을 대입하여 시간에 따라 감소되는 음의 지수 그래프를 그리며 선형적으로 감소된다.
위의 식에서 t는 시간(초)을 나타낸다.
위의 실시예에 따라 결정된 평균 노면휘도는 112.5cd/㎡을 위의 식에 대입하면 아래와 같다.
112.5cd/㎡(1.9+t)
Figure 112016016348799-pat00002
에 의하여 이행부의 조도는 점점 감소된다.
기본부는 이행부 끝에서 출구부의 시작점까지의 구역을 의미한다.
기본부는 터널모사조명(100)의 조도가 일정하게 유지되며, 전방부의 위치에서 후방부의 위치로 이동하는 이동조명을 통하여 구현된다. 자세한 내용은 후술한다.
기본부의 평균 노면휘도는 터널의 교통량과 설계속도(시뮬레이션 차량(10)의 속도)에 의해 정해진다. 이를 도 5d를 통하여 살펴보도록 하겠다.
예를 들어, 일방통행 차로의 교통량이 1200이고 설계속도가 100km/h이면 기본부의 조명 조도는 11cd/㎡으로 결정된다.
이러한 조명 조도는 전술하였지만 변하지 않고 기본부에서 유지된다.
출구부는 기본부 끝에서 터널출구까지의 거리부분을 지칭한다. 출구부는 운전자가 터널 출구에서 외부 주광에 의하여 시력에 영향을 받는 구역을 의미한다.
여기서, 출구부는 입구부와 대칭되도록 선형적으로 증가된다.
즉, 이행부의 선형적인 조명 조도 감소와 대응되도록 선형적으로 조명 조도가 증가되며, 경계부의 조명 조도감소에 대응되어 선형적으로 조명조도가 증가된다.
여기서, 출구부는 적어도 정지거리 이상의 길이를 유지하며 선형적으로 조명 조도가 증가되어야 된다.
출구접속부는 터널출구에서 기설정된 기준점까지의 거리를 의미한다.
출구접속부는 터널의 외부이나 터널의 조명에 운전자가 영향을 받는 구간이다.
이러한 출구접속부의 길이는 정지거리 ×2로 설정된다. 시뮬레이션 차량(10)의 속도가 각각 60km/h, 80km/h, 100km/h 일 때, 각각 60m, 100m, 160m로 설정된 정지거리의 ×2인, 120m, 200m, 320m로 결정된다.
도 6a는 일실시예에 따라서 터널모사조명(100)의 조도 변화를 나타낸 그래프이고, 도 6b는 일실시예에 따라서 터널모사조명(100)의 조도 변화를 구체적인 값으로 나타낸 표이다.
여기서, 터널조명의 조도를 결정하기 위하여 몇 가지 조건을 가정하였는데 이는 아래와 같다.
1. 시뮬레이션 차량(10)의 속도 : 100km/h
2. 입구접속부의 노면휘도 5000lux
3. 터널은 기준점으로부터 출구가 보이지 않도록 설정하고 200m이상의 터널로 가정하였다.
4. 터널의 입구 방위는 동쪽으로 하였다.
5. 터널의 교통량은 보통으로 설정하였다.
6. 차로와 하늘의 비율은 18%로 가정하였다.
7. 1cd/㎡는 13lux로 가정하였다.
위와 같은 조건에 의하여 전술한 내용에 대입하여 조명의 조도를 선형적으로 변화하였다.
위와 같은 가정에 따라 조명 조도의 값은 도 7b와 같다.
도 7은 터널모사조명(100)의 조명패턴을 나타낸 도면이다.
본 기술의 실시예에 따른 터널모사조명(100)은 RGB LED 조명일 수 있다.
터널모사조명(100)은 복수개로 구성되며 각각의 조명은 제어부(30)의 조명제어부(34)와 연결되어 조도, 색 온도, 조명패턴 등을 제어 받는다.
예를 들면, RED, GREEN, BLUE의 각각의 색을 표현할 수 있는 RGB LED 조명은 pwm듀티비에 의하여 조도가 변경될 수 있다.
또한, 조명제어부(34)가 조명의 각각의 색을 표현하는 부분에 전류를 인가하는데 이러한 전류를 인가하는 비율을 달리하여 색을 변경할 수 있다.
예를 들면, RED, GREEN, BLUE 각 부분이 3A의 전류를 인가 받을 수 있다면 RED에는 3A GREEN에는 0A, BLUE에는 0A의 전류를 인가하여 조명의 색을 붉은색으로 구현할 수 있다.
즉, 위의 예와 같이, 조명의 색은 RED, GREEN, BLUE 각각에 인가되는 전류량의 비율을 다르게 설정하여 구현될 수 있다.
위와 같은 방법을 통하여 본 기술의 터널모사조명(100)은 조도와 색온도가 변경될 수 있다.
도 15는 본 기술의 실시예에 따른 터널모사조명(100)의 색 온도를 달리하여 실제 터널의 백색광과 황색광을 모사한 도면이다.
여기서, 도 15의 좌측에서 확인할 수 있듯이, 백색의 터널조명은 8798K의 색 온도를 통하여 구현되며, 황색의 터널조명은 색 온도 3191K를 통하여 구현된다.
본 기술의 터널모사조명(100)은 제1조명패턴과 제2조명패턴을 통하여 시뮬레이션 차량(10)이 가상의 터널을 주행할 때를 모사할 수 있다.
터널모사조명(100)은 설정된 행(row)과 열(column)을 따라 형성된 조명배치부에 상기 행(row)과 열(column)을 따라서 배치된다.
일 실시예에 의하는 경우, 조명배치부는 6행(row) 13열로 형성될 수 있다. 즉, 터널을 모사하는 조명은 총 78개일 수 있다.
그러나 위와 같은 개수는 일실시예적으로 설명의 편의를 위하여 임의로 설정함을 미리 밝혀둔다.
또한, 설명의 편의를 위하여, 1열(column)측을 전방이라고 기술하며, 13열(column)측을 후방이라고 기술하겠다.
이후에는 설명의 편의를 위하여 도 7a, 7b의 조명에 따라서 본 기술의 차량 시뮬레이션 장치를 설명하도록 하겠다.
제1조명패턴은 시뮬레이션 차량(10)이 터널 외부, 즉, 입구접속부 또는 출구접속부에 위치할 때 보여지는 패턴이다.
도 7a는 제1조명패턴을 나타내는 것이고, 도 7b는 제2조명패턴을 나타내는 것이다.
제1조명패턴은 조명배치부에 배치된 모든 조명이 스위치온(on)된 상태이다. 즉, 78개의 조명이 스위치온(on)된 상태이다. 이러한 경우, 전술한 내용에서 알 수 있듯이, 조도 및 색 온도의 변화를 이용하여 주간, 초저녁, 야근의 상태를 표현할 수 있다.
제2조명패턴은 시뮬레이션 차량(10)이 터널운행부에 위치할 때 구현되는 조명패턴이다.
제2조명패턴을 구현할 때는 전술하여 설명하였듯이, 아래에서 기술할 조명패턴을 구현하면서 조도가 선형적으로 감소하거나 증가될 수 있다.
또한, 색 온도 변화를 통하여 황색광과 백색광 등을 모사할 수 있다.
이하 도 7b를 통하여 설명하도록 하겠다.
제2조명패턴은 기설정된 행(row)과 열(column)에 배치되어 조도와 색온도가 일정하게 유지되는 제1터널조명부와 이러한 제1터널조명부가 배치된 행(row)과 열(column)을 제외한 나머지 행(row)과 열(column)에서 스위치온(on)과 스위치오프(0ff)가 일정한 주기를 통하여 반복되는 제2터널조명부로 구성된다.
즉, 제2 내지 5행(row)×제1 내지 13열(column)의 조명배치부에 배치된 조명은 제1터널조명부가 되며, 제1, 6행(row)×1 내지 13열(column)에 배치된 조명은 제2터널조명부가 된다.
즉, 터널모사조명(100)은 제1, 6행(row)×1 내지 13열(column)에 배치된 조명의 조도 및 색 온도, 스위치온(on), 스위치오프(off)를 통하여 모사된다.
이러한 제2터널조명부는 적어도 2개의 행을 차지하도록 설정되며, 제1터널조명부를 사이에 두고 배치된다.
즉, 터널모사조명(100)에서 제2터널조명부는 제1터널조명부인 제2 내지 5행(row)×제1 내지 13열(column)의 조명을 사이에 두고 제1행(row)과 제6행(row)×제1 내지 13열(column)을 차지하도록 설정된다.
또한, 제2터널조명부는 고정된행(row)에서 기설정된 시간을 가지고 최전방열(column)에서 최후방열(column)까지 순차적으로 스위치온(on)과 스위치(off)된다.
즉, 제1행(row)×제1열(column)의 조명 또는 제6행(row)×제1열(column)의 조명이 스위치온(on)된 후, 제1행(row)×제1열(column)의 조명 또는 제6행(row)×제1열(column)의 조명이 스위치오프(off)됨과 동시에 제1행(row)×제2열(column) 또는 제6행(row)×제2열(column) 조명의 스위치가 온(on)된다. 이러한 조명의 스위치온(on)과 스위치오프(off) 제1행(row) 또는 제6행(row)×제1열(column)에서 제13열(column)까지 연속되어 발생된다.
도 8은 터널모사조명(100)의 조명패턴 중 제1행과 제6행의 조명이 동일한 열에서 대칭되는 패턴을 나타낸 도면이다.
도 12는 터널모사조명(100)의 조명패턴 중 기준열에서 변화되는 조명패턴을 나타낸 도면이다.
제2터널조명부는 기준열(column)의 조명을 관찰하는 경우, 기준열(column)의 바라 다음 후방열(column)의 조명이 스위치온(on)됨과 동시에 기준조명은 스위치오프(off)된다.
즉, 제1행(row)×제5열(column)의 스위치온(on)된 조명을 관찰한다고 하고, 제1행(row)×제5열(column)을 기준열(column)이라고 정의하면, 제1행(row)×제6열(column)의 조명이 스위치온(on)됨과 동시에 기준열의 조명은 스위치오프(off)된다.
도 9는 터널모사조명(100)의 조명패턴 중 터널조명군을 나타낸 도면이다.
또한, 제2터널조명부는 터널조명군을 구성한다.
여기서, 터널조명군은 적어도 제2터널조명군의 고정된행(row)에서 연속된 열(column)에서 2개의 조명이상이 스위치온(on)되는 것을 의미한다.
즉, 터널조명군은 연속되는 열(column)의 5개의 조명이 스위치가 온(on)된 것을 의미한다고 가정하면, 제1행(row)×제3 내지 7열(column)까지의 조명이 스위치온(on)된 것을 의미한다.
여기서, 전술한 내용 중 "제2터널조명부는 기준열(column)의 조명을 관찰하는 경우, 기준열(column)의 바라 다음 후방열(column)의 조명이 스위치온(on)됨과 동시에 기준조명은 스위치오프(off)"된다는 내용을 터널조명군에 적용하면 아래와 같다.
제1행(row)×제3 내지 7열(column)의 조명은 스위치온(on)이 될 때, 이러한 제1행(row)×제3 내지 7열(column)이 기준열로 정의된다. 따라서, 제1행(row)×제8열(column)의 조명이 스위치온(on)됨과 동시에 제1행(row)×제3열(column)의 조명이 스위치오프(off)된다.
즉, 터널조명군은 여전히 연속되는 5개의 열(column)의 조명이 스위치온(on)되고, 제1행(row)×제4 내지 8열(column)의 조명이 스위치온(on)된 상태를 유지한다.
도 10은 터널모사조명(100)의 조명패턴 중 스타트열에서 구현되는 조명패턴을 나타낸 도면이다.
도 11은 터널모사조명(100)의 조명패턴 중 엔드열에서 구현되는 조명패턴을 나타낸 도면이다.
터널조명군은 연속되는 열(column)에서 적어도 2개 이상의 조명이 스위치온(on)되어야 하는데, 이를 구성하기 위하여 다음의 패턴이 추가되어야 한다.
이를 설명하기 위하여, 제1행(row)×제1열(column)을 스타트열(column)이라고 지칭하고, 제1행(row)×제13열(column)을 엔드열(column)이라고 지칭하겠다.
또한, 전술한 내용처럼 터널조명군은 5개의 조명이 스위치온(on)된 것이라고 가정한다.
스타트열(column)의 조명은 터널조명군을 구성하기 전까지는 스위치온(on)상태를 유지한다. 즉, 제1항(row)×제1열(column)의 조명이 스위치온(on)되면, 아직 5개의 조명이 스위치온(on)되지 않은바, 스타트열(column)의 조명은 오프(off)되지 않는다. 따라서, 제1항(row)×제1열(column)의 조명은 스위치온(on)상태에서 제1항(row)×제2열(column)의 조명이 스위치온(on)되게 된다. 그러나 아직도 5개의 연속되는 열(column)에서 조명이 켜지지 않은바, 제1항(row)×제1 내지 2열(column)의 조명은 스위치온(on)된다. 이렇게 순차적인 열(column)의 스위치온(on)된 조명이 5개가 되기 전까지는 순차적으로 스위치온(on) 상태를 유지한다.
즉, 제1행(row)×제5열(column)의 조명이 스위치온(on)될 때까지 제1행×제1 내지 4열(column)의 조명은 스위치온(on)되고 스위치온(on) 상태를 유지한다.
제1행(row)×제5열(column)의 조명이 전부 스위치가 온(on)되면 터널조명군을 구성한바, 이제는 제1행(row)×제1열(column)의 조명이 스위치오프(off)됨과 동시에 제1행(row)×제6열(column)의 스위치가 온(on)되어 제1행(row)×제2 내지 6열(column)의 스위치가 온(on)되게 된다. 이와 같은 패턴을 이용하여 터널조명군을 구성할 수 있다.
위와 같은 터널조명군이 스위치온(on), 스위치오프(off)를 통하여 제1행(row)×제9 내지 13열(column)에 위치하는 경우, 즉, 터널조명군의 가장 후방열(column)에 위치하는 스위치온(on)된 조명이 엔드열(column)에 위치하면 다음과 같은 패턴을 통하여 조명의 스위치가 오프(off)되게 된다.
즉, 터널조명군을 구성하는 스위치온(on)된 조명 중 가장 전방열(column)에 위치한 조명부터 가장 후방열(column)의 조명순으로 스위치가 오프(off)되게 된다.
즉, 제1행(row)×제9 내지 13열(column) 중 제1행(row)×제9열(column)의 스위치온(on)된 조명이 가장 먼저 스위치오프(off)되게 된다. 이후, 순차적으로 제1행(row)×제10열(column), 제1행(row)×제11열(column), 제1행×제12열(column), 제1행(row)×제13열(column)의 조명이 스위치오프(off)된다.
위와 같은 패턴을 통하여 터널조명군은 스위치오프(off)되게 된다.
물론 또 다른 실시예에 의하는 경우, 제1행(row)×제1 내지 5행의 조명이 한번에 스위치오프(on)되고, 제1행(row)×제9 내지 13열(column)의 조명이 한번에 스위치오프(off)될 수도 있다.
또한, 전술한 바와 같이 제2터널조명부는 적어도 2개의 행(row)을 차지하며, 제1터널조명부를 사이에 두고 배치되며, 제2터널조명부의 스위치온(on)과 스위치오프(off)는 같은 열(column)에서 동시에 발생될 수 있다.
즉, 제1행(row)×제2열(column)의 조명이 스위치온(on)되는 경우, 제5행(row)×제2열의 조명이 스위치온(on)되며, 제1행(row)×제2열(column)의 조명이 스위치가 오프(off)되고 제1행(row)×제3열(column)의 조명 스위치가 온(on)된 경우, 제5행(row)×제2열(column)의 조명도 스위치가 오프(off)되고 제5행(row)×제3열(column)의 조명이 스위치가 온(on)된다.
이렇듯, 제2터널조명군을 구성하는 조명의 스위치온(on)과 스위치오프(off)는 대칭적으로 발생할 수 있다.
또한, 터널조명군은 이동터널조명군을 형성할 수 있다.
실제 차량을 운전자가 운전하는 경우, 실제 터널의 조명의 위치는 고정되어 있으며, 실제 차량이 전방으로 이동하게 된다. 이 경우, 실제 차량의 운전자는 터널 조명이 후방으로 이동하는 것과 같이 실제 터널 조명을 관찰할 수 있는데 이동터널조명군은 이러한 효과를 구현한 조명이다.
즉, 제1행(row)×제3 내지 제7열(column)의 조명이 스위치온(on)된 상태를 가정하면, 이후, 제1행(row)×제3열(column)의 조명이 스위치오프(off)되고 제1행(row)×제8열(column)의 조명이 스위치가 온(on)된다. 이러한 스위치온(on)과 스위치오프(off)의 패턴을 유지하면서, 제1행(row)×제13열(column)의 조명이 스위치오프(off)될 때까지 지속되게 된다.
따라서, 시뮬레이션 차량(10)의 운전석에 착석한 운전자는 조명들이 전방에서부터 후방으로 스위치가 온(on)과 오프(off)되는 조명을 통하여 마치 실제터널에서 차량을 전방으로 운행할 때와 같은 느낌을 받게 된다.
이러한 이동조명군은 1분을 기준으로 시뮬레이션 차량(10)의 속도가 100km/h, 80km/h, 60km/h일 때 각각 2000개, 1200개, 500개가 관찰될 수 있다.
또한, 이러한 터널조명군은 복수개가 연속되어 관찰될 수 있다.
즉, 5개의 연속되는 열(column)에서 스위치온(on)된 조명을 터널조명군이라고 가정하면, 제1행(row)×제1 내지 5열(column)과 제1행(row)×제9 내지 13열(column)에서 터널조명군이 동시에 관찰될 수도 있다.
도 13은 터널모사조명(100)의 조명패턴 중 제3조명패턴을 구현한 도면이다.
또한, 본 기술의 실시예에 따른 차량 시뮬레이션 장치는 제3조명패턴을 추가로 포함한다.
제3조명패턴은 시뮬레이션 차량(10)이 터널입구에서 터널 내로 진입하거나, 터널출구에서 터널외부로 나올 때 발생되는 조명패턴이다.
즉, 전술한 터널 구간에 따라 설명할 경우, 입구접속부와 경계부 사이에서, 출구부와 출구접속부 사이에서 발생되는 조명패턴이다.
도 13의 실시예에 따라서 설명하도록 하겠다. 단, 도 13의 실시예는 입구접속부에서 경계부로 시뮬레이션 차량(10)이 이동하는 경우, 발생되는 제3조명패턴을 나타낸 것이다.
여기서, 도 13의 실시예를 설명할 때, 설명의 편의를 위하여 조명이 온(on)과 오프(off)가 되는 부분은 어느 하나의 행(row)과 열(column)에 배치된 조명으로만 설명하도록 하겠다.
도 13a은 시뮬레이션 차량(10)이 입구접속부에 위치할 때 조명을 나타낸 것이다. 여기서는 제1조명패턴 상태를 유지한다.
그러다가 시뮬레이션 차량(10)이 터널 입구로 진입하게 되면, 제1조명패턴에서 제2조명패턴으로 변경되게 되는데, 여기서, 시뮬레이션 차량(10)의 운전자가 터널 내로 진입되는 효과를 구현하기 위하여 제3조명패턴이 구현된다.
즉, 제3조명패턴은 제1조명패턴과 제2조명패턴을 연결해주는 징검다리와 같은 조명패턴이다.
제3조명패턴은 실시예에 따르는 경우, 터널모사조명(100)은 제1조도, 제2조도와 제3조도를 갖는다. 여기서, 제1조도는 가장 밝은 조도를 나타내며, 제2조도는 제1조도보다 덜 밝은 조도를 나타내고, 제3조도는 제1조도와 제2조도 다음의 밝기를 나타낸다.
도 13b에 의하여 설명하면, 제1행(row)×제3 내지 7열(column)과 제1행×제11 내지 13열(column)은 제1조명의 조도를 갖는다.
여기서, 제6행(row)에서도 제1행(row)과 동일한 조도를 갖는 것은 당연하다.
여기서, 제2 내지 5행(row)×제1 내지 13열(column)은 제2 내지 5행(row)×제1 내지 제13열(column)과 제1행(row)×제1, 2 및 제8, 9, 10열(column)은 제2조도를 구현한다.
이후, 일정시간이 상태를 나타내는 도 13c를 통하여 터널조명을 살펴보면, 제1행(row)×제6 내지 10열(column), 제1행(row)×제1 내지 2열(column)은 제1조도를 구현하고, 제2 내지 5행(row)×제1 내지 13열(column)은 제3조도를 구현한다.
여기서, 제6열(row)은 제1열과 동일한 조명의 패턴을 나타냄은 당연하다.
즉, 제2조명패턴을 나타낸다.
따라서, 제2조명패턴은 위와 같은 제1조도와 제2조도, 제3조도를 갖는 조명을 통하여 선형적으로 조도가 감소하는 조명을 구현함과 동시에 제1조명패턴에서 제2조명패턴으로 넘어가는 징검다리 역할을 한다.
제3조명패턴에서 제1조도를 갖는 조명은 설정된 터널에 따라 다르게 될 수 있다. 만약에 도 13b의 실시예와는 다르게 시뮬레이션 터널의 조명이 시뮬레이션 차량(10)에 착석한 운전자를 기준으로 도 13b의 실시예에 따른 시뮬레이션 터널의 조명보다 전방에 있는 경우, 제1조도를 구현하는 조명은 제1행(row)×제9 내지 13열(column)일 수 있다.
즉, 제2조명패턴에서 제1조도가 시작되는 지점은 설정된 터널의 조명에 따라서 다르게 설정될 수 있다.
도 13은 전술한 바와 같이 시뮬레이션 차량(10)이 입구접속부에서 경계부로 이동할 때를 구현하였는바, 출구부에서 출구접속부로 시뮬레이션 차량(10)이 이동하는 경우는 도 13의 실시예의 역방향으로 조명패턴이 구현된다. 즉, 도 13c, 13b, 13a의 순으로 조명패턴이 구현된다.
전술한 조명패턴을 도 6a, 6b의 실시예에 적용하면 아래와 같다.
입구접속부에서는 제1조명패턴을 유지한다. 이 경우, 조명의 조도를 유지한 상태이다.
시뮬레이션 차량(10)이 터널입구, 즉, 경계부에 위치하는 순간 제3조명패턴을 구현하고 이후 설정된 시간이 경과하면 자연스럽게 제3조명패턴은 제2조명패턴으로 넘어가 제2조명패턴을 구현한다. 이 경우, 전술한 표를 통하여 경계부의 평균 노면휘도와 조절계수를 이용하여 조명의 조도를 결정한다.
이 경우, 결정된 경계부의 조명조도를 설계속도에 따른 정지거리×0.5의 거리만큼은 유지하다가 선형적으로 조명의 조도를 감소시켜 경계부의 끝에서는 전술한 경계부의 조명조도×0.4가 되도록 한다.
이후, 이행부에서는
Figure 112016016348799-pat00003
을 이용하여, 선형적으로 기본부까지 조명의 조도를 감소시킨다.
이후, 시뮬레이션 차량(10)은 조명의 조도를 일정하게 유지시키는 기본부를 지나게 된다.
이후, 출구부에서는 이행부와 경계부에서 행하여 졌던 조명 조도의 선형적 감소와 대응되도록 선형적으로 조명의 조도를 증가시킨다.
여기서, 경계부, 이행부, 기본부, 출구부에서는 제2조명패턴을 유지하면서 동시에 조명의 조도를 변화하여 시뮬레이션 차량(10)의 착석하여 가상의 운전을 하는 운전자가 실제 터널에 있는 것과 같은 효과를 구현한다.
이후, 시뮬레이션 차량(10)이 출구부에서 출구접속부로 이동하는 경우, 제3조명패턴을 구현하고 일정 시간이 경과하여 차량이 출구접속부에 완전히 위치하는 경우, 제1조명패턴을 구현한다. 여기서, 조명의 조도는 입구접속부와 동일한 조도까지 증가시킨 후, 이 조명의 조도를 유지된다.
전술한 내용에서 알 수 있듯이, 본 출원발명은 조명의 조도, 조명의 색 온도, 조명패턴을 통하여 실제 차량이 터널을 통과할 때 운전자가 터널에서 느끼는 터널조명의 조도, 터널조명의 색 온도, 차량이 이동할 때 운전자가 터널 조명을 지나가는 듯한 느낌을 구현할 수 있다.
따라서, 본 기술의 차량 시뮬레이션 장치는 운전자가 실제 터널에서 디스플레이를 인지할 때와 같은 정확한 실험데이터를 획득할 수 있다.
본 기술은 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 기술의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 기술이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10 : 시뮬레이션차량
20 : 도로표시부
30 : 제어부
31 : 인지부
32 : 도로데이터부
33 : 터널조명데이터생성부
34 : 조명제어부
100 : 터널모사조명

Claims (16)

  1. 실제 차량이 실제 터널을 주행할 때 외부 자연광 및 상기 터널 내의 인공광의 영향으로 인해 상기 차량의 그 주행 위치에 따라 달라지는 실제의 조명 상황을 모사하여 실제 터널 주행 상황을 모사하는 차량 시뮬레이션 장치에 있어서,
    운전석 부분을 포함하여 실제 차량의 전방부 바디의 외관 구조로 모사되어 형성되되, 상기 운전석 공간으로 외부의 조명이 유입되도록 적어도 윈드실드, 운전석 윈도우, 및 조수석 윈도우가 포함되며, 내부에는 운전석에 착석하여 운전하는 운전자에게 차량정보를 디스플레이 전달해주는 디스플레이 장치가 설치된 시뮬레이션 차량;
    상기 시뮬레이션 차량의 전방에 위치하여 가상의 도로를 화면으로 표현하는 도로표시부;
    상기 시뮬레이션 차량으로부터 차량정보를 전송받으며, 기저장된 도로데이터를 상기 도로표시부에 상기 차량정보에 따라 전송해 주며, 상기 도로데이터가 터널에 진입하는 데이터인 경우, 기설정된 입구기준점에서 터널입구까지 거리인 입구접속부와 터널 내인 터널운행부 및 터널출구로부터 기설정된 출구기준점까지인 출구접속부로 나누어 상기 시뮬레이션 차량이 상기 입구접속부를 주행하는 시점에 대한 조명제어정보인 입구접속부와 상기 터널운행부를 주행하는 시점에 대한 조명제어정보인 터널운행부와 상기 출구접속부를 주행하는 시점의 조명제어정보인 출구접속부 각각에 대한 기설정된 조명제어정보를 생성하는 제어부; 및
    상기 시뮬레이션 차량의 상방에 설정된 공간에 설정된 형태의 조명이 배치될 수 있도록 설정된 행(row)과 열(column)을 따라 형성된 조명배치부에 상기 행(row)과 열(column)을 따라서 배치되며, 상기 제어부의 상기 조명제어정보에 따라 조도, 색온도 또는, 일부 조명은 스위치온(on)되고 나머지 일부 조명은 스위치오프(off)되는 조명패턴을 이용하여 상기 입구접속부, 터널운행부 및 출구접속부 각각을 상기 시뮬레이션 차량이 상기 도로데이터 상에서 주행하는 지점에 따라 순차적으로 실행하여 상기 시뮬레이션 차량이 가상의 터널을 통과할 때 상기 실제 터널 주행 상황이 모사되어 현실감 있는 터널을 모사하는 터널모사조명
    을 포함하는 차량 시뮬레이션 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 차량정보를 전송받는 인지부와 상기 인지부와 상기 도로표시부와 연결되어 있으며, 상기 도로데이터가 기저장되어 상기 인지부에서 전송되는 데이터에 따라 기설정된 데이터를 상기 도로표시부에 전송해주는 도로데이터부와, 상기 도로데이터부와 연결되어 상기 도로데이터부가 터널데이터를 생성하는 경우, 상기 터널데이터의 구간에 따라 조명데이터를 생성하는 터널조명데이터생성부, 및 상기 터널조명데이터생성부와 연결되어 상기 조명데이터를 수신하고 상기 조명데이터에 따라 기설정된 조명신호를 생성하는 조명제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 시뮬레이션 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 인지부는,
    상기 시뮬레이션 차량으로부터 속도데이터, 주행시간을 전송받으며,
    상기 도로데이터부는 기저장된 터널데이터에서 상기 각각의 터널데이터에 대해서 기설정된 기준점에서 상기 터널의 방향으로 가상의 기준원을 그렸을 때 상기 기준원의 내측에 위치하는 차로와 하늘의 비율이 기저장되어 있는 것을 특징으로 포함하는 차량 시뮬레이션 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 도로데이터에 있어서 상기 터널운행부를 입구부, 기본부 및 출구부로 더욱 구분하고,
    상기 터널조명데이터생성부는 상기 입구접속부, 입구부, 기본부, 출구부, 출구접속부로 상기 터널의 길이에 따라서 구분하여 조명데이터를 생성하는 것을 특징으로 포함하는 차량 시뮬레이션 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 입구접속부의 거리길이는,
    상기 시뮬레이션 차량의 속도가 60km/h, 80km/h, 또는 100km/h일 때 각각 60m, 100m, 160m로 정해지며 상기 출구접속부의 거리길이는 각각의 시뮬레이션 차량 속도에 따라 결정된 입구접속부의 거리길이의 2배로 결정되는 것을 특징으로 포함하는 차량 시뮬레이션 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 조명패턴은,
    상기 시뮬레이션 차량이 상기 입구접속부와 출구접속부에 위치할 때 구현되는 제1조명패턴과, 상기 시뮬레이션 차량이 상기 터널운행부에 위치할 때 구현되는 제2조명패턴을 포함하는 것을 특징으로 포함하는 차량 시뮬레이션 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 터널모사조명은,
    제1조명패턴을 구현할 때, 상기 시뮬레이션 차량 운행시간이 주간일 때는 조도 23800lux, 색온도 5238K이며, 초저녁일 때는 조도 367.3lux, 색온도 3231K이며, 야간일 때는 조도 2.4lux에 색온도 4354K인 것을 특징으로 포함하는 차량 시뮬레이션 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 터널모사조명은,
    제2조명패턴을 구현할 때,
    선형적으로 기설정된 조도까지 감소되거나 또는 증가되며,
    기설정된 행(row)과 열(column)에 배치되어 조도와 색온도를 일정하게 유지하는 제1터널조명부와 상기 제1터널조명부가 배치된 행(row)과 열(column)을 제외한 행(row)과 열(column)에 배치되어 스위치온(on)과 스위치오프(off)가 일정한 주기를 통하여 반복되는 제2터널조명부를 포함하는 것을 특징으로 포함하는 차량 시뮬레이션 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2터널조명부는 적어도 2개의 행을 차지하도록 설정되며 상기 제1터널조명부를 사이에 두고 배치되는 것을 특징으로 포함하는 차량 시뮬레이션 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제2터널조명부는,
    고정된행(row)에서 기설정된 시간을 가지고 최전방열(column)에서 최후방열(column)까지 순차적으로 스위치온(on)과 스위치오프(off)되는 것을 특징으로 포함하는 차량 시뮬레이션 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2터널조명부는,
    어느 하나의 기준이 되는 기준열(column)에서 스위치온(on)된 기준조명을 관찰 시, 상기 기준열(column) 바로 다음 후방열(column)의 조명이 스위치온(on)됨과 동시에 상기 기준조명은 스위치오프(off) 되는 것을 특징으로 포함하는 차량 시뮬레이션 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 스위치온(on)되는 조명은,
    어느 하나의 스위치온(on)된 조명을 기준으로 상기 조명의 바로 전방 또는 후방의 열(column) 중 적어도 어느 하나의 조명은 스위치온(on)되어 적어도 2개의 연속되는 열(column)에 배치된 조명이 스위치온(on)된 터널조명군을 구성하는 것을 특징으로 포함하는 차량 시뮬레이션 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 터널조명군은,
    상기 터널조명군을 구성하는 복수개의 조명들 중에서 가장 전방열(column)에서 스위치온(on)된 조명이 스위치오프(off)되고, 가장 후방열(column)에서 스위치온(on)된 조명 다음 행(column)에 위치하는 조명이 스위치온(on)되어 상기 고정된행(row)을 따라 전방열(column)에서 후방열(column)로 이동하는 형상의 이동터널조명군을 형성하는 것을 특징으로 포함하는 차량 시뮬레이션 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 최전방열(column)과 상기 최후방열(column)은,
    스타트열(column)과 엔드열(column)로 정의되며,
    상기 스타트열(column)에서 스위치온(on)된 조명은, 상기 스타트열(column) 다음 후방열(column)의 스위치온(on)된 조명들이 상기 기설정된 터널조명군의 개수가 될 때까지 스위치온(on) 상태를 유지하다가 상기 스위치온(on)된 조명의 개수가 터널조명군을 구성하면 상기 터널조명군을 구성하는 가장 후방열(column)의 스위치온(on)된 조명의 바로 다음 후방열(column)에 배치된 조명이 스위치온(on)될 때 스위오프(off)되며,
    상기 터널조명군을 구성하는 조명들 중 가장 후방열(column)에서 스위치온(on)된 조명이 엔드열(column)에 위치하는 경우, 상기 터널조명군의 스위치온(on)된 조명 중 가장 전방열(column)에 배치된 조명부터 가장 후방열(column)에 배치된 조명 순으로 스위치오프(off)되는 것을 특징으로 포함하는 차량 시뮬레이션 장치.
  15. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 제2터널조명부는,
    최전방열(column)부터 최후방열(column)까지 순차적으로 스위치온(on), 스위치오프(off)되어 상기 스위치온(on)된 조명이 최전방열(column)에서 생성되어 최후방열(column)까지 이동한 후 소멸되는 이동조명으로 관찰되며,
    상기 이동조명은 1분을 기준으로 상기 시뮬레이션 차량의 속도가 100km/h, 80km/h, 60km/h일 때 각각 2000개, 1200개, 500개가 관찰되는 것을 특징으로 포함하는 차량 시뮬레이션 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 터널모사조명은,
    RGB LED조명이며, 상기 RGB LED조명은 pwm듀티비 또는 상기 제어부가 생성하는 색상조절전류에 의하여 색상이 변경되는 것을 특징으로 포함하는 차량 시뮬레이션 장치.
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