KR102014228B1 - 솔라 블라인드 자외광 신호에 따른 경로 검측 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 솔라 블라인드 자외광 신호 발생기, 솔라 블라인드 자외 탐측기와 신호처리 모듈을 포함하는 솔라 블라인드(solarblind)에 따른 자외광 신호의 경로 검측 시스템을 공개하였고, 그 중에서 솔라 블라인드 자외광 신호 발생기는 도로에 설치되어 경로 표식 라인으로 사용되고 솔라 블라인드 탐측기는 경로 표식 라인을 탐측하고 탐측해 낸 솔라 블라인드 자외광 신호 발생기의 신호를 신호 처리 모듈까지 전송하기 위한 것이며, 신호 처리 모듈은 경로 라인 추출 산법을 이용하여 운전 경로(marched route)를 실시적으로 얻으며 최종적으로 경로 정보를 출력한다. 본 발명은 솔라인드 블라인드 자외광 주파수대의 특수성을 이용하여 복잡한 광조사와 도로 배경 정보의 영향을 피면하였고 해당 경로 검측 시스템은 극히 강한 항간섭 능력을 구비하고 있는 바 하루 24시간 동안 작업할 수 있으며 경로 추출 계산에서 단지 솔라 블라인드 자외 정보만 처리하면 되고 극히 짧은 시간에서 정확한 도로 정보를 얻을 수 있으며 비교적 좋은 실시성을 구비하고 있다. 본 발명의 검측 시스템은 로봇 항법(robot navigation), 자동차 자동운전 등 영역에 광범히 사용될 수 있다.

Description

솔라 블라인드 자외광 신호에 따른 경로 검측 시스템{PATH DETECTION SYSTEM BASED ON SOLAR-BLIND ULTRAVIOLET OPTICAL SIGNAL}

본 발명은 자동 운전 중에서의 경로 검측 기술에 관한 것으로서 구체적으로는 솔라 블라인드 자외 탐측기를 통하여 이미 솔라 블라인드 자외광 신호에 의해 표식되는 도로 정보를 검측하고, 검측해 낸 신호를 처리하여 도로 경로 상세 파라미터를 획득할 수 있는 시스템에 관한 것이다.

과학기술이 부단히 진보됨에 따라 비행기 및 기차는 이미 자동 운전의 기능을 달성하였으나 자동차는 운전 환경이 비교적 복잡하기에 자동 운전의 진척은 비행기와 기차보다 훨씬 떨어진 상황이다. 현재 기차의 자동 운전 기술은 이미 각 자동차 개발자가 다투어서 개발하는 기술로 되었다. 인터넷 영역의 거두인 구글 회사에서도 자동차 자동 운전 기술에 대해 연구하고 있으며 이미 시제차량을 개발해 냈다.

자동차가 자동 운전을 실현하는 기초는 주위의 운전 환경을 감지해 낼 수 있고 정확한 경로 정보를 획득할 수 있는 것이다. 기존의 무인 운전 기술에서 환경을 감지하는 방법은 여러가지가 있고 예를 들면 자기 신호 센싱, 시각 센싱, 레이저 센싱, 마이크로웨이브 센싱, 통신 센싱 등이 있다. 하지만 주류의 경로 추출 방법에는 자기 신호를 이용하여 도로 네비게이션하고 가시광선 카메라를 이용하여 시각 네비게이션을 하며 레이저 레이더를 이용하여 환경 회복하는 것 등이 있다.

일본에서는 1995년에 이미 자동 운전 기능을 구비하는 시험차를 연구제조해 냈으며 그가 경로 정보를 감지하는 방법은 도로 중앙에 한 갈래의 자석 라인을 매설하고 자동차에 자기장 탐측 센서를 장착하며 자석 라인을 검측하는 것을 통해 운전 경로를 획득하는 것이다. 2014년에 볼보 회사에서는 무인 운전을 실현하기 위하여 자기 네비게이션 시스템을 개발하고 있는 중이라고 공개하였다. 그는 도로에 고정적 간격으로 분포한 자석을 설치하고 자동차에 자기력 감응기를 장착하며 실시적으로 도로 자석 어레이 신호를 검측하는 것을 통하여 경로 정보를 검측해 내어 항선을 정정한다. 자기 신호에 따른 경로 검측은 비록 환경의 간섭도가 낮은 장점을 갖고 있으나 자기 센서가 일정한거리 외에 있는 자기신호를 탐측할 경우, 소음이 극히 심하기에 경로 정보를 추출할 수 없다. 동시에 다중차선의 경로를 검측할 경우, 자기신호의 상호 간섭은 경로 정보의 불명확함을 초래하게 된다. 따라서 자기 신호를 이용하여 도로 네비게이션을 진행할 경우, 경로의 탐측 거리에 제한이 있고 탐측한 도로 환경의 제한을 받게 된다.

가시광선 카메라를 이용하여 시각 네비게이션의 경로 검측을 진행하는 것은 비디오 카메라를 통하여 차량 주변의 2차원 또는 3차원 화상 정보를 획득하고 화상 분석 식별 기술을 통하여 운전 환경에 대해 감지하는 것이다. 실제적인 응용에서 해당 방식에 따른 경로 검측 배경 정보는 혼란하고 복잡한 화상 처리 산법이 필요되며 밤, 악렬한 날씨(풍사, 농무, 비물) 및 환경 광조사가 복잡한 환경에서 화상 처리 수단을 통하여 정확한 경로 정보를 얻기가 힘들다. 예를 들면, 1) 광원에 맞서고 있는 경로를 추출할 경우, 가시광선 카메라를 통하여 얻은 화상은 복잡한 광조사의 영향에 의해 화상의 과도 포화를 초래하게 될 가능성이 있고 이때에는 화상 처리에 의해 경로를 얻을 수 없다. 2) 밤에 운전할 경우, 가시광선 카메라에 의해 조사해 낸 경로는 깜깜하고 자동차 또는 별도의 빛조사를 이용해도 그의 시야 범위는 제한을 받게 된다. 3) 경로 상황이 복잡할 경우, 가시광선 카메라가 찍어낸 화상은 다중의 도로가 있고 도로의 변두리에 있는 나무 등도 촬영하게 되므로 매우 많은 복잡한 산법을 이용해야 하고 많은 시간을 소모해야 가능하게 정확한 결과를 얻을 수 있다. 상기로부터 알 수 있다시피 가시광선 비디오 카메라에 의한 경로 검측은 일련의 복잡한 화상처리를 진행해야 하고 정확한 경로를 꼭 얻어낼 수는 없다. 이런 방식을 통하여 경로를 얻을 경우 실시성이 낮고 신로도가 낮다.

레이저 센싱 방식은 레이저 레이더에 의해 차량 주변 환경의 2차원 또는 3차원 거리 정보를 얻는 것이고 거리 분석 식별 기술을 통하여 운전 환경에 대해 감지하는 것이다. 고성능의 레이저 레이더를 통하여 즉시로 정확하게 주변의 일정 범위내의3D 지형도를 그려내고 차량 탑재 컴퓨터 중추로 전송할 수 있으며 이 방식을 통하여 행인, 차량 및 맞닥뜨린 이동 장애를 검측해 낼 수 있다. 해당 방식은 레이저광 다발을 발송하고 되돌아온 정보를 통하여 거리를 측정하며 환경의 재구축을 실현하는 것이다. 하지만 광활한 환경에 사용될 때 환경 재구축의 결과에 대해 평가할 수 없고 정확한 경로를 얻을 수 없다. 레이저 레이더의 경로 탐측은 환경의 사용에 제한될 뿐만 아니라 가격이 비싸고 차량에 탑재하여 사용하기 불편하다.

상기의 단독으로 네비게이션을 사용하는 방식 외에 경로 추출의 신뢰성을 증가시키기 위하여 대부분의 무인 운전 차량은 상이한 센싱 방식에 의해 조합 판단을 진행한다. 구글의 무인차를 예로서 그는 시각 센싱, 레이저 센싱 및 통신 센싱의 방식을 융합하였다. 무인차량은 네비게이션 운전하기 전에 인위적으로 운전할 경로에서 웹켐으로 한번 기록해야 하고 그의 원격 서버에 저장한다. 추적 경로 운전할 때 한편으로는 시각 센싱을 통하여 기존의 화상에 대해 처리하고 기존의 경로 정보를 분석하는 동시에 이때 촬영한 화상 정보와 서버 중에 저장한 화상 정보를 비교함으로써 해당 경로의 실제 상황을 보조 판단하고, 다른 한편으로는 3차원 레이저 스캐너를 통하여 바리케이드와 배경정보의 판단을 진행한다. 이로부터 알 수 있다시피 무인 운전의 시스템은 복잡하고 처리함에 있어서 시간을 소모하며 조작가능성이 낮다.

다중 센서의 융합에 따른 경로 추출 방법은 그의 감지 시스템이 너무 복잡하고 집적하기가 어려우며 제조원가가 높고 실용성이 나쁘다. 유감스러운 것은 다중 센서 데이터를 통하여 융합을 진행하더라도 복잡한 날씨인 경우 구글의 무인 운전 차량은 경로 추출하는데 여전히 문제를 초래하게 된다. 구글 무인 운전차량을 사용한 체험자인 과학기술 블로그 Recode의 기자 리즈 가은스는 '구글 무인 운전 자동차 센서는 비가 내리는 환경에서 문제가 존재한다. 만약 눈이 내리면 문제가 더 크다. 농무인 환경에서 제일 좋기는 수동적 운전을 선택하는 것을 건의한다'라고 보도하였다.

자동차 자동 운전 영역에 있어서 전반적인 자동 운행 과정에서 정확한 경로 정보를 획득하는 것은 매우 중요한 것이며 만약 경로 검측 오류가 발생하면 자동차 운전 방향의 이탈을 초래하여 예측할 수 없는 손실을 받게 된다. 자기신호, 가시광선 정보, 레이저 센싱 등에 따른 경로 검측의 방법은 자동 운전 기술 분야에서 모두 일정한 흠결을 갖고 있으므로 간단하고 신뢰성 있는 경로 검측 방식을 제공하는 것은 극히 중요하다.

가시광선 카메라가 복잡한 광조사에서 영향을 받는 원인은 경로 라인 상의 반사, 산란 등 상황의 태양광을 촬영하게 되어 진실한 경로 정보를 막았기 때문이며; 동시에 가시광선 화상 처리에서 화상 중의 쓸모없는 배경 정보 등을 제거해야 하는 원인은 촬영해 낸 경로 라인이 배경 정보의 간섭을 받아 경로의 결과를 오도할 수 있기 때문이다. 자기 신호가 일정한 거리를 초과하여 전송할 때 신호대잡음비가 급격히 증가하는 동시에 외부 자기장 및 인위적 오염물의 간섭을 받기 쉬우므로(예를 들면 자석, 광석 등), 자기신호의 경로 추출 방식으로 획득한 경로 정보량이 감소되고 복잡한 환경에서의 사용이 제한을 받게 된다. 이로부터 알 수 있다시피 자동 운전 분야에는 항환경 간섭 능력이 강하고 하루 24시간 동안 사용할 수 있으며 경로가 표현한 정보량이 많고 실시성이 높으며 결과가 정확한 도로 추출방식이 필요하다.

솔라 블라인드 자외광 신호는 주파수대가 190~285nm의 광신호를 가리키며 해당 신호가 지구까지 조사할 때 오존층에 의해 격리하게 되며 해당 신호를 탐측하게 되면 인위적으로 발생한 것이거나 위험한 사건이 발생한 가능성 밖에 없다. 솔라 블라인드 자외광 신호를 경로의 표식으로 사용하면 신호 소스의 발생면에서 환경의 간섭을 제거하였으며 극히 강한 항환경 간섭 능력을 구비하고 있다. 솔라 블라인드 자외 탐측기는 해당 주파수대의 광신호만 탐측하고 획득한 신호는 상이한 지점, 상이한 배경 정보의 간섭을 고려할 필요가 없고 밤 및 극히 악렬한 날씨에서도 마찬가지로 적용되며 하루 24시간 동안 경로를 추출하는 우세를 구비하고 있다. 솔라 블라인드 자외광 신호 발생기의 전송 거리가 비교적 멀고 밀리와트급의 신호 발생기는 1Km~3Km를 전송할 수 있을 뿐만 아니라 상이한 시각의 솔라 블라인드 자외 화상 탐측기를 이용하면 탐측해 낸 경로 정보량은 극히 풍부하다. 신호 처리 과정에서 배치한 솔라 블라인드 자외광 신호에 대해 처리하기만 하면 되고 경로의 검측 산법이 더욱 간단하며 경로를 추출하는 실시성이 비교적 높으며 경로의 추출 결과가 더욱 정확하다.

본 발명은 솔라 블라인드 자외 주파수대의 특수성을 이용하여 솔라 블라인드 자외광 신호에 따른 경로 검측 시스템을 제공하며 솔라 블라인드 자외광 신호의 경로 검측을 통하여 복잡한 광조사, 날씨 등의 영향을 고려할 필요가 없고 복잡한 전경과 배경을 배제하였다. 이렇게 되면 신호 처리 모듈의 작업량이 낮아지도록 하였고 시간 소모가 적은 경로 추출 방법을 이용할 수 있는 바, 즉 실시적으로 정확한 경로 정보를 얻을 수 있다.

본 발명의 기술방안은 다음과 같다.

솔라 블라인드 자외광 신호에 따른 경로 검측 시스템에 있어서, 솔라 블라인드 자외광 신호 발생기, 솔라 블라인드 자외 탐측기와 신호 처리 모듈을 포함하며, 그중에서 솔라 블라인드 자외광 신호 발생기는 도로에 설치되어 경로 표식 라인으로 사용되고 솔라 블라인드 탐측기는 상기 경로 표식 라인을 탐측하고 탐측해 낸 솔라 블라인드 자외광 신호 발생기의 신호를 신호 처리 모듈까지 전송하기 위한 것이며,신호 처리 모듈은 경로 라인 추출 산법을 이용하여 운전 경로(marched route)를 실시적으로 얻으며 최종적으로 경로 정보를 출력한다.

상기 솔라 블라인드 자외광 신호 발생기는 상이한 강도의 솔라 블라인드 자외광 신호를 발생할 수 있고, 경로를 표식하기 위한 다수개의 솔라 블라인드 자외광 신호 발생기가 발생한 솔라 블라인드 자외광 신호의 강도는 동일하거나 상이하다.

추가적으로, 상기 솔라 블라인드 자외광 신호 발생기는 전기 공급 전원, 솔라 블라인드 자외광 신호등과 신호 강도 제어 전기회로를 포함하며 사용할 때, 모든 솔라 블라인드 자외광 신호등의 강도는 일치를 유지한다. 상기 신호 강도 제어 전기회로는 정량모드 소스 조제 전기회로를 포함할 수 있고 이에 제한되지 않는다.

상기 솔라 블라인드 자외광 신호 발생기는 경로 표식 라인으로서 도로 중심 라인, 도로 에지 라인 또는 다중차선의 차선 분할선을 표식할 수 있고 그의 장착 방식은 도로 표면, 또는 도로 기석에 깔아 설치하거나 받침대 또는 매달림 장치를 이용하여 일정한 높이를 가설하는 것이며 도로 가로등과 직접 결합할 수도 있다.

상기 솔라 블라인드 자외 탐측기는 솔라 블라인드 자외 화상 탐측기, 솔라 블라인드 자외 싱글 파이프 탐측기 어레이 또는 양자의 결합을 사용하며, 그 중에서 솔라 블라인드 자외 싱글 파이프 탐측기 어레이는 다수개의 솔라 블라인드 자외 싱글 탐측기가 주기성적으로 배열하여 구성되는 것이다.

상기 신호 처리 모듈은 코어 프로세서를 포함하고, 코어 프로세서는 직접 솔라 블라인드 자외 탐측기의 출력과 연결되고 직접 처리결과를 출력한다.

추가적으로, 상기 신호 처리 모듈은 또한 신호 수집 전기회로 및 신호 출력 전기회로의 입력은 솔라 블라인드 자외 탐측기의 출력과 연결되고, 신호 수집 전기회로의 출력은 코어 프로세서와 연결되며, 코어 프로세서의 출력은 신호 출력 전기회로의 입력과 연결된다.

상기 경로 라인 추출 산법은 솔라 블라인드 자외 탐측기가 탐측해 낸 솔라 블라인드 자외광 정보의 좌표를 현실 공간 중의 좌표로 반영하고 수학 방법을 이용하여 솔라 블라인드 자외 화상 표식의 경로 정보를 분석하여 경로의 상세한 파라미터를 얻는 것이다.

추가적으로 경로 라인을 추출하는 구체적인 방법은 (1) 솔라 블라인드 자외 탐측기가 탐측해 낸 솔라 블라인드 자외광 정보 중에서 가상 좌표계를 구축하고 표준화하는 방식으로 가상 좌표계와 현실 공간 좌표계의 전환관계를 얻는 단계;

(2) 탐측해 낸 솔라 블라인드 자외광 점에 대해 분류를 진행하고 곡선 맞춤(curve　fitting)의 방식에 의해 가상 좌표계 중의 경로 라인 수학 표현식을 얻는 단계;

(3) 경로 라인 방정식의 단조성, 요철성 및 곡률을 분석하고 경로 라인이 가상 좌표계의 상이한 구간에서의 회전 방향, 경사도 및 회전 반지름 등 파라미터를 계산해 내고 최종적으로 두개의 좌표계의 전환 관계를 통하여 실제 경로 라인의 파라미터를 얻는 단계를 포함한다.

본 발명의 솔라 블라인드 자외 탐측기는 탐측해낸 솔라 블라인드 자외광 신호를 전기 신호로 전환시키는 능력을 구비하며 그의 수량은 하나, 두개 또는 다수개의 탐측기일 수 있으며 솔라 블라인드 자외 탐측기는 상이한 장착 방식으로 일정한 범위 내의 경로 표식을 위한 솔라 블라인드 자외광 신호를 탐측할 수 있다. 솔라 블라인드 자외 탐측기는 모의 신호 또는 숫자 신호의 방식으로 출력하게 되고, 그 중에서 모의 신호는 전류, 전압, 모의 동영상 신호 등일 수 있고 숫자 신호는 솔라 블라인드 자외 강도 수치, 숫자 화상 정보 등일 수 있다.

기술방안 중의 신호 수집 전기회로는 솔라 블라인드 자외 탐측기가 출력한 모의신호를 숫자 신호로 전환하는 능력이 있으며 솔라 블라인드 자외 탐측기의 숫자 신호를 직접 인입하여 전처리를 할 수도 있다. 코어 프로세서는 싱글칩, ARM, DSP, SOC, FPGA, PC등 처리 유닛일 수 있으며 경로 검측 산법을 진행 가능한 신호 출력 전기회로는 검측해 낸 경로 정보를 모의 신호 또는 숫자 신호의 방식을 통하여 출력할 수 있다.

본 발명의 유익한 효과는 도로 정보를 획득하는 장치 및 방법이 간단하고 신뢰적이며 검측 결과가 정확한 것이다. 솔라 블라인드 자외광 주파수대의 특수성을 이용하여 복잡한 광조사와 도로 배경 정보의 영향을 회피하였고 해당 경로 검측 시스템은 극히 강한 항간섭 능력을 구비하고 있는 바 하루 24시간 동안 작업할 수 있으며 경로 추출 계산에서 단지 솔라 블라인드 자외 정보만 처리하면 되고 극히 짧은 시간에서 정확한 도로 정보를 얻을 수 있으며 비교적 좋은 실시성을 구비하고 있다. 본 발명의 검측 시스템은 로봇 항법(robot navigation), 자동차 자동운전 등 영역에 광범히 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 솔라 블라인드 자외광 신호에 따른 경로 검측 시스템의 블록도이고;
도 2는 본 발명의 실시예 1중의 경로 검측 장면의 안내도이며;
도 3은 경로 검측의 디지털 모형화(digital modeling)이고;
도 4는 실시예 2 중의 자동차 자동 운전 응용의 안내도이며;
도 5는 본 발명의 실시예 3 중의 경로 검측 장면의 안내도이고;
도 6은 본 발명의 실시예 3 중의 경로 검측 디지털 모형이다.

배경기술 부분에서 설명한 바와 같이 기존의 경로 검측 방법은 모두 일정한 결함이 존재하므로 경로의 탐측에 있어서 복잡한 환경의 영향을 극복하고 정확히 경로를 검측할 수 있는 방법이 필요하다.

상기 목적을 달성하기 위하여 이하에서 도면과 실시예를 결합하여 본 발명에 대해 추가적으로 설명하기로 한다. 하기 실시예는 단지 예를 들어 설명한 것일 뿐 본 발명은 하기 실시예의 기술방안에만 제한되는 것이 아니다. 이외에 당업자가 기존기술의 범위 내에서 간단한 변환을 진행하여 획득한 기술방안은 모두 본 발명의 보호범위 내에 있다.

실시예 1

도 1은 솔라 블라인드 자외광 신호에 따른 경로 검측 시스템의 블록도이고 주로 솔라 블라인드 자외 주파수대의 특수성을 이용하여 솔라 블라인드 자외광 신호 발생기를 경로의 표식(1)으로 하여 솔라 블라인드 자외 탐측기(2)를 통하여 경로 정보를 탐측하고 탐측해 낸 솔라 블라인드 자외광 신호를 신호 처리 모듈(3)까지 전송하며 신호 처리 모듈(3)에서 경로 추출 산법을 운행하면 경로의 오프셋 방향, 오프셋 변화 및 경로 곡률을 얻을 수 있다. 그 중에서 솔라 블라인드 자외광 신호 발생기는 상이한 강도의 솔라 블라인드 자외광 신호를 조절해 낼 수 있고 다수개의 신호 발생기는 예기한 방법과 장착 형식에 의해 경로를 표식하며; 솔라 블라인드 자외 탐측기(2)는 이미 솔라 블라인드 자외광 신호 발생기에 의해 표식된 경로 라인을 탐측하며; 신호 처리 모듈(3)은 모의 또는 디지털 신호 형식의 솔라 블라인드 자외광 신호를 인입하고 처리할 수 있으며 출력 경로 탐측 결과를 계산할 수 있다.

도 2를 참조하면 본 실시예의 경로 검측 시스템은 경로의 표식(1)으로 하는 솔라 블라인드 자외광 신호등 그룹, 솔라 블라인드 자외 탐측기(2) 및 신호 처리 모듈(3)을 포함하고 솔라 블라인드 자외광 신호등 그룹은 고정된 간격에 따라 도로 중앙에 깔아 설치되어 경로 표식 라인을 형성한다. 솔라 블라인드 자외 탐측기(2)는 일정한 높이와 관측 시야 범위에 따라 도로의 일측 또는 중심지대에 장착되며 솔라 블라인드 자외 탐측기(2)의 장착 위치는 받침대의 설치에 사용될 수 있도록 하기 위하여 일정한 수량의 솔라 블라인드 자외광 신호등을 관측할 수 있도록 확보하여야 한다. 신호 처리 모듈(3)과 솔라 블라인드 자외 탐측기(2)는 공동으로 높은 위치에 가설되어 있으며 화상 수집, 처리능력을 갖고 있고 경로 라인 정보 계산 결과를 표시해 낼 수 있다.

해당 실시예의 구체적인 작업 단계는 다음과 같다.

솔라 블라인드 자외광 신호등 그룹(4)은 한 그룹의 솔라 블라인드 자외광 신호 발생기가 경로를 구성하는 표식(1)으로서 수은등, 솔라 블라인드 자외 LED등 또는기타의솔라 블라인드 자외등 신호를 발생할 수 있는 소자를 선택사용할 수 있다. 본 실시예에서는 솔라 블라인드 자외 LED 등을 사용하였고 각 솔라 블라인드 자외광 신호 강도가 자주(自主)로 조절할 수 있어 경로의 검측에 더욱 잘 응용될 수 있도록 하기 위하여 청도 걸생 전기 유한회사의 자외 LED (DUV265-S-TO39)를 선택사용하였으며 전기회로 설계를 진행하였다. 솔라 블라인드 자외광 신호발생기는 전기 공급 전원, LED등, 정량모드 소스 조제 전기회로로 구성되었다. 실제적인 응용에서 정량모드 소스 조제 전기회로의 탭 포지션을 조절하는 것을 통하여 그의 신호 강도를 변화시킬 수 있다. 모든 신호 발생기는 모두 같은 전류 탭 포지션의 정량모드 전원 공급하에서 작동하며 각 자외 신호등 강도는 비교적 바람직한 일치성을 구비하고 있고 다수개의 솔라 블라인드 자외 LED등을 고정한 간격에 의해 경로의 중심을 따라 깔아 설치한다.

솔라 블라인드 자외 탐측기(2)는 상이한 시야각의 탐측기를 선택사용할 수 있고 그는 받침대를 통하여 도로 중앙에 가설된다. 가설할 때 솔라 블라인드 자외광 신호등의 간격 거리 및 화상 탐측기의 관측 시야와 결합하여 솔라 블라인드 자외 화상 탐측기의 부시각을 조절함으로써 화상 탐측기가 예정 경로 범위 내의 솔라 블라인드 자외 LED등을 탐측해 낼 수 있도록 해야 한다. 본 실시예를 실시할 때 강소 자봉광전 유한회사의 필드 앵글이 30°인 솔라 블라인드 자외 화상 탐측기를 선택사용하고 그의 가설 높이는 h이며 그의 탐측 거리 범위는 s1~s2이며 화상 탐측기는 모의 동영상의 방식으로 출력한다.

신호 처리 모듈(3)은 신호 수집 전기회로, 코어 처리 모듈 및 신호 출력 전기회로로 구성된다. 그의 신호 수집 전기회로는 솔라 블라인드 자외 화상 탐측기가 출력한 모의 동영상을 디지털 신호로 전환하는 능력이 있으며 그의 코어 프로세서는 ARM, DSP 및 PC등과 같은 화상 처리 능력을 구비하는 연산 유닛일 수 있고; 그의 신호 출력 전기회로는 프로세서를 통하여 계산을 마친 화상 정보를 출력한다. 본 실시예의 디자인에서 신호 수집 전기회로는 AD전환 소자 TVP5150 및 그의 주변회로로 구성되고 코어 처리 모듈은 TMS320DM642 처리 유닛 및 그의 주변 회로로 구성되며 신호 출력 전기회로는 DA전환 소자 SAA7121 및 그의 주변 회로로 구성되었다. 화상 처리 모듈에 대해 고주파수 전기회로 설계를 진행하였고 LED 스크린을 통하여 처리를 거친 동영상 화상 정보를 표시하였다.

화상 처리 모듈에서 도로 추출 산법을 운행함으로써 경로 정보를 획득한다. 도로 추출 산법의 원리는 솔라 블라인드 자외광이 화상에서의 좌표를 현실 공간 중의 좌표로 반영하고 수학 방법을 이용하여 솔라 블라인드 자외 화상 표식의 경로 정보를 분석함으로써 경로의 상세한 파라미터를 획득하는 것이다. 본 실시예에서는 일종의 곡선 맞춤의 경로 추출 방법을 제공하였다. 도 3을 참조하면 해당 실시예를 응용 현장으로 하여 수학 모델을 구축하고 화상 정보를 수집해낸 제1행 제1픽셀 포인트를 원점으로 하고 행이 증가되는 방향을 X축으로 하며 열이 증가되는 방향을 Y축으로 하여 좌표계를 구축한다. 화상의 제1행으로부터 마지막 행까지 스캐닝하고 획득한 신호수는 n개이고 순서에 따라 고정된 수량의 신호포인트를 1그룹으로 하여 곡선 맞춤을 진행하면 해당 경로의 함수 f(x)를 근사하게 얻을 수 있다. 그 중에서 곡선 맞춤은 직선, 이차곡선 또는 다단계 곡선 맞춤을 사용할 수 있다. 3개의 신호 포인트를 한 그룹의 데이터로 사용한다고 가설하면 경로를 분석할 때 2차 곡선 맞춤을 사용하고 이를 예로서 경로추출의 원리를 설명하기로 한다. 그 중에서 한 그룹의 데이터가 (x1, y1), (x2, y2), (x3, y3)이고, 그의 매칭되는 이차 곡선 표현식이 f(x)=a*x*x+b*x+c, (x1<x<x3)인 것을 취하고 세 점을 f(x)에 대입하기만 하면 파라미터 a, b, c를 구해낼 수 있다. 수학 분석 방법 f(x)'=2*a*x+b을 이용하고 도면에 나타낸 바와 같이 f(x)'<0이 있을 경우에는 f(x)는 단조감소이고 즉 경로가 오른쪽으로 회전하고; 반대로는 경로가 왼쪽으로 회전한다. 동시에 f(x)의 요철성을 분석하며 이 때에는 함수의 단조성과 결합하여 그의 노선 변화를 판단하는 방식에 의해, 도면에 나타낸 바와 같이 f(x)"=2*a>0인 경우 f(x)는 오목함수이고 즉 경로 라인의 오른쪽으로 회전하는 정도가 작은 것으로부터 증대해진다. 마찬가지로 이차함수 곡률을 구하는 방법에 근거하여 경로 중의 각각의 포인트의 라운드량을 정량적으로 분석해 낼 수 있다.

실시예 2

다음에 본 발명의 다른 하나의 실시예를 설명하기로 한다. 도4를 참조하면 본 실시예는 자동차 보조 운전 또는 자동 운전시의 실시적 도로의 검측과 네비게이션에 응용된다. 본 실시예는 솔라 블라인드 자외광 신호 경로 라인(21), 솔라 블라인드 자외 화상 탐측기(22), 경로 연산 및 자동차 제어기(23), 자동차 방향 회전 수행 기구(24)와 엔진 스로틀 및 브래킹 수행 기구(25)를 포함한다.

본 실시예의 구체적인 작업 단계는 다음과 같다.

솔라 블라인드 자외광 신호 경로 라인(21)은 다수개의 솔라 블라인드 자외광 신호 발생기가 도로 중심 라인, 도로 에지 라인 또는 다중차선의 차선 분할선을 표식하며 도로 표면, 도로 기석에 깔아 설치하거나 받침대 또는 매달림 장치를 이용하여 일정한 높이로 가설함으로써 형성된 것이다. 본 실시예에서 실시예 1중의 솔라 블라인드 자외 LED등을 사용하여 한개의 솔라 블라인드 자외광 신호 발생기로 하고 여러개의 솔라 블라인드 자외 LED등은 1m의 간격에 의해 도로의 변두리를 따라 깔아 설치되고 실시단계가 간단하고 우수한 일치성을 구비하고 있으며 솔라 블라인드 자외광 신호 경로 라인(21)을 형성한다.

솔라 블라인드 자외 화상 탐측기(22)는 실시할 때 강소 자봉광전 유한회사의 필드 앵글이 30°인 솔라 블라인드 자외 탐측기를 선택사용하고 고정 받침대를 자동차의 톱부에 장착함으로써 그의 내림각을 조절하여 경로 양변의 솔라 블라인드 자외광 신호를 탐측할 수 있도록 하는 동시에 3m~60m의 거리 범위를 충족할 수 있도록 한다.

경로 연산 및 자동차 제어기(23)는 실시적 동영상 화상 처리 능력을 구비한 계산 유닛이며 그는 자동차 내부에 놓여 있고 화상 탐측기의 모의 동영상 출력과 연결하고 경로 추출 산법을 운행하는 동시에 경로 계산 결과에 근거하여 자동차 회전 방향 제어와 자동차 속도 제어의 전기 신호를 출력한다. 경로 연산으로 선택할 수 있고 본 실시예에서 경로 연산 및 자동차 제어기의 주요 제어기는 TMS320DM8148을 사용하며 그를 위하여 한 세트의 주변 회로를 설계함으로써 그가 솔라 블라인드 자외 화상 탐측기(22)에서 출력한 화상 정보를 수집할 수 있도록 하고 산법 공간을 이용하여 경로 추출 산법, 차량 회전 방향 제어 산법 및 차량 속도제어 산법을 운행시키고 전기 신호의 회전 방향 및 속도 제어량을 출력한다.

자동차 방향 회전 수행 기구(24)는 자동차의 방향 회전기를 개진함으로써 그더러 경로 연산 및 자동차 제어기(23)가 출력한 전기 신호량을 대응되는 기계 제어량으로 전환시키는 능력을 구비하도록 하고 자동차 방향 회전기가 제어량에 따라 방향을 회전하도록 한다. 마찬가지로 엔진 스로틀 및 제동 수행 기구(25)는 스로틀 밸브 및 브레이크 패드를 개진하는 것을 통하여 그더러 경로 연산 및 자동차 제어기(23)가 출력한 전기 신호량을 대응되는 기계적 제어량으로 전환시키는 능력을 구비하도록 하고 자동차의 스타트 앤드 스톱 및 가감속이 제어량에 따라 변화하도록 한다.

해당 실시예의 경로의 탐측과 네비게이션의 작업 원리는 다음과 같다.

자동 운전과 네비게이션의 과정에서의 어느 한 시각에 솔라 블라인드 자외 화상 탐측기(22)가 검측해 낸 솔라 블라인드 자외광 신호 경로 라인(21)의 화상 동영상 정보를 경로 연산 및 자동차 제어기(23)에 전송한다. 경로 연산 및 자동차 제어기(23)는 곡선 맞춤의 방법을 이용하여(실시예 1에서 이미 설명하였음) 두 갈래의 경로 라인의 함수 표현식을 획득하고 두 갈래의 경로 에지 라인 표현식의 가중평균을 통하여 자동 운전 차량의 네비게이션 수학 표현식을 획득한다. 네비게이션 라인 표현식 수학 특성을 분석하는 것을 통해 실시적으로 경로의 오프셋 방향, 오프셋 변화 및 경로 곡률을 계산해 낸다. 차량 방향 회전과 속도 제어 산법에 있어서, 도로 상황 및 자동제어 이론에 근거하여 차량의 실시적 제어를 진행하며 방향 회전과 속도의 전기 신호 제어량을 출력한다. 개진을 거친 자동차 회전 방향 수행기는 전기 신호 제어량을 자동차 회전 방향의 회전 방향 제어량으로 전환시킴으로써 경로에 따라 행진하도록 한다. 개진을 거친 스로틀 및 브레이크 수행기도 전기 신호 제어량을 자동차 스로틀 또는 브레이크 패드의 제어량으로 전환시킴으로써 상이한 경로 상황에서 상이한 안전 속도로 운전하는 것을 확보한다.

마찬가지로 자동 운전과 네비게이션 과정에서의 매 시각마다 경로 연산 및 자동차 제어기는 수집한 솔라 블라인드 자외 경로 정보를 이용하여 1차 경로 연산을 진행하고 회전 방향과 속도 제어량을 양자에 관계되는 수행 기구를 통하여 실시하여 이로부터 매 시각마다의 자동차가 모두 경로에 따라 운전할 수 있도록 확보한다. 자동차를 운전함에 따라 경로 연산 및 자동차 제어기는 부단히 새로운 경로 정보를 수집하여 자동차의 회전 방향과 속도 제어량을 갱신하여 이로부터 자동 운전의 목적을 달성한다.

해당 실시예를 응용할 때 복잡한 광조사와 약렬한 환경에서 솔라 블라인드 자외 탐측기를 통하여 50m 범위 내의 솔라 블라인드 자외 경로 라인을 검측해 낼 수있고 검측 시스템은 환경의 간섭을 받지 않고 경로 정보량이 풍부하다. 실시적인 경로 정보 추출에서 간단한 2차 매칭에 의해 상세한 경로 정보를 획득할 수 있고 계산해 낸 경로 정보와 실제 도로 정보를 비교하면 오차가 0.1m 이내에 있으며 검측 결과의 정확도가 비교적 높다. 자동 운전과 네비게이션의 과정에서 검측 시스템은 매 30ms마다 정확한 경로 정보를 한번 검측할 수 있고 회전 방향 및 속도를 제어할 수 있어 비교적 바람직한 실시성을 구비한다.

실시예 3

본 실시예에서 솔라 블라인드 자외 탐측기(2)는 다수개의 솔라 블라인드 자외 싱글 파이프 탐측기로 구성될 수 있고 다수개의 싱글 파이프 탐측기는 동일한 간격으로 솔라 블라인드 자외 수신 어레이를 구성하고 상이한 경로 추출 산법을 통해 현재의 경로 정보를 획득한다.

도 5를 참조하면 여러 개의 솔라 블라인드 자외 LED 등(31)은 고정된 간격에 따라 도로의 중앙에 깔어 설치되어 경로 표식을 형성하게 된다. 여러 개의 솔라 블라인드 자외광 신호 수신관(32)은 예정된 동일한 간격으로 솔라 블라인드 자외 수신 어레이를 구성하고 모든 수신관의 신호를 신호 처리 모듈(3)에 입력하면 신호 처리 모듈(3)안에서 경로 추출 산법을 운행함으로써 현재의 경로 정보를 얻을 수 있다.

실시하는 과정에서 솔라 블라인드 자외 LED등(31)은 실시예 1 중의 솔라 블라인드 자외 LED등을 선택사용함으로써 그의 작동 강도가 우수한 일치성을 구비하도록 하며 1m의 간격에 따라 도로 중앙에 깔아 설치되도록 한다. 솔라 블라인드 자외광 신호 수신관(32)은 솔라 블라인드 자외 싱글 파이프 탐측기를 선택사용하고 그는 일정한 영역내의 솔라 블라인드 자외광 신호를 수집하고 그의 강도를 전기 신호로 전환시켜 출력하고 다수개의 싱글 파이프 탐측기는 0.5m의 간격으로 솔라 블라인드 자외 수신 어레이를 형성한다. 신호 처리 모듈(3)은 싱글칩을 처리 유닛으로 선택사용하고 경로 추출산법을 운행하여 경로를 획득할 수 있다.

경로를 검측할 때 도로 중앙의 솔라 블라인드 자외 LED등(31)에 의해 도로 표식 신호를 발생하고 솔라 블라인드 자외 수신 어레이는 각 자외 수신관의 전압 신호를 화상 신호 처리 모듈(3)까지 전송하고 처리 모듈은 아날로그/디지털 전환을 통하여 각 솔라 블라인드 자외 수신관의 자외 강도 신호를 숫자량의 방식으로 표현한다. 도로 정보에 대해 처리할 때 모 역치의 자외 신호보다 큰 것을 검측하였을 때 해당 탐측관과 솔라 블라인드 자외 발사기 어레이 중의 어느 한 점과 중합되는 것으로 인정하고 솔라 블라인드 자외 수신관(32) 어레이와 솔라 블라인드 자외 LED등(31) 어레이의 중합정도에 근거하여 경로의 오프셋량, 오프셋 방향 및 경로 곡률을 확정할 수 있다.

도 6을 참조하면 싱글 파이프 탐측기 어레이를 통하여 경로 정보를 검측하는 통용 산법을 제공하였다. 솔라 블라인드 자외광 신호 수신관(32)은 고정 간격으로 가로줄 형식의 수신 룰러를 구성하고 이 가로줄 중의 어느 하나의 신호가 가장 강한 수신관을 판단하면 해당 수신관과 중간 수신관의 오프셋량이 바로 경로 중의 해당 점의 오프셋량이다. 도에 나타낸 바와 같이 솔라 블라인드 자외광 신호 수신 어레이가 검측해 낸 경로는 (1，y1), (2，y2) 및 (3，y3)이고 마찬가지로 이차 곡선f(x)=(y3-2*y2+y1)/2 *x*x + (8*y2-3*y3-5*y1)/2 *x + (3y2-y3-2y1)을 매칭시킬 수 있으며 f(x)의 함수 표현식의 단조성, 요철성 및 곡률을 분석하는 것을 통해 경로의 상황을 표준화적으로 분석해 낼 수 있으며 최종적으로 현재 경로의 각각 포인트의 회전 방향, 경로 변화 및 회전 반지름을 검측해 낸다.

Claims (9)

1. 솔라 블라인드 자외광 신호에 따른 경로 검측 시스템에 있어서,
   솔라 블라인드 자외광 신호 발생기, 솔라 블라인드 자외 탐측기와 신호 처리 모듈을 포함하며,
   그 중에서, 상기 솔라 블라인드 자외광 신호 발생기는 도로에 설치되어 경로 표식 라인으로 사용되고,
   상기 솔라 블라인드 탐측기는 상기 경로 표식 라인을 탐측하고 탐측해 낸 솔라 블라인드 자외광 신호 발생기의 신호를 신호 처리 모듈까지 전송하기 위한 것이며,
   상기 신호 처리 모듈은 경로 라인 추출 산법을 이용하여 운전 경로(marched route)를 실시적으로 얻으며 최종적으로 경로 정보를 출력하는
   것을 특징으로 하는 솔라 블라인드 자외광 신호에 따른 경로 검측 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 솔라 블라인드 자외광 신호 발생기는 상이한 강도의 솔라 블라인드 자외광 신호를 발생할 수 있고, 경로를 표식하기 위한 다수개의 솔라 블라인드 자외광 신호 발생기가 발생한 솔라 블라인드 자외광 신호의 강도는 동일하거나 상이한 것을 특징으로 하는 솔라 블라인드 자외광 신호에 따른 경로 검측 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 솔라 블라인드 자외광 신호 발생기는 전기 공급 전원, 솔라 블라인드 자외광 신호등과 신호 강도 제어 전기회로를 포함하며, 사용할 때, 모든 솔라 블라인드 자외광 신호등의 강도가 일치하도록 유지하는 것을 특징으로 하는 솔라 블라인드 자외광 신호에 따른 경로 검측 시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 솔라 블라인드 자외광 신호 발생기는 경로 표식 라인으로서 도로 중심 라인, 도로 에지 라인 또는 다중차선의 차선 분할선을 표식할 수 있고, 그의 장착 방식은 도로 표면, 또는 도로 기석에 깔아 설치하거나 받침대 또는 매달림 장치를 이용하여 일정한 높이를 가설하는 것임을 특징으로 하는 솔라 블라인드 자외광 신호에 따른 경로 검측 시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 솔라 블라인드 자외 탐측기는 솔라 블라인드 자외 화상 탐측기, 솔라 블라인드 자외 싱글 파이프 탐측기 어레이 또는 양자의 결합을 사용하며, 그 중에서 상기 솔라 블라인드 자외 싱글 파이프 탐측기 어레이는 다수개의 솔라 블라인드 자외 싱글 탐측기가 주기적으로 배열하여 구성되는 것임을 특징으로 하는 솔라 블라인드 자외광 신호에 따른 경로 검측 시스템.
6. 제1항에 있어서,
   상기 신호 처리 모듈은 코어 프로세서를 포함하고, 상기 코어 프로세서는 직접 솔라 블라인드 자외 탐측기의 출력과 연결되고 직접 처리결과를 출력하는 것을 특징으로 하는 솔라 블라인드 자외광 신호에 따른 경로 검측 시스템.
7. 제6항에 있어서,
   상기 신호 처리 모듈은 신호 수집 전기회로 및 신호 출력 전기회로를 더 포함하고, 상기 신호 수집 전기회로의 입력은 솔라 블라인드 자외 탐측기의 출력과 연결되고, 상기 신호 수집 전기회로의 출력은 코어 프로세서와 연결되며, 상기 코어 프로세서의 출력은 상기 신호 출력 전기회로의 입력과 연결되는 것을 특징으로 하는 솔라 블라인드 자외광 신호에 따른 경로 검측 시스템.
8. 제1항 또는 제6항 또는 제7항에 있어서,
   상기 경로 라인 추출 산법은 솔라 블라인드 자외 탐측기가 탐측해 낸 솔라 블라인드 자외광 정보의 좌표를 현실 공간 중의 좌표로 반영하고 수학 방법을 이용하여 솔라 블라인드 자외 화상 표식의 경로 정보를 분석하여 경로의 상세한 파라미터를 얻는 것을 특징으로 하는 솔라 블라인드 자외광 신호에 따른 경로 검측 시스템.
9. 제8항에 있어서,
   경로 라인을 추출하는 구체적인 방법은,
   (1) 솔라 블라인드 자외 탐측기가 탐측해 낸 솔라 블라인드 자외광 정보 중에서 가상 좌표계를 구축하고 표준화하는 방식으로 가상 좌표계와 현실 공간 좌표계의 전환관계를 얻는 단계;
   (2) 탐측해 낸 솔라 블라인드 자외광 점에 대해 분류를 진행하고 곡선 맞춤(curve　fitting)의 방식에 의해 가상 좌표계 중의 경로 라인 수학 표현식을 얻는 단계;
   (3) 경로 라인 방정식의 단조성, 요철성 및 곡률을 분석하고 경로 라인이 가상 좌표계의 상이한 구간에서의 회전 방향, 경사도 및 회전 반지름의 파라미터를 계산해 내고 최종적으로 두개의 좌표계의 전환 관계를 통하여 실제 경로 라인의 파라미터를 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔라 블라인드 자외광 신호에 따른 경로 검측 시스템.

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