KR102044127B1 - 운행중인 열차의 배터리 충전 지원 시스템 - Google Patents

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Abstract

레일열차를 포함하는 시스템이 제공된다. 레일열차를 포함하는 시스템은, 서버; 레일을 따라 이동하는 레일열차; 및 무선충전장치를 포함하고, 상기 레일열차는, 상기 레일열차의 남은 배터리 잔량, 운행 정보을 획득하여 상기 서버로 전송하고, 상기 서버는, 상기 레일열차의 남은 배터리 잔량, 운행 정보를 바탕으로, 상기 레일열차를 충전할 적어도 하나의 무선충전장치의 위치 정보를 획득하고, 상기 레일열차를 상기 획득된 위치 정보에 대응되는 위치로 이동시키기 위한 제어 신호를 상기 레일열차로 전송한다.

Description

운행중인 열차의 배터리 충전 지원 시스템{BATTERY CHARGING SUPPORT SYSTEM FOR RUNNING TRAINS}
본 발명은 운행중인 열차의 배터리 충전 지원 시스템에 관한 것이다.
레일열차는 장거리 이동뿐만 아니라 단거리 이동, 관광 산업 등 다양한 산업군에서 활용될 수 있다. 특히 트롤리와 같은 레일열차를 이용하여 관광지를 관광하는 산업은 여행객에게 더 편한 관광을 제공할 수 있다.
기존의 트롤리 시스템은 연료를 사용하는 엔진식과 트롤리 전선을 사용하는 전기식으로 양분되어 엔진식은 화물운반용으로 전기식은 승객수송용으로 사용되고 있다. 그러나 엔진식은 소음과 엔진용량의 한계로 수송용으로 부적합하고, 전기식은 짧은 구간(500M 내외)의 개방된 공간이나 도로 옆을 따라서 설치하기에는 별 무리가 없으나 숲속을 500M 이상 설치시 레일 측면에 부착된 트롤리가 계절별 온도 변화에 따른 신축속도와 온도변화에 트러블이 발생하고 낙엽, 바람에 의한 잔가지 등이 수시로 낙하하면서 집전암에 걸리면 절연되어 기계가 멈추어 버리고 낙뢰 등에 의한 기후에 민감하여 장거리 설치에 한계가 있었다.
그러나 이전의 배터리는 이동거리, 충전시간, 배터리 구입 비용, 배터리 유지관리 비용, 안전성 등 운행 노선 선정 및 운영 방안에 있어 배터리 용량에 매우 의존적이라 소모량에 대한 1일 사용시간과 운행속도에 제한적이었다.
즉, 배터리 용량을 하루종일 사용 가능한 용량으로 차량에 탑재하여 운용함으로써 차량가격 증가와 배터리를 충전하는 시간이 길어 운용에 차질이 있는 문제점이 있었다.
공개특허공보 제10-2016-0082945호, 2016.07.11
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 운행중인 열차의 배터리 충전 지원 시스템을 제공하는 것이다.
나아가, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 레일열차를 포함하는 시스템이 관광객들에게 다양한 관광 경험을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 레일열차를 포함하는 시스템은, 서버; 레일을 따라 이동하는 레일열차; 및 무선충전장치를 포함하고, 상기 레일열차는, 상기 레일열차의 남은 배터리 잔량, 운행 정보을 획득하여 상기 서버로 전송하고, 상기 서버는, 상기 레일열차의 남은 배터리 잔량, 운행 정보를 바탕으로, 상기 레일열차를 충전할 적어도 하나의 무선충전장치의 위치 정보를 획득하고, 상기 레일열차를 상기 획득된 위치 정보에 대응되는 위치로 이동시키기 위한 제어 신호를 상기 레일열차로 전송한다.
이때, 상기 무선충전장치는, 상기 레일열차가 이동하는 레일에 결합되며, 레일열차를 충전하기 위한 전력공급부를 포함하고, 상기 무선충전장치는 전력공급부와 결합된 제1 무선충전장치, 제1 무선충전장치의 양측면에 탈부착이 가능하도록 구성된 제2 무선충전장치 및 제3 무선충전장치를 포함할 수 있다.
이때, 상기 제2 무선충전장치 및 제3 무선충전장치는 상기 레일을 따라 이동하며, 상기 서버는, 상기 레일열차의 운행 정보를 바탕으로 상기 레일열차와 가장 가까운 무선충전장치의 위치 정보를 획득하고, 상기 레일열차의 배터리 잔량을 바탕으로 상기 레일열차가 상기 레일열차와 가장 가까운 무선충전장치의 위치까지 이동할 수 있는 지 여부를 판단하고, 상기 레일열차의 배터리 잔량이 상기 레일열차와 가장 가까운 무선충전장치의 위치하기 위한 배터리 잔량보다 적은 경우, 상기 무선충전장치의 제2 무선충전장치 또는 제3 무선충전장치를 이동시키기 위한 제어 신호를 상기 무선충전장치로 전송할 수 있다.
이때, 상기 서버는, 상기 레일열차의 배터리 잔량, 상기 레일열차의 배터리 감소 속도, 상기 레일열차의 이동 속도 및 상기 제2 무선충전장치 또는 제3 무선중전장치의 이동 속도를 바탕으로 상기 레일열차가 무선충전을 수행할 제1 충전 포인트를 결정할 수 있다.
이때, 상기 레일열차 및 상기 제2 무선충전장치 또는 제3무선충전장치가 제1 충전포인트에 도착하면, 상기 레일열차와 상기 제2 무선충전장치 또는 제3무선충전장치가 결합될 수 있다.
이때, 상기 시스템은, 상기 레일열차의 탑승자에게 관광 정보를 제공하기 위한 드론; 및 상기 드론을 조작하기 위한 헤드 마운티드 디스플레이(HMD, head Mounted Display)를 더 포함하고, 상기 레일열차는, 상기 드론의 배터리를 충전하기 위한 충전부를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 서버는, 상기 드론의 위치 정보, 상기 레일열차의 위치 정보 및 상기 레일열차의 이동 방향 정보를 획득하고, 상기 드론의 위치 정보에 대응되는 위치가 상기 레일열차의 이동 방향과 동일한 경우, 상기 드론의 위치 및 상기 레일열차의 위치와의 거리가 기 설정된 제1 거리 이상인 경우, 상기 헤드 마운티드 디스플레이로 경고 메시지를 전송하고, 상기 드론의 위치 정보에 대응되는 위치가 상기 레일열차의 이동 방향과 반대 방향인 경우, 상기 드론의 위치 및 상기 레일열차의 위치와의 거리가 기 설정된 제2 거리 이상인 경우, 상기 헤드 마운티드 디스플레이로 경고 메시지를 전송할 수 있다.
이때, 상기 서버는, 상기 드론의 배터리 잔량이 기 설정된 값 이하가 되면, 상기 드론을 상기 레일열차의 충전부로 이동시키기 위한 제어 신호를 상기 드론으로 전송할 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 일면에 따른 레일열차를 포함하는 시스템의 제어 방법은, 상기 레일열차의 남은 배터리 잔량 정보를 획득하는 단계; 상기 레일열차의 운행 정보를 획득하는 단계; 상기 레일열차의 남은 배터리 잔량, 운행 정보를 바탕으로, 상기 레일열차를 충전할 적어도 하나의 무선충전장치의 위치 정보를 획득하는 단계; 및 상기 레일열차를 상기 획득된 위치 정보에 대응되는 위치로 이동시키기 위한 제어 신호를 상기 레일열차로 전송하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 레일열차는 배터리 걱정 없이 운행을 할 수 있는 효과가 있다. 또한, 레일열차를 이용하는 관광객은 드론 조작을 통해 더 많은 관광 경험을 제공 받을 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레일열차를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선충전장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 구성도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
명세서에서 사용되는 "부" 또는 “모듈”이라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, "부" 또는 “모듈”은 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 "부" 또는 “모듈”은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. "부" 또는 “모듈”은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 "부" 또는 “모듈”은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 "부" 또는 “모듈”들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 "부" 또는 “모듈”들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 "부" 또는 “모듈”들로 더 분리될 수 있다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성요소와 다른 구성요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들어, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서, 컴퓨터는 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 모든 종류의 하드웨어 장치를 의미하는 것이고, 실시 예에 따라 해당 하드웨어 장치에서 동작하는 소프트웨어적 구성도 포괄하는 의미로서 이해될 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터는 스마트폰, 태블릿 PC, 데스크톱, 노트북 및 각 장치에서 구동되는 사용자 클라이언트 및 애플리케이션을 모두 포함하는 의미로서 이해될 수 있으며, 또한 이에 제한되는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
본 명세서에서 설명되는 각 단계들은 컴퓨터에 의하여 수행되는 것으로 설명되나, 각 단계의 주체는 이에 제한되는 것은 아니며, 실시 예에 따라 각 단계들의 적어도 일부가 서로 다른 장치에서 수행될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 시스템은 레일열차(10), 서버(20) 및 무선충전장치(30)를 포함한다.
레일열차(10)는 레일을 따라 이동할 수 있는 이동 수단이다. 레일열차는 무선충전을 수행하기 위한 무선충전수행부, 레일열차(10)의 다양한 상태 정보를 감지하기 위한 감지부 및 레일열차(10)의 상태를 서버(20)로 전송하기 위한 통신부를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따라, 레일열차(10)는 서버(20)의 제어 신호에 따라 동작하는 무인 열차일 수 있다.
서버(20)는 레일열차(10)와 무선충전장치(30)를 제어하기 위한 구성이다. 서버는 하나의 단일 서버, 복수의 서버 및 클라우드 서버 등 다양한 형태로 구성될 수 있다.
무선충전 장치(30)는 레일열차(10)를 충전하기 위한 구성이다. 무선충전 방식은 필요에 따라 자기유도 방식, 자기공명 방식, 전자기파 방식 중 적어도 하나가 선택적으로 사용될 수 있다. 특히 자기유도 방식(inductive charging) 은 전력 송신부 코일에서 자기장을 발생시키면 이 자기장이 수신부의 2차 코일에 유도돼 전류를 공급하는 전자기 유도 원리를 이용한 기술이다. 코일이 근접거리에 위치해야 가능한 방식이다. 자기유도 방식은 전력 전송 효율이 90% 이상으로 매우 높은 장점이 있지만, 수 cm 이상 떨어지거나 송신코일과 수신코일의 중심이 정확히 일치하지 않으면 전력이 거의 전송되지 않을 정도로 효율이 급격히 저하된다는 문제점이 있다. 후술하는 제2 무선충전장치(32) 및 제3 무선충전방식(33)은 상술한 자기유도 방식의 무선충전 방식일 수 있다.
또한, 자기공명(resonant inductive coupling) 방식은 공진(resonance) 유도 혹은 자기공명 방식으로 불리는 기술이다. 송신부 코일에서 공진주파수로 진동하는 자기장을 생성해 동일한 공진 주파수로 설계된 수신부 코일에만 에너지가 집중적으로 전달되도록 하는 것이 공진유도 방식의 원리이다. 즉, 수 MHz에서 수십 MHz 대역의 주파수를 사용하여 자기적 공명을 이루어 전력을 전송하는 기술이다. 후술하는 제1 무선충전장치(31)는 자기 공병 방식의 무선충전 방식일 수 있다.
무선충전장치(30)는 레일열차(10)의 배터리를 충전시키기 위한 전력공급부를 더 포함할 수 있다.
레일열차(10)는 남은 배터리 잔량, 운행 정보를 획득하여 서버(20)로 전송할 수 있다. 이때, 운행 정보는, 레일열차(10)의 현재 속도, 현재 속도에 따른 배터리 소모량, 레일열차가 주행할 것으로 예측되는 도로 정보(예를 들어 경사도 정보)에 따른 배터리 소모량에 대한 정보일 수 있다.
서버(10)는 수신한 배터리 잔량 및 운행 정보를 바탕으로, 레일열차(10)를 충전할 적어도 하나의 무선충전장치(30)의 위치 정보를 획득할 수 있다. 구체적으로, 서버(10)는 레일열차(10)의 배터리 잔량 및 레일열차(10)가 주행할 것으로 예측되는 도로 정보, 레일열차의 운행 속도 정보, 날씨 정보, 탑승 인원의 중량 정보를 바탕으로 레일열차(10)가 운행 가능한 운행 거리를 획득하고, 획득된 운행 거리 내에 위치하는 무선충전장치(30)의 위치 정보를 획득할 수 있다.
이때, 무선충전장치(10)는 후술하는 바와 같이 레일의 내부에 위치하여 레일열차(10)를 충전시킬 수 있다. 무선충전장치(30)는 레일열차가 정차하는 관광 포인트에 설치될 수 있다. 즉, 탑승객의 관광을 위해 레일열차가 정차하는 관광 포인트에 무선충전장치(30)를 설치함으로써, 레일열차(10)의 배터리를 충전시킬 수 있다.
서버(20)는 획득된 무선충전장치(30)의 위치로 레일열차(10)를 이동시키기 위한 제어 신호를 레일열차(10)로 전송할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레일열차를 설명하기 위한 도면이다.
레일열차(10)는 길이 4000CM, 너비 1400CM, 높이 1800CM으로 제작되고 차량 중량은 1000KG, 총 중량은 1800KG, 탑승 인원은 8명, 일 운행시간은 10시간, 1회 운행 가능 거리는 3.5KM, 구동 형식은 2륜구동, 사용환경온도는 -10도~40도, 등속 속도는 3~5KM로 제작될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
레일열차(10)는 바디부, 구동 모터, 구동 모터 제어부, 감속기, 전자기 브레이크, 구동 장치, 서포트 휠, 베어링 휠, 회전 디스크, 하네스 조립품, 헤드라이트, 전방 레이더, HD 카메라, 배터리, 배터리 충전부, 일반 배터리, 에어컨 시스템, 오디오 처리부, 오디오 출력부, 통신부, 메모리, 프로세서를 포함하는 네트워크 시스템, 조명 시스템, 중앙 제어 시스템, 전후방 충돌 방지 시스템 등의 구성을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선충전장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 무선충전장치(30)는 레일 내부에 위치하여 레일열차(10)를 충전시킬 수 있다. 또한, 무선충전장치(30)는 전력공급부로부터 전력을 공급받아 레일열차(10)의 배터리를 충전시킬 수 있다.
한편, 무선충전장치(30)는 제1 무선충전장치(31), 제2 무선충전장치(32) 및 제3 무선충전장치(33)를 포함할 수 있다. 이때, 전력공급부는 제1 무선충전장치(31)와 연결되며, 제2 무선충전장치(32) 및 제3 무선충전장치(33)는 제1 무선충전장치(33)로부터 전력을 공급받아 충전될 수 있다.
이때, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 무선충전장치(32) 및 제3 무선충전장치(33)는 제1 무선충전장치(31)에 대하여 탈부착이 가능하도록 구성될 수 있다. 제2 무선충전장치(32) 및 제3 무선충전장치(33)는 레일을 따라 이동하기 위한 구동부를 포함할 수 있으며, 필요에 따라 레일열차(10)의 위치로 이동하여 레일열차(10)를 충전시킬 수 있다.
제2 무선충전장치(32) 및 제3 무선충전장치(33)는 서버(20)로부터 이동할 위치에 대한 정보를 수신하기 위한 통신부, 이동을 위한 구동부 및 프로세서를 포함할 수 있음은 물론이다.
따라서, 제2 무선충전장치(32) 및 제3 무선충전장치(33)는 레일을 따라 이동할 수 있다. 서버(20)는 레일열차의 운행 정보를 바탕으로 레일열차(10)와 가장 가까운 무선충전장치(30)의 위치 정보를 획득할 수 있다. 서버(20)는 레일열차(10)의 배터리 잔량을 바탕으로 레일열차(10)와 가장 가까운 무선충전장치(30)까지 이동할 수 있는지 여부를 판단할 수 있다.
레일열차(10)의 배터리 잔량이 레일열차와 가장 가까운 무선충전장치(30)까지 이동하기 위한 배터리 잔량보다 적은 경우, 서버(20)는 제2 무선충전장치(32) 및 제3 무선충전장치(33) 중 어느 하나의 무선충전장치를 이동시키기 위한 제어 신호를 제2 무선충전장치(32) 및 제3 무선충전장치(33)로 전송할 수 있다.
구체적으로, 서버(20)는 레일열차(10)의 배터리 잔량, 배터리 감소 속도, 이동 속도 및 제2 무선충전장치(32) 또는 제3 무선충전장치의 이동 속도를 바탕으로 레일열차(10)가 무선충전을 수행할 제1 충전 포인트를 결정할 수 있다.
이때, 제2 무선충전장치(32) 또는 제3 무선충전장치(33)는 제1 충전포인트에서 레일열차(10)와 결합될 수 있다. 이를 위해 제2 무선충전장치(32) 및 제3 무선충전장치(33)와 레일열차(10)는 서로 결합하기 위한 체결부를 포함할 수 있다.
제2 무선충전장치(32) 및 제3 무선충전장치(33)가 레일열차와 결합하여, 레일열차(10)는 제1 충전포인트에서 정차할 필요 없이 무선충전을 수행하여 주행할 수 있다.
이때, 제1 충전포인트는, 제2 무선충전장치(32) 및 제3 무선충전장치(33)의 배터리 잔량을 최대한 보존함과 함께, 레일열차(10)의 주행이 정지됨을 방지하는 방향으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 제2 무선충전장치(32) 및 제3 무선충전장치(33)의 배터리 잔량을 최대한 보존하기 위해서는, 제2 무선충전장치(32) 및 제3 무선충전장치(33)의 이동 거리가 최소가 되어야 한다. 따라서, 제2 무선충전장치(32) 및 제3 무선충전장치(33)의 배터리 잔량을 최대한 보존하기 위하여는 레일열차(10)가 배터리 잔량에 따른 최대한의 거리를 이동해야 할 것이다. 그러나, 제2 무선충전장치(32) 및 제3 무선충전장치(33)의 배터리 잔량을 최대한으로 보존하기 위한 제1 충전 포인트를 획득하는 경우, 레일열차(10)는 제1 충전 포인트에 정지하여 무선충전을 수행하고, 주행 가능할 정도로 충전이 된 경우 다시 주행을 시작할 수 있다. 따라서, 관광 포인트가 아닌 다른 위치에 레일열차(10)가 정차하게 되어 관광 일정에 차질이 발생할 수 있다.
따라서, 서버(20)는 레일열차(10)의 주행을 방해하지 않으면서 제2 무선충전장치(32) 및 제3 무선충전장치(33)의 배터리 잔량을 최대한으로 보전하기 위한 제1 충전 포인트를 결정할 수 있다.
이를 위해, 서버(20)는 레일열차(10)의 배터리 잔량으로부터 이동 가능한 거리를 판단하고, 레일열차의 최대 이동 가능 거리에 대응되는 위치에서부터 무선충전장치(30)가 위치하는 관광포인트의 위치까지의 제1 거리를 획득할 수 있다. 서버(20)는 제1 거리까지 레일열차(10)가 이동하는데 필요한 배터리 소모량을 판단할 수 있다. 서버(20)는 제2 무선충전장치(32) 및 제3 무선충전장치(33)와 레일열차(10)의 배터리 충전 속도를 획득할 수 있다. 서버(20)는 제2 무선충전장치(32) 및 제3 무선충전장치(33)와 레일열차(10)의 배터리 충전 속도, 필요한 배터리 소모량 및 레일열차의 배터리 잔량을 바탕으로 제1 포인트를 획득할 수 있다.
서버(20)는 다양한 주행 방법을 통해 레일열차(10)의 전력 소모를 절약하기 위한 제어 신호를 레일열차(10)로 전송할 수 있다. 일 실시예로, 레일열차(10)는 운행 정보를 바탕으로 불필요한 가속 및 감속을 줄일 수 있다. 구체적으로, 서버(20)는 레일열차(10)가 운행하는 레일에 대한 정보, 레일열차(10)의 위치 정보 및 운행 속도 정보, 레일열차(10)의 전방의 또 다른 레일열차(10)의 위치 정보 및 운행 속도 정보를 바탕으로 레일열차의 운행 독도를 결정할 수 있다.
일 실시예로, 레일열차(10)가 커브 레일에 진입하고자 할 때, 레일열차(10)의 운행 속도가 기 설정된 속도 이상인 경우, 안전을 위해 감속이 불가피할 수 있다. 제동 장치를 통한 감속의 경우, 불필요한 전력 소모가 발생하기 때문에, 서버(20)는 레일열차(10)가 커브 레일에 진입할 때 가속 또는 감속 없이 커브 레일을 통과하기 위한 기 설정된 속도가 되도록 레일열차(10)의 운행 속도를 제어할 수 있다. 예를 들어, 커브 레일을 안전하게 통과하기 위한 기 설정된 속도가 A인 경우, 서버(20)는 레일열차(10)가 커브 레일에 진입할 때까지 이동해야하는 거리 정보 및 운행 속도 정보를 바탕으로 레일열차의 운행 속도를 B로 결정할 수 있다. 서버(20)는 레일열차(10)가 가속하여 B의 속도에 도달한 경우, 전력 공급을 중단하여 관성에 의해 레일열차(10)가 운행하도록 레일열차(10)를 제어하고, 레일열차(10)가 커브 레일에 진입할 때 속도 A가 되도록 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
시스템은 레일열차(10), 서버(20), 무선충전장치(30) 이외에도 드론(40) 및 드론을 조작하기 위한 헤드 마운티드 디스플레이(50)(이하 HMD)를 더 포함할 수 있다.
드론(40)은 서버(20) 또는 HMD(50)로부터 제어 신호를 수신하여 이동하기 위한 구성이다. 드론(40)은 자동차형, 헬리콥터형, 비행기형, 보트형 등 다양한 형태일 수 있다. 서버(20)는 추천 관광지로 드론을 이동시키기 위한 제어 신호를 전송하거나, 레일열차(10)와의 거리를 유지하기 위한 제어 신호를 드론(40)으로 전송할 수 있다. HMD(50)는 관광객의 입력에 따라 드론(40)을 제어하기 위한 제어 신호를 드론(40)으로 전송할 수 있다.
이때, 드론(40)을 제어하기 위한 제어 신호는 서버(20) 및 HMD(50) 각각이 드론(40)으로 전송할 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시예로, 드론(40)을 제어하기 위한 제어 신호는 HMD(50)를 통해서만 전송되고, 서버(20)는 드론(40)을 제어하기 위한 제어 신호를 HMD(50)로 전송하고, HMD(50)가 서버(20)로부터 수신한 제어 신호를 HMD(50)로 전송할 수도 있음은 물론이다. 또 다른 실시예로, 서버(20)에서 생성된 제어 신호는 레일열차(10)로 전송되고, 레일열차(10)가 드론(40)으로 제어 신호를 전송할 수도 있음은 물론이다. 또 다른 실시예로, 서버(20)에서 생성된 제어 신호는 레일열차(10)로 전송되고, 레일열차(10)가 수신한 제어 신호를 HMD(50)로 전송하고, HMD(50)가 수신한 제어 신호를 드론(40)으로 전송할 수도 있음은 물론이다.
한편, 레일열차(10)는 드론(40)의 배터리를 충전하기 위한 충전부를 더 포함할 수 있다. 이때, 드론(40)을 충전하기 위한 충전부는 레일열차(10)의 상부에 위치할 수 있다. 즉, 레일열차(10)는 무선충전장치(30)로부터 레일열차(10)의 배터리를 충전함과 동시에, 드론(40)을 충전시키기 위한 충전부를 함께 포함하도록 구성될 수 있다.
한편, 서버(20)는 드론(40)의 위치 정보, 레일열차(10)의 위치 정보, 레일열차(10)의 이동 방향 정보를 획득하고, 드론(40)의 위치 정보에 대응되는 위치가 레일열차(10)의 이동 방향과 동일한 경우, 드론(40)의 위치 및 레일열차(10)의 위치와의 거리가 기 설정된 제1 거리 이상인 경우, HMD(50)으로 경고 메시지를 전송하고, 드론(40)의 위치 정보에 대응되는 위치가 레일열차(10)의 이동 방향과 반대 방향인 경우, 드론(40)의 위치 및 레일열차(10)의 위치와의 거리가 기 설정된 제2 거리 이상인 경우, HMD(50)으로 경고 메시지를 전송할 수 있다.
구체적으로, 레일열차(10)와 드론(40)의 거리가 멀어지게 될 경우, 드론(40)이 레일열차(10)로 복귀하지 못하거나, 드론(40)을 제어하기 위한 제어 신호가 드론(40)에게 도달되지 못하는 문제점이 있다. 따라서, 서버(20)는 드론(40)의 이동 반경을 레일열차(10)를 기준으로 기 설정된 거리 내에 위치하도록 드론(40)을 제어할 수 있다.
구체적으로, 드론(40)이 레일열차(10)의 이동 방향에 대하여 전방에 위치하는 경우, 서버(20)는 기 설정된 제1 거리 내에 드론(40)이 위치하도록 드론(40)을 제어할 수 있다. 즉, 드론(40)이 레일열차(10)에 대하여 기 설정된 제1 거리를 벗어나면, 서버(20)는 드론(40)을 레일열차(10)에 대하여 기 설정된 제1 거리 반경으로 이동시키기 위한 제어 신호를 드론(40)으로 전송할 수 있다.
이때, 기 설정된 제1 거리는 드론(40)과 HMD(50)가 통신을 수행할 수 있는 최대 거리(또는 최대 거리로부터 기 설정된 비율 만큼의 거리)일 수 있다.
반대로, 드론(40)이 레일열차(10)의 이동 방향에 대하여 후방에 위치하는 경우, 서버(20)는 기 설정된 제2 거리 내에 드론(40)이 위치하도록 드론(40)을 제어할 수 있다. 즉, 드론(40)이 레일열차(10)에 대하여 기 설정된 제2 거리를 벗어나면, 서버(20)는 드론(40)을 레일열차(10)에 대하여 기 설정된 제2 거리 반경으로 이동시키기 위한 제어 신호를 드론(40)으로 전송할 수 있다.
이때, 기 설정된 제2 거리는, 레일열차(10)의 현재 이동 속도, 레일열차(10)의 향후 변경되는 이동 속도, 레일열차(10)가 다음으로 정차하는 관광 포인트에 대한 정보, 드론(40)의 최대 이동 속도, 드론(40)의 배터리 잔량을 바탕으로 유동적으로 결정될 수 있다.
일 실시예로, 드론(40)의 최대 이동 속도가 레일열차(10)의 현재 이동 속도, 레일열차(10)의 향후 변경되는 이동 속도 및, 레일열차(10) 정차할 관광 포인트까지의 평균 이동 속도 중 적어도 하나보다 큰 경우, 기 설정된 제2 거리는 드론(40)과 HMD(50)가 통신을 수행할 수 있는 최대 거리(또는 최대 거리로부터 기 설정된 비율 만큼의 거리)일 수 있다. 즉, 드론(40)의 최대 이동 속도가 레일열차(10)의 현재 이동 속도, 레일열차(10)의 향후 변경되는 이동 속도 및, 레일열차(10) 정차할 관광 포인트까지의 평균 이동 속도 중 적어도 하나보다 큰 경우, 드론(40)은 언제든지 레일열차(10)로 복귀할 수 있으므로, 기 설정된 제2 거리는 드론(40)과 HMD(50)가 통신을 수행할 수 있는 최대 거리(또는 최대 거리로부터 기 설정된 비율 만큼의 거리)이면 충분하다.
또 다른 실시예로, 드론(40)의 최대 이동 속도가 레일열차(10)의 현재 이동 속도보다 작은 경우, 기 설정된 제2 거리는 드론(40)이 레일열차(10)로 복귀할 수 있는 거리일 수 있다. 이 경우, 기 설정된 제2 거리는 레일열차(10)의 향후 변경되는 이동 속도 정보를 바탕으로 결정될 수 있다. 즉, 드론(40)의 최대 이동 속도가 레일열차(10)의 현재 이동 속도보다 작은 경우, 드론(40)은 레일열차(10)로 복귀할 수 없다. 다만, 향후 레일열차(10)의 변경되는 이동 속도가 드론(40)의 최대 속도보다 작은 경우, 드론(40)은 레일열차(10)로 접근할 수 있다.
따라서, 기 설정된 제2 거리는 변경되는 운행 속도 구간에 대하여 드론(40)이 레일열차(10)와 가까워 질 수 있는 제1 거리(즉, 제1 거리 = (드론(40)의 최대 속력 - 레일열차(10)의 (평균)속력)*시간)에서 변경되는 운행 속도 구간에 대하여 드론(40)이 레일열차(10)와 멀어지게 되는 제2 거리(즉, 제2 거리 = (레일열차(10)의 (평균)속력- 드론(40)의 최대 속력)*시간)와 현재 레일열차(10)와 드론(40)의 거리인 제3거리를 합한 거리의 차이일 수 있다(즉, 기 설정된 제2 거리 = 제1 거리-제2거리-제3거리). 예를 들어, 현재 드론(40)이 레일열차 후방 100M에 위치하고 있고, 드론의 최대 속도보다 느린 속도로 운행하는 제1 구간에서의 제1 거리가 300M, 드론의 최대 속도보다 빠른 속도로 운행하는 제2 구간에서의 제2 거리가 50M인 경우, 기 설정된 제2 거리는 150M일 수 있다.
상술한 다양한 실시예를 통해, 서버(20)는 드론(40)과 레일열차(10) 사이의 거리를 조정할 수 있다.
한편, 관광객을 HMD(50)를 착용하여 드론(40)을 제어하고, 드론(40)을 통해 획득된 영상을 HMD(50)를 통해 실시간으로 제공 받을 수 있다. 관광객은, HMD(50)를 통해 제공되는 영상을 디스플레이를 통해 보는 것과 동시에, 레일열차(10)의 창문을 통해 제공되는 풍경을 감상하기 위하여 투명 디스플레이 장치로 제공될 수 있다.
한편, 서버(20)는 레일열차(10)의 위치 정보 또는 드론(40)에 의해 감지되는 풍경 정보를 바탕으로 HMD(50)에게 관광지 정보를 표시하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 레일열차(10)가 특정 유적을 지나는 경우, 서버(20)는 특정 유적에 대한 정보를 HMD(50)에 제공하고, HMD(50)는 특정 유적에 대한 정보를 표시할 수 있다. 또 다른 예로, 드론(40)이 특정 유적을 촬영하는 경우, 서버(20)는 특정 유적에 대한 정보를 HMD(50)에 제공하고, HMD(50)는 특정 유적에 대한 정보를 표시할 수 있다.
특히, 드론(40)이 특정 유적을 촬영하고, 특정 유적에 대한 정보를 제공하는 단계는, 드론(40)이 촬영하는 영상을 서버(20)가 수신하는 단계, 수신된 영상을 분석하여 특정 유적 정보를 획득하는 단계 및 획득된 특정 유적에 대한 정보를 HMD(50)에 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 서버(20)는 드론(40)이 촬영한 영상으로부터 특정 유적을 획득하여 HMD(50)에 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 다양한 실시예로, 드론(40) 및 HMD(50)는 복수의 관광객에게 제공될 수 있다. 이 경우, 서버(20)는 복수의 드론 중 어느 하나의 드론이 촬영하는 영상 및 영상에 대한 정보를 복수의 HMD에게 제공할 수 있다. 즉, 각각의 관광객은 각각의 HMD를 이용하여 각각의 드론을 제어하고, 각각의 드론으로부터 수신된 영상을 제공 받을 수 있으나, 특정 경우에는 하나의 드론이 복수의 HMD에 영상을 송출할 수도 있음은 물론이다. 예를 들어, 제1 드론은 해당 위치와 관련된 유적을 촬영하고 있으나, 나머지 드론들은 유적과 관련없는 영상을 촬영하고 있는 경우, 서버(20)는 더 나은 관광 경험을 제공하기 위해 복수의 HMD에 제1 드론이 촬영하는 영상 및 그에 대한 정보를 제공할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
단계 S100에서, 서버(20)는 레일열차(10)의 남은 배터리 잔량 정보를 획득할 수 있다.
단계 S200에서, 서버(20)는 레일열차(10)의 운행 정보를 획득할 수 있다.
단계 S300에서, 서버(20)는 레일열차(10)의 배터리 잔량 및 운행 정보를 바탕으로 레일열차(10)를 충전할 적어도 하나의 무선충전장치의 위치 정보를 획득할 수 있다.
단계 S400에서, 서버(20)는 레일열차(10)를 획득된 위치 정보에 대응되는 위치로 이동시키기 위한 제어 신호를 레일열차(10)로 전송할 수 있다.
도 8은 일 실시 예에 따른 장치의 구성도이다.
프로세서(102)는 하나 이상의 코어(core, 미도시) 및 그래픽 처리부(미도시) 및/또는 다른 구성 요소와 신호를 송수신하는 연결 통로(예를 들어, 버스(bus) 등)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 프로세서(102)는 메모리(104)에 저장된 하나 이상의 인스트럭션을 실행함으로써, 도 1 내지 도 7과 관련하여 설명된 방법을 수행한다.
한편, 프로세서(102)는 프로세서(102) 내부에서 처리되는 신호(또는, 데이터)를 일시적 및/또는 영구적으로 저장하는 램(RAM: Random Access Memory, 미도시) 및 롬(ROM: Read-Only Memory, 미도시)을 더 포함할 수 있다. 또한, 프로세서(102)는 그래픽 처리부, 램 및 롬 중 적어도 하나를 포함하는 시스템온칩(SoC: system on chip) 형태로 구현될 수 있다.
메모리(104)에는 프로세서(102)의 처리 및 제어를 위한 프로그램들(하나 이상의 인스트럭션들)을 저장할 수 있다. 메모리(104)에 저장된 프로그램들은 기능에 따라 복수 개의 모듈들로 구분될 수 있다.
본 발명의 실시예와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능 기록매체에 상주할 수도 있다.
본 발명의 구성 요소들은 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어 실행되기 위해 프로그램(또는 애플리케이션)으로 구현되어 매체에 저장될 수 있다. 본 발명의 구성 요소들은 소프트웨어 프로그래밍 또는 소프트웨어 요소들로 실행될 수 있으며, 이와 유사하게, 실시 예는 데이터 구조, 프로세스들, 루틴들 또는 다른 프로그래밍 구성들의 조합으로 구현되는 다양한 알고리즘을 포함하여, C, C++, 자바(Java), 어셈블러(assembler) 등과 같은 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능적인 측면들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 레일열차
20: 서버
30: 무선충전장치

Claims (1)

  1. 레일열차를 포함하는 시스템에 있어서,
    서버;
    레일을 따라 이동하는 레일열차;
    무선충전장치;
    상기 레일열차의 탑승자에게 관광 정보를 제공하기 위한 드론; 및
    상기 드론을 조작하기 위한 헤드 마운티드 디스플레이(HMD, Head Mounted Display)를 포함하고,
    상기 레일열차는,
    상기 레일열차의 남은 배터리 잔량, 운행 정보를 획득하여 상기 서버로 전송하고,
    상기 서버는,
    상기 레일열차의 남은 배터리 잔량, 운행 정보를 바탕으로, 상기 레일열차를 충전할 적어도 하나의 무선충전장치의 위치 정보를 획득하고,
    상기 레일열차를 상기 획득된 위치 정보에 대응되는 위치로 이동시키기 위한 제어 신호를 상기 레일열차로 전송하는 것을 특징으로 하고,
    상기 무선충전장치는,
    상기 레일열차가 이동하는 레일에 결합되며, 레일열차를 충전하기 위한 전력공급부를 포함하고,
    상기 무선충전장치는 전력공급부와 결합된 제1 무선충전장치, 제1 무선충전장치의 양측면에 탈부착이 가능하도록 구성된 제2 무선충전장치 및 제3 무선충전장치를 포함하는 것을 특징으로 하고,
    상기 제2 무선충전장치 및 제3 무선충전장치는 상기 레일을 따라 이동하며,
    상기 서버는,
    상기 레일열차의 운행 정보를 바탕으로 상기 레일열차와 가장 가까운 무선충전장치의 위치 정보를 획득하고,
    상기 레일열차의 배터리 잔량을 바탕으로 상기 레일열차가 상기 레일열차와 가장 가까운 무선충전장치의 위치까지 이동할 수 있는 지 여부를 판단하고,
    상기 레일열차의 배터리 잔량이 상기 레일열차와 가장 가까운 무선충전장치의 위치하기 위한 배터리 잔량보다 적은 경우, 상기 무선충전장치의 제2 무선충전장치 또는 제3 무선충전장치를 이동시키기 위한 제어 신호를 상기 무선충전장치로 전송하는 것을 특징으로 하고,
    상기 서버는,
    상기 레일열차의 배터리 잔량, 상기 레일열차의 배터리 감소 속도, 상기 레일열차의 이동 속도 및 상기 제2 무선충전장치 또는 제3 무선충전장치의 이동 속도를 바탕으로 상기 레일열차가 무선충전을 수행할 제1 충전 포인트를 결정하는 것을 특징으로 하고,
    상기 레일열차 및 상기 제2 무선충전장치 또는 제3무선충전장치가 제1 충전포인트에 도착하면, 상기 레일열차와 상기 제2 무선충전장치 또는 제3무선충전장치가 결합되는 것을 특징으로 하고,
    상기 레일열차는,
    상기 드론의 배터리를 충전하기 위한 충전부를 더 포함하는 것을 특징으로 하고,
    상기 서버는,
    상기 드론의 위치 정보, 상기 레일열차의 위치 정보 및 상기 레일열차의 이동 방향 정보를 획득하고,
    상기 드론의 위치 정보에 대응되는 위치가 상기 레일열차의 이동 방향과 동일한 경우, 상기 드론의 위치 및 상기 레일열차의 위치와의 거리가 기 설정된 제1 거리 이상인 경우, 상기 헤드 마운티드 디스플레이로 경고 메시지를 전송하고,
    상기 드론의 위치 정보에 대응되는 위치가 상기 레일열차의 이동 방향과 반대 방향인 경우, 상기 드론의 위치 및 상기 레일열차의 위치와의 거리가 기 설정된 제2 거리 이상인 경우, 상기 헤드 마운티드 디스플레이로 경고 메시지를 전송하는 것을 특징으로 하고,
    상기 서버는,
    상기 드론의 최대 이동 속도가 상기 레일열차의 현재 이동 속도 및 상기 레일열차가 정차할 관광 포인트까지의 평균 이동 속도 중 적어도 하나보다 큰 경우, 상기 드론과 상기 헤드 마운티드 디스플레이가 통신을 수행할 수 있는 최대 거리를 상기 제2 거리로 결정하고,
    상기 드론의 최대 이동 속도가 상기 레일열차의 현재 이동 속도보다 작은 경우, 상기 레일 열차의 변경되는 이동 속도 정보를 바탕으로 상기 제2 거리를 결정하고,
    상기 드론의 최대 이동 속도가 상기 레일열차의 현재 이동 속도보다 작은 경우 결정되는 제2 거리는, 변경되는 운행 속도 구간에 대하여 상기 드론이 상기 레일열차와 가까워 질 수 있는 제3 거리, 변경되는 운행 속도 구간에 대하여 상기 드론이 상기 레일열차와 멀어지게 되는 제4 거리 및 상기 레일열차의 현재 위치와 상기 드론의 현재 위치를 바탕으로 결정되는 제5 거리를 바탕으로 결정되고,
    상기 서버는,
    상기 드론의 배터리 잔량이 기 설정된 값 이하가 되면, 상기 드론을 상기 레일열차의 충전부로 이동시키기 위한 제어 신호를 상기 드론으로 전송하는 것을 특징으로 하는 시스템.
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