KR19980023316A

KR19980023316A - 밀리미터파 교통감지기

Info

Publication number: KR19980023316A
Application number: KR1019960042774A
Authority: KR
Inventors: 김인석
Original assignee: 김인석
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1996-09-30
Publication date: 1998-07-06

Abstract

교통감지(Traffic Detector)기술분야에 속하는 본 발명은 MHz의 주파수대를 이용하는 기존의 레이다 방식의 교통감지기는 정지차량, 점유율 등을 감지할 수 없고, 인접차량 및 클러터(clutter)에 의한 반사파 및 낮은 주파수 이용대로 인한 분해도가 거칠어 오동작이 빈번히 발생하는 문제점과 루프식의 교통감지기가 가지고 있는 유지 보수 문제를 해결하기 위해서이다. 밀리미터파대(약 25GHz ~ 300GHz) 주파수를 이용하므로 예리한 빔을 형성할 수 있어 차량을 구별하는데 기존레이다 방식 또는 루프식보다 훨씬 정확하며 차량속도, 차량길이, 정지차량감지, 구간별·시간대별 평균속도와 교통량, 점유율 등을 기존방식들보다 정확하게 수집할 수 있다. 기존의 레이다 방식의 경우, 속도 감지 범위는 4~120Km/h 로 제한되어 있는 것을 0~400Km/h 까지도 감지할 수 있게 된다. 루프식의 경우, 통과차량으로 인한 루프의 단선, 매설위치의 변경시 통과차량을 억제해야 되는 유지관리의 문제를 도로표면에 장착하는 경우 새로운 안테나 보호관을 설치하여 도로옆에서 슬라이드식으로 교통감지기를 교체할 수 있게 하여 해결하였다. 본 발명의 중요한 용도로는 정확한 교통정보를 수집할 수 있어 정확한 수요예측이 가능하여 도로시설계획수립을 위한 기초 도구가 될 것이다.

Description

밀리미터파 교통감지기(Millimeter Wave Traffic Detector)

그림 1. 새로운 교통감지시스템의 기본적인 구성도

위에서 언급한 교통정보를 얻기 위하여 그림 1과 같은 기능을 가진 블록 다이어그램으로 시스템을 구성한다. 시스템의 동작원리를 살펴보면, 발진기에서 밀리미터파 대의 전자파를 발생, 안테나로 전송시킨다. 이때 이용 주파수에 적합한 직각 도파관(TE₁₀모드)또는 원형 도파관을 사용한다. 그리고, 도파관 내에 유전체를 삽입하여 습기등이 도파관내의 진입을 금지토록 한다. 또한, 도파관에 슬롯 어레이(Slot Array)를 도로상의 각 레인에 맞도록 구성하여 안테나의 기능을 수행토록 한다.

이와 같은 슬롯 어레이(Slot Array)안테나는 요구되는 빔(Beam)의 각도에 따라 조정되며, 안테나를 통해 방사된 전자파는 도로상의 차량에 부딪혀 반사된다. 움직이는 차량의 경우, 반사된 신호는 도플러 천이(Doppler Shift)에 의해 주파수 변화가 생겨 송신된 안테나를 되돌아 오는데, 이 신호는 써큐레이터(Circulator)를 통해 주파수 하향 변환기(Mixer)에 도달되며, 주파수 하향 변환기에서는 변화된 양만큼의 차의 주파수만 중간음성(Audio)증폭기로 보내지게 된다. 이렇게 중간 음성 증폭기에 도달한 신호는 매우 약한 신호이므로 후단에서 요구되는 신호처리를 쉽게 하기 위해 중간 증폭기에서 신호의 세기가 키워진다.

1. 시스템 설치방법

발명한 시스템의 설치방법은 두 경우로 나눠 볼 수 있다.

첫 번째 방법은 그림 2와 같이 도로 표면에 설치하는 경우이고

두 번째 방법은 그림 3과 같이 도로상의 구조물을 이용한 경우이다.

-보호를 받고자 하는 사항-

안테나를 도로 표면에 설치할 경우 대형차량의 운행과 많은 차량의 통행 등으로 진동이나 노면굴곡 등으로 인하여 도로 표면 위로 돌출될 우려가 있을 뿐만 아니라 고속으로 주행하는 고속도로에서는 대형사고를 유발할 수 있으므로 그림 2와 같이 안테나 보호관을 안전하고 견고하게 설치하여야 한다.

또한 최근 콘크리트 포장시 도로 표면아래 7cm와 22cm에 철근을 배근하므로, 안테나 보호관을 이 철근에 고정시켜 안테나 돌출을 방지하여야 한다. 아스팔트 포장이나 무근콘크리트 포장면에 설치할 경우는 별도의 형강 등을 여러 개 사용하여야 한다.

도로 상태가 매우 불량한 곳이나 또는 안테나를 장착하지 않아야 할 경우, 그림 3 에 보인 것처럼 도로상의 구조물을 이용하여 안테나를 설치할 수 있다. 그림과 같이 안테나를 설치할 경우에는 노면으로부터 반사되는 신호(Clutter)에 의한 오동작을 방지할 수 있는 방안으로 도로포장시(아스팔트 또는 철근 콘크리트) 전파흡수체를 도로표면에 바르거나, 포장재로에 전파흡수체를 섞어 포장할 수 있다. 이때에는 안테나의 빔 폭이 0.5°이하의 매우 예리한 빔을 사용하는 것이 바람직하다. 밀리미터파대 중 60GHz 근처가 특히 좋다. 이때는 지표면에 설치한 슬롯 어레이 안테나보다 혼렌즈(Horn Lenz)안테나를 이용할 수 있다.

- 안테나 보호관을 표면에 설치하여 안테나를 슬라이드식으로 제작하므로써 기존의 루프감 지기의 코일 단선으로 인한 교체시의 문제점을 해소할 수 있고, 기존의 루프감지기보다 정확한 교통정보수집으로 우수한 신뢰성을 확보할 수 있다.

- 밀리미터파의 이용으로 기존의 MHz의 교통감지기보다 월등한 분해도를 제공한다.

- 기존의 레이다방식의 감지기가 가지고 있는, 차량이 아닌 다른 물체로부터의 반사파로 인한, 오동작을 해결할 수 있다.

- 본 시스템의 이용시, 정확한 교통정보를 수집할 수 있으므로 날로 복잡해져 가는 교통현실을 직시할 수 있어 미래의 도로시설계획수립을 위한 정확한 수요예측을 할 수 있을 것이라 생각된다.

도로상에서 차량의 속도, 차량의 길이, 점유율 구간별 그리고 시간대별 통행량, 구간별 그리고 시간대별 평균속도, 구간별 밀도 등의 교통 정보를 보다 정확하게 취득할 수 있고 동시에 유지보수가 보다 편리한 새로운 교통감지시스템의 필요에 따른 발명으로 해결하려는 문제점은 아래와 같다.

현재 국내 및 전세계적으로 교통감지시스템으로 이용되는 루프 감지기는 여러 면에서 장점을 가지고 있지만, 여름철에 통과차량으로 인한 아스팔트의 밀림현상으로 인한 고장, 차선 변경 및 아스팔트의 덧씌우기 등으로 매설 위치가 변경되어 오동작의 발생, 고장된 루프를 수리하기 위해서 통과차량의 억제 등의 유지 관리상에 문제점을 앉고 있다.

또한, 기존의 레이다 기술을 이용한 감지기는 일정한 높이로 도로 옆이나 윗부분에 또는 기둥위에 장착하기 때문에 인접차량과 주변의 건물이나 구조물 등으로 부터의 반사파로 인한 오동작이 많이 발생하는 문제점을 앉고 있다. 특히 MHz의 주파수 이용으로 분해도가 거칠어 인접 차량이 있을시 더욱 많은 오동작이 발생된다. 속도감지 범위는 4~120km/hr로 제한되어 있고 정지되어 있는 차량의 감지는 불가능한 문제점을 가지고 있다.

본 고안은 현재 이용되고 있는 기존의 레이다 감지기의 단점을 밀리미터(mm)파대의 주파수를 이용하여 보완하고, 루프감지기의 유지보수 문제를 지면에 설치할 경우 새로운 보호관 설치로 그리고 도로의 구조물을 이용할 경우 예리한 빔의 이용으로 보완할 수 있는 유지관리의 효율성, 주변반사신호에 대한 오동작 방지, 정지되어 있는 차량도 감지할 수 있는 시스템의 요구에 따른 발명이라 하겠다.

Claims

밀리미터파대역(약 25GHz ~ 300GHz)의 주파수를 이용하는 cw 레이다방식의 차량감지기 구성
본 발명 시스템 설치방법으로 도로표면에 안테나를 슬라이드식으로 설치할 수 있는 안테나 보호구조
도로구조물상에 설치할 경우, 송신안테나 빔이 비추이는 도로표면상에 전자파 흡수체의 코팅.
도로상의 차량으로부터 반사된 전자파의 주파수와 유지되는 시간을 이용하여 차량의 길이와 정지차량(차량존재 감지)으로 간주하는 방법.
도플러 천이된 주파수로부터 계산된 속도를 이용하여 구간별·시간대별 평균속도, 통행량, 구간별 밀도 등의 차량정보수집기능