KR20060023813A

KR20060023813A - 자기부상열차 무선원격제어 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20060023813A
Application number: KR1020040072692A
Authority: KR
Inventors: 성호경; 김동성; 조흥재; 유문환; 김봉섭; 이종민
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2004-09-10
Filing date: 2004-09-10
Publication date: 2006-03-15
Also published as: WO2006028318A1; KR100671783B1

Abstract

본 발명은 자기부상열차 무선원격제어 장치에 관한 것으로서, 자기부상열차와 쌍방향 통신하며, RF신호를 이용한 데이터를 성가 자기부상열차으로부터 수신하여 송수신하고 송수신된 데이터를 패킷형태로 만들어 에러없이 전송하기 위한 무선원격제어기와, 무선원격제어기와 RS232 통신방식으로 쌍방향으로 상호간 패킷화된 데이터를 송수신하는 PC와, PC와 연결되어 PC에서 처리된 패킷화된 데이터를 디스플레이시키는 모니터를 포함하여 구성되며, 자기부상열차의 무선원격제어장치를 이용하여 상용 자기부상열차 개발 모의시험시에 무선원격으로 제어 및 통신이 가능하여 근거리작업이 곤란했던 시험에 효율적으로 쓰일 수 있고 후에 자기부상열차를 상품화했을 때에 상품으로서의 경제적인 효과를 창출하는 효과가 있다.

자기부상열차, 무선원격제어, 축소형, 시험

Description

자기부상열차 무선원격제어 장치 및 방법{APPARATUS FOR WIRELESS REMOTE CONTROL MAGNETIC LEVITATION TRAIN AND METHOD THEREOF}

도 1은 본 발명의 일시시예에 따른 고정형 무선원격제어기와 PC의 연결을 개략적으로 나타낸 블록 구성도.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 도 1의 고정형 무선원격제어기와 연결된 PC의 구성을 보다 상세하게 나타낸 블록 구성도.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 이동형 무선원격제어기의 구성을 개략적으로 나타낸 블록 구성도.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자기부상열차를 무선원격제어하는 단계를 나타낸 순서도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>

100 : 고정형 무선원격제어기 110, 151 : RF 송수신기

120, 153 : RF 제어기 130 : PC

131, 132, 133, 134 : DSP 135 : 자기부상열차 상태체크부

136 : 디코더 140 : 모니터

150 : 이동형 무선원격제어기 152 : RS232 통신부

154 : 부상버튼 155 : 추진버튼

156 : 정지버튼 157 : 착지버튼

200 : 자기부상열차

본 발명은 자기부상열차 무선원격제어 장치 및 방법에 관한 것으로써, 축소형 자기부상열차의 운행에 필요한 시스템을 구성하여 무선으로 운행을 제어하고 미니어처링하는 자기부상열차 무선원격제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

국내의 자기부상열차 개발과정에서 지금까지 단순히 형태와 구조만을 표방한 축소모형은 수차례 개발된 적이 있으나, 자기부상열차의 기본원리가 적용된 축소모형은 제작된 적이 없다. 따라서 자기부상열차의 무선원격제어장치 또한 국내에선 시도된 바가 없다.

한편, 현재는 대중교통수단을 발전시켜 국가의 경제기반을 더 튼튼하게 하고자 하는 목적으로 고속철도가 개통되었으며, 이에 따라, 생활 패턴이 바뀌었으며 패러다임이 변화되었다. 예컨대, 수도권의 범위가 확대되었으며, 그에 따라 고속철도를 이용하면, 천안이 30분 거리에 놓이게 되어 지방의 개념이 많이 수정되어야 할 정도로 수도권의 범위를 한정하는 것이 무의미하게 되었다.

상기한 고속철도는 바퀴방식으로 그 운용면에서 레일과의 마찰을 줄이고, 열 차의 회전 등 선로에서부터 열차에 이르기까지 모든 방식을 고속에 맞도록 제작하고 고속철도의 제어 시스템 또한 고속에 맞도록 운영된다. 그러나, 이와 같은 바퀴식의 고속열차는 그 속도에 한계를 드러내고 있으며, 고속 운행에 따른 여러가지 문제들이 산적하여 있는 것이 사실이다.

이를 극복하기 위해서는 자기부상열차가 차세대 대안으로 부상할 것이 유력시되지만, 설비를 갖추고 이를 시험하기 위해서는 과도한 비용과 넓은 지역을 점유해야 하는 문제점 등이 산적하여 있다. 또한, 현재 이와 같은 자기부상열차 시스템을 운용하는 곳은 일본, 미국, 중국, 독일 등의 선진국에서 시험 설비 및 일부 한정된 지역에서 상용화하고 있지만, 아직 국토를 단일 생활권으로 묶어 전국적인 망을 가질 정도로 상용화하기에는 과도한 비용과 그에 비례하는 위험성을 있다. 따라서, 자기부상열차를 전국적으로 상용화하려는 시도는 선진 외국에서도 무모한 것으로 여겨지고 있다.

특히, 자기부상열차 시스템을 구성하는 것 중 시험 시스템을 갖추기 위해서는 자기부상열차를 원격조정하고 이와 같이 원격 조정된 자기부상열차를 제어하는 제어기 하드웨에 및 소프트웨어 신뢰도를 높일 수 있는 시험이 충분히 선행되어져야 한다. 그러나 전술한 바와 같이 실제 시스템을 대상으로 다양한 시험을 하기에는 많은 위험이 따르며, 경제적으로도 많은 부담이 된다. 따라서, 축소형 형태의 시스템을 구성하여 시험하도록 구성하는 것이 바람직하다.

이를 시험하기 위하여 국내에서 단순히 형태와 구조만을 흉내낸 축소모형을 수차례 제작한 적이 있으나, 자기부상열차의 기본원리가 적용된 축소모형은 제작된 적이 없기 때문에 자기부상열차에 대한 실제적인 시뮬레이션 시험을 할 수 없는 문제점이 있었다.

또한, 자기부상열차에 유선제어장치를 사용하는 것은 현실적으로 불가능하다. 즉, 이동하는 자기부상열차에 제어용 유선을 설치하게 되는 것은 자기부상열차의 속도나 이동거리를 생각하지 않은 것이며, 상품화시에는 물론이고, 시험시에도 배선상의 선의 꼬임이나 단선으로 인해 자기부상열차의 고장율이 높아져 많은 불편함을 초래할 수가 있는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 전술한 바와 같은 자기부상열차에 무선원격제어장치를 사용할 경우에는 시험시 원거리에서 열차의 상태를 무선으로 모니터링하고 명령를 줄 수가 있어 배선상의 단선이나 꼬임이 없도록 한 자기부상열차 무선원격제어 장치 및 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있는 것이다.

본 발명은 자기부상열차 무선원격제어 장치에 관한 것으로서, 자기부상열차와 쌍방향 통신하며, RF신호를 이용한 데이터를 성가 자기부상열차으로부터 수신하여 송수신하고 송수신된 데이터를 패킷형태로 만들어 에러없이 전송하기 위한 무선원격제어기와, 무선원격제어기와 RS232 통신방식으로 쌍방향으로 상호간 패킷화된 데이터를 송수신하는 PC와, PC와 연결되어 PC에서 처리된 패킷화된 데이터를 디스플레이시키는 모니터를 포함하여 구성된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용에 대하여 상세하게 개시한다.

도 1은 본 발명의 일시시예에 따른 고정형 무선원격제어기와 PC의 연결을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.

도 1을 참조하여 보면, 고정형 무선원격제어기(100)는 자기부상열차(200)와 쌍방향 통신한다. 고정형 무선원격제어기(100)는 RF신호를 이용하여 자기부상열차(200)로부터의 공극값 및 가속도값 등의 데이터를 송수신하기 위한 RF 송수신기(110)와 상기한 데이터를 패킷형태로 만들어 에러없이 전송하기 위한 RF 제어기(120)로 구성된다.

자기부상열차(200)를 제어하는 고정형 무선원격제어기(100)는 도 1과 같은 형태로 구성되어 있다. 고정형 무선원격제어장치(100)는 PC(130)와는 별도로 박스형태로 제작되어 PC(130)와는 RS232 통신방식으로 쌍방향으로 상호간 상기한 패킷화된 데이터를 송수신한다.

RF제어기(120)는 PC(130)에서 내리는 명령인 부상, 착지, 추진 및 정지 명령 및 자동주행 명령을 수신하여 수행시 자동으로 부상한 후 일정시간 주행한 후 정지한 다음 착지하게 된다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 도 1의 고정형 무선원격제어기와 연결된 PC의 구성을 보다 상세하게 나타낸 블록 구성도이다.

전술한 바와 같이 고정형 무선원격제어기(100)에는 부상, 착지, 추진 및 정지 명령 및 자동주행 명령을 PC(130)로부터 수신한다. PC(130)를 통해 이와 같은 버튼을 조작하여 자기부상열차(200)를 부상, 착지, 추진, 정지 및 자동주행시키면, 자기부상열차(200)로부터 공극값 및 가속도값 등의 정보가 고정형 무선원격제어기(100)의 RF 송수신부(110)를 통해 무선으로 실시간으로 입력된다.

RF 송수신부(110)는 공극값 및 가속도값 등의 정보를 수신한다. RF 송수신부(110)는 공극값 및 가속도값 등의 정보를 RF 제어기(120)로 전송한다. 이 때 상기 PC(130)의 RS232 및 소프트웨어, 예컨대 비디오포윈도우(Video for Windows ; VFW)는 초기화되어 있어야 한다.

RF 제어기(120)는 수신된 정보를 패킷처리하여 다수의 DSP(131, 132, 133, 134)에서 분산하여 처리할 수 있도록 각각의 DSP(131, 132, 133, 134)로 전송한다.

PC(130) 내의 각각의 DSP(131, 132, 133, 134)는 공극값 및 가속도값 등의 패킷데이터를 디지털신호처리하고 자기부상열차 상태 체크부(135)로 전송한다.

패킷데이터를 수신한 자기부상열차 상태 체크부(135)는 체크섬을 점검하여 오류가 발생한 경우, 모니터(140)에 오류 메시지를 디스플레이시키고, 디코더(136), RF 제어기(120) 및 RF 송수신기(110)를 통해 자기부상열차(200)에 공극값 및 가속도값 등의 정보를 재전송요청한다.

자기부상열차 상태체크부(135)는 체크섬을 점검하여 오류가 발생하지 않은 경우면, 패킷데이터를 저장하고, 저장된 패킷을 판독가능한 10진수로 변환하여 모니터(140)에 공극값과 가속도값 등의 정보를 디스플레이시켜 사용자로 하여금 자기 부상열차(200)의 동작상태를 실시간으로 체크할 수 있도록 한다.

또한, PC(130)를 통해 입력된 명령은 디코더(136)를 통해 해독되어 RF 제어기(120) 및 RF 송수신부(110)를 통해 자기부상열차(200)에 명령을 전송하게 된다. 명령은 전술한 바와 같이 부상, 착지, 추진 및 정지 명령 및 자동주행 명령 등이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 이동형 무선원격제어기의 구성을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.

도 3을 참조하여 보면, 도 3의 구성은 PC(130)에서 제어할 수 있는 부상, 착지, 추진 및 정지 명령 등을 이동형 무선원격제어기에서 제어할 수 있도록 구성하였다.

먼저, 부상버튼(154), 추진버튼(155), 정지버튼(156), 및 착지버튼(157) 등의 버튼을 눌르면, RF 제어기(153), RS 232c 통신부(152) 및 RF 송수신기(151)를 통해 자기부상열차(200)에 명령을 전송하고, 공극값 및 가속도값이 자기부상열차(200)로부터 출력되면 출력되는 값을 RS 232c 통신부(152)를 통해 외부의 이동 가능한 장치, 예컨대 PDA 등에 전송하거나, 고정형 원격무선제어기(100)에 연결된 PC(130)로 전송한다.

도 4를 참조하여 보면, 전술한 자기부상열차(200)의 상태를 막대그래프로 표현하기 위한 과정으로써, 대략 200ms의 기간동안 수행된다. PC(130)는 먼저 변수들 을 초기화한다(단계 402).

PC(130)의 RS232의 통신채널을 개방하고, PC의 운영체제로 사용되는 윈도우의 VFW를 초기화시킨다(단계 404). 즉, 전술한 변수들을 초기화하고, 통신채널을 개방하며, VFW를 초기화하는 단계는 PC(130)를 초기화한다고 볼 수 있다.

PC(130)는 이동형 원격무선제어기(150)로부터 RS232 케이블에 의해 물리적 통로가 구성된 채널을 통해 패킷 데이터를 수신받는다(단계 406).

PC(130)는 수신받은 패킷 데이터 중 체크섬을 검사하여 데이터의 무결성 검사하여 수신받은 데이터가 무결성 데이터인지를 판단한다(단계 408).

단계 408에서 판단하여 결성이 있는 것으로 판단되면, 오류 메시지를 모니터(140)에 표시하고 자기부상열차(200)로 재전송 요청한다(단계 410).

단계 408에서 PC(130)는 수신한 패킷 데이터가 무결성인 것으로 판단되면, 데이터를 PC(130) 내의 메모리에 저장한다(단계 412).

PC(130)는 16진수로 수신한 패킷 데이터를 ASCII 코드로 변환한다(단계 414).

PC(130)는 ASCII로 변환한 패킷 데이터를 10진수로 변환한다(단계 416).

PC(130)는 수신하여 10진수로 변환한 패킷 데이터를 그래프로 그려서 PC(130)의 모니터(140)에 디스플레이시켜 자기부상열차(200)가 원활하게 작동하는 지의 여부를 GUI 환경으로 확인할 수있도록 하고(단계 418).

이동형 원격무선제어기(150)로 패킷 데이터를 재전송해줄 것을 요청하고(단계 420), 단계 406으로 진행한다.

전술한 바와 같이 이동형 무선원격제거(150)는 도 3과 같은 형태로 구성되어 구성되어 있고 PC(130)를 이용한 고정형 원격무선제어기(100)의 하드웨어 구성과 비슷하며 PC(130)가 아닌, 부상, 착지, 추진, 정지 명령을 갖는 간단한 버튼 형태의 조종기 형태로 구성되어 있다.

그리고 두 가지 무선조종기의 데이터 패킷 구성은 각각 다음의 표 1과 같다.

STX	'R'	code1	LRC10	LRC0	ETX	PC->PC RF
STX	'w'	code1	code2	AD0~AD7전압(16byte)
LRC10	LRC0	ETX	PC RF -> PC

STX	'R'	code3	LRC10	LRC0	ETX	PC RF -> Local RF
STX	'w'	code3	code4	AD0~AD7전압(16byte)
LRC10	LRC0	ETX	Local RF ->PC RF

총23바이트인데 시작, 끝을 구분하기 위한 2바이트 어떤 명령인지를 알기 위한 2바이트, 잘못된 데이터인재를 확인하는 체크섬 2바이트, 송신인지 수신인지 확인하기 위한 1바이트, 전자석에 흐르는 전류와 레일과 열차 차체간의 간격데이터를 저장하는 16바이트로 이루어져 있다.

본 발명은 자기부상열차의 무선원격제어장치를 이용하여 상용 자기부상열차 축소형 모의시험시에 무선원격으로 제어 및 통신이 가능하여 근거리작업이 곤란했던 시험에 효율적으로 쓰일 수 있고 후에 자기부상열차를 상품화했을 때에 상품으 로서의 경제적인 효과를 창출하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 패킷 구성을 채택함으루써 패킷데이터를 송수신 함에 있어 있어 효율적이며 상품으로서의 가치 또한 높은 효과가 있다.

Claims

자기부상열차 무선원격제어 장치에 있어서,

상기 자기부상열차(200)와 쌍방향 통신하며, RF신호를 이용한 데이터를 성가 자기부상열차(200)으로부터 수신하여 송수신하고 송수신된 데이터를 패킷형태로 만들어 에러없이 전송하기 위한 무선원격제어기(100)와;

상기 무선원격제어기와 RS232 통신방식으로 쌍방향으로 상호간 상기 패킷화된 데이터를 송수신하는 PC(130)와;

상기 PC(130)와 연결되어 PC에서 처리된 상기 패킷화된 데이터를 디스플레이시키는 모니터(140)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자기부상열차 무선원격제어 장치.
제1항에 있어서,

상기 무선원격제어기(100)는,

상기 PC(130)로부터 부상, 착지, 추진 및 정지 명령 및 자동주행 명령을 수신하여 상기 자기부상열차(200)를 부상, 착지, 추진, 정지 및 자동주행시키도록 하며, 상기 자기부상열차(200)로부터는 공극값 및 가속도값 등의 정보를 수신하는 RF 송수신부(110)와;

수신된 정보를 패킷처리하여 상기 PC(130)에서 분산하여 처리할 수 있도록 PC(130)로 전송하는 RF 제어기(120)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자기 부상열차 무선원격제어 장치.
제1항에 있어서,

상기 PC(130)는,

상기 패킷데이터를 분상하여 디지털신호처리하는 각각의 DSP(131, 132, 133, 134)와;

상기 DSP(131, 132, 133, 134)로부터 패킷데이터를 수신한 체크섬을 점검하여 오류가 발생한 경우, 재전송요청하고, 체크섬을 점검하여 오류가 발생하지 않은 경우면, 패킷데이터를 저장하고, 저장된 패킷을 판독가능한 10진수로 변환하여 상기 패킷 데이터를 상기 모니터(140)에 디스플레이시키는 자기부상열차 상태 체크부(135)와;

상기 PC(130)를 통해 입력된 명령를 해독하고 상기 RF 제어기(120) 및 RF 송수신부(110)를 통해 자기부상열차(200)에 명령이 전달되도록 하는 디코더(136)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자기부상열차 무선원격제어 장치.
자기부상열차 무선원격제어 장치에 있어서,

부상버튼(154), 추진버튼(155), 정지버튼(156), 및 착지버튼(157) 등의 버튼을 포함하여 상기 버튼(154, 155, 156, 157)을 통해 RF 제어기(153), RS 232 통신부(152) 및 RF 송수신기(151)를 통해 상기 자기부상열차(200)에 명령을 전송하고, 공극값 및 가속도값이 자기부상열차(200)로부터 출력되면 출력되는 값을 RS 232c 통신부(152)를 통해 외부의 이동 가능한 장치로 전송하도록 구성된 것을 특징으로 하는 자기부상열차 무선원격제어 장치.
자기부상열차 무선원격제어 방법에 있어서,

먼저 변수들을 초기화하는 제1 단계와;

RS232의 통신채널 개방하고, 상기 자기부상열차를 제어하는 PC(130)의 운영체제를 초기화시키는 제2 단계와;

이동형 원격무선제어기(150)로부터 RS232 케이블에 의해 구성된 채널을 통해 패킷 데이터를 수신받는 제3 단계와;

수신받은 패킷 데이터 중 상기 패킷 데이터가 무결성 데이터인지를 판단하는 제4 단계와;

제4 단계에서 수신한 패킷 데이터가 무결성인 것으로 판단되면, 데이터를 상기 PC(130) 내의 메모리에 저장하는 제5 단계와;

16진수로 수신한 패킷 데이터를 인지 가능한 10진수로 변환하는 제6 단계와;

수신하여 10진수로 변환한 패킷 데이터를 그래프로 그려서 상기 PC(130)의 모니터(140)에 디스플레이시키는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자기부상열차 무선원격제어 방법.