KR20160032398A

KR20160032398A - 차량위치 검지용 자석 검지 시스템

Info

Publication number: KR20160032398A
Application number: KR1020140122351A
Authority: KR
Inventors: 변윤섭; 정락교; 엄주환; 김백현; 강석원
Original assignee: 한국철도기술연구원
Priority date: 2014-09-15
Filing date: 2014-09-15
Publication date: 2016-03-24

Abstract

본 발명은 차량위치 검지용 자석 검지 시스템에 관한 것으로; PRT 차량에 구비되어 도로에 설치된 자석마커의 자기 세기를 감지하여 디지털 신호 형태의 자기 데이터로 출력하는 복수의 자석마커 감지수단과, 복수의 자석마커 감지수단으로부터 측정되는 자기 데이터를 수집하는 데이터 수집수단으로 구성되며; 상기 자석마커 감지수단은 상기 자석마커의 자기 세기를 획득하여 설정된 데이터 획득시간마다 자기 데이터를 획득하여 설정된 데이터산출 시간간격에 따라 자기 데이터의 평균값을 산출하고, 설정된 데이터전송 시간간격에 따라 상기 데이터 수집수단에 설정된 프로토콜로 상기 자기 데이터를 전송하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 다수의 지자기센서를 사용하여 특정 프로토콜로 지자기 센서에서 감지한 신호를 데이터 수집수단으로 실시간으로 전송하여, 도로에 설치된 자석마커를 신속하고도 정확하게 감지할 수 있다.

Description

차량위치 검지용 자석 검지 시스템 {Magnet scanning system for personal rapit transit}

본 발명은 차량위치 검지용 자석 검지 시스템에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 PRT(Personal Rapit Transit) 차량이 무인으로 주행시 위치 확인을 위해 도로에 설치된 자석 마커를 신속하고 안정적으로 검지할 수 있는 시스템에 관한 것이다.

최근 도심의 교통 혼잡과 정체를 일으키는 주요 요인들 중의 하나는 급격한 자동차 증가에 있으며, 도심 교통에서 자동차의 원활한 흐름을 위한 도로의 확보 없이 자동차의 급격한 증가를 방치한다면 교통 정체로 인한 시간적, 경제적 낭비 및 환경적 피해는 하루가 다르게 증가할 것이다.

또한, 현대 정보화시대는 경제, 사회 및 산업 전반에서 물적, 인적 수송의 고속화가 요구되며, 더불어 교통시스템에도 더 안전한 서비스와 이용자의 접근 편리성을 요구하고 있지만 도시화의 발전 속도가 가속화됨에 따라 교통 체증의 전일화 현상은 국가 경제 활동에 치명적인 영향을 미치고 있다.

이와 같이 도심의 교통체증 및 정체 현상에 기인한 사회적, 경제적, 환경적 문제를 해결하기 위한 방안으로 도심을 관통하는 자동차용 도로를 새로 건설하는 것은 많은 시간과 비용이 소비되기 때문에 상대적으로 건설비용이 저렴하고 수송율 측면에서 기존의 도심 교통시스템에 대한 경쟁력을 갖추고 있는 새로운 대중교통수단의 확보는 반드시 필요하다고 말할 수 있다.

이에 대한 일례로 도심지에서 자가용 이용을 대체할 수 있는 PRT(Personal Rapit Transit, 소형 궤도차량) 시스템이 주목을 받고 있다. PRT 시스템은 출발지에서 목적지까지 무정차 운행과 승객의 요구에 의해서 차량을 배차하는 온 디멘드(on demand) 방식을 기본 개념으로 하고 있으며 전 세계적으로 실용화에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는 실정이다.

이와 같은 PRT는 무인 차량으로서, 차량이 자동운전을 하기 위해 차량이 이동하는 주행로 상에서 정확한 위치를 스스로 인식하고 주행을 할 수 있어야 한다. 주행로 상의 위치 인식 방법으로는 전류가 흐르는 케이블 선을 코일로 검출하면서 유도하는 방식, 초음파 센서로 검출하는 유도방식, 자기 테이프를 자기 센서로 검출하는 유도방식 등이 있으며, 이를 현재 무인 운전주행 시스템에 적용하고 있지만, 상기 방법들은 지구 자기장과 같은 지리학적 자계 특성에 민감하여 이용이 곤란한 문제점이 있다.

물론, 이러한 문제를 최소화하기 위해 등록특허 제0374923호인 자기식 차량 위치검출 장치가 제시된 바 있다. 이는 차량의 전부(前部) 하면에 설치된 3차원 자기 센서와, 이 3차원 자기 센서의 출력 신호를 처리하여 횡 어긋남 양을 산출하는 차량 탑재의 컴퓨터로 이루어지며, 이때, 상기 3차원 자기 센서는 수직 방향 자기 센서, 수평 방향 자기 센서 및 진행 방향 자기 센서로 이루어지며, 수평 방향 자기 센서는 차량 좌우 방향의 자계 성분을 검출하고, 진행 방향 자기 센서는 차량 전후 방향의 자계 성분을 검출하며, 수직 방향 자기 센서는 차량 좌우 방향 및 차량 전후 방향에 대해 각각 직각인 방향 즉 차량 높이 방향의 자계 성분을 검출한다. 그것에 의하면 수평방향, 수직방향, 차량 진행 방향 3개의 센서에서 검출한 자기 검출 조합으로 차량 위치를 파악한다.

하지만, 이와 같은 종래 자기 마커 근방의 자계 변화를 검출하는 방식을 PRT 시스템에 그대로 적용하는 경우, PRT 차량이 미리 설치된 선로가 아닌 일반적인 도로를 주행하게 될 경우, 도로에 설치된 자석 마커를 감지하여 주행하는 위치를 판단하여 주행하게 되는데, 도로에 설치된 자석마커를 신속하고 정확하게 감지하기가 용이하지 않은 문제점이 있다.

참고문헌 1 : 등록특허 제0374923호

따라서, 본 발명은 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 PRT(Personal Rapit Transit) 차량을 무인으로 주행할 수 있도록, 도로에 설치된 자석 마커를 안정적으로 감지하도록 하는 차량위치 검지용 자석 검지 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은;

PRT 차량에 구비되어 도로에 설치된 자석마커의 자기 세기를 감지하여 디지털 신호 형태의 자기 데이터로 출력하는 복수의 자석마커 감지수단과, 복수의 자석마커 감지수단으로부터 측정되는 자기 데이터를 수집하는 데이터 수집수단으로 구성되며; 상기 자석마커 감지수단은 상기 자석마커의 자기 세기를 획득하여 설정된 데이터 획득시간마다 자기 데이터를 획득하여 설정된 데이터산출 시간간격에 따라 자기 데이터의 평균값을 산출하고, 설정된 데이터전송 시간간격에 따라 상기 데이터 수집수단에 설정된 프로토콜로 상기 자기 데이터를 전송하는 것을 특징으로 하는 차량위치 검지용 자석 검지 시스템을 제공한다.

이때, 상기 자석마커 감지수단은, 도로에 설치된 자석마커의 자기 세기를 측정하기 위해 복수의 지자기센서가 일렬로 배열되는 지자기센서 모듈과, 상기 지자기센서 모듈을 구성하는 지자기센서들로부터 자기 세기를 입력받아 디지털 신호 형태의 자기 데이터로 변환하는 서브 프로세서로 구성되며; 상기 데이터 수집수단은, 복수의 자석마커 감지수단으로부터 자기 데이터를 수신하는 것으로, 복수의 로컬 프로세서와 데이터 통신을 수행하며 검출된 자기 데이터를 수집하여 PRT 차량의 위치정보를 산출하는 메인 프로세서로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 자석마커 감지수단은 복수가 구비되며, 상기 자석마커 감지수단을 구분하기 위해 고유정보인 ID 설정을 위한 ID선택모듈이 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 ID선택모듈은 딥스위치인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 서브 프로세서는 상기 메인 프로세서와 CAN 버스로 연결되어 데이터 통신을 수행하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 메인 프로세서는 복수의 자석마커 감지수단으로부터 자기 데이터를 수집하여 PRT 차량의 위치정보를 산출하여 차상제어기로 전송하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 데이터 수집수단은 상기 PRT 차량의 운전을 제어하는 차상제어기에 산출된 위치정보를 전송하는 데이터 통신모듈이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 데이터 수집수단은 산출된 PRT 차량의 위치정보를 CAN 방식 또는 RS232 방식으로 데이터 통신을 수행하는 차상제어기에 전송하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 설정된 프로토콜은 첫 번째 필드(Field 0)에는 데이터의 전송이 시작된다는 의미의 STX 정보가 저장되며, 두 번째 필드(Field 1)는 데이터를 전송하는 서브 프로세서의 ID가 저장되며, 세 번째 필드(Field 2)는 전송할 자기 데이터의 길이에 대한 정보가 저장되며, 네 번째 필드(Field 3)는 전송할 자기 데이터가 저장되며, 마지막 필드(Field 4)는 자기 데이터의 전송이 끝났다는 ETX정보로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 다수의 지자기센서를 사용하여 특정 프로토콜로 지자기 센서에서 감지한 신호를 데이터 수집수단으로 실시간으로 전송하여, 도로에 설치된 자석마커를 신속하고도 정확하게 감지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 차량위치 검지용 자석 검지 시스템의 제어 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 차량위치 검지용 자석 검지 시스템의 설치 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 차량위치 검지용 자석 검지 시스템의 계통 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 차량위치 검지용 자석 검지 주기를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 차량위치 검지용 자석 검지 데이터 전송을 위한 통신 프로토콜을 설명하기 위해 도시한 데이터 테이블이다.

본 발명에 따른 차량위치 검지용 자석 검지 시스템을 첨부한 도면을 참고로 하여 이하 상세히 기술되는 실시 예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 도 1 내지 도 3을 참고로 본 발명에 따른 차량위치 검지용 자석 검지 시스템을 설명한다.

본 발명에 따른 차량위치 검지용 자석 검지 시스템은 자석마커(1)가 일정간격을 유지하며 설치된 도로를 운행하는 무인 차량, 특히 PRT 차량(10)에 구비되어 차량(10)의 주행 위치를 신속하고도 정확하게 검출할 수 있다.

이때, 상기 자석마커(1)는 PRT 차량(10)이 주행하는 도로에 PRT 차량(10)의 진행방향으로 일정 간격을 유지하며 설치되어 PRT 차량(10)의 주행을 유도하는 장치이다.

이와 같은 본 발명에 따른 차량위치 검지용 자석 검지 시스템은 PRT 차량(10)에 구비되어 도로에 설치된 자석마커(1)의 자기 세기를 감지하여 디지털 신호 형태의 자기 데이터를 출력하는 복수의 자석마커 감지수단(100)과, 복수의 자석마커 감지수단(100)으로부터 측정되는 자기 데이터를 수집하는 데이터 수집수단(200)으로 구성된다.

물론, 상기 데이터 수집수단(200)은 복수의 자석마커 감지수단(100)으로부터 자기 데이터를 수집하여 PRT 차량(10)의 위치정보를 산출하고, PRT 차량(10)의 운전을 제어하는 차상제어기(300)에 산출된 위치정보를 전송하게 된다.

이하, 본 발명을 구성하는 각각의 구성을 좀 더 구체적으로 설명한다.

상기 자석마커 감지수단(100)은 도로에 설치된 자석마커(1)의 자기 세기를 측정하기 위해 복수의 지자기센서(112)가 일렬로 배열되는 지자기센서 모듈(110)과, 상기 지자기센서 모듈(110)을 구성하는 지자기센서(112)들로부터 자기 세기를 입력받아 디지털 신호 형태의 자기 데이터로 변환하는 서브 프로세서(Sub-MCU)(120)로 구성된다.

이 경우 상기 자석마커 감지수단(100)은 복수가 구비될 수 있으며, 따라서 상기 데이터 수집수단(200)은 복수의 자석마커 감지수단(100)으로부터 자기 데이터를 수신할 수 있다.

좀더 상세하게 설명하면, 도 1에 도시된 바와 같이 도로에 설치된 자석마커(1)를 정확하기 감지하기 위해, 일 예로 30개의 지자기센서(112)를 사용하는 경우 2그룹으로 나누어, 한쪽 15개의 지자기센서(112)를 하나의 서브 프로세서(120)에서 감지하도록 하여 자석마커 감지수단(100)을 구성하고, 다른쪽 15개의 지자기센서(112)를 다른 하나의 서브 프로세서(120)에서 감지하도록 하여 자석마커 감지수단(100)을 구성할 수 있다.

이때, 상기 자석마커 감지수단(100)은 복수가 구비될 수 있으므로, 이들 각각의 자석마커 감지수단(100)을 구분하기 위해 고유정보인 ID 설정을 위한 ID선택모듈(130)을 더 구비한다. 이는 일종의 복수의 선택스위치를 모듈화한 딥스위치로 구성하여 편리하게 고유번호를 설정할 수 있다.

그리고, 상기 자석마커 감지수단(100)의 서브 프로세서(120)는 후술하는 상기 데이터 수집수단(200)의 메인 프로세서(Main-MCU)(210)와 CAN 버스로 연결되어 데이터 통신을 수행한다.

이때, CAN 버스를 이용하는 CAN 통신(Controller Area Network)은 차량 내에서 호스트 컴퓨터 없이 마이크로 콘트롤러나 장치들이 서로 통신하기 위해 설계된 표준 통신 규격이다.

또한, 상기 서브 프로세서(120)는 일 예로 지자기센서(112)에서 감지되는 아나로그 신호 형태의 감지 신호를 디지털 신호 형태로 변환하는 A/D변환 기능을 갖는 것을 사용하며, 15ch의 신호입력이 가능한 ARM 계열의 32bit RISC 프로세서를 사용할 수 있다.

한편, 상기 데이터 수집수단(200)은 복수의 자석마커 감지수단(100)으로부터 자기 데이터를 수신하는 것으로, 복수의 서브 프로세서(120)와 데이터 통신을 수행하며 검출된 자기 데이터를 수집하여 PRT 차량(10)의 위치정보를 산출하는 메인 프로세서(Main-MCU)(210)와, 산출된 위치 정보를 차량의 운전을 제어하는 차상제어기(300)로 전송하는 데이터 통신모듈(220)로 구성된다.

이 경우 상기 데이터 수집수단(200)는 산출된 PRT 차량(10)의 위치정보를 CAN 방식 또는 RS232 방식으로 데이터 통신을 수행하는 차상제어기(300)에 전송한다.

물론, 상기 차상제어기(300)는 PRT 차량(10)의 운전 제어를 담당하는 것으로, 데이터 수집수단(200)으로부터 산출된 PRT 차량(10)의 위치정보가 수신되면, 무인으로 주행하는 PRT 차량(10)의 차상제어기(300)는 바퀴의 방향각을 조절하는 조향장치(400)를 제어하여 PRT 차량(10)의 주행 방향을 적절하게 전환한다.

이하, 도 1 내지 도 5를 참고로 본 발명에 따른 차량위치 검지용 자석 검지 과정을 설명한다.

상기 자석마커 감지수단(100)을 구성하는 서브 프로세서(Sub-MCU)(120)는 지자기센서 모듈(110)로부터 설정된 데이터획득시간(예를 들어 200 ㎲) 마다 자기 데이터를 획득하여 설정된 데이터산출 시간간격(예를 들어 1㎳) 마다 자기 데이터의 평균값을 산출하고, 이렇게 산출된 평균 데이터를 설정된 데이터전송 시간간격(예를 들어 10㎳) 마다 메인 프로세서(Main-MCU)(210)에 전송하여, 좀더 정확하게 자석마커(1)를 감지할 수 있게 된다.

물론, 상기 서브 프로세서(120)는 자기 데이터의 획득을 위한 설정된 데이터 획득시간, 데이터산출 시간간격 및 데이터전송 시간간격을 환경에 따라 최적의 상태로 설정할 수 있다.

한편, 서브 프로세서(120)는 해당 지자기센서 모듈(110)의 평균 데이터를 데이터 수집수단(200)의 메인 프로세서(210)로 전송시 특정한 프로토콜을 사용하여 전송한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 특정 프로토콜의 데이터 구조가 첫 번째 필드(Field 0)에는 데이터의 전송이 시작된다는 의미의 STX 정보가 저장되며, 두 번째 필드(Field 1)는 데이터를 전송하는 서브 프로세서(120)의 ID가 저장되며, 세 번째 필드(Field 2)는 전송할 자기 데이터의 길이에 대한 정보가 저장되며, 네 번째 필드(Field 3)는 전송할 자기 데이터가 저장되며, 마지막 필드(Field 4)는 자기 데이터의 전송이 끝났다는 ETX정보를 저장하게 된다.

이 경우 첫 번째 필드(Field 0)의 STX 정보 사이즈는 3 Byte, 두 번째 필드(Field 1)의 ID 사이즈는 1 Byte, 세 번째 필드(Field 2)의 자기 데이터 길이 정보 사이즈는 1 Byte, 네 번째 필드(Field 3)의 자기 데이터 사이즈는 n Byte(최대 60 Byte), 마지막 필드(Field 4)의 ETX 사이즈는 1 Byte로 설정한다.

물론, 이와 같은 각 필드들의 사이즈는 자기 데이터 획득을 위한 장치 구성에 따라 더 확장되거나 축소될 수 있음은 당연하다.

이 같은 구성에 의해 각 자석마커 감지수단(100)의 서브 프로세서(120)에서 자기 데이터의 획득 및 평균값을 설정된 시간 간격으로 산출하고 설정된 프로토콜로 데이터를 데이터 수집수단(200)의 메인 프로세서(210)에 안정적으로 전송할 수 있게 되고, 메인 프로세서(210)에서는 이들 데이터들을 분석하여 정확하게 자석마커(1)를 감지할 수 있게 된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형 가능한 것으로, 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 자석마커 10: PRT 차량
100: 자석마커 감지수단 110: 지자기센서 모듈
112: 지자기센서 120: 서브 프로세서
130: ID선택모듈 200: 데이터 수집수단
210: 메인 프로세서 220: 데이터 통신모듈
300: 차상제어기 400: 조향장치

Claims

PRT 차량에 구비되어 도로에 설치된 자석마커의 자기 세기를 감지하여 디지털 신호 형태의 자기 데이터로 출력하는 복수의 자석마커 감지수단과, 복수의 자석마커 감지수단으로부터 측정되는 자기 데이터를 수집하는 데이터 수집수단으로 구성되며;
상기 자석마커 감지수단은 상기 자석마커의 자기 세기를 획득하여 설정된 데이터 획득시간마다 자기 데이터를 획득하여 설정된 데이터산출 시간간격에 따라 자기 데이터의 평균값을 산출하고, 설정된 데이터전송 시간간격에 따라 상기 데이터 수집수단에 설정된 프로토콜로 상기 자기 데이터를 전송하는 것을 특징으로 하는 차량위치 검지용 자석 검지 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 자석마커 감지수단은, 도로에 설치된 자석마커의 자기 세기를 측정하기 위해 복수의 지자기센서가 일렬로 배열되는 지자기센서 모듈과, 상기 지자기센서 모듈을 구성하는 지자기센서들로부터 자기 세기를 입력받아 디지털 신호 형태의 자기 데이터로 변환하는 서브 프로세서로 구성되며;
상기 데이터 수집수단은, 복수의 자석마커 감지수단으로부터 자기 데이터를 수신하는 것으로, 복수의 로컬 프로세서와 데이터 통신을 수행하며 검출된 자기 데이터를 수집하여 PRT 차량의 위치정보를 산출하는 메인 프로세서로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량위치 검지용 자석 검지 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 자석마커 감지수단은 복수가 구비되며, 상기 자석마커 감지수단을 구분하기 위해 고유정보인 ID 설정을 위한 ID선택모듈이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 차량위치 검지용 자석 검지 시스템.
제 3항에 있어서,
상기 ID선택모듈은 딥스위치인 것을 특징으로 하는 차량위치 검지용 자석 검지 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 서브 프로세서는 상기 메인 프로세서와 CAN 버스로 연결되어 데이터 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 차량위치 검지용 자석 검지 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 메인 프로세서는 복수의 자석마커 감지수단으로부터 자기 데이터를 수집하여 PRT 차량의 위치정보를 산출하여 차상제어기로 전송하는 것을 특징으로 하는 차량위치 검지용 자석 검지 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 데이터 수집수단은 상기 PRT 차량의 운전을 제어하는 차상제어기에 산출된 위치정보를 전송하는 데이터 통신모듈이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 차량위치 검지용 자석 검지 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 데이터 수집수단은 산출된 PRT 차량의 위치정보를 CAN 방식 또는 RS232 방식으로 데이터 통신을 수행하는 차상제어기에 전송하는 것을 특징으로 하는 차량위치 검지용 자석 검지 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 설정된 프로토콜은 첫 번째 필드(Field 0)에는 데이터의 전송이 시작된다는 의미의 STX 정보가 저장되며, 두 번째 필드(Field 1)는 데이터를 전송하는 서브 프로세서의 ID가 저장되며, 세 번째 필드(Field 2)는 전송할 자기 데이터의 길이에 대한 정보가 저장되며, 네 번째 필드(Field 3)는 전송할 자기 데이터가 저장되며, 마지막 필드(Field 4)는 자기 데이터의 전송이 끝났다는 ETX정보로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량위치 검지용 자석 검지 시스템.