KR20180062640A - 공심형 선형동기모터 제어용 차량-지상 코일 상대 위치 검지 시스템 및 이를 이용한 차량-지상 코일 상대 위치 검지 방법 - Google Patents

공심형 선형동기모터 제어용 차량-지상 코일 상대 위치 검지 시스템 및 이를 이용한 차량-지상 코일 상대 위치 검지 방법 Download PDF

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Abstract

공심형 선형동기모터 제어용 차량-지상 코일 상대 위치 검지 시스템 및 이를 이용한 차량-지상 코일 상대 위치 검지 방법에서, 상기 상대 위치 검지 시스템은 지상 코일, 교차루프 유도선, 차상 안테나 및 신호 처리부를 포함한다. 상기 지상 코일은 지상 궤도에 설치되며 3상(phase)을 가진다. 상기 교차루프 유도선은 상기 지상 궤도에 상기 지상 코일을 따라 설치되고, 위치 검지용 신호를 발신하며, 상기 지상 코일의 극피치와 일치하는 길이의 루프가 반복된다. 상기 차상 안테나는 차량에 설치되며 상기 교차루프 유도선에서 발신되는 위치 검지용 신호를 감지한다. 상기 신호 처리부는 상기 차상 안테나에서 감지된 신호를 처리한다.

Description

공심형 선형동기모터 제어용 차량-지상 코일 상대 위치 검지 시스템 및 이를 이용한 차량-지상 코일 상대 위치 검지 방법{RELATIVE POSITION DETECTION SYSTEM BETWEEN VEHICLE MAGNET AND PRIMARY GROUND WINDINGS AND A METHOD FOR DETECTING RELATIVE POSITION BETWEEN VEHICLE MAGNET AND PRIMARY GROUND WINDINGS USING THE SAME}
본 발명은 차량-지상 코일 상대 위치 검지시스템 및 이를 이용한 차량-지상 코일 상대위치 검지방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자기부상식 철도에 사용되는 선형동기모터(LSM: linear synchronous motor)를 제어하기 위한 차량-지상 코일 상대 위치 검지시스템 및 이를 이용한 차량-지상 코일 상대위치 검지방법에 관한 것이다.
종래 바퀴식 철도 차량의 경우 절연 궤도 또는 무절연 궤도 회로를 이용하여 차량의 차륜이 점유한 폐색구간 단위로 철도 차량의 위치를 검지하는 방법이 사용되었다. 한편, 고속 철도 차량의 경우 궤도에 설치된 발리스와 차량 휠의 회전수를 타코메타를 이용하여 철도 차량의 위치를 검지하는 방법이 사용되었다.
그러나, 자기부상식 철도차량의 경우 차량과 궤도사이가 비접촉 된 상태로 주행되므로 바퀴식 철도에서와 같은 궤도 회로나 발리스-타코메타를 이용한 방법을 적용할 수는 없다.
특히, 자기부상식 철도차량에서는 선형동기모터(LSM: linear synchronous motor)를 이용하여 추진하는데, 이 경우 차량의 속도를 제어하기 위해서는 차량 전자석과 지상 1차 3상 코일 사이의 상대 위치 정보를 검지하는 것이 필요하다. 이를 위해, 교차 루프 유도선 방식이 적용되거나, 대한민국 등록특허 제10-1329363호에서와 같이 선형전동기의 출력전류제어를 위해 필요한 위상정보를 제어하기 위한 기술이 개시되고 있다.
그러나, 종래의 교차 루프 유도선 방식의 경우 정확한 위치 검지를 위해 유도선 설치 회선을 증가시켜야 하며, 다수의 교차 루프 유도선이 설치됨에 따라 유도선 간의 신호간섭의 가능성이 높아지는 문제가 있다.
또한, 선형동기모터의 추진력을 증가시키기 위해서는 지상 코일의 간격을 좁게 설계하여야 하는데 이에 따라 상대 위치 정보의 검지가 어려운 문제가 있다.
대한민국 등록특허 제10-1329363호
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 유도선의 설치 회선을 줄여 신호간섭을 최소화하면서, 검지의 정밀도를 향상시킬 수 있는 공심형 선형동기모터 제어용 차량-지상 코일 상대 위치 검지 시스템에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 차량-지상 코일 상대 위치 검지 시스템을 이용한 차량-지상 코일 상대 위치 검지방법에 관한 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 차량-지상 코일 상대 위치 검지 시스템은 지상 코일, 교차루프 유도선, 차상 안테나 및 신호 처리부를 포함한다. 상기 지상 코일은 지상 궤도에 설치되며 3상(phase)을 가진다. 상기 교차루프 유도선은 상기 지상 궤도에 상기 지상 코일을 따라 설치되고, 위치 검지용 신호를 발신하며, 상기 지상 코일의 극피치와 일치하는 길이의 루프가 반복된다. 상기 차상 안테나는 차량에 설치되며 상기 교차루프 유도선에서 발신되는 위치 검지용 신호를 감지한다. 상기 신호 처리부는 상기 차상 안테나에서 감지된 신호를 처리한다.
일 실시예에서, 상기 차상 안테나는 제1 내지 제3 안테나들을 포함하며, 상기 제1 내지 제3 안테나들의 총 길이는 상기 지상 코일의 극피치의 2배일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 교차루프 유도선은 일 끝단에서 상기 위치 검지용 신호를 발신하는 신호 발신부를 포함하고, 상기 신호 발신부에서 발신된 위치 검지용 신호는 정방향 유도선을 따라 다른 끝단에 위치한 끝단부로 전달되며, 상기 끝단부에서 방향이 전환된 위치 검지용 신호는 역방향 유도선을 따라 상기 신호 발신부로 전달될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 교차루프 유도선의 하나의 루프에서는, 상기 위치 검지용 신호가 상기 정방향 유도선과 상기 역방향 유도선을 따라 서로 반대 방향으로 전달될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 신호 처리부에서 처리된 신호를 바탕으로 차량과 지상 코일 사이의 상대 위치를 연산하는 연산부, 및 상기 연산부에서 연산된 상대 위치를 LSM 제어기로 송신하는 무선 통신 장치를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 신호처리부에서는 상기 위치 검지용 신호를 처리하여 제1 내지 제3 안테나들 각각의 수신전압을 획득하며, 상기 제1 안테나의 수신전압(EU)은,
Figure pat00001
식 (1)
{x: 제1 안테나의 위치, τ: 극피치}
상기 식 (1)로 정의될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2 안테나의 수신전압(EV)은 상기 제1 안테나의 수신전압(EU)과 동일한 크기로 120도의 위상차를 가지며, 상기 제3 안테나의 수신전압(EW)은 상기 제2 안테나의 수신전압(EV)과 동일한 크기로 120도의 위상차를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 연산부는, 상기 차량과 지상 코일 사이의 상대 위치(제1 안테나의 위치, x)에 해당되는 위상각(θ)을
Figure pat00002
식 (2)
상기 식 (2)로 연산할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 위상각(θ)과 상기 차량과 지상 코일의 상대 위치(x)는
Figure pat00003
식 (3)
상기 식 (3)으로 정의될 수 있다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 차량-지상 코일 상대 위치 검지 방법에서, 지상 궤도에 설치된 3상의 지상 코일을 따라 설치되며 상기 지상 코일의 극피치와 일치하는 길이의 루프가 반복되는 교차루프 유도선으로 위치 검지용 신호를 발신한다. 차량에 설치된 차상 안테나에서 상기 교차루프 유도선에서 발신되는 위치 검지용 신호를 감지한다. 신호 처리부에서 상기 차상 안테나에서 감지된 신호를 처리한다.
일 실시예에서, 연산부에서 상기 신호 처리부에서 처리된 신호를 바탕으로 차량과 지상 코일 사이의 상대 위치를 연산하는 단계, 및 상기 연산부에서 연산된 상대 위치를 LSM 제어기로 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 선형동기모터(LSM)로 추진되는 자기부상식 철도차량에서 차량과 지상 코일 간의 상대 위치를 보다 정밀하게 검지할 수 있다.
즉, 지상 코일의 극피치와 일치하는 길이의 루프가 반복되도록 교차루프 유도선을 설치하고, 차상 안테나의 3개의 안테나의 총 길이가 지상 코일의 극피치의 2배가 되도록 설치함으로써, 상기 차량과 지상 코일 간의 상대 위치를 보다 정밀하게 검지할 수 있다.
또한, 1회선의 교차 루프 유도선을 사용하기 때문에 궤도에 따라 필요한 유도선의 설치 공간을 최소화할 수 있으며, 지상 코일의 간격이 좁은 선형동기모터에서도 루프의 길이를 충분히 길게 설치할 수 있으므로 차량 속도의 고속화와 무관하게 신호 수신의 감도 저하를 방지할 수 있다.
또한, 다수의 차량이 1회선의 유도선을 점유하더라도 차량의 위치 신호의 간섭을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량-지상 코일 상대 위치 검지 시스템을 도시한 모식도이다.
도 2는 도 1의 교차루프 유도선을 상세히 도시한 확대도이다.
도 3은 도 1의 검지 시스템을 이용한 신호처리 과정을 모식화한 블록도이다.
도 4는 도 1의 지상코일을 이용한 자기부상식 철도차량의 추진 개념을 도시한 개념도이다.
도 5는 도 2의 신호 발신부에서 발생하는 위치 검지용 신호를 도시한 그래프이다.
도 6은 도 5의 신호 발신부에서 발생된 신호를 차상 안테나에서 수신한 신호를 도시한 그래프들이다.
도 7은 도 6에서 수신된 신호를 처리한 결과를 도시한 그래프이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량-지상 코일 상대 위치 검지 시스템을 도시한 모식도이다. 도 2는 도 1의 교차루프 유도선을 상세히 도시한 확대도이다. 도 3은 도 1의 검지 시스템을 이용한 신호처리 과정을 모식화한 블록도이다. 도 4는 도 1의 지상코일을 이용한 자기부상식 철도차량의 추진 개념을 도시한 개념도이다. 도 5는 도 2의 신호 발신부에서 발생하는 위치 검지용 신호를 도시한 그래프이다. 도 6은 도 5의 신호 발신부에서 발생된 신호를 차상 안테나에서 수신한 신호를 도시한 그래프들이다. 도 7은 도 6에서 수신된 신호를 처리한 결과를 도시한 그래프이다.
우선, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 의한 차량-지상 코일 상대 위치 검지 시스템(10)은 차량(100), 차상 안테나(200), 교차루프 유도선(300), 지상 코일(400), 신호 처리부(500), 연산부(600), 무선 통신장치(700) 및 LSM 제어기(800)를 포함한다.
상기 차량(100)은 자기부상식 철도차량으로서, 선형동기모터(LSM: linear synchronous motor)로 추진되며, 이를 위해 기본적으로 상기 차량(100)에는 차상 전자석(150)이 구비되고, 지상 궤도에는 상기 지상 코일(400)이 구비된다.
상기 지상 코일(400)은 지상 궤도에 설치되며, 3상(phase)의 선형동기모터(LSM) 코일이다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 지상 코일(400)은 서로 다른 위상을 갖는 제1 내지 제3 코일들(410, 420, 430)이 상기 지상 궤도에 주기적으로 반복되며 설치된다.
그리하여, 상기 지상 코일(400)은 도 1에 도시된 바와 같은 극피치(τ)를 갖게 된다.
이 경우, 상기 지상 코일(400)에는 전류가 공급되어 상기 차상 전자석(150)과의 사이에서 일정한 위상각을 갖는 자기장이 발생하도록 유도되며, 이에 따라 상기 차량(100)이 상기 지상 궤도로부터 부상하여 추진될 수 있다.
상기 교차루프 유도선(300)은 상기 지상 궤도에 상기 지상 코일(400)을 따라 설치되며, 신호 발신부(350)를 포함한다.
상기 신호 발신부(350)는 상기 교차루프 유도선(300)의 일 끝단에서 위치 검지용 신호를 발신한다.
이 경우, 상기 신호 발신부(350)에서 발신되는 위치 검지용 신호는 도 5에 도시된 바와 같이 일정 주기가 반복되는 신호이다.
한편, 상기 신호 발신부(350)에서 발신된 위치 검지용 신호는, 정방향 유도선(351)을 따라 다른 끝단에 위치한 끝단부(352)로 전달되고, 상기 끝단부(352)에서 신호의 방향이 반대로 전환된다. 그리하여, 상기 방향이 전환된 위치 검지용 신호는 상기 역방향 유도선(353)을 따라 상기 신호 발신부(350)로 전달된다.
즉, 상기 신호 발신부(350)에서 발신된 위치 검지용 신호는, 상기 끝단부(352)까지는 정방향 유도선(351)으로 전달되며, 방향이 전환되어 역방향 유도선(353)을 따라 다시 상기 신호 발신부(350)로 전달된다.
다만, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 교차루프 유도선(300)은 상기 지상 코일(400)의 극피치(τ)와 동일한 길이를 가지는 루프(355)가 반복되도록 구성된다.
즉, 상기 교차루프 유도선(300)은 복수의 루프(355)들이 연속되도록 구성되는데, 각각의 루프(355)에 시작과 끝에서는 상기 정방향 유도선(351)과 상기 역방향 유도선(353)이 서로 다른 방향으로 교차한다.
그리하여, 각 루프(355)에서는 상기 신호 발신부(350)에서 발신된 위치 검지용 신호가 진행되는 방향이 서로 반대방향으로 유지되며, 매 인접하는 루프(355)마다 상기 위치 검지용 신호가 진행되는 방향이 서로 전환되게 된다.
예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 임의의 루프(355)에서 정방향으로 진행되는 위치 검지용 신호가 하측으로 진행되고 역방향으로 진행되는 위치 검지용 신호가 상측으로 진행된다면, 인접한 루프(355)에서는 정방향으로 진행되는 위치 검지용 신호는 상측으로 진행되고 역방향으로 진행되는 위치 검지용 신호는 하측으로 진행된다.
이상과 같이, 상기 교차루프 유도선(300)은 각각에서 위치 검지용 신호가 순환되는 형태로 진행되는 복수의 루프(355)들을 포함하도록 연결된다. 또한, 이 경우, 상기 각각의 루프(355)의 길이는 상기 지상 코일(400)의 극피치(τ)와 동일한 길이로 설치된다.
그리하여, 상기 3상의 지상 코일(400)의 위상과 동일한 위상을 갖도록 상기 위치 검지용 신호를 제공할 수 있으며, 이에 따라 상기 차량(100)의 위치 정보를 정확하게 검지할 수 있게 된다.
상기 차상 안테나(200)는 상기 차량(100)에 설치되며, 상기 교차루프 유도선(300)에서 발신되는 위치 검지용 신호를 감지한다. 즉, 상기 차상 안테나(200)는 상기 교차루프 유도선(300)의 각각의 루프(355)에서 발신되는 상기 위치 검지용 신호를 감지한다.
이 경우, 상기 차상 안테나(200)는 제1 내지 제3 안테나들(U, V, W)(210, 220, 230)을 포함하며, 상기 3개의 안테나들의 총 길이는 상기 지상 코일(400)의 극피치(τ)의 2배의 길이를 가지도록 설계된다.
한편, 상기 차상 안테나(200)의 각각의 안테나들(210, 220, 230)에서는, 상기 교차루프 유도선(300)의 루프(355)를 통과하면서, 도 6에 도시된 바와 같은 형태로 상기 위치 검지용 신호를 수신하게 된다. 이 때, 상기 각각의 안테나들(210, 220, 230)의 수신 전압은 120도의 위상차를 가지며, 상기 루프(355)의 중앙을 통과할 때 최대값을 가지며 루프와 루프 사이를 통과할 때는 수신되는 신호가 최소가 된다.
이와 같이, 상기 3개의 안테나들은 상기 3상의 지상 코일(400)의 1주기와 동일한 길이로 설정되고, 각각의 루프(355)는 상기 극피치(τ)와 동일한 길이로 설정됨에 따라, 상기 차량(100)과 상기 지상 궤도 사이의 상대 위치를 정확하게 감지할 수 있게 된다.
상기 신호 처리부(500)는 상기 차상 안테나(200)의 각각의 안테나들(210, 220, 230)에서 감지된 상기 위치 검지용 신호를 전달받아, 이를 처리한다.
보다 구체적으로, 상기 신호 처리부(500)는 상기 도 6에서와 같이 상기 차상 안테나의 각각의 안테나들(210, 220, 230)에서 감지된 신호를 처리하여 도 7에 도시된 바와 같은 수신전압을 획득한다.
이 경우, 상기 신호 처리부(500)를 통해 처리되는 제1 안테나(210)에서의 수신전압(EU)은 하기 식 (1)로 정의된다.
Figure pat00004
식 (1)
{x: 제1 안테나의 위치, τ: 극피치}
한편, 상기 신호 처리부(500)를 통해 처리되는 상기 제2 안테나(220)의 수신전압(EV)은 상기 제1 안테나(210)의 수신전압(EU)과 동일한 크기로 120도의 위상차를 가지며, 상기 제3 안테나(230)의 수신전압(EW)은 상기 제2 안테나(220)의 수신전압(EV)과 동일한 크기로 120도의 위상차를 가진다.
이 경우, 상기 제1 내지 제3 안테나들(210, 220, 230)의 수신전압 신호는 결국 상기 차량(100)을 구동하는 선형동기모터(LSM)의 계자 전압 위상으로 간주된다.
이에 따라, 상기 제1 내지 제3 안테나들(210, 220, 230)의 위치 변수인 x는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 지상코일(400)과 상기 차상 전자석(150)과의 상대위치(즉, 지상코일과 차량의 상대위치)를 의미하며 위상각(θ, 0~360도)을 의미하게 된다.
상기 연산부(600)는 상기 신호 처리부(500)를 통해 처리된 수신전압(EU, EV, EW)에 관한 정보를 바탕으로, 하기 식 (2)를 통해 상기 위상각(θ)을 연산한다.
Figure pat00005
식 (2)
상기 연산된 위상각(θ)을 바탕으로, 상기 연산부(600)에서는 하기 식 (3)과 같이 상기 위상각(θ)과 상기 차량(100)과 상기 지상 코일(400) 사이의 상대 위치(x)의 관계식을 도출한다.
Figure pat00006
식 (3)
그리하여, 상기 연산부(600)에서 획득된 상기 차량(100)과 상기 지상 코일(400) 사이의 상대위치(x) 및 위상각(θ)에 관한 정보는, 상기 무선 통신장치(700)를 통해 상기 LSM 제어기(800)로 제공되며, 상기 LSM 제어기(800)는 상기 지상 코일(400)에 인가되는 전류를 제어하여 상기 차량(100)을 추진하게 된다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 LSM 제어기(800)는 상기 차상 전자석(150)과 상기 지상 코일(400) 사이에서 발생하는 자기장의 위상각(φ)이 일정하도록 상기 지상 코일(400)에 인가되는 전류를 제어하며, 이를 통해 상기 차량(100)이 추진될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 선형동기모터(LSM)로 추진되는 자기부상식 철도차량에서 차량과 지상 코일 간의 상대 위치를 보다 정밀하게 검지할 수 있다.
즉, 지상 코일의 극피치와 일치하는 길이의 루프가 반복되도록 교차루프 유도선을 설치하고, 차상 안테나의 3개의 안테나의 총 길이가 지상 코일의 극피치의 2배가 되도록 설치함으로써, 상기 차량과 지상 코일 간의 상대 위치를 보다 정밀하게 검지할 수 있다.
또한, 1회선의 교차 루프 유도선을 사용하기 때문에 궤도에 따라 필요한 유도선의 설치 공간을 최소화할 수 있으며, 지상 코일의 간격이 좁은 선형동기모터에서도 루프의 길이를 충분히 길게 설치할 수 있으므로 차량 속도의 고속화와 무관하게 신호 수신의 감도 저하를 방지할 수 있다.
또한, 다수의 차량이 1회선의 유도선을 점유하더라도 차량의 위치 신호의 간섭을 최소화할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 차량-지상 코일 상대 위치 검지 시스템 및 이를 이용한 차량-지상 코일 상대 위치 검지 방법은 자기부상식 철도차량의 공심형 선형동기모터 제어에 사용될 수 있는 산업상 이용 가능성을 갖는다.
10 : 상대 위치 검지 시스템
100 : 차량 150 : 차상 전자석
200 : 차상 안테나 300 : 교차루프 유도선
350 : 신호 발신부 351 : 정방향 유도선
352 : 끝단부 352 : 역방향 유도선
400 : 지상코일 500 : 신호처리부
600 : 연산부 700 : 무선 통신 장치
800 : LSM 제어기

Claims (11)

  1. 선형동기모터(LSM)로 추진되는 자기부상식 철도차량에서,
    지상 궤도에 설치된 3상(phase)의 지상 코일;
    상기 지상 궤도에 상기 지상 코일을 따라 설치되고, 위치 검지용 신호를 발신하며, 상기 지상 코일의 극피치와 일치하는 길이의 루프가 반복되는 교차루프 유도선;
    차량에 설치되며 상기 교차루프 유도선에서 발신되는 위치 검지용 신호를 감지하는 차상 안테나; 및
    상기 차상 안테나에서 감지된 신호를 처리하는 신호 처리부를 포함하는 차량-지상 코일 상대 위치 검지 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차상 안테나는 제1 내지 제3 안테나들을 포함하며,
    상기 제1 내지 제3 안테나들의 총 길이는 상기 지상 코일의 극피치의 2배인 것을 특징으로 하는 차량-지상 코일 상대 위치 검지 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 교차루프 유도선은 일 끝단에서 상기 위치 검지용 신호를 발신하는 신호 발신부를 포함하고,
    상기 신호 발신부에서 발신된 위치 검지용 신호는 정방향 유도선을 따라 다른 끝단에 위치한 끝단부로 전달되며, 상기 끝단부에서 방향이 전환된 위치 검지용 신호는 역방향 유도선을 따라 상기 신호 발신부로 전달되는 것을 특징으로 하는 차량-지상 코일 상대 위치 검지 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 교차루프 유도선의 하나의 루프에서는, 상기 위치 검지용 신호가 상기 정방향 유도선과 상기 역방향 유도선을 따라 서로 반대 방향으로 전달되는 것을 특징으로 하는 차량-지상 코일 상대 위치 검지 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 신호 처리부에서 처리된 신호를 바탕으로 차량과 지상 코일 사이의 상대 위치를 연산하는 연산부; 및
    상기 연산부에서 연산된 상대 위치를 LSM 제어기로 송신하는 무선 통신 장치를 더 포함하는 차량-지상 코일 상대 위치 검지 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 신호처리부에서는 상기 위치 검지용 신호를 처리하여 제1 내지 제3 안테나들 각각의 수신전압을 획득하며,
    상기 제1 안테나의 수신전압(EU)은,

    Figure pat00007
    식 (1)

    {x: 제1 안테나의 위치, τ: 극피치}
    상기 식 (1)로 정의되는 것을 특징으로 하는 차량-지상 코일 상대 위치 검지 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 안테나의 수신전압(EV)은 상기 제1 안테나의 수신전압(EU)과 동일한 크기로 120도의 위상차를 가지며,
    상기 제3 안테나의 수신전압(EW)은 상기 제2 안테나의 수신전압(EV)과 동일한 크기로 120도의 위상차를 가지는 것을 특징으로 하는 차량-지상 코일 상대 위치 검지 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 연산부는,
    상기 차량과 지상 코일 사이의 상대 위치(제1 안테나의 위치, x)에 해당되는 위상각(θ)을

    Figure pat00008
    식 (2)

    상기 식 (2)로 연산하는 것을 특징으로 하는 차량-지상 코일 상대 위치 검지 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 위상각(θ)과 상기 차량과 지상 코일의 상대 위치(x)는

    Figure pat00009
    식 (3)

    상기 식 (3)으로 정의되는 것을 특징으로 하는 차량-지상 코일 상대 위치 검지 시스템.
  10. 선형동기모터(LSM)로 추진되는 자기부상식 철도차량에서,
    지상 궤도에 설치된 3상의 지상 코일을 따라 설치되며 상기 지상 코일의 극피치와 일치하는 길이의 루프가 반복되는 교차루프 유도선으로 위치 검지용 신호를 발신하는 단계;
    차량에 설치된 차상 안테나에서 상기 교차루프 유도선에서 발신되는 위치 검지용 신호를 감지하는 단계; 및
    신호 처리부에서 상기 차상 안테나에서 감지된 신호를 처리하는 단계를 포함하는 차량-지상 코일 상대 위치 검지 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    연산부에서 상기 신호 처리부에서 처리된 신호를 바탕으로 차량과 지상 코일 사이의 상대 위치를 연산하는 단계; 및
    상기 연산부에서 연산된 상대 위치를 LSM 제어기로 송신하는 단계를 더 포함하는 차량-지상 코일 상대 위치 검지 방법.
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