KR20180065597A - 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식장치 및 방법 - Google Patents

자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마그네틱 와이어의 위치를 정확하게 인식하여 차량이 마그네틱 와이어를 따라 안전하게 이동되도록 하기 위한 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 차량에 부착되는 기판; 상기 기판의 길이 방향으로 일정한 간격만큼 상호 이격되어 배치되며, 바닥면에 설치된 마그네틱 와이어의 자기장을 감지하는 복수의 센서를 갖는 센서부; 상기 기판에 형성되며, 상기 마그네틱 와이어의 일측에 설치되는 무선송신칩의 무선신호를 수신하는 무선수신부; 및 상기 센서부로부터 제공받은 자기장 정보를 분석하여 상기 마그네틱 와이어의 위치를 판단하는 연산부를 포함하며, 상기 무선수신부는 RFID 안테나인 것을 특징으로 하는 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식장치를 제공한다.

Description

자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식장치 및 방법{MAGNETIC FIELD RECOGNITION DEVICE AND METHOD FOR AUTOMATIC DRIVING}
본 발명은 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마그네틱 와이어의 위치를 정확하게 인식하여 차량이 마그네틱 와이어를 따라 안전하게 이동되도록 하기 위한 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식장치 및 방법에 관한 것이다.
무인반송차량은 전자 유도식, 광학 테이프 방식 혹은 자기 테이프 식 등의 유도방식에 의하여 제품을 적재하여 무인으로 주행하고 목적 장소까지 운반하는 차량을 의미한다. 그리고, 무인반송차량은 주로 공장과 같이, 주로 아스팔트나 콘크리트와 같이 포장된 도로에서 화물을 이송하도록 마련된다.
최근에는, 농촌의 고령화로 인한 인력 부족현상이 심화되고 있고, 밀폐된 공간에서 방제작업으로 인한 농약 중독이 발생하는 문제들이 발생함에 따라 농촌의 기계화가 진행되고 있으며, 그 노력의 일환으로 농업에서도 무인반송차량을 활용하기 위한 연구개발이 이루어지고 있으나, 토경재배와 같이 땅이 고르지 못한 경우, 실용적이지 못하다는 문제가 있다.
일 예로, 종래에는 마그네틱 가이드의 자력을 감지하는 가이드센서를 구비하여 무인반송차량이 마그네틱 가이드를 따라 이동하도록 하는 기술이 개발되었으며, 사용되고 있다. 그러나, 종래에는 가이드 센서를 이용하여 정확하게 마그네틱 가이드의 위치를 감지하기 위한 구체적인 기술이 제시되지 못하였고, 일반적인 센서의 성능에만 의지했기 때문에 여러 문제가 발생했다.
구체적으로, 일반적인 센서는 마그네틱 가이드에서 멀어질 경우, 지자계의 영향에 의해 정확도가 떨어진다. 따라서, 마그네틱 가이드와 센서의 거리를 가깝게 배치할 경우, 불규칙한 땅에서는 센서가 지면에 부딪혀서 파손되는 문제가 있다.
또한, 종래에는 센서의 성능만에 의존했기 때문에 센서간의 거리가 1cm 이내의 거리로 한정되어 설치되었으며, 센서간의 거리가 멀어질수록 정확도가 떨어지는 문제점이 있었다. 따라서, 측정 정확도를 높이기 위해서는 센서간의 거리를 가깝게 배치해야만 했는데, 이 경우, 부품의 비용이 증가하여 경제적이지 못하다는 문제가 있다.
또한, 종래에는 무인반송차량이 이동할 때, 도로의 상태 정보를 정확하게 확인할 수 있는 장치도 개시되지 않았다.
따라서, 센서가 지면에 부딪혀서 파손되지 않을 만큼, 마그네틱 가이드로부터 떨어져 있을 경우나, 센서가 소정의 간격만큼 이격되어서 마련되는 경우에도, 정확하게 마그네틱 가이드의 위치를 산출할 수 있도록 하는 기술이 필요하다.
한국등록특허 제10-1163969호 (2012.07.09. 공고)
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 마그네틱 와이어의 위치를 정확하게 인식하여 차량이 마그네틱 와이어를 따라 안전하게 이동되도록 하기 위한 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 차량에 부착되는 기판; 상기 기판의 길이 방향으로 일정한 간격만큼 상호 이격되어 배치되며, 바닥면에 설치된 마그네틱 와이어의 자기장을 감지하는 복수의 센서를 갖는 센서부; 상기 기판에 형성되며, 상기 마그네틱 와이어의 일측에 설치되는 무선송신칩의 무선신호를 수신하는 무선수신부; 및 상기 센서부로부터 제공받은 자기장 정보를 분석하여 상기 마그네틱 와이어의 위치를 판단하는 연산부를 포함하며, 상기 무선수신부는 RFID 안테나인 것을 특징으로 하는 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 연산부는, 상기 센서부로부터 제공받은 자기장 정보로부터, 상호 반대 극성을 갖는 최대 자기장과 최소 자기장을 일직선으로 연결하여 극성이 전환되는 지점과 인접한 한 쌍의 센서를 선정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 연산부는 선정된 상기 한 쌍의 센서를 하기 수학식에 적용하여 상기 마그네틱 와이어의 위치를 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.
Figure pat00001
(x’는 마그네틱 와이어의 위치, x0, x1은 선정된 한 쌍의 센서의 위치, b0, b1은 상기 한 쌍의 센서가 감지한 자기장)
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 무선수신부는, 상기 무선송신칩으로부터 상기 마그네틱 와이어의 절곡 각도 정보, 상기 차량의 이동 속도 정보, 상기 차량의 현재 위치 정보, 분기 정보, 합류 정보 및 정지 정보 중 어느 하나 이상에 대한 무선신호를 수신받는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 기판은, 상기 바닥면으로부터 12cm 내지 15cm 높이에 위치하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 연산부는, 상기 센서부를 통해 제공받은 자기장 정보로부터, 인접한 복수의 센서의 자기장을 연결한 2차함수를 산출하고, 상기 2차함수의 최대값 또는 최소값이 위치하는 지점에 가상 센서가 위치하는 것으로 판단하여 상기 마그네틱 와이어의 위치를 감지하도록 하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 연산부는, 인접한 한 쌍의 센서의 차이값을 이용하여 지구 자기장을 상쇄하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 a) 기판의 길이 방향으로 일정한 간격만큼 상호 이격되어 배치된 복수의 센서를 갖는 센서부가, 바닥에 설치된 마그네틱 와이어의 자기장을 감지하는 단계; b) 상기 자기장 정보에서 최대 자기장과 최소 자기장을 산출하는 단계; c) 상기 최대 자기장과 상기 최소 자기장의 극성을 판별하는 단계; d) 상기 최대 자기장과 상기 최소 자기장을 일직선으로 연결하여 극성이 전환되는 지점에 인접한 한 쌍의 센서를 선정하는 단계; 및 e) 선정된 상기 한 쌍의 센서를 이용하여 상기 마그네틱 와이어의 위치를 판별하는 단계를 포함하는 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 선정된 상기 한 쌍의 센서를 하기 수학식에 적용하여 상기 마그네틱 와이어의 위치를 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.
Figure pat00002
(x’는 마그네틱 와이어의 위치, x0, x1은 선정된 한 쌍의 센서의 위치, b0, b1은 상기 한 쌍의 센서가 감지한 자기장)
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 기판은, 상기 바닥면으로부터 12cm 내지 15cm 높이에 위치하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 e) 단계 이후에, 상기 기판에 형성된 무선수신부가 상기 마그네틱 와이어의 일측에 설치되는 무선송신칩의 무선신호를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 무선수신부는, 상기 무선송신칩으로부터 상기 마그네틱 와이어의 절곡 각도 정보, 상기 차량의 이동 속도 정보, 상기 차량의 현재 위치 정보, 분기 정보, 합류 정보 및 정지 정보 중 어느 하나 이상에 대한 무선신호를 수신받는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식방법을 적용하여 설계된 무인반송차량을 제공한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 a) 기판의 길이 방향으로 상호 이격되어 배치된 복수의 센서를 갖는 센서부가, 바닥에 설치된 마그네틱 와이어의 자기장을 감지하는 단계; b) 인접한 상기 복수의 센서가 감지한 자기장을 연결한 2차함수를 산출하는 단계; 및 c) 상기 2차함수의 최대값 또는 최소값이 위치하는 지점에 가상 센서가 위치하는 것으로 판단하여 상기 마그네틱 와이어의 위치를 감지하는 단계를 포함하는 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 a) 단계에서, 인접한 한 쌍의 센서의 차이값을 이용하여 지구 자기장을 상쇄하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 기판은, 상기 바닥면으로부터 12cm 내지 15cm 높이에 위치하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 c) 단계 이후에, 상기 기판에 형성된 무선수신부가 상기 마그네틱 와이어의 일측에 설치되는 무선송신칩의 무선신호를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 무선수신부는, 상기 무선송신칩으로부터 상기 마그네틱 와이어의 절곡 각도 정보, 상기 차량의 이동 속도 정보, 상기 차량의 현재 위치 정보 중 어느 하나 이상에 대한 무선신호를 수신받는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식방법을 적용하여 설계된 무인반송차량을 제공한다.
상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는, 지면이 불규칙한 경우에도 기판이 파손되지 않고 안전하게 사용이 가능하다.
또한, 센서의 설치 개수를 줄여도 정확하게 마그네틱 와이어의 위치를 판단할 수 있기 때문에 부품 비용이 절약되어 경제적이다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식장치의 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식장치의 사진이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식장치의 무선송신칩에 관한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식장치 무선송신칩의 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식방법의 순서도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식방법의 그래프이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식방법의 순서도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식방법의 그래프이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 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 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식장치의 예시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식장치의 사진이다.
도 1 및 도 2에 도시된 것처럼, 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식장치(100)는 기판(110), 센서부(120), 무선수신부(130) 및 연산부(140)를 포함한다.
상기 기판(110)은 차량에 부착되되, 상기 차량의 전면 또는 하부에 부착되어 마련될 수 있으나, 상기 기판(110)의 위치를 이에 한정하는 것은 아니다. 상기 기판(110)은 상기 차량이 지면이 불규칙한 땅을 이동할 때, 상기 기판(110)이 지면에 부딪혀서 파손되지 않는 높이에 위치하되, 지면에 설치된 마그네틱 와이어(10)의 자기장을 감지할 수 있는 높이에 설치될 수 있다. 상기 목적을 달성하기 위해 상기 기판(110)은 상기 바닥면으로부터 12cm 내지 15cm 높이에 위치할 수 있으나, 상기 기판(110)의 높이가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 센서부(120)는 상기 기판(110)에 마련되며, 바닥면에 설치된 상기 마그네틱 와이어(10)의 자기장을 감지할 수 있는 복수의 센서(121)를 갖는다. 복수의 상기 센서(121)는 상기 기판(110)의 길이 방향으로 일정한 간격만큼 상호 이격되어 배치될 수 있다.
상기 무선수신부(130)는 상기 기판(110)에 형성되며, 상기 마그네틱 와이어(10)의 일측에 설치되는 무선송신칩(20)의 무선신호를 수신할 수 있다. 여기서, 상기 무선수신부(130)는 RFID 안테나일 수 있으며 ISO/IEC 15693이 사용될 수 있다. 그리고, 상기 무선수신부(130)는, 상기 무선송신칩(20)으로부터 상기 마그네틱 와이어(10)의 절곡 각도 정보, 상기 차량의 이동 속도 정보, 상기 차량의 현재 위치 정보 중 어느 하나 이상에 대한 무선신호를 수신받는 것을 특징으로 할 수 있다.
구체적으로, 상기 무선수신부(130)는 상기 무선송신칩(20)으로부터 상기 마그네틱 와이어(10)의 절곡 각도를 제공받아 상기 차량의 조향을 위한 정보를 제공할 수 있다. 또한, 상기 무선수신부(130)는 상기 차량의 이동 속도 정보를 제공받아, 상기 차량이 가속 또는 감속할 수 있도록 할 수 있다. 그리고 상기 무선수신부(130)는 차량의 현재 위치 정보를 제공받아 효율적인 관리가 이루어지도록 할 수도 있다.
또한, 상기 무선수신부(130)는 상기 마그네틱 와이어(10)가 분기될 경우, 상기 무선송신칩(20)으로부터 어느 방향으로 이동해야 하는지 분기 정보를 제공받을 수 있으며, 상기 마그네틱 와이어(10)가 두 개 이상에서 하나로 합쳐질 경우, 서로 다른 경로를 통해 합류하는 차량이 상호 충돌하지 않도록 정지 및 합류 정보를 제공받을 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식장치의 무선송신칩에 관한 그래프이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식장치 무선송신칩의 예시도이다.
도 3 및 도 4를 더 참조하면, 도 3의 (a)는 거리에 따른 자기장을 나타낸 그래프이며, 거리가 증가할수록 자기장이 감소함을 알 수 있다. 도3의 (b)는 주파수에 따른 임피던스를 나타낸 그래프이며, 주파수가 1.3에서 1.4MHz 사이일 때, 급증하였다 다시 감소하는 것을 알 수 있다. 도3의 (c)는 주파수에 따른 회로의 전압을 나타낸 그래프이며. 주파수가 1.3에서 1.4 MHz 사이에서 일시적으로 급증하는 것을 확인할 수 있다.
또한, 도 4의 (a) 내지 (d)는 상기 무선수신부(130)의 형태를 나타낸 것으로, 다양한 형태로 마련될 수 있음을 알 수 있다.
상기 연산부(140)는, 상기 기판(110)에 마련될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 차량이나 외부장치에 마련될 수 있다. 그리고, 상기 연산부(140)는 상기 센서부(120)로부터 제공받은 자기장 정보를 분석하여 상기 마그네틱 와이어(10)의 위치를 판단할 수 있다.
상기 연산부(140)는 두 가지 방법에 의해 상기 마그네틱 와이어(10)의 위치를 판단할 수 있다. 이하, 두가지 실시예에 대해 설명하도록 한다.
먼저 일실시예에 따른 상기 연산부(140)는, 상기 센서부(120)를 통해 제공받은 자기장 정보로부터, 상호 반대 극성을 갖는 최대 자기장과 최소 자기장을 일직선으로 연결하여 극성이 전환되는 지점과 인접한 한 쌍의 센서(121)를 선정하는 것을 특징으로 할 수 있다. 구체적으로, 상기 연산부(140)는 위치에 따른 자기장의 세기를 그래프에 나타내고 최대 자기장과 최소 자기장을 산출할 수 있다. 그리고, 산출된 최대 자기장과 최소 자기장은 서로 반대의 극성을 띄고 있기 ?문에 일직선으로 연결하면, 극성이 전환되는 지점이 발생한다. 따라서, 상기 연산부(140)는 극성이 전환되는 지점에 가장 인접한 한 쌍의 센서부를 선정할 수 있다.
그리고, 일실시예에 따른 상기 연산부(140)는 선정된 상기 한 쌍의 센서를 하기 수학식1에 적용하여 상기 마그네틱 와이어(100의 위치를 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.
Figure pat00003
(x’는 마그네틱 와이어의 위치, x0, x1은 선정된 한 쌍의 센서의 위치, b0, b1은 상기 한 쌍의 센서가 감지한 자기장)
한편, 다른 실시예에 따른 상기 연산부(140)는, 상기 센서부(120)로부터 제공받은 자기장 정보에서, 인접한 복수의 센서(121)의 자기장을 연결한 2차함수를 산출하고, 상기 2차함수의 최대값 또는 최소값이 위치하는 지점에 가상 센서가 위치하는 것으로 판단하여 상기 마그네틱 와이어(10)의 위치를 감지할 수 있다. 여기서, 상기 가상 센서란, 상호 인접한 한 쌍의 상기 센서(121) 사이에 가상으로 위치하는 것으로 인식되는 센서를 의미한다.
그리고, 다른 실시예에 따른 상기 연산부(140)는 상기 센서부(120)가 상기 마그네틱 와이어(10)와 인접한 한 쌍의 센서(121) 자기장의 차이값을 연산함으로써, 지구 자기장이 상쇄되도록 함으로써, 각 센서(121)의 위치에 대한 정확한 자기장을 알 수 있도록 할 수 있다. 이의 구체적인 설명은 후술하도록 한다.
또한, 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식장치(100)는 통신부(150)를 더 포함한다. 상기 통신부(150)는 상기 기판(110)상에 마련되어 외부 장치(미도시)와 통신을 수행할 수 있다. 그리고, 상기 통신부는 여섯개의 포트가 마련될 수 있으며, 각 포트는 RS232 TX COM, RS232 RX COM, 접지, CANH, CANL, PB0 GPIO와 연결될 수 있다. 또한, 상기 통신부(150)는 Uart를 포함하며, 이를 통해 펌웨어를 다운로드할 수 있다.
또한, 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식장치(100)는 전원부(160)를 더 포함한다. 상기 전원부(160)는 상기 기판(110)상에 마련될 수 있으며, 상기 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식장치(100)에 전원의 제공 여부를 결정할 수 있다.
이하, 본 발명의 일실시예 및 다른 실시예에 따른 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식방법을 그래프와 함께 상세하게 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식방법의 순서도이고, 도 6 및 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식방법의 그래프이다.
도 1 내지 도 7을 참조하여 먼저 일실시예에 따른 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식방법을 설명하도록 한다.
자동주행을 위한 자계인식 방법은 먼저, 기판(110)의 길이 방향으로 일정한 간격만큼 상호 이격되어 배치된 복수의 센서(121)를 갖는 센서부(120)가, 바닥에 설치된 마그네틱 와이어(10)의 자기장을 감지하는 단계(S210)를 수행할 수 있다. 이 단계에서, 각 센서(121)는 마그네틱 와이어(10)와 가까울수록 자기장의 절대치가 높고 마그네틱 와이어(10)와 멀리 위치할수록 자기장의 절대치가 작다.
또한, 기판(110)의 길이 방향으로 일정한 간격만큼 상호 이격되어 배치된 복수의 센서(121)를 갖는 센서부(120)가, 바닥에 설치된 마그네틱 와이어(10)의 자기장을 감지하는 단계(S210)는 각 센서(121)의 전압을 측정하고, 각 센서(121)의 구간별로 A/D 변환 값을 저장하는 과정을 거쳐 수행될 수 있다.
다음으로, 상기 자기장 정보에서 최대 자기장과 최소 자기장을 산출하는 단계(S220)를 수행할 수 있다. 구체적으로, 상기 자기장 정보에서 최대 자기장과 최소 자기장을 측정하는 단계(S220)는 각 센서(121)가 측정한 자기장의 세기에 대한 자기장 정보에서 최대 자기장과 최소 자기장을 산출할 수 있다.
다음으로, 상기 최대 자기장과 상기 최소 자기장의 극성을 판별하는 단계(S230)를 수행할 수 있다.
다음으로, 상기 최대 자기장과 상기 최소 자기장을 일직선으로 연결하여 극성이 전환되는 지점에 인접한 한 쌍의 센서(121)를 선정하는 단계(S240)를 수행할 수 있다. 구체적으로, 도 6을 참조하여 설명하도록 하며, 상기 마그네틱 와이어(10)와 인접한 한 쌍의 센서를 편의상 제1 센서(121a) 제2 센서(121b)로 지칭한다. 도시된 것처럼, 상기 마그네틱 와이어(10)의 위치를 기준으로 양측은 서로 반대의 극성을 갖는다. 즉, 상기 마그네틱 와이어(10)가 b의 지점에 위치한 경우, b의 지점과 인접한 상기 제1 센서(121a)와 상기 제2 센서(121b)는 서로 반대의 극성을 가지며, 상기 제1 센서(121a)와 상기 제2 센서(121b) 사이에 마그네틱 가이드(10)가 위치하게 됨을 알 수 있다. 따라서, 상기 최대 자기장과 상기 최소 자기장을 일직선으로 연결하여 극성이 전환되는 지점에 인접한 한 쌍의 센서(121)를 선정할 수 있다.
그리고 다음으로, 선정된 상기 한 쌍의 센서(121)를 이용하여 상기 마그네틱 와이어(10)의 위치를 판별하는 단계(S250)를 수행할 수 있다. 이 단계에서는 선정된 상기 한 쌍의 센서인 제1 센서(121a)와 제2 센서(121b)를 상술한 상기 수학식 1에 적용하여 상기 마그네틱 와이어(10)의 위치를 정확하게 판단할 수 있다. 구체적으로, 도 6에 도시된 것처럼, 제1 센서(121a)와 제2 센서(121b)의 자기장과 위치를 알고 상기 수학식 1에 대입하면, 마그네틱 와이어(10)의 정확한 위치를 산출하여 판별해낼 수 있다.
선정된 상기 한 쌍의 센서(121)를 이용하여 상기 마그네틱 와이어(10)의 위치를 판별하는 단계(S250) 이후에는 상기 기판(110)에 형성된 무선수신부(130)가 상기 마그네틱 와이어(10)의 일측에 설치되는 무선송신칩(20)의 무선신호를 수신하는 단계(S260)를 더 포함할 수 있다. 이 단계에서, 상기 무선수신부(130)는, 상기 무선송신칩(20)으로부터 상기 마그네틱 와이어(10)의 절곡 각도 정보, 상기 차량의 이동 속도 정보, 상기 차량의 현재 위치 정보 중 어느 하나 이상에 대한 무선신호를 수신받을 수 있다.
상술한 바와 같이 마련된 일실시예에 따른 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식방법은 무인반송차량에 적용되어 구현될 수 있다. 상기 무인반송차량은 특히 농업에 용이하게 적용될 수 있으며, 상기 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식방법에 따라 상기 마그네틱 와이어(10)를 따라 안전하게 이동될 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식방법의 순서도이고, 도 9 및 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식방법의 그래프이다.
도 1 및 도 8 내지 도 10에 도시된 것처럼, 다른 실시예에 따른 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식방법은 먼저, 상기 기판(110)의 길이 방향으로 상호 이격되어 배치된 복수의 센서(121)를 갖는 센서부(120)가, 바닥에 설치된 마그네틱 와이어(10)의 자기장을 감지하는 단계(S310)가 수행될 수 있다.
상기 기판(110)의 길이 방향으로 상호 이격되어 배치된 복수의 센서(121)를 갖는 센서부(120)가, 바닥에 설치된 마그네틱 와이어(10)의 자기장을 감지하는 단계(S310)에서는 인접한 한 쌍의 상기 센서(121)의 차이값을 이용하여 지구 자기장을 상쇄함으로써, 상기 센서부(120)가 정확한 자기장을 측정하도록 할 수 있다.
구체적으로, 센서(121) 하나만으로 위치를 측정하려면 지구 자기장의 영향이 커서 상기 마그네틱 와이어(10)에 근접해서 측정해야만 한다. 예를들어 종래에는 센서와 마그네틱 와이어의 거리가 4cm 이내여야만 했다. 그러나, 상술한 바와 같이, 인접한 센서(121) 한 쌍을 설정하고, 한 쌍의 센서(121)에서 측정되는 자기장 값의 차이를 통해 상기 마그네틱 와이어(10)의 위치를 찾도록 할 경우, 각각의 센서(121)가 받는 지구 자기장의 영향이 서로 상쇄될 수 있다. 즉, 상기 센서(121)가 정확하게 자기장을 측정할 수 있고, 상기 마그네틱 와이어(10)로부터 소정의 간격을 두고 이격되더라도 자기장을 정확하게 측정할 수 있으며, 상기 센서(121)와 상기 마그네틱 와이어(10)의 거리가 약 12~15cm일 경우에도 정확한 측정이 가능하다. 따라서, 본 발명을 적용한 무인반송차량은 이동경로가 정확하게 조절될 수 있으며, 특히 농업용 무인반송차량의 경우, 지면상태에 상관없이 용이하게 적용이 가능하다.
다음으로, 인접한 상기 복수의 센서(120)가 감지한 자기장을 연결한 2차함수를 산출하는 단계(S320)가 수행될 수 있다. 이 단계에서, 인접한 상기 복수의 센서(121)의 자기장을 연결한 2차함수는 도 9에 도시된 바와 같이, 인접한 두 개 이상의 센서(121)의 자기장을 좌표로 갖는 2차함수 그래프를 의미할 수 있으며, 이처럼 마련된 2차함수 그래프를 통해 자기장이 최대를 이루는 최대값과 자기장이 최소를 이루는 최소값 중 어느 하나를 산출하고 자기장의 최대값 또는 최소값이 발생하는 위치를 산출할 수 있다.
다음으로, 상기 2차함수의 최대값 또는 최소값이 위치하는 지점에 가상 센서가 위치하는 것으로 판단하여 상기 마그네틱 와이어(10)의 위치를 감지하는 단계(S330)가 수행될 수 있다. 이 단계는, 인접한 상기 복수의 센서(121)가 감지한 자기장을 연결한 2차함수를 산출하는 단계(S320)에서 산출된 2차함수 그래프의 최대값 또는 최소값이 위치하는 지점에 상기 가상 센서가 위치하는 것으로 판단하고, 상기 가상 센서의 하부에 마그네틱 와이어(10)가 위치하는 것으로 판단할 수 있다.
일예로, 도 10의 (a)는 센서(121)와 동일한 위치에 마그네틱 와이어(10)가 위치할 때를 나타낸 그래프이다. 참고로, 그래프의 동그라미 기호는 센서의 위치를 의미한다. 이 경우, 상기 마그네틱 와이어(10)와 인접한 지점에 위치한 센서(121)를 좌표로 갖는 2차함수 그래프의 꼭지점이 상기 마그네틱 와이어(10)가 위치한 상기 센서(121)와 동일한 위치에 형성됨을 알 수 있다.
그리고, 도 10의 (b)는 상기 마그네틱 와이어(10)와 인접한 한 쌍의 센서(121)가 상호 동일한 거리에 위치했을 때를 나타낸 그래프이다. 이 경우, 상기 한 쌍의 센서(121)를 좌표로 갖는 2차함수 그래프의 꼭지점이 상기 한쌍의 센서(121)의 중간지점에 형성되며, 해당 위치에 상기 마그네틱 와이어(10)가 위치함을 판별할 수 있다.
그리고, 도 10의 (c)는 상기 마그네틱 와이어(10)가 인접한 한 쌍의 센서(121) 의 사이에 위치하되 일측으로 치우치도록 위치했을 때를 나타낸 그래프이다. 이 경우, 상기 한 쌍의 센서(121)를 좌표로 갖는 2차함수 그래프의 꼭지점이 일측으로 치우쳐서 형성됨을 확인할 수 있으며, 이 꼭지점 위치에 상기 마그네틱 와이어(10)가 위치함을 판별할 수 있다.
상기 2차함수의 최대값 또는 최소값이 위치하는 지점에 가상 센서가 위치하는 것으로 판단하여 상기 마그네틱 와이어(10)의 위치를 감지하는 단계(S330) 이후에는, 상기 기판(110)에 형성된 무선수신부(130)가 상기 마그네틱 와이어(10)의 일측에 설치되는 무선송신칩(20)의 무선신호를 수신하는 단계(S340)가 수행될 수 있다. 이 단계에서, 상기 무선수신부(130)는, 상기 무선송신칩(20)으로부터 상기 마그네틱 와이어(10)의 절곡 각도 정보, 상기 차량의 이동 속도 정보, 상기 차량의 현재 위치 정보 중 어느 하나 이상에 대한 무선신호를 수신받을 수 있다.
상술한 바와 같이 마련된 다른 실시예에 따른 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식방법은 무인반송차량에 적용되어 구현될 수 있다. 상기 무인반송차량은 특히 농업에 용이하게 적용될 수 있으며, 상기 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식방법에 따라 상기 마그네틱 와이어(10)를 따라 안전하게 이동될 수 있다.
그리고, 전술한 바와 같이 마련된 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식장치 및 방법은 상기 센서부(120)와 상기 마그네틱 와이어(10)가 지면이 불규칙한 경우에도 기판(10)이 파손되지 않도록 하는 거리만큼 이격되어 있어도 정확하게 상기 마그네틱 와이어(10)의 위치를 판별할 수 있도록 마련되기 때문에 상기 기판(10)이 농업 용지와 같은 불규칙한 지면에서도 파손되지 않는다. 즉, 안전하게 사용이 가능하며 유지보수 비용이 절감된다.
또한, 본 발명에 따르면 센서(121)의 성능에만 의지하지 않기 때문에 상기 센서(121)의 설치 개수를 줄여도 정확하게 상기 마그네틱 와이어(10)의 위치를 판별할 수 있고, 이에 따라 상기 센서(121)의 부품 구입 비용이 절약되어 경제적이다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 마그네틱 와이어
20: 무선송신칩
100: 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식장치
110: 기판
120: 센서부
121: 센서
121a: 제1 센서
121b: 제2 센서
130: 무선수신부
140: 연산부
150: 통신부
160: 전원부

Claims (19)

  1. 차량에 부착되는 기판;
    상기 기판의 길이 방향으로 일정한 간격만큼 상호 이격되어 배치되며, 바닥면에 설치된 마그네틱 와이어의 자기장을 감지하는 복수의 센서를 갖는 센서부;
    상기 기판에 형성되며, 상기 마그네틱 와이어의 일측에 설치되는 무선송신칩의 무선신호를 수신하는 무선수신부; 및
    상기 센서부로부터 제공받은 자기장 정보를 분석하여 상기 마그네틱 와이어의 위치를 판단하는 연산부를 포함하며,
    상기 무선수신부는 RFID 안테나인 것을 특징으로 하는 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연산부는,
    상기 센서부로부터 제공받은 자기장 정보로부터, 상호 반대 극성을 갖는 최대 자기장과 최소 자기장을 일직선으로 연결하여 극성이 전환되는 지점과 인접한 한 쌍의 센서를 선정하는 것을 특징으로 하는 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 연산부는 선정된 상기 한 쌍의 센서를 하기 수학식에 적용하여 상기 마그네틱 와이어의 위치를 판단하는 것을 특징으로 하는 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식장치.
    Figure pat00004

    (x’는 마그네틱 와이어의 위치, x0, x1은 선정된 한 쌍의 센서의 위치, b0, b1은 상기 한 쌍의 센서가 감지한 자기장)
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 무선수신부는,
    상기 무선송신칩으로부터 상기 마그네틱 와이어의 절곡 각도 정보, 상기 차량의 이동 속도 정보, 상기 차량의 현재 위치 정보, 분기 정보, 합류 정보 및 정지 정보 중 어느 하나 이상에 대한 무선신호를 수신받는 것을 특징으로 하는 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은,
    상기 바닥면으로부터 12cm 내지 15cm 높이에 위치하는 것을 특징으로 하는 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 연산부는,
    상기 센서부를 통해 제공받은 자기장 정보로부터, 인접한 복수의 센서의 자기장을 연결한 2차함수를 산출하고, 상기 2차함수의 최대값 또는 최소값이 위치하는 지점에 가상 센서가 위치하는 것으로 판단하여 상기 마그네틱 와이어의 위치를 감지하도록 하는 것을 특징으로 하는 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 연산부는,
    인접한 한 쌍의 센서의 차이값을 이용하여 지구 자기장을 상쇄하는 것을 특징으로 하는 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식장치.
  8. a) 기판의 길이 방향으로 일정한 간격만큼 상호 이격되어 배치된 복수의 센서를 갖는 센서부가, 바닥에 설치된 마그네틱 와이어의 자기장을 감지하는 단계;
    b) 상기 자기장 정보에서 최대 자기장과 최소 자기장을 산출하는 단계;
    c) 상기 최대 자기장과 상기 최소 자기장의 극성을 판별하는 단계;
    d) 상기 최대 자기장과 상기 최소 자기장을 일직선으로 연결하여 극성이 전환되는 지점에 인접한 한 쌍의 센서를 선정하는 단계; 및
    e) 선정된 상기 한 쌍의 센서를 이용하여 상기 마그네틱 와이어의 위치를 판별하는 단계를 포함하는 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 e) 단계는,
    선정된 상기 한 쌍의 센서를 하기 수학식에 적용하여 상기 마그네틱 와이어의 위치를 판단하는 것을 특징으로 하는 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식방법.
    Figure pat00005

    (x’는 마그네틱 와이어의 위치, x0, x1은 선정된 한 쌍의 센서의 위치, b0, b1은 상기 한 쌍의 센서가 감지한 자기장)
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 기판은,
    상기 바닥면으로부터 12cm 내지 15cm 높이에 위치하는 것을 특징으로 하는 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 e) 단계 이후에, 상기 기판에 형성된 무선수신부가 상기 마그네틱 와이어의 일측에 설치되는 무선송신칩의 무선신호를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 무선수신부는,
    상기 무선송신칩으로부터 상기 마그네틱 와이어의 절곡 각도 정보, 상기 차량의 이동 속도 정보, 상기 차량의 현재 위치 정보, 분기 정보, 합류 정보 및 정지 정보 중 어느 하나 이상에 대한 무선신호를 수신받는 것을 특징으로 하는 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식방법.
  13. 제 8 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식방법을 적용하여 설계된 무인반송차량.
  14. a) 기판의 길이 방향으로 상호 이격되어 배치된 복수의 센서를 갖는 센서부가, 바닥에 설치된 마그네틱 와이어의 자기장을 감지하는 단계;
    b) 인접한 상기 복수의 센서가 감지한 자기장을 연결한 2차함수를 산출하는 단계; 및
    c) 상기 2차함수의 최대값 또는 최소값이 위치하는 지점에 가상 센서가 위치하는 것으로 판단하여 상기 마그네틱 와이어의 위치를 감지하는 단계를 포함하는 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 a) 단계에서,
    인접한 한 쌍의 센서의 차이값을 이용하여 지구 자기장을 상쇄하는 것을 특징으로 하는 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 기판은,
    상기 바닥면으로부터 12cm 내지 15cm 높이에 위치하는 것을 특징으로 하는 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 c) 단계 이후에, 상기 기판에 형성된 무선수신부가 상기 마그네틱 와이어의 일측에 설치되는 무선송신칩의 무선신호를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 무선수신부는,
    상기 무선송신칩으로부터 상기 마그네틱 와이어의 절곡 각도 정보, 상기 차량의 이동 속도 정보, 상기 차량의 현재 위치 정보 중 어느 하나 이상에 대한 무선신호를 수신받는 것을 특징으로 하는 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식방법.
  19. 제 14 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 자계기반 주행정밀도 향상을 위한 자계위치인식방법을 적용하여 설계된 무인반송차량.
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