KR20190078944A - 철도차량용 증강현실 헤드업 디스플레이 시스템 - Google Patents

철도차량용 증강현실 헤드업 디스플레이 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 철도차량용 증강현실 헤드업 디스플레이 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 철도차량의 선두 운전실 및 후부 운전실 각각에 설치된 제1 및 제2 헤드업 디스플레이, 철도차량의 주변환경을 탐지하여 탐지정보를 생성하는 탐지부 및 상기 탐지정보를 이용하여 소정의 참조정보를 표시하도록 증강현실이 적용된 화상을 상기 제1 및 제2 헤드업 디스플레이로 출력시키는 제어부를 포함하는, 철도차량용 증강현실 헤드업 디스플레이 시스템을 제공한다.

Description

철도차량용 증강현실 헤드업 디스플레이 시스템{AUGMENTED REALITY HEAD UP DISPLAY SYSTEM FOR RAILWAY TRAIN}
본 발명은 철도차량용 증강현실 헤드업 디스플레이 시스템에 관한 것이다.
최근에는 철도차량의 운전자에게 주행 등과 관련된 각종 정보를 빠르고 효과적으로 제공할 수 있는 디스플레이에 대한 요구가 증대되고 있다.
또한, 기존 철도차량에서 안개 등으로 시야 확보가 어려운 경우, 터널 및 야간 운행 등의 상황에서 운전자는 전방 및 주위 상황을 인지하기 어렵다.
한국 등록특허공보 제10-0528092(2005.11.04.)
본 발명은 카메라 및 센서를 이용하여 선두 및 후부측 운전실의 헤드업 디스플레이에 증강현실 기술을 적용함으로써 차량 안전성을 향상시킬 수 있는 철도차량용 증강현실 헤드업 디스플레이 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 철도차량의 선두 운전실 및 후부 운전실 각각에 설치된 제1 및 제2 헤드업 디스플레이, 철도차량의 주변환경을 탐지하여 탐지정보를 생성하는 탐지부 및 상기 탐지정보를 이용하여 소정의 참조정보를 표시하도록 증강현실이 적용된 화상을 상기 제1 및 제2 헤드업 디스플레이로 출력시키는 제어부를 포함하는, 철도차량용 증강현실 헤드업 디스플레이 시스템을 제공한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 탐지부를 통하여 철도차량 주위의 탐지정보로 사물데이터를 취득하고, 사물데이터를 분석하여 장애물 여부, 사물 상태 등의 참조정보를 획득하고, 참조정보가 표시될 상기 제1 및 제2 헤드업 디스플레이상의 좌표를 계산하여 해당 위치에 참조정보를 그래픽으로 현시하고, 분석한 참조정보로 위험상황을 판단하여 연계장치의 동작을 실시할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 철도차량의 운행경로상의 현재 위치에 따라 상기 참조정보가 운전자의 시야에 대응되는 위치에 표시되도록 증강현실이 적용된 화상을 출력시킬 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 철도차량의 선두 운전실 및 후부 운전실 사이의 거리에 따라 시차를 두어 상기 제1 및 제2 헤드업 디스플레이에 상기 증강현실이 적용된 화상을 출력시킬 수 있다.
또한, 상기 탐지부는, 상기 철도차량의 선두 운전실 및 후부 운전실 중 적어도 하나의 주변환경을 탐지하여 상기 탐지정보를 생성할 수 있다.
또한, 상기 탐지부는 상기 선두 운전실 및 상기 후부 운전실 각각의 주변환경에 대한 제1 탐지정보 및 제2 탐지정보를 생성하고, 상기 제어부는, 제1 탐지정보 및 제2 탐지정보를 이용하여 상기 제1 및 제2 헤드업 디스플레이 각각에 증강현실이 적용된 화상을 출력시킬 수 있다.
또한, 상기 탐지부는, 철도차량의 주변환경을 촬영하는 카메라, 및 철도차량의 주변환경의 사물을 감지하는 센서를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 탐지정보를 이용하여 위험상황을 판단한 후 위험상황 대처를 위한 위험처리 연계기능을 수행할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 위험상황으로 판단시 통신장치 및 제동장치를 포함하는 연계장치의 동작을 자동실행할 수 있다.
본 발명은 카메라 및 센서를 이용하여 선두 및 후부측 운전실의 헤드업 디스플레이에 증강현실 기술을 적용함으로써 육안으로 분별하기 힘든 전방 정보를 제공하고 위험상황으로 판단시 통신장치 및 제동장치 등의 연계장치 동작을 자동실행함으로써 차량 안전성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 선두 운전실 및 후부 운전실 각각에서 근무하는 운전자가 선두 운전실 및 후부 운전실의 실제 주변환경에 대한 참조정보를 시인할 수 있도록 시차를 고려하여 증강현실이 합성된 화상을 출력시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 선두 운전실 및 후부 운전실 각각에서 근무하는 운전자가 선두 운전실 및 후부 운전실 각각의 주변환경에 따른 위험 상황을 인식할 수 있도록 참조정보를 출력시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 철도차량의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 철도차량용 증강현실 헤드업 디스플레이 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 철도차량용 증강현실 헤드업 디스플레이 시스템의 제어 알고리즘을 나타내는 순서도이다.
이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예에 기초하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 예에 불과한 것으로 이에 의해 본 발명의 권리범위가 축소되거나 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 철도차량의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 철도차량용 증강현실 헤드업 디스플레이 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 철도차량용 증강현실 헤드업 디스플레이 시스템는 철도차량(10)의 선두 운전실 및 후부 운전실(70) 각각에 설치된 제1 및 제2 헤드업 디스플레이(110,120), 철도차량(10)의 주변환경을 탐지하여 탐지정보를 생성하는 탐지부(130) 및 탐지정보에 소정의 참조정보를 표시하도록 증강현실이 적용된 화상을 제1 및 제2 헤드업 디스플레이(110,120)로 출력시키는 제어부(140)를 포함할 수 있다.
제1 및 제2 헤드업 디스플레이(110,120) 각각은 윈드실드 또는 컴바이너(combiner, 투명판) 등에 이미지를 반사시켜 참조정보를 제공할 수 있다.
여기서, 참조정보는 철도차량의 운전자에게 차속, 주행거리 또는 RPM(Revolution Per Minute)과 같은 철도차량정보, 철도차량(10)의 운행경로에 대한 경로정보, 탐지부(130)에서 생성된 탐지정보 등을 포함할 수 있다.
탐지부(130)는 철도차량(10)의 주변환경을 촬영하는 카메라(132) 및 철도차량의 주변환경을 감지하는 센서(134)를 포함할 수 있다. 여기서, 센서(134)는 철도차량의 외부 물체의 위치를 인식(측정)하기 위한 레이다(RADAR, Radio Detecting And Ranging), 라이다(LIDAR, Light Detection And Ranging) 또는 초음파 센서를 포함할 수 있다.
레이더는 철도차량(10)의 일측에 장착되어 철도차량(10)의 주변을 향하여 전자기파를 발사하고, 철도차량(10)의 주변에 존재하는 각종 사물에서 반사되는 전자기파를 수신할 수 있다. 예를 들어, 레이더는 사물에 의해 반사되어 돌아온 전자기파의 시간을 측정하여 해당 사물의 거리, 방향, 고도 등과 관련된 정보를 획득할 수 있다.
라이다는 철도차량(10)의 일측에 장착되어 철도차량(10)의 주변을 향하여 레이저를 발사할 수 있다. 라이다에 의해 발사된 레이저는 산란되거나 반사되어 철도차량(10)으로 되돌아올 수 있고, 라이다는 레이저가 되돌아오는 시간, 강도, 주파수의 변화, 편광 상태의 변화를 기초로 철도차량(10)의 주변에 위치하는 타겟의 거리, 속도, 형상 등의 물리적 특성에 대한 정보를 획득할 수 있다.
초음파 센서는 철도차량(10)의 일측에 장착되어 철도차량(10)의 주변을 향하여 초음파를 발생시킨다. 초음파 센서에 의해 발생되는 초음파는 주파수(약 20KHz 이상)가 높고 파장이 짧은 특성을 가질 수 있다. 이러한 초음파 센서는 철도차량(10)과 근접한 장애물 등을 인식하는데 이용될 수 있다.
이러한, 탐지부(130)는 철도차량(10)의 선두 운전실(60) 및 후부 운전실(70) 중 적어도 하나의 주변환경을 탐지하여 탐지정보를 생성할 수 있다. 이때, 탐지부(130)는 선두 운전실(60) 및 후부 운전실(70) 각각의 주변환경에 대한 제1 탐지정보 및 제2 탐지정보를 생성하여 제어부(140)에 제공할 수 있다.
여기서, 탐지정보는 철도차량이 주행하는 운행경로 상의 레일 정보, 지형 정보, 교통신호 정보, 건널목 정보, 보행자 정보, 장애물 정보 등을 포함하는 개념일 수 있다.
도 3을 참조하면, 제어부(140)는 탐지부(130)를 통하여 철도차량(10) 주위의 탐지정보로 사물데이터를 취득하고(S110), 사물데이터를 분석하여 장애물 여부, 사물 상태 등의 참조정보를 획득하고(S120), 참조정보가 표시될 제1 및 제2 헤드업 디스플레이(110,120)상의 좌표를 계산하여 해당 위치에 참조정보를 그래픽으로 현시하고(S130), 분석한 참조정보로 위험상황을 판단하여(S140), 연계장치의 동작을 실시할 수 있다(S150).
구체적으로, 제어부(140)는 탐지부(130)에서 생성된 탐지정보를 수신하고, 탐지정보로부터 철도차량의 주변환경에 따른 참조정보를 검출할 수 있다. 예를 들면, 제어부(140)는 탐지정보를 분석하여 장애물 여부, 사물 상태 등의 정보를 검출할 수 있다.
또한, 제어부(140)는 철도차량(10)의 운행경로상의 현재 위치에 따라 참조정보가 운전자의 시야에 대응되는 위치에 표시되도록 증강현실이 적용된 화상을 출력시킬 수 있다. 이때, 제어부(140)는 참조정보의 위치를 운전자 시야에 따른 헤드업 디스플레이상의 좌표로 산출할 수 있다. 철도차량(10)의 이동에 따라 탐지부(130)와 참조정보의 위치관계가 변화되므로, 제어부(140)는 철도차량(10)의 위치정보를 반영하여 참조정보를 표시할 헤드업 디스플레이상의 좌표를 산출할 수 있다.
또한, 제어부(140)는 철도차량(10)의 선두 운전실(60) 및 후부 운전실(70) 사이의 거리에 따라 시차를 두어 제1 및 제2 헤드업 디스플레이(110,120)에 증강현실이 적용된 화상을 출력시킬 수 있다.
예를 들면, 제어부(140)는 철도차량(10)의 10량으로 이루어져 선두 운전실(60) 및 후부 운전실(70) 사이의 거리가 약 25m인 경우, 선두 운전실(60) 및 후부 운전실(70) 사이의 시차에 따른 헤드업 디스플레이상의 좌표를 계산하여 제1 및 제2 헤드업 디스플레이(110,120) 각각에 계산된 좌표가 적용된 화상을 출력시킬 수 있다.
이를 통해, 제어부(140)는 선두 운전실(60) 및 후부 운전실(70) 각각에서 근무하는 운전자가 선두 운전실(60) 및 후부 운전실(70)의 실제 주변환경에 대한 참조정보를 시인할 수 있도록 시차를 고려하여 증강현실이 합성된 화상을 출력시킬 수 있다.
또한, 제어부(140)는 탐지부(130)로부터 수신한 제1 탐지정보 및 제2 탐지정보를 이용하여 제1 및 제2 헤드업 디스플레이(110,120) 각각에 증강현실이 적용된 화상을 개별적으로 출력시킬 수 있다.
예를 들어, 탐지부(130)가 선두 운전실(60)의 주변환경에 대한 제1 탐지정보와, 후부 운전실(70)의 주변환경에 대한 제2 탐지정보를 생성하고, 제어부(140)가 제1 탐지정보를 이용하여 선두 운전실(60)의 제1 헤드업 디스플레이(110)로 선두 운전실(60)의 주변환경을 참조정보로 출력시키고, 제2 탐지정보를 이용하여 후부 운전실(70)의 제2 헤드업 디스플레이(120)로 후부 운전실(70)의 주변환경을 참조정보로 출력시킬 수 있다.
이를 통해, 제어부(140)는 선두 운전실(60) 및 후부 운전실(70) 각각에서 근무하는 운전자가 선두 운전실(60) 및 후부 운전실(70) 각각의 주변환경에 따른 위험 상황을 인식할 수 있도록 참조정보를 출력시킬 수 있다.
또한, 제어부(140)는 탐지정보를 이용하여 위험상황을 판단한 후 위험상황 대처를 위한 위험처리 연계기능을 수행할 수 있다.
여기서, 제어부(140)는 위험상황으로 판단한 경우 위험처리 연계기능의 수행으로 연계장치(위험처리를 위하여 연계 동작시킬 장치)를 동작시킬 수 있다. 예를 들면, 제어부(140)는 위험상황으로 판단시 열차종합제어장치(150)를 제어하여 통신장치 및 제동장치 등의 연계장치의 동작을 자동실행할 수 있다. 이를 통해, 제어부(140)는 차량의 안정성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 카메라 및 센서를 이용하여 선두 및 후부측 운전실의 헤드업 디스플레이에 증강현실 기술을 적용함으로써 육안으로 분별하기 힘든 전방 정보를 제공하고 위험상황으로 판단시 통신장치 및 제동장치 등의 연계장치 동작을 자동실행함으로써 차량 안전성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 선두 운전실 및 후부 운전실 각각에서 근무하는 운전자가 선두 운전실 및 후부 운전실의 실제 주변환경에 대한 참조정보를 시인할 수 있도록 시차를 고려하여 증강현실이 합성된 화상을 출력시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 선두 운전실 및 후부 운전실 각각에서 근무하는 운전자가 선두 운전실 및 후부 운전실 각각의 주변환경에 따른 위험 상황을 인식할 수 있도록 참조정보를 출력시킬 수 있다.
이상에서 본 발명에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만, 이는, 본 발명의 바람직한 실시예을 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
10: 철도차량
60: 선두 운전실
70: 후부 운전실
110: 제1 헤드업 디스플레이
120: 제2 헤드업 디스플레이
130: 탐지부
140: 제어부
150: 열차종합제어장치

Claims (9)

  1. 철도차량의 선두 운전실 및 후부 운전실 각각에 설치된 제1 및 제2 헤드업 디스플레이;
    철도차량의 주변환경을 탐지하여 탐지정보를 생성하는 탐지부; 및
    상기 탐지정보를 이용하여 소정의 참조정보를 표시하도록 증강현실이 적용된 화상을 상기 제1 및 제2 헤드업 디스플레이로 출력시키는 제어부;
    를 포함하는, 철도차량용 증강현실 헤드업 디스플레이 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 탐지부를 통하여 철도차량 주위의 탐지정보로 사물데이터를 취득하고, 사물데이터를 분석하여 장애물 여부, 사물 상태 등의 참조정보를 획득하고, 참조정보가 표시될 상기 제1 및 제2 헤드업 디스플레이상의 좌표를 계산하여 해당 위치에 참조정보를 그래픽으로 현시하고, 분석한 참조정보로 위험상황을 판단하여 연계장치의 동작을 실시하는, 철도차량용 증강현실 헤드업 디스플레이 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 철도차량의 운행경로상의 현재 위치에 따라 상기 참조정보가 운전자의 시야에 대응되는 위치에 표시되도록 증강현실이 적용된 화상을 출력시키는, 철도차량용 증강현실 헤드업 디스플레이 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 철도차량의 선두 운전실 및 후부 운전실 사이의 거리에 따라 시차를 두어 상기 제1 및 제2 헤드업 디스플레이에 상기 증강현실이 적용된 화상을 출력시키는, 철도차량용 증강현실 헤드업 디스플레이 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 탐지부는, 상기 철도차량의 선두 운전실 및 후부 운전실 중 적어도 하나의 주변환경을 탐지하여 상기 탐지정보를 생성하는, 철도차량용 증강현실 헤드업 디스플레이 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 탐지부는 상기 선두 운전실 및 상기 후부 운전실 각각의 주변환경에 대한 제1 탐지정보 및 제2 탐지정보를 생성하고,
    상기 제어부는, 제1 탐지정보 및 제2 탐지정보를 이용하여 상기 제1 및 제2 헤드업 디스플레이 각각에 증강현실이 적용된 화상을 출력시키는, 철도차량용 증강현실 헤드업 디스플레이 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 탐지부는, 철도차량의 주변환경을 촬영하는 카메라, 및 철도차량의 주변환경의 사물을 감지하는 센서를 포함하는, 철도차량용 증강현실 헤드업 디스플레이 시스템.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는, 탐지정보를 이용하여 위험상황을 판단한 후 위험상황 대처를 위한 위험처리 연계기능을 수행하는, 철도차량용 증강현실 헤드업 디스플레이 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는, 위험상황으로 판단시 통신장치 및 제동장치를 포함하는 연계장치의 동작을 자동실행하는, 철도차량용 증강현실 헤드업 디스플레이 시스템.
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