KR20220111437A

KR20220111437A - 가속도센서를 통한 승강기 이동거리 계산 방법

Info

Publication number: KR20220111437A
Application number: KR1020210014686A
Authority: KR
Inventors: 장성근
Original assignee: 청운대학교산학협력단
Priority date: 2021-02-02
Filing date: 2021-02-02
Publication date: 2022-08-09
Also published as: KR102455746B1

Abstract

본 발명은 가속도센서를 이용해 승강기 이동거리를 계산하는 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 가속도센서에서 측정되는 값을 적분해서 얻어지는 속도값을 학습하여 기울기 기준을 수립하고, 이후 가속도센서에서 수집되어 적분된 속도값이 기울기 기준과 오차가 일정 범위를 초과할 경우 일정 범위내 오차 최대값으로 강제 할당하여 그 값으로 승강기 이동거리를 계산하는 방법에 관한 것으로, 메모리에 변수를 초기화하는 단계와, 가속도센서로부터 가속도센서값과 시간값을 읽어오는 단계와, 가속도센서값을 가속도 벡터값으로 변환하는 단계와, 가속도 벡터값을 적분하여 속도를 계산하는 단계와, 속도와 상기 시간값을 메모리에 저장하는 단계를 포함하고, 머신러닝부에서 메모리에 저장된 속도와 시간값을 학습하여 기울기 기준을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가속도센서를 통한 승강기 이동거리를 계산하는 방법을 제공한다.

Description

가속도센서를 통한 승강기 이동거리 계산 방법{Methods of calculating for elevator travel distance through acceleration sensor}

본 발명은 가속도센서를 이용해 승강기 이동거리를 계산하는 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 가속도센서에서 측정되는 값을 적분해서 얻어지는 속도값을 학습하여 기울기 기준을 수립하고, 이후 가속도센서에서 수집되어 적분된 속도값이 기울기 기준과 오차가 일정 범위를 초과할 경우 일정 범위내 오차 최대값으로 강제 할당하여 그 값으로 승강기 이동거리를 계산하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 승강기는 정지, 가속, 등속, 감속, 정지를 반복하며, 위 아래로 승객이나 화물을 이동하는 장치이다.

가속도와 속도, 거리는 서로 수학적 해석 가능한데, 거리를 미분한것이 속도값이며, 속도값을 미분한것이 가속도 값이다. 역순으로 가속도센서를 통해 이동거리를 계산하는 경우는 가속도값을 적분하면 속도값이 되고, 속도값을 적분하면 거리값이 된다. 이 거리값을 누적하면 이동거리가 된다.

상기 적분법에 따라 이동거리를 계산할 경우 가속도값 및 , 속도값이 오차없이 선형적으로 평평해야 적분한 거리값을 신뢰할수 있다.

하지만 가속도센서에서 측정되는 가속도값은 일정하게 유지되는것이 아니라 끊임없이 오차가 발생하여 위아래로 출렁거리는 값이 측정된다.

출렁거리는 값은 오차에 포함되며, 다양한 필터 등을 통해 최소화 하려 하고 있으나 완전히 제거되지 않으며, 오차를 제거하기 위한 필터에 의해 제거되지 않아야 하는 센서값도 감께 제거되는 경우가 있으며, 이 또한 오차를 증감시킨다.

이러한 오차 외에도 오차가 누적되는 현상 등으로 인해 오차는 더욱더 커지게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 가속도센서에서 측정되는 값을 적분해서 얻어지는 속도값을 학습하여 기울기 기준을 수립하고, 이후 가속도센서에서 수집되어 적분된 속도값이 기울기 기준과 오차가 일정 범위를 초과할 경우 일정 범위내 오차 최대값으로 강제 할당하여 그 값으로 승강기 이동거리를 계산하는 방법에 관한 것이다.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 가속도센서를 통한 승강기 이동거리를 계산하는 방법에 있어서,

메모리(400)에서 변수를 초기화하는 단계(S1);와,

가속도센서(100)로부터 가속도센서값과 시간값을 읽어오는 단계(S2);와,

상기 가속도센서값을 가속도 벡터값으로 변환하는 단계(S3);와,

상기 가속도 벡터값을 적분하여 속도를 계산하는 단계(S4);와,

상기 속도와 상기 시간값을 상기 메모리(400)에 저장하는 단계(S5);를 포함하고,

머신러닝부(500)에서 상기 메모리(400)에 저장된 상기 속도와 상기 시간값을 학습하여 기울기 기준을 계산하는 단계(S6);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한바와 같이, 본 발명에 의한 가속도센서에서 측정되는 값을 적분해서 얻어지는 속도값을 학습하여 기울기 기준을 수립하고, 이후 가속도센서에서 수집되어 적분된 속도값이 기울기 기준과 오차가 일정 범위를 초과할 경우 일정 범위내 오차 최대값으로 강제 할당하여 그 값으로 승강기 이동거리를 계산하여 이동거리 오차를 줄일수 있다.

도 1은 일반적인 승강기의 상하운동시 속도변화 그래프이다.
도 2는 속도값 및 이를 학습하여 기울기 기준을 계산한 그래프 예시이다.
도 3은 기울기 기준을 학습하는 단계를 나타낸 단계도이다.
도 4는 기울기 기준값을 적용하여 승강기 이동거리를 계산하는 순서도이다.
도 5는 가속도센서를 통한 승강기 이동거리를 계산하는 구성요소를 도시한 구성도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 일반적인 승강기의 상하운동시 속도변화 그래프이다.

일반적인 승강기는 외부에 설치된 상하 버튼으로 구성된 호출버튼의 신호에 따라 호촐된 층으로 이동하고, 사용자가 승강기에 탑승한 후(t₀) 승강기 문이 닫히고 내부에 설치된 번호 형태의 임의의 층번호를 누르고, 사용자에 의해 눌러진 임의의 층으로 상승 운동을 시작((t₁)한다. 상승 운동은 가속 운동구간(t_{1 ~}t₂), 등속 운동구간(t_{2 ~}t₃), 임의의 층에 도착하기 전 감속 운동구간(t_{3 ~}t₄)을 지나 임의의 층에 도착하면 정지(t₄)한다. 하강 운동은 이와 반대로 운동한다. 하강운동의 경우 - 가속을 하므로 속도값도 음수로 표현되며, 정지할때는 + 가속을 하며, 속도값은 양수로 표현된다.

도 2는 속도값 및 이를 학습하여 기울기 기준을 계산한 그래프 예시이다. 실선으로 표시된 부분이 가속도값에 의해 계산된 속도값인데 이 속도값은 오차를 포함하고 있어 일직선으로 표현되지 않는다. 일직전으로 표시되지 않는 부분이 오차에 해당되며, 승강기의 운행이 계속될수록 오차는 점점 커진다.

한편 상기 계산된 속도값을 머신러닝부(500)에서 학습하여 기울기 기준을 계산하는데 계산된 기울기 기준값이 도 2의 점선에 해당한다.

도 3은 기울기 기준을 학습하는 단계를 나타낸 단계도이다. 메모리(400)에서 변수를 초기화하는 단계(S1)와, 가속도센서(100)로부터 가속도센서값과 시간값을 읽어오는 단계(S2)와, 상기 가속도센서값을 가속도 벡터값으로 변환하는 단계(S3)와, 상기 가속도 벡터값을 적분하여 속도를 계산하는 단계(S4)와, 상기 속도와 상기 시간값을 상기 메모리(400)에 저장하는 단계(S5)를 포함하고, 상기 머신러닝부(500)에서 상기 메모리(400)에 저장된 상기 속도와 상기 시간값을 학습하여 기울기 기준을 계산하는 단계(S6)를 포함한다.

학습에 의한 기울기 기준을 계산하는 방법은 운동 시작 시점에서의 속도값(t₁)과 이후에 수집되는 속도값과의 기울기를 계산하는것을 반복하여 속도값의 변화가 0이 될때까지 반복한 후 얻어지는 값으로 기술기 기준을 설정한다. 승강기가 운동을 계속하여 데이터가 더 많아질수록 상기 기울기 기준값은 하나로 수렴하게 된다. 기울기 기준값은 속도값이 0일때 0값인 경우와, 속도값이 최대이면서 0값인 경우와 양의 기울기값과 음의 기울기값이 존재할수 있다.

도 4는 기울기 기준값을 적용하여 승강기 이동거리를 계산하는 순서도이다. 상기 도 3의 실시예에 따라 4개의 기울기 기준이 상기 메모리(400)에 저장되어 있다. 상기 가속도센서(100)에서 수집된(F1) 각 방향의 가속도 값( ax, ay, az)을 수직방향으로 환산하기 위해 수학식 1을 통해 가속도 벡터값을 계산(F2)한다. 이때 상기 가속도 벡터값 계산(F2) 시점의 시간값(t)도 수집한다.

상기 가속도 벡터값과 직전 시간의 가속도 벡터값, 상기 가속도 벡터값 계산(F2) 시점의 시간값(t)과 직전의 시간값과 차이값으로 속도값을 계산(F3)한다.상기 속도값이 상기 상기 메모리에 저장된 기울기 기준값보다 작거나 같을 경우(F4) 상기 속도값을 활용하여 거리값을 계산(F6)하고, 상기 속도값이 상기 상기 메모리에 저장된 기울기 기준값보다 클 경우 기울기 기준을 속도값으로 치환(F5)후 거리값을 계산(F6)한다. 상기 거리값을 누적(F7)한 후 상기 메모리(400)에 저장한다.

도 5는 가속도센서를 통한 승강기 이동거리를 계산하는 구성요소를 도시한 구성도이다. 가속도센서를 통한 승강기 이동거리를 계산하는 구성요소는 가속도센서(100), 마이크로 컨트롤러(MCU)(200), 화면표시부(Display)(300), 메모리(400), 머신러닝부(500)으로 이루어져 있다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은 가속도센서에서 측정되는 값을 적분해서 얻어지는 속도값을 학습하여 기울기 기준을 수립하고, 이후 가속도센서에서 수집되어 적분된 속도값이 기울기 기준과 오차가 일정 범위를 초과할 경우 일정 범위내 오차 최대값으로 강제 할당하여 그 값으로 승강기 이동거리를 계산하여 이동거리 오차를 줄일수 있다.

상기와 가속도센서를 통한 승강기 이동거리를 계산하는 방법은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.

100 : 가속도센서
200 : 마이크로 컨트롤러(MCU)
300 : 화면표시부(Display)
400 : 메모리
500 : 머신러닝부

Claims

가속도센서를 통한 승강기 이동거리를 계산하는 방법에 있어서,
메모리(400)에서 변수를 초기화하는 단계(S1);와,
가속도센서(100)로부터 가속도센서값과 시간값을 읽어오는 단계(S2);와,
상기 가속도센서값을 가속도 벡터값으로 변환하는 단계(S3);와,
상기 가속도 벡터값을 적분하여 속도를 계산하는 단계(S4);와,
상기 속도와 상기 시간값을 상기 메모리(400)에 저장하는 단계(S5);를 포함하고,
머신러닝부(500)에서 상기 메모리(400)에 저장된 상기 속도와 상기 시간값을 학습하여 기울기 기준을 계산하는 단계(S6);를 포함하는 것을 특징으로 하는 가속도센서를 통한 승강기 이동거리 계산 방법.