KR20240056944A - 열차의 위치를 측정하는 열차 측위 장치 및 방법 - Google Patents

열차의 위치를 측정하는 열차 측위 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20240056944A
KR20240056944A KR1020220137068A KR20220137068A KR20240056944A KR 20240056944 A KR20240056944 A KR 20240056944A KR 1020220137068 A KR1020220137068 A KR 1020220137068A KR 20220137068 A KR20220137068 A KR 20220137068A KR 20240056944 A KR20240056944 A KR 20240056944A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
train
positioning device
location
tag
accuracy
Prior art date
Application number
KR1020220137068A
Other languages
English (en)
Inventor
이병훈
권성호
변윤섭
김현중
정락교
Original Assignee
한국철도기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국철도기술연구원 filed Critical 한국철도기술연구원
Priority to KR1020220137068A priority Critical patent/KR20240056944A/ko
Publication of KR20240056944A publication Critical patent/KR20240056944A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L25/00—Recording or indicating positions or identities of vehicles or trains or setting of track apparatus
    • B61L25/02—Indicating or recording positions or identities of vehicles or trains
    • B61L25/025—Absolute localisation, e.g. providing geodetic coordinates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L25/00—Recording or indicating positions or identities of vehicles or trains or setting of track apparatus
    • B61L25/02—Indicating or recording positions or identities of vehicles or trains
    • B61L25/023—Determination of driving direction of vehicle or train
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/077—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier
    • G06K19/07701—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier comprising an interface suitable for human interaction
    • G06K19/07713—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier comprising an interface suitable for human interaction the interface, upon reception of an interrogation signal, being capable of signaling to indicate its position to a user or a detection device

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)

Abstract

본 개시의 일 실시예는, 열차 측위 장치를 제공한다. 본 장치는, 레일에 배치된 트랜스폰더 태그로부터 수집한 위치와 열차의 타코미터기로 측정한 차륜의 회전수에 기반하여 상기 열차의 위치를 측정하는 제 1 측위장치, 라이다 센서 및 고정밀 지도에 기반하여 상기 열차의 위치를 측정하는 제 2 측위장치 및 상기 제 1 측위장치를 통해 측정되는 제 1 위치와, 상기 제 2 측위장치를 통해 측정되는 제 2 위치의 가중평균을 기초로, 상기 열차의 최종 위치를 산출하는 컨트롤러를 포함하되, 상기 가중평균에서의 가중치는 상기 제2 측위장치의 위치 정확도에 해당하는 것을 특징으로 한다.

Description

열차의 위치를 측정하는 열차 측위 장치 및 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING POSITION OF TRAIN}
본 발명은 열차의 위치를 측정하는 열차 측위 장치 및 방법에 관한 것으로, 라이다 센서 및 고정밀 지도를 활용하여 측정된 열차의 위치 및 기존에 측정된 열차의 위치에 기반하여 열차의 위치를 보정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
종래의 열차 측위는 궤도회로 방식이 아닌 이동폐색 방식을 고려하여, 태그와 주행계 센서로부터 수신한 정보를 기반으로 계산된다. 그러나, 태그를 수신할 때 발생하는 위치오차와 주행계 센서에서 발생하는 오차로 인해 계산된 측위는 불확실할 수 있다.
태그를 수신할 때 발생하는 위치오차는 태그가 설치된 실제 위치와 기록된 위치의 차이에서 발생하거나, 태그의 송수신부가 통신하는 범위로부터 발생한다.
주행계 센서에서 발생하는 오차는 바퀴의 슬립(slip) 혹은 슬라이드(slide)로부터 발생하거나, 바퀴의 직경 오차로부터 발생할 수 있다.
따라서, 이러한 태그로부터 발생하는 위치오차와 주행계 센서에서 발생하는 슬립 혹은 슬라이드 오차를 줄일 수 있는 방안에 대한 연구가 필요한 실정이다.
본 개시는 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 라이다 센서 및 고정밀 지도를 활용하여 측정된 열차의 위치 및 기존에 측정된 열차의 위치에 기반하여 열차의 위치를 보정하는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 상기한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 이하의 설명으로부터 본 발명의 또 다른 기술적 과제들이 도출될 수 있다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 기술적 수단으로서, 본 개시의 제1 측면에 따른 실시예는, 열차 측위 장치를 제공한다. 본 장치는, 레일에 배치된 트랜스폰더 태그로부터 수집한 위치와 열차의 타코미터기로 측정한 차륜의 회전수에 기반하여 상기 열차의 위치를 측정하는 제 1 측위장치, 라이다 센서 및 고정밀 지도에 기반하여 상기 열차의 위치를 측정하는 제 2 측위장치 및 상기 제 1 측위장치를 통해 측정되는 제 1 위치와, 상기 제 2 측위장치를 통해 측정되는 제 2 위치의 가중평균을 기초로, 상기 열차의 최종 위치를 산출하는 컨트롤러를 포함하되, 상기 가중평균에서의 가중치는 상기 제2 측위장치의 위치 정확도에 해당하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 개시의 제2 측면에 따른 실시예는, 열차 측위 방법을 제공한다. 본 방법은, 상기 제1 측위장치가 레일에 배치된 트랜스폰더 태그로부터 수집한 위치와 열차의 타코미터기로 측정한 차륜의 회전수에 기반하여 상기 열차의 위치를 측정하는 단계, 상기 제2 측위 장치가 라이다 센서 및 고정밀 지도에 기반하여 상기 열차의 위치를 측정하는 단계 및 상기 컨트롤러가 상기 제 1 측위장치를 통해 측정되는 제 1 위치와, 상기 제 2 측위장치를 통해 측정되는 제 2 위치의 가중평균을 기초로, 상기 열차의 최종 위치를 산출하는 단계를 포함하되, 상기 가중평균에서의 가중치는 상기 제2 측위장치의 위치 정확도에 해당하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 열차의 위치를 보정하여 정확한 위치를 제공함에 따라 고정밀제어를 수행할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 열차 운전의 정밀도를 높이고, 노선의 선로 용량을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 효과들은 상술한 효과들로 제한되지 않으며, 이하의 기재로부터 이해되는 모든 효과들을 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열차 측위 장치와 이와 통신 연결된 열차 관제 장치를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 2 및 3은 도 1에 열차 측위 장치의 세부구성을 도시한 도면이다.
도 4는 도1에 열차 측위 장치의 다른 세부구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 위치 측위 방법의 순서를 도시한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 최종 위치를 산출하는 방법의 순서를 도시한 흐름도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 개시를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않는다. 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미로 해석되어야 한다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 추가적으로 갖는 것으로 해석되어야 하며, 별도로 정의되지 않는 한 매우 이상적이거나 제한적인 의미로 해석되지 않는다.
도면에서 본 개시를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 도면에 나타난 각 구성요소의 크기, 형태, 형상은 다양하게 변형될 수 있다. 명세서 전체에 대하여 동일/유사한 부분에 대해서는 동일/유사한 도면 부호를 붙였다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부" 등은 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여 되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉 또는 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결(접속, 접촉 또는 결합)"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결 (접속, 접촉 또는 결합)"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(구비 또는 마련)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 "포함(구비 또는 마련)"할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 나타내는 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용되며, 구성 요소들의 순서나 관계를 제한하지 않는다. 예를 들어, 본 개시의 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소도 제1구성 요소로 명명될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 단수 표현의 형태들은 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 표현의 형태들도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열차 측위 장치와 이와 통신 연결된 열차 관제 장치를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 열차 측위 장치(10)는 통신 네크워크를 통해 열차 관제 장치(20)와 연결될 수 있다.
열차 측위 장치(10)는 철도 차량에 탑재되는 것으로, 트랜스폰더 태그로부터 수집한 위치, 열차의 타코미터기로 측정한 차륜의 회전수, 라이다 센서와 고정밀 지도에 기반하여 열차의 위치를 측정한다. 이를 위해, 열차 측위 장치(10)는 제1 측위장치, 제2 측위장치 및 컨트롤러를 포함하고, 제1 측위장치가 측정한 열차의 제1 위치, 제2 측위장치가 측정한 열차의 제2 위치의 가중평균을 기초로 열차의 최종 위치를 산출하여 열차 관제 장치(20)에 송신할 수 있다. 제1 측위장치, 제2 측위장치 및 컨트롤러에 대한 자세한 설명은 도 3에서 후술될 것이다.
열차 관제 장치(20)는 서버 또는 컴퓨팅 장치로 구현될 수 있고, SaaS (Software as a Service), PaaS (Platform as a Service) 또는 IaaS (Infrastructure as a Service)와 같은 클라우드 컴퓨팅 서비스 모델에서 동작 할 수 있다.
열차 관제 장치(20)는 열차 측위 장치(10)로부터 보정되어 생성된 열차의 최종 위치, 제1 측위 장치가 측정한 제1 위치 및 제2 측위 장치가 측정한 제2 위치를 모두 수신할 수 있다. 열차 관제 장치(20)는 고정밀 제어 여부에 따라 열차의 제1 및 제2 위치 중 적어도 하나를 선택하여 열차를 관제할 수 있다. 예를 들어, 열차 관제 장치(20)는 고정밀 제어가 필요하지 않을 경우에는 제1 위치만을 사용하여 열차를 관제하고, 고정밀 제어가 필요할 경우에는 제1 및 제2 위치를 고려하여 산출된 최종 위치에 기반하여 열차를 관제할 수 있다.
도 2 및 3은 열차 측위 장치(10)의 세부구성을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 열차 측위 장치(10)는 통신 모듈(11), 메모리(12) 및 프로세서(13)를 포함할 수 있다.
통신 모듈(11)은 열차 측위 장치(10)에서 산출한 열차의 최종 위치를 열차 관제 장치(20)로 송신하고, 열차 관제 장치(20)로부터 관제 결과를 포함하는 관제 정보를 수신할 수 있다.
통신 모듈(11)은 다른 네트워크 장치와 유무선 연결을 통해 제어 신호 또는 데이터 신호와 같은 신호를 송수신하기 위해 필요한 하드웨어 및 소프트웨어를 포함하는 장치를 포함할 수 있다.
메모리(12)는 최종 위치 산출 프로그램을 저장한다. 메모리(12)는 전원이 공급되지 않아도 저장된 정보를 계속 유지하는 비휘발성 저장장치 및 저장된 정보를 유지하기 위하여 전력을 필요로 하는 휘발성 저장장치를 통칭하는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 메모리(12)는 데이터를 일시적 또는 영구적으로 저장하는 기능을 수행할 수 있고, 저장된 정보를 유지하기 위하여 전력이 필요한 휘발성 저장장치 외에 자기 저장 매체(magnetic storage media) 또는 플래시 저장 매체(flash storage media)를 포함할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
프로세서(13)는 최종 위치 산출 프로그램을 실행한다. 최종 위치 산출 프로그램의 명칭은 설명의 편의를 위해 설정된 것으로서, 명칭 그 자체가 프로그램의 기능을 제한하는 것은 아니며, 다양한 프로그램의 명칭으로 설정될 수 있다.
프로세서(13)는 열차 측위 장치(10)의 제1 측위장치(100)가 레일에 배치된 트랜스폰더 태그로부터 수집한 위치와 열차의 타코미터기로 측정한 차륜의 회전수에 기반하여 열차의 위치를 측정하도록 한다.
프로세서(13)는 열차 측위 장치(10)의 제2 측위장치(200)가 라이다 센서 및 고정밀 지도에 기반하여 열차의 위치를 측정하도록 한다.
프로세서(13)는 제2 측위장치(200)가 라이다 센서(201)를 통해 주변 환경 특징점을 추출하도록 할 수 있다. 프로세서(13)는 고정밀 지도와 주변 환경 특징점의 일치 정도를 계산하여 위치 정확도를 산출할 수 있다. 프로세서(13)는 위치 정확도를 고려하는 수학식 1에 기초하여 최종 위치를 산출할 수 있다.
[수학식 1]
이때, 는 위치 정확도이고, 는 제2 위치의 좌표이고, 은 제1 위치의 좌표이며, 는 위치 정확도에 따라 보정된 최종 위치의 좌표일 수 있다.
수학식 1을 참조하면, 프로세서(13)는 위치 정확도가 높게 측정된 경우에 컨트롤러(300)가 제1 위치보다 제2 위치에 가중치를 더 부여하도록 할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(13)는 위치 정확도가 0.5초과로 측정된 경우에 제1 위치보다 제2 위치에 가중치를 더 부여할 수 있다.
프로세서(13)는 열차 측위 장치(10)의 컨트롤러가 제1 측위장치(100)를 통해 측정되는 제1 위치와, 제2 측위장치(200)를 통해 측정되는 제2 위치의 가중평균을 기초로, 열차의 최종 위치를 산출하도록 한다. 여기서, 제1 및 제2 위치는 열차가 마지막으로 읽은 태그의 ID, 태그로부터 이동거리 및 태그를 기준으로 열차의 진행 방향에 대한 정보를 포함할 수 있다. 제2 위치는 절대 좌표를 고정밀 지도에서 노선과 태그의 절대 위치에 기반하여 상대 좌표 기반으로 좌표가 변환될 수 있다.
상술한 바와 같이, 프로세서(13)는 최종 위치 산출 프로그램을 실행하여 열차 측위 장치(10)를 제어할 수 있다. 이와 관련하여 구체적인 내용은 아래 도3에서 후술될 것이다.
도 3을 참조하면, 열차 측위 장치(10)는 제1 측위장치(100), 제2 측위장치(200) 및 컨트롤러(300)를 포함할 수 있다.
제1 측위장치(100)는 태그리더기(101) 및 타코미터기(102)를 포함할 수 있다. 태그리더기(101)는 레일에 배치된 태그를 읽을 수 있으며, 타코미터기(102)는 차륜의 회전수를 측정할 수 있다. 즉, 제1 측위장치(100)는 레일에 배치된 트랜스폰더 태그로부터 수집한 위치와 열차의 타코미터기(102)로 측정한 차륜의 회전수에 기반하여 열차의 위치를 측정한다.
예를 들어, 레일에 배치된 태그는 각각 ID를 가지고 있으므로 태그리더기(101)는 레일에 배치된 태그의 ID를 읽어 태그의 위치를 수집할 수 있고, 타코미터기(102)는 차륜의 회전수 및 미리 측정된 바퀴의 직경을 계산하여 열차의 이동거리를 산출할 수 있다. 이에 따라, 제1 측위장치(100)는 태그리더기(101)가 마지막으로 읽은 태그의 위치와 타코미터기(102)가 산출한 열차의 이동거리에 기반하여 열차의 위치를 측정할 수 있다.
제2측위장치(200)는 라이다 센서(201)와 데이터베이스(202)를 포함할 수 있다.
라이다 (LiDAR: Light Detection And Ranging) 센서(201)는 레이저를 이용해 물체까지의 거리를 측정하는 센서를 의미할 수 있다. 라이다 센서(201)는 촬영 대상 개체의 표면과 검출 범위에 레이저를 조사한 후 반사되는 신호를 분석해 거리 및 개체의 속성을 측정할 수 있다. 라이다 센서(201)는 단순 거리 측정뿐만 아니라 물체의 형상까지도 정밀하게 파악 할 수 있다. 즉, 제2 측위 장치(200)는 라이다 센서(201)를 이용하여 열차 주변의 환경을 측정할 수 있다.
데이터베이스(202)는 고정밀 지도를 저장하고 있을 수 있다. 여기서, 고정밀 지도는 센티미터(cm) 수준의 정밀도를 갖춘 3D 입체 지도일 수 있다.
제2 측위장치(200)는 라이다 센서(201) 및 고정밀 지도에 기반하여 열차의 위치를 측정할 수 있다. 예를 들어, 제2 측위장치(200)는 라이다 센서(201)를 이용하여 주변 환경을 측정하고, 측정된 주변 환경과 기저장되어 있는 고정밀 지도를 매핑시켜 현재의 위치를 측정할 수 있다.
이때, 제2 측위장치(200)가 측정한 제2 위치는 절대좌표일 수 있다. 반면, 제1 측위장치(100)가 측정한 제1 위치는 상대좌표이므로, 제2 측위장치(200)는 제2 위치의 좌표를 고정밀 지도의 노선과 태그의 위치를 기반하여 상대좌표로 변환할 수 있다. 예를 들어, 제2 측위장치(200)는 고정밀 지도 상에서의 노선과 태그의 절대위치를 기반으로 제2 위치가 열차가 마지막으로 읽은 태그의 ID, 태그로부터 이동거리 및 태그를 기준으로 열차의 진행 방향에 대한 정보를 포함하도록 변환할 수 있다.
컨트롤러(300)는 제1 측위장치(100)를 통해 측정되는 제1 위치와, 제2 측위장치(200)를 통해 측정되는 제2 위치의 가중평균을 기초로, 열차의 최종 위치를 산출할 수 있다. 여기서, 제2 위치는 상대좌표로 변환된 위치이고, 가중평균에서의 가중치는 제2 측위장치(200)의 위치 정확도에 해당할 수 있다.
컨트롤러(300)는 라이다 센서(201)를 통해 추출된 주변 환경 특징점을 수신할 수 있다. 컨트롤러(300)는 고정밀 지도와 주변 환경 특징점의 일치 정도를 계산하여 위치 정확도를 산출할 수 있다.
여기서, 위치 정확도는 0 내지 1의 값을 가지며, 추출된 주변 환경 특징점과 고정밀 지도의 일치 정도가 100%이면 위치 정확도는 1로 설정되고, 추출된 주변 환경 특징점과 고정밀 지도의 일치 정도가 40%이면 위치 정확도는 0.4로 설정될 수 있다.
컨트롤러(300)는 위치 정확도를 고려하는 수학식 1에 기초하여 최종 위치를 산출할 수 있으며, 수학식 1의 상세 내용은 앞서 설명한 바와 같다.
수학식 1은 위치 정확도, 제1 및 제2 위치에 기반하여 최종 위치를 계산할 수 있다. 이때, 제2 측위장치(200)로부터 측정된 제2 위치가 절대좌표일 경우에는 제1 측위장치(100)가 측정한 제1 위치는 상대좌표이므로, 컨트롤러(300)는 제2 위치의 좌표를 고정밀 지도의 노선과 태그의 위치를 기반하여 상대좌표로 변환할 수 있다. 즉, 제2 위치의 좌표 변환은 제2 측위장치(200) 및 컨트롤러(300) 중 적어도 하나로부터 변환될 수 있다.
도 4는 도1에 열차 측위 장치의 다른 세부구성을 도시한 도면이다.
도 4에 개시된 열차 측위 장치(10')는 도 3에 개시된 열차 측위 장치(10)와 동일하거나 유사하므로 자세한 설명은 생략될 것이다.
도 4를 참조하면, 열차 측위 장치(10')는 제1 측위장치(100), 제2 측위장치(200'), 컨트롤러(300) 및 데이터베이스(400)를 포함할 수 있다.
제1 측위장치(100)는 태그리더기(101) 및 타코미터기(102)를 포함하여, 레일에 배치된 트랜스폰더 태그로부터 수집한 위치와 열차의 타코미터기(102)로 측정한 차륜의 회전수에 기반하여 열차의 위치를 측정할 수 있다. 이때 측정된 위치는 제1 위치일 수 있다.
제2 측위장치(200')는 라이다 센서(201)를 포함할 수 있다. 제2 측위 장치(200')는 라이다 센서(201)를 이용하여 열차 주변의 환경을 측정할 수 있다.
제1 측위장치(100)는 라이다 센서(201)로부터 노선 주변의 구조물이나 선행 열차를 인식하여 열차의 주행 제어에 반영할 수 있다.
본 실시예는 정밀한 측위를 제공하지는 않을 수 있으나, 고정밀 지도를 생성하기 위한 전처리 과정이나, 측위를 위한 정합 과정을 생략하여 데이터 처리의 로드를 줄일 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 위치 측위 방법의 순서를 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 실시예에 따른 열차 측위 장치(10)를 이용한 방법이다. 아래에서 설명되는 열차 측위 방법의 각 단계들 및 세부 과정들은 상술한 열차 측위 장치(10) 또는 서버를 통해 구현될 수 있다. 따라서, 앞서 도1내지 4를 참조하여 설명한 실시예의 내용은 이하의 실시예에 동일하게 적용될 수 있으며, 상술한 설명과 중복되는 내용은 이하에서 생략하도록 한다.
열차 측위 방법은 제1 측위장치의 위치 측정 단계(S110), 제2 측정장치의 위치 측정 단계(S120) 및 열차의 최종 위치 산출 단계(S130)를 포함할 수 있다.
제1 측위장치의 위치 측정 단계(S110)는 제1 측위 장치가 레일에 배치된 트랜스폰더 태그로부터 수집한 위치와 열차의 타코미터기로 측정한 차륜의 회전수에 기반하여 열차의 위치를 측정하는 단계이다.
예를 들어, 레일에 배치된 태그는 복수개일 수 있으며 각각 ID를 가지고 있으므로, 태그리더기는 레일에 배치된 태그의 ID를 읽어 태그의 위치를 수집할 수 있고, 타코미터기는 차륜의 회전수 및 바퀴의 직경을 계산하여 열차의 이동거리를 산출할 수 있다. 이에 따라, 제1 측위장치(100)는 태그리더기가 마지막으로 읽은 태그의 위치와 타코미터기가 산출한 열차의 이동거리에 기반하여 열차의 위치를 측정할 수 있다.
제2 측정장치의 위치 측정 단계(S120)는 라이다 센서 및 고정밀 지도에 기반하여 열차의 위치를 측정하는 단계일 수 있다. 예를 들어, 제2 측정장치의 위치 측정 단계(S120)는 라이다 센서를 통해 열차 주변의 환경을 측정하고 측정된 열차의 주변 환경과 기저장된 고정밀 지도를 맵핑시켜 현재 열차의 위치를 측정할 수 있다.
열차의 최종 위치 산출 단계(S130)는 컨트롤러가 제1 측위장치를 통해 측정되는 제1 위치와, 제2 측위장치를 통해 측정되는 제2 위치의 가중평균을 기초로, 열차의 최종 위치를 산출하는 단계일 수 있다.
예를 들어, 열차의 최종 위치 산출 단계(S130)는 라이다 센서를 통해 추출된 주변 환경 특징점을 수신하고, 고정밀 지도와 주변 환경 특징점의 일치 정도를 계산하여 위치 정확도를 산출할 수 있다. 열차의 최종 위치 산출 단계(S130)는 산출된 위치 정확도를 기설정된 수학식 1에 대입하여 열차의 최종 위치를 산출할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 최종 위치를 산출하는 방법의 순서를 도시한 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 열차의 최종 위치를 산출하는 방법은 주변 환경 특징점 수신 단계(S131), 위치 정확도 산출 단계(S132) 및 최종 위치 산출 단계(S133)를 포함할 수 있다.
주변 환경 특징점 수신 단계(S131)는 제2 측위장치의 라이다 센서를 통해 추출된 주변 환경 특징점을 수신하는 단계일 수 있다.
위치 정확도 산출 단계(S132)는 고정밀 지도와 주변 환경 특징점의 일치 정도를 계산하여, 위치 정확도를 산출하는 단계일 수 있다. 예를 들어, 위치 정확도는 0 내지 1의 값을 가지며, 추출된 주변 환경 특징점과 고정밀 지도의 일치 정도가 100%이면 위치 정확도는 1로 설정되고, 추출된 주변 환경 특징점과 고정밀 지도의 일치 정도가 40%이면 위치 정확도는 0.4로 설정될 수 있다.
최종 위치 산출 단계(S133)는 위치 정확도를 고려하는 수학식 1에 기초하여 최종 위치를 산출하는 단계일 수 있다. 여기서, 수학식 1은 일 수 있다. 여기서, 는 위치 정확도이고, 는 제2 위치의 좌표이고, 은 제1 위치의 좌표이며, 는 위치 정확도에 따라 보정된 최종 위치의 좌표일 수 있다. 이와 같이, 위치 정확도가 높을 경우에는 제1 위치보다 제2 위치에 더 많은 가중치를 부여할 수 있다.
다만, 제2 위치는 절대좌표이고 제1 위치는 상대좌표일 수 있다. 이에 따라 위치 정확도 산출 단계(S132) 및 최종 위치 산출 단계(S133) 중 하나의 단계에서, 제2 위치의 좌표를 고정밀 지도의 노선과 태그의 위치를 기반하여 상대좌표로 변환할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다.
본 발명의 방법 및 시스템은 특정 실시예와 관련하여 설명되었지만, 그것들의 구성 요소 또는 동작의 일부 또는 전부는 범용 하드웨어 아키텍쳐를 갖는 컴퓨터 시스템을 사용하여 구현될 수 있다.
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 상기 상세한 설명보다는 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, 10' : 열차 측위 장치
20 : 열차 관제 장치
100 : 제1 측위장치
200, 200' : 제2 측위장치
300 : 컨트롤러
400 : 데이터베이스

Claims (12)

  1. 열차 측위 장치에 있어서,
    레일에 배치된 트랜스폰더 태그로부터 수집한 위치와 열차의 타코미터기로 측정한 차륜의 회전수에 기반하여 상기 열차의 위치를 측정하는 제 1 측위장치;
    라이다 센서 및 고정밀 지도에 기반하여 상기 열차의 위치를 측정하는 제 2 측위장치; 및
    상기 제 1 측위장치를 통해 측정되는 제 1 위치와, 상기 제 2 측위장치를 통해 측정되는 제 2 위치의 가중평균을 기초로, 상기 열차의 최종 위치를 산출하는 컨트롤러를 포함하되,
    상기 가중평균에서의 가중치는 상기 제2 측위장치의 위치 정확도에 해당하는 것인, 열차 측위 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 제2 측위장치의 라이다 센서를 통해 추출된 주변 환경 특징점을 수신하고, 상기 고정밀 지도와 상기 주변 환경 특징점의 일치 정도를 계산하여, 상기 위치 정확도를 산출하며, 상기 위치 정확도를 고려하는 수학식 1에 기초하여 상기 최종 위치를 산출하는 것인, 열차 측위 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 수학식 1은,
    이고,
    상기 는 위치 정확도이고, 는 상기 제2 위치의 좌표이고, 은 상기 제1 위치의 좌표이며, 는 상기 위치 정확도에 따라 보정된 상기 최종 위치의 좌표인, 열차 측위 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 위치 정확도가 높게 측정된 경우에 상기 제1 위치보다 상기 제2 위치에 가중치를 더 부여하는, 열차 측위 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 위치는 상기 열차가 마지막으로 읽은 태그의 ID, 상기 태그로부터 이동거리 및 상기 태그를 기준으로 열차의 진행 방향을 포함하는 것인, 열차 측위 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 위치는 절대 좌표를 상기 고정밀 지도 데이터 상에서 노선과 태그의 절대 위치에 기반하여 상대 좌표 기반의 좌표로 변환되고,
    상기 제2 위치는 열차가 마지막으로 읽은 상기 태그의 ID, 상기 태그로부터 이동거리 및 상기 태그를 기준으로 상기 열차의 진행방향을 포함하는 것인, 열차 측위 장치.
  7. 제1 측위장치, 제2 측위장치 및 컨트롤러를 포함하는 열차 측위 장치에 의해 수행되는 열차 측위 방법에 있어서,
    a) 상기 제1 측위장치가 레일에 배치된 트랜스폰더 태그로부터 수집한 위치와 열차의 타코미터기로 측정한 차륜의 회전수에 기반하여 상기 열차의 위치를 측정하는 단계;
    b) 상기 제2 측위 장치가 라이다 센서 및 고정밀 지도에 기반하여 상기 열차의 위치를 측정하는 단계; 및
    c) 상기 컨트롤러가 상기 제 1 측위장치를 통해 측정되는 제 1 위치와, 상기 제 2 측위장치를 통해 측정되는 제 2 위치의 가중평균을 기초로, 상기 열차의 최종 위치를 산출하는 단계를 포함하되,
    상기 가중평균에서의 가중치는 상기 제2 측위장치의 위치 정확도에 해당하는 것인, 열차 측위 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 c) 단계는,
    c-1) 상기 제2 측위장치의 라이다 센서를 통해 추출된 주변 환경 특징점을 수신하는 단계;
    c-2) 상기 고정밀 지도와 상기 주변 환경 특징점의 일치 정도를 계산하여, 상기 위치 정확도를 산출하는 단계; 및
    c-3) 상기 위치 정확도를 고려하는 수학식 1에 기초하여 상기 최종 위치를 산출하는 단계를 더 포함하는 것인, 열차 측위 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 수학식 1은,
    이고,
    상기 는 위치 정확도이고, 는 상기 제2 위치의 좌표이고, 은 상기 제1 위치의 좌표이며, 는 상기 위치 정확도에 따라 보정된 상기 최종 위치의 좌표인, 열차 측위 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 c) 단계는,
    상기 위치 정확도가 높게 측정된 경우에 상기 제1 위치보다 상기 제2 위치에 가중치를 더 부여하는 단계를 더 포함하는 것인, 열차 측위 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 제1 위치는 상기 열차가 마지막으로 읽은 태그의 ID, 상기 태그로부터 이동거리 및 상기 태그를 기준으로 열차의 진행 방향을 포함하는 것인, 열차 측위 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 제2 위치는 절대 좌표를 상기 고정밀 지도 데이터 상에서 노선과 태그의 절대 위치에 기반하여 상대 좌표 기반의 좌표로 변환되고,
    상기 제2 위치는 열차가 마지막으로 읽은 상기 태그의 ID, 상기 태그로부터 이동거리 및 상기 태그를 기준으로 상기 열차의 진행방향을 포함하는 것인, 열차 측위 방법.
KR1020220137068A 2022-10-24 2022-10-24 열차의 위치를 측정하는 열차 측위 장치 및 방법 KR20240056944A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220137068A KR20240056944A (ko) 2022-10-24 2022-10-24 열차의 위치를 측정하는 열차 측위 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220137068A KR20240056944A (ko) 2022-10-24 2022-10-24 열차의 위치를 측정하는 열차 측위 장치 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240056944A true KR20240056944A (ko) 2024-05-02

Family

ID=91071620

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220137068A KR20240056944A (ko) 2022-10-24 2022-10-24 열차의 위치를 측정하는 열차 측위 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20240056944A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105522988B (zh) 车辆导向系统、车辆定向的方法和安检车辆
CN109407073B (zh) 反射值地图构建方法和装置
CN110426051A (zh) 一种车道线绘制方法、装置及存储介质
JP6986936B2 (ja) 車両制御システム
US11796324B2 (en) Vehicle control device
CN112455502B (zh) 基于激光雷达的列车定位方法及装置
US20210001902A1 (en) Train position estimation device
CN115494533A (zh) 车辆定位方法、装置、存储介质及定位系统
CN115743240A (zh) 一种列车定位方法、系统、存储介质及电子设备
US20200249695A1 (en) Method for localizing a vehicle
CN115900730A (zh) 一种自动驾驶车辆三维点云定位方法、装置及存储介质
JP2023095904A (ja) 自己位置推定装置
JP2020003463A (ja) 自車位置推定装置
US11215459B2 (en) Object recognition device, object recognition method and program
WO2022151011A1 (zh) 一种定位方法、装置和车辆
US8521344B2 (en) System and method for generating a route navigation database
KR20240056944A (ko) 열차의 위치를 측정하는 열차 측위 장치 및 방법
CN113306559A (zh) 在路形估计中对于垂直道路曲度的补偿
CN114127511A (zh) 用于辅助至少部分自动的车辆控制的方法和通信系统
JP6893984B2 (ja) 車両周辺のレーダシグネチャに基づいて車両の正確な位置を決定するための方法および装置
CN113566834A (zh) 定位方法、定位装置、车辆和存储介质
CN110647591A (zh) 用于测试矢量地图的方法和装置
CN111801549A (zh) 用于选择出车辆的可能位置的有限或空假设集合的方法
CN114812447B (zh) 地形面积计量方法及电动车辆
KR20200065144A (ko) 객체 인식을 이용한 정밀 지도 자동 검수 장치 및 방법