WO2021107443A1 - 액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템 및 검지 방법 - Google Patents

액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템 및 검지 방법 Download PDF

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최승환
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Abstract

지면에 매설된 볼라드의 상승 높이를 자동으로 제어하는 액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템 및 검지 방법에 관한 것으로, 지면의 상하부로 승강 가능하도록 설치된 다수의 능동 볼라드, 상기 다수의 능동 볼라드의 승강을 구동하는 구동부, 상기 능동 볼라드의 전방영역에서 접근하는 이동체를 감지하는 광학빔 센서부, 상기 광학빔 센서부의 출력을 이용하여 이동체의 종류, 접근 거리, 이동 속도, 이동 궤적 중 적어도 어느 하나의 정보를 획득하고, 상기 획득된 정보에 따라 상기 구동부의 작동을 제어하는 제어 모듈을 포함하는 구성을 마련하여, 진입차량 검지 시스템을 저렴한 비용으로 또한, 고속으로 실행할 수 있다.

Description

액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템 및 검지 방법
본 발명은 액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템 및 검지 방법에 관한 것으로, 특히 무회전식 위상배열 광학빔 라이다(LIDAR) 센서를 이용하여 전방에서 접근하는 이동체(또는 차량)의 거리, 속도, 이동 궤적 등을 감지하고 그 결과에 따라 지면에 매설된 볼라드(bollard)의 상승 높이를 자동으로 제어하는 액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템 및 검지 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 차량 진입 차단물인 볼라드는 통상 경계석이나 인도, 횡단보도 등에 설치되는 차량 진입 방지석으로, 단순히 돌이나 기타 재료로 도로의 가장자리에 매설해 놓거나 인도 위에 매설하여 세워 놓는 것에서 발전하여 다양한 형상 및 용도로 생산 사용되고 있다.
즉, 공원이나 광장, 인구 밀집지역 또는 보도 등에 차량의 진입을 차단하거나 주차를 금지하고 보행자를 보호하기 위하여 소정의 간격으로 볼라드가 설치되며, 이러한 볼라드는 주로 원통형으로 충격에 강한 금속이나 대리석을 절단하여 이용하고 있으며, 지면으로부터 소정의 높이만큼 돌출되도록 기둥형으로 형성되어 고정 설치된다. 예를 들어, 차량의 통행이 통제되는 지역의 초입에 소정의 간격을 갖도록 다수개의 볼라드를 설치하여 보행자를 보호하도록 하거나 폭이 넓은 보도에 차량을 주차하는 것을 방지하기 위하여 설치된다.
한편, 최근에는 볼라드가 차량의 통행 및 주차 방지 외에 공공건물 등에서 폭탄테러 차량의 진입을 방지하기 위한 대테러 방지용으로 장착되기도 한다.
그러나 이와 같은 볼라드는 지면으로부터 소정의 높이만큼 돌출되도록 형성되어 고정 설치되기 때문에 평상시 차량 및 보행자의 통행에 방해가 되는 문제점이 있을 뿐만 아니라 설치위치에 제약이 발생되어 테러 방지용으로 사용하는 것이 어려워 폭탄테러 차량의 건물 진입을 완벽하게 막을 수 없다는 문제점이 있었다.
즉. 종래 보행자 안전을 위하여 도로와 인도의 경계상에 설치되던 고정식 볼라드 장치의 경우, 시각장애인 또는 노약자와 같은 교통 약자의 충돌에 의한 부상을 야기하는 문제점이 있었다. 또한, 이를 해결하기 위한 자동식 볼라드 시스템의 경우에도 단순히 이동체의 접근 여부만을 감지하는 방식이기 때문에 차량과 사람을 구분하여 볼라드의 승강을 제어할 수 없는 문제점이 있었다.
이러한 기술의 일 예가 하기 특허문헌 1 내지 3 등에 개시되어 있다.
예를 들어, 대한민국 공개특허공보 제2015-0126092호(2015.11.11 공개, 특허문헌 1)에는 차량의 진입을 감지하는 센서부, 상기 센서부에서 차량의 진입이 감지되는 경우에 지상으로 돌출되어 진입차량의 진행을 막는 볼라드, 상기 센서부의 감지신호에 따라 진입하는 차량의 속도를 판단하고 상기 볼라드의 동작 타이밍을 결정하는 마이컴 및 상기 마이컴의 제어신호에 따라 상기 볼라드를 지상으로 돌출시키는 구동부, 관리자의 선택에 따라 상기 마이컴으로 긴급신호를 송신하여 상기 볼라드가 동작되도록 하는 제어신호 입력부를 포함하는 차량테러 방지용 봉타입 볼라드 장치에 대해 개시되어 있다.
또 대한민국 등록특허공보 제10-1146608호(2012.05.03 등록, 특허문헌 2)에는 틀 역할을 하는 볼라드 케이스, 상기 볼라드 케이스의 상하 이동이 가능하도록 구동하는 모터, 상기 모터를 지지하는 역할을 하는 브래킷, 상기 모터의 구동에 의해 상기 볼라드 케이스를 상하 이동시키는 볼스크류 샤프트 및 볼스크류 너트로 이루어진 볼스크류, 진입 가능한 차량을 식별하는 차량식별 감지부, 상기 볼라드 케이스 주위의 물체를 감지하도록 상기 볼라드 케이스 상부에 형성된 물체감지 센서부 및 상기 차량식별 감지부와 물체감지 센서부의 감지 여부에 따라 상기 볼라드 케이스를 상하 방향으로 이동시키도록 상기 모터의 구동을 제어하는 제어 모듈를 포함하는 상하이동이 가능한 전동식 자동 볼라드에 대해 개시되어 있다.
한편, 대한민국 등록특허공보 제10-1721186호(2017.03.23 등록, 특허문헌 3)에는 지면에 매설되는 지지부, 상기 지지부와 연결되고 상기 지면으로부터 미리 설정된 높이만큼 상하 구동하는 구동부 및 상기 구동부의 구동을 제어하는 제어 모듈를 포함하고, 상기 지지부는 하부판, 상기 하부판과 수직인 제1방향으로 길게 뻗은 제1 가이드 레일과 제2 가이드 레일, 상기 하부판과 평행이며 제1 관통 홀과 제2 관통 홀을 포함하는 상부판을 포함하고, 상기 구동부는 모터, 볼스크류, 샤프트와 상기 제1 가이드 레일 및 제2 가이드 레일을 따라 상하 이동하는 구동판, 제1 구동 지지축과 제2 구동 지지축 및 실린더를 포함하는 자동 볼라드에 대해 개시되어 있다.
상술한 바와 같은 특허문헌 1에 개시된 기술에서는 센서부에서 그 진입상태를 감지하고, 감지신호를 마이컴으로 제공하고, 그 후 제2 센서가 그 감지신호를 마이컴으로 제공하는 구조로서, 상기 특허문헌 1에 개시된 기술에서는 이동체의 종류, 접근 거리, 이동 속도, 이동 궤적을 판단할 수가 없다는 문제가 있었다.
또 상기 특허문헌 2에서는 센서의 감지 결과에 따라 볼라드의 승강을 자동으로 제어하는 기술이 개시되어 있지만, 상기 특허문헌 2에서도 이동체의 종류, 접근 거리, 이동 속도, 이동 궤적을 판단할 수가 없고, 이에 따라 볼라드의 승강을 제어하는 기술에 대해 개시되어 있지 않았다.
한편, 특허문헌 3에 개시된 기술에서는 긴급 상황이 발생했을 경우, 볼라드가 상하로 구동하여 소방차량이나 구급차 등의 통행이 가능한 자동 볼라드로서, 식별 감지부가 진입이 허락된 차량에 RFID 태크를 구비하고 식별 감지부를 RFID 판독기로 구성하여 RFID 태크를 구비한 차량을 감지하는 기술에 대해 개시되어 있지만, 긴급 차량에 RFID 태크를 각각 부착하여야 하므로, 이를 실현하기 위한 비용이 증가한다는 문제가 있었다.
또한, 국내외 지속적으로 발생하고 있는 테러 방지 및 국민의 생명과 안전을 확보하고, 주요시설의 방호수단을 구축하기 위하여 정부는 테러방지법 입법화를 구축하고, 도로용 대테러기구 및 안전기구들은 국제기준에 의한 충격시험을 실시해야 하나, 중소규모 볼라드 공급기업에서 자력으로 시험평가 및 신뢰성을 확보하는 것은 현실적으로 불가하다는 문제도 있었다.
또 포인트 레이저는 거리정보만 검출되어 전방에서 접근하는 차량 검출이 곤란하고, CCTV는 직사 및 반사광에 의해 인식률이 저하되며, 적외선 센서는 정지상태의 물체 감지가 어렵고, 환경적 요인으로 실외 적용이 제한적인 문제도 있었다.
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 고정식 다채널 광학 빔 센서를 이용하여 고가의 레이더 시스템과 유사하게 전방 이동체의 종류(차량 또는 사람), 이동 속도, 이동 궤적을 판단하고, 판단 결과에 따라 볼라드의 승강을 단계적으로 제어할 수 있는 액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템 및 검지 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 환경적 요인에 강인하고, 검지 정밀도 높은 다중 광학빔 센서를 이용하여 테러 방지와 주요 보안시설물 침투목적으로 접근하는 차량을 단계적으로 검지하여 경고하고 볼라드의 높이를 제어할 수 있는 액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템 및 검지 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 접근차량의 유형(차량크기, 속도, 거리)에 따라 볼라드의 높이를 제어하여 효율적으로 접근차량의 진입을 통제할 수 있는 액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템 및 검지 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템은 지면의 상하부로 승강 가능하도록 설치된 다수의 능동 볼라드, 상기 다수의 능동 볼라드의 승강을 구동하는 구동부, 상기 능동 볼라드의 전방영역에서 접근하는 이동체를 감지하는 광학빔 센서부, 상기 광학빔 센서부의 출력을 이용하여 이동체의 종류, 접근 거리, 이동 속도, 이동 궤적 중 적어도 어느 하나의 정보를 획득하고, 상기 획득된 정보에 따라 상기 구동부의 작동을 제어하는 제어 모듈을 포함하며, 상기 광학빔 센서부는 병렬로 배열된 복수의 채널로 구성되고, 각각의 채널은 서로 위상차를 가지는 광학빔 신호를 송신하는 송신모듈과 상기 이동체의 표면에서 반사된 상기 광학빔 신호의 반사신호를 수신하는 수신모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템에서, 상기 제어 모듈은 일시정지된 물체 및 다가오는 전방물체를 동시에 검지하기 위하여 수신된 반사신호의 샘플링 주기마다 각 채널별로 노이즈를 포함한 점 정보의 광학적 신호를 선분정보로 변환하고, 선분 형태로 감지된 반사신호를 일정 시간 동안 누적시켜 얻어지는 채널별 반사신호 면적정보를 이용하여 상기 반사신호의 전체 면적정보를 구하고, 상기 전체 면적정보를 미리 저장된 데이터베이스의 정보에 따라 상기 이동체의 종류에 관한 정보를 획득하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템에서, 상기 제어 모듈은 반사신호 면적정보가 얻어진 채널 중 서로 인접하는 채널에 대하여 이동체의 접근 거리 차이를 산출하고, 산출된 접근 거리 차이가 미리 정해진 설정 값 이하인 인접 채널의 반사신호 면적정보를 합산하여 상기 반사신호의 전체 면적정보를 구하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템에서, 상기 제어 모듈은 이동체의 종류, 접근 거리, 이동 속도, 이동 궤적 중 적어도 어느 하나의 정보에 대응하여 미리 정해진 방식에 따라 상기 능동 볼라드의 승강 여부 또는 승강 높이를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템에서, 상기 데이터베이스에는 대형 트럭, 버스, 소형 차량, 사람 및 애완동물의 종류에 대한 정보, 대형 트럭, 버스, 소형 차량, 사람 및 애완동물의 크기에 대한 정보 및 거리에 따른 대형 트럭, 버스, 소형 차량, 사람 및 애완동물의 면적정보에 대한 정보가 저장되고, 상기 제어 모듈은 상기 데이터베이스에 저장된 정보에 따라 상기 이동체를 대형 트럭, 버스, 소형 차량, 사람 및 애완동물 중의 어느 하나로 판단하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템에서, 상기 제어 모듈에서 검지된 이동체의 종류가 대형 트럭, 버스 또는 소형 차량이고, 상기 능동 볼라드가 상승하면, 상기 이동체에 대해 경보를 발생하고 상기 이동체를 촬영하는 검지 경보부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템에서, 상기 검지 경보부는 차량의 진입 거리에 따라 4 단계의 경적 및 경보 신호를 출력하고, 상기 능동 볼라드는 상기 4 단계의 경보 신호에 대응하여 3 단계로 상승하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템에서, 상기 광학빔 센서부는 위상차를 상이하게 광학빔을 생성하여 송신한 후 반사된 신호에서 면적정보를 획득할 수 있도록 16개의 수신채널을 구비한 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템에서, 차량의 진입부에 마련되어 상기 능동 볼라드를 향해 진입하는 차량을 감지하는 제1 감지부, 차량 통행 영역에서 후속차량이 볼라드에 충돌하는 것을 방지하도록 차량 사이의 간격을 감시하는 제2 감지부, 상기 능동 볼라드의 상승 상태와 차량의 볼라드 통과 중 상태를 감지하는 제3 감지부, 상기 능동 볼라드의 통과완료 상태를 감지하는 제4 감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템에서, 상기 제1 감지부 및 광학빔 센서부에서의 감지 신호에 따라 이동체의 속도를 판단하는 이동체 속도 판단부, 상기 광학빔 센서부에서의 감지 신호와 상기 데이테베이스에 저장된 정보에 따라 이동체의 종류를 판단하는 이동체 종류 판단부, 후속 차량의 추돌 및 상기 능동 볼라드와의 충돌방지를 위해 상기 제2 감지부부터 제4 감지부에서 진입하는 차량의 이동 위치를 판단하는 차량 이동 상태 판단부를 포함하고, 상기 제어 모듈은 액티브 볼라드용 차량의 이동상태 감지 및 후속차량 볼라드 충돌방지하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 광학빔 센서를 이용한 전방물체 감지장치는 병렬로 배열된 복수의 채널로 구성되고, 각각의 채널은 서로 위상차를 가지는 광학빔 신호를 송신하여 이동체의 표면에서 반사된 상기 광학빔 신호의 반사신호를 수신함으로써 전방영역에서 접근하는 이동체를 감지하는 광학빔 센서부, 상기 광학빔 센서부의 출력을 이용하여 상기 이동체의 종류, 접근 거리, 이동 속도, 이동 궤적 중 적어도 어느 하나의 정보를 획득하는 제어 모듈를 포함하고, 상기 제어 모듈은 일시정지된 물체 및 다가오는 전방물체를 동시에 검지하기 위하여 수신된 반사신호의 샘플링 주기마다 각 채널별로 선분 형태로 감지된 반사신호를 일정 시간 동안 누적시켜 얻어지는 채널별 반사신호 면적정보를 이용하여 상기 반사신호의 전체 면적정보를 구하고, 상기 전체 면적정보를 미리 저장된 데이터베이스에서 검색하여 상기 이동체의 종류에 관한 정보를 획득하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 액티브 볼라드용 진입차량 검지 방법은 (a) 이동체를 감지하는 광학빔 센서부로 이동체의 종류, 접근 거리, 이동 속도, 이동 궤적 중의 적어도 어느 하나를 감지하여 판단하는 단계, (b) 상기 단계 (a)에서의 감지 결과 이동체가 차량인 경우, 상기 접근 거리에 대응하여 경적 또는 경보 신호(lamp)를 출력하는 단계, (c) 상기 단계 (b)에서의 경적 또는 경보 신호에 동기하여 능동 볼라드를 승강시키는 단계를 포함하고, 상기 단계 (a)에서 이동체의 감지 및 판단은 상기 광학빔 센서부에서 감지된 이동체의 선분 정보를 제어 모듈에서 단위 시간당 선분의 누적에 의해 생성된 면적정보를 이용하여 판단하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 액티브 볼라드용 진입차량 검지 방법에서, 상기 단계 (b)에서의 경적 또는 경보 신호 출력 및 상기 단계 (c)에서의 능동 볼라드 승강은 상기 면적정보에 의해 판단된 대형 트럭, 버스, 소형 차량, 사람 및 애완동물에 관한 정보에 대응하고, 사전에 정의된 거리영역에서 정의된 속도 이상으로 접근 시 볼라드의 높이를 단계별로 제어하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템 및 검지 방법에 의하면, 다중광학빔 라이다 센서를 이용하여 이동체의 거리, 속도, 이동 궤적 등을 감지하고 그 결과에 따라 지면에 매설된 볼라드의 상승 높이를 자동으로 제어하므로, 진입차량 검지 시스템을 저렴한 비용으로 실현할 수 있다는 효과가 얻어진다.
또 본 발명에 따른 액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템 및 검지 방법에 의하면, 이동체에 대해 면적정보로만 대형 트럭, 버스, 소형 차량, 사람 및 애완동물의 종류를 판단하므로, 시스템의 운영을 고속으로 실행할 수 있다는 효과가 얻어진다.
도 1은 본 발명에 따른 액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템의 적용 상태를 나타내는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템의 블록도,
도 3은 도 2에 도시된 제어 모듈의 구성을 나타내는 블록도,
도 4는 진입하는 차량에 대한 경적 또는 경보 신호의 출력의 일 예를 나타내는 도면,
도 5는 도 4에 도시된 바와 같은 경적 또는 경보 신호의 출력에 대응하여 구동 제어부에서 능동 볼라드의 승강 상태를 제어하기 위한 도면,
도 6은 도 1에 도시된 능동 볼라드의 작동을 설명하기 위한 도면,
도 7은 도 2에 도시된 광학빔 센서부에 마련된 수신모듈의 구성을 설명하기 위한 도면,
도 8은 본 발명에 적용되는 이동체로서 대형 트럭, 버스, 소형 차량, 사람의 일 예를 나타내는 사진,
도 9는 본 발명에 따른 액티브 볼라드용 진입차량 검지 과정을 설명하기 위한 흐름도,
도 10은 도 2에 도시된 제어 모듈에서 이동체 반사신호의 전체 면적을 구하는 방식을 설명하기 위한 도면,
도 11은 도 2에 도시된 제어 모듈에서 반사신호 전체 면적(인접 채널 간 연관성 분석 및 누적면적 산출방법)의 산출을 설명하기 위한 도면,
도 12는 도 2에 도시된 광학빔 센서부에서 다채널 광학빔을 이용한 이동체 동시감지 및 감지 방식을 설명하기 위한 도면,
도 13은 본 발명에 따른 액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템에서 차량 접근상태의 감지 특성의 시험 결과를 나타내는 도면,
도 14는 본 발명에 따른 액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템에서 사람 접근상태의 감지 특성의 시험 결과를 나타내는 도면.
본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.
본원에서 사용하는 용어 "라이다(LIDAR)"는 예를 들어 레이저를 발사하여 산란되거나 반사되는 레이저가 돌아오는 시간과 강도, 위상의 변화, 편광 상태의 변화 등으로부터 측정 대상물의 거리와 농도, 속도, 형상 등 물리적 성질을 측정하는 기법을 사용하는 장치를 의미한다. 또 본 발명에서 사용하는 용어 "능동 볼라드"는 지면의 상하부로 승강 가능하도록 설치된 볼라드를 의미한다.
본 발명에 따른 액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템 및 검지 방법은 수평 방향으로 병렬로 배열된 다채널(예를 들어, 16 ch) 광학빔 센서를 이용하여 각 채널별로 위상차가 상이한 신호(광학빔)를 송신한 후, 이동체의 표면에서 반사된 신호를 각 채널에서 수신하여 전방의 이동체를 감지하는 방식을 적용한다.
또 본 발명에 따른 액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템 및 검지 방법에서는 다채널 광학빔 센서의 경우 수신된 반사신호의 샘플링 주기마다 각 채널별로 점 정보로 검출하고, 이 점 정보에 관한 노이즈를 포함하여 시간의 경과에 따른 선분 정보로 변환하며, 선분 정보를 일정 시간 동안 누적시켜 이동체에서 반사된 신호의 전체 면적을 구하고, 상기 전체 면적을 이용하여 이동체의 종류(대형 트럭, 버스, 소형 차량, 사람 및 애완동물), 접근 거리, 이동 속도, 이동 궤적 등을 판단함으로써 고가의 레이더 장치와 동일한 기능을 수행할 수 있다.
이에 따라 다채널 광학빔 센서의 감지 결과(대형 트럭, 버스, 소형 차량, 사람 및 애완동물인지 여부, 이동 속도와 이동 궤적이 비정상적인지 여부 등)에 따라 감시 영역에 설치된 능동 볼라드의 승강 여부 및 승강 높이를 단계적으로 제어할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템 및 검지 방법에서는 다중 광학빔 센서를 이용하여 주요 시설물 출입지역의 도로 또는 전방 안전영역에 존재하는 검출대상 물체(진입차량 또는 침투인원)에서 반사되어 돌아오는 노이즈를 포함한 점 정보의 광학적 신호를 선분정보로 변환하고, 이를 누적하여 면적정보를 생성하여 크기와 형상 정보를 획득하고, 데이터베이스에 저장된 정보와 비교하여 이동체의 접근을 검출한다.
한편, 접근하는 차량의 속도 및 거리에 따른 단계별 경보를 위하여 무회전식 광학빔 센서모듈(16채널 x 3도 = 48도)을 위상차가 상이하게 하여 송신된 광학빔의 반사된 신호를 내장된 16개의 광학빔 수신센서 채널을 통해서 수신되는 정보를 이용, 접근하는 차량을 검지하고 예를 들어, 가시(신호등), 가청(사이렌) 방법으로 경보한다.
이하, 본 발명에 따른 실시 예를 도면에 따라서 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템의 적용 상태를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템의 블록도 이고, 도 3은 도 2에 도시된 제어 모듈의 구성을 나타내는 블록도 이다.
본 발명에 따른 액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 지면의 상하부로 승강 가능하도록 설치된 다수의 능동 볼라드(10), 상기 다수의 능동 볼라드(10)의 승강을 구동하는 구동부(100), 상기 능동 볼라드(10)의 전방영역에서 접근하는 이동체를 감지하는 광학빔 센서부(300), 상기 이동체의 위치 상태를 감지하는 제1 내지 제4 감지부(31~34), 상기 광학빔 센서부(300)의 출력을 이용하여 이동체의 종류, 접근 거리, 이동 속도, 이동 궤적 중 적어도 어느 하나의 정보를 획득하고, 상기 획득된 정보에 따라 상기 구동부의 작동을 제어하는 제어 모듈(400), 상기 이동체에 대한 정보가 저장된 데이터베이스(500), 상기 제어 모듈(400)에서 검지된 이동체의 종류가 대형 트럭, 버스 또는 소형 차량이고, 상기 능동 볼라드(10)가 상승하면 상기 이동체에 대해 경보를 발생하고 상기 이동체를 촬영하는 검지 경보부(41)를 포함한다.
본 발명에 따른 액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 차량 또는 사람이 통행할 수 있는 도로상에 장착되며, 능동 볼라드(10)는 예를 들어, 경비 초소에 인접하여 도로상에 장착된다. 도 1에서는 능동 볼라드(10)가 3개 마련된 구조를 나타내었지만, 이에 한정되는 것은 아니고 도로의 폭에 따라 4개 이상 장착될 수 있다. 또 도 1에서는 1열로 3개가 마련된 구조를 나타내었지만, 차량의 진입을 보다 확실하게 차단하기 위해 2열 또는 지그재그 형식으로 다수 열로 마련될 수도 있다.
또 상기 능동 볼라드(10)에 인접하여 인도 상에 제어함(20)이 마련되고, 이 제어함(20)에는 구동부(100) 및 제어 모듈(400) 등의 기능이 내장된다.
한편, 차도와 인도를 구분하기 위해 인도 상에는 도 1에 도시된 바와 같이, 일정 간격으로 다수의 고정 볼라드(30)가 장착된다. 이 다수의 고정 볼라드에는 차량의 진입 위치에 따라 차량의 위치를 감지하도록 순차적으로 제1 감지부(31), 제2 감지부(32), 제3 감지부(33), 제4 감지부(34)가 마련되고, 예를 들어 경비 초소에 인접한 차량 진입 위치에는 신호등(40)이 마련되고, 이 신호등(40)에는 검지 경보부(41)가 장착될 수 있다.
상기 제1 감지부(31), 제2 감지부(32), 제3 감지부(33) 및 제4 감지부(34)에는 초음파 센서가 마련되고, 검지 경보부(41)에는 경적 또는 경보 신호를 출력하는 경보 발생 수단, 카메라를 구비한 촬영 수단이 장착되며, 광학빔 센서부(300)가 마련될 수도 있다.
상기 제1 감지부(31)는 도 1에 도시된 바와 같이, 이동체, 예를 들어 대형 트럭, 버스, 소형 차량과 같은 차량의 진입부(S1)에 마련되어 능동 볼라드(10)를 향해 진입하는 차량인가 확인하기 위해 마련되고, 제2 감지부(32)는 차량 통행 영역(S2)에서 후속차량이 볼라드에 충돌하는 것을 방지하도록 차량 사이의 간격을 확인하기 위해 마련되며, 제3 감지부(33)는 영역(S3)에서 능동 볼라드(10)의 상승 상태와 차량의 볼라드 통과 중 상태를 감지하기 위해 마련되며, 제4 감지부(34)는 영역(S4)에서 능동 볼라드(10)의 통과완료 상태를 확인하기 위해 마련된다.
또 상기 검지 경보부(41)는 차량의 이동 상태에 따라, 예를 들어 제1 감지부부터 제4 감지부(31~34)에서 감지된 정보에 따라 상이한 경보음을 출력하여 경비 초소에 있는 관리자에게 차량의 이동 상태를 인지하게 할 수 있다. 또한, 상기 검지 경보부(41)는 차량의 이동 상태에 따라 신호등을 제어하여, 차량의 운전자에게 차량의 이동 상태를 인지하게 할 수도 있다.
예를 들어, 신호등이 녹색 상태인 경우, 차량이 50m 전방에서 진입하는 차량이 규정 속도 이상으로 진입하는 경우, 제1 감지부(31) 또는 검지 경보부(41)에서 규정 속도 이상으로 진입하는 차량을 감지하면, 경비 초소의 관리자에게 경보음을 발생하여 관리자가 비정상적인 차량의 이동을 인식하게 할 수 있다. 또 제2 감지부(32)가 영역(S2)에서 진입하는 차량 사이의 간격이 밀접하게 되면, 검지 경보부(41)에서 신호등의 상태를 적색으로 변경하고, 제1 감지부(31)에 의한 경보음보다 높은 경보음을 출력하여 관리자 또는 운전자에게 차량의 상태를 인식하게 할 수도 있다. 또한, 제3 감지부(33)에 의해 감지되어 능동 볼라드(10)의 상태가 하강하지 않은 경우, 영역(S3)을 통과하는 차량에 대해 검지 경보부(41)에서 다른 패턴의 경보음과 신호등의 색상을 녹색에서 황색 또는 적색으로 전환하게 하여 능동 볼라드(10)의 동작상태 및 위험상황을 관리자 또는 운전자가 인식하게 할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 검지 시스템에서는 제1 감지부(31), 제2 감지부(32), 제3 감지부(33) 및 제4 감지부(34)의 4단계로 차량의 이동 상태를 감지하므로, 차량의 진입 상태 및 차량의 추돌과 후속차량의 볼라드 충돌 등을 미연에 방지하고, 이와 같은 상태 정보를 관리자가 인식하게 할 수 있다.
상기 광학빔 센서부(300)는 이동체의 종류, 접근 거리, 이동 속도, 이동 궤적 등을 감지하도록, 예를 들어 신호등(40)에 장착되지만, 이에 한정되는 것은 아니고 제1 감지부(31)의 부분에 장착될 수도 있다.
본 발명에 따른 액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템은 상술한 제1 내지 제4 감지부(31~34) 및 광학빔 센서부(300)에서 다중 광학빔(H:48도, V:3.0도) 센서를 이용하여 도 4에 도시된 바와 같이, 50M 이내에서 진입하는 차량을 검지하고, 거리 및 속도에 따라 차량 이동상태를 검출하고, 단계별로 경보를 발생하며, 초음파 센서를 이용하여 진입차량의 후속차량 검지 및 볼라드 동작높이 상태를 모니터링할 수 있으며, 후속차량의 능동 볼라드 충돌방지 및 진입상태에 따른 단계별로 볼라드의 높이를 제어할 수 있다.
상기 제어 모듈(400)은 도 3에 도시된 바와 같이, 송수신부(410), 이동체 속도 판단부(420), 이동체 종류 판단부(430), 차량 이동 상태 판단부(440), 구동 제어부(450), 경보 제어부(460)을 포함한다.
상기 송수신부(410)는 상술한 제1 감지부(31), 제2 감지부(32), 제3 감지부(33) 및 제4 감지부(34)와 광학빔 센서부(300)에서의 감지 신호를 수신하고, 신호등(40) 및 검지 경보부(41)에 작동 신호를 송신하며, 예를 들어 로라(LoRa, Long Range) 방식, 협대역 사물인터넷(NB-IoT) 방식, UNB(Ultra Narrow-Band) 모듈레이션 방식, Wi-Sun(Smart utility networks) 방식, 지그비(ZigBee) 방식, ISM(Industry-Science-Medical) 밴드 방식, RF 통신 방식, 블루투스(BLE) 방식으로 송수신할 수 있다. 따라서, 상기 제1 감지부(31), 제2 감지부(32), 제3 감지부(33) 및 제4 감지부(34)에는 감지 정보를 송신하기 위한 송신 기능이 내장되고, 상기 신호등(40) 및 검지 경보부(41)에는 수신 기능이 내장될 수 있다.
상기 이동체 속도 판단부(420)는 상기 제1 감지부(31) 및 광학빔 센서부(300)에서의 감지 신호에 따라 이동체, 예를 들어 차량의 속도를 판단하고, 상기 이동체 종류 판단부(430)는 광학빔 센서부(300)에서의 감지 신호와 데이테베이스(500)에 저장된 정보에 따라 이동체의 종류, 예를 들어 대형 트럭, 버스, 소형 차량, 사람 및 애완동물의 종류를 판단하며, 차량 이동 상태 판단부(440)는 진입하는 차량의 이동 위치를 판단하여 후속 차량의 추돌 및 능동 볼라드(10)와의 충돌을 방지하도록, 상기 제2 감지부부터 제4 감지부에서의 감지 상태에 따라 진입 차량의 이동 위치를 판단할 수 있다.
상기 구동 제어부(450)는 상기 이동체 속도 판단부(420), 이동체 종류 판단부(430) 및 차량 이동 상태 판단부(440)에서의 판단 결과에 따라 능동 볼라드(10)의 승강을 구동하는 구동부(100)을 제어하며, 상기 경보 제어부(460)는 이동체 속도 판단부(420), 이동체 종류 판단부(430) 및 차량 이동 상태 판단부(440)에서의 판단 결과에 따라 신호등(40) 및 검지 경보부(41)를 제어한다.
상기 제어 모듈(400)은 예를 들어 구동부(100), 신호등(40) 및 검지 경보부(41)를 제어하는 마이크로프로세서와 이 구동부(100), 신호등(40) 및 검지 경보부(41)으 작동에 대한 정보를 저장하는 메모리를 포함하고, 광학빔 센서부(300)에서 수신된 반사신호의 샘플링 주기마다 각 채널별로 선분 형태로 감지된 반사신호를 일정 시간 동안 누적시켜 얻어지는 채널별 반사신호 면적정보를 이용하여 상기 반사신호의 전체 면적정보를 구하고, 상기 전체 면적정보를 미리 저장된 데이터베이스(500)의 정보에 따라 상기 이동체의 종류에 관한 정보를 획득한다.
즉 상기 제어 모듈(400)은 반사신호 면적정보가 얻어진 채널 중 서로 인접하는 채널에 대하여 이동체의 접근 거리 차이를 산출하고, 산출된 접근 거리 차이가 미리 정해진 설정 값 이하인 인접 채널의 반사신호 면적정보를 합산하여 상기 반사신호의 전체 면적정보를 구하고, 상기 면적정보에 따라 상기 이동체를 대형 트럭, 버스, 소형 차량, 사람 및 애완동물 중의 어느 하나로 판단한다.
도 4는 진입하는 차량에 대한 경적 또는 경보 신호의 출력의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제어 모듈(400)의 이동체 속도 판단부(420)에서는 차량이 50M 내에 접근하는 경우 1단 경보로서 신호등(40)에서 녹색 경보 신호를 출력하고, 차량이 30M 내에 접근하는 경우 2단 경보로서 황색 경보 신호를 출력하고, 차량이 20M 내에 접근하는 경우 3단 경보로서 적색 경보 신호를 출력하며, 차량이 10M 내에 접근하는 경우 4단 경보로서 적색 경보 신호와 함께 검지 경보부(41)에서 경보음을 출력하도록 제어한다. 또 경보 제어부(460)에서는 상술한 바와 같은 신호등(40)의 제어와 동기하여 1단에서 4단까지 서로 상이한 경보음을 출력하도록 제어한다.
도 5는 도 4에 도시된 바와 같은 경적 또는 경보 신호의 출력에 대응하여 구동 제어부(450)에서 능동 볼라드(10)의 승강 상태를 제어하기 위한 도면이다.
상기 능동 볼라드(10)는 평상시에 도로와 동일 평면인 상태로 유지하다가 도 5에 도시된 바와 같이, 검지 경보부(41)에서의 4 단계의 경보 신호에 대응하여 3 단계로 상승한다. 즉 차량이 50m 내에 정의된 속도(예를 들어, 30km/h, 20km/h 등) 이상으로 접근하는 경우 녹색 경보에 따라 1 단계의 위치로 유지하고, 차량이 30m 내에 접근하는 경우 황색 경보에 따라 2 단계의 위치로 상승하고, 차량이 20m 내에 접근하는 경우 적색 경보에 따라 3 단계 위치로 상승하며, 차량이 10m 내에 접근하는 경우 경적의 출력과 함께 3 단계 위치를 유지한다.
상술한 바와 같이, 능동 볼라드(10)의 상승 단계를 3 단계로 조절하는 것에 의해 정상 차량의 통행을 위한 능동 볼라드(10)의 불필요한 구동을 방지할 수 있다.
또한, 상기 설명에서는 적색 경보 신호와 함께 경적을 출력하는 구성으로 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니고 경보음의 출력도 1~4 단계로 구분하여 출력할 수도 있다.
다음에 능동 볼라드(10)의 상승 단계를 도 6에 따라 설명한다.
도 6은 도 1에 도시된 능동 볼라드의 작동을 설명하기 위한 도면으로서, 도 6의 (a)는 능동 볼라드(10)와 구동부(100)의 결합 관계를 나타내는 도면이고, 도 6의 (b)는 능동 볼라드(10)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템에 적용되는 능동 볼라드(10)는 제어 모듈(400)의 구동 제어부(450)의 제어에 따른 구동부(100)에 의해 유압식 또는 전기식으로 도 5에 도시된 바와 같이 상승할 수 있다.
상기 능동 볼라드(10)는 광학빔 센서부(300)에서 차량 등의 이동을 감지하면, 이 감지신호에 따라 제어 모듈(400)이 구동부(100)의 작동을 제어한다. 즉 능동 볼라드(10)는 차량이 50M 내에 접근하는 경우 녹색 경보에 따라 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 차도와 동일 평면 상태로 유지하고, 광학빔 센서부(300)에서 차량 등의 이동이 30M 내에 접근하는 경우 황색 경보에 따라 2 단계의 위치로 상승하고, 차량이 20M 내에 접근하는 경우 적색 경보에 따라 3 단계 위치로 상승한다.
이를 위해 상기 구동부(100)는 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 제어 모듈(400)에서의 제어 신호를 송수신하는 컨트롤러, 능동 볼라드(10)의 상승 및 하강을 실행하는 오일 탱크, 솔레노이드밸브, 유속 검출 센서, 매니폴더 등을 구비할 수 있다.
상기 광학빔 센서부(300)는 병렬로 배열된 복수의 채널로 구성되고, 각각의 채널은 서로 위상차를 가지는 광학빔 신호를 송신하는 송신모듈과 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 이동체의 표면에서 반사된 상기 광학빔 신호의 반사신호를 수신하는 수신모듈을 포함한다.
도 7은 도 2에 도시된 광학빔 센서부(300)에 마련된 수신모듈의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
상기 광학빔 센서부(300)의 수신모듈은 다중 광학빔 센서 기반으로 이동체 대상 물체(진입차량 또는 사람)에서 반사되어 돌아오는 노이즈를 포함한 점 정보의 광학적 신호를 수신하여 제어 모듈(400)의 송수신부(410)를 통해 이동체 속도 판단부(420) 및 이동체 종류 판단부(430)로 전송하며, 제어 모듈(400)에서는 수신모듈에서 수신된 노이즈를 포함한 점 정보의 광학적 신호를 선분정보로 변환하고, 시간의 경과에 따라 누적하여 면적정보를 생성한 후, 이동체 종류 판단부(430)에서는 크기와 형상을 획득하여 이동체를 대형 트럭, 버스, 소형 차량, 사람 및 애완동물 중의 어느 하나로 판단하게 한다.
즉 상기 광학빔 센서부(300)는 도 7에 도시된 바와 같이, 진입하는 이동체의 속도 및 거리에 따른 단계별 경보를 위하여 2개의 무회전식 위상배열 광학빔 센서모듈(16채널 x 3도 = 48도)을 위상차가 상이하게 마련되며, 송신된 광학빔의 반사된 신호를 내장된 16개의 광학빔 수신채널을 구비하며, 제어 모듈(400)에서는 광학빔 센서부(300)에서 수신한 정보에 따라 면적정보를 획득하게 할 수 있다.
도 8은 본 발명에 적용되는 대형 트럭, 버스, 소형 차량, 사람 및 애완동물의 일 예를 나타내는 사진이다. 상기 데이터베이스(500)에는 도 8에 도시된 바와 같은 대형 트럭, 버스, 소형 차량, 사람 및 애완동물에 관한 정보가 저장된다.
즉 데이터베이스(500)에는 도 8에 도시된 대형 트럭(a), 버스(b), 소형 차량(c), 사람(d)의 종류에 대한 정보, 각각의 크기에 대한 정보 및 거리에 따른 각각의 면적정보에 대한 정보가 저장되며, 제어 모듈(400)은 이 데이터베이스(400)에 저장된 정보와 광학빔 센서부(300)에서 감지된 정보에 따라 이동체가 대형 트럭, 버스, 소형 차량, 사람 및 애완동물인가 판단한다. 또 도 2에서는 제어 모듈(400)과 데이터베이스(500)가 분리된 구조로 설명하였지만, 데이터베이스(500)는 제어 모듈(400) 내의 메모리에 마련될 수도 있다.
즉 본 발명에서는 대형 트럭, 버스, 소형 차량, 사람 및 애완동물의 구분에 대한 정밀 감지를 하는 것이 아니고, 이동체 종류 판단부(430)에서 감지된 이동체의 면적 정보에 대해 히스테리 곡선에서 최대값과 최소값의 범위 내에서 4단계로 구분하여 판단하며, 이와 같은 판단의 반복 학습에 의해 대형 트럭, 버스, 소형 차량, 사람 및 애완동물의 크기 정보를 구체적으로 판단하여 능동 볼라드(10)의 작동을 제어하므로, 비교적 저렴한 광학빔 라이다 센서를 사용하여 간단한 시스템으로 구성할 수 있다.
다음에 도 9 내지 도 12에 따라 액티브 볼라드용 진입차량을 검지하는 과정에 대해 설명한다.
도 9는 본 발명에 따른 액티브 볼라드용 진입차량 검지 과정을 설명하기 위한 흐름도 이다
본 발명에 따른 액티브 볼라드용 진입차량 검지 방법에서는 이동체를 감지하는 광학빔 센서부(300)로 이동체의 종류, 접근 거리, 이동 속도, 이동 궤적 중의 적어도 어느 하나를 감지하고, 제어 모듈(400)의 이동체 속도 판단부(420) 및 이동체 종류 판단부(430)에서 이동체의 종류를 판단하고, 제어 모듈(400)에서의 감지 결과 이동체가 차량인 경우, 경보 제어부(460)의 제어에 따라 신호등(40) 및 검지 경보부(41)에서 접근 거리에 대응하여 경적 또는 경보 신호를 출력함과 동시에 구동 제어부(450)의 제어에 따라 구동부(100)는 능동 볼라드(10)를 상승시킨다.
이를 위해 광학빔 센서부(300)에서는 다중 광학빔을 이용하여 이동체와의 거리정보를 획득한다(S10). 예를 들어, 3km/h 이상 속도로 접근하는 이동체를 검지한다. 이와 같은 검지는 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같은 제1 감지부(31)에서 실행될 수 있다.
상기 광학빔 센서부(300)에서 감지된 이동체의 노이즈를 포함한 점 정보의 광학적 신호는 제어 모듈(400)의 이동체 종류 판단부(430)에서 선분 정보로 변환되고 단위 시간당 거리 선분 누적으로 표시된다(S20). 이와 같은 표시는 예를 들어, 50개 정도만 표시될 수 있다.
다음에 제어 모듈(400)에서는 도 10에 도시된 바와 같이, 광학빔 채널당 검지 물체 크기(y축)를 계산한다(S30). 즉, 한 채널의 폭(y축 크기) = yt(tan24°*x)/8로 구해진다.
도 10은 도 2에 도시된 제어 모듈에서 이동체 반사신호의 전체 면적을 구하는 방식을 설명하기 위한 도면이고, 도 10에 따라 단위 채널에서의 반사신호 면적 산출을 설명한다.
각 채널당 감지 각도는 3°로 가정한다.
반사신호의 샘플링 주기는 50Hz(20ms)이고, 매 판단시 50회의 반사신호(선분 형태)를 누적하여 채널별로 도 10에 도시된 바와 같이, 제어 모듈(400)에서 사다리꼴 형태의 반사신호 면적을 생성시킨다. 도 10은 예를 들어 1초간 누적된 상태를 나타낸다.
이동체가 감지된 각 채널의 반사신호 면적(S)은 하기 식에 의해 구해진다.
S = ½·(yt × Δx)
여기서, yt = ymin + ymax , Δx = xmax - xmin
ymin =(tan24°× xmin)/8
ymax =(tan24°× xmax)/8
즉, 채널폭(y)은 직각삼각형으로 만들어 삼각함수 공식을 이용하여 계산할 수 있다. 전체 48°(16채널)의 절반 24°(8채널)와 거리값(x)을 tangent를 이용하여 8채널 폭(y)의 길이를 계산하고 8로 나누어 1개 채널의 폭을 계산하 수 있다.
다음에 제어 모듈(400)은 정의된 속도에 따른 거리 변화량(y축)을 계산한다(S40).
거리변화량(X축 크기) =ΔX = Xmax - Xmin
이어서, 제어 모듈(400)은 채널당 검지 크기(x,y)를 통해 면적(사다리꼴)을 산출한다(S50).
1/2(ymin + ymax)*ΔX = 면적(S)
다음에 제어 모듈(400)은 연관성 있는 채널의 면적 정보만 합산한다(S60).
S = S1 + S2 + S3 …
즉 도 10에 도시된 바와 같이, 인접 채널 간 연관성 분석을 위해 연관성 있는 채널의 면적 정보만 합산한다. 도 11은 도 2에 도시된 제어 모듈에서 반사신호 전체 면적(인접 채널 간 연관성 분석 및 누적면적 산출방법)의 산출을 설명하기 위한 도면이다.
도 11에서는 예를 들어, 16개 채널의 거리정보(xmin) 중 인접 채널 간 거리 비교를 나타내고, 인접 채널 간 거리 차이가 일정 범위(ex. 0.1m) 이하일 경우, 하기 식에 의해 연관성이 있다고 판단하여 동일 이동체의 반사신호로 인식한다.
│xn - xn+1│≤ 0.1(n = 1,2,3,… 15)
연관성이 있는 인접 채널 반사신호 면적을 합산하여 반사신호 전체 면적(St)을 구한다.
St = Sn + Sn+1
다음에 이동체의 크기, 접근 거리, 속도에 따라 다르게 산출되는 전체 면적(St), 즉 거리 및 속도별 물체의 판단 면적정보를 데이터베이스(500)에 저장된 기준표와 비교하여 이동체의 종류를 판단한다(S70). 하기 표는 데이터베이스(500)에 저장된 기준의 일 예를 나타내는 비교표이다.
표 1은 거리 및 속도에 따른 단위 채널의 반사신호 면적 비교표이다.
구분 50m 30m 20m 10m
5 km/h 3.81 ㎡
(48.61 ~ 50 m)		 2.27 ㎡
(28.61 ~ 30 m)		 1.49 ㎡
(18.61 ~ 20 m)		 0.72 ㎡
(8.61 ~ 10 m)
10 km/h 7.52 ㎡
(47.22 ~ 50 m)		 4.43 ㎡
(27.22 ~ 30 m)		 2.88 ㎡
(17.22 ~ 20 m)		 1.33 ㎡
(7.22 ~ 10 m)
30 km/h 21.25 ㎡
(41.67 ~ 50 m)		 11.98 ㎡
(21.67 ~ 30 m)		 7.34 ㎡
(11.67 ~ 20 m)		 2.70 ㎡
(1.67 ~ 10 m)
60 km/h 38.65 ㎡
(33.33 ~ 50 m)		 20.10 ㎡
(13.33 ~ 30 m)		 10.82 ㎡
(3.33 ~ 20 m)		 4.64 ㎡
(0 ~ 10 m)
상기 표 1에서는 20ms(1초 50개) 단위로 선분 10개를 누적시켜 면적을 산출하고, 검지 면적은 거리에 따라 채널 폭(y축 크기)이 변하고, 속도에 따라 거리변화량(x축 크기) 변하는 것을 알 수 있다.
표 2는 거리별 채널 폭 및 물체의 채널 점유수로서, 연관성 분석시 활용할 수 있다.
구분 50m 30m 20m 10m
채널당 폭 2.78m 1.67m 1.11m 0.56m
사람 폭
(0.2 ~ 0.8m)		 1ch 1ch 1ch 1~2ch
소형차량 폭
(1.5 ~ 1.7m)		 1ch 1~2ch 2~3ch 3~4ch
중형차량 폭
(1.7 ~ 2.0m)		 1~2ch 2~3ch 2~3ch 4~5ch
대형차량 폭
(2.0 ~ 2.5m)		 1~2ch 2~3ch 2~4ch 4~6ch
표 3은 거리 및 속도별 반사신호 면적 비교표로서, 이동체 종류 판단에 이용할 수 있다.
구분 50m 30m 20m 10m
사람/동물
(3~10 km/h)		 2.30~7.52㎡
 1.37~4.43 ㎡
 0.91~2.88 ㎡
 0.44~2.66 ㎡
소형 차량
(20~60 km/h)		 14.61~38.65㎡
 8.42~40.20 ㎡
 10.66~32.46㎡
 6.69~18.56 ㎡
중형 차량
(20~60 km/h)		 14.61~77.30㎡
 16.84~60.30 ㎡ 10.66~32.46㎡ 8.92~23.20 ㎡
대형 차량
(20~60 km/h)		 14.61~77.30㎡
 16.84~60.30 ㎡ 10.66~43.28㎡ 8.92~27.84 ㎡
상기 단계 S70에서 제어 모듈(400)은 거리 및 속도별 물체의 판단 면적정보를 데이터베이스(500)에 저장된 기준표와 비교하여 이동체의 종류를 판단하고, 이동체가 계속 진행을 하는 경우, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같은 규정에 따라 구동부(100)를 작동하여 능동 볼라드(10)를 상승시키고, 검지 경보부(41)를 작동하여 경적 또는 경보 신호를 출력하게 한다(S80).
다음에 도 12를 참조하여 검지 경보부(41)에서 광학빔(48°, 16ch)를 이용하여 이동체를 검지하는 과정에 대해 설명한다. 도 12는 도 2에 도시된 광학빔 센서부에서 다채널 광학빔을 이용한 이동체 동시감지 및 감지 방식을 설명하기 위한 도면이다.
광학빔 센서부(300)에는 수평 방향으로 병렬로 배열된 다채널(ex.16ch) 광학빔 센서로서 다중광학빔 라이다 센서가 마련되고, 각 채널별로 위상차가 상이한 신호(광학빔)를 송신한 후 이동체의 표면에서 반사된 신호를 각 채널에서 수신하여 전방에 위치한 다수의 이동체를 동시에 감지한다.
본 발명에 따른 액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템에서는 제어 모듈(400)이 라이다 센서의 경우 수신된 반사신호의 샘플링 주기마다 각 채널별로 노이즈를 포함한 점 정보의 광학적 신호를 선분정보로 변환하고, 선분 형태로 감지된 신호를 일정 시간 동안 누적시켜 도 12에 도시된 이동체에서 반사된 신호의 전체 면적을 구하고, 이 전체 면적을 이용하여 이동체의 종류(대형 트럭, 버스, 소형 차량, 사람 및 애완동물), 접근 거리, 이동 속도, 이동 궤적 등을 판단함으로써 고가의 레이더 장치와 동일한 기능을 수행할 수 있게 된다.
다음에 본 발명에 따른 액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템을 적용한 시험 결과를 도 13 및 도 14에 따라 설명한다.
도 13은 본 발명에 따른 액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템에서 차량 접근상태의 감지 특성의 시험 결과를 나타내는 도면이고, 도 14는 본 발명에 따른 액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템에서 사람 접근상태의 감지 특성의 시험 결과를 나타내는 도면이다.
도 13에서는 진입차량 검지 특성평가를 위해 약 1,800*1,000mm 물체를 차량으로 가정하고, 도 14에서는 실내 환경에서 사람이 검지 영역 내에 이동시키는 방법으로 실험을 실행한 결과를 나타낸다.
또 본 발명에서는 도 1에 도시된 바와 같이 능동 볼라드(10)가 장착된 차량의 진입로에서 이동체의 이동체의 정확한 정보를 획득하기 위해, 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 진입로 주변에 형성된 고정 구조물에 대한 인식을 제거하여 빈 공간 상태에서 이동체에 대한 정보만 감지하므로 감지 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 전방 영역의 감지 물체의 감지에 따라 거리 정보(y축 정보)를 획득하고, 감지 물체의 이동(이동체), 즉 거리으 변화량에 따라 속도를 감지하여 면적 정보를 얻고, 이 면적정보와 데이터베이스에 저장된 이동체의 정보로 대형 트럭, 버스, 소형 차량, 사람 및 애완동물의 판단을 용이하게 실현할 수 있다.
예를 들어, 광학빔 센서부(300)가 도 4에 도시된 바와 같이 50m의 거리에 위치한 이동체를 노이즈가 포함된 하나의 점으로 검출하면, 제어 모듈(400)은 이 점 정보를 선분 정보로 인식하고 이동체가 가까이 올수록 광학빔 센서부(300)의 채널 점유율이 증가되어 밀도가 증가하고, 이에 따라 해상도가 높아지므로 영상 처리 등에도 적용 가능하다.
도 13에서는 17.6m에서 진입하는 차량을 검지할 수 있었고, 도 14에서는 5.67m에서 약 0.64m의 크기로 사람이 접근하고 있음을 확인할 수 있었다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
즉 상술한 설명에서는 차량의 진입에 따라 능동 볼라드가 상승하는 구조로 설명을 하였지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 사람의 통행시 상승된 상태를 유지하고 있던 능동 볼라드를 하강시키는 구조에 적용할 수도 있다.
또한, 상기 설명에서는 액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템에 적용한 구성으로 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 광학빔 센서를 이용한 전방물체 감지장치에도 적용 가능하다.
본 발명에 따른 액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템 및 검지 방법을 사용하는 것에 의해 진입차량 검지 시스템을 저렴한 비용으로 또한, 고속으로 실행할 수 있다.

Claims (13)

  1. 지면의 상하부로 승강 가능하도록 설치된 다수의 능동 볼라드,
    상기 다수의 능동 볼라드의 승강을 구동하는 구동부,
    상기 능동 볼라드의 전방영역에서 접근하는 이동체를 감지하는 광학빔 센서부,
    상기 광학빔 센서부의 출력을 이용하여 이동체의 종류, 접근 거리, 이동 속도, 이동 궤적 중 적어도 어느 하나의 정보를 획득하고, 상기 획득된 정보에 따라 상기 구동부의 작동을 제어하는 제어 모듈을 포함하며,
    상기 광학빔 센서부는 병렬로 배열된 복수의 채널로 구성되고, 각각의 채널은 서로 위상차를 가지는 광학빔 신호를 송신하는 송신모듈과 상기 이동체의 표면에서 반사된 상기 광학빔 신호의 반사신호를 수신하는 수신모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 볼라드용 진입차량 검지 검지 시스템.
  2. 제1항에서,
    상기 제어 모듈은 일시정지된 물체 및 다가오는 전방물체를 동시에 감지하기 위하여 수신된 반사신호의 샘플링 주기마다 각 채널별로 노이즈를 포함한 점 정보의 광학적 신호를 선분정보로 변환하고, 선분 형태로 감지된 반사신호를 일정 시간 동안 누적시켜 얻어지는 채널별 반사신호 면적정보를 이용하여 상기 반사신호의 전체 면적정보를 구하고, 상기 전체 면적정보를 미리 저장된 데이터베이스의 정보에 따라 상기 이동체의 종류에 관한 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템.
  3. 제2항에서,
    상기 제어 모듈은 반사신호 면적정보가 얻어진 채널 중 서로 인접하는 채널에 대하여 이동체의 접근 거리 차이를 산출하고, 산출된 접근 거리 차이가 미리 정해진 설정 값 이하인 인접 채널의 반사신호 면적정보를 합산하여 상기 반사신호의 전체 면적정보를 구하는 것을 특징으로 하는 액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템.
  4. 제2항에서,
    상기 제어 모듈은 이동체의 종류, 접근 거리, 이동 속도, 이동 궤적 중 적어도 어느 하나의 정보에 대응하여 미리 정해진 방식에 따라 상기 능동 볼라드의 승강 여부 또는 승강 높이를 제어하는 것을 특징으로 하는 액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템.
  5. 제4항에서,
    상기 데이터베이스에는 대형 트럭, 버스, 소형 차량, 사람 및 애완동물의 종류에 대한 정보, 대형 트럭, 버스, 소형 차량, 사람 및 애완동물의 크기에 대한 정보 및 거리에 따른 대형 트럭, 버스, 소형 차량, 사람 및 애완동물의 면적정보에 대한 정보가 저장되고,
    상기 제어 모듈은 상기 데이터베이스에 저장된 정보에 따라 상기 이동체를 대형 트럭, 버스, 소형 차량, 사람 및 애완동물 중의 어느 하나로 판단하는 것을 특징으로 하는 액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템.
  6. 제2항에서,
    상기 제어 모듈에서 검지된 이동체의 종류가 대형 트럭, 버스 또는 소형 차량이고, 상기 능동 볼라드가 상승하면, 상기 이동체에 대해 경보를 발생하고 상기 이동체를 촬영하는 검지 경보부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템.
  7. 제6항에서,
    상기 검지 경보부는 차량의 진입 거리에 따라 4 단계의 경적 및 경보 신호를 출력하고, 상기 능동 볼라드는 상기 4 단계의 경보 신호에 대응하여 3 단계로 상승하는 것을 특징으로 하는 액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템.
  8. 제2항에서,
    상기 광학빔 센서부는 위상차를 상이하게 광학빔을 생성하여 송신한 후 반사된 신호에서 면적정보를 획득할 수 있도록 16개의 수신채널을 구비한 것을 특징으로 하는 액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템.
  9. 제1항에서,
    차량의 진입부에 마련되어 상기 능동 볼라드를 향해 진입하는 차량을 감지하는 제1 감지부,
    차량 통행 영역에서 후속 차량이 볼라드에 충돌하는 것을 방지하도록 차량 사이의 간격을 감시하는 제2 감지부,
    상기 능동 볼라드의 상승 상태와 차량의 볼라드 통과 중 상태를 감지하는 제3 감지부,
    상기 능동 볼라드의 통과완료 상태를 감지하는 제4 감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템.
  10. 제9항에서,
    상기 제어 모듈은
    상기 제1 감지부 및 광학빔 센서부에서의 감지 신호에 따라 이동체의 속도를 판단하는 이동체 속도 판단부,
    상기 광학빔 센서부에서의 감지 신호와 상기 데이테베이스에 저장된 정보에 따라 이동체의 종류를 판단하는 이동체 종류 판단부,
    후속 차량의 추돌 및 상기 능동 볼라드와의 충돌방지를 위해 상기 제2 감지부부터 제4 감지부에서 진입하는 차량의 이동 위치를 판단하는 차량 이동 상태 판단부를 포함하고,
    상기 제어 모듈은 액티브 볼라드용 차량의 이동상태 감지 및 후속차량 볼라드 충돌방지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 액티브 볼라드용 진입차량 검지 시스템.
  11. 병렬로 배열된 복수의 채널로 구성되고, 각각의 채널은 서로 위상차를 가지는 광학빔 신호를 송신하여 이동체의 표면에서 반사된 상기 광학빔 신호의 반사신호를 수신함으로써 전방영역에서 접근하는 이동체를 감지하는 광학빔 센서부,
    상기 광학빔 센서부의 출력을 이용하여 상기 이동체의 종류, 접근 거리, 이동 속도, 이동 궤적 중 적어도 어느 하나의 정보를 획득하는 제어 모듈를 포함하고,
    상기 제어 모듈은 일시정지된 물체 및 다가오는 전방물체를 동시에 검지하기 위하여 수신된 반사신호의 샘플링 주기마다 각 채널별로 물체에서 반사된 노이즈 성분을 포함하여 선분 형태로 감지된 반사신호를 일정 시간 동안 누적시켜 얻어지는 채널별 반사신호 면적정보를 이용하여 상기 반사신호의 전체 면적정보를 구하고, 상기 전체 면적정보를 미리 저장된 데이터베이스에서 검색하여 상기 이동체의 종류에 관한 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 광학빔 센서를 이용한 전방물체 감지장치.
  12. (a) 이동체를 감지하는 광학빔 센서부로 이동체의 종류, 접근 거리, 이동 속도, 이동 궤적 중의 적어도 어느 하나를 감지하여 판단하는 단계,
    (b) 상기 단계 (a)에서의 감지 결과 이동체가 차량인 경우, 상기 접근 거리에 대응하여 경적 또는 경보 신호(lamp)를 출력하는 단계,
    (c) 상기 단계 (b)에서의 경적 또는 경보 신호에 동기하여 능동 볼라드를 승강시키는 단계를 포함하고,
    상기 단계 (a)에서 이동체의 감지 및 판단은 상기 광학빔 센서부에서 감지된 이동체의 선분 정보를 제어 모듈에서 단위 시간당 선분의 누적에 의해 생성된 면적정보를 이용하여 판단하는 것을 특징으로 하는 액티브 볼라드용 진입차량 검지 방법.
  13. 제12항에서,
    상기 단계 (b)에서의 경적 또는 경보 신호 출력 및 상기 단계 (c)에서의 능동 볼라드 승강은 상기 면적정보에 의해 판단된 대형 트럭, 버스, 소형 차량, 사람 및 애완동물에 관한 정보에 대응하고, 상기 정의된 거리 영역에서 정의된 속도 이상으로 접근 시 볼라드의 높이를 단계별로 제어하는 것을 특징으로 하는 액티브 볼라드용 진입차량 검지 방법.
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