KR102301184B1 - High-Speed Relative Position Measuring Method by Scanning and Detecting with Multiple Light Sources, Capable of Detecting Bitwise Information - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하이퍼튜브(hypertube) 내 하이퍼튜브 차량의 위치를 검출하기 위한 고속 상대위치 측정법으로서, 하이퍼튜브 차량의 진행경로를 따라 띠 형태의 복수의 마크(mark)가 하이퍼튜브 내에 배열되는 마크 어레이(mark array); 하이퍼튜브 차량에 배치되고, 마크 어레이에 레이저를 조사하는 송신부; 및 하이퍼튜브 차량에 배치되고, 하이퍼튜브의 진행 방향으로 송신부와 이격 배치되며, 레이저가 마크 어레이로부터 반사되는 반사광을 수신하는 수신부를 포함하는 위치검출 시스템에 의해 하이퍼튜브 차량의 속도가 검출되되, 송신부와 수신부는 단일한 마크를 대상으로 두 개 이상이 쌍으로 구성되고, 마크 어레이는 소정 간격마다 특정 정보 전달을 위한 정보 마크를 포함하고, 정보 마크는 이산화 된 형태로 반사광을 반사하도록 형성되는 고속 상대위치 측정법에 관한 것이다.The present invention is a high-speed relative position measurement method for detecting the position of a hypertube vehicle in a hypertube, a mark array ( mark array); a transmitter disposed in the hypertube vehicle and irradiating a laser to the mark array; and a receiver disposed in the hypertube vehicle, spaced apart from the transmitter in the traveling direction of the hypertube, and receiving reflected light reflected from the laser mark array. and the receiver consists of two or more pairs for a single mark, the mark array includes information marks for specific information transfer at predetermined intervals, and the information marks are formed to reflect reflected light in a discretized form. It's about positioning.
Description
본 발명은 단계적 정보 표현이 가능한 다중 광원 주사 및 검출을 이용한 고속 상대위치 측정방법에 관한 것이다. The present invention relates to a high-speed relative position measurement method using multiple light source scanning and detection capable of stepwise information expression.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The content described in this section merely provides background information for the present embodiment and does not constitute the prior art.
최근 차세대 고속전철로 주목을 받고 있는 하이퍼루프(hyperloop) 또는 하이퍼튜브(hypertube) 차량은 자기부상열차를 0.001 atm 수준의 아진공 상태인 도체 튜브 내에서 주행하도록 함으로써 최고 1,200 km/h의 속력을 내는 것을 목표로 개발이 진행중이다. 차량은 정지 상태에서 최고 속도까지 0.5 G 가속도로 가속될 수 있으며, 이때 차량 측에 설치되는 초전도자석(HTS electromagnets)과 지상 측에 설치되는 공심형 선형동기전동기(Air-core electromagnets) 사이의 자기력을 이용하여 차량을 추진한다. The hyperloop or hypertube vehicle, which has recently been attracting attention as a next-generation high-speed train, allows the maglev train to run in a sub-vacuum of 0.001 atm, in a conductor tube with a speed of up to 1,200 km/h. development is in progress. The vehicle can be accelerated from a standstill to the maximum speed with 0.5 G acceleration. At this time, the magnetic force between the HTS electromagnets installed on the vehicle side and the air-core electromagnets installed on the ground side is applied. used to propel the vehicle.
차량 측 초전도전자석은 DC전자석이므로, 지상측 3상 공심형 선형동기전동기에 흐르는 전류의 위상을 조절하여 차량이 추진된다. 이때, 차량 측 초전도 전자석(또는 차량)의 위치를 지상 측에 설치된 인버터(전원공급장치)에서 정밀하게 파악해야 한다. 즉, 지상 측에 위치한 3상 선형동기전동기에서 차량의 위치에 따라 전류의 위상을 정밀하게 제어하여야 불필요한 전자력의 낭비 없이 차량을 최대 효율로 추진할 수 있다. 현재 하이퍼튜브는 수 cm 수준의 정밀 위치 측정에 기반한 추진 시스템이 개발되고 있다. Since the vehicle-side superconducting electromagnet is a DC electromagnet, the vehicle is propelled by adjusting the phase of the current flowing in the ground-side three-phase air-core linear synchronous motor. At this time, the location of the vehicle-side superconducting electromagnet (or vehicle) must be precisely grasped by the inverter (power supply device) installed on the ground side. That is, in the 3-phase linear synchronous motor located on the ground side, the phase of the current must be precisely controlled according to the position of the vehicle, so that the vehicle can be propelled with maximum efficiency without wasting unnecessary electromagnetic power. Currently, hypertube propulsion systems based on precise positioning of several centimeters are being developed.
위치측정 목적으로 다양한 방식의 비접촉 센서가 검토되어 왔다. 자기(inductive)식 센서가 최고속도 300 km/h 수준의 자기부상철도에는 적용되기도 하였으나, 초전도 전자석에 의한 더 높은 자기장의 영향으로 인해 노이즈에 취약하여 하이퍼튜브 차량에의 적용은 어렵다. 초음파 방식은 반응속도가 느리고, RFID를 이용하는 방식은 반응속도 및 측정 정밀도가 낮다. 광학식 센서는 반응속도가 빠르다는 장점이 있으나, 가이드웨이(guideway) 주변에 설치되는 경우 하이퍼튜브 내의 요인으로 인한 오염이 문제가 될 수 있다. 한편, 어떤 방식이건 간에 가이드웨이에 센서 주 모듈이 배치되는 방식은 정밀도 확보에는 유리하나, 전 구간을 수 cm 간격으로 센서를 설치해야 하는 비현실적인 설치 및 유지 비용으로 인해 상용화 측면에서 바람직하지 않다. Various types of non-contact sensors have been studied for the purpose of position measurement. Although an inductive sensor has been applied to a maglev train with a maximum speed of 300 km/h, it is difficult to apply to a hypertube vehicle because it is vulnerable to noise due to the effect of a higher magnetic field by a superconducting electromagnet. The ultrasonic method has a slow reaction speed, and the method using RFID has low reaction speed and measurement precision. The optical sensor has the advantage of having a fast reaction speed, but when it is installed around a guideway, contamination due to factors in the hypertube may become a problem. On the other hand, any method in which the sensor main module is arranged on the guideway is advantageous in securing precision, but it is not desirable in terms of commercialization due to unrealistic installation and maintenance costs that require installing sensors at intervals of several cm across the entire section.
아진공튜브 열차 운행 시스템(속칭, 하이퍼튜브 시스템)에서, 아음속(1,200 km/h) 주행 시, 가감속 및 정속 주행 시 지속적으로 속도측정이 필요하다. 본 발명은 하이퍼튜브의 공심형 선형동기모터(LSM: Linear Synchronous Motors)를 이용한 추진시스템에서 최대효율의 동작을 위해 하이퍼튜브 차량이 운행되는 구간, 특히, 가속되는 구간 동안에 차량의 효과적인 정밀 위치검지 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In the sub-vacuum tube train operation system (so-called hypertube system), it is necessary to continuously measure the speed when driving at subsonic speed (1,200 km/h), acceleration/deceleration, and constant speed driving. The present invention provides an effective precise position detection method of a vehicle during a section in which a hypertube vehicle is operated, in particular, an acceleration section for maximum efficiency in a propulsion system using an air-core linear synchronous motor (LSM) of a hypertube. aims to provide
또한, 튜브 내 차량의 절대 위치와 같은 특정 정보를 추가로 독출(read)할 수 있는 속도 측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. Another object of the present invention is to provide a speed measuring device capable of additionally reading specific information such as an absolute position of a vehicle in a tube.
이와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 상대위치 측정방법은, 하이퍼튜브(hypertube) 내 하이퍼튜브 차량의 위치를 검출하기 위한 고속 상대위치 측정방법으로서, 하이퍼튜브 차량의 진행경로를 따라 띠 형태의 복수의 마크(mark)가 하이퍼튜브 내에 배열되는 마크 어레이(mark array); 하이퍼튜브 차량에 배치되고, 마크 어레이에 레이저를 조사하는 송신부; 및 하이퍼튜브 차량에 배치되고, 하이퍼튜브의 진행 방향으로 송신부와 이격 배치되며, 레이저가 마크 어레이로부터 반사되는 반사광을 수신하는 수신부를 포함하는 위치검출 시스템에 의해 하이퍼튜브 차량의 속도가 검출되되, 송신부와 수신부는 단일한 마크를 대상으로 두 개 이상이 쌍으로 구성되고, 마크 어레이는 소정 간격마다 특정 정보 전달을 위한 정보 마크를 포함하고, 정보 마크는 이산화 된 형태로 반사광을 반사하도록 형성되는 것을 특징으로 한다. In order to solve the above problems, a high-speed relative position measurement method according to an embodiment of the present invention is a high-speed relative position measurement method for detecting the position of a hypertube vehicle in a hypertube, and the progress of the hypertube vehicle a mark array in which a plurality of marks in the form of a strip are arranged in a hypertube along a path; a transmitter disposed in the hypertube vehicle and irradiating a laser to the mark array; and a receiver disposed in the hypertube vehicle, spaced apart from the transmitter in the traveling direction of the hypertube, and receiving reflected light reflected from the laser mark array. and the receiver consists of two or more pairs for a single mark, the mark array includes an information mark for transmitting specific information at predetermined intervals, and the information mark is formed to reflect the reflected light in a discretized form do it with
또한, 송신부와 수신부의 두 개 이상의 쌍 각각은 서로 다른 파장을 갖는 레이저를 조사하고 수신하도록 구성되고, 정보 마크는 서로 다른 크기의 반사광을 반사하도록 형성되는 것을 특징으로 한다. In addition, each of the two or more pairs of the transmitter and the receiver is configured to irradiate and receive lasers having different wavelengths, and the information mark is characterized in that it is formed to reflect reflected light of different sizes.
또한, 정보 마크는, 서로 다른 시간 간격의 반사광을 반사하도록 형성되는 것을 특징으로 한다. Further, the information mark is characterized in that it is formed so as to reflect the reflected light at different time intervals.
또한, 송신부에서 조사되는 레이저는 라인 레이저이고, 수신부는 라인 레이저를 수신하도록 형성된 라인 방식의 수광부이며, 정보 마크는 백색 띠가 서로 다른 길이로 형성됨으로써 서로 다른 크기의 반사광을 반사함으로써 복수의 단계로 이산화 된 정보를 전달하도록 형성되는 것을 특징으로 한다. In addition, the laser irradiated from the transmitting unit is a line laser, the receiving unit is a line-type light receiving unit formed to receive the line laser, and the information mark is formed in a plurality of steps by reflecting reflected light of different sizes by forming white bands of different lengths. It is characterized in that it is formed to convey discretized information.
또한, 백색 띠는, 백색 띠의 폭 보다 3배 이상의 폭을 가지고 배치되는 흑색 배경 상에 배치되어, 흑색 배경에 대해 백색 띠에 의해 반사되는 반사광 신호를 용이하게 검출할 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 한다. In addition, the white band is disposed on a black background arranged to have a width three times or more than the width of the white band, so that the reflected light signal reflected by the white band against the black background can be easily detected. .
또한, 정보 마크는, 같은 폭을 가지는 복수의 백색 띠가 흑색 배경 상에 배치되되, 하이퍼튜브 차량의 진행 방향을 따라 서로 다른 간격으로 배치되는 것을 특징으로 한다. In addition, the information mark is characterized in that a plurality of white bands having the same width are arranged on a black background, and arranged at different intervals along the traveling direction of the hypertube vehicle.
또한, 송신부와 수신부의 두 개 이상의 쌍 각각은 하이퍼튜브 차량의 진행 방향으로 이격된 서로 다른 지점에서 레이저가 반사되도록 형성되는 것을 특징으로 한다. In addition, each of the two or more pairs of the transmitter and the receiver is characterized in that the laser is reflected at different points spaced apart in the traveling direction of the hypertube vehicle.
또한, 송신부와 수신부의 두 개 이상의 쌍 각각은 서로 시간적으로 동기화되도록 설정되는 것을 특징으로 한다. In addition, each of the two or more pairs of the transmitter and the receiver is set to be temporally synchronized with each other.
또한, 송신부와 수신부의 두 개 이상의 쌍 각각은 정보 마크에 의한 초기 반사광의 검출 시차를 이용하여 하이퍼튜브 차량의 속도를 검출하고, 속도를 기반으로 정보 마크의 복수의 백색 띠의 검출 간격을 보정하는 것을 특징으로 한다. In addition, each of the two or more pairs of the transmitter and the receiver detects the speed of the hypertube vehicle using the detection parallax of the initial reflected light by the information mark, and corrects the detection interval of a plurality of white bands of the information mark based on the speed. characterized in that
또한, 정보 마크의 백색 띠는 백색 띠의 폭 보다 작은 복수의 가는 내부 백색 띠가 조합되어 백색 띠의 배치 영역 보다 넓은 흑색 배경 상에 형성되고, 백색 띠 내의 내부 백색 띠의 폭 또는 개수를 변화시켜 공간 점유율을 조절함으로써 백색 띠의 반사율이 조정되는 것을 특징으로 한다. In addition, the white band of the information mark is formed on a black background wider than the arrangement area of the white band by combining a plurality of thin inner white bands smaller than the width of the white band, and changing the width or number of internal white bands in the white band It is characterized in that the reflectance of the white band is adjusted by adjusting the space occupancy.
본 발명은 아음속 고속 열차 시스템에서, 수 cm 정밀도 간격으로 비접촉식 속도 측정을 가능하게 하며, 측정 신뢰성이 향상되는 효과가 있다. 또한, 차량의 속도 측정과 더불어 차량의 방향 정보를 제공하는 효과가 있다. The present invention enables non-contact speed measurement at intervals of several cm precision in a subsonic high-speed train system, and has the effect of improving measurement reliability. In addition, there is an effect of providing direction information of the vehicle along with the measurement of the vehicle speed.
도 1은 일반적인 하이퍼튜브의 인프라 튜브 및 가이드웨이를 나타내는 개념도이다.
도 2는 일반적인 공심형 선형전동기의 구성도 및 측면도를 나타낸다.
도 3은 광 주사 검출 방식의 기본 형태를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마킹 크기 차이를 이용한 검출정보 다양화 개념을 설명하는 개념도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 2열 마킹에 의한 검출정보 다양화 개념을 설명하는 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating an infrastructure tube and a guideway of a general hypertube.
2 shows a configuration diagram and a side view of a general air-core type linear motor.
3 shows the basic form of the optical scanning detection method.
4 is a conceptual diagram illustrating a concept of diversifying detection information using a difference in marking size according to an embodiment of the present invention.
5 is a conceptual diagram illustrating a concept of diversification of detection information by two-column marking according to another embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components are given the same reference numerals as much as possible even though they are indicated on different drawings. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함', '구비'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '…부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In addition, in describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used. These terms are only for distinguishing the components from other components, and the essence, order, or order of the components are not limited by the terms. Throughout the specification, when a part 'includes' or 'includes' a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated. . In addition, the '... Terms such as 'unit' and 'module' mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software or a combination of hardware and software.
도 1은 일반적인 하이퍼튜브의 인프라 튜브 및 가이드웨이를 나타내는 개념도이다. 1 is a conceptual diagram illustrating an infrastructure tube and a guideway of a general hypertube.
도 1을 참조하면, 하이퍼튜브(10)는 아진공이 형성된 인프라튜브(100) 내에 추진, 부상 및 안내 역할의 가이드웨이(110)가 배치되고, 차량(120)은 초전도자석(200)을 포함하여 자기부상 방식으로 추진된다. Referring to FIG. 1 , the
도 2는 일반적인 공심형 선형전동기의 구성도 및 측면도를 나타낸다. 2 shows a configuration diagram and a side view of a general air-core type linear motor.
도 2를 참조하면, 도 2의 (a)는 공심형 선형전동기(20)의 구성을 나타내는 사시도이며, 도 2의 (b)는 공심형 선형전동기(20)의 구성을 나타내는 측면도이다. Referring to FIG. 2 , (a) of FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the air-core type
3상 공심형 선현정동기(20)는 차량(120) 측에 배치되는 초전도전자석(200), 가이드웨이(110)를 따라 3상을 형성하기 위한 각각의 전자석 코일(212, 214, 216)이 지상 측의 가이드웨이(110)에 번갈아 배치되는 추진코일(210)을 포함한다. The three-phase air-core linear synchronous
차량(120) 측 초전도전자석(200)은 DC전자석이므로, 지상 측 3상 공심형 선형동기전동기(20)에 흐르는 전류의 위상을 조절하여 차량(120)이 추진된다. 이때, 차량(120) 측 초전도 전자석(또는 차량(120))의 위치를 지상 측에 설치된 인버터(전원공급장치)에서 정밀하게 파악해야 한다. 즉, 지상 측에 위치한 3상 선형동기전동기(20)에서 차량(120)의 위치에 따라 전류의 위상을 정밀하게 제어하여야 불필요한 전자력의 낭비 없이 차량(120)을 최대 효율로 추진할 수 있다. Since the
도 3은 광 주사 검출 방식의 기본 형태를 도시한다. 3 shows the basic form of the optical scanning detection method.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 상대위치 측정법은 송신부(310)와 수신부(320)를 포함하는 센서부(30)가 차량(120)에 설치되고, 가이드웨이(110)를 따라 인프라튜브(100) 내에 일정 간격으로 배치되는 마크 어레이(mark array, 40)를 센서부(30)가 측정하는 방식으로 이루어진다. 송신부(310)는 레이저 방출부 일 수 있고, 수신부(320)는 포토 디텍터(photo detector) 일 수 있다. 송신부(310)와 수신부(320)는 한 쌍을 이루어 송신부(310)로부터 방출되는 광이 마크 어레이(40)에서 반사된 것을 수신부(320)에서 감지하도록 구성될 수 있다. Referring to FIG. 3 , in the relative position measurement method according to an embodiment of the present invention, a
마크 어레이(40)는 광 반사도 차이를 유발할 수 있도록 최저 반사율을 제공하는 흑색 띠(410)와 최대 반사율을 제공하는 백색 띠(420)가 번갈아 배치되는 형태일 수 있다. 마크 어레이(40) 각각의 사이는 임의의 반사율을 가질 수 있으며, 흑색 띠(410) 혹은 백색 띠(420)가 배치되지 않은 사이 영역에서 반사되는 광은 임의의 값을 가질 수 있다. The
수신부(320)에서는 수신되는 광의 크기를 검출하여, 예컨대 광의 크기 분포로부터 최대치를 측정하여 시점을 결정할 수 있다. 배열된 인접한 백색 띠(420) 각각에서 반사되어 수신된 광의 최대치로부터 두 시점을 특정함으로써 사전에 알고 있는 백색 띠(420)의 간격을 어느 정도의 시간 동안에서 지나갔는지를 계산하여 차량(120)의 속도를 계산할 수 있다. The
이러한 구성에서, 두 시점의 시간 차이를 정밀하게 계산하기 위해서는 수신부(320)에서 수신된 광의 피크 값 위치를 정확히 파악하여야 한다. 그러나, 수신부(320)에서 수신 광을 측정함에 있어, 차량(120)이 진행되는 방향에 배치된 백색 띠(420)로부터 반사되는 광이 모두 동일한 피크 값을 가지고 수신부(320)에 입사되는 것은 아닐 수 있다. 즉, 임의의 피크 값을 가지는 아날로그 파형으로부터 정확한 피크 값 위치를 파악하기 위해서는 예컨대 ADC(Analog to Digital Converter)에서 매우 높은 시분해능과 상당한 정도의 계산이 필요하다. In this configuration, in order to accurately calculate the time difference between the two time points, the position of the peak value of the light received by the
본 발명의 일 실시예에서는 백색 띠(420)와 함께 흑색 띠(410)를 사용함으로써 수신부(320)에서 측정되는 광 신호에 광량에 대한 최대 최소 정보를 추가로 이용하도록 구성된다. 즉, 일 실시예에서는 최소 반사율을 가지는 흑색 띠(410)를 포함함으로써 수신부(320)에서 수신되는 광의 크기의 최대 최소 범위를 실시간으로 확인할 수 있다. In an embodiment of the present invention, by using the
일 실시예에서는 수신부(320)에 입사되는 광의 최대 값 및 최소 값을 모두 파악할 수 있으며, 이로부터 광의 크기 범위를 파악할 수 있다. 이러한 정보는 수신부(320)의 신호 검출 알고리즘을 보다 효율적으로 운용할 수 있도록 하고, 검출 신뢰도 및 정밀도를 향상시키는 데 활용될 수 있다. 예컨대 입력되는 광 신호의 크기 범위를 사전에 예측할 수 있어 피크 값 검출 구간을 축소할 수 있어, 피크 값 검출에 소요되는 계산량과 시간을 단축시키면서도 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또는, 광 신호의 크기 범위를 기반으로 피크 값 검출 구간을 설정하기 위한 문턱값을 실시간으로 설정 또는 조정할 수 있다. 예컨대, 흑색 띠(410)에서 반사된 반사광의 크기가 0이고, 백색 띠(420)에서 반사된 반사광의 평균 크기가 1인 경우, 문턱값을 0.7로 설정하고 최대치 계산을 위한 계산 구간을 0.7 내지 1 구간에 한정하여 수행함으로써 계산 속도를 향상시킬 수 있다. 문턱값 설정을 위해서는 복수 개의 흑색 띠(410) 및 복수 개의 백색 띠(420)에서 반사되는 반사광의 평균 값이 이용될 수 있다. 여기서 예시한 문턱값은 단지 예시를 위한 것으로 이에 한정하는 것은 아니다. In an embodiment, both the maximum value and the minimum value of the light incident on the
비유하자면, 일 실시예에 따른 방법은 백색 띠(420)를 포함함으로써, 수신부(320)에서 측정되는 광의 크기 값을 상대적인 측정치에서 보다 절대적인 측정치에 해당하도록 제공하는 효과가 있다. By way of analogy, the method according to the embodiment includes the
일 실시예에 따른 고속 상대위치 측정방법은 광 반사를 위한 타겟으로서 백색 띠(420)만 배열하는 것이 아니라 흑색 띠(410)와 백색 띠(420)를 번갈아 배치함으로써 결과적으로 신호 검출의 신뢰성과 정밀도를 높일 수 있는 특징이 있다. In the high-speed relative position measurement method according to an embodiment, not only the
한편, 마크 어레이(40)의 배열 중간 지점, 예컨대 10개 흑색 띠(410)-백색 띠(420) 쌍의 배치 후에 이들 10개 쌍과는 다른 소정의 다른 간격을 가지는 띠의 쌍을 배치할 수 있다. 차량(120)이 등속 운행하는 구간에 이러한 다른 간격을 가지는 타겟을 배치하여 소정의 정보를 전달하도록 형성될 수 있다. 이러한 정보는 예컨대 차량(120) 출발지점으로부터의 절대 거리를 포함하는 운항과 관련된 정보 또는 안전과 관련된 정보 등이 포함될 수 있다.On the other hand, it is possible to arrange a pair of bands having a predetermined distance different from these 10 pairs after the arrangement of the midpoint of the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마킹 크기 차이를 이용한 검출정보 다양화 개념을 설명하는 개념도이다. 4 is a conceptual diagram illustrating a concept of diversifying detection information using a difference in marking size according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 고속 상대위치 측정방법은 도 3에 도시한 바와 같은 마크 어레이(40)의 백색 띠(420) 부분을 보다 넓은 면적을 갖는 흑색 띠(412) 상에 백색 띠(422)가 적층된 형태로 대체 형성하는 예를 도시한다. 도시의 편의상 흑색 띠(412)는 다수의 점으로 해칭된 것으로 도시하였으나 실제로는 흑색으로 채워진 것이다. 도시한 실시예의 경우 송신부(310)는 라인 레이저를 방출하도록 구성된 것일 수 있으며, 마찬가지로 수신부(320)는 라인 방식의 수광부를 갖는 것일 수 있다. 일 실시예의 경우, 백색 띠(422, 422', 422")의 길이를 달리 형성함으로써 수광되는 광량을 다르게 전달할 수 있다. 도 4는 3단계로 이산화 된 정보가 전달되는 경우를 도시한다. Referring to FIG. 4 , in the high-speed relative position measurement method according to an embodiment, the
또한, 백색 띠(422) 주변을 반사율이 최저인 흑색 띠(412)로 둘러쌈으로써 수신되는 광량의 크기를 검출함에 있어 최저점을 파악하기 용이하도록 구성될 수 있다. In addition, by surrounding the
송신부(310)의 광원이 라인 레이저 형태가 아니라 점 광원 형태인 경우에는 백색 띠(422) 부분이 복수의 더 얇은(바람직하게는 광원의 스폿(spot) 크기 보다 작은 폭인) 백색 띠(422)의 조합으로 구성하여 반사율이 서로 다르도록 조합하여 형성할 수 있다. 예컨대, 반사율을 100 %, 66 %, 33 %와 같이 서로 다르도록 형성함으로써 3단계로 이산화 된 정보를 전달하여 수신부에서 검출되도록 할 수 있다. When the light source of the
일 실시예에서는 3단계로 이산화 된 정보에 대해 서술하였으나 이에 한정하는 것은 아니며 통상의 [0, 1]으로 구성된 이진 데이터로 구성된 데이터를 주고받도록 형성될 수도 있다. In one embodiment, the information discretized in three steps has been described, but the present invention is not limited thereto, and data composed of binary data composed of normal [0, 1] may be exchanged.
인프라튜브(100) 내에는 소정의 위치에 이러한 데이터가 마킹된 특정 마크(430)를 마킹 어레이(40)가 포함할 수 있다. 데이터가 마킹된 특정 마크(430)는 마킹 어레이(40)에서 일정 거리마다 반복되는 형태로 배치될 수 있다. 이러한 특정 마크(430)에 의해 전달되는 데이터에는 터널 내 출발점으로부터의 절대 위치, 위치 단위, 리셋 위치, 에러보정용 기준점 등 다양한 용도의 데이터가 포함될 수 있다. The marking
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 2열 마킹에 의한 검출정보 다양화 개념을 설명하는 개념도이다.5 is a conceptual diagram illustrating a concept of diversification of detection information by two-column marking according to another embodiment of the present invention.
도 5를 참조하여, 본 발명에 따른 또 다른 실시예로서, 2열 마킹에 의한 정보 검출을 설명한다. 일 실시예에 따른 검출방식은 통상의 바코드와 유사한 형태에 해당하는 방식으로 비유할 수 있다. 두 센서쌍(32)은 차량(120) 진행 방향을 따라 물리적으로 서로 다른 위치에서 광의 반사가 이루어지도록 구성된다. 이에 따라, 송신부(310, 312) 각각과 수신부(320, 322) 각각은 서로 이격 배치될 수 있다. 자세히 도시하지는 않았으나, 마킹된 데이터는 복수의 백색 띠(420)를 포함하여 배치되고, 각각의 백색 띠(420)가 일정한 폭을 가지되, 서로 이격된 거리가 다르게 배치되어 이산화 된 정보가 표현되도록 형성될 수 있다. Referring to FIG. 5, as another embodiment according to the present invention, information detection by two-column marking will be described. The detection method according to an embodiment may be compared to a method corresponding to a form similar to a normal barcode. The two sensor pairs 32 are configured to reflect light at physically different locations along the traveling direction of the
하나의 센서쌍(32)만 사용되는 경우에는, 차량(120) 속도에 따라서도 측정되는 광의 간격이 달라질 수 있어, 백색 띠(420)의 간격을 올바르게 검출하지 못할 수 있다. When only one
일 실시예에서는, 두 센서쌍(32)을 사용하고, 두 센서쌍(32) 사이의 시차는, 예컨대 초기에 측정되는 백색 띠(420)를 기준으로 속도를 인지하도록 구성할 수 있다. 정보를 포함하는 데이터에 해당하는 복수의 백색 띠(420) 조합을 검출할 때는 측정된 속도를 보정하여 인식되도록 형성할 수 있다. 즉, 일 실시예에서 두 센서쌍(42)을 사용하는 것은 차량 속도에 의한 영향을 배제하기 위해 도입된 것으로 이해할 수 있다. In one embodiment, two sensor pairs 32 are used, and the parallax between the two sensor pairs 32 may be configured to recognize a speed based on, for example, a
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of this embodiment, and various modifications and variations will be possible by those skilled in the art to which this embodiment belongs without departing from the essential characteristics of the present embodiment. Accordingly, the present embodiments are intended to explain rather than limit the technical spirit of the present embodiment, and the scope of the technical spirit of the present embodiment is not limited by these embodiments. The protection scope of this embodiment should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent range should be interpreted as being included in the scope of the present embodiment.
Claims (10)
상기 하이퍼튜브 차량의 진행경로를 따라 띠 형태의 복수의 마크(mark)가 상기 하이퍼튜브 내에 배열되는 마크 어레이(mark array);
상기 하이퍼튜브 차량에 배치되고, 상기 마크 어레이에 레이저를 조사하는 송신부; 및
상기 하이퍼튜브 차량에 배치되고, 상기 하이퍼튜브의 진행 방향으로 상기 송신부와 이격 배치되며, 상기 레이저가 상기 마크 어레이로부터 반사되는 반사광을 수신하는 수신부;
를 포함하는 위치검출 시스템에 의해 상기 하이퍼튜브 차량의 속도가 검출되되,
상기 송신부와 상기 수신부는 단일한 상기 마크를 대상으로 두 개 이상이 쌍으로 구성되고,
상기 마크 어레이는 소정 간격마다 특정 정보 전달을 위한 정보 마크를 포함하고, 상기 정보 마크는 이산화 된 형태로 상기 반사광을 반사하도록 형성되되, 상기 정보 마크는, 같은 폭을 가지는 복수의 백색 띠가 흑색 배경 상에 배치되되, 상기 하이퍼튜브 차량의 진행 방향을 따라 서로 다른 간격으로 배치되는 고속 상대위치 측정방법. A high-speed relative position measurement method for detecting the position of a hypertube vehicle in a hypertube, comprising:
a mark array in which a plurality of marks in the form of a band are arranged in the hypertube along a traveling path of the hypertube vehicle;
a transmitter disposed in the hypertube vehicle and irradiating a laser to the mark array; and
a receiving unit disposed in the hypertube vehicle, spaced apart from the transmitting unit in a traveling direction of the hypertube, and receiving reflected light reflected from the mark array by the laser;
The speed of the hypertube vehicle is detected by a position detection system comprising:
The transmitter and the receiver are composed of two or more pairs for the single mark,
The mark array includes an information mark for transmitting specific information at predetermined intervals, and the information mark is formed to reflect the reflected light in a discrete form, wherein the information mark has a plurality of white bands having the same width on a black background A high-speed relative position measurement method disposed on the upper surface, disposed at different intervals along the traveling direction of the hypertube vehicle.
상기 송신부와 상기 수신부의 두 개 이상의 쌍 각각은 서로 다른 파장을 갖는 레이저를 조사하고 수신하도록 구성되고,
상기 정보 마크는 서로 다른 크기의 반사광을 반사하도록 형성되는 고속 상대위치 측정방법.According to claim 1,
Each of the two or more pairs of the transmitter and the receiver is configured to irradiate and receive lasers having different wavelengths,
The information mark is a high-speed relative position measurement method formed to reflect the reflected light of different sizes.
상기 정보 마크는,
서로 다른 시간 간격의 반사광을 반사하도록 형성되는 고속 상대위치 측정방법.According to claim 1,
The information mark is
A high-speed relative position measurement method formed to reflect reflected light at different time intervals.
상기 송신부에서 조사되는 상기 레이저는 라인 레이저이고, 상기 수신부는 상기 라인 레이저를 수신하도록 형성된 라인 방식의 수광부이며,
상기 정보 마크는 상기 백색 띠가 서로 다른 길이로 형성됨으로써 서로 다른 크기의 상기 반사광을 반사함으로써 복수의 단계로 이산화 된 정보를 전달하도록 형성되는 고속 상대위치 측정방법.3. The method of claim 2,
The laser irradiated from the transmitting unit is a line laser, and the receiving unit is a line-type light receiving unit configured to receive the line laser,
The information mark is formed to transmit the discretized information in a plurality of steps by reflecting the reflected light of different sizes by forming the white bands with different lengths.
상기 백색 띠는,
상기 백색 띠의 폭 보다 3배 이상의 폭을 가지고 배치되는 흑색 배경 상에 배치되어,
상기 흑색 배경에 대해 상기 백색 띠에 의해 반사되는 상기 반사광 신호를 용이하게 검출할 수 있도록 형성되는 고속 상대위치 측정방법.5. The method of claim 4,
The white band is
It is arranged on a black background that is arranged to have a width three times or more than the width of the white band,
A high-speed relative position measuring method formed to easily detect the reflected light signal reflected by the white band against the black background.
상기 송신부와 상기 수신부의 두 개 이상의 쌍 각각은 상기 하이퍼튜브 차량의 진행 방향으로 이격된 서로 다른 지점에서 상기 레이저가 반사되도록 형성되는 고속 상대위치 측정방법.According to claim 1,
Each of the two or more pairs of the transmitter and the receiver is formed so that the laser is reflected at different points spaced apart from each other in the traveling direction of the hypertube vehicle.
상기 송신부와 상기 수신부의 두 개 이상의 쌍 각각은 서로 시간적으로 동기화되도록 설정되는 고속 상대위치 측정방법.8. The method of claim 7,
Each of the two or more pairs of the transmitter and the receiver is set to be time-synchronized with each other.
상기 송신부와 상기 수신부의 두 개 이상의 쌍 각각은 상기 정보 마크에 의한 초기 반사광의 검출 시차를 이용하여 상기 하이퍼튜브 차량의 속도를 검출하고, 상기 속도를 기반으로 상기 정보 마크의 복수의 백색 띠의 검출 간격을 보정하는 고속 상대위치 측정방법.9. The method of claim 8,
Each of the two or more pairs of the transmitting unit and the receiving unit detects the speed of the hypertube vehicle by using the detection parallax of the initial reflection light by the information mark, and detecting a plurality of white bands of the information mark based on the speed A high-speed relative position measurement method that compensates for gaps.
상기 정보 마크의 상기 백색 띠는 상기 백색 띠의 폭 보다 작은 복수의 가는 내부 백색 띠가 조합되어 상기 백색 띠의 배치 영역 보다 넓은 흑색 배경 상에 형성되고, 상기 백색 띠 내의 상기 내부 백색 띠의 폭 또는 개수를 변화시켜 공간 점유율을 조절함으로써 상기 백색 띠의 반사율이 조정되는 고속 상대위치 측정방법. 3. The method of claim 2,
The white band of the information mark is formed on a black background wider than the arrangement area of the white band by combining a plurality of thin inner white bands smaller than the width of the white band, the width of the inner white band within the white band or A high-speed relative position measurement method in which the reflectance of the white band is adjusted by changing the number and adjusting the space occupancy.
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