KR101962403B1

KR101962403B1 - 위상배열 광학빔 기반의 정위치 정차유도 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101962403B1
Application number: KR1020170058835A
Authority: KR
Inventors: 김영진; 최승환
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2017-05-11
Filing date: 2017-05-11
Publication date: 2019-07-18
Also published as: KR20180124397A

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 물체 위치 검출 장치는, 지지부; 수평면과 제 1 각도를 이루며 상기 지지부에 장착되며, 제 1 검출영역의 소영역별로 검출대상물체와의 거리값을 측정하는 제 1 광학빔 센서; 수평면과 제 2 각도를 이루며 상기 지지부에 장착되며, 제 2 검출영역의 소영역별로 상기 검출대상물체와의 거리값을 측정하는 제 2 광학빔 센서; 및 상기 제 1 및 제 2 광학빔 센서에서 측정된 거리값에 기초하여 면적정보를 생성하고, 상기 면적정보에 기초하여 상기 검출대상물체의 정위치 정차여부를 결정하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

위상배열 광학빔 기반의 정위치 정차유도 장치 및 방법{An Apparatus and A Method For Stop Guidance In Position Based On Phased-Array Optical Beams}

본 발명은 위상배열 광학빔 기반의 정위치 정차유도 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 위상배열 광학빔에 기초하여 운송수단의 정위치 정차여부를 파악하고, 동시에 운송수단 주변의 위험요소(사람, 동물, 장애물)들을 검출할 수 있는 정위치 정차유도 장치 및 방법에 관한 것이다.

버스, 지하철 등 운송수단의 승하차 시 승객들이 몰리면서 승객들 사이의 충돌이 발생하거나, 출입문 근처 공간에서 출입문에 의해 발생하는 안전사고 등의 문제가 빈번하게 발생하고 있다. 이러한 문제로 인하여 사고를 줄이기 위한 안전장치들의 중요성이 높아지면서 승강장 안전을 위한 장치들의 개발이 증가하고 있다.

종래 기술은 이와 같은 어려움을 해결하기 위해, 예컨대, 복합환승센터 승강장 등에 카메라를 설치하고, 모니터링 요원 또는 운전 기사가 카메라에 촬영된 영상을 통해 정위치 정차여부 및 주변 상황을 직접 확인하였다. 이러한 카메라 기반의 모니터링 장치는 직사광선 및 주변 환경으로부터 반사되는 반사광에 의해 색상이 왜곡되고, 조도변화와 외란광에 의해 물체 식별능력이 현저하게 저하되는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위하여 카메라의 해상도를 높이면 데이터 전송량이 증가되며, 근본적으로 외부 환경의 영향을 차단하는 것이 불가능하다.

한편, 또 다른 종래 기술은, 상술한 카메라 구성 외 출입문 근처의 장애물 존재를 파악할 수 있는 적외선 검지센서를 추가로 설치하였다. 그러나, 이러한 카메라와 적외선 검지센서를 동시에 구비하는 장치는 정지한 승객 또는 장애물을 감지할 수 없었으며, 예컨대 일사에 의한 직사 및 반사광, 함박눈, 폭우, 결빙 및 모래바람 등의 외부 환경의 영향은 여전히 해결할 수 없어, 신뢰성 및 동작 안정성 확보가 어려웠다.

본 발명은 상술한 요구에 부응하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에 따르면, 광학빔 센서를 통하여 검출대상물체의 영역별 거리값에 기초한 면적정보를 생성하여 검출대상물체의 정위치 여부를 결정하고 동시에 검출대상물체 외 승강장에 위험요소가 될 수 있는 장애물을 검출할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 위상배열 광학빔 기반의 정위치 정차유도 장치는, 지지부; 수평면과 제 1 각도를 이루며 상기 지지부에 장착되며, 제 1 검출영역의 소영역별로 검출대상물체와의 거리값을 측정하는 제 1 광학빔 센서; 수평면과 제 2 각도를 이루며 상기 지지부에 장착되며, 제 2 검출영역의 소영역별로 상기 검출대상물체와의 거리값을 측정하는 제 2 광학빔 센서; 및 상기 제 1 및 제 2 광학빔 센서에서 측정된 거리값에 기초하여 면적정보를 생성하고, 상기 면적정보에 기초하여 상기 검출대상물체의 정위치 정차여부를 결정하는 제어부를 포함할 수 있다.

이 경우, 상기 제어부는 상기 제 1 검출영역의 소영역별 검출대상물체와의 거리값들을 좌표상에 점으로 도시하고 연결하여 제 1 선분 정보를 생성하고, 상기 제 1 선분 정보에 기초하여 제 1 누적정보를 생성하고, 상기 제 1 누적정보를 적층하여 상기 제 1 면적정보를 생성하며, 상기 제어부는 상기 제 2 검출영역의 소영역별 검출대상물체와의 거리값들을 좌표상에 점으로 도시하고 연결하여 제 2 선분 정보를 생성하고, 상기 제 2 선분 정보에 기초하여 제 2 누적정보를 생성하고, 상기 제 2 누적정보를 적층하여 상기 제 2 면적정보를 생성할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 제 1 면적정보 및 상기 제 2 면적정보의 형태에 따라 상기 검출대상물체의 정위치 정차여부를 결정할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 제 1 면적정보 및 상기 제 2 면적정보를 연결하여 입체적 면적정보를 생성할 수 있다.

또한, 상기 제 1 누적정보는 상기 제 1 검출영역의 소영역별 검출대상물체와의 거리값의 변화량이 기준 변화량 이하인 경우에는 기준 누적량이 적용되며, 상기 제 1 검출영역의 소영역별 검출대상물체와의 거리값의 변화량이 기준 변화량 이상인 경우에는 상기 제 1 검출영역의 소영역별 검출대상물체와의 거리값의 변화량에 연동되는 변화 연동 누적량이 적용될 수 있다.

또한, 상기 제 2 누적정보는 상기 제 2 검출영역의 소영역별 검출대상물체와의 거리값의 변화량이 기준 변화량 이하인 경우에는 기준 누적량이 적용되며, 상기 제 2 검출영역의 소영역별 검출대상물체와의 거리값의 변화량이 기준 변화량 이상인 경우에는 상기 제 2 검출영역의 소영역별 검출대상물체와의 거리값의 변화량에 연동되는 변화 연동 누적량이 적용될 수 있다.

또한, 수평면과 제 3 각도를 이루며 상기 지지부에 장착되며, 제 3 검출영역의 소영역별로 검출대상물체와의 거리값을 측정하는 제 3 광학빔 센서; 및 수평면과 제 4 각도를 이루며 상기 지지부에 장착되며, 제 4 검출영역의 소영역별로 검출대상물체와의 거리값을 측정하는 제 4 광학빔 센서를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 제 3 및 제 4 광학빔 센서에서 검출된 정보에 기초하여 상기 검출대상물체의 정위치 정차여부 및 상기 검출대상물체 외 물체의 존재를 검출할 수 있다.

또한, 상기 제 1 광학빔 센서와 상기 제 2 광학빔 센서는 상기 지지부의 중앙부를 중심으로 대칭되도록 구성되는, 상기 제 3 광학빔 센서와 상기 제 4 광학빔 센서는 상기 지지부의 중앙부를 중심으로 대칭되도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 제 3 및 제 4 각도는 상기 제 1 및 제 2 각도 보다 수평면에 가까운 각도로 설치될 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 검출대상물체의 정위치 정차여부에 따라 스크린 도어를 제어하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 면적정보가 미리 정해진 값 이하가 되도록 제어할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 위상배열 광학빔 기반의 정위치 정차유도 방법은, 제 1 광학빔 센서를 통해 제 1 검출영역의 소영역별 거리값을 측정하고, 상기 제 2 광학빔 센서를 통해 제 1 검출영역의 소영역별 거리값을 측정하는 단계; 상기 제 1 검출영역의 소영역별 거리값 및 상기 제 2 검출영역의 소영역별 거리값을 좌표상에 점으로 도시하는 단계; 상기 도시된 점을 연결하여 제 1 및 제 2 선분 정보를 각각 생성하는 단계; 상기 제 1 및 제 2 선분 정보에 기초하여 제 1 및 제 2 누적정보를 각각 생성하는 단계; 상기 제 1 및 2 누적정보를 적층하여 상기 제 1 및 2 면적정보를 생성하는 단계; 및 상기 제 1 및 제 2 광학빔 센서에서 검출된 정보에 기초하여 상기 검출대상물체의 정위치 정차여부를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

이 경우, 상기 정위치 정차여부를 결정하는 단계는 상기 제 1 면적정보 및 상기 제 2 면적정보의 형태에 따라 상기 검출대상물체의 정위치 정차여부를 결정할 수 있다.

또한, 상기 면적정보를 생성하는 단계는 상기 제 1 면적정보 및 상기 제 2 면적정보를 연결하여 입체적인 면적정보를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제 1 누적정보는 상기 제 1 검출영역의 소영역별 거리값의 변화량이 기준 변화량 이하인 경우에는 기준 누적량이 적용되며, 상기 제 1 검출영역의 소영역별 거리값의 변화량이 기준 변화량 이상인 경우에는 상기 제 1 검출영역의 소영역별 거리값의 변화량에 연동되는 변화 연동 누적량이 적용될 수 있다.

또한, 상기 제 2 누적정보는 상기 제 2 검출영역의 소영역별 거리값의 변화량이 기준 변화량 이하인 경우에는 기준 누적량이 적용되며, 상기 제 2 검출영역의 소영역별 거리값의 변화량이 기준 변화량 이상인 경우에는 상기 제 2 검출영역의 소영역별 거리값의 변화량에 연동되는 변화 연동 누적량이 적용될 수 있다.

또한, 상기 제 3 광학빔 센서를 통해 검출대상물체와 제 3 검출영역의 소영역별 거리값을 측정하는 단계; 및 상기 제 4 광학빔 센서를 통해 검출대상물체와 제 4 검출영역의 소영역별 거리값을 측정하는 단계를 더 포함하며, 상기 정위치 정차여부를 결정하는 단계는 상기 제 3 및 제 4 광학빔 센서에서 검출된 정보에 기초하여 상기 검출대상물체의 정위치 정차여부 및 상기 검출대상물체 외 물체(사람, 동물, 장애물)의 존재를 검출할 수 있다.

또한, 상기 검출대상물체의 검출 신뢰성을 높이기 위하여, 상기 제 3 및 제 4 광학빔 센서는 상기 제 1 및 제 2 광학빔 센서와 검지영역이 교차되는 형태로 배치되도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 검출대상물체가 정위치에 위치하는지 여부에 따라 스크린 도어를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 위상배열 광학빔 기반의 정위치 정차유도 장치 및 방법은 위상기반 광학빔 센서를 통하여 검출 물체와의 영역별 거리 값에 기초하여 선분정보 및 면적정보를 생성하고 검출대상물체의 정위치 정차여부 결정 및 검출대상물체 외 물체(사람, 동물, 장애물)들을 동시에 검출할 수 있다. 기존에는 악천후 등의 환경적인 영향이 큰 경우에, 운송수단의 정위치 정차여부를 정확하게 확인하기가 어려웠으며, 장애물의 발견이 매우 어려워서 안전이 크게 위협받았으나, 본 발명에 따른 정위치 정차유도 장치 및 방법을 통하여 악천후 및 주변 환경에 관계없이 신뢰성 및 안전성이 크게 향상될 수 있다.

특히, 스쿨존 및 실버존 등 사회 안전 및 교통 안전 시스템이 반드시 필요한 분야에 응용되어 운송수단의 안전 신뢰성과 동작 안정성을 높일 수 있다.

또한, 신뢰성과 동작안정성의 큰 향상으로 인하여 자동제어가 가능하다. 특히, 스크린 도어 등, 오동작시 안전을 크게 위협받을 수 있는 안전 장치를 높은 신뢰성으로 안전하게 자동으로 동작시킬 수 있는 효과가 있다. 물론 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 위상배열 광학빔 기반 물체 위치 검출 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 위상배열 광학빔 기반 물체 위치 검출 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광학빔 센서를 통한 검출대상물체의 영역별 거리 검출의 예시 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광학빔 센서를 통하여 검출대상물체의 영역별 거리 검출을 설명하기 위한 도면이다.
도 5(a) 및 도 5(b)는 본 발명의 실시예에 따른 검출영역과 검출대상물체 사이의 위치관계를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 검출대상물체의 정위치 정차여부 확인 방법 및 제어 방법에 관한 흐름도이다.
도 7(a) 및 도 7(b)는 본 발명의 실시예에 따라 검출된 예시적인 거리값을 좌표로 표현한 그래프이다.
도 8(a) 및 도 8(b)는 본 발명의 실시예에 따라 예시적인 선분 정보를 표시한 그래프이다.
도 9(a) 및 도 9(b)는 본 발명의 실시예에 따른 누적정보를 표시한 그래프이다.
도 10(a), 도10(b), 도 11(a) 및 11(b)는 본 발명의 실시예에 따른 면적정보를 표시한 그래프이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 도 11(a) 및 11(b)의 방법을 통하여 생성한 그래프를 시간에 따라 배열한 그래프이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 승객, 동물 또는 장애물이 검출된 경우의 면적정보를 표시한 그래프이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 검출대상물체와 모니터링 구역과의 관계를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 전광판 디스플레이의 표시를 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 스크린 도어 제어 동작을 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한, 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.

그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 위상배열 광학빔 기반 물체 위치 검출 장치에 대한 그림이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따라 광학빔 센서들(100 내지 130)이 지지부에 설치되는 모습을 상세히 나타낸 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 위상배열 광학빔 기반 물체 위치 검출 장치는 지지부(145), 제 1 내지 제 4 광학빔 센서(100 내지 130) 및 제어부(140)를 포함할 수 있다.

지지부(145)는 제 1 내지 제 4 광학빔 센서(100 내지 130)가 장착되는 부분이며, 전광판 등의 디스플레이(146)를 포함할 수 있다. 예컨대, 복합환승센터 승강장의 버스 정차 위치 주변에 설치된 디스플레이(146) 등이 지지부(145)로서 활용될 수 있다.

제 1 광학빔 센서(100)는 지지부(145)의 대각선(147)과 제 1 각도(도 2의 A 참조)를 이루도록 지지부(145)에 장착되며, 검출영역(180)에 속하는 복수의 소영역별로 검출대상 물체(150)와의 거리를 산출한다. 따라서, 제 1 광학빔 센서(100)은 수평면과 일정 각도를 이루면서 설치되게 된다. 이 때, 제 1 광학빔 센서(100)가 수평면과 일정 각도를 이루면서 설치되는 것은 검출영역(180)에 속하는 복수의 소영역으로부터 상기 소영역 각각에 대응하는 수신부의 각 채널에 도달하는 신호들 사이에 기본 위상차(거리차)를 부여하기 위한 것이다. 즉, 광학빔 센서들은 송신되는 광이 검출대상물체에 반사될 때에 일정 위상차(거리차)를 가지면서 각 채널에 입사되도록 배열된다(위상배열).

검출대상물체(150)인 버스, 지하철 등은 큰 평면 및 모서리를 가지고 있는데, 상술한 바와 같이 수평면과 일정 각도를 이루면서 설치되므로, 면적정보가 형성될 때에 일정한 기울기 및 위상차를 가지고 형성되게 된다. 이에 대해서는 도 7 및 도 8에 대한 설명에서 상세히 기술한다.

제 1 광학빔 센서(100)와 유사하게 제 2 광학빔 센서 (110), 제 3 광학빔 센서(120) 및 제 4 광학빔 센서(130)가 지지부(145)의 대각선(147, 148)과 각각 제 2, 제 3 및 제 4 각도를 이루면서 지지부(145)에 장착된다. 또한, 검출대상물체(150)와의 거리를 검출영역(180)에 속하는 소영역별로 측정할 수 있다. 여기서 검출대상물체(150)는 버스, 열차, 지하철, 선박, 항공기 등의 운송수단일 수 있다.

이 때, 제 1 광학빔 센서(100)와 제 2 광학빔 센서(110)는 지지부(145)의 중앙부를 중심으로 대칭으로 설치될 수 있다. 또한, 제 3 광학빔 센서(120)와 제 4 광학빔 센서(130)는 지지부(145)의 중앙부를 중심으로 대칭으로 설치될 수 있다.

이 경우, 제 3 광학빔 센서(120) 및 제 4 광학빔 센서(130)는 제 1 광학빔 센서(100) 및 제 2 광학빔 센서(110)에 비해 수평에 가까운 각도로 제 1 광학빔 센서(100) 및 제 2 광학빔 센서(110)의 하부에 설치될 수 있다.

예컨대, 제 1 광학빔 센서(100) 및 제 2 광학빔 센서(110)가 지지부(145)의 대각선(147, 148)과 약 45° 및 약 135°를 이루면서 지지부(145)의 상부에 각각 설치된다면(도 2의 각도 A 참조), 제 3 광학빔 센서(120) 및 제 4 광학빔 센서(130)의 각도는 지지부(145)의 대각선(147, 148)과 약 150° 및 약 30°로 지지부(145)의 하부에 설치될 수 있다(도 2의 각도 B 참조).

이러한 구성을 통하여, 제 1 광학빔 센서(100) 및 제 2 광학빔 센서(110)는 검출대상물체(150)의 상부, 제 3 광학빔 센서(120) 및 제 4 광학빔 센서(130)는 검출대상물체(150)의 하부를 조사할 수 있다. 따라서, 버스, 열차, 지하철, 선박, 항공기 등의 운송수단보다 상대적으로 작은 사람(160-1), 긴급 환자(160-2), 애완 동물(160-3) 및 기타 장애물(160-4)이 제 3 광학빔 센서(120) 및 제 4 광학빔 센서(130)를 통해 검출대상물체(150)과 동시에 검출될 수 있다.

지지부(145) 또한 수직 방향과 일정 각도를 이루도록 설치할 수 있다. 지지부(145)를 수직 방향과 일정 각도(도 2의 각도 C 참조)를 이루도록 설치함으로써, 제 1 및 제2 광학빔 센서(100, 110)와 제 3 및 제 4 광학빔 센서(120, 130) 사이에도 위상차 또는 검출 시간의 차이를 부여하여 운송수단의 크기를 산출할 수 있다.

여기서 광학빔 센서(100 내지 130)는 모니터링 영역(170)을 감시하기 위하여 수신부가 복수의 채널, 예컨대, 8채널 16채널을 포함할 수 있다. 여기서 광학빔 센서(100 내지 130)에 대한 구체적인 설명은 도 2 내지 도 4를 참조하여 상세히 후술하도록 한다.

이 경우, 다채널을 구비한 광학빔 센서 하나만으로도 검출대상물체 및 주변의 사람/장애물 등을 검출할 수 있으나, 본 실시예에서는 복수의 광학빔 센서를 활용하여 신뢰성을 높였다. 예를 들어, 본 실시예와 같이 4개의 광학빔 센서를 다이아몬드 형태와 같이 임의각도를 유지하는 교차구조로 배치하여 활용하는 경우에 신뢰성을 4배로 증가시킬 수 있다.

광학빔 센서(100 내지 130)는 복수의 수신센서(채널)를 포함하며, 각각의 수신센서를 통하여 위상배열 광학빔을 수신할 수 있다. 이 때, 분산된 광을 복수의 채널, 예컨대, 8채널 또는 16 채널로 각각 수신할 수 있다. 이 경우, 위상배열 광학빔 센서(100 내지 130)는 분산된 레이저광을 검출영역(180)의 소영역별로 분리하여 각 소영역에 대응하는 채널별 거리값을 산출할 수 있다.

이하에서는, 도 3 및 도 4를 참조하여 광학빔 센서가 검출 대상물체의 특징점을 검출할 수 있는 구조로 배열되고, 외곽형상을 검출하는　것에 대하여 설명한다.

도 3을 참조하면, 제 1 광학빔 센서(100)와 제 2 광학빔 센서(110)는 검출대상물체(150)에 레이저광을 조사하게 된다. 이 때, 각 광학빔 센서는 검출대상물체(150)에서 반사된 레이저광을 각 채널별로 수신하여 거리값을 산출하게 된다. 이 때, 도 3에 나타낸 바와 같이, 광학빔 센서들(100 및 110)은 검출대상물체(150)의 외각 형상을 검출할 수 있는 위치 및 각도로 배열되게 된다.

이 때, 광학빔 센서들(100 및 110)은 분산된 레이저광을 검출영역(180)의 소영역별로 분리하여 각 소영역에 대응하는 채널별 거리값을 산출하게 된다. 예를 들어, 수평방향으로 48도의 검출구역(180)을 가지는 레이저빔이 송신되는 경우에, 0도~6도 사이의 소영역은 제 1 채널이, 6도~12도의 소영역은 제 2 채널이 12~18도의 소영역은 제3채널이, 18~24도의 소영역은 제4채널이, 24~30도의 소영역은 제5 채널이, 30~36도의 소영역은 제6 채널이, 36~42도의 소영역은 제7 채널이, 마지막으로 42~48도의 소영역은 제8 채널이 각각 거리 값을 산출할 수 있다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 각 소영역별 거리값을 산출하여, 제어부(140)는 검출대상물체(150)의 외곽의 모습까지 정확하게 파악할 수 있으며, 검출대상물체의 외곽 외에도 장애물을 동시에 검출할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 위상배열 광학빔 기반 물체 검출 장치는 물체의 외곽 또는 물체와 모니터링 영역(170)의 경계 부근에서 변곡점을 생성할 수 있다. 이러한 변곡점의 생성 및 활용에 대해서는 도 10 및 도 11에 대한 설명부분에서 상세히 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따라 위상이 상이한 구조로　광학빔센서를 배치하여,　검출대상물체의 위상차에 따른 외곽형상 차이를 검출하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, 각 소영역의 거리값을 산출하기 위하여, 각 검출영역별로 위상차를 두어 광을 전송하도록 할 수도 있다. 예컨대, 각 소영역별로는 α만큼의 위상차를 두어 송신할 수 있다. 이 경우, 도 4를 참조하면, 각 소영역에 대응하는 채널에서는 α만큼의 위상차를 가지고 수신한다. 따라서, 광학빔 센서(100 내지 130)는 각 채널별로 연산을 통하여 각 소영역에 해당하는 거리값을 산출할 수 있다. 따라서, 광학빔 센서(100 내지 130)는 검출영역에 포함되는 복수의 소영역에 대응하는 채널을 통하여 각 채널별 거리값을 구할 수 있다.

이하에서는 도 5를 참조하여 복수의 광학빔 센서(100 내지 130)의 검출영역(180)의 배치에 대하여 설명한다. 도 5는 복수의 광학빔 센서(100 내지 130)에서 조사된 레이저빔에 의하여 형성된 검출영역(180)을 표시한 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 지지부(145)는 운송수단이 정차할 정위치(170)의 우상단에 설치될 수 있다. 예컨대, 현재 복합환승센터 승강장의 고속버스 정차위치의 우상단에는 운전기사가 볼 수 있는 모니터가 설치되어 있는데, 이러한 모니터가 본 발명에서 말하는 지지부(145)일 수 있다.

이 때, 지지부(145)에 설치된 복수의 광학빔 센서(100 내지 130)에서 조사된 광에 의해 형성된 검출영역(180)은 도 5와 같다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 광학빔 센서(100, 110)는 검출대상물체(150)인 운송수단의 상단을 조사하며, 제 3 및 제 4 광학빔 센서(120, 130)는 검출대상물체(150)인 운송수단의 하단을 조사하도록 배열될 수 있다.

이 경우, 제 1 및 제 2 광학빔 센서(100, 110)는 검출영역을 일부 공유할 수 있다. 즉, 제 1 및 제 2 광학빔 센서(100, 110)의 일부 검출영역(180-1, 180-2)이 중첩되는 부분(180-3)이 발생하도록 배치될 수 있다. 따라서, 상술한 바와 같이 중첩되어 배치되므로 인해서 1개 센서의 임의 번째 채널이 거리정보를 획득하지 못하는 경우에도 검출대상물체를 인접한 센서의 임의 번째 채널에서 검출할 수 있어 검출신뢰성을 높일 수 있다. 또한, 제 3 및 제 4 광학빔 센서(120, 130)도 검출영역을 일부 공유할 수 있다.

도 5(a)는 운송수단이 센서들의 검출영역으로 진입 중인 경우를 나타낸 것이고, 도 5(b)는 운송수단이 검출영역 내부로 진입을 완료한 경우를 나타낸다.

이하에서는 도 6 내지 도 10를 참조하여 도 5(a)와 도 5(b)의 경우 각각에 대하여 각 센서에서 검출된 거리값에 기초하여 면적정보를 형성하는 것에 대하여 설명한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 정위치 판단 알고리즘을 설명한 흐름도이다. 이러한 정위치 판단 알고리즘은 제어부(140)에서 수행되며, 광학빔 센서(100 내지 130)가 소영역별 거리값을 산출하여 제어부에 출력한 후, 제어부(140)가 산출된 소영역별 거리값에 기초하여 면적정보를 생성하고, 생성된 면적정보에 기초하여 검출대상 물체의 정위치 정차여부를 확인할 수 있다.

도 6에 따르면, 먼저 상술한 광학빔 센서(100 내지 130)가 검출대상물체(150)의 소영역별 거리를 측정하고(S1400), 제어부(140)는 측정된 거리를 좌표상의 점으로 나타낸다(S1410).

도 7(a)는 도 5(a)의 상황에서 제 1 광학빔 센서에 의해 측정된 거리를 좌표상의 점으로 나타낸 것이고, 도 7(b)는 도 5(b)의 상황에서 제 1 광학빔 센서에 의해 측정된 거리를 좌표상의 점으로 나타낸 예시이다.

도 7(a)에서 알 수 있는 바와 같이, 검출대상물체가 아직 센서의 검출영역에 진입하지 않은 경우에는 일정한 기울기의 검출값이 검출된다. 하지만, 도 7(b)와 같이, 검출대상물체가 센서의 검출영역에 진입한 경우에는 센서와 검출대상 물체 사이의 거리가 짧아짐으로 인하여 기울기가 다른 2개의 검출영역이 생기게 된다. 도 7(b)의 경우, 예컨대, 5번 내지 8번 채널(Ch5~8)에서 검출대상물체가 검출되어 기울기가 다른 영역이 생기게 된다.

이렇게 기울기가 생기는 이유는 제 1 내지 제 4 광학빔 센서(100 내지 130)가 수평면과 일정한 각도를 가지고 설치되어 검출대상물체(150)이 가지는 평면과 광학빔 센서(100 내지 130)의 각 채널 사이에 거리차가 생기기 때문이다. 따라서, 모니터링 구역(170)의 바닥을 센싱하는 경우에도 기본적인 기울기가 발생하며, 검출대상물체(150)의 상면 또는 측면을 검출할 때에 각 채널과 검출대상물체(150)이 가까워지므로 상술한 바닥을 센싱할 때 보다 급격한 기울기를 가지는 거리값이 측정되게 된다.

그 후, 면적정보를 생성하기 위하여 좌표상에 생성된 점들을 연결하여 선분 정보를 생성한다(S1420). 도 8을 참조하면, 좌표상에 연결된 점들을 연결하여 선분 정보가 생성되는 것이 도시되어 있다.

그리고, 상기 선분 정보에 기초하여 누적정보를 생성한다(S1430). 예컨대, 도 9를 참조하면, 누적정보는 기준 누적량(910) 및 변화 연동 누적량(920)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 검출영역에 대응되는 채널에서 검출한 거리값의 변화가 일정 이하(예를 들어, 검출대상물체(150)이 정지되어 있거나, 해당 검출영역이 모니터링 구역의 바닥을 검출하고 있는 경우)인 경우에는 기준 누적량(910)만큼만 누적되도록 누적정보가 형성된다.

그러나, 해당 검출영역에서 변화가 발생한 경우(예를 들어, 차량이 해당 검출영역에 진입하는 경우)에는 거리값의 변화에 연동된 변화 연동 누적량(920)을 누적정보로 적용할 수 있다. 예를 들어, 변화 연동 누적량(920)은 거리 변화량 + 기본 누적량이 되거나, 또는 거리 변화 계수(예를 들어, 거리 변화량/기준 누적량) * 기본 누적량이 될 수 있다.

그 뒤, 제어부(140)는 상술한 누적정보를 적층하여 면적정보를 생성할 수 있다(S1440). 그리고 생성된 면적정보에 기초하여 검출대상물체(150)의 존재여부 및 정위치여부를 확인할 수 있다(S1450). 제어부(140)는 예컨대, 도 10(a) 내지 도 10(d)과 같이 면적정보를 생성하여 검출대상물체(150)의 존재여부 및 정위치 정차여부를 확인할 수 있다.

이하에서는 도 10(a) 내지 도 11(b)를 참조하여 면적정보의 생성방법 및 검출대상물체(150)의 존재 및 정위치 여부 확인방법에 대하여 상세히 설명한다.

도 10(a)는 본 발명의 일 실시예에 따라 1개의 광학빔 센서를 활용하여 만든 면적정보이다. 도 10(a)와 같이, 검출영역(180)에 검출대상물체가 검출되는 경우에는 물체의 거리 변화가 발생하는 지점이 생기기 때문에 변곡점(930)이 생성되게 된다. 따라서, 이러한 면적정보를 통하여 예컨대, 변곡점의 존재여부, 변곡점의 위치 또는 면적정보의 높이(h)에 따라 검출대상물체의 존재 여부 및 정위치 여부를 알 수 있다.

도 10(b)는 본 발명의 일 실시예에 따라 2개의 광학빔 센서, 예컨대, 제 1 광학빔 센서(100) 및 제 2 광학빔 센서(110)을 연결하여 만든 면적정보이다. 이 경우, 바람직하게는 제어부(140)는 도 5(a), 도 5(b)에 도시한 바와 같이 공유되는 검출영역(180-3)을 중심으로 복수의 광학빔 센서의 센싱된 정보를 연결하여 면적정보를 생성할 수 있다.

한편, 도 11(a)는 본 발명의 일 실시예에 따라 입체적 형상으로 면적정보를 생성한 예를 도시하고 있다. 기초적인 누적정보를 생성하는 방법은 도 10(b)의 방법과 동일하나, 입체적인 형상으로 그린 것에 차이가 있다. 또한, 제어부(140)는 면적정보가 특정 높이(H)이상 누적되는 경우에는 그 특정높이로 제한하여 면적정보를 생성할 수 있다. 이렇게 누적량을 제한하는 경우에는 누적량 연산에 소요되는 메모리 등의 리소스 활용을 제한할 수 있기 때문에 보다 빠른 연산이 가능하다. 따라서, 센서 정보의 실시간 분석에 보다 유리하다.

도 11(b)는 검출대상물체(150)이 없는 경우에 도 11(a)와 동일한 방법으로 면적정보를 생성한 것이다. 도 11(a) 및 도 11(b)를 통하여 알 수 있는 바와 같이, 상술한 면적정보에서 특정 부분의 높이 및 높이 변화를 통하여 검출대상물체의 존재 여부 및 정위치 여부를 파악할 수 있다.

도 12는 도 11(a) 및 도 11(b)와 동일한 방법으로 형성한 면적정보를 시간에 따라 배열한 것이다. 예컨대, 제 1 및 제 2 광학빔 센서(100, 110)의 검출 정보로부터 검출대상물체(150)가 정위치에 정차했다고 판단될 때 생성한 제 1 면적정보(1210)와 제 3 및 제 4 광학빔 센서(120, 130) 의 검출 정보로부터 검출대상물체(150)가 정위치에 정차했다고 판단될 때 생성한 제 2 면적정보(1220)를 시간에 따라 배열한 것이다.

제어부(145)는 제 1 및 제 2 광학빔 센서(100, 110)의 검출 정보로부터 검출대상물체(150)의 정위치 정차여부를 1차적으로 확인하고, 제 3 및 제 4 광학빔 센서(120, 130)의 검출 정보로부터 검출대상물체(150)의 정위치 정차여부 및 승객, 동물 및 장애물 등의 여부를 2차적으로 검출할 수 있다.

도 13은 제 3 광학빔 센서(120) 또는 제 4 광학빔 센서(130)에서 승객, 동물 또는 장애물 등이 검출되었을 때의 면적정보를 나타낸 것이다. 승객, 동물 또는 장애물 등이 검출되었을 경우에는 센서와 물체 사이의 거리가 가까워 지므로, 또다른 변곡점(940)이 생성되게 된다. 따라서, 이러한 구성을 통하여 검출대상물체(150)의 정위치 정차여부 외에도 승객, 동물 및 장애물을 동시에 판단할 수 있다.

한편, 제어부(140)는 검출대상물체(150)의 정위치 여부에 따라 추가적인 제어 동작, 예컨대, 디스플레이 화면, 스피커 등을 통하여 경보를 발송하거나, 또는 스크린 도어(190)의 개폐를 제어할 수 있다(S1460).

도 14을 참조하면, 본 발명에 따른 위상배열 광학빔 기반 물체 검출 장치는 모니터링 영역(170)과 검출대상물체(150) 사이의 정위치 여부를 상술한 면적정보의 형태에 기초하여 판별할 수 있다. 예컨대, 제어부(140)는 검출대상물체(150)의 위치를 진입/미달/초과/양호 4단계로 구별하여 판별할 수 있다.

이 경우, 제어부(140)는 판별된 검출대상물체(150)의 위치를 지지부(145)의 전광판의 디스플레이(146)에 표시하거나 경보음을 발생시킬 수 있다.

예를 들어, 도 15를 참조하면, 위상배열 광학빔 기반 물체 검출 장치의 제어부(140)는, 검출대상물체(150)가 제 2 광학빔 센서(110)에서만 검출되는 경우(후미 정위치) "미달"을 전광판의 디스플레이에 표시할 수 있다. 이 후, 검출대상물체(150)가 제 1 및 제 2 광학빔 센서(110)에서 검출되는 경우(선두 위치)에는"양호"를 전광판 디스플레이에 표시할 수 있다.

그 후, 제어부(140)는 검출대상물체(150)가 정위치에 정차하는 경우, 예컨대, 0.5m이내의 오차로 정차하는 경우에, 버스 승강장(또는 지하철 승강장)에 설치된 스크린 도어(안전문)를 열도록(open) 제어할 수 있다.

승차 및 하차 완료 후, 버스가 이동을 시작하면 제어부(140)는, 검출대상물체(150)가 진출함을 감지하고, "초과"를 전광판 디스플레이에 표시할 수 있다. 단, 이 경우, 스크린 도어(안전문)이 닫히지 않은 경우에는 제어부(140)는 스크린 도어를 닫도록 제어할 수 있다. 한편, 검출대상물체(150) 주변에 사람이나 장애물이 없다는 것을 확인한 직후에 제어부(140)가 자동으로 스크린 도어를 닫도록 제어할 수도 있다.

도 16을 참조하면, 본 발명에 따른 위상배열 광학빔 기반 물체 검출 장치는 모니터링 영역(170)과 검출대상물체(150) 사이의 정위치 여부를 상술한 판별한 후, 스크린 도어를 제어할 수 있다.

예를 들어, 도 16에서는 제어부(140)는 검출대상물체(150)인 버스가 정위치에 정차하지 않은 경우에는 스크린 도어가 열리지 않도록 제어할 수 있다. 검출대상물체(150)인 버스가 정위치에 정차한 후에 스크린 도어가 자동으로 열리도록 제어할 수도 있다.

제어부(140)는 검출대상물체(150)인 버스 주변에 아직 사람들이 존재하는 경우에 스크린 도어가 닫히지 않도록 제어할 수 있다. 이 후, 버스에 승차가 완료된 후에 버스 주변에 사람/장애물이 모두 없다고 판별되면, 제어부(140)는 스크린 도어가 자동으로 닫히도록 제어할 수 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 위상배열 광학빔 기반의 정위치 정차유도 장치 및 방법은 위상기반 광학빔 센서를 통하여 검출 물체와의 영역별 거리 값에 기초하여 면적정보를 생성하고 검출대상물체의 정위치 정차여부 결정 및 검출대상물체 외 장애물들을 동시에 검출할 수 있다. 기존에는 악천후 등의 환경적인 영향이 큰 경우에, 운송수단의 정위치 정차여부를 정확하게 확인하기가 어려웠으며, 장애물의 발견이 매우 어려워서 안전이 크게 위협받았으나, 본 발명에 따른 정위치 정차유도 장치 및 방법을 통하여 악천후 및 주변 환경에 관계없이 신뢰성 및 안전이 크게 강화될 수 있다.

또한, 신뢰성과 동작안정성의 큰 향상으로 인하여 자동제어가 가능하다. 특히, 스크린 도어 등, 오동작시 안전을 크게 위협받을 수 있는 안전 장치를 높은 신뢰성으로 안전하게 자동으로 동작시킬 수 있는 효과가 있다.

한편, 본 발명의 상세한 설명 및 첨부도면에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명은 개시된 실시예에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들을 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 제 1 광학빔 센서
110: 제 2 광학빔 센서
120: 제 3 광학빔 센서
130: 제 4 광학빔 센서
140: 제어부
150: 검출대상물체

Claims

지지부;
수평면과 제 1 각도를 이루며 상기 지지부에 장착되며, 제 1 검출영역의 소영역별로 검출대상물체와의 거리값을 측정하는 제 1 광학빔 센서;
수평면과 제 2 각도를 이루며 상기 지지부에 장착되며, 제 2 검출영역의 소영역별로 상기 검출대상물체와의 거리값을 측정하는 제 2 광학빔 센서; 및
상기 제 1 및 제 2 광학빔 센서에서 측정된 거리값에 기초하여 면적정보를 생성하고, 상기 면적정보에 기초하여 상기 검출대상물체의 정위치 정차여부를 결정하는 제어부를 포함하며,
상기 제어부는 상기 제 1 검출영역의 소영역별 검출대상물체와의 거리값들을 좌표상에 점으로 도시하고 연결하여 제 1 선분 정보를 생성하고, 상기 제 1 선분 정보에 기초하여 제 1 누적정보를 생성하고, 상기 제 1 누적정보를 적층하여 상기 제 1 면적정보를 생성하며,
상기 제어부는 상기 제 2 검출영역의 소영역별 검출대상물체와의 거리값들을 좌표상에 점으로 도시하고 연결하여 제 2 선분 정보를 생성하고, 상기 제 2 선분 정보에 기초하여 제 2 누적정보를 생성하고, 상기 제 2 누적정보를 적층하여 상기 제 2 면적정보를 생성하며,
상기 제 1 누적정보는 상기 제 1 및 제 2 검출영역의 소영역별 검출대상물체와의 거리값의 변화량이 기준 변화량 이하인 경우에는 기준 누적량이 적용되며, 상기 제 1 검출영역의 소영역별 검출대상물체와의 거리값의 변화량이 기준 변화량 이상인 경우에는 상기 제 1 검출영역의 소영역별 검출대상물체와의 거리값의 변화량에 연동되는 변화 연동 누적량이 적용되는,
위상배열 광학빔 기반의 정위치 정차유도 장치.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제 1 면적정보 및 상기 제 2 면적정보의 형태에 따라 상기 검출대상물체의 정위치 정차여부를 결정하는,
위상배열 광학빔 기반의 정위치 정차유도 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제 1 면적정보 및 상기 제 2 면적정보를 연결하여 입체적 면적정보를 생성하는,
위상배열 광학빔 기반의 정위치 정차유도 장치.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 누적정보는 상기 제 2 검출영역의 소영역별 검출대상물체와의 거리값의 변화량이 기준 변화량 이하인 경우에는 기준 누적량이 적용되며, 상기 제 2 검출영역의 소영역별 검출대상물체와의 거리값의 변화량이 기준 변화량 이상인 경우에는 상기 제 2 검출영역의 소영역별 검출대상물체와의 거리값의 변화량에 연동되는 변화 연동 누적량이 적용되는,
위상배열 광학빔 기반의 정위치 정차유도 장치.
제 1 항에 있어서,
수평면과 제 3 각도를 이루며 상기 지지부에 장착되며, 제 3 검출영역의 소영역별로 검출대상물체와의 거리값을 측정하는 제 3 광학빔 센서; 및
수평면과 제 4 각도를 이루며 상기 지지부에 장착되며, 제 4 검출영역의 소영역별로 검출대상물체와의 거리값을 측정하는 제 4 광학빔 센서를 더 포함하며,
상기 제어부는 상기 제 3 및 제 4 광학빔 센서에서 검출된 정보에 기초하여 상기 검출대상물체의 정위치 정차여부 및 상기 검출대상물체 외 물체의 존재를 검출하는,
위상배열 광학빔 기반의 정위치 정차유도 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 제 1 광학빔 센서와 상기 제 2 광학빔 센서는 상기 지지부의 중앙부를 중심으로 대칭되도록 구성되는,
상기 제 3 광학빔 센서와 상기 제 4 광학빔 센서는 상기 지지부의 중앙부를 중심으로 대칭되도록 구성되며,
상기 제 3 및 제 4 각도는 상기 제 1 및 제 2 각도 보다 수평면에 가까운 각도로 설치되는,
위상배열 광학빔 기반의 정위치 정차유도 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 검출대상물체의 정위치 정차여부에 따라 스크린 도어를 제어하도록 구성되는,
위상배열 광학빔 기반의 정위치 정차유도 장치.
제 1 광학빔 센서를 통해 제 1 검출영역의 소영역별 거리값을 측정하고, 제 2 광학빔 센서를 통해 제 2 검출영역의 소영역별 거리값을 측정하는 단계;
상기 제 1 검출영역의 소영역별 거리값 및 상기 제 2 검출영역의 소영역별 거리값을 좌표상에 점으로 도시하는 단계;
상기 도시된 점을 연결하여 제 1 및 제 2 선분 정보를 각각 생성하는 단계;
상기 제 1 및 제 2 선분 정보에 기초하여 제 1 및 제 2 누적정보를 각각 생성하는 단계;
상기 제 1 및 2 누적정보를 적층하여 상기 제 1 및 2 면적정보를 생성하는 단계; 및
상기 제 1 및 제 2 광학빔 센서에서 검출된 정보에 기초하여 검출대상물체의 정위치 정차여부를 결정하는 단계를 포함하며,
상기 제 1 누적정보는 상기 제 1 검출영역의 소영역별 거리값의 변화량이 기준 변화량 이하인 경우에는 기준 누적량이 적용되며, 상기 제 1 검출영역의 소영역별 거리값의 변화량이 기준 변화량 이상인 경우에는 상기 제 1 검출영역의 소영역별 거리값의 변화량에 연동되는 변화 연동 누적량이 적용되는,
위상배열 광학빔 기반의 정위치 정차유도 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 정위치 정차여부를 결정하는 단계는 상기 제 1 면적정보 및 상기 제 2 면적정보의 형태에 따라 검출대상물체의 정위치 정차여부를 결정하는,
위상배열 광학빔 기반의 정위치 정차유도 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 면적정보를 생성하는 단계는 상기 제 1 면적정보 및 상기 제 2 면적정보를 연결하여 입체적인 면적정보를 생성하는 단계를 포함하는,
위상배열 광학빔 기반의 정위치 정차유도 방법.
삭제
제 10 항에 있어서,
상기 제 2 누적정보는 상기 제 2 검출영역의 소영역별 거리값의 변화량이 기준 변화량 이하인 경우에는 기준 누적량이 적용되며, 상기 제 2 검출영역의 소영역별 거리값의 변화량이 기준 변화량 이상인 경우에는 상기 제 2 검출영역의 소영역별 거리값의 변화량에 연동되는 변화 연동 누적량이 적용되는,
위상배열 광학빔 기반의 정위치 정차유도 방법.
제 10 항에 있어서,
제 3 광학빔 센서를 통해 검출대상물체와 제 3 검출영역의 소영역별 거리값을 측정하는 단계; 및
제 4 광학빔 센서를 통해 검출대상물체와 제 4 검출영역의 소영역별 거리값을 측정하는 단계를 더 포함하며,
상기 정위치 정차여부를 결정하는 단계는 상기 제 3 및 제 4 광학빔 센서에서 검출된 정보에 기초하여 상기 검출대상물체의 정위치 정차여부 및 상기 검출대상물체 외 물체의 존재를 검출하는,
위상배열 광학빔 기반의 정위치 정차유도 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 제 1 광학빔 센서와 상기 제 2 광학빔 센서는 지지부의 중앙부를 중심으로 대칭되도록 구성되고,
상기 제 3 광학빔 센서와 상기 제 4 광학빔 센서는 상기 지지부의 중앙부를 중심으로 대칭되도록 구성되며,
상기 지지부에는, 상기 제 1 광학빔 센서가 수평면과 제 1 각도를 이루며 장착되어 있고, 상기 제 2 광학빔 센서가 수평면과 제 2 각도를 이루며 장착되어 있고, 상기 제 3 광학빔 센서가 수평면과 제 3 각도를 이루며 장착되어 있고, 그리고 상기 제 4 광학빔 센서가 수평면과 제 4 각도를 이루며 장착되어 있으며,
상기 제 3 및 제 4 각도는 상기 제 1 및 제 2 각도 보다 수평면에 가까운 각도로 설치되는,
위상배열 광학빔 기반의 정위치 정차유도 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 검출대상물체가 정위치에 위치하는지 여부에 따라 스크린 도어를 제어하는 단계를 더 포함하는,
위상배열 광학빔 기반의 정위치 정차유도 방법.