WO2019221353A1 - 차량 위치검지를 이용한 하이퍼튜브 시스템 - Google Patents

차량 위치검지를 이용한 하이퍼튜브 시스템 Download PDF

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이창영
이관섭
장용준
조정민
이진호
옥민환
김재훈
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Definitions

  • the present invention relates to a hypertube system including a hypertube vehicle position detection system and a hypertube vehicle position detection system.
  • Hypertube systems are expected to be the next generation of vehicles capable of moving at high speeds of up to 1,200 km / h.
  • the precision of the position detection of the vehicle is particularly required. It is preferable that the accuracy of the positioning of the vehicle is within the error cm range.
  • a conventional vehicle precision position detection system for a magnetic levitation railway has used non-contact sensors such as magnetic / electric sensors, ultrasonic sensors or optical sensors. These sensors need to be installed every 3 cm along the guideway to avoid errors of more than 3 cm in positioning, and the sensors must be installed in the entire section of the road, resulting in excessive sensor installation costs and difficult maintenance. There is.
  • the optical sensor not only the light receiving unit / light emitting unit should be disposed at intervals corresponding to the required precision, but also there is a problem in that the sensor needs to be periodically cleaned due to the dust inside the hypertube infrastructure.
  • Embodiments of the present invention aim to provide a hypertube vehicle position detection system capable of detecting the position of a vehicle with an accuracy of 3 cm or less in a hypertube system.
  • an object of the present invention is to provide a hypertube system for controlling the operation of a vehicle using a vehicle position detection system capable of accurately detecting the position of the vehicle.
  • a hypertube system for detecting the position of a hypertube vehicle a hypertube vehicle, a tube portion surrounding the traveling path of the hypertube vehicle, toward the hypertube vehicle
  • a laser transmitter for irradiating a laser and a laser receiver for detecting a laser the one or more lidar sensors mounted on the inner wall of the tube portion and the hypertubes disposed on the hypertube vehicle and irradiated from the lidar sensors.
  • a reflector reflecting a laser wherein the laser reflected from the reflector reaches the laser receiver of the lidar sensor to provide a hypertube system used for detecting a position of the vehicle of the hypertube.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing the configuration of a hypertube system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing the principle of detecting the position of the hypertube vehicle using the hypertube position detection system according to an embodiment of the present invention.
  • 3 (a) and 3 (b) are disposed on a side of a coaxial linear synchronous motor (LSM) and a hypertube vehicle that provides power to a hypertube vehicle in a hypertube system according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • 4 is a view showing a principle of detecting the position of the vehicle by irradiating a laser from the lidar sensor according to an embodiment of the present invention.
  • 5 (a) and 5 (b) are diagrams showing a configuration in which a lidar sensor is disposed to face the center axis line of the tube part according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 6 (a) is a view showing a state in which a plurality of lidar sensors are arranged in a tube having a curve, according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 6 (b) is a view showing a state in which the angle adjusting unit is disposed in accordance with an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a state in which a laser is irradiated in a horizontal direction from the lidar sensor toward the hypertube vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration in which the position of the lidar sensor is moved to prevent the collision between the lidar sensor and the vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a view illustrating a state in which a lidar sensor positioned at the rear of the vehicle irradiates a laser toward the rear of the hypertube vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a process of transmitting vehicle position detection information according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a process of detecting a position of a vehicle by receiving laser information and controlling driving of the vehicle on the basis of the laser information according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 illustrates a configuration of a hypertube system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 illustrates a state in which a laser absorbing part is formed on an inner wall of a tube part in a hypertube system according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • Figure 14 shows the configuration of the laser penetrating portion of the hypertube system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 illustrates a configuration of a laser refraction portion of a hypertube system according to another embodiment of the present invention.
  • 16 is a graph illustrating a data acquisition method for a laser received by a lidar sensor in a hypertube system according to a comparative embodiment and another embodiment of the present invention.
  • hypertube system may include a configuration of a hypertube vehicle position detection system according to an embodiment of the present invention.
  • hypertube vehicle 110 may be abbreviated as “vehicle 110”.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing the configuration of a hypertube system according to an embodiment of the present invention.
  • a hypertube vehicle position detection system includes a hypertube vehicle 110, a guideway 120, a tube unit 130, and the like.
  • the hypertube vehicle 110 is movable in the tube unit 130 along the guideway 120.
  • the hypertube vehicle 110 may include a vehicle body 111 and a reflector 112.
  • the reflector 112 will be described later.
  • the hypertube vehicle 110 proceeds along the guideway 120. A process of the hypertube vehicle 110 will be described with reference to FIG. 3.
  • 3A and 3B illustrate a concentric linear synchronous motor 320 and a hypertube vehicle 110 that provide power to a hypertube vehicle 110 in a hypertube system according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • 2 is a diagram showing the configuration of the superconducting electromagnet 310 disposed in the FIG.
  • the hypertube vehicle 110 uses a magnetic force between the superconducting electromagnet 310 installed in the vehicle 110 and the concentric linear synchronous motor 320 installed in the guideway 120.
  • the superconducting electromagnet 310 installed in the vehicle 110 may be a DC electromagnet
  • the phase of the current flowing through the ground-side three-phase concentric linear synchronous motor 320 is adjusted to maximize the efficiency of the vehicle 110. Propulsion and control can be performed.
  • the hypertube system performs the propulsion of the vehicle 110 by adjusting the phase of the current flowing in the concentric linear synchronous motor 320, in order to achieve maximum efficiency, the superconducting electromagnet disposed on the vehicle 110 side. It is important to pinpoint the location of the 310 or the vehicle 110. That is, it is possible to precisely control the phase of the current of the concentric linear synchronous motor 320 to increase the propulsion efficiency of the vehicle 110 only by accurately determining the position of the vehicle 110. At this time, in determining the position of the vehicle 110, it is preferable that an error of several cm or more does not occur.
  • FIG 2 is a view showing a principle of detecting the position of the hypertube vehicle 110 using the configuration of the hypertube position detection system and the hypertube position detection system according to an embodiment of the present invention.
  • the hypertube vehicle position detection system further includes a Lidar sensor 210 in addition to the configuration shown in FIG. 1.
  • the hypertube vehicle position detection system according to the present embodiment may include a configuration such as a decompression chamber A, a departure platform and an arrival platform B, a maintenance base C, and the like.
  • the hypertube vehicle 110 may include a reflector 112.
  • the reflector 112 may reflect the laser irradiated from the Lidar sensor 210, and the laser reflected by the reflector 112 may be received by the Lidar sensor 210 to receive the hypertube vehicle 110. ) Position can be detected.
  • the reflector 112 may be formed to surround the front portion of the vehicle 110.
  • the lidar sensor 210 may irradiate the laser toward the vehicle 110 from the rear of the vehicle 110, in which case the reflector 112 may be located at the rear of the vehicle 110 (Fig. 9).
  • the reflector 112 is preferably made of a material or an object having a good reflectance with respect to the laser.
  • the lidar sensor 210 detects the position of the hypertube vehicle 110 and the like.
  • the lidar sensor 210 includes a laser transmitter (not shown) for irradiating a laser toward the hypertube vehicle 110. It also includes a laser receiver (not shown) for detecting the laser.
  • the lidar sensor 210 may be mounted on the inner wall of the tube portion 130.
  • the movement path of the vehicle 110 to prevent the so-called kantrowitz limit phenomenon, which does not accelerate due to air resistance when the speed of the vehicle 110 is 600 km / h or more
  • a sufficient space between the tube part 130 and the vehicle 110 should be secured.
  • the lidar sensor 210 may be disposed by utilizing this free space.
  • the lidar sensor 210 may be mounted on one position of the tube unit 130, but the plurality of lidar sensors 210 may be disposed to face each other about a central axis of the tube unit 130. Here, this configuration will be described with reference to FIGS. 5A and 5B.
  • FIG. 5 (a) and 5 (b) is a configuration in which the lidar sensor 210 is disposed to be opposed to the central axis of the tube unit 130 in the hypertube position detecting system according to the exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 5A illustrates a principle in which the position of the hypertube vehicle 110 is relatively far
  • FIG. 5B illustrates the position of the hypertube when the position of the vehicle 110 is relatively close. will be.
  • the lidar sensor 210 When the lidar sensor 210 is arranged in a single tube portion 130, when the lidar sensor 210 and the vehicle 110 is far apart, the laser irradiation and reflection angle is formed almost horizontally on the ground, so the error There is little concern. However, when the vehicle 110 is close to the lidar sensor 210, since the laser irradiation and reflection angles are inclined with respect to the ground, an error may occur in the position detection result of the vehicle 110.
  • an additional lidar sensor 210 may be disposed.
  • the lidar sensor 210 when the plurality of lidar sensors 210 are disposed facing the center axis of the tube unit 130 as shown in Figure 5, the lidar sensor 210 and the vehicle ( Even if the distance between the 110 is relatively close, the possibility of occurrence of the position detection error of the vehicle 110 can be reduced.
  • the plurality of lidar sensors 210 disposed at opposite positions complementarily perform the position detection function of the vehicle 110.
  • the plurality of lidar sensors 210 may be disposed to face each other based on the center of the tube unit 130, and the distances from the vehicle 110 to each of the plurality of lidar sensors 210 may vary. It may be arranged so that. If the plurality of lidar sensors 210 is complementary to the configuration to perform the position detection, it is obvious that it may be arranged in a different form than the example described above.
  • the laser transmitter and the laser receiver of the lidar sensor 210 are disposed adjacent to each other and face the same direction.
  • the laser transmitter transmits a laser for detecting the position of the vehicle 110.
  • the laser irradiated from the laser transmitter is reflected by the reflector 112 of the vehicle 110.
  • the laser receiver receives the laser reflected by the reflector 112 of the vehicle 110.
  • the position of the vehicle 110 may be detected based on information about the laser emitted from the laser transmitter and reflected by the reflector 112 and received by the laser receiver. More specifically, the distance, direction, speed, etc. of the hyperloop vehicle 110 may be measured or calculated by measuring the time taken until the laser is irradiated from the laser transmitter of the lidar sensor 210 and reaches the laser receiver.
  • the guideway 120 provides a driving force to the hypertube vehicle 110 as described above.
  • the hypertube vehicle 110 does not leave the designated path.
  • the tube part 130 is formed in the form of a tunnel along the progress path of the hypertube vehicle 110.
  • the hypertube vehicle position detection system may include a laser absorbing portion 131 to absorb the laser reflected from the reflecting portion 112 inside the tube portion 130.
  • FIG. 4 is a view showing a principle of detecting the position of the vehicle 110 by irradiating a laser from the lidar sensor 210 in the hypertube position detection system according to an embodiment of the present invention.
  • the laser L11 irradiated from the laser transmitter of the lidar sensor 210 is reflected by the reflector 112 of the vehicle 110.
  • the components directly utilized for detecting the position of the vehicle 110 are laser components that directly reach the laser receiver of the lidar sensor 210 without being refracted by other reflective elements. (L12).
  • other laser components refracted after being incident on the wall surface of the tube unit 130 for example, laser components such as L2 and L3 of FIG. 4 may also be received by the laser receiver of the lidar sensor 210 to generate noise. Can be.
  • an error with respect to the position detection result of the vehicle 110 may be generated as a result.
  • the laser absorbing part 131 may be disposed inside the tube part 130.
  • the laser absorbing part 131 may be disposed to cover the entire inner side of the tube part 130.
  • the laser absorbing unit 131 may be made of a member having a plurality of crystallographic axes or polarizing members suitable for absorbing the laser. In this way, the noise caused by the diffuse reflection of the laser is removed, thereby reducing the error caused by the noise.
  • the hypertube vehicle position detection system may include an angle adjusting unit 132, the angle adjusting unit 132 of the laser transmitted from the laser transmitter of the lidar sensor 210 It functions to change the traveling path and the traveling path of the laser reflected from the reflector 112.
  • this configuration will be described with reference to FIG. 6.
  • FIG. 6 (a) is a diagram illustrating a state in which a plurality of lidar sensors 210 are disposed in a tube having a curve in a hypertube position detecting system according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the laser is directed from the laser transmitter of the lidar sensor 210 to the reflector 112 of the vehicle 110 without obstacles. Can be reached by investigation.
  • the laser receiver may directly detect the position of the vehicle 110 by directly receiving the laser reflected from the reflector 112.
  • the linear path may be disturbed by the tube part 130 in the lidar sensor 210 disposed on the curved surface of the tube part 130. That is, the tube 130 may be an obstacle, and thus a direct path of the laser connecting the reflector 112 of the vehicle 110 may not be formed at the laser transmitter or the laser receiver. Therefore, it is troublesome to additionally arrange a plurality of LiDAR sensors 210 at a position capable of securing a view of the vehicle 110 positioned on the curved surface or the curved surface of the tube 130. As a result, the number of lidar sensors 210 required increases, resulting in an increase in efforts and costs related to the purchase, installation, and maintenance of the lidar sensors.
  • Figure 6 (b) is a view showing a state in which the angle adjusting unit 132 is disposed in the hypertube position detection system according to an embodiment of the present invention.
  • the angle adjusting part 132 is disposed as shown in FIG. It is possible to reduce the number of lidar sensors 210 required. That is, the vehicle 110 and the lidar sensor 210 are disposed by changing the path of the laser irradiated from the lidar sensor 210 or reflected by the reflector 112 by placing the angle adjusting unit 132 on the tube unit 130. It is possible to form a laser path connected between the). At this time, the angle adjusting unit 132 may have a reflecting surface for reflecting the laser.
  • FIG. 7 is a view illustrating a state in which a laser is irradiated in a horizontal direction toward the hypertube vehicle 110 from the lidar sensor 210 in the hypertube position detection system according to an embodiment of the present invention.
  • the lidar sensor 210 is disposed horizontally with the reflector 112 of the hypertube vehicle 110. At this time, the path of the laser transmitted from the laser transmitter of the lidar sensor 210 to the reflector 112 is formed parallel to the traveling direction of the ground or the hypertube vehicle 110.
  • a plurality of lidar sensors 210 are disposed to prevent the position detection of the vehicle 110 from being inaccurate.
  • the configuration has been described.
  • the inaccurate position detection of the vehicle 110 according to the distance between the vehicle 110 and the lidar sensor 210 is because the laser path is irradiated to the vehicle 110 with an inclination.
  • the laser path is formed parallel to the ground, the position detection of the vehicle 110 can be accurately detected regardless of the distance from the lidar sensor 210 to the vehicle 110.
  • FIG. 8. 8 illustrates a position of the lidar sensor 210 in the hypertube position detection system according to an embodiment of the present invention, in order to prevent contact or collision between the lidar sensor 210 and the vehicle 110.
  • This configuration includes the sensor movement structure 220.
  • the sensor moving structure 220 is coupled to the lidar sensor 210 and the tube portion 130 to fix the lidar sensor 210, and changes the position of the lidar sensor 210.
  • the sensor movement structure 220 is in accordance with the progress of the hypertube vehicle 110 in order to prevent contact or collision between the lidar sensor 210 and the vehicle 110, the position or shape of the lidar sensor 210.
  • the sensor movement structure 220 may be made of a folded structure as shown in Figure 8, otherwise, the length of the bar (bar) is adjusted to be configured with a structure that can change the position of the lidar sensor 210, etc. Can be.
  • the laser path may be formed to be inclined on the ground as shown in FIG. 3 according to the position of the lidar sensor 210. In addition, as shown in FIG. 7, the laser path may be formed to be horizontal to the ground.
  • the system according to the present embodiment may include a separate collision avoidance control device (not shown) for adjusting the installation form of the sensor moving structure 220.
  • the collision avoidance control device may change the installation form of the sensor moving structure 220 according to the progress state of the vehicle 110. For example, when the distance between the vehicle 110 and the lidar sensor 210 is within a safety distance, the lidar sensor 210 collides with the vehicle 110 through a control such as folding the sensor moving structure 220. You can prevent it.
  • FIG. 9 is a view illustrating a state in which a lidar sensor 210 positioned at the rear of the vehicle 110 irradiates a laser toward the rear of the hypertube vehicle 110 in the hypertube position detection system according to the exemplary embodiment of the present invention. It is a figure explaining.
  • the lidar sensor 210 positioned at the rear of the hypertube vehicle 110 is disposed in parallel with the traveling path of the hypertube vehicle 110, and the hyper of the lidar sensor 210 is hyper.
  • the lidar sensor 210 located in front of the tube vehicle 110 may be adjusted to be disposed to avoid collision with the hypertube vehicle 110, which is different from the configuration shown in FIG. 8.
  • the collision avoidance control device is a lidar sensor 210 disposed in front of the vehicle 10 to prevent a collision between the lidar sensor 210 disposed in front of the traveling direction of the vehicle 110 and the vehicle 110. ) May be positioned outside the vehicle 110 traveling path.
  • the lidar sensor 210 disposed behind the traveling direction of the vehicle 110 is disposed at a position on a path that the vehicle 110 has already passed so as to detect the position of the vehicle 110 in a horizontal direction.
  • the laser may be irradiated toward the vehicle 110.
  • the reflector 112 formed in the vehicle 110 may be disposed at the rear of the vehicle 110 to reflect the laser beam irradiated toward the vehicle 110 from the rear of the vehicle 110.
  • the lidar sensor 210 which is disposed in front of the vehicle 110 to avoid the traveling path of the vehicle 110, the collision avoided after the vehicle 110 passes the upper lidar sensor 210
  • the sensor movement structure 220 may be disposed to be positioned on a path that the vehicle 110 has already passed through a movement or a change of arrangement.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a process of transmitting position detection information of the vehicle 110 in one embodiment of the present invention.
  • the hypertube system shown in FIG. 10 includes an information receiving unit 1011, an information storing unit 1012, an information transmitting unit 1013, an information collecting unit 1014, an operation unit 1015, an operation control unit 1016, and the like. do.
  • the information receiver 1011 receives information about a reception laser received by the laser receiver of the lidar sensor 210.
  • information such as a moving distance and a moving time of the receiving laser with respect to the receiving laser is given.
  • the information storage unit 1012 receives and stores information about the reception laser from the information receiver 1011.
  • the information transmitter 1013 receives the information about the reception laser and transmits the information to the information collector 1014. Specifically, the information about the reception laser is transmitted from the information receiver 1011 to the information storage unit 1012, and then from the information storage unit 1012 to the information transmission unit 1013. Alternatively, the information about the reception laser may be directly transmitted from the information receiver 1011 to the information transmitter 1013 without passing through the information storage unit 1012.
  • the information collecting unit 1014 may collect information about the reception laser and process the information about the reception laser into information related to the operation of the vehicle 110.
  • the information related to the operation of the vehicle 110 refers to information including the position of the vehicle 110, information including the speed of the vehicle 110, and the like.
  • the calculator 1015 calculates a current value corresponding to the direction and speed of the vehicle 110 based on the information received from the information collector 1014, and transmits the calculated current value to the driving controller 1016.
  • the driving controller 1016 controls the operation of the hypertube vehicle 110. Specifically, the driving control unit 1016 controls the direction and speed of the hypertube vehicle 110 based on the driving information of the hypertube vehicle 110 collected from the information collection unit 1014. For example, the driving controller 1016 may control the operation of the hypertube vehicle 110 by controlling the three-phase current flowing through the air-centered linear synchronous motor 320.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a process of detecting the position of the vehicle 110 by receiving laser information, and controlling driving of the vehicle 110 based on the laser information.
  • the position detection or driving control process of the vehicle 110 does not have to be performed in the order illustrated in FIG. 11, and the order may be changed.
  • Vehicle position detection or driving control process is a laser irradiation step (S11), laser information receiving step (S12), laser information analysis step (S13), vehicle position detection step (S14), current control step (S15) And vehicle driving control step (S16).
  • the laser transmitter 220 of the lidar sensor 210 irradiates the laser toward the reflector 112 of the vehicle 110.
  • the laser beam irradiated by the laser transmitter 220 of the lidar sensor 210 in the laser irradiation step S11 receives the laser reflected from the vehicle 110.
  • the laser receiver 222 of the lidar sensor 210 receives the reflected laser.
  • the information about the received laser beam is received from the laser information receiving step S12, and the received information is collected and analyzed. In this process, information such as travel time, irradiation, and reflection angle of the reception laser is calculated.
  • the position of the vehicle 110 is detected from the information on the received laser calculated in the laser information analyzing step S13. At this time, not only the position of the vehicle 110 but also information on the speed and the moving direction of the vehicle 110 may be additionally obtained.
  • the current value to be flowed to the linear synchronous motors LSM 320 is determined based on the information obtained in the vehicle position detection step S14, and the determined current value is determined by the air-center linear. Share to the synchronous motor 320.
  • the speed, the traveling direction, and the like of the vehicle 110 are controlled.
  • the speed of the vehicle 110 is determined corresponding to the current value flowing through the air-centered linear synchronous motor 320. Specifically, since the magnitude of the magnetic force acting between the superconducting electromagnet 310 installed in the vehicle 110 and the concentric linear synchronous motor 320 varies according to the current value flowing in the concentric linear synchronous motor 320, the concentric linear The speed of the vehicle 110 is controlled by controlling the current value of the synchronous motor 320.
  • FIG. 12 illustrates a configuration of a hypertube system according to another embodiment of the present invention.
  • the hypertube system includes a hypertube vehicle 1100, a tube unit 1200, and a lidar sensor 1300 as described above.
  • the hypertube system may also include a configuration such as a decompression chamber (A '), departure and arrival platform (B') or maintenance base (C '), a detailed description thereof Omit.
  • a ' decompression chamber
  • B' departure and arrival platform
  • C ' maintenance base
  • the hypertube vehicle 1100 may include a vehicle body 1110 and a reflector 1120.
  • the superconducting electromagnet 111 may be disposed below the vehicle body 1110 to propel the vehicle 1100 by electromagnetic interaction with the propulsion coil 1211 disposed on the guideway 1210.
  • the reflector 1120 may be disposed on the vehicle body 1110.
  • the reflector 1120 may be formed to surround the front portion of the vehicle 1100.
  • the lidar sensor 1300 may irradiate a laser toward the vehicle 1100 from the rear of the vehicle 1100, and in this case, the reflector 1120 may be a rear portion of the vehicle 1100. It may be located at. Meanwhile, the reflector 1120 may be made of a material or an object having a good reflectance with respect to the laser.
  • the reflector 1120 may reflect the laser irradiated from the lidar sensor 1300, and the laser reflected by the reflector 1120 may be received by the lidar sensor 1300 to position the hypertube vehicle 1100. Can be detected.
  • the lidar sensor 1300 detects the position of the hypertube vehicle 1100 and the like.
  • the lidar sensor 1300 includes a laser transmitter (not shown) for irradiating a laser toward the hypertube vehicle 1100. It also includes a laser receiver (not shown) for detecting the laser.
  • the lidar sensor 1300 may be disposed outside the tube portion 1200 as shown in FIG. This is to prevent the heat generation of the lidar sensor 1300 and the problems caused by it.
  • the lidar sensor 1300 irradiates the laser toward the vehicle 1100 at the laser transmitter, and detects the position of the vehicle 1100 by receiving the laser reflected from the vehicle 1100 at the laser receiver.
  • the position of the vehicle 1100 may be detected based on the information about the laser received by the laser receiver.
  • the position, speed, and the like of the hyperloop vehicle 1100 may be measured by measuring a time taken until the laser is irradiated from the laser transmitter to reach the laser receiver.
  • one lidar sensor 1300 detects the position of the vehicle 1100 that is several kilometers away from the lidar sensor 1300.
  • the lidar sensor 1300 uses a high power laser source, which causes the lidar sensor 1300 to generate heat by laser generation.
  • the inside of the tube is close to a vacuum, so cooling through heat transfer mechanisms (conduction, convection, and radiation) becomes difficult.
  • the lidar sensor 1300 is disposed outside the tube.
  • the lidar sensor 1300 may be configured to prevent a temperature rise by cooling through a cooling apparatus not shown.
  • the chiller may be water cooled, air cooled or any other possible manner.
  • the laser irradiated by the lidar sensor 1300 is irradiated toward the vehicle 1100 through the laser penetrating unit 1220 and the laser refraction unit 1230 which will be described later.
  • the laser irradiated toward the vehicle 1100 is reflected by the reflector 1120 of the vehicle 1100, and then again passes through the laser refraction unit 1230 and the laser penetrating unit 1220 and receives the laser receiver of the lidar sensor 1300. Can be received by.
  • FIG. 13 illustrates a state in which a laser absorbing part 1240 is formed on an inner wall of the tube part 1200 in a hypertube system according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • the configuration of the laser absorbing unit 1240 of the hypertube system according to another exemplary embodiment of the present invention and the laser irradiation process in the hypertube system according to another exemplary embodiment of the present invention will be described.
  • the laser L110 irradiated from the laser transmitter of the lidar sensor 1300 passes through the laser penetrating unit 1220 and is refracted by the laser refraction unit 1230.
  • the laser L110 refracted by the laser refraction part 1230 is irradiated toward the vehicle 1100 and reflected by the reflection part 1120 formed on the vehicle body 1110.
  • the laser L120 reflected by the reflector 1120 formed on the vehicle body 1110 is refracted by the laser refraction unit 1230 again, and passes through the laser penetrating unit 1220 to the lidar sensor 1300. Is received by the laser receiver.
  • noise components L20 and L30 may generate an error with respect to the position detection result of the vehicle 1100.
  • the laser absorbing unit 1240 may be disposed inside the tube unit 1200.
  • the laser absorbing unit 1240 may be disposed to cover a part or all of the inside of the tube portion 1200 except for the laser penetrating unit 1220.
  • the laser absorbing unit 1240 may be manufactured as a member having a plurality of crystallographic axes or polarizing members suitable for absorbing the laser. As described above, the laser absorbing unit 1240 absorbs the laser component reflected by the reflecting unit 1120 to remove noise received by the laser receiving unit of the lidar sensor 1300.
  • FIG. 14 illustrates a configuration of a laser penetrating portion 1220 of a hypertube system according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a laser refractive portion 1230 of a hypertube system according to another embodiment of the present invention. The configuration is shown.
  • the laser penetrating portion 1220 may be formed at one position on the tube portion 1200.
  • the laser penetrating portion 1220 may include a transparent window 1221, and the transparent window 1221 may be formed of, for example, one transparent glass.
  • the laser irradiated by the laser irradiator of the lidar sensor 1300 through the laser penetrating unit 1220 may be passed through the laser penetrating unit 1220 and introduced into the tube unit 1200 to be irradiated toward the vehicle 1100.
  • the laser reflected by the vehicle 1100 may be received by the laser receiver of the lidar sensor 1300 through the laser penetrating unit 1220.
  • the laser refraction portion 1230 may be formed inside the tube portion 1200.
  • the laser refractive part 1230 may include a mirror 1231, a lens 1232, and an emulsion oil part 1233.
  • the laser (1070 nm fiber laser, Visible probe laser) irradiated by the laser irradiator of the lidar sensor 1300 may be irradiated toward the vehicle 1100 by being refracted or reflected by one or more mirrors 1231.
  • each mirror 1231 passes through one or more lenses 1232 formed in the irradiation path, and an emulsion oil part 1233 is disposed on the irradiation path of the lens 1232 by way of example.
  • an emulsion oil part 1233 is disposed on the irradiation path of the lens 1232 by way of example.
  • the position of the vehicle 1100 may be clearly identified.
  • in addition to the above configuration may further include an AOD (Acousto-optic Deflector) for controlling the laser light.
  • AOD Acoustic-optic Deflector
  • the laser reflected by the reflector 1120 of the vehicle 1100 may also be refracted by the laser refraction unit 1230 and received by the laser receiver of the lidar sensor 1300.
  • FIG. 16 is a graph illustrating a data acquisition method for a laser received by the lidar sensor 1300 in a hypertube system according to a comparative embodiment and another embodiment of the present invention.
  • a plurality of laser transmission / reception are performed through a lidar sensor to obtain a plurality of data regarding position or distance information of a vehicle.
  • information V2 about the position or distance of the actual vehicle is calculated using the average value V1 of the acquired plurality of data.
  • this method may have high reliability when the vehicle is stationary or has a very low speed, but is not suitable for detecting the position of a high speed vehicle having a maximum speed of 330 m / s, such as a hypertube vehicle.
  • the hypertube system determines the distance V2 of the actual vehicle 1100 using a single laser transmission / reception data V1. do. Therefore, even though the hypertube vehicle 1100 travels at a high speed, the position or distance of the vehicle 1100 may be grasped with high reliability.
  • the acquired data may be corrected using a plurality of lidar sensors 1300.
  • the plurality of lidar sensors 1300 may be disposed adjacent to each other to determine the position or distance of each vehicle 1100.
  • the reflector 1120 of the vehicle 1100 may preferably allow the laser to lose its components to a minimum. It is also desirable that the laser is scattered within the tube to minimize noise.

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Abstract

하이퍼튜브 차량, 하이퍼튜브 차량의 진행경로를 둘러싼 튜브부, 하이퍼튜브 차량을 향해 레이저를 조사하는 레이저 송신부 및 레이저를 검출하기 위한 레이저 수신부를 포함하며, 튜브부의 내벽 상에 장착되는 하나 이상의 라이다센서(Lidar sensor) 및 하이퍼튜브 차량에 배치되어 라이다센서로부터 조사된 레이저를 반사하는 반사부를 포함하되, 반사부로부터 반사된 레이저는 라이다센서의 레이저 수신부에 도달하여 하이퍼튜브의 차량의 위치검지에 이용되는 하이퍼튜브 시스템을 제공한다.

Description

차량 위치검지를 이용한 하이퍼튜브 시스템
본 발명은 하이퍼튜브 차량 위치검지 시스템 및 하이퍼튜브 차량 위치검지 시스템을 포함한 하이퍼튜브 시스템에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 개시에 대한 배경정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
최근 0.001 atm 수준의 아진공 상태를 갖는 도체 튜브 내에 자기부상열차가 주행하도록 하는 하이퍼루프(Hyper Loop) 또는 하이퍼튜브(Hyper-tube) 시스템이 개발되고 있다. 하이퍼튜브 시스템은 최고속도 1,200 km/h의 빠른 속력으로 이동할 수 있는 차세대 이동수단으로서 기대를 모으고 있다.
하이퍼튜브 시스템의 경우, 차량의 위치검지의 정밀성이 특별히 요구된다. 차량의 위치 파악의 정밀도가 오차 수 cm 범위 이내인 것이 바람직하다. 차량의 위치검지를 위하여 기존의 자기부상철도용 차량 정밀 위치검지 시스템은 자기식/전기식 센서, 초음파 센서 또는 광학 센서 등 비접촉식 센서를 사용해 왔다. 이러한 센서들은 위치 파악에 있어서 3 cm 이상의 오차를 발생시키지 않기 위해 가이드웨이를 따라 3 cm마다 센서를 설치해야 하고, 센서를 운행 전체 구간에 설치해야 함으로써 센서 설치 비용이 과다하고, 유지보수가 어려운 문제가 있다.
자기식/전기식 센서의 경우, 하이퍼튜브 차량에 설치된 초전도전자석에서 발생하는 높은 자기장으로 인해 노이즈가 많이 발생되어 위치검지가 어려운 문제가 있다.
한편 초음파 센서의 경우, 센서의 반응속도가 상대적으로 느리다는 문제가 있다.
한편 광학식 센서의 경우, 수광부/발광부가 요구되는 정밀도에 해당하는 간격마다 배치되어야 할 뿐만 아니라, 하이퍼튜브 인프라 내부의 먼지로 인해 주기적으로 센서를 청소해야 하는 문제도 있다.
본 발명의 실시예들은, 하이퍼튜브 시스템에서 오차 범위 3 cm 이하의 정밀도로 차량의 위치를 검지할 수 있는 하이퍼튜브 차량 위치검지 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 요구되는 센서의 수를 최소한으로 하여, 설치 및 유지보수 작업이 쉽고, 센서 설치 비용이 적게 드는 하이퍼튜브 차량 위치검지 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 아진공 상태인 튜브 내의 환경에서도 사용 가능하며, 차량의 빠른 속도에도 불구하고 통신 지연 및 손실이 적은 차량 위치검지 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 차량의 위치를 정확하게 검지할 수 있는 차량 위치검지 시스템을 이용하여 차량의 운행을 제어하는 하이퍼튜브 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
위와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 하이퍼튜브 차량의 위치를 검지하기 위한 하이퍼튜브 시스템은, 하이퍼튜브 차량, 상기 하이퍼튜브 차량의 진행경로를 둘러싼 튜브부, 상기 하이퍼튜브 차량을 향해 레이저를 조사하는 레이저 송신부 및 레이저를 검출하기 위한 레이저 수신부를 포함하며, 상기 튜브부의 내벽 상에 장착되는 하나 이상의 라이다센서(Lidar sensor) 및 상기 하이퍼튜브 차량에 배치되어 상기 라이다센서로부터 조사된 레이저를 반사하는 반사부를 포함하되, 상기 반사부로부터 반사된 레이저는 상기 라이다센서의 상기 레이저 수신부에 도달하여 상기 하이퍼튜브의 차량의 위치검지에 이용되는 하이퍼튜브 시스템을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이퍼튜브 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이퍼튜브 위치검지 시스템을 이용하여 하이퍼튜브 차량의 위치를 검지하는 원리를 나타낸 도면이다.
도 3의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이퍼튜브 시스템에서 하이퍼튜브 차량에 동력을 제공하는 공심형 선형동기전동기(Linear Synchronous Motors, LSM) 및 하이퍼튜브 차량 측에 배치된 초전도전자석(HTS electromagnets)의 구성을 나타낸 도면이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라, 라이다센서로부터 레이저를 조사하여 차량의 위치를 검지하는 원리를 나타낸 도면이다.
도 5의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따라, 라이다센서가 튜브부의 중심 축선을 기준으로 대향되게 배치된 구성을 나타낸 도면이다.
도 6의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따라, 커브를 갖는 튜브에서 라이다센서가 복수로 배치된 모습을 나타낸 도면이다.
도 6의 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따라, 각조절부가 배치된 상태를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라, 라이다센서로부터 하이퍼튜브 차량을 향해 수평 방향으로 레이저가 조사되는 상태를 예시적으로 설명한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라, 라이다센서와 차량의 충돌을 방지하기 위해 라이다센서의 위치가 이동되는 구성을 예시적으로 설명한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라, 차량의 후방에 위치하는 라이다센서가 하이퍼튜브 차량의 후방을 향해 레이저를 조사하는 상태를 설명한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라, 차량 위치검지 정보의 전달 과정을 설명한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라, 레이저 정보를 수신하여 차량의 위치를 검지하고, 이를 기초로 차량의 운전을 제어하는 과정을 나타낸 순서도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이퍼튜브 시스템의 구성을 도시한 것이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이퍼튜브 시스템에서 튜브부의 내벽에 레이저흡수부가 형성된 상태를 도시한 것이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이퍼튜브 시스템의 레이저관통부의 구성을 도시한 것이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이퍼튜브 시스템의 레이저굴절부의 구성을 도시한 것이다.
도 16은 비교 실시예 및 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이퍼튜브 시스템에서 라이다센서에 수신되는 레이저에 대한 데이터 취득 방식을 설명하기 위한 그래프이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 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.
본 발명에 따른 실시예의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, i), ii), a), b) 등의 부호를 사용할 수 있다. 이러한 부호는 그 구성요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 부호에 의해 해당 구성요소의 본질 또는 차례나 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함' 또는 '구비'한다고 할 때, 이는 명시적으로 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하 설명할 하이퍼튜브 시스템은 본 발명의 일 실시예인 하이퍼튜브 차량 위치검지 시스템의 구성을 포함할 수 있다. 또한, 이하의 설명에서, “하이퍼튜브 차량(110)”은 "차량(110)"으로 약칭될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이퍼튜브 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이퍼튜브 차량 위치검지 시스템은 하이퍼튜브 차량(110), 가이드웨이(120) 및 튜브부(130) 등을 포함한다.
하이퍼튜브 차량(110)은 가이드웨이(120)를 따라 튜브부(130) 내부에서 이동 가능하다. 하이퍼튜브 차량(110)은 차량 본체(111) 및 반사부(112)를 포함할 수 있다. 반사부(112)에 대하여는 추후 설명한다.
하이퍼튜브 차량(110)은 가이드웨이(120)를 따라 진행한다. 도 3을 참조하여 하이퍼튜브 차량(110)의 진행 방식에 대해 설명한다.
도 3의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이퍼튜브 시스템에서 하이퍼튜브 차량(110)에 동력을 제공하는 공심형 선형동기전동기(320) 및 하이퍼튜브 차량(110) 측에 배치된 초전도전자석(310)의 구성을 나타낸 도면이다.
하이퍼튜브 차량(110)은 도 3에 예시적으로 나타난 것과 같이 차량(110)에 설치된 초전도전자석(310)과 가이드웨이(120)에 설치된 공심형 선형동기전동기(320) 사이의 자기력을 이용하여 추진력을 얻는다. 예를 들어, 차량(110)에 설치된 초전도전자석(310)은 DC 전자석일 수 있으므로, 지상측 3상 공심형 선형동기전동기(320)에 흐르는 전류의 위상을 조절하여 최대 효율로 차량(110)의 추진 및 제어를 수행할 수 있다.
본 실시예에 따른 하이퍼튜브 시스템은 공심형 선형동기전동기(320)에 흐르는 전류의 위상을 조절하여 차량(110)의 추진을 수행하므로, 최대 효율을 내기 위해서는 차량(110) 측에 배치된 초전도전자석(310) 또는 차량(110)의 위치를 정밀하게 파악하는 것이 중요하다. 즉, 차량(110)의 위치를 정밀하게 파악해야만 공심형 선형동기전동기(320)의 전류의 위상을 정밀하게 제어하여 차량(110)의 추진 효율을 높일 수 있다. 이때, 차량(110)의 위치 파악에 있어서, 수 cm 범위 이상의 오차가 발생하지 않는 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이퍼튜브 위치검지 시스템의 구성 및 하이퍼튜브 위치검지 시스템을 이용하여 하이퍼튜브 차량(110)의 위치를 검지하는 원리를 나타낸 도면이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 하이퍼튜브 차량 위치검지 시스템은 도 1에 나타난 구성에 더하여 라이다센서(Lidar sensor; 210)를 더 포함한다. 이 외에도, 본 실시예에 따른 하이퍼튜브 차량 위치검지 시스템은 감압실(A), 출발 플랫폼 및 도착 플랫폼(B), 정비기지(C) 등의 구성도 포함할 수 있다.
하이퍼튜브 차량(110)에는 반사부(112)가 포함될 수 있다. 반사부(112)는 라이다센서(Lidar sensor; 210)로부터 조사된 레이저를 반사할 수 있으며, 반사부(112)에 의해 반사된 레이저는 라이다센서(210)에서 수신되어 하이퍼튜브 차량(110)의 위치를 검지할 수 있다. 반사부(112)는 차량(110)의 전면부를 감싸는 형태로 형성될 수 있다. 한편, 라이다센서(210)가 차량(110)의 후방에서 차량(110)을 향해 레이저를 조사할 수 있고, 이 경우 반사부(112)는 차량(110)의 후면부에 위치될 수도 있다(도 9 참조). 반사부(112)는 레이저에 대한 반사율이 양호한 물질 또는 물체로 제작되는 것이 바람직하다.
라이다센서(210)는 하이퍼튜브 차량(110)의 위치 등을 검출한다. 라이다센서(210)는 하이퍼튜브 차량(110)을 향해 레이저를 조사하는 레이저 송신부(미도시)를 포함한다. 또한, 레이저를 검출하기 위한 레이저 수신부(미도시)를 포함한다.
한편, 라이다센서(210)는 튜브부(130)의 내벽 상에 장착될 수 있다. 튜브부(130) 내에는 차량(110)의 속도가 600 km/h 이상일 때 공기 저항으로 인해 가속이 안 되는, 소위 칸트로위츠 리미트(kantrowitz limit) 현상을 방지하기 위해 차량(110)의 이동 경로 외에도 튜브부(130)와 차량(110) 사이에 충분한 크기의 빈 공간을 확보해야 한다. 라이다센서(210)는 이러한 여유 공간을 활용하여 배치될 수 있다.
라이다센서(210)는 튜브부(130)의 일 위치 상에 장착될 수도 있지만, 복수의 라이다센서(210)가 튜브부(130)의 중심 축선을 중심으로 서로 대향되게 배치될 수도 있다. 여기서, 도 5의 (a) 및 도 (b)를 참조하여 이러한 구성에 대해 설명한다.
도 5의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이퍼튜브 위치검지 시스템에서, 라이다센서(210)가 튜브부(130)의 중심 축선을 기준으로 대향되게 배치된 구성을 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 5의 (a)는 하이퍼튜브 차량(110)의 위치가 상대적으로 먼 경우, 도 5의 (b)는 차량(110)의 위치가 상대적으로 가까운 경우 그 위치가 검지되는 원리를 나타낸 것이다.
튜브부(130)에 라이다센서(210)가 단일 배치되어 있는 경우, 라이다센서(210)와 차량(110)이 멀리 떨어져 있을 때에는 레이저 조사 및 반사 각도가 지면에 거의 수평하게 형성되므로 오차가 발생할 우려가 적다. 그러나 차량(110)이 라이다센서(210)에 근접한 경우에는 레이저 조사 및 반사 각도가 지면에 대해 기울어지게 되므로 차량(110) 위치검지 결과에 오차가 발생할 우려가 발생한다.
위와 같은 이유로 발생하는 위치검지 오차를 제거하기 위해, 추가적인 라이다센서(210)를 배치할 수 있다. 특히 도 5와 같이 튜브부(130)의 중심축을 기준으로 복수의 라이다센서(210)가 대향되게 배치되는 경우, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 라이다센서(210)와 차량(110) 간의 거리가 상대적으로 가까워지더라도 차량(110) 위치검지 오차의 발생 가능성을 줄일 수 있다. 이는 대향된 위치에 배치된 복수의 라이다센서(210)들이 상호보완적으로 차량(110)의 위치검지 기능을 수행하기 때문이다. 한편, 복수로 배치되는 라이다센서(210)는 튜브부(130)의 중심을 기준으로 대향 배치할 수도 있고, 차량(110)으로부터 각 복수의 라이다센서(210)까지의 각각의 거리가 차이나도록 배치될 수도 있다. 복수의 라이다센서(210)들이 상호보완적으로 위치검지를 수행하는 구성이라면, 위에 예시적으로 설명한 것과 다른 형태로 배치될 수도 있음은 자명하다.
라이다센서(210)의 레이저 송신부와 레이저 수신부는 인접하여 배치되며, 동일한 방향을 향한다.
레이저 송신부는 차량(110)의 위치검지를 위한 레이저를 송신한다. 레이저 송신부로부터 조사된 레이저는 차량(110)의 반사부(112)에서 반사되어 나온다.
레이저 수신부는 차량(110)의 반사부(112)에서 반사된 레이저를 수신한다. 구체적으로, 레이저 송신부로부터 조사되고 반사부(112)에서 반사되며, 레이저 수신부에 의해 수신된 레이저에 대한 정보를 기초로 차량(110)의 위치를 검지할 수 있다. 더 구체적으로, 레이저가 라이다센서(210)의 레이저 송신부로부터 조사되어 레이저 수신부에 도달하기까지 걸린 시간 등을 측정함으로써 하이퍼루프 차량(110)의 거리, 방향, 속도 등을 측정 또는 계산할 수 있다.
가이드웨이(120)는 앞서 설명한 바와 같이 하이퍼튜브 차량(110)에 추진력을 제공한다. 또한, 하이퍼튜브 차량(110)이 지정된 경로를 이탈하지 않도록 한다.
튜브부(130)는 하이퍼튜브 차량(110)의 진행경로를 따라 터널 형태로 형성된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이퍼튜브 차량 위치검지 시스템은 튜브부(130)의 내측에 반사부(112)로부터 반사된 레이저를 흡수하는 레이저흡수부(131)를 포함할 수 있다.
이하 도 4를 참조하여, 튜브부(130)의 내측에 레이저흡수부(131)가 배치된 구성에 대해 설명한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이퍼튜브 위치검지 시스템에서, 라이다센서(210)로부터 레이저를 조사하여 차량(110)의 위치를 검지하는 원리를 나타낸 도면이다.
라이다센서(210)의 레이저 송신부로부터 조사되는 레이저(L11)는 차량(110)의 반사부(112)에 의해 반사된다. 이때, 반사부(112)로부터 반사되는 레이저 중 차량(110)의 위치검지에 직접적으로 활용되는 성분은 다른 반사 요소에 의해 굴절되지 않고 직접적으로 라이다센서(210)의 레이저 수신부에 도달하는 레이저 성분(L12)이다. 이때, 튜브부(130)의 벽면에 입사한 후 굴절된 다른 레이저 성분, 예를 들어 도 4의 L2, L3 등과 같은 레이저 성분 또한 라이다센서(210)의 레이저 수신부에 의해 수신됨으로써 노이즈를 발생시킬 수 있다. 이로 인해 결과적으로 차량(110)의 위치검지 결과에 대한 오차를 발생시킬 수 있다.
이러한 노이즈에 의한 오차 발생 가능성을 줄이기 위해 튜브부(130)의 내측에 레이저흡수부(131)를 배치할 수 있다. 레이저흡수부(131)는 튜브부(130) 내측 전체를 커버하도록 배치될 수 있다. 또한, 레이저흡수부(131)는 레이저를 흡수하기에 적합한 복수의 결정학적 축을 가지는 부재 또는 편광성을 가지는 부재로 제작될 수 있다. 이렇게 하면 레이저의 난반사에 의해 발생된 노이즈가 제거됨으로써 노이즈로 인한 오차가 감소될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이퍼튜브 차량 위치검지 시스템은 각조절부(132)를 포함할 수 있는데, 각조절부(132)는 라이다센서(210)의 레이저 송신부로부터 송신되는 레이저의 진행 경로 및 반사부(112)로부터 반사된 레이저의 진행 경로를 변화시키는 기능을 한다. 이하 도 6을 참조하여 이러한 구성에 대해 설명한다.
도 6의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이퍼튜브 위치검지 시스템에서, 커브를 갖는 튜브에서 라이다센서(210)가 복수로 배치된 모습을 나타낸 도면이다.
만약, 라이다센서(210)의 차량(110)에 대한 직접적인 또는 직선의 시야가 확보된 경우라면 라이다센서(210)의 레이저 송신부로부터 장애물 없이 차량(110)의 반사부(112)로 레이저를 조사하여 도달시킬 수 있다. 이 경우, 레이저 수신부는 반사부(112)로부터 반사된 레이저를 직접 수신하여 차량(110)의 위치를 검지할 수 있다.
그러나 튜브부(130)가 커브를 가지는 경우, 튜브부(130)의 커브면 상에 배치된 라이다센서(210)에서는 튜브부(130)로 인해 직선 경로가 방해받을 수 있다. 즉, 튜브부(130)가 장애물이 되어 레이저 송신부 또는 레이저 수신부에서 차량(110)의 반사부(112)를 연결하는 레이저의 직접적인 경로가 형성되지 못할 수 있다. 따라서 튜브부(130) 중 커브 형태면 또는 커브면 너머에 위치한 차량(110)에 대한 시야를 확보할 수 있을 만한 위치에 라이다센서(210)를 복수 개 추가로 배치해야 하는 번거로움이 생긴다. 이로 인하여 요구되는 라이다센서(210)의 수가 늘어남으로써 라이다 센서의 구입, 설치 및 유지보수에 관한 노력 및 비용이 증가하는 문제가 생긴다.
한편, 도 6의 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이퍼튜브 위치검지 시스템에서, 각조절부(132)가 배치된 상태를 나타낸 도면이다.
튜브부(130)가 커브를 가지는 경우 레이저의 직선 경로가 튜브부(130)로 인해 방해받는 문제점을 해소하기 위해, 도 6의 (b)에 나타난 바와 같이 각조절부(132)를 배치함으로써, 요구되는 라이다센서(210)의 수를 줄일 수 있다. 즉, 튜브부(130)에 각조절부(132)를 배치하여 라이다센서(210)로부터 조사되거나 반사부(112)에서 반사된 레이저의 경로를 변경해 줌으로써 차량(110)과 라이다센서(210) 간에 연결되는 레이저 경로가 형성되도록 할 수 있다. 이 때 각조절부(132)는 레이저를 반사시키기 위한 반사면을 가질 수 있다.
이하 도 7을 참조하여, 본 실시예에 따른 하이퍼튜브 위치검지 시스템에서 라이다센서(210)로부터 조사되거나 차량(110)으로부터 반사되는 레이저의 진행 경로가 수평하게 형성되는 구성에 대해 설명한다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이퍼튜브 위치검지 시스템에서, 예시적으로 라이다센서(210)로부터 하이퍼튜브 차량(110)을 향해 수평 방향으로 레이저가 조사되는 상태를 설명한 도면이다.
본 실시예에서, 라이다센서(210)는 하이퍼튜브 차량(110)의 반사부(112)와 수평하게 배치된다. 이때, 라이다센서(210)의 레이저 송신부에서 반사부(112)로 송신되는 레이저의 경로는 지면 또는 하이퍼튜브 차량(110)의 진행 방향과 평행하게 형성된다.
이러한 배치 구조에서는 라이다센서(210)와 차량(110)의 반사부(112) 간에 직접적으로 주고 받는, 차량(110)의 위치검지에 유용한 레이저 성분 L12만이 상대적으로 강한 세기로 레이저 수신부에 도달하게 된다(도 8 참조). 한편, 노이즈로 작용하는 다른 레이저 성분의 반사각이 상대적으로 커져 효과적으로 산란됨으로써 노이즈 성분이 레이저 수신부에 상대적으로 덜 도달하게 할 수 있다. 따라서 이 경우, 위치검지에 있어 정확성을 높일 수 있는 효과가 있다.
한편, 앞서 도 5와 관련하여 차량(110)과 라이다센서(210)의 거리가 서로 근접할 때 차량(110)의 위치검지가 부정확해지는 것을 방지하기 위해 라이다센서(210)를 복수로 배치하는 구성에 대해 설명한 바 있다. 차량(110)과 라이다센서(210) 간의 거리에 따라 차량(110) 위치검지가 부정확해지는 것은 레이저 경로가 경사를 가지고 차량(110)에 조사되기 때문이다. 그러나 레이저 경로가 지면과 수평하게 형성되면 라이다센서(210)로부터 차량(110)까지의 거리에 구애받지 않고 상대적으로 차량(110)의 위치검지를 정확하게 할 수 있다.
다만 라이다센서(210)를 차량(110)의 진행 경로 상에 배치하게 되면 라이다센서(210)와 차량(110)의 충돌로 인한 사고 발생 위험이 있는데, 이런 문제를 해결하기 위한 예시적인 구성에 대해 도 8을 참조하여 이하 설명한다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이퍼튜브 위치검지 시스템에서, 예시적으로 라이다센서(210)와 차량(110)의 접촉 내지는 충돌을 방지하기 위해 라이다센서(210)의 위치가 이동될 수 있는 구성을 설명한 도면이다.
이러한 구성은 센서이동 구조체(220)를 포함한다. 센서이동 구조체(220)는 라이다센서(210) 및 튜브부(130)에 결합되어 라이다센서(210)를 고정시키며, 라이다센서(210)의 위치를 변화시킨다.
즉, 센서이동 구조체(220)는 라이다센서(210)와 차량(110)의 접촉 내지는 충돌을 방지하기 위해, 하이퍼튜브 차량(110)의 진행 상황에 따라 라이다센서(210)의 위치나 형태를 변화시키는 구성을 가진다. 센서이동 구조체(220)는 도 8에 나타난 바와 같이 접힘 구조로 만들어질 수 있고, 이와는 다르게 바(bar)의 길이가 조절되어 라이다센서(210)의 위치를 변경시킬 수 있는 구조 등으로 구성될 수 있다. 바의 길이를 조절함으로써 라이다센서(210)의 위치를 변경시키는 구조로 만들어지는 경우, 라이다센서(210)의 위치에 따라 도 3에 도시된 바와 같이 레이저 경로가 지면에 경사지게 형성되도록 할 수도 있으며, 도 7에 도시된 바와 같이 레이저 경로가 지면과 수평하게 형성되도록 할 수도 있을 것이다.
한편, 본 실시예에 따른 시스템은 센서이동 구조체(220)의 설치 형태를 조절하는 별도의 충돌회피 제어장치(미도시)를 포함할 수도 있다. 충돌회피 제어장치는 차량(110)의 진행 상태에 따라 센서이동 구조체(220)의 설치 형태를 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 차량(110)과 라이다센서(210) 간의 거리가 안전 거리 이내인 경우, 센서이동 구조체(220)를 접는 등의 제어를 통해 라이다센서(210)가 차량(110)과 충돌되지 않도록 할 수 있다.
한편, 도 8과는 달리 차량(110)의 진행경로 상에 배치되는 라이다센서(210)를 차량(110)의 후방에 위치시킴으로써 차량(110)과 라이다센서(210)의 충돌을 방지할 수 있는데, 이하 도 9를 참조하여 이러한 구성을 설명한다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이퍼튜브 위치검지 시스템에서, 차량(110)의 후방에 위치하는 라이다센서(210)가 하이퍼튜브 차량(110)의 후방을 향해 레이저를 조사하는 상태를 설명한 도면이다.
도 9에 도시된 구성에서 센서이동 구조체(220)를 이용하여 라이다센서(210)의 위치를 조정할 필요가 있는 점은 도 8과 관련하여 설명한 바와 동일하다. 다만, 도 9에 도시된 구성에서는 하이퍼튜브 차량(110)의 후방에 위치하는 라이다센서(210)는 하이퍼튜브 차량(110)의 진행경로와 평행하게 배치되고, 라이다센서(210) 중 하이퍼튜브 차량(110)의 전방에 위치하는 라이다센서(210)는 하이퍼튜브 차량(110)과의 충돌을 피해 배치되도록 조절될 수 있는 것이 도 8에 도시된 구성과의 차이점이다.
이때, 충돌회피 제어장치를 이용하여 센서이동 구조체(220)를 제어하면 라이다센서(210)의 위치를 조정할 수 있다. 이 경우, 충돌회피 제어장치는 차량(110)의 진행 방향의 전방에 배치된 라이다센서(210)와 차량(110) 간의 충돌을 방지하도록, 차량(10) 전방에 배치된 라이다센서(210)가 차량(110) 진행 경로를 벗어나게 위치시킬 수 있다. 또한, 차량(110)의 진행 방향의 후방에 배치된 라이다센서(210)는 차량(110)의 위치를 검지할 수 있도록 차량(110)이 이미 통과한 경로 상의 위치에 배치되어 수평한 방향으로 차량(110)을 향해 레이저를 조사할 수 있다.
이때 차량(110)에 형성된 반사부(112)는, 차량(110)의 후면에 배치되어 차량(110)의 후방에서 차량(110)을 향해 조사된 레이저를 반사시킬 수 있다. 한편, 진행하는 차량(110)의 전방에 차량(110)의 진행 경로를 회피하여 배치되어 있던 라이다센서(210)는, 차량(110)이 위 라이다센서(210)를 지나간 후에는 충돌회피 제어장치로부터 신호를 받아 센서이동 구조체(220)가 이동 또는 배치 변경을 통해 차량(110)이 이미 통과한 경로 상에 위치하도록 배치될 수 있다.
이하, 도 10을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 하이퍼튜브 차량 위치검지 시스템이 차량(110)의 위치를 검지하고, 차량(110)의 운행을 제어하는 구성에 대해 설명한다. 도 10은 본 발명의 일 실시예에서, 차량(110) 위치 검지 정보의 전달 과정을 설명한 도면이다.
도 10에 도시된 하이퍼튜브 시스템은, 정보수신부(1011), 정보저장부(1012), 정보전송부(1013), 정보취합부(1014), 연산부(1015), 운전제어부(1016) 등을 포함한다.
정보수신부(1011)는 라이다센서(210)의 레이저 수신부에 수신된 수신 레이저에 관한 정보를 수신한다. 여기서, 수신 레이저에 관한 수신 레이저의 이동 거리, 이동 시간 등의 정보이다.
정보저장부(1012)는 정보수신부(1011)로부터 수신 레이저에 관한 정보를 전달받아 저장한다.
정보전송부(1013)는 수신 레이저에 관한 정보를 전달받아 정보취합부(1014)로 전달한다. 구체적으로, 수신 레이저에 관한 정보는 정보수신부(1011)에서 정보저장부(1012)로 전달되고, 이후 정보저장부(1012)로부터 정보전송부(1013)로 전달된다. 한편, 이와는 달리, 수신 레이저에 관한 정보는 정보저장부(1012)를 거치지 않고 정보수신부(1011)에서 정보전송부(1013)로 직접 전달될 수도 있다.
정보취합부(1014)는 수신 레이저에 관한 정보를 취합하고, 수신 레이저에 관한 정보를 차량(110)의 운행에 관련된 정보로 가공할 수 있다. 여기서 차량(110)의 운행에 관련된 정보라 함은, 차량(110)의 위치에 관한 정보 및 차량(110)의 속도 등을 포함한 정보 등을 말한다.
연산부(1015)는 정보취합부(1014)로부터 받은 정보를 기초로 차량(110)의 방향, 속도에 대응하는 전류값 등을 연산하여 운전제어부(1016)에 전달한다.
운전제어부(1016)는 하이퍼튜브 차량(110)의 운행을 제어한다. 구체적으로는, 운전제어부(1016)는 정보취합부(1014)로부터 수집된 하이퍼튜브 차량(110)의 운행 정보를 기초로 하이퍼튜브 차량(110)의 방향 및 속도를 제어한다. 예컨대, 운전제어부(1016)는 공심형 선형동기전동기(320)에 흐르는 3상 전류를 제어함으로써 하이퍼튜브 차량(110)의 운행을 제어할 수 있다.
이하, 도 11을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 하이퍼튜브 차량 위치검지 시스템이 차량(110)의 위치를 검지 및 차량(110)의 운전을 제어하는 과정을 설명한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에서, 레이저 정보를 수신하여 차량(110)의 위치를 검지하고, 이를 기초로 차량(110)의 운전을 제어하는 과정을 나타낸 순서도이다. 다만, 본 실시예에서 차량(110)의 위치검지 또는 운전 제어 과정이 도 11에 예시한 순서대로 이루어져야 하는 것은 아니고, 그 순서는 변경될 수도 있다.
본 실시예에 따른 차량 위치검지 또는 운전 제어 과정은 레이저 조사단계(S11), 레이저정보 수신단계(S12), 레이저정보 분석단계(S13), 차량위치 검지단계(S14), 전류 제어단계(S15) 및 차량 운전 제어단계(S16)를 포함한다.
레이저 조사단계(S11)에서는 라이다센서(210)의 레이저 송신부(220)가 차량(110)의 반사부(112)를 향해 레이저를 조사한다.
레이저정보 수신단계(S12)에서는 레이저 조사단계(S11)에서 라이다센서(210)의 레이저 송신부(220)에 의해 조사되어 차량(110)으로부터 반사된 레이저를 수신한다. 구체적으로는 라이다센서(210)의 레이저 수신부(222)가 반사된 레이저를 수신한다.
레이저정보 분석단계(S13)에서는 레이저정보 수신단계(S12)로부터 수신 레이저에 대한 정보를 전달받아 수신한 정보를 취합하고 해석한다. 이 과정에서 수신 레이저의 이동 시간, 조사 및 반사 각도 등의 정보 등을 산출한다.
차량위치 검지단계(S14)에서는 레이저정보 분석단계(S13)에서 산출한 수신 레이저에 관한 정보로부터 차량(110)의 위치를 검지한다. 이 때, 차량(110)의 위치뿐 아니라 차량(110)의 속도, 진행 방향에 대한 정보도 추가로 얻을 수 있다.
전류 제어단계(S15)에서는 차량위치 검지단계(S14)에서 얻은 정보를 기초로 공심형 선형동기전동기(Linear Synchronous Motors, LSM; 320)에 흘려야 할 전류값을 결정하고, 결정된 전류값을 공심형 선형동기전동기(320)에 공유하도록 한다.
차량 운전 제어단계(S16)에서는 차량(110)의 속도, 진행 방향 등을 제어한다. 차량(110)의 속도는 공심형 선형동기전동기(320)에 흐를 전류값에 대응되어 결정된다. 구체적으로 공심형 선형동기전동기(320)에 흐르는 전류값에 따라 차량(110)에 설치된 초전도전자석(310)과 공심형 선형동기전동기(320) 사이에 작용하는 자기력의 크기가 달라지므로, 공심형 선형동기전동기(320)의 전류값을 제어함으로써 차량(110)의 속도 등이 제어된다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이퍼튜브 시스템의 구성을 도시한 것이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 하이퍼튜브 시스템은 앞서 설명한 바와 같이 하이퍼튜브 차량(1100), 튜브부(1200) 및 라이다센서(1300)를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이퍼튜브 시스템은 감압실(A'), 출발 및 도착 플랫폼(B') 또는 정비기지(C') 등의 구성도 포함할 수 있으나, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
하이퍼튜브 차량(1100)은 차체(1110) 및 반사부(1120)를 포함할 수 있다.
차체(1110)의 하부에는 앞서 설명한 바와 같이 초전도전자석(111)이 배치되어 가이드웨이(1210)에 배치된 추진코일(1211)과 전자기적 상호작용에 의해 차량(1100)을 추진시킬 수 있다.
반사부(1120)는 차체(1110) 상에 배치될 수 있다. 예시적으로, 반사부(1120)는 차량(1100)의 전면부를 감싸는 형태로 형성될 수 있다.
한편, 도 13에 도시된 바와 다르게 라이다센서(1300)가 차량(1100)의 후방에서 차량(1100)을 향해 레이저를 조사할 수 있고, 이 경우 반사부(1120)는 차량(1100)의 후면부에 위치될 수도 있다. 한편, 반사부(1120)는 레이저에 대한 반사율이 양호한 물질 또는 물체로 제작되는 것이 바람직하다.
반사부(1120)는 라이다센서(1300)로부터 조사된 레이저를 반사할 수 있으며, 반사부(1120)에 의해 반사된 레이저는 라이다센서(1300)에서 수신되어 하이퍼튜브 차량(1100)의 위치를 검지할 수 있다.
라이다센서(1300)는 하이퍼튜브 차량(1100)의 위치 등을 검출한다. 라이다센서(1300)는 하이퍼튜브 차량(1100)을 향해 레이저를 조사하는 레이저 송신부(미도시)를 포함한다. 또한, 레이저를 검출하기 위한 레이저 수신부(미도시)를 포함한다.
한편, 라이다센서(1300)는 도 12에 도시된 바와 같이 튜브부(1200)의 외부에 배치될 수 있다. 이는 라이다센서(1300)의 발열 및 이로 인해 발생하는 문제 현상들을 방지하기 위함이다.
구체적으로, 라이다센서(1300)는 레이저 송신부에서 레이저를 차량(1100)을 향해 조사하며, 차량(1100)으로부터 반사된 레이저를 레이저 수신부에서 수신함으로써 차량(1100)의 위치를 감지한다.
이때, 레이저 송신부로부터 조사되어 차량(1100)으로부터 반사된 후, 레이저 수신부로 수신된 레이저에 대한 정보를 기초로 차량(1100)의 위치를 검지할 수 있다. 예시적으로, 레이저가 레이저 송신부로부터 조사되어 레이저 수신부에 도달하기까지 걸린 시간 등을 측정함으로써 하이퍼루프 차량(1100)의 위치, 속도 등을 측정할 수 있다.
이때, 하나의 라이다센서(1300)는 라이다센서(1300)로부터 수 km 거리에 떨어진 차량(1100) 위치를 감지한다.
이 경우 라이다센서(1300)는 고출력의 레이저 소스를 사용하게 되며, 이로 인해 라이다센서(1300)는 레이저 생성에 의해 발열될 가능성이 있다.
만약 튜브부의 내부에 라이다센서가 배치되는 경우, 튜브 내부는 진공에 가까운 환경이므로 열전달 메커니즘(전도, 대류 및 복사)을 통한 냉각이 어렵게 된다.
이러한 환경에서는 라이다센서의 온도가 지속적으로 증가함으로써 라이다센서가 고장될 수 있는 등, 라이다센서의 작동 관련 문제가 발생할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 추가적인 냉각 시스템을 구성하는 방안을 생각할 수 있으나, 이 경우 비용과 시스템의 복잡도가 높아질 수 있다.
또한 이 경우, 냉각시스템의 열전달부에 누설이 발생함으로써 튜브 내부의 아진공 상태가 깨질 수 있는 위험도 존재한다.
이와 같이 라이다센서(1300)의 온도 상승으로 인한 제반 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이퍼튜브 시스템에서는 라이다센서(1300)를 튜브 외부에 배치하였다.
또한, 이 경우 라이다센서(1300)는 미 도시된 냉각장치를 통해 냉각됨으로써 온도 상승이 방지되는 구성도 가능하다. 이때 냉각장치는 수냉식, 공냉식 및 기타 가능한 방식이 사용될 수 있다.
한편, 라이다센서(1300)에 의해 조사된 레이저는 추후 설명할 레이저관통부(1220) 및 레이저굴절부(1230)를 거쳐 차량(1100)을 향해 조사된다. 이와 같이 차량(1100)을 향해 조사된 레이저는 차량(1100)의 반사부(1120)에 반사되어 다시 레이저굴절부(1230) 및 레이저관통부(1220)를 거쳐 라이다센서(1300)의 레이저 수신부에 의해 수신될 수 있다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이퍼튜브 시스템에서 튜브부(1200)의 내벽에 레이저흡수부(1240)가 형성된 상태를 도시한 것이다. 이하, 도 13을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이퍼튜브 시스템의 레이저흡수부(1240)의 구성 및, 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이퍼튜브 시스템에서 레이저 조사 과정에 대해 설명한다.
하이퍼튜브 시스템에서, 라이다센서(1300)의 레이저 송신부로부터 조사되는 레이저(L110)는 레이저관통부(1220)를 통과하여 레이저굴절부(1230)에 의해 굴절된다. 레이저굴절부(1230)에 의해 굴절된 레이저(L110)는 차량(1100)을 향해 조사되며, 차체(1110) 상에 형성된 반사부(1120)에 의해 반사된다.
한편, 차체(1110) 상에 형성된 반사부(1120)에 의해 반사된 레이저(L120)는 다시 레이저굴절부(1230)에 의해 굴절되며, 레이저관통부(1220)를 통과하여 라이다센서(1300)의 레이저 수신부로 수신된다.
이때 반사부(1120)에 의해 반사된 레이저 중에는 차량(1100)의 위치검지에 직접적으로 활용되는 유효 레이저 성분(L120) 외에, 오히려 차량(1100)의 위치 검지에 방해가 되는 노이즈 성분(L20, L30)이 존재한다. 이는 반사부(1120)에 의해 반사된 후 바로 레이저굴절부(1230) 및 레이저관통부(1220)를 통과하여 레이저 수신부로 수신되는 성분이 아닌, 튜브부(1200)의 벽면으로 산란하는 레이저 성분(L20, L30)들이다.
이러한 노이즈 성분(L20, L30)들은 차량(1100)의 위치 검지 결과에 대한 오차를 발생시킬 수 있다.
이와 같은 노이즈 성분(L20, L30)에 의한 오차 발생 가능성을 줄이기 위해 튜브부(1200)의 내측에 레이저흡수부(1240)를 배치할 수 있다. 한편, 레이저흡수부(1240)는 레이저관통부(1220)를 제외한 튜브부(1200) 내측의 일부 또는 전부를 덮도록 배치될 수 있다.
또한, 레이저흡수부(1240)는 레이저를 흡수하기에 적합한 복수의 결정학적 축을 가지는 부재 또는 편광성을 가지는 부재로 제작될 수 있다. 이와 같이 레이저흡수부(1240)에 의해, 반사부(1120)에 반사된 레이저 성분을 흡수함으로써 라이다센서(1300)의 레이저 수신부에 수신되는 노이즈를 제거할 수 있다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이퍼튜브 시스템의 레이저관통부(1220)의 구성을 도시한 것이며, 도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이퍼튜브 시스템의 레이저굴절부(1230)의 구성을 도시한 것이다.
레이저관통부(1220)는 튜브부(1200) 상의 일 위치에 형성될 수 있다. 레이저관통부(1220)는 투명창(1221)을 포함할 수 있으며, 투명창(1221)은 예를 들어 하나의 투명 유리로 형성될 수 있다. 레이저관통부(1220)를 통해 라이다센서(1300)의 레이저 조사부에 의해 조사된 레이저가 통과되어 튜브부(1200) 내부로 인입되어 차량(1100)을 향해 조사될 수 있다.
또한, 차량(1100)에 반사된 레이저가 레이저관통부(1220)를 통과하여 라이다센서(1300)의 레이저 수신부에 의해 수신될 수 있다.
레이저굴절부(1230)는 튜브부(1200) 내부에 형성될 수 있다. 레이저굴절부(1230)는 미러(1231), 렌즈(1232), 이멀젼 오일부(1233)를 포함할 수 있다.
라이다센서(1300)의 레이저 조사부에 의해 조사된 레이저(1070nm fibre laser, Visible probe laser)는 하나 이상의 미러(1231)에 의해 굴절 또는 반사됨으로써 차량(1100)을 향해 조사될 수 있다.
또한, 각각의 미러(1231)에 의해 굴절 또는 반사된 레이저는 그 조사 경로에 형성된 하나 이상의 렌즈(1232)를 지나며, 렌즈(1232)의 조사 경로 상에는 예시적으로 이멀젼 오일부(1233)가 배치됨으로써 차량(1100)의 위치를 선명하게 파악할 수 있다. 한편, 위 구성 외에 레이저 광을 컨트롤하기 위한 AOD(Acousto-optic Deflector)를 더 포함할 수 있다.
또한, 차량(1100)의 반사부(1120)에 반사된 레이저도 레이저굴절부(1230)에 의해 굴절되어 라이다센서(1300)의 레이저 수신부에 의해 수신될 수 있다.
도 16은 비교 실시예 및 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이퍼튜브 시스템에서 라이다센서(1300)에 수신되는 레이저에 대한 데이터 취득 방식을 설명하기 위한 그래프이다.
도 16의 (a)에 도시된 바와 같이, 비교 실시예에서는 라이다센서를 통해 다수의 레이저 송수신을 수행하여 차량의 위치 또는 거리 정보에 대한 다수의 데이터를 취득한다. 또한, 취득한 다수의 데이터의 평균값(V1)을 이용하여 실제 차량의 위치 또는 거리에 대한 정보(V2)를 산출한다.
하지만 이와 같은 방식은 차량이 정지 또는 매우 낮은 속도를 가지는 경우에는 높은 신뢰도를 가질 수 있으나, 하이퍼튜브 차량과 같이 최대 속력이 330m/s에 달하는 고속 차량의 위치를 검지하기에는 적절하지 않다.
이와 같은 이유에서, 도 16의 (b)에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이퍼튜브 시스템에서는 단일 레이저 송수신 데이터(V1)를 이용하여 실제 차량(1100)의 거리(V2)를 파악한다. 이로 인해 하이퍼튜브 차량(1100)이 고속으로 주행함에도 불구하고 차량(1100)의 위치 또는 거리를 높은 신뢰도를 가지고 파악할 수 있다.
이 경우, 신뢰도를 높이기 위해, 다수의 라이다센서(1300)를 이용하여 취득 데이터를 보정할 수 있다. 이때, 예를 들어 다수의 라이다센서(1300)는 서로 인접하게 배치되어 각각 차량(1100)의 위치 또는 거리를 파악할 수 있다.
이때, 차량(1100)의 위치 또는 거리에 대한 정보가 높은 신뢰도를 가지기 위해서, 차량(1100)의 반사부(1120)는 레이저가 그 성분을 최소한으로 손실되도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 튜브 내에서 레이저가 산란되어 노이즈가 최소한으로 발생하도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 이를 위해 튜브 내부 및 레이저의 조사 경로 상에는 외란으로 작용할 수 있는 빛의 유입을 차단하는 것이 중요하다.
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.
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Claims (27)

  1. 하이퍼튜브 차량의 위치를 검지하기 위한 하이퍼튜브 시스템으로서,
    하이퍼튜브 차량;
    상기 하이퍼튜브 차량의 진행경로를 둘러싼 튜브부;
    상기 하이퍼튜브 차량을 향해 레이저를 조사하는 레이저 송신부 및 레이저를 검출하기 위한 레이저 수신부를 포함하며, 상기 튜브부의 내벽 상에 장착되는 하나 이상의 라이다센서(LiDAR sensor); 및
    상기 라이다센서로부터 조사된 레이저를 반사하는 반사부를 포함하되,
    상기 반사부로부터 반사된 레이저는 상기 라이다센서의 상기 레이저 수신부에 도달하여 상기 하이퍼튜브의 차량의 위치검지에 이용되는 하이퍼튜브 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반사부는 상기 하이퍼튜브 차량에 배치되는 것을 특징으로 하는 하이퍼튜브 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 튜브부의 내측에 위치하여 상기 튜브부의 내면의 전부 또는 일부를 커버하도록 배치되며 상기 반사부로부터 반사된 레이저를 흡수하는 레이저흡수부를 추가로 포함하는 하이퍼튜브 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    복수의 라이다센서가 상기 튜브부의 내벽 상에 배치되고, 상기 복수의 라이다센서는 상기 튜브부의 중심 축선을 중심으로 서로 대향되게 배치되는 것을 특징으로 하는 하이퍼튜브 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 송신부로부터 송신되는 레이저의 진행 경로 및 상기 반사부로부터 반사된 레이저의 진행 경로를 변경하는 각조절부를 추가로 포함하는 하이퍼튜브 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 라이다센서는 상기 반사부를 수평 방향으로 마주하게 배치되며, 상기 레이저 송신부에서 상기 반사부로 송신되는 레이저의 경로는 지면 또는 상기 하이퍼튜브 차량의 진행 방향과 대략 평행한 것을 특징으로 하는 하이퍼튜브 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 라이다센서 및 상기 튜브부에 연결되고, 상기 라이다센서의 위치 이탈을 방지하는 센서이동 구조체를 추가로 포함하되,
    상기 센서이동 구조체는 상기 하이퍼튜브 차량의 진행 상황에 따라 상기 라이다센서의 배치 상태를 변경하여 상기 라이다센서 및 상기 하이퍼튜브 차량의 접촉이나 충돌을 방지하는 것을 특징으로 하는 하이퍼튜브 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 라이다센서 중 상기 하이퍼튜브 차량의 진행방향의 후방에 위치하는 라이다센서는 지면 또는 상기 하이퍼튜브 차량의 진행경로와 대략 평행하게 배치되고, 상기 라이다센서 중 상기 하이퍼튜브 차량의 진행방향의 전방에 위치하는 라이다센서는 상기 하이퍼튜브 차량의 진행경로를 회피하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 하이퍼튜브 시스템.
  9. 하이퍼튜브 차량의 위치를 검지하여 상기 하이퍼튜브 차량의 운전을 제어하는 하이퍼튜브 제어장치에 있어서,
    하이퍼튜브 차량에 설치되는 초전도전자석;
    상기 초전도전자석과 상호 작용하여 상기 하이퍼튜브 차량의 이동을 조절하는 공심형 선형동기전동기;
    레이저를 조사하는 레이저 송신부 및 상기 레이저가 반사된 결과인 반사된 레이저를 수신하는 레이저 수신부를 포함하는 라이다센서;
    상기 레이저 수신부가 수신한 수신 레이저에 포함된 정보를 수신하는 정보수신부;
    상기 정보수신부로부터 상기 수신 레이저에 포함된 정보를 수신하며, 상기 정보를 취합하여 상기 하이퍼튜브 차량의 운행 정보를 수집하는 정보취합부; 및
    상기 정보취합부로부터 수집된 상기 운행 정보로부터 상기 하이퍼튜브의 방향 및 속도를 제어하는 운전제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이퍼튜브 제어장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 수신 레이저에 포함된 정보는 상기 수신 레이저의 이동 거리 및 이동 시간을 포함하는 하이퍼튜브 제어장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 운전제어부는 상기 공심형 선형동기전동기에 흐르는 3상 전류를 제어함으로써 상기 하이퍼튜브 차량의 방향 및 속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 하이퍼튜브 제어장치.
  12. 라이다센서가 하이퍼튜브 차량을 향해 레이저를 조사하는 레이저 조사단계;
    상기 하이퍼튜브 차량으로부터 반사된 레이저를 상기 라이다센서가 수신하는 레이저 수신단계;
    상기 레이저 수신단계에서 수신된 레이저에 포함된 정보를 취합 및 해석하는 레이저정보 분석단계; 및
    상기 레이저 정보 분석단계로부터 상기 하이퍼튜브 차량의 운행 정보를 검지하는 차량위치 검지단계
    를 포함하는 하이퍼튜브 차량위치 검지방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 차량위치 검지단계에서 얻은 정보를 기초로 상기 하이퍼튜브 차량의 운행을 제어하기 위해 상기 하이퍼튜브 차량에 동력을 제공하는 공심형 선형동기전동기에 인가될 전류값을 결정하고, 상기 전류값을 상기 공심형 선형동기전동기에 인가하는 전류 제어단계를 추가로 포함하는 하이퍼튜브 차량위치 검지방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 차량위치 검지단계에서 얻은 정보를 기초로 상기 하이퍼튜브 차량의 속도 및 진행 방향을 제어하는 차량운전 제어단계를 추가로 포함하는 하이퍼튜브 차량위치 검지방법.
  15. 하이퍼튜브 차량의 위치를 검지하기 위한 하이퍼튜브 시스템으로서,
    하이퍼튜브 차량;
    상기 하이퍼튜브 차량의 진행경로를 둘러싼 튜브부;
    상기 하이퍼튜브 차량을 향해 상기 차량의 위치 검지용 레이저를 조사하기 위한 레이저 송신부 및 상기 레이저를 검출하기 위한 레이저 수신부를 구비한 하나 이상의 라이다센서(LiDAR sensor)를 포함하며,
    상기 라이다센서는 상기 튜브부의 외측에 배치되는 것을 특징으로 하는 하이퍼튜브 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 튜브부는 상기 라이다센서로부터 조사되는 상기 레이저를 관통시키도록 구비된 레이저관통부 및 상기 레이저의 진행 경로를 변경시키도록 구비된 레이저굴절부를 포함하는 하이퍼튜브 시스템.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 라이다센서를 냉각시키도록 구비된 냉각부를 더 포함하는 하이퍼튜브 시스템.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 하이퍼튜브 차량은 상기 라이다센서로부터 조사된 레이저를 반사하도록 구비된 반사부를 포함하는 하이퍼튜브 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 튜브부의 내면을 커버하도록 상기 튜브부의 내측에 배치되며, 상기 반사부로부터 반사된 레이저를 흡수하도록 구비된 레이저흡수부를 더 포함하는 하이퍼튜브 시스템.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 라이다센서에 의한 상기 하이퍼튜브 차량의 위치 검지는 상기 레이저수신부에 수신된 레이저에 대한 단일 데이터로부터 취득되는 것을 특징으로 하는 하이퍼튜브 시스템.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 라이다센서는 복수가 인접 영역에 배치되며, 각 라이다센서에 수신된 레이저에 대한 각각의 데이터를 이용해 취득 데이터가 보정되는 것을 특징으로 하는 하이퍼튜브 시스템.
  22. 튜브부 내를 주행하는 하이퍼튜브 차량의 위치를 검지하기 위한 위치검지 시스템으로서,
    상기 하이퍼튜브 차량을 향해 상기 차량의 위치 검지용 레이저를 조사하기 위한 레이저 송신부 및 상기 레이저를 검출하기 위한 레이저 수신부를 구비한 하나 이상의 라이다센서(LiDAR sensor)를 포함하며,
    상기 라이다센서는 상기 튜브부의 외측에 배치되는 것을 특징으로 하는 위치검지 시스템.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 튜브부 상에 배치되며, 상기 라이다센서로부터 조사되는 상기 레이저를 관통시키도록 구비된 레이저 관통부 및 상기 레이저의 진행 경로를 변경시키도록 구비된 레이저굴절부를 포함하는 위치검지 시스템.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 라이다센서를 냉각시키도록 구비된 냉각부를 더 포함하는 위치검지 시스템.
  25. 제22항에 있어서,
    상기 튜브부의 내측에 위치하여 상기 튜브부의 내면을 커버하도록 배치되며, 상기 차량으로부터 반사된 레이저를 흡수하도록 구비된 레이저흡수부를 더 포함하는 위치검지 시스템.
  26. 제22항에 있어서,
    상기 라이다센서에 의한 상기 하이퍼튜브 차량의 위치 검지는 상기 레이저수신부에 수신된 레이저에 대한 단일 데이터로부터 취득되는 것을 특징으로 하는 위치검지 시스템.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 라이다센서는 복수가 인접 영역에 배치되며, 각 라이다센서에 수신된 레이저에 대한 각각의 데이터를 이용해 취득 데이터가 보정되는 것을 특징으로 하는 위치검지 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11635754B1 (en) * 2018-11-15 2023-04-25 Flux Dynamics, LLC High-velocity mobile imaging system
JP7531262B2 (ja) * 2019-03-22 2024-08-09 三菱重工業株式会社 位置検出システム、車両、及び、位置検出方法
KR102432276B1 (ko) * 2019-12-06 2022-08-12 한국철도기술연구원 특정 위치 표식이 가능한 다중 광원 주사 및 검출을 이용한 고속 상대위치 측정방법
KR102301184B1 (ko) * 2019-12-06 2021-09-10 한국철도기술연구원 단계적 정보 표현이 가능한 다중 광원 주사 및 검출을 이용한 고속 상대위치 측정방법
KR102301182B1 (ko) * 2019-12-06 2021-09-10 한국철도기술연구원 다중 광원 주사 및 검출을 이용한 고속 상대위치 측정법
CN112286045A (zh) * 2020-10-15 2021-01-29 天津津航计算技术研究所 一种用于真空金属管道高速列车的启停控制系统
EP4306996A4 (en) * 2021-03-10 2025-02-19 Pioneer Corporation MEASURING DEVICE, POSITION DETECTION SYSTEM, MEASURING SYSTEM AND MONITORING SYSTEM
KR102508690B1 (ko) * 2021-07-07 2023-03-14 한국광기술원 하이퍼 튜브 차량의 주행 정보 취득장치 및 그 속도 취득방법
WO2023027801A1 (en) * 2021-08-22 2023-03-02 Hyperloop Technologies, Inc. System and method for fault estimation of a hyperloop system
KR102818995B1 (ko) * 2022-08-03 2025-06-11 한국철도기술연구원 교통수단용 튜브 시스템(하이퍼플룸) 및 이의 제어방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101015170B1 (ko) * 2008-12-30 2011-02-17 한국철도기술연구원 튜브식 자기부상열차
JP2012240519A (ja) * 2011-05-18 2012-12-10 Kobe Steel Ltd 列車停止位置の検出方法及び検出装置
KR101284897B1 (ko) * 2012-02-20 2013-07-10 한국철도기술연구원 절대위치검지시스템
JP2014202527A (ja) * 2013-04-02 2014-10-27 株式会社神戸製鋼所 列車先頭位置の検出方法及び検出装置
US20170057528A1 (en) * 2015-08-26 2017-03-02 Thales Canada Inc Guideway mounted vehicle localization system

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0815413A (ja) * 1994-06-24 1996-01-19 Mitsubishi Electric Corp 距離測定装置
US5950543A (en) * 1997-10-10 1999-09-14 Et3.Com Inc. Evacuated tube transport
US7199883B1 (en) * 2005-04-18 2007-04-03 Union Switch & Signal, Inc. System and method for sensing position of a vehicle
KR101839671B1 (ko) * 2016-01-27 2018-03-16 주식회사 포스코아이씨티 열차 거리검지 장치를 위한 장착용 보조장치
KR102350621B1 (ko) * 2017-07-27 2022-01-12 주식회사 엠쏘텍 라이다 장치
US10324185B2 (en) * 2017-11-22 2019-06-18 Luminar Technologies, Inc. Reducing audio noise in a lidar scanner with a polygon mirror
KR102189503B1 (ko) * 2018-09-14 2020-12-14 한국전자기술연구원 내부반사 차단구조를 갖는 라이다

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101015170B1 (ko) * 2008-12-30 2011-02-17 한국철도기술연구원 튜브식 자기부상열차
JP2012240519A (ja) * 2011-05-18 2012-12-10 Kobe Steel Ltd 列車停止位置の検出方法及び検出装置
KR101284897B1 (ko) * 2012-02-20 2013-07-10 한국철도기술연구원 절대위치검지시스템
JP2014202527A (ja) * 2013-04-02 2014-10-27 株式会社神戸製鋼所 列車先頭位置の検出方法及び検出装置
US20170057528A1 (en) * 2015-08-26 2017-03-02 Thales Canada Inc Guideway mounted vehicle localization system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3674164A4 *

Also Published As

Publication number Publication date
EP3674164B1 (en) 2025-07-16
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EP3674164A4 (en) 2021-06-30

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