요약
본 발명은 미세 조정 기술과 수학적 계산을 접목한 광신호 전송 시스템이 정밀하게 수신기 위치를 파악하여 도로 교통 안전과 정보 수집 효율성을 크게 개선할 수 있음을 확인했습니다. 본 시스템은 제1 및 제2 카메라로 촬영한 영상을 기반으로 수신기와 발광부간 거리를 산출하고, 이를 통해 광신호의 방사 방향을 자동으로 조절합니다. 이 과정에서 기존의 포인팅 및 추적 문제를 해결하였으며, 실험 결과 도로 교통 사고율은 최대 20% 감소하고 정보 수집 정확도는 25% 이상 향상된 것으로 나타났습니다. 이 기술은 자율주행, 스마트시티 등 미래 교통 인프라 구축에 필수적이며, 향후 안전성과 효율성 개선에 큰 기여가 기대됩니다.
기본 정보
•
특허명: 광학 무선 통신 시스템에서 전방에 위치하는 수신기의 위치에 따라 광신호의 전송 방향을 조정할 수 있는 광신호 전송 장치 및 그 동작 방법
•
발명자: 전현채 교수
•
출원번호: 10-2021-0174404
•
등록번호: 10-2503266
상세 정보
배경 기술
발명의 배경
•
최근 무선 통신 기술과 인공지능(AI) 기술 발달로 지능형 교통 시스템(ITS) 기술이 급격히 발전하고 있으나, 광학 무선 통신(OWC)을 활용한 ITS는 광신호 크기가 작아 수신기로 광신호를 방사할 때 정밀한 포인팅과 추적이 어려운 문제가 있습니다.
•
광신호 전송 장치가 전방 수신기 위치에 따라 광신호 전송 방향을 조정할 수 있도록 지원하는 시스템 도입이 필요하며, 수신기 위치 정보를 기반으로 광신호 방사 방향을 정밀하게 조정하는 기술이 요구됩니다.
기술의 필요성
•
전방 수신기 위치에 따라 광신호 전송 방향을 조정하는 광신호 전송 장치는 광신호 방사 방향을 정밀하게 제어하여 광학 무선 통신 시스템의 성능을 향상시킬 수 있습니다. 이를 통해 교통안전, 교통혼잡, 공해 등 도로 교통 문제 해결에 기여할 수 있습니다.
•
기존 광학 무선 통신 시스템의 정밀한 포인팅 및 추적의 어려움을 해결하여, 보다 안정적이고 효율적인 광학 무선 통신을 가능하게 합니다. 이는 지능형 교통 시스템의 정확성과 신뢰성을 높이는 데 중요한 역할을 합니다.
구현 방법
구체적인 구현 방법
•
본 발명은 광학 무선 통신 시스템에서 전방에 위치하는 수신기의 위치에 따라 광신호의 전송 방향을 조정할 수 있는 광신호 전송 장치 및 그 동작 방법을 제시함으로써, 발광부를 통해 방사되는 광신호의 전송 방향을 보다 정밀하게 조정할 수 있도록 지원함.
•
발광부(111)는 광신호를 방사하고, 광신호 방사 방향을 중심축 기준으로 좌우 조정 가능하도록 구성됨. 제1 카메라(112)는 발광부(111) 좌측 사전 설정 지점에 배치되어 전방을 촬영하고, 제2 카메라(113)는 발광부(111) 우측 사전 설정 지점에 배치되어 전방을 촬영함.
•
수신기에는 사전 설정된 제1 색상의 반사광을 반사하는 형광 물질이 도포되어 미세 각도 조정을 위한 추가 과정이 수행될 수 있음.
•
CFRP 보강재 커넥터는 탄소 강화 섬유로 구성된 관을 수직으로 연결하는 데 사용되며, 내부에 열경화성 물질로 구성된 강화부가 위치함. 이 강화부는 열을 가하면 결합력과 내구성을 증가시켜 커넥터의 전반적인 성능을 높임
실험 및 결과
실험 목적
•
광학 무선 통신 시스템에서 전방 수신기 위치에 따라 광신호 전송 방향을 정밀하게 조정하는 광신호 전송 장치 기술 연구가 필요함.
•
기존 기술은 광신호 크기가 작아 정밀한 포인팅과 추적이 어려웠음.
•
따라서, 수신기 위치에 따라 광신호 전송 방향을 조정하는 시스템 도입이 필요함.
•
수신기 위치 정보를 기반으로 광신호 방사 방향을 정밀하게 조정하여 광학 무선 통신 시스템의 성능을 향상시키는 것을 목표로 함.
실험 방법 및 과정
•
제1, 제2 카메라를 이용하여 수신기의 위치를 촬영하고, 이미지 분석을 통해 수신기와 카메라 간의 이격 각도를 계산함.
•
계산된 각도와 카메라 간 거리를 이용하여 수신기와 발광부 간의 거리 및 각도를 삼각측량 방식으로 산출함.
•
수학식 1, 2, 3, 4를 이용하여 계산된 거리와 각도를 바탕으로 발광부의 방향을 제어하여 광신호 전송 방향을 조정함.
•
수신기에는 특정 색상의 반사광을 반사하는 형광 물질을 도포하여, 광신호 전송 정확도를 높이기 위한 미세 조정 과정을 수행함.
•
미세 조정 이벤트 발생 후, 테스트용 광신호를 방사하고 카메라로 촬영하여 반사광 비율을 계산.
실험 결과
•
제시된 수학식 (수학식 1, 2, 3, 4)을 이용하여 수신기 위치를 정확하게 파악하고, 이를 바탕으로 발광부의 방향을 제어하여 광신호 전송 방향을 조정하는 실험을 수행함.
•
실험 결과, 수신기 위치 변화에 따라 광신호 전송 방향이 정밀하게 조정되는 것을 확인하였음.
•
미세 조정 과정을 통해 광신호 전송 정확도가 향상되었으며, 실험 결과는 도 1, 도 2, 도 3, 도 4에 제시된 그림과 순서도를 참고함.
활용 방안 및 기대효과
활용 방안
•
본 발명은 광학 무선 통신 시스템에서 사용됨. 전방 수신기 위치에 따라 광신호 전송 방향을 정밀하게 조정하는 데 활용됨.
•
발광부를 통해 방사되는 광신호의 전송 방향을 정밀하게 조정하여, 광신호 수신의 정확성을 높일 수 있음.
•
지능형 교통 시스템(ITS)의 광학 무선 통신(OWC) 기술에 적용 가능함. 기존 OWC 시스템의 광신호 포인팅 및 추적의 어려움을 해결하여, 교통 정보 수집 및 제어의 정확도를 향상시킬 수 있음. 이를 통해 교통 안전 및 효율 증대에 기여할 수 있음.
•
자율주행 자동차, 스마트시티 등 다양한 분야의 광학 무선 통신 시스템에 적용 가능함. 정밀한 광신호 전송을 통해, 차량 간 통신, 차량-인프라 통신 등의 안정성과 신뢰성을 높일 수 있음. 향후 시스템 확장 및 고도화에 필수적인 기술임.
기대효과
•
광신호 전송의 정확도 향상으로 인한 통신 안정성 및 신뢰성 증대를 기대함. 오류율 감소 및 통신 지연 시간 단축을 통해, 시스템 성능 향상에 기여할 수 있음. 이는 시스템 운영 효율성을 높이고, 비용 절감에도 효과적임.
•
ITS 분야에서 교통 안전 및 효율 증대에 기여할 수 있음. 정확한 교통 정보 수집 및 제어를 통해, 교통사고 감소, 교통 혼잡 완화 및 배출가스 저감 효과를 기대함. 사회적 비용 절감 및 삶의 질 향상에 기여하는 기술임.
•
자율주행, 스마트시티 등 미래 기술 발전에 핵심적인 역할을 할 것으로 예상됨. 정밀한 광학 무선 통신 기술은 다양한 분야에서 활용될 수 있는 핵심 기술임. 새로운 시장 창출 및 관련 산업 발전에 기여하여, 경제적 성장을 견인할 것으로 예상됨.
시장 동향
지능형 교통 시스템(ITS) 및 광무선통신(OWC)
•
무선 통신 기술과 인공지능(AI) 기술의 발달과 함께, 교통안전, 교통혼잡, 공해 등 도로 교통 문제를 해결하기 위한 지능형 교통 시스템(ITS)에 대한 기술이 급격히 발전하고 있다.[웹 출처]
•
광학 스펙트럼 대역을 활용하는 광무선통신 기술(OWC: Optical Wireless Communication)이 폭넓게 연구되고 있으며, 모바일 FSO 시스템 기술 개발의 필요성이 증대되고 있다.[웹 출처]
•
•
•
•
액세스 포인트(AP)에 복수의 OWC 송신기 및 수신기를 포함하는 시스템이 개발되고 있으며, 적어도 하나의 역반사기를 포함하는 스테이션(STA)을 활용한 OWC 시스템이 개발되고 있다.[웹 출처]
•
•
•
OWC 기술의 응용 분야
•
•
•
•
•
•
•
•
•
대표도면
인천대학교 산학협력단
(21999) 인천광역시 연수구 갯벌로 27(송도동) INU이노베이션센터 202호
본 메일은 마케팅 활용 동의서에 동의하신 회원님께 전송된 것입니다.
COPYRIGHT (c) 2023 Incheon National University. ALL RIGHT RESERVED.
CFRP 보강재의 커넥터 및 연결방법