비즈니스, 산업, 지리 관리 등 모든 분야에서 교통 통제와 지능형 주차장 관리는 중요한 화두입니다. 현재 초음파 센서, 광학 센서, 자기 차량 감지기 등 여러 가지 차량 감지 방식이 널리 사용되고 있지만, 차량 존재 감지에 한계가 있어 교통 흐름 최적화에 큰 걸림돌이 되고 있습니다. 따라서 적절한 주차 감지 시스템을 구축하고 구성하는 것이 매우 중요합니다. 본 글에서는 마이크로파 차량 감지 기술을 집중적으로 다루어, 차량 감지 솔루션으로 이 기술을 선택해야 할지 여부를 결정하는 데 도움을 드리고자 합니다. 주차 감지에 마이크로파 레이더 모션 센서를 사용하는 제조업체를 찾고 계신다면, 이 글을 끝까지 읽어보시기 바랍니다. MOKOSmart는 16년 이상 IoT 제품의 제조 및 연구 개발에 주력해 왔으며, 당사의 LW009 제품 역시 지자기 센서 와 마이크로파 레이더 센서를 사용합니다. 본 글에서는 당사 제품의 특징에 대한 자세한 소개도 함께 제공합니다.
마이크로파 차량 감지 시스템은 직통 회선을 통해 전송되는 고주파 무선 신호를 사용합니다. 이 감지기는 마이크로파 발생원과 차량이 상대적으로 움직일 때 발생하는 파동의 주파수 변화를 기록합니다. 이를 통해 장치는 이동 중인 차량을 감지할 수 있습니다. 레이더는 멀리 있는 물체를 감지하고 위치와 속도를 측정할 수 있습니다. 연구에 따르면 마이크로파 레이더 센서는 교통 체증과 주차 문제를 완화하는 데 필요한 실제적이고 정확한 데이터를 제공하지만, 특히 악천후와 환경 조건에서는 날씨에 취약합니다.
레이더는 무선 탐지 및 거리 측정(Radio Detection and Ranging)의 줄임말입니다. 19세기 후반, 하인리히 헤르츠는 전파가 금속 물체에서 반사될 수 있음을 최초로 증명했습니다. 20세기 초, 크리스티안 훌스마이어는 이를 이용하여 선박을 탐지하고 충돌을 피했습니다.
제2차 세계 대전 이전까지 레이더는 크게 개선되어 오실로스코프의 펄스 시간을 측정하는 데 사용되었습니다. 또한 이 시기에 과학자들은 레이더를 사용하여 표적의 거리와 각도를 측정할 수 있다는 사실을 발견했습니다. 수십 년 후, 이 기술은 차량 감지를 포함한 다른 분야에서도 활용되었습니다.
마이크로파 레이더 센서에는 CW 도플러 레이더 와 FMCW 레이더 의 두 종류가 있습니다 .
1842년, 크리스티안 도플러는 파동(빛, 소리 등)의 주파수나 파장이 증가하거나 감소하는 현상을 설명했습니다. 도플러 레이더에서 차량의 속도는 수신파와 송신파의 주파수 변화에 비례합니다. 이 현상은 차량의 존재를 감지하는 데 사용될 수 있습니다.
차량에서 반사된 신호는 채널, 존재 여부, 크기, 간격, 분류, 속도 등을 측정하는 데 사용될 수 있으며, 충돌 회피 경고, 딜레마 영역 경고, 잘못된 방향 경고, 주차 경고 등을 제공할 수 있습니다. 안테나 크기가 같을 때, 주파수가 높을수록 레이더의 공간 분해능이 높아집니다.
CW 도플러 레이더는 CFW를 방출합니다. 시간에 따라 주파수가 일정하게 전달되므로 반사파의 속도를 계산할 수 있습니다. 차량이 레이더에 가까워지면 반사파 주파수가 증가하고, 레이더 안테나에서 멀어지면 반사파 주파수가 감소합니다. 도플러 레이더의 공식은 다음과 같습니다.
v = c × fD / 2 × fC × (코사인 ϑ)
어디에
v = 속도
c = 빛의 속도
ϑ = 차량 방향과 레이더파 전파 방향 사이의 각도
f C = 반송파 주파수
f D = 도플러 주파수
CW 도플러 레이더의 가장 큰 단점은 주차된 차량이 있는지 감지할 수 없다는 것입니다.
FMCW 레이더는 파장 주파수가 시간에 따라 변합니다. 저희 LW009 차량 감지기는 FMCW 레이더를 사용합니다. 이 레이더 장치는 주차된 차량뿐만 아니라 차량의 존재도 감지할 수 있습니다.
차량 거리는 감지 시 송신기 주파수와 수신 시 송신기 주파수의 차이에 직접 비례하며 다음과 같이 표현됩니다.
R = c × T × Δf / (2 × B)
어디에
R = 차량 범위
Δf = 수신과 신호 전송 사이의 순간 주파수 차이
B = RF 변조 대역폭
T = 변조 주기 또는 시간 주기
FMCW 레이더는 주행로의 차선을 길이를 알고 있는 구간(bin) 또는 구역으로 나누어 차량의 주행 속도를 계산합니다. 차량 속도 공식은 다음과 같습니다.
v = d /ΔT
어디에
v = 차량 속도
d = 존의 선두 가장자리 사이의 거리
ΔT = 차량이 인접 구역/빈의 선두에 도착하는 시간
FMCW 레이더는 다용도로 활용 가능하며 도플러 효과를 이용해 차량의 속도를 계산할 수도 있습니다.
위 데이터 비교를 통해 FMCW 레이더가 CW 레이더보다 차량 감지 및 데이터 수집 측면에서 우수함을 알 수 있습니다. FMCW 레이더는 차량의 존재 여부, 속도, 도착 시간, 탑승 인원, 차량 종류, 대기 시간을 정확하게 판단할 수 있으며, 사고 감지, 주차 차량 식별, 조난 지역 경고 및 이상 징후 경고를 제공할 수 있습니다.
광전식이나 초음파 센서와 달리 마이크로파 레이더 센서는 온도, 비, 바람, 안개, 습도, 빛 등의 영향을 덜 받습니다. 따라서 실외 주차 감지는 물론, 정지 및 이동 차량 감지에 정확한 데이터를 제공할 수 있습니다. 또한, 다른 감지 기술보다 설치 및 유지 보수가 용이합니다. 또한, 레이더 교통 감지기가 레일에 설치되지 않아 장비 손상 위험이 적습니다.
레이더 센서는 작은 표적이나 간격이 좁은 차량을 감지하는 데 어려움을 겪을 수 있습니다. 또한, 미리 설정된 속도보다 빠르게 이동하는 차량만 감지할 수 있습니다. 해당 속도 미만의 차량은 다음 차량의 신호 변경을 기다리게 될 수 있습니다. 마이크로파 모션 센서는 일반적으로 신호등 위에 장착되기 때문에 지상에서 확인하기가 쉽지 않습니다. 우회전 차량을 감지하려면 별도의 차선이 필요하지만, 교차로에서는 링 감지기와 마이크로파 감지기를 혼합하여 사용할 수 있습니다. 마이크로파 차량 감지기는 주차장 입구와 출구로 이어지는 좁은 다리의 교통을 통제하는 신호등으로도 사용할 수 있습니다.
철도: 열차는 빠른 속도로 연이어 운행하며, 열차의 정확한 존재를 감지하면 역무실에 다음 열차의 도착 예정 시간을 알리고, 동일 선로에서 다음 열차가 지나가기까지의 시간을 계획하는 데 도움이 됩니다. 마이크로파 차량 감지 기술은 업무 효율성을 향상시킬 뿐만 아니라 인적 부주의로 인한 사고를 예방하는 데에도 기여할 수 있습니다.
하역장: 하역장의 차량 공간은 제한적이지만, 트럭들이 연이어 들어와 하역 작업을 진행합니다. 따라서 화물이 트럭에 효율적으로 싣고 내리려면 트럭이 도착하는 즉시 담당자에게 알리는 것이 중요합니다.
전기차 충전소: 충전소에 차량이 규정대로 주차되지 않아 혼잡이 발생하면 고객 경험이 저하되고 매출 감소로 이어질 수밖에 없습니다. 따라서 차량이 충전소 규정을 준수하지 않고 주차하는 것을 방지하고, 전기차 충전소에 무단 주차된 차량을 적시에 적발하기 위해 많은 충전소에 레이더 모니터링 센서가 설치되어 있습니다.
요금소: 마이크로파 레이더 센서가 차량의 존재를 감지하고 차량이 요금소에 접근하면 정지선을 작동시킵니다. 이는 교통 효율성을 향상시키고, 프로세스를 최적화하며, 노동력 및 교통 체증을 줄입니다.
MOKOSMART는 마이크로파 레이더와 자기 센서를 통합한 차량 감지 시스템을 개발하여 관련 담당자가 듀얼 모드 정밀 감지를 통해 필요에 맞는 최적의 솔루션을 찾을 수 있도록 지원합니다. 저희 플랜을 선택하시면 다음과 같은 이점을 누리실 수 있습니다.
듀얼 모드 센서는 감지 정확도를 크게 향상시킵니다. 시중에 나와 있는 일반적인 주차 센서는 대개 자기 감지 방식이나 레이더 감지 방식만 사용하기 때문에 전자기장이나 기타 제한된 환경의 간섭을 받을 경우 오탐지 확률이 크게 높아지지만, 듀얼 모드 센서는 감지 정확도를 99% 이상까지 끌어올릴 수 있습니다.
간편한 설치 및 유지보수: 당사의 주차 센서는 설치 방식에 따라 두 가지 모델로 제공됩니다. LW009-IG는 지면에 매립할 수 있으며, 탈착식 슬리브 구조로 설계되어 간편한 사후 유지보수를 지원합니다. LW009-SM은 드릴 작업 없이 설치할 수 있도록 접착제가 함께 제공됩니다. 또한, 온도 및 습도 센서가 내장되어 있어 도로 결빙 여부까지 감지할 수 있습니다.
높은 신뢰성: LoRaWAN의 초장거리 전송 거리는 500m~1000m에 달하며, 저전력 배터리를 사용하여 최대 5년까지 사용할 수 있습니다.
본 차량 주차 감지 센서는 자기장과 마이크로파를 결합한 주차 상태 감지 방법을 채택하였으며, 그 특징은 다음과 같습니다. 이 방법에 사용되는 장비는 3축 지자기 센서와 마이크로파 레이더 센서를 포함하며, 다음 단계를 포함합니다.
1단계: 삼축 자기 센서를 사용하여 XYZ 삼축 자기장 데이터의 변동값, 최대값, 평균값을 모니터링하여 주차 상태 변화를 판단합니다. 샘플링된 데이터가 임계값에 근접하면 마이크로파 레이더 센서를 작동시킵니다.
2단계: 마이크로파 데이터 수집 및 전처리: 마이크로파 레이더 센서를 사용하여 등간격 삼각파 스캔을 수행하고, 각 이산 주파수 지점에서 두 개의 신호를 수신합니다. 수집된 데이터는 해닝 윈도우 공식을 사용하여 처리하고, 이산 푸리에 변환을 사용하여 시간 영역을 주파수 영역으로 변환하여 분석합니다.
3단계: 마이크로파를 이용한 차량 감지 (다음 단계 포함):
3.1단계: 2단계에서 얻은 데이터를 주파수 영역에서 분석하고 변조합니다.
3.2단계: 3.1단계에서 얻은 모듈러스 데이터를 SVM 예측기에 전송하여 주차 상태에 대한 SVM 예측기의 결정 결과를 얻습니다.
3.2단계: 3.1단계에서 얻은 모듈러스 데이터를 신경망 예측기에 입력하면 신경망 예측기가 주차 상태를 판단한 결과를 얻을 수 있습니다.
4단계: 동적 무게 조정(다음 단계 포함):
4.1단계: 먼저, 3축 지자기 센서, SVM 예측기 및 신경망 예측기의 정확도에 따라 판단 가중치를 미리 설정합니다.
4.2단계: 세 가지 판단 결과가 일치하면 가중치는 변경되지 않습니다.
4.3단계: 세 가지 판단 결과가 일치하지 않을 경우, 각 판단의 정확도에 따라 가중치를 재계산해야 합니다.
5단계: 지자기 주차 감지 결과, SVM 예측기의 판단 결과, 신경망 예측기의 판단 결과를 기반으로 한 최신 가중치에 따라 종합적인 판단 후 주차 상태를 얻습니다.
귀하가 어떤 산업에 종사하고 있든, 어떤 종류의 스마트 차량 감지 시스템을 찾고 있든, MOKOSMART는 귀하의 시설과 실제 요구 사항에 따라 구현 속도를 높이고 맞춤화를 늘릴 수 있습니다.
이동식 차량 검사만 필요한 시설이라면, 저희 LW009 무선 차량 감지기가 필요한 검사의 유연성을 제공합니다. 또한, 움직임뿐 아니라 사람과 물체의 존재 여부도 감지해야 하는 경우, 저희 PIR 센서를 귀사의 적용 시나리오에 맞춰 사용하실 수 있습니다. 저희 팀에 연락하시면 귀사의 프로젝트에 가장 적합한 제품을 찾아드리겠습니다.
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오늘날 현대 비즈니스 운영은 점점 더 역동적으로 변하고 있습니다. 특히 광범위한 지역에서 사업을 운영하는 기업의 경우…
고급 주얼리 업계에서는 정밀성, 보안성, 그리고 실시간 가시성이 무엇보다 중요합니다. 정확한 위치 파악은 필수적입니다.