[표지]
제출문
보고서 요약서
요약문
SUMMARY
Contents
목차
제1장 연구개발과제의 개요 19
제1절 연구개발 배경 및 필요성 19
1. 연구개발 배경 19
2. 연구개발 필요성 22
제2절 연구개발 목표 및 내용 22
1. 연구개발의 최종목표 22
제2장 국내외 기술개발 현황 26
제1절 다중 센싱 시스템을 이용한 상태감지 기술 개요 26
제2절 적외선 기반 상태감지 연구개발 현황 31
가. 국내 31
나. 해외 37
제3절 레이저/비전 기반 상태감지 연구개발 현황 41
가. 국내 41
나. 해외 41
제4절 라이다 기반 상태감지 연구개발 현황 45
가. 국내 45
나. 해외 49
제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 54
제1절 통합형 자율주행 전용노선 인프라 모니터링 모듈 시스템 개발 54
1. 전용노선 다중센싱 모듈 시스템 설계 및 제작 54
2. 실시간 분석 장치 구성 71
3. 기능 구현 77
제2절 다중센싱 시스템 요소기술 고도화 및 모듈 성능향상 기술 개발 101
1. 다중센싱 시스템 요소 기술 고도화 101
2. 다중센싱 시스템 성능 평가 109
제4장 목표 달성도 및 관련분야에의 기여도 129
제1절 목표달성도 129
제2절 관련분야 기여도 129
가. 정량적 기대효과 129
나. 정성적 기대효과 130
제5장 연구개발 결과의 활용 계획 133
제1절 연구성과 활용계획 133
가. 성과활용 계획 133
나. 성과확산 계획 133
참고문헌 134
판권기 136
표 2-1-1. 도로 안전성 평가를 위한 필요 기하구조 요소 26
표 2-1-2. 도로 안전성 분석을 위한 기하구조 정보 26
표 2-1-3. 도로 손상 진단을 위한 시스템 및 한계점 28
표 2-2-1. 적외선 기술의 응용 예 31
표 2-3-1. Laser Road Surface Tester의 주요 구성 및 사양 43
표 2-4-1. MOPA 광섬유 레이저 제품 정보 47
표 2-4-2. 주요 국가별 자율주행 프로젝트 현황 49
표 2-4-3. 해외 주요 2D/3D 라이다 개발 업체 50
표 2-4-4. 해외 광섬유 레이저 개발 업체 51
표 3-1-1. 최적설계 전 케이스에서 측정된 차량 고유 주파수 및 주요 모드 60
표 3-1-2. 최적설계 후 케이스에서 측정된 차량 고유 주파수 및 주요 모드 60
표 3-1-3. Attitude & Heading 75
표 3-1-4. Accelerometer output 76
표 3-1-5. Gyroscope output 76
표 3-1-6. Magnetometer output 76
표 3-1-7. 온도 보정용 대조 테이블 구성 80
표 3-1-8. 저장 데이터 포맷 100
표 3-2-1. 레이저 스캐너의 분류 101
표 3-2-2. Attitude & Heading 106
표 3-2-3. Accelerometer output 106
표 3-2-4. Magnetometer output 106
표 3-2-5. Gyroscope output 107
그림 1-1-1. 서울시 도로포장 취약구간 및 서울시 차로별 포트홀 발생 현황 19
그림 1-1-2. 도로검측 차량 구성도 21
그림 1-1-3. 검측 데이터 수집 장치 21
그림 2-1-1. 도로 손상 진단을 위한 검측 장치 27
그림 2-1-2. IMS Online 사의 Laser Road Surface Tester 스캔 차량 28
그림 2-1-3. Laser Camera Array 29
그림 2-1-4. 데이터 수집 장치 운영 PC 29
그림 2-1-5. Distance Measuring 29
그림 2-1-6. GPS Coordinate Data Collection 29
그림 2-1-7. Forward, Side and/or Rear View Images 30
그림 2-2-1. 들뜸, 균열 조사의 흐름도 32
그림 2-2-2. 적외선 화상의 시간적 변화 32
그림 2-2-3. 적외선 열화상의 댐 적용 사례 33
그림 2-2-4. 적외선 열화상의 교량 적용 사례 33
그림 2-2-5. 적외선 열화상의 터널 내부의 누수조사의 예 34
그림 2-2-6. 적외선 열화상의 두수공 피아의 박리위험 지점의 진단 35
그림 2-2-7. 적외선 카메라에 감지된 차량 이미지 36
그림 2-2-8. GS Infrastructure 사의 도로 노면 스캐너(미국) 37
그림 2-2-9. PENETRADAR 사의 도로 노면 스캐너(미국) 38
그림 2-2-10. Heat Cycle of a Deck After Sunset (left) and After Sunrise (right) 39
그림 2-2-11. Actibe Heat 39
그림 2-2-12. FLIR 사의 도로 노면 스캐너(미국) 40
그림 2-3-1. LEHMANN+PARTNER GmbH 사의 스캔 차량 41
그림 2-3-2. Michael Baker International 사의 스캔 차량 42
그림 2-4-1. 파장 및 펄스폭에 대한 레이저의 시각 안전 최대허용치 46
그림 2-4-2. MOPA 광섬유 레이저 시제품 및 내부 사진 47
그림 2-4-3. 파장에 따른 시정거리에서의 총 감쇠율 47
그림 2-4-4. 일체형 3D 라이다/분리형 3D 라이다 48
그림 2-4-5. 2015~2016년 세계 라이다 시장 전망 49
그림 2-4-6. 해외 광섬유 레이저 제품 51
그림 2-4-7. 벨로다인의 64채널 3D 라이다/구글 자율주행 3D 실시간 영상 51
그림 3-1-1. 다중 센싱 모듈 시스템 개요도 54
그림 3-1-2. 정현 진동(harmonic vibration) 55
그림 3-1-3. 동적시스템 방진 56
그림 3-1-4. 동적시스템 방진 57
그림 3-1-5. 아이들 진동 저감을 위한 서브 시스템 고유주파수 분포 58
그림 3-1-6. 최적화 성능곡선 61
그림 3-1-7. 방진/방수형 센서 케이스 내함 도면 62
그림 3-1-8. 방진/방수형 센서 케이스 외함 도면 62
그림 3-1-9. 방진/방수형 센서 케이스(1) 63
그림 3-1-10 방진/방수형 센서 케이스(2) 63
그림 3-1-11. 센서 장착용 결합장치 64
그림 3-1-12. 센서 장착용 체결구 내부의 진동 저감을 위한 기구설계 65
그림 3-1-13. 센서 장착용 체결구 내부의 결합성 유지를 위한 기구설계 65
그림 3-1-14. 센서 장착용 결합장치를 이용한 센서 케이스 결합 방식 66
그림 3-1-15. 2단계 분할 방식의 차량용 거치대 66
그림 3-1-16. 센서 하우징 개념도 67
그림 3-1-17. 휴대형 데이터베이스 로거 시스템 68
그림 3-1-18. MySql Workbench에서 제작된 Database 69
그림 3-1-19. 데이터 수집용 장치의 구성도 69
그림 3-1-20. 전체 시스템 구성도 71
그림 3-1-21. 작동 알고리즘 72
그림 3-1-22. 실시간 분석 장치(통합 운영 프로그램)의 전체 GUI 73
그림 3-1-23. Road Profile Scanner Display 73
그림 3-1-24. Vision & IR View Display 74
그림 3-1-25. Status & Location Display 74
그림 3-1-26. IMU 센서 75
그림 3-1-27. Google Maps API 사이트에서 제공되는 코드 형태 77
그림 3-1-28. 온도변화에 따른 열화상에서의 MFTF 변화(보정 전) 78
그림 3-1-29. Defocus Conditions 변화에 따른 MFTF 개선(보정 후) 79
그림 3-1-30. 색 보정 절차 81
그림 3-1-31. 색 온도 추출 절차 82
그림 3-1-32. 색 온도 변환 절차 84
그림 3-1-33. 색 온도 보정 절차 85
그림 3-1-34. 열화상 현시를 위한 열화상 데이터 및 현시 86
그림 3-1-35. 온도 프로파일 설정창 87
그림 3-1-36. 온도 프로파일을 Display 한 결과 87
그림 3-1-37. 전파의 도착시간을 이용하는 기법의 측정원리 88
그림 3-1-38. 전파의 도착시간차를 이용하는 기법의 측정원리 89
그림 3-1-39. 전파의 도달 방위각을 이용하는 기법의 측정원리 90
그림 3-1-40. 전파의 세기를 이용하는 기법의 측정원리 90
그림 3-1-41. 위치 보정 프로세스의 구성도 91
그림 3-1-42. 랜드마크로부터 거리와 각도 정보 추출 예시 92
그림 3-1-43. 카메라 정보로부터 랜드마크의 각도 정보 추출 예시도 92
그림 3-1-44. 카메라 정보로부터 랜드마크의 각도 정보 추출 예시도 93
그림 3-1-45. Sensor Interface Board-PCB Artwork 94
그림 3-1-46. 센서 인터페이스 보드 회로도-Analog Input 94
그림 3-1-47. 센서 인터페이스 보드 회로도-Analog Input 95
그림 3-1-48. 센서 인터페이스 보드 회로도-ADC 95
그림 3-1-49. 센서 인터페이스 보드 회로도-CPLD 96
그림 3-1-50. 센서 인터페이스 보드 회로도-Power & GYRO 96
그림 3-1-51. DSP Control Board-PCB Artwork 97
그림 3-1-52. DSP Board 회로도-DSP_CORE 97
그림 3-1-53. DSP Board 회로도-DSP_Peripheral 98
그림 3-1-54. DSP Board 회로도-Memory & Ethernet 98
그림 3-1-55. DSP Board 회로도-CPLD 99
그림 3-1-56. 파일 저장을 위한 GUI 99
그림 3-2-1. TOF 방식에서의 송수신 신호에 의한 거리측정 원리 101
그림 3-2-2. 거리와 시간에 상응하는 두 개의 다른 웨이브에 의한 위상 전이 102
그림 3-2-3. 삼각측량 방식에 의한 거리 측정 방식 103
그림 3-2-4. 적외선 열화상 측정 원리 104
그림 3-2-5. INS 센서 105
그림 3-2-6. 진동 센서 107
그림 3-2-7. 진동 센서 회로도 108
그림 3-2-8. 저속(5㎞/h) 에서의 열화상 촬영 결과 109
그림 3-2-9. 중속(10㎞/h) 에서의 열화상 촬영 결과 110
그림 3-2-10. 고속(약 20㎞/h) 에서의 열화상 촬영 결과 111
그림 3-2-11. 저속(5㎞/h) 에서의 열화상 촬영 결과 112
그림 3-2-12. 증속(10㎞/h) 에서의 열화상 촬영 결과 113
그림 3-2-13. 고속(20㎞/h) 에서의 열화상 촬영 결과 114
그림 3-2-14. 저속(5㎞/h) 에서의 Vision 촬영 결과 116
그림 3-2-15. 중속(10㎞/h) 에서의 Vision 촬영 결과 117
그림 3-2-16. 고속(20㎞/h) 에서의 Vision 촬영 결과 118
그림 3-2-17. 이상지점 #1(횡방향 균열) 119
그림 3-2-18. 이상지점 #2(횡방향 균열) 119
그림 3-2-19. 이상지점 #3(천공) 119
그림 3-2-20. 이상지점 #4(망사균열) 120
그림 3-2-21. 이상지점 #5(망사균열) 120
그림 3-2-22. 저속(5㎞/hr) 주행 중 촬영 영상 122
그림 3-2-23. 중속(10㎞/hr) 주행 중 촬영 영상 123
그림 3-2-24. 고속(20㎞/hr) 주행 중 촬영 영상 124
그림 3-2-25. 횡방향 균열에 대한 노면 프로파일 획득 결과 125
그림 3-2-26. 종방향 균열에 대한 노면 프로파일 획득 결과 125
그림 3-2-27. 천공에 대한 노면 프로파일 125
그림 3-2-28. 노면 파임에 대한 노면 프로파일 획득 결과 126
그림 3-2-29. 망사 균열에 대한 노면 프로파일 획득 결과 126