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주행 중 타이어 손상에 의해 발생하는 초음파 포락선 신호의 펄스 간격 시간밀도함수에 의한 손상 분별
The Tire Damage Classification by Pulse Interval Time Density Function of Ultrasonic Wave Envelope on Driving 원문보기

한국인터넷방송통신학회 논문지 = The journal of the Institute of Internet Broadcasting and Communication, v.11 no.3, 2011년, pp.41 - 46  

신성근 (공주대학교 대학원 정보통신공학과) ,  강대수 (공주대학교 정보통신공학부)

초록
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요 약 주행 중인 차량의 타이어에서 발생하는 초음파 신호의 포락선에서 손상 물질에 의한 특징 신호의 주기를 검출하여 타이어 손상을 분별하는 방법을 연구하였다. 손상된 타이어는 주행 시 회전에 의해 주기성을 갖는 신호를 발생하기 때문에 이를 펄스화하고 펄스 간의 시간 간격을 밀도함수로 나타내어 우성 주기를 검출하였다. 펄스화하기 위한 임계값은 포락선 신호를 이동평균필터 처리하여 결정하였다. 손상물질이 한 개이고, 주행속도가 약 50km/h, 80km/h일 때, 시간밀도함수의 결과는 제 1 피크시간이 156ms, 102ms로 주행속도에 따라 계산한 타이어의 회전주기와 일치하였고, 한 개 이상의 손상물질의 경우에는 각 피크시간의 합이 타이어의 회전주기와 동일한 결과를 얻을 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The tire damage classification method is researched by periodicity detection of ultrasonic envelope signals to occur at the driving vehicle tire. Because periodic signals is generated by rotations of the damaged tire, it should convert to pulse for using the density function. After time intervals of...

주제어

#Ultrasonic wave   #Damage classification   #Periodicity detection   #Envelope detection   #Adaptive threshold  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 자기상관함수는 컴퓨터의 처리시간에 의한 제약으로 실시간 시스템을 구현하기에 어려움이 따르며 더욱이 도로환경 등에 의해 잡음신호가 혼입되어 주기 특성을 검출하기 어렵게 된다. 따라서 본 논문에서는 초음파 펄스 간격의 통계적 처리에 의해 우성 주기를 검출하고 타이어의 손상을 분별하는 실시간 시스템에 적용할 수 있는 알고리즘을 제안한다.
  • 본 연구에서는 주행 중 타이어에 결함을 유발시키는 손상물질을 검출하기 위해 타이어와 노면의 마찰에 의해 발생하는 초음파 신호에 대해 포락선을 검출하여 손상물질에 의해 발생하는 특징 펄스들의 시간 간격을 통계적으로 처리하여 주기성을 찾고자 하였다. 그 결과, 주행 속도에 따른 타이어의 회전시간과 시간밀도함수에서 측정한 피크의 주기시간에 대한 상관관계를 유도하였다.

가설 설정

  • 실험에서 타이어 데이터 수집시간은 5초이며, 주행속도와 그에 따른 타이어의 1회전 주기를 알고 있다고 가정하고 주행속도에 따른 최대허용범위는 ±2.5km/h이하로 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
주행하는 차량에서 발생하는 초음파 신호에 포함된 손상특징점만을 최적으로 검출하기위해 필요한것은 무엇인가? 하지만 주행하는 차량에서 발생하는 초음파 신호는 타이어와 노면과의 마찰 때문에 타이어 패턴에 의한 신호와 노면에 따른 잡음과 같은 환경적인 영향에 의한 잡음신호가 혼합되어 발생하며, 타이어에 손상이 있을 경우 주행속도에 따라 노면과 타이어 간의 마찰세기 역시 변하게 되어 초음파 신호에 포함된 손상 특징점만을 검출하기는 어렵다. 이러한 영향을 고려하여 특징점을 최적으로 검출하기 위해서는 환경잡음 등에 적응하는 임계값이 필요하다.
자동차의 타이어가 자동차 사고의 주된 원인이 되는 이유는 무엇인가? 주행하는 자동차의 타이어는 노면과 직접 접촉되는 주행에 가장 중요한 요소이므로 안전에 직결되어 자동차 사고의 주된 원인이 된다.
타이어의 결함에는 무엇이 있는가? 타이어의 결함에는 공기압 부족, 타이어의 내부 온도 상승, 스탠딩웨이브, 손상물질에 의한 펑크 등이 있는데 이와 같은 결함 중 공기압 이상에 따른 사고를 예방하기 위해 공기압 모니터링 시스템인 TPMS(Tire Pressure Monitoring System)의 의무화가 세계적으로 진행되고 있으며 국내에서도 의무화될 예정이다. [4]
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참고문헌 (6)

  1. 오영달, 강대수, "타이어에서 발생하는 초음파 신호의 주기성 검출에 의한 손상 분별", 한국인터넷방송통신학회논문지", 제 10권, 제 6호, pp.107-111, 2010. 

  2. 전재석, 김호연, 강대수, "스플릿 스펙트럼을 이용한 자동차 타이어 손상 검출에 관한 연구", 한국인터넷방송통신학회논문지", 제 10권, 제 6호, pp.113-117, 2010. 

  3. 김태호, "고속도로 교통사고에 미치는 타이어 결함 특성분석 연구", 교통안전연구논집, 제 26권, pp.129-144, 도로교통안전관리공단교통과학연구원, 2007. 

  4. 국토해양부, "자동차안전기준에 관한 규칙 일부개정령안 입법예고", "입법예고", 국토해양부공고, 제2010- 631호. 

  5. 김진형, 조대승, 최태묵, 문성호, 서영국, 박준석, 도천수, "포장노면 종류에 따른 타이어/노면 마찰 소음의 실험적 평가", 한국소음진동공학회논문집, 제 16권, 제 10호, pp.1067-1073, 2006. 

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  6. W. Aref, M. Elfeky, and A. Elmagarmid, "Incremental, Online, and Merge Mining of partial Periodic Patterns in Time-Series Databases", IEEE transactions on knowledge and data engineering, 제 16권, 제 3호, pp. 332-342, 2004. 

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