종방향 자율주행을 위한 성능 지수 및 인간 모사 학습을 이용하는 구동기 고장 탐지 및 적응형 고장 허용 제어 알고리즘

오세찬,이종민,오광석,이경수,Oh, Sechan,Lee, Jongmin,Oh, Kwangseok,Yi, Kyongsu 한국자동차안전학회 2021 자동차안전학회지 Vol.13 No.4

This paper proposes actuator fault detection and adaptive fault-tolerant control algorithms using performance index and human-like learning for longitudinal autonomous vehicles. Conventional longitudinal controller for autonomous driving consists of supervisory, upper level and lower level controllers. In this paper, feedback control law and PID control algorithm have been used for upper level and lower level controllers, respectively. For actuator fault-tolerant control, adaptive rule has been designed using the gradient descent method with estimated coefficients. In order to adjust the control parameter used for determination of adaptation gain, human-like learning algorithm has been designed based on perceptron learning method using control errors and control parameter. It is designed that the learning algorithm determines current control parameter by saving it in memory and updating based on the cost function-based gradient descent method. Based on the updated control parameter, the longitudinal acceleration has been computed adaptively using feedback law for actuator fault-tolerant control. The finite window-based performance index has been designed for detection and evaluation of actuator performance degradation using control error.

스테레오비젼기반 승강장 모니터링시스템

오세찬(Oh Seh-Chan),김길동(Kim Gil-Dong),박성혁(Park Sung-Hyuk),이한민(Lee Hanmin) 한국철도학회 2006 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.- No.-

Passenger safety is a primary concern of railway system but, it has been urgent issue that dozens of people are killed every year when they are fallen from train platforms. Recently, advancements in IT have enabled applying vision sensors to railway environments, such as CCTV and various camera sensors. In this paper we propose a stereo vision based platform monitoring system which automatically determines in real-time whether human or object is in preset monitoring area or not. The system uses stereo image processing technique employed in ITS technology to improve detection rate. This paper introduces system overview, configuration and detection process of the system. According to the results, we expect the proposed system requirements will play a key role for establishing highly intelligent monitoring system in railway.

영상처리를 이용한 철도 승강장 영역에서의 열차상태 검지방법

오세찬(Oh, Seh-Chan),윤용기(Yoon, Yongki),백종현(Baek, Jong-Hyen),조현정(Jo, Hyun-Jeong) 한국산학기술학회 2012 한국산학기술학회논문지 Vol.13 No.12

현재 철도 역사의 승객 위험영역과 보안영역 등의 감시를 위해 수십대의 CCTV를 널리 이용하고 있다. 그 중에서 가장 빈번한 사고가 발생되는 곳은 승객의 열차 승하차가 이루어지는 승강장 영역이다. 하지만 사고 예방과 신속한 대응을 위해 역무원이 여러 대의 CCTV를 항시 모니터링 하기는 불가능하다. 따라서 위험상황을 자동으로 인지할 수 있는 영상처리 기술을 이용한 승강장 모니터링 시스템이 요구되며, 이를 위해서는 우선적으로 승강장에서 의 정확한 열차상태 판단이 필요하다. 본 논문은 비전기반 승강장 모니터링 시스템을 위한 승강장에서의 열차상태에 대한 검지방법을 제안한다. 제안된 검 지 방법은 승강장에서의 열차 점유영역을 분석하여 열차의 진입(IN), 진출(OUT), 정지(ON), 없음(OFF)의 4가지 생태 를 판별한다. 제안된 검지방법의 성능 평가을 위해 서울메트로 4호선 동작역과 남태령역을 대상으로 열차상태 검지 결과를 제시하였다. Currently, dozens of CCTVs are widely used in railway station for monitoring passengers in danger and security areas. The most frequent accidents occur at the platform area where passengers boarding the train. However, It is almost impossible that station operator monitors dozens of CCTV screens and recognizes immediately accidents and handle them. Therefore, railway platform monitoring system using image processing technology which automatically detects platform accidents is needed, and in order to that, preferentially, accurate determination of train state in the platform is required. In the paper, we propose train state detection algorithm for vision based railway platform monitoring system. the proposed algorithm determines four different states i.e. trains approach(IN), departure(OUT), stop(ON), and empty(OFF) of the train, in the platform. To evaluate the proposed algorithm, we present the train detection results for the Seoul Metro Line 4 Dongjak and Namtaeryeong Station

토니 모리슨의 The Bluest Eye : 작품 제목에 대한 다원적 접근

오세찬 ( Sei Chan Oh ) 한국영미문화학회 2002 영미문화 Vol.2 No.2

종방향 자율주행을 위한 유한 기억 기반 인간 모사 학습을 이용하는 적응형 되먹임 제어 알고리즘 개발

오세찬(Sechan Oh),오광석(Kwangseok Oh) 한국자동차공학회 2021 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2021 No.6

자율주행 시스템은 차량이 스스로 주행할 수 있는 기술이며 탑승자에게 편의성을 제공한다. 자율주행을 위해서는 자율적 가속 및 감속 그리고 선회를 위한 종방향 제어 입력과 횡방향 제어를 위한 조향 제어 입력이 필요하다. 차량의 안정한 제어를 위해 제어 알고리즘의 개발 및 성능 평가가 활발히 이루어지고 있다. Qiu. W 외 4명은 선행 차량을 추종하는 자율주행 차량을 위해 고정 차두 시간 전략을 이용하여 종방향 요구 가속도를 도출하는 모델 예측 제어기를 제안하였다. Chen. C 외 3명은 자율주행 차량의 경로 추종을 위한 라그랑지안 변수 기반 랴푸노브(Lyapunov) 함수를 기반 계층적 적응 제어기를 제안하였다. 본 연구에서는 종방향 자율주행을 위한 유한 기억 기반 인간 모사 학습을 이용하는 적응형 되먹임 제어 알고리즘을 제안한다. 종방향 목표 가속도 도출을 위해 제어 오차와 되먹임 이득을 이용하여 되먹임 제어기를 설계하였다. 되먹임 이득은 유한 기억에 저장된 제어 오차와 목표 가속도를 기반으로 최소 자승법을 이용해 실시간으로 추정되었다. 유한 기억 공간은 제어 성능 평가를 위해 설계된 목적함수 값의 변화율에 따라 새로운 정보의 기억 여부가 결정되도록 알고리즘이 설계되었다. 목적함수 값의 변화율이 양수인 경우는 MIT규칙 기반 적응된 목표 가속도를 기억 공간에 저장되고 최소 자승 기반 목표 가속도 도출을 위해 사용된다. 제안된 알고리즘은 Matlab/Simulink 기반 설계되었고, 합리적 평가를 위해 CarMaker 소프트웨어를 연동하여 성능 평가가 수행되었다. 평가 결과 선행 차량을 합리적으로 추종하는 결과와 목적함수의 값이 0에 가까운 값으로 수렴하는 결과를 확인하였다. 그러므로 제안된 알고리즘은 향후 대상 시스템의 정보 없이 자율주행을 가능하게 하는 제어 알고리즘으로 이용될 것으로 기대한다.

무선통신기반 열차간격제어를 위한 전처리 기반 속도프로파일 계산 알고리즘

오세찬(Oh, Seh-Chan),김경희(Kim, Kyung-Hee),김민수(Kim, Min-Su) 한국산학기술학회 2015 한국산학기술학회논문지 Vol.16 No.9

무선통신기반 열차제어시스템은 차상과 지상과의 양방향 무선통신을 기반으로 실시간 열차간격제어가 가능하므로 운전시격 단축 효과가 있으며 궤도회로를 사용하지 않기 때문에 설비투자를 절감 할 수 있다. 무선통신기반 열차제어시스템 에서 가장 중요한 부분인 자동열차방호(ATP: Automatic Train Protection)는 실시간 열차위치 추적을 기반으로 선행열차와 후행열차간의 안전한 간격제어를 수행한다. 본 논문은 도시철도용 무선통신기반 열차제어시스템의 열차간격제어를 위한 전 체적인 ATP 열차간격제어 알고리즘과 ATP의 처리속도 향상을 위해 전처리 기반 속도프로파일 계산 알고리즘을 제안한다. 제안된 속도프로파일 계산 알고리즘은 사전에 선로와 열차의 영구속도제한에 해당하는 프로파일을 미리 계산하여 가장제한 적인 속도프로파일로 활용한다. 만약 운행 중 특정 노선 구간에 임시속도제한이 발생하는 경우 미리 계산된 영구속도프로파 일에 임시속도제한을 반영하여 해당 구간의 속도프로파일을 업데이트함으로써 계산효율을 높일 수 있다. 제안된 속도프로파 일 계산 알고리즘의 성능을 평가하기 위해 시간복잡도 O-notation으로 분석하였으며 그 결과 기존에 비해 시간 복잡도를 개선 할 수 있음을 확인하였다. 또한 ATP 열차간격제어 검증을 위해 열차간격제어 시뮬레이터를 제작하였으며 실험결과를 통해 다양한 운영상황에서 안전한 열차간격제어가 이루어지고 있음을 확인하였다. Radio-based train control system has driving headway shortening effect by real-time train interval control using two-way radio communication between onboard and wayside systems, and reduces facility investment because it does not require any track-circuit. Automatic train protection(ATP), the most significant part of the radio-based train control system, makes sure a safe distance between preceding and following trains, based on real-time train location tracing. In this paper, we propose the overall ATP train interval control algorithm to control the safe interval between trains, and preprocessing-based speed profile calculation algorithm to improve the processing speed of the ATP. The proposed speed profile calculation algorithm calculates the permanent speed limit for track and train in advance and uses as the most restrictive speed profile. If the temporary speed limit is generated for a particular track section, it reflects the temporary speed limit to pre-calculated speed profile and improves calculation performance by updating the speed profile for the corresponding track section. To evaluate the performance of the proposed speed profile calculation algorithm, we analyze the proposed algorithm with O-notation and we can find that it is possible to improve the time complexity than the existing one. To verify the proposed ATP train interval control algorithm, we build the train interval control simulator. The experimental results show the safe train interval control is carried out in a variety of operating conditions.

철도 승강장 승객안전을 위한 비전기반 물체 검지 알고리즘 연구

오세찬(Oh Seh-Chan),박성혁(Park Sung-Hyuk),정우태(Jeong Woo-Tae) 한국철도학회 2008 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.- No.-

Advancement in information technology have enabled applying vision sensor to railway, such as CCTV. CCTV has been widely used in railway application, however the CCTV is a passive system that provide limited capability to maintain safety from boarding platform. The station employee should monitor continuously CCTV monitors. Therefore immediate recognition and response to the situation is difficultin emergency situation. Recently, urban transit operators are pursuing applying an unattended station operation system for their cost reduction. Therefore, an intelligent monitoring system is need for passenger"s safety in railway. The paper proposes a vision based monitoring system and object detection algorithm for passenger’s safety in railway platform. The proposed system automatically detects accident in platform and analyzes level of danger using image processing technology. The system uses stereo vision technology with multi-sensors for minimizing detection error in various railway platform conditions.

무선통신기반 열차제어시스템에서의 운전시격 계산과 간격제어 성능개선을 위한 열차간격제어 알고리즘

오세찬(Oh, Seh-Chan),김경희(Kim, Kyung-Hee),이성훈(Lee Seong-Hoon),김자영(Kim, Ja-Young),전종화(Quan, Zhong-Hua) 한국산학기술학회 2015 한국산학기술학회논문지 Vol.16 No.10

무선통신기반 열차제어시스템은 관할영역 내에 운행 중인 열차의 위치정보를 지상시스템에서 실시간으로 수신하고 다시 각각의 열차의 차상시스템에 새로운 이동권한을 제공함으로써 안전한 간격제어를 수행한다. 열차제어시스템의 성능은 최소 운전시격으로 평가되며 그것은 열차제어시스템의 간격제어 성능뿐만 아니라 운영특성 그리고 열차의 특성을 반영하여 계산된다. 본 논문은 무선통신기반 열차제어시스템의 운전시격 계산과 운전시격을 개선하기 위한 새로운 열차간격제어 알고 리즘을 제안한다. 제안된 운전시격 계산 방법은 열차제어시스템 간격제어 성능을 반영한 안전마진 추정을 통해 각각 역간 운전시격과 역 운전시격을 정의한다. 또한 제안된 열차간격제어 개선 알고리즘은 간격제어 개선을 위해 거리와 속도를 포함 하는 이동권한을 새롭게 정의하며 선행열차에서 필연적으로 발생하는 제동거리를 이용함으로써 열차의 운전시격을 향상시 킬 수 있다. 제안된 운전시격 계산방법을 한국형 무선통신기반 열차제어시스템의 간격제어 성능을 대상으로 시뮬레이션을 수행하며 개선된 열차간격제어 알고리즘과 비교분석 한다. 시뮬레이션 결과에 따르면 제안된 운전시격 계산방법은 향후 무 선통신기반 열차제어시스템의 성능 지표로 활용이 가능하며 제안된 간격제어 알고리즘은 기존의 무선통신기반 열차제어시 스템의 역 운전시격과 역간 운전시격을 개선할 수 있음을 확인한다. Radio based train control system performs train safe interval control by receiving in realtime the position information of trains driving in the control area of the wayside system and providing onboard system in each train with updated movement authority. The performance of the train control system is evaluated to calculate the minimum operation headway, which reflects the operation characteristics and the characteristics of the train as well as the interval control performance of the train control system. In this paper, we propose the operation headway calculation for radio based train control system and a new train interval control algorithm to improve the operation headway. The proposed headway calculation defines line headway and station headway by the estimation the safety margin distance reflecting the performance of the train control system. Furthermore the proposed Enhanced Train Interval Control(ETIC) algorithm defines a new movement authority including both distance and speed, and improves the train operation headway by using braking distance occurring inevitably in the preceding train. The proposed operation headway calculation is simulated with Korean Radio-based Train Control System(KRTCS) and the simulated result is compared to improved train interval control algorithm. According to the simulated results, the proposed operation headway calculation can be used as performance indicator for radio based train control system, and the improved train control algorithm can improve the line and station headway of the conventional radio based train control system.

효율적 자율주행을 위한 독립 구동 및 조향 시스템을 이용하는 적분 제어 기반 샤시 통합 제어 성능 분석

오세찬(Sechan Oh),오광석(Kwangseok Oh) 한국자동차공학회 2020 한국자동차공학회 학술대회 및 전시회 Vol.2020 No.11

미디어 분석기반 문제 및 이슈 분석을 통한 철도신호 분야 연구개발 방향수립

오세찬(Sehchan Oh),박준성(Jun-Sung Park) 한국산학기술학회 2021 한국산학기술학회논문지 Vol.22 No.11

본 논문은 철도신호분야 연구개발 방향 수립을 위해 국가적 차원의 문제 및 이슈를 도출하고 분석방법을 제안한다. 철도분야 문제 및 이슈 도출을 위해 미디어 분석을 기반으로 후보 문제 및 이슈를 도출한다. 미디어 분석은 철도관련 뉴스기사, 철도관련 청와대 국민청원, 그리고 서울교통공사 시민아이디어를 대상으로 수행한다. 후보 문제 및 이슈는 전체 미디어 건수가 5건 이상으로 분류되는 21개를 도출한다. 철도분야 전문가 분석을 통해 과학기술적 해결이 가능한 13개의 문제 및 이슈를 최종 도출한다. 대국민 설문조사는 중요도와 시급성에 기반한 우선순위를 정하기 위해서 일반국민 1,000명을 대상으로 구조화된 설문지를 이용한 online survey 방법을 통해 진행한다. 이슈별 중요도와 시급성을 토대로 선택된 주요 문제 및 이슈는 “출퇴근 시간 철도 혼잡해소”, “수도권 인구 분산화를 통한 교통 접근성 향상”, “이용자 중심의 열차편성 및 운행서비스 개선”, “철도 작업자 안전성 향상”, “환승 시설개선”이다. 본 연구에서 도출된 철도관련 문제 및 이슈를 토대로 수립한 철도신호분야 연구개발 방향을 제시한다. This paper derives national problems and issues and suggests analysis methods to establish the direction for railway signaling research and development. First, candidate problems and issues are derived based on media analysis pertaining to railways. Media analysis is carried out on railroad-related news articles, railroad-related Blue-House national petitions, and Seoul Transportation Corporation"s citizen ideas. Twenty-one candidate problems and issues are derived, among which the total number of media cases is five or more. Next, through the analysis by experts in the railroad field, 13 problems and issues that can be solved scientifically and technologically are finally shortlisted. Finally, to set priorities based on importance and urgency, a public survey is conducted online using a structured questionnaire targeting 1,000 general public. The major issues and issues selected based on their importance and urgency are "Relieving railway congestion during commuting hours", "Improving traffic accessibility through decentralization of population in the metropolitan area", "Improving user-centered train organization and operation services", "Improving railroad worker safety", and "Improvement of transit facilities". We also present the direction for R&D in the railway sector established based on the railway signaling-related problems and issues derived from this study.