열차자율주행을 위한 통합 안테나 설계

초록

열차 제어 시스템은 차상, 통신, 소프트웨어 중심으로 이동하면서 접근 방식이 크게 바뀌고 있다. 이러한 변화는 제어 효율성을 높이고, 열차간 운전시격을 줄이며, 인프라 및 유지 관리 비용을 최소화하는 것을 목표로 한다. 현재의 CBTC 시스템은 차상 제어 시스템과 지상 제어 시스템 간의 양방향 무선 통신을 활용하여 운전시격을 획기적으로 단축했다. 그러나 중앙 집중식 지상 제어 시스템에 의존하고 관리 가능한 열차 수를 제한하며, 고정된 제어 흐름을 따르기 때문에 한계에 직면한다. 이러한 한계를 극복하기 위해 ATCS 개발이 진행 중이다. ATCS는 열차 간 상호 협력을 촉진하고 지상 통제 명령에 대한 의존도를 줄여 열차가 이동 권한을 독립적으로 결정할 수 있도록 지원한다. 이 ATCS 시스템이 효과적으로 작동하려면 저지연 고신뢰 무선 통신이 중요하다. 본 논문에서는 ATCS 시스템에 적합한 통합 안테나 설계에 중점을 두고 있다. 이 안테나는 LTE-R 대역, 5G sub-6G 대역, 이음 5G 대역, V2X 대역, GPS 대역 등 다양한 주파수를 커버하여 ATCS 시스템의 무선통신 적용에 가능하도록 하고 있다. 특히 제안된 안테나 구조는 자율주행 열차 운행을 위해 특별히 맞춤화된 안테나 방사 특성을 최적화하도록 설계되었다. 각 안테나 설계 과정과 설계에 따른 시뮬레이션 결과를 분석하였으며, 통합 안테나 전체의 구조와 이의 성능에 대하여 분석하였다.

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