KR100336478B1 - 초음파 교통량 검지장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 초음파 교통량 검지 장치에 관한 것으로서, 주기적으로 초음파 송신신호를 생성하여 출력하고, 차량이나 지면으로부터의 반사파를 수신하는 초음파 센서; 초음파 신호 처리용으로서, 초음파센서로부터의 반사파로부터 차량 검지 신호를 출력하는 제1마이콤, 상기 제1마이콤에 의한 차량 검지 신호로부터 필요한 교통 데이터 및 통계 데이터를 생성하는 제2마이콤, 현재 시각을 생성하는 실시간 타이머, 시스템 동작 프로그램을 저장하는 ROM, 상기 제2마이콤에 의하여 생성된 교통 데이터 및 통계 데이터를 저장하는 RAM, 및 초음파 신호 처리를 위하여 구형파를 생성하고, 상기 제2마이콤, 실시간타이머, ROM 및 RAM의 칩 선택 신호를 생성하는 FPGA를 포함하며, 통합된 단일 보드로 구현되는 초음파 신호처리 및 데이터 가공 보드; 및 상기 초음파 신호 처리 및 데이터 가공 보드에서 생성·저장된 교통 데이터 및 통계 데이터를 전화선을 통하여 센터로 전송하는 모뎀보드를 포함하는 것임을 특징으로 한다. 본 발명에 의한 초음파 교통량 검지 장치는, 고가의 전용 회선을 통하지 않고서도 초음파 교통량 검지 장치의 차량 검지 신호를 센서로 전송할 수 있을 뿐만 아니라, 검지된 차량 검지 신호를 원하는 정보로 가공·저장하여 센터의 요구에 따라서 센터로 전송할 수 있다. 또한, 처리하여야 할 데이터의 양이 적은 경우, 하나의 보드에서 초음파 신호 처리와 교통량 정보 생성을 수행할 수 있도록 하여 효율적으로 구현할 수 있다.
Description
본 발명은 초음파 교통량 검지 장치에 관한 것으로서, 특히 차량 검지 신호를 가공하여 교통 데이터를 생성·저장하고, 센터의 요청이 있을 때, 생성된 데이터를 전화선을 통하여 전송하는 것을 특징으로 한다.
교통량 검지기는 교통 관리 시스템의 최하부 장비로서 교통 혼잡 해소를 위하여 시급한 지능형교통시스템(Intelligent Transportation System, ITS) 구축을 위한 가장 기본적인 요소이다.
초음파 센서를 이용한 차량 검지기 및 교통 정보 수집 장비는 비매설식이며 다른 장비들에 비하여 저렴한 가격으로 설치가 가능하고 수명도 반영구적이어서 유지 보수가 간편한 장점이 있다.
먼저, 초음파 교통량 검지 장치의 원리를 설명한다.
도로면으로부터 일정 높이에 송신부와 수신부를 포함하는 초음파 센서를 설치하고, 초음파 센서로부터 주기적으로 송신파를 발사하고, 반사파를 감지하여 차량의 통과를 검지한다.
도1은 초음파 교통량 검지 장치의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
예를 들어서, 초음파 센서가 도로면으로부터 6m의 높이에 설치되었을 때, 초음파 센서로부터 발사된 송신파가 차량이 없는 지면으로부터 반사되어 돌아오는데에 걸리는 시간은 음속을 340㎧라고 하였을 때, 약 35㎳이다. 초음파 센서의 송신부를 이를 고려하여 주기적으로 매 35㎳마다 송신파를 발사한다. 그 주기 동안 도1에서 보이는 바와 같이 게이트 신호가 액티브되는데, 이 사이에 차량이 통과하면 통과하는 차량에 의한 반사파는 송신파가 발사된 후, 지면에 의하여 반사되는 반사파가 되돌아오는데 걸리는 시간인 35㎳보다 짧은 시간내에 감지된다. 즉, 게이트 신호가 액티브된 구간에 반사파가 검지되면, 차량의 통과를 의미하는 것이다.
종래의 초음파 교통량 검지 장치는, 주기적으로 초음파를 생성하여 송신하고, 반사파를 수신하는 초음파 센서와 초음파 센서의 송신 주기를 조절하고, 반사파를 필터링하고 증폭하여 차량 검지 신호를 출력하는 초음파 신호 처리 장치로 구성된다. 종래에는 초음파 차량 검지 장치와 교통량 검지 센터가 전용 회선으로 연결되어 있어서, 이 전용 회선을 통하여, 초음파 신호 처리 장치로부터의 차량 검지에 관한 출력 신호가 센터로 직접 전송한다.
그러나, 종래 기술에서는 먼저, 전용 회선을 설치하고 이를 유지시키는데 비용이 많이 든다. 또한, 항상 센터쪽으로 열려져 있는 초음파 차량 검지 장치의 데이터를 그대로 센터로 보내는 것이므로 데이터를 가공하여 필요한 정보를 얻는 기능을 할 수 없는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 고가의 전용 회선을 통하지 않고서도 초음파 교통량 검지 장치의 차량 검지신호를 센서로 전송할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 초음파 교통량 검지 장치에 의하여 검지된 차량 검지 신호를 원하는 정보로 가공·저장하여 센터의 요구에 따라서 센터로 전송할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 하나의 보드에서 초음파 신호 처리와 교통량 정보 생성을 수행할 수 있는 초음파 교통량 검지 장치를 제공하는 것이다.
도1은 초음파 교통량 검지 장치의 원리를 설명하기 위한 도면,
도2는 본 발명의 일실시예에 의한 초음파 교통량 검지 장치의 블록 구성도,
도3은 도2의 CPU보드의 상세 구성도,
도4는 도2의 모뎀보드의 상세 구성도,
도5는 본 발명의 또 다른 일실시예에 의한 초음파 교통량 검지 장치의 블록 구성도.
* 도면의 주요한 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 초음파 센서 20 : 초음파 신호 처리부
30 : CPU 보드 40 : 모뎀 보드
31 : 마이컴 32 : 실시간 타이머
33 : ROM 34 : RAM
35 : 직렬 통신 포트 36 : 디지털 입출력 포트
41 : 모뎀 42 : 입력버퍼
43 : 출력버퍼 44 : 다이얼링부
45 : 모뎀보드제어부
51 : 제1마이컴 52 : 제2마이컴
53 : 실시간 타이머 54 : ROM
55 : RAM 56 : FPGA
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 초음파 교통량 검지 장치는, 주기적으로 초음파 송신신호를 생성하여 출력하고, 차량이나 지면으로부터의 반사파를 수신하는 초음파 센서; 초음파 신호 처리용으로서, 초음파센서로부터의 반사파로부터 차량 검지 신호를 출력하는 제1마이콤, 상기 제1마이콤에 의한 차량 검지 신호로부터 필요한 교통 데이터 및 통계 데이터를 생성하는 제2마이콤, 현재 시각을 생성하는 실시간 타이머, 시스템 동작 프로그램을 저장하는 ROM, 상기 제2마이콤에 의하여 생성된 교통 데이터 및 통계 데이터를 저장하는 RAM, 및 초음파 신호 처리를 위하여 구형파를 생성하고, 상기 제2마이콤, 실시간타이머, ROM 및 RAM의 칩 선택 신호를 생성하는 FPGA를 포함하며, 통합된 단일 보드로 구현되는 초음파 신호처리 및 데이터 가공 보드; 및 상기 초음파 신호 처리 및 데이터 가공 보드에서 생성·저장된 교통 데이터 및 통계 데이터를 전화선을 통하여 센터로 전송하는 모뎀보드를 포함하는 것임을 특징으로 한다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 의한 초음파 교통량 검지 장치를 상세하게 설명한다.
도2는 본 발명에 의한 초음파 교통량 검지 장치의 블록 구성도이다.
도2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 초음파 교통량 검지 장치는, 초음파센서(10), 초음파신호처리부(20), CPU보드(30) 및 모뎀보드(40)로 구성된다.
초음파센서(10)는 주기적으로 초음파 송신신호를 생성하여 출력하고, 차량이나 지면으로부터의 반사파를 수신하여 초음파신호처리부(20)로 보낸다.
초음파신호처리부(20)는 초음파센서(10)로부터의 반사파로부터 차량 검지 신호를 출력한다.
CPU보드(30)는 초음파신호처리부(20)에서 출력한 차량 검지 신호를 이용하여 필요한 교통 데이터 및 통계 데이터를 생성하고 이를 저장한다.
모뎀보드(40)는 CPU보드(30)에서 생성·저장된 교통 데이터 및 통계 데이터를 전화선을 통하여 센터로 전송한다.
도3은 본 발명에 의한 초음파 교통량 검지 장치의 CPU보드의 상세 구성도이다.
앞에서 설명한 바와 같이, CPU보드는 초음파 신호 처리부에서 출력되는 차량 검지 신호를 이용하여 필요한 교통 데이터 및 통계 데이터를 생성한다.
이를 위하여 CPU보드는 도3에 도시된 바와 같이, 마이컴(31), 실시간타이머(32), ROM(33), RAM(34), 직렬통신포트(35) 및 디지털입출력포트(36)를 구비한다.
CPU보드의 마이컴(31)은 차량 검지 신호로부터 교통 데이터 및 통계 데이터를 생성한다. 대표적인 교통 데이터로는 차량 계수, 개별 차량의 속도 및 길이가 있고, 통계 데이터로는 일정 시간 동안의 도로의 점유율 등이 있다. 이러한 교통 데이터 및 통계 데이터는 초음파 신호 처리부의 출력 신호로부터 계산할 수 있다.
실시간타이머(32)는 현재 시각을 생성하는데, 실시간타이머(32)에 의하여 교통 데이터를 생성하기 위하여 도로상에 차량이 통과한 시각을 알 수 있고, 센터와의 통신을 통하여 센터의 시각과 일치된다.
ROM(33)은 시스템 동작 프로그램을 저장한다.
RAM(34)은 마이컴(31)에 의하여 생성된 교통 데이터 및 통계 데이터를 저장한다.
직렬통신포트(35)는 모뎀으로 데이터를 전송하거나, 모뎀으로부터 명령을 받을 때 사용된다. 또한, 초음파 차량 교통량 검지 장치가 설치된 현장에서 시스템의 상태를 점검하는 경우에 사용된다.
디지털입출력포트(36)는 초음파 신호 처리부(20)로부터 출력되는 차량 검지 신호를 받아들인다. CPU보드(30)로 입력되는 차량 검지 신호의 수는 장착된 디지털입출력포트(36)의 크기에 따라서 결정된다.
도4는 본 발명에 의한 초음파 교통량 검지 장치의 모뎀 보드의 상세 구성도이다.
도4에 도시된 바와 같이, 모뎀 보드는 모뎀(41), 입력버퍼(42), 출력버퍼(43), 다이얼링부(44) 및 모뎀보드제어부(45)를 구비한다.
모뎀(41)은 정해진 프로토콜에 따라서 전송된 데이터의 오류 등을 검사하여데이터를 교환하는 기능을 수행한다.
모뎀(41)은 직렬통신을 이용하기 때문에, 일정한 크기의 입력버퍼(42)에 입력된 데이터를 저장한 후 이를 처리하게 된다. 입력버퍼(42)는 일반적으로 FIFO(First In First Out) 방식을 사용한다.
입력버퍼(42)와 마찬가지로, 일정한 크기의 출력버퍼(43)에 데이터를 저장한 후 이를 외부로 전송한다. 출력버퍼(43) 역시 일반적으로 FIFO(First In First Out) 방식을 사용한다.
다이얼링부(44)는 전화선을 사용하여 데이터를 전송하기 위하여, 원하는 곳으로부터 데이터를 교환하고자 할 때 할당된 전화번호를 다이얼링해주는 기능을 수행한다.
모뎀보드제어부(45)는 모뎀보드에 사용되는 여러 가지 디지털 칩들을 제어하기 위한 칩 선택 신호등을 생성한다.
도5는 본 발명의 또 다른 일실시예에 의한 초음파 교통량 검지 장치에서 초음파 신호 처리부와 CPU보드를 통합한 단일 보드의 블록 구성도이다.
도5에 도시된 예는 CPU보드를 별도로 사용하지 않고, 차량 검지 신호를 출력하는 초음파 신호 처리부와 차량 검지 신호로부터 교통 데이터를 생성하는 도3의 CPU의 보드를 하나로 통합하여 하나의 보드로 구현하여 소형화, 경량화 및 비용의 저렴화를 달성할 수 있다.
특히, 초음파 교통량 검지 장치를 모든 차선에 걸쳐서 달지 않고, 한 개의 차선에만 센서를 달아서 데이터를 수집하는 경우나, 차선의 수가 2개 이하로 적은지점에서는 도2와 같이 CPU보드를 별도로 구성하는 경우, CPU보드의 성능에 비하여 처리할 데이터의 양이 매우 적다. CPU 보드의 가격은 초음파 신호 처리부에 비하여 상대적으로 고가이므로 별도의 CPU 보드를 사용하는 경우, 비용면에서 효율성이 떨어진다.
도5에 도시된 통합 보드의 주요 구성부를 설명한다.
제1마이컴(51)은 초음파 신호 처리용으로 사용된다. 즉, 초음파센서로부터의 반사파로부터 차량 검지 신호를 출력한다.
제2마이콤(52)은 차량 검지 신호로부터 필요한 교통 데이터 및 통계 데이터를 생성한다.
실시간타이머(53)는 교통 데이터를 생성하기 위하여 도로상에 차량이 통과하는 시각이 필요하므로 실시간타이머(53)를 사용하여 현재 시각을 생성한다.
ROM(54)은 시스템 동작 프로그램을 저장한다.
RAM(55)은 제2마이콤(52)에 의하여 생성된 교통 데이터 및 통계 데이터를 저장한다.
FPGA(56)는 초음파 신호 처리를 위하여 구형파를 생성하는 기능 이외에, 제2마이콤(52), 실시간타이머(53), ROM(54) 및 RAM(55)의 칩 선택 신호를 생성한다.
직렬통신포트(57)는 모뎀으로 데이터를 전송하거나, 모뎀으로부터 명령을 수신하는 기능을 한다.
도5에 도시된 바와 같이, 초음파 신호 처리부와 CPU보드를 통합하면, 통합된 하나의 보드에서 초음파 신호 처리와 차량 검지 신호에 의한 교통 데이터 생성 및저장을 수행하므로 종래의 초음파 신호 처리부와 CPU보드 사이에 데이터 교환을 위한 디지털입출력포트가 필요하지 않다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 초음파 교통량 검지 장치는, 고가의 전용 회선을 통하지 않고서도 초음파 교통량 검지 장치의 차량 검지 신호를 센서로 전송할 수 있을 뿐만 아니라, 검지된 차량 검지 신호를 원하는 정보로 가공·저장하여 센터의 요구에 따라서 센터로 전송할 수 있다. 또한, 처리하여야 할 데이터의 양이 적은 경우, 하나의 보드에서 초음파 신호 처리와 교통량 정보 생성을 수행할 수 있도록 하여 효율적으로 구현할 수 있다.
Claims (2)
- 주기적으로 초음파 송신신호를 생성하여 출력하고, 차량이나 지면으로부터의 반사파를 수신하는 초음파 센서;초음파 신호 처리용으로서, 초음파센서로부터의 반사파로부터 차량 검지 신호를 출력하는 제1마이콤,상기 제1마이콤에 의한 차량 검지 신호로부터 필요한 교통 데이터 및 통계 데이터를 생성하는 제2마이콤,현재 시각을 생성하는 실시간 타이머,시스템 동작 프로그램을 저장하는 ROM,상기 제2마이콤에 의하여 생성된 교통 데이터 및 통계 데이터를 저장하는 RAM,모뎀으로 데이터를 전송하거나, 모뎀으로부터 명령을 수신하는 기능을 하는 직렬통신포트 및,초음파 신호 처리를 위하여 구형파를 생성하고, 상기 제2마이콤, 실시간타이머, ROM 및 RAM의 칩 선택 신호를 생성하는 FPGA를 포함하며, 통합된 단일 보드로 구현되는 초음파 신호처리 및 데이터 가공 보드; 및상기 초음파 신호 처리 및 데이터 가공 보드에서 생성·저장된 교통 데이터 및 통계 데이터를 전화선을 통하여 센터로 전송하는 모뎀보드를 포함하는 것임을 특징으로 하는 초음파 교통량 검지 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 모뎀보드는,정해진 프로토콜에 따라서 전송된 데이터의 오류 등을 검사하여 데이터를 교환하는 기능을 수행하는 모뎀;입력된 데이터를 저장하는 FIFO 방식의 입력 버퍼;.출력되는 데이터를 저장하는 FIFO 방식의 출력 버퍼;전화선을 사용하여 데이터를 전송하기 위하여, 원하는 곳으로부터 데이터를 교환하고자 할 때 할당된 전화번호를 다이얼링해주는 다이얼링부; 및모뎀보드에 사용되는 디지털 칩들을 제어하기 위한 칩 선택 신호등을 생성하는 모뎀보드제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 교통량 검지 장치.
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