KR100345637B1 - 코드분할다중접속 방식의 무선통신을 이용한 교통신호제어 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 코드분할다중접속 방식의 무선통신을 이용하여 교통신호를 이동하면서 무선으로 제어하고, 도로의 교통상태를 감지하여 자동으로 교통신호를 제어할 수 있는 교통신호 제어 시스템 및 그 방법을 제공하는 것으로서, 도로의 교통상태를 감지하기 위한 감지수단; 외부의 제어를 받거나 감지수단에 의해 감지되는 교통상태에 따라, 도로의 교통신호를 제어하기 위한 중앙관제수단; 임의로 차량이 주행하는 각 도로로 이동되며, 외부의 제어에 따라 도로의 교통신호를 제어하기 위한 이동관제수단; 중앙관제수단 및 이동관제수단으로부터 CDMA 무선망을 통해 전송되는 교통제어신호에 따라, 교통신호를 제어하기 위한 주 제어수단; 및 중앙관제수단 및 이동관제수단으로부터 CDMA 무선망을 통해 전송되는 교통제어신호에 따라, 교통신호를 제어하기 위한 로컬 제어수단을 포함한다.

Description

코드분할다중접속 방식의 무선통신을 이용한 교통신호 제어 시스템 및 그 방법{TRAFFIC SIGNAL CONTROL SYSTEM AND METHOD USING CDMA WIRELESS COMMUNICATION NETWORK}
본 발명은 코드분할다중접속(CDMA : Code Division Multiple Access) 방식의 무선통신을 이용한 교통신호 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히 무선통신이 가능한 소형 단말장치(예로, 노트북 및 개인용 컴퓨터 등이 있음) 등을 이용해 교통신호를 이동하면서 무선으로 제어하고, 또한 도로의 교통상태를 감지하여 자동으로 교통신호를 제어할 수 있는 교통신호 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
통상적으로, 교통신호 제어장치는 기본적으로 설정된 신호등 출력 패턴을 순차적으로 표출하여 1주기가 종료되면, 다시 처음의 출력 패턴부터 표출을 시작하여 이전 주기와 동일한 패턴의 순차적 출력을 반복하는 동작 특성을 갖는 것이다. 여기서, 신호등 출력 패턴의 시작부터 다시 처음으로 되돌아가 반복적으로 동작을 시작하는 시점까지 주기라 칭하고, 1주기내에서 신호등 출력 패턴이 변화되어지는 매 단계의 동작을 수행하게 된다.
이러한, 교통신호 제어장치는 인접 교통신호 제어장치와 연등을 유지하는 것이 신호 제어의 기본 요구 조건인데, 이는 이전 교차로에서부터 평균 진행속도를 유지한 교통 이동 흐름이 인접 교차로에 이르렀을 때, 적색 신호에 의해 차단됨이없이 연속적으로 녹색신호를 보장받는 것을 의미한다.
따라서, 교통신호 제어장치를 설치 및 운용함에 있어 대도시의 경우 중앙에 교통 관제 센터가 있고 교통 관제 센터에 설치된 호스트 컴퓨터(Host Computer)와 각 교차로의 교통신호 제어기간을 유선 통신 수단으로 연결하여, 도시 전체의 교통 소통을 원활하게 유지하기 위한 제어를 실시한다.
그리고, 중앙에 교통 관제 센터가 없고 다만 교차로의 교통 신호 제어장치만이 설치 운용되는 중소도시 및 국도의 경우 인접 교차로의 교통신호 제어기간에 신호의 연동을 확보함에 어려움이 있으므로, 인접 교차로의 교통신호 제어기간에 유선 연동 선로를 매설하여 상호 신호 운용의 동기를 확보하는 방법 또는 각 교차로의 교통신호 제어장치가 방송에서 매시 정각에 송출하는 시보를 수신하여 자체에 내장된 시계의 오차를 보정하고 이 보정된 시간을 기준으로 미리 입력된 시간대별 신호 운용 계획에 의거하여 신호 운용으로 인접 제어기간의 연동을 확보하는 방법의 두 가지 방법이 사용되어 왔다.
이러한, 종래의 연동 신호선 방식과 시보 수신 방식이 모두 교통 제어 변수를 근거로 운용되므로, 기 설정된 값을 운용함에 필요한 기준 시점의 전송 또는 공유가 기본 목적이었다.
그러나, 상기한 바와 같은 종래의 교통신호 제어장치의 경우, 교통 제어 변수 설정값이 계절별 또는 교통량의 점진적 증가 추세에 따라 지속적으로 변화되어야 하는 경우 유지 보수 요원이 현장에 출동하여 입력값을 갱신하여야 하므로써, 통상 매 6개월 내지 1년 주기로 예산의 편성 및 갱신 작업이 진행되어 많은 인원및 비용을 필요로 하였고, 또한 중앙에 교통 관제 센터를 설치한 대도시의 경우에도 호스트 온-라인(On-Line) 운용 및 중앙 수동 운용 등의 원격 제어가 기본적으로 불가능하여 수시로 변화되는 교통 상황에 신속하게 대응하지 못하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, CDMA 방식의 무선통신을 이용하여 교통신호를 제어하므로써, 차량내의 탑재 및 휴대가 가능한 소형 단말장치 등을 이동식 교통 관제 센터로 이용할 수 있는 교통신호 제어 시스템 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은, CDMA 방식의 무선통신이 가능한 소형 단말장치 등을 교통관제 센터로 이용하여 교통신호를 이동하면서 제어하므로써, 교통신호의 제어 대상을 전국을 운영범위로 할 수 있는 교통신호 제어 시스템 및 그 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명은, CDMA 방식의 무선통신을 교통신호 제어에 이용하므로써, 도로의 교통상태를 감지하여 설정된 프로그램에 따라 교통신호를 자동으로 제어할 수 있는 교통신호 제어 시스템을 제공하는데 또다른 목적이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 코드분할다중접속 방식의 무선통신을 이용한 교통신호 제어 시스템의 구성도.
도 2는 도 1의 주 제어기의 일실시예 구성도.
도 3은 도 1의 로컬 제어기의 일실시예 구성도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 코드분할다중접속 방식의 무선통신을 이용한 교통신호 제어 방법에 대한 흐름도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 코드분할다중접속 방식의 무선통신을 이용한 교통신호 제어 시스템의 구성도.
도 6은 도 5의 중앙 관제부의 일실시예 구성도.
도 7은 도 5의 로컬 관제부의 일실시예 구성도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
110, 510: 영상 감지기 120, 530: 정지선 감지기
130: 중앙관제센터 140: 이동관제센터
150: 주 제어기 160: 로컬 제어기
170: CDMA 무선망 180, 520: 루프 감지기
540: 중앙 관제부 550: 로컬 관제부
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 코드분할다중접속(CDMA : Code Division Multiple Access) 방식의 무선통신을 이용하여 차량이 주행하는 도로의 교통을 제어하는 시스템에 있어서, 상기 도로의 교통상태를 감지하기 위한 감지수단; 외부의 제어를 받거나 상기 감지수단에 의해 감지되는 교통상태에 따라, 상기 도로의 교통신호를 제어하기 위한 중앙관제수단; 임의로 차량이 주행하는 각 도로로 이동되며, 외부의 제어에 따라 상기 도로의 교통신호를 제어하기 위한 이동관제수단; 상기 중앙관제수단 및 상기 이동관제수단으로부터 상기 CDMA 무선망을 통해 전송되는 교통제어신호에 따라, 교통신호를 제어하기 위한 주 제어수단; 및 상기 감지수단에 의해 감지된 교통상태 감지신호를 상기 CDMA 무선망을 통해 상기 중앙관제수단으로 전송하고, 상기 중앙관제수단 및 상기 이동관제수단으로부터 상기 CDMA 무선망을 통해 전송되는 교통제어신호에 따라, 교통신호를 제어하기 위한 로컬(Local) 제어수단을 포함한다.
본 발명은, 코드분할다중접속(CDMA : Code Division Multiple Access) 방식의 무선통신을 이용하여 차량이 주행하는 도로의 교통을 제어하는 방법에 있어서, 소정의 프로그램에 따라 교통신호를 표준상태로 제어하는 제 1 단계; 교통신호가 이동관제센터에 의해 제어가 이루어지고 있는지를 판단하는 제 2 단계; 상기 판단 결과, 상기 이동관제센터에 의한 제어상태가 아니면, 중앙관제센터는 감지되는 교통상태에 따라 상기 소정의 프로그램을 실행하여 교통신호를 제어하는 제 3 단계; 및 상기 판단 결과, 상기 이동관제센터에 의한 제어상태이면, 상기 중앙관제센터에 의한 교통신호 제어가 중지되고, 운용자에 의해 임의로 조절되는 상기 이동관제센터를 통해 교통신호를 제어하는 제 4 단계를 포함한다.
본 발명은, 코드분할다중접속(CDMA : Code Division Multiple Access) 방식의 무선통신을 이용하여 차량이 주행하는 도로의 교통을 제어하는 시스템에 있어서, 상기 도로의 교통상태를 감지하기 위한 감지수단; 상기 감지수단에 의해 감지되는 교통상태에 따라 상기 도로의 교통신호를 제어하기 위한 중앙 관제수단; 및 상기 감지수단에 의해 감지되는 교통상태에 따라 교통신호를 제어하고, CDMA 무선망을 통해 상기 중앙 관제수단의 제어를 받아 상기 도로의 교통신호를 제어하는 로컬 관제수단을 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 코드분할다중접속 방식의 무선통신을 이용한 교통신호 제어 시스템의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 교통신호 제어 시스템은, 교통상태를 감지하기 위한 영상 감지기(110)와, 신호 대기시 교차로의 정지선을 넘어선 차량을 감지하기 위한 정지선 감지기(120)와, 사용자의 제어를 받거나 교통상태에 따라, 교통신호를 제어하기 위한 중앙관제센터(130)와, 운용자의 제어에 따라 교통신호를 제어하기 위한 이동관제센터(140)와, 중앙관제센터(130) 및 이동관제센터(140)로부터 CDMA 무선망(170)을 통해 전송되는 교통제어신호에 따라 교통신호를 제어하기 위한 주 제어기(150)와, 영상 감지기(110)로부터 전달되는 교통상태 감지값을 CDMA 무선망(170)을 통해 중앙관제센터(130)로 전송하고, 중앙관제센터(130) 및 이동관제센터(140)로부터 CDMA 무선망(170)을 통해 전송되는 교통제어신호에 따라 교통신호를 제어하기 위한 로컬(Local) 제어기(160)를 구비한다.
영상 감지기(110)는, 도로 주변에 장착되고, 감지한 영상신호를 유선을 통해 로컬 제어기(160)로 전달하는데, 이때 영상 감지기(110)는 중앙관제센터(130)나 이동관제센터(140)의 제어에 따라 현재 신호대기중인 교통량을 감지하는 것이다. 그리고, 영상 감지기(110)에 의해 감지된 영상신호는 로컬 제어기(160)에서 무선주파수신호로 변환된 후, CDMA 무선망(170)을 통해 중앙관제센터(130)와 이동관제센터(140)로 전송된다.
그러나, 이러한 영상 감지기(110)는 비나 눈 등과 같은 기상 조건에 따라 도로상의 차량에 대한 영상이 잘 감지되지 않는 경우가 발생하므로, 본 발명에서는 기존의 루프 감지기(180)를 사용하여 차량을 감지하기도 한다.
이와 같이, 차량의 영상인식이 잘 이루어지지 않게 되는 경우, 중앙관제센터(130)나 이동관제센터(140)로부터 루프 감지기(180)를 동작시키기 위한 제어신호가 제공되고, 이러한 제어신호에 따라 루프 감지기(180)는 도로상에 설치되어 현재 신호대기중인 교통량을 감지하고, 이렇게 감지한 교통량 감지값을 유선을 통해 로컬 제어기(160)로 전달한다. 그리고, 로컬 제어기(160)는 루프 감지기(180)에 의해 감지된 신호를 무선주파수신호로 변환시킨 후 CDMA 무선망(170)을 통해 중앙관제센터(130)와 이동관제센터(140)로 전송한다.
정지선 감지기(120)는 CDMA 무선망(170)을 통해 중앙관제센터(130)나 이동관제센터(140)의 제어를 받아, 정지선을 넘어선 차량을 감지하여 감지한 신호를 유선을 통해 로컬 제어기(160)로 전달한다. 이렇게, 로컬 제어기(160)로 전달된 정지선 위반 차량에 대한 감지신호는 무선주파수신호로 변환된 후, CDMA 무선망(170)을 통해 중앙관제센터(130)와 이동관제센터(140)로 전송된다.
이렇게, 교통신호 대기중에 정지선 위반 차량이 감지된 경우,중앙관제센터(130)나 이동관제센터(140)는 영상 감지기(110)로 하여금 정지선 위반 차량의 번호를 감지하도록 하기 위한 제어신호를 CDMA 무선망(170)을 통해 제공한다. 그리고, 이 차량번호 감지제어신호는 로컬 제어기(160)에 의해 아날로그신호로 변환된 후 영상 감지기(110)로 전달된다.
중앙관제센터(130)는 사용자의 지시에 따라 교통신호를 제어하거나, 영상감지기(110)나 루프 감지기(180)에 의해 감지되는 교통상태에 따라 교통신호를 제어한다.
우선, 사용자의 지시를 받을 경우에 대해 살펴보면, 중앙관제센터(130)는 운용자가 입력하는 교통제어명령을 입력받은 다음, 이 교통제어명령의 지시대로 교통신호를 제어하기 위한 무선주파수(RF : Radio Frequency)의 교통제어신호를 CDMA 무선망(170)을 통해 주 제어기(150)와 로컬 제어기(160)로 전송한다.
다음, 영상 감지기(110)나 루프 감지기(180)에 의해 감지되는 교통상태에 따라 교통신호를 제어하는 경우에 대해 살펴보면, 중앙관제센터(130)는 CDMA 무선망(170)을 통해 로컬 제어기(160)로부터 전송되는 교통상태 감지값을 입력받아, 현재의 교통상태를 파악한 다음 설정된 프로그램에 따라, 현재의 교통상태에서 원활한 교통소통이 이루어질 수 있도록 하기 위한 무선주파수의 교통제어신호를 CDMA 무선망(170)을 통해 주 제어기(150)와 로컬 제어기(160)로 전송한다.
이동관제센터(140)도 중앙관제센터(130)와 마찬가지로, 운용자가 입력하는 교통제어명령의 지시대로 교통신호를 제어하기 위한 무선주파수의 교통제어신호를 CDMA 무선망(170)을 통해 주 제어기(150)와 로컬 제어기(160)로 전송한다.
이와 같은, 이동관제센터(140)로는 휴대 및 차량내 탑재가 가능하고 무선통신이 가능한 노트북이나 개인용 컴퓨터 등과 같은 소형 단말장치를 이용할 수 있다.
따라서, 운용자는 이러한 이동관제센터(140)를 차량이나 헬리콥터 등에 탑재시켜, 정체가 극심한 도로나 일시적으로 통제가 불가피한 도로 등의 교통신호를 현장에서 직접 실시간적으로 조절할 수 있게 된다.
여기서, 중앙관제센터(130)와 이동관제센터(140)는 각각 통신포트에 CDMA 단말기를 연결하여 무선주파수의 교통제어신호를 송신하고 있는데, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 중앙관제센터(130)와 이동관제센터(140)의 내부에서 자체적으로 무선주파수신호를 송수신할 수 있도록 일체화시킬 수도 있다. 그리고, 이와 같은 일체화 기술은 CDMA 방식의 단말기 원리를 이용하면, 매우 용이하게 실시할 수 있는 기술이다.
한편, 이동관제센터(140)에 의해 교통신호가 제어되는 경우, 중앙관제센터(130)는 교통신호의 제어를 중지한다.
주 제어기(150)는 중앙관제센터(130)나 이동관제센터(140)로부터 CDMA 무선망(170)을 통해 전송되는 교통제어신호에 따라 교통신호를 제어하면서, 자신이 교통신호를 제어하고 있는 도로에 인접한 로컬 제어기들을 동시에 제어하기도 하는데, 이는 근접한 도로들간에 교통소통이 원활히 이루어질 수 있도록 하기 위한 것이다. 이때, 주 제어기(150)로부터 로컬 제어기들로 전송되는 무선주파수의 교통제어신호는 CDMA 무선망(170)을 통해 전달된다.
로컬 제어기(160)는, 전술한 바와 같이, CDMA 무선망(170)을 통해 중앙관제센터(130), 이동관제센터(140) 및 주 제어기(150)의 제어를 받아 교통신호를 제어하고, 또한 CDMA 무선망(170)을 통해 수신되는 무선주파수신호를 아날로그신호로 변환시켜 영상 감지기(110), 정지선 감지기(120) 및 루프 감지기(180)로 전달한다. 그리고, 로컬 제어기(160)는 영상 감지기(110), 정지선 감지기(120) 및 루프 감지기(180)로부터 전달되는 아날로그신호를 무선주파수신호로 변환시켜 CDMA 무선망(170)을 통해 전송한다.
도 2는 상기 도 1의 주 제어기의 일실시예 구성도로서, 크게 수신단과 송신단으로 나뉘어진다.
상기 수신단은, 인터페이스(211)를 통해 수신되는 무선주파수신호를 증폭하기 위한 저잡음 증폭기(212)와, 저잡음 증폭기(212)에 의해 증폭되는 무선주파수신호를 기저대역신호로 하향 변환시키기 위한 하향 변환기(213)와, 하향 변환기(213)에 의해 변환된 신호를 원래의 신호로 복조하기 위한 복조기(214)로 이루어진다.
상기 송신단은, 제어신호 처리기(215)로부터 전달되는 기저대역신호를 변조하기 위한 변조기(216)와, 변조기(216)에 의해 변조된 기저대역신호를 고주파의 무선주파수신호로 상향 변환하기 위한 상향 변환기(217)와, 상향 변환기(217)에 의해 상향 변환된 무선주파수신호의 전력을 증폭하기 위한 고전력 증폭기(218)로 구성된다.
이와 같은 구조를 갖는 상기 도 1의 주 제어기의 동작에 대하여 다음과 같이 설명한다.
인터페이스(211)는 중앙관제센터(130), 이동관제센터(140) 및 로컬 제어기(160)로부터 송신되어 CDMA 무선망(170)을 통해 수신되는 무선주파수신호를 저잡음 증폭기(212)로 접속시키며, 또한 고전력 증폭기(218)에 의해 증폭된 무선주파수신호를 안테나로 접속시켜 CDMA 무선망(170)으로 전송되도록 한다.
하향 변환기(213)는 저잡음 증폭기(212)에 의해 증폭된 무선주파수신호를 제어신호 처리기(215)의 주파수 처리대역인 기저대역신호로 하향 변환시킨다.
제어신호 처리기(215)는 복조기(214)에 의해 복조된 신호의 지시에 따라 교통신호를 제어한다. 또한, 제어신호 처리기(215)는 입력된 교통 정보나 로컬 제어기(160)로 전송하기 위한 교통제어신호를 변조기(216)로 출력하는데, 이때 변조기(216)에는 기저대역신호가 전달된다.
상향 변환기(217)는 공중파로 송신할 수 있도록 변조된 신호를 고주파의 무선주파수신호로 상향 변환시켜 고전력 증폭기(218)로 출력한다. 이렇게, 상향 변환된 무선주파수신호는 고전력 증폭기(218)를 통해 증폭된 다음 인터페이스(211)와 안테나를 거쳐 CDMA 무선망(170)으로 송신된다.
도 3은 도 1의 로컬 제어기의 일실시예 구성도로서, 수신단, 송신단 및 감지신호 처리단으로 크게 나뉘어진다.
상기 수신단은, 인터페이스(311)를 통해 수신되는 무선주파수신호를 증폭하기 위한 저잡음 증폭기(312)와, 저잡음 증폭기(312)에 의해 증폭되는 무선주파수신호를 기저대역신호로 하향 변환시키기 위한 하향 변환기(313)와, 하향 변환기(313)에 의해 변환된 신호를 원래의 신호로 복조하기 위한 복조기(314)로 이루어진다.
상기 송신단은, 제어신호 처리기(315)로부터 전달되는 기저대역신호를 변조하기 위한 변조기(316)와, 변조기(316)에 의해 변조된 기저대역신호를 고주파의 무선주파수신호로 상향 변환하기 위한 상향 변환기(317)와, 상향 변환기(317)에 의해 상향 변환된 무선주파수신호의 전력을 증폭하기 위한 고전력 증폭기(318)로 구성된다.
상기 감지신호 입력처리단은, 영상 감지기(110)의 감지신호를 기저대역신호 변환시켜 제어신호 처리기(315)로 전달하는 영상감지 처리기(319)와, 루프 감지기(180)의 감지신호를 기저대역신호로 변환시켜 제어신호 처리기(315)로 출력하는 루프감지 처리기(320)와, 정지선 감지기(120)의 감지신호를 기저대역신호로 변환시켜 제어신호 처리기(316)로 전달하는 정신선감지 처리기(321)로 이루어진다.
전술한 바와 같은 구조를 갖는 상기 도 1의 로컬 제어기의 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다.
인터페이스(311)는 중앙관제센터(130), 이동관제센터(140) 및 주 제어기(150)로부터 송신되어 CDMA 무선망(170)을 통해 수신되는 무선주파수신호를 저잡음 증폭기(312)로 접속시키며, 또한 고전력 증폭기(318)에 의해 증폭된 무선주파수신호를 안테나로 접속시켜 CDMA 무선망(170)으로 전송되도록 한다.
하향 변환기(313)는 저잡음 증폭기(312)에 의해 증폭된 무선주파수신호를 제어신호 처리기(315)의 주파수 처리대역인 기저대역신호로 하향 변환시킨다.
제어신호 처리기(315)는 복조기(314)에 의해 복조된 신호의 지시에 따라 교통신호를 제어하고, 또한 영상감지호 처리기(319), 루프감지 처리기(320) 및 정지선감지 처리기(321)에 의해 감지된 교통 정보에 대한 기저대역신호를 변조기(316)로 전달한다.
상향 변환기(317)는 변조기(316)에 의해 변조된 신호를 공중파 대역의 무선주파수신호로 상향 변환시켜 고전력 증폭기(318)로 출력한다. 이렇게, 상향 변환된 무선주파수신호는 고전력 증폭기(318)를 통해 증폭된 다음 인터페이스(311)와 안테나를 거쳐 CDMA 무선망(170)으로 송신된다.
영상감지 처리기(319)는 영상 감지기(110)에 의해 감지된 영상신호를 제어신호 처리기(315)가 처리할 수 있도록 기저대역신호로 변환시켜 제어신호 처리기(315)로 출력한다.
루프감지 처리기(320)는 루프 감지기(180)에 의해 감지된 차량감지신호를 기저대역신호로 변환시켜 제어신호 처리기(315)로 출력한다.
정지선감지 처리기(321)는 정지선 감지기(120)로부터 입력되는 정지선 위반 차량에 대한 감지신호를 기저대역신호로 변환시켜 제어신호 처리기(315)로 전달한다.
한편, 상기 도 2와 도 3에 도시된 상기 주 제어기와 로컬 제어기의 구성은, 상기 주 제어와 로컬 제어기의 모든 구성을 나타낸 것이 아니고, 단지 본 발명의 이해를 도울 수 있을 정도의 구성만을 예시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 코드분할다중접속 방식의 무선통신을 이용한 교통신호 제어 방법에 대한 흐름도로서, 상기 도 1에 도시된 교통신호 제어 시스템에서의 교통신호 제어 과정을 나타낸 것이다.
우선, 중앙관제센터(130)는 설정된 프로그램에 따라 교통신호를 표준상태로 제어하다가(401), 이동관제센터(140)에 의해 교통신호 제어가 이루어지고 있는지를 판단한다(402). 이때, 이동관제센터(140)의 제어상태가 아니면, 중앙관제센터(130)는 영상 감지기(110)나 루프 감지기(120)에 의해 감지되는 교통상태에 따라, 설정된 프로그램을 실행하여 교통신호를 제어한다(403). 즉, 중앙관제센터(130)는 상기 도 1을 참조하여 전술한 바와 같이 주 제어기(150)와 로컬 제어기(160)를 제어하므로써, 교통신호를 제어하게 되는 것이다.
예를 들어, 영상 감지기(110)나 루프 감지기(180)에 의한 교통상태 감지결과, 우회전 및 직진 신호를 대기하고 있는 차량들에 비해 좌회전 신호를 기다리는 차량들이 많을 경우, 중앙관제센터(130)는 주 제어기(150)와 로컬 제어기(160)를 제어하여 우회전 및 직진 차량의 대기 시간을 늘리면서 좌회전 차량의 대기 시간을 상대적으로 단축시킨다.
이와 반대로, 좌회전 신호를 기다리는 차량들에 비해 우회전이나 직진 신호를 대기하고 있는 차량들이 많을 경우, 중앙관제센터(130)는 교통신호를 제어하여 좌회전 차량의 대기 시간을 증가시키면서 우회전이나 직진 차량의 대기 시간을 상대적으로 단축시킨다. 여기서, 상대적으로 단축되는 대기 시간은 대기중인 차량 수의 차에 의해 결정되는 것으로서, 즉 대기 중인 차량이 10대일 때보다 20대일 때 대기 시간을 더 많이 단축시킨다.
전술한 바와 같은 중앙관제센터(130)에 의한 교통신호 제어 과정은, 중앙관제센터(130) 내부에 설정된 프로그램에 따라 수행된다.
만일, 이동관제센터(140)의 제어 여부 판단 과정(402)에서, 운용자가 이동관제센터(140)를 통해 현장에서 직접 교통신호를 제어하고 있는 것으로 판단되면, 중앙관제센터(130)가 교통신호의 제어를 중지하게 되고, 이때 교통신호는 운용자에 의해 임의로 조절되는 이동관제센터(140)의 제어를 받는다(404). 즉, 운용자는 현장에서 교통상태를 직접 육안으로 확인하면서, 이동관제센터(140)를 이용해 교통신호를 제어한다. 여기서, 이동관제센터(140)에 의해 교통신호가 제어되는 과정은 상기 도 1을 참조하여 전술한 바와 동일하다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 코드분할다중접속 방식의 무선통신을 이용한 교통신호 제어 시스템의 구성도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 교통신호 제어 시스템은, 신호 대기중인 차선별 차량 수, 차량의 종류 및 차량의 번호를 감지하기 위한 영상 감지기(510)와, 차선별로 신호 대기중인 차량들의 나열된 길이와 차량의 주행 속도를 감지하기 위한 루프 감지기(520)와, 신호 대기시 교차로의 정지선을 넘어선 차량을 감지하기 위한 정지선 감지기(530)와, 정지선 감지기(530)에 의해 감지되는 신호 위반 차량을 확인하고, 영상 감지기(510) 및 루프 감지기(520)에 의해 감지되는 교통상태에 따라 교통신호를 제어하기 위한 중앙 관제부(540)와, 영상 감지기(510) 및 루프 감지기(520)에 의해 감지되는 교통상태에 따라 교통신호를 제어하고, 중앙 관제부(540)의 제어에 따라 교통신호를 제어하는 로컬 관제부(550)를 구비한다.
도로 주변에 장착되는 영상 감지기(510)는, 중앙 관제부(540)나 로컬관제부(550)의 제어를 받아, 차선별로 신호 대기중에 있는 차량 수와 차량의 종류를 감지하여 자신이 유선으로 연결된 중앙 관제부(540)나 로컬 관제부(550)로 전달하고, 또한 정지선 위반 차량의 번호를 감지하여 자신이 연결된 중앙 관제부(540)나 로컬 관제부(550)로 전달한다.
루프 감지기(520)도 영상 감지기(510)와 마찬가지로, 자신이 유선으로 연결된 중앙 관제부(540)나 로컬 관제부(550)의 제어를 받는데, 단 루프 감지기(520)는 영상 감지기(510)와는 달리 도로상에 장착되어 신호 대기중에 차선별로 나열된 차량들의 길이와 차량의 주행 속도를 감지한다. 그리고, 루프 감지기(520)는 감지한 차량들의 길이와 주행 속도에 대한 정보를 자신이 연결된 중앙 관제부(540)나 로컬 관제부(550)로 전달한다.
정지선 감지기(530)는 유선으로 연결된 중앙 관제부(540)나 로컬 관제부(550)의 제어를 받아, 신호 대기시 정지선을 위반한 차량을 감지하여 자신을 제어하고 있는 중앙 관제부(540)나 로컬 관제부(550)로 전달한다.
그리고, 정지선 감지기(530)에 의해 정지선 위반 차량이 감지되면, 중앙 관제부(540)와 로컬 관제부(550)는 각각 영상 감지기(510)를 제어하여 정지선을 위반한 차량의 번호를 감지하도록 한다. 이렇게, 영상 감지기(510)에 의해 차량 번호가 감지되면, 중앙 관제부(540)와 로컬 관제부(550)는 이를 입력받아 신호 대기시에 정지선을 위반한 차량을 인식한다.
중앙 관제부(540)는 영상 감지기(510)와 루프 감지기(520)에 의해 감지되는 교통상태가 특별한 이상이 없을 경우, 설정된 프로그램에 따라 표준상태로 교통신호를 제어한다.
그러나, 영상 감지기(510)와 루프 감지기(520)에 의한 교통상태 감지결과, 차선별로 신호 대기중인 차량 수의 차이가 너무 많이 벌어지면, 중앙 관제부(540)는 설정된 프로그램에 따라 신호 대기중인 차량 수가 많은 차선의 신호 대기 시간을 단축시키고, 반대로 신호 대기중인 차량 수가 적은 차선의 신호 대기 시간을 상대적으로 늘린다.
이때, 중앙 관제부(540)는 자신이 교통신호를 제어하고 있는 도로에 인접한 로컬 관제부(550)를 동시에 제어하기도 하는데, 이는 근접한 도로들간에 교통소통이 원활히 이루어질 수 있도록 하기 위한 것이다. 이때, 중앙 관제부(540)로부터 로컬 관제부(550)로 전송되는 무선주파수의 교통제어신호는 CDMA 무선망(560)을 통해 송신된다.
그리고, 중앙 관제부(540)는 루프 감지기(540)를 제어하여 주행중인 차량의 속도를 감지하도록 하는데, 이때 규정 속도를 위반한 차량의 감지되면, 영상 감지기(510)를 작동시켜 속도 위반 차량의 번호를 감지하도록 한다. 따라서, 중앙 관제부(540)는 영상 감지기(510)로부터 속도 위반 차량의 번호에 대한 정보를 입력받아 규정속도를 위반한 차량을 인식하게 된다. 여기서, 영상 감지기(510)는 상용화되어 있는 CCD 카메라 및 번호판 인식용 카메라 등을 이용한다.
로컬 관제부(550)도 중앙 관제부(540)와 마찬가지로, 영상 감지기(510)와 로컬 감지기(520)에 의해 감지되는 교통상태에 따라 교통신호를 제어하고, 또한 신호 대기시 정지선 위반 차량과 주행시 속도 위반 차량을 인식한다. 하지만, 로컬 관제부(550)는 인식한 정지선 위반 차량과 속도 위반 차량에 대한 정보를 무선주파수신호의 형태로 변환시켜 CDMA 무선망(560)을 통해 중앙 관제부(540)로 전송한다.
따라서, 중앙 관제부(540)는 자신이 직접 인식할 수 없는 지역에서 속도와 정지선을 위반하는 차량을 인식할 수 있게된다.
한편, 로컬 관제부(550)는 CDMA 무선망(560)을 통해 중앙 관제부(540)로부터 전송되는 무선주파수의 교통제어신호에 따라서도 교통신호를 제어한다.
그리고, 중앙 관제부(540)와 로컬 관제부(550)의 교통신호 제어 과정을 예로 들어 살펴보면, 영상 감지기(510)와 루프 감지기(520)에 의한 교통상태 감지결과, 우회전 및 직진 신호를 대기하고 있는 차량들에 비해 좌회전 신호를 기다리는 차량들이 많을 경우, 중앙 관제부(540)와 로컬 제어부(550)는 우회전 및 직진 차량의 대기 시간을 늘리면서 좌회전 차량의 대기 시간을 상대적으로 단축시킨다.
이와 반대로, 좌회전 신호를 기다리는 차량들에 비해 우회전이나 직진 신호를 대기하고 있는 차량들이 많을 경우, 중앙 관제부(540)와 로컬 관제부(550)는 교통신호를 제어하여 좌회전 차량의 대기 시간을 늘리면서 우회전이나 직진 차량의 대기 시간을 상대적으로 단축시킨다.
도 6은 상기 도 5의 중앙 관제부의 일실시예 구성도이다.
도 6을 참조하면, 상기 도 5의 중앙 관제부는, 영상 감지기(510)에 의해 감지된 영상신호를 입력하는 영상감지 처리기(611)와, 루프 감지기(520)에 의해 감지된 차량감지신호를 입력하는 루프감지 처리기(612)와, 영상감지 처리기(611)와 루프감지 처리기(612)를 통해 입력되는 교통정보신호들을 이용하여 현재의 교통상태를 판단하여 판단 결과를 출력하는 부 제어기(613)와, 부 제어기(613)로부터 현재의 교통상태에 대한 보고를 받아, 보고된 내용에 적합한 교통제어신호를 출력하는 주 제어기(614)와, 주 제어기(614)로부터 출력되는 교통제어신호를 다음단으로 접속시키는 인터페이스(615)와, 인터페이스(615)를 통해 접속되는 교통제어신호를 무선주파수로 변환시켜 전송하는 무선주파수 처리기(616)를 구비한다.
이와 같은 구조를 갖는 상기 도 5의 중앙 관제부의 동작을 다음과 같이 설명한다.
영상감지 처리기(611)와 루프감지 처리기(612)는 각각, 영상 감지기(510)와 루프 감지기(520)에 의해 감지된 교통상태에 대한 감지신호들을 부 제어기(613)가 처리하기에 적합하도록 처리한다.
부 제어기(613)는 영상감지 처리기(611)와 루프감지 처리기(612)를 통해 입력되는 교통정보들을 종합하여 현재의 교통상태를 판단한 후, 판단한 교통상태에 대한 정보를 주 제어기(614)로 보고한다.
주 제어기(614)는 부 제어기(613)에 의해 파악된 현재의 교통상태에 대한 정보를 입력받고 나서, 설정된 프로그램에 따라 현재의 교통상황을 해결하기 위한 교통제어신호를 인터페이스(615)를 통해 무선주파수 처리기(616)로 출력한다.
무선주파수 처리기(616)는 주 제어기(614)로부터 제공되는 교통제어신호를 공중파로 전송할 수 있도록 무선주파수신호로 변환시킨 다음, 변환한 무선주파수의 교통제어신호를 교통 신호등과 CDMA 무선망(560)을 통해 로컬 관제부(550)로 전송한다.
도 7은 상기 도 5의 로컬 관제부의 일실시예 구성도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 도 5의 로컬 관제부는, 영상 감지기(510)에 의해 감지된 영상신호를 입력하는 영상감지 처리기(711)와, 루프 감지기(520)에 의해 감지된 차량감지신호를 입력하는 루프감지 처리기(712)와, 영상감지 처리기(711)와 루프감지 처리기(712)를 통해 입력되는 교통정보신호들을 이용하여 현재의 교통상태를 판단하여, 판단한 교통상황을 해결하기 위한 교통제어신호를 출력하는 제어기(713)와, 중앙 관제부(540)로부터 CDMA 무선망(560)을 통해 무선주파수신호를 수신하는 무선주파수 수신기(714)와, 제어기(713)로부터 출력되는 교통제어신호와 무선주파수 수신기(714)를 통해 수신되는 무선주파수신호를 다음단으로 접속시키는 인터페이스(715)와, 인터페이스(715)를 통해 접속되는 신호들을 무선주파수로 변환하여 출력하는 무선주파수 처리기(716)로 구성된다.
상기한 바와 같은 구조를 갖는 상기 도 5의 로컬 제어부의 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다.
영상감지 처리기(711)는 신호 대기중에 영상 감지기(510)에 의해 감지된 차선별 차량 수와 차량의 종류에 대한 감지신호를 제어기(613)가 처리하기에 적합하도록 처리한다.
루프감지 처리기(712)는 신호 대기중에 루프 감지기(520)에 의해 차선별로 감지된 나열된 차량들의 길이에 대한 감지신호를 제어기(613)가 처리하기에 적합하도록 처리한다.
제어기(713)는 영상감지 처리기(711)와 루프감지 처리기(712)를 통해 입력되는 교통정보들을 종합하여 현재의 교통상태를 판단한 후, 현재의 교통상황을 해결하기 위한 교통제어신호를 인터페이스(715)로 출력한다.
무선주파수 처리기(716)는 제어기(713)로부터 제공되는 교통제어신호를 공중파로 전송할 수 있도록 무선주파수신호로 변환시킨 다음, 변환한 무선주파수의 교통제어신호를 교통 신호등으로 출력하여 교통신호를 제어한다. 또한, 무선주파수 처리기(716)는 무선주파수 수신기(714)를 통해 수신되는 무선주파수신호를 인터페이스(715)를 통해 입력받은 다음, 이 신호를 교통 신호등으로 출력하여 교통신호를 제어한다.
한편, 상기 도 6과 도 7에 도시된 상기 중앙 관제부와 로컬 관제부의 구성은, 상기 중앙 관제부와 로컬 관제부의 모든 구성을 나타낸 것이 아니고, 단지 본 발명의 이해를 도울 수 있을 정도의 구성만을 예시한 것이다.
그리고, 본 발명에 적용되는 CDMA 무선망은 CDMA 방식의 이동통신 시스템에서 무선주파수신호를 중계하기 위한 기지국, 중계기 및 안테나 등으로 이루어지며, 단문메시지(SMS : Short Message Service) 또는 무선데이터망을 중계한다.
본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, CDMA 방식의 무선통신이 가능한 소형단말장치 등을 이용해 교통신호를 이동하면서 무선으로 제어하고, 도로의 교통상태를 감지하여 자동으로 교통신호를 제어하므로써, 다음과 같은 효과들을 갖는다.
첫째, 실시간 교통 축 연동체계를 위한 최적의 교통신호 제어 전략에 따른 교통소통의 원활화를 기할 수 있다.
둘째, 중소 도시형 교통신호 제어 체계를 효율적으로 구축하여, 최소의 경제적 시설 투자에 의한 입체적 교통신호 제어 및 교통정보 수집 체계를 구성할 수 있다.
셋째, CDMA 방식을 이용하는 무선통신체계의 활용을 통해, 과도한 광역 통신 인프라(INFRA) 시설투자 비용을 대폭 절감할 수 있다.
넷째, 무선통신체계에 의한 교통시설물에 관련된 원격 감시체계를 용이하게 구현하고, 이에 따라 교통시설에 대한 유지보수 및 관리를 용이하게 할 수 있다.
다섯째, 교통신호에 대한 현장 제어 기능을 강화하여, 독립 교차로를 완벽히 제어하고, 주요 교차로를 자율적으로 제어할 수 있다.
여섯째, 교통정보 수집 체계 측면에서 교통상태 감지를 위한 영상 감지소자와 기존의 루프 감지소자를 상호 보완적 체계로 구현하여, 국내 및 국외의 타 시스템과 차별화되는 입체적이며 전략적인 교통정보를 기반으로 최적의 교통신호 제어를 수행할 수 있다.
일곱째, 교통신호 제어에 무선통신체계를 활용하므로써, 각 현장의 교통제어장치 간의 시보를 기존 시스템과 달리 정확히 동기화시킬 수 있고, 이에 따라 기존 시스템이나 다른 시스템과의 연동을 구축할 경우, 교통신호 계획을 정확히 하고 교통운영의 안정성을 보장할 수 있다.
여덟째, 이동식 교통관제 센터가 현장으로 이동하여 직접적으로 현장 관측을 통해 교통신호를 제어하므로써, 교통신호 관제운영의 효율성과 운영자의 운영 효율성을 현저하게 향상시킬 수 있다.
아홉째, 교차로에서의 신호위반 차량 및 과속 차량을 정지선감지기를 이용하여 검출하고, 대상차량을 영상감지기를 통해 적발하고 별도의 문자인식시스템을 활용하여 차량번호, 위반장소 및 일시를 기록하여 전송할 수 있으므로, 차량의 속도 준수로 사고를 줄일 수 있으며, 정지선을 준수하도록 경고하므로써, 횡단보도에서의 인명사고 등을 방지할 수 있다.

Claims (9)

  1. 코드분할다중접속(CDMA : Code Division Multiple Access) 방식의 무선통신을 이용하여 차량이 주행하는 도로의 교통을 제어하는 시스템에 있어서,
    상기 도로의 교통상태를 감지하기 위한 감지수단;
    외부의 제어를 받거나 상기 감지수단에 의해 감지되는 교통상태에 따라, 상기 도로의 교통신호를 제어하기 위한 중앙관제수단;
    임의로 차량이 주행하는 각 도로로 이동되며, 외부의 제어에 따라 상기 도로의 교통신호를 제어하기 위한 이동관제수단;
    상기 중앙관제수단 및 상기 이동관제수단으로부터 CDMA 무선망을 통해 전송되는 교통제어신호에 따라, 교통신호를 제어하기 위한 주 제어수단; 및
    상기 감지수단에 의해 감지된 교통상태 감지신호를 상기 CDMA 무선망을 통해 상기 중앙관제수단으로 전송하고, 상기 중앙관제수단 및 상기 이동관제수단으로부터 상기 CDMA 무선망을 통해 전송되는 교통제어신호에 따라, 교통신호를 제어하기 위한 로컬(Local) 제어수단
    을 포함하는 교통신호 제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 감지수단은,
    상기 도로 주변에 장착되고, 상기 도로의 교통상태를 감지하여 감지한 영상신호를 유선을 통해 상기 로컬 제어수단으로 전달하는 영상 감지기;
    상기 도로상에 설치되고, 비나 눈과 같은 기상 조건에 따라 상기 도로상의 차량에 대한 영상이 잘 감지되지 않는 경우, 상기 중앙관제수단이나 상기 이동관제수단의 제어를 받아 상기 도로의 교통상태를 감지하여 감지한 신호를 유선을 통해 상기 로컬 제어수단으로 전달하는 루프(Loop) 감지기; 및
    상기 중앙관제수단이나 상기 이동관제수단의 제어에 따라, 신호 대기시 상기 도로의 정지선을 넘어선 차량을 감지하여 상기 로컬 제어수단으로 전달하는 정지선 감지기
    를 포함하는 교통신호 제어 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 주 제어수단은,
    상기 CDMA 무선망과 상기 주 제어수단 사이에 송수신되는 무선주파수신호를 접속하기 위한 인터페이스;
    상기 인터페이스를 통해 수신되는 무선주파수신호를 증폭하기 위한 저잡음 증폭기;
    상기 저잡음 증폭기에 의해 증폭되는 무선주파수신호를 기저대역신호로 하향 변환시키기 위한 하향 변환기;
    상기 하향 변환기에 의해 변환된 신호를 원래의 신호로 복조하기 위한 복조기;
    상기 복조기에 의해 복조된 신호에 따라 교통신호를 제어하고, 입력된 교통정보에 대한 기저대역신호와 상기 로컬 제어수단으로 전송하기 위한 기저대역의 교통제어신호를 출력하는 제어신호 처리기;
    상기 제어신호 처리기로부터 전달되는 기저대역신호를 변조하기 위한 변조기;
    상기 변조기에 의해 변조된 기저대역신호를 고주파의 무선주파수신호로 상향 변환하기 위한 상향 변환기; 및
    상기 상향 변환기에 의해 상향 변환된 무선주파수신호의 전력을 증폭하여 상기 인터페이스로 전달하는 고전력 증폭기
    를 포함하는 교통신호 제어 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 로컬 제어수단은,
    상기 CDMA 무선망과 상기 로컬 제어수단 사이에 송수신되는 무선주파수신호를 접속하기 위한 인터페이스;
    상기 인터페이스를 통해 수신되는 무선주파수신호를 증폭하기 위한 저잡음 증폭기;
    상기 저잡음 증폭기에 의해 증폭되는 무선주파수신호를 기저대역신호로 하향 변환시키기 위한 하향 변환기;
    상기 하향 변환기에 의해 변환된 신호를 원래의 신호로 복조하기 위한 복조기;
    상기 복조기에 의해 복조된 신호에 따라 교통신호를 제어하고, 상기 감지수단에 의해 감지된 교통정보에 대한 기저대역신호를 출력하는 제어신호 처리기;
    상기 제어신호 처리기로부터 전달되는 기저대역신호를 변조하기 위한 변조기;
    상기 변조기에 의해 변조된 기저대역신호를 고주파의 무선주파수신호로 상향 변환하기 위한 상향 변환기;
    상기 상향 변환기에 의해 상향 변환된 무선주파수신호의 전력을 증폭하여 상기 인터페이스로 전달하는 고전력 증폭기;
    상기 영상 감지기의 의해 감지된 영상신호를 기저대역신호로 변환시켜 상기 제어신호 처리기로 전달하는 영상감지 처리기;
    상기 루프 감지기로부터 전달되는 교통상태에 대한 감지신호를 기저대역신호롤 변환시켜 상기 제어신호 처리기로 전달하는 루프감지 처리기; 및
    상기 정지선 감지기에 의해 감지된 정지선 위반 차량에 대한 감지신호를 기저대역신호로 변환시켜 상기 제어신호 처리기로 전달하는 정지선감지 처리기
    를 포함하는 교통신호 제어 시스템.
  5. 코드분할다중접속(CDMA : Code Division Multiple Access) 방식의 무선통신을 이용하여 차량이 주행하는 도로의 교통을 제어하는 방법에 있어서,
    소정의 프로그램에 따라 교통신호를 표준상태로 제어하는 제 1 단계;
    교통신호가 이동관제센터에 의해 교통신호 제어가 이루어지고 있는지를 판단하는 제 2 단계;
    상기 판단 결과, 상기 이동관제센터에 의한 제어상태가 아니면, 중앙관제센터는 감지되는 교통상태에 따라 상기 소정의 프로그램을 실행하여 교통신호를 제어하는 제 3 단계; 및
    상기 판단 결과, 상기 이동관제센터에 의한 제어상태이면, 상기 중앙관제센터에 의한 제어가 중지되고, 운용자에 의해 임의로 조절되는 상기 이동관제센터를 통해 교통신호를 제어하는 제 4 단계
    를 포함하는 교통신호 제어 방법.
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