KR100488881B1

KR100488881B1 - 차량 위치 추적 시스템 및 그 방법

Info

Publication number: KR100488881B1
Application number: KR10-2002-0056540A
Authority: KR
Inventors: 김도성; 김재민; 허동순; 김동환
Original assignee: 에스케이 주식회사
Priority date: 2002-09-17
Filing date: 2002-09-17
Publication date: 2005-05-10
Also published as: KR20040026030A

Abstract

본 발명은 차량 위치 추적 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

본 발명은 무선 네트워크를 통하여 정해진 노선을 따라 이동하는 차량에 장착된 단말기와 통신하여 상기 차량의 위치를 추적하기 위하여, a) 상기 노선에 대한 정보를 생성하는 단계; b) 상기 생성된 노선 정보를 상기 단말기로 제공하는 단계; c) 상기 무선 네트워크를 통하여 상기 노선 정보를 제공받은 단말기로부터 제공되는 탐색 정보와, 상기 노선 정보를 토대로 상기 차량의 위치를 측정하는 단계를 포함하고, 상기 a) 단계는, 차량이 주행하는 노선을 설정 간격을 두고 분할하여 각각 인덱스 포인트를 선정하는 단계; 설정 방향을 따라 상기 인덱스 포인트들에 대하여 순차적으로 값이 증가되는 식별자를 부여하고, 상기 인덱스 포인트들을 포함하는 노선 정보를 생성하는 단계를 포함한다.

이러한 본 발명에 따르면, 차량의 위치를 정확하게 측정할 수 있다. 특히, 노선 주변에 별도의 시설물을 설치하지 않아도 GPS를 이용하여 저가의 단말기를 이용해 차량의 정확한 위치추적이 가능하다.

Description

차량 위치 추적 시스템 및 그 방법{vehicle location tracking system and method thereof}

본 발명은 차량 위치 추적 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게 말하자면, 정해진 노선을 이동하는 차량의 위치를 추적하는 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

LBS(Location Based Service)라 함은 정보를 받고자 하는 고객(또는 차량)의 위치를 서비스를 제공하고자 하는 주체(서비스 사업자)에게 무선 통신망을 통해 전달하고, 서비스 주체는 위치 정보를 기반으로 고객이 원하는 서비스를 유무선 통신망을 통해 제공하는 것을 나타낸다.

종래에 개발된 유사 시스템 중 LBS 서비스라 할 수 있는 대표적인 것으로는 버스 배차 관제 및 버스 도착 예정을 안내하는 서비스가 있다. 이러한 서비스를 제공하기 위하여 버스 노선 상의 차량 위치를 측정 및 확인할 수 있는 방법은 크게, GPS 위성으로부터 송신된 차량의 위치 좌표값을 받아 실시간으로 위치를 파악하여 이를 무선으로 전송하는 방식(이하, GPS 방식이라고 명명함), 노변에 설치된 시설물(보기;비컨(beacon), DSRC)을 사용하여 버스가 해당 시설물에 인접하였을 때 버스의 위치를 확인한 후 해당 정보를 유선으로 센터에 전송하는 방식(이하, 노변 시설물 설치 방식이라고 명명함)으로 나눌 수 있다.

GPS(global positioning system) 방식을 이용하여 버스의 위치를 확인하기 위해서는, 먼저, 버스내에 GPS 위치 정보를 수신할 수 있는 장치와 데이터를 송신할 수 있는 무선 모뎀, 데이터를 처리할 수 있는 CPU와 메모리 등의 장치를 포함한 단말기를 설치한다. 단말기는 GPS 위성으로부터 정해진 좌표계에 맞춰 송신되는 좌표 데이터를 수신하고, 이를 무선 모뎀을 통해 정해진 규격에 따라 처리한 후 데이터 전송 주기에 따라 센터로 전송한다. 센터는 전송된 버스의 좌표 데이터를 지도와 매칭시켜 해당 노선의 버스들간의 상대적인 위치를 확인함으로써, 위치 확인을 완료한다.

그러나, 위에 기술된 바와 같이 수신된 좌표 데이터를 일정한 보정 및 필터링 과정 없이 그대로 송신할 경우에는, GPS 위성으로부터 수신되는 오차에 의하여 정확한 위치 확인이 이루어지지 않는다. 예를 들어, 도로가 나란히 조밀하게 존재하는 경우, 해당 버스가 어떠한 도로를 주행하였는지를 정확하게 파악하는 것이 어렵다. 또한, 버스가 정류장에 정차했을 경우, 일반적인 GPS의 오차 범위안에서는 정류장에서의 정차 여부가 확인되지만, 고층 건물이 많은 도심에서는 GPS 위성 신호가 고층 건물에 반사되어 발생되는 다반사(multi-path) 에러에 의해 정확한 위치 확인이 이루어지지 않는다.

이외에도, 배차 관제 및 버스 도착 안내 서비스를 제공하기 위해서는 차량의 실제 배차 운행 순서를 알아야 하는데, 위에 기술된 바와 같이 단순히 좌표값만을 센터로 전송하는 경우에는, 해당 도로 구간에서 차량이 상행(보기: 반환점 → 차고지) 상태인지 아니면 하행(차고지→반환점) 상태인지를 구분할 수가 없다. 이를 위하여, 해당 차량이 이전에 전송한 좌표값을 저장하였다가 현재 수신된 좌표값을 비교하여 차량의 주행 방향을 파악하는 방법이 사용될 수 있으나, 이러한 방법은 버스 노선이 운행하는 도로 구간이 복잡하거나 엇갈려 있는 경우에는 적용하기 힘든 문제점이 있다.

한편, 일반적인 버스 배차 관제 시스템은 한 노선에 배차된 버스들의 전체 노선 연장 및 평균 통행 속도를 기준으로 배차 간격을 결정한 후, 차량의 배차 순서(운행 순서)를 결정한다. 첫차가 운행 시작 시간에 차고지를 출발함으로서 실제적인 운행이 시작되고, 버스가 전체 운행구간을 평균 통행 속도를 유지하면서 주행하여 차고지에 들어오면 차량의 정상적인 운행이 이루어지게 된다.

그러나, 실제 도심부를 운행하는 버스의 경우, 오전/오후 첨두 시간에 발생하는 극심한 도로 정체로 인하여 차량들은 평균 통행 속도 이하로 운행하게 되고, 이에 따라 차량간의 배차간격이 지킬 수 없게 된다.

배차 간격이 지켜지지 않으면, 버스에서는 한 노선의 버스들이 부분적으로 군집운행을 하게 됨으로써, 승객이 동일 노선을 주행하는 다른 회사의 버스를 탑승하게 됨으로써, 버스 회사의 수익이 감소하게 된다. 또한 승객의 입장에서는 버스를 타기 위한 대기시간이 증가하게 되고, 이에 따라 버스의 서비스 질은 급격히 떨어지게 된다.

이러한 도심부의 도로 정체로 인해 발생되는 배차 간격 미준수의 문제를 해결하고자 하기 위해서는, 도심 정체 지역이 아닌 지역을 운행하고 있는 차량들에게 정체 지역에 있는 차량들의 정보를 통보하여, 비정체 지역의 차량들이 배차 간격을 준수할 수 있도록 하여야 한다. 이 경우에는 주기적으로 차량들의 위치를 파악하여 각 차량들이 운행 속도를 조절할 수 있도록 정체 정보를 각 차량들에게 통보해 주어야 한다. 즉, 도로 정체 상황에 맞도록 적절하게 배차 간격을 조정해 주어야 한다.

이와 같이 한 노선을 운행하는 버스들의 운행 간격을 이상적으로 조절하기 위해서는, 모든 버스들이 동시에 차량 위치를 송신하고, 센터나 서버에서는 차량의 위치를 토대로 배차 간격을 계산한 후 각 차량들에게 운행속도를 높여야 하는지, 낮춰야 하는지를 통보해 주어야 한다.

그러나 이러한 방식은 한 노선에 적용하는 것은 가능할 수 있으나, 서울시와 같은 대도시의 차량 밀집 지역에서는 모든 버스들이 데이터를 전송하기 위해 동시에 무선망(기지국)에 접속하는 것이 불가능하여 현실적으로 적용할 수 없는 문제점이 있다.

또한, LBS 서비스 시스템 중에서, 버스를 타기 위해 대기하고 있는 승객에게 자신이 타고자 하는 버스가 현재 어디 있으며, 언제 도착할 지를 알려주는 버스 도착 예정 안내 시스템이 있다.

버스 도착 예정 시간을 정확하게 알려주기 위해서는 버스 노선을 단위 구간으로 구분하고 가장 최근에 단위 구간을 통과한 버스의 통과 시간을 알아내는 것이 가장 중요하다. 또한 동일한 단위 구간을 운행하는 버스라면, 다른 노선의 버스라도 최근에 동일 단위구간을 통과한 통과 시간을 취득하여 활용하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 가장 최근에 수집된 정보일수록 교통류(차량의 이동이 영향을 받는 것을 말하며, 또는 단속류 라고도 함)의 변화가 가장 적게 일어나는 것이라 간주할 수 있기 때문에, 이를 그대로 제공하거나 도착 예정 시간을 추정하기 위한 기본 자료로 활용하는 것이 바람직하다.

이를 위해서는 GPS를 이용한 차량 위치 추적 방법을 이용하여 각 차량의 위치를 개별적으로 전송하여야 한다. 따라서, 정해진 위치에서 반드시 차량들이 정보를 송신해야만 이전 위치에서 보내진 시간과 현재 위치에서 보내진 시간차를 이용해 단위 구간의 정보를 얻을 수 있다.

예를 들어 각 정류장을 버스들이 통과할 때, 각 버스들이 통과 시간을 센터로 전송하게 되면, 센터에서는 각 정류장에서 올라온 차량의 위치 정보를 토대로 현재 운행중인 배차 순서와 배차 간격을 알아낼 수 있고, 이전 정류장과의 시간차를 이용해 해당 차량이 이전 정류장에서 본 정류장까지 주행하는데 걸린 통행 시간을 알아낼 수 있는 것이다.

그러나 정류장을 위치 전송을 하는 곳으로 고정한 경우에는, 각 버스에 장착된 단말기에서 현재의 위치가 정류장인가를 먼저 판단한 다음에 정류장인 경우, 해당 정류장 번호와 통과 시간을 센터로 전송해야 한다. 즉, 단말기에 해당 노선의 버스가 통과하는 정류장의 위치(좌표)값들이 미리 저장되어 있어야 한다.

그러나 도시 구조의 변화와 기타 다른 요인에 의해 버스의 노선이 변경되는 경우, 단말기마다 버스 노선 및 정류장 위치값을 모두 교체해 주어야 하는 문제점이 있다.

또한, 위에서 언급한 단위 구간을 2개 이상의 노선으로 확대하여 동일하게 적용하기 위해서는, 2개 이상의 노선을 운행하는 차량에 장착된 단말기에는 위치 전송 지점과 해당 위치의 식별자가 동일하므로, 해당 위치값을 생성하는 단계에서 함께 생성되어야 한다. 즉,교차로 A에서 교차로 B까지로 구성된 도로 구간을 경유하는 2개의 노선은 A에서 B까지 구간 사이에 포인트 위치와 공통 식별자가 동일해야 한다.

한편, 도심부의 간선도로는 교차로에 설치된 신호등에 의해 차량의 이동이 영향을 받는 교통류라는 특성을 가지고 있다. 이것은 차량의 이동이 신호에 의해 영향을 받기 때문에 단위 구간의 통행시간에 영향을 미치는 가장 중요한 요인이다. 즉, 동일 시간대의 교통류 조건이라 하더라도, 적색 신호에 차량이 대기했을 경우와 녹색신호로 통과했을 경우에는 신호 대기 시간 만큼 통행 시간의 차이가 발생할 수 있다. 그러므로, 위치 전송 지점을 적절하게 잡지 못하면, 버스 도착 예정 시간을 추정해 내는데 신호에 의한 오차를 제거할 수 없는 문제점이 있다.

예를 들어 정류장을 위치 전송 위치로 잡을 경우, 2대의 차량이 1분간격으로 정류장을 통과하였을 경우, 이전 정류장에서 금번 정류장 사이에 교차로가 존재하는 경우, 선두 차량은 신호를 받아 그대로 통과하고 후속 차량이 신호에 걸리게 되면, 동일 시간대, 동일 교통류 하에서도 2대의 차량의 이번 정류장-금번 정류장의 통행시간은 다르게 되는 문제점이 발생한다.

그러므로, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 위에 기술된 바와 같이 LBS 서비스시에 발생되는 종래의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 차량의 정확한 위치를 추적하여 정확하고 신뢰성 있는 LBS 서비스를 제공하고자 하는데 있다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 차량이 주행하는 노선에서 차량이 위치 정보를 전송하는 지점을 적절하게 선정하여, 차량의 주행 상태, 차량간의 간격을 정확하게 판별 및 제어하는데 있다.

이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 차량 위치 추적 방법은, 무선 네트워크를 통하여 정해진 노선을 따라 이동하는 차량에 장착된 단말기와 통신하여 상기 차량의 위치를 추적하는 시스템의 차량 위치 추적 방법으로서, a) 상기 노선에 대한 정보를 생성하는 단계; b) 상기 생성된 노선 정보를 상기 단말기로 제공하는 단계; c) 상기 무선 네트워크를 통하여 상기 노선 정보를 제공받은 단말기로부터 제공되는 탐색 정보와, 상기 노선 정보를 토대로 상기 차량의 위치를 측정하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 a) 단계는, 차량이 주행하는 노선을 설정 간격을 두고 분할하여 각각 인덱스 포인트를 선정하는 단계; 설정 방향을 따라 상기 인덱스 포인트들에 대하여 순차적으로 값이 증가되는 식별자를 부여하고, 상기 인덱스 포인트들을 포함하는 노선 정보를 생성하는 단계를 포함한다.

이 때, 상기 인덱스 포인트는 상기 식별자와 함께 설정 좌표계로 정의된 경도 및 위도의 좌표를 포함하고, 상기 설정 방향은 차량의 차고지→반환점→차고지에 해당하는 방향인 것이 바람직하다.

또한, 상기 a) 단계는 상기 노선 상에서 차량이 정차하는 정류장 및 반환점에 해당하는 지점을 인덱스 포인트로 선정하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 이 경우, 상기 노선 정보는 상기 노선을 분할하여 선정된 인덱스 포인트 리스트, 상기 정류장 인덱스 포인트 리스트, 반환점 포인트, 시점 노드 포인트 리스트를 포함한다.

이외에도, 상기 a) 단계는 상기 노선에 대하여 선정된 인덱스 포인트들을 토대로 단위 구간을 설정하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 이 때, 상기 단위 구간은 정류장-정류장, 정류장-시점노드, 시점노드-정류장, 시점노드-시점노드 중 하나의 형태로 이루어진다.

한편, 본 발명의 특징에 따른 차량 위치 추적 방법은, d) 상기 노선 정보를 제공받은 단말기가 GPS 위성으로부터 제공받은 GPS 좌표값을 상기 노선 정보에 포함된 인덱스 포인트로 환산하는 단계; e) 상기 단말기가 상기 인덱스 포인트와 해당 위치를 차량이 통과한 시간을 포함하는 탐색 정보를 상기 시스템으로 전송하는 단계를 더 포함한다.

여기서, 상기 d) 단계는 상기 단말기가 다수의 GPS 위성으로부터 GSP 좌표 정보를 수신받는 단계; 상기 GPS 좌표 정보와 상기 시스템으로부터 제공받은 노선 정보에 포함된 인덱스 포인트들의 좌표간의 거리를 토대로, 상기 GPS 좌표와의 거리가 가장 가까운 인덱스 포인트를 선택하는 단계; 상기 단말기가 선택된 최인접 인덱스 포인트와 상기 최인접 인덱스 포인트를 탐색한 시간을 저장하는 단계를 포함하고, 상기 e) 단계는 상기 최인접 인덱스 포인트와 탐색 시간을 포함하는 탐색 정보를 상기 시스템으로 전송하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 d) 단계는 상기 단말기가 상기 설정된 최인접 인덱스 포인트의 식별자인 제1 식별자와 이전에 시스템으로 전송한 최인접 인덱스 포인트의 식별자인 제2 식별자를 비교하여 차량이 역주행 상태인지를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 이 때, 상기 제1 식별자가 상기 제2 식별자보다 크거나 같으면 상기 차량이 설정 방향으로 정상 주행하고 있는 것으로 판단한다.

또한, 상기 d) 단계는 상기 단말기가 상기 노선 정보에 포함된 반환점 인덱스 포인트의 식별자와 상기 설정된 최인접 인덱스 포인트의 식별자와의 차이인 제1 차이값과, 상기 반환점 인덱스 포인트의 식별자와 이전에 전송한 최인접 덱스 포인트의 식별자와의 차이인 제2 차이값을 비교하여, 차량의 진행 방향과 반대 방향에 있는 인덱스 포인트가 최인접 인덱스 포인트로 잘못 선정되었는지를 판단하는 단계; 상기 제1 차이값과 제2 차이값의 부호가 동일하지 않은 경우에, 상기 이전에 송신한 최인접 인덱스 포인트와 현재 설정된 최인접 인덱스 포인트 사이에 반환점 인덱스 포인트가 위치되는지를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 때, 상기 e) 단계는, 상기 제1 차이값과 제2 차이값의 부호가 동일하거나, 상기 이전에 송신한 최인접 인덱스 포인트와 현재 설정된 최인접 인덱스 포인트 사이에 반환점 인덱스 포인트가 위치된 경우에, 상기 현재 설정된 최인접 인덱스 포인트와 탐색 시간을 상기 시스템으로 전송하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 제1 차이값과 제2 차이값의 부호가 동일하지 않고, 상기 이전에 송신한 최인접 인덱스 포인트와 현재 설정된 최인접 인덱스 포인트 사이에 반환점 인덱스 포인트가 위치되지 않은 경우에는 상기 현재 최인접 인덱스 포인트를 탐색 대상 포인트에서 삭제 처리하고 상기 a ) 단계로 복귀하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 e) 단계는, 상기 최인접 인덱스 포인트가 단위 구간에 해당하는 인덱스 포인트인 경우에 상기 탐색 정보를 상기 시스템으로 전송하거나, 이전에 탐색 정보를 전송한 시점으로부터 현재 시점이 정보 전송 주기에 해당되면 탐색 정보를 상기 시스템으로 전송한다.

한편, 상기 c) 단계는, 상기 단말기로부터 전송된 탐색 정보에 포함된 인덱스 포인트에서의 탐색 시간인 차량 통과 시간과, 상기 인덱스 포인트를 이전에 앞 차량이 통과한 시간과의 차이인 차량 간격 시간을 산출하는 단계; 및 상기 탐색 정보를 토대로 단위 구간 통행 시간을, Tp-1, p = tp - tp-1( Tp-1, p : 차량이 통과한 이전 인덱스 포인트에 해당하는 위치(p-1)에서 현재 차량이 통과한 인덱스 포인트에 해당하는 위치(p)까지의 단위 구간의 통행 시간, tp : 차량이 현재 인덱스 포인트에 해당하는 위치(p)를 통과한 시간, tp-1 :차량이 이전 인덱스 포인트에 해당하는 위치(p-1)를 통과한 시간)의 조건에 따라 산출하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명의 다른 특징에 따른 차량 위치 추적 시스템은, 무선 네트워크를 통하여 정해진 노선을 따라 이동하는 차량에 장착된 단말기와 통신하여 상기 차량의 위치를 추적하는 시스템으로, 상기 노선에 대한 정보를 생성하는 노선 정보 생성부, 상기 생성된 노선 정보를 상기 단말기로 제공하는 정보 제공부, 상기 무선 네트워크를 통하여 상기 노선 정보를 제공받은 단말기로부터 제공되는 탐색 정보와, 상기 노선 정보를 토대로 상기 차량의 위치를 측정하는 위치 측정부를 포함하는 처리 서버; 상기 생성된 노선 정보가 저장되는 제1 데이터베이스, 상기 탐색 정보 및 차량의 위치 정보가 저장되는 제2 데이터베이스를 포함하는 데이터베이스 서버를 포함하고, 상기 노선 정보는 상기 차량이 주행하는 노선을 일정 간격을 두고 분할하여 선정되는 다수의 인덱스 포인트를 포함하며, 상기 인덱스 포인트들은 설정 방향을 따라 순차적으로 부여된 식별자, 설정 좌표계로 정의된 경도 및 위도의 좌표를 포함한다.

여기서, 상기 노선 정보는 상기 인덱스 포인트 리스트 이외에, 정류장 인덱스 포인트 리스트, 반환점 포인트, 시점 노드 포인트 리스트를 더 포함한다.

한편, 상기 단말기는 상기 처리 서버로부터 제공되는 노선 정보가 저장되는 메모리; 다수의 GPS 위성으로부터 차량의 GPS 좌표 정보를 제공받는 GPS 수신부; 무선 네트워크를 통하여 상기 처리 서버와 통신하는 통신부; 및 상기 GPS 좌표 정보와 메모리에 저장된 노선 정보를 토대로 차량의 위치를 탐색하고, 그에 해당하는 탐색 정보를 상기 통신부로 제공하여 상기 처리 서버로 제공되도록 하는 제어부를 포함할 수 있다.

이 때, 상기 제어부는, 상기 GPS 좌표 정보와 메모리에 저장된 노선 정보를 토대로 차량이 통과하는 소정 위치의 인덱스 포인트를 탐색 및 결정하는 인덱스 포인트 결정부; 상기 차량이 해당 노선을 상행 또는 하행 방향으로 주행하고 있는지를 판단하는 주행 상태 판별부; 차량의 주행 방향에 따라 상기 인덱스 포인트 결정부에서 찾은 인덱스 포인트와, 상기 인덱스 포인트를 탐색한 시간을 포함하는 탐색 정보를 상기 통신부로 제공하여 상기 처리 서버로 제공되도록 하고, 상기 통신부를 통하여 상기 처리 서버로부터 제공되는 정보를 처리하여 상기 메모리에 저장하는 정보 처리부를 포함한다.

이러한 특징을 가지는 차량 위치 추적 시스템에서, 상기 처리 서버는 상기 단말기로부터 전송된 탐색 정보와 상기 제2 데이터베이스에 저장되어 있던 탐색 정보를 토대로 차량 간격 시간 및, 단위 구간 통행 시간을 산출하여 상기 제2 데이터베이스에 위치 정보로서 저장한다.

이외에도, 상기 차량 위치 추적 시스템은, 상기 데이터베이스서버에 저장된 정보를 토대로 각 차량의 운행 기록을 관리하고, 각 차량의 배차 간격을 제어하는 배차 관제 서버; 및 상기 데이터베이스 서버에 저장된 정보를 토대로 각 차량이 정류장에 도착할 예정 시간을 산출하여 안내하는 도착 안내 서버를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 특징에 따른 단말기는, 정해진 노선을 따라 이동하는 차량에 장착되어 있으며, 무선 네트워크를 통하여 다수의 GPS 위성 및 차량 위치 추적 시스템과 연결되어 있는 단말기로서, 상기 차량 위치 추적 시스템으로부터 제공되는 노선 정보--여기서, 노선 정보는 상기 차량이 주행하는 노선을 일정 간격을 두고 분할하여 선정되는 다수의 인덱스 포인트를 포함하며, 상기 인덱스 포인트들은 설정 방향을 따라 순차적으로 부여된 식별자, 설정 좌표계로 정의된 경도 및 위도의 좌표를 포함함--가 저장되는 메모리; 다수의 GPS 위성으로부터 차량의 GPS 좌표 정보를 제공받는 GPS 수신부; 무선 네트워크를 통하여 상기 차량 위치 추적 시스템과 통신하는 통신부; 및 상기 GPS 좌표 정보와 메모리에 저장된 노선 정보를 토대로 차량의 위치를 탐색하고, 그에 해당하는 탐색 정보를 상기 통신부로 제공하여 상기 차량 위치 추적 시스템으로 제공되도록 하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 GPS 좌표 정보와 메모리에 저장된 노선 정보를 토대로 차량이 통과하는 소정 위치의 인덱스 포인트를 탐색 및 결정하는 인덱스 포인트 결정부; 상기 차량이 해당 노선을 상행 또는 하행 방향으로 주행하고 있는지를 판단하는 주행 상태 판별부; 차량의 주행 방향에 따라 상기 인덱스 포인트 결정부에서 찾은 인덱스 포인트와, 상기 인덱스 포인트를 탐색한 시간을 포함하는 탐색 정보를 상기 통신부로 제공하여 상기 차량 위치 추적 시스템으로 제공되도록 하고, 상기 통신부를 통하여 상기 차량 위치 추적 시스템으로부터 제공되는 정보를 처리하여 상기 메모리에 저장하는 정보 처리부를 포함한다.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명에서는 차량의 위치를 정확하게 추적하여 배차 관제, 도착 안내 서비스 등의 LBS 서비스를 제공하고자 한다.

도 1에 본 발명의 실시예에 따른 위치 추적 및 그에 따른 배차 관제, 그리고 도착 안내 서비스를 제공하는 시스템의 개념이 개략적으로 도시되어 있다.

본 발명의 실시예에서는 첨부한 도 1에 도시되어 있듯이, 각 차량 얘를 들어, 버스에 장착된 단말기로부터 제공되는 정보를 토대로 처리 서버에서 해당 차량의 위치를 정확하게 측정하고, 측정된 차량들의 위치를 토대로 배차 관제 서버가 차량의 배차 간격을 제어하며, 도착 안내 서버가 차량의 도착 예정 시간을 산출하여 그 정보를 제공합니다.

특히, 본 발명에서는 교통류 도로에서의 신호에 의한 통행 시간 차이에 의한 오차를 제거하고, 차량이 주행하는 도로의 상행/하행 여부를 구분하며, 무선망을 이용하여 차량의 노선 및 정류장 위치 정보값을 용이하게 갱신할 수 있도록 한다.

이를 위하여, 본 발명에서는 차량의 위치 확인을 위하여 각 노선에 대하여 인덱스 포인트(Index point)를 설정한다.

인덱스 포인트는, 차량이 경유하는 도로 상의 특정 지점을 LBS 서비스를 위하여 지정해 놓은 지점을 나타낸다. 본 발명의 실시예에서 인덱스 포인트는 다음과 같은 특징을 가진다.

첫째, 각 인덱스 포인트에는 차량이 주행하는 노선 상에서의 상대적인 위치를 구별하기 위하여, 식별자(이하, "ID"라 명명함)가 부여되어 있다. 즉, 차량의 차고지 → 반환점 → 차고지 방향으로 노선 상에서 인덱스 포인트가 각각 지정되며, 각 인덱스 포인트별로 상대적 위치를 구별하기 위한 ID가 순차적으로 부여된다.

둘째, 각 인덱스 포인트는 ID와 함께 공통 좌표계(예: WGS84)로 정의된 경도, 위도의 좌표를 가진다.

셋째, 각 인덱스 포인트는 서로 다른 노선들이 공통으로 사용하는 공통 식별자(이하, "GID"라 명명함)를 가진다. GID는 차량 도착 예정 안내 서비스를 위한 단위 구간을 구성할 때 사용된다.

먼저, 이러한 특징을 가지는 인덱스 포인트를 선정하고 생성하는 방법에 대하여 설명한다.

인덱스 포인트를 생성하는 목적은 기본적으로 전체 노선 구간 중 차량이 어디에 위치하는가를 상대적으로 알려주기 위한 것이며, 추가적으로 배차 간격 계산 및 도착 안내를 위한 단위 구간의 통행 시간 추정시 단속류도로에서 신호에 의해 발생되는 통행 시간의 오차를 줄이기 위한 것이다.

인덱스 포인트의 위치를 선정하는 기준은, 전체 노선 상에서의 상대적인 위치를 단순한 식별자만으로 손쉽게 확인하기 위해서, 전체 노선 상에서 균등한 간격을 두고 인덱스 포인트를 선정하고, 각 인덱스 포인트에 대하여 차고지 → 반환점 → 차고지 방향으로 순차적으로 식별자를 부여한다.

그리고, 도착 예정 안내 서비스를 위하여, 차량의 승객이 승하차하기 위해 정차하는 정류장에 인덱스 포인트를 선정하고, 또한, 통행 시간의 오차 감소를 위하여 교차로에 인덱스 포인트를 선정한다. 도 2에 본 발명의 실시예에 따라 한 노선에 대하여 인덱스 포인트를 선정한 예가 도시되어 있다.

인덱스 포인트를 생성하는 과정에서 고려해야 할 사항은 기본적으로 2가지이다. 첫 번째, 수신된 GPS 좌표와 비교하여 위치를 파악하기 위해서, 경위도 좌표값은 표준 좌표계(WGS84)상에서 정확한 위치를 가지고 있어야 하며, 두 번째 서로 다른 버스 노선에서 동시에 동일하게 사용되어야 한다.

이러한 두 가지 사항을 고려하여, 본 발명의 실시예에서는 차량 항법용 지도의 도로 중심선 데이터를 활용하여 인덱스 포인트를 생성한다. 차량항법용 지도는 도로 측량을 통해 제작된 것이다. 그러나 본 발명은 이것에 한정되지 않고 다른 지도를 토대로 인덱스 포인트를 생성할 수 있다.

차량 항법용 지도를 토대로, 도로 중심선 데이터를 분할하여 공통 식별자(GID)를 가진 인덱스 포인트를 중심선이 있는 모든 도로에 대하여 생성한다. 이 때 생성된 인덱스 포인트는 GID, 경도, 위도를 가지게 된다.

다음에, 각 차량에 장착되는 단말기에 인덱스 포인트를 탑재하기 위해서, 노선이 지나가는 도로 구간의 인덱스를 추출한 후, 차고지를 1번으로 하여 ID의 포인트를 1씩 증가시켜 가면서, 차고지에서 반환점을 돌아 다시 차고지까지 각각의 인덱스 포인트에 ID 즉, 번호를 부여한다. 이에 따라 인덱스 포인트는 다음 표1과 같은 데이터를 가지게 된다.

항 목	데이터 형식
ID	정 수
GID	정 수
경도(X 좌표)	도분초
위도(Y 좌표)	도분초

이러한 인덱스 포인트 위치 선정과, 데이터 가공 방법을 토대로 인덱스 포인트 생성 방법을 도식화하면 도 3 및 도 4와 같다. 도 3 및 도 4에 본 발명의 실시예에 따른 인덱스 포인트 생성 과정이 순차적으로 도시되어 있다.

예를 들어, 도 3의 (a)에서와 같이, 두 개의 노드를 연결하고 두 개의 노드 사이에 버스 정류장이 위치되어 있는 링크가 있다고 하자. 이러한 링크 데이터를 2개 복사한 다음에, 상기 링크를 기준으로 시작 노드를 서로 달리하는 복사된 두 개의 링크를 좌우에 각각 위치시킨다(도 3의 (b)). 이 때, 중심에 위치한 링크(도로 중심선)에 대하여 도로차선수에 비례하여 거리를 두고 복사한 링크를 각각 배치한다.

복사된 하나의 링크의 시작 노드를 기준으로 한 다음에, 기준이 되는 시작 노드에서부터 반대쪽 노드 방향으로 일정 간격(보기:50M)으로 링크를 분할하여 인덱스 포인트를 생성한다(도 3의 (c)). 이 때, 마지막으로 선정되는 인덱스 포인트와 종료 노드간의 거리가 소정 거리(보기:75M) 이하인 경우에는 인덱스 포인트를 생성하지 않는다. 그리고, 여기서 링크를 구성하는 양 끝단의 노드는 도로 교차점인 것이 바람직하다.

다음에, 생성된 인덱스 포인트에 GID를 링크 ID와 방향을 포함하여 생성된 순서대로 부여한다(도 3의 (d))). GID는 링크 ID + 방향 + 생성 순서 형태로 부여한다. 여기서, 방향값은 예를 들어 기존 링크의 방향과 동일하면 "1"이 부여되고, 반대 방향이면 "0"이 부여된다.

위의 인덱스 포인트를 생성하는 과정을 노선에 대하여 적용한 예가 도 4에 도시되어 있다.

도 3에서와 같이, 인덱스 포인트가 생성되고 그에 따른 포인트 데이터가 생성된 다음에(도 4의 (a)), 이러한 다수의 인덱스 포인트 중에서 하나의 노선 상에 위치되는 인덱스 포인트를 추출한다. 그리고 추출된 인덱스 포인트에 도 4의 (b)와 같이, 순차적으로 번호를 부여한다.

이러한 노선 상의 인덱스 포인트 리스트 이외에, 차량의 정확한 위치 확인 및 배차 관제 서비스를 위해서 각 인덱스 포인트들이 가지고 있는 속성 중 반환점, 정류장, 시점 노드에 해당하는 인덱스 포인트의 번호 리스트를 구성하여 사용한다. 여기서, 정류장, 시점 노드 포인트 리스트는 반드시 배차 관제 및 도착안내 서비스를 위해, 차량이 해당 지점 통과시에 위치 정보와 통과 시간 정보를 전송해야 하는 위치이다.

반환점 인덱스 포인트 ID로 하행의 첫 번째 인덱스 포인트 번호가 설정된다. 반환점 인덱스 포인트 ID를 토대로 상행 및 하행을 구분할 수 있으므로, 배차 관제에서 사용자가 차량의 운행 현황을 용이하게 파악할 수 있다.

정류장 인덱스 포인트 ID 리스트는, 인덱스 포인트 생성 과정에서 정류장 위치를 이용하여 링크를 분할한 후 발생된 인덱스 포인트 중에서 해당 노선에 포함된 인덱스 포인트들의 ID들이다. 배차 관제 서비스를 위하여 앞차와의 간격을 시스템으로부터 받아 운행에 참조하기 위해서는 차량이 정차하게 되는 정류장에서는 그 위치 정보 즉, 정류장 인덱스 포인트 ID를 전송해야 한다.

시점 노드 인덱스 포인트 ID 리스트는, 인덱스 생성시 시작 노드로 생성된 인덱스 포인트 중에서 해당 노선에 포함된 인덱스 포인트들의 ID들이다. 차량이 교차로에서 발생하는 신호에 의한 영향을 줄이기 위해 정류장에서부터 교차로 사이의 배차 간격 및 통행 시간을 산출하는 기본 단위로 시점 노드 인덱스 포인트 ID 리스트가 사용된다.

본 발명의 실시예에 따른 이러한 인덱스 포인트 리스트, 이러한 인덱스 포인트에서 선정된 반환점 인덱스 포인트 ID, 정류장 인덱스 포인트 ID 리스트, 시점 노드 인덱스 포인트 ID 리스트를 토대로 각 차량에 장착된 단말기가 차량의 운행 정보(위치 정보)를 송신하게 되면, 이러한 운행 정보를 토대로 배차 관제, 도착 안내 서비스 등을 제공한다.

그리고, 이러한 인덱스 포인트 리스트 정보를 토대로 노선에 대하여 단위 구간을 정류장-정류장, 정류장-시점노드, 시점노드-정류장, 시점노드-시점노드와 같이 4가지 유형으로 나눈다. 도 5에 4가지 유형을 토대로 노선을 단위 구간으로 나눈 예가 도시되어 있다.

한편, 인덱스 포인트 리스트 중에서, 링크 분할되어 생성된 인덱스 포인트는 차량의 현재 위치 확인에 사용되며, 추가적으로 버스 도착 예정 안내 서비스에서 해당 정류장에 가장 먼저 도착할 근접 차량 검색하는데 기초 자료로 활용된다.

다음에는 이러한 본 발명의 실시예에 따라 생성되는 인덱스 포인트들을 토대로 차량의 위치를 추적하고, 추적된 위치 정보를 토대로 LBS 서비스를 제공하는 시스템 및 그 동작에 대하여 설명한다.

도 5에 본 발명의 실시예에 따른 차량 위치 추적 시스템의 구조가 도시되어 있다.

첨부한 도 5에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 차량 위치 추적 시스템은, 다수의 GPS 위성(10)으로부터 정보를 제공받는 다수의 단말기(20)와 무선 네트워크(30)를 통하여 연결되어 있으며, 처리 서버(41), 데이터베이스 서버(42), 데이터 송수신 서버(45)를 포함한다. 이외에도 배차 관제 서버(43) 및 도착 안내 서버(44)를 더 포함한다.

보다 구체적으로, 처리 서버(41)는 차량의 모든 노선별로 노선 정보를 생성하고 이를 데이터베이스 서버(42)에 저장한 다음에, 노선 정보와 차량에 장착된 단말기(20)로부터 제공되는 위치 정보를 토대로 차량의 위치를 측정한다. 이를 위하여 처리 서버(41)는 단말기에 포함될 노선 정보(여기서, 노선 정보는 위에 기술된 방법에 따라 생성된 인덱스 포인트 리스트, 정류장 포인트 리스트, 시점 노드 포인트 리스트, 반환점 ID 등을 포함한다.)을 생성하는 노선 정보 생성부(411), 생성된 노선 정보를 단말기가 받을 수 있는 형태로 가공하는 정보 가공부(412), 노선 정보와 단말기(20)로부터 제공되는 위치 정보를 토대로 차량의 위치를 측정하는 위치 측정부(413)를 포함한다. 노선 정보를 생성하는 과정은 위에 기술되어 있으므로, 이하에서는 상세한 설명을 생략한다.

여기서, 각 구성 요소(411∼413)들은 처리 서버(41)내에서 동작되도록 도시되었으나, 이에 한정되지 않고 각각 독립적인 서버로서 구현되어 해당 기능을 처리할 수도 있다. 또한 설명의 편의를 위하여 각 부의 기능을 분리하였으나, 반드시 위의 분리된 상태에 한정되지는 않는다.

처리 서버(41)에 의하여 생성 및 처리된 각종 정보가 저장되는 데이터베이스 서버(42)는 처리 서버(41)에 의하여 생성된 노선별 노선 정보를 저장하는 노선 정보 데이터베이스(421), 차량의 현재 위치 정보가 저장되는 위치 정보 데이터베이스(422)를 포함한다.

여기서 노선 정보 데이터베이스(421)에는 예를 들어, 노선별로 주행하는 차량 정보, 해당 차량의 단말기 정보, 각 노선의 인덱스 포인트 리스트, 정류장 포인트 리스트, 시점 노드 포인트 리스트, 반환점 ID 가 저장되어 있다.

위치 정보 데이터베이스(422)에는 예를 들어, 단말기로부터 제공된 정보, 처리 서버에서 산출한 차량 위치 정보(단위 구간 통행 시간 정보 등)가 저장되어 있다.

그리고, 배차 관제 서버(43)는 데이터베이스 서버(42)에 저장된 정보를 토대로 각 차량의 운행 기록을 관리하고, 각 차량의 배차 간격을 제어한다.

도착 안내 서버(44)는 데이터베이스 서버(42)에 저장된 정보(단위구간 통행시간 정보)를 토대로 각 차량이 정류장에 도착할 예정 시간을 산출하여 안내하는 서비스를 제공한다.

한편, 각 차량에 장착되는 단말기(20)는 처리 서버(41)로부터 제공되는 노선 정보를 토대로 소정 위치에서의 차량의 위치 정보를 측정하여 처리 서버(41)로 제공한다.

이를 위하여, 구체적으로 단말기(20)는 다수의 GPS 위성(10)으로부터 차량의 GPS 좌표 정보를 제공받는 GPS 수신부(21), 제어부(22), 처리 서버(41)로부터 제공되는 노선 정보 및 처리 서버(41)로 제공한 정보가 저장되는 메모리(23), 및 무선 네트워크(30)를 통하여 차량 위치 추적 시스템과 통신하는 통신부(24)를 포함한다.

여기서, 제어부(22)는 GPS 좌표와 메모리(23)에 저장된 노선 정보를 토대로 차량이 통과하는 소정 위치의 인덱스 포인트를 찾는 인덱스 포인트 결정부(221), 차량이 해당 노선을 상행 또는 하행 방향으로 주행하고 있는지를 판단하는 주행 상태 판별부(222), 차량이 통과하는 위치의 인덱스 포인트와 주행 방향 등을 토대로 위치 정보를 생성하여 처리 서버(41)로 제공하고, 처리 서버(41)로부터 제공되는 정보를 처리하여 메모리(23)에 저장하는 정보 처리부(223)를 포함한다. 여기서 정보 처리부(223)는 통신부(24)를 통하여 처리 서버(41)와 정보를 송수신한다. 이외에도, 단말기(20)는 차량 위치 추적 시스템(40)으로부터 제공되는 정보 예를 들어, 배차 관제 정보나 도착 예정 안내를 출력하는 장치(보기: 스피커, 표시 장치)를 더 포함할 수 있다.

한편, 통신부(24)는 무선 네트워크(20)를 통하여 데이터 송수신 서버(45)와 정보를 송수신하며, 이를 위하여, 단말기(20)와 데이터 송수신 서버(45) 사이에 무선 통신 서비스 시스템(도시하지 않음)이 위치되어 있다. 무선 통신 서비스 시스템은 무선 네트워크(20)를 통하여 제공되는 정보를 처리하여 데이터 송수신 서버(45)로 제공하거나, 데이터 송수신 서버(45)로부터 제공되는 정보를 처리하여 무선 네트워크(30)를 통하여 단말기(20)로 제공한다. 이러한 기술은 이미 공지된 기술임으로 여기서는 상세한 설명을 생략한다.

다음에는 이러한 구조로 이루어지는 차량 위치 추적 시스템을 토대로 차량의 위치를 측정 및 추적하는 동작에 대하여 구체적으로 설명한다.

먼저, 각 차량에 장착된 단말기(20)에서 차량의 위치 정보를 생성하는 과정에 대하여 설명한다.

각 차량의 단말기(20)는 처리 서버(41)로부터 위에 기술된 바와 같은 방법으로 각 노선에 대하여 생성한 노선 정보를 전송받아야 하며, 이에 따라 단말기(20)의 정보 처리부(223)는 통신부(24)를 통하여 전송되는 노선 정보를 처리하여 메모리(23)에 저장한다.

이와 같이 각 단말기(20)의 메모리(23)에 노선별 노선 정보가 저장되어 있는 상태에서, 다음과 같이 차량의 위치 측정을 수행한다.

도 7에 본 발명의 실시예에 따른 단말기에서의 차량 위치 측정 방법이 순차적으로 도시되어 있다.

각 차량에 장착된 단말기(20)는 정해진 인덱스 포인트에서 차량의 통과 시간을 포함하는 정보를 송신하며, 위치 확인을 위해 정해진 시간 주기에 따라 정보를 송신한다.

첨부한 도 7에 도시되어 있듯이, 각 차량의 단말기(20) 내부에 장착된 GPS 수신부(21)는 다수의 GPS 위성(10)으로부터 GSP 좌표 정보를 수신받아 제어부(22)로 제공한다(S100). GPS 좌표 정보는 위성이 정보를 전송한 시간(시,분,초), 위치 정보(위도,경도), 날짜(년,월,일), 속도, 방향, 위성수 등의 데이터를 포함한다.

제어부(22)는 GPS 수신부(21)로부터 제공된 GPS 좌표 정보를 토대로 정보를 송신한 GPS 위성 개수가 설정수(보기:3개) 이하인 경우에는 위치의 정확도가 떨어지므로 다음 단계로 진행하지 않고 GPS 좌표 정보 수신 단계(S100)에서 계속하여 GPS 위성(10)으로부터 정보를 수신한다.

한편, 설정 개수 이상의 GPS 위성(10)으로부터 GPS 좌표 정보가 전송된 경우에, 제어부(22)의 인덱스 포인트 결정부(221)는 GPS 좌표 정보와 메모리(23)에 저장된 해당 노선의 인덱스 포인트들의 좌표간의 거리를 토대로 인덱스 포인트를 탐색 및 결정한다(S110). 즉, 인덱스 포인트 결정부(221)는 GPS 좌표 정보에 포함된 GPS의 위도, 경도 좌표와 인덱스 포인트들의 좌표간의 거리를 계산하여, 거리가 가장 가까운 인덱스 포인트(최인접 인덱스 포인트)를 선택한다.

이 때, 단말기 동작 후 초기 탐색시에는 전체 인덱스 포인트를 탐색대상으로 하고, 두 번째, 탐색시부터는 탐색 속도 향상을 위해 탐색 대상 인덱스 포인트를 제한하는 것이 바람직하다.

다음에, 인덱스 포인트 결정부(221)는 차량이 천재 지변이나 불가피한 사유로 인하여 노선이 경유하는 도로를 이탈하여 주행하게 되는 경우를 대비하여, 위의 탐색 단계(S110)에서 결정된 최인접 인덱스 포인트와 GPS 위성으로부터 수신된 좌표간의 거리가 이탈기준거리 이상 떨어져 있는지를 판단한다(S120).

최인접 인덱스 포인트와 GPS 위성으로부터 수신된 좌표간의 거리가 이탈 기준 거리 이상 떨어져 있는 경우, 해당 차량이 노선을 이탈한 것으로 간주하여 다음 단계로 진행하지 않고 처음 단계(S100)로 돌아간다. 여기서, 이탈 기준 거리는 경유도로의 최대 차로폭 및 지역적 GPS 오차(Multi-path error)를 고려하여 설정된다.

한편, 최인접 인덱스 포인트와 GPS 위성으로부터 수신된 좌표간의 거리가 이탈 기준 거리 이상 떨어지지 않은 경우에는, 탐색된 최인접 인덱스 포인트를 저장 및 전송 처리한다.

탐색된 인덱스 포인트를 저장하기 전에, 정보 처리부(223)는 메모리(23)에 이전에 송신한 인덱스 포인트가 없는 최초 탐색시에는 탐색된 최인접 인덱스 포인트와, 최인접 인덱스 포인트를 탐색하여 결정한 탐색 시간(해당 지점을 차량이 통과한 시간으로 사용됨)을 메모리(23)에 저장하고, 탐색 정보(최인접 인덱스 포인트, 탐색 시간 등)를 통신부(24)를 통하여 처리 서버(41)로 전송한다(S130∼S140). 통신부(24)를 통하여 송신되는 탐색 정보는 무선 네트워크(30)를 통하여 데이터 송수신 서버(45)로 제공되며, 데이터 송수신 서버(45)는 수신된 정보를 처리 서버(41)로 제공한다.

그러나, 위의 단계(S130)에서 메모리(23)에 이전에 송신한 인덱스 포인트가 있는 경우에는, 역주행방지 및 상하행 구분을 하기 위한 하기의 단계를 거친 다음에 전송 주기 또는 전송 조건에 따라 탐색 정보를 선택적으로 송신한다.

예를 들어, 도로 정체로 인하여 차량이 정차해 있을 경우, 고층 빌딩이 노변에 존재하는 구간에서는 GPS의 특성상 오차가 발생하여, 차량보다 뒤에 위치되는 고층 빌딩이 차량으로 오인될 수 있다. 이에 따라 차량이 주행한 방향보다 뒤에 위치한 지점의 인덱스 포인트가 최인접 인덱스 포인트로 탐색되어 마치 차량이 역주행한 것처럼 인식될 수 있다. 그러나 차량 중 버스는 정해진 정류장을 순차적으로 주행하는 특성이 있으므로 실제 차량이 역주행하는 일은 거의 없다.

따라서, 탐색 정보 전송시에는 현재 송신하고자 하는 인덱스 포인트의 ID가 이전에 송신한 인덱스 포인트의 ID보다 크거나 같은 것이 바람직하다.

이를 위하여, 주행 상태 판별부(222)는 인덱스 포인트 결정부(221)에서 제공되는 최인접 인덱스 포인트의 ID(이하, 현재 인덱스 포인트 ID라고 명명함)와 메모리(23)에 저장된 이전에 송신한 인덱스 포인트의 ID(이하, 이전 인덱스 포인트 ID라 명명함)를 비교하여(S150), 현재 인덱스 포인트 ID가 이전 인덱스 포인트 ID보다 크거나 같은 경우에만 다음 단계를 진행하고, 현재 인덱스 포인트 ID가 이전 인덱스 포인트 ID보다 작은 경우에는 다시 처음 단계(S100)로 돌아간다.

이와 같이, 현재 인덱스 포인트 ID가 이전 인덱스 포인트 ID보다 크거나 같아서 차량이 해당 방향으로 정상 주행하고 있는 경우에는, 차량의 주행 상태가 상행인지 아니면 하행인지를 판별한다(S160).

예를 들어, 위에 기술된 단계(S100∼S110)에서와 같이, GPS 좌표 정보에 포함된 GPS의 위도, 경도 좌표와 인덱스 포인트들의 좌표간의 거리를 기준으로 최인접 인덱스 포인트를 탐색하게 되면, 차량의 진행 방향과 반대 방향에 있는 인덱스 포인트가 최인접 인덱스 포인트로 탐색될 수 있다.

이런 경우를 방지하기 위하여, 주행 상태 판별부(222)는 메모리(23)에 저장된 해당 노선의 반환점 인덱스 포인트 ID와 탐색된 최인접 인덱스 포인트 ID 및 이전 인덱스 포인트 ID와의 차이를 계산한 다음에, 결과값이 이전 인덱스 포인트와 같은 방향(상행이면 양(+), 하행이면 음(-))인지 확인한다. 즉, 반환점 인덱스 포인트 ID와 이전 인덱스 포인트 ID와의 제1 차이값과, 반환점 인덱스 포인트 ID와 현재 인덱스 포인트 ID와의 제2 차이값이 모두 ‘+’또는 ‘-’로 동일 방향인 경우에만 현재 인덱스 포인트 ID가 최인접 인덱스 포인트인 것으로 판단한다.

그러나, 제1 차이값과 제2 차이값이 각각 '+', '-' 이거나 '-', '+'로서 서로 다른 부호를 가지는 경우에는, 이전에 단말기(20)가 정보를 송신한 다음에 반환점을 통과하여 차량이 방향이 바뀌게 되어서, 현재 인덱스 포인트 ID와 이전 인덱스 포인트 ID가 서로 다른 방향인 경우인지를 판단하기 위하여, 이전 인덱스 포인트와 현재 인덱스 포인트 사이에 반환점 인덱스 포인트가 위치되는지를 확인한다(S170).

이전 인덱스 포인트와 현재 인덱스 포인트 사이에 반환점 인덱스 포인트가 위치되어 있지 않으면, 차량의 진행 방향과 반대 방향에 있는 인덱스 포인트가 최인접 인덱스 포인트로 잘못 선정된 것으로 판단하여, 해당 현재 인덱스 포인트를 탐색 대상 포인트에서 삭제 처리하고(S180), 처음 단계(S100)로 돌아가서 재탐색한다.

이전 인덱스 포인트와 현재 인덱스 포인트 사이에 반환점 인덱스 포인트가 위치되어 있지 않은 경우에는 이전에 단말기(20)가 정보를 송신한 다음에 반환점을 통과하여 차량이 방향이 바뀌게 되어서, 현재 인덱스 포인트 ID와 이전 인덱스 포인트 ID가 서로 다른 방향인 것으로 판단하여, 다음 과정을 계속하여 수행한다.

위의 단계(S160∼S170)를 통하여 현재 차량이 역주행하고 있지 않음을 확인하고, 차량이 현재 상행 주행 상태인지 아니면 하행 주행 상태인지를 판별하면, 주행 상태 판별부(222)는 현재 인덱스 포인트 ID와 탐색 시간을 메모리(23)에 저장한다(S190).

다음에, 정보 처리부(223)는 메모리(23)에 저장된 현재 인덱스 포인트가 정류장 포인트이거나, 시점노드 포인트이면 즉, 단위 구간을 구성하는 양 끝단의 위치 전송 지점에 해당하면, 탐색 정보(현재 인덱스 포인트 ID, 탐색 시간)를 통신부(24)를 통하여 처리 서버(41)로 송신한다(S190∼S200).

그러나, 메모리(23)에 저장된 현재 인덱스 포인트가 정류장 포인트 또는 시점노드 포인트가 아닌 경우에는 이전에 정보를 송신한 시점으로부터 현재 시점이 정보 전송 주기에 해당되면 탐색 정보를 처리 서버(41)로 전송한다(S210). 여기서, 정보 전송 주기는 처리 서버(41)와의 통신 횟수를 줄이기 위해서, 이전 데이터 송신시간을 기준으로 주기만큼 지난 후 송신하도록 해야 한다.

위에 기술된 바와 같이 각 차량에 장착된 단말기(20)는 현재 차량의 위치를 나타내는 탐색 정보를 산출한 다음에 차량 위치 추적 시스템(40)으로 제공한다.

다음에, 차량 위치 추적 시스템(40)은 단말기(20)로부터 제공된 탐색 정보를 토대로 차량의 정확한 위치 및 주행 상태를 측정하며, 이를 토대로 다양한 LBS 서비스를 제공한다.

도 8에 본 발명의 실시예에 따른 위치 추적 과정의 전반적인 과정을 나타낸 흐름도이다.

버스 배차 관제와 버스 도착 예정 안내 서비스를 위해서, 처리 서버(41)가 위에 기술된 바와 같이 노선별로 단위 구간을 설정하고, 단위 구간을 구성하는 양 끝단의 위치 전송 지점(인덱스 포인트)을 결정하여 생성하고, 이러한 정보를 단말기(20)로 전송하여 저장하도록 한다.

이에 따라, 위의 도 7에 도시된 바와 같이, 단말기(20)가 GPS 좌표 정보를 토대로 노선 상의 인덱스 포인트들을 비교하여 현재 차량의 위치를 인덱스 포인트로 환산하고, 이를 토대로 하는 탐색 정보(현재 인덱스 포인트 ID 및 탐색 시간 즉, 차량 통과 시간)를 전송한다(S10∼S20).

전송된 정보는 무선 네트워크를 통하여 데이터 송수신 서버(45)로 제공되며, 데이터 송수신 서버(45)는 이 정보를 처리 서버(41)로 제공한다.

데이터 송수신 서버(45)를 통하여 탐색 정보가 제공되면, 처리 서버(41)의 위치 측정부(413)는 탐색 정보를 위치 정보 데이터베이스(422)에 저장한다. 그리고, 현재 전송된 탐색 정보에 포함된 인덱스 포인트에서의 차량 통과 시간(탐색 시간)과 위치 정보 데이터베이스(422)에 저장되어 있는 상기 인덱스 포인트를 이전에 앞차량이 통과한 시간과의 차이(차량 간격 시간으로서, 배차 간격을 제어하기 위한 데이터로 사용됨)를 산출하고, 이를 위치 정보 데이터베이스(422)에 저장한다. 그리고, 위의 시간 정보를 이용하여 단위 구간 통행 시간을 다음과 같이 산출한다(S30∼S40).

Tp-1,p = tp - tp-1

여기서, Tp-1,p는 차량이 통과한 이전 인덱스 포인트에 해당하는 위치(p-1)에서 현재 차량이 통과한 인덱스 포인트에 해당하는 위치(p)까지의 단위 구간의 통행 시간을 나타낸다. tp는 차량이 현재 인덱스 포인트에 해당하는 위치(p)를 통과한 시간, tp-1는 차량이 이전 인덱스 포인트에 해당하는 위치(p-1)를 통과한 시간을 나타낸다.

위치 측정부(413)는 이와 같이 생성된 차량 간격 시간 및 단위 구간 통행 시간을 위치 정보 데이터베이스(422)에 저장하며(S50), 이후에 배차 관제 서버(43)는 이 차량 간격 시간 및 단위 구간 통행 시간을 토대로 차량간의 배차 간격을 제어하며, 도착 안내 서버(44)는 차량이 소정 위치에 도착 가능한 예정 시간을 산출하여 도착 안내 서비스를 제공한다(S60∼S70).

한편, 노선이 변경되는 경우에는 노선 정보 생성부(411)가 위에 기술된 바와 같이 변경된 노선에 대한 인덱스 포인트를 포함하는 노선 정보를 생성하고, 정보 가공부(412)가 생성된 노선 정보를 단말기가 수신 및 처리할 수 있는 형태로 가공한 다음에, 이를 데이터 송수신 서버(45)를 통하여 단말기(20)로 제공한다.

단말기(20)의 정보 처리부(223)는 차량 위치 추적 시스템으로부터 새로운 노선 정보가 송신되면, 해당 노선 정보를 메모리(23)에 업데이트시킨다. 이에 따라 정보를 입력 또는 수정 또는 삭제가 필요한 경우에도, 단말기(20)에 내장되는 정보를 용이하게 변경할 수 있다.

한편, 위에 기술된 실시예는 주로 버스의 위치를 추적하는 것에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않으며 정해진 노선을 따라 이동하는 모든 차량이 적용 가능하다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

이와 같이 본 발명이 실시예에 따르면, 차량의 위치를 정확하게 측정할 수 있다.

특히, 노선 주변에 별도의 시설물을 설치하지 않아도 GPS를 이용하여 저가의 단말기를 이용해 차량의 정확한 위치추적이 가능하다.

또한, 단말기에 들어가는 데이터 즉, 노선 정보의 구조를 단순화되었기 때문에, 단말기의 처리 용량을 작게 하여 신속한 위치 측정이 가능하며, 또한, 적은 용량의 메모리를 사용함에 따라 단말기 비용을 절감시킬 수 있다.

또한, 노선상에서의 단위 구간을 교통류의 변화가 발생되는 지역으로 구분하였으므로, 배차 관제 및 도착 예정 안내를 위한 정확한 데이터 수집이 가능하다.

또한, 무선 네트워크를 이용해 차량 노선과 관련된 데이터를 송신함으로써, 노선의 차량 관리를 위한 인력 및 장비구매에 따른 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량 위치 추적 시스템의 전체적인 동작 개념도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인덱스 포인트의 예시도이다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 인덱스 포인트 생성 과정을 나타낸 도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 노선의 단위 구간 분할예를 나타낸 도이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량 위치 추적 시스템의 구체적인 구조도이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 단말기에서의 위치 측정 방법의 흐름도이다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 위치 추적 방법의 전반적인 과정을 나타낸 흐름도이다.

Claims

무선 네트워크를 통하여 정해진 노선을 따라 이동하는 차량에 장착된 단말기와 통신하여 상기 차량의 위치를 추적하는 시스템의 차량 위치 추적 방법에 있어서,

a) 상기 노선에 대한 정보를 생성하는 단계;

b) 상기 생성된 노선 정보를 상기 단말기로 제공하는 단계;

c) 상기 무선 네트워크를 통하여 상기 노선 정보를 제공받은 단말기로부터 제공되는 탐색 정보와, 상기 노선 정보를 토대로 상기 차량의 위치를 측정하는 단계

를 포함하고,

상기 a) 단계는,

차량이 주행하는 노선을 설정 간격을 두고 분할하여 각각 인덱스 포인트를 선정하는 단계;

설정 방향을 따라 상기 인덱스 포인트들에 대하여 순차적으로 값이 증가되는 식별자를 부여하고, 상기 인덱스 포인트들을 포함하는 노선 정보를 생성하는 단계

를 포함하는 차량 위치 추적 방법.
제1항에 있어서,

상기 인덱스 포인트는 상기 식별자와 함께 설정 좌표계로 정의된 경도 및 위도의 좌표를 포함하는 차량 위치 추적 방법.
제1항에 있어서,

상기 설정 방향은 차량의 차고지→반환점→차고지에 해당하는 방향인 것을 특징으로 하는 차량 위치 추적 방법.
제3항에 있어서,

상기 a) 단계는

상기 노선 상에서 차량이 정차하는 정류장 및 반환점에 해당하는 지점을 인덱스 포인트로 선정하는 단계를 더 포함하고,

상기 노선 정보는 상기 노선을 분할하여 선정된 인덱스 포인트 리스트, 상기 정류장 인덱스 포인트 리스트, 반환점 포인트, 시점 노드 포인트 리스트를 포함하는 차량 위치 추적 방법.
제4항에 있어서,

상기 a) 단계는

상기 노선에 대하여 선정된 인덱스 포인트들을 토대로 단위 구간을 설정하는 단계를 더 포함하며,

상기 단위 구간은 정류장-정류장, 정류장-시점노드, 시점노드-정류장, 시점노드-시점노드 중 하나의 형태로 이루어지는 차량 위치 추적 방법.
제1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

d) 상기 노선 정보를 제공받은 단말기가 GPS 위성으로부터 제공받은 GPS 좌표값을 상기 노선 정보에 포함된 인덱스 포인트로 환산하는 단계;

e) 상기 단말기가 상기 인덱스 포인트와 해당 위치를 차량이 통과한 시간을 포함하는 탐색 정보를 상기 시스템으로 전송하는 단계

를 더 포함하는 차량 위치 추적 방법.
제6항에 있어서,

상기 d) 단계는

상기 단말기가 다수의 GPS 위성으로부터 GSP 좌표 정보를 수신받는 단계;

상기 GPS 좌표 정보와 상기 시스템으로부터 제공받은 노선 정보에 포함된 인덱스 포인트들의 좌표간의 거리를 토대로, 상기 GPS 좌표와의 거리가 가장 가까운 인덱스 포인트를 선택하는 단계;

상기 단말기가 선택된 최인접 인덱스 포인트와 상기 최인접 인덱스 포인트를 탐색한 시간을 저장하는 단계

를 포함하고,

상기 e) 단계는 상기 최인접 인덱스 포인트와 탐색 시간을 포함하는 탐색 정보를 상기 시스템으로 전송하는 차량 위치 추적 방법.
제7항에 있어서,

상기 d) 단계는

상기 단말기가 상기 설정된 최인접 인덱스 포인트의 식별자인 제1 식별자와 이전에 시스템으로 전송한 최인접 인덱스 포인트의 식별자인 제2 식별자를 비교하여 차량이 역주행 상태인지를 판단하는 단계를 더 포함하고,

상기 제1 식별자가 상기 제2 식별자보다 크거나 같으면 상기 차량이 설정 방향으로 정상 주행하고 있는 것으로 판단하는 차량 위치 추적 방법.
제7항에 있어서,

상기 d) 단계는

상기 단말기가 상기 노선 정보에 포함된 반환점 인덱스 포인트의 식별자와 상기 설정된 최인접 인덱스 포인트의 식별자와의 차이인 제1 차이값과, 상기 반환점 인덱스 포인트의 식별자와 이전에 전송한 최인접 덱스 포인트의 식별자와의 차이인 제2 차이값을 비교하여, 차량의 진행 방향과 반대 방향에 있는 인덱스 포인트가 최인접 인덱스 포인트로 잘못 선정되었는지를 판단하는 단계;

상기 제1 차이값과 제2 차이값의 부호가 동일하지 않은 경우에, 상기 이전에 송신한 최인접 인덱스 포인트와 현재 설정된 최인접 인덱스 포인트 사이에 반환점 인덱스 포인트가 위치되는지를 판단하는 단계를

더 포함하고,

상기 e) 단계는, 상기 제1 차이값과 제2 차이값의 부호가 동일하거나, 상기 이전에 송신한 최인접 인덱스 포인트와 현재 설정된 최인접 인덱스 포인트 사이에 반환점 인덱스 포인트가 위치된 경우에, 상기 현재 설정된 최인접 인덱스 포인트와 탐색 시간을 상기 시스템으로 전송하는 것을 특징으로 하는 차량 위치 추적 방법.
제9항에 있어서,

상기 제1 차이값과 제2 차이값의 부호가 동일하지 않고, 상기 이전에 송신한 최인접 인덱스 포인트와 현재 설정된 최인접 인덱스 포인트 사이에 반환점 인덱스 포인트가 위치되지 않은 경우에는 상기 현재 최인접 인덱스 포인트를 탐색 대상 포인트에서 삭제 처리하고 상기 a ) 단계로 복귀하는 차량 위치 추적 방법.
제7항에 있어서,

상기 e) 단계는,

상기 최인접 인덱스 포인트가 단위 구간에 해당하는 인덱스 포인트인 경우에 상기 탐색 정보를 상기 시스템으로 전송하는 차량 위치 추적 방법.
제7항에 있어서,

상기 e) 단계는,

이전에 탐색 정보를 전송한 시점으로부터 현재 시점이 정보 전송 주기에 해당되면 탐색 정보를 상기 시스템으로 전송하는 차량 위치 추적 방법.
제1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 c) 단계는,

상기 단말기로부터 전송된 탐색 정보에 포함된 인덱스 포인트에서의 탐색 시간인 차량 통과 시간과, 상기 인덱스 포인트를 이전에 앞 차량이 통과한 시간과의 차이인 차량 간격 시간을 산출하는 단계; 및

상기 탐색 정보를 토대로 단위 구간 통행 시간을 다음과 같이 산출하는 단계

를 더 포함하는 차량 위치 추적 방법.

Tp-1, p = tp - tp-1

Tp-1, p : 차량이 통과한 이전 인덱스 포인트에 해당하는 위치(p-1)에서 현재 차량이 통과한 인덱스 포인트에 해당하는 위치(p)까지의 단위 구간의 통행 시간.

tp : 차량이 현재 인덱스 포인트에 해당하는 위치(p)를 통과한 시간.

tp-1 :차량이 이전 인덱스 포인트에 해당하는 위치(p-1)를 통과한 시간.
무선 네트워크를 통하여 정해진 노선을 따라 이동하는 차량에 장착된 단말기와 통신하여 상기 차량의 위치를 추적하는 시스템에 있어서,

상기 노선에 대한 정보를 생성하는 노선 정보 생성부,

상기 생성된 노선 정보를 상기 단말기로 제공하는 정보 제공부,

상기 무선 네트워크를 통하여 상기 노선 정보를 제공받은 단말기로부터 제공되는 탐색 정보와, 상기 노선 정보를 토대로 상기 차량의 위치를 측정하는 위치 측정부를 포함하는 처리 서버;

상기 생성된 노선 정보가 저장되는 제1 데이터베이스, 상기 탐색 정보 및 차량의 위치 정보가 저장되는 제2 데이터베이스를 포함하는 데이터베이스 서버

를 포함하고,

상기 노선 정보는 상기 차량이 주행하는 노선을 일정 간격을 두고 분할하여 선정되는 다수의 인덱스 포인트를 포함하며, 상기 인덱스 포인트들은 설정 방향을 따라 순차적으로 부여된 식별자, 설정 좌표계로 정의된 경도 및 위도의 좌표를 포함하는 차량 위치 추적 시스템.
제14항에 있어서

상기 노선 정보는 상기 인덱스 포인트 리스트 이외에, 정류장 인덱스 포인트 리스트, 반환점 포인트, 시점 노드 포인트 리스트를 더 포함하는 차량 위치 추적 시스템.
제14 및 제15항에 있어서

상기 단말기는

상기 처리 서버로부터 제공되는 노선 정보가 저장되는 메모리;

다수의 GPS 위성으로부터 차량의 GPS 좌표 정보를 제공받는 GPS 수신부;

무선 네트워크를 통하여 상기 처리 서버와 통신하는 통신부; 및

상기 GPS 좌표 정보와 메모리에 저장된 노선 정보를 토대로 차량의 위치를 탐색하고, 그에 해당하는 탐색 정보를 상기 통신부로 제공하여 상기 처리 서버로 제공되도록 하는 제어부

를 포함하는 차량 위치 추적 시스템.
제16항에 있어서

상기 제어부는,

상기 GPS 좌표 정보와 메모리에 저장된 노선 정보를 토대로 차량이 통과하는 소정 위치의 인덱스 포인트를 탐색 및 결정하는 인덱스 포인트 결정부;

상기 차량이 해당 노선을 상행 또는 하행 방향으로 주행하고 있는지를 판단하는 주행 상태 판별부;

차량의 주행 방향에 따라 상기 인덱스 포인트 결정부에서 찾은 인덱스 포인트와, 상기 인덱스 포인트를 탐색한 시간을 포함하는 탐색 정보를 상기 통신부로 제공하여 상기 처리 서버로 제공되도록 하고, 상기 통신부를 통하여 상기 처리 서버로부터 제공되는 정보를 처리하여 상기 메모리에 저장하는 정보 처리부

를 포함하는 차량 위치 추적 시스템.
제14항에 있어서

상기 처리 서버는 상기 단말기로부터 전송된 탐색 정보와 상기 제2 데이터베이스에 저장되어 있던 탐색 정보를 토대로 차량 간격 시간 및, 단위 구간 통행 시간을 산출하여 상기 제2 데이터베이스에 위치 정보로서 저장하는 차량 위치 추적 시스템.
제14항에 있어서

상기 데이터베이스서버에 저장된 정보를 토대로 각 차량의 운행 기록을 관리하고, 각 차량의 배차 간격을 제어하는 배차 관제 서버; 및

상기 데이터베이스 서버에 저장된 정보를 토대로 각 차량이 정류장에 도착할 예정 시간을 산출하여 안내하는 도착 안내 서버

를 더 포함하는 차량 위치 추적 시스템.
정해진 노선을 따라 이동하는 차량에 장착되어 있으며, 무선 네트워크를 통하여 다수의 GPS 위성 및 차량 위치 추적 시스템과 연결되어 있는 단말기에 있어서,

상기 차량 위치 추적 시스템으로부터 제공되는 노선 정보--여기서, 노선 정보는 상기 차량이 주행하는 노선을 일정 간격을 두고 분할하여 선정되는 다수의 인덱스 포인트를 포함하며, 상기 인덱스 포인트들은 설정 방향을 따라 순차적으로 부여된 식별자, 설정 좌표계로 정의된 경도 및 위도의 좌표를 포함함--가 저장되는 메모리;

다수의 GPS 위성으로부터 차량의 GPS 좌표 정보를 제공받는 GPS 수신부;

무선 네트워크를 통하여 상기 차량 위치 추적 시스템과 통신하는 통신부; 및

상기 GPS 좌표 정보와 메모리에 저장된 노선 정보를 토대로 차량의 위치를 탐색하고, 그에 해당하는 탐색 정보를 상기 통신부로 제공하여 상기 차량 위치 추적 시스템으로 제공되도록 하는 제어부

를 포함하고,

상기 제어부는,

상기 GPS 좌표 정보와 메모리에 저장된 노선 정보를 토대로 차량이 통과하는 소정 위치의 인덱스 포인트를 탐색 및 결정하는 인덱스 포인트 결정부;

상기 차량이 해당 노선을 상행 또는 하행 방향으로 주행하고 있는지를 판단하는 주행 상태 판별부;

차량의 주행 방향에 따라 상기 인덱스 포인트 결정부에서 찾은 인덱스 포인트와, 상기 인덱스 포인트를 탐색한 시간을 포함하는 탐색 정보를 상기 통신부로 제공하여 상기 차량 위치 추적 시스템으로 제공되도록 하고, 상기 통신부를 통하여 상기 차량 위치 추적 시스템으로부터 제공되는 정보를 처리하여 상기 메모리에 저장하는 정보 처리부

를 포함하는 단말기.