KR100505047B1 - 전자식 통행 요금 징수 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자식 통행 요금 징수 시스템에 관한 것으로, 전자식 통행 요금 징수 시스템의 연산 부하를 줄이며, 차량의 차선변경 또는 지체 및 정체시에도 정확한 통행 요금을 징수할 수 있도록 함에 목적이 있다. 이러한 목적의 본 발명은 수신된 차종분류 정보를 자체에 저장된 차종 정보와 비교하여 위법 여부를 판정하고 아울러 통행 요금을 정산하도록 차량에 탑재되는 차량무선통신단말장치(OBU)와, 제1 겐트리에 설치되어 통과 차량의 진입,진출을 검출하는 제1 차량진입,진출검지부와, 상기 제1 차량진입검지부 및 제1 차량진출검지부에서의 차량정보를 수집하고 상기 차량무선통신장치(OBU)로 차량의 제1 겐트리 진입차선, 진입시간, 통행요금 등의 정보를 전송하여 저장시키는 제1 무선통신장치와, 상기 제1 무선통신장치에서 차량정보를 전송받아 통과 차량의 높이, 폭 및 길이를 산출하고 그 산출 정보를 내부 메모리에 저장된 차종 정보와 비교하여 차종을 판별함과 아울러 통행 요금을 계산하며, 상기에서 판별된 차종분류 정보 및 요금을 상기 차량무선통신단말장치(OBU)로 전송시키고, 제2 무선통신장치를 통해 상기 차량무선통신단말장치로부터 제1 겐트리 진입차선, 진입시간, 요금정산 정보를 수집하여 영업소 서버로 전송하는 제어 처리장치를 구비하여 구성함을 특징으로 한다.

Description

전자식 통행 요금 징수 시스템{ELECTRONIC TOLL COLLECTION SYSTEM}

본 발명은 전자식 통행 요금 징수 시스템에 관한 것으로, 특히 차량에 구비된 무선통신단말장치(On-Vehicle Unit, OBU)에서 요금 정산 및 차종 불일치 판정을 수행하도록 함으로써 시스템 부하를 분산시켜 요금징수과정이 원활하게 수행될 수 있도록 하는 전자식 통행 요금 징수 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 유료 도로 상에서의 요금징수방식은 크게 두 가지로 구분된다. 그 하나는 이미 보편적으로 쓰이고 있는 방식으로서, 요금징수원이 톨게이트라고 불리우는 유료도로상의 종점에서 대기하고 있다가 시점에서 발급받아 온 통행권을 가지고 통행료를 계산하는 방식이다.

요금징수방식의 다른 하나는 요금징수원없이 차량에 장착된 통신장치와 무선통신에 의하여 요금이 징수되는 방식이다.

이중 무선통신에 의한 요금징수는 차량의 감속이나 정지없이 요금이 징수될 수 있어 요금징수원이 요금을 징수할 때와 같은, 톨게이트에서의 차량 지체 현상을 크게 줄일 수 있다.

상기 무선통신에 의한 요금징수시스템은 전자식요금징수시스템이라고도 하며, 차선의 설비가 기존의 요금징수방식과 유사하여 교통섬(Traffic Island)이라고 부르는 각종 장비와 유인부스를 설치하기 위한 공간이 필요한 단일 라인방식이 있다.

상기 단일 라인 방식과는 다르게 교통섬이 존재하지 않아 차선간의 이동이 자유로운 방식인 멀티 라인(Multi-Lane) 방식이 있으며, 멀티 라인 방식은 차선의 이용효율이 높지만 구현기술이 까다로운 것으로 평가받고 있다

이와 같은 종래 멀티 라인 방식의 요금 징수 시스템을 국내특허 출원번호 1994-0002912호를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1은 종래 요금 징수 시스템의 구성도로서, 이에 도시한 바와 같이 기능적으로는 3개의 부분으로 나눌 수 있다.

그 하나는, 복수차선을 가진 도로를 자유롭게 통행하는 차량을 식별해서, 통행요금을 부과하기 위한 시스템(이하, AVID시스템이하고 약칭)이다.

또 하나는, 화상데이터를 중앙감시소에 전송해서 부정통행차량의 화상을 촬영하기 위한 부정통행차량촬영시스템(이하,ESC시스템이라고 약칭)이다.

나머지 하나는, 차량에 탑재되는 차량탑재기에 관한 것이다(이하 IU라고 약칭한다).

여기서는 주로 AVID시스템 및 ECS의 기능을 실현하기 위하여, 도1에 표시한 바와 같은 아웃스테이션(outstation)을 각지의 제어포인트에 배치한다.

아웃스테이션에 있어서는, 도로 양쪽으로 벌려세운 3개의 겐트리(1)(2)(3) 및 도로의 옆쪽에 차선제어기(4)가 설치되어 있다. 도로는 3개의 차선으로 구성되고, 복수의 차량이 자유롭게 주행한다. 각 차량에는 각각 무선통신수단을 가진 차량탑재기의 탑재를 법률로 의무화한다.

차량탑재기는 운전자의 개인적 정보를 기록한 스마트카드(SMART Card : SC)를 장착할 수 있는 형태로 한다.

여기서, 도2에 표시한 바와 같이 차량의 진행방향에 관해서, 제1겐트리(1)와 그 제2겐트리(2)와의 간격은 약 7m이고 제2겐트리(2)와 제3겐트리(3)와의 간격은 약 5m이다.

제1겐트리(1)에는 각 차선에 대응해서 3개의 요금부과용 안테나(5)(6)(7)가 가로방향을 따라서 장착되고, 또 부정통행차량을 촬영하기 위한 6대의 감시용카메라(8)(9)(10)(11)(12)(13)가 가로 방향을 따라서 장착되어 있다.

요금부과용안테나(5)(6)(7)의 교신영역은, 제 1겐트리(1)의 약 1m전방으로부터 다시 약 3m전방까지의 범위내이다. 또 인접하는 교신영역은 부분적으로 증복된다.

요금부과용안테나(5)(6)(7)는 무선통신을 마이크로파로 행하기 때문에, 특히, 비, 눈 등의 자연조건에 의한 영향을 고려해서 설계한다.

감시용 카메라(8)~(13)는 제3겐트리(3)를 통과직후의 위치에 있어서, 통과하는 차량의 번호판을 포함한 화상을 촬영할수 있도록 장착되어 있다.

감시용카메라(8)~(13)는 촬영화상을 디지털적으로 처리할 수 있도록, 전자셔터부착 흑백CCD카메라를 사용한다. 또한 도면중에서는 생략했으나, 옥외광에 의한 광량이 부족한 경우를 상정해서, 조명장치를 부설하는 것이 바람직하다.

제 2겐트리(2)에는 각 차선에 대응해서 2대씩, 합계 6대의 차량검지기(이하, VPD라고 약칭) (14)(15)(16)(17)(18)(19)가가로방향을 따라서 장착되어 있다.

차량검지기(14)~(19)는 1차원 CCD카메라를 사용하고, 제 2겐트리(2)의 바로아래를 촬영한다. 그 위치에 있어서의 도로에는, 흑백의 주기적 마크(2a)가 가로방향을 따러서 부설되어 있다. 따라서, 자동차가 존재하지 않을때에는, 1차원CCD카메라에 의해 주기적 마크(2a)가 촬영되고, 주기적 마크(2a)를 가렸을 경우에는, 직사각형파형이 흐트러진다. 이것을 시계열적으로 해석해서, 차량의 전후방향 및 가로방향의 위치를 검출한다.

이와 차량검지기 (14)~(19)로서 1차원 CCD카메라를 사용하면, 노폭방향 및 통행방향에 관하여, 약 25cm의 간격으로 검출가능하고, 바이크로부터 대형차량까지 차량을 분리할 수 있다.

제 3겐트리(3)에는 각 차선에 대응해서 3개의 확인용안테나(20)(21)(22)가 가로방향을 따라서 장착되고, 또 각 차선에대응해서 2대씩, 합계 6대의 차량분리기(이하, VS라고 약칭)(23)(24)(25)(26)(27)(28)가 가로방향을 따라서 장착되어 있다.

확인용 안테나(20)(21)(22)의 교신영역은, 제 3겐트리(3)의 약 1m전방으로부터 약3m전방가지의 범위내이다. 또 인접하는교신영역은 부분적으로 중복하는 것으로 한다. 확인용 안테나(20)(21)(22)은 무선통신을 마이크로파로 행하기 때문에,특히, 비, 눈 등의 자연조건에 의한 영향을 고려해서 설계한다.

차량분리기(23)~(28)는 1차원 CCD카메라를 사용하고, 제 3겐트리(3)의 바로 아래를 촬영하는 것으로 하고, 그 위치에 있어서의 도로에는 흑백의 주기적마크(3a)가 가로방향을 따라서 부설되어 있다. 따라서, 차량이 존재하지 않을 때에는, 1차원 CCD카메라에 의해 주기적 마크(3a)가 촬영되고, 주기적 마크와 동등한 주기의 직사각형파가 관측되나, 차량이주기적마크를 가렸을 경우에는, 직사각형파형이 흐트러진다. 이것을 시계열적으로 처리해서, 차량의 전후방향 및 가로방향의 위치를 검출할 수 있다.

이와 같이 차량분리기(23)~(28)로 1차원 CCD카메라를 사용하면 노폭 방향 및 통행방향에 관하여, 약 25cm의 분해능으로 검출가능하고, 오토바이로부터 대형차량까지 차량을 분리할 수 있다.

또한, 1차원 CCD카메라의, 예를 들면 초음파, 마이크로파로도 차량을 검출하는 것이 가능하나, 지향성이 넓고, 약 25cm의분리가 불가능하다.

상기한 요금부과용 안테나(5)(6)(7)확인용 안테나(20)(21)(22), 차량검지기 (14)~(19) 및 차량분리기(23)~(28)를 제어하기 위하여, 차선제어기(4)나 제어기, 국부제어기, 차량검지기 마스터제어기, VS마스터제어기 및 ECS등이 배설되어있다.

즉, 도3에 도시한 바와 같이, 요금부과용 안테나(5)(6)(7)는 안테나제어기(29)에 접속되어 있고, 이 안테나제어기(29)는, 요금부과용 안테나(5)(6)(7)를 경유해서 차량 탑재기와의 무선통신에 의해, 차량정보 및 개인적정보를 수신시키는 동시에 요금부과치를 포함하는 요금부과정보를 송신시키는 것이다.

안테나제어기(29)로서는, 특히 요금부과용 안테나(5)(6)(7)의 간섭을 회피해서, 복수차량에 대해서 확실히 요금부과하기위하여, 후술하는 바와같이, 시분할다중액세스(TDMA)방식을 채용하는 것이 바람직하다.

확인용 안테나(20)(21)(22)는 안테나제어기(30)에 접속하고, 이 안테나제어기(30)는 확인용 안테나(20)(21)(22)를 경유해서 차량탑재기와의 무선통신에 의해, 차량정보 및 개인적정보를 수신시키는 것이다.

차량검지기(14)~(19)는 차량검지기마스터제어기(31)에 접속하고, 이 차량검지기 마스터제어기(31)는, 차량검지기(14)~(19)에 의해 검출된 차량의 전단 및 후단위치를, 안테나제어기(30)에 출력해서, 특정한 확인용 안테나를 가동기킨다.

또, 차량분리기(23)~(28)는 차량분리기마스터제어기(32)에 접속하고 있다. 이 차량분리기마스터제어기(32)는 차량분리기(23)~(28)에 의해 검출된 차량의 후단위치를 부정통행차량촬영수단에 송신한다. 부정통행차량의 경우에는, 그 차량의 번호판을 포함한 화상을 감시용카메라(8)~(13)에 의해서 촬영시킨다.

안테나제어기(29)(30), VPD마스터제어기(31), VS마스터제어기(32)는 국부제어기(33)에 접속되어 있다. 이 국부제어기(33)는 요금부과용 안테나(5)(6)(7)에서 수신된 차량정보 및 개인적정보에 의해, 요금부과대상으로 해야하는지 아닌지 및 차량정보 및 개인적정보가 정상인지 아닌지를 판단한다.

정상으로 요금부과대상으로 할 때에는 차량타입에 따른 요금부과치를 상기 안테나제어기(29)에 출력한다. 또한 안테나제어기(29)로부터 얻은 차량정보 및 개인적정보를 블랙리스트와 조회해서, 블랙리스트에 발신되는 경우에는, 당해차량을 정상이 아니라고 간주해서, 부정통행차량촬영수단에 의해 당해차량의 촬영을 행하게 한다.

ECS는 국부제어기(33)에 의해 차량정보 또는 개인적정보가 정상이 아니라고 판단되고, 혹은 블랙리스트에 해당해서 부정이라고 간주된 부정통행차량의 위치를 차량분리기(23)~(28)에 의해 특정한다. 당해 위치에 대응하는 감시용 카메라(8)~(13)에 의해 부정통행차량의 촬영을 행하게 한다.

ECS와 국부제어기(33), 차량분리기마스터제어기(32)와의 사이는 ECS인터페이스(34)를 게재해서 통신가능하게 되어 있다.

또, 국부제어기(33)는 중앙연산장치(CCS)와 접속하는 ISDN 등의 고속디지틀통신망(DiGmet)과 디지네트인터페이스(35)를게재해서 통신가능하게 되어있다.

또 백업용메모리가 구비되어 있다. 국부제어기에는, 기타장치, 센서, 팬이 배설되어 있다.

즉, 종래 전자식 통행 요금 징수 시스템은 각 장치의 제어를 차선제어기(4)에서 제어하며, 요금 징수에 필요한 모든 동작을 관장하고 있다.

이와 같이 차선제어기(4)가 모든 동작을 제어함으로써, 상대적으로 다른 장치에 비하여 연산량이 많게 된다.

또한, 그 연산속도도 차량이 100km/h로 주행할 경우 제1겐트리(1)와 제2겐트리(2)를 통과하는 시간은 1초 미만인 점을 감안하여 그 1초 내에 요금 정산, 무선통신장치에 전송, 위반판정 등의 작업을 수행해야 하므로, 작업의 신뢰성이 저하된다.

그리고, 위반차량에 대한 판정을 하기 위해서는 차량무선통신단말장치에 기록된 차량의 차종정보와 실제로 측정된 차종정보가 일치하는 가를 판단해야 하는데, 차량이 제1겐트리(1)를 통과한 후, 차선을 변경하여 제2겐트리(2)를 통과하는 경우 정확한 위반판정을 내릴 수 없다.

상기와 동일하게 차량이 끼어들기 등을 하는 경우에도 정확한 판정이 이루어지지 않게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래 전자식 요금 징수 시스템은 차선제어기의 계산 부하량이 증가하여 위반판정이 짧은 시간내에 이루어지지 않아 작업의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 제1겐트리를 통과한 차량이 차선을 바꾸거나 다른 차량이 끼어들기를 하는 경우에 정확한 판정이 이루어지지 않아 정상 차량을 위반으로 판정하거나, 위반차량을 정상으로 판정할 수 있는 등 그 판정의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 전자식 통행 요금 징수 시스템의 연산 부하를 줄이며, 차량의 차선변경 또는 지체 및 정체시에도 정확한 통행 요금을 징수할 수 있는 전자식 통행 요금 징수 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 요금 징수 시스템을 통과하는 차량의 차종을 정확하게 분류하여 차종의 오판에 의한 위반차량의 발생을 방지할 수 있는 전자식 통행 요금 징수 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 수신된 차종분류 정보를 자체에 저장된 차종 정보와 비교하여 위법차량 여부를 판정하고 아울러 통행 요금을 정산하도록 차량에 탑재되는 차량무선통신단말장치(OBU)와, 겐트리의 앞면에 설치되어 통과 차량의 진입을 검출하는 차량진입검지부와, 이 차량진입검지부와 대응되도록 겐트리의 뒤면에 설치되어 통과 차량의 진출을 검출하는 차량진출검지부와, 상기 차량진입검지부 및 차량진출검지부에서의 차량계측 정보를 수집하며 해당 차량의 진입차선, 진입시간, 판별된 차종, 통행요금 등의 정보를 상기 차량무선통신단말장치(OBU)로 전송하는 제1 무선통신장치와, 상기 제1 무선통신장치에서 차량계측 정보를 전송받아 통과 차량의 높이, 폭 및 길이를 산출하고 그 산출 정보를 내부 메모리에 저장된 차종 정보와 비교하여 차종을 판별함과 아울러 통행 요금을 계산하며, 상기에서 판별된 차종분류 정보 및 요금을 제1 무선통신장치를 통해 상기 차량무선통신단말장치(OBU)로 전송시키고, 제2 무선통신장치를 통해 상기 차량무선통신단말장치로부터 진입차선, 진입시간, 위법차량판정 정보 및 요금정산 정보를 수집하여 영업소 서버로 전송하는 제어 처리장치를 구비하여 구성함을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 차량무선통신단말장치의 위법차량판정 결과에 따라 위법 차량을 촬영하기 위한 촬영장치를 구비하여 구성한다.

이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도4는 본 발명 전자식 통행 요금 징수 시스템의 구성도로서 이에 도시한 바와 같이, 수신된 차종분류 정보를 자체에 저장된 차종 정보와 비교하여 위법 여부를 판정하고 아울러 통행 요금을 정산하는 차량무선통신단말장치(OBU)와, 제1 겐트리(410)의 앞면에 설치되어 레이저 거리센서를 사용하여 통과 차량의 제1 겐트리 진입을 판별하는 제1 차량진입검지부(411)와, 이 제1 차량진입검지부(411)와 대응되도록 제1 겐트리(410)의 뒤면에 설치되어 레이저 거리센서를 사용하여 통과 차량의 제1 겐트리(410) 진출을 판별하는 제1 차량진출검지부(414)와, 상기 제1 차량진입검지부(411) 및 제2 차량진출검지부(414)로부터 차량계측 정보를 수집하고 그 통과 차량에 탑재된 차량무선통신단말장치(OBU)로 제1 겐트리 진입 차선, 진입 시점, 차종분류 및 요금 정보를 전송하는 제1 무선통신장치(412)와, 제2 겐트리(420)에 설치되어 레이저 거리센서를 이용하여 상기 통과 차량이 제2 겐트리(420)를 통과하는 시점을 검지하는 제2 차량진입검지부(421)와, 상기 차량무선통신단말장치(OBU)로부터 요금정산정보 및 위법 판정 정보를 수집하고 통과 차량이 위법 차량이라는 정보를 전송받으면 촬상제어신호를 송신하는 제2 무선통신장치(422)와, 상기 제1 겐트리(410)의 상부면에 제2 겐트리(420) 방향으로 설치되어 상기 제2 무선통신장치(422)의 촬상제어신호에 따라 위반 차량의 후면을 촬상하는 촬영장치(413)와, 상기 제1 무선통신장치(412)로부터 전송받은 차량계측 정보를 연산하여 통과 차량의 높이, 폭 및 길이를 산출하고 그 산출 정보를 내부 메모리에 저장된 차종 정보와 비교하여 차종을 판별함과 아울러 요금을 계산하며, 상기에서 판별된 차종분류 정보 및 산출 요금을 상기 제1 무선통신장치(412)를 통해 상기 차량무선통신단말장치(OBU)에 전송시키고, 상기 차량무선통신단말장치(OBU)에서 위법 차량 또는 요금 미정산으로 판정시 상기 촬영장치(413)에서 촬상된 위반 차량의 영상을 영업소서버(도면 미도시)로 전송하는 제어 처리장치(430)로 구성한다.

이하, 상기와 같은 본 발명의 구성 및 동작을 보다 상세히 설명한다.

먼저, 상기 제1겐트리(410)와 제2겐트리(420)는 소정 간격으로 이격되어 도로를 가로 질러 소정의 높이로 위치한다.

상기 도4에 도시된 구성은 입구와 출구로 구성되는 폐쇄식 도로의 출구측 또는 진입시 요금이 부가되는 개방식 도로에 설치될 수 있다.

폐쇄식의 경우에는 도5a와 도5b 각각에 도시한 바와 같은 형상의 입구측 장치를 필요로 한다.

도5a의 경우는 겐트리(510)가 설치되어 있고, 그 겐트리(510) 상에 차량의 차량무선통신단말장치(OBU)와 통신을 위한 무선통신장치(520)를 구비한다.

도면에서 도면부호 530은 요금을 전자식이 아닌 방법으로 정산하기 위한 정산소이다.

상기 겐트리(510)에 설치된 무선통신장치(520)는 그 겐트리(510)를 통과하는 모든 차량에 대하여 겐트리(510)를 통과한 시간 및 통과한 지역의 정보, 즉 폐쇄형 도로의 어느 곳에서 진입하였는 가에 대한 정보를 전송한다.

이는 현재 경부 고속도로 등과 같이 운행구간에 따라 차등적용되는 요금을 정산하기 위해서는 필수적이다.

또한, 도5b의 경우는 겐트리를 설치하지 않고, 통신장치(520)를 도로의 외곽에 높게 설치하여 통신영역이 도로의 폭 모두를 커버할 수 있는 상태로 설치된 것으로, 단순하게 차량이 도로에 진입한 시간 및 진입한 위치 정보, 요금표만을 전달하면 되는 것으로, 도5a의 구성보다 그 구성을 단순화 할 수 있으며, 설치 비용도 절약할 수 있다.

이와 같이 입구측을 지난 차량에 구비된 차량무선통신단말장치(OBU)에는 폐쇄형 도로의 입구측 지역 및 시간 정보를 전송받아 저장하며, 이는 통행 요금의 정산에 사용된다.

차량이 운행을 계속하여 폐쇄형 도로의 출구측을 지나는 경우 또는 개방형 도로의 요금 정산소(도4에서 제1 및 제2겐트리)를 지나는 경우, 차량무선통신단말장치(OBU)는 운행구간 또는 정해진 금액을 정산하며, 차종에 따른 차등요금을 정확히 지불하지 못하거나, 지불 수단이 차량무선통신단말장치에 삽입되지 않았거나, 삽입되어도 요금이 부족한 경우에는 위반으로 판정되어 카메라에 의해 사진이 촬영된다.

이와 같이 폐쇄형 도로의 출구측 또는 개방형 도로의 요금 정산소를 지나면서, 요금이 지불되거나 위반의 판정을 받는 과정을 보다 상세히 설명한다.

먼저, 차량이 제1겐트리(410)를 통과하는 시점에서 제1 차량진입검지부(411)및 제1 차량진출검지부(414)는 통과하는 차량의 폭, 길이 등의 정보를 검출한다.

상기 제1 차량진입검지부(411)의 차량검지지점은 제1 무선통신장치(412)의 통신영역보다 약3~4m정도 앞에 위치하나 그 간격은 환경에 따라 조정이 가능하며, 필요한 간격은 일반 승용차를 기준으로 앞부분이 제1 차량진입검지부(411)를 지나 무선통신이 시작되는 시점에서 차량의 끝부분이 제1 차량진출검지부(414)를 통과하는 정도의 간격으로 설정한다.

도6은 도4의 제1 차량진입검지부(411) 및 제어 처리장치(430)의 구성도로서 이에 도시한 바와 같이, 상기 제1 차량진입검지부(411)는 각기 n개의 레이저 거리센서(630)로 이루어지는 m개의 거리센서 그룹(G1~Gm)으로 구성하며, 상기 제어 처리장치(430)는 상기 거리센서 그룹(G1~Gm)을 구동하고 그에 따른 레이저 반송정보를 감지하는 다중화 회로부(620)와, 이 다중화회로부(620)의 감지 신호를 연산하여 차량의 높이, 폭 및 길이를 산출하고 그 산출된 값을 참조하여 차종을 분류하는 연산 회로부(630)로 구성한다.

상기 레이저 거리센서(630)는 측정용 레이저빔을 펄스형태로 짧은 시간동안 출력하고, 연산 회로부(610)에서 차량의 높이, 폭 및 길이의 측정에 이용할 레이저빔의 반사신호를 검출한다.

상기 다수의 레이저 거리센서(630)는 일측 방향으로 순차적으로 구동되어, 차종을 판별할 수도 있고, 다수의 레이저 거리센서(630) 모두가 동시에 동작하여 차종을 판별할 수도 있다. 즉, 구동방법에 제한되지 않는다.

또한, 상기 레이저 거리센서(630)는 다수의 레이저 거리센서(630)를 하나의 그룹으로 설정하여, 다수의 그룹 개념으로 구동할 수 있다.

도6에서 거리센서 그룹(G1~Gm)은 각기 n개씩 포함된 레이저 거리센서(630)를 순차적으로 구동할 수 있다. 이때의 구동방식은 인접한 그룹에서 인접한 레이저 거리센서(630)가 동시에 구동되지 않도록, 모든 거리센서 그룹(G1~Gm)은 그 그룹내의 거리센서(630)를 일정한 방향으로 순차적으로 구동한다.

삭제

상기 각 거리센서 그룹(G1~Gm)의 구동은 상기 그룹 다중화 장치(620)에 의해 이루어진다. 즉, 상기 그룹 다중화 장치(620)는 레이저 거리센서(630)들을 그룹으로 분할하고, 각 그룹에서 레이저 거리센서(630)를 구동하여 차종을 분류한다.

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레이저 거리센서(630)를 사용하면 종래의 방법에 비하여 외부환경에 영향을 받지 않고, 정확한 차종의 분류가 가능한 장점이 있다. 즉, 종래에는 비가 오거나, 태양광이 강할때 등 수광되는 광량의 차이가 발생하고, 이에 따라 정확한 차종분류가 용이하지 않았다. 그러나, 레이저를 사용하는 레이저 거리센서(630)는 일기에 관계없이 정확한 거리 측정이 가능하며, 연산 회로부(610)는 레이저 거리센서(630)와 도로 사이의 거리와, 레이저 거리센서(630)와 운행하는 차량 사이의 거리의 차를 이용하여 차량의 높이를 산출할 수 있으며, 차량이 검지되는 레이저 거리센서(630)의 수를 파악하여 그 차량의 폭을 산출할 수 있고 또한, 제1 겐트리(410)에 설치된 제1 차량진입검지부(411)와 제1 차량진출검지부(414)에 구비된 레이저센서(630)의 진입,진출 시간을 연산하여 그 차량의 길이를 산출할 수 있다.

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상기 차량의 높이, 폭 및 길이를 이용하여 차종을 분류할 수 있으며, 이때 차종 분류표를 도7에 도시하였다.

상기의 동작을 위하여 상기 제어 처리장치(430)에 구비되는 제1 다중화회로부(620)와, 연산회로부(630)는 도11의 블록도에 도시한 바와 같이 구성한다.

이는 제1 차량진입검지부(411)에 구비된 하나의 거리센서 그룹만을 구동하기 위한 구성으로서, 그 나머지 거리센서 그룹을 구동하기 위한 회로 및 제2 차량진출검지부(414)를 위한 제2 다중화회로부 및 제2 겐트리(420)를 통과하는 차량을 검지하기 위한 제2 차량진입검지부(421)의 구동을 위한 제3 다중화회로부를 더 포함하여야 한다.

여기서는, 본 발명의 명확한 동작 설명을 위하여 제1 차량진입검지부(411)에 대응하는 제어 처리장치(430)의 구성만을 기재하여 본 발명의 기술을 설명하기로 한다.

상기 다중화회로부(620)는 레이저 센서(LS1~LSn)를 구동하기 위한 펄스 신호를 발생시키는 펄스 생성기(621)와, 펄스 생성기(621)에서 발생되는 펄스 신호를 계수하는 펄스 카운터(622)와, 이 펄스 카운터(622)의 펄스 계수 신호에 따라 상기 펄스 생성기(621)에서의 펄스 신호를 n개의 레이저 센서(630)로 순차적으로 출력하는 제1 멀티플렉서(multiplexer)(623)와, 상기 n개의 레이저 센서(630)와 대응되게 구비되고 상기 레이저 센서(630)에서의 차량 계측 신호를 연산 회로부(610)로 제공하도록 절환 가능한 다수의 스위치(625-1~625-n)와, 상기 펄스 카운터(622)의 펄스 계수 신호에 따라 상기 다수의 스위치(625-1~625-n) 중 상기 멀티플렉서(623)에 의해 상기 펄스 신호가 입력된 레이저 센서에 대응되는 스위치를 선택적으로 동작시키는 제2 멀티플렉서(624)를 구비하여 구성한다.

상기 펄스 카운터(622)는 레이저 센서(630)의 설치 개수에 일치하도록 미리 설정된 카운트 상한값에 도달할 때까지 펄스 생성기(621)에서의 펄스 신호의 펄스 수를 계수하고 카운트 상한값에 도달하면 즉, 레이저 센서(630)를 구동시켜 차량 측정의 1주기가 완료된 시점이면 자동으로 리셋(reset)되도록 구성한다.

또한, 펄스 카운터(622)의 계수치를 레이저 센서(630)의 개수에 일치하게 미리 설정된 상한값과 비교하여 그 결과가 일치하면 상기 펄스 카운터(622)로 리셋신호를 출력하는 별도의 회로를 구비하여 구성할 수도 있다.

상기 스위치(625-1~625-n)는 전압(Vcc)가 인가되면 턴온되는 트랜지스터로 구성할 수 있다.

상기 연산 회로부(610)는 펄스 생성기(621)에서 생성한 펄스 신호의 에지(edge)를 검출하여 n개의 레이저 센서(630)의 발광 시점으로부터 수광 시점까지의 경과시간 측정을 위한 지령 신호를 출력하는 에지 검출회로(611)와, 이 에지 검출회로(611)로부터의 지령 신호와 스위치(625-1~625-n)로부터의 출력 신호에 응답하여 상기 레이저 센서(630)의 발광시점으로부터 수광시점까지의 경과시간을 측정하는 경과시간 측정회로(612)와, 이 경과시간 측정회로(612)에서 측정한 경과시간과 경과시간에 대응되도록 저장된 상기 레이저 센서(630)로부터 도로 지면까지와 도로 상의 차량까지의 측정 거리를 참조하여 도로 상의 차량의 높이를 연산하는 높이 연산회로(613)와, 이 높이 연산회로(613)에서의 차량 높이 정보에 대응하는 상기 레이저 센서(630)의 갯수를 연산하여 차량의 폭을 연산하고 그 연산된 차량 폭 정보를 미리 저장된 차량 폭 정보와 비교하여 최종적인 차량 폭을 산출하는 폭 연산회로(614)와,

상기 경과시간 측정회로(612)에서의 측정한 경과시간과 상기 높이 연산회로(613)에서의 차량 높이 정보를 연산하여 차량의 길이를 산출하는 길이 연산회로(615)를 구비하여 구성한다.

한편, 도8은 본 발명의 실시예에서 차종 판단을 위한 동작 순서도로서 이를 설명하면 다음과 같다.

도8은 도시한 바와 같이, 차량의 검지를 시작하는 단계(S01)와, 구동할 레이저 거리센서를 초기화하는 단계(SO2)와, 상기 초기화된 레이저 거리센서를 순차적으로 구동하는 단계(S03)와, 상기 구동되는 레이저 거리센서의 순번이 한 그룹내의 최대 센서수보다 작은가를 판단하는 단계(S04)와, 상기 판단결과 구동할 레이저 거리센서의 순번이 그룹의 최대 센서 수 보다 작으면 그 레이저 거리센서에 펄스를 인가하여 구동하는 단계(S05)와, 상기 레이저 거리센서의 출력에 의한 반사 레이저를 수광하는 단계(S06)와, 상기 레이저 거리센서를 이용하여 차량의 높이를 계산하는 단계(S07)와, 상기 계산된 높이가 경계높이를 비교하는 단계(S08)와, 상기 계산된 높이가 경계높이보다 같거나 작으면, 그 구동된 레이저 센서에 해당하는 버퍼 플래그를 오프시키는 단계(S09)와 상기 계산된 높이가 경계높이보다 크면 그 구동된 레이저 센서에 해당하는 버퍼 프래그를 온시키는 단계(S10)와, 상기 높이를 버퍼에 저장하는 단계(S11)와, 상기 S04단계에서 구동될 레이저 센서의 순번이 최대 센서 수와 같으면 플래그가 온(on)인 버퍼의 연속길이를 측정하는 단계(S12)와, 차량의 최소 폭보다 큰 플래그의 연속길이가 존재하는지 판단하여 존재하지 않으면 레이저 거리센서를 초기화하는 S02단계로 귀환하는 단계(S13)와, 상기 S10단계에서 차량의 최소폭보다 큰 플래그의 연속길이가 존재하는 경우 차량의 높이, 폭 및 길이를 계산하고, 상기 S02단계로 귀환하는 단계(S14)로 이루어진다.

이하, 상기와 같은 본 발명의 실시예에 적용되는 레이저 거리센서를 이용한 차종 분류 동작을 보다 상세히 설명한다.

상기 도8에서 n은 레이저 거리센서(630)의 위치에 따라 정해진 번호로서, 이는 그 레이저 거리센서(630)의 구동방식에 따라 정해진다.

즉, 모든 레이저 거리센서(630)를 순차적으로 구동하는 경우에는 그 순차구동의 초기값이 1, 최종값이 레이저 거리센서(630)의 총 수와 동일한 값이 된다.

또한, 그룹(G1~Gm)으로 구동하는 경우, 초기값은 1, 최종값은 그룹 내의 레이저 거리센서(630)의 총 수가 된다.

이와 같은 상태에서 최초의 동작은 최초 구동될 레이저 거리센서(630)를 n=0으로 두어 설정한다(S02).

그 다음, S03단계에서는 상기 구동될 레이저 거리센서(630)를 순차구동하기 위해 1씩 증가시키는 동작을 수행한다.

그 다음, S04단계에서는 한 그룹내의 센서 수와 상기 구동되는 레이저 거리센서(630)의 순번(n)을 비교한다.

이는 그룹 또는 전체의 레이저 거리센서(630)를 구동함에 있어서, 구동의 1주기를 판단하기 위한 것으로, 상기 n과 그룹 또는 전체 레이저 거리센서(630)의 수가 동일하면 구동의 1주기가 완료된 것으로 판단한다.

그 다음, S05단계에서는 1주기가 완료되지 않은 것으로 판단되면, 그 n번째에 해당하는 레이저 거리센서(630)에 펄스신호를 인가한다.

그 다음, S06단계에서는 그 구동된 레이저 거리센서(630)의 출력이 반사된 결과를 판단하여 지면의 높이 변동, 즉, 차량이 검출되는지를 측정한다.

그 다음, S07단계에서는 상기 측정된 높이를 산출하고, S08단계에서는 그 산출된 높이가 경계높이 이상인가를 판단한다.

상기 경계높이는 차량으로 볼 수 있는 최소 높이로서 미리 설정되고 저장된다.

상기 S09단계에서는 S08단계의 판단결과 경계높이보다 검출된 높이가 낮으면 차량이 없는 것으로 판단하여 그 n번째 레이저 거리센서(630)에 해당하는 버퍼 플래그를 오프(off)시킨다.

그 다음, S10단계에서는 상기 S08단계의 판단결과 경계높이보다 검출된 높이가 높으면 차량이 있는 것으로 판단하여 그 n번째 레이저 거리센서(630)에 해당하는 버퍼 플래그를 온(on) 시킨다.

그 다음, S11단계에서는 상기 버퍼에 차량의 높이를 저장한다.

이처럼 레이저 센서를 순차적으로 구동하여 각 레이저 거리센서(630)에서 측정된 지면 또는 차량의 높이를 경계높이와 비교한 결과는 각 거리센서(630)의 측정결과를 저장하는 버퍼의 플래그 상태를 변화시켜 저장한다.

그 다음, 상기와 같은 과정을 반복하여 모든 버퍼의 플래그 상태를 지정한 후에는 그 구동할 레이저 센서의 순번이 한 그룹내의 총 센서 수, 또는 레이저 센서의 총 수와 동일하게 된다. 이는 상기 SO4단계에서 판단된다.

상기 레이저 센서의 구동이 1주기가 완료되면, S12단계에서는 상기 모든 버퍼의 플래그 값을 읽어들여 플래그가 온(on)상태인, 즉, 차량이 있는 것으로 판단되는 버퍼의 연속길이를 측정한다.

그 다음, S13단계에서는 상기 S12단계에서 측정한 버퍼의 연속길이가 차량으로 볼 수 있는 미리 저장된 최소 폭보다 큰가를 판단하여, 연속길이가 차량의 최소폭 보다 작으면 무효로 판정하여 상기 초기화 단계(S02)로 귀환한다.

그 다음, S14단계에서는 상기 연속길이가 차량의 최소폭 보다 크면 그 차량이 통과한 것으로 판단하여 차량의 높이, 폭 및 길이를 계산한다.

상기 차량의 높이를 계산하는 방법은 연속 플래그 버퍼의 높이중 최대값을 차량의 높이로 결정하는 것이다.

또한, 차량의 폭은 연속 플래그 버퍼의 수와 레이저 센서 간의 거리를 곱하여 그 통과한 차량의 폭을 산출한다. 이때, 차량의 높이는 화물의 적재 등으로 오차가 생길수 있으므로, 차량의 폭에 대한 검출결과에 대한 신뢰성을 더 높게 한다.

그리고, 차량의 길이는 차량진입검지부(411)에 통과 차량이 진입/진출하는 시간과 차량진출검지부(414)에 통과 차량이 진입/진출하는 시간을 연산하여 그 통과 차량의 길이를 산출한다.

예를 들어, 통과 차량이 차량진입검지부(411)에 진입하는 시간을 'T1', 진출하는 시간을 'T2'라 하고 차량진출검지부(414)에 진입하는 시간을 'T3', 진출하는 시간을 'T4'라 가정하여 차량 길이 산출 과정을 상세히 설명하기로 한다.

제1 겐트리(410)에 설치된 차량진입검지부(411)와 차량진출검지부(414) 간의 거리를 'Ls', 차량 길이를 'Lc'라 하면 차량 앞부분을 기준으로 통과 속도(V)는 아래의 수학식에 의해 산출된다.

또한, 차량진입검지부(411)에 진입한 차량의 앞부분과 차량진출검지부(414)를 진출한 차량의 뒤부분과의 거리를 'Lh'라 하면 이는 아래의 수학식에 의해 산출된다.

이와같이 산출된 거리(Lh)에서 차량진입검지부(411)와 차량진출검지부(414) 간의 거리(Ls)를 감산하면 차량의 길이(Lc)를 산출하게 되며 이를 수학식으로 표현하면 다음과 같다.

이러한 과정을 위하여 길이 연산회로(615)는 도12 블록도에 도시한 바와 같이, 차량 진,출입 판단회로(615-1)와, 차량 진,출입 간의 시간을 계수하는 시간 계산회로(615-2)와, 이 시간 계산회로에서 계측한 진입,진출시간(T1~T4)를 기록하는 메모리(615-3)와, 상기 시간 계산회로(615-2)에서 차량 진출시간(T4)이 상기 메모리(615-3)에 기록되는 순간에 상기 메모리(615-3)에 기록된 진입,진출시간(T1~T4)를 연산하여 차량 길이(Lc)를 산출하는 계산회로(615-4)를 구비하여 구성한다.

이를 위한 과정을 도13의 동작 순서도와 동일한 과정으로 이루어진다.

이와 같은 방법을 통해 차량의 높이, 폭 및 길이를 산출하면 제어 처리장치(430)는 도7에 도시한 테이블을 참조하여 차량의 종류를 판정함과 아울러 통행요금을 산출한다.

이처럼 판별된 차종분류 정보 및 통행 요금 정보는 제1 무선통신장치(412)를 통해 차량의 차량무선통신단말장치(OBU)로 전달된다.

차량무선통신단말장치(OBU)는 자체 메모리에 차종에 대한 정보를 저장하고 있으며, 폐쇄형 도로의 경우 상기 설명한 입구의 위치정보 및 시간정보를 제1 무선통신장치(412)로부터 전달받아 저장하며 차종 정보를 전달받으면 요금 정산이 가능하게 된다. 개방형 도로의 경우에는 차종에 따른 정액 요금이 산출된다.

그 다음, 상기 차량이 운행을 계속하여 제2 겐트리(420)를 지나는 경우, 제2 차량진입검지부(421)는 제1 차량진입검지부(411)와 동일하게 레이저를 이용하여 차량의 통과를 검출하고, 이때 차량무선통신단말장치(OBU)는 제1 무선통신장치(412)로부터 전송받아 저장하고 있던 제1 겐트리 진입차선, 제1 겐트리 진입 시점, 위법 차량 판정 정보 및 스마트 카드에서 정산한 요금정산 정보를 제2 겐트리(420)에 설치된 제2 무선통신장치(422)로 전송한다.

이에 따라, 제어 처리장치(430)는 제2 무선통신장치(422)로부터 현재 제2 겐트리(420)를 통과하는 차량의 제1 겐트리 진입 시점, 진입 차선, 요금정산 정보를 전달받아 영업소 서버(도면 미도시)로 전송한다.

또한, 제2 무선통신장치(422)는 차량무선통신단말장치(OBU)에서 위법 차량으로 판정한 정보를 송출하면 제2 겐트리(420)에 설치된 제2 차량진입검지부(421)가 차량의 통과를 검출하는 시점에서 촬영제어신호를 제어 처리장치(430)를 경유하여 촬영장치(413)에 전송하여 그 촬영장치(413)가 위법 차량의 뒷면을 촬영하도록 한다.

상기 차량무선통신단말장치(OBU)는 자체에 저장되어 있는 차종정보와 상기 제1 무선통신장치(412)로부터 전송되는 차종정보가 일치하지 않는 경우, 차량무선통신단말장치(OBU)는 자체의 판단에 의해 위반차량임을 결정할 수 있다. 또한, 저장된 차종과 판단된 차종이 일치하는 경우라도 운전자의 스마트 카드가 차량무선통신단말장치(OBU)에 삽입되어 있지 않거나, 스마트 카드의 잔액이 부족한 경우 등 요금을 정산할 수 없는 경우라면 차량무선통신단말장치(OBU)는 위법 차량으로 자체 판단할 수 있다.

이와같이 차량에 탑재된 차량무선통신단말장치(OBU)에서 직접 차량이 위반차량인가에 대한 판정이 이루어지도록 함으로써, 전자식 통행 요금 정산 시스템의 계산량을 줄여, 오류를 줄일 수 있게 된다. 또한, 차량이 제1겐트리(410)를 통과 한 후 차선을 변경하거나, 끼어들기를 하거나, 차량이 지체 및 정체 되는 경우에도 차량의 위반에 대한 정보는 차량 내에 탑재된 차량무선통신단말장치(OBU) 내에 저장되어 있으므로, 오류없이 요금 정산을 수행할 수 있게 된다.

상기 촬영장치(413)와 제2무선통신장치(422)는 상호 대응하도록 동일한 차선 상에 동일한 수만큼 설치되거나 또는 적당한 간격을 유지하도록 다수가 설치되어 해당 차선의 제2 겐트리(420)를 통과하는 차량을 촬영한다.

이에 따라, 촬영된 위법 차량의 영상은 제1 무선통신장치(412)를 통해 제어 처리장치(430)로 인가되거나, 직접 촬영장치(413)로부터 제어 처리장치(430)로 인가되며, 제어 처리장치(430)는 위반차량의 영상을 영업소서버로 전송하여 처리될 수 있도록 한다.

상기의 요금징수 및 위반차량에 대한 처리 과정을 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도9는 도4에 도시한 본 발명 전자식 통행요금 징수시스템의 동작 순서도로서 이에 도시한 바와 같이, 제1겐트리(410)에 차량이 진입하면 제어 처리장치(430)는 도8의 동작 순서도에서 상세히 설명한 바와 같이 제1 차량진입검지부(411)와 제1 차량진출검지부(414)에 구비되는 레이저 거리센서(630)를 이용하여 통과하는 차량의 높이, 폭, 길이 등의 정보를 검출하여 차량의 종류를 검출한다.

그 다음, 상기 제어 처리장치(430)는 차종분류정보를 생성하고, 이를 제1 무선통신장치(412)에 전달하여 상기 제1무선통신장치(412)에서 차종분류정보를 차량에 탑재된 차량무선통신단말장치(OBU)에 전송하도록 한다. 이때, 차종분류정보만을 전송하는 것으로 기재하였으나, 폐쇄형 도로의 경우 출구의 위치정보를 전송하여 구간별 운행 요금을 계산할 수 있도록 한다.

그 다음, 상기 차종분류정보를 인가받은 차량무선통신단말장치(OBU)는 지정된 차종정보와 차종분류정보를 비교하여 서로 다른 차종이면 위반판정을 하며, 상기 설명한 바와 같이 요금을 지불하지 못하는 경우에 위반판정을 한다. 이때, 위반이 아닌 것으로 판정되면, 차량무선통신단말장치(OBU)에서 요금을 정산한다.

그 다음, 차량이 제2 겐트리(420)를 통과하는 시점에서 차량무선통신단말장치(OBU)는 제2 무선통신장치(422)와 상호 통신하여 차량의 요금정산정보를 전달한다.

만일, 위법차량으로 판정된 경우에는 제2 겐트리(420)에 그 위법차량이 진입하면 제2 무선통신장치(422)가 차량무선통신단말장치(OBU)와 통신을 시도할 때 그 차량무선통신단말장치(OBU)로부터 위법차량으로 판정한 정보를 수신받으므로 촬영장치(413)을 제어하여 위법차량의 화면을 촬영하고 이를 제어 처리장치(430)로 전송하도록 하여 위법차량을 적발할 수 있다.

상기와 같은 전자식 통행 요금 정산 시스템은 차량에 탑재된 차량무선통신단말장치(OBU)에서 직접 차량이 위반차량인가에 대한 판정이 이루어지도록 함으로써, 전자식 통행 요금 정산 시스템의 계산량을 줄여, 오류를 줄일 수 있게 된다.

또한, 차량이 제1겐트리(410)를 통과 한 후 차선을 변경하거나, 끼어들기를 하거나, 차량이 지체 및 정체 되는 경우에도 차량의 위반에 대한 정보는 차량 내에 탑재된 차량무선통신단말장치(OBU) 내에 저장되어 있으므로, 오류없이 요금 정산을 수행할 수 있게 된다.

상기의 과정을 이루기 위한 본 발명 전자식 통행 요금 정산 시스템의 상세한 구성을 도10을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 차량무선통신단말장치(OBU)는 사용자 조작버튼(717), 화면(718)을 통해 운전자의 인터페이스 및 정보제공을 수행하며, 스마트 카드(715)를 읽어 요금을 정산할 수 있는 스마트 카드리더(716)을 구비한다.

또한 무선모뎀(711)과 안테나(712)를 통해 제1 및 제2무선통신장치(412, 422)와 통신이 가능하도록 구성된다.

그리고, 제1무선통신장치(412)를 통해 인가되는 제1 차량진입검지부(411) 및 제1 차량진출검지부(414)에서의 차량계측신호로부터 판별된 차종정보를 저장하는 메모리(MEMORY)와 그 정보를 비교 판단하여 위법 차량 여부를 결정하는 중앙처리장치(CPU)를 포함하여 구성된다.

이와같은 구성에서 중앙처리장치(CPU)는 각종 정보의 처리 즉, 요금의 정산, 위반여부의 판정, 이용자 화면(718)에 표시되는 내용의 제어 등 연산을 수행한다.

특히, 본 발명에서 주목할 점은 중앙처리장치(CPU)에서 직접 차량의 위반여부를 판정하는데 있다. 즉, 제1 겐트리(410)를 통과하는 시점에서 중앙처리장치(CPU)가 차종 정보 및 구간정보를 전송받아 저장된 차종정보와 비교하여 위반판정을 직접 수행하고, 또한 상기 스마트 카드 리더(716)를 통해 스마트 카드(715)의 삽입 또는 잔액의 부족시에 위반판정을 하고, 그 위반판정정보를 제2 겐트리(420)에 위치하는 제2 무선통신장치(422)에 전송할 수 있도록 한다.

삭제

상기 제1 무선통신장치(412)와 제2 무선통신장치(422)는 공통적으로 각부와의 연결을 위한 외부 인터페이스부와 무선 전송을 위한 안테나를 구비하고, 제2 무선통신장치(422)에는 촬영장치(413)에 촬영제어신호인 트리거 신호를 인가하기 위한 트리거 송신부를 더 포함한다.

상기 촬영장치(413)는 트리거 신호를 수신하는 트리거 수신부, 조명, 촬영한 영상을 저장하는 영상저장부와, 제어 처리장치(430)로 촬영한 영상을 전송하기 위한 영상송신부를 구비한다.

상기 제어 처리장치(430)는 촬영장치(413)로 부터 전송된 영상을 인가받아 영업소(720)의 서버(721)로 전송함으로써, 위반차량에 대한 벌금을 부과할 수 있도록 처리한다.

상기한 바와 같이 본 발명은 종래와 같이 위반차량을 판단하기 위한 별도의 장치를 구비하지 않고, 차량에 탑재된 차량무선통신단말장치를 이용하여 차량의 위반여부를 판단할 수 있도록 구성함으로써, 시스템의 구성을 단순화하고, 비용을 절감하는 효과와 아울러 위반판정 기능을 분산시켜 위반판정시간을 단축하여 보다 신뢰성있는 시스템의 구축이 가능한 효과가 있다.

또한, 차종의 분류를 레이저 거리센서를 사용하여 분류하여 우천시 또는 광량이 많을 경우 등 일기의 변화에 무관하게 정확한 차종의 분류가 가능하도록 함으로써, 차량의 종류를 오판하여 위반차량이 아닌 차량을 위반차량으로 판정하는 등의 오류를 줄여 그 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.

도1은 종래 전자식 통행 요금 징수 시스템의 구성도.

도2는 도1에 도시한 각 구성요소간의 이격거리 예시도.

도3은 도1에 도시한 각 구성요소의 상세 구성도.

도4는 본 발명 전자식 통행 요금 징수 시스템의 구성도.

도5a와 도5b는 각각 폐쇄식 도로에서 입구측 장치의 일실시 구성도.

도6은 도4에 있어서, 제1 및 제2차종분류장치의 구성도.

도7은 차종 분류 표.

도8은 도6의 차종 분류 과정의 순서도.

도9는 본 발명 전자식 통행 요금 징수 시스템의 동작 순서도.

도10은 도4에 도시한 본 발명의 각 구성요소의 상세 구성도.

도11은 도4에서 제어 처리장치의 구성을 보인 블록도.

도12는 도11에서 길이 연산회로의 구성을 보인 블록도.

도13은 도12의 길이 연산회로의 동작 과정을 보인 신호 흐름도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

410:제1 겐트리 411:제1 차량진입검지부

412:제1 무선통신장치 413:촬영장치

414 : 제1 차량진출검지부 420:제2 겐트리

421:제2 차량진입검지부 422:제2 무선통신장치

430 : 제어 처리장치 630:레이저 거리센서

Claims (11)

1. 유료도로의 통행차량에 요금을 부과하는 전자식 통행요금 정산 시스템에 있어서,

   레이저 거리센서를 이용하여 차량계측정보를 획득한 후 차량의 폭, 높이, 길이를 산출하고 이로부터 통과차량의 종류(=차종정보)를 판별하여 통행요금을 산출하도록 겐트리에 설치되는 차종분류 수단과,

   상기 차종정보를 수신하여 자체에 저장된 차종정보과 비교하여 그 비교결과의 불일치에 따른 위법차량 여부를 판정함과 아울러 상기 산출된 통행요금을 정산하고 상기 위법차량판정 정보와 요금정산 정보를 상기 차종분류 수단에 전송하도록 차량에 탑재된 무선통신단말 수단을 구비하여 구성함을 특징으로 하는 전자식 통행요금 징수 시스템.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 겐트리에 설치되어 차량 무선통신단말 수단으로부터 위법판정 정보가 수신되면 해당 위법차량을 촬영하여 차종분류 수단으로 전송하는 촬영장치를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 전자식 통행요금 징수 시스템.
4. 제1항에 있어서, 차종분류 수단은

   겐트리에 설치되어 통과 차량의 진입, 진출을 검출하는 차량검지부와,

   상기 진입, 진출 정보를 수집하고 그 계측정보로부터 판별된 차종정보를 차량 무선통신단말 수단에 전송하는 제1 통신장치와,

   상기 차량 무선통신단말 수단으로부터 진입차선, 진입시간, 위법차량판정 정보 및 요금정산 정보를 수신하는 제2 통신장치와,

   상기 차량 진입,진출 정보로부터 통과 차량의 높이, 폭 및 길이를 산출하고 그 산출 정보를 내부 메모리에 저장된 차종 정보와 비교하여 차종을 판별하며 상기 판별된 차종정보를 차량 무선통신단말 수단에 전송한 후 상기 차량무선통신단말 수단으로부터 진입차선, 진입시간, 요금정산정보 및 위법차량판정 정보를 수집하여 중앙서버로 전송하는 제어 처리장치로 구성함을 특징으로 하는 전자식 통행 요금 징수 시스템.
5. 제4항에 있어서, 차량검지부는

   레이저를 출력한 후 그 반사되는 레이저를 검출하여 통과차량과의 거리 및 진입시점을 측정하도록 겐트리 하단에 일렬배치되는 다수의 레이저 거리센서로 이루어진 제1 차량검지부와,

   레이저를 출력한 후 그 반사되는 레이저를 검출하여 통과차량과의 거리 및 진출시점을 측정하도록 겐트리 하단에 일렬배치되는 다수의 레이저 거리센서로 이루어진 제2 차량검지부를 구비하여 구성함을 특징으로 하는 전자식 통행 요금 징수 시스템.
6. 삭제
7. 제4항에 있어서, 제어 처리장치는

   차량 검지부에 포함되는 다수의 레이저 거리센서를 그룹별 또는 전체를 순차 구동하도록 제어하는 다중화회로부와,

   상기 차량검지부의 검출결과를 이용하여 차량의 폭, 높이 및 길이를 산출하는 연산회로부로 구성하여 된 것을 특징으로 하는 전자식 통행 요금 징수 시스템.
8. 제7항에 있어서, 다중화 회로부는

   레이저 센서를 구동하기 위한 펄스 신호를 발생시키는 펄스 생성기와,

   상기 펄스 생성기로부터 발생되는 상기 펄스신호를 계수하기 위한 펄스 카운터와,

   상기 펄스 카운터로부터의 펄스 계수값에 따라 상기 펄스 생성기로부터의 상기 펄스 신호를 상기 다수의 레이저 센서로 순차적으로 출력하기 위한 제1 다중화 수단과,

   다수의 레이저 센서와 대응되게 구비되어 다수의 레이저 센서로부터의 차량계측을 위한 신호를 선택하여 연산 회로부로 출력하기 위한 다수의 스위치 수단과,

   상기 펄스 카운터로부터의 펄스 계수값에 따라 상기 다수의 스위치 수단 중 상기 제1 다중화 수단에서 펄스 신호를 출력한 상기 다수의 레이저 센서에 대응되는 스위치 수단을 동작시키기 위한 제2 다중화 수단을 구비하여 구성하는 것을 특징으로 하는 전자식 통행 요금 징수 시스템.
9. 제7항에 있어서, 연산 회로부는

   펄스 생성기에서 생성한 펄스 신호의 에지를 검출하여 다수의 레이저 센서의 발광시점에서 수광시점까지의 경과시간 측정을 개시하는 지령신호를 제공하기 위한 에지 검출수단과,

   상기 에지 검출수단으로부터의 지령 신호와 다중화 회로부로부터의 출력신호에 따라 상기 레이저 센서의 발광시점에서 수광시점까지의 경과시간을 측정하는 경과시간 측정수단과,

   상기 경과시간 측정수단으로부터의 경과시간을 참조하여 통과 차량의 높이를 연산하기 위한 제1 연산수단과,

   상기 제1 연산수단으로부터의 통과 차량의 높이 정보와 미리 저장된 차량으로 판정할 수 있는 최소높이 정보를 참조하여 차량의 높이를 연산하고 차량으로 판정할 수 있는 물체의 높이정보에 해당하는 상기 레이저 센서의 갯수정보와 레이저 센서의 설치정보를 참조하여 차량의 폭을 연산하기 위한 제2 연산수단과,

   상기 경과시간 측정수단에서의 경과시간, 상기 제1 연산수단으로부터의 통과 차량의 높이 정보와 차량으로 판정할 수 있는 물체의 높이정보에 해당하는 상기 레이저 센서의 갯수정보와 레이저 센서의 설치정보를 참조하여 차량의 길이를 연산하기 위한 제3 연산수단을 구비하여 구성하는 것을 특징으로 하는 전자식 통행 요금 징수 시스템.
10. 제9항에 있어서, 제3 연산수단은

    차량 진,출입 판단회로와,

    차량 진,출입 간의 시간을 계수하는 시간 계산회로와,

    상기 시간 계산회로에서 계측한 진입,진출시간(T1~T4)를 기록하는 메모리와,

    상기 시간 계산회로에서 차량 진출시간(T4)이 상기 메모리에 기록되는 순간에 상기 메모리에 기록된 진입,진출시간(T1~T4)를 연산하여 아래의 식과 같은 연산에 의해 차량 길이(Lc)를 산출하는 계산회로를 구비하여 구성함을 특징으로 하는 전자식 통행 요금 징수 시스템.

    여기서, T1은 제1 겐트리에 설치된 제1 차량검지부에 차량이 진입하는 시간, T2는 제1 차량검지부로부터 차량이 진출하는 시간, T3는 제2 겐트리에 설치된 제2 차량검지부에 차량이 진입하는 시간, T4는 제2 겐트리로부터 차량이 진출하는 시간이다. 그리고, 'Lc'는 차량 길이, 'Ls'는 제1 차량검지부와 제2 차량검지부 간의 거리, 'V'는 차량 통과 속도, 'Lh'는 제1 차량검지부에 진입한 차량의 앞부분과 제2 차량검지부를 진출한 차량의 뒤부분과의 거리이다.
11. 제1항에 있어서, 차량 무선통신단말 수단은

    사용자와의 인터페이스를 위한 조작버튼 및 화면과,

    스마트 카드를 읽어 요금을 정산하는 스마트 카드리더와,

    차량분류 수단과의 무선통신을 위한 무선모뎀과,

    원래의 차종정보 및 상기 차량분류 수단에서 전송되는 차종정보를 저장하는 메모리와,

    상기 메모리에 기록된 2개의 차종 정보를 비교하여 위법차량 여부를 판정함과 아울러 상기 스마트 카드의 요금정산이 불가능한 경우 정산불가를 판정하고 상기 판정결과를 상기 무선모뎀을 통해 차량분류 수단에 전송시키는 중앙처리장치로 구성함을 특징으로 하는 전자식 통행 요금 징수 시스템.