KR100555695B1 - 디에스알씨 및 디지피에스 방식을 이용하여교통정보제공시스템에서 차량의 평균주행속도를 계산하는방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 DSRC를 이용한 교통정보제공시스템에서 차량주행속도를 계산하는 방법 및 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, DGPS 방식의 GPS 수신기를 장착한 단말기와, DSRC 통신방식을 이용하는 기지국, 상기 기지국과 단말기로부터 수집한 원시 교통 데이터를 기초로 교통정보를 제공하는 서버 등으로 구성된 교통정보제공시스템에서 서버가 정확한 차량주행속도를 계산하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 각 기지국의 대표위치와 차량이 기지국을 통과하는 시간을 측정하는 위치가 일치하기 때문에, 차량의 실제 이동거리와 서버에 저장된 기지국간의 거리가 같게 되어, 각 구간별 차량의 평균주행속도를 종래 보다 훨씬 정확하게 구할 수 있고, 사용자에게 보다 정확한 교통정보를 제공할 수 있다.
GPS, DGPS, DSRC, ITS, 기지국, 기준국, RSE, OBE

Description

디에스알씨 및 디지피에스 방식을 이용하여 교통정보제공시스템에서 차량의 평균주행속도를 계산하는 방법 및 시스템{A Method and System for caculating average speed of vehicle using DSRC and DGPS techniques in Traveler Information System}
도 1은 종래의 교통정보제공시스템에서 DSRC 통신방식을 이용하여 차량의 평균주행속도를 계산하는 방법을 개략적으로 도시한다.
도 2 본 발명에 따른 교통정보제공시스템에서 DSRC 및 DGPS 기술을 이용하여 차량의 평균주행속도를 계산하는 방법을 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명에 따라 차량의 주행속도를 계산하는 방법을 예시적으로 나타내는 흐름도이다.
본 발명은 DSRC를 이용한 교통정보제공시스템에서 차량주행속도를 계산하는 방법 및 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, DGPS 방식의 GPS 수신기를 장착한 단말기와, DSRC 통신방식을 이용하는 기지국, 상기 기지국과 단말기로부터 수집 한 원시 교통 데이터를 기초로 교통정보를 제공하는 서버 등으로 구성된 교통정보제공시스템에서 서버가 정확한 차량주행속도를 계산하는 방법에 관한 것이다.
자동차가 대중화되어 자동차의 대수가 급격하게 증가하면서 공해유발은 물론, 만성적이고 전국적인 도로교통 혼잡으로 인해 많은 문제가 발생하고 있다. 운전자는 주행중인 도로가 왜, 얼마동안 막히는지, 우회도로를 이용할 수 있는지 등을 알지 못하고, 대중교통 이용자는 버스가 언제 도착할지를 알지 못하며, 운송업사업자는 화물차의 위치나 수송 소요시간을 알지 못한다. 이러한 교통혼잡으로 인한 경제적 손실은 실로 막대한 것이다.
따라서, 최근 발달하고 있는 정보통신기술 등을 이용해 보다 향상된 운송효과를 기대할 수 있는 지능형교통시스템(ITS; Intelligent Transport System)의 도입이 매우 필요하다. ITS는 자동차와 도로 환경을 지능화하여 운전자로 하여금 안전하고 쾌적하며 빠르게 운행할 수 있도록 하기 위한 차세대 교통시스템으로서, 기존의 교통체계를 정보통신, 전자, 제어, 컴퓨터 등의 첨단 기술과 접목시켜 교통의 이동성, 안전성, 효율성 및 교통환경을 개선시키기 위한 교통시스템이다.
이러한 ITS를 구축하기 위해서는 양질의 교통정보를 수집하고 효율적으로 분배할 수 있는 시스템을 도입할 필요가 있는데, 이를 위해 단거리무선통신(DSRC; Dedicated Short Range Communication) 기술이 제안되었다. DSRC는 지금까지 발전된 정보통신기술을 이용하여 통신 반경이 수 미터 내지 수백 미터인 노변기지국장치(Road Side Equipment; RSE)와 상기 RSE의 통신영역을 통과하는 차량탑재장치(On Board Equipment; OBE)(또는 단말기)들 사이에서 이루어지는 양방향 고속무선통신 기술이다. 여기서, RSE는 노변에 설치되어, 여러 OBE들로부터 수신된 OBE들의 고유 ID를 로컬 서버로 전송하고, 로컬 서버로부터 원하는 정보를 요청하여, 이 정보들을 OBE로 전송하는 역할을 한다. 한편, OBE(또는 단말기)는 차량에 탑재되어, 자신의 OBE 고유 ID 및 교통정보를 위한 도로간 운행시간, 돌발사고정보 등의 원시 데이터를 RSE로 전송하고, RSE로부터 원하는 정보를 요청하며, RSE의 고유 ID 및 도로 구간간 주행속도, 교통사고 정보 등의 교통정보와 일반방송정보를 수신하여 이를 LCD 또는 음성 등으로 사용자에게 제공하는 역할을 한다.
상기 DSRC 기술은 공중 무선 통신망과 달리 도로에서 주행중인 차량을 대상으로 하는 것으로, 도로변에 설치된 비교적 간단한 기지국 시스템과 차량탑재장치 사이의 통신을 통해 적은 비용으로 교통정보수집을 가능하게 함으로써 각종 교통 정보, 자동요금징수, 대중교통 및 중앙 집권식 상업용 차량 관리 등의 서비스를 제공하여 교통혼잡 해소, 여행시간 단축, 교통사고 방지의 효과를 가져올 것으로 기대된다.
이러한 DSRC 통신방식에서 차량 운전자에게 제공하는 주요한 정보 중의 하나로는 특정 도로의 구간별 차량의 주행속도가 있다. 이는 어떤 도로에서는 차량의 흐름이 원활하고 어떤 도로에서는 차량이 지체되는지를 운전자에게 알려주는 매우 유용한 정보이다. 도 1은 종래의 교통정보제공시스템에서 DSRC 통신방식을 이용하여 이러한 차량의 주행속도를 계산하는 방법을 개략적으로 도시한다. 도 1에 도시된 종래의 교통정보제공시스템은 교통정보중앙센터, 지역서버, 기지국(RSE), 단말기(OBE) 등으로 구성된다. 여기서, 기지국 및 단말기에 대해서는 이미 상술한 바와 같다. 서버는 일정 지역의 다수의 기지국과 실시간 연결되어 있어 이들 기지국들 사이의 거리 및 각 기지국의 ID 등에 관한 데이터를 저장 및 관리하며, 단말기들로부터 제공되는 교통정보에 관한 원시데이터를 각 기지국들을 통해 수신하여 이를 종합함으로써 교통정보로서 가공하고, 다시 상기 종합된 교통정보를 각 단말기 사용자에게 전달하기 위해 기지국으로 전송하는 역할을 한다. 교통정보중앙센터는 각 지역의 서버를 통합 관리하는 센터로서 시스템이 설치된 전지역의 교통흐름관리 및 지역 서버간의 교통정보를 제공하는 역할을 한다.
그러면, 도 1을 참조하여 종래의 DSRC 방식을 이용하여 차량의 주행속도를 계산하는 방법을 설명한다. 여기서, DSRC 통신용 단말기가 탑재된 프로브(Probe) 차량이 기지국 RSE1 및 RSE2의 통신영역 도로를 순차적으로 주행, 통과하여 현재 기지국 RSE3의 통신영역에 진입하였다고 가정하고 설명한다.
(1) 먼저, 단말기를 장착한 프로브 차량이 DSRC 방식의 통신을 하는 기지국 RSE3의 통신영역 내에 진입하면, 상기 단말기는 기지국 RSE3으로부터 교통정보(예컨대, 도로간 차량주행속도 등) 및 기타 서비스를 수신하여 사용자에게 제공하고, 상기 기지국 RSE3과 통신한 시간 및 통신한 기지국의 고유 ID를 단말기 내에 저장한다.
(2) 그리고, 상기 단말기는 현재 통신하고 있는 기지국 RSE3 바로 전에 통신한 기지국 RSE2의 고유 ID 및 통신시간, 전전에 통신한 기지국 RSE1의 고유 ID 및 통신시간, 그리고 단말기 자신의 고유 ID를 현재의 기지국 RSE3에 전송한다. 여기서, 상기 기지국 RSE2의 고유 ID 및 통신시간과 기지국 RSE1의 고유 ID 및 통신시 간에 관한 데이터는 이전에 기지국 RSE1 및 RSE2의 통신영역에 진입하였을 때 상기 단계 (1)의 동작을 통해 단말기에 저장되어 있는 값이다.
(3) 기지국 RSE3은 단말기로부터 수신한 단말기 정보 및 RSE1의 정보(즉, RSE1의 ID 및 RSE1에서의 통신시간)와 RSE2 정보(즉, RSE2의 ID 및 RSE2에서의 통신시간)를 서버에 전송한다.
(4) 서버는 상기 정보를 수신하여 이 수신된 정보를 기초로 기지국 RSE1과 RSE2 사이에서의 차량주행속도(V)를 계산한다. 이때, 차량주행속도(V)는 아래와 같은 수식을 이용하여 계산될 수 있다.
V = D / (T2 - T1)
V : 기지국 RSE1과 RSE2 사이에서의 차량주행속도
D : 기지국 RSE1과 RSE2 사이의 거리
T2 : 기지국 RSE2에서의 통신시간
T1 : 기지국 RSE1에서의 통신시간
여기서, 기지국 RSE1과 RSE2 사이의 거리(D)는 서버의 데이터베이스에 미리 저장되어 있는 각 기지국들 사이의 고정된 거리이며, 기지국 RSE1과 RSE2에서의 통신시간 T1 및 T2는 동일한 프로브 차량이 기지국 RSE1과 RSE2에 차례로 진입하여 상기 기지국 RSE1 및 RSE2와 통신했을 때의 시간으로, 기지국 RSE3이 단말기로부터 수신하여 서버로 전송한 데이터이다. 이때, 동일한 프로브 차량인지 여부는 단말기의 ID가 동일한지 여부로 구분할 수 있다.
상기 (1)~(4) 단계를 통해 두 기지국 RSE1과 RSE2 사이를 통과하는 어느 한 차량의 주행속도를 구하였으면, 서버는 이 데이터를 기초로 도로에서의 차량의 흐름 상태에 관한 정보를 제공할 수 있는 특정 구간에서의 차량들의 평균 속도를 구할 수 있다. 즉, 특정 시간 간격 사이에 두 구간을 통과하는 각 차량들의 속도를 상술된 방법으로 각각 구한 다음 이들을 평균한다. 이때, 서버의 관리자는 차량 흐름의 변화에 따라 평균속도를 구하기 위한 시간 간격을 짧게 하거나 길게 조정할 수 있다. 예컨대, 차량의 흐름이 많고 흐름이 수시로 바뀌면 5분 간격으로 평균을 구하고, 차량의 흐름이 적고 흐름이 일정하면 1시간 간격으로 평균을 구하도록 조정할 수 있다.
각 지역 서버는 이러한 방법으로 자신의 지역 내의 특정 구간에서의 차량의 평균주행속도를 구하여 저장 관리하며, 각 기지국들을 통해 교통정보로서 사용자들에게 제공한다. 또한, 각 지역 서버는 각 구간에서의 차량의 평균주행속도를 교통정보중앙센터에 전송하면, 상기 교통정보중앙센터는 각 지역의 교통정보를 수신 및 종합하여 지역간 교통흐름을 제어하고 교통정보를 제공할 수 있게 된다.
이렇게 일정 시간별 차량의 평균주행속도를 계산하여 시시각각의 교통흐름에 관한 정보를 사용자에게 제공하는 것은 매우 유용하다. 그러나, 종래의 DSRC 방식을 이용한 차량주행속도 계산 방법은 단말기로부터 수집되는 원시데이터의 정확성이 떨어지는 문제점이 있다. 이는 각 구간에서의 차량의 주행속도에 관한 정보가 부정확할 수 있다는 것을 의미한다. 따라서, 사용자에게 제공되는 교통흐름에 관한 정보의 가치가 그 만큼 반감된다.
종래의 DSRC 방식을 이용하여 차량의 주행속도를 계산할 때 단말기로부터 수 집되는 원시데이터의 정확성이 떨어지는 이유는 단말기가 제공하는 기지국과의 통신시간은 기지국의 통신영역 내의 임의의 위치에서 측정된 것인 반면, 서버에 저장된 두 기지국 사이의 거리는 항상 일정하기 때문이다. 서버가 차량의 주행속도를 계산할 때 사용하는 기지국 RSE1과 RSE2 사이의 거리(D)는 기지국 RSE1과 RSE2의 통신영역 내의 특정한 지점인 P1과 P2 사이의 거리이다. 따라서, 정확한 주행속도 데이터를 얻기 위해서는 단말기가 상기 두 지점 P1과 P2 에서 기지국 RSE1 및 RSE2와 각각 통신하여 그 통신시간을 서버에 전송하여야 한다. 그러나, 통상적으로 단말기는 기지국의 통신영역 내의 일정한 한 지점에서 기지국과 통신하는 것이 아니라 통신영역 내의 임의의 어느 한 지점에서 기지국과 통신한다. 이때, 단말기가 기지국과 통신하는 지점은 차량이 기지국으로 진입하는 방향 및 진입하는 속도, 진입 당시의 통신 환경 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 서버에 저장된 두 기지국 사이의 거리 정보와 단말기가 기지국과 통신한 두 지점 사이의 실제 거리는 다르게 되므로, 서버에서 계산된 두 기지국 사이에서의 차량의 평균주행속도 정보는 정확도가 떨어지게 되는 것이다.
예컨대, 도 1에 예시적으로 도시된 바와 같이, 서버에 저장된 기지국 RSE1과 RSE2 사이의 거리(D)는 두 기지국 내의 점 P1과 P2 을 기준으로 한다(즉, D = P2 - P1). 한편, 프로브 차량에 탑재된 단말기는 기지국 RSE1의 한 지점 Pr1과 기지국 RSE2의 한 지점 Pr2에서 기지국 RSE1 및 RSE2와 통신하였다. 따라서, 시간 T1~T2 동 안에 프로브 차량이 이동한 거리는 D가 아니라 Dr (= Pr2 - Pr1)이다. 따라서, 정확한 속도를 얻기 위해서는 D/(T2 - T1)이 아닌 Dr/(T2 - T1)으로 계산하여야 한다. 그러나, 상술한 바와 같이, 종래의 경우에는 D/(T2 - T1)으로 속도를 계산하였다. 그러므로, 도 1에서 예시적으로 도시된 경우에, 사용자에게 제공되는 기지국 RSE1과 RSE2 사이의 구간에서 차량의 평균주행속도 정보는 실제보다 느린 것으로 나타나게 된다. 이러한 이유로 종래의 방법에 의할 경우에는 실제 차량의 속도와 일치하지 않는 정보를 사용자에게 제공하게 되며, 경우에 따라서는 다소 오차가 큰 정보가 제공될 수도 있다.
본 발명은 이러한 종래의 문제점을 개선하기 위한 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 GPS 방식의 GPS 수신기를 장착한 단말기와, DSRC 통신방식을 이용하는 기지국, 상기 기지국과 단말기로부터 수집한 원시 교통데이터를 기초로 교통정보를 제공하는 서버 등을 이용하여 차량이 정확하게 각 기지국의 통신영역의 대표위치를 통과할 때의 시간을 서버에 전송함으로써, 서버에 저장된 기지국 사이의 거리와 차량이 실제로 통과한 거리가 일치되도록 하여 보다 정확한 차량의 평균주행속도를 계산하는 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 상기와 같은 방법을 이용하여 보다 정확한 차량의 평균주행속도를 계산할 수 있는 교통정보제공시스템을 제공하기 위한 것이 다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, DSRC 및 DGPS 기술을 이용하여 교통정보제공시스템에서 차량의 평균주행속도를 계산하는 본 발명에 따른 방법은, (a) DGPS 기준국이 오차보정값을 계산하여 서버를 통해 각 기지국에 상기 오차보정값을 실시간으로 제공하는 단계; (b) 제1기지국이 자신의 통신영역 내에 진입하는 차량에 탑재된 단말기에게 자신의 노드위치값, 고유 ID 및 상기 오차보정값을 송신하는 단계; (c) 상기 단말기가 동일 차량에 탑재된 GPS 수신기에게 상기 오차보정값을 전송하는 단계; (d) 상기 GPS 수신기가 GPS 위성으로부터 수신한 신호로 측정한 차량의 GPS 좌표값에 상기 단말기로부터 수신한 오차보정값을 적용하여 보정된 GPS 좌표값을 계산하고, 상기 보정된 차량의 GPS 좌표값을 단말기로 전송하는 단계; (e) 단말기가 상기 보정된 차량의 GPS 좌표값과 제1기지국의 노드위치값을 비교하면서 두 값이 가장 가까울 때의 시간을 노드통과시간으로서 저장하는 단계; (f) 단말기가 제1기지국 직전의 제2기지국과 상기 제2기지국 직전의 제3기지국을 통과하는 동안 상기 단계 (a)~(e)를 수행하여 얻은 제2기지국의 노드통과시간 및 고유 ID와 제3기지국의 노드통과시간 및 고유 ID를 제1기지국에 송신하는 단계; (g) 상기 단말기로부터 상기 제2기지국의 노드통과시간 및 고유 ID와 상기 제3기지국의 노드통과시간 및 고유 ID를 수신한 제1기지국이 상기 데이터를 서버로 전송하는 단계; 및 (h) 제1기지국으로부터 상기 제2기지국의 노드통과시간 및 고유 ID와 상기 제3기지국의 노드통과시간 및 고유 ID를 수신한 서버가 상기 데이터를 이용하여 차량이 상기 제3기지국과 제2기지국을 주행하는 동안의 평균주행속도를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 특징은, GPS 위성을 이용하여 측정한 좌표값과 실제 좌표값 사이의 오차를 계산하는 DGPS 기준국; 다수의 기지국과 실시간으로 연결되어 상기 기지국들을 관리하며, 상기 기지국 사이를 이동하는 차량의 주행속도를 계산하는 서버; 단말기와 교통정보를 송수신하는 노변에 설치된 기지국; 상기 기지국과 교통정보를 송수신하여 음성 또는 문자 등으로 상기 정보를 운전자에게 표시하는, 차량에 탑재된 단말기; 및 단말기와 함께 차량에 탑재되며, 상기 DGPS 기준국에서 계산된 오차를 기초로 차량의 위치를 측정하여 상기 단말기에 전송하는 GPS 수신기를 포함하는 것이다.
이와 같이 본 발명은 DSRC 기술에 의한 문제점을 개선하기 위하여 DSRC 기술과 함께 DGPS 기술을 연동하여 사용함으로써 정확한 차량의 평균주행속도를 계산한다. 즉, 프로브 차량에 탑재된 단말기와 기지국 및 서버와의 데이터의 송수신은 DSRC 기술을 그대로 이용하되, 단말기의 정확한 위치 및 시간에 대한 정보는 DGPS 기술을 이용하여 구하는 것이다.
여기서, 본 발명에 대하여 구체적으로 설명하기에 앞서, 먼저, 위성 항법 시스템(Global Positioning System; GPS) 및 위성 항법 보정 시스템(Differential Global Positioning System; DGPS)에 대하여 간략하게 설명한다.
GPS는 미국 정부가 1970년대 초반부터 개발에 착수하여 구축한 항법지원시스 템으로 지상, 해상, 공중 등 지구상의 어느 곳에서도 시간이나 기상 등의 제약 없이 인공위성에서 발신하는 정보를 수신하여 정지 또는 이동체의 위치를 측정할 수 있도록 인공위성군, 지상제어국, 사용자의 3부분으로 구성되어 있는 위성 항법 시스템이다. GPS는 초기에는 군사적인 목적으로 개발되었으나 GPS신호의 일부에 대해서 민간인이 사용할 수 있도록 개방되면서 광범위하게 응용되고 있다.
GPS의 원리는 개념적으로는 단순하다. 즉, 알고 싶은 점을 사이에 두고 있는 두 변의 길이를 측정함으로써 미지의 점의 위치를 결정한다는 것이다. 보다 상세히 설명하자면, 먼저, 복수의 위성들에서 발생된 부호 신호의 발생 시점과 수신기에서의 수신 시점의 시간 차이를 측정한 다음 여기에 빛의 속도를 곱하여 상기 각 인공위성들로부터 수신기까지의 거리를 구한다. 여기서 구해진 각 인공위성들과 수신기 사이의 거리 및 상기 각 인공위성들의 위치 정보를 기초로 연립방정식을 풀면 상기 수신기가 있는 위치를 정확하게 계산할 수 있다. 이 때, 위성들의 정확한 위치를 알아야 하는데, 이 위성들의 위치를 계산하는데는 GPS 위성으로부터 전송되는 궤도력을 이용한다. 이렇게 계산된 위치는 3개의 값, 즉, 위도, 경도 및 고도로 나타내는 GPS 좌표값으로 표시될 수 있다.
GPS 수신기 1대를 사용하여 위치를 측정하는 단독측위 방법에서의 정밀도는, 민간인에게 허용된 C/A 코드만을 사용할 경우에는, 수평 100 m, 수직 156 m, 시간 167 ns 정도가 될 것으로 예상된다. 즉, C/A 코드 하나만 사용할 경우 10~30 m 이상의 정밀도로 위치를 결정하는 것은 현실적으로 불가능하다. 이는 수신기가 결정하는 인공위성까지의 거리 자료에 여러 가지 오차 요인이 복합적으로 영향을 미치 기 때문이다.
만약 어떤 제 2 의 장치가 수신기 근처에 존재하여 현재 수신받는 자료가 어느 정도의 오차를 가지고 있는지를 수신기에게 알려줄 수 있다면 위치결정의 오차를 극소화 시킬 수 있는데, 바로 이 방법이 위성 항법 보정 시스템(Differential GPS 또는 DGPS)이라고 불리워지는 기술이다. 상기 DGPS는 기본 GPS에 수반하는 여러 오차 요인을 제거함으로써 움직이는 물체에 있어서는 수 m, 정지한 대상에 대해서는 1 m 이내의 위치 측정을 가능하게 한다.
DGPS는 두 개의 GPS 수신기를 필요로 한다. 하나의 수신기는 정지해 있고 다른 하나는 이동을 하면서 위치측정을 수행한다. 이 정지한 수신기가 바로 DGPS 개념의 핵심이 되는 것으로, 실제 위성을 이용한 측정값과 이미 정밀하게 결정된 실제 값과의 차이를 계산한다. 이러한 역할을 하는 정지한 수신기를 DGPS 기준국이라 부른다. 보다 상세하게 설명하자면, 먼저 사전에 정밀한 측량 등을 통하여 1mm 이하의 오차로 자신의 실제 위치를 알고 있는 지점에 DGPS 기준국(DGPS Reference Station)을 고정하고, 여기에 DGPS 기준국용 GPS 수신기를 설치한다. 그러면, 상기 DGPS 기준국용 GPS 수신기는 GPS 위성들로부터 신호를 받아, 이미 알고 있는 자신의 정확한 위치와 수신기로 수신된 신호로부터 측정된 위치를 비교하여 오차를 계산한다. 이렇게 계산된 오차값은 주변의 사용자용 GPS 수신기(예컨대, 차량에 탑재된 GPS 수신기)로 전송된다. 사용자는 자신의 GPS 수신기에서 계산한 위치값에 상기 DGPS 기준국으로부터 전송받은 오차값을 적용하여 정확한 위치를 계산할 수 있게 되는 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 교통정보제공시스템에서 DSRC 및 DGPS 기술을 이용하여 차량의 평균주행속도를 계산하는 방법을 개략적으로 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 교통정보제공시스템은 교통정보중앙센터, 지역서버, 기지국, 단말기, DGPS 기준국, GPS 수신기(도시되지 않음) 등으로 구성된다. DGPS 기준국은, 앞서 설명한 바와 같이, 이미 알고 있는 자신의 정확한 위치값과 GPS 수신기에서 수신된 신호로부터 측정된 위치값를 비교하여 오차를 계산하고 이 오차에 관한 정보를 각 지역서버에 전송한다. 이를 수신한 서버는 실시간으로 각 기지국에 상기 오차 정보를 전송하며, 기지국은 DSRC 방식으로 차량에 탑재된 단말기에 상기 오차 정보를 제공한다. 차량에는 기지국과 DSRC 방식으로 통신하기 위한 단말기와 함께 GSP 수신기가 탑재되어 있다. 상기 단말기와 GPS 수신기는 함께 연동하여 차량의 정확한 위치를 측정한다. 즉, 단말기가 기지국으로부터 GPS 기준국이 계산한 오차 정보를 수신하면, 이 오차 정보를 GSP 수신기에 전달한다. GSP 수신기는 상기 단말기로부터 수신한 오차 정보를 이용하여 GSP 위성으로부터 수신한 신호로 계산한 위치값을 수정함으로써 차량의 정확한 위치를 계산하고, 보정된 정확한 위치값을 단말기에 전송한다. 각 구성요소들의 다른 특징들은 종래의 경우와 같다.
한편, 도 3은 본 발명에 따라 차량의 주행속도를 계산하는 방법을 예시적으로 나타내는 흐름도이다. 그러면, 이제 상기 도 2 및 도 3을 참조로 하여, 본 발명에 따른 차량의 주행속도를 계산하는 방법에 대해 예시적인 방법으로 상세히 설명한다. 여기서, DSRC 통신용 단말기와 함께 GPS 수신기가 탑재된 프로브(Probe) 차량이 기지국 RSE1 및 RSE2의 통신영역 도로를 순차적으로 주행, 통과하여 현재 기 지국 RSE3의 통신영역에 진입하였다고 가정하고 설명한다.
(1) 먼저, DGPS 기준국이 이미 알고 있는 자신의 정확한 위치값과 GPS 수신기에서 수신된 신호로부터 측정된 위치값를 비교하여 오차보정값을 계산하고 이 오차보정값을 지역서버에 전송한다. 상기 오차보정값을 수신한 서버는 실시간으로 각 기지국에 상기 오차보정값을 제공한다.
(2) 프로브 차량이 기지국 RSE3의 통신영역 내에 진입하면 상기 프로브 차량에 탑재된 단말기는 DSRC 방식으로 상기 기지국 RSE3으로부터 DGPS 기준국이 계산한 오차보정값과 기지국 RSE3의 노드위치값, 그리고 기지국 RSE3의 고유 ID를 방송데이터로 수신한다. 여기서, 노드위치값이란 각 기지국이 위치한 통신영역의 대표 위치값을 나타내는 고정된 GPS 좌표값으로, 서버는 상기 노드위치값을 기준으로 각 기지국간의 거리를 계산하여 데이터베이스에 저장하고 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 기지국 RSE3의 경우에는 노드C의 GPS 좌표값이 노드위치값이 된다.
(3) 상기 프로브 차량에 탑재된 단말기는 수신한 오차보정값을 동일 차량에 탑재된 DGPS 방식의 GPS 수신기에 전송한다.
(4) 상기 GPS 수신기는 GPS 위성으로부터 수신한 신호로 측정한 프로브 차량의 GPS 좌표값을 상기 단말기로부터 수신한 오차보정값으로 수정하고, 프로브 차량의 보정된 GPS 좌표값을 단말기로 전송한다.
(5) 단말기는 상기 GPS 수신기로부터 수신한 프로브 차량의 GPS 좌표값(X`, Y`, Z`)과 기지국으로부터 수신한 현재 기지국의 노드위치값(즉, 노드C의 GPS 좌표값(X, Y, Z))을 비교하면서, 두 좌표값이 가장 가까울 때의 시간을 저장한다. 즉, 도 2의 경우에는, 프로브 차량이 기지국 RSE3의 노드C에 가장 근접하여 통과할 때의 시간을 저장한다. 이 때의 시간을 노드통과시간이라고 한다. 여기서, 상술한 바와 같이, 상기 GPS 좌표값은 각각 위도, 경도, 고도의 성분을 갖는 3개의 값으로 표시될 수 있다.
(6) 그런 후, 단말기는 현재 통신하고 있는 기지국 RSE3 바로 전의 기지국 RSE2에서의 노드통과시간 및 상기 기지국 RSE2의 고유 ID, 상기 직전의 기지국 RSE2 바로 전의 기지국 RSE1에서의 노드통과시간 및 상기 기지국 RSE1의 고유 ID, 그리고 단말기 자신의 고유 ID를 기지국 RSE3에 DSRC 방식으로 송신한다. 여기서, 상기 기지국 RSE1에서의 노드통과시간 및 기지국 고유 ID와 기지국 RSE2에서의 노드통과시간 및 기지국 고유 ID는 이전에 단말기가 상기 기지국 RSE1 및 RSE2를 통과하면서 상기 (1)~(5) 단계의 동작을 통해 단말기에 이미 저장되어 있는 값이다.
(7) 상기 단말기로부터 직전 기지국 RSE2 및 전전 기지국 RSE1에서의 노드통과시간과 기지국 고유 ID, 단말기 ID를 수신한 기지국 RSE3은 이 데이터를 서버로 전송한다.
(8) 서버는 상기 정보를 수신하여 이 수신된 정보를 기초로 기지국 RSE1과 RSE2에서의 노드간 차량주행속도(VAB)를 계산한다. 이때, 차량주행속도(VAB)는 아래와 같은 수식을 이용하여 계산될 수 있다.
VAB = DAB / (TB - TA)
VAB : 노드A와 노드B 사이에서의 차량주행속도
DAB : 노드A와 노드B 사이의 거리
TA : 노드A의 통과시간
TB : 노드B의 통과시간
여기서, 노드A와 노드B 사이의 거리(DAB)는 서버의 데이터베이스에 미리 저장되어 있는 고정된 값이며, 노드A와 노드B의 통과시간 TA 및 TB는 동일한 프로브 차량이 기지국 RSE1의 노드A와 기지국 RSE2의 노드B를 각각 가장 근접하게 통과했을 때의 시간으로, 기지국 RSE3이 단말기로부터 수신하여 서버로 전송한 데이터이다. 이때, 동일한 프로브 차량인지 여부는 단말기의 ID가 동일한지 여부로 구분할 수 있다.
상기 (1)~(8) 단계를 통해 두 노드 사이를 통과하는 어느 한 차량의 주행속도를 정확하게 구하였으면, 서버는 이제 종래의 방법과 마찬가지로 이 데이터를 기초로 도로에서의 차량의 흐름 상태에 관한 정보를 제공할 수 있는 특정 구간에서의 차량들의 평균 속도를 정확하게 계산할 수 있다. 즉, 특정 시간 간격 사이에 두 구간을 통과하는 각 차량들의 속도를 상술된 방법으로 각각 구한 다음 이들을 평균한다. 이때, 서버의 관리자는 차량 흐름의 변화에 따라 평균속도를 구하기 위한 시간 간격을 짧게 하거나 길게 조정할 수 있다. 예컨대, 차량의 흐름이 많고 흐름이 수시로 바뀌면 5분 간격으로 평균을 구하고, 차량의 흐름이 적고 흐름이 일정하면 1시간 간격으로 평균을 구하도록 조정할 수 있다.
각 지역 서버는 이러한 방법으로 자신의 지역 내의 특정 구간에서의 차량의 평균주행속도를 정확하게 구하여 저장 관리하며, 각 기지국들을 통해 교통정보로서 사용자들에게 제공한다. 또한, 각 지역 서버는 각 구간에서의 차량의 평균주행속도를 교통정보중앙센터에 전송하면, 상기 교통정보중앙센터는 각 지역의 교통정보를 수신 및 종합하여 지역간 교통흐름을 보다 정밀하게 제어하고 교통정보를 제공할 수 있게 된다.
지금까지 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 DSRC 및 DGPS 기술을 이용하여 교통정보제공시스템에서 차량의 평균주행속도를 정확하게 계산하는 방법에 대해 구체적으로 설명하였다. 그러나, 본 명세서에 첨부된 발명의 상세한 설명 및 도면의 기재는 어디까지나 발명의 이해를 돕기 위한 예시적인 것으로서, 본 발명의 범위를 한정하기 위한 것은 아니다. 예컨대, 도 2에는 기지국이 3개만 기재되어 있으나 실제로는 도로 전체에 걸쳐 매우 많은 수가 설치되어 있다. 또한, 발명의 실행 순서에 있어서도, 본 발명의 상세한 설명에서는 노드C를 통과한 다음 전(前)기지국과 전전(前前)기지국의 통과 정보를 송신하였으나, 그 이전에 전송할 수도 있는 것이다. 나아가, 본 발명의 상세한 설명에서는 명시적으로 기재하지 않았으나, 주행속도계산을 위한 데이터를 송수신하는 동안에도 각 기지국과 단말기는 운전자에게 도움이 되는 다른 종류의 교통정보를 또한 송수신할 수 있을 것이다. 따라서, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 다양하게 본 발명을 변형할 수 있음을 이해하여야 한다.
상기와 같은 본 발명에 의하면, 각 기지국의 대표위치와 차량이 기지국을 통과하는 시간을 측정하는 위치가 일치하기 때문에, 차량의 실제 이동거리와 서버에 저장된 기지국간의 거리가 같게 된다. 따라서, 본 발명에 의하면, 각 구간별 차량의 평균주행속도를 종래 보다 훨씬 정확하게 구할 수 있고, 그 결과, 사용자에게 보다 정확한 교통정보를 제공할 수 있게 된다. 나아가, 교통정보중앙센터는 이와 같은 정확한 데이터를 기초로 보다 효율적으로 교통흐름을 제어할 수 있게 된다.

Claims (18)

  1. 삭제
  2. 교통정보중앙센터, 서버, 기지국, 단말기, DGPS 기준국 및 GPS 수신기를 포함하는 교통정보제공시스템에서 DSRC 및 DGPS 기술을 이용하여 차량의 평균주행속도를 계산하는 방법에 있어서, 상기 방법은:
    (a) DGPS 기준국이 이미 알고 있는 자신의 정확한 위치값과 GPS 위성으로부터 수신된 신호를 기초로 측정된 자신의 위치값를 비교하여 상기 DGPS 기준국이 오차보정값을 계산하여 서버를 통해 각 기지국에 상기 오차보정값을 실시간으로 제공하는 단계;
    (b) 제1기지국이 자신의 통신영역 내에 진입하는 차량에 탑재된 단말기에게 자신의 노드위치값, 고유 ID 및 상기 오차보정값을 송신하는 단계;
    (c) 상기 단말기가 동일 차량에 탑재된 GPS 수신기에게 상기 오차보정값을 전송하는 단계;
    (d) 상기 GPS 수신기가 GPS 위성으로부터 수신한 신호로 측정한 차량의 GPS 좌표값에 상기 단말기로부터 수신한 오차보정값을 적용하여 보정된 GPS 좌표값을 계산하고, 상기 보정된 차량의 GPS 좌표값을 단말기로 전송하는 단계;
    (e) 단말기가 상기 보정된 차량의 GPS 좌표값과 제1기지국의 노드위치값을 비교하면서 두 값이 가장 가까울 때의 시간을 노드통과시간으로서 저장하는 단계;
    (f) 단말기가 제1기지국 직전의 제2기지국과 상기 제2기지국 직전의 제3기지국을 통과하는 동안 상기 단계 (a)~(e)를 수행하여 얻은 제2기지국의 노드통과시간 및 고유 ID와 제3기지국의 노드통과시간 및 고유 ID를 제1기지국에 송신하는 단계;
    (g) 상기 단말기로부터 상기 제2기지국의 노드통과시간 및 고유 ID와 상기 제3기지국의 노드통과시간 및 고유 ID를 수신한 제1기지국이 상기 데이터를 서버로 전송하는 단계; 및
    (h) 제1기지국으로부터 상기 제2기지국의 노드통과시간 및 고유 ID와 상기 제3기지국의 노드통과시간 및 고유 ID를 수신한 서버가 상기 데이터를 이용하여 차량이 상기 제3기지국과 제2기지국을 주행하는 동안의 평균주행속도를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 평균주행속도 계산 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 단계 (b) 및 단계 (f)에서의 단말기와 제1기지국 사이의 송수신은 DSRC 방식으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 차량의 평균주행속도 계산 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 노드위치값은 위도, 경도 및 고도의 3 개의 값으로 구성되는 GPS 좌표값인 것을 특징으로 하는, 차량의 평균주행속도 계산 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 서버가 차량이 상기 제3기지국과 제2기지국을 주행하는 동안의 평균주행속도를 계산하는 단계 (h)는, 다음의 수식:
    평균주행속도 = (제3기지국의 노드와 제2기지국의 노드 사이의 거리)/(제2기지국의 노드통과시간 - 제3기지국의 노드통과시간)
    을 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 차량의 평균주행속도 계산 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제3기지국의 노드와 제2기지국의 노드 사이의 거리는 상기 서버에 미리 저장되어 있는 고정된 값인 것을 특징으로 하는, 차량의 평균주행속도 계산 방법.
  7. 교통정보제공시스템 내에서 DSRC 및 DGPS 기술을 이용하여 차량의 평균주행속도를 계산하기 위한 시스템에 있어서, 상기 차량의 평균주행속도 계산 시스템은:
    GPS 위성을 이용하여 측정한 좌표값과 실제 좌표값 사이의 오차를 계산하는 DGPS 기준국;
    다수의 기지국과 실시간으로 연결되어 상기 기지국들을 관리하며, 상기 기지국 사이를 이동하는 차량의 주행속도를 계산하는 서버;
    단말기와 교통정보를 송수신하는 노변에 설치된 기지국;
    상기 기지국과 교통정보를 송수신하여 음성 또는 문자 등으로 상기 정보를 운전자에게 표시하는, 차량에 탑재된 단말기; 및
    단말기와 함께 차량에 탑재되며, 상기 DGPS 기준국에서 계산된 오차를 기초로 차량의 위치를 측정하여 상기 단말기에 전송하는 GPS 수신기를 포함하며,
    여기서, 상기 단말기가 GPS 수신기에서 측정된 차량의 위치값과 기지국에서 수신한 기지국의 노드위치값을 비교하여 두 값이 가장 가까울 때의 시간을 노드통과시간으로서 저장하고, 현재의 기지국 직전에 통과한 최초 두 개의 기지국의 노드통과시간 및 고유 ID를 현재의 기지국을 통해 서버로 전달하면, 상기 서버가 상기 데이터를 기초로 상기 두 개의 기지국 사이에서의 차량의 평균주행속도를 계산하는 것을 특징으로 하는 차량의 평균주행속도 계산 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 DGPS 기준국은 이미 알고 있는 자신의 정확한 위치값과 GPS 위성으로부터 수신된 신호를 기초로 측정된 자신의 위치값를 비교하여 오차를 계산하는 것을 특징으로 하는 차량의 평균주행속도 계산 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 DGPS 기준국은 서버를 통해 상기 계산된 오차를 각 기지국으로 전달하는 것을 특징으로 하는 차량의 평균주행속도 계산 시스템.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제 7 항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기지국은 자신의 통신영역 내에 진입하는 차량에 탑재된 단말기에 자신의 노드위치값, 고유 ID 및 상기 오차값을 송신하는 것을 특징으로 하는 차량의 평균주행속도 계산 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 단말기는 동일 차량에 탑재된 GPS 수신기에게 상기 오차값을 전송하는 것을 특징으로 하는 차량의 평균속도 계산 시스템.
  16. 제 7 항에 있어서,
    상기 GPS 수신기는 GPS 위성으로부터 수신한 신호로 측정한 차량의 GPS 좌표값에 상기 오차값을 적용하여 보정된 GPS 좌표값을 계산하는 것을 특징으로 하는 차량의 평균속도 계산 시스템.
  17. 삭제
  18. 교통정보중앙센터, 서버, 기지국, 단말기, DGPS 기준국 및 GPS 수신기를 포함하는 교통정보제공시스템에서 각 도로상의 시간별, 구간별 차량들의 평균주행속도 정보를 제공하는 방법에 있어서, 상기 방법은:
    각 지역의 서버가 자신의 지역 내에 있는 기지국간 각 차량들의 주행속도를 청구항 제 2 항에 기재된 방법으로 각각 계산하여 저장하는 단계;
    서버가 상기 저장된 각 차량들의 주행속도를 기초로 현재 차량의 흐름이 많고 흐름이 수시로 바뀌는 경우에는 짧게, 차량의 흐름이 적고 흐름이 일정한 경우에는 길게 조절되는 시간간격을 정하여 현재부터 상기 시간간격 이내의 각 차량들의 주행속도를 각 기지국 구간별로 누적하여 평균함으로써 도로상의 시간별, 구간별 차량들의 평균주행속도를 계산하는 단계; 및
    교통정보중앙센터가 각 서버들로부터 상기 시간별, 구간별 차량들의 평균주행속도를 수신하여 종합하고, 교통정보로서 운전자에게 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시간별, 구간별 차량들의 평균주행속도 정보 제공 방법.
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