KR100626658B1 - 센서 네트워크 기반 교차로에서의 차량충돌 방지 장치 및그 방법 - Google Patents

센서 네트워크 기반 교차로에서의 차량충돌 방지 장치 및그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 교차로 부근에 설치된 센서 노드들과 차량의 무선통신을 통하여 차량의 실시간 속도 및 위치 정보들을 획득하고, 획득된 정보들을 다른 방향에서 교차로에 진입하는 차량에게 미리 알려 줌으로써, 교차로에서의 차량 충돌 상황을 예측하여 차량충돌을 방지할 수 있는 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 차로별로 센서 노드들이 설치되고, 각 센서 노드들간에 네트워크 환경이 구축된 상태에서, 각 차로 상에 주행중인 차량 내에 설치된 차량정보 제공수단과 무선으로 통신하여 차량의 속도와 현재 위치정보를 수신하고, 교차로 부근의 신호등 정보를 수신받아 데이터베이스에 저장하여 각 차로상의 실시간 차량정보와 신호등 정보를 전달하는 차량정보 생성수단(센서 네트워크); 및 상기 차량정보 생성수단과 통신하면서 상기 신호등 정보를 상기 차량정보 생성수단으로 제공하고, 상기 차량정보 생성수단으로부터 실시간으로 차량정보들을 수집하여 저장하고, 차량 충돌을 예측할 수 있도록 실시간 차량정보를 타 차로에서 교차로로 진입하는 차량에 설치된 차량정보 분석수단으로 무선 통신을 통해 제공하기 위한 차량정보 수집 및 신호정보 제공수단을 포함하며, 상기 차량에 탑재된 상기 차량정보 분석수단이 상기 차량정보 수집 및 신호정보 제공수단으로부터 전송된 실시간 차량정보(속도, 위치, 신호등 정보)를 분석하여 교차로에서의 차량 충돌을 예측한다.
차량충돌 예측, 교차로, 센서 네트워크, 센서 노드, 텔레매틱스

Description

센서 네트워크 기반 교차로에서의 차량충돌 방지 장치 및 그 방법{Apparatus and method for prevention of vehicle collision at crossroads}
도 1 은 본 발명이 적용되는 센서 네트워크 기반 교차로에서의 차량충돌을 방지하기 위한 시스템 구성 예시도,
도 2 는 본 발명에 따른 센서 네트워크 기반 교차로에서의 차량충돌 방지 장치의 일실시예 구성도,
도 3 은 본 발명에 이용되는 차량충돌을 방지하기 위한 메시지 프로토콜 구성 예시도,
도 4 는 본 발명에 따른 센서 네트워크 기반 교차로에서의 차량충돌 방지 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
21 : 실시간 차량정보 제공부 22 : 센서기반 실시간 차량정보 생성부
23 : 실시간 차량정보 수집 및 신호정보 제공부
24 : 실시간 차량정보 분석부 25 : 신호정보 DB
26 : 차량 속도, 위치 정보 DB 27 : 실시간 차량정보 DB
본 발명은 센서 네트워크 기반 교차로에서의 차량충돌 방지 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 교차로 부근에 스마트 센서 노드들이 설치되고 이들 센서 노드들 간에 네트워크 환경이 구축되었을 때, 센서 노드들과 차량의 무선통신을 통하여 차량의 실시간 속도 및 위치 정보들을 획득하고, 획득된 정보들을 센서 네트워크를 통하여 다른 방향에서 교차로에 진입하는 차량에게 미리 알려 줌으로써, 타 차량들이 이 정보들을 분석하여 교차로에서의 차량 충돌 상황을 예측하여 차량충돌을 방지할 수 있는 차량충돌 방지 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명은 유비쿼터스 컴퓨팅 기술과 텔레매틱스 기술이 융합된 것으로, 스마트 센서 노드들의 네트워크 구성과 실시간 위치 및 속도 정보를 수집하기 위한 기술은 유비쿼터스 컴퓨팅 분야라 할 수 있으며, 획득된 정보들을 분석하여 차량충돌 상황을 방지하기 위한 기술은 텔레매틱스 분야라 할 수 있다.
여기서, 스마트 센서 노드란, 정보를 수집하기 위한 센싱유닛, 정보를 저장하기 위한 저장유닛, 정보를 처리하기 위한 컴퓨팅유닛, 정보를 전송하기 위한 통신유닛, 그리고 전원유닛으로 구성되어 있는 것을 말한다.
현재, 센서 노드는 앞으로 유비쿼터스 컴퓨팅 분야의 핵심기술로 급부상하고 있으며, 주변사물에 용이하게 설치되는 기존 RFID(무선태그)와는 근본적인 차이점을 가지고 있다. RFID의 경우에는 이미 저장된 Identity 정보만을 제공할 수 있으 며, 컴퓨팅능력, 저장능력, 통신능력이 매우 떨어지며, 특히 RFID들 간의 네트워크 구성을 형성하지 않는다.
이에 반하여, 스마트 센서 노드는 센싱을 통하여 새로운 정보를 생성할 수 있으며, 컴퓨팅, 저장, 통신능력이 우수하며, 특히 센서 노드들 간에 네트워크를 형성하여 정보의 질을 높일 수 있는 능력을 가지고 있다. 이러한 센서 네트워크를 활용한 정보처리기술은 현재 도입단계에 있으며, 네트워크 분야, 하드웨어 분야, 데이터베이스 분야 등 여러 분야에서 관심이 집중되고 있다.
센서 네트워크를 기반으로 하는 텔레매틱스 응용은 현재까지 제안된 바가 없으며, 특히 센서 네트워크 기반으로 차량충돌 및 사고를 예측하고 방지하기 위한 방안은 아직까지 제시된 바 없다. 이는 아직까지 센서 네트워크를 이용한 유비쿼터스 컴퓨팅기술 자체가 도입기 수준에 머물러 있기 때문이다.
그러나, 향후 유비쿼터스 컴퓨팅이 활성화되면 우리 주변의 대부분의 사물에 센서 노드들이 설치될 것으로 예상되며, 차량과 관련된 텔레매틱스에서는 그 활용도가 매우 높을 것으로 예상된다. 텔레매틱스 분야에서도 특히, 차량충돌과 관련된 안전운전 분야에서 그 활용도가 높을 것으로 예상된다.
본 발명의 차량충돌 방지 기술과 관련된 선행기술의 일예로 "차량충돌 정보의 자동 전송 장치 및 그 방법(한국공개특허공보 2003-0051171호, 2002. 08. 21 공개)(이하, '제1 선행기술'이라 함)"이 존재하는데, 상기 제1 선행기술은 차량충돌 이후에 실증적인(objective) 충돌 관련 정보를 수집하고 전송하는 것이고, 본 발명은 교차로에서 차량 충돌 이전의 정보들을 수집하여 충돌상황을 미리 예측함으로써 충돌을 방지하는 것이다.
하지만, 상기 제1 선행기술은 단지 차량충돌 발생후에 수집되는 정보를 기반으로 사고원인을 조사할 수 있는 반면에, 본 발명은 충돌상황 예측을 통하여 충돌을 방지할 수 있으며, 충돌이 발생한 경우에도 사고유발 차량과 원인을 검색할 수 있다.
한편, 본 발명과 관련된 선행기술의 다른 예로, "차량 경보 시스템(한국공개특허공보 2004-0053986호, 2004. 06. 25 공개)(이하, '제2 선행기술'이라 함)"이 존재하는데, 상기 제2 선행기술은 차량에 설치되는 광센서를 이용하여 차선이탈을 방지함으로써 충돌사고를 방지하는 것이고, 본 발명은 교차로 부근의 차량속도, 위치 검지 센서 노드들과 차량 센서 노드들간의 무선통신을 이용하여 충돌상황을 미리 예측함으로써 충돌사고를 방지하는 것이다.
하지만, 상기 제2 선행기술은 광센서를 이용하여 차선이탈로 인하여 야기되는 사고를 방지할 수 있는 반면에, 본 발명은 교차로에서 차량들의 속도, 위치, 방향, 신호등 정보를 이용하여 교차로에서의 사고를 방지할 수 있고, 충돌이 발생한 경우에도 사고유발 차량과 원인을 검색할 수 있다.
다른 한편, 본 발명과 관련된 선행기술의 또 다른 예로, "차량간 충돌 방지 장치(한국공개특허공보 2004-0040771호, 2004. 05. 13 공개)(이하, '제3 선행기술'이라 함)"이 존재하는데, 상기 제3 선행기술은 차량에 설치되는 거리감지센서를 이용하여 차량간에 충돌을 감지하며 충돌을 방지하는 것이고, 본 발명은 교차로 부근의 차량속도, 위치검지센서 노드들과 차량 센서 노드들간의 무선통신을 이용하여 충돌상황을 미리 예측하여 방지하는 것이다.
하지만, 상기 제3 선행기술은 충돌예측후 차량간의 자기장에 의한 척력으로 충돌을 방지할 수 있는 반면에, 본 발명은 충돌상황 예측후, 운전자에게 충돌상황정보를 경고함으로써 충돌을 방지할 수 있으며, 충돌 발생후에도 사고유발 차량과 원인을 검색할 수 있다.
이와 같이 종래에도 비록 차량간의 충돌상황을 미리 예측하여 충돌을 방지하는 기술이 존재하였으나, 차로 또는 노변에 설치된 스마트 센서 노드들을 이용하고 분석하는 방식을 이용하는 것이 아니라, 차량에 설치된 레이저와 같은 센싱 장치 등을 이용하여 거리계산을 하는 방식으로, 저 성능의 센서를 이용하고 센서간 네트워크 구성도 없고 부정확한 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 교차로 부근에 스마트 센서 노드들이 설치되고 이들 센서 노드들 간에 네트워크 환경이 구축되었을 때, 센서 노드들과 차량의 무선통신을 통하여 차량의 실시간 속도 및 위치 정보들을 획득하고, 획득된 정보들을 센서 네트워크를 통하여 다른 방향에서 교차로에 진입하는 차량에게 미리 알려 줌으로써, 타 차량들이 이 정보들을 분석하여 교차로에서의 차량 충돌 상황을 예측하여 차량충돌을 방지할 수 있는 차량충돌 방지 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 차로별로 센서 노드들이 설치되고, 각 센서 노드들간에 네트워크 환경이 구축된 상태에서, 각 차로 상에 주행중인 차량 내에 설치된 차량정보 제공수단과 무선으로 통신하여 차량의 속도와 현재 위치정보를 수신하고, 교차로 부근의 신호등 정보를 수신받아 데이터베이스에 저장하여 각 차로상의 실시간 차량정보와 신호등 정보를 전달하는 차량정보 생성수단(센서 네트워크); 및 상기 차량정보 생성수단과 통신하면서 상기 신호등 정보를 상기 차량정보 생성수단으로 제공하고, 상기 차량정보 생성수단으로부터 실시간으로 차량정보들을 수집하여 저장하고, 차량 충돌을 예측할 수 있도록 실시간 차량정보를 타 차로에서 교차로로 진입하는 차량에 설치된 차량정보 분석수단으로 무선 통신을 통해 제공하기 위한 차량정보 수집 및 신호정보 제공수단을 포함하며, 상기 차량에 탑재된 상기 차량정보 분석수단이 상기 차량정보 수집 및 신호정보 제공수단으로부터 전송된 실시간 차량정보(속도, 위치, 신호등 정보)를 분석하여 교차로에서의 차량 충돌을 예측하는 것을 특징으로 한다.
삭제
한편, 본 발명은 교차로에서의 차량충돌 방지 방법에 있어서, 차로별로 센서 노드들을 설치하고, 상기 각 센서 노드들간에 네트워크 환경을 구축하는 제1 단계; 소정 차로 상의 센서 노드가 실시간으로 교차로의 신호등 정보를 수집하고, 상기 신호등 정보를 상기 차로상의 차량으로 전달하며, 상기 해당 차로상의 차량의 속도 및 위치정보를 전달받아, 실시간 차량정보를 생성하는 제2 단계; 기반 스테이션에서 상기 제2 단계에서 생성된 실시간 차량정보를 수집하여, 차량충돌을 예측할 수 있도록 실시간 차량정보를 타 차로에서 교차로로 진입하는 차량으로 제공하는 제3 단계; 및 상기 제3 단계에 제공된 실시간 차량정보를 분석하여 각 차량들이 교차로 내에서 충돌할 가능성을 예측한 후, 상기 예측 결과에 따라 경고 메시지를 송출하는 제4 단계를 포함한다.
삭제
삭제
본 발명은 교차로의 신호등 정보와 차량의 방향, 속도, 위치 정보를 센서 네트워크를 기반으로 실시간으로 수집하여 교차로의 타 방향에서 교차로에 진입하는 차량들에게 미리 제공하고, 각 차량들은 전송받은 정보들을 분석함으로써 교차로내의 위험지역에서의 차량충돌을 방지할 수 있다. 또한, 센서 노드들로부터 현재의 진행 신호정보가 얼마나 지속될 것인가에 대한 정보를 습득하고 자신의 차량 속도와 현재 위치를 기준으로 분석 알고리즘을 수행하여, 잠시후 교차로에 진입할 때의 신호등 정보가 진행인지 멈춤인지를 예측하여 교차로내에서의 신호위반 및 과속을 예방함으로써 차량충돌을 방지할 수 있다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명이 적용되는 센서 네트워크 기반 교차로에서의 차량충돌을 방지하기 위한 시스템 구성 예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 센서 네트워크 기반 교차로에서의 차량충돌을 방지하기 위한 시스템은, 차량(12)으로부터 속도 및 위치정보를 센싱하고 기반 스테이션(13)으로부터 신호등 정보를 수집하는 차로상의 센서 노드(11)와, 센서 노드들 (11)이 네트워크(도 2의 센서기반 실시간 차량정보 생성부)(센서 네트워크)를 구성하고 있는 차로 위를 달리면서 자신의 위치정보와 속도정보를 제공하는 정보제공 차량(도 2의 실시간 차량정보 제공부)(12)과, 교차로에서 각 방향의 차로 위에 설치된 센서 노드들(11)로부터 전송되는 실시간 차량정보를 수집하여 수집된 실시간 차량정보들을 타 방향에서 교차로에 진입 예정중인 차량들(14)에게 제공하는 기반 스테이션(도 2의 실시간 차량정보 수집 및 신호정보 제공부)(13), 기반 스테이션(13)에서 제공하는 실시간 차량정보들을 분석하여 교차로 위험지역(15) 내에서의 충돌 가능성을 예측하는 정보분석 차량(도 2의 실시간 차량정보 분석부)(14)과, 그리고 교차로 내에서 차량충돌 사고가 발생할 가능성이 높은 위험지역(15)으로 구성된다.
여기서, 주의할 점은 교차로에 진입하는 모든 차량은 자신의 정보를 제공한다는 입장에서는 정보제공 차량(12)이 되며, 동시에 타 방향에서 진입하는 차량의 정보를 제공받는다는 입장에서는 정보분석 차량(14)이 된다. 다시 말해, 교차로에 진입하는 모든 차량은 정보제공 차량(12)이면서 동시에 정보분석 차량(14)이다.
센서 네트워크 기반 교차로에서의 차량충돌을 방지하기 위한 시스템은, 교차로 내에 진입하는 모든 차량들(12)의 위치 및 속도 정보를 실시간으로 수집하고 타 차량들(14)에게 이들 정보를 상호 제공하고, 각 차량들(14)은 이들 정보들을 이용하여 교차로내 위험지역(15)에서의 충돌 가능성을 분석하여 사고를 방지할 수 있다.
도 2 는 본 발명에 따른 센서 네트워크 기반 교차로에서의 차량충돌 방지 장 치의 일실시예 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 센서 네트워크 기반 교차로에서의 차량충돌 방지 장치는, 차로별로 센서 노드들이 설치되고, 각 센서 노드들간에 네트워크 환경이 구축된 상태에서, 각 차로 상의 차량으로부터 제공되는 차량속도 및 위치정보와, 차량정보 수집 및 신호정보 제공부(23)로부터 입력되는 신호등 정보를 통합하여 실시간 차량정보를 생성하기 위한 교차로 인근 차로별로 설치되는 센서기반 실시간 차량정보 생성부(센서 네트워크)(22)와, 신호등 정보를 센서기반 실시간 차량정보 생성부(22)로 제공하며, 교차로 인근 소정 차로의 센서기반 실시간 차량정보 생성부(22)로부터 실시간으로 차량정보들을 수집하여 저장하고, 차량충돌을 예측할 수 있도록 실시간 차량정보를 타 차로에서 교차로로 진입하는 차량에게 제공하기 위한 차량정보 수집 및 신호정보 제공부(23)를 포함한다. 또한, 차량에 탑재되며, 센서 네트워크가 구성된 차로 위를 주행하는 차량의 속도와 위치정보를 센서기반 실시간 차량정보 생성부(22)로 제공하기 위한 실시간 차량정보 제공부(21)와, 차량에 탑재되며, 실시간 차량정보 수집 및 신호정보 제공부(23)로부터 전송되는 실시간 차량정보(속도, 위치, 신호등 정보)를 분석하여 교차로내 위험지역에서의 차량충돌을 예측하기 위한 실시간 차량정보 분석부(24)를 더 포함한다.
여기서, 센서기반 실시간 차량정보 생성부(22)는 차량들로부터 얻어진 차량 속도, 위치 정보를 차량 속도, 위치 정보 DB(26)에 저장하고, 또한 실시간 차량정보 수집 및 신호정보 제공부(23)로부터 제공되는 신호등 정보를 신호정보 DB(25)에 저장한다.
실시간 차량정보 제공부(21)는 센서 노드들의 네트워크가 구성된 교차로 인근에 들어온 차량들을 의미하는데, 이들은 자신의 차량에 이동 센서 노드를 설치하고 있으며, 차량에 설치된 센서 노드들은 차로에 설치된 센서 노드들과의 통신을 위한 무선통신 능력과 차량에서의 정보분석 알고리즘을 수행하기 위한 컴퓨팅 능력을 보유하고 있다.
실시간 차량정보 제공부(21)는 센서기반 실시간 차량정보 생성부(22)에서 제공되는 신호등 정보와 자신의 속도와 위치정보를 이용하여 몇 초 후에 자신이 교차로에 진입할 때 신호등 정보가 정지인지 진행인지를 미리 예측할 수 있다. 따라서, 실시간 차량정보 제공부(21)는 이러한 교차로 진입시의 신호 예측 정보를 이용하여, 만약 정지신호인 경우에 교차로 진입전에 미리 속도를 감속하라는 경고 메시지를 줄 수 있다.
하기의 실시간 차량정보 분석부(24)에서 설명하겠지만, 실시간 차량정보 제공부(21)와 실시간 차량정보 분석부(24)는 차량내의 같은 이동 센서 노드를 의미한다.
센서기반 실시간 차량정보 생성부(22)는 차로 위에 설치된 센서 노드들로 구성된 센서 네트워크를 의미하는데, 센서 네트워크 위를 진행하는 차량들로부터 속도와 위치정보를 센싱하여 실시간 차량정보를 수집하고 신호정보 DB(25)로부터 제공되는 신호정보를 수집하여 도 3의 메시지 형식과 같은 실시간 차량정보를 생성한다. 이렇게 생성된 실시간 차량정보들은 센서 네트워크 통신을 이용하여 모두 실시간 차량정보 수집 및 신호정보 제공부(23)로 전송된다.
여기서, 센서기반 실시간 차량정보 생성부(22)에 속해 있는 각 센서 노드들은 정확한 차량의 위치정보 획득을 위하여 기본적으로 실시간 차량정보 수집 및 신호정보 제공부(기반 스테이션)(23)로부터의 정확한 상대 위치정보를 미리 가지고 있다. 이 상대 위치정보를 이용하여 차량의 위치정보를 센싱할 수 있다.
센서기반 실시간 차량정보 생성부(22)는 교차로 인근 도로의 모든 차로에 설치된다(도 1 참조).
실시간 차량정보 수집 및 신호정보 제공부(23)는 교차로 중점 인근에 설치되는 기반 스테이션으로서, 일반적으로 신호등에 물리적으로 연계되어 설치가 가능하다.
따라서, 실시간 차량정보 수집 및 신호정보 제공부(23)는 각 교차로의 도로들로부터 많은 정보들을 수집해서 무선통신을 통하여 각 차량들에게 실시간 차량정보들을 아주 빠른 시간내에 전송해야 하므로 뛰어난 컴퓨팅 능력을 보유하고 있어야 한다.
실시간 차량정보 수집 및 신호정보 제공부(23)에서 실시간 차량정보 분석부(24)에 정보를 전송하기 위한 메시지 형식은 도 3과 같은 방식으로 구성된다.
실시간 차량정보 수집 및 신호정보 제공부(23)는 교차로와 연결된 모든 도로의 모든 차로로부터 수집되는 실시간 차량정보를 실시간 차량정보 DB(27)에 각 시간대별로 큐 방식으로 저장하고 있다. 예를 들어, 교차로에 연결된 도로가 4방향이고 각 4차로를 가진다면, 시간대별로 보았을 때 각 16개의 정보가 저장된다.
실시간 차량정보 분석부(24)는 상기 실시간 차량정보 제공부(21)에서 설명한 바와 같이 차량에 부착된 같은 이동 센서 노드이다. 단, 차량에 부착된 센서 노드는 컴퓨팅 및 통신 능력에서 차로 위에 설치된 센서 노드 보다 성능이 월등히 뛰어난 특징을 가지고 있다. 이는 실시간 차량정보 수집 및 신호정보 제공부(23)로부터 수집되는 많은 양의 정보들을 효율적으로 빠른 시간내에 분석하여 자신의 차량이 교차로내의 위험지역에서 충돌 가능성이 있는지를 파악해야 하기 때문이다.
도 3에서 제시된 정보들과 자신의 위치 및 속도 정보를 이용하여 교차로에서 차량충돌 가능성이 예측되면, 실시간 차량정보 분석부(24)는 차량 운전자에게 교차로 진입 1~2초 전에 경고 메시지를 주도록 구성되어 있다.
도 3 은 본 발명에 이용되는 차량충돌을 방지하기 위한 메시지 프로토콜 구성 예시도로서, 센서기반 실시간 차량정보 생성부(22)에서 생성되어 실시간 차량정보 수집 및 신호정보 제공부(23)와 실시간 차량정보 분석부(24) 사이에 전송되는 메시지 형식을 나타낸다.
도 3에 도시된 바와 같이, 실시간 차량정보 수집 및 신호정보 제공부(23)에서 실시간 차량정보 분석부(24)로 제공되는 실시간 차량정보는 차량진행방향 정보(210), 차로 정보(220), 신호 정보(230), 속력 정보(240), 그리고, 위치 정보(250)를 기본 구성으로 하고, 그 외에 상황에 따라서 다른 정보의 추가가 가능하다. 또한, 센서 네트워크에서 에너지를 적게 소모하고 빠른 시간내에 정보를 전달하기 위해서는 메시지 프로토콜의 양을 최소화하는 것이 필요한데, 도 3에서는 1바이트의 Reserved 정보를 포함하여 5바이트의 작은 크기로 구성되어 있다.
차량진행방향 정보(210)는 교차로에 연결된 도로의 방향정보(차량의 진입 방 향)를 나타내는 것으로, 기본적으로 동쪽을 기준으로 3비트의 방향 식별자가 부여된다. 예를 들어, 동서남북으로 교차로가 구성되어 있는 경우에 동쪽은 "000", 남쪽은 "001", 서쪽은 "010", 북쪽은 "011"의 식별자가 주어진다. 3비트의 식별자를 이용하였기 때문에, 교차로에서 최대 8개 연결도로까지 방향 식별자가 주어질 수 있다.
차로 정보(220) 역시 3비트로 구성되어 있으므로, 최대 8개 차로까지 식별자가 주어질 수 있으며, 1차로가 "000"부터 시작하여 8차로가 "111"로 식별자가 주어진다.
신호 정보(230)는 2비트로 구성되어 있으며, "00"의 경우에는 정지신호를, "01"의 경우에는 진행신호를 의미하며, "10"의 경우에는 신호등이 아예 꺼져있는 경우나 점멸하는 경우를 의미하며, "11"의 경우에는 Reserved이다.
속력 정보(240)는 1바이트 양의 정수로, 0에서 256까지 표현할 수 있는데, 각 정수값이 시속을 의미한다.
위치 정보(250)는 1바이트의 정수 쌍으로 구성되어 있는데, 각 정수 값은 -127에서 128까지 표현이 가능하다. 특히, 이 위치 정보(25)는 교차로의 중점을 (0,0)으로 보았을 때, 1m 간격의 상대좌표를 의미한다. 예를 들어, (40,5)는 교차로 중점에서 오른쪽으로 40m, 위쪽으로 5m 떨어진 위치를 의미한다. 이와 같이 상대적인 좌표를 이용하는 것은 절대좌표를 이용하는 것보다 메시지 프로토콜의 양을 상당히 줄일 수 있으며, 향후 실시간 차량정보 분석부(24)에서 알고리즘을 이용하여 분석을 수행하고자 할 때 성능을 뛰어나게 할 수 있기 때문이다.
도 4 는 본 발명에 따른 센서 네트워크 기반 교차로에서의 차량충돌 방지 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
먼저, 센서기반 실시간 차량정보 생성부(22)가 실시간 차량정보 수집 및 신호정보 제공부(23)로부터 제공되는 신호정보를 수집하고(401), 실시간 차량정보 제공부(21)로부터 실시간 차량속도 및 위치정보를 센싱하여 도 3의 메시지 프로토콜을 생성한다(402).
이후, 센서기반 실시간 차량정보 생성부(22)가 교차로의 신호등 정보를 실시간 차량정보 제공부(21)로 제공하여, 실시간 차량정보 제공부(21)에서는 자신의 속도 및 위치정보와 주어진 신호등 정보를 이용하여 자신이 교차로에 진입할 때의 신호등이 진행신호인지 정지신호인지를 예측한다(403).
다음으로, 실시간 차량정보 제공부(21)에서는 예측된 신호등 정보가 정지인지 진행인지를 비교하여(404), 정지신호인 경우에는 교차로 진입시에 정지신호가 발생할 것이니 미리 속도를 감속하라는 경고 메시지를 제공한다(405). 이후에, 실시간 차량정보 수집 및 신호정보 제공부(기반 스테이션)(23)에서는 각 차로 위의 센서기반 실시간 차량정보 생성부들(22)로부터 전송되는 모든 메시지들을 시간대별로 수집한다(406).
비교 결과, 예측된 신호등 정보가 정지신호가 아닌 경우에는 바로 상기 "406" 단계를 수행한다.
다음으로, 실시간 차량정보 수집 및 신호정보 제공부(기반 스테이션)(23)에서는 수집된 메시지 정보들을 분석하여 각 실시간 차량정보 분석부(24)로 전송한다 (407).
여기서, 메시지 정보들을 분석하여 정보들을 실시간 차량정보 분석부들(24)로 전송할 때, 자신의 차로에서 수집된 정보들은 자신의 차로에 속해 있는 차량의 실시간 차량정보 분석부(24)로는 보내지 않도록 구성되어 있다. 이는 메시지 형식의 차량진행방향 정보(210)를 이용하여 해결된다.
이후, 각 실시간 차량정보 분석부(24)에서는 전송된 메시지 프로토콜을 분석하여 그 메시지대로 계속해서 진행하게 되면 각 차량들이 교차로 내의 위험지역(50)에서 충돌 가능성이 발생하는지를 예측한다(408). 물론, 미리 수집된 메시지를 이용하여 예측된 정보가 차량의 급브레이크 동작 등으로 인하여 교차로내에서 틀릴게 동작할 수도 있지만, 충돌사고의 예방측면에서 이는 의미가 있다. 충돌 가능성 예측 알고리즘은 자신의 현재 위치와 시간 그리고 속력정보를 이용하고 타 방향에서 진행하는 차량들의 메시지 정보에서 주어지는 그들의 위치와 시간 그리고 속력정보를 이용하여 미래 그 차량들과 자신의 차량의 위치와 시간을 예측하였을 때, 그들이 같은 위험지역(50) 내에 존재하게 되면 충돌 가능성이 발생하는 것으로 결정한다. 위험지역(50)의 결정은 교차로 중심을 기점으로 일정 정도의 반경을 가지는 사각형으로 정하고, 이 반경이 크면 충돌 확률이 다소 낮은 것으로, 이 반경이 작으면 충돌 확률이 높은 것으로 설정한다.
마지막으로, 실시간 차량정보 분석부(24)에서는 자신 이외에 다른 한 대 이상의 차량이 위험지역(50) 내에 존재하는지를 검사하여(409), 만약 존재한다면 자신의 차량에 교차로 진입시 차량 충돌이 예상됨을 미리 경고하고(410), 위험지역 (50) 내에 자신만이 존재한다면 바로 종료한다.
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
상기와 같은 본 발명은, 각 방향에서 교차로에 접근하는 차량들의 속도와 위치정보를 센서 네트워크를 이용하여 실시간으로 수집하고 이들 정보를 분석하여 각 차량들의 미래 위치 및 시간 정보를 예측함으로써 교차로 내에서의 차량 충돌 상황을 예측할 수 있는 효과가 있다.
실제 많은 교통사고가 교차로에서 발생하고 있는 상황에서, 본 발명을 이용하면 교차로에서의 사고정보를 미리 예측하여 각 차량 운전자에게 공지함으로써 교차로에서의 사고를 획기적으로 줄일 수 있는 효과가 있다. 물론, 1차적인 교차로에서의 안전은 운전자의 시야와 안전운행에 달려 있지만, 본 발명은 운전자의 시야가 확보되지 않는 상황 및 타 방향에서의 운전자가 신호를 무시하는 상황 등의 돌발상황에 대해서도 사고정보를 미리 예측함으로써 2차적인 교차로에서의 안전운전을 지원할 수 있는 효과가 있다.
특히, 향후 유비쿼터스 컴퓨팅 환경의 도래와 발 맞추어 대표적인 유비쿼터스 기술인 센서 네트워크를 이용함으로써 보다 정확한 차량의 위치와 속도 정보를 빠른 시간내에 습득할 수 있는 효과가 있다.
또한, 차량충돌이 이미 발생하였을 때, 본 발명을 이용하여 어떤 차량이 신호를 무시했는지, 또는 어떤 차량이 속도를 무시했는지 등의 사고유발 차량을 검색할 수 있는 효과가 있다.

Claims (13)

  1. 삭제
  2. 차로별로 센서 노드들이 설치되고, 각 센서 노드들간에 네트워크 환경이 구축된 상태에서,
    각 차로 상에 주행중인 차량 내에 설치된 차량정보 제공수단과 무선으로 통신하여 차량의 속도와 현재 위치정보를 수신하고, 교차로 부근의 신호등 정보를 수신받아 데이터베이스에 저장하여 각 차로상의 실시간 차량정보와 신호등 정보를 전달하는 차량정보 생성수단(센서 네트워크); 및
    상기 차량정보 생성수단과 통신하면서 상기 신호등 정보를 상기 차량정보 생성수단으로 제공하고, 상기 차량정보 생성수단으로부터 실시간으로 차량정보들을 수집하여 저장하고, 차량 충돌을 예측할 수 있도록 실시간 차량정보를 타 차로에서 교차로로 진입하는 차량에 설치된 차량정보 분석수단으로 무선 통신을 통해 제공하기 위한 차량정보 수집 및 신호정보 제공수단을 포함하며,
    상기 차량에 탑재된 상기 차량정보 분석수단이 상기 차량정보 수집 및 신호정보 제공수단으로부터 전송된 실시간 차량정보(속도, 위치, 신호등 정보)를 분석하여 교차로에서의 차량 충돌을 예측하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크 기반 교차로에서의 차량충돌 방지 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 차량정보 제공수단과 차량정보 분석수단은,
    센서 노드들의 네트워크가 구성된 교차로 인근에 들어온 차량에 탑재된 이동 센서 노드로서, 차로에 설치된 상기 차량정보 생성수단과 무선 통신하고, 상기 차량정보 수집 및 신호정보 제공수단과 무선 통신하며, 상기 차량정보 생성수단에서 제공되는 신호등 정보와 자신의 속도와 위치정보로부터 신호 예측 정보를 생성하고, 상기 신호 예측 정보에 따라 경고 메시지를 송출하며,
    상기 차량정보 수집 및 신호정보 제공수단으로부터 제공된 정보들을 분석하여 교차로 내에서 충돌 가능성이 예측되면 교차로 진입전에 경고 메시지를 송출하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크 기반 교차로에서의 차량충돌 방지 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 차량정보 수집 및 신호정보 제공수단은,
    교차로와 연결된 각 도로에 설치된 상기 차량정보 생성수단으로부터 전달된 실시간 차량정보들을 각 시간대별로 큐 방식으로 저장하고, 차량진행방향 정보, 차로 정보, 신호 정보, 속력 정보, 위치 정보를 포함하는 메시지를 상기 차량에 탑재된 차량정보 분석수단으로 전달하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크 기반 교차로에서의 차량충돌 방지 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 차량진행방향 정보, 상기 차로 정보, 상기 신호 정보를 비트로 표현하여 메시지의 양을 최소화하며,
    상기 위치 정보를 교차로의 중점을 (0,0)으로 보았을 때, 주어진 정수 간격을 실 좌표에서의 1m 간격으로 보고 상대좌표로 표시하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크 기반 교차로에서의 차량충돌 방지 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 교차로에서의 차량충돌 방지 방법에 있어서,
    차로별로 센서 노드들을 설치하고, 상기 각 센서 노드들간에 네트워크 환경을 구축하는 제1 단계;
    소정 차로 상의 센서 노드가 실시간으로 교차로의 신호등 정보를 수집하고, 상기 신호등 정보를 상기 차로상의 차량으로 전달하며, 상기 해당 차로상의 차량의 속도 및 위치정보를 전달받아, 실시간 차량정보를 생성하는 제2 단계;
    기반 스테이션에서 상기 제2 단계에서 생성된 실시간 차량정보를 수집하여, 차량충돌을 예측할 수 있도록 실시간 차량정보를 타 차로에서 교차로로 진입하는 차량으로 제공하는 제3 단계; 및
    상기 제3 단계에 제공된 실시간 차량정보를 분석하여 각 차량들이 교차로 내에서 충돌할 가능성을 예측한 후, 상기 예측 결과에 따라 경고 메시지를 송출하는 제4 단계를 포함하는 센서 네트워크 기반 교차로에서의 차량충돌 방지 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 실시간 차량정보는,
    차량진행방향 정보, 차로 정보, 신호 정보, 속력 정보, 위치 정보를 포함하며, 상기 차량진행방향 정보, 상기 차로 정보, 상기 신호 정보를 비트로 표현하여 메시지의 양을 최소화하며,
    상기 위치 정보를 교차로의 중점을 (0,0)으로 보았을 때, 주어진 정수 간격을 실 좌표에서의 1m 간격으로 보고 상대좌표로 표시하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크 기반 교차로에서의 차량충돌 방지 방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
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