KR100724487B1 - 교통 시스템의 무선 데이터 통신 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지능형 교통 시스템에 있어서 근거리 및 중거리 무선 전용 통신을 이용하는 차량에 장착되는 마이크로웨이브 등의 무선 주파수와 적외선을 이용하여 양방향 통신을 할 수 있는 무선 단말기와 차로변에 설치되는 무선통신 중계기를 통해 다양한 교통서비스를 제공하고 안정성 있는 고속의 데이터 통신이 가능하도록 한 기술에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 차량에 장착되는 무선단말기 또는 무선통신 중계기에 장착되는 교통 시스템의 무선 데이터 통신 장치에 있어서, 무선 주파수 신호를 변조하여 상대 무선단말기측으로 전달하거나, 그 무선단말기로부터 수신되는 무선 주파수 신호를 복조하는 RF안테나 모듈(210) 및 RF모듈(220)과; 적외선 신호를 변조하여 상대 무선단말기측으로 전송하거나, 그 무선단말기로부터 수신되는 적외선 신호를 복조하는 IR안테나 모듈(230) 및 IR모듈(240)과; 상기 RF모듈(220) 또는 IR 모듈(240)을 통해 송수신할 데이터를 처리하고, 통신할 상대 차량 단말기 또는 차로변에 설치된 무선통신 중계기의 무선 통신방식에 따라 그 RF 모듈(220)과 IR 모듈(240)의 구동을 제어하고, 그들을 통해 수신된 데이터를 처리하여 외부 인터페이스부(261)측으로 출력하는 제어부(250)와; 차로 변의 무선 통신 중계기에 적용되거나 차량에 탑재되는 무선 통신 단말기에 적용되는 경우 해당 인터페이스 기능을 구비하여, 차량 무선 통신 단말기를 통해 전자 결재가 가능하도록 지원하는 외부통신 인터페이스부(260)에 의해 달성된다.

Description

교통 시스템의 무선 데이터 통신 장치{WIRELESS DATA COMMUNICATION APPARATUS IN TRAFFIC SYSTEM}

도 1은 종래 기술에 의한 무선 데이터 통신 장치의 블록도.

도 2는 본 발명에 의한 무선 데이터 통신 장치의 블록도.

도 3은 도 2의 상세 블록도.

도 4는 본 발명의 무선 데이터 통신 장치가 교통요금 징수 시스템에 적용된 예를 나타낸 개략도.

도 5는 교통요금 징수 시스템에 적용되는 차량 탑재형 무선통신 단말기의 블록도.

도 6은 교통요금 징수 시스템에 적용되는 통신 중계기용 무선통신 단말기의 블록도.

도 7은 교통요금 징수 시스템에서 교통요금 징수 처리과정을 나타낸 신호 흐름도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

210 : RF안테나 모듈 220 : RF모듈

230 : IR안테나 모듈 240 : IR모듈

250 : 제어부 260 : 외부통신 인터페이스부

270 : 시스템 조작 및 동작 표시부 280 : 전원공급장치

410 : 차량 410A : 차량단말기

420 : 차종분류장치 430 : 무선통신 중계기

440 : 카메라 장치 450 : 차선제어기

본 발명은 지능형 교통 시스템에 있어서 필수적인 근거리 및 중거리 무선 전용 통신 시스템의 무선 데이터 통신 기술에 관한 것으로, 특히 근거리 및 중거리 무선 전용 통신을 이용하는 차량에 장착되는 마이크로웨이브 등의 무선 주파수와 적외선을 이용하여 양방향 통신을 할 수 있는 무선 단말기와 차로변에 설치되는 무선통신 중계기를 통해 다양한 교통서비스를 제공하고 안정성 있는 고속의 데이터 통신이 가능하도록 한 교통 시스템의 무선 데이터 통신 장치에 관한 것이다.

통신기술의 발전과 교통정보 수집 및 교통관리 기술이 발전함에 따라 교통에 관련된 시스템은 교통관리 및 관제 시스템의 단순한 제어 시스템에서 벗어나 점차 다양한 교통서비스를 제공하는 지능형 교통 시스템으로 변화되고 있다. 교통 통신기술은 차량과의 무선통신을 이용하여 운전자에게 필요한 교통상황정보, 최단거리 도로안내, 위치정보 등 다양한 서비스를 제공하고 있으며, 운영자에게는 차량에 대한 다양한 정보를 수집하여 제공하므로 효율적인 교통관리 및 차량관리가 가능하게 된다.

차량과의 무선통신을 이용한 지능형 교통시스템으로 여러 가지 다양한 시스템이 있는데, 그 중에서 대표적인 형태로 버스운행 관리 및 버스정보 시스템이 있다. 이는 버스에 무선단말기가 장착되어 정류장에 설치된 노변 통신 중계기와의 무선통신을 통하여 버스의 위치정보를 수집하여 버스운행 관리가 가능하도록 하며, 이용자에게도 버스의 도착예상시간 및 버스 정류장 안내 등의 서비스를 제공한다.

또 다른 지능형 교통시스템의 형태로는 컨테이너 차량 등의 화물차량 관리 시스템이 있다. 이는 화물차량에 장착된 무선 단말기와 도로변에 설치된 노변 통신 중계기와의 무선통신을 통하여 화물차의 현재 위치 및 최단거리 도로 안내 등의 서비스를 제공하며, 또한 운영자에게는 화물의 이동 상황 등의 정보를 관리할 수 있도록 지원한다.

또 다른 지능형 교통 시스템의 형태로는 요금징수 시스템이 있다. 이는 고속도로, 터널 등의 유료도로와 주차장 같은 곳에서의 이용요금을 징수하는 요금징수 시스템으로서, 차량에 탑재되어 있는 차량단말기는 스마트 카드와 같은 전자지불 카드의 유효 및 잔액 내용과 차종, 차량번호, 차량진입장소 등의 차량정보를 요금 정산소에 설치되어 있는 무선통신 중계기에 무선통신을 통하여 송신하며, 차선제어기는 무선통신 중계기를 통하여 수신한 차량 정보 등을 토대로 차량의 통행요금 및 시설 이용요금 등을 계산하여, 통행 및 이용요금을 차량에 탑재된 무선 단말기를 통하여 스마트 카드에 징수한다.

이러한 지능형 교통 시스템에 있어 차량과의 통신을 위해서는 무선통신 기술이 필요하며, 현재는 마이크로 웨이브와 같은 무선 주파수를 사용한 무선통신 기술 과 적외선을 이용한 통신 기술이 개발되고 있다.

한편, 마이크로 웨이브의 무선주파수를 이용하는 종래의 무선통신장치로서 차량에 설치되는 무선 단말기와 도로변에 설치되는 중계기의 작용을 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

무선주파수를 송신 또는 수신하는 무선주파수(RF) 안테나 모듈(110)은 RF모듈(120)에서 만들어지는 변조된 무선 주파수 신호를 받아 무선 주파수를 방사하거나, 무선 주파수를 수신하여 그 RF모듈(120)에서 무선주파수 신호 복조할 수 있도록 전달한다.

상기 RF모듈(120)은 제어부(130)로부터 무선 통신할 데이터를 받아서, 캐리어 주파수를 이용하여 ASK(ASK: Amplitude Sequence Keying) 등의 신호변조 방식으로 신호를 변조하고, 그 변조된 무선 주파수 신호가 상대편 무선 단말기에 전송되도록 상기 RF안테나 모듈(110)에 전달하거나, 그 RF안테나 모듈(110)을 통해 수신된 무선 주파수 신호를 제어부(130)가 처리할 수 있는 데이터로 변환하여 그 제어부(130)에 전달한다.

상기 제어부(130)는 상기 RF안테나 모듈(110)과 RF모듈(120)을 통하여 송수신할 데이터를 처리함과 아울러, 상대 단말기에 대한 유효성 인증 처리 및 암호화/복호화 처리 등을 수행한다. 또한 RS-232, ADSL, 이더넷(Ethernet) 등과 같은 외부통신 인터페이스부(140)를 통해 수신된 데이터를 처리하여 상기 RF모듈(120)을 통해 전송할 수 있도록 하거나, 수신된 데이터를 처리하여 외부통신 인터페이스부(140)를 통하여 외부기기로 전달하기도 한다. 또한, 차량에 탑재되는 무선 단말기의 제어부의 경우 스마트 카드와 같은 전자지불 수단에 대한 인터페이스 기능을 갖는다.

상기 외부통신 인터페이스부(140)는 차로 변에 설치되는 통신 중계기의 경우 RS-232, ADSL, 이더넷 등과 같은 외부 통신 인터페이스 기능을 갖으며, 차량에 탑재되는 무선 통신 단말기의 경우에는 RS-232 기능을 갖기도 하고, 스마트 카드 같은 전자지불 수단의 인터페이스 기능을 갖는다.

시스템 동작 표시부(150)는 무선 통신장치의 동작상태 및 데이터 처리상태를 사용자에게 보여주기 위한 장치로서 LCD 또는 LED의 시각적 표시장치와 음성 또는 효과음을 내기 위한 작은 스피커와 같은 청각적 장치 등으로 구성된다. 이 장치들은 상기 제어부(130)의 제어를 받아서 동작하며, 차량에 탑재되는 무선 단말기에 적용된 경우 교통정보, 통행/이용 요금, 동작상태 등을 표출하고, 차로 변에 설치되는 무선 중계기에 적용된 경우에는 통신상태, 시스템 운영상태 등을 표출한다.

시스템전원 공급장치(160)는 무선통신 시스템에서 필요로 하는 전원을 공급하는 장치로서, 차량에 탑재되는 무선 단말기에 적용된 경우 건전지나 차량전원을 이용하여 단말기에 전원을 공급하고, 차로 변에 설치되는 무선 중계기에 적용된 경우에는 상용전원이나 차선제어기에서 전원을 공급받아 시스템 각부에서 필요로 하는 전원을 공급한다.

또한, 교통관련 통신시스템에 접목시키기 위한 종래의 무선 통신 기술로서, FM-DRAC 무선통신 방식, 비콘(Beacon) 무선통신 방식, 셀룰러 무선 통신방식 및 IMT-2000 무선통신 방식과 마이크로웨이브를 이용한 능동형 단거리 무선 전용통신(DSRC)이 제시되어 있다.

상기 FM-DARC 무선 통신 방식은 기본 FM 방송 채널을 이용하여 디지털 데이터를 전송하는 방식으로, 전송속도가 최대 16kbps이고, 통신 영역 크기는 수십 Km임으로 광역 서비스가 가능하며, 기존 방송채널을 사용하기 때문에 디지털 송수신기의 구현이 용이한 장점이 있다.

상기 비콘 무선통신 방식은 차량 단말기와 차로변 기지국간의 양방향 통신이 가능하므로 주차 서비스 이용시 주차요금 자동정산, 주차 가능위치 지정 등의 서비스가 가능하다.

상기 셀룰러 무선 통신 방식은 차량 운전자에게 차량 이동 중에도 음성 서비스를 제공하기 위한 회로(circuit) 통신 방식을 사용한다.

상기 IMT-2000 무선통신 방식은 음성 서비스 뿐만 아니라 패킷 데이터 서비스를 제공할 수 있는 통신 방식으로 사용된다.

상기 단거리 무선 전용통신(DSRC) 기술은 마이크로 웨이브 주파수를 이용하여 고속 패킷 통신을 제공함으로써, 제한된 영역에서 1대의 차량 단말기에서 여러 가지의 교통서비스를 수용할 수 있다.

그러나, 종래의 FM-DARC 무선통신 방식을 이용하는 기술은 방송채널을 이용하기 때문에 차량 단말기로의 하향 링크만이 제공되는 단방향 서비스만 가능한 문제점이 있었다.

또한, 종래의 비콘 무선통신 방식을 이용하는 기술은 여러개의 차량 단말기 와 다중 접속이 지원되지 않으므로 통신영역 안에서 2개 이상의 차량 단말기와 동시에 무선 채널을 액세스할 때에는 링크 셋업이 되지 않는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 셀룰러 무선 통신방식을 이용하는 기술은 사용자가 정보를 제공 받기 위해서는 계속 통화상태를 유지해야 하므로, 서비스 이용에 따른 비용이 증가되는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 IMT-2000 무선 통신 방식을 이용하는 기술은 제공하는 서비스에 따라 주파수 대역폭이 다르므로 사용자가 원하는 서비스에 따라 계속적으로 주파수를 조정해야 하는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 단거리 무선 전용통신 기술은 마이크로웨이브 주파수의 무선 통신만을 이용하므로, 적외선 통신을 이용하여 교통서비스를 제공하는 분야에서는 사용할 수 없어 마이크로웨이브 무선통신 장치와 적외선 무선통신 장치를 별도로 설치하여 사용해야 하는 불편함이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 대중교통 관리/서비스, 화물운송 관리/서비스, 요금징수관리/서비스, 교통관제/서비스 등의 지능형 교통시스템 분야마다 별개의 무선통신 방식이 적용되어, 해당 교통시스템 분야에서의 서비스를 제공받거나, 이용하기 위해 복수의 무선통신 장치를 장착해야 하는 문제점을 해소하기 위하여, 1대의 차량 단말기에서 여러 가지의 교통 서비스를 수용할 수 있도록 하고, 차로변에 설치되는 1대의 무선통신 중계기에서 여러 방식의 무선 통신 차량 단말기에 다양한 교통 서비스를 제공할 수 있도록 하며, 안정성 있는 고속 데이터 패킷 통신이 가능하도록 하는데 있다.

도 2는 본 발명에 의한 교통 시스템의 무선 데이터 통신 장치의 일실시 구현예를 나타낸 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 차량에 장착되는 무선단말기 또는 무선통신 중계기에 장착되는 교통 시스템의 무선 데이터 통신 장치에 있어서, RF모듈(220)에서 만들어지는 변조된 무선 주파수 신호를 공급받아 상대 무선단말기측으로 전달하거나, 그 무선단말기로부터 수신되는 무선 주파수 신호가 복조처리되도록 RF모듈(220)에 전달하는 RF안테나 모듈(210)과; 제어부(250)로부터 공급되는 통신 데이터를 변조하여 RF안테나 모듈(210)에 전달하거나, 그 RF안테나 모듈(210)을 통해 수신된 무선 주파수 신호를 복조처리하여 그 제어부(250)에 전달하는 RF모듈(220)과; IR모듈(240)에서 만들어지는 변조된 적외선 신호를 공급받아 상대 무선단말기측으로 전송하거나, 그 무선단말기로부터 수신되는 적외선 신호가 복조처리되도록 IR모듈(240)에 전달하는 IR안테나 모듈(230)과; 상기 제어부(250)로부터 공급되는 적외선 데이터를 변조하여 상기 IR안테나 모듈(230)에 전달하거나, 그 IR안테나 모듈(230)을 통해 수신된 적외선 신호를 복조처리하여 그 제어부(250)에 전달하는 IR모듈(240)과; 상기 RF모듈(220)과 RF안테나 모듈(210) 또는 IR 모듈(240)과 IR안테나 모듈(230)을 통해 송수신할 데이터를 처리하고, 통신할 상대 차량 단말기 또는 차로 변에 설치된 무선통신 중계기의 무선 통신방식을 인식한 후 그 인식 결과에 따라 그 RF 모듈(220)과 IR 모듈(240)의 구동을 제어하여 선택적으로 통신이 이루어지도록하고, 수신된 데이터를 처리하여 외부 인터페이스부(261)측으로 출력하는 제어부(250)와; 차로 변의 무선 통신 중계기에 적용되는 경우 외부통신 인터페이스를 구비하고, 차량에 탑재되는 무선 통신 단말기에 적용되는 경우에는 RS-232 기능을 구비하여, 차량 무선 통신 단말기를 통해 전자지불 및 전자 결재가 가능하도록 지원하는 외부통신 인터페이스부(260)와; 사용자 및 운영자의 필요에 의해 시스템의 간단한 기능 조작 및 점검을 위한 조작 버튼과, 무선 통신장치의 동작 상태 및 데이터 처리상태를 사용자에게 보여주기 위한 표시장치와, 음성 또는 효과음을 내기 위한 작은 스피커를 구비한 시스템 조작 및 동작 표시부(270)와; 무선통신 시스템 각부에서 필요로 하는 전원을 공급하는 장치로서, 차량에 탑재되는 무선 단말기에 적용되는 경우 건전지나 차량전원을 이용하고, 차로 변에 설치되는 무선 중계기에 적용되는 경우에는 상용전원이나 차선제어기에서 전원을 이용하는 전원공급장치(280)로 구성한 것으로, 이와 같이 구성한 본 발명의 작용을 도 3을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

마이크로 웨이브 등의 무선 주파수와 적외선을 이용하는 본 발명에 의한 무선통신 장치로서 차량에 설치되는 무선 단말기와 도로변에 설치되는 중계기의 구조를 도 2 및 도 3에 나타내었다.

마이크로 웨이브 등의 무선 주파수를 송신 또는 수신하는 RF안테나 모듈(210)은 RF모듈(220)에서 만들어지는 변조된 무선 주파수 신호(RF)를 받아 공중으로 방사하거나, 수신되는 무선 주파수 신호가 복조처리되도록 RF모듈(220)에 전달한다.

상기 RF모듈(220)은 제어부(250)로부터 무선 통신할 데이터를 전달받아, 내부의 모뎀(221)에서 ASK 등의 신호변조 방식으로 변조하고, RF 컨버터(업 컨버터)(222)를 통해 무선 신호로 변환한 후 상기 RF안테나 모듈(210)에 전달하여 상대편 무선 단말기에 전송되도록 한다. 또한, 상기 RF 모듈(220)은 상기 RF안테나 모듈(210)을 통하여 수신된 무선 주파수 신호를 전달받아, 상기 RF 컨버터(다운 컨버터)(222)를 통해 ASK 등으로 변조된 무선 신호를 복조가 가능한 ASK 등의 신호로 변환하고, 상기 모뎀(221)에서는 제어부(250)가 처리할 수 있는 데이터로 복조처리하여 그 제어부(250)에 전달한다. 또한, 상기 RF 모듈(220)에는 상기 RF안테나 모듈(210)을 통하여 수신되는 신호가 있는지 감지하는 센서(223)가 내장되어 있는데, 이를 통해 감지되는 신호를 상기 제어부(250)에 전달한다.

한편, 적외선(IR: Infrared) 안테나 모듈(230)은 IR 발광소자(230T)와 수광소자(230R)로 구성되어, IR 모듈(240)에서 만들어지는 변조된 데이터 신호를 받아 IR 발광소자(230T)를 통해 적외선 무선통신 신호로 방사하고, IR 수광소자(230R)를 통해 적외선 무선 통신 신호를 수신하여, IR 모듈(240)에서 복조할 수 있도록 전달한다.

또한, 상기 IR 모듈(240)에서는 제어부(250)로부터 적외선 무선 통신할 데이터를 전달받아, 내부의 모뎀(241)에서 ASK-OOK(ASK-OOK: Amplitude Sequence Keying-On Off Shift Keying) 등의 신호변조 방식으로 변조한 후 IR 컨버터(242)를 통해 상기 IR 발광소자(230T)에 전달하여 상대편 무선통신 단말기에 전송되도록 한다. 또한, 상기 IR 모듈(240)은 상기 IR 수광소자(230R) 및 IR 컨버터(240B)를 통해 수신되는 ASK-OOK 등으로 변조된 적외선 무선통신 신호를 상기 모뎀(241)을 통하여 복조처리하여 제어부(250)에 전달한다. 또한, 상기 IR 모듈(240) 내부에는 IR안테나 모듈(230)을 통해 수신되는 신호가 있는지, 또는 태양광 등의 외란 광의 영 향이 어느 정도 존재하는지 등을 감지하는 센서(243)가 내장되어 있는데, 이를 통해 감지되는 신호를 상기 제어부(250)에 전달한다.

상기 제어부(250)의 고속 신호처리부(251)에는 고속의 연산처리를 위한 디지털신호처리기(DSP: Digital Signal Processing)(251A)와 암호화 처리를 위한 암호화 모듈(251B)이 구비되어 있으며, 메모리부(252)에는 데이터 임시저장을 위한 램(252A) 및 신호처리 및 시스템 제어를 위한 프로그램을 저장하고 있는 롬(252B)이 구비되어 있다.

또한, 상기 제어부(250)의 송수신 로직부(253)에는 상기 고속 신호 처리부(251)에서 생성한 통신 데이터에 대해 표준화된 무선 통신 프로토콜에 맞는 통신 프레임을 형성하여, RF 모듈(220)의 모뎀(221) 또는 IR 모듈(240)의 모뎀(241)측으로 전달하는 송신 로직부(253A)와, RF 모듈(220) 또는 IR 모듈(240)에서 복조된 수신 신호 중 상기 고속 신호처리부(251)에서 필요로 하는 통신 데이터만을 추출하여 전달하는 수신 로직부(253B)가 FPGA(FPGA: Field Programmable Gtae Array) 등으로 구축되어 있다.

또한, 상기 제어부(250)의 버퍼부(254)에는 외부 및 내부 I/O등의 데이터 신호를 주고 받기 위한 버퍼(254A)가 구비되어 있다.

상기 제어부(250)에서는 RF모듈(220)과 RF안테나 모듈(210)을 통해 신호를 송수신하거나, IR 모듈(240)과 IR안테나 모듈(230)을 통하여 송수신할 데이터를 처리하며, 통신할 상대 차량 단말기 또는 차로 변에 설치된 무선통신 중계기가 어떤 방식의 무선 통신기기인지 RF 모듈(220)과 IR 모듈(240)에 있는 신호감지 센서(223),(243)와 내부 신호처리 결과를 통하여 인식한 후 어느 통신 방식으로 통신할 것인지를 결정하고 그 결정 결과에 따라 RF 모듈(220)과 IR 모듈(240)을 제어하여 통신이 이루어지도록 한다.

또한, 상기 제어부(250)는 초기의 통신 개시 요구신호를 지속적으로 송출 할 경우 또는 양방향 통신이 필요하지 않은 교통정보, 지역정보 등의 통신 내용을 일방적으로 방송하는 식으로 송출하는 용도로 사용할 경우에 있어서, 각각의 통신 방식을 사용하는 기기에 동시에 통신 서비스를 할 필요가 있을 때에는 상기 두 가지 통신 모듈(220),(240)이 동시에 동작하도록 활성화 시킴으로써, 필요한 송출내용을 동시에 두가지 통신 방식으로 송출할 수 있게 된다.

또한, 상기 제어부(250)는 통신 방식에 상관없이 상대 단말기에서 수신된 데이터 중 차량등록 ID, 카드등록 ID 등의 정보를 이용한 상대 단말기에 대한 유효성 인증 처리 및 SEED나 3-DES 같은 표준암호화 알고리즘을 이용한 암호화/복호화 처리 등을 수행하며, 또한 RS-232, ADSL, 이더넷 등과 같은 외부 통신 인터페이스부(261)를 통하여 수신된 데이터를 처리하여 상기 RF 모듈(220)이나 IR 모듈(240)을 통하여 전송될 수 있도록 하거나, 수신된 데이터를 처리하여, 그 외부 인터페이스부(261)를 통하여 외부기기로 전달하기도 한다.

또한, 상기 제어부(250)가 차량에 탑재되는 무선 단말기에 적용되는 경우 스마트 카드와 같은 전자지불 수단에 대한 인터페이스 기능을 갖으며, 차량에 탑재된 무선통신 단말기를 통하여 전자결재가 가능하다.

또한, 상기 제어부(250)는 시스템에서 동작상태 및 요금징수 처리과정 및 결 과 등을 LED나 LCD와 같은 표시장치(272) 또는 스피커(273)를 통해 알려준다. 그리고, 사용자가 시스템 조작 및 동작 표시부에 구성된 조작 버튼(271)을 이용하여 간단히 시스템을 조작 하면 그 버튼 신호를 받아 처리한다.

한편, 외부통신 인터페이스부(260)는 차로 변에 설치되는 무선 통신 중계기에 적용되는 경우 RS-232 ADSL, 이더넷 등과 같은 외부통신 인터페이스(261)를 구비하며, 차량에 탑재되는 무선 통신 단말기에 적용되는 경우에는 RS-232 기능을 구비하여 단말기의 기능 업그레이드(Up-grade)가 가능하다. 또한 접촉식과 비접촉식 스마트 카드 인터페이스(262)를 구비하여 차량 무선 통신 단말기를 통해 전자지불 및 전자 결재가 가능하도록 지원한다.

시스템 조작 및 동작 표시부(270)는 사용자 및 운영자의 필요에 의해 시스템의 간단한 기능 조작 및 점검을 위해 필요한 조작 버튼(271)과, 무선 통신장치의 동작 상태 및 데이터 처리상태를 사용자에게 보여주기 위한 LCD 또는 LED와 같은 시각적 표시장치(272)와, 음성 또는 효과음을 내기 위한 작은 스피커(273)와 같은 청각적 장치 등이 구비되어 있다. 이 장치들은 상기 제어부(250)의 제어를 받아서 동작하며, 차량에 탑재되는 무선 통신 단말기에 적용되는 경우 교통정보, 통행/이용 요금, 동작상태 및 통신 상태 등을 표출하며, 차로 변에 설치되는 무선 중계기에 적용되는 경우에는 통신상태, 시스템 운영상태 등을 표출하고, 조작 버튼에 의해 통신 이력조회, 기능 선택, 스마트 카드 잔액 조회 등의 기능들을 선택적으로 수행시킬 수 있다.

전원공급장치(280)는 무선통신 시스템에서 필요로 하는 전원을 공급하는 장치로서, 차량에 탑재되는 무선 단말기에 적용되는 경우, 건전지나 차량전원을 이용하여 단말기에 전원을 공급하며, 차로 변에 설치되는 무선 중계기에 적용되는 경우에는 상용전원이나 차선제어기에서 전원을 공급받아 시스템에서 필요로 하는 전원을 공급한다.

한편, 도 4는 지능형 교통시스템 중의 한 분야인 자동 요금징수 시스템의 일실시 구현예를 나타낸 것으로 이에 도시한 바와 같이, 차량 및 사용자의 고유정보를 송출할 수 있는 차량(410)에 탑재되는 차량단말기(410A)와; 서비스 구간을 통과하는 차량(410)의 외형 치수 등을 측정하여 차종을 판별하는 차종분류장치(420)와; 상기 차량단말기(410A)와 무선통신을 통하여 도로 이용요금을 무선으로 징수하는 무선통신 중계기(430)와; 차량단말기(410A) 미설치 또는 잔액부족 또는 통신오류 등으로 인해 요금징수가 불가능한 차량에 대해 차량의 사진을 촬영하고, 차량번호를 인식하는 카메라 장치(440)로 구성한 것으로, 이와 같은 통신 시스템의 통신 및 요금징수 처리과정을 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 5는 상기 차량단말기(410A)에 적용된 무선 데이터 통신장치의 블록도이고, 도 6은 상기 무선통신 중계기(430)에 적용된 무선 데이터 통신장치의 블록도를 나타낸 것으로, 이들의 기본 구성은 상기 도 2 및 도 3과 동일하다. 단지, 차량단말기(410A)에 적용된 무선 데이터 통신장치의 경우 사용자로 하여금 스마트 카드(290A)를 이용할 수 있도록 하기 위하여 스마트 카드 인터페이스부(290)가 추가된 것이 다른 점이다. 또한, 전원공급장치(280)가 차량단말기(410A)에 적용되는 경우에는 배터리 전원이나 차량 전원을 사용할 수 있도록 하고, 무선통신 중계기(430)에 적용된 경우에는 외부 전원을 사용할 수 있도록 한 것이 다른 점이다.

차량(410)이 자동 요금징수 시스템의 통신 서비스 구역에 진입할 때, 차량 단말기(410A)는 무선 주파수(RF)와 적외선(IR)을 이용하여 차로 변에 설치되어 있는 무선통신 중계기(430)에 통신개시 요구신호를 동시에 또는 교대로 계속 송출하고 있다가, 그로부터 해당 서비스 ID와 통신 개시 응답 신호가 무선 주파수 또는 적외선신호로 수신되면, 이에 대응하여 통신을 시작한다.

예를 들어, 상기 무선통신 중계기(430)가 무선 주파수를 사용하는 중계기인 경우 이로부터 무선 주파수 응답신호가 송출되고, 이에 따라 상기 차량 단말기(410A)가 RF안테나 모듈(210)과 RF 모듈(220)을 통해 그 무선주파수 응답신호를 수신하게 되므로, 이후부터는 무선 주파수를 이용하여 그 무선통신 중계기(430)와 통신하는 모드로 전환된다.

또 다른 예로써, 상기 무선통신 중계기(430)가 적외선을 사용하는 중계기인 경우 이로부터 적외선 응답신호가 송출되고, 이에 따라 상기 차량 단말기(410A)가 IR안테나 모듈(230)과 IR 모듈(240)을 통해 그 적외선 응답신호를 수신하게 되므로, 이후부터는 적외선신호를 이용하여 그 무선통신 중계기(430)와 통신하는 모드로 전환된다.

상기 무선통신 중계기(430)는 또한 통신 서비스 구역에 진입하는 상기 차량 단말기(410A)를 대상으로 무선 주파수와 적외선 신호로 통신개시 요구신호를 동시에 또는 교대로 계속 송출하고 있다가, 그로부터 해당 서비스 ID와 통신 개시 응답 신호가 무선 주파수 또는 적외선신호로 수신되면, 그 차량 단말기(410A)와 무선주파수 또는 적외선 신호로 통신하는 통신모드로 전환된다.

이와 같은 과정을 통해 상기 차량 단말기(410A)와 무선통신 중계기(430) 간의 통신이 개시되면, 그 차량 단말기(410A)는 사용자의 고유번호, 차량의 진입장소, 차량번호, 차종, 스마트 카드의 잔액정보 등의 요금 징수에 필요한 정보를 무선통신 중계기(430)로 송출한다.(S1,S2)

이에 따라, 상기 무선통신 중계기(430)는 상기 차량 단말기(410A)로부터 상기 정보를 수신하고, 이를 기반으로 이용요금을 계산한 후 자신의 ID, 이용요금 등의 정산 정보를 그 차량 단말기(410A)에 송출한다.(S3)

이때, 상기 차량 단말기(410A)는 무선통신 중계기(430)에서 정산된 정보를 수신하여, 스마트 카드의 잔액에서 이용요금만큼 차감한다. 이어서, 상기 차량 단말기(410A)는 상기 차감 결과를 무선통신 중계기(430)에 송출한 후 통신 동작을 마무리하고, 통신 중 이루어졌던 중요 내용을 내부 메모리에 저장한다.

상기 무선통신 중계기(430)는 상기 차량 단말기(410A)로부터의 스마트 카드의 차감 결과 내용을 수신하여 요금의 정상적인 징수 여부를 확인하고, 그 결과 정상적으로 징수된 것으로 판명되면 정산 결과 및 처리 결과를 차선제어기(450)에 전송하여 그 내부에 기록되도록 한다.(S4-S6)

그러나, 상기 무선통신 중계기(430)에서의 확인 결과, 요금 징수가 정상적으로 처리되지 않은 경우, 차선제어기(450)를 통해 해당 차량(410)을 촬영하라는 명령을 카메라 장치(440)로 전송한다. 또한, 상기 무선통신 중계기(430)는 차량 단말 기(410A)와의 통신과정 중 중요한 내용에 대해서는 차선제어기(450)에 전송하여 상기 정산 정보와 함께 기록되도록 한다.

상기 차량(410)이 통신 서비스 구역에 진입할 때, 차량분류장치(420)는 자동으로 그 차량(410)에 대한 외형 등의 치수를 계측하여 차종을 판별하고 그 판별 결과를 차선제어기(450)로 전달하고, 이와 동시에 차량(410)이 검지 위치에 진입하면 상기 카메라 장치(440)에 차량 진입신호를 전송한다.

상기 차선제어기(450)는 상기 차종분류장치(420)의 차종분류 결과 데이터를 전송받아 이를 상기 차량 단말기(410A)가 무선통신 중계기(430)를 통해 전달한 차종 데이터와 비교하여 틀릴 경우에는 상기 카메라 장치(440)에 부정 차량(410)을 촬영하라는 명령을 전송한다.

이에 따라, 상기 카메라 장치(440)는 통신 서비스 구역에 진입하는 상기 차량(410)에 대해 상기 차종분류장치(420)로부터 차량 진입신호를 받아 그 차량(410)을 촬영한다. 또한, 상기 차선 제어기(450)로부터 부정 차량(410)을 촬영하라는 명령이 수신되면 차량번호판을 자동으로 인식한 후, 그 차량번호 및 촬영한 차량영상의 기초 정보를 상기 차선 제어기(450)에 전송함과 아울러, 영업소의 컴퓨터에 전송하여 보관되도록 한다. (S7-S9)

따라서, 상기 영업소의 컴퓨터에서는 정상적으로 이용요금 징수가 되지 않은 부정차량들에 대해 촬영한 차량영상을 이용하여 과태료 또는 후불 청구서를 발행할 수 있게 된다.(S10,S11)

참고로, 상기 설명에서는 차량단말기(410A)에 적용된 무선 데이터 통신장치 의 경우 무선 주파수 신호와 적외선 신호로 모두 통신할 수 있고, 무선통신 중계기(430)에 적용된 무선 데이터 통신장치의 경우에도 무선 주파수 신호와 적외선 신호로 모두 통신할 수 있는 것을 예로 하여 설명하였으나, 그 중에서 어느 하나의 통신장치가 무선 주파수 신호와 적외선 신호 중에서 어느 하나의 신호로 통신하는 경우에도 상기와 동일한 원리가 적용된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 지능형 교통시스템 중의 한 분야인 자동 요금징수 시스템을 구현함에 있어서, 통신 상대편이 무선 주파수를 사용하거나 적외선을 사용하는 것에 관계없이 통신이 가능하도록 함으로써, 다양한 교통 서비스를 제공할 수 있고, 고속의 데이터 패킷 통신을 안정되게 수행할 수 있는 효과가 있다.

Claims (9)

1. 차량에 장착되는 무선단말기 또는 무선통신 중계기에 장착되는 교통 시스템의 무선 데이터 통신 장치에 있어서,

   무선 주파수 신호를 변조하여 상대 무선단말기측으로 전달하거나, 그 무선단말기로부터 수신되는 무선 주파수 신호를 복조하는 RF안테나 모듈(210) 및 RF모듈(220), 여기서 RF모듈(220)은 무선 주파수 신호를 감지하는 센서를 구비하고;

   적외선 신호를 변조하여 상대 무선단말기측으로 전송하거나, 그 무선단말기로부터 수신되는 적외선 신호를 복조하는 IR안테나 모듈(230) 및 IR모듈(240), 여기서 IR모듈(240)은 적외선 신호를 감지하는 센서를 구비하고;

   고속의 연산처리를 위한 고속 신호처리부(251)와 데이터를 임시저장하거나 신호처리 및 시스템 제어를 위한 프로그램을 저장하고 있는 메모리부(252)를 포함하고. 내부의 고속 신호 처리부(251)에서 생성한 통신 데이터에 대해 표준화된 무선 통신 프로토콜에 맞는 통신 프레임을 형성하여, RF 모듈(220) 또는 IR 모듈(240)측으로 전송하는 송신 로직부(253A)와, RF 모듈(220) 또는 IR 모듈(240)에서 복조된 수신 신호 중 상기 고속 신호처리부(251)에서 필요로 하는 통신 데이터만을 추출하여 전달하는 수신 로직부(253B)로 구성된 송수신 로직부(253)를 포함하여,

   상기 RF모듈(220) 또는 IR 모듈(240)을 통해 송수신할 데이터를 처리하고, 통신할 상대 차량 단말기 또는 차로 변에 설치된 무선통신 중계기의 무선 통신방식에 따라 그 RF 모듈(220)과 IR 모듈(240)의 구동을 제어하고, 그들을 통해 수신된 데이터를 처리하여 외부 인터페이스부(261)측으로 출력하는 제어부(250);

   차로 변의 무선 통신 중계기에 적용되거나 차량에 탑재되는 무선 통신 단말기에 적용되는 경우 해당 인터페이스 기능을 구비하여, 차량 무선 통신 단말기를 통해 전자 결재가 가능하도록 지원하는 외부통신 인터페이스부(260);

   사용자 및 운영자를 위해 조작 버튼, 표시장치 및 스피커를 구비한 시스템 조작 및 동작 표시부(270) 및 무선통신 시스템 각부에서 필요로 하는 전원을공급하기 위한 전원공급장치(280);를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 교통 시스템의 무선 데이터 통신 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, IR 안테나 모듈(230)은 적외선 발광소자(230T)와 수광소자(230R)를 포함하여 구성된 특징으로 하는 교통 시스템의 무선 데이터 통신 장치.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 외부통신 인터페이스부(260)는 차로 변에 설치되는 무선 통신 중계기에 적용되는 경우 RS-232 ADSL, 이더넷 등과 같은 외부통신 인터페이스(261)를 구비하며, 차량에 탑재되는 무선 통신 단말기에 적용되는 경우에는 RS-232 기능을 구비하여 기능 업그레이드가 가능하고, 접촉식과 비접촉식 스마트 카드 인터페이스(262)를 구비하여 차량 무선 통신 단말기를 통해 전자지불 및 전자 결재가 가능하게 지원하도록 구성된 것을 특징으로 하는 교통 시스템의 무선 데이터 통신 장치.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제

Images