KR100794838B1 - 다기능 접속장치를 이용한 차량탑재기 - Google Patents

다기능 접속장치를 이용한 차량탑재기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고속도로 등의 요금 정산 기능, IC 카드 리더 기능, 이동통신단말의 충전 기능을 포함하는 다기능 접속장치와 인터페이스 할 수 있는 차량탑재기에 관한 것으로, 교통요금정산소의 RFC 제어기와 통신을 수행하는 무선송수신모듈부와, 상기 무선송수신모듈부와 접속되고 유에스비 통신방식을 지원하여 IC 카드를 포함하는 다기능접속장치와 연결되는 유에스비인터페이스부와,
상기 RFC 제어기와의 상태 정보를 사용자에게 알려주는 음성출력부와, 상기 음성출력부와 함께 상태 정보를 사용자에게 알려주는 디스플레이부와, 상기 차량탑재기의 제어를 위한 마이컴과, 상기 마이컴 운용을 위해 필요한 메모리부와,
차량의 직류 전원을 사용하여 전원을 공급하는 직류 변환기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
차량탑재기, 유에스비인터페이스부, 충전부, 데이터링크부, IC카드, 스위칭수단

Description

다기능 접속장치를 이용한 차량탑재기{On Board Unit Using A　Multi-Function Interface Device}
본 발명은 다기능 접속장치를 이용한 차량탑재기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 유에스비 통신 방식이 적용되어 교통요금장산소의 무선통신장비와 교통요금 등을 정산하는 차량탑재기(OBU : On Board Unit)에 관한 것이다.
종래 컴퓨터의 유에스비전원을 이용한 모바일기기용 충전기 혹은 컴퓨터와 유에스비잭을 통한 데이터 통신기능을 가진 데이터링크 제품이 독립적이거나 결합되어 제품화된바 있었다. 그러나 이러한 류의 제품은 유에스비잭과 모바일기기용 잭간에 하드웨어 장치가 부설되고 거기에 전기적인 케이블이 연결 구성되어 있어 휴대하기가 불편할 뿐만 아니라 그 기능이 극히 제한적이라는 문제점이 있었다.
한편, 최근 전자 및 무선 통신 기술 분야의 획기적인 기술 진보에 힘입어, 유료도로를 주행하는 차량이 톨게이트(toll-gate)를 통과 시 정지하지 않고도 고속 주행인 상태로도 자동으로 통행 요금을 징수할 수 있도록 한 전자식 통행 요금 징수 시스템(Electronic Toll Collection System: 이하 'ETCS'라 한다)의 사업이 가속화되고 있다.
이러한 유료도로 통행 요금 징수 시스템에 적용되는 ETCS는 차선을 가로 질러 설치되는 갠트리(Gantry)에 각각의 차선에 대응하여 고주파 통신 제어기(Radio Frequency Communication Controller: 이하 'RFC 제어기'라 한다)가 설치되고, 차량에는 상기 RFC 제어기와 통신을 수행하는 차량탑재기(OBU : On Board Uint)가 부착되어 구성된다.
종래 기술의 차량탑재기는 RFC 제어기와의 통신을 담당하는 통신부를 통해 차량탑재기에 삽입되는 IC 카드, 즉 스마트카드(Smart Card)를 이용하여 미리 일정 금액이 충전되어 있는 전자 지갑으로 사용되어 진다.
하지만, 종래 기술의 차량탑재기는 스마트카드와 같은 기능이 한정된 특수한 카드를 사용자가 항상 소지해야 할뿐만 아니라, 지정된 장소에서 스마트카드에 일정 금액을 충전시켜야 하는 번거로운 문제점이 있었다.
또한, 상기 스마트카드는 하절기 차량 내 온도 상승으로 인하여 카드 불량이 발생할 수도 있고, 사용자가 상기 카드를 차량탑재기에 잘못 삽입함으로써, 요금 징수가 제대로 이루어지지 않는 문제점이 발생하였다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 이동통신단말의 충전 방식을 통해 어디에서나 요금을 충전 받을 수 있는 다기능 접속장치를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 고속도로 등의 요금정산 기능, IC 카드 리더 기능, 이동통신단말의 충전 기능을 포함하는 다기능 접속장치와 인터페이스 할 수 있는 차량탑재기를 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다기능 접속장치를 이용한 차량탑재기에 있어서, 교통요금정산소의 RFC 제어기와 통신을 수행하는 무선송수신모듈부와, 상기 무선송수신모듈부와 접속되고 유에스비 통신방식을 지원하여 IC 카드를 포함하는 다기능접속장치와 연결되는 유에스비인터페이스부와,
상기 RFC 제어기와의 상태 정보를 사용자에게 알려주는 음성출력부와, 상기 음성출력부와 함께 상태 정보를 사용자에게 알려주는 디스플레이부와, 상기 차량탑재기의 제어를 위한 마이컴과, 상기 마이컴 운용을 위해 필요한 메모리부와,
차량의 직류 전원을 사용하여 전원을 공급하는 직류 변환기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다기능 접속장치를 이용한 차량탑재기에 따르면, 다기능 접속장치 를 통한 차량탑재기의 사용은 사용자들의 편의성을 대폭 향상 시킬 수 있으며, 종래의 차량탑재기에 있어서의 에러율로 인한 요금 징수의 불확실성을 방지함으로써 통행 요금징수의 정확성이 매우 향상된다는 효과가 있다.
또한, 다기능 접속장치의 RF 통신을 통해 교통 정산, 금융결제 등과 같은 행위를 다기능 접속장치만으로 대체할 수 있어, IC 카드 산업의 활성화를 도모할 수 있다.
이하, 본 발명의 다기능 접속장치를 이용한 차량탑재기의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 다기능 접속장치의 일실시예를 설명하기 위한 블록도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 다기능 접속장치(200)는 컴퓨터(5)와 접속가능한 유에스비 단자(10)와, 상기 유에스비 단자(10)와 연결되는 CPU가 내장된 IC 카드(20)와, 상기 연결의 단락 또는 접속을 물리적으로 제어하는 스위칭수단(100)과, 상기 유에스비 단자(10)와 대응되며 이동통신단말　또는 차량탑재기(OBU)와 같은 외부기기(60)를 연결하는 입출력단자(50)와, 상기 입출력단자(50)와 상기 IC 카드(20)를 연결하여 상기 외부기기(60) 및 상기 IC 카드(20) 의 데이터 통신을 수행하는 데이터링크부(40)와, 상기 입출력단자(50) 및 상기 유에스비단자(10)와 연결되어 상기 외부기기(60)의 충전을 수행하는 충전부(30)를 포함하여 이루어진 다기능 접속장치(200)이다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 다기능 접속장치(200)는 외부기기(60)의 배터리 충전 기능, 컴퓨터(5)와 IC 카드(20) 간의 데이터통신 기능, 외부기기(60)와 IC 카드(20)와의 데이터통신 기능, 차량탑재기에 접속되어 고속도로 요금을 정산하는 기능 및 일반 지하철이나 버스의 교통요금 정산 기능 등을 일괄적으로 수행할 수 있다.
먼저 외부기기(60)와의 배터리 충전 기능은 상기 스위칭수단(100)에 의해 상기 연결이 단락된 경우 외부기기(60)가 직접적으로 컴퓨터(5)에 접속되어 상기 충전부(30)를 통해 충전될 수 있으며, 또한 동시에 외부기기(60)와 컴퓨터(5)간 데이터 통신이 가능하다.
상기 충전부(30)는 도면에 도시되지는 않았지만, 충전 및 과충전 방지를 위한 회로가 포함되어 있다.
컴퓨터(5)와 IC 카드(20) 간의 데이터통신 기능은 상기 스위칭수단(100)에 의해 인터페이스가 된 경우, 상기 IC카드(20)와 상기 컴퓨터(5)가 연결되어 데이터 통신을 수행할 수 있게 된다.
외부기기(60)와 IC 카드(20)와의 데이터통신 기능 및 차량탑재기에 접속되어 고속도로 요금을 정산하는 기능은 상기 컴퓨터(5)와 연결이 안된 상태에서 다기능 접속장치(200)를 외부기기(60), 즉 이동통신단말에 접속하면 상기 두 기능 중 한 기능이 활성화되게 된다.
이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 도 2에 도시된 바와 같이, 이동통신단말에 다기능 접속장치(200)를 연결(10s)하면 데이터 통신 또는 전자화폐 충전 모드를 선택할 수 있는 활성화 창이 제공된다. 데이터 통신 모드를 선택(12s)하면 이동통신 단말과 다기능 접속장치의 IC 카드(20)가 데이터 통신(13s)을 수행하게 되어 주소록 관리나 MP3 파일 등의 업로드 및 다운로드가 가능하게 된다.
한편, 전자화폐 충전모드를 선택(14s)하면, 전자화폐의 충전이 가능하도록 VM(Virtual Machine)이 구동되어, 카드사로부터 전자화폐를 다기능 접속장치의 데이터링크부(40)를 통해 IC 카드(20)로 충전(15s)되도록 한다. 상기 VM은 사용자가 미리 이동통신단말에 다수의 카드사가 발행하는 전자화폐를 충전할 수 있도록 하는 프로그램을 다운로드함으로써, 모드 선택 시 전자화폐를 상기 다기능 접속장치에 충전할 수 있도록 한다.
상기 전자화폐의 충전은 이동통신단말에서 일정 금액, 카드사 선정 등 통상의 기술분야에 있는 당업자로서 누구나 알 수 있는 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기와 같이 다기능 접속장치(200)의 IC 카드(20)에 전자화폐가 충전되면, 이를 차량탑재기에 연결(16s)한다. 상기 연결은 다기능 접속장치의 입출력단자(50)가 차량탑재기의 무선통신을 수행하는 무선통신송수신모듈과 연결되어 고속도로 등의 요금정산(17s)을 수행할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 다기능 접속장치(200)의 안테나를 통해 비접촉 통신으로 지하철, 버스 등의 일반 차량 요금 정산(18s)도 수행할 수 있다.
또한, 도면에는 도시하지 않았지만, VM 구동을 통한 전자화폐의 충전 이외에도 이동통신단말의 버튼을 통해 직접 충전할 수 있도록 할 수 있다. 예컨대, 이동통신단말 자체의 요금 정산 프로그램에 의해 직접 다기능 접속수단의 IC 카드에 충 전하여, 이에 대한 충전액을 이동통신단말의 요금에 부과시킬 수 있고, 또는 신용카드 애플릿(Applet)이 저장된 USIM(Universal Subscriber Identification Module)을 통해 금액을 충전할 수도 있다.
상기 구성을 갖는 다기능 접속장치(200)를 더욱 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 3에 도시된 바와 같이, 유에스비단자(10)는 3개의 접점, 즉 IC 카드(20)와 연결되는 제1접점(11)과 상기 제1접점과 대응되며 일정 간격을 갖는 제2접점(12) 및 상기 스위칭수단(100)에 구비되어 상기 제1접점(11) 및 제2접점(12)의 접속 또는 단락이 되도록 하는 제3접점(11)을 포함한다.
또한, 상기 유에스비단자(10)는 전원(V), 그라운드(G), 데이터(D+)(D-) 단자를 구비하고 있으며, 상기 데이터 단자를 통해 컴퓨터와 데이터 통신이 이루어진다.
그리고 상기 제1접점(11)과 상기 IC 단자가 도전성 금속(14)에 의해 서로 연결되어 있어 상기 스위칭수단(100)의 선택에 따라 상기 IC 단자(20)와 컴퓨터가 데이터 통신을 수행하게 된다.
상기 스위칭수단(100)은 막대기 형상으로, 상기 막대기 형상에 상기 제3접점이 구비되어 있어, 사용자가 물리적으로 누름에 의해 단락 및 접속이 되도록 구성되어 있다.
즉, 도 3는 제1, 제2, 제3접점(11, 12, 13)이 접속되어 상기 IC 카드(20)와 컴퓨터와 데이터 통신이 이루어짐을 나타내고, 도 4는 제 3접점(13)이 제1 및 제2 접점(11, 12)과 교차되어 연결이 이루어지지 않으므로, 이때에는 외부기기(60)와 컴퓨터(5) 간의 충전 및 데이터 통신이 이루어지게 된다.
한편, 상기 입출력단자(50)는 바람직하게 정통부 24pin to USB 케이블로서 외부기기의 충전 또는 데이터의 송/수신이 이루어질 수 있고, 24pin 뿐만 아니라 18pin to USB 케이블로 구성될 수도 있다.
상기 데이터링크부(40)와 IC 카드(20)는 도전성 금속으로 접속되어 있으므로, 상기 스위칭수단(100)의 위치에 상관없이 앞서 설명한 바와 같이 이동통신단말의 버튼으로 제어하여 IC 카드(20)에 전자화폐의 충전 및 데이터 통신을 진행할 수 있다.
또한, 본 발명의 다기능 접속수단(200) 내부에 IC 카드(20)와 접속된 안테나(70)가 구비되어 있어, 이를 통해 RF 통신이 가능하다.
본 발명의 다기능 접속수단에 구비된 상기 IC 카드(20)는 CPU가 내장된 칩 카드로서, 내부 애플리케이션, 예를 들면, 금융 결제, OTP(One Time Pass Word) 생성 등을 수행할 수 있는 카드이므로, 이를 액세서리처럼 소지하고 다니면서 RF 통신을 통해 소정의 목적한 바를 수행할 수 있다.
따라서, 본 발명의 다기능 접속장치에 따르면, 스위칭수단(100)의 물리적 제어 및 외부기기의 모드 선택에 따라 외부기기(60) 충전, 외부기기(60) 및 컴퓨터(5)간 데이터 통신, IC 카드(20) 및 컴퓨터(5)간 데이터 통신, 그리고 다기능 접속장치(200)가 컴퓨터와의 비통신 시 외부기기(60)가 통합기기(200)와 접속되면 상기 IC카드(20)와 외부기기(60)가 데이터링크부(40)를 통해 데이터 통신을 사 용자 입장에서 선택적으로 수행할 수 있다.
상기와 같은 다기능 접속장치를 이용하여 교통요금정산소와 무선통신을 통한 요금정산 기능을 갖는 차량탑재기를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 5에 도시된 바와 같이, 차선을 가로 질러 설치되는 갠트리(Gantry)에 각각의 차선에 대응하여 설치되는 RFC 제어기와 통신을 수행하는 무선송수신모듈부(500)와, 상기 무선송수신모듈부(500)와 접속되고 상기 설명된 다기능접속장치와 연결 가능하도록 유에스비 통신방식을 지원하는 유에스비인터페이스부(510)와, 상기 RFC 제어기와의 상태 정보를 사용자에게 알려주는 음성출력부(520)와, 상기 음성출력부(520)와 함께 상태 정보를 사용자에게 알려주는 디스플레이부(530)와, 상기 차량탑재기의 제어를 위한 마이컴(540)과, 상기 마이컴 운용을 위해 필요한 메모리부(550) 및, 차량의 직류 전원을 사용하여 전원을 공급하는 직류 변환기(560)를 포함하여 이루어진다.
상기 무선송수신모듈부(500)는 근거리무선통신을 위한 ‘DSRC’와 RF 통신을 지원하는 안테나로 이루어져 있는 것으로, ‘DSRC’란 전용 근거리 통신(Dedicated Short Range Communication)을 뜻하며, 5.8GHz 대역(bandwidth)에서 최대 1Mbps로 RFC 제어기와 요금정산 무선신호를 송?수신할 수 있다.
상기 유에스비인터페이스부(510)는 바람직하게 정통부 24pin to USB 케이블로서 외부기기의 충전 또는 데이터의 송/수신이 이루어질 수 있고, 24pin 뿐만 아니라 18pin to USB 케이블로 구성될 수도 있어, 상기 다기능 접속장치와 인터페이스된다. 상기 다기능 접속장치의 IC 카드에는 카드고유번호, 발행일, 디지털 서명 등의 기본정보는 물론이고, 입?출구 톨게이트의 통행일시, 톨게이트 영업소 식별번호, 차로형태, 차로번호, 요금 정산 전?후의 잔액, 차종, 차량 정보 등의 요금정산정보를 저장할 수 있다
한편, 상기 마이컴은 과금 정보를 확인하고 이를 결제하도록 차량탑재기를 제어한다.
상기와 같은 유에스비 통신 방식을 지원하는 차량탑재기 및 이에 접속되는 다기능 접속수단을 통하여, 차량이 톨게이트에 접근하면 차량탑재기는 톨게이트에 설치된 RFC 제어기로부터 출발지의 톨게이트 정보를 수신하고 차량은 톨게이트를 통과한다. 운전자가 목적한 목적지의 톨게이트에 도달하면, 차량탑재기는 상기 출발지의 톨게이트 정보를 목적지의 톨게이트에 설치된 RFC 제어기를 통하여 요금정산 시스템의 서버에 전송한다. 요금정산 시스템의 서버는 수신한 정보를 기초로 과금 정보를 산출하여 차량탑재기에 전송한다. 마이컴(540)은 상기 과금 정보를 확인하고 이를 결제하도록 차량탑재기를 제어하고 차량탑재기는 마이컴(540)의 제어에 따라 다기능 접속장치의 IC 카드내 충전된 전자화폐를 이용하여 결제를 수행한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다기능 접속장치를 설명하기 위한 블록도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다기능 접속장치를 이용한 데이터통신 및 교통요금정산방법의 순서도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다기능 접속장치의 설명도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다기능 접속장치를 이용한 차량탑재기를 설명하기 위한 블록도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
10 : 유에스비 단자 20 : IC 카드
30 : 충전부 40 : 데이터링크부
50 : 입출력단자 60 : 외부기기
100 : 스위칭 수단 200 : 다기능 접속장치
500 : 무선송수신모듈 510 : 유에스비인터페이스부

Claims (9)

  1. 차량탑재기에 있어서,
    교통요금정산소의 RFC 제어기와 통신을 수행하는 무선송수신모듈부와,
    상기 무선송수신모듈부와 접속되고 유에스비 통신방식을 지원하여 IC 카드를 포함하는 다기능접속장치와 연결되는 유에스비인터페이스부와,
    상기 RFC 제어기와의 상태 정보를 사용자에게 알려주는 디스플레이부와,
    상기 차량탑재기의 제어를 위한 마이컴과,
    상기 마이컴 운용을 위해 필요한 메모리부와,
    차량의 직류 전원을 사용하여 전원을 공급하는 직류 변환기를 포함하여 이루어지는 다기능접속장치를 이용한 차량탑재기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다기능접속장치는
    이동통신단말과 인터페이스되어 상기 IC 카드에 전자화폐를 충전하고, 상기 전자화폐를 이용하여 요금을 정산하는 것을 특징으로 하는 다기능접속장치를 이용한 차량탑재기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전자화폐의 충전은
    사용자가 미리 상기 이동통신단말에 다수 카드사의 전자화폐를 충전할 수 있는 VM(Virtual Machine)을 다운로드 하고, 이를 구동하여 상기 카드사로부터 전자화폐를 상기 IC 카드로 충전하는 것을 특징으로 하는 다기능접속장치를 이용한 차량탑재기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 다기능접속장치는 상기 이동통신단말의 배터리 충전 기능 및 데이터통신 기능, 컴퓨터와의 데이터통신 기능, 그리고 일반 지하철이나 버스의 교통요금 정산 기능 중 어느 하나의 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 접속장치를 이용한 차량탑재기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 다기능 접속장치는 컴퓨터와 접속 가능한 유에스비 단자와,
    상기 유에스비 단자와 연결되는 CPU가 내장된 IC 카드와,
    상기 연결의 단락 또는 접속을 물리적으로 제어하는 스위칭수단과,
    상기 유에스비 단자와 대응되며 상기 이동통신단말 또는 차량탑재기를 포함하는 외부기기와 연결하는 입출력단자와,
    상기 입출력단자와 상기 IC 카드를 연결하여 상기 외부기기와의 데이터 통신을 수행하는 데이터링크부와,
    상기 입출력단자 및 상기 유에스비단자와 연결되어 상기 외부기기의 충전을 수행하는 충전부를 포함하여 이루어지는 다기능 접속장치를 이용한 차량탑재기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 다기능 접속장치는
    상기 스위칭 수단에 의한 상기 연결의 단락 시, 상기 외부기기가 직접적으로 상기 컴퓨터에 접속되어 상기 충전부를 통해 충전됨과 동시에 데이터 통신이 수행됨을 특징으로 하는 다기능 접속장치를 이용한 차량탑재기.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 스위칭 수단에 의한 상기 연결의 접속 시, 상기 컴퓨터와 상기 IC 카드 간에 데이터 통신이 수행됨을 특징으로 하는 다기능 접속장치를 이용한 차량탑재기.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 IC 카드와 연결되어 RF 통신을 수행하는 안테나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 접속장치를 이용한 차량탑재기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 유에스비인터페이스부는,
    24pin to USB 케이블 또는 18pin to USB 케이블 포트로 이루어져 상기 다기 능접속장치가 상기 차량탑재기에 인터페이스되는 것을 특징으로 하는 다기능 접속장치를 이용한 차량탑재기.
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