KR100847105B1 - Ｇｐｓ를 구비한 단말 장치에서 교통 정보를 산출하는방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 GPS를 구비한 단말 장치에서 교통 정보를 산출하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 방법 및 장치는 GPS 신호를 수신하고, 상기 GPS 신호를 이용하여 상기 단말 장치가 진입 기준선을 통과하였는지 여부를 판단하고, 상기 진입 기준선을 통과한 경우 상기 단말 장치가 방향 기준선을 통과하였는지 여부를 판단하고, 상기 방향 기준선을 통과한 경우 방향각(θ)을 연산하고, 상기 방향각(θ)을 이용하여 상기 방향각(θ)에 상응하는 이동 방향을 산출하는 것을 특징으로 한다. 그 결과 본 발명은 교차로를 중심으로 차량의 이동 방향을 구분하여 해당 도로의 교통 정보를 산출할 수 있다.

방향 각, 진입 기준선, GPS, 프루브

Description

ＧＰＳ를 구비한 단말 장치에서 교통 정보를 산출하는 방법 및 장치{Method and Apparatus for obtaining traffic information in terminal having GPS}

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 본 발명의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예로서 GPS 노드 방법에서 이동 방향별로 구간 속도를 계산하는 방법에 대한 순서도.

도 3은 단말 장치에서의 노드 데이터베이스의 구조.

도 4a는 단말 장치에서 매 노드를 통과하는 시점에서 데이터를 전송할 때 데이터의 구조.

도 4b는 단말 장치에서 시간을 기준으로 서버로 데이터를 전송할 때 데이터의 구조.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 서버에서 변환 테이블을 나타낸 도면.

도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 서버에서 링크의 방향별 구간 속도 정보 테이블을 나타낸 도면.

도 7a는 단말 장치에서 코드 값으로 교통 정보를 서버로 전달하는 경우를 나 타낸 도면.

도 7b는 단말 장치에서 수치 데이터로 교통 정보를 서버로 전달하는 경우를 나타낸 도면.

도 8은 서버에서 링크별 연결 링크 참조 테이블을 나타낸 도면.

도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 노드 검색 알고리즘을 나타낸 도면.

도 10은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 방향 탐색 알고리즘을 나타낸 도면

도 11은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 교차로에서 차량의 이동 방향에 대한 예시도.

도 12은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 프루브 차량이 교차로를 통과할 때 방향을 전환하는 경우의 예시도.

도 13은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 교차로에서의 기준선 및 완충영역을 표시한 예시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 프루브 차량

3 : 인공위성

5 : 무선 네트워크

7 : 교통 관제 센터의 서버

본 발명은 전역 위치 시스템(Global Positioning System : 이하 GPS라 칭함)를 구비한 단말 장치가 교통 정보를 산출하는 방법에 관한 것으로, 특히 교차로를 포함한 도로의 교통 정보를 프루브 차량의 이동 방향(예를 들어, 직진, 우회전, 좌회전 등)에 따라 구분하여 산출함으로써 교통 정보 이용자에게 보다 정확하고 실질적인 교통 정보를 제공할 수 있도록 하는 교통 정보 산출 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 교차로를 포함하는 도로를 진행하는 차량은 차량의 이동 방향에 따라 진행 속도의 차이가 있다. 특히 차량의 진행 속도의 차이는 교차로의 구조, 차선 수, 좌회전 또는 U턴 등의 진행 허용 여부, 신호 주기 설정 등과 같은 해당 도로의 사정에 따라 크게 달라진다. 따라서 차량의 이동 방향의 구분 없이 단순히 도로 구간의 평균 속도를 수집하는 교통 정보 수집 방법은 단지 해당 도로 또는 링크의 전반적인 교통 상황을 참조할 수 있는 정보로 국한될 수밖에 없는 문제점이 있다.

특히 차량 항법 장치 등을 이용하는 운전자에게 실시간 최적 경로 제공, 목적지 도착 소요 예상 시간 제공 등과 같은 고차원의 교통 정보 서비스를 제공하는 데 있어서, 차량의 이동 방향에 따른 진행 속도의 차이를 배제하고 단순히 해당 경로의 평균 속도의 정보만을 수집하여 제공하는 것은 실제의 교통 상황과 크게 다를 수 있기 때문에 정보의 신뢰성 및 품질이 낮아지게 된다.

현재 교통 정보 수집 방법에서 프루브 차량을 이용하여 교통 정보를 수집하는 대표적인 방법으로는 비콘(beacon) 방법, 단거리 전용 통신(DSRC : Dedicated Short Range Communication) 방법, GPS를 이용하는 방법 등이 있다.

비콘 방법, 단거리 전용 통신 방법은 노드와 노드 간에 설치된 비콘이나 단거리 전용 통신 등을 이용하여 프루브 차량의 노드와 노드 간 통과 시간 정보를 수집하고, 상기 수집된 정보를 이용하여 교통 정보 센터에서 해당 노드간을 연결하는 도로 또는 링크의 평균 통과 속도를 산출함으로써 교통 정보를 수집하는 방법이다.

이 때 비콘을 이용한 교통 정보 수집 방법 또는 단거리 전용 통신을 이용한 교통 정보 수집 방법은 교차로를 포함하는 링크를 진행하는 프루브 차량이 해당 링크 통과 후에 다음으로 진행하는 방향(또는 다음으로 진행하는 링크)를 단시간 내에 구분하는 것이 어렵기 때문에 해당 도로의 이동 방향별 교통 정보를 실시간으로 수집하는 데 많은 제약이 있는 문제점이 있다.

즉, 일반적으로 교차로는 좌회전, 직진 및 우회전 차선을 가지고 있으며, 좌회전, 직진 및 우회전에 해당하는 차선의 주행속력은 각각 다르다. 따라서 이들을 구별하여 교통정보를 수집하는 것이 매우 중요하다. 기존에는 교차로에 해당하는 노드를 통과하여 다음 노드에 도착했을 때 도착 노드를 서버에 전송하여 서버에서 방향을 구하는 방법이 있었다. 하지만 이 방법의 문제점은 다음 노드까지 도달해야 방향을 판단할 수 있기 때문에 특히 교통 정체 때에는 시간 지연이 발생하여 실시간 교통정보 제공에 심각한 문제가 발생한다. 또한, 서버에서 과거 데이터를 갖고 있어야 하고, 많은 연산을 처리하여야 하므로 무리한 부하를 주게 된다.

이 문제를 해결하기 위해서 노드 통과 후 GPS를 이용하여 방향을 구하는 방법을 고안하였다. 그러나, 기존의 GPS를 이용하여 교통 정보를 수집하는 방법도 비콘을 이용한 교통 정보 수집 방법 또는 단거리 전용 통신을 이용한 교통 정보 수집 방법과 정보의 품질면에서 큰 차이가 없다. 왜냐하면 GPS를 이용하여 교통 정보를 수집하는 방법이 프루브 차량에서 교통 정보 센터로 전송된 각종 정보를 이용하여 단순히 도로 구간의 평균 속도를 수집하는 것으로 제한되어 이용되고 있기 때문이다.

따라서, 본 발명은 교차로를 포함한 도로에서 GPS를 이용한 교통 정보 수집하는 경우 교차로를 중심으로 차량의 이동 방향을 구분하여 해당 도로의 교통 정보를 산출하는 방법 및 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 교차로를 포함한 도로에서 GPS를 이용한 교통 정보 수집할 때 노드 검색 알고리즘, 방향 결정 알고리즘 등을 제공함에 있다.

또한, 본 방법의 또 다른 목적은 차량이 노드를 떠나 방향을 바꾸면 그 위치의 GPS정보를 이용하여 방향을 곧바로 구하기 때문에 방향 정보를 실시간으로 구할 수 있는 방법 및 장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 서버에서 과거 데이터를 이용해 연산하는 부분이 필요 없으므로 서버의 부하를 크게 줄일 수 있는 방법 및 장치를 제공함에 있다.

상술한 목적들을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 교통 관제 센터의 서버와 네트워크를 통해 연결된 GPS를 구비한 단말 장치에서 교통 정보를 산출하는 방법 및 장치에 있어서, GPS 신호를 수신하고, 상기 GPS 신호를 이용하여 노드 검색 알고리즘을 수행하고, 상기 노드 검색 알고리즘에 상응하여 방향 검색 알고리즘을 수행하고, 상기 방향 검색 알고리즘을 수행한 결과 산출된 교통 정보를 상기 네트워크를 이용하여 상기 서버에 전송하는 것을 특징으로 하는 GPS를 구비한 단말 장치에서 교통 정보를 산출하는 방법 및 장치가 제공된다.

여기서, 상기 단말 장치는 프루브 차량에 장착되어 있을 수 있다.

또한, 상기 노드 검색 알고리즘이란 상기 단말 장치가 노드의 진입 기준선을 통과하였는지 여부를 판단하는 알고리즘이며, 상기 GPS 신호를 이용하여 노드 검색 알고리즘을 수행하는 것은, 상기 GPS 신호 중 GPS 경위도 좌표를 노드 데이터베이스 형식의 GPS X 좌표, GPS Y 좌표로 변환하고, 상기 변환된 GPS X 좌표가 노드 X 좌표의 진입 기준선을 통과했는지 판단하고, GPS X 좌표가 노드 X 좌표의 진입 기준선을 통과한 경우 상기 노드 X 좌표에 상응하는 상기 노드 Y 좌표를 검색하고, 상기 노드 Y 좌표가 검색되는 경우 상기 노드 X 좌표와 상기 노드 Y 좌표의 노드 번호를 저장하되, 상기 GPS X 좌표가 상기 노드 X 좌표의 진입 기준선을 벗어날 때까지 상기 노드 Y 좌표의 검색하는 것을 계속적으로 수행하는 것을 포함할 수 있다.

또한, 상기 노드 검색 알고리즘에 상응하여 방향 검색 알고리즘을 수행하는 것은, 상기 GPS X 좌표와 상기 GPS Y 좌표가 진입 기준선을 통과하였는지를 판단하고, 상기 진입 기준선을 통과한 경우, 상기 GPS X 좌표와 상기 GPS Y좌표가 방향 기준선을 통과하였는지를 판단하고, 상기 단말 장치가 상기 방향 기준선을 통과한 경우 하기의 식 1과 식 2에 의하여 방향각(θ)을 연산하고, 식 1:

, 식 2 :

, 식 1과 식 2에서,

또는 AC,

이며, PC는 전 통과 노드에서 현재 통과 노드로의 벡터를 나타내며, AC는 진입 기준선에 영역에 들어가기 전의 위치에서 현재 통과 노드 위치의 중심에 위치로의 벡터를 나타내며, CE는 현재 통과 노드 중심의 위치에서 방향 기준선 밖을 나온 직후의 위치로의 벡터를 나타냄-

상기 방향각(θ)을 이용하여 방향각(θ)에 상응하는 이동 방향을 산출하는 것을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 바람직한 일 실시예에 의하면, 교통 관제 센터의 서버와 네트워크를 통해 연결된 GPS를 구비한 단말 장치에서 교통 정보를 산출하는 방법 및 장치에 있어서, GPS 신호를 수신하고, 상기 GPS 신호를 이용하여 상기 단말 장치가 진입 기준선을 통과하였는지 여부를 판단하고, 상기 단말 장치가 상기 진입 기준선을 통과한 경우 상기 단말 장치가 방향 기준선을 통과하였는지를 판단하고, 상기 단말 장치가 상기 방향 기준선을 통과한 경우 하기의 식 1 과 식 2에 의하여 방향각(θ)을 연산하고, 식 1:

, 식 2 :

, 식 1과 식 2에서,

또는 AC,

이며, PC는 전 통과 노드에서 현재 통과 노드로의 벡터를 나타내며, AC는 진입 기준선에 영역에 들어가기 전의 위치에서 현재 통과 노드 위치의 중심에 위치로의 벡터를 나타내며, CE는 현재 통과 노드 중심의 위치에서 방향 기준선 밖을 나온 직후의 위치로의 벡터를 나타냄-, 상기 방향각(θ)을 이용하여 방향각(θ)에 상응하는 이동 방향을 산출하는 것을 특징으로 하는 GPS를 구비한 단말 장치에서 교통 정보를 산출하는 방법 및 장치가 제공된다.

여기서, 상기 단말 장치는 프루브 차량에 장착되어 있을 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 GPS를 구비한 단말 장치에서 교통 정보를 산출하는 방법 및 장치의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 본 발명의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 프루브 차량(1)은 인공 위성(3)을 통해 수신한 GPS 신호를 이용하여 교통 정보를 산출하는 역할을 한다. 그리고 프루브 차량(1)은 산출된 교 통 정보를 무선 네트워크(5)를 통해 교통 관제 센터의 서버(7)에 송신한다. 그 결과 교통 관제 센터의 서버(7)는 각각의 프루브 차량(1)에서 수신한 교통 정보를 수집한다.

GPS를 이용하여 교통 정보를 수집하는 방법은 GPS 노드 방법, GPS 링크 방법, GPS 위치 전송 방법이 있다.

여기서, GPS 노드 방법이란 도로의 노드 정보를 저장하고 있는 GPS를 구비한 단말 장치에서 각 노드의 통과 시간 정보를 교통 정보 센터로 전송하고, 상기 정보를 교통 정보 센터에서 처리하여 각 도로 구간의 교통 정보를 산출하는 방법을 말한다.

또한, GPS 링크 방법이란 링크 정보를 저장하고 있는 GPS를 구비한 단말 장치에서 링크의 속도(교통 정보)를 직접 계산하고, 이 정보를 교통 정보 센터로 직접 전송하는 방법을 말한다.

또한, GPS 위치 전송 방법이란 프루브 차량 내의 GPS를 구비한 단말 장치에서 단순히 위치 좌표(GPS 좌표) 데이터를 교통 정보 센터로 전송하고, 상기 데이터를 교통 정보 센터에서 처리하여 각 도로 구간의 교통 정보를 산출하는 방법을 말한다.

상기에서 설명한 GPS를 이용하여 교통 정보를 수집하는 방법들은 모두 차량의 이동 방향을 결정할 수 있는 방법이 있으며, 이하에서는 본 발명의 바람직한 일 실시예로서 GPS 노드 방법을 기준으로 설명한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예로서 GPS 노드 방법에서 이동 방향별로 구간 속도를 계산하는 방법에 대한 순서도이다.

도 2를 참조하면, 교통 관제 센터의 서버는 단말 장치로부터 교통 정보를 수신한다(단계 11). 그 후 교통 관제 센터의 서버는 교통 정보에 포함된 노드 데이터를 링크 데이터로 변환하고(단계 13), 링크별 방향 탐조 테이블로부터 프루브 차량의 이동 방향을 확인한다(단계 15).

그리고 교통 관제 센터의 서버는 교통 정보에 포함된 시간 데이터로부터 링크의 구간 속도를 구하여(단계 17), 해당 링크의 방향별 구간 속도 정보 테이블에 데이터를 입력한다. 교통 관제 센터의 서버는 필요한 경우 방향별 구간 속도 정보로부터 구간 속도의 평균을 구할 수도 있다(단계 19).

이하에서는 더욱 구체적으로 살펴보도록 한다.

도 3은 단말 장치에서의 노드 데이터베이스의 구조이다. 도 3을 참조하면, Version(참조 번호 21)은 단말 장치의 노드 데이터베이스의 기본 정보를 나타낸다. 예를 들어 변환 테이블의 번호, 해상도, 원점의 X 좌표 , Y 좌표, 좌표 사이즈, 노드의 개수 등이 Version(참조 번호 21)에 저장되어 있다. 단말 장치는 필요에 따라 여러 개의 Version(참조 번호 21)의 노드 데이터베이스를 갖고서 효율적인 구간 속도 정보를 수집할 수 있다.

X (0), X (1)...X (N-1)(참조 번호 23), Y (0), Y (1)...Y (N-1)(참조 번호 25)은 각 노드의 X 좌표, Y 좌표를 나타내고 0, 1, 2...N(참조 번호 27)은 노드 데이터베이스에 Version(참조 번호 21)별로 가지고 있는 노드의 개수를 나타낸다. 노드 데이터베이스에서는 별도의 노드 구분 또는 노드의 이름 없이 노드의 X 좌표, Y 좌표가 X 좌표 또는 Y 좌표를 기준으로 순차적으로 저장됨으로써 저장 데이터의 크기가 최소화될 수 있다.

이 때 단말 장치에 저장되는 노드의 X 좌표, Y 좌표의 좌표 사이즈를 각각 2바이트(Byte)라고 가정하였을 때, 해상도를 1m로 할 경우 0 ~ 65535m 를 표현할 수 있고, 해상도를 4m로 하였을 때 0 ~262140m 로 표현할 수 있다. 물론 표현할 수 있는 거리는 Version(참조 번조 21)에 따라 달리할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 본 발명의 GPS를 구비한 단말 장치는 노드 데이터를 저장할 약간의 메모리만 사용함으로써 양질의 구간 교통 정보를 수집할 수 있다.

도 4a는 단말 장치에서 매 노드를 통과하는 시점에서 데이터를 전송할 때 데이터의 구조를 나타내고, 도 4b는 단말 장치에서 시간을 기준으로 서버로 데이터를 전송할 때 데이터의 구조를 나타낸다.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, Time(n)은 Node(n)의 통과 시각 또는 Node(n-1)과 Node(n)의 통과 소요 시간을 말한다. 통과 시각은 하루를 n초 단위로 계산하여 크기를 줄일 수 있다. 구체적인 예로서, 하루가 86,400초이므로 2초 단위로 계산을 하면 43,200이고, 2바이트(byte)로 표현할 수 있다.

Direction(n)은 방향 코드 또는 수치 데이터를 말하며, Count는 Node와 Time의 개수를 말한다.

교통 관제 센터의 서버에서 여러 개의 Version을 관리한다면 데이터 구조에 Version 정보를 추가하거나, 서버에서 각 단말 장치의 Version을 별도로 가지고 있 을 수 있다.

그리고, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 서버는 도 4b의 경우와 같이 노드 통과 시점을 기준으로 데이터를 전송할 때 교통 정보 수집 단말 장치가 많아지게 되는 경우 망부하 및 통신비의 절감을 위하여 단말 장치에서 서버로 전송하는 통신 주기를 변경할 수도 있다.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 서버에서 변환 테이블을 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 서버는 Version별로 별도의 변환 테이블을 관리한다. 그리고, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 서버는 링크 번호로 쉽게 변환할 수 있도록 Node(n-1)과 Node(n)의 번호를 붙여서 사용할 수 있다.

도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 서버에서 링크의 방향별 구간 속도 정보 테이블을 나타낸 도면이다.

도 6을 참조하면, Data(nm)은 각 링크의 방향별 속도 또는 시간 데이터를 말하며, Average(n)은 각 방향별 Data(nm)의 산술 평균값이거나 방향별 가중치일 수 있다.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 서버에서 링크별 방향 참조 테이블을 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 7a는 단말 장치에서 코드값으로 교통 정보를 서버로 전달하는 경우를 나타내고, 도 7b는 단말 장치에서 수치 데이터로 교통 정보를 서버로 전달하는 경우를 나타낸다.

도 7a를 참조하면, Code(nm)은 Link(n)에 연결된 Link(nm)들의 방향을 말한 다. 예를 들어, Code(nm)의 숫자가 0인 경우 직진, 1인 경우 우회전, 2인 경우 U-턴, 3인 경우 좌회전 등을 나타낸다.

도 7b를 참조하면, Dir(n)은 Link(n)의 기준 방향을 말한다. 단말 장치가 수치 데이터를 서버로 전달할 경우 서버에서는 사전에 링크의 기준 방향을 데이터베이스에 저장하고 있어야 한다. 그 때 서버는 교통 정보와 관련된 계산을 간소화시킬 수 있으며, GPS 오차에 의해 발생될 수 있는 계산상의 오류를 없앨수 있어 더 정확한 결과를 얻을 수 있다.

도 8은 서버에서 링크별 연결 링크 참조 테이블을 나타낸 도면이다.

도 8을 참조하면, 각 링크마다 연결된 링크들을 참조하도록 테이블이 구성되어 있다.

도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 노드 검색 알고리즘을 나타낸 도면이다. 노드 검색 알고리즘이란 상기 단말 장치가 진입 기준선을 통과하는지 여부를 판단하는 알고리즘을 말한다.

도 9를 참조하면, 단말 장치는 변수 I 에 0을 대입한 후(단계 70) 수신한 GPS 신호 중 GPS 경위도 좌표를 노드 데이터베이스 형식의 GPS X 좌표, GPS Y 좌표로 변환을 한다(단계 71).

그리고 단말 장치는 GPS X 좌표가 I 번째 노드의 X 좌표 진입 기준선에 통과했는지를 판단한다(단계 73). 판단 결과, GPS X 좌표가 I 번째 노드의 X 좌표 진입 기준선에 통과하지 않았다면, 단말 장치는 I = I + 1 을 수행한다(단계 75).

그 후 단말 장치는 I 가 노드 데이터베이스에 저장되어 있는 노드 개수 이상 인지를 판단한다(단계 77). 판단 결과, I 가 노드 개수 이상이라면, 단말 장치는 노드 검색 알고리즘을 종료한다. 한편 판단 결과, I 가 노드 개수보다 작다면, 단말 장치는 단계 73으로 되돌아간다.

단계 73에서 GPS X좌표가 I 번째 노드의 X 좌표 진입 기준선에 통과했다면 단말 장치는 GPS Y좌표가 I 번째 노드의 Y 좌표 진입 기준선에 통과하였는 지를 판단한다(단계 79). 판단 결과, GPS Y좌표가 I 번째 노드의 Y 좌표 진입 기준선에 통과하였다면 단말 장치는 노드 데이터베이스에 기록되어 있는 해당되는 노드 번호를 기록한다(단계 81). 그리고 단말 장치는 I = I + 1을 수행한다(단계 83).

한편, GPS Y 좌표가 I 번째 노드의 Y좌표 진입 기준선에 통과하지 않았다면 단말 장치는 단계 83으로 진행한다.

단계 85에서 단말 장치는 I 가 노드 개수 이상인지를 판단한다. 판단 결과, I 가 노드 개수 이상이라면, 단말 장치는 노드 검색 알고리즘을 종료한다. 한편 판단 결과, I 가 노드 개수보다 작다면, 단말 장치는 단계 79로 되돌아간다.

상기 도 9의 노드 검색 알고리즘은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의해 노드 데이터베이스에 노드가 노드의 X 좌표를 기준으로 순차적으로 저장되어 있는 경우를 전제로 설명하였다. 따라서, 노드 데이터베이스에 노드가 노드의 Y 좌표를 기준으로 저장되어 있다면, 단말 장치는 GPS Y 좌표의 Y 좌표 진입 기준선 통과 여부를 먼저 판단하여 GPS Y 좌표가 Y 좌표 진입 기준선을 통과하였다면, GPS X 좌표의 X 좌표 진입 기준선을 통과하였는지 여부를 판단하면 될 것이다.

도 10은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 방향 탐색 알고리즘을 나타낸 도면이다.

단말 장치는 "len1=9999", "time=현재시각" 및 "flag=0"을 수행한다(단계 101). 그리고, 단말 장치는 GPS 신호를 수신하여(단계 103), 수신한 GPS 신호 중 GPS 경위도 좌표를 노드 데이터베이스 형식의 GPS X 좌표, GPS Y 좌표로 변환을 한다(단계 105).

그 후, 단말 장치는 노드 데이터베이스에 저장되어 있는 노드의 중심으로부터 GPS 좌표까지의 거리를 구한다(단계 107). 또한 단말 장치는 flag가 1인지를 판단한다(단계 109).

판단 결과, flag 가 1이 아닌 경우, 단말 장치는 GPS 좌표가 노드 기준선을 통과하였는지를 판단한다(단계 111). 그 결과, GPS 좌표가 노드 기준선을 통과했다면 단말 장치는 통과한 현재 시각을 time 에 저장하고, 1을 flag 에 저장한 후(단계 113), 단계 103을 수행한다.

GPS 좌표가 노드 기준선을 통과하지 않았다면, 단말 장치는 len1 이 len2 보다 큰 지를 비교한다(단계 115). 비교 결과, len1 이 len2 보다 크다면, 단말 장치는 현재 시각을 time 에 저장하고(단계 117), "len1 = len2"를 수행한 후(단계 119), 단계 121을 수행한다. 한편, 비교 결과, len1 이 len2 보다 크지 않다면, 단말 장치는 단계 121을 수행한다.

한편, 단계 109에서 flag 가 1인 경우, 단말 장치는 GPS 좌표가 방향 기준선을 통과하였는지를 판단한다(단계 121). 판단 결과 GPS 좌표가 방향 기준선을 통과하지 않았다면, 단말 장치는 단계 103을 수행한다.

판단 결과, GPS 좌표가 방향 기준선을 통과하였다면, 단말 장치는 이동 방향을 구하는 연산을 수행하고(단계 123), "노드 통과 시각 = time"을 수행한다(단계 125). 그 후 단말 장치는 방향 검색 알고리즘을 종료한다.

이하에서는 더욱 구체적으로 도 11 내지 도 13을 참조하여 살펴보도록 한다.

도 11은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 교차로에서 차량의 이동 방향에 대한 예시도이다. 도 11을 참조하면, 프루브 차량은 교차로에서 좌회전(참조 번호 101), 직진(참조 번호 103), 우회전(참조 번호 105), U턴(참조 번호 107)을 할 수 있다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면 상기 4가지의 방향 전환을 각도를 통해 알 수 있다. 즉 프루브 차량의 직진, 좌회전, U턴 그리고 우회전의 범위는 각각 -45 ~ 45도, 45도 ~ 135도, 135도 ~ 225도, 225도 ~ 315도이다.

도 11에서는 4방향으로 차량이 진행하는 경우를 예로 들었으나 5방향 이상으로 차량이 진행한다고 하더라도 각도를 더 세분화함으로써 이동 방향을 구분할 수 있다.

도 12는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 프루브 차량이 교차로를 통과할 때 방향을 전환하는 경우의 예시도이다.

도 12를 참조하면, P(참조 번호 201)는 전 통과 노드를 말한다. 그리고 A점(참조 번호 203)은 진입 기준선 내에 들어가기 바로 전의 프루브 차량의 위치를 말하며, B점(참조 번호 205)은 진입 기준선 내에 들어간 후 프루브 차량의 위치를 말한다(참조 번호 207). 또한 C점(참조 번호 207)은 현재 통과 노드를 말하며, D점( 참조 번호 209)는 방향 기준선 내에서 나오기 전의 프루브 차량의 위치, E점(참조 번호 211)은 방향 기준선 내에서 나온 직후의 프루브 차량의 위치를 말한다.

프루브 차량의 이동 경로는 P(참조 번호 201)-A(참조 번호 203)-B(참조 번호 205)-C(참조 번호 207)-D참조 번호 209)-E(참조 번호 211) 순이다.

프루브 차량에 포함된 단말 장치는 P(참조 번호 201)에서 출발하여 A(참조 번호 203)을 지나 B(참조 번호 205)에 도달할 때까지 노드 검색 알고리즘을 수행하여 진입 기준선(참조 번호 215)에 진입하였는 지 여부를 판단할 수 있다.

그 후 단말 장치는 C-E 경로에 의한 방향 검색 알고리즘를 수행한 후 하기의 수학식 1과 수학식 2를 이용하여 프루브 차량의 이동 방향과 이동 경로에 대해 판단할 수 있다.

,

수학식 1과 수학식 2에서,

또는 AC,

를 나타낸다.

구체적으로 수학식 1과 수학식 2에서 θ의 값으로 좌회전, 직진, 우회전, 및 U턴 등의 이동 방향을 판단하면, -π/4 < θ < π/4의 값은 직진을, π/4 < θ < 3π/4의 값은 좌회전을, 3π/4 < θ < 5π/4의 값은 U턴을, 5π/4 < θ < 7π/4의 값은 우회전을 각각 나타낸다.

도 13은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 교차로에서의 기준선 및 완충영역을 표시한 예시도이다.

도 13을 참조하면, 단말 장치는 진입 기준선(ra : 참조 번호 301) 밖에서 노드 검색 알고리즘을 수행하여 진입 기준선(ra : 참조 번호 301)의 영역의 내로 프루브 차량이 진입하였는지를 판단한다. 그리고 진입한 경우, 단말 장치는 노드 번호 및 진입 직전 또는 직후의 위치를 기록한다.

이 때 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 프루브 차량에 탑재된 GPS를 구비한 단말 장치의 GPS 오차를 고려하여 완충 영역(참조 번호 311)을 둔다.

그 후, 단말 장치는 노드 번호에 의해 노드 기준선(rb : 참조 번호 303)을 처음 통과할 때 또는 노드 기준선(rb : 참조 번호 303)에 진입한 후 노드 기준선(rb : 참조 번호 303)에서 벗어날 때 노드 통과 시각을 기록한다.

그리고, 단말 장치는 방향 기준선(rc : 참조 번호 305)를 통과하여 방향 기준선(rc : 참조 번호 305)의 영역 밖으로 프루브 차량이 나갈 때 이동 방향을 연산 및 기록한다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 진입 기준선과 노드 기준선을 같이 사용할 수 있으며, 교차로마다 도로의 폭이 차이가 나므로 노드 데이터베이스에 노드별로 노드 기준선 및 진입 기준선과 방향 기준선의 반지름을 각각 따로 지정할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 일 실시예인 GPS 노드 방법을 기준으로 본 발명을 설명하였지만 본 발명은 GPS 링크 방법, GPS 위치 전송 방법에서도 적용될 수 있다.

GPS 링크 방법에서는 링크에 여러 개의 포인트들이 존재하여 프루브 차량이 각 노드를 통과한 후 다음 링크로 이동하는 순간 포인트에 맵매칭이 되어 다음 링크를 판단할 수 있다. 따라서 GPS 링크 방법은 방향이 아니라 다음 링크 번호를 바로 전달할 수 있다. 또한 GPS 노드 방법과는 달리 교통 관제 센터의 서버에 링크 참조 테이블이 필요없다.

GPS 위치 전송 방법은 GPS 위치 정보를 서버로 전송하는 경우 서버에서 맵매칭 알고리즘을 수행하여 프루브 차량이 노드를 통과하는 즉시 다음 방향을 결정할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의해 본 발명을 버스에 적용할 경우, 버스는 정해진 노선을 운행하므로 노드 데이터베이스를 훨씬 간단하게 저장할 수 있으며, 노드 통과시 다음 방향을 자연스럽게 알 수 있다. 이 때, 단말 장치는 노드 통과 시각만을 서버에 전달하게 되며, 서버에서는 노선을 고려하여 방향을 결정하게 된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

본 발명은 교차로를 포함한 도로에서 GPS를 이용한 교통 정보 수집하는 경우 교차로를 중심으로 차량의 이동 방향을 구분하여 해당 도로의 교통 정보를 산출할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 차량이 노드를 떠나 방향을 바꾸면 그 위치의 GPS정보를 이용하여 방향을 곧바로 구하기 때문에 방향 정보를 실시간으로 구할 수 있는 효과도 있다.

또한, 본 발명은 과거 데이터를 이용해 연산하는 부분이 필요 없으므로 서버의 부하를 크게 줄일 수 있는 효과도 있다.

또한, 본 발명은 버스, 물류차량, 택시 등에서 실시하는 경우 적은 대수로 유효하고 효율적인 교통 정보를 수집할 수 있는 효과도 있다.

Claims (14)

1. 교통 관제 센터의 서버와 네트워크를 통해 연결된 GPS를 구비한 단말 장치에서 교통 정보를 산출하는 방법에 있어서,

   GPS 신호를 수신하는 단계;

   상기 GPS 신호를 이용하여 노드 검색 알고리즘을 수행하는 단계;

   상기 노드 검색 알고리즘에 상응하여 방향 검색 알고리즘을 수행하는 단계; 및

   상기 방향 검색 알고리즘을 수행한 결과 산출된 교통 정보를 상기 네트워크를 이용하여 상기 서버에 전송하는 단계를 포함하는 것

   을 특징으로 하는 GPS를 구비한 단말 장치에서 교통 정보를 산출하는 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 단말 장치는 프루브 차량에 장착되어 있는 것

   을 특징으로 하는 GPS를 구비한 단말 장치에서 교통 정보를 산출하는 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 노드 검색 알고리즘이란 상기 단말 장치가 진입 기준선을 통과하였는지 여부를 판단하는 알고리즘인 것

   을 특징으로 하는 GPS를 구비한 단말 장치에서 교통 정보를 산출하는 방법.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서,

   상기 GPS 신호를 이용하여 노드 검색 알고리즘을 수행하는 단계는,

   상기 GPS 신호 중 GPS 경위도 좌표를 노드 데이터베이스 형식의 GPS X 좌표, GPS Y 좌표로 변환하는 단계;

   상기 변환된 GPS X 좌표가 노드 X 좌표의 진입 기준선을 통과했는지 판단하는 단계;

   GPS X 좌표가 노드 X 좌표의 진입 기준선을 통과한 경우 상기 노드 X 좌표에 상응하는 상기 노드 Y 좌표를 검색하는 단계; 및

   상기 노드 Y 좌표가 검색되는 경우 상기 노드 X 좌표와 상기 노드 Y 좌표의 노드 번호를 저장하는 단계를 포함하되,

   상기 GPS X 좌표가 상기 노드 X 좌표의 진입 기준선을 벗어날 때까지 상기 노드 Y 좌표의 검색 단계를 계속적으로 수행하는 것

   을 특징으로 하는 GPS를 구비한 단말 장치에서 교통 정보를 산출하는 방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 노드 검색 알고리즘에 상응하여 방향 검색 알고리즘을 수행하는 단계는,

   상기 GPS X 좌표와 상기 GPS Y 좌표가 진입 기준선을 통과하였는지를 판단하는 단계;

   상기 진입 기준선을 통과한 경우, 상기 GPS X 좌표와 상기 GPS Y좌표가 방향 기준선을 통과하였는지를 판단하는 단계; 및

   상기 단말 장치가 상기 방향 기준선을 통과한 경우 하기의 식 1과 식 2에 의하여 방향각(θ)을 연산하는 단계; 및

   식 1:

   

   식 2 :

   

   -식 1과 식 2에서,

   

   또는 AC,

   

   이며, PC는 전 통과 노드에서 현재 통과 노드로의 벡터를 나타내며, AC는 진입 기준선에 영역에 들어가기 전의 위치에서 현재 통과 노드 위치의 중심에 위치로의 벡터를 나타내며, CE는 현재 통과 노드 중심의 위치에서 방향 기준선 밖을 나온 직후의 위치로의 벡터를 나타냄-

   상기 방향각(θ)을 이용하여 방향각(θ)에 상응하는 이동 방향을 산출하는 단계인 것

   을 특징으로 하는 GPS를 구비한 단말 장치에서 교통 정보를 산출하는 방법.
6. 교통 관제 센터의 서버와 네트워크를 통해 연결된 GPS를 구비한 단말 장치에서 교통 정보를 산출하는 방법에 있어서,

   GPS 신호를 수신하는 단계;

   상기 GPS 신호를 이용하여 상기 단말 장치가 진입 기준선을 통과하였는지 여부를 판단하는 단계;

   상기 단말 장치가 상기 진입 기준선을 통과한 경우 상기 단말 장치가 방향 기준선을 통과하였는지를 판단하는 단계;

   상기 단말 장치가 상기 방향 기준선을 통과한 경우 하기의 식 1 과 식 2에 의하여 방향각(θ)을 연산하는 단계; 및

   방향각(θ)을 연산하는 단계; 및

   식 1:

   

   식 2 :

   

   -식 1과 식 2에서,

   

   또는 AC,

   

   이며, PC는 전 통과 노드에서 현재 통과 노드로의 벡터를 나타내며, AC는 진입 기준선에 영역에 들어가기 전의 위치에서 현재 통과 노드 위치의 중심에 위치로의 벡터를 나타내며, CE는 현재 통과 노드 중심의 위치에서 방향 기준선 밖을 나온 직후의 위치로의 벡터를 나타냄-

   상기 방향각(θ)을 이용하여 방향각(θ)에 상응하는 이동 방향을 산출하는 단계인 것

   을 특징으로 하는 GPS를 구비한 단말 장치에서 교통 정보를 산출하는 방법.
7. 제6항에 있어서,

   상기 단말 장치는 프루브 차량에 장착되어 있는 것

   을 특징으로 하는 GPS를 구비한 단말 장치에서 교통 정보를 산출하는 방법.
8. 교통 관제 센터의 서버와 네트워크를 통해 연결된 GPS를 구비한 단말 장치에서 교통 정보를 산출하는 장치에 있어서,

   GPS 신호를 수신하는 수단;

   상기 GPS 신호를 이용하여 노드 검색 알고리즘을 수행하는 수단;

   상기 노드 검색 알고리즘에 상응하여 방향 검색 알고리즘을 수행하는 수단; 및

   상기 방향 검색 알고리즘을 수행한 결과 산출된 교통 정보를 상기 네트워크 를 이용하여 상기 서버에 전송하는 수단을 포함하는 것

   을 특징으로 하는 GPS를 구비한 단말 장치에서 교통 정보를 산출하는 장치.
9. 제8항에 있어서,

   상기 단말 장치는 프루브 차량에 장착되어 있는 것

   을 특징으로 하는 GPS를 구비한 단말 장치에서 교통 정보를 산출하는 장치.
10. 제8항에 있어서,

    상기 노드 검색 알고리즘이란 상기 단말 장치가 진입 기준선을 통과하였는지 여부를 판단하는 알고리즘인 것

    을 특징으로 하는 GPS를 구비한 단말 장치에서 교통 정보를 산출하는 장치.
11. 제8항 또는 제10항에 있어서,

    상기 GPS 신호를 이용하여 노드 검색 알고리즘을 수행하는 수단는,

    상기 GPS 신호 중 GPS 경위도 좌표를 노드 데이터베이스 형식의 GPS X 좌표, GPS Y 좌표로 변환하는 수단;

    상기 변환된 GPS X 좌표가 노드 X 좌표의 진입 기준선을 통과했는지 판단하 는 수단;

    GPS X 좌표가 노드 X 좌표의 진입 기준선을 통과한 경우 상기 노드 X 좌표에 상응하는 상기 노드 Y 좌표를 검색하는 수단; 및

    상기 노드 Y 좌표가 검색되는 경우 상기 노드 X 좌표와 상기 노드 Y 좌표의 노드 번호를 저장하는 수단을 포함하되,

    상기 노드 X 좌표가 상기 노드 X 좌표의 진입 기준선을 벗어날 때까지 상기 노드 Y 좌표의 검색 수단을 계속적으로 수행하는 것

    을 특징으로 하는 GPS를 구비한 단말 장치에서 교통 정보를 산출하는 장치.
12. 제8항에 있어서,

    상기 노드 검색 알고리즘에 상응하여 방향 검색 알고리즘을 수행하는 수단는,

    상기 GPS X 좌표와 상기 GPS Y 좌표가 진입 기준선을 통과하였는지를 판단하는 수단;

    상기 진입 기준선을 통과한 경우, 상기 GPS X 좌표와 상기 GPS Y좌표가 방향 기준선을 통과하였는지를 판단하는 수단; 및

    상기 단말 장치가 상기 방향 기준선을 통과한 경우 하기의 식 1과 식 2에 의하여 방향각(θ)을 연산하는 수단; 및

    방향각(θ)을 연산하는 단계; 및

    식 1:

    

    식 2 :

    

    -식 1과 식 2에서,

    

    또는 AC,

    

    이며, PC는 전 통과 노드에서 현재 통과 노드로의 벡터를 나타내며, AC는 진입 기준선에 영역에 들어가기 전의 위치에서 현재 통과 노드 위치의 중심에 위치로의 벡터를 나타내며, CE는 현재 통과 노드 중심의 위치에서 방향 기준선 밖을 나온 직후의 위치로의 벡터를 나타냄-

    상기 방향각(θ)을 이용하여 방향각(θ)에 상응하는 이동 방향을 산출하는 수단인 것

    을 특징으로 하는 GPS를 구비한 단말 장치에서 교통 정보를 산출하는 장치.
13. 교통 관제 센터의 서버와 네트워크를 통해 연결된 GPS를 구비한 단말 장치에서 교통 정보를 산출하는 장치에 있어서,

    GPS 신호를 수신하는 수단;

    상기 GPS 신호를 이용하여 상기 단말 장치가 진입 기준선을 통과하였는지 여부를 판단하는 수단;

    상기 단말 장치가 상기 진입 기준선을 통과한 경우 상기 단말 장치가 방향 기준선을 통과하였는지를 판단하는 수단;

    상기 단말 장치가 상기 방향 기준선을 통과한 경우 하기의 식 1 과 식 2에 의하여 방향각(θ)을 연산하는 수단; 및

    방향각(θ)을 연산하는 단계; 및

    식 1:

    

    식 2 :

    

    -식 1과 식 2에서,

    

    또는 AC,

    

    이며, PC는 전 통과 노드에서 현재 통과 노드로의 벡터를 나타내며, AC는 진입 기준선에 영역에 들어가기 전의 위치에서 현재 통과 노드 위치의 중심에 위치로의 벡터를 나타내며, CE는 현재 통과 노드 중심의 위치에서 방향 기준선 밖을 나온 직후의 위치로의 벡터를 나타냄-

    상기 방향각(θ)을 이용하여 방향각(θ)에 상응하는 이동 방향을 산출하는 수단인 것

    을 특징으로 하는 GPS를 구비한 단말 장치에서 교통 정보를 산출하는 장치.
14. 제13항에 있어서,

    상기 단말 장치는 프루브 차량에 장착되어 있는 것

    을 특징으로 하는 GPS를 구비한 단말 장치에서 교통 정보를 산출하는 장치.

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