KR100903680B1 - 위급상황 발생 지점의 예측 거리 표시가 가능한 센서네트워크를 이용한 교통 위급상황 전파 장치, 시스템 및방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도로의 중앙선을 따라 설치되는 센서 네트워크 노드와 차량내 노드가 센서 네트워크를 형성하여, 교통 사고나 기타 위급상황이 발생하였을 때, 도로를 운행 중인 차량들에 즉각적인 경고를 제공하는 센서 네트워크를 이용한 교통 위급상황 전파 장치, 시스템 및 이를 통해 수행되는 교통 위급상황 전파 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 교통 위급상황 전파 시스템은 도로의 중앙선에 설치되어 기준 정보를 송신하는 복수 개의 기준 노드와, 차량에 설치되어 위급상황을 운전자에게 알려주고 후방 차량에게 위급상황을 전파하는 차량내 노드로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 사고 또는 기타 위급상황을 신속하게 후방 차량으로 전달하여 2차 사고가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

교통상황 전파, 교통제어, 교통사고 방지, 센서 네트워크, USN

Description

위급상황 발생 지점의 예측 거리 표시가 가능한 센서 네트워크를 이용한 교통 위급상황 전파 장치, 시스템 및 방법 {APPARATUS, SYSTEM AND METHOD FOR PROPAGATING THE TRAFFIC EMERGENCY USING SENSOR NETWORK}

본 발명은 센서 네트워크를 이용한 교통 정보 제공 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 교통 위급상황 발생시 이를 실시간으로 후방 차량에게 전파하여 후속 사고를 방지하기 위한 교통 위급상황 전파 시스템 및 방법에 관한 것이다.

교통사고가 도로 유실 등 교통과 관련된 위급상황이 발생한 경우, 종래에는 사고를 인지한 운전자가 수동으로 비상등을 조작하여 후방 차량에 이를 전파하고, 후방 차량은 전방 차량의 비상등을 보고 속도를 줄이면서 비상등을 조작하는 등의 조치를 수행한다.

그러나 이와 같이 수동으로 비상등을 조작하는 과정 중에서 안전상의 문제가 발생할 수 있고, 수동적 전파수단이므로 전파의 속도가 실시간으로 이루어지지 않는 등의 문제가 있다.

또한 종래 기술로서 도로상에 설치된 교통정보 수집 장치를 통하여 교통정보 를 수집하고, 이를 취합/가공하여 노변 표시장치로 교통정보를 제공하는 교통정보 시스템이 있으나, 이는 도로의 교통정보를 현장에서 수집하는 단계를 거친 후 중앙 상황실을 통하여 다시 현장 주변의 디스플레이 수단을 통하여 정보가 전달되는 중앙 집중식 정보관리 체계를 가지므로 그 정보전달에 시간적으로 차이가 발생하고, 또한 비용상의 문제로 노변 표시장치를 연속적으로 설치하기 어렵기 때문에, 통상적으로 사고 현장과 노변 표시장치가 존재하는 장소는 거리상 상당한 차이를 가지게 되어 사고 현장에 인접한 차량이 유효 정보를 적시에 제공받지 못하는 문제점이 있다.

본 발명은 사고 등 교통 위급상황이 발생한 경우 사고에 대한 정보를 후방 운전자들에게 실시간으로 제공하여 후방 차량이 이에 빠르고 쉽게 대비하여 추가적 사고의 발생을 방지할 수 있는 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 발생한 위급상황과 관련된 차량들에만 위급상황 정보를 제공하는 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 위급상황 발생 지점의 예측 거리 표시가 가능한 위급상황 정보를 제공하는 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다.

전술한 목적을 이루기 위하여, 본 발명은 인접한 주변 노드로 무선 신호를 송출하는 무선통신부와, 상기 통신부와 연결되어 고유 식별자를 포함하는 기준 메시지를 송신하도록 제어신호를 발생하는 제어부와, 상기 무선통신부 및 제어부에 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하는 센서 네트워크 용 기준 노드를 제공한다.

본 발명의 다른 면에 따라, 도로상 기준 노드로부터 기준 메시지를 수신하고, 인접 차량내 노드와 위급 메시지를 송수신하는 무선통신부와, 운전자에게 소리 또는 신호를 이용하여 위급상황을 경고하는 경고부와, 상기 통신부로부터 메시지를 전달받아 유효성 여부를 판단하고, 유효한 위급 메시지에 기초하여, 상기 경고부 및 상기 무선통신부에 제어신호를 전달하는 제어부를 포함하는 차량내 노드 장치를 제공한다.

본 발명의 또 다른 면에 따라, 중앙선을 따라 설치되며 센서 네트워크를 구성하는 복수 개의 상기 기준 노드와, 상기 기준 노드로부터 기준 메시지를 받아 진행방향을 확인하고, 위급상황 인지시 위급 메시지를 생성하여 송출하고, 위급 메시지를 수신한 경우 이를 해석하여 경고하고 위급 메시지를 재전송하는 차량내 노드 장치를 포함하는 교통 위급상황 전파 시스템을 제공한다.

본 발명의 또 다른 면에 따라, 차량내 노드와 도로 중앙선을 따라 설치된 기준 노드 간의 통신을 통한 센서 네트워크를 이용한 교통 위급상황 전파 방법에 있어서, 상기 기준 노드들로부터 수신한 기준 메시지에 기초하여 차량의 진행방향을 판단하는 단계와, 위급상황 직면 차량의 차량내 노드에서 위급 메시지를 생성하여 송출하는 단계와, 후방 차량에서 상기 위급 메시지를 수신하여 유효성을 판단하고, 유효 위급 메시지를 해석하여 운전자에게 경고를 수행하는 단계와, 상기 수신한 위급 메시지를 변경하여 상기 위급 메시지를 재전송하는 단계를 포함하는 교통 위급상황 전파 방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 각 차량에 부착되어 있는 센서 네트워크 차량내 노드 간 무선통신으로 위급상황을 전파하므로 실시간으로 통신유지비용 없이 위급 메시지를 제공할 수 있는 장점이 있다. 또한 기준 노드를 이용하여 진행방향을 파악할 수 있으므로 진행방향이 같은 차량에게만 위급상황을 전파할 수 있다.

이하에서는, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상 세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 센서 네트워크 용 기준 노드의 구성을 도시한 개략도이다.

기준 노드(100)는 도로 중앙선에 소정의 간격을 두고 복수 개 배치되는데, 각 기준 노드(100)는 배치된 순서대로 일련되게 부여되는 고유한 기준 노드 번호를 가지며, 이 기준 노드 번호는 각 기준 노드(100)의 고유 식별자가 된다.

기준 노드(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 무선통신부(120), 제어부(110) 및 전원공급부(130)를 포함하여 구성된다.

무선통신부(120)는 제어부로부터 제어신호를 받아 센서 네트워크 통신으로 각 기준 노드(100)의 고유 식별자인 기준 노드 번호를 포함하는 기준 메시지를 주기적 또는 지속적으로 외부로 송출한다.

무선통신부(120)는 RF 송수신부(122)과 안테나(121)로 이루어지며, 통상의 센서 네트워크 노드와 동일하게 무선통신을 수행하므로, 자세한 설명은 생략한다.

제어부(110)는 무선통신부에 기준 메시지를 송출하도록 제어신호를 보낸다.

전원 공급부(130)는 무선통신부(120) 및 제어부(110)에 전원을 공급하는 기능을 수행한다.

전원 공급부(130)는 솔라 셀(131) 및 축전 수단(132)으로 구성된다.

솔라 셀(131)은 태양 에너지를 취득하여 전기에너지로 변환하는 기능을 수행한다. 솔라 셀(131)은 태양에너지의 취득 효율을 높이기 위하여, 기준 노드의 상단에 위치하는 것이 바람직하다.

축전 수단(132)은 솔라 셀(131)이 변환한 전기에너지를 저장하는 기능을 수행하여 야간이나 흐린 날에도 기준 노드 동작을 가능하게 한다.

그러나, 축전 수단(132)가 있더라도 야간이나 흐린 날의 전력 발생 및 공급량은 감소될 수 있으므로, 제어부(110)가 전원 공급부(130)의 전원 공급량에 따라 기준 메시지 송출 주기를 동적으로 조정하는 것이 바람직하다.

도 2는 본 발명에 따른 센서 네트워크를 이용한 차량내 노드 장치의 구성을 도시한 개략도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 센서 네트워크를 이용한 차량내 노드 (200)는 제어부(210), 무선통신부(220), 전원공급부(230), 경고부(240), 안내부(250)를 포함한다.

무선통신부(220)는 안테나(221) 및 RF 송수신부(222)로 구성되어, 도로 중앙에 설치된 기준 노드로부터 송출되는 기준 메시지를 수신하고, 다른 차량내 노드 장치와 센서 네트워크 통신으로 위급 메시지를 송수신한다.

제어부(210)는 무선통신부(220)로부터 기준 메시지와 위급 메시지를 전달받아 이를 해석하고, 무선통신부(220), 경고부(240), 안내부(250)에 제어신호를 전송한다.

보다 구체적으로 설명하면, 제어부(210)는 차량의 운행 중에 항상 기준 메시지를 수신하여 메시지 내 기준 노드 번호를 적어도 1개 이상 메모리에 저장한다. 아울러 현재 수신한 기준 노드 번호와 직전에 수신하여 저장한 기준 노드 번호의 차이를 구하여 그 값이 양수인지 또는 음수인지에 따라 차량의 진행방향을 파악한 다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이 도로 중앙선에 배치되는 복수 개의 기준 노드는 배치되는 순서에 따른 일련되게 부여된 기준 노드 번호(101, 102, 103, 104)를 각각 가지고, 각 기준 노드는 주기적 또는 지속적으로 자신의 기준 노드 번호를 포함하는 기준 메시지를 송출하므로, 예컨대 도로 오른편에서 운행 중인 차량(CAR 1)은 현재 기준 노드 번호(102)를 수신하고, 직전에는 기준 노드 번호(103)를 수신하게 된다. 따라서, 운행 중인 차량(CAR 1)의 제어부는 현재 수신 기준 노드 번호 - 직전 수신 기준 노드 번호, 즉 102-103를 연산하여 -1의 값을 산출하고 이를 자신의 진행방향(도 3의 윗 방향)으로 정한다.

같은 방향으로 운행중인 다른 차량(CAR 2-1, CAR 2-2, CAR 3-1 등)은 동일한 과정을 수행하여 각 차량은 모두 -1의 방향으로 운행하고 있다고 파악하게 된다.

반면에 도 3의 왼편에서 운행중의 차량(CAR 14)의 경우에는 현재 수신하는 기준 노드 번호(102)에서 직전 수신하여 저장한 기준 노드 번호(101)을 연산하여, 현재 수신 기준 노드 번호 - 직전 수신 기준 노드 번호, 즉 102-101를 연산하여 +1의 값을 산출하고 이를 자신의 진행방향 지시값으로 정한다.

마찬가지로 같은 방향을 운행중인 다른 차량(CAR 15, CAR 13, CAR 12 등) 역시 동일한 연산을 수행하여 +1의 방향으로 운행하고 있다고 파악하게 된다.

즉, 같은 방향으로 운행중인 차량들은 동일한 값(+1 또는 -1)의 진행방향 지시값을 보유하며, 각 차량내 노드는 이러한 진행방향 정보를 이용하여 후술하는 위급 메시지의 유효성 판단을 수행한다.

한편, 이상에서는 설명의 편의와 이해의 증진을 위하여 각 기준 노드는 1만큼 차이가 나도록 부여된 기준 노드 번호를 가지며 순차적으로 배치되어 있고, 각 차량은 매 기준 노드 번호를 빠짐없이 수신한다는 가정하에서 +1 또는 -1의 방향 지시값을 얻는 것으로 설명하였으나, 실제에 있어서는 운행 중인 차량이 일시적 통신 장애로 일정구간 기준 노드로부터의 기준 메시지를 수신하지 못하는 경우도 발생할 수 있고, 또한 임의의 기준 노드의 고장으로 직전 수신한 기준 노드 번호와 현재 수신한 기준 노드 번호의 차가 2 이상이 되는 경우가 발생할 수 있다. 따라서, 실제 적용에 있어서는 진행방향 지시값은 그 절대값에 의미가 있는 것이 아니라 그 부호에 의미가 있다.

즉, 동일한 부호의 방향 지시값을 가지는 차량은 동일한 방향으로 운행 중이라고 판단하는 것이 바람직하다.

위급 메시지는 비상등 동작 등의 소정의 위급상황 인지와 관련된 조작이 발생한 차량이나 급 브레이크 조작 등의 위급상황 관련 조작이 발생한 차량, 즉 위급상황에 직면한 차량에서 최초로 생성되어 송출되고, 멀티 홉 방식으로 재전송되어 인접한 후방 차량들에 전파된다.

위급 메시지는 차량내 노드가 생성하여 전송하는 것으로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 기준 노드 번호(401), 진행방향 지시값(402), 현재 홉 수(403), 도달범위 홉 수(404)를 포함하여 이루어진다.

위급 메시지내의 기준 노드 번호(401)는 위급상황 발생 시 위급 메시지를 발생한 시점과 동시에 수신하거나 또는 그 직전에 수신한 기준 노드 번호이다.

예컨대, 도 3의 경우 위급상황에 직면한 차량(CAR 1)은 최초로 위급 메시지를 생성하게 되는데, 이 위급 메시지의 기준 노드 번호는 직전에 수신한 기준 노드 번호(102)로 설정된다.

진행방향 지시값(402)은 위급상황에 직면한 차량(CAR 1)이 전술한 방항 지시값 산출 절차를 통하여 구한 +1 또는 -1의 값의 정보이며, 도 3의 차량(CAR 1)이 위급 메시지를 생성하는 경우에는 -1의 값이 될 것이다.

현재 홉 수(403)는 위급 메시지가 현재까지 각 차량사이에서 재전송된 홉 수를 나타내며, 최초로 생성된 위급 메시지에서는 0 이며 위급 메시지가 재전송될 때마다 1씩 증가한다.

도달 범위 홉 수(404)는 위급 메시지가 재전송되어야할 홉 수를 나타내며, 위급 메시지 최초 생성 및 송출 차량(CAR 1)의 제어부(210)가 위급상황을 전파하고자 하는 거리에 따라 결정하며, 재전송 중에도 변경되지 않는다.

위급상황 직면 차량(CAR 1)의 제어부(210)가 최초로 위와 같은 위급 메시지(400)를 생성하여 송출하면, 인접한 차량(CAR 2-1, CAR 2-2)이 이를 수신하여 차량내 경보 발생 및/또는 비상등 점등을 통하여 차량 내외부로 위급상황을 알리고, 차량(CAR 2-1, CAR 2-2)은 다시 인접한 차량(CAR 3-1, CAR 3-2)로 위급 메시지를 재전송하는 방식으로, 위급 메시지를 전파한다.

이때, 각 차량의 제어부(210)는 수신된 위급 메시지(400)내 현재 홉 수(403)와 도달 범위 홉 수(404)를 비교하여 현재 홉 수(403)이 도달 범위 홉 수(404)보다 작으면 차량내 경보 발생 및/또는 비상등 점등을 통하여 차량 내외부 로 위급상황을 알리며, 위급 메시지(400)의 현재 홉 수(403)를 1 증가시켜 재전송한다.

제어부(210)는 수신된 위급 메시지(400)의 현재 홉 수(403)와 도달 범위 홉 수(404)가 일치할 경우에는 차량 내외부로 위급상황을 알리되, 위급 메시지를 재전송하지는 않는다.

이럼으로써, 위급상황과 관련이 없는 원거리 후방의 차량에는 위급 메시지가 전달되지 않도록 한다.

한편, 각 차량의 제어부(210)는 방향 지시값 연산, 위급 메시지 생성, 위급상황 발생 지점과의 거리 예측 등을 위하여, 도 6에 도시된 바와 같은 데이터 구조(500)를 유지 관리한다.

데이터 구조(500)는 직전 수신된 기준 노드 번호(501), 진행방향 지시값(502), 운행속도(503), 예측거리(504) 필드를 포함한다.

직전 수신된 기준 노드 번호 필드(501)는 기준 노드(101 내지 104)를 따라 운행 중에 인접한 기준 노드로부터 기준 노드 번호를 수신한 경우에 이를 저장하는 필드이다.

진행방향 지시값 필드(502)는 전술한 바와 같이 차량내 제어부(210)이 운행 중 계산한 진행방향 지시값이 저장된다.

구체적으로 살펴보면, 도 3의 차량(CAR 1)은 기준 노드(104), 기준 노드(103), 기준 노드 (102)를 차례로 지나게 되는데, 최초로 기준 노드 번호를 수신하게 되면 이를 필드(501)에 저장하고, 현재 수신한 기준 노드 번호와 필드(501)에 저장된 직전 수신한 기준 노드 번호를 연산하여 진행방향 지시값을 얻고 이를 진행방향 지시값 필드(502)에 저장한다. 그 직후 현재 수신한 기준 노드 번호로써 필드(501) 값을 갱신한다.

도 3에서, 차량(CAR 1)이 위치한 시점에서는 직전 수신된 기준 노드 번호 필드(501)에는 103이 저장되고, 현재 수신한 기준 노드 번호는 102가 될 것이다. 연산을 통하여 방향 지시값을 얻은 다음에는 필드(501) 값이 102로 갱신되고, 진행방향 지시값 필드(502)에는 -1(또는 임의의 음수)이 저장된다.

운행 속도 필드(503)는 차량의 현재 운행 속도를 별도의 속도 감지 센서로부터 또는 차량내 ECU로부터 전달받아 이를 유지하는 필드이다.

예측거리 필드(504)는 위급 메시지를 수신한 경우, 위급상황 발생 지점과 현재 자신의 거리를 예측한 값을 유지하는 필드이다.

운행속도 필드(503)에 유지되는 값은 위급상황에 직면한 차량이 최초 위급 메시지를 생성하여 전송할 때, 도달범위 홉 수(404)를 결정하는 정보로 이용되며, 예측거리 필드(504)에 유지되는 값은 위급 메시지를 수신한 후방 차량에서 운전자에게 위급상황 발생 지점에 대한 예측거리를 안내할 때 이용되는데, 이에 대한 구체적 설명은 후술한다.

데이터 구조(500) 내 각 필드 값은 차량의 운행 중에 지속적으로 갱신되며, 데이터 구조(500)는 제어부(210) 내 레지스터에 의하여 유지 관리될 수도 있고, 별도의 메모리(미도시)를 이용하여 유지 관리될 수 있다.

한편, 위급 메시지는 위급상황에 직면한 차량(CAR 1)과 같은 방향으로 운행 중인 후방 차량에만 전달되는 것이 바람직하다. 차량(CAR 1)의 전방에 있는 차량이나 또는 차량(CAR 1)과 반대 방향으로 운행 중인 반대 차선의 차량(CAR 11 내지 CAR 15)은 차량(CAR1)이 직면한 위급상황과 무관하고, 이들 차량에 위급 메시지가 전달되면 오히려 혼란을 야기할 뿐이기 때문이다.

본 발명에서는, 동일 방향으로 운행되는 차량들 사이에서만 위급 메시지가 전파되도록 하기 위하여, 전술한 방향 지시값을 이용한다.

즉, 방향 지시값(402)이 -1 로 설정된 위급 메시지는, 자체 제어부(210)에 의해서 운행 중 연산한 방향 지시값이 -1(또는 음수)인 차량, 즉 데이터 구조(500)의 방향 지시값 필드(502)의 값이 -1(또는 음수)인 차량만 유효 위급 메시지로 인식하여 이에 따른 처리를 수행하고, 방향 지시값 필드(502)에 +1(또는 양수)이 저장된 차량은 자신과는 무관한 반대 방향 차선에 관한 위급상황이라고 간주하여 전송된 위급 메시지를 무시한다.

이럼으로써, 위급상황에 직면한 차량과 동일 방향으로 운행되는 차량들 사이에서만 위급 메시지가 인식되고 전파될 수 있다.

한편, 도 3의 예에서는 차량(CAR 1)이 송출한 위급 메시지는 차량(CAR 2-1) 및 차량(CAR 2-2)가 동시에 수신하게 되고, 차량(CAR 2-1) 및 차량(CAR 2-2)는 전술한 방식의 재전송 과정을 각각 수행하게 된다. 이 경우 차량(CAR 2-1) 및 차량(CAR 2-2)는 다시 차량(CAR 2-2) 및 차량(CAR 2-1)이 재전송한 메시지를 수신하고 이를 다시 재전송하는 경우가 생길 수 있다. 즉, 차량(CAR 2-1) 및 차량(CAR 2-2)가 각각 최소 2번의 재전송 작업을 수행할 수 있고 이로 인하여 발생되는 위급 메시지가 최소 2배로 증가할 수 있다. 최악의 경우, 차량(CAR 2-1) 및 차량(CAR 2-2)는 순환적으로 서로 위급 메시지를 재전송하는 일을 반복적으로 수행할 수 있고, 이런 현상은 홉 수(403)의 값이 올바르게 갱신되지 않아서 위급 메시지 전파에 혼란을 초래할 수 있다.

그러나, 본 발명은 무선 센서 네트워크 방식에 기초하는 것이며, 센서 네트워크는 무선 신호 도달 영역내에 있는 복수 개의 노드 사이의 상호 관계는 전송 메시지에 포함되는 오리진 노드 번호, 소스 노드 번호, 오리진 시퀀스 번호 및 소스 시퀀스 번호를 포함하여 위와 같은 문제를 해결하고 있으므로, 본 발명에서 이를 이용한다.

즉, 각 차량간에 전파되는 위급 메시지는 오리진 노드 번호, 소스 노드 번호, 오리진 시퀀스 번호 및 소스 시퀀스 번호(각 미도시)를 더 포함하여 전술한 문제를 초래하지 않도록 하되, 이는 센서 네트워크 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사항이므로 상세한 설명은 생략한다.

그런데, 전술한 사항은 동일 전파 영역에 속하는 복수 개의 센서 노드(차량내 노드)사이에서의 문제를 해결하기 위한 것인데, 본 발명의 위급 메시지 전파는 위급상황에 직면한 차량(CAR 1)의 후방차량(CAR 2-1, CAR 2-2, CAR 3-1 등)으로 전파되고, 전방차량(CAR 0)으로는 전파되지 않는 것이 바람직하다.

위급상황에 직면한 차량(CAR 1)의 전방차량(CAR 0)은 해당 위급상황 발생 지점을 이미 지난 차량으로 볼 수 있기 때문에 해당 위급상황과는 아무런 관련이 없기 때문이다.

이를 위하여, 각 차량의 제어부(210)은 도 5에 도시된 데이터 구조(500)을 변형하여 도 6에 도시된 데이터 구조(600)를 관리하는 것이 바람직하다.

데이터 구조(600)에서, 필드(602 내지 604) 및 데이터 구조(500)의 필드(502 내지 504)는 동일하므로 설명을 생략하고, 필드(601)에 대해서만 설명한다.

필드(601)는 각 기준 노드(101 내지 104)로부터 수신된 기준 노드 번호를 적어도 2개 이상(601a 내지 601n) 저장 유지한다. 예컨대 차량(CAR 0)의 제어부(210)가 유지 관리하는 데이터 구조(600)의 기준 노드 번호 필드(601)는 104, 103, 102, 101의 기준 노드 번호를 저장하는 것으로 가정한다.

이 경우, 위급상황 직면 차량(CAR 1)이 도 4에 도시된 위급 메시지(400)를 송출하면, 차량(CAR 0)도 이를 수신할 수 있으나 차량(CAR 0)의 제어부(210)는 필드(601)에 저장된 기준 노드 번호를 검색하여 이 중에서 위급 메지시(400)의 기준 노드 번호(401)와 동일한 값, 즉 102가 있다면, 이 위급 메시지를 무시한다.

즉, 위급 메시지(400)에 포함된 기준 노드 번호(401)의 값 102는 현재 위급상황에 직면한 차량(CAR 1)이 기준 노드(102)에 근접하고 있다는 것을 의미하는데, 그 전방에 있는 차량(CAR 0)은 필드(601)에 저장된 복수 개의 기준 노드 값 중에서 102와 일치하는 값이 있다면 위급상황 발생 지점을 이미 지나왔다는 것으로 간주할 수 있고, 따라서 차량(CAR 1)으로부터 송출된 위급 메시지(400)를 무시한다.

반대로, 차량(CAR 1)의 후방차량(CAR 2-1, CAR 2-2, CAR 3-1 등) 들은 자체 제어부가 유지 관리하는 데이터 구조(600)의 기준 노드 번호 필드(601)에 위급 메시지(400)에 포함된 기준 노드 번호 값(102)이 없을 것이므로, 수신된 위급 메지 시(400)를 유효한 위급 메시지로 인식하고 이에 따른 처리를 수행한다.

이럼으로써, 위급상황 발생 지점을 이미 지난 차량 들에 대한 불필요한 위급 메시지 전파를 방지하고, 위급상황 직면 차량의 후방차량에만 위급 메시지가 전파되도록 할 수 있다.

물론, 차량간 간격이 좁아서 위급상황 직면 차량(CAR 1)과 그 전방차량 및 후방차량이 동일 기준 노드의 무선 통달 영역 내에 있을 경우에는 전술한 방식으로는 위급 메시지 유효성 식별이 곤란하게 되는 경우가 발생할 수 있으나, 이는 필드(600)에 충분한 정도(예컨대, 4개 이상)의 기준 노드 번호 값을 저장하고 일정 시간 이전에 수신된 기준 노드 값(예컨대, 3번째 전에 수신된 기준 노드 값)들과 현재 수신된 위급 메시지내 기준 노드 값들을 비교하여 유효성 여부를 판단하는 등의 변형례로써 얼마든지 극복가능하며, 본 명세서의 기재로부터 당업자라면 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 다양한 변형 및 변경이 가능할 것이므로, 과도하게 세부적인 설명은 생략한다.

한편, 위급상황 직면 차량(CAR1)의 제어부(210)는 최초로 위급 메시지를 생성할 때, 도달범위 홉 수(404)를 결정하여야 한다. 도달범위 홉 수(404)는 위급 메시지의 재전송 수를 의미하며, 결국 후방 어느 정도의 거리까지 위급상황을 전파될 것인지를 결정하는 값이 된다.

통상적으로, 도달범위 홉 수(404)의 값이 크면 먼 거리까지 위급상황이 전파되고 도달범위 홉 수(404)의 값이 작으면 가까운 거리까지만 위급상황이 전파될 것이다.

위급상황 직면 차량(CAR 1)은 위급 메시지 전파 거리를 정하기 위하여 속도 측정부(250)로부터 전달되는 자신의 현재 운행속도를 주된 파라미터로 이용한다.

즉, 빠른 속도로 운행 중인 경우에는 가급적 먼 거리까지 위급상황을 전파하는 것이 바람직하므로, 도달범위 홉 수를 크게 하여 전달하고, 느린 속도로 운행 중인 경우에는 가까운 거리만 위급상황을 전파하더라도 2차 사고 발생가능성이 크지 않으므로 도달범위 홉 수를 작게 하여 전달하는 방식을 취한다. 구체적으로 현재속도가 시속 몇 km 일 때, 도달범위 홉 수를 몇으로 할 것인지에 대해서는 도로 사정과 대부분 운전자의 주행 습관 등을 고려하여 수차의 실험을 통하여 경험적으로 정하는 것이 바람직할 것이며 이는 기술적 범주를 벗어나는 부분이므로 본 명세서에서는 이에 대한 추가적 설명은 생략한다.

한편, 차량간 간격이 얼마냐에 따라 위급 메시지(400)에 동일한 도달범위 홉 수가 설정되더라도 전파되는 거리에는 상당한 차이가 날 수 있다.

즉, 본 발명에서 위급 메시지의 전파는 차량내 노드가 센서 네트워크 내의 센서 노드로 기능하며 위급 메시지를 재전송하며 이루어지므로, 차량내 노드 사이의 거리(즉, 차량간 거리)에 따라, 동일한 도달범위 홉 수에도 위급 메시지가 전파되는 거리가 상이하게 된다.

따라서, 최초로 위급 메시지를 생성하여 송출하는 차량(CAR 1)은 자신의 운행속도 이외에 자신과 후방차량과의 차간 거리를 함께 고려하여 도달범위 홉 수를 결정하는 것이 바람직하다.

즉, 차량(CAR 1)과 그 직 후방의 차량(CAR 2-1) 사이의 거리는 도로상 일정 구간내(예컨대, 기준 도드 101 내지 104 사이의 구간)에서 운행중인 차량들 사이의 거리와 유사다고 간주할 수 있고, 차량(CAR 1)이 직 후방의 차량(CAR 2-1)과의 거리를 측정하여 이를 1 홉 당 거리로 간주하고, 이로부터 운행속도를 고려하여 도달범위 홉 수를 정할 수 있다.

예컨대, 차량(CAR 1)이 위급상황을 직면했을 때(또는 그 직전에) 시속 100Km로 주행 중이었으므로 2km 후방에까지 위급 메시지를 전파하고자 결정한 경우, 차량(CAR 1)과 그 직 후방의 차량(CAR 2-1) 사이의 거리가 100m 였다면 도달범위 홉 수를 20으로 설정한 위급 메시지를 생성한다.

이와 달리, 차량(CAR 1)이 위급상황을 직면했을 때(또는 그 직전에) 시속 100Km로 주행 중이었으므로 2km 후방에까지 위급 메시지를 전파하고자 결정한 경우, 차량(CAR 1)과 그 직 후방의 차량(CAR 2-1) 사이의 거리가 50m 였다면 도달범위 홉 수를 40으로 설정한 위급 메시지를 생성한다.

이를 위하여 차량내 노드(200)는 차간 거리를 측정하기 위하여 초음파 센서 또는 레이저 센서와 같은 거리 측정용 센서(미도시)를 더 구비하는 것이 바람직하다.

전원공급부(230)는 차량내 노드(200)에 전원을 공급하는 것으로서, 차량내 축전지 또는 차량내 발전기가 될 수 있으며, 별도의 독립적 전원장치로 구성될 수 있다.

이상, 위급 메시지의 생성 및 기준 노드 번호를 이용한 각 차량에서의 위급 메시지의 유효성 판단에 대해 설명하였으며, 이하에서는 유효한 위급 메시지를 수 신한 각 차량에서 수행하는 경고 동작에 대하여 설명한다.

경고부(240)는 제어부(210)로부터의 제어신호에 따라 운전자에게 경고를 제공한다. 경고부(240)는 소리나 점등 등 다양한 수단으로서 구현될 수 있으며, 차량의 스피커 및 방향지시등을 이용하거나 차량 내부에 별도의 경보수단을 부착하여 적용할 수 있다.

안내부(250)는 제어부(210)로부터 위급상황 발생 예상거리를 전달받아 이를 운전자에게 표시하는 것으로서 LCD, LED, FED 등 다양한 디스플레이 수단으로 적용될 수 있으며, 또는 음향 수단에 의하여 음성 또는 기타의 효과음으로 안내될 수 있다.

위급상황 발생 예상거리는 위급 메시지를 수신한 차량과 위급상황이 발생한 지점 사이의 거리를 예측한 값을 의미하는데, 이는 아래의 방식에 의하여 계산될 수 있다.

먼저, 도 3과 같이 도로 중앙선에 배치된 기준 노드가 일정한 간격(예컨대 20m)을 두고 배치되며 기준 노드간 간격을 각 차량의 제어부(210)이 이미 알고 있고, 각 기준 노드가 배치 순서에 따른 일련 번호를 자신의 고유 식별자인 기준 노드 번호로 가지고 있는 경우라면, 위급 메시지를 수신한 차량(CAR 4-1)은 위급 메시지내의 기준 노드 번호(401) 값이 102이고, 현재 자신이 수신한 기준 노드 번호가 104이므로, 이들의 차이를 구하여 기준 노드간 간격을 곱하여 도달 거리를 예측할 수 있다. 도 3의 실시예서는 차량(CAR 4-1)은 위급상황 발생 지역으로부터 40m [(104-102) x 20m] 떨어져 있다고 예측할 것이다.

이와 달리, 기준 노드간 배치 간격이 일정하지 않거나, 기준 노드 번호가 일련되지 않거나 또는 차량내 노드(200)의 제어부(210)가 기준 노드간 간격을 모를 경우, 차량(CAR 4-1)은 수신된 위급 메시지(400)내의 현재 홉 수(403)의 값으로부터 위급상황 발생 예상 거리를 추정할 수 있다.

현재 홉 수(403)는 수신된 위급 메시지가 몇번 재전송된 것인가를 의미하므로, 현재 홉 수의 값에 홉 간 거리를 곱하여 위급상황 발생 예상 거리를 추정할 수 있다.

홉 간 거리는 사전에 실험적으로 구하여 설정한 상수 값일 수 있으나, 수신 차량(CAR 4-1)이자신의 직 상방의 차량(CAR 3-1)과의 거리를 측정하여 구할 수도 있다.

도 3에서, 차량(CAR 4-1)이 측정한 차량 간 거리가 20m 라면, 차량(CAR 4-1)이 수신한 위급 메지시내의 현재 홉 수(403)의 값은 2일 것이므로, 위급상황 발생 예상 거리를 40m [2 x 20m]라고 예측할 수 있다.

이하, 도 7 내지 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 교통 위급상황 전파 방법을 설명한다.

도 7은 본 발명에 따라 위급상황 직면 차량이 위급 메시지를 생성하고 발신하는 과정을 도시한 도면이다.

차량 주행시, 도로의 중앙에 설치된 기준 노드와 차량내 노드 장치 사이에 센서 네트워크 통신을 이루고 있으며, 기준 메시지의 기준 노드 번호를 이용하여 전술한 방식으로 차량의 진행방향을 파악하고 이에 대응되는 진행방향 지시값을 유 지 관리한다(S710).

도로에 위급상황이 발생하는 경우, 위급상황에 직면한 차량은 운전자가 차량내 노드(210)의 입력 스위치를 조작하여 위급 메시지를 생성하도록 한다.

또는, 차량내 노드(200)가 차량의 비상등 점등이나 급 브레이크 조작을 감지하여 자체적으로 위급상황을 인지하여 위급 메시지 생성 작업을 수행할 수 있다(S720의 YES).

차량내 노드의 제어부(210)은 위급상황이 발생하기 전까지(S720의 NO)는 계속 단계(S710)을 수행하여 진행방향을 지속적으로 파악한다.

위급 메시지를 생성하기 위하여, 차량내 노드(200)의 제어부(210)는 차량의 주행속도를 속도 측정부(250)로부터 전달받아 이를 기반으로 위급메시지의 전파거리를 결정한다.

상기 전파거리 결정시, 차량의 주행속도에 비례하여 결정하거나, 또는 후방 차량과의 거리를 측정하여 이를 주행속도와 함께 고려하여 전파거리를 결정할 수 있다. 결정된 전파거리에 대응되는 위급 메시지의 도달거리 홉 수를 결정한다(S730).

차량내 노드(200)의 제어부(210)는 메모리에 저장된 직전 기준 노드 번호, 진행방향 지시값, 현재 홉 수 정보, 전파거리 홉 수 정보를 포함하여 위급 메시지를 생성하여 송출한다(S740).

도 8은 본 발명에 따라 위급 메시지를 수신한 차량에서 수행하는 방법을 도시한 순서도이다.

도시된 바와 같이, 운행중인 차량의 제어부(210)는 지속적으로 기준 메시지를 수신하여 기준 노드 번호들을 차이를 기준으로 차량의 진행방향을 확인하여 이에 상응하는 진행방향 지시값을 구하고 유지한다(S810).

운행중에 위급 메시지를 수신하면(S820), 제어부(210)가 이의 유효성을 판단한다(S820).

도 9을 참조하여 위급 메시지의 유효성 판단 과정을 설명하면, 수신된 위급 메시지 내의 진행방향 지시값을 확인하고(S831), 자신이 단계(S810)을 통해 파악한 차량의 진행방향 지시값과 비교하여 진행방향의 동일성을 판단한다(S832).

판단 결과, 위급 메시지 발신 차량의 진행방향과 자신의 진행방향이 다를 경우, 제어부(210)는 수신된 위급 메시지를 무시한다(S832의 NO).

진행방향 관련 유효성이 인정된 위급 메시지에 대해서는, 추가로 위급상황 발생지역과의 전후방 위치를 판단하는 것이 바람직하다(S833).

수신된 위급 메시지의 기준 노드 번호와 현재 차량의 제어부(210)이 유지 관리하는 적어도 2개 이상의 기준 노드 번호를 비교하여, 제어부(210)가 유지관리하는 기준 노드 번호가 수신된 메시지의 기준 노드 번호보다 진행방향으로 보아 전위 또는 후위에 속하는지를 확인하고, 앞서있는 경우, 현재 차량의 후방에서 전달된 위급 메시지이므로 무효 메시지로서 무시하고(S833의 NO), 위급상황 발생 지역보다 후위에 있다고 판단하는 경우(S833의 YES), 위급 메시지를 유효한 것으로 확인한다(S834).

전술한 단계(S831 내지 S834)를 거쳐 위급 메시지의 유효성을 확인한 경우, 방향지시등을 깜박이거나, 부저 등을 울림으로써 운전자에게 위급상황을 경고한다(S840). 이때, 위급상황이 발생한 위치로부터의 거리에 따라 다른 경고를 수행할 수 있다. 즉, 위급상황 발생 지역과 근접하다고 판단한 경우에는 보다 급박한 경고를 제공한다.

아울러, 안내부(250)를 통하여 위급상황이 발생한 위치로부터의 거리(즉, 위급상황 발생 예상 거리)를 제공한다. 위급상황 발생 예상 거리의 산출 과정은 전술한 바와 같으므로 생략한다.

부가적으로 차량내 노드 장치의 제어부를 차량의 브레이크 시스템과 연동하거나 차량내 ECU와 연동하여, 자동적으로 차량의 운행 속도를 감속하도록 제어할 수 있다. 이때, 위급상황 발생위치로부터의 거리에 따라 감속 정도를 다르도록 조정하는 것이 바람직하다(S860).

운전자에게 경고 후에는 위급 메시지를 재전송할 지를 판단한다(S870). t수신된 위급 메시지의 현재 홉 수(403)과 도달범위 홉 수(404)가 같으면 더 이상 위급상황을 전파할 필요가 없으므로 메시지를 전송하지 않고 종료하고, 그렇지 않은 경우에는 위급 메시지 내의 현재 홉 수(403)를 하나 증가시켜 갱신하고 이를 재전송한다(S880).

이상, 바람직한 실시예와 첨부도면의 참조하여 본 발명의 구성에 대하여 상세히 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서 본 발명의 기술적 사상의 범주내에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 물론이다.

따라서, 본 발명의 권리범위는 이하의 특허청구범위의 기재에 의하여 정하여 져야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 센서 네트워크 용 기준 노드의 구성을 도시한 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 센서 네트워크를 이용한 차량내 노드 장치의 구성을 도시한 구성도.

도 3은 본 발명에 따른 교통 위급상황 전파 방법의 실시예를 도시한 도면.

도 4는 본 발명에 따른 위급 메시지의 구조를 도시한 구성도.

도 5는 본 발명에 따른 차량내 노드 장치의 제어부의 데이터 구조를 도시한 구성도.

도 6은 본 발명에 따른 변형된 차량내 노드 장치의 제어부의 데이터 구조를 도시한 구성도.

도 7은 본 발명에 따른 위급상황 발생시, 위급 메시지의 생성 및 발신 방법의 순서도.

도 8은 본 발명에 따른 수신받은 위급 메시지의 전파 과정을 도시한 순서도.

도 9는 본 발명에 따른 수신받은 위급 메시지의 유효성 판단 과정을 도시한 순서도.

Claims (20)

1. 인접한 주변 노드로 무선 신호를 송출하는 무선통신부와,

   상기 무선통신부와 연결되어 고유 식별자를 포함하는 기준 메시지를 송신하도록 제어신호를 발생하는 제어부와,

   상기 무선통신부 및 제어부에 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하되,

   상기 기준 메시지는, 상기 주변 노드 중에서 위급상황 직면 차량 내의 주변 노드가 상기 위급상황을 경고하는 위급 메시지를 생성할 때, 상기 위급 메시지 내에 포함되며 현재 차량의 위치와 위급상황 발생 지점과의 예측거리를 추정하는데 이용되는 현재 홉 수를 결정하는 기준이 되는 것인 센서 네트워크 용 기준 노드.
2. 제1항에 있어서, 상기 전원공급부는

   태양 에너지를 집진하는 솔라셀 및 이를 저장하는 축전수단

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크 용 기준 노드.
3. 도로상 복수 개의 기준 노드로부터 기준 메시지를 수신하고, 인접 차량내 노드와 위급 메시지를 송수신하는 무선통신부와,

   운전자에게 소리 또는 신호를 이용하여 위급상황을 경고하는 경고부와,

   상기 무선통신부로부터 메시지를 전달받아 유효성 여부를 판단하고, 유효한 위급 메시지에 기초하여, 상기 경고부 및 상기 무선통신부에 제어신호를 전달하는 제어부를 포함하되,

   상기 제어부는 차량 운행 중 직전에 수신된 상기 기준 메시지에 포함된 기준 노드 고유 식별자를 적어도 하나 유지관리하고, 현재 수신된 기준 메시지에 포함된 기준 노드 고유 식별자와 연산하여 상기 차량의 진행방향을 정의하는 진행방향 지시값을 결정하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크를 이용한 차량내 노드 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 기준 메시지는 상기 각 기준 노드의 고유 식별자를 포함하고,

   상기 위급 메시지는 위급상황 발생시의 인접 기준 노드의 고유 식별자, 차량의 진행방향 지시값, 현재 홉 수 및 도달범위 홉 수

   중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크를 이용한 차량내 노드 장치.
5. 제3항에 있어서, 상기 경고부는

   위급상황 발생지점으로부터의 거리에 따라 다르게 경고를 할 수 있는 수단인 것

   을 특징으로 하는 센서 네트워크를 이용한 차량내 노드 장치.
6. 제3항에 있어서, 상기 경고부는

   차량내 비상등, 스피커 및 디스플레이 장치 중 적어도 하나를 포함하는 것

   을 특징으로 하는 센서 네트워크를 이용한 차량내 노드 장치.
7. 삭제
8. 제3항에 있어서, 상기 제어부는

   상기 위급 메시지내의 진행방향 지시값과, 자신이 보유하고 있는 상기 진행방향 지시값을 비교하여 상기 위급 메시지의 유효성 여부를 판단하는 것

   을 특징으로 하는 센서 네트워크를 이용한 차량내 노드 장치.
9. 제4항에 있어서, 상기 제어부는

   상기 위급 메시지내 현재 홉 수의 값으로부터 현재 차량의 위치와 위급상황 발생 지점과의 예측거리를 추정하는 것

   을 특징으로 하는 센서 네트워크를 이용한 차량내 노드 장치.
10. 제9항에 있어서,

    상기 제어부로부터 상기 예측거리를 전달받아 운전자에게 이를 안내하는 안내부

    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크를 이용한 차량내 노드 장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 안내부는

    색상 또는 숫자를 표출하는 디스플레이 장치로서, 상기 예측거리에 대응하는 색상을 표출하거나 상기 예측거리를 수치화하여 표현하는 것

    을 특징으로 하는 센서 네트워크를 이용한 차량내 노드 장치.
12. 제10항에 있어서, 상기 안내부는

    음향 또는 음성을 출력하는 스피커로서, 상기 예측거리에 대응하는 음향을 제공하거나 상기 예측거리를 음성으로 안내하는 것

    을 특징으로 하는 센서 네트워크를 이용한 차량내 노드 장치.
13. 제3항에 있어서,

    상기 제어부와 차량의 감속장치와 연결되어, 위급상황의 전파범위 이내이면 자동으로 차량을 감속하는 속도조절부

    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크를 이용한 차량내 노드 장치.
14. 제4항에 있어서, 상기 제어부는

    수신된 위급 메시지내 포함된 현재 홉 수와, 도달범위 홉 수를 추출하고, 상기 현재 홉 수가 상기 도달범위 홉 수 이하이면, 상기 위급 메시지내의 상기 현재 홉 수를 증가시켜 상기 위급 메시지를 재전송하는 것

    을 특징으로 하는 센서 네트워크를 이용한 차량내 노드 장치.
15. 중앙선을 따라 설치되며 센서 네트워크를 구성하는 상기 복수 개의 기준 노드와,

    상기 각 기준 노드로부터 기준 메시지를 받아 진행방향을 확인하고, 위급상황 인지시 위급 메시지를 생성하여 송출하고, 위급 메시지를 수신한 경우 이를 해석하여 경고하고 위급 메시지를 재전송하는 제3항 내지 제14항 중 어느 한 항에 기재된 차량내 노드 장치

    를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크를 이용한 교통 위급상황 전파 시스템.
16. 차량내 노드와 도로 중앙선을 따라 설치된 복수 개의 기준 노드 간의 통신을 통한 센서 네트워크를 이용한 교통 위급상황 전파 방법에 있어서,

    (a) 상기 기준 노드들로부터 수신한 기준 메시지에 기초하여 차량의 진행방향을 판단하는 단계와,

    (b) 위급상황 직면 차량의 차량내 노드에서 위급 메시지를 생성하여 송출하는 단계와,

    (c) 인접 차량에서 상기 위급 메시지를 수신하여 유효성을 판단하고, 유효 위급 메시지를 해석하여 운전자에게 경고를 수행하는 단계와,

    (d) 상기 수신한 위급 메시지를 변경하여 생성된 위급 메시지를 재전송하는 단계

    를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크를 이용한 교통 위급상황 전파 방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 위급 메시지는

    재전송된 회수 정보를 포함하는 것

    을 특징으로 하는 센서 네트워크를 이용한 교통 위급상황 전파 방법.
18. 제17항에 있어서,

    상기 재전송된 회수 정보에 기초하여 상기 인접 차량과 위급상황 발생 위치 사이의 거리를 결정하는 단계

    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크를 이용한 교통 위급상황 전파 방법.
19. 제18항에 있어서,

    상기 결정된 거리를 운전자에게 안내하는 단계

    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크를 이용한 교통 위급상황 전파 방법.
20. 제19항에 있어서,

    상기 위급상황 발생 위치로부터 일정한 위급상황 거리 내이면 차량의 브레이크 시스템과 연동하여 차량을 감속하는 단계

    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크를 이용한 교통 위급상황 전파 방법.

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