KR100955086B1 - 경제 주행 시뮬레이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 경제 주행 시뮬레이터(Eco Driving Simulator)에 관한 것이다.

본 발명은 도로설계시에 도로를 주행하는 차량에 대한 주행상황을 시뮬레이션하되 설정된 가상의 도로 환경에서 주행시 운전자의 인간공학적 주행속도 결정요소를 모의 실험하고 주행 상황별 인적요인(Human Factors)을 산출한다. 또한, 도로기하구조정보와 교통상황에 따른 연료소모율을 효율적이고 경제성 있게 주행하는 경제 주행 시뮬레이터를 제공함으로서 재현성, 안전성, 경제성, 이동성 등의 다양한 상황과 인식에 따른 인간요소를 분석하여 도로설계에 활용하게 된다.

도로, 경제 주행 시뮬레이터

Description

경제 주행 시뮬레이터{Eco Driving Simulators}

본 발명은 경제 주행 시뮬레이터(Economical Driving Simulators)에 관한 것으로, 특히 도로기하구조 특성별로 차량의 경제 주행 시뮬레이션을 실시하는데 가상의 도로 환경에서 운전자로 하여금 모의 주행하게 하여서 해당 도로에서 적은 연료 소모로 경제성 있게 주행할 수 있도록 하는 경제 주행 시뮬레이터에 관한 것이다.

일반적으로 도로 주행 시뮬레이터는 도로시설물의 설계 및 설치기준, 교통분야에서 운전직무의 인간요소(운전자)를 분석 및 검토할 수 있는 실험 장비이다. 이와 같은 도로 주행 시뮬레이터에 의한 가상 주행 시험은 현장 실험에 비해 저비용의 경제성이 있고, 다양한 조건에서 실험할 수 있는 유연성이 있다는 장점을 제공한다. 그리고, 주행 시뮬레이터에 의한 주행 시험은 동일한 환경조건과 주변차량의 상황인식과 운전직무 부하를 측정할 수 있게 반복 재현성을 제공하며, 위험한 운전조건이나 사건 및 사고의 발생시에 실질적인 피해가 없는 등의 운전자와 시설물의 안전성을 확보하면서도 실험할 수 있는 장점을 가지고 있다. 이에, 국내외에서는 도로 주행 시뮬레이터를 개발하여 도로계획과 설계-운용에 적극적으로 활용하고 있 다.

최근에 고유가로 인하여 차량의 도로 주행시에 연료를 절약하는 문제가 사회적인 관심으로 대두되고 있으며, 이와 같이 연료를 절약하면서 효율적으로 차량 주행이 가능한 스마트하이웨이의 주행 시뮬레이터의 구현이 제기되었다. 스마트하이웨이와 같은 주행환경에서 새로운 도로시설의 설계와 설치 기준을 정립하기 위해서는 경제 주행 시뮬레이터에 의해 해당 주행환경의 기하구조 특성별 주행 시뮬레이션을 통해 도로환경의 사전 설계 및 검토를 수행해야 할 필요성이 있다. 특히, 해당 도로환경에서 적은 연료 소모로 경제성있는 주행을 위해서 연료 소모량을 절약할 수 있도록 운전자의 주행속도결정과 이에 따른 도로설계요소를 분석하는 경제 주행 시뮬레이터를 사용하여 시뮬레이션함으로써 사전에 해당 도로환경의 설계 평가를 검증하는 것이 필수적인 요소이다. 그러나, 종래에는 스마트하이웨이와 같은 도로 설계시에 사전 주행 시뮬레이션을 시험하기 위한 경제 주행 시뮬레이터가 개발되어 있지 않음으로 인하여 해당 도로 환경에서 발생할 수 있는 다양한 상황 시나리오에 대한 연료소모율 정보를 산출할 수 없어서 설계된 스마트하이웨이의 도로에서 경제성있게 도로를 주행하는 주행속도별 정보를 사전평가할 수 없다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은, 도로의 기하구조 특성별로 차량 모의 주행 시험을 하되 가상의 도로환경에서 시뮬레이션으로 도로 기하구조 특성별 주행하는 도로의 연료 소모를 경제성 있게 주행 시뮬레이션하는 경제 주행 시뮬레이터를 제공함에 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 경제 주행 시뮬레이터는 모의 주행 시험을 하는 경우에 운전자에 의한 주행조작부의 조작에 의해 생성되는 주행조작정보를 출력하는 차량형태부와; 상기 주행조작정보를 수집하여 산출한 차량주행상태정보를 전송하는 모의주행정보수집부와; 도로환경정보를 저장하고, 모의 주행 시험시에 도로환경정보와 상기 차량 모의주행부로부터 수신된 차량 주행 상태 정보를 반영하여 생성한 모의 주행 중인 도로환경의 영상을 상기 운전자에게 제공하는 영상시스템과; 상기 모의주행정보수집부로부터의 차량주행상태정보와 상기 영상시스템으로부터의 주행 도로환경정보에 의거하여 모의주행에 따른 음향을 생성하여 상기 운전자에게 제공하는 음향시스템과; 상기 모의주행 시험시에 상기 모의주행정보수집부로부터의 주행상태정보와 상기 영상시스템으로부터의 노면상태정보에 의거하여 상기 차량형태부를 운동시켜서 운전자에게 차량 조향 및 진동을 느끼게 하는 운동시스템과; 상기 주행조작정보에 의거하여 차량주행을 기록함과 아울러 상기 운전자의 안구운동, 뇌파, 심전도, 피부전기저항 등의 생체신호를 측정 하고 해당 측정 정보를 수집하여 저장하는 운전자상태측정부와; 상기 모의주행을 위한 도로 주행 시나리오에 따른 도로환경정보를 저장하고 정보 전송 지시에 따라 도로환경정보를 상기 영상시스템에 전송하는 정보서버와; 상기 정보서버에 정보 전송을 지시하고 상기 모의주행정보수집부로부터 전송되는 차량주행상태정보를 수신 저장하고, 상기 주행상태정보를 분석하여 도로에서의 모의주행에 따른 연비 및 경제속도를 산출하는 하는 시뮬레이션 관리부를 포함한다.

본 발명에 따른 도로 주행 시뮬레이터에 의하면, 상기 영상시스템은, 도로환경정보를 저장하는 도로환경 정보저장부와; 모의주행시험시에 도로 환경 정보와 모의주행속도를 반영하여 모의주행하는 도로의 영상을 생성하는 도로환경 영상생성부와; 상기 도로환경 영상생성부로부터 출력되는 영상을 상기 모의주행 운전자에게 제공하는 스크린과; 상기 정보서버로부터 전송되는 도로환경정보를 수신하여 상기 도로환경 정보저장부에 저장하고, 상기 모의주행시험시에 상기 도로환경 정보저장부의 도로환경정보를 상기 도로환경 영상생성부에 전달함과 아울러 상기 모의주행정보수집부로부터 전송되는 주행상태정보에 의거하여 상기 주행속도를 산출하여서 상기 도로환경 영상생성부에 전달하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명에 따른 경제 주행 시뮬레이터에 의하면, 상기 모의주행정보수집부는, 상기 차량형태부에 설치되어 있는 주행 조작부로부터 인가되는 주행조작정보를 수집하는 수집부와; 인가받은 차량주행상태정보에 의거하여 차량주행상태를 표시하여 상기 운전자에게 알려주는 주행상태표시부와; 상기 수집부에 의해 수집되는 주행조작정보를 수신하여 상기 주행상태정보를 산출하여서 상기 주행상태 표시 부에 출력함과 아울러 상기 영상시스템, 음향시스템, 운동시스템 및 시뮬레이션 관리부에 전송하는 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 경제 주행 시뮬레이터에 의하면, 상기 운동시스템은, 상기 차량형태부를 탑재하는 운동플랫폼과; 구동제어정보를 저장하는 저장부와; 상기 운동플랫폼을 구동하여 움직이는 운동플랫폼 구동부와; 상기 차량형태부의 바퀴 구동용 4축을 운동시키는 4축 가진기와; 상기 모의주행정보수집부로부터의 차량 주행상태정보와 상기 영상시스템으로부터의 노면상태정보에 의거하여 상기 저장부로부터 상응하는 주행속도별로 연비정보를 인출하여서 해당 주행속도별 연비정보에 상응하게 상기 운동플랫폼 구동부와 4축 가진기를 구동하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 경제 주행 시뮬레이터에 의하면, 상기 음향시스템은, 주행 음향 정보를 저장하는 주행음향정보저장부와; 인가되는 주행음향정보에 의거하여 주행음향을 생성하는 음향생성부와; 상기 음향생성부에 의해 생성된 주행음향을 청각적으로 확인할 수 있도록 출력하는 스피커와; 상기 모의주행 정보수집부로부터의 주행상태정보와 상기 영상시스템으로부터의 도로환경정보에 의거하여 상기 주행음향 정보저장부로부터 주행음향정보를 인출하여 상기 음향생성부에 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 경제 주행 시뮬레이터에 의하면, 상기 운전자상태측정부는, 상기 차량형태부에 설치되어 있는 주행조작부로부터 전송되는 주행조작정보에 의거하여 주행정보를 기록하는 주행기록부와; 상기 운전자의 안면부에 부착되는 센서로 부터 인가되는 운전자 안구운동측정기(EOG)에 의하여 운전자의 안구운동을 측정하는 안구운동측정부와; 상기 운전자의 두뇌부에 부착되는 센서로부터 인가되는 운전자 뇌파측정기(EEG)에 의거하여 운전자의 뇌파를 측정하는 뇌파 측정부와; 상기 운전자의 상체에 부착되는 센서로부터 인가되는 운전자 심전도계(ECG)에 의하여 운전자의 심전도를 측정하는 심전도측정부와; 상기 운전자의 피부에 부착되는 센서로부터 인가되는 운전자 피부전기저항측정기(GSR)에 의하여 운전자의 피부 전기 저항을 측정하는 피부전기저항측정부와; 상기 주행기록부, 안구운동측정부, 뇌파측정부, 심전도측정부 및 피부전기저항측정부에 의해 측정되는 측정 정보를 수집하여 저장부에 저장하는 정보수집부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 도로에 대한 차량 모의주행시험을 하되 설정된 가상의 도로환경에서 모의주행시험 운전자로 하여금 모의주행하게 하여서 해당 도로에서 적은 연료 소모로 경제성 있는 도로주행을 모의시험하도록 하는 경제 주행 시뮬레이터를 제공함으로써, 경제성 있게 차량 운행할 수 있도록 스마트하이웨이의 도로를 설계하게 된다.

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 경제 주행 시뮬레이터는 도 1에 도시된 바와 같이 영상시스템(10), 음향시스템(20), 운동시스템(30), 차량형태부(40), 모의주행정보수집부(60), 운전자상태측정부(70), 정보서버(80) 및 시뮬레이션 관리부(90)를 포함한 다. 영상시스템(10)은 스마트하이웨이의 주행 환경정보를 저장하여서 모의주행시험 대상의 도로환경을 설정하여 놓고, 모의주행을 진행함에 따라 해당 도로환경의 영상을 생성하여 모의주행시험 운전자에게 도로환경의 영상을 제공한다. 이와 같이 영상시스템(10)은 모의주행시에 운전자에게 해당 주행도로의 환경을 시각적으로 확인할 수 있도록 도로환경의 영상을 제공하는데, 모의주행정보수집부(60)로부터 전송되는 주행상태정보에 의거하여 주행속도를 파악하고 해당 주행속도에 대응하여 모의주행하는 도로환경의 영상을 제공함으로써 운전자로 하여금 도로주행을 시각적으로 느낄 수 있게 한다. 영상시스템(10)은 모의주행하는 도로환경의 영상을 제공하는 경우에 차량형태부(40)를 8각형 형상으로 에워싼 형태로 스크린을 설치하여서 시야각 360도를 구현하였으며 운전자의 전방에는 도 7에 예시한 바와 같이 HD(High Definition) 화질의 영상을 제공한다.

그리고, 음향시스템(20)은 모의주행정보수집부(60)로부터 전송되는 주행상태정보와 영상시스템(10)으로부터 전송되는 주행도로환경정보에 의거하여 모의주행에 따른 음향을 생성하여 운전자에게 제공하는데, 차량엔진음, 바람소리, 도로주행 소음 등을 생성하되 고속주행시 차량 내부에서 들리는 주행음과 터널내에서의 반사음 등을 주행 위치에 따라 생성한다.

또한, 운동시스템(30)은 모의주행시험시에 차량형태부(40)를 운동시켜 차량형태부(40)에 탑승한 운전자로 하여금 차량운동을 느끼게 하는데, 조향, 현가, 구동, 제동 등의 차량 동력학을 해석하여 10 자유도로 차량형태부(40)를 운동시키도록 구현한다. 운동시스템(30)은 차량형태부(40)의 거시적 운동 재현을 위하여 6축 운동플랫폼을 구비하고, 현가장치의 미시적 진동을 재현하기 위하여 4축 가진기를 구비함으로써, 도로모의주행시험시에 모의주행정보수집부(60)로부터의 차량주행상태정보와 영상시스템(10)으로부터의 도로기하구조와 노면상태정보에 의거하여 해당 운동플랫폼 구동부와 4축 가진기에 의해 차량형태부(40)를 운동시켜서 운전자에게 차량 조향 및 진동을 느끼게 한다.

차량형태부(40)는 모의주행차량의 차체에 해당하는 것으로, 내부에 조향 핸들, 가속페달, 브레이크 페달 및 변속기를 포함하는 주행조작부를 구비하여, 운전자로 하여금 해당 주행조작부를 조작하여 모의 주행케 한다. 차량형태부(40)는 운전자의 주행조작부 조작에 따른 주행조작정보를 모의주행정보수집부(60)와 운전자상태측정부(70)에 전송한다. 그리고, 차량형태부(40)는 운동시스템(30)에 구비되는 운동플랫폼 상에 위치하여 운동시스템(30)에 의한 움직임에 따라 움직임으로써 운전자에게 차량 조향 및 진동을 느끼게 한다.

모의주행정보수집부(60)는 차량형태부(40)에 탑승한 운전자의 조작에 의한 모의주행시험시에 모의주행에 따른 주행상태정보를 시뮬레이션 관리부(90)에 전송하여서 모의주행 관련자료로 이용하게 한다. 그리고, 모의주행정보수집부(60)는 모의주행시험시에 모의주행에 따른 차량주행상태정보를 영상시스템(10) 및 음향시스템(20)에 제공하여서 영상시스템(10)으로 하여금 모의주행속도에 대응하는 도로환경 영상을 운전자에게 제공케 함과 아울러 음향시스템(20)으로 하여금 모의주행에 따른 음향을 생성하여 운전자에게 제공케 한다.

그리고, 운전자상태측정부(70)는 시뮬레이션 관리부(90)로부터의 측정 지시 에 따라 차량주행을 기록함과 아울러 차량형태부(40)에 탑승하여 모의주행하는 운전자의 상태를 측정하기 위한 것으로, 차량형태부(40)로부터 인가되는 주행조작정보에 의거하여 차량주행을 기록함과 아울러 운전자의 안구운동, 뇌파, 심전도, 피부전기저항 등의 생체신호를 측정하여 해당 측정 정보를 수집하여 저장한다.

또한, 정보 서버(80)는 가상 도로에서의 모의 주행을 위한 주행 시나리오에 따른 도로환경정보를 저장하고 시뮬레이션 관리부(90)의 지시에 의거하여 해당 도로환경정보를 영상시스템(10)에 전송하여 설정함으로써 영상시스템(10)으로 하여금 해당 도로환경정보에 따른 영상을 생성하여 운전자에게 제공케 한다. 정보서버(30)는 직선과 곡선이 조합된 도로선형을 가진 다양한 도로구간을 데이터베이스화하고, 도로관리대장 정보 및 현지 도로측량자료를 바탕으로 CAD(Computer Aided Design)를 이용하여 수치지형도 상에 도로관리대장의 평면선형과 종단선형을 5m 간격으로 분할하여 3차원의 도로를 생성하고, 3DS Max를 이용하여 지형(등고선) 및 도로(3차원 좌표)를 폴리곤으로 변환하여 3차원 도로영상을 재현하고, 맵 툴(Map tool)을 이용하여 도로와 지형을 설정함으로써, 주행속도별로 직선과 곡선조합의 도로선형에서 차량종류와 도로기하 구조별로 주행 시나리오를 제공하기 위한 도로환경정보를 저장한다. 그리고, 정보서버(30)는 도로환경정보를 영상시스템(10)에 제공하는 경우에 시뮬레이션관리부(90)로부터 도로기하구조정보, 교통상황정보 및 기후환경정보를 제공받아서 해당 정보를 반영한 관련 도로환경정보를 영상시스템(10)에 전송하여 설정한다.

그리고, 시뮬레이션 관리부(90)는 모의주행시험을 관리하되 영상시스템(10), 음향시스템(20), 운동시스템(30), 모의주행정보수집부(60), 운전자상태측정부(70) 및 정보서버(80)와 네트워크를 통해 접속되고, 정보서버(80)에 정보의 전송을 지시하여 영상시스템(10)에 도로환경정보를 전송하여 저장케 함으로써 모의주행대상의 도로환경을 영상시스템(10)에 설정하고, 모의주행시에 모의주행정보수집부(60)로부터 전송되는 차량 주행 상태 정보를 수신 저장함으로써 차후에 모의주행 관련자료로 이용케 하며, 운전자정보, 도로기하구조정보, 교통상황정보 및 기후환경정보를 입력관리한다. 여기서, 운전자정보는 운전자 신체 사이즈, 운전자 시력, 운전자 연령, 운전자 운전 숙련도, 인진반응시간, 주행도로 숙지여부 및 운전차량종류를 포함하고, 도로기하구조정보는 위치정보, 평면경사, 종단경사 및 곡선반경을 포함하고, 교통상황정보는 지정체, 교통량, 속도, 교통 흐름 및 차두시간, 차두간격를 포함하며, 기후환경정보는 강우, 강설, 안개 및 노면마찰계수를 포함한다. 시뮬레이션 관리부(90)는 모의주행시험시에 모의주행시험관리자의 지시에 따라 도로기하구조정보, 교통상황정보 및 기후환경정보를 검색하여 정보서버(80)에 제공함으로써 모의주행시험에 반영케 한다.

또한, 시뮬레이션 관리부(90)는 모의주행정보수집부(60)로부터 전송되는 차량 주행상태정보를 수신저장하고, 해당 저장된 주행상태정보에 의거하여 가상도로에서의 모의주행에 따른 연비 및 경제속도 등을 산출한다.

한편, 영상시스템(10)은 도2에 도시된 바와 같이 제어부(11), 도로환경 정보 저장부(13), 도로환경 영상 생성부(15) 및 스크린(17)을 구비한다. 도로환경정보저장부(13)는 제어부(11)를 통해 모의주행시험 대상의 도로환경정보를 수신저장하여 도로환경을 설정하고, 제어부(11)의 제어에 따라 해당 도로환경정보를 제어부(11)에 출력한다. 이와 같이, 도로환경 정보저장부(13)에 저장하는 도로환경정보로서는 도로기하구조정보, 교통상황정보, 기후환경정보를 저장한다.

그리고, 제어부(11)는 영상시스템(10)의 제반 구동을 제어하되, 정보 서버(80)로부터 전송되는 도로환경정보를 수신하여 도로환경 정보저장부(13)에 저장하여 도로환경을 설정하여 놓고, 해당 도로환경정보를 도로환경 영상생성부(15)에 입력하여 도로환경 영상생성부(15)에 의해 해당 도로환경을 반영하여 모의주행하는 도로환경의 영상을 생성케 한다. 또한, 제어부(11)는 모의주행시험시에 모의주행정보수집부(60)로부터 전송되는 차량주행상태정보에 의거하여 주행속도를 파악하고 해당 파악된 주행속도를 도로환경 영상생성부(15)에 전송함으로써 도로환경 영상생성부(15)로 하여금 주행속도에 대응하여 주행하는 도로환경의 영상을 제공하게 한다. 아울러, 제어부(11)는 모의 주행시에 주행하는 도로환경정보를 음향시스템(20)에 전송함으로써 음향시스템(20)으로 하여금 모의주행에 따른 음향을 생성하게 된다.

그리고, 영상생성부(15)는 제어부(11)의 제어에 따라 구동되어서 모의주행시의 영상을 생성하여 스크린(17)에 출력하는데, 제어부(11)를 통해 입력되는 정보와 주행속도에 의거하여 설정된 도로환경에 상응하는 영상을 생성하되 주행속도를 반영하여 대응되는 속도로 주행하는 모습의 도로영상을 스크린(17)에 출력함으로써 운전자로 하여금 도로주행을 시각적으로 느낄 수 있게 한다. 스크린(17)은 시야각 360도를 구현하되 차량형태부(40)를 8각형으로 에워싸도록 원형스크린을 설치하여 서 시야각 360도를 구현하여 도로환경영상을 제공한다.

또한, 음향시스템(20)은 도 3에 도시된 바와 같이 제어부(21), 음향정보저장부(23), 음향생성부(25) 및 스피커(27)를 포함한다. 주행음향정보저장부(23)는 음향 정보를 저장하고, 제어부(21)의 제어에 따라 해당 음향정보를 제어부(21)에 출력한다. 주행음향 정보저장부(23)에 저장하는 주행음향정보로서는 주행속도에 따른 차량 엔진음, 바람소리, 도로 환경별 주행소음 정보 등을 포함하는 주행 음향 정보를 저장한다.

그리고, 제어부(21)는 음향시스템(20)의 제반 구동을 제어하되, 모의주행정보수집부(60)로부터 전송되는 주행상태정보와 영상시스템(10)으로부터 전송되는 주행도로환경정보에 의거하여 주행음향정보저장부(23)로부터 음향정보를 인출하여 음향생성부(25)에 출력하되, 모의주행정보수집부(60)로부터 수신한 주행상태정보에 의거하여 주행속도를 파악함과 아울러 영상시스템(10)으로부터 전송되는 주행도로환경을 파악하여서 해당 주행속도와 주행환경에 상응하는 주행음향정보를 추출하여 음향생성부(25)에 출력함으로써, 음향생성부(25)로 하여금 주행속도와 주행도로환경에 상응하는 주행음향을 생성케 한다.

또한, 음향생성부(25)는 제어부(21)를 통해 인가되는 음향정보에 의거하여 주행음향을 생성하여 스피커(27)에 출력함으로써, 주행속도와 주행환경에 상응하는 주행음향을 생성하여 차량형태부(40)에 탑승한 운전자에게 제공한다.

한편, 운동시스템(30)은 도 4에 도시된 바와 같이 제어부(31), 저장부(33), 운동플랫폼 구동부(35), 4축 가진기(37) 및 운동플랫폼(39)을 포함한다. 제어 부(31)는 운동시스템(30)의 제반 동작을 제어하되, 모의주행시험시에 모의주행정보수집부(60)로부터 전송되는 주행상태와 영상시스템(10)으로부터 전송되는 노면상태정보에 의하여 저장부(33)로부터 상응하는 도로기하구조를 인출하여서 해당 기하구조특성과 노면마찰계수에 상응하게 운동플랫폼 구동부(35)와 4축 가진기(37)를 구동 제어함으로써 운동플랫폼 구동부(35)에 의해 운동플랫폼(39)에 탑재되어 있는 차량을 운동시킴과 아울러 4축 가진기(37)에 의해 차량형태부(40)의 바퀴 구동용의 4축을 운동시키게 한다. 그리고, 저장부(33)는 운동플랫폼 구동부(35)와 4축 가진지(37)를 구동하기 위한 구동제어정보를 저장하여 제어부(31)에 해당 구동제어정보를 제공한다.

그리고, 운동플랫폼(39)에는 차량형태부(40)가 탑재되는데, 운동플랫폼 구동부(35)의 구동에 의해 운동플랫폼(39)을 운동시킴으로써 차량형태부(40)를 운동시킴과 아울러 4축 가진기(37)에 의해 차량형태부(40)의 바퀴 구동용 4축을 운동시켜서 차량형태부(40)에 탑승한 운전자에게 차량 조향 및 진동을 느끼게 한다. 운동플랫폼 구동부(35)는 차량형태부(40)의 거시적 운동 재현을 위하여 도 8에 도시된 바와 같은 6축 운동플랫폼 구동부를 구비하며, 4축 가진기(37)는 차량형태부(40)에 구비되는 현가장치의 미시적 진동을 재현하기 위하여 도 9에 도시된 바와 같은 4축 가진기를 활용한다.

한편, 모의주행정보수집부(60)는 프로세서(61), 주행상태 표시부(63) 및 수집부(65)를 포함한다. 프로세서(61)는 모의 주행 시험시에 주행조작 정보 수집부(65)에 의해 수집되는 운전자의 가속페달조작, 브레이크페달조작, 조향핸들조작 및 변속기조작에 따른 주행조작정보를 수신하여 주행속도 및 엔진회전수를 포함하는 차량 주행정보를 산출하여 주행상태표시부(63)를 통해 표시하여 운전자에게 알려줌과 아울러 해당 차향주행상태를 영상시스템(10), 음향시스템(20), 운동시스템(30) 및 시뮬레이션 관리부(90)에 전송한다.

또한, 수집부(65)는 차량형태부(40)에 설치되어 있는 주행 조작부로부터 전송되는 운전자의 가속페달조작, 브레이크페달조작, 조향핸들조작 및 변속기조작에 따른 주행조작정보를 수집하여 프로세서(61)에 제공함으로써, 프로세서(61)로 하여금 해당 주행조작정보에 의거하여 주행속도정보 및 엔진회전수를 포함하는 차량주행 상태정보를 산출하여서 주행상태 표시부(63)를 통해 표시하여 운전자에게 알려주게 함과 아울러 해당 차량주행상태정보를 영상시스템(10), 음향시스템(20), 운동시스템(30) 및 시뮬레이션 관리부(90)에 전송하게 한다. 아울러, 주행상태 표시부(63)는 프로세서(61)로부터 제공받는 차량주행상태정보에 포함되어 있는 모의주행속도정보 및 엔진회전수정보를 시각적으로 확인할 수 있게 표시한다.

한편, 운전자상태측정부(70)는 도 6에 도시된 바와 같이 정보수집부(71), 주행기록부(72), 안구운동측정부(73), 뇌파측정부(74), 심전도측정부(75), 피부전기저항측정부(76) 및 저장부(77)를 포함한다. 주행기록부(72)는 차량형태부(40)에 설치되어 있는 주행조작부로부터 전송되는 주행조작정보에 의거하여 차량주행정보를 기록하여 해당 주행기록정보를 정보수집부(71)에 전송한다. 안구운동측정부(73)는 차량형태부(40)에 탑승하고 있는 운전자의 안면부에 부착되는 센서로부터 인가되는 운전자 안구운동측정기에 의하여 운전자의 안구운동을 측정하여 해당 안구측정정보 를 정보 수집부(71)에 전송한다. 그리고, 뇌파측정부(74)는 차량형태부(40)에 탑승하고 있는 운전자의 두뇌부에 부착되는 센서로부터 인가되는 뇌파측정기에 의거하여 운전자의 뇌파를 측정하여 해당 뇌파 정보를 정보수집부(71)에 전송한다. 또한, 심전도측정부(75)는 차량형태부(40)에 탑승하고 있는 운전자의 상체에 부착되는 센서로부터 인가되는 운전자 심전도계에 의하여 운전자의 심전도를 측정하여 해당 심전도 정보를 정보 수집부(71)에 전송한다. 피부전기저항측정부(76)는 차량형태부(40)에 탑승하고 있는 운전자의 피부에 부착되는 센서로부터 인가되는 피부전기저항측정기에 의거하여 운전자의 피부 전기 저항을 측정하여 해당 피부전기저항정보를 정보수집부(71)에 전송한다.

또한, 정보수집부(71)는 주행기록부(72), 안구운동측정부(73), 뇌파측정부(74), 심전도측정부(75) 및 피부전기저항측정부(76)로부터 전송되는 측정 정보를 수집하여 저장부(77)에 저장하여 놓고, 시뮬레이션 관리부(90)로부터의 요청에 따라 해당 저장된 측정정보를 전송하여 출력하게 한다.

그리고, 정보서버(80)는 가상 도로에서의 모의주행을 위한 주행 시나리오에 따른 도로환경정보를 저장하고 시뮬레이션 관리부(90)의 지시에 의거하여 해당 정보를 영상시스템(10)에 전송하여 설정함으로써 영상시스템(10)으로 하여금 해당 정보에 따른 영상을 생성하여 운전자에게 제공케 하되 시뮬레이션 관리부(90)로부터 도로기하구조정보, 교통상황정보 및 기후환경정보를 제공받아서 해당 정보를 반영한 관련 도로환경정보를 영상시스템(10)에 전송하여 설정한다.

또한, 시뮬레이션 관리부(90)는 모의주행시험을 관리하되 정보서버(80)에 정 보의 전송을 지시하여 영상시스템(10)에 도로환경정보를 전송하여 저장케 함으로써 모의주행대상의 도로환경을 영상시스템(10)에 설정하고, 차량모의주행시에 모의주행정보수집부(60)로부터 전송되는 차량주행상태정보를 수신 저장함으로써 차후에 모의 주행 관련자료로 이용케함과 아울러 운전자정보, 도로기하구조정보, 교통상황정보 및 기후환경정보를 입력 관리하며, 모의주행정보수집부(60)로부터 전송되는 차량주행상태정보를 수신 저장하고 해당 저장된 주행상태정보에 의거하여 가상도로에서의 모의주행에 따른 연비 및 경제속도 등을 산출한다. 시뮬레이션 관리부(90)에서 경제속도를 산출하는 경우에 연산식에 의하여 산출하는데, 해당 연산식은 "경제속도 = A×(차량속도/에너지소모율)±B×(엔진회전수/차두간격)±C"와 같으며, 여기서 A, B, C 는 상수로서 주행위치정보, 평면경사, 종단경사, 곡선반경, 차두간격, 주행면마찰계수, 교통량에 따라 결정되는 상수이다. 필요에 따라서는 상수 A, B, C의 값들을 결정하기 위하여 지정체, 속도, 교통류 흐름, 강우, 강설, 안개에 따라 종속변수가 체계공학의 메트릭스함수로 산출된다.

상술한 바와 같은 기능을 구비하도록 구성된 본 발명에 따른 경제 주행 시뮬레이터는 가상 도로에서의 모의주행시험을 수행하는 경우에 도 10에 도시된 바와 같이 모의주행시험을 수행한다.

먼저, 시뮬레이션 관리부(90)는 모의주행시험관리자의 지시에 따라 정보서버(80)에 전송 지시를 하여 정보서버(80)로 하여금 주행시험대상의 도로환경정보를 영상시스템(10)에 전송하고, 이에 영상시스템(10)의 제어부(11)가 정보서버(80)로부터 전송되는 해당 도로환경정보를 수신하여 정보저장부(13)에 저장함으로써 모의 주행대상도로의 환경을 영상시스템(10)의 정보저장부(13)에 설정한다(단계 S11).

그리고, 시뮬레이션 관리부(90)는 자체에 접속된 단말을 통해 입력받은 도로 기하구조정보, 교통상황정보 및 기후환경정보를 정보서버(80)에 전송하여서 정보서버(80)로 하여금 해당 도로기하구조정보, 교통상황정보 및 기후환경정보를 영상시스템(10)에 전송하여 저장케 함으로써 도로기하구조정보, 교통상황정보 및 기후환경정보를 반영케 한다.

그 후에, 시뮬레이션 관리부(90)는 모의주행시험을 진행할 것임을 알리는 메시지를 영상시스템(10), 음향시스템(20), 운동시스템(30), 차량형태부(40) 모의주행정보수집부(60) 및 운전자상태측정부(70)에 전송하고, 이와 같은 상태에서 운전자가 차량형태부(40)의 주행조작부를 조작하여 모의주행시험을 수행한다(단계 S15).

이와 같이 모의주행시험을 수행하는 경우에, 차량형태부(40)에 설치된 주행조작부가 운전자의 가속페달조작, 브레이크페달조작, 조향핸들조작 및 변속기조작에 따라 발생하는 주행 조작 정보를 모의주행정보수집부(60)에 인가하고, 해당 주행조작정보를 모의주행정보수집부(60)의 수집부(65)에 의해 수집하여 프로세서(61)에 제공하고, 프로세서(61)로 하여금 해당 주행조작정보에 의거하여 모의주행속도정보 및 엔진회전수 정보를 포함하는 주행상태정보를 산출하여서 주행상태 표시부(63)를 통해 표시하여 운전자에게 알려주게 함과 아울러 해당 주행상태 정보를 영상시스템(10), 음향시스템(20), 운동시스템(30) 및 시뮬레이션 관리부(90)에 전송하며, 이에 영상시스템(10)의 제어부(11)는 정보저장부(13)에 저장되어 있는 도 로환경정보를 영상생성부(15)에 입력하여 도로환경 영상생성부(15)에 의해 해당 도로환경을 반영하여 모의주행하는 도로환경의 영상을 생성케 함과 아울러 모의주행시험시에 모의주행정보수집부(60)로부터 전송되는 차량주행상태정보에 의거하여 주행속도를 파악하고 해당 파악된 주행속도를 도로환경 영상생성부(15)에 전송함으로써 영상생성부(15)로 하여금 주행속도에 대응하여 모의주행하는 도로환경의 영상을 스크린(17)에 출력하여 운전자에게 모의 주행하는 도로의 영상을 제공케 한다.

또한, 모의주행시험을 진행하는 경우에, 음향시스템(20)은 모의주행정보수집부(60)로부터 전송되는 주행상태정보와 영상시스템(10)으로부터 전송되는 주행도로 환경정보에 의거하여 모의주행에 따른 음향을 생성하여 운전자에게 제공한다. 그리고, 운동시스템(30)은 모의주행정보수집부(60)로부터의 차량주행상태정보와 영상시스템(10)으로부터의 노면상태정보에 의거하여 운동플랫폼 구동부(35)와 4축 가진기(37)를 구동시켜서 운전자에게 차량 조향 및 진동을 느끼게 한다. 아울러, 모의주행 시험을 진행하는 경우에, 운전자상태측정부(70)는 차량형태부(40)로부터 인가되는 주행조작정보에 의거하여 차량주행을 기록함과 아울러 운전자의 안구운동, 뇌파, 심전도, 피부전기저항 등의 생체신호를 측정하여 해당 측정정보를 수집하여 저장한다.

이와 같이 운전자가 차량 형태부(40)의 주행 조작부를 조작하여 모의주행을 진행하는 중에 모의주행정보수집부(60)에 의해 산출되는 모의주행차량의 속도정보 및 엔진회전수 정보를 포함하는 차량주행상태정보는 시뮬레이션 관리부(90)에 전송되어 수집된다(단계 S17).

그리고, 시뮬레이션 관리부(90)는 모의주행정보수집부(60)로부터 전송받아서 수집한 차량주행상태정보를 분석하여 가상 도로에서의 모의주행에 따른 연비 및 경제속도 등을 산출하고(단계 S19), 해당 산출된 정보들을 자체의 데이터베이스에 저장하여서 해당 정보를 다양하게 활용케 한다(단계 S21).

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 도로주행시뮬레이터는 건설되는 스마트하이웨이의 도로에 대한 차량운행을 모의시험하되 설정된 가상의 도로 환경에서 운전자로 하여금 모의주행케 하여서 해당 도로에서 적은 연료 소모로 경제성 있게 도로 주행 가능한지의 여부를 모의시험함으로써, 경제성 있는 차량운행이 가능한 도로의 설계에 큰 도움을 줄 수 있다. 또한, 본 발명의 경제 주행 시뮬레이터는 도로에서 차량 운행하는 운전자의 교육용으로도 유용하게 사용할 수 있을 것이다.

본 발명은 상술한 설명에 한정되는 것은 아니고, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명을 여러 가지 형태로 변경 실시할 수 있을 것이며, 이와 같은 변경 실시는 본 발명의 기술적인 범위에 속한다 할 것이다.

본 발명은 도로의 설계 및 개발에 관련하여 유용하게 적용할 수 있다. 본 발명에 의하면, 도로설계시에 도로를 주행하는 차량에 대한 운행을 모의시험하되 설정된 가상의 도로환경에서 차량과 운전자간의 상호작용하는 인간공학적 설계요소 산출과, 도로기하구조특성별, 교통상황에 따른 연료소모율을 효과적이고 경제성있는 주행속도정보를 제공함으로써 재현성, 안전성, 경제성, 이동성 등의 다양한 상황과 인식에 따른 운전행위분석, 도로설계와 사전 검증에 활용하게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 경제 주행 시뮬레이터를 도시한 도.

도 2는 본 발명에서의 영상시스템을 도시한 도.

도 3은 본 발명에서의 음향시스템을 도시한 도.

도 4는 본 발명에서의 운동시스템을 도시한 도.

도 5는 본 발명에서의 모의주행정보수집부를 도시한 도.

도 6은 본 발명에서의 운전자상태측정부를 도시한 도.

도 7은 본 발명에서의 영상시스템에서 제공하는 영상의 일 예를 도시한 도.

도 8은 본 발명에서의 운동플랫폼 구동부를 도시한 도.

도 9는 본 발명에서의 4축 가진기를 도시한 도.

도 10은 본 발명에 따른 경제 주행 시뮬레이터의 운용을 설명하기 위한 도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10; 영상시스템 20; 음향시스템

30; 운동시스템 40; 차량형태부

60; 모의주행정보수집부 70; 운전자상태측정부

80; 정보서버 90; 시뮬레이션 관리부

Claims (8)

1. 모의주행시험을 하는 경우에 운전자에 의한 주행조작부의 조작에 의해 생성되는 주행조작정보를 출력하는 차량형태부와;

   상기 주행조작정보를 수집하여 산출한 차량주행상태정보를 전송하는 모의주행정보수집부와;

   도로환경정보를 저장하고, 모의주행시험시에 도로환경정보와 상기 차량모의 주행부로부터 수신된 차량주행상태정보를 반영하여 생성한 모의주행 중인 도로환경의 영상을 상기 운전자에게 제공하는 영상시스템과;

   상기 모의주행정보수집부로부터의 주행상태정보와 상기 영상시스템으로부터의 도로 환경 정보에 의거하여 주행에 따른 음향을 생성하여 상기 운전자에게 제공하는 음향시스템과;

   상기 모의주행시험시에 상기 모의주행정보수집부로부터의 차량주행상태정보와 상기 영상시스템으로부터의 노면상태정보에 의거하여 상기 차량형태부를 운동시켜서 운전자에게 차량 조향 및 진동을 느끼게 하는 운동시스템과;

   상기 주행조작정보에 의거하여 차량주행을 기록함과 아울러 상기 운전자의 안구운동, 뇌파, 심전도, 피부전기저항 등의 생체신호를 측정하고 해당 측정정보를 수집하여 저장하는 운전자상태측정부와;

   상기 모의 주행을 위한 도로 주행 시나리오에 따른 도로환경정보를 저장하고 정보 전송 지시에 따라 도로환경정보를 상기 영상시스템에 전송하는 정보서버와;

   상기 정보서버에 정보 전송을 지시하고 상기 모의주행정보수집부로부터 전송되는 경제 주행상태정보를 수신 저장하고, 상기 주행상태정보를 분석하여 도로에서의 주행속도에 따른 연비를 산출하는 하는 시뮬레이션 관리부를 포함하며;

   상기 주행정보수집부는,

   상기 차량형태부에 설치되어 있는 주행 조작부로부터 인가되는 주행조작정보를 수집하는 수집부와;

   인가받은 주행상태정보에 의거하여 차량주행상태를 표시하여 상기 운전자에게 알려주는 주행상태 표시부와;

   상기 수집부에 의해 수집되는 주행조작정보를 수신하여 상기 주행상태정보를 산출하여서 상기 주행상태 표시부에 출력함과 아울러 상기 영상시스템, 음향시스템, 운동시스템 및 시뮬레이션 관리부에 전송하는 프로세서를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 경제 주행 시뮬레이터.
2. 제1항에 있어서,

   상기 경제 주행상태정보는 주행속도 및 엔진회전수, 에너지소모량, 차두간격을 포함하는 것을 특징으로 하는 경제 주행 시뮬레이터.
3. 제1항에 있어서,

   상기 영상시스템은,

   도로환경정보를 저장하는 도로환경 정보저장부와;

   주행시험시에 도로환경정보와 주행속도를 반영하여 주행하는 도로의 영상을 생성하는 도로환경 영상생성부와;

   상기 도로환경 영상생성부로부터 출력되는 영상을 상기 주행 운전자에게 제공하는 스크린과;

   상기 정보서버로부터 전송되는 도로환경 정보를 수신하여 상기 도로환경 정보저장부에 저장하고, 상기 주행 시험시에 상기 도로환경 정보저장부의 도로환경정 보를 상기 도로환경 영상생성부에 전달함과 아울러 상기 모의주행정보수집부로부터 전송되는 주행상태정보에 의거하여 상기 주행속도를 파악하여서 상기 도로환경 영상생성부에 전달하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 경제 주행 시뮬레이터.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,

   상기 운동시스템은,

   상기 차량형태부를 탑재하는 운동플랫폼과;

   구동 제어 정보를 저장하는 저장부와;

   상기 운동플랫폼을 구동하여 움직이는 운동플랫폼 구동부와;

   상기 차량형태부의 바퀴 구동용 4축을 운동시키는 4축 가진기와;

   상기 주행정보수집부로부터의 주행상태정보와 상기 영상시스템으로부터의 노면상태정보에 의거하여 상기 저장부로부터 상응하는 구동제어정보를 인출하여서 해당 구동제어정보에 상응하게 상기 운동플랫폼 구동부와 4축 가진기를 구동하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 경제 주행 시뮬레이터.
6. 제1항에 있어서,

   상기 음향시스템은,

   주행음향정보를 저장하는 주행음향정보 저장부와;

   인가되는 주행음향정보에 의거하여 주행음향을 생성하는 음향생성부와;

   상기 음향생성부에 의해 생성된 주행음향을 청각적으로 확인할 수 있도록 출력하는 스피커와;

   상기 모의주행정보수집부로부터의 주행상태정보와 상기 영상시스템으로부터의 주행도로환경정보에 의거하여 상기 주행음향정보 저장부로부터 주행음향정보를 인출하여 상기 음향생성부에 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 경제 주행 시뮬레이터.
7. 제1항에 있어서,

   상기 운전자상태측정부는,

   상기 차량형태부에 설치되어 있는 주행조작부로부터 전송되는 주행조작정보에 의거하여 주행정보를 기록하는 주행기록부와;

   상기 운전자의 안면부에 부착되는 센서로부터 인가되는 안구운동측정기에 의하여 운전자의 안구 운동을 측정하는 안구운동측정부와;

   상기 운전자의 두뇌부에 부착되는 센서로부터 인가되는 뇌파측정기에 의하여 운전자의 뇌파를 측정하는 뇌파 측정부와;

   상기 운전자의 상체에 부착되는 센서로부터 인가되는 심전도계에 의하여 운전자의 심전도를 측정하는 심전도측정부와;

   상기 운전자의 피부에 부착되는 센서로부터 인가되는 피부전기저항측정기에 의거하여 운전자의 피부 전기 저항을 측정하는 피부전기저항측정부와;

   상기 주행기록부, 안구운동측정부, 뇌파측정부, 심전도측정부 및 피부전기저항측정부에 의해 측정되는 측정정보를 수집하여 저장부에 저장하는 정보수집부를 포함하는 것을 특징으로 하는 경제 주행 시뮬레이터.
8. 제1항에 있어서,

   상기 정보서버는 상기 영상시스템에 도로환경정보를 전송하는 경우에 상기 시뮬레이션 관리부로부터 도로기하구조정보, 교통상황정보 및 기후환경정보를 제공받아서 해당 정보를 반영한 관련 도로환경정보를 상기 영상시스템에 전송하는 것을 특징으로 하는 경제 주행 시뮬레이터.

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