KR100993316B1 - 지능형 교통 시스템을 위한 ｇｐｓ 및 ｅｔｃｓ 통합 모듈 - Google Patents

지능형 교통 시스템을 위한 ｇｐｓ 및 ｅｔｃｓ 통합 모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 지능형 교통 시스템을 위한 GPS 및 ETCS 통합 모듈은, 제 1 인쇄회로기판 상에 통합 형성된 GPS(global positioning system) 안테나부와 ETCS(electronic toll collection system) 안테나부로 이루어진 통합 안테나 모듈; 상기 제 1 인쇄회로기판 하면의 제 2 인쇄회로기판 상에 형성된 안테나 그라운드 모듈; 상기 제 2 인쇄회로기판의 하면에 위치하는 제 3 인쇄회로기판에 통합 형성된 GPS 회로부, ETCS 회로부, 및 공통 회로부로 이루어진 통합 회로 모듈; 상기 통합 회로 모듈에 연결된 인터페이스 케이블;을 포함할 수 있다.
지능형 교통 시스템, GPS, ETCS, 인쇄회로기판, 인터페이스 케이블

Description

지능형 교통 시스템을 위한 ＧＰＳ 및 ＥＴＣＳ 통합 모듈{GPS and ETCS Integration Module for Intelligence Transport System}
본 발명은 지능형 교통 시스템(Intelligence Transport System; ITS)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지능형 교통 시스템을 위한 GPS 및 ETCS 통합 모듈에 관한 것이다.
현재 지능형 교통 시스템과 관련하여 여러 가지 시스템 및 장치들이 개발되어 적용되고 있다. 예를 들면, 차량용 GPS(Global Positioning Syetem)나 네비게이션(Navigation) 장치를 이용하여 이미 저장된 도로 상황(공사구간, 위험구간, 속도 감시구간 등)에 대한 정보를 받고 있으며, T-DMB를 이용하여 실시간 도로정보 서비스를 제공 받기도 한다. 또한, 고속도로 진/출입구에서는 하이패스(Hi-Pass)라는 ETCS(Electronic Toll Collection System) 장치를 이용하여 톨케이트에서 발생하는 병목현상을 해소하고 있다.
보통 차량에는 GPS 모듈이 내장된 내비게이션 세트와 톨게이트 전자 지불 시스템을 위한 ETCS 장치인 하이패스 단말기가 각각 설치되어 사용되고 있다. ETCS 장치인 하이패스 단말기는 RFID(Radio Frequency Identification) 방식으로, 평소 에는 슬립모드(Sleep mode)로 있다가 하이패스 구간에 진입하면서 톨게이트의 도로변이나 센싱 구간에 설치된 RSE(Road Side Equipment)의 접근 안테나(Approach Antenna)의 신호를 감지하여 시스템을 웨이크-업(wake-up) 시켜 대기모드(Stand-by mode)로 전환시키고, RSE의 메인 안테나를 지나면서 톨 정보를 교환하게 된다. 또한, 정해진 순서의 작업을 마친후 다시 슬립모드로 전환된다.
그러나, 슬립모드의 하이패스 단말기가 RSE의 접근 안테나로부터의 웨이크-업 신호를 놓치거나 시스템이 부팅되는 시간이 지연과 차량의 이동속도(60 Km/h)에 의해 톨 정보를 교환하지 못하고 에러가 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 기존의 GPS 모듈이 내장된 내비게이션 세트와 ETCS 장치를 하나의 단말기에 통합할 수 있는 지능형 교통 시스템을 위한 GPS 및 ETCS 통합 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 지능형 교통 시스템을 위한 GPS 및 ETCS 통합 모듈은, 제 1 인쇄회로기판 상에 통합 형성된 GPS(global positioning system) 안테나부와 ETCS(electronic toll collection system) 안테나부로 이루어진 통합 안테나 모듈; 상기 제 1 인쇄회로기판 하면의 제 2 인쇄회로기판 상에 형성된 안테나 그라운드 모듈; 상기 제 2 인쇄회로기판의 하면에 위치하는 제 3 인쇄회로기판에 통합 형성된 GPS 회로부, ETCS 회로부, 및 공통 회로부로 이루어진 통합 회로 모듈; 상기 통합 회로 모듈에 연결된 인터페이스 케이블;을 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제 1 인쇄회로기판, 제 2 인쇄회로기판, 및 제 3 인쇄회로기판은 비아을 통하여 서로 연결된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 통합 안테나 모듈과 안테나 그라운드 모듈 사이는 일정한 간격을 유지하도록 이격되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 통합 안테나 모듈과 안테나 그라운드 모듈 사이에는 일정한 간격을 유지하도록 스페이서가 삽입되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 통합 안테나 모듈의 GPS 안테나부는 루프 형태로 형 성되고, 상기 통합 안테나 모듈의 ETCS 안테나부는 패치 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 통합 회로 모듈의 GPS 회로부는, 상기 GPS 안테나부에 연결된 저잡음 신호 증폭기; 상기 저잡음 신호 증폭기에 연결된 필터; 상기 필터에 연결된 RF 복조기; 상기 RF 복조기에 연결된 범용 GPS 신호 처리기;를 포함하고, 상기 통합 회로 모듈의 ETCS 회로부는, 상기 ETCS 안테나부에 연결된 RFID; 상기 RFID의 동작을 제어하고 ETCS 신호를 처리하는 ETCS 제어기;를 포함하며, 상기 통합 회로 모듈의 공통 회로부는, 상기 범용 GPS 신호 처리기와 상기 ETCS 제어기 사이에 연결되어 GPS 정보 및 ETCS 과금정보를 저장하는 공통 메모리; 상기 범용 GPS 신호 처리기 및 상기 ETCS 제어기와 각각 연결된 I/O부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 통합 회로 모듈의 GPS 회로부는, 상기 범용 GPS 신호 처리기에 연결되어 상기 범용 GPS 신호 처리기 내부 신호 동기용 기준 주파수를 발생하는 주파수 발생기; 상기 범용 GPS 신호 처리기에 연결되어 데이터 백-업 전원을 제공하는 배터리;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 통합 회로 모듈의 ETCS 회로부는, 상기 ETCS 제어기의 내부 신호 동기용 기준 주파수를 발생하는 주파수 발생기; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 ETCS 장치인 하이패스 단말기에서 대기모드 전환시 시스템 의 부팅시간 지연과 차량의 이동속도에 의한 에러를 방지할 수 있고, GPS 모듈이 내장된 네비게이션 세트와 ETCS 장치를 통합함으로써 각각의 단말기를 설치할 때보다 소형화 및 슬림화할 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면에 도시된 본 발명의 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이 밖에도 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명에 따른 지능형 교통 시스템을 위한 GPS 및 ETCS 통합 모듈의 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 지능형 교통 시스템을 위한 GPS 및 ETCS 통합 모듈 중 통합 안테나 모듈을 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 지능형 교통 시스템을 위한 GPS 및 ETCS 통합 모듈을 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 지능형 교통 시스템을 위한 GPS 및 ETCS 통합 모듈 중 통합 회로 모듈을 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참고하면, 본 발명에 따른 지능형 교통 시스템을 위한 GPS 및 ETCS 통합 모듈은 통합 안테나 모듈(11), 안테나 그라운드 모듈(12), 통합 회로 모듈(13), 및 인터페이스 케이블(14)을 포함할 수 있다.
통합 안테나 모듈(11)은 제 1 인쇄회로기판 상에 통합 형성된 GPS 안테나부(21)와 ETCS 안테나부(22)로 이루어질 수 있다.
또한, GPS 안테나부(21)는 제 1 인쇄회로기판 상에 루프 형태로 형성되고, ETCS 안테나부(22)는 제 1 인쇄회로기판 상에 패치 형태로 형성될 수 있다.
일반적으로 GPS 모듈은 1.5 GHz를 사용하고 ETCS 모듈은 5.8 GHz를 사용하므로 별도의 안테나를 구성해야 하며, 하나는 루프 형태로 다른 하나는 패치 형태로 구성시 동일 공간 상에 구성이 가능하다.
안테나 그라운드 모듈(12)은 상기 제 1 인쇄회로기판 하면의 제 2 인쇄회로기판 상에 형성될 수 있다. 안테나 그라운드 모듈(12)은 상기 통합 안테나 모듈(11)의 성능을 향상시키기 위한 반사판으로 RF 신호를 반사시키는 역할을 한다.
또한, 상기 통합 안테나 모듈(11)과 안테나 그라운드 모듈(12) 사이는 효율 향상을 위해 일정한 간격을 유지하도록 이격되어 있는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 통합 안테나 모듈(11)과 안테나 그라운드 모듈(12) 사이에 일정한 간격을 유지하도록 스페이서가 삽입될 수도 있다.
통합 회로 모듈(13)은 상기 제 2 인쇄회로기판의 하면에 위치하는 제 3 인쇄회로기판에 통합 형성된 GPS 회로부, ETCS 회로부, 및 공통 회로부로 이루어질 수 있다.
상기 통합 회로 모듈(13)의 GPS 회로부는 저잡음 신호 증폭기(131), 필터(132), RF 복조기(133), 범용 GPS 신호 처리기(134)를 포함할 수 있다.
상기 저잡음 신호 증폭기(131)는 상기 상기 GPS 안테나부(21)에 연결된다. 상기 필터(132)는 상기 저잡음 신호 증폭기(131)에 연결되고, 불필요한 주파수 성분과 위상 성분을 제거하여 신호 감도를 향상시키는 일종의 대역 통과 필터로, 쏘우 필터(saw filter)가 사용될 수 있다. 상기 RF 복조기(133)는 상기 필터(132)에 연결되고, 수신된 고주파 신호를 복조하여 GPS 데이터 신호를 분리한다. 범용 GPS 신호 처리기(134)는 상기 RF 복조기(133)에 연결된다.
또한, 상기 통합 회로 모듈(13)의 GPS 회로부는 상기 범용 GPS 신호 처리기(134)에 연결되어 상기 범용 GPS 신호 처리기(134)의 내부 신호 동기용 기준 주파수를 발생하는 주파수 발생기(139)와 상기 범용 GPS 신호 처리기(134)에 연결되어 데이터 백-업 전원을 제공하는 배터리(140)를 더 포함할 수 있다.
상기 통합 회로 모듈(13)의 ETCS 회로부는 상기 ETCS 안테나부(22)에 연결된 RFID(135)와 상기 RFID(135)에 연결되어 상기 RFID(135)의 동작을 제어하고 ETCS 신호를 처리하는 ETCS 제어기(136)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 통합 회로 모듈(13)의 ETCS 회로부는 상기 ETCS 제어기(136)의 내부 신호 동기용 기준 주파수를 발생하는 주파수 발생기(141)를 더 포함할 수 있다.
상기 통합 회로 모듈(13)의 공통 회로부는 상기 범용 GPS 신호 처리기(134)와 상기 ETCS 제어기(136) 사이에 연결되어 GPS 정보 및 ETCS 과금정보를 저장하는 공통 메모리(137)와 상기 범용 GPS 신호 처리기(134) 및 상기 ETCS 제어기(136)와 각각 연결된 I/O부(138)를 포함할 수 있다.
인터페이스 케이블(14)은 통합 회로 모듈(13)에 연결되어 본 발명에 따른 지능형 교통 시스템을 위한 GPS 및 ETCS 통합 모듈을 네비게이션 등에 접속할 수 있게 하는 역할을 한다.
또한, 상기 제 1 인쇄회로기판, 제 2 인쇄회로기판, 및 제 3 인쇄회로기판은 비아를 통하여 서로 연결되어 있다.
본 발명에 따른 지능형 교통 시스템을 위한 GPS 및 ETCS 통합 모듈을 이용하여 GPS 모듈이 내장된 내비게이션 세트와 ETCS 장치를 통합한 단말기의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
평상시 도로 주행 중에는 GPS 안테나부(21)와 GPS 회로부를 통하여 GPS 신호를 수신하여 네비게이션에 제공한다. 이 때, 네비게이션에서는 맵 정보에 GPS 위치 정보를 맵핑하여 각종 운행 정보를 제공한다. 도로 주행 중 톨 과금 구간에 진입 예정시, 네비게이션은 일정 거리전(예를 들면, 약 100 미터~200 미터 전)에서 GPS 신호 수신을 중단하고, ETCS 안테나부(22)와 ETCS 회로부를 슬립모드에서 대기모드로 전환시킨다. 톨 과금 구간에서는 ETCS 회로부의 RFID(135)를 통해 정상적인 과금 정보를 교환한다. 톨 과금이 완료된 후 완료 정보를 네비게이션에 전송하고 네비게이션은 ETCS 안테나부(22)와 ETCS 회로부를 슬립모드로 전환시키며 GPS 안테나부(21)와 GPS 회로부를 통하여 GPS 신호를 수신한다.
네비게이션에서 터널 등을 통과할 때 일정 구간동안 GPS 신호의 수신이 중단되어도 소프트웨어적으로 보완하듯이 톨 과금 구간 통과시 GPS 신호의 수신을 자체적 중단할 수 있는 것이다.
상기와 같이 네비게이션의 맵 정보에는 도로망의 정보가 주기적으로 업데이트되어 저장되어 있으며, 차량 운행 중 이러한 정보는 네비게이션의 디스플레이부에 표시된다. 이러한 데이터를 이용하여 네비게이션에서 정해진 톨 과금 구간 진입시 GPS 신호의 수신을 정지시키고, ETCS 안테나부(22)와 ETCS 회로부를 작동시킬 수 있다. 따라서, ETCS 장치인 하이패스 단말기의 부팅 지연 등으로 발생할 수 있는 에러를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 지능형 교통 시스템을 위한 GPS 및 ETCS 통합 모듈은 하이패스 단말기와 같이 RFID 방식을 사용하는 런던, 파리와 같은 유럽의 대도시에서 시행 예정인 혼잡 통행료 징수 시스템에도 적용할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 지능형 교통 시스템을 위한 GPS 및 ETCS 통합 모듈의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 지능형 교통 시스템을 위한 GPS 및 ETCS 통합 모듈 중 통합 안테나 모듈을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 지능형 교통 시스템을 위한 GPS 및 ETCS 통합 모듈을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 지능형 교통 시스템을 위한 GPS 및 ETCS 통합 모듈 중 통합 회로 모듈을 나타내는 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
11: 통합 안테나 모듈 12: 안테나 그라운드 모듈
13: 통합 회로 모듈 14: 인터페이스 케이블
21: GPS 안테나부 22: ETCS 안테나부

Claims (8)

  1. 제 1 인쇄회로기판 상에 통합 형성된 GPS(global positioning system) 안테나부와 ETCS(electronic toll collection system) 안테나부로 이루어진 통합 안테나 모듈;
    상기 제 1 인쇄회로기판 하면의 제 2 인쇄회로기판 상에 형성된 안테나 그라운드 모듈;
    상기 제 2 인쇄회로기판의 하면에 위치하는 제 3 인쇄회로기판에 통합 형성된 GPS 회로부, ETCS 회로부, 및 공통 회로부로 이루어진 통합 회로 모듈;
    상기 통합 회로 모듈에 연결된 인터페이스 케이블;을 포함하며,
    상기 통합 회로 모듈의 GPS 회로부는,
    상기 GPS 안테나부에 연결된 저잡음 신호 증폭기;
    상기 저잡음 신호 증폭기에 연결된 필터;
    상기 필터에 연결된 RF 복조기;
    상기 RF 복조기에 연결된 범용 GPS 신호 처리기;를
    포함하고,
    상기 통합 회로 모듈의 ETCS 회로부는,
    상기 ETCS 안테나부에 연결된 RFID;
    상기 RFID의 동작을 제어하고 ETCS 신호를 처리하는 ETCS 제어기;를
    포함하며,
    상기 통합 회로 모듈의 공통 회로부는,
    상기 범용 GPS 신호 처리기와 상기 ETCS 제어기 사이에 연결되어 GPS 정보 및 ETCS 과금정보를 저장하는 공통 메모리;
    상기 범용 GPS 신호 처리기 및 상기 ETCS 제어기와 각각 연결된 I/O부;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 교통 시스템을 위한 GPS 및 ETCS 통합 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 인쇄회로기판, 제 2 인쇄회로기판, 및 제 3 인쇄회로기판은 비아을 통하여 서로 연결된 것을 특징으로 하는 지능형 교통 시스템을 위한 GPS 및 ETCS 통합 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 통합 안테나 모듈과 안테나 그라운드 모듈 사이는 일정한 간격을 유지하도록 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 지능형 교통 시스템을 위한 GPS 및 ETCS 통합 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 통합 안테나 모듈과 안테나 그라운드 모듈 사이에는 일정한 간격을 유지하도록 스페이서가 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 지능형 교통 시스템을 위한 GPS 및 ETCS 통합 모듈.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 통합 안테나 모듈의 GPS 안테나부는 루프 형태로 형성되고, 상기 통합 안테나 모듈의 ETCS 안테나부는 패치 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 지능형 교통 시스템을 위한 GPS 및 ETCS 통합 모듈.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 통합 회로 모듈의 GPS 회로부는,
    상기 범용 GPS 신호 처리기에 연결되어 상기 범용 GPS 신호 처리기 내부 신호 동기용 기준 주파수를 발생하는 주파수 발생기;
    상기 범용 GPS 신호 처리기에 연결되어 데이터 백-업 전원을 제공하는 배터리;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 교통 시스템을 위한 GPS 및 ETCS 통합 모듈.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 통합 회로 모듈의 ETCS 회로부는,
    상기 ETCS 제어기의 내부 신호 동기용 기준 주파수를 발생하는 주파수 발생기; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 교통 시스템을 위한 GPS 및 ETCS 통합 모듈.
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