KR101036745B1 - 신호등의 예상 점등시간을 제공하는 교통정보시스템 - Google Patents

Abstract

신호등의 점등되는 예정시간을 차량 운전자에게 미리 알려 교차로에서 계속 주행하여 통과를 할지 정지하여 다음 신호를 기다릴지를 결정할 수 있게 지원하는 교통정보시스템에 관한 것으로서, 신호등의 점등을 제어하는 점등신호를 신호등에 출력하는 교통신호기; 상기 교통신호기로부터 신호등의 예정 점등신호를 수신하여 지도상 현시정보로 변환하고, 상기 지도상 현시정보를 다중 전송하는 기지국; 상기 지도상 현시정보를 수신하여 차량의 주행방향으로 표시되는 신호등의 예정 점등정보를 표시하는 차량단말을 포함하는 구성을 마련한다.

상기와 같은 교통정보시스템에 의해, 교통신호기의 점등신호를 지도상의 현시정보로 구성하여 각 기지국이 차량단말로 다중 전송함으로써, 교차로에서의 신호등 점등 예정시간을 다른 교차로에서의 신호와 혼동없이 정확하게 전달하고 빠른 시간내에 실시간으로 전송할 수 있다.

신호등, 교차로, 기지국, 교통신호기, 현시, 점등

Description

신호등의 예상 점등시간을 제공하는 교통정보시스템 {A traffic information system providing forecasted traffic signal time}

본 발명은 신호등의 점등 예정시간을 차량 운전자에게 미리 제공하여, 교차로에서 계속 주행하여 통과를 할 것인지 정지하여 다음 신호를 기다릴 것인지 여부를 결정할 수 있게 지원하는 교통정보시스템에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 교통신호기에서 출력하는 신호등의 예정 점등신호를 수신하여 지도상 현시정보로 변환하여 각 차량단말에 다중 전송하고, 각 차량단말은 차량의 주행방향에 따라 신호등의 예정 점등정보를 표시하는 교통정보시스템에 관한 것이다.

일반적으로 교통정보시스템은 도시 내의 가로구간으로부터 교통정보 등을 수집하고 가공하여 배포하는 도시지역 교통정보체계를 말한다. 교통정보에 대한 운전자의 요구가 증대하면서 교통정보의 제공은 교통시설의 효율적인 운영 및 교통수요 분산 등 교통수단 및 교통체계의 효율적인 관리 및 운영뿐만 아니라 교통수요관리 측면에서도 중요하다.

교통정보서비스는 운전자에게 교통소통정보나 교통관련지식을 사전에 이용할 수 있도록 하여 안전운전을 유도한다. 즉, 교통정보서비스는 운전자에게 도로정체상황, 공사, 사고 및 통제 등의 정보를 제공하여 교통상황에 따라 우회도로를 선택할 수 있도록 한다. 이를 통해, 교통정보서비스는 교통량 분산 효과에 따른 교통소통 증진과 최적경로 선택에 의한 여행시간 감소 및 사고 등 위험상황의 사전숙지에 따른 사고예방 등으로 직간접 손실비용을 최소화할 수 있다.

그러나 현재 제공되는 교통정보는 일부 제한된 지역에 설치된 검지기, CCTV 등을 통해 수집됨으로써 분석 및 입력 등의 절차로 다소 시간이 지난 뒤 제공하고 있어 모든 시민의 교통정보 요구를 충족시켜 줄 수 없을 뿐만 아니라, 교통 안전관리, 재해, 재난 등 돌발상황 관리에 활용하기에 미흡한 면이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하고자, 도로에 대한 교통정보를 실시간 제공하는 교통정보시스템이 제시되고 있다. 상기 교통정보시스템은 차량단말 - 기지국 - 센터장치로 구성된다. 차량단말과 기지국은 무선으로 연결되어, 차량에 탑재된 차량단말이 고속으로 이동하여도 기지국과 통신할 수 있는 구성을 갖는다.

특히, 상기 교통정보시스템은 각 교차로(또는 신호등이 설치된 지점)에 설치된 교통신호기로부터 신호등의 점등신호에 대한 정보를 가져와서 각 차량단말에게 미리 신호등의 예상 점등시간을 제공해줄 수 있다. 이를 통해, 운전자는 교차로에서 계속 주행하여 교차로를 통과할 것인지 정지하여 다음 통과신호 때까지 대기할 것인지를 사전에 정할 수 있다. 이러한 지원기능은 운전자에게 교차로 통과 가능여 부를 사전에 인지시킴으로써, 교차로에서 자주 발생할 수 있는 교통사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.

신호등의 점등신호를 예보하는 종래의 기술을 살펴보기 전에 신호등의 신호체계에 대하여 먼저 설명한다.

도 1에는 차량의 직진과 좌회전에 대한 이동류만이 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 차량은 직진(M1, M3, M5, M7) 또는 좌회전(M2, M4, M6, M8) 방향으로 진행한다.

이때, 도 1의 M1 내지 M8을 이동류라 하고, 차량이 교차로에서 신호등에 의해 주행할 수 있는 방향을 가리킨다. 이동류 M1은 신호등 S1의 직진 신호등, 즉, 녹색신호등을 온(on)한다. 즉, 이동류 M1인 경우, 도로 R1에서 교차로로 진입하는 차량에서 보이는 신호등 S1의 녹색신호등이 온(on)되어, 상기 차량이 직진할 수 있다. 이동류 M2는 신호등 S1의 좌회전 신호등(또는 화살표 신호등)을 온(on)시킨다. 이동류 M3은 신호등 S2의 녹색신호등, M4는 신호등 S2의 화살표 신호등, M5는 신호등 S3의 녹색신호등 등을 온(on)시킨다.

도 1에 도시된 바와 같은 4지 교차로에서의 종래의 신호 제어 방법으로서, 도 2a에 도시된 단일 고리 기반 현시 구현 체계 또는 도 2b에 도시된 이중 고리 기반 현시 구현 체계가 이용되었다.

도 2a에 도시된 단일 고리 기반 현시 구현 체계는 하나의 고정된 현시 조합을 이용하여 구현되며 다른 현시 조합의 표출이 필요한 경우에는 현시 조합 구성의 설정 변경이 요구된다. 단일 고리 기반 현시 구현 체계는 두 개 이상의 방향별 움직임을 하나의 현시에서 진행 허용될 수 있고, 이러한 현시들의 조합으로 한 주기 내 방향별 움직임의 통행이 정리된다. 현시운영 개수에 따라 두 개일 경우 2현시 운영, 세 개일 경우 3현시 운영이라고 칭한다. 단일 고리 기반 현시 조합 체계는 현시 1(81)부터 현시 5(85)까지 순차적으로 시간의 흐름에 따라 진행되며, 마지막 현시 5(81) 종료 후 다시 현시 1(85)로 진행된다.

그러나 종래의 단일 고리 기반 현시 구현 체계는 현시 전환 시간 동안에 중첩(overlap) 현시를 자유롭게 표출함에 제약이 있다.

도 2b에 도시된 이중 고리 기반 현시 구현 체계는 전체 8개의 현시로 구성되며 하나의 현시에는 하나의 보호 진행 방향별 움직임이 할당된다. 도 2b에서 위의 고리를 고리 A라고 하고, 아래의 고리를 고리 B라고 칭한다.

이중 고리 기반 현시 구현 체계에서 고리 A의 현시 A1(91), 현시 A2(92), 현시 A3(93), 현시 A4(94)의 현시 길이 합과, 고리 B의 현시 B1(95), 현시 B2(96), 현시 B3(97), 현시 B4(98)의 현시 길이 합이 모두 주기길이와 동일한 이중 고리(Dual Ring)의 구조를 가진다.

이들 8개의 현시는 서로 진행에 상충하는 직진과 좌회전 방향별 움직임을 쌍으로 하는 4개의 동반 현시군으로 조합된다. 이러한 동반 현시의 사용으로 해당 상충 방향별 움직임이 동시에 허용되지 않는다. 이러한 4개 동반 현시들 사이에서 보호진행 방향별 움직임의 교환 배정(swapping)이 가능하며 이러한 교환 배정을 통하여 선좌회전 또는 후좌회전 등의 다양한 현시 조합이 구현될 수 있다.

현시 A1(91), 현시 A2(92)와 현시 A3(93), 현시 A4(94) 사이, 그리고 현시 B1(95), 현시 B2(96)와 현시 B3(97), 현시 B4(98) 사이에는 현시 전환벽(Barrier)을 두어 동서와 남북 접근로에서 방향별 움직임간의 상충을 배제한다. 이중 고리 기반 현시 조합 체계는 현시 A1(91) 및 현시 B1(95), 현시 A2(92) 및 현시 B2(96), 현시 A3(93) 및 현시 B3(97) 등의 순으로 진행되며, 현시 A4(94) 및 현시 B4(98)가 종료된 후 다시 현시 A1(91) 및 현시 B1(95)로 진행된다.

상기와 같이 교통신호기는 일련의 현시들이 주기적으로 순환 반복하여 각 현시에 해당하는 점등신호를 신호등에 출력한다.

따라서 신호등의 점등신호를 각 차량단말로 예보하기 위해서, 상기와 같은 교통신호기의 제어신호를 해석하여 각 차량에 맞도록 제공해주어야 한다.

한편, 신호등의 점등신호를 예보하는 기술의 일례가 [대한민국 공개특허 제2005-0109105호(2005.11.17 공개), "교통 신호등 동작 예보 장치 및 방법"](이하 선행기술 1)에 개시되고 있다.

상기 선행기술 1은 교통신호등에 설치되어 교통 신호등의 신호 변화와 동시에 다음 신호의 변화 시간을 무선으로 송신하는 교통 신호 변화 송신부, 차량의 엔진 회전 여부를 감지하여 해당하는 신호를 출력하는 엔진 동작 감지 센서, 차량의 속도를 검출하여 해당하는 신호를 출력하는 속도 센서, 상기 교통 신호 변화 송신부에서 송신된 신호를 수신하여 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 수신부, 상기 수신부에서 출력되는 신호를 이용하여 다음 신호까지의 남은 시간을 계산하고 계산 된 값에 해당하는 신호를 출력하는 제어부, 상기 제어부에서 출력되는 신호를 입력받아 운전자에게 교통 신호 등이 변화되기까지 남은 시간을 알려주는 표시부를 포함하는 구성을 개시하고 있다.

또한, 다른 기술의 일례로 내비게이션을 이용하여 신호등의 점등신호를 제공하는 기술이 [대한민국 공개특허 제2005-0024910호(2005.3.11 공개), "내비게이션을 이용한 신호등 정보표시장치"](이하 선행기술 2)에 개시되고 있다.

상기 선행기술 2는 신호등 제어기의 신호 점멸 제어신호를 전송받아 GPS 안테나로 송신하는 신호등 정보 송신장치와, GPS 안테나를 통하여 상기 신호등의 신호 점멸신호를 수신하는 내비게이션와, 내비게이션으로 신호를 전송받아 차량 전방의 신호등의 점멸상태를 표시하는 신호등 정보 표시장치를 포함하는 구성을 개시하고 있다.

상기 선행기술들은 모두 신호등의 점등시간을 미리 운전자에게 제공하여 교차로의 통과여부를 사전에 할 수 있는 구성을 가지고 있으나, 상기 교통정보시스템에 적용하기가 어렵다.

상기 선행기술 1은 구체적인 구현방법을 제시하고 있지 못하나, 교통신호기로부터 무선통신을 이용하여 직접 신호등의 점등신호를 수신하는 것을 전제로 한다. 또, 각 교통신호기가 개별적으로 무선통신으로 점등신호를 전송하는 것을 전제한다.

상기 교통정보시스템에서는, 거의 모든 교통신호기가 신호등의 점등신호를 무선장비를 통해 무선으로 내보내야한다. 무선장비의 통달거리는 수십 미터에서 수 킬로미터에 이르기도 하기 때문에 각 교통신호기의 무선통신 영역이 겹칠 수 있다.

이와 같은 경우, 각 차량의 차량단말은 전파수신 자체만으로는 해당 신호등의 점등신호를 보낸 교통신호기가 어떤 교차로에 있는 교통신호기인지를 인지할 수 없다. 즉, 교통신호기에서 보내오는 교통신호정보가 바로 앞의 교차로인지, 다음 교차로인지, 아니면 자기의 진행방향과 상관없는 인접지역의 교차로인지 판단하기가 힘들다.

또한, 교차로에서는 각 차량은 주행 도로에 따라 각기 다른 방향으로 주행하고 각 차량이 지켜야할 신호등은 주행방향에 따라 각기 다르다. 그러나 상기와 같은 교통신호기의 점등 정보를 수신한다 하더라도, 각 차량단말은 자신이 어떤 신호등이 자신에게 맞는 신호등인지를 판단하기 어렵다.

이와 같은 이유로, 진행하는 차량에게 녹색신호를 늘리거나 줄여서 시간을 맞추어주려고 하는 서비스를 제공해줄 수 없다. 예를 들면, 버스 또는 긴급차량이 교차로에 들어오는 것을 감지하여 상기 긴급차량 등이 교차로를 우선적으로 통과할 수 있도록 진행방향의 신호시간을 늘려주는 우선신호시스템 등도 서비스해줄 수 없다. 그 이유는 해당 차량의 접근방향에 해당하는 신호등이 무엇인지를 결정할 수 없기 때문이다.

또한, 상기 선행기술 2는 신호등의 예상 점등신호를 GPS수신기에서 수신한다. 상기 선행기술 2도 구체적인 기술을 기재하고 있지 않지만, 교통신호기에서 발생하는 예상 점등신호는 GPS위성을 거쳐 차량단말로 전달되는 것을 예상할 수 있다. 일반적으로 지상에서 접속하여 GPS위성을 통해 GPS수신기로 데이터를 전송하는 시간은 상당히 많이 걸린다. 따라서 선행기술 2는 교통신호기의 점등신호를 실시간으로 전송하기 어렵다.

특히, 차량이 고속으로 주행하는 경우, 단 10초에 수백 미터를 주행하고 단 몇 초에 교차로를 통과하므로 교통신호기의 점등신호를 실시간으로 전송한다는 것은 사실상 불가능하다. 또, GPS에서 이용되는 대역폭은 한정되어 있기 때문에, 교통시스템에서 거의 모든 교통신호기의 점등신호를 수신하여 GPS로 전송하는 것은 상당히 많은 비용이 든다. 즉, 그 데이터량을 고려하고 그 비용을 고려한다면 현실적으로 서비스하기 어려운 기술이다.

요약하면, 교통신호기에서 신호등의 점등시간을 주행하는 차량이 미리 전송하여 각 운전자가 교차로에서 적절히 대응할 수 있도록 하는 개념은 개시되고 있으나, 교통정보시스템에서 실제 구현시 발생하는 문제점들을 해결하여 현실성이 있는 기술이 필요하다 할 것이다.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 신호등의 점등 예정시간을 차량 운전자에게 미리 제공하여, 교차로에서 계속 주행하여 통과를 할 것인지 정지하여 다음 신호를 기다릴 것인지 여부를 결정할 수 있게 지원하는 교통정보시스템을 제공하는 것이다.

특히, 본 발명의 목적은 교통신호기에서 출력하는 신호등의 예정 점등신호를 수신하여 지도상 현시정보로 변환하여 각 차량단말에 다중 전송하고, 각 차량단말은 차량의 주행방향에 따라 신호등의 예정 점등정보를 표시하는 교통정보시스템을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 교통정보시스템에 관한 것으로서, 신호등의 점등을 제어하는 점등신호를 신호등에 출력하는 교통신호기; 상기 교통신호기로부터 신호등의 예정 점등신호 테이블을 수신하여 지도상 현시정보로 변환하고, 상기 지도상 현시정보를 다중 전송하는 기지국; 상기 지도상 현시정보를 수신하여 차량의 주행방향으로 표시되는 신호등의 예정 점등정보를 표시하는 차량단말을 포함하되, 상기 예정 점등정보는 수신한 상태의 지도상 현시정보 또는 차량이 상기 신호등이 설치된 교차로에 도착할 시간을 예상하여 산정한 현시정보 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명은 교통정보시스템에 있어서, 상기 예정 점등신호 테이블은, 현시별 점등신호와, 상기 각 점등신호의 예정 표출시간, 최초 현시가 시작된 후의 진행시간(또는 주기카운터)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명은 교통정보시스템에 있어서, 상기 지도상 현시정보는, 현시별 통과방향의 노드쌍과, 상기 노드쌍의 예정 통과가능시간, 최초 현시가 시작된 이후의 진행시간(또는 주기카운터)을 포함하고, 상기 현시별 통과방향의 노드쌍은 상기 현시에서 표출되는 점등신호에 의하여 교차로를 진입하여 통과할 수 있는 진행하는 방향의 진입노드와 진출노드인 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명은 교통정보시스템에 있어서, 상기 노드쌍은 진입노드와 진출노 드 대신 진입링크와 진출링크, 진입노드와 진출링크, 진입링크와 진출노드 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명은 교통정보시스템에 있어서, 상기 현시는 2개의 고리로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명은 교통정보시스템에 있어서, 상기 차량단말은, 자신이 지나온 노드와 주행하고자 하는 방향의 노드 쌍을 지도상 현시정보에서 찾아 가장 가까운 현시의 시작시간을 통과 대기시간으로 정하거나, 상기 찾은 노드 쌍이 현재의 현시이면 종료되는 시간에서 현재의 시간을 뺀 나머지 시간을 통과 가능시간을 계산하여 표시하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명은 교통정보시스템에 있어서, 상기 차량단말은, 차량이 정지선에 도착할 예정시간을 구하여, 차량이 교차로를 통과할 수 있는지를 노드 방향별로 판단하여 표시하거나 노드 방향별로 대기시간을 구하여 표시하는 것을특징으로 한다.

또, 본 발명은 교통정보시스템에 있어서, 상기 차량단말은, 차량이 정지선까지 도착할 시간을 차량의 현재 주행속도 또는 제한속도를 이용하여 계산하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명은 교통정보시스템에 있어서, 상기 차량단말은, 차량이 제한속도로 교차로를 통과할 수 없는 경우, 교차로에서 정지할 것을 권고하는 메시지를 표시하고, 차량이 제한속도로 교차로를 통과할 수 있는 경우, 교차로를 지나는 지점까지의 거리를 통과 가능시간으로 나누어 통과가능 속도를 계산하여 표시하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명은 교통정보시스템에 있어서, 상기 기지국은, 상기 지도상의 현시정보를 하나의 분할패킷으로 구성하여 우선순위를 부여하고, 하향정보의 분할패킷 전송 스케줄에 의해 다중전송시키는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명은 교통정보시스템에 있어서, 상기 기지국은, 상기 지도상 현시정보의 분할패킷을 직후에 수행되는 스케줄 주기 이내에 전송하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 교통정보시스템에 의하면, 교통신호기의 점등신호를 지도상의 현시정보로 구성하여 각 기지국이 차량단말로 다중 전송함으로써, 교차로에서의 신호등 점등 예정시간을 다른 교차로에서의 신호와 혼동없이 정확하게 전달하고 빠른 시간내에 실시간으로 전송할 수 있는 효과가 얻어진다.

이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 도면에 따라서 설명한다.

또한, 본 발명을 설명하는데 있어서 동일 부분은 동일 부호를 붙이고, 그 반복 설명은 생략한다.

먼저, 본 발명에 따른 교통정보시스템의 전체 구성을 도 3을 참조하여 설명한다.

도 3에서 보는 바와 같이, 교통정보시스템은 크게 센터장치(100), 기지국(200), 차량단말(300)로 구성된다.

센터장치(100)는 차량단말(300) 또는 기지국(200)간의 실시간 통신을 통하여 차량의 위치, 속도 등 운행정보 및 상황정보를 수신하여 취합하고, 취합된 각 차량의 운행정보를 분석하여 도로의 소통정보 등을 생성한다. 센터장치(100)는 생성된 소통정보 등을 기지국(200) 또는 차량단말(300)에 전송한다. 소통정보 등은 도로의 예상통과시간 이외에도 돌발상황정보, 기상정보 등이 있다.

기지국(200)은 교차로, 도로변, CCTV지주 및 관련 시설물에 설치되어, 차량단말(300) 및 센터장치(100)와 데이터를 송수신하는 장비이다. 기지국(200)은 차량(10)이 네트워크와 연결하기 위한 무선통신망(20)을 제공한다. 기지국(200)은 접속되는 차량단말(300)로부터 축적된 운행정보를 수집하고, 수집된 운행정보를 센터장치(100)로 전송한다. 한편, 기지국(200)에는 CCTV 등 현장장치가 구비되어 현장장치에서 수집되는 정보들(예를 들면 CCTV영상 등)도 함께 센터장치(100)로 전송한다.

기지국(200)은 센터장치(100)와 네트워크(50)을 통해 연결된다. 이들 간의 통신망은 광통신기반 인터넷 프로토콜을 사용하는 고용량의 고속 통신 등을 이용할 수 있다. 또, 센터장치(100)와 기지국(200) 간의 유선구간은 수요처의 설계방침에 따라 광통신 이외의 대안이 사용될 수 있다.

차량단말(On Board Equipment, 300)은 차량(10) 내에 설치되어 무선랜 통신을 수행할 수 있는 장비이다. 차량단말(300)은 무선랜을 통해 네트워크에 연결하여 필요한 정보를 송수신할 수 있다.

한편, 차량단말(300)은 GPS(60)로부터 주기적으로 위치 및 속도 정보를 얻어, 차량(10)의 이동경로에 따른 운행정보를 축적하고 기지국(200)에 접속이 이루어질 경우 축적된 운행정보를 기지국(200)에 전송한다. 또, 차량단말(300)은 접속된 기지국(200)로부터 전송되는 소통정보 및 인근 CCTV 화면 등의 정보를 수신한다.

차량단말(300)은 IEEE 802.11a/e를 근간으로 하는 무선통신기술을 활용하여 기지국 또는 기지국(200)과 통신한다. 특히, 차량단말(300)을 탑재하는 차량(10)은 빠른 속도로 주행하므로, 차량단말(300)과 기지국(200)간의 무선통신은 이동환경에서 이루어진다. 따라서 차량단말(300)은 기지국(200)과 빨리 접속하여 필요한 정보를 송수신해야 한다.

다시 말하면, 교통정보시스템에서는 무선랜 시스템을 통해, 차량(10) 내에 설치된 차량단말(300)이 차량의 운행정보를 수집하여, 기지국(200)을 통해 센터장치(100)로 전송한다. 센터장치(100)는 각 차량(10)의 운행정보를 취합하여 소통정보 등을 만들어 각 기지국(200)로 전송하면, 차량단말(300)은 전체 교통정보를 기지국(200)을 통해 수신한다. 이를 통해, 각 차량(10)으로부터 실시간으로 교통정보가 수집되고 배분된다.

다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 기지국(200)의 구성을 도 4a를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 4a에서 보는 바와 같이, 기지국(200)은 무선포트(210), 유선포트(220), 제어장치(230), 케이스(240)를 포함하여 구성된다.

바람직하게는, 기지국(200)은 적어도 4개 이상의 무선포트(210)를 포함한다. 기지국(200)은 다수의 무선포트(210)를 이용하여 동시에 다채널로 데이터를 송수신한다. 무선포트(210)에서 사용하는 무선통신의 규격은 IEEE 802.11ma/IEEE 802.11a를 사용한다.

무선포트(210)에서 사용하는 주파수는 차량단말용 채널범위로 5725∼5825MHz의 기본 주파수 범위와, 5250∼5350MHz, 5470∼5650MHz의 확장주파수 범위로 나뉜다. 바람직하게는, 기본주파수 범위로 채널 149, 153, 157, 161의 4개를 기본으로 사용한다. 브리지용 채널범위로 5250∼5350MHz, 5470∼5650MHz를 사용하고, 필요시 5725∼5825MHz 대역 사용이 가능하다.

기지국(200)은 스캔대상 채널을 선택적으로 설정할 수 있는 기능을 갖는다. 즉, 무선포트(210)에서 사용하는 채널의 대역에서 다른 신호에 의해 영향을 받으면 다른 주파수로 옮기는 능동주파수선택(DFS; Dynamic Frequency Selection) 기술이 적용된다.

한편, 기본주파수 범위로 사용하는 채널 161번은 ETC(Electronic Toll Collection System, 하이패스 시스템)에서 사용하는 채널과 겹치므로, ETC운용지역에서 회피하는 기술이 적용되어야 한다. 암호화와 관련하여 802.11a/e 및 WPA2의 표준을 기반으로 한다.

유선포트(220)는 센터장치(100)와 데이터를 송수신하기 위한 포트로서, 바람 직하게는 RJ 45 with PoE를 이용하고, 메인프로세서(230)는 32비트 300MHz 이상의 성능을 갖는다.

다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 차량단말(300)을 도 4b을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 4b에서 보는 바와 같이, 차량단말(300)은 무선인터페이스(310), 내장GPS(320), 제어부(330), 메모리(340), 통합커넥터(360), 스위치(370), 전원(380)을 포함하여 구성된다. 추가로, 스피커(351) 및 디스플레이(352)를 더 포함할 수 있다.

무선인터페이스(310)는 기지국(200)과 교신하기 위한 것으로, IEEE 802.11a/e의 규격에 의한다. 통합커넥터(360)는 다른 단말장치와 연결하기 위한 통합적인 포트로서, IEEE802.3 10/100Base-T/TX, USB1.1 이상, RS-232 통신 등을 지원한다.

내장GPS(320)는 GPS로부터 신호를 수신하는 장치이다. 차량단말(300)은 내장GPS(320)를 통해 차량의 주행위치 또는 주행속도 등의 자료를 얻는다.

제어장치(330)는 전체 차량단말장치를 제어하는 메인프로세서이다. 메모리(340)는 필요한 데이터를 저장한다. 특히, 메모리(340)는 차량이 운행 중에 수집하는 데이터를 저장한다. 또, 메모리(340)에 펌웨어가 저장되고, 제어장치(330)는 메모리(340)로부터 펌웨어를 읽어 실행할 수 있다.

디스플레이(352)는 교통정보를 효과적으로 표출하고 정보의 전송을 쉽게 할 수 있는 구성을 가진다. 바람직하게는, 화면 해상도가 640X480픽셀 이상이며, 화면보다 큰 이미지를 축소하여 표시할 수 있다.

상기 기지국 장치(200)와 차량단말(300)의 구체적 구성은 하나의 일실시예 일뿐 두 장치의 주요한 기능인, 무선 통신이나 GPS 수신 기능 등을 포함하는 어떤 장치도 본 발명에 적용할 수 있다.

다음으로, 도 5를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 교통관련정보를 설명한다.

도 5에서 보는 바와 같이, 교통관련정보(500)는 수집정보(510), 하향정보(520), 개별정보(530)의 세 항목으로 구분되고, 각각의 항목이 요구하는 트랜잭션 과정은 다르다.

수집정보(510)는 기지국(200)과 교신에 성공하여 접속한 후 차량단말(300)에 축적된 정보를 일괄 업로드 하는 정보항목이다. 하향정보(520)는 반대로 센터장치(100)에서 다중전송(multicast) 요청되는 갖가지 정보테이블이 모든 차량단말(300)에 대해 단방향으로 하향 전송되는 정보항목이다. 개별정보(530)는 각 차량단말(300)과 센터장치(100)간에 개별적으로 요청하여 이에 대해 서비스해주는 개별정보서비스가 가능한 정보항목들이다.

수집정보(510)는 GPS를 장착한 차량단말(300)에서 생성 및 가공된 주행정보, 예를 들면 구간별 통과시간 등을 기지국(200)으로 전송하는 상향정보를 의미한다. 수집정보(510)는 접속하는 현재위치정보(511), 차량단말 상태정보(512), 주행정보리스트(513)를 포함한다.

현재위치정보(511)는 차량단말(300)이 기지국(200)과 접속을 하여 링크를 형성한 시점의 시간(시, 분, 초)과 위치(GPS의 경도(E) 좌표, 위도(N) 좌표)로 구성된다. 차량단말 상태정보(512)는 차량단말(300)의 펌웨어버전, 맵버전, 기타 차량단말의 상태를 파악할 수 있는 정보로 구성된다.

주행정보리스트(513)는 구간속도, 통과시간(또는 여행시간) 등 차량단말(300)에서 GPS정보를 활용하여 작성하는 주요 항목들로 구성된다. 차량의 주행으로부터 얻은 정보라는 의미에서 "주행정보리스트" 또는 "주행정보"라 부르기로 한다.

하향정보(520)는 센터장치(100)에서 가공된 도시(또는 전국) 전체의 소통정보, 기타 소통상황정보 등 각종 데이터를 기지국(200)에서 차량단말(300)로 전송하는 단방향 정보를 의미한다. 기지국(200)은 하향정보(520)를 다중전송(multicast)하면, 기지국(200)의 통신영역 안에 있고 수신을 허가받은 차량단말(300)은 모두 하향정보(520)를 수신할 수 있다.

하향정보(520)는 차량단말(300)의 지도정보와 관련된 변수들을 실시간으로 업데이트하기 위한 변수테이블 정보(522), 도로의 예상 통과시간을 포함하는 소통정보(523) 및 요구에 따라 발생하는 기타 하향정보(527)를 포함하여 구성된다. 다만 센터장치(100)와 기지국(200) 사이에서는 이들 소통정보가 단일 통합소통정보테이블로서 관리되며, 기지국에서 제공 범위별 우선권을 차등화하기 위해 위 세 가지 정보개념으로 구분하여 다중전송 한다. 하향정보(520)는 일정한 처리우선순위가 지정되며, 우선순위 0은 최고 우선권을 갖는다. 0번 우선순위는 IEEE 802.11e의 정보 우선처리 기능을 사용해야 하며, 기타 우선순위는 제조사에 따라 H/W 또는 S/W 우선처리를 적용할 수 있다.

차량단말 제어파라미터(521)는 차량단말 특정기능 활성화, 확장채널, 보안키 테이블 업데이트 등 차량단말 설정을 일괄하여 제어하기 위한 정보들 포함하여 구성된다. 차량단말 제어파라미터(521)는 구역변수테이블에 포함되어 다중전송 된다.

변수테이블 정보(522)는 지도정보(맵)와 관련된 변수들을 관리하는 정보로서, 지도정보의 구성요소인 노드, 링크, 정점(vertex)에 따라 구분된다. 즉, 변수테이블은 지도정보와, 각 지도에 대한 주행정보 작성방법을 지시하는 제어변수들을 포함하여 구성되는 테이블을 말한다.

소통정보(523)는 지도정보의 도로 구간을 차량으로 통과할 때 예상되는 시간 정보이다. 즉, 운전자는 소통정보(523)로 주행구간을 통과하는데 소요되는 시간을 예측할 수 있다. 소통정보(523)는 기지국(200)을 중심으로 하는 일부 구역의 링크들에 대한 구역소통정보(524), 도시(또는 전국) 전체 가로구간의 링크들에 대한 지역소통정보(525), 국가 전체 가로망에 대한 전국소통정보(526)로 구분된다.

바람직하게는, 기지국(200)에서는 센터장치(100)에서 다운로드한 소통정보를 도시코드와 권역코드 및 설치 구역 반경을 이용해 각각 구역소통정보(524), 지역소통정보(525), 전국소통정보(526)로 구분하여 다중전송 우선권을 따로 부여한다.

기타 하향정보(527)는 CCTV 영상정보 등의 이미지정보, 돌발상황 또는 소통 정보의 문자 및 음성 표출을 위한 메시지 정보 등으로 구성된다.

개별정보(530)는 수집정보(510)와 하향정보(520) 이외에 각 차량단말(300)과 센터장치(100)간에 개별적으로 요청하여 정보 송·수신이 가능하게 하는 부가통신서비스를 위한 양방향 정보를 의미한다. 하향정보(520) 이외의 특정 링크 구간의 상세 세그먼트 정보 요청이나 부가서비스를 위한 개별 요청 정보가 가능하다.

예를 들면, 개별정보(530)는 차량단말(300)로부터 요청되는 특정 정보(예; 특정 링크를 선택하여 링크 구간의 세그먼트 정보를 요청하는 경우 등), 부가서비스(우선차량 신호제어, 철도건널목 안전관리, 안전운전지원, 교통 제어성 정보제공, 긴급차량 경로안내, 구조요청 긴급처리 등)에서 양방향 요청 및 응답을 필요로 하는 정보, 기타 차량단말(300)에서 S/W적으로 기지국(200)에 개별적으로 요청하는 정보 등이 있다.

다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 교통정보의 패킷 구조를 도 6을 참조하여 설명한다.

도 6a에서 보는 바와 같이, 교통정보의 패킷 프레임(600)(또는 교통정보 프레임)의 구조는 계층적(hierarchy)인 구조를 가지며, 총 28바이트의 헤더(610)와 가변길이의 페이로드(Payload, 620) 부분으로 구성된다. 각 페이로드(620)는 명령코드(OPCODE)별로 필요한 정보항목(630)들의 개수와 내용을 붙여 작성한다.

교통정보 헤더(610)는 속성코드(CODE), 명령코드(OPCODE), 경로필드(FROM, TO), 패킷ID(PKT_ID) 또는 다중전송ID(BCAST_ID), 전체길이(TOT_LEN), 프래그먼트 길이(FRAG_PLEN) 등 교통정보 패킷의 특성을 표시하는 필드들로 구성된다.

예를 들면, 속성코드(CODE)는 응답패킷, 하향정보 패킷, 암호화된 패킷 인지 등을 표시하는 패킷의 부가 속성 값이다.

또, 명령코드(OPCODE)는 패킷에 담겨진 교통정보의 종류 및 그 정보에 관한 처리명령(Command)으로 구성된다. 즉, 명령코드(OPCODE)를 해독함으로써 전송되는 정보의 종류 및 처리방법을 알 수 있다. 앞서 본 바와 같이, 교통정보의 종류는 관리정보, 개별정보, 수집정보, 기본소통정보, 하향정보 등이 있다.

예를 들면, 관리정보인 경우, 접속요청 또는 승인, 하향정보 다운로드 요청 또는 지시, 펌웨어 다운로드 요청 또는 지시, 비밀키 테이블 전송 또는 요청 등의 처리명령이 있다. 또, 개별정보인 경우, 링크상세 교통정보의 요청과 제공 등의 처리명령이 있고, 수집정보인 경우, 수집정보 업로드 또는 지시 등의 처리명령이 있다. 또한, 하향정보인 경우, 전국소통정보, 도시소통정보, 구역소통정보, 변수테이블의 노드, 링크, 정점 등의 처리명령이 있다.

경로필드(FROM, TO)는 패킷을 생성하여 송신한 장비(FROM)와 패킷의 최종 목적지(T0)를 표시하는 필드이다. 필드값은 센터장치(100), 기지국(200), 차량단말(300) 등의 장치구분코드이다.

패킷ID(PKT_ID)는 패킷의 고유 ID (또는 Sequence Number)로서, 타임아웃에 의해 패킷을 재전송할 경우 패킷ID(PKT_ID)를 변경하지 않고 전송한다. 또, 하나의 프레임(frame)이 분할(Fragmentation)될 경우 모든 프래그먼트(Fragment)의 패킷ID(PKT_ID)는 동일하게 처리한다.

다중전송ID(BCAST_ID)는 센터장치(100)에서 기지국(200)에 하향정보 다운로드 지시를 통하여 다운로드되는 하향정보(520)의 ID를 제공한다. 차량단말(300)은 다중전송ID(BCAST_ID)가 동일한 프래그먼트(Fragment)들을 조합하여, 단위 하향정보(520)를 완성하여 수신한다.

전체길이(TOT_LEN)는 헤더(610)와 페이로드(620)를 합한 전체 프레임(600)의 길이이다.

또한, 도 6a에서 보는 바와 같이, 교통정보 페이로드(620)는 항목수(CNT)와 정보항목(630)으로 구성된다. 정보항목(630)은 적어도 1개 이상이다. 각 정보항목(630)들은 고유의 정보 형식을 나타내는 T+L+V(Type+Length+ Value) 구조로 이루어진 개체 데이터(Entity Data) 형태이며, 정보형태별로 고유의 식별코드(EID)를 갖는다.

항목수(CNT)는 정보항목(630)의 개수를 표시한다.

예를 들면, 도 6b에서 보는 바와 같이, 정보항목(630)은 길이에 따라 3가지 유형 등 다양할 수 있고, 항목정보의 길이에 따라 적절한 정보항목 유형을 선택하여 사용할 수 있다. 도 6b의 정보항목 ①은 1∼63 바이트, 정보항목 ②는 64∼16383 바이트이고, 정보항목 ③16384 바이트 이상이다. 각 정보항목(630)은 식별코드(EID), 항목정보 길이(SIZE), 항목정보(DATA)로 구성된다.

다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 교통정보 프레임(600)의 분할(Fragmentation) 및 조합(Defragmentation)에 대하여 도 7를 참조하여 보다 구체 적으로 설명한다.

무선통신구간(차량단말과 기지국 간) 또는 유선구간에서 교통정보 프레임(600)을 전송할 경우 교통정보 페이로드(Payload)의 크기가 프래그먼트 최대길이(FRAG_PLEN_MAX, 예를 들면, 1432바이트)를 초과하게 되면 분할(Fragmentation)을 수행하여 프래그먼트 단위의 분할패킷으로 전송한다. 프래그먼트 최대길이(FRAG_PLEN_MAX)는 무선통신의 최대전송단위(MTU)에 의해 정해진다.

즉, 최대전송단위(MTU)는 최대 크기의 패킷 또는 프레임을 의미하며 단위는 옥텟(octet)이다. 바람직하게는, MTU(Maximum Transmission Unit)는 하위 네트워크의 통신방식에 관계없이 이더넷과 같이 1500 옥텟으로 통일한다.

최대전송단위(MTU)에서 IP헤더, UDP헤더, 교통정보 헤더 등의 길이를 뺀 값이 프래그먼트(fragment)의 최대길이가 된다.

차량단말(300)나 기지국(200)이 분할패킷을 전달(Forwarding)할 때, 프래그먼트(fragment)를 조합한 다음 다시 분할(Fragmentation)하여 전송할 필요 없이 수신한 분할패킷을 그대로 전달한다.

도 7은 본 발명에 따라 교통정보 프레임(600)을 분할하여 전송하는 일례를 도시하고 있다. 도 7a는 전체 교통정보 프레임(600)의 일례를 도시한 것이고, 도 7b는 교통정보 프레임(600)을 3개로 분할한 프래그먼트(fragment)들이다.

도 7a에서 보는 바와 같이, 교통정보 프레임(600)의 전체길이(TOT_LEN)는 4028바이트이고, 항목수(CNT)는 페이로드(Payload)에 포함된다. 페이로드(Payload)가 4000바이트의 길이로서 1432바이트를 초과한다. 따라서 교통정보 프레임(600)은 차량단말(300)과 기지국(200) 간의 통신에서 분할(Fragmentation)되어 분할패킷으로 만들어진 후 전송된다.

도 7b와 같이, 도 7a의 교통정보 프레임(600)은 3개의 프래그먼트(fragment)로 분할된다. 즉, 교통정보 프레임(600)의 페이로드(620)에 포함된 항목수(CNT)와 4개의 정보항목(630)은 3개의 프래그먼트(fragment)로 분할된다.

도 7b의 ①과 같이, 첫 번째 프래그먼트(fragment)는 연속비트(MORE)=1, 오프셋(OFFSET)=0, 프래그먼트 길이(FRAG_PLEN)= 1432가 되고, 페이로드(Payload)에는 항목수(CNT), 제1 정보항목(IE1)과 제2 정보항목(IE2)의 처음 432 바이트가 실린다.

도 7b의 ②와 같이, 두 번째 프래그먼트(fragment)는 연속비트(MORE)=1, 오프셋(OFFSET)=1432, 프래그먼트 길이(FRAG_PLEN)=1432가 되고, 페이로드(Payload)에는 제2 정보항목(IE2)의 나머지 1168b바이트와 제3 정보항목의 처음 264 바이트가 실린다.

도 7b의 ③과 같이, 세번째 프래그먼트(fragment)는 연속비트(MORE)=0, 오프셋(OFFSET)=2864, 프래그먼트 길이(FRAG_PLEN)=1136이고, 페이로드(Payload)에는 제3 정보항목(IE3)의 나머지 136바이트와 제4 정보항목(IE4) 전체(1000bytes)가 실린다.

도 7b의 3개의 프래그먼트(fragment)는 각각 하나의 분할패킷으로 만들어져 전송된다. 상기 분할패킷을 수신하면, 3개의 프래그먼트(fragment)는 교통정보 헤더(610)의 경로필드(FROM, TO)의 목적지(TO)로 지정된 장치에서 조 합(Defragmentation)되어 도 7a와 같은 교통정보 프레임(600)으로 복원된다. 이때, 전송ID 또는 다중전송ID에 의해 각 프래그먼트를 하나의 정보 단위로 조합한다.

다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 기지국의 하향정보 다중전송 방법을 도 8를 참조하여 설명한다.

센터장치(100)는 하향정보(520)를 기지국(200)에 전송할 때 하향정보(520)의 우선순위, 유효기간, 유효기간 내 다중전송 횟수를 지정한다. 기지국(200)은 이 정보를 토대로 각 하향정보별 요구전송 인터벌(Pc)과 순서를 결정하여 프래그먼트(Fragment) 단위로 하향정보(520)를 다중전송(또는 방송)한다.

이때, 유효기간이란 하향정보를 전송해야할 제한된 시간을 말한다. 예를 들면, 10분 이내 전송해야 한다면 유효기간은 10분이 된다. 기대하는 전송요청 유효기간은 상대적인 시간으로 정하거나 절대적 시간으로 요청될 수 있다. 예를 들면, 다중전송 시작 후 10분 이내로 전송되기를 요청하거나 "오늘 오후 1시까지"라고 요청할 수 있다. 이때 기지국(200)은 요청되는 유효시간을 실제 전송시작 시각을 기준으로 상대적으로 유효시간을 계산하여 요구전송 인터벌을 구한다.

먼저, 기지국(200)은 전송할 하향정보를 선정하고, 상기 각 하향정보의 파일크기, 유효기간, 기대전송횟수를 읽어온다.

도 8a에서 보는 바와 같이, 전송할 하향정보는 하향정보 A, B, C의 3가지이다. 하향정보 A는 4개의 프래그먼트(fragment)의 크기를 갖고 기대전송횟수는 1회이다. 또, 하향정보 B의 프래그먼트 개수는 2이고 기대전송횟수는 6회이고, 하향정 보 C의 프래그먼트 개수는 3이고 기대전송횟수는 2회이다. 하향정보 3개 모두 유효기간은 12이다. 단위시간은 msec 등이 될 수 있다.

다음으로, 기지국(200)은 상기 각 하향정보에 대하여, 파일크기와 기대전송횟수에 반비례하고 유효기간에 비례하는 요구전송 인터벌(Pc)을 구한다.

하향정보 A인 경우, 12 단위시간 이내에 4개의 프래그먼트(fragment)를 1회 전송하면 된다. 즉, 12 단위시간 동안 4개의 프래그먼트를 전송하면 된다. 따라서 하향정보 A는 3 단위시간마다 1개의 프래그먼트를 전송하면 된다. 요구전송 인터벌(Pc)은 3 단위시간이 된다. 도 8b와 같이, 하향정보 A는 t0, t3, t6, t9 단위시간에 전송된다.

또, 하향정보 B인 경우, 12 단위시간 이내에 2개의 프래그먼트(fragment)를 6회 전송하면 된다. 즉, 12 단위시간 동안 12개의 프래그먼트를 전송하면 된다. 따라서 하향정보 B는 1 단위시간마다 1개의 프래그먼트를 전송하면 된다. 요구전송 인터벌(Pc)은 1 단위시간이 된다. 도 8b와 같이, 하향정보 B는 t0, t1, t2, ..., t11 단위시간에 전송된다.

또, 하향정보 C인 경우, 12 단위시간 이내에 3개의 프래그먼트(fragment)를 2회 전송하면 된다. 즉, 12 단위시간 동안 6개의 프래그먼트를 전송하면 된다. 따라서 하향정보 C는 2 단위시간마다 1개의 프래그먼트를 전송하면 된다. 요구전송 인터벌(Pc)은 2 단위시간이 된다. 도 8b와 같이, 하향정보 C는 t0, t2, t4, ..., t10 단위시간에 전송된다.

한편, 각 하향정보는 프래그먼트로 나뉘어지고 하나의 프래그먼트가 요구전 송 인터벌(Pc)에 의해 전송되므로, 하향정보가 1회 전송되는 주기는 요구전송 인터벌(Pc)에 프래그먼트 개수를 곱한 시간이다. 도 8b에서, 하향정보 A의 1회 전송주기(△T)는 12 단위시간이다. 또, 하향정보 B의 1회 전송주기(△T)는 2 단위시간이고, 하향정보 B는 6 단위시간이다.

보통 6Mbps 다중전송 모드에서 순환없이 독립적인 다중전송 방식이면 요구전송 인터벌(Pc)은 3msec 정도 되어야 한다.

다음으로, 상기 각 하향정보(520)를 프래그먼트 단위로 분할패킷으로 나누어 주기적으로 다중 전송하되, 요구전송 인터벌(Pc)을 초과하는 하향정보(520)부터 전송한다.

요구전송 인터벌을 초과하여 전송해야할 하향정보(520)가 2 이상이면 우선순위에 의해 우선순위가 높은 하향정보(520)를 먼저 전송한다. 또, 상기 하향정보(520)들의 우선순위가 같으면, 요구전송 인터벌(Pc)이 큰 하향정보부터 먼저 전송한다.

도 8a의 3개의 하향정보의 우선순위가 하향정보 A, B, C 순이라고 하면, 도 8b에서 보는 바와 같이, 각 시간대에 전송할 하향정보(520)의 순서가 정해진다.

예를 들면, 도 8c에서 보는 바와 같이, 시간 t0에서, 다중전송할 하향정보는 각각 A, B, C 모두이고, 각 하향정보가 보내야할 프래그먼트는 A1, B2, C3이다. 즉, 2개 이상의 하향정보이므로 우선순위에 의하여, A1, B2, C3 순으로 다중전송 순서가 정해진다. 시간 t1에서, 다중전송할 하향정보는 B만 있고, 이때 보내야 할 프래그먼트는 B2이다.

시간 t2에서, 전송할 하향정보는 B와 C이고, 이때 보내야 할 프래그먼트는 B1과 C2이다. 하향정보 B는 B1과 B2를 보내 1회 보냈으므로, 다시 2회째의 B1을 전송한다. 우선순위가 B가 먼저이므로, B1을 보내고 C2를 보낸다. 결과적으로 도 8c와 같이 일련의 프래그먼트가 다중전송된다.

도 8c의 "I/A"는 개별정보 또는 접속정보 등의 프래그먼트를 표시한 것이다. 즉, 기지국(200)은 무선포트(210)을 통해 하향정보(520) 이외에도 개별정보(530), 수집정보(510), 접속을 위한 정보 등을 송수신한다. 따라서 기지국(200)은 각 하향정보(520)의 전송할 프래그먼트들을 다중전송하고 개별정보 또는 수집정보를 처리하고, 다음 전송할 하향정보(520)의 프래그먼트들을 다시 다중전송한다.

요약하면, 기지국(200)은 다중전송할 정보를 파일(예를 들어 A, B, C)로 등록하고, 각 정보 파일(또는 하향정보)에 대하여 요구전송 인터벌과 순서를 결정한다. 그리고 기지국(200)은 각 정보 파일을 프래그먼트 단위로 분할한다.

그리고, 기지국(200)은 각 분할패킷들을 전체적으로 다중전송의 스케쥴링에 의하여 다중전송한다. 즉, 스케줄링 순서는 도 8c와 같이 순서가 정해질 것이다. 단, 도 8c에서 'I/A'를 제외된 스케줄이다.

이때 t0 에서 t1 직전까지, t1에서 t2 직전까지, t2에서 t3직전까지를 각각 하나의 스케줄의 주기라고 칭하기로 한다. 즉, 하나의 스케줄 주기에는 각 요구전송 인터벌 내에 전송해야 할 분할패킷들은 적어도 이 스케줄 주기 내에 전송하게 된다.

다음으로, 본 발명에 따라 이용되는 지도정보의 구성요소를 도 9를 참조하여 설명한다.

도 9에서 보는 바와 같이, 지도정보는 노드, 링크, 정점으로 구성된다. 노드는 도로가 교차하는 교차로를 의미한다. 도 9에서 N1, N2, ..., N6을 지칭하는 원을 말한다. 노드는 경도와 위도로 그 위치가 표시되고 식별된다.

링크는 노드와 노드를 연결하는 도로, 즉, 선을 의미한다. 도 9에서 L12, L13, ..., L56 등을 지칭하는 선을 말한다. 링크는 방향성을 갖는다. 예를 들면, 노드 N1과 N2를 연결하는 링크는 N1에서 N2방향의 연결도로인 L12와 N2에서 N1방향의 연결도로인 L21이 있을 수 있다. 만약, 링크가 한 방향으로만 운행하는 도로라면 링크는 하나일 수 있다. 노드 N3과 N5 사이에는 N3에서 N5로만 운행할 수 있는 도로만 있고, 노드 N5와 N6 사이는 운행방향에 따라 서로 도로가 다른 것임을 알 수 있다. 링크는 구간의 시작노드와 도착노드로 표시되고 식별된다.

링크 구간 중에서 중간위치를 정점(vertex)이라고 한다. 예를 들면, 링크 L12에는 V121과 V122의 정점이, 링크 L12에는 V131과 V132의 정점이 있다. 링크가 직선구간으로 전제하기 힘든 도심구간 난반사 지역에 정점 정보를 보유함으로써, 보다 정확한 지도정보를 가질 수 있다. 정점은 링크의 속성으로 리스트로 관리된다.

일반적으로 GIS(지도정보시스템)에서 이용되는 지도정보(맵)는 용량이 상당히 큰데, 정점(vertex) 정보가 상당수를 차지한다. 보다 지도정보가 보다 자세하게 표시되기 위해서는 링크를 잘게 쪼개서 각 구간의 위치좌표를 가지고 있어야 하기 때문이다.

그러나 교통정보에 이용되는 지도정보는 도로구간의 정체 등 소통정보를 표시하기 위한 것이지 자세한 길안내를 위한 것이 아니다. 따라서 길의 위치를 자세히 표시하기 위한 정점(vertex) 정보를 모두 가지고 있을 필요가 없다. 따라서 본 발명에 따른 교통정보시스템에서는 노드-링크 정보DB의 주행 중 자동 갱신을 위해 지도정보DB를 저용량으로 축약하여 관리하도록 하고 있다. 이 과정에서 DB용량 부담의 가장 큰 원인인 정점정보를 최소화하였으며, 정점정보 없이도 대다수의 많은 도로에서 링크정보를 작성할 수 있음을 전제로 한다.

다음으로, 본 발명에 따른 신호등의 예상 점등시간을 제공하는 교통정보시스템을 도 10을 참조하여 설명한다.

도 10에서 보는 바와 같이, 교차로 상에는 기지국(200), 교통신호기(410), 차량에 탑재된 차량단말(300), 그리고 각 신호등(420)이 있다.

신호등(420)은 녹색, 적색, 황색, 및 화살표의 4개의 신호등이 전부 설치되거나 또는 녹색 및 적색의 2개의 신호등만이 설치되는 등 교차로의 상태에 따라서 신호등의 설치상태가 변경된다.

교통신호기(410)는 신호등(420)의 점등을 제어하는 점등신호를 신호등(420)에 출력한다. 바람직하게는, 교통신호기(410)는 이중 고리 기반의 현시 구현체계를 이용한다.

여기서 예시로 설명하는 점등신호는 녹색과 화살표 신호등 2개만 있는 것으 로 가정한다. 적색 신호등은 녹색과 화살표 신호등이 모두 켜지지 않을 때 켜지는 신호등이고, 황색은 신호등이 변경되는 사이에 켜지는 신호등이다. 따라서 녹색과 화살표 신호등의 2개 신호등에 대한 점등신호 설명으로 충분할 것이다.

그리고 교차로는 4지 교차로를 예시로 설명한다.

도 10에서 보는 바와 같이, 4지 교차로에는 4개의 신호등(420)이 배치된다. 각 도로 R1 내지 R4에서 진입하는 차량(10)이 정면에서 보는 신호등(420)이 각각 신호등 S1 내지 S4이다. 또, 상기 교차로를 지도정보로 표시하면, 도로 R1과 가장 인접한 노드를 N1이라고 하고, 도로 R2 내지 R4와 가장 인접한 노드를 각각 N2 내지 N4라고 한다.

신호등 S1 내지 S4의 각각 녹색과 화살표 신호등에 해당하는 이동류들이 도 11에서 도시된 이동류 M1 내지 M8과 같다. 예를 들면, 이동류 M1은 신호등 S1의 직진 신호등, 즉, 녹색신호등을 온(on)한다. 즉, 이동류 M1인 경우, 도로 R1에서 교차로로 진입하는 차량에서 보이는 신호등 S1의 녹색신호등이 온(on)되어, 상기 차량이 직진할 수 있다. 이동류 M2는 신호등 S1의 좌회전 신호등(또는 화살표 신호등)을 온(on)시킨다. 이동류 M3은 신호등 S2의 녹색신호등, M4는 신호등 S2의 화살표 신호등, M5는 신호등 S3의 녹색신호등 등을 온(on)시킨다.

즉, 도 11의 이동류는 교통신호기(410)의 신호등의 점등신호에 대응된다. 따라서 상기 도 11의 이동류의 참조번호를 점등신호와 혼용하기로 한다.

교통신호기(410)는 도 12과 같은 일련의 점등신호를 주기적으로 반복하여 출력한다. 도 12은 제1 좌회전 후 직진을 허용하는 신호체계를 예시하고 있다. 도 12 과 같이, 점등신호는 위와 아래로 제1 고리와 제2 고리로 구분된다. 제1 고리와 제2 고리는 별도로 따로 점등신호가 출력된다.

도 12a는 제1 고리와 제2 고리의 각 현시의 표출시간을 동일하게 맞춘 형태를 도시한 것이고, 도 12b는 점등신호가 변경되면 현시도 변하는 형태를 도시한 것이다. 교통신호기(410)는 도 12a와 도 12b의 둘 중 어느 형태로도 점등신호를 출력할 수 있다. 그 결과는 동일하다.

교통신호기(410)는 일련의 점등신호를 도 13과 같은 점등신호 테이블로 가지고 있다. 도 13a와 도 13b는 각각 도 12a와 도 12b에 대응되는 점등신호 테이블이다.

예를 들면, 도 12a와 도 13a의 점등신호에 따르면, 제1 현시는 0-30초 동안 제1 고리에서 점등신호 M2가, 제2 고리에서 점등신호 M1이 표출된다. 즉, 신호등 S1의 녹색신호등과 화살표 신호등에 온(on)신호가 출력된다. 이 온(on)신호에 의하여 신호등 S1의 녹색신호등과 화살표 신호등이 동시에 켜지고 나머지 신호등 S2 내지 S4는 모두 적색 신호등이 켜진다.

제2 현시는 30-60초 동안, 제1 고리에서 점등신호가 M2에서 M5로 변경되어 출력되고, 제2 고리에서 점등신호 M1이 제1 현시에 이어 지속된다. 즉, 신호등 S1의 녹색신호등과 신호등 S3의 녹색신호등에 온(on)신호가 출력되어 동시에 켜지고 나머지 신호등 S2와 S4는 모두 적색신호등이 켜진다.

제3 현시는 60-90초 동안, 제1 고리에서 점등신호 M5가 제2 현시에 이어 지속되고, 제2 고리에서 점등신호 M1에서 M6으로 변경되어 출력된다. 즉, 신호등 S3 의 녹색신호등과 화살표 신호등이 동시에 켜지고, 나머지 신호등 S1, S2, S4는 모두 적색 신호등이 켜진다.

상기와 같이 나머지 제6 현시까지 계속되고 제6 현시가 종료되면, 다시 제1 현시부터 반복된다. 따라서 전체 반복되는 주기는 제1 현시에서 제6 현시까지 180초가 된다.

상기 도 13b의 점등신호는 단일 고리의 현시 체계에도 동일하게 적용될 수 있다. 따라서 단일 고리 기반 현시체계를 예시하지 않더라도 본 발명은 단일고리 기반 현시 체계에도 적용될 수 있음을 알 수 있다.

도 12b와 도 13b의 점등신호에 따르면, 제1 고리와 제2 고리의 각 현시들은 각기 다른 예정 표출시간을 갖는다. 제1 고리에서, 제1 현시인 0-30초 동안 점등신호 M2가 출력되고, 제2 현시인 30-90초 동안 점등신호 M5가, 제3 현시인 90-120초 동안 점등신호 M8이, 제4 현시인 120-180초 동안 점등신호 M3이 출력된다.

한편, 제2 고리에서, 제1 현시인 0-60초 동안 점등신호 M1이 출력되고, 제2 현시인 60-90초 동안 점등신호 M6이, 제3 현시인 90-150초 동안 점등신호 M7이, 제4 현시인 150-180초 동안 점등신호 M4가 출력된다.

신호등(420)에 표시되는 결과는 도 12a와 도 13a에 의한 경우와 동일하게 표출된다.

한편, 바람직하게는, 상기 점등신호 테이블은 표출중인 현시와 주기 카운터도 포함된다. 표출중인 현시는 현재 표출되는 현시를 의미하고, 주기 카운터는 최초 현시가 출력을 시작한 후 지나간 시간을 의미한다. 표출중인 현시는 주기 카운 터로 계산될 수 있으므로, 표출중인 현시는 포함되지 않을 수도 있다.

도 13a와 도 13b에서 각 주기 카운터는 40초이다. 즉, 제1 현시가 시작된 후 40초가 지난 것을 표시한다. 이 시간에서, 도 13a에서는 제1과 제2 고리 모두 제2 현시가 진행중이다. 반면, 도 13b에서는 제1 고리와 제2 고리의 현시가 각기 제2 현시와 제1 현시로 다르다.

한편, 도 13c와 도 13d에서 보는 바와 같이, 점등신호는 녹색신호등과 화살표 신호등으로 구분되어, 각 신호등으로 출력되는 신호로 표시가 가능하다. 즉, 점등신호 M1, M3, M5, M7은 모두 녹색신호등이고, 각각 신호등 S1, S2, S3, S4에 해당한다. 또, M2, M4, M6, M8은 모두 화살표 신호등이고, 각각 신호등 S1, S2, S3, S4에 해당한다.

예를 들면, 도 13c에서 제1 고리의 제1 현시에서, 점등신호 M2는 신호등 S1의 화살표 신호(좌회전 신호)이므로, 제1 고리의 화살표 점등신호에 S2를 표시한다. 또, 제2 고리의 제1 현시에서, 점등신호 M1은 신호등 S1의 녹색 신호(직진 신호)이므로, 제2 고리의 녹색 점등신호에 S2를 표시한다. 또, 제1 고리의 제 2 현시에서, 점등신호 M5는 신호등 S3의 녹색신호이므로, 제1 고리 녹색 점등신호에 S3를 표시한다.

이와 같은 방법으로 모두 신호등에 대한 신호로 작성하면, 도 13c 또는 도 13d와 같이 신호등별로 점등신호를 작성할 수 있다. 도 13c는 도 13a에 대응되고, 도 13d는 도 13b에 대응된다.

한편, 상기 신호등별 점등신호는 교통신호기(410)의 주제어부(413)에서 출력 하는 출력신호, 즉, 신호등 출력 스위치보드(SSR카드 또는 LSU카드)의 버스 슬롯(bus slot) 번호에 해당한다. 결국, 상기 신호등별 점등신호(도 13a와 도 13b에서는 M1 내지 M8, 도 13c와 도 13d에서는 녹색 및 화살표에 대한 신호등 S1 내지 S4)들은 신호등 출력 스위치보드의 버스 슬롯 번호와 대응된다.

한편, 도 4c에서 보는 바와 같이, 교통신호기(410)는 전원공급부(411)와, 제어를 총괄하는 주제어부(MCU : Main Control Unit)(413)와, 신호등 구동을 전담하는 신호구동부(SCU : Signal Control Unit)(412)와, 운영자 접속용 MMI부(Man-Machine Interface Unit)(415)와, 외부 장치와 입출력 신호 접속을 처리하는 단자판(Terminal Facility Unit)(416)을 포함하여 구성되는데, 주제어부(413)는 센터장치(100)(또는 교통관제센터)와 통신을 담당하는 통신장치를 구비한다. 또, 교통신호기(410)는 기지국(200) 사이의 통신을 하기 위하여 기지국통신부(414)를 구비한다. 기지국통신부(414)는 무선 또는 유선으로 통신을 한다. 또, 무선으로 통신을 하는 경우, 무선랜에 의한 근거리 무선 통신망 프로토콜을 이용한다.

또한, 센터장치(100, 관제센터)와 데이터를 송수신하기 위한 모뎀부(417)를 구비한다.

교통신호기(410)에서 신호등(420)의 운영상황을 다른 장치에 알려주는 방법은 다음과 같이 3가지의 방법이 가능하다.

먼저, 교통신호기(410)의 메인 프로그램이 운영되는 CPU 보드(또는 주제어부(413))로부터 메인보드의 BUS체계를 통하여 운영정보를 얻는 것으로서 슬롯에 장착하는 카드형태의 장치를 부착하는 방법이 있다.

또, 두번째는 교통신호기(410)의 메인 프로그램이 운영되는 CPU보드로부터 입출력 포트를 통하여 신호운영정보를 계속 출력하고 다른 장치에서 이를 수신하여 활용하는 방법이 있다.

마지막으로, 교통신호기(410)의 메인 프로그램이 운영되는 CPU보드와 신호구동부(412) 사이에 교환되는 신호운영정보를 통신선 중간에 개입하여 취득하는 방법이 있다.

위 방법들 중 첫 번째와 두 번째 방법의 경우는 기존에 사용 중인 교통신호기(410)의 S/W를 교체해주어야 가능하고, 마지막 방법의 경우에는 교통신호기(410)의 운영에 영향을 주어 안전상의 위험을 초래할 수 있다. 또한 서로 다른 제조사별로 모두 기능을 구성해주어야 연결이 가능하므로 교통신호기(410)의 기능을 필요시마다 개선해주어야 한다. 따라서 교통신호기(410)의 고유 기능에 어떤 추가 개발이나 기능의 수정, 변화를 주지 않고 신호등의 운영상태를 취득하는 방법이 필요하다.

따라서 본 발명에서는 이를 극복하기 위하여, 관제센터(또는 센터장치 100)로 교통신호기(410)의 동작 상황을 전송하는 모뎀부(417)의 독립성을 활용한다. 교통신호기(410)는 모뎀장치가 없이도 독립적으로 신호운영을 수행하므로 모뎀의 기능은 교통신호기(410)와 독립적이다. 따라서 모뎀부(417)에서 교통신호기(410)의 메인 프로그램이 운영되는 CPU보드(또는 주제어부 413)와 센터 간 송수신하는 정보를 인접장치로 동시에 출력하는 기능을 부여하여 모뎀장치만을 교체 설치함으로써 기존의 교통신호기(410)에서 신호등 운영상태와 신호 운영 예정시간 등 신호등 제 어정보를 모두 취득할 수 있다. 교통신호기(410)의 제조자가 기능개선을 별도로 할 필요가 없으므로 장치독립적이다.

따라서 모뎀부(417)에서 센터장치(100)와 신호등 제어정보 등(신호등 운영현황 정보도 포함)을 송수신하는 모뎀장치이외에도 별도의 통신장치 또는 출력장치를 두고, 이 통신장치 또는 출력장치로 기지국(200)에 상기 신호등 제어정보 등을 전송한다. 이와 같은 방법에 의하여, 교통신호기의 고유기능을 저해하지 않고 안전성을 유지하면서 신호등의 운영상황을 다른 장치에서 사용할 수 있다.

구체적 실시예로서, 하나는 모뎀부(417)가 센터장치(100)와 주제어부(413) 사이의 송수신정보를 별도의 출력장치를 부착하여 항상 동시에 출력하도록 하는 방법이 있다. 별도의 출력장치를 기지국(200)에 연결하여, 센터장치(100)와 송수신하는 신호등 제어정보를 기지국(200)에 전송한다.

또, 다른 실시예로서, 모뎀부(417)가 무선송수신기를 포함하거나 무선방법으로 센터장치(100)와 연결하기 위하여 사용되는 무선통신장치로 구성하는 방법이 있다. 무선 송수신기 등에 의해 신호등 제어정보 등을 기지국(200)에 무선으로 전송한다.

교통신호기(410)는 상기 점등신호 테이블을 기지국(200)으로 무선으로 전송한다. 또한, 교통신호기(410)는 실시간으로 지속적으로 상기 기지국(200)에 상기 점등신호 테이블을 전송한다.

앞서 설명한 교통신호기(410)의 점등신호 테이블은 일정 기간 동안 고정될 수도 있고 매 시간마다 변경될 수도 있다. 교통신호기(410)도 센터장치(100)(또는 교통관제센터)로부터 제어를 받는다. 따라서 센터장치(100)에서 전체 도로 교통상황을 분석하여 교차로에 각 진입도로의 교통상황에 따라 교통신호기(410)의 제어신호를 달리할 수 있다.

예를 들면, 교차로 주변에 설치된 CCTV 영상을 실시간으로 분석하여 교통신호기(410)의 제어를 원격에서도 수행할 수 있다.

기지국(200)은 상기 교통신호기(410)로부터 신호등의 예정 점등신호 테이블을 수신하여 지도상 현시정보로 변환하고, 상기 지도상 현시정보를 다중 전송한다.

상기 지도상 현시정보는 현시별 통과방향의 노드쌍과, 상기 노드쌍의 예정 통과가능시간, 최초 현시가 시작된 이후의 진행시간(또는 주기카운터)을 포함한다. 상기 현시별 통과방향의 노드쌍은 상기 현시에서 표출되는 점등신호에 의하여 교차로를 진입하여 통과할 수 있는 진행하는 방향의 진입노드와 진출노드를 말한다.

도 14에서 보는 바와 같이, 상기 지도상 현시정보는 도 13의 예정 점등신호 테이블과 유사하다. 다만, 점등신호 대신 진행노드가 표시된다.

도 14a에서 제1 현시인 경우, 제1 고리의 점등신호는 M2이다. 점등신호 M2는 신호등 S1의 좌회전 신호등을 온(on)시킨다. 따라서 도로 R1로 진입하는 차량은 노드 N1로부터 진입하는 차량(10)이고, 이 차량(10)은 좌회전이 가능하다. 좌회전하는 차량(10)은 도로 R2로 진입하고 지도상에서 R2로 진행시 만나는 노드가 N2이다. 따라서 제1 고리의 노드쌍은 N1과 N2가 된다.

또, 제2 고리의 점등신호는 M1이고, 신호등 S1의 녹색신호등이 온(on)이 되므로, 도로 R1에서 진행하는 차량(10), 즉, 노드 N1로부터 진입하는 차량(10)은 도로 R3로 진출할 수 있다. 도로 R3 방향의 노드는 N3이므로, 노드쌍은 N1과 N3이다.

상기와 같이, 각 현시별 교차로를 통과할 수 있는 차량의 진입노드와 진출노드의 쌍을 구할 수 있다. 각 현시별로 구한 테이블이 도 14a와 도 14b와 같다. 도 14a와 도 14b의 차이는 앞서 예정 점등신호 테이블과 마찬가지로, 현시가 동일한 시간간격으로 구성되는지 점등신호가 변화되는 단위로 현시를 구분하는지에 의해 구분된다.

한편, 지도정보에서 노드를 구할 수 없고 링크정보만 있다면 노드 대신 링크 정보를 사용할 수 있다. 따라서 상기 노드쌍은 진입노드와 진출노드 대신 진입링크와 진출링크, 진입노드와 진출링크, 진입링크와 진출노드 중 어느 하나이다.

다른 실시예로서, 지도상 현시정보를 교차로에서 통과가 가능한 진입도로의 직전 노드로 표시하는 방법이다. 이때, 통과가 가능한 진입도로가 직진(녹색)신호로 통과가 가능한지 좌회전(화살표)신호로 통과가 가능한지를 구분한다.

도 14c에서 보는 바와 같이, 제1 고리의 제1 현시에서, 점등신호 M2는 노드 N1에서 진입하여 좌회전으로 통과할 수 있는 신호이므로, 제1 고리의 지도상 현시정보는 화살표에서 N1이 표시된다. 또, 제2 고리의 제1 현시에서, 점등신호 M1은 노드 N1에서 진입하여 직진으로 통과할 수 있는 신호이므로, 제2 고리의 지도상 현시정보는 녹색에서 N1이 표시된다.

도 14d도 이와 같이, 각 고리의 각 현시에서, 교차로에서 통과가 가능한 진입도로의 직전 노드로 표시한다. 단 통과방향이 직진인지 좌회전인지에 따라 녹색 또는 화살표로 구분되어 표시된다.

한편, 기지국(200)은 모든 교차로나 신호등이 있는 지점에 설치되지는 않는다. 기지국(200)은 다수의 교통신호기(410)와 유선 또는 무선으로 연결될 수 있다. 기지국(200)은 자신의 통신영역 내에 있는 모든 교차로에 설치된 교통신호기(410)로부터 예정 점등신호 테이블을 수신하여 지도상 현시정보를 만들어 다중전송한다.

이때, 기지국(200)은 교통신호기(410)가 설치된 교차로 번호 또는 교통신호기의 이름으로 교통신호기(410)를 식별한다. 또, 기지국(200)은 각 교통신호기(410)에서 발생시키는 각 점등신호가 어느 도로방향의 신호등에 대한 것인지를 입력받는다. 입력된 점등신호와 그 도로방향에 대한 정보를 이용하여 점등신호에 의해 통과시키는 지도상 진행방향의 노드 또는 링크에 대한 정보를 얻는다.

하나의 실시예로서, 각 점등신호와 지도상의 노드정보(또는 링크정보) 사이의 맵핑테이블을 작성할 수 있을 것이다.

도 13a와 도 13b의 경우, 점등신호 M1은 (N1, N3), 점등신호 M2는 (N1, N2), 점등신호 M3은 (N2, N4), 점등신호 M4는 (N2, N3), 점등신호 M5는 (N3, N1), 점등신호 M6은 (N3, N4), 점등신호 M7은 (N4, N2), 점등신호 M8은 (N4, N1)이다.

도 13c와 도 13d의 경우, 점등신호 녹색의 S1은 N1, 점등신호 화살표의 S1은 N1, 녹색의 S2는 N2, 화살표의 S2는 N2, 녹색의 S3은 N3, 화살표의 S3은 N3, 녹색 의 S4는 N4, 화살표의 S5는 N4이다.

이것은 차량단말(300)이 교통신호기(410)의 위치 및 방향정보를 일관되게 인식하기 위한 방법으로 전국의 모든 교차로에 고유하게 부여되는 노드번호와 모든 도로구간에 고유하게 부여되는 링크번호(이하 노드-링크 체계)를 사용하는 것이다.

현재 교통신호기(410)의 경우에는 노드-링크체계를 사용하고 있지 않고 관제센터(또는 센터장치)에서 부여되는 고유 교차로번호를 사용하고 있다. 도시단위로 관제되므로 전국적인 단위에서 고유성을 가지지 않는다. 그리고 링크번호체계는 센터장치(100) 화면에서 표출용으로 지도정보 등으로 사용되고 있을 뿐 교통신호기(410)에서는 활용하지 않고 있다. 또 차량단말(300)의 경우에는 노드링크체계를 사용하고 있다. 따라서 전국적으로 고유하게 부여되는 노드-링크체계를 차량단말(300)과 교통신호기(410) 및 신호등(420)의 위치와 방향관계를 결정하는 기준으로 적용하는 것이다. 이를 통해, 우선 및 긴급차량 우선신호 서비스나 차량에게 신호등 운영상태를 전달하여 신호시간종료안내나 적정 속도 및 정차유도를 할 수 있게 된다.

기지국(200)은 상기와 같은 지도상 현시정보의 작성을 완료하면, 상기 지도상 현시정보를 각 차량단말(300)에 다중 전송한다.

각 차량단말(300)은 상기 지도상 현시정보를 수신하여 차량의 주행방향으로 표시되는 신호등의 예정 점등정보를 표시한다.

앞서 본 바와 같이, 교통신호기(410)에서 전송한 예정 점등신호가 기지 국(200)에 의해 지도상의 노드정보로 변환되므로, 각 차량단말(300)은 자신이 지나온 노드나 현재 주행 중인 링크를 통해 자신이 주행하는 방향의 신호등이 어떤 상태인지를 확인할 수 있다. 즉, 주행방향의 신호등이 어떤 신호가 들어오고, 각 신호등 신호가 온(on)되거나 오프(off)되는 시간을 알 수 있다.

예들 들면, 차량단말(300)이 도 14과 같은 지도상 현시정보를 수신하다고 가정한다. 도 14은 주기 카운터가 40이고, 도 14a 또는 도 14c인 경우, 모두 제2 현시이고, 도 14c 또는 도 14d인 경우, 제1 고리는 제2 현시, 제2 고리는 제1 현시 중임을 알 수 있다. 모든 경우, 신호등 S1과 S3이 모두 직진신호가 켜지고 나머지 신호등 S2와 S4는 적색신호가 켜짐을 알 수 있다.

따라서 도로 R1을 주행하는 차량은 자신이 지나온 노드가 N1임을 알고 있으므로, 도 14a 또는 도 14b인 경우, 지도상 현시정보에서 노드쌍 중에서 첫 번째 노드가 N1을 모두 찾는다.

도 14a에서, 찾은 노드쌍은 제1 현시의 제1과 제2 고리, 제2 현시의 제2 고리이다. 따라서 직진방향(노드 N3 방향)은 20초 이내(제2 현시의 제2고리가 현재 카운터에서 남은 시간)에 통과할 수 있고, 다음 통과시간은 20초 + 120초(다음 제1 현시의 제2고리가 나타날 때까지의 대기시간)임을 계산한다. 또, 좌회전방향(노드 N2 방향)의 첫 번째 통과 가능시간은 20초 + 120초(다음 제1 현시의 제1고리가 나타날 때까지의 대기시간)임을 계산한다.

만약 차량이 지나온 노드가 N4인 경우, 찾은 노드쌍은 제4 현시의 제1과 제2 고리, 제5 현시의 제2고리이다. 따라서 직진방향은 20초 + 30초 이후(제4 현시의 제2고리가 나타날 때까지의 현재 카운터에서 대기시간)에 통과할 수 있음을 계산한다. 또, 좌회전방향의 첫 번째 통과 가능시간도 20초 + 30초(제4 현시의 제1고리가 나타날 때까지의 현재 카운터에서 대기시간)임을 계산한다.

즉, 자신이 지나온 노드와 주행하고자 하는 방향의 노드 쌍을 찾아 가장 가까운 현시의 시작시간이 곧 통과 대기시간이고, 그 노드 쌍의 현재의 현시이면 종료되는 시간에서 현재의 시간을 뺀 나머지 시간이 통과 가능시간이 된다.

도 14b의 경우도, 도 14a와 동일한 방법으로 찾는다.

도 14c와 도 14d의 경우도 유사하다. 노드가 N1에서 주행하는 경우, 현시정보에서 노드 N1인 경우를 모두 찾는다. 제1 현시의 제1 고리 화살표, 제1 현시의 제2 고리 녹색, 제2 현시의 제2 고리 녹색을 찾게 된다. 현재 주기 카운터 40에서 앞서와 같이 예상 통과시간 또는 대기시간을 구한다.

또한, 차량단말(300)은 차량이 정지선에 도착할 시간을 구하여, 차량이 주행방향으로 신호등의 점등신호에 따라 교차로를 통과할 수 있는지를 방향별로 판단하여 표시한다.

차량단말(300)은 현재 주행속도, 평균속도, 또는 제한속도 중 어느 하나를 이용하여 현재 주행위치에서 교차로까지의 도달예정시간을 구한다. 도달예정시간이 상기 방향별 예상 통과가능 시간 이내이거나 대기시간 보다 큰 경우(단 대기시간 이후 현시 표출시간 이내이어야 함), 차량은 계속 주행하여 교차로를 그 방향으로 통과할 수 있는 것으로 판단한다.

앞서 예에서, 노드 N1을 지나온 차량은 N3 방향(직진방향)으로 20초의 통과시간(또는 140초의 대기시간), N2 방향(좌회전 방향)으로 140초의 대기시간을 구하였다. 따라서 도달예정시간이 15초이면 N3방향으로 통과할 수 있고, N2 방향으로는 125초를 대기하는 것으로 표시한다. 또, 도달예정시간이 60초이면 N2방향과 N3방향 모두 80초를 대기하는 것으로 표시한다.

노드방향별로 통과할 수 있는 경우, 통과가능하다는 메시지와, 다음 대기시간을 표시하고, 통과할 수 없는 경우, 바로 통과할 수 없다는 메시지와 대기시간을 표시한다.

차량단말(300)이 제한속도로 도달예정시간을 구하여 노드 방향별로 교차로를 통과할 수 있는지 여부를 판단하고, 교차로를 통과할 수 없는 경우 교차로에서 정지할 것을 권고하는 메시지를 표시한다.

또, 차량단말(300)이 제한속도로 도달예정시간을 구하여 노드 방향별로 교차로를 통과할 수 있는 것으로 판단되면, 교차로를 지나는 지점까지의 거리를 통과 가능시간으로 나누어 통과가능 속도를 계산하여 표시한다.

한편, 앞서 설명한 교통신호기(410)에서 작성한 예정 점등신호 테이블은 황색신호등의 점등신호 또는 신호가 예정시간보다 일찍 끝날 수 있음을 표시하는 감응제어상태 등의 정보를 더 포함할 수 있다.

황색신호등의 점등신호는 각 현시가 변하면서 중간에 표시된다. 따라서 각 현시에 표출되는 시간으로 표시할 수 있다. 각 현시가 시작되는 시간에 표시되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 도 13a에서 제2 현시의 제1 고리에서 황색신호등의 점등시간이 3초로 정하였다고 하면, 신호등 3의 녹색신호등(점등신호 M5)이 켜지기 직전 3초동안 황색신호등이 켜진 후 녹색신호등이 켜진다.

이 경우, 차량단말(300)은 대기시간을 3초가 더 길어지는 것으로 계산해야 한다. 즉, 차량단말(300)은 대기하는 현시에 황색신호등의 점등시간이 0보다 큰 값을 가지면 그 시간만큼 더하여 대기시간을 계산한다.

다음으로, 본 발명의 일실시예에 따라 기지국(200)이 지도상 현시정보를 다중전송하는 방법을 도 15를 참조하여 설명한다.

앞서 도 8에서 보는 바와 같이, 기지국(200)은 하향정보를 다중전송하기 위하여, 하향정보를 파일로 등록하고 각 파일에 대하여 요구전송 인터벌 등을 결정하여 다중전송 스케줄링을 정한다. 그리고 기지국(200)은 각 하향정보 파일을 프래그먼트 단위로 분할패킷으로 나누어 정해진 스케줄에 의하여 다중전송한다.

이와 같이 전송하고자 하는 정보를 파일로 등록하여 다중전송하는 방법은 지도상 현시정보를 전송하는 것에 적합하지 않다. 교통신호기(410)는 실시간으로 교차로의 교통상황을 파악하여 신호등의 점등신호를 달리 정하는 경우가 있다. 이 경우, 기지국(200)은 교통신호기(410)에 의한 점등신호를 실시간으로 수신하여 바로 지도상 현시정보로 변경하여 다중전송해야 한다. 예를 들면, 매 초 단위마다 현시정보를 갱신하여 전송해야 한다.

그러나 도 8과 같이 파일등록에 의한 다중전송 방법은 실시간(또는 매초 단 위)으로 지도상 현시정보를 파일로 재등록하여 전송해야 하는 번거로움이 있다. 또, 다중전송의 우선순위 정책에 따라 다른 하향정보 등에 의해 우선순위에 밀려 더 늦게 전송되는 경우도 발생할 수 있다. 이런 이유로 신호등 정보 전송의 실시간성이 떨어지게 된다.

특히, 교통신호 정보가 늦게 전송됨으로써 교차로에서 신호등의 예정 점등시간을 잘못 전달되는 경우 운전자가 잘못 예측하여 오히려 사고가 발생할 가능성도 있다.

이를 개선하기 위하여, 패킷단위 중계기능을 부여할 필요가 있다. 교통신호기(410) 또는 교통신호기(420)에 설치된 무선통신장치가 일정 시간간격으로 운영상태정보를 기지국(200)에 패킷 중계요청을 하며, 이 요청을 받은 기지국(200)은 파일로 등록하는 과정을 배제하고 즉시 (분할)패킷으로 변환하여 분할패킷으로 바로 등록하여 우선순위에 따라 다중전송될 수 있도록 한다.

따라서 지도상 현시정보를 포함하는 분할패킷은 바로 다음에 시작되는 스케줄 주기 내에 전송된다.

한편, 이를 위해 교통정보의 패킷 프레임에 의한 프로토콜에 파일등록이 필요없는 하향정보등록 코드를 부여하고, 등록할 수 있는 크기를 한 패킷으로 처리가능한 데이터량으로 제한하여 운영한다.

도 15는 본 발명의 일실시예에 따라 지도상 현시정보를 다중전송하는 방법을 예시하고 있다.

도 15에서 보는 바와 같이, 하향정보 A, B, C는 각각 파일로 등록되어 프래 그먼트 단위로 분할패킷으로 나뉘어진다. 즉, 분할패킷 A1, A2, A3, A4는 하향정보 A의 분할패킷이다. 또, 분할패킷 B1, B2는 하향정보 B의 분할패킷이고, 분할패킷 C1, C2, C3은 하향정보 C의 분할패킷이다.

각 분할패킷들은 다중전송의 스케줄에 따라 도 15와 같이 전송된다. t0에서 t1직전까지 또는 t1에서 t2직전까지 등의 스케줄 주기는 각각 △ST(1), △ST(2), △ST(3), △ST(4)로 표기한다. 또, 교통신호기(410) 또는 기지국(200)에서 만들어지는 현시정보 분할패킷을 S1, S2, S3라고 표기한다.

스케줄 주기 △ST(1)에서, 분할패킷 A1, B1, C1이 다중전송된다. 이 스케줄 주기 동안 교통신호기(410) 또는 기지국(200)에서 현시정보 S1이 발생되면, 기다렸다가 바로 다음 시작하는 스케줄 주기 △ST(2) 내에서 다중전송된다.

도 15의 예에서는 현시정보 분할패킷이 가장 높은 우선순위로 정한 것을 예시한 것이다. 현시정보 분할패킷의 우선순위가 가장 높지 않을 수도 있다. 예를 들면, 하향정보 B보다 우선순위가 낮을 수 있다. 이 경우, 스케줄 주기 △ST(2)에서 B2 다음으로 전송될 것이다.

다음으로, 스케줄 주기 △ST(2) 내에 하나의 현시정보 분할패킷이 전송되나, 추가적인 현시정보 분할패킷이 없다면 다음 스케줄 주기 △ST(3) 내에서 전송되는 현시정보 분할패킷은 없다.

그러나 스케줄 주기 △ST(3)이 시작되자마자 현시정보 분할패킷 S2가 발생되었다면, 다음 스케줄 주기 △ST(3)가 시작될 때까지 기다려야 한다. 또, 스케줄 주기 △ST(4)가 거의 끝날 때쯤 새로운 현시정보 분할패킷 S3이 발생되었다면, S3는 바로 스케줄 주기 △ST(5)의 시작과 함께 다중전송될 것이다.

따라서 스케줄 주기 이내에 언제 도착하느냐 또는 우선순위에 따라 대기 시간은 약간씩 차이가 난다. 그러나 최소한 하나 또는 2개의 스케줄 주기 이내에는 전송된다.

이상, 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

본 발명은 신호등의 점등 예정시간을 차량 운전자에게 미리 제공하여, 교차로에서 계속 주행하여 통과를 할 것인지 정지하여 다음 신호를 기다릴 것인지 여부를 결정할 수 있게 지원하는 교통정보시스템의 개발에 적용될 수 있다.

도 1은 일반적인 4지 교차로에서 이동류를 나타내는 도면이다.

도 2는 종래의 단일 고리와 이중 고리 기반 현시 구현 체계를 도시한 도면이 다.

도 3은 본 발명에 따른 교통정보시스템의 전체 시스템 구성을 도시한 도면이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 기지국, 차량단말, 교통신호기의 구성에 대한 블록도이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 교통정보의 구성을 도시한 도면이다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 교통정보의 패킷 프레임 구조를 도시한 도면이다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 교통정보 프레임을 분할하여 전송하는 일례를 도시한 도면이다.

도 8은 본 발명에 따른 기지국의 하향정보 다중전송 방법의 일례를 도시한 도면이다.

도 9는 본 발명에 이용되는 지도정보의 구성요소를 예시한 도면이다.

도 10은 본 발명에 따른 신호등의 예상 점등시간을 제공하는 교통정보시스템의 구성을 도시한 도면이다.

도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 점등신호들을 예시한 도면이다.

도 12은 본 발명의 일실시예에 따라 이중 고리 기반의 현시 구현체계의 예시도이다.

도 13는 본 발명의 실시예에 따른 교통신호기의 점등신호 테이블을 예시한 도면이다.

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 지도상 현시정보를 예시한 도면이다.

도 15는 본 발명의 일실시예에 따라 지도상 현시정보를 다중전송하는 방법을 예시한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

S1,S2,S3,S4 : 신호등 R1,R2,R3,R4 : 도로

N1,N2,N3,N4 : 노드 M1 내지 M8 : 점등신호 또는 이동류

10 : 차량 20 : 무선통신망(기지국의 통신영역)

50 : 네트워크 60 : GPS

100 : 센터장치 200 : 기지국

210 : 무선포트 220 : 유선포트

230 : 메인프로세서 240 : 케이스

300 : 차량단말 310 : 무선인터페이스

311 : 안테나 320 : 내장GPS

330 : 제어부 340 : 메모리

351 : 스피커 352 : 디스플레이

360 : 통합커넥터 370 : 스위치

380 : 전원

410 : 교통신호기 411 : 전원공급부

412 : 신호구동부 413 : 주제어부

414 : 무선통신부 415 : MMI부

416 : 단자판 417 : 모뎀부

420 : 신호등 421 : 신호등 램프

500 : 교통정보 510 : 수집정보

511 : 현재위치정보 512 : 차량단말 상태정보

513 : 링크정보 리스트 520 : 하향정보

521 : 차량단말 제어파라미터 522 : 변수테이블 정보

523 : 소통정보 524 : 구역소통정보

525 : 지역소통정보 526: 전국소통정보

527 : 기타 하향정보 530 : 개별정보

600 : 교통정보 프레임 610 : 교통정보 헤더

620 : 교통정보 페이로드 630 : 정보항목(IE)

Claims (12)

1. 신호등의 점등을 제어하는 점등신호를 신호등에 출력하는 교통신호기;

   상기 교통신호기로부터 신호등의 예정 점등신호 테이블을 수신하여 지도상 현시정보로 변환하고, 상기 지도상 현시정보를 다중 전송하는 기지국;

   상기 지도상 현시정보를 수신하여 차량의 주행방향으로 표시되는 신호등의 예정 점등정보를 표시하는 차량단말을 포함하되,

   상기 예정 점등정보는 수신한 상태의 지도상 현시정보 또는 차량이 상기 신호등이 설치된 교차로에 도착할 시간을 예상하여 산정한 현시정보 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 교통정보시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 예정 점등신호 테이블은,

   현시별 점등신호와, 상기 각 점등신호의 예정 표출시간, 최초 현시가 시작된 후의 진행시간(또는 주기카운터)을 포함하는 것을 특징으로 하는 교통정보시스템.
3. 제 1항에 있어서, 상기 지도상 현시정보는,

   현시별 통과방향의 노드쌍과, 상기 노드쌍의 예정 통과가능시간, 최초 현시가 시작된 이후의 진행시간(또는 주기카운터)을 포함하고,

   상기 현시별 통과방향의 노드쌍은 상기 현시에서 표출되는 점등신호에 의하여 교차로를 진입하여 통과할 수 있는 진행하는 방향의 진입노드와 진출노드인 것 을 특징으로 하는 교통정보시스템.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 노드쌍은 진입노드와 진출노드 대신 진입링크와 진출링크, 진입노드와 진출링크, 진입링크와 진출노드 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 교통정보시스템.
5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 현시는 단일 고리 기반 또는 다중 고리 기반의 현시 체계로 구성되는 것을 특징으로 하는 교통정보시스템.
6. 제 3항에 있어서, 상기 차량단말은,

   자신이 지나온 노드와 주행하고자 하는 방향의 노드 쌍을 지도상 현시정보에서 찾아 가장 가까운 현시의 시작시간을 통과 대기시간으로 정하거나, 상기 찾은 노드 쌍이 현재의 현시이면 종료되는 시간에서 현재의 시간을 뺀 나머지 시간을 통과 가능시간을 계산하여 표시하는 것을 특징으로 하는 교통정보시스템.
7. 제 6항에 있어서, 상기 차량단말은,

   차량이 정지선에 도착할 예정시간을 구하여, 차량이 교차로를 통과할 수 있는지를 노드 방향별로 판단하여 표시하거나 노드 방향별로 대기시간을 구하여 표시하는 것을 특징으로 하는 교통정보시스템.
8. 제 7항에 있어서, 상기 차량단말은,

   차량이 정지선까지 도착할 시간을 차량의 현재 주행속도 또는 제한속도를 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 교통정보시스템.
9. 제 6항에 있어서, 상기 차량단말은,

   차량이 제한속도로 교차로를 통과할 수 없는 경우, 교차로에서 정지할 것을 권고하는 메시지를 표시하고,

   차량이 제한속도로 교차로를 통과할 수 있는 경우, 교차로를 지나는 지점까지의 거리를 통과 가능시간으로 나누어 통과가능 속도를 계산하여 표시하는 것을 특징으로 하는 교통정보시스템.
10. 제 1항에 있어서, 상기 교통신호기는,

    센터장치와 연결하여 신호등 제어정보를 송수신하는 모뎀부에서 센터장치 외에 다른 외부장치와도 연결할 수 있는 모뎀장치를 구비하고, 상기 모뎀장치를 이용하여 상기 신호등 제어정보를 기지국으로 전송하는 것을 특징으로 하는 교통정보시스템.
11. 제 1항에 있어서, 상기 기지국은,

    상기 지도상의 현시정보를 하나의 분할패킷으로 구성하여 우선순위를 부여하고, 하향정보의 분할패킷 전송 스케줄에 의해 다중전송시키는 것을 특징으로 하는 교통정보시스템.
12. 제 11항에 있어서, 상기 기지국은,

    상기 지도상 현시정보의 분할패킷을 직후에 수행되는 스케줄 주기 이내에 전송하는 것을 특징으로 하는 교통정보시스템.

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