도로상에서의 운전자의 안전 운전을 위하여, ATMS, ATIS, AVHS 등과 같은 다양한 지능형 교통 시스템 ITS(Intelligent Transport Systems) 서비스가 제공되고 있다.
ATMS(Advance Traffic Management System)는 첨단교통관리시스템으로서 실시간 신호제어, 자동교통단속, 통행료 자동요금징수와 같이 교통 흐름 제어를 수행하며, ATIS(Advance Traveler Information System)는 첨단교통정보시스템으로서 도로상의 가변정보안내판과 같이 운전자에게 도로 및 교통에 관련된 각종 정보를 제공하며, AVHS(Automated Vehicle Highway System)는 차량 및 도로에 설치된 장치를 이용하여 차량 운행의 안전성과 도로용량의 효율적 활용을 도모한다.
근래에는, 상기와 같이 도로 교통을 관리하는 지능형 교통 시스템인 ITS 서 비스 이외에도, 도로환경정보를 수집하여 운전자에게 제공하는 USN 인프라를 이용한 도로환경 정보제공 서비스가 제공되고 있다.
유비쿼터스 센서 네트워크(USN; Ubiquitous Sensor Network)를 이용한 도로환경 정보제공 서비스는, 도로의 노변 및 노상에 설치된 센서노드를 통해 도로 환경 정보를 수집하는 것이다. 예를 들어, 도로의 노변 기지국에 각각 설치된 센서노드는 차량의 흐름 등과 같은 도로환경정보를 수집하여, 이를 중앙관제센터에 제공하며, 중앙관제센터는 이를 운전자에게 제공한다.
이러한 유비쿼터스 센서 네트워크(USN)를 이용한 도로환경 정보제공 서비스로는, GPS와 무선통신망을 이용하는 방식, DSRC 방식, Beacon 방식, 차량 번호판 검지 방식이 있는데, 이들 방식들은 다음과 같은 문제가 있다.
GPS와 무선통신망을 이용하는 방식은 GPS단말기 장착차량에서 자신의 위치정보를 무선데이터망(CDMA망)을 통해 중앙관제센터로 전송하고, 중앙관제센터에서 통행시간 및 속도를 계산하는 방식이다. 그러나 이러한 방식은 차량에 고가의 GPS 단말기를 설치해야하는 부담이 있고, 차량 증가에 따른 통신비용이 증가되며, 터널이나 고가도로 또는 빌딩 사이 등의 GPS 음영지역에서 위치파악 곤란의 문제가 있다.
DSRC(Ddedicated Short-Range Communication) 방식은 도로변에 설치된 노변장치(RSE;Road Side Equipment)를 이용해 노변장치(RSE)를 지나는 정보 수집 차량(prob car)의 위치를 파악하고, 이 정보를 노변장치(RSE)에서 중앙관제센터로 전송하고, 마찬가지로 해당 정보 수집 차량이 다음번째의 노변장치(RSE)를 통과할 때 시간차를 통해 차량의 통행시간과 구간 통행 속도를 수집하는 방식이다. 그러나 이 러한 DSRC 방식은 통신망 구현을 위한 인프라 설치 비용이 많이 소요되는 단점이 있다.
Beacon 방식은 도로상의 가로등 또는 신호등에 설치된 신호발생기인 위치 비콘(Beacon)에서 해당 비콘의 위치를 알려주는 특정 신호를 계속 송신하고, 송수신기가 부착된 정보 수집 차량이 해당 위치 비콘을 통과하는 순간 그 신호를 받아 차량 정보와 해당 위치 비콘 통과 시간 정보를 통신 비콘으로 송신한다. 통신 비콘은 이러한 데이터들을 중간 기지국으로 보낸 뒤 이곳에서 구간 통행 속도를 계산하여 메인 서버로 보낸다. 이러한 Beacon 방식은 분산처리 방식을 이용하여 중앙관제센터에 걸리는 부하를 분산시킬 수 있는 장점이 있으나, 이 역시 인프라 설치 비용이 많이 소용되는 단점이 있다.
차량 번호판 검지 방식(AVI; Automated Vehicle Identification)은 대상 구간의 진입/진출 지점에 검지기를 설치하여 통과하는 차량의 번호판 영상을 촬영 후 번호판 판독 알고리즘을 통해 차량을 인식하여 진출입 차량의 통행시간을 검지하는 방식이다. 그러나 이러한 차량 번호판 검지 방식은 인프라 설치 비용이 많이 소요되며 야간 및 기상 변화에 민감한 단점이 있다.
상기 살핀 바와 같이, GPS와 무선통신망을 이용하는 방식, DSRC 방식, Beacon 방식, 차량 번호판 검지 방식 등과 같은 유비쿼터스 센서 네트워크(USN)를 이용한 도로환경 정보제공 서비스는 인프라를 구축하여야 하는 점에서 설치 비용이 많이 소요되는 단점이 있다.
또한, 종래의 유비쿼터스 센서 네트워크(USN)를 이용한 도로환경 정보제공 서비스는 도로상 또는 도로변에 센싱장치를 설치하기 위해 차량의 운행을 통제해야하는 불편이 있다.
또한, 이렇게 도로상 또는 도로변의 정해진 특정 위치에 설치된 센싱장비들은 설치된 장소의 주변에 대한 정보만을 수집할 수 있을 뿐이지, 센싱영역 외부에 대한 정보는 수집할 수 없는 문제가 있다.
또한, 운전자가 운행할 도로의 구간 도로 기상 정보를 미리 알고 있다면 안전운전을 하는데 도움이 되지만, 도로 노변에 설치된 센싱장치로는 추상적인 기상정보만 센싱할 수 있을 뿐 차량과 관련된 필요한 정보를 센싱할 수 없는 문제가 있다.
이하, 본 발명의 실시 예들의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 하기에서 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 도로환경정보 제공 시스템을 도시한 도면이다.
진출부 노변장치는, 소정 도로구간의 진출부에 설치되어 상기 도로구간을 지 나오는 차량으로부터 차량이 측정한 상기 도로구간의 도로환경정보를 수신한다.
진입부 노변장치는, 상기 진출부 노변장치로부터 상기 도로환경정보를 수신하며, 상기 도로구간의 진입부에 설치되어 상기 도로구간에 진입하는 차량에 상기 도로환경정보를 전송한다.
도 1에 도시한 바와 같이 차량이 도로구간을 진행해 나갈 때, 차량은 해당 도로구간의 교통환경정보를 수집한 후, 도로구간의 뒷쪽에 위치한 진출부 노변장치에게 수집한 교통환경정보를 전송한다.
상기 교통환경정보를 수신한 진출부 노변장치는, 해당 도로구간의 진입지점의 도로변에 설치된 진입부 노변장치에 제공하며, 따라서, 진입부 노변장치는 해당 도로구간에 진입하는 다른 차량들에게 상기 도로환경정보를 제공하여 안전운전이 이루어지게 한다.
예를 들어, 차량(200)이 진입부 노변장치(100a)와 진출부 노변장치(100b) 사이의 구간인 제A도로구간(101)을 지나갈 때, 차량(200)은 진입부 노변장치(100a)를 지나쳐 제A도로구간을 진행할 때 차량내 센서에서 측정되어 센싱값을 이용하여 가공한 정보값인 도로환경정보를 진출부 노변장치(100b)에 전송한다.
차량내 센서들의 도로환경정보를 수신한 진출부 노변장치(100b)는, 차량으로부터 수신한 제A도로구간(101)의 도로환경정보를 차량의 진행방향을 기준으로 이전 지점에 위치한 진입부 노변장치(100a)에게 전송해준다. 진입부 노변장치(100a)는 진출부 노변장치(100b)로부터 도로환경정보를 수신하여, 추후에 제A도로구간(101)에 진입하는 다른 차량들에게 도로환경정보를 제공하여 제A도로구간(101)을 지나려 는 차량들의 안전운전이 이루어지게 한다.
상기 도로환경정보는 도로구간을 지날 때 다양한 방식으로 수집될 수 있는데, 일 실시 예로서, 차량 내부에 장착된 센서들로부터 수집된 센싱값을 기반으로 도로환경정보를 결정할 수 있다.
한편, 진출부 노변장치(100b)는 수신한 도로환경정보를 진입부 노변장치(100a) 이외에도 중앙관제센터(300)로 전송하여, 중앙관제센터(300)에서 해당 도로구간에서의 도로환경정보를 파악할 수 있도록 한다.
각 노변장치(100a,100b,100c)간은 서로 유선통신 또는 무선통신으로 연결되어 있으며, 노변장치들(100a,100b,100c)과 중앙관제센터(300) 역시 유선통신 또는 무선통신으로 연결되어 있다.
상기 차량내 센서들로부터 측정되는 도로환경정보는 차량내의 설치된 다수의 센서들로부터 측정된 센싱정보를 취합하여 도로환경정보로 가공하여 주변의 노변장치 또는 중앙관제센터로 전송한다. 이러한 도로환경정보로는 노면품질정보, 노면상태정보 등 다양한 정보가 해당될 수 있다.
차량내 센서들로부터 측정된 센싱값들을 취합하여 도로환경정보로 가공처리하는 차량의 구성모듈을 도 2와 함께 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 센싱값들을 취합하여 도로환경정보로 가공하는 차량의 내부 구성을 도시한 블록도이다.
센서부(210)는 차량내 다양한 센서들의 집합으로서, 이러한 센서들(제1센서,제2센서,,,,제N센서)은 차량을 안전하게 운행할 수 있도록 각종 차량 부품들을 적절히 제어해주기 위해 필요한 정보를 센싱하는 기능을 수행한다.
예를 들어, 차량이 주행시에 미끄러지지 않고 안전운행을 하는데 도움을 주기 위한 시스템인 ESC(Electronic Stability Control)가 있는데, 이러한 ESC 시스템이 구동되기 위해서는 차체가 운전자의 의지와 다르게 운행되고 있음을 판단할 수 있어야 한다.
이러한 판단을 위하여, 차량의 네 바퀴에 장착된 휠 센서, 엔진에 장착되는 마스터 실린더 압력센서, 조향휠에 장착되는 조향 휠 각속도 센서 등의 센서들로부터 센싱정보를 취득한다. 이밖에도 서스펜션 센서, ABS센서 등으로부터 센싱될 수 있다.
또한, 기상에 따른 차량 부품 제어를 위한 센서가 차량에 구비되는데, 강수센서, 와이퍼작동 센서, 외기온도센서 등이 구비된다. 참고로, 강수센서는 빗물을 감지하는 센서이고, 와이퍼작동 센서는 빗물감지 시에 와이퍼를 자동으로 동작하게 해주는 센서를 말하며, 외기온도센서는 외부온도를 측정해서 에어컨을 자동으로 동작하게 해주는 센서를 말한다.
본 발명은 이러한 기존에 차량 내에 장착된 센서들로부터 측정된 센싱값들을 이용하여, 이들 센싱값들을 취합하여 도로환경정보로 가공처리하여 노변장치 및 중앙관제센터로 전송하는 것이다.
센싱값들을 취합하여 도로환경정보로 가공처리하여 외부로 유무선 전송하는 역할은 차량내 설치된 OBE 단말기(220)에서 이루어진다.
OBE(On Board Equipment) 단말기는 알려진 바와 같이 다른 장치와의 접속을 지원하며 데이터 서비스 및 패킷 데이터 서비스가 가능하도록, 예컨대, 근거리 무선 전용 통신(Dedicated Short Range Communication; DSRC) 방식을 적용한다.
상기 DSRC 방식은 5.8GHz 주파수 대역을 이용하여 노변장치(RSE)와 OBE 단말기 사이에 양방향 무선 통신하는 방법으로, 노변장치에 연결된 안테나에 의해서 형성되는 통신 가능 영역(Communication Zone) 내를 OBE 단말기가 장착된 차량이 통과할 경우 통신이 가능하도록 한 방식이다.
OBE 단말기(220)는 도로구간에 진입할 때 상기 도로구간의 진입부에 마련된 집입부 노변장치로부터 해당 도로구간의 도로환경정보를 수신하여 디스플레이한다. 따라서 도로구간에 진입하기 전에 해당 도로구간의 도로환경정보를 인지하게 되어 안전을 할 수 있다.
또한, 본 발명의 OBE 단말기(220)는 도로구간을 지나칠 때 차량내 센서들로부터 측정되는 센싱값들을 취합하여 도로환경정보로 가공하여, 해당 도로환경정보를 도로구간의 진출부에 위치한 진출부 노변장치(100b) 및 중앙관제센터(300)로 전송한다.
가공되는 도로환경정보로는 다양한 정보가 있을 수 있는데, 예를 들어, 노면의 양호 또는 불량 등을 나타내는 노면품질정보가 도로환경정보로 가공 처리될 수 있으며, 노면의 결빙 또는 수막 등을 나타내는 노면상태정보가 도로환경정보로 가공처리될 수 있다.
측정된 센싱값들로부터 도로환경정보를 가공 처리하는 방식은, 측정된 센싱값들의 비율에 따라 도로환경정보를 결정할 수 있는데, 예컨대, 서스펜션 충격지수를 차량 평균 속도로 나누어서 이를 소정의 노면품질 임계치와 크기 비교하여 노면품질정보로 결정할 수 있다.
측정된 센싱값들로부터 도로환경정보를 가공 처리하는 또 다른 방식은, 측정된 센싱값들에 각각 가중치를 두어, 센싱값에 각 가중치를 곱하여 전체 더한 값을 소정의 노면상태 임계치와 크기 비교하여 노면상태정보로 결정할 수 있다.
OBE 단말기(220)가 센싱값들을 취합하여 도로환경정보로 가공 처리하는 알고리즘의 다양한 실시 예들로서, 도로환경정보 중에서 노면품질정보를 가공처리하여 출력하는 과정을 도시한 도 3, 도호환경정보 중에서 노면상태정보를 가공처리하여 출력하는 과정을 도시한 도 4의 플로차트와 함께 상술한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 OBE 단말기가 노면품질과 관련된 센싱값들을 취합하여 노면품질정보로 가공 처리하는 과정을 도시한 플로차트이다.
도로를 운행중인 차량은, 미리 설정한 일정 주기가 경과하여 도래할 때(S401)마다 차량에 장착된 차량 속도 센서, 서스펜션 센서를 통해 차량 평균 속도, 서스펜션 충격지수를 측정한다(S402).
상기 측정한 차량 평균 속도, 서스펜션 충격지수를 이용하여 노면품질지수를 산출한다(S403).
상기 노면품질지수는 서스펜션 충격지수를 차량 평균 속도로 나누어서, 차량 평균 속도 대비 서스펜션 센서 압축비를 활용한다.
상기 산출한 노면품질지수가 미리 설정된 노면품질 임계치를 초과하는지를 판단(S404)하여 노면품질정보를 결정한다.
예컨대, 산출한 노면품질지수가 노면품질 임계치를 초과하거나 같은 경우 노면품질정보를 '노면품질 양호(good)'으로 결정하고(S405), 산출한 노면품질지수가 노면품질 임계치 미만인 경우 노면품질정보를 '노면품질 나쁨(bad)'으로 결정한다(S406).
상기 판정된 노면품질정보는 인근의 진출부 노변장치(RSE) 및 중앙관제센터로 전송된다(S407). 상기 노면품질정보를 수신한 진출부 노변장치는 차량의 진행방향을 기준으로 이전 지점에 위치한 진입부 노변장치에 노면품질정보를 전송해준다.
진입부 노변장치는 해당 도로구간에 진입하는 다른차량에 노면품질정보를 전송해줌으로서, 다른 차량으로 하여금 해당 도로구간의 노면품질(노면품질 불량, 노면품질 양호)을 알수 있도록 하여 안전운행이 이루어지도록 할 수 있다.
상기의 과정들은 노면품질정보 가공처리 모드가 종료 될 때까지(S408) 일정 주기로서 반복 수행된다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 OBE 단말기가 노면상태와 관련된 센싱값들을 취합하여 노면상태정보로 가공 처리하는 과정을 도시한 플로차트이다.
미리 설정한 일정 주기가 경과하여 도래할 때(S501)마다 차량내 강수센서를 통해 강수유무 상태를 판단한다(S502).
강수 상태라고 판정되면, 차량에 장착된 대기온도 센서, ABS작동 센서, 와이퍼작동 센서, 차량안정성 자세제어 센서를 이용하여, 대기온도, ABS 작동 센싱값, 와이퍼작동 센싱값, 차량안정성 센싱값을 측정(S503)한다.
상기 측정한 ABS 작동 센싱값, 와이퍼작동 센싱값, 차량안정성 센싱값을 이용하여 노면상태지수를 산출한다(S504).
상기 노면상태지수는 상기 측정한 각각의 측정값에 가중치를 두어, (ABS 작동 센싱값×제1가중치)+(와이퍼작동 센싱값×제2가중치)+(차량안정성 센싱값×제3가중치)의 더한 값을 노면 상태지수로 결정한다.
상기 산출한 노면상태지수가 미리 설정된 노면상태 임계치를 초과하는지를 판단하여(S505) 노면상태정보로서 결정한다.
예컨대, 산출한 노면상태지수가 노면상태 임계치를 초과하거나 같은 경우 노면상태정보를 '노면상태 양호(good)'으로 결정하고(S506), 산출한 노면상태지수가 노면상태 임계치 미만인 경우 노면상태정보를 '노면상태 나쁨(bad)'로 결정한다(S507,S508).
나아가, 산출한 노면상태지수가 노면상태 임계치 미만인 상태에서, 대기 온도가 0℃ 미만인 마이너스 온도인 경우에는 '노면상태 결빙'으로 노면상태정보를 결정한다(S507). 또한, 산출한 노면상태지수가 임계치를 미만인 상태에서, 대기 온도가 0℃ 이상인 경우에는 '노면상태 수막'으로 노면상태정보를 결정한다(S508).
상기 판정된 노면상태정보는 인근의 진출부 노변장치(RSE) 및 중앙관제센터로 전송된다(S509). 상기 노면상태정보를 수신한 진출부 노변장치는 차량의 진행방 향을 기준으로 이전 지점에 위치한 진입부 노변장치에 노면상태정보를 전송해준다.
진입부 노변장치는 해당 도로구간에 진입하는 다른차량에 노면상태정보를 전송해줌으로서, 다른 차량으로 하여금 해당 도로구간의 노면상태(결빙,수막,양호)를 알수 있도록 하여 안전운행이 이루어지도록 할 수 있다.
상기의 과정들은 노면상태정보 가공처리 모드가 종료될 때까지(S510) 일정 주기로서 반복 수행된다.
상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 본 발명의 특허 범위는 상기 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위뿐 아니라 균등 범위에도 미침은 자명할 것이다.