KR101230606B1 - 자동통행료징수 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동통행료징수방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 자동통행료징수방법은 전체 차로폭 영역을 커버하는 하나의 송신영역을 구현하는 단계로, 상기 전체 차로폭은 복수 개의 차로를 포함하는, 송신영역 구현단계; 및 상기 하나의 송신영역 이내에 복수 개의 수신영역을 구현하는 단계; 를 포함하고, 상기 복수 개의 차로 각각에 적어도 하나 이상의 상기 수신영역을 설정하고, 상기 각 수신영역의 커버리지는 각 차로 내의 차량을 2대 이상 포함하지 않도록 범위가 제한되는 것을 특징으로 한다.

Description

자동통행료징수 방법 및 장치{Method and Apparatus for electronic fee collection}

본 발명은 지능형 교통시스템(ITS, Intelligent Transportation System)에서 자동요금징수(EFC, Electronic Fee Collection)에 관한 것이다. 보다 상세히, 복수 개의 차로가 존재하는 고속도로상에서 자동통행료징수 방법에 관한 것이다.

자동통행료징수시스템은 유료도로에서 통행료 징수를 위해 차량이 섰다가 가야하는 문제점을 개선한 시스템으로, 국내에서는 2007년부터 전국적으로 확대되어 운영 중이다. 그러나 현재는 차로마다 별도의 노변장치가 구성이 되어 있어 시스템이 복잡한 반면, 톨게이트 설치를 위한 공간은 기존 방식에 비해 개선되지 않았다.

사용되고 있는 국내의 하이패스 시스템의 일 예에서는 능동방식의 차량단말기(OBU) 및 스마트카드를 이용한 통행료 징수 시스템으로 차로마다 설치하여, 차량이 고속 주행 시에도 통신 처리가 가능한 통신영역을 확보하기 위해 두 개의 무선송수신부를 사용하고, 무선송수신부의 송신신호 간 간섭을 피하기 위해 시분할방식으로 동작시킨다.

시분할방식으로 동작하기 위해, 두 개의 무선송수신부는 연결제어신호를 사용하여 일련의 프레임을 두 개의 무선송수신부에 번갈아 전송하는 방법을 사용하며, 무선송수신부의 수가 늘어나면 프레임에 스위칭순서를 붙여 스위칭하는 방법을 사용할 수 있다.

이 외에 또 다른 통행료 징수 시스템 방식 중 여러 차로를 동시에 처리하는 방법으로 요금부과영역과 요금부과확인영역을 두어 요금이 정상적으로 처리된 차량과 그렇지 않은 차량을 구분하는 방법이 있다.

그러나 이 경우 요금부과확인영역을 생성하기 위해 레이저 신호 또는 별도의 채널을 사용해야되는 등 시스템이 복잡해지는 문제가 있다.

이상의 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 바람직한 일 실시 예에서는 복수개의 차로가 존재하는 고속도로에서 고속으로 주행하는 차량에 대한 자동통행료징수 시 통신영역 확보를 위해 무선송신부를 두 개 이상 두지 않고, 간섭을 피하기 위한 시분할을 하지 않고, 별도의 요금징수확인영역을 위한 레이져신호 등을 사용하지 않으면서, 차량단말기(OBU)를 장착하지 않은 차량에 대한 위반처리가 가능하도록, 통신영역 중 일부를 정합영역으로 사용하여 시스템의 복잡성을 최소화하고자 한다.

바람직하게, 단일 차로 환경에 비해 차량과 무선통신데이터 간 정합 정확도가 떨어지는 복수 차로 환경에서의 정합 정확도를 높이는 자동통행료징수 시스템을 제시한다.

이를 통해, 통행료 징수시의 지연이나 정체를 최소화하면서 톨게이트 설치 공간을 최소화하기 위한 복수 차로 고속도로에서 자동통행료징수 시스템을 제시한다.

본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 노변장치를 포함하는 자동통행료징수시스템에서 자동으로 통행료를 징수하는 방법은 상기 노변장치의 송신영역 커버리지가 복수 개의 차로폭을 커버하도록 설정하는 단계; 및 상기 송신영역 커버리지 이내에 상기 노변장치의 수신영역을 복수 개 설정하는 단계;를 포함하고, 이 경우 상기 차로 각각에 적어도 하나 이상의 수신영역이 설정되고, 각 수신영역의 커버리지는 각 차로 내의 차량을 2대 이상 포함하지 않도록 범위가 제한되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 자동통행료징수방법은 전체 차로폭 영역을 커버하는 하나의 송신영역을 구현하는 단계로, 상기 전체 차로폭은 복수 개의 차로를 포함하는, 송신영역 구현단계; 및 상기 하나의 송신영역 이내에 복수 개의 수신영역을 구현하는 단계; 를 포함하고, 상기 복수 개의 차로 각각에 적어도 하나 이상의 상기 수신영역을 설정하고, 상기 각 수신영역의 커버리지는 각 차로 내의 차량을 2대 이상 포함하지 않도록 범위가 제한되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예로서, 자동통행료징수 장치는 송신커버리지 영역이 복수 개의 차로를 포함하는 송신부;및 상기 송신부의 상기 송신커버리지 영역 내에 복수개 구현되며, 상기 복수 개의 차로 각각에 적어도 하나 이상 구현되고, 상기 각 차로 내의 차량을 2대 이상 포함하지 않도록 수신커버리지 영역이 구현되는 수신부; 를 포함한다.

본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시 예로서, 자동통행료징수 장치는 송신커버리지 영역이 복수 개의 차선을 포함하는 송신부; 송신부에 이상이 발생했을 때 대체하기 위한 예비송신부; 및 상기 송신부의 상기 송신커버리지 영역 내에 복수개 구현되며, 상기 복수 개의 차선 각각에 적어도 하나 이상 구현되고, 상기 각 차선 내의 차량을 2대 이상 포함하지 않도록 수신커버리지 영역이 구현되는 수신부; 를 포함한다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자동통행료 징수방법에서는 바람직하게 통행료 징수시의 지연이나 정체를 최소화 하면서 톨게이트 설치 공간을 최소화하는 효과가 있다.

종래의 복수개의 송신부를 사용에 따른 간섭을 피하기 위한 시분할 동작 대신, 본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 통신 영역에서 송신영역과 수신영역을 분리함으로써 설계의 유연성을 제공하고, 단일 송신영역 설정으로 고속 주행 차량 처리를 위한 전체 통신영역의 길이를 줄이고, 수신영역을 차선당 1개 이상 배치하여 차량데이터와 무선통신데이터의 정합 정확도가 높아지는 효과가 있다.

도 1 은 기존 자동통행료징수시스템의 시분할 통신영역 구성의 일 예를 도시한다.
도 2 는 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 복수 개의 차로에서 이용하는 자동통행료징수방법의 통신영역 구성 예이다.
도 3 은 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 자동통행료징수를 위한 시스템의 일 예를 도시한다.
도 4 는 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 자동통행료징수시스템에서 자동통행료징수방법의 흐름도를 도시한다.

이하에서, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 도면들 중 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

또한, 본 발명에 보다 더 충실하도록 하기 위해서, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자 수준의 변경이나 변형이 있을 수 있음을 명기하는 바이다.

도 1 은 기존 자동통행료징수시스템의 시분할 통신영역 구성의 일 예를 도시한다.

도 1 에는 종래에 단일 차로에서 시분할 통신영역을 구성하여 자동으로 통행료를 징수하던 시스템을 도시한다. 통신영역이 통신영역 A(110)와 통신영역 B(120)로 중첩되어 있으나, 시분할로 동작하므로 간섭이 없이 운영이 가능하다.

그러나, 고속으로 주행하는 차량을 처리하기 위해서는 전체 통신영역이 시분할을 하는 만큼 늘어나야 하며, 임의의 무선송수신부에 문제가 발생하여 시분할을 해제할 경우 통신영역이 줄어들어 처리할 수 있는 차량의 속도가 제한되는 문제가 있다. 또한, 시분할 동작을 하게 되면 임의의 위치에 존재하는 단말기 입장에서는 노변장치(Road Side Equipment : RSE)로부터 내려오는 하향신호의 간격이 늘어나게 된다. 따라서, 시분할 동작을 할 경우 그렇지 않은 경우보다 통신영역이 더 넓어야 한다.

도 2 는 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 복수 개의 차로에서 이용하는 자동통행료징수방법의 통신영역 구성 예이다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 두 개 이상의 차로로 구성된 유료 고속도로에서 무선통신을 이용하여 자동통행료징수시스템을 구축하는 경우, 차로를 바꾸며 자유롭게 고속으로 주행하는 다수의 차량의 감지데이터와 무선통신으로 통행료를 처리한 데이터를 정합하기 위한 것이다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 복수 개의 차로로 구성된 고속도로에서 정합 정확도를 높이고, 유연한 시스템 구성 및 시스템 구축 비용을 절감하기 위해, 노변장치의 통신영역을 송신영역과 수신영역으로 구분하여 따로 설정할 수 있다.

바람직하게, 노변장치의 송신영역 입구에 정합을 위한 수신영역(220, 230, 240)을 설치하여, 차량이 송신영역에 진입하자 마자 빠르게 정합과정을 거치도록 함으로써 정합 정확도를 높인다.

또한, 정합을 위한 수신영역에서 차량의 인식은 수행되었으나, 차량의 통행료 징수 절차를 완료하지 못한 경우, 정합을 위한 수신영역(220, 230, 240) 후단에 후처리수신영역(250)을 두어, 미완료된 차량의 통행료 징수 정차를 수행한다.

도면을 참고하면, 노변장치의 송신영역(210) 범위는 복수 개의 차로 전체가 포함되도록 구현한다. 또한, 송신부에 이상이 발생했을 때 대체하기 위한 예비송신부를 추가로 구현할 수도 있다. 예비송신부는 원래 작동하던 송신부의 송신영역(210) 범위와 동일한 범위를 커버한다.

노변장치의 수신영역(220, 230, 240, 250)은 크게 정합을 위한 수신영역(220, 230, 240)(이하, 정합영역) 및 후처리를 위한 수신영역(이하, 후처리수신영역)(250)으로 구별할 수 있다.

정합영역(220, 230, 240)이란 차량이 노변장치의 송신영역(210)에 진입한 경우, 동시에 존재하는 다수의 차량에 대한 차량 감지데이터 및 차량단말기(OBU) 인식 데이터를 정합하기 위한 영역에 해당한다.

정확한 정합을 위해 차로별로 적어도 한 개 이상의 정합영역(220, 230, 240)을 설정할 수 있다. 이 경우, 정합영역은 인접 정합영역과 중첩하도록 배치하여, 모든 차량이 정합영역에서 무선 통신이 수행될 수 있도록 한다.

예를 들어, 수신영역 A(220)와 수신영역B(230)간, 수신영역B(230)와 수신영역C(240) 간에 중첩하도록 배치한다. 또한, 정합을 위한 수신영역(이하, 정합영역)(220, 230, 240)은 차량이 2대 이상 포함되지 않도록 작게 구현한다. 이때 정합을 위해서는 지향성이 강하고 부엽파비가 큰 안테나를 사용한다.

본 발명에서는 정합영역(220, 230, 240)을 각 차로마다 적어도 하나 이상씩 송신영역(220)의 입구에 설치하여, 정합성공률을 극대화 시킬 수 있다. 즉, 차량이 송신영역(210)에 진입하자마자 정합영역(220, 230, 240)을 거치며, 차로마다 적어도 하나 이상의 정합영역이 배치되므로, 정합 성공률을 극대화할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 빠르게 지나가는 차량과 무선 통신을 원활하게 진행하기 위하여, 정합영역(220, 230, 240)에서는 차량단말기(OBU)의 고유정보 확인 등을 통해 차량단말기가 인식되면, 이 후 통신에 필요한 과정은 후처리수신영역(250)에서 수행이 가능하다. 필요에 따라 후처리 수신영역은 생략될 수 있다.

후처리수신영역(250)은 정합영역(220, 230, 240)에서 통행료 징수 절차를 모두 수행하지 못한 경우, 이후 필요한 통행료 징수 절차를 수행한다. 다만, 본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 차량의 인식 절차는 정합영역(220, 230, 240)에서 수행되어야 한다.

도 3 은 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 자동통행료징수를 위한 시스템의 일 예를 도시한다.

차량단말기는 노변장치의 송신영역(310) 내에 진입하게 되면, 정합영역 A,B 및 C(320, 330, 340)에 도달하기 전에, 이미 노변장치로부터 링크형성을 위한 데이터를 수신하게 된다.

링크형성을 위한 데이터를 수신한 차량단말기는 노변장치에 링크형성을 요청하는 데이터를 송신한다. 차량단말기가 송신한 데이터는 노변장치의 수신영역- 정합영역 A,B,C(320, 330, 340) 및 후처리수신영역(350)에서-에 도달했을 때 비로서 노변장치에서 수신이 되며, 정합영역 A,B,C(320, 330, 340)에서는 즉시 링크를 형성하여 차량단말기의 고유번호 확인을 통한 인식 및 통행료 징수절차를 수행한다.

즉, 차량단말기가 정합영역 A,B,C(320, 330, 340)에 도달한 후 빠져나가기 전에 정합영역 A,B,C(320, 330, 340)에서는 차량단말기를 인식하고 통행료 징수절차를 수행한다. 이 때, 정합영역 A,B,C(320, 330, 340)에서 차량단말기의 인식이 완료되었으나, 통행료 징수절차를 다 수행하지 못한 경우, 후처리수신영역(350)에서 미완료된 통행료 징수절차를 수행한다.

차량단말기가 송신한 데이터가 노변장치의 수신영역(320, 330, 340,350) 중 어느 곳에서 수신되었는지를 기초로 차량단말기의 위치를 추정한다. 이 경우 인접한 두 수신영역에서 동시에 차량단말기가 송신한 데이터가 수신된 경우, 각 수신영역에서 수신한 수신신호의 세기를 기초로 위치를 추정한다.

도 4 는 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 자동통행료징수시스템에서 자동통행료징수방법의 흐름도를 도시한다.

차량단말기가 노변장치의 송신영역 이내에 진입하여 링크형성을 위한 데이터를 수신한다(S410). 차량단말기는 송신영역에 진입한 이후에도 정합영역에 도달하고 나서야 노변장치와 링크가 형성될 수 있다(S420). 본 발명의 바람직한 일 실시예에서는, 정합영역을 송신영역의 진입 부분에 두어 빠르고 정확하게 정합이 수행되도록 한다.

링크가 형성되면, 정합영역에서 차량을 인식하고 통행료 징수절차를 시행한다(S430, S440). 정합영역에서 통행료 징수절차를 완수하지 못한 경우에는, 후처리 수신영역에서 미완료된 통행료 징수절차를 수행한다(S450).

본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.

컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플라피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

이상 도면과 명세서에서 최적 실시예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.

그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (12)

1. 노변장치를 포함하는 자동통행료징수시스템에서 자동으로 통행료를 징수하는 방법으로서, 상기 방법은
   상기 노변장치의 송신영역 커버리지가 복수 개의 차로폭을 커버하도록 설정하는 단계; 및
   상기 송신영역 커버리지 이내에 상기 노변장치의 수신영역을 복수 개 설정하는 단계;를 포함하고,
   이 경우 상기 차로 각각에 적어도 하나 이상의 수신영역이 설정되고, 각 수신영역의 커버리지는 각 차로 내의 차량을 2대 이상 포함하지 않도록 범위가 제한되고, 상기 적어도 하나 이상의 수신영역은 정합을 위한 수신영역(이하, 정합영역)과 후처리수신영역으로 구별하여 설정가능하며,
   상기 정합영역은 상기 송신영역 커버리지의 입구부분에 구현되어, 차량단말기가 진입시 차량의 인식 및 통행료 징수절차를 수행하고, 상기 후처리수신영역은 상기 정합영역 뒷부분에 구현되며, 상기 송신영역 커버리지 이내에서 상기 복수 개의 차로폭 전체를 모두 포함하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 정합영역에서
   차량의 통행료 징수 절차를 완료하지 못한 경우, 상기 후처리수신영역에서 미완료된 차량의 통행료 징수 정차를 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 수신영역의 커버리지는
   인접 정합영역과 중첩되도록 구현되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 인접한 수신영역에서
   동일한 신호가 동시에 잡히는 경우, 상기 신호의 세기를 기초로 상기 신호의 세기가 더 큰 수신영역에 차량이 있는 것으로 추정하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 자동통행료징수장치로서, 상기 자동통행료 징수장치는
   송신영역과 수신영역의 커버리지가 상이하고,
   상기 송신영역의 커버리지가 복수 개의 차로를 포함하도록 설정하는 송신부; 및
   상기 송신영역 커버리지 이내에 수신영역을 복수 개 설정하는 수신부;를 포함하고, 이 경우 상기 차로 각각에 적어도 하나 이상의 수신영역이 설정되고, 각 수신영역의 커버리지는 각 차로 내의 차량을 2대 이상 포함하지 않도록 범위가 제한되며,
   상기 적어도 하나 이상의 수신영역은 정합영역과 후처리수신영역으로 구별하여 설정가능하며, 상기 정합영역은 상기 송신영역 커버리지의 입구부분에 구현되어, 차량단말기가 진입시 차량의 인식 및 통행료 징수절차를 수행하고, 상기 후처리수신영역은 상기 정합영역 뒷부분에 구현되며, 상기 송신영역 커버리지 이내에서 상기 복수 개의 차로폭 전체를 모두 포함하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 자동통행료징수장치.
7. 삭제
8. 제 6 항에 있어서, 상기 정합영역에서
   차량의 통행료 징수 절차를 완료하지 못한 경우, 상기 후처리수신영역에서 미완료된 차량의 통행료 징수 정차를 수행하는 것을 특징으로 하는 자동통행료징수장치.
9. 제 6 항에 있어서, 상기 수신영역의 커버리지는
   인접 정합영역과 중첩되도록 구현되는 것을 특징으로 하는 자동통행료징수장치.
10. 제 6 항에 있어서, 인접한 수신영역에서
    동일한 신호가 동시에 잡히는 경우, 상기 신호의 세기를 기초로 상기 신호의 세기가 더 큰 수신영역에 차량이 있는 것으로 추정하는 것을 특징으로 하는 자동통행료징수장치.
11. 자동통행료징수장치로서, 상기 자동통행료 징수장치는
    송신영역과 수신영역의 커버리지가 상이하고,
    상기 송신영역의 커버리지가 복수 개의 차로를 포함하도록 설정하는 송신부;
    상기 송신부에 이상이 발생했을 때 대체하기 위한 예비송신부;및
    상기 송신영역 커버리지 이내에 수신영역을 복수 개 설정하는 수신부;를 포함하고, 이 경우 상기 차로 각각에 적어도 하나 이상의 수신영역이 설정되고, 각 수신영역의 커버리지는 각 차로 내의 차량을 2대 이상 포함하지 않도록 범위가 제한되며,
    상기 적어도 하나 이상의 수신영역은 정합영역과 후처리수신영역으로 구별하여 설정가능하며, 상기 정합영역은 상기 송신영역 커버리지의 입구부분에 구현되어, 차량단말기가 진입시 차량의 인식 및 통행료 징수절차를 수행하고, 상기 후처리수신영역은 상기 정합영역 뒷부분에 구현되며, 상기 송신영역 커버리지 이내에서 상기 복수 개의 차로폭 전체를 모두 포함하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 자동통행료징수장치.
12. 노변장치를 포함하는 자동통행료징수시스템에서 자동으로 통행료를 징수하는 방법으로서, 상기 방법은
    상기 노변장치의 송신영역 커버리지가 복수 개의 차로폭을 커버하도록 설정하는 단계; 및
    상기 송신영역 커버리지 이내에 상기 노변장치의 수신영역을 복수 개 설정하는 단계;를 포함하고,
    이 경우 상기 차로 각각에 적어도 하나 이상의 수신영역이 설정되고, 각 수신영역의 커버리지는 각 차로 내의 차량을 2대 이상 포함하지 않도록 범위가 제한되며,
    상기 적어도 하나 이상의 수신영역은 정합영역과 후처리수신영역으로 구별하여 설정가능하며, 상기 정합영역은 상기 송신영역 커버리지의 입구부분에 구현되어, 차량단말기가 진입시 차량의 인식 및 통행료 징수절차를 수행하고, 상기 후처리수신영역은 상기 정합영역 뒷부분에 구현되며, 상기 송신영역 커버리지 이내에서 상기 복수 개의 차로폭 전체를 모두 포함하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.

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