KR101254957B1

KR101254957B1 - 교통 신호 제어 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101254957B1
Application number: KR1020110070765A
Authority: KR
Inventors: 이흥수
Original assignee: 이흥수
Priority date: 2011-07-18
Filing date: 2011-07-18
Publication date: 2013-04-16
Also published as: WO2013012177A1; CN103688298B; US20140159924A1; US9412272B2; CN103688298A; KR20130010149A

Abstract

방송망을 통해 전달된 방송 신호의 해석 결과에 따라 교통 신호를 제어하기 위한 장치 및 방법이 개시된다. 신호등의 신호 변환을 제어하는 교통 신호 제어 장치로서, 방송망을 통해 상기 교통 관제 센터로부터 송출된 방송 신호를 수신하는 방송 신호 수신부; 및 상기 방송 신호의 해석 결과에 따라 기준 신호등과의 오프셋 시간을 결정하고, 상기 기준 신호등의 신호 현시 개시 시점으로부터 상기 오프셋 시간만큼 지연된 시점과 제어 대상 신호등의 신호 현시 개시 시점이 일치하도록 상기 제어 대상 신호등의 신호 변환을 제어하는 제어 신호를 출력하는 신호등 제어부를 포함하는 교통 신호 제어 장치에 의하면, 관련성 있어 하나의 그룹으로 그룹화된 복수의 교통 신호 제어기에 대하여 기준 신호등을 기준으로 할 때 같은 변환 주기의 신호가 일정한 오프셋 시간만큼 앞당겨지거나 지연되도록 하여 차량 주행 속도에 맞는 교통 신호의 연동이 가능하다.

Description

교통 신호 제어 장치 및 방법{Traffic signal controlling device and method}

본 발명은 교통 신호 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 방송망을 통해 전달된 방송 신호의 해석 결과에 따라 교통 신호를 제어하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

신호등은 도로 상의 교차로나 횡단 보도 등에 설치하여 적색, 녹색, 황색 및 녹색 화살 표시 따위의 점멸로 통행 차량이나 사람에게 정지, 우회, 진행 따위를 지시하는 장치이다.

차량이 기하 급수적으로 증가함에 따라 교통 체증이 심각한 문제를 야기하고 있는데, 도로의 각종 원인에 따른 정체율 중 도심의 교차로나 횡단 보도에서 신호등에 의한 차량 정지 시간이 상당한 비중을 차지하고 있다. 따라서, 교차로나 횡단 보도에서 신호등의 신호 주기를 제어하여 차량의 진행을 개선하는 경우 교통 체증의 해소가 가능할 것으로 사료되고 있으며, 이를 위한 여러 방안들이 제안되고 있다.

교통 신호 제어기는 교통 관제 센터에 네트워크 연결되어 교통 관제 센터에서 출력되는 제어 신호에 따라 신호 변환을 수행하여 차량의 흐름을 조절하게 된다. 종래 교통 신호 제어기와 교통 관제 센터는 전용선을 통해 유선망으로 연결되는데, 교통 관제 센터와 교통 신호 제어기가 일대일로 통신을 수행하기 때문에 교통 관제 센터에서는 모든 교통 신호 제어기에 대하여 서로 다른 제어 명령을 전송하기 위해서 복잡한 시스템을 필요로 하였으며, 모든 교통 신호 제어기에 대하여 일정 시간 이내에 통신을 수행해야 하는 제한으로 인해 시스템이나 전용선을 통한 유선망이 고속으로 유지되어야 해서 시설비, 통신비, 시설 유지비, 망 유지비 등과 같이 막대한 비용이 소요되는 문제점이 있었다.

따라서, 일반적으로 교차로 등의 주요 도로 구역에 설치되어 있는 신호등을 제어하는 교통 신호 제어기만이 교통 관제 센터에 연결되어 있다. 이 경우 교차로 등의 주요 도로 구역 외에 설치되어 있는 교통 신호 제어기는 신호 변환 동작 수행의 주기가 일정하게 설정되고, 미리 설정된 주기에 따라 신호 변환이 이루어져 차량의 흐름을 조절하게 된다. 즉, 교통 관제 센터에 연결되어 있는 교통 신호 제어기는 제외한 그 외의 교통 신호 제어기는 교통 관제 센터의 제어와 무관한 상태로 동작된다.

상술한 바와 같이 종래에는 교통 관제 센터에 전용선을 통해 연결된 교통 신호 제어기만이 교통 상황에 따른 교통 정보에 따라 신호등의 신호 변환 동작을 수행하여 차량의 흐름을 제어하고, 그 외의 교통 신호 제어기는 미리 설정된 신호 변환 주기에 의해 신호 변환 동작이 수행되므로, 전체적인 신호등의 신호 제어를 수행할 수 없어 원활한 차량 흐름을 제어할 수 없는 문제점이 있다.

이를 해결하기 위해 본 출원인이 발명하고 출원하였던 한국공개특허공보 제10-2001-0100275호에는 교통 제어 센터가 교통 신호 제어기를 제어하기 위한 제어 신호를 무선에 의해 선택적으로 출력하여 신호 변환 동작을 제어하기 위한 교통 신호 제어 장치 및 방법이 개시되어 있으며, 이 외에도 본 출원인은 한국공개특허공보 제10-2006-0129993호 등과 같이 다수의 특허를 발명한 바 있다. 하지만 이 경우에도 다수의 교통 신호 제어기를 제어하기 위해서는 각기 다른 제어 신호가 생성 출력되어야 하는 한계가 있었다.

또한, 종래 한국공개특허공보 제10-2009-0008964호에는 주기적으로 통과하는 차량 수를 카운팅하여 통과하는 차량 수가 증가되는 경우에 청색등의 점등 시간을 증가시키고 통과하는 차량의 수가 감소되는 경우에는 청색등의 점등 시간을 감소시켜 교통 흐름을 원활하게 할 수 있는 차량 수에 따른 교통 교통 신호 제어 장치가 개시되어 있다. 이 경우에도 주행 중인 차량을 검출하기 위한 센서부와 차량의 수를 카운팅하기 위한 카운터부가 각각의 교통 교통 신호 제어 장치에 별도로 필요하게 되며, 교통 관제 센터에서의 제어와는 별개로 신호등 제어가 이루어져 타 도로의 교통 흐름과는 배치되게 동작할 수도 있다는 단점이 있었다.

한국공개특허공보 제10-2001-0100275호 한국공개특허공보 제10-2006-0129993호 한국공개특허공보 제10-2009-0008964호

본 발명은 교통 관제 센터에서 방송망을 통해 한번의 명령(방송)을 브로드캐스팅하면 관련성 있어 하나의 그룹으로 그룹화된 복수의 교통 신호 제어기에 대하여 기준 신호등을 기준으로 할 때 같은 변환 주기의 신호가 일정한 오프셋 시간만큼 앞당겨지거나 지연되도록 하여 차량 주행 속도에 맞는 교통 신호의 연동이 가능하도록 한 교통 신호 제어 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 다수의 교통 신호 제어기에 대한 명령 전송이 방송망을 통한 한번의 방송으로 가능하여 전송 데이터량을 상당히 감소시킬 수 있으며, 동시에 명령을 전송할 수 있어 적은 시간에 많은 교통 신호 제어기에 명령을 전송하는 것이 가능하고, 교통 관제 센터와 일대일로 연결될 필요가 없는 교통 신호 제어 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 신호등의 신호 변환을 제어하는 교통 신호 제어 장치로서, 방송망을 통해 상기 교통 관제 센터로부터 송출된 방송 신호를 수신하는 방송 신호 수신부; 및 상기 방송 신호의 해석 결과에 따라 기준 신호등과의 오프셋 시간을 결정하고, 상기 기준 신호등의 신호 현시 개시 시점으로부터 상기 오프셋 시간만큼 지연된 시점과 제어 대상 신호등의 신호 현시 개시 시점이 일치하도록 상기 제어 대상 신호등의 신호 변환을 제어하는 제어 신호를 출력하는 신호등 제어부를 포함하는 교통 신호 제어 장치가 제공된다.

상기 신호등 제어부는, 상기 방송 신호를 분석하는 방송 신호 분석부; 상기 방송 신호에서 추출된 시간 동기용 시간 데이터 혹은 GPS 유닛을 통해 추정한 GPS 시간을 이용하여 상기 제어 대상 신호등의 시스템 시간을 상기 기준 신호등과의 시스템 시간과 동기화하는 시간 동기부; 상기 방송 신호에서 추출된 오프셋 파라미터를 이용하여 상기 오프셋 시간을 설정하는 오프셋 설정부; 및 상기 기준 신호등의 신호 현시 개시 시점으로부터 상기 오프셋 시간만큼 지연된 시점에서 상기 제어 대상 신호등의 신호 현시가 개시되도록 하는 제어 신호를 출력하는 신호 변환 제어부를 포함할 수 있다.

상기 오프셋 파라미터는 상기 제어 대상 신호등이 설치된 도로의 주행 속도이며, 상기 오프셋 설정부는 상기 기준 신호등과 상기 제어 대상 신호등 간의 거리와의 상관 관계를 통해 상기 오프셋 시간을 설정할 수 있다.

또는 상기 제어 대상 신호등은 상기 제어 대상 신호등이 설치된 도로 상에 설치된 타 제어 대상 신호등과 기준 신호등 공유 그룹으로 그룹화되고, 상기 도로의 임의의 위치에 실제 설치되거나 가상 설치된 신호등 중 하나를 기준 신호등으로 공유하고 있으며, 상기 오프셋 파라미터는 상기 기준 신호등 공유 그룹에 속하는 모든 제어 대상 신호등의 오프셋 시간이 사전에 정의된 순서로 배열된 데이터이며, 상기 오프셋 설정부는 상기 제어 대상 신호등에 상응하는 순서의 오프셋 시간을 추출하여 상기 제어 대상 신호등의 오프셋 시간으로 설정할 수 있다.

상기 오프셋 시간은 상기 기준 신호등과 상기 제어 대상 신호등 간의 거리 및 상기 제어 대상 신호등이 설치된 도로의 주행 속도의 상관 관계에 상응하여 결정될 수 있다.

상기 거리 및 상기 주행 속도 중 하나 이상은 도로의 차선 수, 경사도, 굴곡도, 과속방지턱의 유무, 노면의 상태, 날씨, 차량 통행량, 대기행렬 ,시간대 중 하나 이상을 포함하는 도로 정보가 반영된 값일 수 있다.

상기 방송 신호는 FM 방송 채널, AM 방송 채널, DMB 방송 채널 중 하나를 통해 상기 교통 관제 센터로부터 방송될 수 있다. 또한 방송 신호는 CDMA, WIFI 등을 통해 기지국 단위로 방송될 수 있다.

상기 신호 현시 개시 시점은 상기 기준 신호등 및 상기 제어 대상 신호등에서 차량 진행을 나타내는 신호가 주현시로 개시되는 시점일 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 신호등의 신호 변환을 제어하는 교통 신호 제어 장치에서 수행되는 교통 신호 제어 방법 및 이를 수행하기 위한 프로그램이 기록된 기록매체가 제공된다.

교통 신호 제어 방법은, 방송망을 통해 교통 관제 센터로부터 송출된 방송 신호를 수신하는 단계; 상기 방송 신호를 분석하는 단계; 상기 방송 신호의 분석 결과에 따라 기준 신호등과의 오프셋 시간을 결정하는 단계; 및 기준 개시 시간으로부터 상기 오프셋 시간만큼 지연된 시점과 제어 대상 신호등의 신호 현시 개시 시점이 일치하도록 상기 제어 대상 신호등의 신호 변환을 제어하는 제어 신호를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 오프셋 시간을 결정하는 단계 이전에, 상기 방송 신호에서 추출된 시간 동기용 시간 데이터 혹은 GPS 유닛을 통해 추정한 GPS 시간을 이용하여 상기 제어 대상 신호등의 시스템 시간을 상기 기준 신호등과의 시스템 시간과 동기화하는 단계가 선행될 수 있다.

상기 오프셋 시간 결정 단계는, 상기 방송 신호에서 추출된 오프셋 파라미터를 이용하여 상기 오프셋 시간을 설정하되, 상기 오프셋 파라미터는 상기 제어 대상 신호등이 설치된 도로의 주행 속도이며, 상기 기준 신호등과 상기 제어 대상 신호등 간의 거리와의 상관 관계를 통해 상기 오프셋 시간이 설정될 수 있다.

또는 상기 오프셋 시간 결정 단계는, 상기 방송 신호에서 추출된 오프셋 파라미터를 이용하여 상기 오프셋 시간을 설정하되, 상기 제어 대상 신호등은 상기 제어 대상 신호등이 설치된 도로 상에 설치된 타 제어 대상 신호등과 기준 신호등 공유 그룹으로 그룹화되고, 상기 도로의 임의의 위치에 실제 설치되거나 가상 설치된 신호등 중 하나를 기준 신호등으로 공유하고 있으며, 상기 오프셋 파라미터는 상기 기준 신호등 공유 그룹에 속하는 모든 제어 대상 신호등의 오프셋 시간이 사전에 정의된 순서로 배열된 데이터이며, 상기 제어 대상 신호등에 상응하는 순서의 오프셋 시간이 추출되어 상기 제어 대상 신호등의 오프셋 시간으로 설정될 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 교통 관제 센터에서 방송망을 통해 한번의 명령(방송)을 브로드캐스팅하면 관련성 있어 하나의 그룹으로 그룹화된 복수의 교통 신호 제어기에 대하여 기준 신호등을 기준으로 할 때 같은 변환 주기의 신호가 일정한 오프셋 시간만큼 앞당겨지거나 지연되도록 하여 차량 주행 속도에 맞는 교통 신호의 연동이 가능하다.

또한, 다수의 교통 신호 제어기에 대한 명령 전송이 방송망을 통한 한번의 방송으로 가능하여 전송 데이터량을 상당히 감소시킬 수 있으며, 동시에 명령을 전송할 수 있어 적은 시간에 많은 교통 신호 제어기에 명령을 전송하는 것이 가능하고, 교통 관제 센터와 일대일로 연결될 필요가 없는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 교통 신호 제어 방법의 개념을 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 교통 신호 제어 시스템의 구성 블록도,
도 3a는 본 발명에 따른 현시 개시 제어 정보 포맷의 일 실시예를 나타낸 도면,
도 3b는 본 발명에 따른 신호 변환 제어 정보 포맷의 일 실시예를 나타낸 도면,
도 3c는 본 발명에 따른 시간 동기 정보 포맷의 일 실시예를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호등 제어부의 구성 블록도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 교통 신호 제어 방법을 나타낸 순서도.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 구성요소를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명의 실시예에 대해 관련 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 교통 신호 제어 방법의 개념을 설명하기 위한 도면이다. 도 1에 예시된 것과 같이, 임의의 도로 상에 일정 간격 혹은 임의의 간격을 가지는 교차로 및/또는 횡단 보도마다 신호등(ID0 ~ ID4)이 설치되어 있는 것으로 가정한다.

차량의 주행 속도에 상응하여 복수의 신호등(ID0 ~ ID4)이 순차적으로 차량 진행이 가능함을 나타내는 녹색 신호로 변환된다면, 즉 기준 신호등(ID0) 위치에 있는 차량이 움직이고 다음 신호등에 도착할 때에 해당 신호등이 직진 신호를 나타내도록 작동시킨다면, 교차로나 횡단 보도 등의 신호등에서의 대기 시간이 단축되고 교통 흐름이 개선되어 교통 체증이 감소되는 효과가 있을 것이다.

이를 위해 임의의 도로 상에 설치되어 하나의 기준 신호등을 공유하는 신호등들(ID0 ~ ID4)에 대하여 하나의 기준 신호등 공유 그룹(1)으로 그룹화한다. 기준 신호등 공유 그룹(1)에 속하는 신호등(ID0 ~ ID4)은 임의의 한 신호등을 기준 신호등으로 가지고 있으며, 신호등의 신호 변환이 개시되는 신호 현시 개시 시점을 기준 신호등의 신호 현시 개시 시점에 연동하여 결정하게 된다. 여기서, 기준 신호등은 실제 설치된 신호등일 수도 있지만, 경우에 따라 실제 설치되지 않은 가상의 신호등일 수도 있다.

이하에서는, 도 1에 예시된 것과 같이, 기준 신호등이 ID0이고, 제어 대상 신호등이 ID1 ~ ID4인 것을 가정하여 설명하기로 한다. 기준 신호등 ID0가 가상의 신호등이 아닌 경우에는 기준 신호등 ID0 역시 제어 대상 신호등에 포함될 것이다.

제어 대상 신호등은 임의의 도로에 있는 교차로 혹은 횡단 보도 등에 설치되어 있으며, 서로 연동하여 신호 변환이 수행되는 교통 신호등 및 보행 신호등을 포함한다. 예를 들어, 사거리 교차로인 경우에는 사거리 각각에 설치되어 있는 4방향의 교통 신호등과 사거리 각각을 횡단 가능하게 하는 4쌍의 보행 신호등이 제어 대상 신호등에 포함될 수 있으며, 횡단 보도인 경우에는 양방향의 교통 신호등과 1쌍의 보행 신호등이 제어 대상 신호등에 포함될 수 있다.

기준 신호등(ID0)의 신호 현시 개시 시점을 기준 개시 시간으로 정하고, 기준 개시 시간과 비교할 때 기준 신호등(ID0)과 제어 대상 신호등(ID1~ID4) 간의 거리 및 차량의 주행 속도에 따른 상관관계에서 도출된 오프셋 시간만큼 제어 대상 신호등(ID1~ID4)의 신호 현시 개시 시점을 앞당기거나 지연시킴으로써 기준 신호등(ID0)이 설치된 지점을 통과하는 차량이 당해 제어 대상 신호등이 설치된 지점을 통과하는 시점에서 당해 제어 대상 신호등이 녹색으로 신호 변환되어 있어 차량이 정지하지 않고 계속 진행하도록 할 수 있다.

기준 신호등(ID0)의 신호 현시 개시 시점을 0시 0분이라고 가정할 때, 제1 제어 대상 신호등(ID1)은 차량의 주행 속도 v 및 기준 신호등(ID0)과의 거리 S1의 상관관계에 따라 S1/v의 오프셋 시간이 도출되고, 0시 0분으로부터 S1/v만큼 지연된 시점이 신호 현시 개시 시점이 되도록 설정된다. 또한, 제2 및 제3 제어 대상 신호등(ID2, ID3) 역시 차량의 주행 속도 v와 기준 신호등(ID0)과의 거리 S2 및 S3의 상관관계에 따라 S2/v 및 S3/v의 오프셋 시간이 도출되고, 0시 0분으로부터 S2/v 및 S3/v만큼 지연된 시점이 각 제어 대상 신호등의 신호 현시 개시 시점이 되도록 설정된다. 제4 제어 대상 신호등(ID4)의 경우에는 기준 신호등(ID0)과의 거리가 S4이지만, 그 위치가 차량의 주행방향과 반대이기 때문에 -S4/v의 오프셋 시간이 도출되고, 0시 0분으로부터 S4/v만큼 앞당겨진 시점이 제4 제어 대상 신호등(ID4)의 신호 현시 개시 시점이 되도록 설정된다.

여기서, 차량의 주행 속도 v는 실제 차량이 주행하는 속도가 아니라 원활한 교통 흐름을 만들기 위해 신호등의 신호 변환과 연동하는 신호 연동 속도로서, 예를 들어 도로의 차선 수, 경사도, 굴곡도, 과속방지턱의 유무, 노면의 상태, 날씨, 차량 통행량, 시간대 등 실제 수집된 도로 정보가 반영된 값일 수 있다. 이러한 신호 연동 속도는 TPEG에서의 구간 속도 정보와는 다른 개념인 것이다.

차량의 주행속도는 해당도로에서의 대표되는 속도로써, (예를 들어 운행속도중 최고속도, 운행시간이 긴 속도)로써, 실제와의 속도의 차이는 의사거리(위상거리)를 조정하여 사용할 수 있다.

예를 들어, 우천시에는 맑은 날씨에서의 주행 속도보다 10~20% 감속된 속도를 차량의 주행 속도로 설정하여 각각의 제어 대상 신호등의 신호 현시 개시 시점을 정하기 위한 오프셋 시간을 산출하기 위한 파라미터로 이용할 수 있다. 이외에도 실제 수집된 도로 정보 중 하나 이상이 주행 속도를 결정하기 위한 인자로서 활용될 수 있으며, 그 결정 방법은 1차 함수나 2차 함수, 혹은 다원 다차 함수의 형태로 계산 가능하다. 이와 같은 주행 속도의 결정 방법은 다수의 실험 혹은 계측을 통한 통계적 결과를 이용하여 정해질 수 있으며, 이는 당업자에게 자명한 바 상세한 설명은 생략하기로 한다.

또한, 주행 속도가 아닌 신호등 사이의 거리에 대해서 전술한 도로 정보가 반영될 수도 있으며, 이를 위상거리라 할 수 있다. 이 때 하기의 수학식 1과 같은 오프셋 시간의 계산이 가능할 수 있다.

[수학식 1]

오프셋 시간 = 위상거리/속도 + 편차

위상거리에 반영되는 인자 중에 독립적으로 작용하는 인자가 있는 경우에는 오프셋 시간을 산출하기 위한 수학식이 다원 또는 다원다차의 식으로 표현될 수도 있을 것이다.

이상에서 설명한 것과 같은 교통 신호 제어가 수행되도록 하는 시스템, 장치 및 방법에 대하여 이하 관련 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 교통 신호 제어 시스템의 구성 블록도이고, 도 3a는 본 발명에 따른 현시 개시 제어 정보 포맷의 일 실시예를 나타낸 도면이며, 도 3b는 본 발명에 따른 신호 변환 제어 정보 포맷의 일 실시예를 나타낸 도면이고, 도 3c는 본 발명에 따른 시간 동기 정보 포맷의 일 실시예를 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호등 제어부의 구성 블록도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 교통 신호 제어 시스템은 교통 관제 센터(100) 및 제`1 내지 제n 교통 신호 제어기(200-1 ~ 200-n, 이하 200으로 통칭함)를 포함한다. 교통 신호 제어기에는 하나 이상의 신호등(250-1, 250-2, …)이 연결되어 있어 교통 신호 제어기에 의한 신호 변환 제어를 받게 된다. 여기서, 신호등(250-1, 250-2, …) 각각은 교차로 혹은 횡단 보도에 설치되는 교통 신호등 혹은 보행 신호등 중 하나일 수 있으며, 이하에서는 하나 이상의 신호등(250-1, 250-2, …)을 묶어 하나의 제어 대상 신호등으로 가정하여 설명하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 교통 신호 제어 시스템은, 교통 관제 센터(100)에서 현재 수집된 도로 정보에 따라 관련된 신호등(해당 도로에 설치된 기준 신호등 공유 그룹에 속하는 제어 대상 신호등들)에서 순차적으로 사전에 지정된 신호 현시의 개시가 이루어지도록 하는 현시 개시 제어 정보를 포함하는 방송 신호를 동보(洞報, broadcast)하면, 교통 신호 제어기에서 당해 방송 신호를 수신하고 분석한 후 제어 대상이 되는 신호등에 적합한 신호 현시 개시 시점을 결정하고 신호 현시 개시 시점에 맞춰 당해 신호등의 신호 변환을 제어한다. 한 번의 명령(방송)을 통해 관련된 신호등에서 같은 현시 주기를 가지는 신호 변환이 소정의 오프셋 시간만큼 늦게 혹은 빠르게 일어나게 되어 해당 도로 상의 신호등에 대해서는 차량의 주행속도에 연동하여 교통 신호가 순차적으로 변환됨으로써 교통 흐름이 원활해지고 교통 체증이 해소되는 효과가 있다.

교통 관제 센터(100)는 신호등의 신호 현시 개시 시점을 제어하기 위한 도로 정보를 수집한다. 수집 대상이 되는 도로 정보로는 예를 들어 당해 도로를 주행하는 차량의 현재 주행 속도, 도로의 차선 수, 경사도, 굴곡도, 과속방지턱의 유무, 노면의 상태, 날씨, 차량 통행량, 대기행렬, 시간대 등이 포함될 수 있다. 이와 같이 수집된 도로 정보가 그대로 혹은 가공되어서 방송 신호에 실리거나 수집된 도로 정보를 기초로 하여 산출된 신호등별 오프셋 시간이 방송 신호에 실려 방송망을 통해 동보된다.

이러한 방송 신호는 예를 들어 FM(frequency modulation), AM(amplitude modulation)과 같은 데이터 통신 혹은 DMB(digital multimedia broadcasting)과 같은 데이터 및 명령어 통신에 의해 교통 관제 센터(100)로부터 한번에 송출된다. 또는 방송 신호는 교통 관제 센터(100)에서 유무선 네트워크를 통해 연결된 기지국(미도시)으로부터 예를 들면 CDMA, WCDMA, LTE 등의 이동통신망이나 예를 들면 WIFI 등의 근거리 무선통신망을 통해 한번에 송출될 수도 있다. 즉, 방송 신호는 기지국단위로 방송될 수도 있을 것이다.

이때 교통 관제 센터(100)에서 송출되는 방송 신호는 도 3과 같은 포맷 형태를 가진다. 방송 신호는 제1 내지 제n 교통 신호 제어기(200)의 신호 현시 개시 시점을 제어하기 위한 현시 개시 제어 정보와, 제1 내지 제n 교통 신호 제어기(200)의 신호 변환 주기를 제어하기 위한 신호 변환 제어 정보를 각각 갖도록 구성된다. 실시예에 따라 제1 내지 제n 교통 신호 제어기(200)의 시간을 동기화시키기 위한 시간 동기 정보를 더 포함할 수 있다.

즉, 도 3a에서와 같이, 현시 개시 제어 정보에는 현시 개시 시점의 제어를 위한 정보인지 혹은 신호 제어를 위한 정보인지를 구별하기 위한 구분 데이터(310)와, 현재 현시 개시 시점을 조정하고자 하는 기준 신호등 공유 그룹을 식별하기 위한 ID를 가지는 그룹 식별자(312)와, 기준 신호등의 신호 현시가 개시되는 시점을 나타내는 기준 개시 시간 데이터(314)와, 제어 대상 신호등의 신호 변환 순서, 주기 등을 나타내는 현시 정보(316)와, 기준 신호등과 비교할 때 제어 대상 신호등의 오프셋 시간을 산출하기 위한 오프셋 파라미터(318)가 포함되어 있다. 오프셋 파라미터(318)에는 현재 수집된 도로 정보에 기초하여 오프셋 시간을 계산할 수 있는 주행 속도가 포함되거나 혹은 기준 신호등 공유 그룹에 속하는 제어 대상 신호등의 오프셋 시간(320-1 ~ 320-n)이 미리 정의된 순서대로 순차적으로 배열되어 있을 수 있다. 제어 대상 신호등의 오프셋 시간이 배열되는 순서는 사전에 정의되어 있으며, 제어 대상 신호등에서도 기준 신호등 공유 그룹 내에서의 순서(즉, 오프셋 시간이 배열되는 순서)에 대한 데이터가 미리 저장되어 있을 수 있다.

그룹 식별자(312)로는 도로의 ID를 사용할 수 있다. 이 경우 신호등 ID 는 도로의 ID 뒤에 확장하여 서수(순서)를 사용할 수 있다. 예를 들어, 도로의 ID가 100인 경우, 해당 도로에 설치된 신호등 ID는 101, 102, 103, … 등이거나, 1001, 1002, 1003, … 등일 수 있다. 여기서, 서수의 순서는 실제의 위치와 관계가 없으며, 설치순 또는 주행순서 등으로 사용할 수 있다.

또한, 도 3b에서와 같이, 신호 변환 제어 정보에는 현시 개시 시점의 제어를 위한 정보인지 혹은 신호 제어를 위한 정보인지를 구별하기 위한 구분 데이터(330)와, 신호 변환 동작이 실시되는 개시 시간 정보를 갖는 개시 시간 데이터(332)와, 제1 내지 제n 교통 신호 제어기(200)를 식별하기 위한 ID를 가지는 제어기 식별자(334)와, 제1 내지 제n 교통 신호 제어기(200)에 의해 제어되는 신호등을 선별하기 위한 신호등 번호 데이터(336)와, 각 신호등의 신호 변동 순서를 위한 신호 순서 데이터(338) 및 변동된 신호의 유지 시간을 위한 신호 주기 데이터(340)가 포함된다.

신호 순서 데이터(338)에 의해 신호가 변동되는 순서는 정지 -> 직진 -> 정지, 정지 -> 직진 -> 좌회전 -> 정지, 정지 -> 좌회전 -> 정지 -> 직진 -> 정지 등과 같이 다양한 현시가 순차적으로 구성되며, 링 구조를 가지고 있어 일정 주기를 기준으로 반복된다.

본 발명에서는 신호 변환 주기의 제일 처음에 나타나는 현시를 주현시라고 하며, 모든 신호등에서의 주현시는 차량 직행을 의미하는 것으로 가정한다. 즉, 제어 대상 신호등에서 현시 개시 시점 직후에 신호 변환 제어 명령에 따라 표시되는 주현시는 차량 진행을 나타내는 녹색 점등이 된다.

또한, 도 3c에서와 같이, 시간 동기 정보는 방송 신호가 시간 동기 제어를 위한 정보인지를 구별하기 위한 구분 데이터(350)와, 제1 내지 제n 교통 신호 제어기(200)의 시간을 동기화시켜 제1 내지 제n 교통 신호 제어기(200) 간의 시간 오차를 없애기 위한 정보인 시간 데이터(352)를 포함한다. 여기서, 시간 동기 정보는 일정 주기 마다 전송되어 제1 내지 제n 교통 신호 제어기(200) 내에 내장된 시간을 리셋시키고, 시간 데이터(352)는 현재 시간을 하루를 기준으로 00000 내지 86400(=24시간 x 60분 x 60초)의 범위에서 초 단위로 제공한다.

상술한 시간 동기 정보에 의해 제1 내지 제n 교통 신호 제어기(200)의 시간 동기를 일치시킬 수 있으며, 이에 따라 제어되는 신호등의 신호 변환도 동일한 시간 기준 하에서 서로 연동되도록 제어된다.

만약 제1 내지 제n 교통 신호 제어기(200)가 GPS 유닛(미도시)을 포함하고 있는 경우에는 GPS 신호에 포함된 GPS 시간 데이터를 이용하여 각 교통 신호 제어기 간에 시간 동기화가 가능하며, 이 경우 방송 신호에서 시간 동기 정보는 생략될 수 있다. GPS 신호를 이용한 시간 동기화는 당업자에게 자명한 바 상세한 설명은 생략한다.

다시 도 2를 참조하면, 교통 관제 센터(100)는 교통 신호 제어기(200)에서 전송되는 제어기 및 신호등의 상태 정보를 수신할 수도 있다. 제어기 및 신호등의 상태 정보는 제어기 내부의 이상 상태, 방송 신호 수신 오류, 신호등의 동작 오류 등에 관한 정보를 포함할 수 있다.

제1 교통 신호 제어기(200-1)는 방송 신호 수신부(210) 및 신호등 제어부(220)를 포함한다. 실시예에 따라 양방향 통신부(230)를 더 포함할 수 있다. 그 외의 교통 신호 제어기도 제1 교통 신호 제어기(200-1)와 동일한 내부 구성을 가지도록 구성됨은 자명하며, 이하 제1 교통 신호 제어기(200-1)를 중심으로 설명하기로 한다.

교통 신호 제어기(200)는 제어 대상 신호등(가상이 아닌 기준 신호등 포함) 각각에 대응되어 설치되어 있으며, 각 제어 대상 신호등을 관리한다. 교통 신호 제어기(200)는 신호등의 외벽에 설치된 함체 혹은 신호등 주변에 설치된 별도의 함체 내에 각 구성요소에 해당하는 기기 혹은 장치들이 실장되어 있을 수 있다.

실시예에 따라 하나의 제어 대상 신호등에 대해서 둘 이상의 교통 신호 제어기(200)가 설치되어 있을 수 있다. 예를 들어, 사거리 교차로인 경우 4방향의 교통 신호등 및 4개의 보행 신호등을 제어해야 하며 각 신호등의 설치 위치가 물리적으로 이격되어 있는 바, 신호 변환 제어의 편의성, 설치의 용이성 등의 이유로 인해 다수의 교통 신호등 및 보행 신호등을 둘 이상의 그룹으로 구분하고 복수의 교통 신호 제어기(200)에 의해 개별적으로 제어되도록 할 수도 있다. 이 경우 하나의 제어 대상 신호등을 관리하는 둘 이상의 교통 신호 제어기(200)는 동일한 식별자를 가질 수도 있다.

방송 신호 수신부(210)는 교통 관제 센터(100)로부터 송출된 방송 신호를 수신한다. 교통 관제 센터(100)로부터 송출되는 방송 신호는 FM, AM 혹은 DMB와 같은 데이터 방송 신호로서 소정의 방송 채널을 통해 브로드캐스팅되는 바, 방송 신호 수신부(210)는 해당 방송 채널에서 이러한 데이터 방송 신호를 수신하기 위한 FM 수신기, AM 수신기 혹은 DMB 수신기일 수 있다.

신호등 제어부(220)는 교통 신호 제어기(200)에서 관리하는 제어 대상 신호등의 신호 변환을 제어한다. 여기서, 제어 대상 신호등은 임의의 교차로 혹은 횡단 보도에 설치되어 있으며, 서로 연동하여 신호 변환이 수행되는 교통 신호등 및/또는 보행 신호등을 포함한다.

제어 대상 신호등의 신호 변환을 제어하기 위해, 신호등 제어부(220)는 방송 신호 수신부(210)에서 수신한 방송 신호를 해석하고, 그 결과에 따라 제어 대상 신호등이 속하는 기준 신호등 공유 그룹 내의 기준 신호등과의 오프셋 시간을 결정한다. 그리고 기준 신호등의 신호 현시 개시 시점인 기준 개시 시간으로부터 결정된 오프셋 시간만큼 지연된 시점에서 제어 대상 신호등의 신호 현시가 개시되도록 제어 대상 신호등의 신호 현시 개시 시점을 결정하여 제어 대상 신호등의 신호 변환을 제어하는 제어 신호를 출력한다. 여기서, 오프셋 시간이 음수인 경우에는 오프셋 시간의 절대값만큼 앞당겨진 시점이 제어 대상 신호등의 신호 현시 개시 시점이 될 것이다.

이러한 신호등 제어부(220)에 대해서 도 4를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 4를 참조하면, 신호등 제어부(220)는 방송 신호 분석부(410), 시간 동기부(420), 오프셋 설정부(430), 신호 변환 제어부(440)를 포함한다. 실시예에 따라 오류 점검부(450) 및/또는 신호 연동 속도 출력부(460)를 더 포함할 수 있다. 신호등 제어부에 포함되는 하나 이상의 구성 요소는 프로그램 코드의 조합에 의해 구현된 알고리즘, 소프트웨어 프로그램 등 중 하나 이상의 형태로 구현될 수도 있음은 당연하다.

방송 신호 분석부(410)는 방송 신호 수신부(210)에서 수신한 방송 신호를 해석하고 당해 방송 신호에 포함된 제어 대상 신호등에 적합한 오프셋 파라미터, 신호 제어 데이터, 시간 데이터 등을 추출한다. 방송 신호 포맷에 대해서는 앞서 도 3을 참조하여 설명한 바와 같다.

오프셋 시간을 결정하기에 앞서 기준 신호등 공유 그룹에 속하는 제어 대상 신호등들은 동일한 시스템 시간을 가질 필요가 있으며, 시스템 시간의 동기화를 위해 신호등 제어부(220)는 시간 동기부(420)를 포함하고 있다.

교통 신호 제어기(200)에 GPS 유닛이 구비되어 있는 경우, 시간 동기부(420)는 GPS 유닛을 통해 위성으로부터 수신되는 GPS 신호에 기초하여 시스템 시간을 동기화시킴으로써 동일한 기준 신호등 공유 그룹에 속하는 기준 신호등 및 타 제어 대상 신호등과 시간 오차가 발생하지 않도록 할 수 있다.

또는 방송 신호 분석부(410)에서의 방송 신호 분석 결과 시간 데이터가 추출된 경우, 시간 동기부(420)는 이전의 시스템 시간을 리셋시키고 시간 데이터에 상응하는 시간을 현재의 시스템 시간으로 설정함으로써 동일한 기준 신호등 공유 그룹에 속하는 기준 신호등 및 타 제어 대상 신호등과 시간 오차가 발생하지 않도록 할 수도 있다.

오프셋 설정부(430)는 방송 신호 분석부(410)에서 추출된 오프셋 파라미터를 이용하여 제어 대상 신호등의 오프셋 시간을 설정한다.

추출된 오프셋 파라미터가 당해 도로의 주행 속도에 관한 데이터인 경우, 오프셋 설정부(430)는 사전에 저장되어 있는 기준 신호등과 제어 대상 신호등 사이의 거리를 메모리(미도시)에서 독출하고, 주행 속도와 거리를 미리 정의된 알고리즘에 적용시켜 산출된 값을 제어 대상 신호등의 오프셋 시간으로 설정한다. 예를 들면, 거리와 주행 속도의 비가 오프셋 시간으로 설정될 수 있을 것이다. 주행 속도는, 전술한 것과 같이, 예를 들어 도로 통행 차량의 현재 주행 속도, 도로의 차선 수, 경사도, 굴곡도, 과속방지턱의 유무, 노면의 상태, 날씨, 차량 통행량, 시간대 등 중 하나 이상의 도로 정보가 반영된 값일 수 있다.

추출된 오프셋 파라미터가 다수의 오프셋 시간이 일정 순서를 가지고 순차적으로 배열된 데이터인 경우, 오프셋 설정부(430)는 미리 정의된 기준 신호등 공유 그룹 내 제어 대상 신호등의 순서에 따라 당해 제어 대상 신호등의 순서에 해당하는 오프셋 시간을 추출하여 제어 대상 신호등의 오프셋 시간으로 설정할 수도 있다. 이 경우 교통 관제 센터(100)에 동일한 기준 신호등 공유 그룹에 속하는 기준 신호등과 모든 제어 대상 신호등 사이의 거리에 대한 정보가 미리 확보되어 있어, 각 거리를 현재 수집된 도로 정보가 반영된 주행 속도로 나눈 값이 각 제어 대상 신호등의 오프셋 시간으로 미리 산출되고 방송 신호 내에 포함되어 동보된 것일 수 있다.

신호 변환 제어부(440)는 시간 동기부(420)에서 설정된 시스템 시간에 따른 기준 신호등의 기준 개시 시간으로부터 오프셋 설정부(430)에서 설정된 오프셋 시간만큼 지연된 시점을 제어 대상 신호등의 신호 현시 개시 시점으로 설정하고, 해당 신호 현시 개시 시점에서 제어 대상 신호등에 대한 주기적인 신호 변환, 즉 주현시가 개시되도록 하는 제어 신호를 제어 대상 신호등에 출력한다.

오프셋 설정부(430)에서 설정된 오프셋 시간이 음수인 경우는 제어 대상 신호등이 기준 신호등에 앞서 설치되어 있는 경우로서, 이 경우에는 기준 개시 시간으로부터 오프셋 시간의 절대값에 상응하는 시간만큼 앞당겨진 시점을 제어 대상 신호등의 신호 현시 개시 시점으로 설정한다.

또한, 방송 신호 분석부(410)에서의 분석 결과 방송 신호가 신호 변환 제어 정보인 경우, 신호 변환 제어부(440)는 제어기 식별자를 추출하여 비교하고 당해 교통 신호 제어기에 대응되는 경우에 개시 시간 데이터, 신호등 번호 데이터, 신호 순서 데이터, 신호 주기 데이터를 추출하여 제어 대상 신호등의 현시 테이블을 갱신하게 된다. 즉, 제어 대상 신호등 중 신호등 번호 데이터에 상응하는 신호등(교통 신호등 및/또는 보행 신호등)이 개시 시간 데이터에 상응하는 시간에 신호 순서 데이터에 따른 신호 변동 순서에 따라 신호 주기 데이터에 상응하는 신호 주기를 가지고 반복적으로 신호 변환이 이루어지도록 하는 제어 신호를 제어 대상 신호등으로 출력할 수 있다.

또한, 기존 신호 현시를 주기적으로 운영 중에 있는 경우에 전술한 방송 신호를 수신하여 새로운 신호 현시로 변경해야 할 때, 신호 변환 제어부(440)는 기존 신호 현시와 새로운 신호 현시의 시간차를 구하고, 시간차가 있는 동안 몇 번의 현시가 일어날지를 계산하여 각 현시의 시간을 늘리거나 줄여서 목표로 하는 새로운 신호 현시가 원하는 시점에서 시작될 수 있도록 시간 동기를 맞출 수 있다. 이 경우 특정한 현시의 시간만을 변경하거나 전체 현시의 시간을 고른 비율로 늘리거나 줄일 수 있을 것이다.

다른 실시예에 따른 신호등 제어부(220)는 오류 점검부(450)를 더 포함할 수 있다. 오류 점검부(450)는 예를 들어 신호등 오류, GPS 오류, 방송 신호 수신 오류 등과 같은 오류 정보를 히스토리 데이터로 저장하고, 미리 정해진 기준(예를 들면, 오류의 심각성)에 따라 즉시 혹은 일정한 스케줄에 따라 교통 관제 센터(100)로 전송한다. 오류 점검부(450)에서의 히스토리 데이터 전송은 후술할 양방향 통신부(230)를 통해 이루어질 수 있다.

신호등 오류는 신호등을 점등 혹은 소등할 때 회로에 흐르는 전류를 통해 회로 단락 또는 단선 불량이 검지된 경우를 의미한다. GPS 오류는 GPS 신호를 점검할 때 GPS 데이터가 수신되지 않거나 GPS 시간이 변하지 않는 경우, 또는 GPS 유닛을 리셋하고 일정 시간이 경과한 후에도 여전히 GPS 시간이 변하지 않거나 GPS 데이터가 수신되지 않는 경우를 의미한다. 방송 신호 수신 오류는 방송 신호를 수신하지 못하였거나 수신하였더라도 데이터 패킷에 오류가 발생하였거나 데이터에 포함된 오류 점검용 카운터 데이터가 일정 시간 동안 갱신되지 않거나 카운터값이 증가하지 않는 경우를 의미한다.

오류 정보를 전송할 때, 오류가 난 교통 신호 제어기의 식별자와 오류가 난 모듈의 종류(예를 들어, 신호등, GPS 유닛, 방송 신호 수신부 등 중 하나 이상), 오류 발생 시간, 오류 발생 횟수 등을 히스토리 데이터에 포함시켜 전송할 수 있다.

또한, 교통 신호 제어기(200)는 신호 연동 속도 출력부(460)를 더 포함할 수도 있다. 신호 연동 속도 출력부(460)는 방송 신호의 해석 결과 추출된 오프셋 파라미터 내에 포함된 주행 속도 정보 혹은 오프셋 파라미터 내에 포함된 오프셋 시간으로부터 기준 신호등과 당해 제어 대상 신호등 간의 거리를 이용하여 역산한 주행 속도에 관한 정보를 도로 위의 운전자가 확인가능하도록 문자, 기호, 음성 등의 방법으로 출력한다. 예를 들어, 신호등 주변에 LCD 혹은 LED 표시부가 더 구비되어 있어 신호 연동 속도가 문자 혹은 기호로 표시되거나 신호등 주변에 스피커가 더 구비되어 있어 신호 연동 속도가 음성 정보로 출력될 수 있다.

또한, 신호 연동 속도 출력부(460)는 근거리 무선통신 방식을 이용하여 해당 도로 위를 주행하는 차량에 장착된 통신 단말(예를 들어, 내비게이션 단말)과 통신하여 신호 연동 속도 정보를 전송하고, 운전자가 차량 내에서 통신 단말에 구비된 출력 모듈(표시부 혹은 스피커 등)을 통해 해당 정보를 확인하도록 할 수도 있다.

본 발명에서는 당해 도로에서 원활한 교통 흐름을 만들기 위한 신호 연동 속도를 가정하고, 이에 따라 신호등의 신호 변환이 순차적으로 이루어지도록 하고 있다. 따라서, 해당 도로 위를 주행중인 운전자가 현재 신호 변환에 연동되는 신호 연동 속도를 제공받는다면 과속을 할 필요가 없어 안전 운전이 가능해지며, 신호등에서 대기하지 않아 경제 운전에 도움이 될 수 있다.

또는 신호 연동 속도에 대한 정보는 교통 관제 센터(100)에 등록되어 있는 바, 차량 위치 정보에 상응하는 도로에서의 신호 연동 속도에 대한 정보를 교통 관제 센터(100)에서 당해 차량으로 방송망 등을 통해 방송할 수도 있을 것이다.

차량에 장착된 통신 단말(예를 들어, 내비게이션 단말)에는 수신된 방송 신호 내에 포함된 신호 연동 속도에 대한 정보를 추출하고, 이를 운전자가 확인 가능한 형태로 변환하여 출력하게 된다. 예를 들어, 화면 표시부의 일부 영역에 문자 혹은 숫자로 표시하거나, 스피커를 통해 음성으로 출력될 수 있을 것이다.

또한, 신호 연동 속도는 차량의 장치와 연결하여 차량의 액셀레이터를 밟지 않아도 정속 주행이 가능하도록 하는 크루즈 기능의 정보로 이용될 수 있다.

다시 도 2를 참조하면, 다른 실시예에 따른 교통 신호 제어기(200)는 오류 점검부(450)에서 생성된 오류 정보, 즉 제어기의 내부 이상 상태 및/또는 신호등의 이상 상태 정보를 교통 관제 센터(100)로 전송하는 양방향 통신부(230)를 더 포함할 수 있다.

양방향 통신부(230)는 유무선 네트워크를 이용할 수 있으며, 예를 들어 CDMA, WCDMA, LTE 등의 3세대 및 4세대 혹은 차세대 이동통신망을 통한 데이터 송수신이 가능하거나 WIFI 등의 근거리통신망을 통한 데이터 송수신이 가능하도록 하는 통신 모듈일 수 있다.

또한, 교통 관제 센터(100)에서 교통 신호 제어기(200)로 양방향 통신을 요청하는 경우에도 양방향 통신부(230)가 교통 관제 센터(100)와 양방향 통신을 수행하여 데이터 및 프로그램의 교환 등 필요로 하는 조치가 수행될 수 있도록 한다.

기존에 고정 IP를 이용하는 인터넷망의 경우에는 교통 관제 센터(100)에서 연결을 요구하는 경우 이에 응답할 수 있으나, 그렇지 않을 경우에는 직접적인 응답이 불가능하다. 하지만, 본 발명에서는 교통 관제 센터(100)가 방송망을 통해 특정 ID를 가지는 교통 신호 제어기(200)와의 통신을 요구하는 경우, 해당 ID를 가지는 교통 신호 제어기(200)가 양방향 통신부(230)를 통해 가변 IP를 할당받고 교통 관제 센터(100)에 접속할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 교통 신호 제어기(200)에서는 기본적으로 신호 변환을 위한 현시 테이블이 메모리에 저장되어 있을 수 있다. 현시 테이블은 하나 혹은 여러 개일 수 있으며, 예를 들어, 날씨, 러시아워, 시간대, 평일, 공휴일, 야간 등의 조건에 따라 다를 수 있으며, 이들을 조합하여 사용할 수도 있다. 신호 현시의 종류 및 순서가 동일하더라도 상기 조건에 따라 각 신호 현시의 유지 시간을 달리할 수도 있을 것이다. 또한, 현시 테이블은 도로에 사고가 발생하였거나 도로가 폐쇄된 경우 등에 모든 방향의 신호등 또는 일부 방향의 신호등이 점멸하게 하는 등의 형태를 가질 수도 있다. 또는 재난 발생으로 인해 방송 신호가 일정 시간 동안 수신되지 않은 경우에도 재난 상황으로 판단하여, 황색 신호등이 점멸하게 하는 것과 같이 미리 정의된 일정한 현시가 나타나게 할 수도 있다.

이러한 현시 테이블은 편집, 삭제 혹은 추가와 같은 갱신이 가능하다. 현시 테이블의 갱신은 방송 신호 분석 결과 신호 변환 제어 정보가 방송 신호에 포함된 경우 이에 기초하여 이루어질 수 있을 것이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 교통 신호 제어 방법을 나타낸 순서도이다.

도 5에 예시된 순서도는 교통 신호 제어기의 각 구성요소에서 수행되며, 방송망을 통한 방송 신호룰 수신한 경우 제어 대상 신호등의 신호 변환을 제어하는 방법에 따른 것이다.

도 5를 참조하면, 단계 510에서 방송 신호 수신부(210)는 방송망을 통해 교통 관제 센터(100)로부터 송출된 방송 신호를 수신한다. 방송 신호는 FM, AM, DMB 등의 방송 채널을 통해 수신될 수 있다.

단계 520에서 방송 신호 분석부(410)는 방송 신호 수신부(210)에서 수신한 방송 신호를 분석한다. 방송 신호는 도 3에 예시된 것과 같이 구분 데이터를 가지고 있는 바, 구분 데이터를 추출하여 해석한 결과에 따라 현시 개시 제어 정보인지 혹은 신호 변환 제어 정보인지 혹은 시간 동기 정보인지를 결정하는 것이 가능하다.

또한, 방송 신호의 분석 과정에는 구분 데이터 이외에 방송 신호에 포함된 데이터(그룹 식별자, 기준 개시 시간 데이터, 오프셋 파라미터, 개시 시간 데이터, 신호등 번호 데이터, 신호 순서 데이터, 신호 주기 데이터, 시간 데이터 등)를 추출하는 과정이 포함되어 있다.

방송 신호 분석부(410)에서 분석한 결과 방송 신호가 시간 동기 정보인 경우, 단계 530에서 시간 동기부(420)는 방송 신호로부터 추출된 시간 데이터를 이용하여 교통 신호 제어기(200)의 시스템 시간을 기준 신호등 및 타 교통 신호 제어기와 시간 동기화되도록 한다.

만약 방송 신호 분석부(410)에서 분석한 결과 방송 신호가 시간 동기 정보가 아닌 경우, 단계 540에서 시간 동기부(420)는 교통 신호 제어기(200)에 별도 구비된 GPS 유닛을 이용하여 GPS 시간을 추정하고, 해당 시간으로 교통 신호 제어기(200)의 시스템 시간을 동기화시켜 기준 신호등 및 타 교통 신호 제어기와 시간 동기화되도록 한다.

시간 동기화가 완료된 이후, 방송 신호가 현시 개시 제어 정보인 경우, 단계 550에서 오프셋 설정부(430)는 방송 신호 분석부(410)에서 추출된 오프셋 파라미터를 이용하여 제어 대상 신호등의 오프셋 시간을 설정한다.

추출된 오프셋 파라미터가 당해 도로의 주행 속도에 관한 데이터인 경우, 단계 552에서 오프셋 설정부(430)는 사전에 저장되어 있는 기준 신호등과 제어 대상 신호등 사이의 거리를 메모리로부터 독출하고, 단계 554에서 주행 속도와 거리를 미리 정의된 알고리즘에 적용시켜 제어 대상 신호등의 오프셋 시간을 산출한다.

추출된 오프셋 파라미터가 다수의 오프셋 시간이 일정 순서를 가지고 순차적으로 배열된 데이터인 경우, 단계 556에서 오프셋 설정부(430)는 미리 정의된 기준 신호등 공유 그룹 내에서의 제어 대상 신호등의 순서에 상응하는 오프셋 시간을 추출하고 이를 제어 대상 신호등의 오프셋 시간으로 설정한다.

오프셋 시간의 설정이 완료되면, 단계 560에서 신호 변환 제어부(440)는 시간 동기부(420)에서 설정된 시스템 시간에 따른 기준 신호등의 기준 개시 시간으로부터 오프셋 시간만큼 지연된 시점을 제어 대상 신호등의 신호 현시 개시 시점으로 설정한다.

그리고 단계 570에서 신호 변환 제어부(440)는 새롭게 설정된 신호 현시 개시 시점에 제어 대상 신호등의 주현시가 개시되도록 하는 제어 신호를 제어 대상 신호등에 출력한다. 여기서, 주현시는 소정 방향으로 통행하는 차량이 진행하도록 하는 신호(예를 들어, 녹색 점등 신호)일 수 있다.

방송 신호가 신호 변환 제어 정보인 경우에는, 단계 580에서 신호 변환 제어부(440)는 대응되는 제어기 식별자에 대하여 개시 시간 데이터, 신호등 번호 데이터, 신호 순서 데이터, 신호 주기 데이터를 추출하여 제어 대상 신호등의 현시 테이블을 갱신하게 된다.

상술한 교통 신호 제어 방법은 교통 신호 제어기에 내장된 소프트웨어 프로그램 등에 의해 시계열적 순서에 따른 자동화된 절차로 수행될 수도 있음은 자명하다. 상기 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 또한, 상기 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 정보저장매체에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써 상기 방법을 구현한다. 상기 정보저장매체는 자기 기록매체, 광 기록매체 및 캐리어 웨이브 매체를 포함한다.

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 교통 관제 센터 200-1, 200-n: 교통 신호 제어기
210: 방송 신호 수신부 220: 신호등 제어부
230: 양방향 통신부 250-1, 250-2: 신호등
410: 방송 신호 분석부 420: 시간 동기부
430: 오프셋 설정부 440: 신호 변환 제어부
450: 오류 점검부 460: 신호 연동 속도 출력부

Claims

신호등의 신호 변환을 제어하는 교통 신호 제어 장치로서,
방송망을 통해 교통 관제 센터로부터 송출된 방송 신호를 수신하는 방송 신호 수신부; 및
상기 방송 신호의 해석 결과에 따라 제어 대상 신호등이 상기 방송 신호로부터 추출된 그룹 식별자에 상응하는 기준 신호등 공유 그룹에 속하는 경우, 상기 방송 신호에 포함된 기준 신호등과의 오프셋 시간을 결정하고, 상기 기준 신호등의 신호 현시 개시 시점으로부터 상기 오프셋 시간만큼 조정된 시점과 상기 제어 대상 신호등의 신호 현시 개시 시점이 일치하도록 상기 제어 대상 신호등의 신호 변환을 제어하는 제어 신호를 출력하는 신호등 제어부를 포함하는 교통 신호 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 신호등 제어부는,
상기 방송 신호를 분석하는 방송 신호 분석부;
상기 방송 신호에서 추출된 시간 동기용 시간 데이터 혹은 GPS 유닛을 통해 추정한 GPS 시간을 이용하여 상기 제어 대상 신호등의 시스템 시간을 상기 기준 신호등과의 시스템 시간과 동기화하는 시간 동기부;
상기 방송 신호에서 추출된 상기 오프셋 파라미터를 이용하여 상기 오프셋 시간을 설정하는 오프셋 설정부; 및
상기 기준 신호등의 신호 현시 개시 시점으로부터 상기 오프셋 시간만큼 조정된 시점에서 상기 제어 대상 신호등의 신호 현시가 개시되도록 하는 제어 신호를 출력하는 신호 변환 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 교통 신호 제어 장치.
제2항에 있어서,
상기 오프셋 파라미터는 상기 제어 대상 신호등이 설치된 도로의 주행 속도이며,
상기 오프셋 설정부는 상기 교통 신호 제어 장치에 미리 저장되어 있는 상기 기준 신호등과 상기 제어 대상 신호등 간의 거리 및 상기 주행 속도 사이의 상관 관계를 통해 상기 오프셋 시간을 설정하는 것을 특징으로 하는 교통 신호 제어 장치.
제2항에 있어서,
상기 제어 대상 신호등은 상기 제어 대상 신호등이 설치된 도로 상에 설치된 타 제어 대상 신호등과 상기 기준 신호등 공유 그룹으로 그룹화되고, 상기 도로의 임의의 위치에 실제 설치되거나 가상 설치된 신호등 중 하나를 기준 신호등으로 공유하고 있으며,
상기 오프셋 파라미터는 상기 기준 신호등 공유 그룹에 속하는 모든 제어 대상 신호등의 오프셋 시간이 사전에 정의된 순서로 배열된 데이터이며,
상기 오프셋 설정부는 상기 제어 대상 신호등에 상응하는 순서의 오프셋 시간을 추출하여 상기 제어 대상 신호등의 오프셋 시간으로 설정하는 것을 특징으로 하는 교통 신호 제어 장치.
제2항에 있어서,
상기 오프셋 시간은 상기 기준 신호등과 상기 제어 대상 신호등 간의 거리 및 상기 제어 대상 신호등이 설치된 도로의 주행 속도의 상관 관계에 상응하여 결정되는 것을 특징으로 하는 교통 신호 제어 장치.
제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 거리 및 상기 주행 속도 중 하나 이상은 도로의 차선 수, 경사도, 굴곡도, 과속방지턱의 유무, 노면의 상태, 날씨, 차량 통행량, 대기행렬, 시간대 중 하나 이상을 포함하는 도로 정보가 반영된 값인 것을 특징으로 하는 교통 신호 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 방송 신호는 FM 방송 채널, AM 방송 채널, DMB 방송 채널 중 하나를 통해 상기 교통 관제 센터로부터 방송되는 것을 특징으로 하는 교통 신호 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 신호 현시 개시 시점은 상기 기준 신호등 및 상기 제어 대상 신호등에서 차량 진행을 나타내는 신호가 주현시로 개시되는 시점인 것을 특징으로 하는 교통 신호 제어 장치.
신호등의 신호 변환을 제어하는 교통 신호 제어 장치에서 수행되는 교통 신호 제어 방법으로서,
방송망을 통해 교통 관제 센터로부터 송출된 방송 신호를 수신하는 단계;
상기 방송 신호를 분석하는 단계;
상기 방송 신호의 분석 결과에 따라 제어 대상 신호등이 상기 방송 신호로부터 추출된 그룹 식별자에 상응하는 기준 신호등 공유 그룹에 속하는 경우, 상기 방송 신호에 포함된 오프셋 파라미터를 이용하여 기준 신호등과의 오프셋 시간을 결정하는 단계; 및
기준 개시 시간으로부터 상기 오프셋 시간만큼 조정된 시점과 제어 대상 신호등의 신호 현시 개시 시점이 일치하도록 상기 제어 대상 신호등의 신호 변환을 제어하는 제어 신호를 출력하는 단계를 포함하는 교통 신호 제어 방법.
제9항에 있어서,
상기 오프셋 시간을 결정하는 단계 이전에,
상기 방송 신호에서 추출된 시간 동기용 시간 데이터 혹은 GPS 유닛을 통해 추정한 GPS 시간을 이용하여 상기 제어 대상 신호등의 시스템 시간을 상기 기준 신호등과의 시스템 시간과 동기화하는 단계가 선행되는 것을 특징으로 하는 교통 신호 제어 방법.
제9항에 있어서,
상기 오프셋 파라미터는 상기 제어 대상 신호등이 설치된 도로의 주행 속도이며,
상기 오프셋 시간 결정 단계는 미리 저장되어 있는 상기 기준 신호등과 상기 제어 대상 신호등 간의 거리 및 상기 주행 속도 사이의 상관 관계를 통해 상기 오프셋 시간을 설정하는 것을 특징으로 하는 교통 신호 제어 방법.
제9항에 있어서,
상기 오프셋 시간 결정 단계는, 상기 방송 신호에서 추출된 상기 오프셋 파라미터를 이용하여 상기 오프셋 시간을 설정하되,
상기 제어 대상 신호등은 상기 제어 대상 신호등이 설치된 도로 상에 설치된 타 제어 대상 신호등과 기준 신호등 공유 그룹으로 그룹화되고, 상기 도로의 임의의 위치에 실제 설치되거나 가상 설치된 신호등 중 하나를 기준 신호등으로 공유하고 있으며,
상기 오프셋 파라미터는 상기 기준 신호등 공유 그룹에 속하는 모든 제어 대상 신호등의 오프셋 시간이 사전에 정의된 순서로 배열된 데이터이며,
상기 제어 대상 신호등에 상응하는 순서의 오프셋 시간이 추출되어 상기 제어 대상 신호등의 오프셋 시간으로 설정되는 것을 특징으로 하는 교통 신호 제어 방법.
제9항에 있어서,
상기 오프셋 시간은 상기 기준 신호등과 상기 제어 대상 신호등 간의 거리 및 상기 제어 대상 신호등이 설치된 도로의 주행 속도의 상관 관계에 상응하여 결정되는 것을 특징으로 하는 교통 신호 제어 방법.
제11항 및 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 거리 및 상기 주행 속도 중 하나 이상은 도로의 차선 수, 경사도, 굴곡도, 과속방지턱의 유무, 노면의 상태, 날씨, 차량 통행량, 대기행렬, 시간대 중 하나 이상을 포함하는 도로 정보가 반영된 값인 것을 특징으로 하는 교통 신호 제어 방법.
제9항에 있어서,
상기 방송 신호는 FM 방송 채널, AM 방송 채널, DMB 방송 채널 중 하나를 통해 상기 교통 관제 센터로부터 방송되는 것을 특징으로 하는 교통 신호 제어 방법.
제9항에 있어서,
상기 신호 현시 개시 시점은 상기 기준 신호등 및 상기 제어 대상 신호등에서 차량 진행을 나타내는 신호가 주현시로 개시되는 시점인 것을 특징으로 하는 교통 신호 제어 방법.
신호등의 신호 변환을 제어하는 교통 신호 제어 장치에서 수행되는 교통 신호 제어 방법을 수행하기 위해 디지털 처리 장치에 의해 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며 디지털 처리 장치에 의해 판독될 수 있는 기록매체로서,
방송망을 통해 교통 관제 센터로부터 송출된 방송 신호를 수신하는 단계;
상기 방송 신호를 분석하는 단계;
상기 방송 신호의 분석 결과에 따라 제어 대상 신호등이 상기 방송 신호로부터 추출된 그룹 식별자에 상응하는 기준 신호등 공유 그룹에 속하는 경우, 상기 방송 신호에 포함된 오프셋 파라미터를 이용하여 기준 신호등과의 오프셋 시간을 결정하는 단계; 및
기준 개시 시간으로부터 상기 오프셋 시간만큼 조정된 시점과 제어 대상 신호등의 신호 현시 개시 시점이 일치하도록 상기 제어 대상 신호등의 신호 변환을 제어하는 제어 신호를 출력하는 단계를 포함하는 교통 신호 제어 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 기록매체.