KR101280872B1 - 대기행렬 검지시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교차로등에서 청색신호등이 현시되기를 기다리고 있는 대기행렬차량의 수를 정확히 검출하기 위한 대기행렬 검지시스템에 관한 것으로, 검지영역내의 차량들에 레이더를 조사할 때 주행중인 차량이나 정지차량으로부터 레이더의 신호가 미약하게 반사됨으로써 발생되는 추적오류가 발생되는 무표시구간에서 보정속도에 의하여 차량을 정확히 추적할 수 있도록 한다.

Description

대기행렬 검지시스템{detecting system for waiting vehicle in road}

본 발명은 교차로등에서 청색신호등이 현시되기를 기다리고 있는 대기행렬차량의 수를 정확히 검출하기 위한 대기행렬 검지시스템에 관한 것이다.

대기행렬의 차량의 수를 정확히 산출하도록 하는 것은 교차로상의 교통흐름을 원활하게 이루도록 하기 위하여 매우 중요하다 할 수 있으며, 이러한 대기행렬을 정확히 산출하기 위한 발명들이 개발되었으며, 등록특허 제10-0541843호(발명의 명칭: 차량 대기행렬을 측정하기 위한 다중 검지영역 레이더검지기)(이하 '종래기술'이라 함)도 이러한 과제에 대한 연구결과 중 하나이다.

도 1은 종래기술의 전체적인 구성을 설명하기 위한 구성도이다.

차량 검지기(220-1)는 교차로 지점에 설치되고 도로의 제1대기행렬 차량(100)으로부터 늘어선 대기행렬의 차량들을 감지하도록 일정각도의 방사각을 갖도록 레이더 신호를 방출하는 송신기가 설치되며, 차량 검지기(220-1)에는 각각의 대기행렬의 차량으로부터 반사된 레이더가 수신되는 안테나가 설치되며, 이들 송신기에서 출사된 레이더와 안테나에서 수신되는 레이더 신호에 의하여 차량의 정지거리, 이동속도 등을 이용하여 대기행렬 길이를 검출한다.

그러나 이러한 종래기술의 검지기에서는 차량에 극초단파를 출사하고 반사되는 신호를 수신하여 신호처리를 함으로써 차량의 이동상태를 감시하도록 하고 있으나, 큰 차량인 경우에 반사되는 레이더 신호량이 많아 정확히 신호처리되게 되나 작은 차량인 경우에는 반사되는 레이더 신호량이 작아 신호처리가 정확히 이루어지지 않으며, 심지어 기준값 이하로 검출되기 때문에 차량이 존재하지 않는 것으로 검출하는 경우도 빈번히 존재하게 된다.

또한 소형차가 대형차에 의하여 가려지게 되는 경우에 소형차에 의하여 반사되는 레이더 신호가 없기 때문에 종래기술에 의한 검지기는 소형차를 검출할 수 없는 경우가 발생하게 된다.

또한 종래의 레이더 검지기는 수신되는 신호의 변화량에 의하여 물체를 감지하기 때문에 이동물체에 대한 물체의 감지는 용이하게 이루어지지만 정지해 있는 물체에 대한 감지는 상대적으로 어렵게 이루어지며, 반사량이 작은 소형차에 대하여는 더욱 감지가 어렵게 된다.

또한 차량이 소형인 경우에 차량에서 반사되는 레이더 신호의 크기가 미약하고, 정지한 차량으로부터 수신되는 레이더 신호가 미약하기 때문에 레이더 신호가 스레스 홀드(threshold) 값 이하로 수신되는 경우에 해당 차량이 정지상태의 차량인지 소형차량이기 때문에 반사 레이더 세기가 작은지를 판별할 수 없었고, 이러한 문제로 인하여 대기행렬의 길이를 산출하기 매우 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 해결과제는 레이더를 이용하여 차량의 대기행렬 길이와 대기행렬 차량수를 산출할 때 발생되는 위치정보의 오류를 차량의 속도 정보를 이용하여 보정함으로써 차량의 대기행렬의 길이와 차량대수를 정확하게 산출하도록 하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 해결과제는 차량의 주행 중에 차량으로부터 수신되는 레이더 신호가 설정 값 이하로 약화되는 경우에도 속도 정보에 의하여 차량의 위치를 보정하도록 함으로써 대기행렬 길이와 차량대수를 정확히 산출하도록 하기 위한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 해결수단은 교차로에서 청색 신호등이 현시되기를 기다리고 있는 대기행렬 차량의 수를 정확히 감지하기 위하여 설치되는 레이더 검지 시스템에 있어서: 도로의 차량들에 레이더를 출사하고 상기 차량들로부터 반사되는 레이더를 수신하여 상기 차량들의 위치를 검출하는 레이더 검지기; 상기 레이더 검지기로부터 입력되는 상기 차량들의 위치가 시간에 대하여 변화하는 위치-시간 데이터를 수신하고, 상기 차량들 중 임의의 차량의 위치-시간 데이터 신호가 기설정된 레벨 이하인 무표시 구간이 형성되는 경우 상기 무표시 구간의 보정속도를 산출하고, 상기 무표시 구간에서 보정속도에 차량이 이동되는 것으로 판단하여 상기 무표시구간에서 차량의 위치를 산출하는 보정기를 포함하는 것이다.

또한 본 발명에서 상기 보정속도는 상기 무표시구간의 개시직전의 최종속도인 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 보정기는 상기 무표시 구간의 개시전의 차량의 최종 속도가 0인 경우 상기 무표시구간에서 차량은 정지한 것으로 보정위치 데이터를 생성하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 레이더 검지기는 상기 차량들의 위치-시간 그래프를 표시하는 표시부를 포함하되, 상기 표시부에는 상기 보정기에서 보정된 보정위치에 의한 그래프가 보정 삽입되어 표시되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 보정기는 특정 시간에서 상기 차량들의 위치 데이터와 상기 보정위치의 데이터를 그래픽 처리기에 전송하고, 상기 그래픽 처리기는 상기 도로의 이미지 데이터에 상기 보정기로부터 출력되는 상기 무표시구간에서 차량의 위치에 차량의 이미지 또는 아이콘이 배치되도록 이미지 데이터를 합성하여 표시부에 전송하는 것이 바람직하다.

상기 과제와 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 소형 차량이 정지해 있거나, 다른 대형 차량에 숨어 있는 경우에 레이더로 검지될 수 없기 때문에 차량의 대기행렬의 검출에 실질적으로 레이더를 사용할 수 없었던 문제점을 획기적으로 개선할 수 있는 효과가 있고, 이를 시각적으로 사용자가 그래픽으로 관찰할 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 종래기술의 전체적인 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도 2(a)는 본 발명에 적용되는 레이더에 의하여 추출되는 차량의 위치-시간 그래프이고, 도 2(b)는 도 2(a)에서 산출되는 속도-시간 그래프이고, 도 2(c)는 도 2(a) 그래프를 보정한 차량의 위치-시간 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일실시예를 설명하기 위하여 한 전체적인 블록도이다.
도 4는 도 3의 제1표시부의 그래픽이다.
도 5는 도 3의 제2표시부의 그래픽이다.
도 6은 본 발명의 보정기의 상세 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 7은 본 발명의 보정기에서 보정된 그래픽이다.
도 8은 본 발명의 제4표시부에 표시된 영상예이다.

이하 첨부된 도면에 따라서 본 발명의 일실시예를 구체적으로 설명하기로 한다.

도 2(a)는 본 발명에 적용되는 레이더에 의하여 추출되는 차량의 위치-시간 그래프이고, 도 2(b)는 도 2(a)에서 산출되는 속도-시간 그래프이고, 도 2(c)는 도 2(a) 그래프를 보정한 차량의 위치-시간 그래프이다.

교차로에 레이더 장치가 설치되어 레이더를 검지영역에 조사되고, 레이더 장치는 차량으로부터 반사되는 레이더를 수신하고 조사시간과 수신시간의 차를 이용하여 차량의 위치를 검출한다. 도 2a에 L축 좌표는 레이더 장치로부터 차량이 이격된 거리를 나타내며, 차량이 레이더 장치에 접근됨에 따라서 그 크기가 감소되고 있음을 나타내고 있다.

이때 차량이 레이더 장치에 접근하는 방향으로 이동되고 있는 중에 레이더 장치에 수신되는 레이더의 세기가 쓰레스홀드 값(TH) 이하로 되거나, 차량이 정지하게 되어 TH 값 이하로 되는 경우가 발생하게 되어 차량위치를 표시할 수 없게 된다. 이와 같이 차량 위치가 표시되지 않는 구간을 차량위치 무표시 구간이라 정의한다. 도 2a에서 차량위치 무표시구간은 시간T1 ~ T2, T4 ~ T5, T7 ~ T8 이나, 이중 시간T1 ~ T2, T7 ~ T8 는 속도 곡선인 도 2(b)로부터 속도V1으로 주행 중에 차량으로부터 수신되는 신호가 약하기 때문에 발생한 것으로 판단할 수 있고, 시간 T4 ~ T5의 무표시구간은 속도곡선인 도 2b로부터 차량이 속도 0 즉 정지되어 있기 때문에 발생된 것으로 판단할 수 있다.

이와 같이 차량의 위치곡선에서 무표시구간이 형성될 때 속도곡선으로부터 차량이 정지상태일 때의 무표시구간인지 아니면 주행 중에 무표시 구간인지를 판단하게 되며, 무표시구간에서의 보정속도를 산출하도록 하여 보정속도에 의하여 무표시구간에서의 위치를 역추적하도록 한다.

보정속도의 산출방법은 다양한 수학적 알고리즘이 동원될 수 있으며, 알고리즘에 따라서 다르게 프로그래밍되어 구체화될 수 있다.

보정속도의 산출하기 위한 가장 단순한 예는 무표시구간의 개시직전의 최종속도를 무표시구간의 평균속도로 간주하는 것이다.

이러한 무표시구간의 속도 보정방법은 오차가 크게 발생될 수 있으며, 이러한 오차를 줄이기 위하여 위치곡선에서 무표시구간의 개시직전의 최종점의 기울기를 무표시구간의 평균속도로 간주하는 방법이 동원될 수 있다.

이러한 보정속도의 산출방법 이외에도 정확도를 높이기 위하여 다양한 보정속도 산출방법이 동원될 수 있으나, 이하 본원 발명에서는 보정속도를 무표시구간의 개시직전의 최종속도로 설명하기로 한다.

그래프 상에서 무표시구간의 개시직전의 최종속도를 보정속도로 산출함으로써 도 2c와 같이 전체 구간에서의 무표시구간이 제거된 연속된 차량의 위치곡선을 형성할 수 있다.

즉, 무표시구간 T1 ~ T2의 개시직전의 최종속도는 V1이기 때문에 이구간동안에는 차량의 위치는 V1의 속도를 접근하게 되고, 무표시구간 T4 ~ T5의 개시직전의 최종속도는 0이기 때문에 정지상태를 유지하게 되고, 무표시구간T7 ~ T8의 개시직전의 최종속도는 V1이기 때문에 차량의 위치가 V1의 속도로 접근하게 되어 도 2c와 같은 곡선을 형성하게 된다.

도 3은 본 발명의 일실시예를 설명하기 위하여 한 전체적인 블록도이고, 도 4는 도 3의 제1표시부의 그래픽이고, 도 5는 도 3의 제2표시부의 그래픽이다.

레이더 검지기(1)는 교차로에 일정 높이로 도로의 정해진 구간에 레이더를 출사하도록 하여 도로의 정해진 구간에 대기행렬의 차량수가 얼마나 있는지를 검출할 수 있도록 설치되며, 통과차량들에 레이더를 출사하고 차량들에 의하여 반사되는 레이더를 수신함으로써 차량의 위치를 검출하여 보정기(8)에 전송하는 한편, 레이더 검지기(1)는 시간변화에 따른 차량의 위치 데이터와 관측 대상의 도로를 이미지로 형성하고 도로의 이미지 상에 차량이 위치하는 지점을 차량의 아이콘으로 표시하도록 하는 아이콘 위치 데이터를 그래픽 처리기(2)에 전송한다.

그래픽 처리기(2)는 레이더 검지기(1)로부터 입력되는 차량의 위치-시간 데이터를 그래프로 표시하도록 하는 이미지 데이터를 제1표시부(4)에 전송하고, 관측대상의 이미지화된 도로에 아이콘을 표시하도록 하는 이미지 데이터를 제2표시부(6)에 표시되도록 한다. 제1표시부(4)에 표시되는 그래픽은 차량의 위치-시간 그래프이고, 제2표시부(6)에 표시되는 그래픽은 차량이 사각 아이콘으로 설정되어 차량이 관측도로를 이미지화한 도로의 실제 위치와 이미지 도로와 매칭되는 위치에 아이콘이 표시되는 그래픽이다.

도 4는 레이더 검지기(1)로부터 추적되는 차량의 위치데이터에 의하여 그래픽으로 표시되는 제1표시부(4)에 표시된 그래프이다. 도 4에서 곡선 A는 소형차A에 의한 위치곡선이며, 점차 레이더 검지기(1)에 접근하던 중에 교차로에서 앞차들이 정지해 있거나 적색신호등의 현시에 의하여 시간 t3에서 정지한다. 레이더 검지기(1)는 소형이고 정지상태인 차량으로부터 수신되는 레이더 세기가 약하기 때문에 미소시간 △t(t4-t3)이 경과된 후로부터는 더 이상 차량을 감지할 수 없게 되고, 이러한 상태는 차량이 다시 출발할 때까지 지속되게 된다. 즉 시간t5에서 차량이 감지될 때 까지 무표시구간을 형성하게 된다.

또한 곡선B는 대형차량B에 대한 위치곡선 그래프이며 레이더 검지기(1)에 차량이 접근하는 중에 신호등이 시간 t1에서 위치P2에서 정지한 후 시간 t2에서 다시 출발하게 되어 레이더 검지기(1)에 재차 접근하는 것을 표시하고, 이와 같이 대형 차량에서는 레이더 반사량이 많기 때문에 곡선A와 같은 무표시 구간이 형성되지 않는다.

또한 곡선C에 대한 그래프는 소형차량C로 차량B를 뒷 따르는 차량으로 시간t1 ~ t2에서 레이더 검지기(1)의 방향을 기준으로 차량B에 의하여 차량C가 가려지는 등 비정상적으로 차량C로부터 수신되는 레이더 신호의 수신레벨이 비정상적으로 낮아져 무표시구간을 형성하게 되고, 시간t4~t5에서는 곡선A와 동일한 이유로 무표시구간을 형성하고 있다.

또한 레이더 검지기(1)로부터 차량의 위치에 대한 위치 데이터가 그래픽 처리기(2)에 입력되면 그래픽 처리기(2)는 도로 이미지상에 지정된 위치에 차량의 아이콘을 위치에 따라 이동시키는 그래픽 데이터를 생성하여 제2표시부(6)에 표시한다.

도 5에 표시된 바와 같이 시간 t4에서 t5 사이에는 실제적으로는 (b)에서와 같이 도로의 P1, P2, P3의 위치에 차량A, B, C가 각각 정차하게 되나, 제2표시기(6)의 영상에는 레이더 검지기(1)가 A, C 차량의 위치를 인식하지 못하기 때문에 (a)와 같이 B차량만을 표시하게 된다. 마찬가지로 시간t1에서 t2 사이에도 제2 표시기에는 차량A, B만이 이동되는 것을 표시하게 되고, 차량C는 감지되지 않기 때문에 표시할 수 없다.

이와 같이 레이더 검지기(1)는 대형 차량이 움직이는 경우에만 안정적으로 차량의 이동정보를 획득할 수 있기 때문에 제2표시부(6)에 표시된 그래픽을 보고 판단하거나, 레이더 검지기(1)로부터 출력되는 데이터에 따라서 직접 대기행렬 차량대수를 산출하게 되면 실제 상황과 많은 차이를 갖게 되어 신호등을 적절하게 제어할 수 없어 교통흐름이 원활하게 이루어지지 않게 된다.

따라서 도 3에 도시된 바와 같이 레이더 검지기(1)로부터 출력되는 신호는 보정기(8)에 입력되어 보정되어 그래픽 처리기(10)에 입력된 후 제3표시부(12), 제4표시부(14)에 그래픽으로 표시되게 된다.

도 6은 본 발명의 보정기의 상세 구성을 설명하기 위한 블록도이다.

보정기(8)에는 레이더 검지기(1)로부터 특정 차량의 위치좌표를 지정하는 차량 위치 데이터에 의하여 차량의 속도를 산출하며 무표시구간에서 보정속도를 산출하는 속도 산출모듈(82)과, 레이더 검지기(1)에 입력되는 차량에 의하여 반사된 레이더의 신호레벨이 기설정된 쓰레스홀드값(TH) 이하인 무표시구간을 추출하는 신호세기 판정모듈(84), 신호세기 판정모듈(84)에 의하여 판정되는 무표시구간이 추출될 때 속도산출모듈에서 산출된 보정속도에 의하여 차량의 위치를 재산출하는 보정모듈(86)을 구비한다.

또한 속도산출모듈(82)이 무표시구간에서 보정속도를 무표시구간의 개시전의 최종속도로 산출하는 경우, 보정모듈(86)은 차량위치-시간의 도 7과 같은 그래프를 형성하는 데이터를 산출하게 되며, 제3표시기(12)에 동일한 그래프가 표출되도록 한다. 도 7에서 차량C가 시간 t1에서 t2 사이에 무표시구간을 형성하나 무표시구간이 개시될 때 속도산출모듈(82)에서 산출되는 차량의 속도가 V1인 경우 보정모듈(86)은 차량C가 V1의 속도를 유지하는 것으로 보정하게 되고, 이 구간에서의 위치데이터를 형성하여 차량C의 t1에서 t2 사이를 연속곡선으로 형성하게 된다. 마찬가지로 보정모듈(86)은 차량C가 t4와 t5 사이의 무표시구간을 형성할 때 속도산출모듈(82)로부터 무표시구간의 개시순간의 속력 0을 전송받아 이 속력으로 무표시구간에서 유지되는 것으로 판단하여 차량의 위치를 보정함으로써 결국 t4에서 t5에 이르는 위치의 연속곡선을 표시하도록 한다.

또한 도 7가 같이 보정기(8)에 의하여 보정된 차량의 위치 데이터는 그래픽 처리기(10)에 전송되고, 그래픽 처리기(10)에서는 입력된 위치 데이터에 따라서 제4표시부(14)에 표시되는 그래픽된 도로상에 차량의 아이콘을 이동시키면서 표시되도록 그래픽 처리를 수행한다. 제4표시부(14)에서는 A, B, C 차량이 실제 정지시에 A, C의 차량으로부터 레이더가 수신되지 않는 시간 t4에서 t5의 경우에도 보정모듈(86)에서 보정된 위치 데이터가 입력되기 때문에 도 5의 (b)와 같이 A, C 차량을 표시하도록 한다.

또한 본 발명의 실시예는 보정기(8)에서 차량의 속도-시간, 위치-시간이 보정된 상태를 단순히 표시부들에 표시하는 것에 대하여 예를 들어 설명하고 있으나, 본 발명은 보정기로부터 출력되는 차량의 속도-시간, 위치-시간데이터를 기반으로 신호등의 제어기를 제어하도록 하여 교통흐름을 원활하게 하도록 할 수 있다.

또한 본 발명에서는 카메라로 실제 차량의 영상을 촬영하고, 각 영상 내에 표시된 차량에 차량의 속력을 표시하도록 제4표시부에 표시할 수 있으며 도 8은 이러한 영상예이다.

도 8은 본 발명에 의한 제4표시부의 표시된 영상이다.

카메라에 의하여 각각의 차량은 촬영되게 되어 그래픽 처리기(10)에 입력되게 되고, 레이더 검지기(1)에 의하여 검출된 차량의 위치 데이터의 신호가 보정기(8)에 입력되게 되고, 보정기(8)에서는 입력된 위치 데이터를 기준으로 보정된 차량속력과 차량의 위치를 산출하게 되어 그래픽 처리기(10)에 전송하게 되고, 그래픽 처리기(10)에서는 입력된 카메라 영상에 보정기(8)에서 입력된 차량의 위치에 도 8과 같이 속도 표식을 함으로써 관찰자가 용이하게 차량의 혼잡을 용이하게 식별하게 할 수 있도록 한다.

1: 레이더 검지기 2, 10: 그래픽 처리기
4: 제1표시부 6: 제2표시부
8: 보정기 12: 제3표시부
14: 제4표시부

Claims (5)

1. 도로에 대기되어 있는 대기행렬 차량들의 위치를 정확히 추적하기 위하여 설치되는 레이더 검지 시스템에 있어서:
   도로의 차량들에 레이더를 출사하고 상기 차량들로부터 반사되는 레이더를 수신하여 상기 차량들의 위치를 검출하는 레이더 검지기;
   상기 레이더 검지기로부터 입력되는 상기 차량들의 위치가 시간에 대하여 변화하는 위치-시간 데이터를 수신하고, 상기 차량들 중 임의의 차량의 위치-시간 데이터 신호가 기설정된 레벨 이하인 무표시 구간이 형성되는 경우 상기 무표시 구간의 보정속도를 산출하고, 상기 무표시 구간에서 보정속도에 차량이 이동되는 것으로 판단하여 상기 무표시구간에서 차량의 위치를 산출하는 보정기를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 검지 시스템.
2. 청구항1에서, 상기 보정속도는 상기 무표시구간의 개시직전의 최종속도인 것을 특징으로 하는 레이더 검지 시스템.
3. 청구항 1에서, 상기 보정기는 상기 무표시 구간의 개시전의 차량의 최종 속도가 0인 경우 상기 무표시구간에서 차량은 정지한 것으로 보정위치 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 레이더 검지 시스템.
4. 청구항 1 또는 청구항 2에서, 상기 레이더 검지기는 상기 차량들의 위치-시간 그래프를 표시하는 표시부를 포함하되, 상기 표시부에는 상기 보정기에서 보정된 보정위치에 의한 그래프가 보정 삽입되어 표시되는 것을 특징으로 하는 레이더 검지 시스템.
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