KR101465493B1 - 차량 내비게이션 시스템 및 차량의 목적지 경로를 결정하는 방법 - Google Patents

차량 내비게이션 시스템 및 차량의 목적지 경로를 결정하는 방법 Download PDF

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Abstract

차량의 목적지 경로를 결정하는 방법(500)은 차량 클라이언트 장치(110)가 차량의 현재 위치 및 목적지를 포함하는 경로 정보를 제어 서버(150)에 전송하는 단계(510), 제어 서버(150)가 현재 위치에서 목적지에 이르는 모든 경로를 포함하는 도로 네트워크에 대한 교통 혼잡 정보를 수신하는 단계(520), 제어 서버(150)가 현재 위치로부터 목적지에 이르는 경로 중 최단 거리 순서 또는 교통 혼잡 정보를 고려한 최단 시간 순서로 적어도 하나의 후보 경로를 결정하는 단계(530) 및 제어 서버(150)가 후보 경로 중에서 도로 네트워크에 대한 전체 교통 혼잡도를 가장 적게 증가시키는 경로를 최종 경로로 결정하는 단계(540)를 포함한다.

Description

차량 내비게이션 시스템 및 차량의 목적지 경로를 결정하는 방법{NAVIGATION SYSTEM FOR VEHICLE AND ROUTE DETERMINING METHOD FOR DESTINATION OF VEHICLE}
이하 설명하는 기술은 차량 내비게이션 시스템 및 차량의 경로를 결정하는 방법에 관한 것이다.
차량에 대한 목적지 경로를 안내하는 내비게이션 서비스는 거의 모든 운전자가 사용하는 대중적인 서비스가 되었다. 내비게이션 서비스는 차량에 설치되는 전용 내비게이션 장치를 통해 제공되기도 하고, 최근에는 스마트폰과 같은 단말을 통해 제공되기도 한다.
상용화된 내비게이션 서비스는 최단 거리 경로 또는 최단 시간 경로를 사용자에게 제공할 뿐만 아니라 다양한 옵션에 따라 경로를 안내하기도 한다. 나아가 최근의 내비게이션 서비스는 도로상의 교통정보를 반영하여 거리에 관계없이 주행시간이 짧은 경로를 안내하기도 한다.
한국공개특허 제10-2008-0051556호 한국공개특허 제10-2004-0042216호
J. Jeong, S. Guo, Y. Gu, T. He, and D. Du, "Trajectory-Based Statistical Forwarding for Multihop Infrastructure-to-Vehicle Data Delivery," IEEE Transactions on Mobile Computing, vol. 11, no. 10, pp. 1523- 1537, Oct. 2012. George Dimitrakopoulos and Panagiotis Demestichas, "Intelligent Transportation Systems based on Cognitive Networking Principles," IEEE Vehicular Technology Magazine, vol. 5, no. 1, pp. 77-84, Mar.2010.
종래 기술은 경로의 길이에 따른 최단 거리 경로, 경로의 유료 여부, 교통 정보를 반영한 최단 시간 경로 등과 같은 다양한 옵션으로 경로를 제공한다. 그러나 다수의 사용자가 동일한 내비게이션 서비스를 이용하는 경우, 동일한 경로 또는 중첩되는 경로로 다수의 차량이 집중하기 때문에 필연적으로 이동 시간이 증가하는 문제점이 있다.
이하 설명하는 기술은 내비게이션 안내를 받는 다수의 차량이 특정 경로에 집중하는 문제를 해결하기 위하여 클라우드 기반의 내비게이션 시스템이 전체 도로 네트워크의 혼잡도를 기준으로 각 차량의 경로를 안내하게 하고자 한다.
이하 설명하는 기술의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
차량 내비게이션 시스템은 차량 위치 정보 및 목적지 정보를 이용하여 차량 경로를 결정하되, 차량의 출발지로부터 차량의 목적지에 이르는 경로 또는 차량의 현재 위치로부터 차량의 목적지에 이르는 경로를 포함하는 도로 네트워크의 전체 교통 혼잡도를 기준으로 출발지로부터 목적지까지의 최종 경로를 결정하는 제어 서버, 제어 서버에 차량 위치 정보 및 목적지 정보를 송신하고, 제어 서버로부터 최종 경로를 수신하는 클라이언트 장치 및 제어 서버와 클라이언트 장치 사이에 데이터를 전달하는 네트워크 장치를 포함한다.
네트워크 장치는 애드혹 네트워크 또는 이동통신 네트워크 방식 중 하나일 수 있다.
제어 서버는 후보 경로 중 최단 거리 또는 최단 시간을 갖는 후보 경로의 경로 시간을 기준으로 지연 임계값 범위 내에 있는 후보 경로에 대하여 전체 교통 혼잡도 증가가 가장 적은 경로를 최종 경로로 결정한다.
제어 서버는 출발지로부터 목적지에 이르는 가능한 모든 경로를 포함하는 도로 네트워크를 교차로에 해당하는 정점과 교차로 사이를 연결하는 도로에 해당하는 에지를 포함하는 그래프로 모델링하고, 실시간으로 도로 네트워크에 있는 모든 차량을 고려하여 에지마다 교통 혼잡정보에 따른 교통 혼잡도를 결정할 수 있다.
다른 실시예로서 차량 내비게이션 시스템은 출발지 정보 및 목적지 정보를 송신하고, 제어 서버로부터 최종 경로를 수신하는 클라이언트 장치, 도로 네트워크에 설치되어 도로 네트워크에서 교통 혼잡정보를 수집하여 제어 서버에 전달하고, 클라이언트 장치로부터 출발지 정보 및 목적지 정보를 수신하여 제어 서버에 전달하는 정보 중계 장치 및 차량 위치 정보 및 목적지 정보를 이용하여 차량 경로를 결정하되, 교통 혼잡정보를 이용하여 도로 네트워크의 전체 교통 혼잡도를 연산하고 전체 교통 혼잡도가 가정 적게 증가하는 차량 경로를 클라이언트 장치에 대한 최종 경로로 결정하는 제어 서버를 포함한다.
교통 혼잡정보는 도로 네트워크를 구성하는 각 구간에 대한 혼잡정보를 포함하고, 정보 중계 장치는 도로 네트워크에서 구간 혼잡정보를 수집하는 카메라 장치 또는 클라이언트 장치로부터 구간 혼잡정보를 전달받아 각 구간에 대한 주행 시간을 추정할 수 있다.
제어 서버는 모든 경로에서 최단 시간 순서로 출발지로부터 목적지에 이르는 적어도 하나의 후보 경로를 결정하거나, 최단 경로 순서로 출발지로부터 목적지에 이르는 적어도 하나의 후보 경로를 결정하고, 후보 경로 중에서 도로 네트워크를 구성하는 에지들에 대한 전체 교통 혼잡도 증가가 가장 적은 경로를 최종 경로로 결정할 수 있다.
차량의 목적지 경로를 결정하는 방법은 차량 클라이언트 장치가 차량의 현재 위치 및 목적지를 포함하는 경로 정보를 제어 서버에 전송하는 단계, 제어 서버가 현재 위치에서 목적지에 이르는 모든 경로를 포함하는 도로 네트워크에 대한 교통 혼잡 정보를 수신하는 단계, 제어 서버가 현재 위치로부터 목적지에 이르는 경로 중 최단 거리 순서 또는 교통 혼잡 정보를 고려한 최단 시간 순서로 적어도 하나의 후보 경로를 결정하는 단계 및 제어 서버가 후보 경로 중에서 도로 네트워크에 대한 전체 교통 혼잡도를 가장 적게 증가시키는 경로를 최종 경로로 결정하는 단계를 포함한다.
이하 설명하는 기술은 전체 도로 네트워크의 혼잡도가 가장 낮아질 수 있는 경로를 차량에 제공하여 교통 정체로 인한 사회적 비용을 줄인다.
이하 설명하는 기술의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 차량 내비게이션 시스템에 대한 구성을 도시한 예이다.
도 2(a)는 특정 시점에서 교통 정보를 고려하여 다수의 차량에 대한 경로를 결정한 예이고, 도 2(b)는 특정 시점에서 장래의 교통 혼잡을 고려하여 다수의 차량에 대한 경로를 결정한 예이다.
도 3은 차량 내비게이션 시스템에 대한 구성을 도시한 블록도의 예이다.
도 4는 도로 네트워크에서의 차량 이동 시간을 감마 분포로 모델링하는 예를 도시한다.
도 5는 차량의 목적지 경로를 결정하는 방법에 대한 순서도의 예이다.
이하 설명하는 기술은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 이하 설명하는 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이하 설명하는 기술의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 이하 설명하는 기술의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 용어에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 해석되지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함한다" 등의 용어는 설시된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도면에 대한 상세한 설명을 하기에 앞서, 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능 별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다. 따라서, 본 명세서를 통해 설명되는 각 구성부들의 존재 여부는 기능적으로 해석되어야 할 것이며, 이러한 이유로 이하 설명하는 기술의 차량 내비게이션 시스템(100)에 따른 구성부들의 구성은 이하 설명하는 기술의 목적을 달성할 수 있는 한도 내에서 대응하는 도면과는 상이해질 수 있음을 명확히 밝혀둔다.
또, 방법 또는 동작 방법을 수행함에 있어서, 상기 방법을 이루는 각 과정들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 과정들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
이하 설명하는 기술은 클라우드 내비게이션 시스템에서 차량의 경로를 안내하는데 적용될 수 있다. 현재 시장에서 사용되는 클라우드 내비게이션 시스템은 실시간 교통 상황을 반영하여 출발지에서 목적지까지 도달 시간이 가장 짧은 경로를 안내하고 있다. 그러나 전술한 바와 같이 다수의 사람이 동일한 클라우드 내비게이션 시스템으로 동일한 경로를 안내받고, 다수의 차량이 안내받은 경로에 진입하는 경우 오히려 도달 시간이 늘어날 수 있다.
이하 설명하는 기술은 특정 차량의 최단 시간 내지 최단 거리만을 기준으로 특정 차량에 대한 경로를 안내하는 것이 아니고, 클라우드 내비게이션 시스템을 사용하는 차량 모두에 대해 해당 차량이 경로에 진입하면서 발생하는 혼잡도를 기준으로 전체 도로 네트워크의 혼잡도 증가가 적은 경로를 안내하는 것이다.
이하 명세서에서 사용되는 용어에 대해 먼저 정의하기로 한다. 차량이 주행하는 차량 경로는 크게 교차로와 교차로 사이를 연결하는 도로로 구성된다고 볼 수 있다. 차량 경로는 차량이 이동 가능한 경로를 의미한다. 차량 경로는 교차로에 해당하는 정점(vertex)과 도로에 해당하는 에지(edge)로 구성되는 그래프로 표현가능하다. 따라서 차량이 주행하는 차량 경로를 포함하는 도로를 도로 네트워크라고 명명한다. 도로 네트워크는 내비게이션 시스템이 경로를 안내할 수 있는 지역에 있는 모든 차량 경로를 의미할 수도 있고, 단순하게는 특정 차량의 현재 위치 또는 출발지부터 목적지에 이르는 모든 경로를 포함하는 의미일 수도 있다.
전술한 바와 같이 이하 설명하는 기술은 도로 네트워크의 전체 교통 혼잡도를 기준으로 차량의 경로를 결정한다. 전체 교통 혼잡도는 도로 네트워크의 모든 도로(에지)에 대한 혼잡도의 합이라고 할 수 있다. 후술하겠지만 교통 혼잡도는 각 도로(에지)마다 결정되고 관리된다. 교통 혼잡도를 결정하는 요소는 기본적으로 도로(에지)를 이동하는데 소요되는 시간 및 교차로에서의 대기 시간이 주요한 요소이다. 교통 혼잡도를 결정하는 이러한 요소를 교통 혼잡정보라고 명명한다. 교통 혼잡정보는 결국 차량이 차량 경로를 주행하는데 발생하는 시간 내지 지연 시간을 알 수 있는 정보라고 할 수 있다. 또한 특정한 도로(에지)에 대한 교통 혼잡정보를 구간 혼잡정보라고 명명한다. 구간 혼잡정보가 모두 수집되면 전체 교통혼잡도 연산 내지 추정이 가능하다.
경로를 안내받는 차량은 일반적으로 GPS 장치와 같은 위치 추적 장치를 통해 차량의 현재 위치에 대한 정보를 내비게이션 시스템에 전달한다. 경로 안내를 위해서는 차량의 현재 위치(차량 위치 정보) 및 목적지에 대한 정보(목적지 정보)가 필요한데 이를 경로 정보라고 명명한다.
이하에서는 도면을 참조하면서 차량 내비게이션 시스템(100) 및 차량의 목적지 경로를 결정하는 방법(500)에 관하여 구체적으로 설명하겠다.
도 1은 차량 내비게이션 시스템(100)에 대한 구성을 도시한 예이다. 도 1은 차량 경로에 위치하는 차량들과 차량 내비게이션 시스템을 도시한다.
차량 내비게이션 시스템(100)은 차량(50)에 포함된 클라이언트 장치(110)를 포함한다. 클라이언트 장치(110)는 차량에 설치되거나 운전자가 소지하는 내비게이션 단말을 의미한다. 클라이언트 장치(110)는 차량에 장착되는 단말일 수도 있고, 운전자의 스마트폰 등과 같은 단말일 수도 있다.
클라이언트 장치(110)는 일반적으로 차량의 위치 정보를 알 수 있는 GPS 장치를 포함한다. 또한 클라이언트 장치(110)는 운전자에게 경로를 안내하기 위한 지도 데이터가 저장된 메모리 장치, 경로를 출력하기 위한 디스플레이 장치, 경로를 안내하기 위한 스피커 장치, 운전자가 목적지 등을 입력할 수 있는 인터페이스 장치 등과 같은 구성을 포함한다. 클라이언트 장치(110)는 시장에서 사용될 수 있는 다양한 제품이 사용될 수 있고, 해당 분야의 통상의 지식을 가진 자가 널리 알고 있는 장치이므로 자세한 설명은 생략한다.
차량 내비게이션 시스템(100)은 클라이언트 장치(110)로부터 경로 정보를 전달받아 최종 경로를 결정하는 제어 서버(150)를 포함한다. 제어 서버(150)가 위치하는 구성은 TCC(Traffic Control Center)이다. TCC는 경로 정보를 전달받아 차량의 경로를 안내하는 제어 구성에 해당하며, 이중 제어 서버(150)는 차량 경로 결정을 위한 핵심적인 구성이다. TCC는 차량 경로에서 차량의 평균 이동 속도, 교통 혼잡도를 관리하거나 연산하기도 한다.
TCC에 대한 설명은 "Traffic Control Center in Philadelphia Department of Transportation,"(http://philadelphia.pahighways.com/philadelphiatcc.html) 등을 참고할 수 있다.
한편 차량 내비게이션 시스템(100)은 클라이언트 장치(110)와 제어 서버(TCC) 사이에 경로 정보, 결정된 최종 경로 데이터 등을 전달하는 네트워크 장치(120)를 포함한다. 네트워크 장치(120)는 다양한 통신 방식의 장치가 사용될 수 있으며, 차량 내비게이션 시스템(100)에서 어떠한 통신 방식의 장치가 사용되는지는 문제되지 않는다.
대표적으로 네트워크 장치(120)는 애드혹(Ad Hoc) 네트워크일 수 있다. 소위 VANET(Vehicular Ad Hoc Networks)이라고 불리는 네트워크가 사용될 수 있다. 애드혹 네트워크는 차량에 장착된 통신 모듈 내지 통신 장치가 일종의 중계기가 되는 방식이다. 또한 VANET은 하나의 차량 또는 다수의 차량을 거친 데이터를 수신하여 TCC에 전달하기 위한 정보 중계 장치(121)를 사용하기도 한다. 이러한 정보 중계 장치(121)는 소위 RSU(Road-Side Unit)라고 명명된다. 도 1에서는 차량 A(50A)가 다수의 정보 중계 장치(121)를 경유하여 TCC와 데이터를 주고 받는다. 도 1에서는 도시하지 않았지만 VANET에서는 하나의 차량에서 전달된 데이터가 근처에 있는 다른 차량을 경유하여 정보 중계 장치(121) 또는 TCC에 전달될 수 있다.
정보 중계 장치(121)를 다음과 같이 구체적으로 설명한다. 정보 중계 장치(121)인 RSU(Road-Side Unit)는 일반적으로 차량(클라이언트 장치)에 있는 통신 모듈과 무선 통신으로 연결되고, 이후 유선 인터넷과 같은 유선 통신 방식으로 TCC에 연결된다(A. Abdrabou and W. Zhuang, "Probabilistic Delay Control and Road Side Unit Placement for Vehicular Ad Hoc Networks with Disrupted Connectivity," IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol. 29, no. 1, pp. 129-139, Jan. 2011. 참고).
정보 중계 장치(121)는 도로 네트워크의 적당한 위치에 배치되어 데이터가 적절하게 전달될 수 있도록 한다. 한편 정보 중계 장치(121)가 교통 혼잡정보를 수집하여 일정하게 가공하여 제어 서버(150)에 전달할 수도 있다. 즉 정보 중계 장치(121)는 근처 에지에 이동하는 차량에 대한 정보, 교통량 등에 대한 정보를 수집하여 특정 에지를 이동하는데 소요되는 시간 등과 같은 정보를 생성할 수 있고, 생성된 정보를 제어 서버(150)에 전달할 수 있다. 이 경우 교차로를 연결하는 에지마다 구간 혼잡정보를 수집하여 가공하는 것이 바람직하므로, 정보 중계 장치(121)는 교차로마다 배치되는 것이 바람직하다.
나아가 네트워크 장치(120)는 이동통신 네트워크가 사용될 수도 있다. 예컨대 사용자가 사용하는 클라이언트 장치(110)가 스마트폰과 같은 장치인 경우 사용자는 이동통신 네트워크를 통해 경로를 안내받을 수 있다. 도 1에서 차량 B(50B)는 이동통신 네트워크를 통해 TCC와 데이터를 주고 받고 있다. 도 1에서는 이동통신 네트워크 구성 중 기지국(126)만을 도시하였다. 이동통신 네트워크 구성 및 동작은 해당 분야에 널리 알려진 것이므로 자세한 설명은 생략한다.
클라이언트 장치(110)는 경로 정보를 네트워크 장치(120)를 경유하여 TCC의 게이트웨이(130)에 전달하고, 제어 서버(150)는 결정된 최종 경로는 게이트웨이(130)를 통해 네트워크 장치(120)를 경유하여 클라이언트 장치(110)에 전달한다.
도 2(a)는 특정 시점에서 교통 정보를 고려하여 다수의 차량에 대한 경로를 결정한 예이고, 도 2(b)는 특정 시점에서 장래의 교통 혼잡을 고려하여 다수의 차량에 대한 경로를 결정한 예이다.
도 2(a)는 실시간 교통 상황을 반영한 차량 경로 안내의 예를 도시한다. 차량 50A, 50B, 50C, 50D는 동일한 일직선 경로에 위치하여 (4)으로 표시된 경로를 주행하고 있거나 (4) 경로에 위치한 상태이다. 따라서 (4) 경로는 차량이 집중하여 병목 현상이 발생하거나, 발생할 가능성이 높은 상태이다. 이때 모든 차량이 우측 상단에 도시한 동일한 목적지를 설정하여 내비게이션 시스템에 경로를 요청한다면 내비게이션 시스템은 교통량이 적은 경로를 안내하게 된다. 도 2(a)에서 안내받은 경로를 검은색 실선과 화살표로 표시하였다. 모든 차량이 안내받은 경로로 차량을 주행하게 되면 결국 (5)으로 표시한 경로에 차량이 집중되어 해당 경로에 정체가 발생하게 된다. 사용자는 교통 흐름을 고려하여 최단 경로로 이동하고자 하였으나 사용자의 의도와는 달리 정체가 발생하는 구간으로 진입하게 되었고, 사회적으로도 교통 정체로 인한 비용이 발생하게 된 것이다.
도 2(b)는 장래의 교통 혼잡도를 고려한 경로 안내의 예를 도시한다. 최초 상황은 도 2(a)와 동일하다. 각 차량으로부터 경로 요청을 받은 TCC(제어 서버(150)는 예상되는 교통 혼잡도를 고려하여 도로 네트워크의 전체 교통 혼잡도가 가정 적게 증가하는 경로로 각 차량의 이동 경로를 결정한다. 차량 50A는 (4) 경로로 안내하고, 차량 50B 및 50C는 (2) 경로로 안내하고, 차량 50D는 (3) 경로로 안내하고, 차량 50E는 (1) 경로로 안내하였다.
도 2(b)에 도시한 형태가 바람직한 예라고 할 수 있다. 명세서에서 공개하는 차량 내비게이션 시스템(100)은 개별 차량이 개별 차량의 관점에서 최소 이동 시간 경로보다는 약간 시간이 더 걸리는 우회 이동 경로를 결정하고자 한다. 이는 각 운전자가 이동 경로를 조금씩 양보하여 도로 네트워크의 전체 교통 혼잡도를 줄인 결과이다. 결과적으로 차량 내비게이션 시스템(100)은 차량 이동 경로 결정시에 교통 체증이 발생할 구간을 미리 파악하여 그 구간을 우회하는 경로를 설정한다고 볼 수 있다.
이하 구체적으로 차량 내비게이션 시스템(100)이 최종 경로를 결정하는 방법에 대하여 살펴보고자 한다. 일반적인 내비게이션 시스템의 동작 내지 구성에 대해서는 간략하게 설명하거나 생략하고, 핵심적인 구성에 대해 집중적으로 설명하고자 한다.
도 3은 차량 내비게이션 시스템(100)에 대한 구성을 도시한 블록도의 예이다.
클라이언트 장치(110)는 차량의 위치 정보를 파악하는 GPS 장치(111), 네트워크 장치(120)를 경유하여 TCC와 데이터를 주고 받는 통신 모듈(112) 및 사용자가 목적지 정보 등을 입력하는 인터페이스 장치(113)를 포함한다.
GPS 장치(111)는 GPS 위성을 이용한 위치 추적 장치이다. 한편 클라이언트 장치(110)는 GPS 방식 외에 위치 추적을 위한 다양한 다른 방식을 사용할 수도 있다. 예컨대, 이동통신 네트워크를 사용한다면 기지국(126)의 위치와 클라이언트 장치(110)의 위치를 비교하여 위치를 추정할 수 있고, VANET을 이용한다면 정보 중계 장치(121)와 위치를 비교하여 위치를 추정할 수도 있다.
통신 모듈(112)은 차량 내비게이션 시스템(100)에서 사용하는 네트워크 장치(120)의 종류에 따라 다양한 장치가 사용될 수 있다. 대표적으로 VANET 또는 이동통신 네트워크와 통신할 수 있는 통신 장치가 사용될 수 있다.
인터페이스 장치(113)는 사용자가 클라이언트 장치(110)에 차량의 목적지 정보 등을 입력하는데 사용된다. 키보드, 터치 패널, 음성 인식 등과 같은 다양한 장치가 사용될 수 있다.
도 3에서는 두 가지 종류의 네트워크 장치(120)를 도시한다. VANET 경우는 차량 50A가 다른 차량 50B 및 정보 중계 장치(121)를 경유하여 TCC의 게이트웨이(130)에 연결된 예를 도시한다. 이동통신 네트워크 경우는 통신 모듈(112)이 기지국(126)을 포함한 이동통신 네트워크 구성을 경유하여 TCC의 게이트웨이(130)에 연결된 예를 도시한다. 도 3에서는 이동통신 네트워크의 구성 중 기지국을 제외한 다른 구성(PGW, SGSN 등)을 도시하지 않았다.
클라이언트 장치(110)는 네트워크 장치(120)를 경유하여 경로 정보를 TCC의 제어 서버(150)에 전달하고, 클라이언트 장치(110) 또는 정보 중계 장치(121)는 수집한 교통 혼잡정보를 제어 서버(150)에 전달한다. 제어 서버(150)는 전체 교통 혼잡도를 고려한 최종 경로를 네트워크 장치(120)를 경유하여 각 차량의 클라이언트 장치(110)에 전달한다.
TCC는 게이트웨이(130), 최종 경로를 결정하는 제어 서버(150) 및 제어 서버(150)에서 사용하는 데이터 또는 정보를 저장하기 위한 별도의 저장 장치(140)를 포함할 수 있다. 최종 경로를 결정하는 제어 서버(150)는 도로 네트워크의 경로에 대한 정보를 저장하는 지도 데이터베이스(152), 도로 네트워크의 교통 혼잡도를 저장하는 교통 혼잡도 데이터베이스(153), 교통 혼잡도를 이용하여 차량의 최종 경로를 결정하는 프로세서(151) 등을 포함할 수 있다. 한편 지도 데이터베이스(152) 등과 같은 데이터는 별도의 데이터베이스 장치에서 관리될 수도 있을 것이다.
이하 교통 혼잡도에 기반하여 차량의 최종 경로를 설정하는 과정에 대해서 설명하기로 한다.
먼저 전술한 바와 같이 도로 네트워크는 교차로에 해당하는 정점의 집합(V) 및 교차로를 연결하는 도로에 대응하는 에지의 집합(E)을 갖는 그래프(G = (V,E))로 모델링될 수 있다.
많은 연구들은 고정된 거리에서 차량의 이동 지연(travel delay)은 감마 분포를 따른다는 것을 보여 준다(J. Jeong, S. Guo, Y. Gu, T. He, and D. Du, "Trajectory-Based Statistical Forwarding for Multihop Infrastructure-to-Vehicle Data Delivery," IEEE Transactions on Mobile Computing, vol. 11, no. 10, pp. 1523-1537, Oct. 2012. 참조). 이동 지연은 차량이 에지 또는 에지들로 구성된 경로를 지나가는데 소요되는 시간(travel time)을 의미한다.
이동 지연은 도로 네트워크의 도로 세그먼트 i(에지 i)에 대하여
Figure 112014008888067-pat00001
로 감마 분포를 통해 모델링될 수 있다. 여기서
Figure 112014008888067-pat00002
는 모양 파라미터(shape parameter)이고,
Figure 112014008888067-pat00003
는 크기 파라미터(scale parameter)이다.
Figure 112014008888067-pat00004
는 도로 세그먼트 i에 대한 이동 지연을 의미한다.
Figure 112014008888067-pat00005
및
Figure 112014008888067-pat00006
를 연산하기 위하여 이동 지연의 평균
Figure 112014008888067-pat00007
및 이동 지연의 분산
Figure 112014008888067-pat00008
을 사용할 수 있다(J. Jeong, S. Guo, Y. Gu, T. He, and D. Du, "Trajectory-Based Statistical Forwarding for Multihop Infrastructure-to-Vehicle Data Delivery," IEEE Transactions on Mobile Computing, vol. 11, no. 10, pp. 1523-1537, Oct. 2012. 참조).
Figure 112014008888067-pat00009
및
Figure 112014008888067-pat00010
는 내비게이션 서비스를 받는 차량의 주행 경험 정보 또는 ITS(Intelligent Transportation System)에서 차량 트래픽을 측정하는 장치를 통해 수집될 수 있다(George Dimitrakopoulos and Panagiotis Demestichas, "Intelligent Transportation Systems based on Cognitive Networking Principles,", IEEE Vehicular Technology Magazine, vol. 5, no. 1, pp. 77-84, Mar. 2010. 참조). 정보 중계 장치(121)에서
Figure 112014008888067-pat00011
및
Figure 112014008888067-pat00012
이 연산되어 TCC에 전달될 수도 있고, 수집한 교통 혼잡정보를 이용하여 TCC의 제어 서버(150)가 별도로 연산할 수도 있다.
Figure 112014008888067-pat00013
의 평균은
Figure 112014008888067-pat00014
이고,
Figure 112014008888067-pat00015
의 분산은
Figure 112014008888067-pat00016
이다.
Figure 112014008888067-pat00017
및
Figure 112014008888067-pat00018
는 아래의 수학식과 같은 관계를 갖는다.
Figure 112014008888067-pat00019
Figure 112014008888067-pat00020
물론 지연 경로를 연산하기 위한 다른 수식을 사용할 수도 있고, 나아가 실제 도로 네트워크에서 측정된 정확한 지연 경로 값을 사용할 수도 있다.
도 4는 도로 네트워크에서의 이동 지연(이동 시간)을 감마 분포로 모델링하는 예를 도시한다. 하나의 도로 세그먼트가 아닌 차량 경로(vehicle trajectory)에 대한 이동 지연을 연산할 수도 있다. 차량 경로를 구성하는 각 도로 세그먼트의 이동 지연이 서로 영향을 주지 않는다고 가정하면 종단 간 차량 경로(End-to-End vehicle trajectory)에 대한 이동 지연 D는 아래와 같이 연산할 수 있다.
Figure 112014008888067-pat00021
Figure 112014008888067-pat00022
수학식 3과 4에서 도로 세그먼트 i(에지 i) 끝에서 다음 도로 세그먼트 i+1(에지 i+1)로 이동하기 위해 필요한 교차로 대기 지연(intersection waiting delay)은 이동 지연
Figure 112014072604367-pat00023
에 포함되어 있는 것으로 가정한다.
차량 경로에 대한 이동 지연 D는
Figure 112014008888067-pat00024
로 감마 분포를 통해 모델링될 수 있고,
Figure 112014008888067-pat00025
및
Figure 112014008888067-pat00026
는 상기
Figure 112014008888067-pat00027
및
Figure 112014008888067-pat00028
를 사용하여 연산될 수 있다.
도로 네트워크는 그래프 G = (V,E)로 표현될 수 있고, 이때 V는 교차로의 집합이고, E는 교차로를 연결하는 도로의 집합이다. 도로 세그먼트인 에지 eij는 Vi와 Vj를 연결하는 에지이다. eij에 대한 이동 지연은 dij로 표기한다. eij의 길이는 lij이고, 평균 속도는 vij이다.
Figure 112014008888067-pat00029
는 교차로 i에서 교차로 j로 향하기 위한 대기 지연을 의미한다. 그래프 G에서는 에지 eij에 대한 에지 이동 지연 dij은 상기 수학식 3 및 수학식 4와는 달리 교차로 대기 지연을 포함하지 않고, 교차로 대기 지연을
Figure 112014008888067-pat00030
로 분리해서 차량 경로에 대한 이동 지연을 계산한다.
차량 내비게이션 시스템(100)에서 최적의 최종 경로를 결정하기 위하여 전체 교통 혼잡도를 고려한다. 이하 교통 혼잡도를 결정하기 위한 과정에 대해 설명한다.
교통 혼잡도는 지체 기여 매트릭스(congestion contribution matrix)인 M으로 관리된다. M = (mij)의 집합이다. mij는 eij에 지나가는 모든 차량 경로들에 대한 누적 링크 지체 기여 값(cumulative link congestion contribution value)이다.
Figure 112014008888067-pat00031
는 에지 eij에 지나가는 하나의 차량 경로에 대한 차량 경로당 링크 지체 기여 값(per-trajectory link congestion contribution value)을 의미한다.
차량
Figure 112014008888067-pat00032
가 이동하는 차량 경로(vehicle trajectory)가 교차로 리스트 1->2->3-> ­­­ -> n이라고 하면 이때 차량 경로를 T1 ,n이라고 표기한다. T1 ,n 경로 상에서 ei = eij이고, 이때 i= 1,..., n-1이다. T1 ,n 경로 상에서 di = dij이고, 이때 i= 1,..., n-1이다. T1 ,n 경로 상에서
Figure 112014008888067-pat00033
=
Figure 112014008888067-pat00034
이고, 이때 i= 2,..., n-1이고,
Figure 112014008888067-pat00035
= 0이다. 출발점에 해당하는 교차로 1에서는 대기 시간이 없다고 가정한다. T1 ,n 경로 상에서
Figure 112014008888067-pat00036
=
Figure 112014008888067-pat00037
이고, 이때 i= 1,..., n-1이다.
mij는 그래프 G에 있는 에지 eij에 대한 링크 지체 값이 계속 축적되어 유지되는 결과라고 할 수 있다. 즉 특정 에지 eij는 하나의 차량 경로에 포함되면서 동시에 다른 차량의 경로에 포함될 수도 있기 때문에 차량 경로에 중첩적으로 사용되는 에지에 대한 mij는 각각의 링크 지체 기여 값이 합산된 값을 갖는다.
차량
Figure 112014008888067-pat00038
가 eij를 경로로 선택하여
Figure 112014008888067-pat00039
만큼 mij가 증가하고, 차량
Figure 112014008888067-pat00040
가 eij를 지나게 되면 mij는
Figure 112014008888067-pat00041
만큼 감소하게 된다. T1 ,n 경로 상에서 에지 eij에 대한
Figure 112014008888067-pat00042
는 아래의 수학식 5와 같이 정의될 수 있다.
Figure 112014008888067-pat00043
수학식 5에서 분자는 현재 진행하는 에지에 대한 값이고, 분모는 이전에 경유했던 경로에 대한 값을 의미한다. 링크 지체 기여 값
Figure 112014008888067-pat00044
를 위해 수학식 5 외에 다른 수학식을 사용할 수도 있다.
Figure 112014008888067-pat00045
및
Figure 112014008888067-pat00046
가 전술한 교통 혼잡정보 또는 교통 혼잡정보를 통해 결정되는 값이다. 제어 서버(150)는 네트워크 장치를 통해 도로 네트워크에서 구간 혼잡정보를 수집하는 별도의 카메라 장치를 이용하여 교통 혼잡정보를 획득할 수 있다. 카메라 장치로 획득한 영상에 영상 처리 기법을 적용하면 이동하는 차량의 속도 및 교통량 등을 파악할 수 있기 때문이다. 또는 전술한 바와 같이 클라이언트 장치(110)가 직접 해당 구간을 이동하는데 소요되는 시간을 제어 서버(150)에 전송할 수 있다. 나아가 정보 중계 장치(121)가
Figure 112014008888067-pat00047
및
Figure 112014008888067-pat00048
를 연산하여 제어 서버(150)에 전달할 수도 있다.
TCC의 제어 서버(150)는 교통 혼잡정보(구간 혼잡정보)를 수집하여 도로 네트워크 전체의 에지에 대한 지체 기여 매트릭스(M)를 연산하고, 이동하는 차량의 상황을 반영하여 지체 기여 매트릭스(M)를 업데이트한다. 지체 기여 매트릭스(M)는 교통 혼잡도 DB(153) 또는 별도의 저장 매체(140)에 저장될 수 있다.
제어 서버(150)가 이와 같이 지체 기여 매트릭스(M)를 생성하고 유지하는 중에 특정 차량으로부터 경로 정보가 전달되어 특정 목적지에 대한 경로를 결정하는 경우, 제어 서버(150)는 기본적으로 지체 기여 매트릭스(M)의 지체 값이 적게 증가하는 경로를 선택한다. 결국 도로 네트워크의 전체 교통혼잡도가 가장 적게 증가하는 경로를 선택하게 된다. 전술한 바와 같이 복수의 차량에 대한 경로를 안내하는 경우 전체 교통혼잡도를 기준으로 최종 경로를 결정하게 되면 도로 네트워크 전체의 관점에서 교통 혼잡이 줄어든다.
제어 서버(150)는 복수의 차량에 대한 경로를 요청받은 경우 미래의 교통 혼잡을 예상하여 도로 네트워크 전체의 관점에서 각 차량에 최적의 최종 경로를 결정한다.
도로 네트워크는 차량의 출발지로부터 차량의 목적지에 이르는 경로 또는 차량의 현재 위치로부터 상기 차량의 목적지에 이르는 경로를 포함하게 된다. 출발지는 차량이 최초로 경로를 요청했던 지점이고, 현재 위치는 차량이 이동하는 중에 현재 시점에 위치하는 지점을 의미한다. 본래 출발지는 차량이 최초로 경로를 요청하는 지점을 의미하지만, 이하 출발지는 차량이 특정 시점에서 경로를 요청하는 지점을 의미한다고 본다. 즉, 차량이 현재 위치에서 다시 경로를 요청하는 경우 현재 위치가 출발지가 되는 것이다.
제어 서버(150)는 출발지로부터 목적지에 이르는 적어도 하나의 후보 경로를 결정하고, 후보 경로 중에서 전체 교통 혼잡도 증가가 가장 적은 경로를 최종 경로로 결정하게 된다.
제어 서버(150)는 출발지로부터 목적지에 이르는 경로 중 최단 거리 순서로 적어도 하나의 후보 경로를 결정하거나, 교통 혼잡정보를 이용하여 출발지로부터 목적지에 이르는 경로 중 최단 시간 순서로 적어도 하나의 후보 경로를 결정할 수 있다. 즉, 제어 서버(150)는 교통 상황을 고려하지 않고 최단 거리라는 기준으로 적어도 하나의 후보 경로를 결정하거나, 교통 상황을 고려한 최단 시간이라는 기준으로 적어도 하나의 후보 경로를 결정할 수 있다. 나아가 제어 서버(150)는 거리, 시간과 같은 요소 외에 일반적으로 내비게이션 장치에서 사용되는 도로 비용과 같은 요소를 고려하여 후보 경로를 결정할 수도 있다. 명세서에서 설명하는 차량 내비게이션 시스템은 교통 상황을 고려한 경로 결정 방법에 적용되는 것이 바람직하지만, 반드시 특정한 기준으로 경로를 결정하는 경로 안내 방법에만 적용되는 것은 아니다. 명세서에서는 최단 경로를 최단 거리 경로와 최단 시간 경로를 포함하는 의미로 사용한다. 결국 최단 경로는 내비게이션 시스템의 정책 또는 사용자의 설정에 따라 특정한 기준에 따라 결정되는 경로를 의미한다.
제어 서버(150)는 최단 거리 순서 또는 최단 시간 순서 등으로 결정된 후보 경로에 대하여 순서대로 해당 경로가 선택된 경우 전체 네트워크의 복잡도가 얼마나 증가하는지를 판단한다. 즉, 제어 서버(150)는 후보 경로 중 지체 기여 매트릭스(M)를 구성하는 링크 지체 기여 값이 가장 적게 증가하는 경로를 선택한다.
제어 서버(150)는 최종 경로를 결정하는데 특정한 임계값을 사용할 수도 있다. 즉, 제어 서버(150)는 특정 차량에 대해 최단 경로가 아닌 우회 경로를 안내할 수 있고, 이 경우 특정 차량은 최단 시간 경로를 통해 이동하는 경우보다 늦게 목적지에 도착할 수 있다. 이 경우 개별 차량은 이동 시간을 손해 보게 된다. 특정한 개별 차량에 너무 많은 시간을 양보하도록 요청하는 것은 바람직하지 않기 때문에 제어 서버는 특정한 임계값을 사용할 수 있다. 이 특정한 임계값을 지연 임계값이라고 명명한다.
지연 임계값은 최단 거리 또는 최단 시간 경로를 갖는 후보 경로를 기준으로 최종 경로가 얼마나 더 시간이 소요되어도 되는지를 결정하는 값이다. 즉, 최단 거리 또는 최단 시간 경로를 갖는 후보 경로가 출발지(s)에서 목적지(t)까지 소요되는 시간이 Dst라고 하면, 지연 임계값(△st)는 =
Figure 112014008888067-pat00049
× Dst로 결정된다. 여기서
Figure 112014008888067-pat00050
는 지연되어도 적당한 시간 값을 의미하며 0에서 1의 범위를 갖는다.
Figure 112014008888067-pat00051
는 도로 네트워크의 상황이나 시스템 관리자의 설정에 따라 다른 값이 설정될 수 있다. 나아가
Figure 112014008888067-pat00052
는 도로 네트워크를 시뮬레이션하는 상용 프로그램 SUMO(Simulation of Urban MObility) 등을 이용하여 결정될 수도 있다.
N개의 차량이 이동하는 도로 네트워크에서
Figure 112014008888067-pat00053
값은 아래의 수학식 6과 같이 결정될 수도 있다.
Figure 112014008888067-pat00054
여기서,
Figure 112014008888067-pat00055
는 에지 eij의 길이를 의미하고,
Figure 112014008888067-pat00056
는
Figure 112014008888067-pat00057
를 0에서 1의 범위를 갖도록 만드는 상수이다. 지연 임계값(△st)을 결정하기 위한
Figure 112014008888067-pat00058
를 계산하기 위해 수학식 6외에 다른 수학식을 사용할 수도 있다. 또한 교통 상황의 변화에 따라 동적으로 적절한
Figure 112014008888067-pat00059
를 선택하여 지연 임계값을 변경할 수도 있다.
결국
Figure 112014008888067-pat00060
또는 지연 임계값(△st)은 후보 경로에 존재하는 차량의 개수와 후보 경로의 도로 길이의 비로 결정될 수 있다.
도 5는 차량의 목적지 경로를 결정하는 방법(500)에 대한 순서도의 예이다. 차량의 목적지 경로를 결정하는 방법(500)은 전술한 차량 내비게이션 시스템(100)이 동작하는 방법 중 하나의 예에 해당한다. 따라서 차량 내비게이션 시스템(100)에서 전술한 내용에 대해서는 간략하게 설명하거나 설명을 생략한다.
차량의 목적지 경로를 결정하는 방법(500)은 차량 클라이언트 장치(110)가 차량의 현재 위치 및 목적지를 포함하는 경로 정보를 제어 서버(150)에 전송하는 단계(510), 제어 서버(150)가 현재 위치에서 목적지에 이르는 모든 경로를 포함하는 도로 네트워크에 대한 교통 혼잡 정보를 수신하는 단계(520), 제어 서버(150)가 현재 위치로부터 목적지에 이르는 경로 중 최단 거리 순서 또는 교통 혼잡 정보를 고려한 최단 시간 순서로 적어도 하나의 후보 경로를 결정하는 단계(530) 및 제어 서버(150)가 후보 경로 중에서 도로 네트워크에 대한 전체 교통 혼잡도를 가장 적게 증가시키는 경로를 최종 경로로 결정하는 단계(540)를 포함한다.
물론 이후 제어 서버(150)가 최종 경로를 차량 클라이언트 장치(110)에 전송하여 사용자가 경로를 안내받을 수 있다(550).
제어 서버(150)는 도로 네트워크를 교차로에 해당하는 정점과 교차로 사이를 연결하는 도로에 해당하는 에지를 포함하는 그래프로 모델링하고, 도로 네트워크에 있는 모든 차량을 고려하여 전체 교통 혼잡도를 결정하고, 후보 경로 중에서 전체 교통 혼잡도 증가가 가장 적은 경로를 최종 경로로 결정하게 된다. 이에 대한 자세한 설명은 전술한 설명 및 실시예와 동일하다.
본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 전술한 기술에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 전술한 기술의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 전술한 기술의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.
50 : 차량
100 : 차량 내비게이션 시스템 110 : 클라이언트 장치
111 : GPS 장치 112 : 통신 모듈
113 : 인터페이스 장치 120 : 네트워크 장치
121 : 정보 중계 장치 126 : 기지국
130 : 게이트웨이 140 : 저장 장치
150 : 제어 서버 151 : 프로세서
152 : 지도 데이터베이스 153 : 교통 혼잡도 데이터베이스

Claims (20)

  1. 차량 내비게이션 시스템에 있어서,
    대상 차량의 위치 정보 및 목적지 정보를 이용하여 상기 대상 차량의 경로를 결정하되, 상기 대상차량의 출발지로부터 목적지에 이르는 모든 경로를 포함하는 도로 네트워크에 위치하는 모든 차량에 대한 전체 교통 혼잡도를 기준으로 상기 모든 경로 중 상기 대상 차량이 특정 경로로 주행하는 경우 상기 전체 교통 혼잡도의 증가가 가장 적은 경로를 상기 대상 차량에 대한 최종 경로로 결정하는 제어 서버;
    상기 제어 서버에 상기 위치 정보 및 상기 목적지 정보를 송신하고, 상기 제어 서버로부터 상기 최종 경로를 수신하는 클라이언트 장치; 및
    상기 제어 서버와 상기 클라이언트 장치 사이에 데이터를 전달하는 네트워크 장치를 포함하되,
    상기 전체 교통 혼잡도는 상기 도로 네트워크에서 모든 차량 각각의 도로 이동 시간 및 교차로의 대기 시간의 합으로 결정되는 차량 내비게이션 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어 서버는
    상기 출발지로부터 상기 목적지에 이르는 적어도 하나의 후보 경로를 결정하고, 상기 후보 경로로 상기 대상 차량이 주행하는 경우 상기 전체 교통 혼잡도 증가가 가장 적은 후보 경로를 상기 최종 경로로 결정하는 차량 내비게이션 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어 서버는
    상기 출발지로부터 상기 목적지에 이르는 경로 중 최단 거리 순서로 상기 대상 차량에 대한 적어도 하나의 후보 경로를 결정하거나, 교통 혼잡정보를 이용하여 상기 출발지로부터 상기 목적지에 이르는 경로 중 최단 시간 순서로 상기 대상 차량에 대한 적어도 하나의 후보 경로를 결정하고, 상기 후보 경로로 상기 대상 차량이 주행하는 경우 상기 전체 교통 혼잡도 증가가 가장 적은 후보 경로를 상기 최종 경로로 결정하는 차량 내비게이션 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어 서버는
    상기 후보 경로 중 상기 후보 경로에 대한 경로 시간이 지연 임계값 범위 내에 있는 후보 경로를 최종 후보 경로를 결정하고, 상기 최종 후보 경로 중 상기 전체 교통 혼잡도 증가가 가장 적은 경로를 상기 최종 경로로 결정하는 차량 내비게이션 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 지연 임계값은 상기 후보 경로에 존재하는 차량의 개수와 상기 후보 경로의 도로 길이의 비로 결정되는 차량 내비게이션 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 네트워크 장치는 애드혹 네트워크 또는 이동통신 네트워크 방식 중 적어도 하나인 차량 내비게이션 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어 서버는
    상기 네트워크 장치를 통해 상기 도로 네트워크에서 구간 혼잡정보를 수집하는 카메라 장치 또는 상기 클라이언트 장치로부터 구간 혼잡정보를 전달받고, 상기 구간 혼잡정보를 이용하여 상기 전체 교통 혼잡도를 결정하는 차량 내비게이션 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어 서버는
    상기 도로 네트워크를 교차로에 해당하는 정점과 상기 교차로 사이를 연결하는 도로에 해당하는 에지를 포함하는 그래프로 모델링하고, 실시간으로 상기 도로 네트워크에 있는 모든 차량을 고려하여 상기 에지마다 교통 혼잡정보에 따른 교통 혼잡도를 결정하는 차량 내비게이션 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    에지 i에 대한 이동 지연(
    Figure 112014008888067-pat00061
    )은
    Figure 112014008888067-pat00062
    와 같이 감마 분포로 모델링되는 차량 내비게이션 시스템.
    (여기서,
    Figure 112014008888067-pat00063
    ,
    Figure 112014008888067-pat00064
    ,
    Figure 112014008888067-pat00065
    는
    Figure 112014008888067-pat00066
    에 대한 평균,
    Figure 112014008888067-pat00067
    는
    Figure 112014008888067-pat00068
    에 대한 분산, i는 자연수임)
  10. 제8항에 있어서,
    상기 교통 혼잡도(
    Figure 112014008888067-pat00069
    )는 에지 i에 대하여
    Figure 112014008888067-pat00070
    로 결정되는 차량 내비게이션 시스템.
    (여기서, i는 경로를 구성하는 에지 중 특정 에지에 대한 식별자, k는 상기 에지 i와 함께 경로를 구성하는 이전 에지에 대한 식별자,
    Figure 112014008888067-pat00071
    는 상기 에지 i에 대한 이동 지연,
    Figure 112014008888067-pat00072
    는 상기 경로에서 상기 에지 i 다음에 위치한 에지 사이에 있는 교차로에서의 대기 지연을 의미함)
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어 서버는
    상기 모든 경로에서 최단 시간 순서로 상기 출발지로부터 상기 목적지에 이르는 적어도 하나의 후보 경로를 결정하거나, 최단 거리 순서로 상기 출발지로부터 상기 목적지에 이르는 적어도 하나의 후보 경로를 결정하고, 상기 후보 경로로 상기 대상 차량이 주행하는 경우 상기 도로 네트워크를 구성하는 에지들에 대한 전체 교통 혼잡도 증가가 가장 적은 후보 경로를 상기 최종 경로로 결정하는 차량 내비게이션 시스템.
  12. 애드혹 네트워크를 이용한 차량 내비게이션 시스템에 있어서,
    출발지 정보 및 목적지 정보를 송신하고, 제어 서버로부터 최종 경로를 수신하는 클라이언트 장치;
    상기 출발지로부터 상기 목적지에 이르는 모든 경로를 포함하는 도로 네트워크에 설치되어 상기 도로 네트워크에서 교통 혼잡정보를 수집하여 상기 제어 서버에 전달하고, 상기 클라이언트 장치로부터 상기 출발지 정보 및 상기 목적지 정보를 수신하여 상기 제어 서버에 전달하는 정보 중계 장치; 및
    상기 출발지 정보 및 상기 목적지 정보를 이용하여 대상 차량에 대한 경로를 결정하되, 상기 교통 혼잡정보를 이용하여 상기 도로 네트워크에 위치하는 모든 차량에 대한 전체 교통 혼잡도를 연산하고 상기 모든 경로 중 상기 대상 차량이 특정 경로로 주행하는 경우 상기 전체 교통 혼잡도의 증가가 가장 적은 경로를 상기 대상 차량에 대한 최종 경로로 결정하는 제어 서버를 포함하되,
    상기 전체 교통 혼잡도는 상기 도로 네트워크에서 모든 차량 각각의 도로 이동 시간 및 교차로의 대기 시간의 합으로 결정되는 차량 내비게이션 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 교통 혼잡정보는 상기 도로 네트워크를 구성하는 각 구간에 대한 혼잡정보를 포함하고, 상기 정보 중계 장치는 상기 도로 네트워크에서 구간 혼잡정보를 수집하는 카메라 장치 또는 상기 클라이언트 장치로부터 구간 혼잡정보를 전달받아 상기 각 구간에 대한 주행 시간을 추정하는 차량 내비게이션 시스템.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제어 서버는
    상기 도로 네트워크를 교차로에 해당하는 정점과 상기 교차로 사이를 연결하는 도로에 해당하는 에지를 포함하는 그래프로 모델링하고, 실시간으로 상기 도로 네트워크에 있는 모든 차량을 고려하여 상기 에지마다 상기 교통 혼잡정보에 따른 교통 혼잡도를 결정하는 차량 내비게이션 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 교통 혼잡도(
    Figure 112014008888067-pat00073
    )는 에지 i에 대하여
    Figure 112014008888067-pat00074
    로 결정되는 차량 내비게이션 시스템.
    (여기서, i는 경로를 구성하는 에지 중 특정 에지에 대한 식별자, k는 상기 에지 i와 함께 경로를 구성하는 이전 에지에 대한 식별자,
    Figure 112014008888067-pat00075
    는 상기 에지 i에 대한 이동 지연,
    Figure 112014008888067-pat00076
    는 상기 경로에서 상기 에지 i 다음에 위치한 에지 사이에 있는 교차로에서의 대기 지연을 의미함)
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제어 서버는
    상기 모든 경로에서 최단 시간 순서로 상기 출발지로부터 상기 목적지에 이르는 적어도 하나의 후보 경로를 결정하거나, 최단 거리 순서로 상기 출발지로부터 상기 목적지에 이르는 적어도 하나의 후보 경로를 결정하고, 상기 후보 경로로 상기 대상 차량이 주행하는 경우 상기 도로 네트워크를 구성하는 에지들에 대한 전체 교통 혼잡도 증가가 가장 적은 후보 경로를 상기 최종 경로로 결정하는 차량 내비게이션 시스템.
  17. 차량 내비게이션 시스템이 차량의 목적지 경로를 결정하는 방법에 있어서,
    차량 클라이언트 장치가 차량의 출발지 및 목적지를 포함하는 경로 정보를 제어 서버에 전송하는 단계;
    상기 제어 서버가 상기 출발지에서 상기 목적지에 이르는 모든 경로를 포함하는 도로 네트워크에 대한 교통 혼잡 정보를 수신하는 단계;
    상기 제어 서버가 상기 모든 경로 중 최단 거리 순서 또는 상기 교통 혼잡 정보를 고려한 최단 시간 순서로 적어도 하나의 후보 경로를 결정하는 단계; 및
    상기 제어 서버가 상기 후보 경로 중에서 상기 도로 네트워크에 위치하는 모든 차량에 대한 전체 교통 혼잡도를 가장 적게 증가시키는 경로를 최종 경로로 결정하는 단계를 포함하되,
    상기 전체 교통 혼잡도는 상기 도로 네트워크에서 모든 차량 각각의 도로 이동 시간 및 교차로의 대기 시간의 합으로 결정되는 차량의 목적지 경로를 결정하는 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제어 서버는
    상기 도로 네트워크를 교차로에 해당하는 정점과 상기 교차로 사이를 연결하는 도로에 해당하는 에지를 포함하는 그래프로 모델링하고, 상기 도로 네트워크에 있는 모든 차량을 고려하여 상기 전체 교통 혼잡도를 결정하고, 상기 후보 경로 중에서 상기 전체 교통 혼잡도 증가가 가장 적은 경로를 최종 경로로 결정하는 차량의 목적지 경로를 결정하는 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제어 서버는
    상기 교통 혼잡도(
    Figure 112014008888067-pat00077
    )를 에지 i에 대하여
    Figure 112014008888067-pat00078
    로 결정하는 차량의 목적지 경로를 결정하는 방법.
    (여기서, i는 경로를 구성하는 에지 중 특정 에지에 대한 식별자, k는 상기 에지 i와 함께 경로를 구성하는 이전 에지에 대한 식별자,
    Figure 112014008888067-pat00079
    는 상기 에지 i에 대한 이동 지연,
    Figure 112014008888067-pat00080
    는
    Figure 112014008888067-pat00081
    와 같이 감마 분포로 모델링되고,
    Figure 112014008888067-pat00082
    ,
    Figure 112014008888067-pat00083
    ,
    Figure 112014008888067-pat00084
    는
    Figure 112014008888067-pat00085
    에 대한 평균,
    Figure 112014008888067-pat00086
    는
    Figure 112014008888067-pat00087
    에 대한 분산,
    Figure 112014008888067-pat00088
    는 상기 경로에서 상기 에지 i와 다음에 위치한 에지 사이에 있는 교차로에서의 대기 지연을 의미함)
  20. 제18항에 있어서,
    제어 서버는
    상기 후보 경로 중 상기 후보 경로에 대한 경로 시간이 지연 임계값 범위 내에 있는 후보 경로를 최종 후보 경로를 결정하고, 상기 최종 후보 경로 중 상기 전체 교통 혼잡도 증가가 가장 적은 경로를 상기 최종 경로로 결정하는는 차량의 목적지 경로를 결정하는 방법.
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