KR101482248B1 - Ｗａｖｅ 단말기용 안테나의 구동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 WAVE 단말기용 안테나의 구동장치에 관한 것으로서, WAVE 단말기에서 교통정보 시스템이나 전자식 요금징수 시스템과 통신할 때 각각의 통신환경에 적합하도록 안테나를 전환하여 사용함으로써 하나의 WAVE 단말기를 통해 교통정보 시스템 및 전자식 요금징수 시스템과 통신을 수행하여 교통정보 제공 및 요금징수가 이루어질 수 있도록 한다.

Description

ＷＡＶＥ 단말기용 안테나의 구동장치{APPARATUS FOR DRIVING ANTENNA OF ON-BOARD EQUIPMENT USING WIRELESS ACCESS IN VEHICULAR ENVIRONMENT COMMUNICATION}

본 발명은 WAVE 단말기용 안테나의 구동장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 WAVE 단말기에서 교통정보 시스템이나 전자식 요금징수 시스템과 통신할 때 각각의 통신환경에 적합하도록 안테나를 전환하여 사용할 수 있도록 하는 WAVE 단말기용 안테나의 구동장치에 관한 것이다.

일반적으로, 유료 도로 상에서의 요금징수방식은 크게 두 가지로 구분된다. 그 하나는 이미 보편적으로 쓰이고 있는 방식으로서, 요금징수원이 톨게이트라고 불리는 유료도로상의 종점에서 대기하고 있다가 시점에서 발급받아 온 통행권을 가지고 통행료를 계산하는 방식이고, 다른 하나는 요금징수원 없이 차량에 장착된 통신장치와 무선통신에 의하여 요금이 징수되는 방식이다.

이중, 무선통신에 의한 요금징수는 차량의 감속이나 정지 없이 요금이 징수될 수 있어 요금징수원이 요금을 징수할 때와 같은, 톨게이트에서의 차량 지체 현상을 크게 줄일 수 있다.

이러한 무선통신에 의한 요금징수 시스템은 전자식 요금징수 시스템이라고도 하며, 정지없이 통과한다고 하여 하이패스 시스템이라고도 불린다.

전자식 요금징수 시스템은 차선의 설비가 기존의 요금징수 방식과 유사하여 교통섬(Traffic Island)이라고 부르는 각종 장비와 유인부스를 설치하기 위한 공간이 필요한 단일 차로방식이 있고, 단일 차로방식과는 다르게 교통섬이 존재하지 않아 차선간의 이동이 자유로운 방식인 다차로 방식이 있다.

현재 전자식 요금징수 시스템은 DSRC(Dedicated Short Range Communication) 통신으로 차량의 단말기와 통신하여 요금을 징수하고 있다.

최근에는 지능형 ITS(Intelligent Transportation Systems)를 위한 차량용 통신기술로서의 WAVE(Wireless Access in Vehicular Environment, 이하, 'WAVE'라고 함)가 널리 개발되고 있는 실정이다.

WAVE 통신 기술이란 차량 환경용 무선 접속의 약자로서, WAVE 통신을 이용한 차량 통신은 크게 차량 내(Inter-Vehicle), 차량 간(V2V: Vehicle-to-Vehicle), 차량-기지국간 통신(V2I: Vehicle-to-Infra) 등으로 구성될 수 있는데, 이 구성은 차량 내의 WAVE 단말기인 OBE(OnBoard Equipment, 이하 'OBE'라고 함)와 노상 기지국인 RSE(Road Side Equipment, 이하, 'RSE'라고 함)간의 통신을 통해 이루어질 수 있다.

따라서, WAVE 통신 기능을 갖는 OBE(OnBoard Equipment, 이하 'OBE'라고 함)는 노상 기지국으로부터 교통정보, 도로상태 정보 및 기타 유용한 정보를 전달받고, 차량은 자신의 차량 관련 정보를 노상 기지국에 전달하는 차량-기지국간 통신을 수행한다. 이때, 노상 기지국은 관제 센터, 예컨대 교통 정보 서버, 교통 상황 정보 서버 등의 관제 센터와 통신을 통해 교통정보, 도로상태 정보 및 기타 유용한 정보를 제공받아 차량의 OBE에 제공한다.

또한, 차량의 OBE는 자신의 차량에 문제가 발생할 경우 주변의 차량에게 경고 메시지를 전달하여 충돌을 방지하는 등의 차량 간 통신을 수행함으로써 WAVE 통신 기술을 활용하여 자신의 차량 문제점 뿐 아니라 주변의 교통 정보를 노상 기지국 및 주변 차량과 송수신하는 역할을 수행하며, 사용자와의 인터페이스를 수행하게 된다.

한편, WAVE 통신방식을 통해 다차로 기반의 전자식 요금징수 시스템을 구축할 경우 현재 적용되는 DSRC(Dedicated Short Range Communication) 방식에 비해 전송능력이 10배 이상 향상될 뿐만 아니라 180km/h의 고속 이동 중에도 교신이 가능하여 높이 평가되고 있다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 10-2012-0111601호(2012.10.10. 공개, 발명의 명칭 : WAVE 통신용 가입자 인증 장치와 WAVE 통신 기능을 갖는 단말 장치 및 이를 이용한 통신 방법)에 개시되어 있다.

이와 같이 WAVE 단말기를 통해 교통정보 시스템의 노상 기지국과 통신하여 교통정보를 제공하기 위해서는 전파가 도달 가능한 모든 방향의 노상 기지국과 통신하여 교통정보를 제공하기 위해 무지향성 안테나를 채용하고 있으나, 이러한 WAVE 단말기를 통해 전자식 요금징수 시스템에 적용할 경우 WAVE 단말기를 장착한 차량이 진입한 차로의 안테나와 통신하여 차로구분이 이루어져야 하지만 무지향성 안테나로 인해 인접한 모든 안테나와 통신이 이루어지게 되어 정확한 과금이 이루어지지 않는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 WAVE 단말기에서 교통정보 시스템이나 전자식 요금징수 시스템과 통신할 때 각각의 통신환경에 적합하도록 안테나를 전환하여 사용할 수 있도록 하는 WAVE 단말기용 안테나의 구동장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 WAVE 단말기가 톨링지역에서는 지향성 안테나를 통해 통신함으로써 전자식 요금징수 시스템에서 통신을 수행한 안테나를 통해 차량의 진입 차로를 구분할 수 있도록 하는 WAVE 단말기용 안테나의 구동장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 하나의 WAVE 단말기를 통해 교통정보 시스템 및 전자식 요금징수 시스템과 통신을 수행하여 교통정보 제공 및 전자식 요금징수가 이루어질 수 있도록 하는 WAVE 단말기용 안테나의 구동장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 WAVE 단말기용 안테나의 구동장치는, 지향성 WAVE 안테나를 구동시키기 위한 지향성 안테나 구동부; 무지향성 WAVE 안테나를 구동시키기 위한 무지향성 안테나 구동부; 지향성 WAVE 안테나와 무지향성 WAVE 안테나를 통해 WAVE 방식으로 통신을 수행하는 WAVE 통신부; 및 WAVE 통신부를 통해 처리된 무선신호로부터 안테나 전환을 위한 전환정보를 판단하여 지향성 안테나 구동부와 무지향성 안테나 구동부를 구동시키는 제어부를 포함하되, 지향성 WAVE 안테나는 톨링기지국의 전방안테나와 WAVE 통신을 수행하고, 톨링기지국은 전방안테나 및 차량에 설치된 지향성 WAVE 안테나와 WAVE 통신을 통해 차량의 통신영역 진입을 확인하고, 어느 차로로 진입하였는지 진입한 차량의 차로를 구분하며, 전방안테나의 통신영역과 일부 중첩되도록 통신영역이 설정되는 후방안테나를 통해 전방안테나의 영역을 통과하는 차량의 지향성 WAVE 안테나와 WAVE 통신하여 차량을 확인하도록 전방안테나를 설정된 주기로 스위칭하면서 스위칭된 전방안테나의 통신영역과 중첩되지 않도록 후방안테나를 스위칭하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 전환정보는 톨링기지국 정보와 톨링완료 신호인 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 제어부는 무지향성 안테나 구동부와 지향성 안테나 구동부를 토글방식으로 구동시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 무지향성 WAVE 안테나는 차량의 루프에 설치되고, 지향성 WAVE 안테나는 차량의 전면에 설치되는 것을 특징으로 한다.

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본 발명에 따른 WAVE 단말기용 안테나의 구동장치는 WAVE 단말기에서 교통정보 시스템이나 전자식 요금징수 시스템과 통신할 때 각각의 통신환경에 적합하도록 안테나를 전환하여 사용함으로써 하나의 WAVE 단말기를 통해 교통정보 시스템 및 전자식 요금징수 시스템과 통신을 수행하여 교통정보 제공 및 요금징수가 이루어질 수 있도록 한다.

또한, 본 발명에 따르면, WAVE 단말기가 톨링지역에서는 지향성 안테나를 통해 통신함으로써 전자식 요금징수 시스템에서 통신을 수행한 안테나를 통해 차량의 진입 차로를 구분할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 WAVE 단말기용 안테나의 구동장치를 나타낸 블록구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 WAVE 단말기용 안테나의 구동장치의 운영상태를 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 WAVE 단말기용 안테나의 구동장치의 작동을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 WAVE 단말기용 안테나의 구동장치를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 WAVE 단말기용 안테나의 구동장치를 나타낸 블록구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 WAVE 단말기용 안테나의 구동장치의 운영상태를 나타낸 구성도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 WAVE 단말기용 안테나의 구동장치는 지향성 안테나 구동부(30), 무지향성 안테나 구동부(40), WAVE 통신부(20) 및 제어부(10)를 포함한다.

지향성 안테나 구동부(30)는 차량에 설치된 지향성 WAVE 안테나(35)를 구동시켜 전방의 톨링기지국(60)과 지향성 WAVE 안테나(35)를 통해 WAVE 통신을 수행할 수 있도록 한다. 지향성 안테나 구동부(30)는 전방의 톨링기지국(60)과 용이하게 WAVE 통신을 수행할 수 있도록 차량의 전면에 설치되는 것이 바람직하다.

무지향성 안테나 구동부(40)는 차량에 설치된 무지향성 WAVE 안테나(45)를 구동시켜 주변의 노상 기지국(50)과 무지향성 WAVE 안테나(45)를 통해 WAVE 통신을 수행할 수 있도록 한다. 무지향성 안테나 구동부(40)는 주변의 노상 기지국(50)과 용이하게 WAVE 통신을 수행할 수 있도록 차량의 루프에 설치될 수 있다.

WAVE 통신부(20)는 지향성 WAVE 안테나(35)와 무지향성 WAVE 안테나(45)를 통해 WAVE 방식으로 통신을 수행하여 송수신되는 무선신호를 처리한다.

제어부(10)는 WAVE 통신부(20)를 통해 처리된 무선신호로부터 안테나 전환을 위한 전환정보의 수신여부를 판단하여 지향성 안테나 구동부(30)와 무지향성 안테나 구동부(40)를 구동시킨다.

이때 전환정보는 지향성 WAVE 안테나(35)를 사용할 경우와 무지향성 WAVE 안테나(45)를 사용할 경우를 판단하기 위한 정보로써 지향성 WAVE 안테나(35)를 사용하기 위한 톨링기지국 정보와 무지향성 WAVE 안테나(35)를 사용하기 위한 톨링완료 신호가 될 수 있다.

즉, WAVE 단말기(5)는 차량이 톨링지역으로 진입할 경우 차량의 WAVE 단말기(5)와 톨링기지국(60)이 WAVE 통신을 수행하기 위해 필요한 BST(Beacon Service Table)를 수신하게 되는데, 제어부(10)는 WAVE 단말기(5)가 수신한 BST에 포함된 톨링기지국 정보를 통해 톨링지역에 진입했음을 판단하고 톨링기지국(60)과 WAVE 통신을 용이하게 수행하기 위하여 톨링기지국(60)을 향해 방향성을 갖는 지향성 WAVE 안테나(35)를 구동시키게 된다.

톨링기지국(60)은 차량이 통신영역으로 진입하는 경우 톨링기지국의 전방안테나와 차량에 설치된 지향성 WAVE 안테나(35)를 통해 통신영역 진입을 확인하고, 진입한 차량의 차로를 구분한다. 도 2와 같이, 차로가 3개인 다차로 구간에서는 각 차로별로 전방안테나가 제 1갠트리(71)에 배치되어 WAVE 통신을 시작한 지향성 WAVE 안테나(35)를 통해 다차로 구간에서 차량의 진입을 확인하고, 어느 차로에 진입하였는지 진입한 차량의 차로를 구분한다.

또한, 전방안테나는 차량이 진입한 차로를 명확히 구분할 수 있도록 각 차로의 중앙부에 위치될 수 있고, 차로의 폭에 따라서 통신영역의 폭이 가변되게 설정될 수 있다.

또한, 톨링기지국(60)과 일정 간격으로 이격되는 위치의 제 2갠트리(72)에 후방안테나가 배치되어 전방안테나의 영역을 통과하는 차량의 지향성 WAVE 안테나(35)와 WAVE 통신하여 차량을 확인할 수 있다. 후방안테나는 다차로 구간 전부를 커버하되 전방안테나가 확인하지 못한 지향성 WAVE 안테나(35)를 확인할 수 있도록 전방안테나의 통신영역과 일부 중첩되도록 통신영역이 설정될 수 있다.

차로별 전방안테나들의 통신이 중첩되지 않도록 차로별 전방안테나는 순차적으로 스위칭되고, 차로별 전방안테나의 스위칭 주기는 차량의 진입 확인에 필요한 통신시간 및 진입 차량의 요금징수에 필요한 통신시간을 고려하여 설정된다.

후방안테나는 차로별 전방안테나를 설정된 주기로 스위칭하면서 스위칭된 전방안테나의 통신영역과 중첩되지 않도록 스위칭된다.

지향성 WAVE 안테나(35)와 전방안테나 및/또는 후방안테나와의 WAVE 통신은 차량의 요금징수가 완료될 때까지 수행된다.

톨링지역에서 요금징수가 완료되어 톨링완료 신호가 수신될 경우에 제어부(10)는 교통정보 송수신을 위해 노상 기지국(50)과의 WAVE 통신에 유리한 무지향성 WAVE 안테나(45)를 구동시키게 된다.

제어부(10)는 무지향성 안테나 구동부(40)와 지향성 안테나 구동부(30)를 구동시킬 때 토글방식으로 구동시켜 무지향성 안테나 구동부(40)를 구동시킬 경우에는 지향성 안테나 구동부(30)의 구동을 정지시키고, 지향성 안테나 구동부(30)를 구동시킬 경우에는 무지향성 안테나 구동부(40)의 구동을 정지시킨다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 WAVE 단말기용 안테나의 구동장치에 따르면, WAVE 단말기에서 교통정보 시스템이나 전자식 요금징수 시스템과 통신할 때 각각의 통신환경에 적합하도록 안테나를 전환하여 사용함으로써 하나의 WAVE 단말기를 통해 교통정보 시스템 및 전자식 요금징수 시스템과 통신을 수행하여 교통정보 송수신 및 요금징수가 이루어질 수 있도록 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 WAVE 단말기용 안테나의 구동장치의 작동을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 WAVE 단말기용 안테나의 구동장치에서는, 제어부(10)가 톨링기지국(60)의 통신영역이 아닌 경우에는 먼저 무지향성 안테나 구동부(40)를 구동시켜 차량의 루프에 설치된 무지향성 WAVE 안테나(45)를 통해 주변의 노상 기지국(50)과 WAVE 통신을 수행할 수 있도록 한다(S10).

이렇게 무지향성 WAVE 안테나(45)를 통해 WAVE 통신을 수행하면서 수신되는 신호로부터 톨링기지국 정보의 수신여부를 확인한다(S20).

즉, 톨링지역에 접근하여 전자식 요금징수 시스템의 톨링기지국(60)으로부터 송신되는 BST(Beacon Service Table)를 통해 톨링기지국 정보가 수신되는가 확인한다.

이때 톨링기지국 정보가 수신되면 토글방식으로 무지향성 안테나 구동부(40)의 구동을 정지시키고, 지향성 안테나 구동부(30)를 구동시켜 차량의 전면에 설치된 지향성 WAVE 안테나(35)를 통해 톨링기지국(60)과 요금징수를 위한 WAVE 통신을 수행할 수 있도록 한다(S30).

이후 요금징수를 위한 통신이 완료되었다는 톨링완료 신호가 수신되는가 확인한다(S40).

이때 톨링완료 신호가 수신되면 토글방식에 의해 지향성 안테나 구동부(30)의 구동을 정지시키고, 무지향성 안테나 구동부(40)를 구동시켜 무지향성 WAVE 안테나(45)를 통해 주변의 노상 기지국(50)과 교통정보 제공을 위한 WAVE 통신을 수행할 수 있도록 한다(S60).

한편, 지향성 안테나 구동부(30)를 구동시킨 후 설정시간이 경과할 때까지는 지향성 안테나 구동부(30)를 구동시켜 요금징수를 위한 WAVE 통신이 이루어질 수 있도록 지향성 WAVE 안테나(35)를 구동시키는 단계(S30)로 리턴되어 위의 과정을 반복한다(S50).

그러나, 설정시간이 경과할 때까지 톨링완료 신호가 수신되지 않을 경우에는 전자식 요금징수 시스템과의 통신오류로 판단하여 지향성 안테나 구동부(30)의 구동을 정지시키고, 무지향성 안테나 구동부(40)를 구동시켜 무지향성 WAVE 안테나(45)를 통해 주변의 노상 기지국(50)과 교통정보 제공을 위한 WAVE 통신을 수행할 수 있도록 한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

5 : \AVE 단말기
10 : 제어부
20 : WAVE 통신부
30 : 지향성 안테나 구동부
35 : 지향성 WAVE 안테나
40 : 무지향성 안테나 구동부
45 : 무지향성 WAVE 안테나
50 : 노상 기지국
60 : 톨링기지국
71, 72 : 제 1내지 제 2갠트리

Claims (5)

1. 지향성 WAVE 안테나를 구동시키기 위한 지향성 안테나 구동부;
   무지향성 WAVE 안테나를 구동시키기 위한 무지향성 안테나 구동부;
   상기 지향성 WAVE 안테나와 상기 무지향성 WAVE 안테나를 통해 WAVE 방식으로 통신을 수행하는 WAVE 통신부; 및
   상기 WAVE 통신부를 통해 처리된 무선신호로부터 안테나 전환을 위한 전환정보를 판단하여 상기 지향성 안테나 구동부와 상기 무지향성 안테나 구동부를 구동시키는 제어부를 포함하되,
   상기 지향성 WAVE 안테나는 톨링기지국의 전방안테나와 WAVE 통신을 수행하고, 상기 톨링기지국은 상기 전방안테나 및 차량에 설치된 상기 지향성 WAVE 안테나와 WAVE 통신을 통해 상기 차량의 통신영역 진입을 확인하고, 어느 차로로 진입하였는지 진입한 차량의 차로를 구분하며, 상기 전방안테나의 통신영역과 일부 중첩되도록 통신영역이 설정되는 후방안테나를 통해 상기 전방안테나의 영역을 통과하는 차량의 상기 지향성 WAVE 안테나와 WAVE 통신하여 차량을 확인하도록 상기 전방안테나를 설정된 주기로 스위칭하면서 스위칭된 전방안테나의 통신영역과 중첩되지 않도록 상기 후방안테나를 스위칭하는 것을 특징으로 하는 WAVE 단말기용 안테나의 구동장치.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 전환정보는 톨링기지국 정보와 톨링완료 신호인 것을 특징으로 하는 WAVE 단말기용 안테나의 구동장치.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 무지향성 안테나 구동부와 상기 지향성 안테나 구동부를 토글방식으로 구동시키는 것을 특징으로 하는 WAVE 단말기용 안테나의 구동장치.
   
4. 제 1항에 있어서, 상기 무지향성 WAVE 안테나는 차량의 루프에 설치되고, 상기 지향성 WAVE 안테나는 상기 차량의 전면에 설치되는 것을 특징으로 하는 WAVE 단말기용 안테나의 구동장치.
   
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