KR101550731B1 - 링크구간 통행속도 산출방법 및 시스템 - Google Patents

Abstract

차량의 위치를 포함하는 차량 운행정보를 상기 차량으로부터 수신하는 단계; 상기 수신한 차량 위치 정보로부터 상기 차량 위치 정보에 대응하는, 지도상에 설정된 도로의 링크 상의 위치를 산출하는 맵매칭을 수행하는 단계; 링크구간에 대한 차량의 통행시간을 산출하는 단계; 및 링크구간에 대한 차량의 통행속도를 산출하는 단계를 포함하는 링크구간 통행속도 산출방법이 개시된다. 본 발명에 따른 방법은 실제 교통상황을 정확하게 반영하므로 효과적이고 유용하게 사용할 수 있으며, 또한 적은 양의 데이터 전송으로도 실행할 수 있기 때문에 통신비용을 절감할 수 있어 경제적이다.

Description

링크구간 통행속도 산출방법 및 시스템{Method And System For Producing Passage Velocities For Link Sections}

본 발명은 링크구간 통행속도 산출방법 및 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 도로상의 교통상황을 정확하게 반영하는 교통정보를 제공하기 위한 링크구간 통행속도 산출방법 및 시스템에 관한 것이다.

정보통신기술의 발달로 실시간으로 교통정보가 제공됨으로써 편리성이 향상되어 왔다. 이와 같이 제공되는 교통정보는 실제 교통상황을 정확하게 반영하는 것이 중요하다.

도로상의 교통상황을 정확하게 반영하는 교통정보를 제공하기 위하여 다양한 방법들이 제안되어 왔다. 이러한 제안들은 특허등록 제10-0241313호(1999. 11. 02. 등록), 특허등록 제10-0502423호(2005. 07. 11. 등록), 특허등록 제10-0532145호(2005. 11. 23. 등록), 특허등록 제10-0555695호(2006. 02. 21. 등록), 특허등록 제10-0822010호(2008. 04. 07. 등록), 특허등록 제10-1043978호(2011. 06. 17. 등록), 특허등록 제10-1116922호(2012. 02. 08. 등록) 등에서 찾을 수 있다.

지금까지 제안되고 사용되는 교통상황 파악방법은 실제 교통상황을 정확하게 반영하는데 한계가 있었으며, 또한 정확한 교통상황 파악을 위하여 많은 자원, 특히 많은 양의 데이터 전송이 요구되었다. 많은 양의 데이터 전송에는 높은 통신비의 지출이 필요하였다.

이에, 본 발명의 목적은 통신비 지출을 절감하면서 실제 교통상황을 정확하게 반영하는 차량에 대한 링크구간 통행속도 산출방법 및 시스템을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 링크구간 통행속도 산출방법은 차량의 위치를 포함하는 차량 운행정보를 상기 차량으로부터 수신하는 단계; 상기 수신한 차량 위치 정보로부터 상기 차량 위치 정보에 대응하는, 지도상에 설정된 도로의 링크 상의 위치를 산출하는 맵매칭을 수행하는 단계; 링크구간에 대한 차량의 통행시간을 산출하는 단계; 및 링크구간에 대한 차량의 통행속도를 산출하는 단계를 포함한다.

상기 링크구간에 대한 차량 통행시간의 산출단계는 시각 t₁에 해당 링크의 시작노드(N₁) 직전에 위치하는, 즉 다른 링크 상에 위치하는 위치 P₁과 시각 t₂에 상기 해당 링크의 시작노드(N₁) 직후에 위치하는, 즉 상기 해당 링크 상에 위치하는 위치 P₂ 간의 구간(P₁-P₂ 구간)에 대한 통행속도를 산출하는 단계; 상기 위치 P₂와 시각 t₃에 상기 해당 링크의 끝노드(N₂) 직전에 위치하는, 즉 상기 해당 링크 상에 위치하는 위치 P₃ 간의 구간(P₂-P₃ 구간)에 대한 통행시간을 산출하는 단계; 상기 위치 P₃와 시각 t₄에 상기 해당 링크의 끝노드(N₂) 직후에 위치하는, 즉 다른 링크 상에 위치하는 위치 P₄ 간의 구간(P₃-P₄ 구간)에 대한 통행속도를 산출하는 단계; 상기 해당 링크의 상기 시작노드(N₁)와 상기 위치 P₂ 간의 구간(N₁-P₂ 구간)에 대한 통행시간을 산출하는 단계; 상기 P₃와 상기 해당 링크의 상기 끝노드(N₂) 간의 구간(P₃-N₂ 구간)에 대한 통행시간을 산출하는 단계; 및 상기 N₁-P₂ 구간, 상기 P₂-P₃ 구간 및 상기 P₃-N₂ 구간에 대한 통행시간들을 합하여 상기 해당 링크구간에 대한 차량 통행시간을 산출하는 단계를 포함하는 것이다.

상기 링크구간에 대한 차량 통행속도의 산출단계는 상기 해당 링크에 대한 거리를 상기에서 구한 상기 해당 링크구간에 대한 차량 통행시간으로 나눔으로써 상기 해당 링크구간에 대한 차량 통행속도를 산출하는 것이다.

차량 운행정보를 수신하는 시간 간격 동안에 상기 해당 링크구간 내에 상기 차량 위치 정보가 하나만 수신되는 경우에는, 상기 위치 P₂와 상기 위치 P₃는 일치하는 것으로 처리되고, 따라서, 상기 해당 링크구간에 대한 차량 통행시간은 상기 N₁-P₂ 구간, P₃-N₂ 구간에 대해서만 산출되는 것이 바람직하다.

상기 차량 운행정보는 GPS 단말기에 의하여 차량이 얻은 차량 위치정보 및 차량이 진행하는 방향과 진북 방향이 이루는 각도를 의미하는 차량 헤딩값을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 맵매칭 수행단계는 상기 차량으로부터 수신한 상기 차량 위치로부터 정해진 거리 내에 있는 지도상의 링크를 선택하는 단계; 상기 차량 헤딩값과 일치하는 링크를 선택하는 단계; 및 상기 차량 위치로부터 상기 선택된 링크에 수직이 되는 직선을 긋고 상기 직선이 상기 선택된 링크와 만나는 지점을 상기 차량 위치로 매핑하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 맵매칭 수행단계는 어떤 시각에 대하여 상기 차량으로부터 수신한 상기 차량의 위치로부터 정해진 거리 내에 지도상의 링크가 존재하지 않는 경우, 상기 해당 시각의 직전 시각에 수신한 상기 차량의 위치가 매핑된 링크로 상기 해당 시각에 대한 상기 차량의 위치를 매핑시키는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 맴매칭 수행단계는 상기 해당 시각에 대하여 상기 차량으로부터 수신한 상기 차량의 위치로부터 정해진 거리 내에 지도상의 링크가 존재하지 않는 경우 맵매칭을 수행함에 있어서, 상기 해당 시각의 직후 시각에 수신한 상기 차량의 위치가 상기 해당 시각의 직전 시각에 수신한 상기 차량의 위치가 매핑된 링크에 여전히 매핑되는 경우에 상기 해당 시각에 대한 상기 차량의 위치를 상기 링크로 매핑시키는 것이 바람직하다.

상기 차량은 택시이고, 상기 차량 운행정보는 공차 여부에 관한 정보를 더 포함하며, 상기 차량이 공차인 경우 또는 상기 차량의 위치에 관한 좌표가 0인 경우에는 상기 차량에 대해서는 링크구간 통행속도 산출이 이루어지지 않는 것이 바람직하다.

어떤 시각 t_{n -1}에서의 위치 P_{n -1}이 속한 링크 L_{n -2}와 그 직후의 시각 t_n에서의 위치 P_n이 속한 링크 L_n이 동일하지 않고 또한 상기 링크 L_{n -2}의 끝노드(N_n-1)가 상기 링크 L_n의 시작노드(N_n)와 일치하지 않는 경우, 상기 링크 L_{n -2}와 상기 링크 L_n 사이에 상기 노드 N_{n -1}을 시작노드로 하고 상기 노드 N_n을 끝노드로 하는 링크 L_{n -1}이 결측링크로 존재함을 검출하고, 상기 링크 L_{n -1}에 대한 링크구간 통행속도는 그것에 연결된 직전 링크 L_{n -2}에 대한 링크구간 통행속도로 설정하는 것이고, 상기 링크 L_{n -2}에 대한 링크구간 통행속도 산출은 시각 t_{n -1}의 직전 시각 t_{n -2}에서의 위치 P_{n -2}와 위치 P_{n -1} 간의 구간(P_{n -2}-P_{n -1} 구간)에 대한 통행속도를 산출하고, 상기 위치 P_{n -1}과 상기 위치 P_n 간의 구간(P_{n -1}-P_n 구간)에 대한 통행속도를 산출한 후 상기 링크 L_{n -2}의 시작노드 N_{n -2}와 상기 위치 P_{n -1} 간의 구간(N_{n -2}-P_{n -1} 구간)에 대한 통행시간을 산출하고 또한 상기 위치 P_{n -1}과 상기 링크 L_{n -2}의 끝노드 N_{n -1} 간의 구간(P_{n -1}-N_{n -1} 구간)에 대한 통행시간을 산출한 다음에 상기 링크 L_{n -2}에 대한 통행시간을 구하여 상기 링크 L_{n -2} 구간에 대한 차량 통행속도를 산출하는 것이 바람직하다.

상기 링크 L_n에 대한 링크구간 통행속도 산출은 상기 위치 P_n과 시각 t_n의 직후 시각 t_{n +1}에서의 위치 P_{n +1} 간의 구간(P_n-P_{n +1} 구간)에 대한 통행속도를 산출하고, 상기 L_n 링크의 시작노드 N_n과 상기 위치 P_n 간의 구간(N_n-P_n 구간)에 대한 통행시간을 산출하고 상기 위치 P_n과 상기 링크 L_n의 끝노드 N_{n +1} 간의 구간 P_n-N_{n +1}에 대한 통행시간을 산출한 다음에 상기 링크 L_n에 대한 통행시간을 구하여 상기 링크 L_n 구간에 대한 차량 통행속도를 산출하는 것이 바람직하다.

어떤 시각 t_{n -1}에서의 위치 P_{n -1}이 속한 링크 L_{n -2}와 그 직후의 시각 t_n에서의 위치 P_n이 속한 링크 L_n이 동일하지 않고 또한 상기 링크 L_{n -2}의 끝노드(N_n-1)가 상기 링크 L_n의 시작노드(N_n)와 일치하지 않는 경우, 상기 링크 L_{n -2}와 상기 링크 L_n 사이에 상기 노드 N_{n -1}을 시작노드로 하고 상기 노드 N_n을 끝노드로 하는 링크 L_{n -1}이 결측링크로 존재함을 검출하고, 상기 결측링크 L_{n -1}에 대한 링크구간 통행속도는 시각 t_n-1에 위치하는 위치 P_{n -1}과 시각 t_n에 위치하는 위치 P_n 간의 구간(P_{n -1}-P_n 구간)에 대하여 산출한 통행속도로 설정하는 것이 바람직하다.

본 발명은 또한 상기한 방법을 구현하는 링크구간 통행속도 산출 시스템을 제공한다.

본 발명의 링크구간 통행속도 산출방법은 실제 교통상황을 정확하게 반영하므로 효과적이고 유용하게 사용할 수 있으며, 또한 적은 양의 데이터 전송으로도 실행할 수 있기 때문에 통신비용을 절감할 수 있어 경제적이다.

도 1은 본 발명에 따른 링크구간 통행속도 산출시스템과 차량들 간의 연결관계를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 링크구간 통행속도 산출방법에서 맴매칭을 구현하는 것에 관한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 링크구간 통행속도 산출방법에서 링크구간에 대한 통행속도의 산출에 대한 개념을 설명하는 도면이다.
도 4는 도 3보다 일반적인 상황에 대한 개념을 설명하는 도면이다.
도 5는 결측링크가 검출된 상황을 설명하는 도면이다.
도 6은 맵매칭이 일부 이루어지지 않은 차량에 대한 추가적 맵매칭을 구현하는 것에 관한 개념도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 방법에 의한 통행속도 산출값을 구간 통행속도를 실제로 조사한 값 그리고 다른 방법들에 의하여 산출한 값들과 비교한 표이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 링크구간 통행속도 산출방법을 구현하는 링크구간 통행속도 산출시스템(100)은 무선인터넷망 또는 전용 통신망을 통하여 복수의 차량(200)과 무선통신으로 연결되어 차량들(200)로부터 차량 운행정보를 주기적으로 수신한다.

차량(200)은 택시인 것이 바람직하다. 차량 운행정보는 GPS 정보와 승차 정보로 구분된다. GPS 정보는 GPS 단말기에 의하여 얻은 차량의 위치, 속도, 헤딩값 및 고도를 포함할 수 있다. 여기에서 차량의 헤딩값은 진북 방향에 대하여 차량이 진행하는 방향의 각도로 정의된다. 차량이 진북 방향으로 진행하는 경우, 헤딩값은 0도가 되며, 진북 방향의 반대방향으로 진행한다면 헤딩값은 180도가 된다. 승차정보는 택시가 공차 상태로 있는지 아니면 승객을 태우고 목적지로 향하고 있는지에 관한 정보를 의미한다. 통상적으로 택시는 미터기를 조작함으로써 공차상태에서 운행상태로 변경된다.

본 발명의 링크구간 통행속도 산출시스템(100)은 복수의 차량들(200)로부터 차량 운행정보를 수신하여 아래에서 설명하는 본 발명의 링크구간 통행속도 산출방법을 실행하는 컴퓨터 시스템이고, 특히 그렇게 산출한 교통정보를 클라이언트 컴퓨터에게 제공하는 서버 컴퓨터이다. 컴퓨터 시스템의 일반적인 구성은 잘 알려져 있으므로, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

교통상황을 더욱 정확하게 반영하기 위해서는, 차량들(200)로부터 링크구간 통행속도 산출시스템(100)으로 전송되는 차량 운행정보는 짧은 시간 간격마다 발생되는 것이 바람직하지만, 짧은 시간 간격마다 차량 운행정보를 발생시키고 전송하는데에는 높은 통신비가 요구된다. 일반적으로 GPS 단말기는 1초 간격으로 GPS 정보를 생성하지만, 이렇게 1초 간격으로 생성된 GPS 정보를 링크구간 통행속도 산출시스템(100)에게 전송하게 되면 너무 많은 통신비가 발생한다는 경제적인 문제가 있다.

링크구간 통행속도 산출시스템(100)이 충분히 짧은 시간 간격마다 생성된 차량 운행정보를 사용한다면, GPS 단말기에 의하여 얻은 차량의 순간속도에 대한 평균을 어떤 링크구간에 대하여 구함으로써 해당 링크구간에 대한 차량의 통행속도를 산출할 수 있다. 그러나, 링크구간 통행속도 산출시스템(100)이 통신비 과다 발생으로 인하여 충분한 짧은 시간 간격마다 생성된 차량 운행정보를 사용할 수 없다면, GPS 단말기에 의하여 얻은 차량의 순간속도에 대한 평균을 해당 링크구간에 대한 차량의 통행속도로 처리하는 것은 너무 오차가 크기 때문에 채택하기에 적절하지 않다.

본 발명에서 차량(200)으로부터 링크구간 통행속도 산출시스템(100)으로 전송되는 차량 운행정보는 GPS 단말기에 의하여 1초 간격으로 생성된 데이터가 사용되는 것이 아니라 예를 들어 10초 간격으로 생성된 데이터가 사용된다. 물론, 경우에 따라서는 5초 간격 또는 15초 간격으로 생성된 데이터가 사용될 수 있지만, 생성된 교통정보의 신뢰성과 경제적 측면을 모두 고려할 때 10초 간격으로 생성된 데이터가 더욱 적절하다. 이렇게 10초 간격으로 생성된 차량 운행정보는 차량(200)에 설치된 메모리에 누적적으로 저장되고, 예를 들어 2분 30초(150초) 마다 그렇게 누적된 데이터가 차량으로부터 링크구간 통행속도 산출시스템(100)으로 전송될 수 있다. 그러한 경우 본 발명은 대략 2분 30초 정도 시간뒤짐이 있는 실시간 교통정보를 제공하는 것이 된다.

본 발명의 링크구간 통행속도 산출시스템(100)은 차량들(100)로부터 차량 운행정보를 수신하는 단계, 수신한 차량의 위치를 지도상에 설정된 도로의 링크 상의 위치로 변환하는 맵매칭을 수행하는 단계, 링크구간에 대한 차량의 통행시간을 산출하는 단계 및 링크구간에 대한 차량의 통행속도를 산출하는 단계를 실행한다.

먼저 도 2를 참조하여 링크구간 통행속도 산출시스템(100)이 수행하는 맵매칭절차를 설명한다. GPS 단말기에 의하여 생성된 차량의 위치는 위도와 경도에 대한 데이터로 이루어지는데, 그러한 GPS 데이터에는 오차가 포함되어 있다. 또한 지도에도 오차가 포함되어 있다. 따라서, GPS 단말기에 의하여 생성된 차량의 위치는 지도에 표시된 도로상에 정확하게 일치하지 않게 된다. 따라서, 맵매칭 단계는 GPS 단말기에 의하여 생성된 차량의 위치를 지도에 표시된 도로상에 위치하도록 변환하는 과정이다. 본 발명에서 사용하는 지도에 표시된 도로상에는 링크 정보가 설정되어 있다.

본 명세서에서 링크라 함은 지도에 표시된 도로상에서 어떤 분기점에서 다음 분기점까지를 이은 직선 또는 곡선을 말하며, 도로상의 분기점들은 노드로 정의될 수 있다. 따라서, 링크는 인접한 두 노드들 간을 이은 것을 의미한다. 분기점은 도로상의 교차로 및 진출입 지점을 포함한다.

도 2에는 차량의 위치가 지도에 표시된 도로 밖에 표시되어 있다. 링크구간 통행속도 산출시스템(100)은 차량의 위치를 해당 도로(링크) 상으로 변환하기 위하여, 먼저 지도상에서 차량의 위치로부터 정해진 거리, 예를 들어 30 m 이내에 링크가 존재하는지 여부를 판단하고, 존재하는 링크들에 대하여 1차적으로 매칭된 것으로 판단한다. 도 2에는 2개의 도로가 1차적으로 매칭된 것을 도시하였다. 하나의 도로는 일방통행로가 아닌 경우 진행방향이 180도 차이가 나는 링크들을 가진다.

다음으로, 1차적으로 매칭된 도로의 링크들을 차량으로부터 수신한 차량의 헤딩값과 비교하여 일치하는지 여부를 판단한다. 이때, 진북방향에 대한 링크방향의 각도와 수신한 차량의 헤딩값 간의 차이가 미리 정해진 오차범위 이내, 예를 들어 20도 이내이면 일치하는 것으로 판단할 수 있다. 도 2에는 차량의 헤딩값에 의한 차량의 진행방향이 오른쪽임을 표시하였고, 즉 차량의 헤딩값이 90도임을 표시하였고, 따라서, 이것과 일치하는 링크는 수평하게 놓인 도로에서 오른쪽 방향의 링크임을 표시하였다.

다음으로, 차량의 위치로부터 그렇게 선택한 링크에 수직이 되는 직선을 긋고 그 직선이 선택된 링크와 만나는 지점을 정하고, 그 지점을 차량의 위치에 대하여 매핑되는 지점으로 설정함으로써 맵매칭 단계를 완료한다.

이제, 도 3을 참조하여 본 발명에서 적용하는 링크구간에 대한 통행속도 산출에 대한 개념을 설명한다. 도 3은 노드 1을 시작노드로 하고 노드 2를 끝노드로 하는 링크에 대한 링크구간 통행속도 산출에 대한 개념도인데, 시각 t₁에 차량은 해당 링크의 시작노드(노드 1) 직전에 놓인 다른 링크에 위치하는 위치 P₁에 있는 것으로 가정하고, 시각 t₂에 차량은 해당 링크 상에 위치하는 위치 P₂에 있는 것으로 가정하며, 시각 t₃에 차량은 해당 링크의 끝노드(노드 2) 직후에 놓인 다른 링크에 위치하는 위치 P₃에 있는 것으로 가정한다. 시각 t₁, t₂ 및 t₃는 차량 운행정보를 생성하는 정해진 시간간격만큼 순서대로 차이나는 것을 의미한다. 따라서, 차량 운행정보 생성 시간간격이 10초인 경우, t₂ = t₁ + 10이고, t₃ = t₂ + 10 = t₁ + 20이다. 본 명세서에서 직전 시각 및 직후 시각은 어떤 시각 t에 대하여 차량 운행정보를 생성하는 정해진 시간간격만큼 차이나는 시각을 의미한다.

링크구간 통행속도 산출시스템(100)은 P₁-P₂ 구간에 대한 통행속도(V₁)를 산출한다. P₁-P₂ 구간에 대한 통행속도(V₁)는 P₁-P₂ 구간의 거리를 시각 t₁과 시각 t₂ 간의 시간간격으로 나눔으로써 얻을 수 있다.

P₁-P₂ 구간 통행속도(V₁) = P₁-P₂ 구간의 거리 / (t₂ - t₁)

여기에서 P₁-P₂ 구간의 거리는 위치 P₁과 위치 P₂를 잇는 직선 거리를 의미하는 것이 아니라 도로상에서 차량이 움직인 거리를 의미한다. 도로상에서 차량이 움직인 거리를 계산하기 위하여 지도상에 표시된 링크에는 복수개의 보간점이 포함되어 있다. 이러한 보간점들은 실제로 곡선인 링크의 길이를 계산할 수 있게 하는 것이다. 링크의 곡률에 따라 적절한 보간점 갯수 및 위치를 설정함으로써 보간점 간의 직선거리의 합에 의하여 곡선인 링크의 길이를 산출할 수 있게 된다. 따라서, P₁-P₂ 구간 통행속도(V₁)는 다음과 같은 식에 의하여 산출된다.

V₁ = (S₁ + S₂ + S₃) / (t₂ - t₁)

마찬가지로, 링크구간 통행속도 산출시스템(100)은 P₂-P₃ 구간에 대한 통행속도(V₂)를 산출한다. P₂-P₃ 구간에 대한 통행속도(V₂)는 P₂-P₃ 구간의 거리를 시각 t₂와 시각 t₃ 간의 시간간격으로 나눔으로써 얻을 수 있다.

P₂-P₃ 구간 통행속도(V₂) = P₂-P₃ 구간의 거리 / (t₃ - t₂)

V₂ = (S₄ + S₅ + S₆ + S₇ + S₈) / (t₃ - t₂)

다음으로 이렇게 계산된 데이터를 이용하여, 해당 링크구간에 대한 차량의 통행시간(T₀)을 산출한다. 이때, 차량은 P₁-P₂ 구간 전체에서 그리고 P₂-P₃ 구간 전체에서 상기에서 구한 해당 통행속도들로 움직인다고 가정한다. 따라서, 노드 1-P₂ 구간에 대한 통행시간(T₁) 및 P₂-노드 2 구간에 대한 통행시간(T₂)은 다음과 같이 계산된다.

노드 1-P₂ 구간 통행시간(T₁) = (노드 1-P₂ 구간의 거리) / (P₁-P₂ 구간 통행속도)

T₁ = S₃ / V₁

P₂-노드 2 구간에 대한 통행시간(T₂) = (P₂-노드 2 구간의 거리) / (P₂-P₃ 구간 통행속도)

T₂ = (S₄ + S₅ + S₆ + S₇) / V₂

T₀ = T₁ + T₂

따라서, 해당 링크구간에 대한 통행속도(V)는 다음과 같이 계산된다.

해당 링크구간에 대한 속도(V) = (해당 링크구간의 거리) / (해당 링크구간 통행시간)

V = (S₃ + S₄ + S₅ + S₆ + S₇) / T₀

이제, 도 4를 참조하여 본 발명에서 적용하는 링크구간에 대한 통행속도 산출에 대한 더욱 일반적인 개념을 설명한다. 도 3과 도 4의 차이는 해당 링크구간에 차량의 위치정보가 한번만 나타나느냐 아니면 2번 이상 나타나느냐에 있다. 해당 링크구간이 충분히 긴 경우 또는 교통흐름이 원활하지 않은 경우 해당 링크구간에서 차량의 위치정보는 여러번 나타나는 것이 더욱 일반적이다.

도 4에서 시각 t₂와 시각 t₃가 같고, 위치 P₂와 위치 P₃가 같다면 그것은 도 3의 가정과 일치하게 된다. 따라서, 도 4의 가정은 도 3의 가정을 포함하는 더욱 일반적인 상황에 대한 설명이 된다. 한편, 도 4는 해당 링크구간에 차량 위치정보가 2번 나타나는 것으로 도시하였지만, 시각 t₂와 시각 t₃ 사이에 그리고 위치 P₂와 위치 P₃ 사이에 하나 이상의 차량 위치정보가 나타나는 것을 배제하지 않는다. 따라서, 도 4에서 시각 t₂는 시각 t₁의 직후 시각이고, 시각 t₄는 시각 t₃의 직후 시각이지만, 시각 t₃는 t₂보다 늦은 시각이지만, 반드시 시각 t₂의 직후 시각이라고 할 수는 없다.

각 구간에 대한 통행속도 및 통행시간을 산출하는 방법은 상기에서 언급한 바와 같다. 다만, 도 4에서는 P₂-P₃ 구간에 대한 통행속도는 굳이 산출할 필요가 없고, P₂-P₃ 구간에 대한 통행시간만을 산출하면 된다. P₂-P₃ 구간에 대한 통행시간은 시각 t₃에서 시각 t₂를 뺌으로써 산출될 수 있다. 즉, (t₃ - t₂)로 산출될 수 있다. 그러면, 도 4에서 해당 링크에 대한 차량 통행시간(T₀)는 N₁-P₂ 구간 통행시간(T₁), P₂-P₃ 구간 통행시간(T₂) 및 P₃-N₂ 구간 통행시간(T₃)의 합이 된다. 그리고 해당 링크구간에 대한 통행속도(V)는 해당 링크구간의 길이를 해당 링크에 대한 차량 통행시간(T₀)로 나누면 얻을 수 있다.

다음으로 도 5를 참조하여 결측링크를 검출하고, 검출된 결측링크에 대한 링크구간 통행속도를 산출하는 방법에 대하여 설명한다. 결측링크는 도 5에 도시된 바와 같이, 해당 링크구간(링크 L_n-1)에 차량의 운행정보가 없는 링크를 의미한다. 따라서, 결측링크는 위에서 설명한 방법에 의해서는 그 링크구간에 대한 통행속도를 산출할 수 없다. 결측링크는 그 길이가 짧고 교통흐름이 원활할 때 발생할 수 있다. 이에, 아래에서 설명하는 바와 같이, 결측링크를 먼저 검출하고, 해당 결측링크에 대한 링크구간 통행속도를 별도로 산출하게 된다.

어떤 시각 t_{n -1}에서의 위치 P_{n -1}이 속한 링크 L_{n -2}와 그 직후의 시각 t_n에서의 위치 P_n이 속한 링크 L_n이 동일하지 않고 또한 링크 L_{n -2}의 끝노드(노드 N_n-1)가 링크 L_n의 시작노드(노드 N_n)와 일치하지 않는 경우, 링크 L_{n -2}와 링크 L_n 사이에 노드 N_{n -1}을 시작노드로 하고 노드 N_n을 끝노드로 하는 링크 L_{n -1}이 결측링크로 존재함을 검출한다.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 링크 L_{n -1}에 대한 링크구간 통행속도는 그것에 연결된 직전 링크 L_{n -2}에 대한 링크구간 통행속도로 설정하는 것일 수 있다. 결측링크 L_{n -1}의 직전 링크 L_{n -2}에 대한 링크구간 통행속도는 위에서 설명한 요건과 동일하지 않으므로, 상기에서 설명한 방법에 의하여 산출할 수 없고, 아래에서 설명하는 방법에 의하여 산출된다.

즉, 링크 L_{n -2}에 대한 링크구간 통행속도 산출은 다음과 같이 수행된다. 먼저 시각 t_{n -1}의 직전 시각 t_{n -2}에서의 위치 P_{n -2}와 위치 P_{n -1} 간의 구간(P_{n -2}-P_{n -1} 구간)에 대한 통행속도를 산출한다. 이러한 통행속도 산출방법은 위에서 설명한 바와 같다. 다음으로, 위치 P_{n -1}과 위치 P_n 간의 구간(P_{n -1}-P_n 구간)에 대한 통행속도를 산출한다. 그런 후 링크 L_{n -2}의 시작노드 N_{n -2}와 위치 P_{n -1} 간의 구간(N_{n -2}-P_{n -1} 구간)에 대한 통행시간을 산출하고 또한 위치 P_{n -1}과 링크 L_{n -2}의 끝노드 N_{n -1} 간의 구간(P_{n -1}-N_{n -1} 구간)에 대한 통행시간을 산출한다. 그런 다음에 링크 L_{n -2}에 대한 통행시간을 구하고, 링크 L_{n -2} 구간에 대한 차량 통행속도를 산출한다. 이러한 통행시간 및 통행속도 산출방법은 위에서 설명한 바와 같다.

또한, 링크 L_n에 대한 링크구간 통행속도 산출은 다음과 같이 수행한다. 먼저, 위치 P_n과 시각 t_n의 직후 시각 t_{n +1}에서의 위치 P_{n +1} 간의 구간(P_n-P_{n +1} 구간)에 대한 통행속도를 산출한다. 그런 다음에, L_n 링크의 시작노드 N_n과 위치 P_n 간의 구간(N_n-P_n 구간)에 대한 통행시간을 산출하고 위치 P_n과 링크 L_n의 끝노드 N_{n +1} 간의 구간(P_n-N_{n +1} 구간)에 대한 통행시간을 산출한 다음에 링크 L_n에 대한 통행시간을 구한다. 그런 후 링크 L_n 구간에 대한 차량 통행속도를 산출한다. 이러한 통행시간 및 통행속도 산출방법은 상기에서 언급한 바와 같다.

한편, 상기와 같이 결측링크를 검출한 경우에는 그 결측링크의 통행속도를 상기와 같이 산출하는 대신에 다음과 같은 방법으로 산출할 수도 있다. 즉, 결측링크 L_{n -1}에 대한 링크구간 통행속도는 시각 t_{n -1}에 위치하는 위치 P_{n -1}과 시각 t_n에 위치하는 위치 P_n 간의 구간(P_{n -1}-P_n 구간)에 대하여 산출한 통행속도로 설정할 수 있다.

이제, 도 6을 참조하여 상기에서 설명한 바와 같은 맵매칭이 불가능한 경우에 맵매칭을 수행하는 방법에 대하여 설명한다.

어떤 차량에 대한 차량 운행정보는 예를 들어, 매 10초마다 생성되어 차량(200)으로부터 링크구간 통행속도 산출시스템(100)으로 전송되며, 링크구간 통행속도 산출시스템(100)은 그러한 차량 운행정보에 포함된 차량 위치정보를 사용하여 1차적 맵매칭을 시도한다. 링크구간 통행속도 산출시스템(100)은 차량의 위치로부터 미리 정해진 거리, 예를 들어, 30m 이내에 존재하는 링크를 검색한다. 이때, 링크구간 통행속도 산출시스템(100)은 그와 같이 1차적으로 맵매칭되는 링크가 존재하지 않는 경우에는 통상적으로는, 그 차량에 대한 데이터 전체를 무시하거나, 최소한 맵매칭이 되지 않은 링크구간 및 그 이후의 링크구간에 대해서는 링크구간 통행속도 산출을 수행하지 않게 된다. 이와 같이, GPS 단말기의 오류로 인하여 해당 차량의 데이터를 누락시키게 되면, 링크구간 통행속도 산출시스템(100)에 의하여 링크구간 통행속도 산출에 사용되는 차량 위치정보의 양이 줄어들게 된다. 그것은 더욱 많은 차량에 대하여 데이터를 수집하여야 함을 의미하는데, 그것은 더욱 많은 데이터 수집으로 인하여 더욱 많은 통신비 지출이 발생하게 된다. 뿐만 아니라, 많은 차량에 GPS 단말기를 포함하는 데이터 전송 단말기를 설치하고 링크구간 통행속도 산출시스템(100)과의 통신을 설정해야 하는데, 이것은 그 자체로 비용상승의 요인이 될 뿐만 아니라 경우에 따라서는 적절한 차량을 확보하는 일 자체가 불가능할 수도 있다.

따라서, 본 발명은 상기에서 설명한 1차적 맵매칭 단계에서 맵매칭이 이루어지지 않은 차량에 대해서도 그 차량의 데이터를 누락시키지 않고, 적극적으로 활용하는 방법을 제공하는 것이다. 이를 위하여, 본 발명에서는 링크구간 통행속도 산출시스템(100)은 상기에서 설명한 맴매칭 수행단계에서 어떤 시각에 대하여 어떤 차량으로부터 수신한 차량의 위치로부터 정해진 거리 내에 지도상의 링크가 존재하지 않는 경우, 해당 시각의 직전 시각에 수신한 상기 차량의 위치가 매핑된 링크로 해당 시각에 대한 상기 차량의 위치를 매핑시킨다. 바람직하게는, 그러한 맵매칭을 수행함에 있어서, 해당 시각의 직후 시각에 수신한 상기 차량의 위치가 해당 시각의 직전 시각에 수신한 상기 차량의 위치가 매핑된 링크에 여전히 매핑되는 경우에 해당 시각에 대한 상기 차량의 위치를 상기 링크로 매핑시키는 것이다.

해당 시각 직전 시각에 어떤 차량이 어떤 링크상에 있었다고 하더라도 해당 시각에 그 차량이 반드시 그 링크상에 존재한다는 보장은 없다. 그러나, 해당 시각 직전 시각에 그 차량이 그 링크상에 있었고 또한 해당 시각 직후 시각에 그 차량이 그 링크상에 있었다면, 그 차량은 해당 시각에도 여전히 그 링크상에 존재하였다는 것은 명백한 사실이 된다. 따라서, 이러한 경우에는 해당 시각에서의 차량 위치는 그 링크상으로 매칭시키는 것이 합리적이다. 그 링크상으로의 매칭은 상기에서 설명한 바와 같이, 그 차량 위치로부터 그 링크에 수직하게 직선을 내리고 만나는 지점을 그 차량 위치에 대한 그 링크상의 대응 지점으로 하는 것이다.

상기에서 설명한 본 발명에 따른 링크구간 통행속도 산출방법이 정확하게 실제 교통상황을 반영하는지 여부를 평가하기 위하여, 서울시 교통정보센터는 종로 5,759m의 도로(교차로 11개, 도심 동서간 도로), 을지로 1,733m(교차로 5개, 도심 동서간 도로), 세종대로 2,267m(교차로 5개, 도심 남북간 도로), 창경궁로 및 동소문로 2,369m(교차로 5개, 도심 남북간 도로), 테헤란로 4,062m(교차로 7개, 강남 동서간 도로), 강남대로 5,500m(교차로 9개, 강남 남북간 도로)에 대하여 차량번호판 조사법을 이용한 속도조사를 수행하였다. 차량번호판조사법은 관측 대상구간의 기점 및 종점에 조사원을 배치하고 대상구간을 유출입하는 통과차량의 통과시각과 차량번호를 기록하여 양 지점에서 기록된 차량번호를 대조하여 통행시간을 구함으로써 구간속도를 조사하는 방법이다.

한편, 각 차량의 지점속도가 그 구간의 통행속도와 같다는 가정에 근거를 두고 각 지점속도의 조화평균으로 평균통행속도를 산출하는 방법이 지점속도조사법이다. 차량번호판조사법을 포함하는 구간속도조사법은 지점속도조사법에 비하여 실제상황을 더욱 정확하게 반영한다.

서울시의 차량번호판조사법에 의하여 조사된 구간통행속도를 본 발명의 방법에 의하여 얻은 결과 및 다른 방법에 의하여 얻은 결과와 비교하였으며, 비교결과를 도 7 및 도 8에 도시하였다.

도 7에 도시된 바와 같이, 오전 평균통행속도를 분석한 결과, 도심권 도로에 대하여 조사치는 17.3km/h였고, 본 발명은 16.0km/h였으며, A 방법은 23.2km/h였고, B 방법은 23.7km/h였다. 또한 강남권 도로에 대하여 조사치는 15.0km/h였고, 본 발명은 14.6km/h였으며, A 방법은 20.5km/h였고, B 방법은 20.2km/h였다. 따라서, 본 발명에 의한 방법이 현재 사용되고 있는 A 방법 및 B 방법에 비하여 조사치를 더욱 정확하게 반영하였음을 확인할 수 있었다.

또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 오후 평균통행속도를 분석한 결과, 도심권 도로에 대하여 조사치는 12.9km/h였고, 본 발명은 11.9km/h였으며, A 방법은 15.7km/h였고, B 방법은 16.5km/h였다. 또한 강남권 도로에 대하여 조사치는 10.5km/h였고, 본 발명은 10.7km/h였으며, A 방법은 13.4km/h였고, B 방법은 13.4km/h였다. 따라서, 본 발명에 의한 방법이 현재 사용되고 있는 A 방법 및 B 방법에 비하여 조사치를 더욱 정확하게 반영하였음을 확인할 수 있었다.

따라서, 본 발명의 링크구간 통행속도 산출방법은 실제 교통상황을 정확하게 반영하므로 효과적이고 유용하게 사용할 수 있다. 또한 적은 양의 데이터 전송으로도 실행할 수 있어 경제적이다.

상기에서 링크구간 통행속도를 산출하는 대상 차량에서 택시의 경우 공차상태로 있거나 차량의 위치에 관한 좌표가 0으로 나타나는 차량은 배제된다. 택시가 공차상태인 경우에는 손님을 태우기 위하여 서있는 상태로 대기하거나 움직이고 있다고 하더라도 실제 교통흐름보다 천천히 움직일 가능성이 높다. 따라서, 그러한 차량을 데이터에 포함시키게 되면, 실제 교통흐름보다 통행속도가 낮게 평가되므로 바람직하지 않다. 또한 차량 위치의 좌표가 0으로 나타나는 것은 GPS 단말기 오류로 인한 것인데, 이것을 차량이 정지상태로 있는 것으로 평가하여 통행속도 산출에 포함시키게 되면 마찬가지로 실제 교통흐름보다 통행속도가 낮게 평가되므로 바람직하지 않다.

100: 링크구간 통행속도 산출시스템 200: 차량

Claims (11)

1. 차량의 위치를 포함하는 차량 운행정보를 상기 차량으로부터 수신하는 단계; 상기 수신한 차량 위치 정보로부터 상기 차량 위치 정보에 대응하는, 지도상에 설정된 도로의 링크 상의 위치를 산출하는 맵매칭을 수행하는 단계; 링크구간에 대한 차량의 통행시간을 산출하는 단계; 및 링크구간에 대한 차량의 통행속도를 산출하는 단계를 포함하고,
   상기 링크구간에 대한 차량 통행시간의 산출단계는 시각 t₁에 해당 링크의 시작노드(N₁) 직전에 위치하는, 즉 다른 링크 상에 위치하는 위치 P₁과 시각 t₂에 상기 해당 링크의 시작노드(N₁) 직후에 위치하는, 즉 상기 해당 링크 상에 위치하는 위치 P₂ 간의 구간(P₁-P₂ 구간)에 대한 통행속도를 산출하는 단계; 상기 위치 P₂와 시각 t₃에 상기 해당 링크의 끝노드(N₂) 직전에 위치하는, 즉 상기 해당 링크 상에 위치하는 위치 P₃ 간의 구간(P₂-P₃ 구간)에 대한 통행시간을 산출하는 단계; 상기 위치 P₃와 시각 t₄에 상기 해당 링크의 끝노드(N₂) 직후에 위치하는, 즉 다른 링크 상에 위치하는 위치 P₄ 간의 구간(P₃-P₄ 구간)에 대한 통행속도를 산출하는 단계; 상기 해당 링크의 상기 시작노드(N₁)와 상기 위치 P₂ 간의 구간(N₁-P₂ 구간)에 대한 통행시간을 산출하는 단계; 상기 P₃와 상기 해당 링크의 상기 끝노드(N₂) 간의 구간(P₃-N₂ 구간)에 대한 통행시간을 산출하는 단계; 및 상기 N₁-P₂ 구간, 상기 P₂-P₃ 구간 및 상기 P₃-N₂ 구간에 대한 통행시간들을 합하여 상기 해당 링크구간에 대한 차량 통행시간을 산출하는 단계를 포함하는 것이고,
   상기 링크구간에 대한 차량 통행속도의 산출단계는 상기 해당 링크에 대한 거리를 상기에서 구한 상기 해당 링크구간에 대한 차량 통행시간으로 나눔으로써 상기 해당 링크구간에 대한 차량 통행속도를 산출하는 것임을 특징으로 하는 링크구간 통행속도 산출방법.
2. 제1항에 있어서,
   차량 운행정보를 수신하는 시간 간격 동안에 상기 해당 링크구간 내에 상기 차량 위치 정보가 하나만 수신되는 경우에는, 상기 위치 P₂와 상기 위치 P₃는 일치하는 것으로 처리되고, 따라서, 상기 해당 링크구간에 대한 차량 통행시간은 상기 N₁-P₂ 구간, P₃-N₂ 구간에 대해서만 산출되는 것임을 특징으로 하는 링크구간 통행속도 산출방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 차량 운행정보는 GPS 단말기에 의하여 차량이 얻은 차량 위치정보 및 차량이 진행하는 방향과 진북 방향이 이루는 각도를 의미하는 차량 헤딩값을 포함하는 것을 특징으로 하는 링크구간 통행속도 산출방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 맵매칭 수행단계는 상기 차량으로부터 수신한 상기 차량 위치로부터 정해진 거리 내에 있는 지도 상의 링크를 선택하는 단계; 상기 차량 헤딩값과 일치하는 링크를 선택하는 단계; 및 상기 차량 위치로부터 상기 선택된 링크에 수직이 되는 직선을 긋고 상기 직선이 상기 선택된 링크와 만나는 지점을 상기 차량 위치로 매핑하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 링크구간 통행속도 산출방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 맵매칭 수행단계는 어떤 시각에 대하여 상기 차량으로부터 수신한 상기 차량의 위치로부터 정해진 거리 내에 지도상의 링크가 존재하지 않는 경우, 상기 해당 시각의 직전 시각에 수신한 상기 차량의 위치가 매핑된 링크로 상기 해당 시각에 대한 상기 차량의 위치를 매핑시키는 단계를 더 포함하는 것임을 특징으로 하는 링크구간 통행속도 산출방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 맵매칭 수행단계는 상기 해당 시각에 대하여 상기 차량으로부터 수신한 상기 차량의 위치로부터 정해진 거리 내에 지도상의 링크가 존재하지 않는 경우 맴매칭을 수행함에 있어서, 상기 해당 시각의 직후 시각에 수신한 상기 차량의 위치가 상기 해당 시각의 직전 시각에 수신한 상기 차량의 위치가 매핑된 링크에 여전히 매핑되는 경우에 상기 해당 시각에 대한 상기 차량의 위치를 상기 링크로 매핑시키는 것임을 특징으로 하는 링크구간 통행속도 산출방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 차량은 택시이고, 상기 차량 운행정보는 공차 여부에 관한 정보를 더 포함하며, 상기 차량이 공차인 경우 또는 상기 차량의 위치에 관한 좌표가 0인 경우에는 상기 차량에 대해서는 링크구간 통행속도 산출이 이루어지지 않는 것을 특징으로 하는 링크구간 통행속도 산출방법.
8. 제1항에 있어서,
   어떤 시각 t_{n -1}에서의 위치 P_{n -1}이 속한 링크 L_{n -2}와 그 직후의 시각 t_n에서의 위치 P_n이 속한 링크 L_n이 동일하지 않고 또한 상기 링크 L_{n -2}의 끝노드(N_n-1)가 상기 링크 L_n의 시작노드(N_n)와 일치하지 않는 경우, 상기 링크 L_{n -2}와 상기 링크 L_n 사이에 상기 노드 N_{n -1}을 시작노드로 하고 상기 노드 N_n을 끝노드로 하는 링크 L_{n -1}이 결측링크로 존재함을 검출하고, 상기 링크 L_{n -1}에 대한 링크구간 통행속도는 그것에 연결된 직전 링크 L_{n -2}에 대한 링크구간 통행속도로 설정하는 것이고,
   상기 링크 L_{n -2}에 대한 링크구간 통행속도 산출은 시각 t_{n -1}의 직전 시각 t_{n -2}에서의 위치 P_{n -2}와 위치 P_{n -1} 간의 구간(P_{n -2}-P_{n -1} 구간)에 대한 통행속도를 산출하고, 상기 위치 P_{n -1}과 상기 위치 P_n 간의 구간(P_{n -1}-P_n 구간)에 대한 통행속도를 산출한 후 상기 링크 L_{n -2}의 시작노드 N_{n -2}와 상기 위치 P_{n -1} 간의 구간(N_{n -2}-P_{n -1} 구간)에 대한 통행시간을 산출하고 또한 상기 위치 P_{n -1}과 상기 링크 L_{n -2}의 끝노드 N_{n -1} 간의 구간(P_{n -1}-N_{n -1} 구간)에 대한 통행시간을 산출한 다음에 상기 링크 L_{n -2}에 대한 통행시간을 구하여 상기 링크 L_{n -2} 구간에 대한 차량 통행속도를 산출하는 것임을 특징으로 하는 링크구간 통행속도 산출방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 링크 L_n에 대한 링크구간 통행속도 산출은 상기 위치 P_n과 시각 t_n의 직후 시각 t_{n +1}에서의 위치 P_{n +1} 간의 구간(P_n-P_{n +1} 구간)에 대한 통행속도를 산출하고, 상기 L_n 링크의 시작노드 N_n과 상기 위치 P_n 간의 구간(N_n-P_n 구간)에 대한 통행시간을 산출하고 상기 위치 P_n과 상기 링크 L_n의 끝노드 N_{n +1} 간의 구간(P_n-N_{n +1} 구간)에 대한 통행시간을 산출한 다음에 상기 링크 L_n에 대한 통행시간을 구하여 상기 링크 L_n 구간에 대한 차량 통행속도를 산출하는 것임을 특징으로 하는 링크구간 통행속도 산출방법.
10. 제1항에 있어서,
    어떤 시각 t_{n -1}에서의 위치 P_{n -1}이 속한 링크 L_{n -2}와 그 직후의 시각 t_n에서의 위치 P_n이 속한 링크 L_n이 동일하지 않고 또한 상기 링크 L_{n -2}의 끝노드(N_n-1)가 상기 링크 L_n의 시작노드(N_n)와 일치하지 않는 경우, 상기 링크 L_{n -2}와 상기 링크 L_n 사이에 상기 노드 N_{n -1}을 시작노드로 하고 상기 노드 N_n을 끝노드로 하는 링크 L_{n -1}이 결측링크로 존재함을 검출하고, 상기 결측링크 L_{n -1}에 대한 링크구간 통행속도는 시각 t_n-1에 위치하는 위치 P_{n -1}과 시각 t_n에 위치하는 위치 P_n 간의 구간(P_{n -1}-P_n 구간)에 대하여 산출한 통행속도로 설정하는 것임을 특징으로 하는 링크구간 통행속도 산출방법.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방법을 구현하는 링크구간 통행속도 산출 시스템.
    

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