KR101611253B1 - 레이더를 이용한 차종 분류 시스템 및 방법, 이를 적용한 도로 운행요금 징수 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 차종 분류 시스템은, 주행하는 차량의 포락선 패턴을 검출하고 검출된 포락선 패턴을 미리 저장된 차종에 따른 포락선 패턴에 대한 데이터와 비교하여 차종을 판단함으로써, 보다 정확한 차종 판단이 가능한 이점이 있을 뿐만 아니라, 세단, SUV 등의 구분에 제한되지 않고 제조사별 차량 명칭까지 판단할 수 있는 효과가 있다. 또한, 주행하는 차량의 차속을 계산하여, 차속에 따라 차량의 포락선 패턴을 보상하여 실제 포락선 패턴을 도출함으로써, 차속에 따른 포락선 패턴의 오차를 줄일 수 있는 이점이 있다.

Description

레이더를 이용한 차종 분류 시스템 및 방법, 이를 적용한 도로 운행요금 징수 시스템{Vehicles classification system using radar and the method of the same, toll collection system }

본 발명은 레이더를 이용한 차종 분류 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주행하는 차량의 차종을 보다 정확하게 구별할 수 있는 레이더를 이용한 차종 분류 시스템 및 방법, 이를 적용한 도로 운행요금 징수 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 도로 교통 흐름을 파악하거나, 유료도로에서 통행료를 징수하거나, 주차료를 징수하기 위해 차종 분류 시스템이 사용되고 있다. 종래의 차종 분류 시스템은 도로를 통행하고 있는 차량의 차폭, 차고 또는 차장 중 적어도 하나를 측정하고, 측정 결과에 따라 차종을 판별하고 있다. 상기 차종 분류 시스템은 도로를 주행하는 차량과의 접촉 여부에 따라 접촉식과 비접촉식으로 구분된다. 상기 접촉식은 차량이 주행하는 노면의 바닥에 센서를 매설하여 차량의 바퀴 압력에 의한 저항의 변화를 측정하여 차량의 길이를 측정하는 방법이다. 상기 비접촉식은 노면 위에 센서를 설치하고, 주행하는 차량의 길이(이하, 전장이라고 함)나 차량의 폭(이하, 차폭이라고 함)이나 차량의 높이(이하, 차고라 함)를 감지하여 차종을 구별하는 방법이다.

그러나, 종래의 차종 분류 방법은 접촉식의 경우, 센서를 노면에 매설해야 하기 때문에 공사 및 유지 보수가 까다롭고 비용이 많이 드는 문제점이 있다. 또한, 비접촉식의 경우, 고속 주행하는 차량의 차장, 차폭 및 차고를 측정하는 것만으로는 고속도로를 주행하는 6종 차량의 구별이 불가하고, 유사한 형상의 차량을 동일 차종으로 오인하여 정확도가 떨어지는 문제점이 있다.

한국등록특허 10-1267991

본 발명의 목적은, 고속도로 등을 주행하는 차량의 차종을 보다 간단하고 정확하게 구별할 수 있는 레이더를 이용한 차종 분류 시스템 및 방법, 이를 적용한 도로 운행요금 징수 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 레이더를 이용한 차종 분류 시스템은, 도로의 상측에서 FMCW방식과 FSK방식 중 어느 하나의 레이더 신호를 송수신하도록 설치되어, 지나가는 차량에 신호를 연속적으로 송신하고 반사되는 반사신호를 수신하는 포락선 검출용 레이더와, 상기 도로에 소정각도로 경사진 방향으로 CW방식의 레이더 신호를 송수신하도록 설치되어, 상기 차량에 신호를 연속적으로 송신하고 반사되는 반사신호를 수신하는 차속 검출용 레이더와, 상기 포락선 검출용 레이더에서 수신한 반사신호를 처리하여 예비 포락선 패턴을 검출하고, 상기 차속 검출용 레이더에서 수신한 반사신호를 처리하여 차속을 검출하고, 상기 차속에 따라 상기 예비 포락선 패턴을 보상하여 상기 차량의 실제 포락선 패턴을 도출하고, 상기 실제 포락선 패턴을 미리 저장된 차종에 따른 포락선 패턴에 대한 데이터와 비교하여, 상기 차량의 차종을 판단하는 제어부를 포함한다.

본 발명에 따른 레이더를 이용한 차종 분류 방법은, 도로의 상측에서 FMCW방식과 FSK방식 중 어느 하나의 레이더 신호를 송수신하도록 설치된 포락선 검출용 레이더의 하부로 차량이 지나갈 때, 상기 포락선 검출용 레이더에서 송신된 신호가 상기 차량에 부딪혀 반사되는 반사신호를 수신하는 단계와, 상기 도로에 소정각도로 경사진 방향으로 CW방식의 레이더 신호를 송수신하도록 설치된 차속 검출용 레이더에서 송신된 신호가 상기 차량에 부딪혀 반사되는 반사신호를 수신하는 단계와, 상기 포락선 검출용 레이더에서 수신한 반사신호를 처리하여 상기 차량의 예비 포락선 패턴을 검출하는 단계와, 상기 차속 검출용 레이더에서 수신한 반사신호를 처리하여 상기 차량의 속도를 검출하는 단계와, 상기 차량의 속도에 따라 상기 차량의 예비 포락선 패턴을 보상하여, 상기 차량의 실제 포락선 패턴을 도출하는 단계와, 상기 실제 포락선 패턴을 미리 저장된 차종에 따른 포락선 패턴에 대한 데이터와 비교하여, 상기 차량의 차종을 판단하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 레이더를 이용한 차종 분류 시스템은, 주행하는 차량의 포락선 패턴을 검출하고 검출된 포락선 패턴을 미리 저장된 차종에 따른 포락선 패턴에 대한 데이터와 비교하여 차종을 판단함으로써, 보다 정확한 차종 판단이 가능한 이점이 있을 뿐만 아니라, 세단, SUV 등의 구분에 제한되지 않고 제조사별 차량 명칭까지 판단할 수 있는 효과가 있다. 따라서, 고속도로 등을 주행하는 6종 차량을 보다 정확하게 분류함으로써, 6종 차량에 따른 운행 요금 징수가 보다 정확하게 이루어질 수 있는 이점이 있다.

또한, 주행하는 차량의 차속을 계산하여, 차속에 따라 차량의 포락선 패턴을 보상하여 실제 포락선 패턴을 도출함으로써, 차속에 따른 포락선 패턴의 오차를 줄일 수 있는 이점이 있다.

또한, FSK방식의 레이더를 이용함으로써, 구조가 간단하고 초고해상도의 거리 해상도를 갖기 때문에 차량의 포락선 검출이 보다 용이하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차종 분류 시스템이 개략적으로 도시된 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 차종 분류 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 실제 포락선 패턴의 일 예가 도시된 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차종 분류 방법이 도시된 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 차종 분류 시스템에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차종 분류 시스템이 개략적으로 도시된 도면이다. 도 2는 도 1에 도시된 차종 분류 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차종 분류 시스템은, 차속 검출용 레이더(10), 포락선 검출용 레이더(20) 및 제어부(30)를 포함한다.

상기 차속 검출용 레이더(Radar)(10)는, 상기 도로(4)의 상측에 설치되고, 상기 도로(4)에 소정각도로 경사진 방향으로 신호를 송수신하는 장치이다. 상기 차속 검출용 레이더(10)는, CW(Continuous wave)방식 레이더를 사용하는 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 CW방식 레이더는, 펄스 변조를 하지 않은 정현파를 송수신하는 연속파 레이더이고, 순수한 정현파로는 거리 측정은 거의 불가능하고, 도플러 효과를 이용해 상기 차량의 이동 속도를 알기 위한 목적에 적합하여 도플러(Doppler) 레이더라고도 한다. 상기 차속 검출용 레이더(10)는 상기 도로(4)에 소정각도로 경사지게 신호를 송신하기 때문에, 연속적으로 다가오는 차량의 차속을 검출하기 용이하다.

상기 포락선 검출용 레이더(20)는, 도로(4)의 상측에 설치되고, 상기 도로(4) 또는 상기 도로(4)를 지나가는 차량에 연직방향으로 레이더 신호를 송수신한다. 상기 포락선 검출용 레이더(20)는 FMCW(Frequency Modulation Continuous Wave) 방식 레이더를 사용하는 것도 가능하고, FSK(Frequency Shift Keying) 방식 레이더를 사용하는 것도 가능하다. 상기 FSK 방식 레이더는 제한된 대역폭으로 고해상도가 가능하고, 단일 차선에 대한 단일 이동 차량에 대한 검출이 용이하다. 따라서, 본 실시예에서는 FSK 방식을 이용하는 것으로 예를 들어 설명한다.

상기 제어부(30)는, 신호처리부(31)(32), 데이터 처리부(33) 및 데이터 베이스(34)를 포함한다.

상기 신호처리부(31)(32)는, 상기 차속 검출용 레이더(10)에서 수신한 반사파를 처리하는 차속검출 신호처리부(31)와, 상기 포락선 검출용 레이더(20)에서 수신한 반사파를 처리하는 포락선검출 신호처리부(32)를 포함한다. 상기 포락선검출 신호처리부(32)는 상기 포락선 검출용 레이더(20)에서 수신한 상기 FSK방식 레이더의 반사파를 처리하는 것을 포함한다.

상기 데이터 처리부(33)는, 상기 차속검출 신호처리부(31)에서 처리한 반사파로부터 차속을 검출하고, 상기 포락선검출 신호처리부(32)에서 처리한 반사파로부터 예비 포락선 패턴을 검출한다. 또한, 상기 데이터 처리부(33)는 상기 포락선검출 신호처리부(32)에서 처리한 반사파로부터 상기 차량의 예비 전장과 상기 차량의 차고를 계산한다. 또한, 상기 데이터 처리부(33)는, 상기 검출된 차속에 따라 상기 예비 포락선 패턴과 상기 예비 전장을 보상하여, 상기 차량의 실제 포락선 패턴과 실제 전장을 계산한다. 예를 들어, 차속이 빠르면 상기 차량의 주행방향으로 상기 예비 포락선과 상기 예비 전장이 보다 짧게 나타날 수 있으며, 차속이 느리면 상기 차량의 주행방향으로 상기 예비 포락선과 상기 예비 전장이 실제보다 길게 나타날 수 있다. 따라서, 상기 차속에 대한 오차를 줄이기 위해 상기 차속에 따라 상기 예비 포락선과 상기 예비 전장을 보상한다.

상기 데이터 처리부(33)는 상기 실제 포락선 패턴(E), 상기 실제 전장(L) 및 상기 차고(H)를 후술하는 데이터 베이스(34)에 미리 저장된 데이터와 비교하여, 상기 차량의 차종, 상기 차량에 화물 탑재 여부를 판단한다. 여기서, 상기 차종은 차량의 정확한 명칭을 나타낸다.

상기 데이터 베이스(34)는, 시중에 출시되어 있는 모든 차량들의 포락선 패턴, 전장 및 차고가 미리 저장된다. 즉, 상기 데이터 베이스(34)에는 종래에 분류하고 있는 세단, SUV, 트럭 등의 종류가 아닌 차량의 명칭별 포락선 패턴, 전장 및 차고가 모두 저장된다. 본 실시예에서는, 상기 데이터 베이스(34)에 포락선 패턴, 전장 및 차고가 모두 저장되는 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 전장 및 차고는 선택적으로 저장되는 것도 물론 가능하다. 상기 데이터 베이스(34)는 차량을 출시하는 제조사들로부터 정보를 받아 저장할 수 있다. 상기 데이터 베이스(34)는 상기 제어부(30)에 포함되는 것으로 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 상기 제어부(30)와 통신하는 중앙 서버나 다른 기기에 구비되는 것도 물론 가능하다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 차종 분류 방법을 설명하면, 다음과 같다.

도 4를 참조하면, 상기 포락선 검출용 레이더(20)는 상기 FSK방식의 레이더 신호를 송신하여 지나가는 차량에 의해 반사되는 반사파를 수신하고, 상기 차속 검출용 레이더(10)는 상기 신호를 송신하고 지나가는 차량에 의해 반사되는 반사파를 수신한다.(S1)

상기 포락선검출 신호처리부(32)에서는 상기 포락선 검출용 레이더(20)에서 수신한 반사파를 처리하여, 상기 차량의 예비 포락선 패턴을 검출한다. 또한, 상기 포락선검출 신호처리부(32)에서는 상기 포락선 검출용 레이더(20)에서 수신한 반사파를 처리하여, 상기 차량의 예비 전장과 차고를 검출한다.(S2)

상기 차속검출 신호처리부(31)에서는 상기 차속 검출용 레이더(10)에서 수신한 상기 CW방식 레이더의 반사파를 처리하여, 상기 차량의 차속을 검출한다. (S3)

상기 데이터 처리부(33)에서는 상기 예비 포락선 패턴과 상기 예비 전장을 상기 차속으로 보상하여, 상기 차량의 실제 포락선 패턴(E), 실제 전장(L) 및 차고(H)를 도출한다. (S4)

상기 데이터 처리부(33)는 상기에서 도출된 상기 실제 포락선 패턴(E), 실제 전장(L) 및 차고(H)를 상기 데이터 베이스(34)에 저장된 정보와 비교하여, 상기 차량의 차종을 판단한다. 이 때, 상기 실제 포락선 패턴(E), 실제 전장(L) 및 차고(H)에 대해 상기 데이터 베이스(34)에 저장된 정보 중 일치하는 차종이 없을 경우, 가장 유사한 값에 해당하는 차종으로 판단한다. 또한, 상기 데이터 베이스(34)에 저장된 정보 중에서 상기 실제 포락선 패턴(E) 중 일부분과 실제 전장(L)은 일치하거나 유사하나, 상기 차고(H)가 일치하지 않는 경우 화물이 탑재되었다고 판단할 수 있으며, 화물의 탑재 높이도 확인할 수 있다. (S6)

상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 레이더를 이용한 차종 분류 시스템은, 고속도로를 운행하는 6종 차량을 보다 정확하게 구별할 수 있으므로, 상기 6종 차량을 구분하여 자동으로 운행요금을 징수하는 고속도로 운행요금 징수 시스템에 적용할 수 있다. 상기 고속도로를 운행하는 6종 차량은 표 1과 같다.

차종	구 분	내 용
1종	소형차	2축 차량, 윤폭 279,4mm 이하 승용차, 소형 승합차, 소형 화물차
2종	중형차	2축 차량, 윤폭 279.4mm 초과 윤거 1,800mm 이하 중형 승합차, 중형 화물차
3종	대형차	2축 차량, 윤폭 279.4mm초과 윤거 1,800mm초과 대형 승합차, 2축 대형 화물차
4종	대형 화물차	3축 대형 화물차
5종	특수 화물차	4축 이상 특수 화물차
6종	경차	2축 윤거 1,315mm, 윤폭 175mm 이하 배기량 800cc미만 경자동차

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10: 차속 검출용 레이더 20: 포락선 검출용 레이더
30: 제어부

Claims (11)

1. 도로의 상측에서 FSK방식의 레이더 신호를 송수신하도록 설치되어, 지나가는 차량에 신호를 연속적으로 송신하고 반사되는 반사신호를 수신하는 포락선 검출용 레이더와;
   상기 도로에 소정각도로 경사진 방향으로 CW방식의 레이더 신호를 송수신하도록 설치되어, 상기 차량에 신호를 연속적으로 송신하고 반사되는 반사신호를 수신하는 차속 검출용 레이더와;
   상기 포락선 검출용 레이더에서 수신한 반사신호를 처리하여 예비 포락선 패턴을 검출하고, 상기 포락선 검출용 레이더에서 수신한 반사신호로부터 상기 차량의 예비 전장과 차고를 계산하고, 상기 차속 검출용 레이더에서 수신한 반사신호를 처리하여 차속을 검출하고, 상기 검출된 차속에 따라 상기 예비 포락선 패턴을 보상하여 상기 차량의 실제 포락선 패턴을 도출하고, 상기 검출된 차속에 따라 상기 예비 전장을 보상하여 상기 차량의 실제 전장을 계산하고, 상기 실제 포락선 패턴과 상기 실제 전장을 미리 저장된 차종에 따른 포락선 패턴, 전장 및 차고 대한 데이터와 비교하여 상기 차량의 차종을 판단하고,
   상기 실제 포락선 패턴과 상기 차고를 미리 저장된 차종에 따른 포락선 패턴과 차고에 대한 데이터와 비교하여 상기 차량의 차종과 상기 차량의 화물 탑재 여부를 판단하는 제어부를 포함하고,
   상기 제어부는, 차량을 출시하는 제조사들로부터 정보를 받아 시중에 출시되어 있는 차량들의 명칭별 포락선 패턴, 전장 및 차고 중 하나 이상이 미리 저장된 데이터 베이스를 더 포함하고,
   상기 제어부는, 상기 데이터 베이스에 상기 실제 포락선 패턴 중 일부분과 상기 실제 전장은 상기 데이터 베이스에 저장된 정보와 일치하거나 유사하나, 실제 차고와 상기 데이터 베이스에 저장된 차고 정보와 일치하지 않는 경우, 화물이 탑재 여부와 화물의 탑재 높이를 확인하는 차종 분류 시스템.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 도로의 상측에서 FSK방식의 레이더 신호를 송수신하도록 설치된 포락선 검출용 레이더의 하부로 차량이 지나갈 때, 상기 포락선 검출용 레이더에서 연속적으로 송신된 신호가 상기 차량에 부딪혀 연속적으로 반사되는 반사신호를 수신하는 단계와;
    상기 도로에 소정각도로 경사진 방향으로 CW방식의 레이더 신호를 송수신하도록 설치된 차속 검출용 레이더에서 송신된 신호가 상기 차량에 부딪혀 반사되는 반사신호를 수신하는 단계와;
    상기 포락선 검출용 레이더에서 수신한 반사신호를 처리하여 상기 차량의 예비 포락선 패턴을 검출하고, 상기 차량의 예비 전장과 차고를 계산하는 단계와;
    상기 차속 검출용 레이더에서 수신한 반사신호를 처리하여 상기 차량의 속도를 검출하는 단계와;
    상기 차량의 속도에 따라 상기 차량의 예비 포락선 패턴과 상기 예비 전장을 보상하여, 상기 차량의 실제 포락선 패턴, 실제 차고 및 실제 전장을 도출하는 단계와;
    상기 실제 포락선 패턴, 실제 차고 및 실제 전장을 차량을 출시하는 제조사들로부터 정보를 받아 시중에 출시되어 있는 차량들의 명칭별 포락선 패턴, 전장 및 차고에 대한 데이터 베이스와 비교하여 상기 차량의 차종을 판단하고,
    상기 데이터 베이스에 상기 실제 포락선 패턴 중 일부분과 상기 실제 전장은 상기 데이터 베이스에 저장된 정보와 일치하거나 유사하나, 실제 차고와 상기 데이터 베이스에 저장된 차고 정보와 일치하지 않는 경우, 화물이 탑재 여부와 화물의 탑재 높이를 확인하는 단계를 포함하는 레이더를 이용한 차종 분류 방법.
11. 청구항 10의 상기 레이더를 이용한 차종 분류 방법을 적용한 도로 운행 요금 징수 시스템.

Images