KR101692009B1 - 검출정확도를 높인 차량데이터 검출 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차선의 동일 폭으로, 길이방향으로 이격되게 출사되는 레이저신호들을 한 쌍으로 할 때 복수쌍의 레이저신호들을 출사함으로써 차량데이터 검출에 활용될 데이터양이 증가함과 동시에 감지영역이 차선 폭방향으로 확장되어 검출의 정확도 및 신뢰도를 현저히 높일 수 있으며, 설치, 점검 및 유지보수가 간단하며, 비용을 절감시킬 수 있고, 검출된 차량데이터들 각각의 차량속도 및 제1 설정값(TH1)을 이용하여 차량데이터 검출 시 발생한 오차 및 오동작을 정확하게 검출하도록 구성됨으로써 검출의 정확도 및 신뢰도를 더욱 높임과 동시에 잘못된 데이터검출로 인한 민원을 현저히 절감시킬 수 있는 차량데이터 검출 시스템에 관한 것이다.

Description

검출정확도를 높인 차량데이터 검출 시스템{vehicle related data acquirement system for improving enhancing accuracy of detection}
본 발명은 검출정확도를 높인 차량데이터 검출 시스템에 관한 것으로서, 상세하게로는 차선의 동일 폭, 길이방향으로 이격되는 레이저신호들을 한 쌍으로 할 때 복수쌍의 레이저신호들을 활용하여 감지영역의 면적, 특히 차선의 폭 방향으로 감지영역의 면적을 증가시킴으로써 차량데이터 검출의 정확도 및 신뢰도를 현저히 높일 수 있는 차량데이터 검출 시스템에 관한 것이다.
ITS(Intelligent Transportation Systems)는 교통자료, 정보 가공처리, 정보 제공까지 상호 의존적으로 연결되어 있으며, 속도검지기, AVI(Automatic Vehicle Identification, 차량번호인식장치) 등과 같은 현장장비를 통하여 자료를 수집하기 때문에 현장장비에서 수집 및 검출되는 자료의 정확도는 교통정보 품질에 직접적인 영향을 주게 되고, 이러한 차량데이터 검출 장비는 부정확한 데이터 검출 시 민원에 직결되기 때문에 우수한 정밀도 및 정확성을 갖는 고성능 장비가 요구된다.
일반적으로 차량데이터 검출 장비는 과속차량단속, 차종검출 및 도로정체도 등을 검출하기 위하여 널리 사용되는 장비로서, 검지 방식에 따라 특정 지점을 통과하는 차량을 감지하여 차량정보를 생성하는 지점검지기(VDS, Vehicle Detection System)와, 특정 구간을 통과하는 차량을 감지하여 차량정보를 생성하는 구간검지기로 분류되고, 검지신호에 따라 레이더(radar)기반 검지방식, 영상기반 검지방식, 레이저(laser)기반 검지방식 등으로 분류되고, 사용방식에 따라 고정식 및 이동식으로 분류된다.
특히 레이저(Laser) 신호는 에너지 밀도가 크며, 파장 및 위상이 일정하여 간섭에 강하고, 직진성 및 집광성이 우수한 장점으로 인하여 레이저신호를 이용한 이동식 속도검지기(이하 레이저 속도검지기라고 함)가 널리 사용되고 있다.
도 1은 국내등록특허 제10-0877175호(발명의 명칭 : 레이저를 이용한 고정식 주행 차량 관련 데이터 획득시스템)에 개시된 데이터 획득 시스템을 나타내는 블록도이고, 도 2는 도 1의 데이터 획득 시스템에서 출사되는 레이저신호들을 나타내는 평면 예시도이다.
도 1의 종래의 레이저 속도검지기(100)는 레이저신호(L1)를 도로에 송수신 하는 1채널(110)과, 1채널(110)의 레이저신호(L1)로부터 차량 주행방향으로 이격되게 레이저신호(L2)를 송수신 하는 2채널(120)과, 채널1, 2(110), (120)의 출력 신호를 활용하여 차종을 검출하는 프로파일변환부(130)와, 프로파일변환부(130)에 의해 검출된 차종데이터가 저장되는 메모리(140)로 이루어진다.
1채널(110)은 발광렌즈(112), 레이저 다이오드(113) 및 레이저 다이오드(113)에 송신 출력을 발생시키기 위한 레이저 다이오드 구동부(114)로 구성된 송신부(111)와, 송신부(111)의 레이저 다이오드 구동부(114)에 펄스를 공급하기 위한 펄스 발생부(115)와, 송신부(111)의 발광렌즈(112)의 하부에 설치되는 수광렌즈(117) 및 수광렌즈(117)의 내측에 설치된 APD(118)(avalanche photo diode)로 구성된 수신부(116)와, 펄스 발생부(115)의 레이저신호 및 APD(118)의 레이저신호를 활용하여 거리를 측정하는 거리측정부(119)로 이루어지고, 2채널(120)은 1채널(110)과 동일하게 구성되어 레이저신호(L2)를 송수신 한다.
2채널(120)은 1채널(110)과 동일하게 구성된다.
이와 같이 구성되는 종래기술(100)은 도 2에 도시된 바와 같이 1채널(110)의 송신부(111)를 통해 출사되는 레이저신호(L1)는 지면 'P1'에 반사되고, 2채널(120)의 송신부를 통해 출사되는 레이저신호(L2)는 'P1'으로부터 차량 주행방향으로 이격된 위치 'P2'에 반사되고, 레이저신호(L1), (L2)들은 차선의 폭의 중간지점을 향하여 출사됨으로써 차량(C)이 차선의 일측으로 치우쳐서 주행하는 경우 이를 감지할 수 없는 구조적 한계를 갖는다. 이때 도 2에서는 설명의 편의를 위해 감지영역(S)이 차선의 폭 방향으로 소정의 면적을 갖는 것으로 예를 들어 설명하였으나, 감지영역(S)은 실제 선 형상으로 형성된다.
다시 말하면, 종래기술(100)은 감지영역(S)이 도로의 길이방향(S1)으로는 크게 형성되나, 폭 방향(S2)으로는 작게 형성되기 때문에 폭 방향으로의 감지영역의 면적이 과도하게 작아 감지효율이 현저히 떨어지는 문제점이 발생한다.
또한 감지구간을 인지하고 있는 운전자가 감지구간에서 일부러 차선의 중앙을 비켜 주행하여 단속 및 검출을 피해가는 폐해가 빈번하게 발생한다.
또한 종래기술(100)은 한 쌍의 레이저신호(L1), (L2)들만을 활용하여 차량데이터를 검출하기 때문에 외부 환경으로 인해 데이터검출에 오차가 발생하더라도 이를 인지하거나 또는 보정할 수 있는 방법이 없어 검출의 신뢰도가 떨어지는 구조적 한계를 가진다.
즉 레이저신호들을 이용하여 차량데이터를 검출하되 감지영역, 특히 차선의 폭방향으로 감지영역을 증가시킴으로서 데이터 검출의 정확도 및 신뢰도를 높일 수 있는 차량데이터 검출 장비에 대한 연구가 시급한 실정이다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 해결과제는 레이저신호를 활용하여 차량데이터를 검출하되 차선 당 적어도 4개 이상의 레이저신호들을 출사하여 차선의 폭방향으로 감지영역의 면적을 확장시킴으로써 검출의 정확도 및 신뢰도를 높일 수 있는 차량데이터 검출 시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 다른 해결과제는 차선의 동일한 폭으로, 차선의 길이방향으로 이격되게 출사되는 레이저신호들을 한 쌍으로 할 때 복수쌍의 레이저신호들을 출사함에 따라 복수쌍의 수량에 대응하여 차량데이터들을 검출함으로써 검출의 정확도 및 신뢰도를 더욱 높일 수 있는 차량데이터 검출 시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 또 다른 해결과제는 차량데이터들 각각의 차량속도들 중 일측 차량속도 및 타측 차량속도의 차이 절대값을 기 설정된 제1 설정값(TH1:Threshold1)에 비교하여 차이 절대값이 제1 설정값(TH1) 이상이면, 차량데이터 검출 시 오차가 발생하였다고 판단함으로써 다양한 외부 변수에 의하여 발생하는 오차 및 오동작을 정확하게 검출할 수 있는 차량데이터 검출 시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 또 다른 해결과제는 오차가 발생할 때 데이터베이스부에 저장된 차량데이터 정보들을 탐색하여 동일 차선의 이전 주행차량에 대한 차량속도를 독출한 후 오차로 판단된 각 차량속도와 이전 주행차량의 차량속도의 차이 절대값이 기 설정된 제2 설정값(TH2) 미만인 차량속도를 해당 주행차량의 속도로 결정함으로써 오차로 인한 차량데이터의 누락을 미연에 방지할 수 있는 차량데이터 검출 시스템을 제공하기 위한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 해결수단은 차선을 주행하는 통과차량(C)의 속도를 포함하는 차량데이터를 검출하기 위한 차량데이터 검출 시스템에 있어서: 레이저신호를 출사한 후 반사신호를 수신하는 레이저부들을 포함하되, 차선의 폭 방향으로 동일한 폭의 위치를 갖되 차량 주행방향으로 이격되는 레이저신호들을 송수신하는 레이저부들을 동일 레이저부라고 할 때, 복수개의 동일 레이저부들을 포함하는 검출장비; 상기 검출장비로부터 입력받은 레이저신호들 중 각 동일 레이저부의 레이저신호들을 분석하여 상기 동일 레이저부들 각각에 대한 차량속도들을 검출하는 차량데이터 검출부와, 상기 차량데이터 검출부에 의해 검출된 차량속도들의 평균값을 산출하여 산출된 평균값을 상기 통과차량의 차량속도로 결정하는 일반모드 차량데이터 결정부로 구성되는 컨트롤러를 포함하고, 상기 컨트롤러는 일반모드 차량데이터 결정부에 의해 결정된 차량데이터들을 저장하는 데이터베이스부와, 오차판단부와, 상기 오차판단부에 의해 오차가 발생하였다고 판단될 때 구동되는 오차모드 차량데이터 결정부를 더 포함하고, 상기 오차판단부는 상기 차량데이터 검출부에 의해 검출된 차량속도들의 차이 절대값을 산출한 후 산출된 차이 절대값을, 오차가 발생하지 않았다고 판단할 수 있는 최대 속도차이값인 기 설정된 제1 설정값(TH1:Threshold1)에 비교하며, 상기 차이 절대값이 상기 제1 설정값(TH1) 이하일 때 오차가 발생하지 않았다고 판단하여 차량데이터들을 상기 일반모드 차량데이터 결정부로 입력하여 상기 일반모드 차량데이터 결정부를 구동시키며, 상기 차이 절대값이 상기 제1 설정값(TH1)을 초과할 때 오차가 발생하였다고 판단하여 차량데이터들을 상기 오차모드 차량데이터 결정부로 입력하고, 상기 오차모드 차량데이터 결정부는 상기 오차판단부에 의해 오차로 판단된 차량데이터들이 입력되면, 상기 데이터베이스부에 저장된 차량데이터들을 탐색하여 상기 오차로 판단된 차량데이터들과 동일한 차선에 대한 이전 주행차량의 차량속도를 독출하는 데이터 독출모듈과, 상기 오차로 판단된 차량데이터들의 각 차량속도 및 상기 데이터 독출모듈에 의해 독출된 차량속도의 차이 절대값들을 산출하는 차이 절대값 산출모듈과, 차이 절대값 산출모듈(583)에 의해 산출된 차이 절대값을, 오차가 발생하지 않았다고 판단할 수 있는 이전 차량과의 최대 속도 차이값으로 정의되는 기 설정된 제2 설정값(TH2) 에 비교하여 차이 절대값이 상기 제2 설정값(TH2) 미만인지를 비교하는 비교모듈과, 상기 비교모듈에 의해 차이 절대값이 제2 설정값(TH2) 미만인 차량속도를 상기 통과차량(C)의 차량속도로 최종 결정하는 차량속도 결정모듈을 더 포함하고, 상기 컨트롤러의 상기 차량데이터 검출부는 상기 동일 레이저부의 레이저신호들 중 차량 주행방향으로 후방으로 출사되는 레이저신호(L1)가 차선의 수직방향과 'θ1'으로 경사지게 출사되며, 차량 주행방향으로 전방으로 출사되는 레이저신호(L2)가 차선의 수직방향과 'θ2'(θ2<θ1)으로 출사될 때, 다음의 수학식 1에 의하여 동일한 경과시간(Tn)에, 상기 동일 레이저부의 레이저신호들이 통과차량에 반사되는 지점들 간의 이격거리를 산출하며, 다음의 수학식 2에 의하여 상기 동일 레이저부에 대한 차량속도를 산출하는 것을 특징으로 하는 차량데이터 검출 시스템.
[수학식 1]
Figure 112016121894837-pat00018

Wbn :차량에 반사되는 시점 이후 동일한 경과시간(Tn)에 레이저신호(L1), (L2)들이 차량(C)에 반사되는 지점들간의 이격거리
△θ:θ1에서 θ2를 차감한 각도
[수학식 2]
Figure 112016121894837-pat00019

n:상수
Figure 112016121894837-pat00020
:수학식 1에 의해 산출되는 레이저신호(L1), (L2)들간의 이격거리
Figure 112016121894837-pat00021
:Tk일 때 레이저신호(L1k), (L2k)들 사이를 통과하는 차량의 통과시간
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또한 본 발명에서 상기 차량데이터 검출부는 상기 검출장비로부터 입력받은 각 레이저부의 레이저신호들을 분석하여 파형을 검출한 후 검출된 파형을 기 설정된 차종별 파형특성정보에 비교하여 차종을 검출하는 것이 바람직하다.
상기 과제와 해결수단을 갖는 본 발명에 따르면 차선의 동일 폭으로, 길이방향으로 이격되게 출사되는 레이저신호들을 한 쌍으로 할 때 복수쌍의 레이저신호들을 출사함으로써 차량데이터 검출에 활용될 데이터양이 증가함과 동시에 감지영역이 차선 폭방향으로 확장되어 검출의 정확도 및 신뢰도를 현저히 높일 수 있으며, 설치, 점검 및 유지보수가 간단하며, 비용을 절감시킬 수 있게 된다.
또한 본 발명에 의하면 검출된 차량데이터들 각각의 차량속도 및 제1 설정값(TH1)을 이용하여 차량데이터 검출 시 발생한 오차 및 오동작을 정확하게 검출하도록 구성됨으로써 검출의 정확도 및 신뢰도를 더욱 높임과 동시에 잘못된 데이터검출로 인한 민원을 현저히 절감시킬 수 있다.
또한 본 발명에 의하면 오차가 발생하였다고 판단될 때 이전 주행차량과의 비교를 통해 오차로 판단된 차량데이터들 중 오차가 발생하지 않은 차량데이터를 검출하여 이를 해당 주행차량의 차량데이터로 결정함으로써 차량데이터의 누락율을 획기적으로 절감시킬 수 있게 된다.
도 1은 국내등록특허 제10-0877175호(발명의 명칭 : 레이저를 이용한 고정식 주행 차량 관련 데이터 획득시스템)에 개시된 데이터 획득 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 데이터 획득 시스템에서 출사되는 레이저신호들을 나타내는 평면 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예인 차량데이터 검출 시스템을 나타내는 예시도이다.
도 4는 도 3의 차량데이터 검출 장비를 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 4의 차량데이터 검출 장비의 동작 과정을 설명하기 위한 평면 예시도이다.
도 6은 도 3의 컨트롤러를 나타내는 블록도이다.
도 7은 도 6의 제1 차량데이터 검출부를 나타내는 블록도이다.
도 8은 도 7의 제1 차량속도 산출모듈을 설명하기 위한 예시도이다.
도 9는 도 6의 오차모드 차량데이터 결정부를 나타내는 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예인 차량데이터 검출 시스템을 나타내는 예시도이다.
도 3의 차량데이터 검출 시스템(1)은 도로(S)로부터 기 설정된 높이(h)에 설치되어 도로(S)를 향하여 레이저신호(L1), (L2), (L3), (L4)들을 출사한 후 반사되는 신호를 수집하는 차량데이터 검출 장비(3)와, 차량 데이터 검출 장치(3)로부터 전송받은 신호들을 분석하여 차량데이터를 검출하는 컨트롤러(5)로 이루어진다.
이때 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 컨트롤러(5)가 차량데이터 검출 장비(3)에 유무선 근거리 통신망(미도시)으로 연결되어 차량데이터 검출 장비(3)로부터 전송받은 신호들을 분석하여 차량데이터를 검출하는 것으로 예를 들어 설명하였으나, 차량데이터 검출 장비(3)가 컨트롤러(5)의 연산처리 기능을 수행하는 것으로 구성되어도 무방하다.
또한 차량데이터 검출 장비(3)는 차선의 폭 방향으로 동일한 폭의 위치를 갖되 차량 주행방향으로 이격되는 레이저신호들을 송수신하는 레이저부들을 동일 레이저부라고 할 때, 복수개의 동일 레이저부들을 포함하고, 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 차량데이터 검출 장비(3)가 2개의 동일 레이저부들로 이루어지는 것으로 예를 들어 설명하였으나, 차량데이터 검출 장비(3)는 3개 이상의 레이저부들을 포함하는 것으로 구성될 수 있음은 당연하다.
삭제
도 4는 도 3의 차량데이터 검출 장비를 나타내는 사시도이다.
도 4의 차량데이터 검출 장비(3)는 도로 지면으로부터 기 설정된 높이(h)에 설치되며, 대응되는 차선을 향하여 4개의 레이저신호(L1), (L2), (L3), (L4)들을 출사한 후 반사되는 신호를 수집한다.
또한 차량데이터 검출 장비(3)는 하우징(31)과, 하우징(31)의 전면(311)에 상호 이격되게 형성되는 제1, 제2, 제3, 제4 레이저부(33-1), (33-2), (33-3), (33-4)들과, 하우징(31)의 전면(311)에 형성되는 레이저 포인터(35)들로 이루어진다. 이때 레이저 다이오드, 펄스 발생부, APD(avalanche photo diode), 필터, 증폭기 등과 같이 하우징(31) 내부에 설치되어 각 레이저부(33-1), (33-2), (33-3), (33-4)들을 구동시키기 위한 전기회로 및 소자의 구성은 레이저 속도검지기에 있어서 통상적으로 사용되는 기술이기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이때 차선의 폭 방향으로 동일한 폭의 위치를 갖되 차량 주행방향으로 이격되는 레이저신호들을 송수신하는 레이저부들을 동일 레이저부라고 명칭하기로 한다.
각 레이저부(33-1), (33-2), (33-3), (33-4)는 레이저신호(L1), (L2), (L3), (L4)들 각각을 출사하는 레이저 송신부(331)와, 레이저 송신부(331)를 통해 출사된 레이저신호의 반사 신호를 수신하는 레이저 수신부(333)로 이루어진다.
또한 제1 레이저부(33-1) 및 제2 레이저부(33-2)는 하우징(31)의 전면(311)에 형성되되 높이 방향으로 이격되게 형성되며, 제3 레이저부(33-3) 및 제4 레이저부(33-4) 또한 제1, 제2 레이저부(33-1), (33-2)들과 동일하게 하우징(33)의 전면(311)에 높이 방향으로 이격되게 형성된다.
또한 제1 레이저부(33-1) 및 제3 레이저부(33-3)는 하우징(31)의 전면(311)에 수평 방향으로 이격되게 형성되며, 제2 레이저부(33-2) 및 제4 레이저부(33-4) 또한 제1, 제3 레이저부(33-1), (33-3)들과 동일하게 하우징(31)의 전면(311)에 수평 방향으로 이격되게 형성된다.
또한 제1 레이저부(33-1) 및 제3 레이저부(33-3)의 사이와, 제2 레이저부(33-2) 및 제4 레이저부(33-4)의 사이에는 레이저 포인터(35)가 설치된다.
도 5는 도 4의 차량데이터 검출 장비의 동작 과정을 설명하기 위한 평면 예시도이다.
차량데이터 검출 장비(3)는 도 5에 도시된 바와 같이 동일 레이저부인 제1, 제2 레이저부(33-1), (33-2)에 의해 출사되는 레이저신호(L1), (L2)들이 지면에 접촉되는 위치(이하 포인트라고 함)(P1), (P2)들은 평면상으로 바라보았을 때 차선의 폭 방향으로 동일한 폭의 위치에 형성되되 차선의 길이 방향으로 소정 간격(D1)으로 이격되게 형성되며, 동일 레이저부인 제3, 제4 레이저부(33-3), (33-4)들에 의해 출사되는 레이저신호(L3), (L4)들의 포인트(P3), (P4)들 또한 'P1', 'P2'와 마찬가지로 차선의 폭 방향으로 동일한 폭의 위치에 형성되되 차선의 길이 방향으로 소정 간격(D1)으로 이격되게 형성된다.
또한 레이저신호(L1), (L3)의 포인트(P1), (P3)들은 평면상으로 바라보았을 때 차선의 길이 방향으로 동일한 위치에 형성되되 차선의 폭 방향으로 소정 간격(D2)으로 이격되게 형성되며, 레이저신호(L2), (L4)의 포인트(P2), (P4)들 또한 레이저신호(L1), (L3)와 동일하게 차선의 길이 방향으로 동일한 위치에 형성되되 차선의 폭 방향으로 소정 간격(D2)으로 이격되게 형성된다. 이때 레이저신호(L2), (L4)의 포인트(P2), (P4)들 각각은 레이저신호(L1), (L3)의 포인트(P1), (P3)들 각각으로부터 차량 주행방향으로 이격되게 형성된다.
즉 레이저신호(L1), (L3)들 각각은 감지영역을 진입하는 차량을, 레이저신호(L2), (L4)들 각각은 감지영역을 진출하는 차량을 감지하며, 차량데이터 검출 장비(3)는 동일 폭의 위치에 형성되는 레이저신호(L1), (L2)들 및 레이저신호(L3), (L4)들을 활용하여 두 개의 차량데이터를 검출할 수 있게 된다.
이와 같이 구성되는 차량데이터 검출 장비(3)의 감지영역으로 차량(C)이 진입하면 레이저신호(L1), (L3)는 차량(C)에 반사되어 차량데이터 검출 장비(3)는 차량의 진입을 감지하게 되고, 이러한 상태에서 차량(C)의 주행이 지속되면 레이저신호(L2), (L4)가 차량(C)에 반사된다.
도 6은 도 3의 컨트롤러를 나타내는 블록도이다.
도 6의 컨트롤러(5)는 유무선 근거리 통신망을 통해 차량데이터 검출 장비(3)로부터 송수신된 레이저신호(L1), (L2), (L3), (L4)들을 입력받으면, 입력된 레이저신호(L1), (L2), (L3), (L4)들을 분석하여 차량데이터를 검출한다.
또한 컨트롤러(5)는 데이터들이 저장되는 데이터베이스부(52)와, 차량데이터 검출 장비(3)와의 데이터 통신을 지원하는 통신 인터페이스부(53)와, 통신 인터페이스부(53)를 통해 차량데이터 검출 장비(3)로부터 입력된 레이저신호(L1), (L2)들을 분석하여 제1 차량데이터를 검출하는 제1 차량데이터 검출부(54)와, 통신 인터페이스부(53)를 통해 차량데이터 검출 장비(3)로부터 입력된 레이저신호(L3), (L4)들을 분석하여 제2 차량데이터를 검출하는 제2 차량데이터 검출부(55)와, 제1 차량데이터 및 제2 차량데이터의 오차를 기 설정된 제1 설정값(TH1:Threshold1)에 비교하여 오차발생여부를 판단하는 오차판단부(56)와, 오차판단부(56)에 의해 오차가 발생하지 않았다고 판단될 때 구동되어 제1 차량데이터 및 제2 차량데이터를 활용하여 주행차량(C)의 차량데이터를 최종적으로 결정하는 일반모드 차량데이터 결정부(57)와, 오차판단부(56)에 의해 오차가 발생하였다고 판단될 때 이전 차량의 차량데이터(특히 속도)와 비교하여 오차가 기 설정된 제2 설정값(TH2:Threshold2) 미만인 차량데이터를 주행 차량(C)의 최종차량데이터로 결정하는 오차모드 차량데이터 결정부(58)와, 이들 제어대상(52), (53), (54), (55), (56), (57), (58)들을 제어 및 관리하는 제어부(51)로 이루어진다.
제어부(51)는 컨트롤러(5)의 O.S(Operating System)이며, 제어대상(52), (53), (54), (55), (56), (57), (58)들을 관리 및 제어한다.
또한 제어부(51)는 주기적으로 통신 인터페이스부(53)를 크롤링(crawling) 하여 차량데이터 검출 장비(3)로부터 데이터들을 전송받으면 이를 대응되는 구성부로 입력한다.
또한 제어부(51)는 통신 인터페이스부(53)를 통해 차량데이터 검출 장비(3)로부터 레이저신호(L1), (L2)들을 전송받으면 이를 제1 차량데이터 검출부(54)로 입력하며, 차량데이터 검출 장비(3)로부터 레이저신호(L3), (L4)들을 전송받으면 이를 제2 차량데이터 검출부(55)로 입력한다.
또한 제어부(51)는 제1 차량데이터 검출부(54) 및 제2 차량데이터 검출부(55)에 의해 제1 차량데이터 및 제2 차량데이터가 검출되면 이를 오차판단부(56)로 입력한다.
또한 제어부(51)는 오차판단부(56)에 의해 오차가 발생하지 않았다고 판단되면 제1, 제2 차량데이터를 일반모드 차량데이터 결정부(57)로 입력하며, 오차판단부(56)에 의해 오차가 발생하였다고 판단되면 제1, 제2 차량데이터를 오차모드 차량데이터 결정부(58)로 입력한다.
데이터베이스부(52)에는 소형차, 중형차, 대형트럭 등과 같은 차종들 각각을 나타내는 차종별 파형특성정보들이 기 설정되어 저장된다.
또한 데이터베이스부(52)에는 기 설정된 속도검출 알고리즘이 저장된다.
또한 데이터베이스부(52)에는 일반모드 차량데이터 결정부(57) 및 오차모드 차량데이터 결정부(58)에 의해 검출된 차량데이터들과, 차량데이터 검출 장비(3)로부터 전송받은 레이저신호들 정보가 저장된다.
도 7은 도 6의 제1 차량데이터 검출부를 나타내는 블록도이고, 도 8은 도 7의 제1 차량속도 산출모듈을 설명하기 위한 예시도이다.
제1 차량데이터 검출부(54)는 제어부(51)의 제어에 따라 통신 인터페이스부(53)를 통해 차량데이터 검출 장비(3)로부터 전송받은 레이저신호(L1), (L2)들을 분석하여 차량데이터를 검출한다. 이때 제1 차량데이터는 차선의 동일 폭으로, 길이 방향으로 이격되게 출사되는 레이저신호(L1), (L2)들에 의한 주행차량의 차량데이터로, 제2 차량데이터는 레이저신호(L3), (L4)들에 의한 주행차량의 차량데이터로 정의된다.
또한 제1 차량데이터 검출부(54)는 도 7에 도시된 바와 같이 레이저신호(L1), (L2)들의 파형을 검출하는 파형검출모듈(541)과, 파형검출모듈(541)에 의해 검출된 파형을 활용하여 레이저신호(L1), (L2)에 대한 차량속도인 제1 차량속도를 산출하는 제1 차량속도 산출모듈(543)과, 파형검출모듈(541)에 의해 검출된 파형을 기 설정된 차종별 파형특성정보에 비교하여 주행차량의 차종인 제1 차종을 검출하는 제1 차종검출모듈(543)로 이루어진다. 이때 제1 차량데이터는 제1 차량속도 산출모듈(543)에 의해 산출된 제1 차량속도와, 제1 차종검출모듈(545)에 의해 검출된 제1 차종정보를 포함한다.
이때 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 제1 차량속도 산출모듈(543)에 의해 산출되는 차량속도가 도 8의 수학식 1, 2에 의하여 산출되는 것으로 예를 들어 설명하였으나, 제1 차량속도 산출모듈(543)에 적용되는 속도산출 알고리즘은 이에 한정되지 않으며, 공지된 다양한 기술 및 방법이 적용될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이 레이저신호(L1)은 지면에 수직방향과 'θ1'의 각도로, 레이저신호(L2)는 'θ2'(θ2<θ1)의 각도로 차선을 향하여 출사된다.
이러한 상태에서 차량(C)이 진입하면 레이저신호(L1)는 포인트(P1) 보다 차량 주행방향으로 소정 이격된 거리에서 차량의 전면에 반사되며, 이후 차량이 완전히 통과될 때까지 반사된다. 이때 차량에 레이저신호가 최초 반사되는 시점을 'T1'로, 최종 반사되는 시점을 'Tn'이라고 하기로 한다.
즉 레이저신호(L1)는 'T1'일 때 레이저신호(L11)에서 'Tn'일 때 레이저신호(L1n)를 차감하면 레이저신호(L1)와 동일한 경사각(θ1)을 갖는 '
Figure 112015050130458-pat00001
'벡터를 갖게 되며, 레이저신호(L2)은 'T1'일 때 레이저신호(L21) 및 'Tn'일 때 레이저신호(L2n)를 차감하면 레이저신호(L2)와 동일한 경사각(θ2)을 갖는 '
Figure 112015050130458-pat00002
'벡터를 갖게 된다.
일반적으로 차량속도는 '거리 / 경과시간(△t)'이나, 본 발명의 차량데이터 검출 장비(3)에서 출사되는 레이저신호(L1), (L2)들은 'θ1', 'θ2'의 각도로 경사지게 출사되기 때문에 움직임벡터(
Figure 112016107187735-pat00003
), (
Figure 112016107187735-pat00004
)들의 이격거리(Wb)는 상향할수록 줄어들게 된다.
즉 차량에 반사되는 시점 이후 동일한 경과시간(Tn)에, 레이저신호(L1), (L2)들이 차량(C)에 반사되는 지점들 간의 이격거리(Wbn)는 제2 코사인 법칙에 의하여 다음의 수학식 1로 정의된다.
[수학식 1]
Figure 112015050130458-pat00005
이때 Wbn은 차량에 반사되는 시점 이후 동일한 경과시간(Tn)에, 레이저신호(L1), (L2)들이 차량(C)에 반사되는 지점들 간의 이격거리이고, △θ는 θ1에서 θ2를 차감한 각도이다.
이러한 원리를 이용하여 본 발명의 제1 차량속도 산출모듈(543)은 다음의 수학식 2를 이용하여 제1 차량속도를 산출한다.
[수학식 2]
Figure 112015050130458-pat00006
이때 n은 상수이고,
Figure 112015050130458-pat00007
는 수학식1에 의해 산출되는 레이저신호(L1), (L2)들 간의 이격거리이고, '
Figure 112015050130458-pat00008
'는 Tk일 때 레이저신호(L1k), (L2k)들 사이를 통과하는 차량의 통과시간으로 정의된다.
즉 제1 차량속도 산출모듈(543)은 수학식 2로 이루어지는 속도산출 알고리즘을 이용하여 레이저신호(L1), (L2)에 대한 주행차량의 속도인 제1 차량속도를 산출한다. 이때 전술하였던 바와 같이 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 제1 차량속도 산출모듈(543)이 도 8의 수학식 1, 2에 의하여 차량속도를 산출하는 것으로 예를 들어 설명하였으나, 제1 차량속도 산출모듈(543)에 적용되는 속도산출 알고리즘은 이에 한정되지 않으며, 공지된 다양한 기술 및 방법이 적용될 수 있다.
제1 차종검출모듈(545)은 레이저신호(L1), (L2)에 대한 파형정보를 기 설정된 차종별 파형특성정보들 각각에 비교하여 주행차량의 차종인 제1 차종을 검출한다.
이와 같이 제1 차량데이터 검출부(54)는 제1 차량속도 산출모듈(543)에 의해 산출된 제1 차량속도와, 제1 차종검출모듈(545)에 의해 검출된 제1 차종정보를 포함하는 차량데이터를 검출하며, 검출된 차량데이터를 제어부(51)의 제어에 따라 오차판단부(56)로 입력한다.
제2 차량데이터 검출부(55)는 제1 차량데이터 검출부(54)와 동일한 구성으로 이루어지되 제3, 제4 레이저신호(L3), (L4)들을 활용하여 제2 차량데이터를 검출한다.
오차판단부(56)는 입력된 제1 차량데이터의 제1 차량속도(V1) 및 제2 차량데이터의 제2 차량속도(V2)의 차이 절대값(△V)을 기 설정된 제1 설정값(TH1:Threshold)에 비교한다. 이때 제1 설정값(TH1)은 오차가 발생하지 않았다고 판단할 수 있는 최대 속도차이값으로 정의된다.
또한 오차판단부(56)는 제1, 제2 차량속도의 차이 절대값(△V)이 제1 설정값(TH1) 이상이면, 제1, 제2 차량데이터 검출 시 오차가 발생하였다고 판단하며, 제어부(51)의 제어에 따라 제1, 제2 차량데이터들을 오차모드 차량데이터 결정부(58)로 입력한다.
또한 오차판단부(56)는 제1, 제2 차량속도의 차이 절대값(△V)이 제1 설정값(TH1) 미만이면, 제1, 제2 차량데이터가 정상적으로 검출되었다고 판단하며, 제어부(51)의 제어에 따라 제1, 제2 차량데이터들을 일반모드 차량데이터 결정부(57)로 입력한다.
예를 들어 제1 설정값(TH1)이 '5km/h'로 설정된 차량데이터 검출 장비(3)의 감지영역으로 차량 'A'가 진입할 때 제1 차량데이터의 제1 차량속도는 '82km/h'로, 제2 차량속도는 '70km/h'로 검출될 때 오차판단부(56)는 제1, 제2 차량속도의 차이 절대값(12 km/h = 82km/h - 70km/h)이 제1 설정값(5km/h) 보다 크기 때문에 차량속도 검출 시 오차가 발생하였다고 판단한다.
일반모드 차량데이터 결정부(57)는 오차판단부(56)에 의해 차량데이터 검출에 오차가 발생하지 않았다고 판단될 때 구동되며, 입력된 제1, 제2 차량데이터의 제1, 제2 차량속도(V1), (V2)의 평균값을 산출하며, 산출된 평균값을 주행차량의 차량속도로 최종적으로 결정한다.
도 9는 도 6의 오차모드 차량데이터 결정부를 나타내는 블록도이다.
도 9의 오차모드 차량데이터 결정부(58)는 오차판단부(56)에 차량데이터 검출 시 오차가 발생하였다고 판단될 때 구동되며, 기 설정된 제1 설정값(TH1) 이상으로 차이가 나는 제1 차량속도 및 제2 차량속도 중 어느 하나를 주행차량의 속도로 결정한다.
또한 오차모드 차량데이터 결정부(58)는 데이터베이스부(52)에 저장된 차량데이터들을 탐색하여 동일 차선에 대한 이전 주행차량의 속도데이터(V')를 독출하는 데이터 독출모듈(581)과, 제1, 제2 차량속도(V1), (V2)들 및 데이터 독출모듈(581)에 의해 독출된 속도데이터(V')와의 차이 절대값들을 산출하는 차이 절대값 산출모듈(583)과, 차이 절대값 산출모듈(583)에 의해 산출된 차이 절대값을 기 설정된 제2 설정값(TH2) 에 비교하여 차이 절대값이 제2 설정값(TH2) 미만인지를 비교하는 비교모듈(585)과, 비교모듈(585)에 의해 차이 절대값이 제2 설정값(TH2) 미만인 차량속도를 주행차량의 차량속도로 최종 결정하는 차량속도 결정모듈(587)로 이루어진다. 이때 제2 설정값(TH2)은 오차가 발생하지 않았다고 판단할 수 있는 이전 차량과의 최대 속도 차이값으로 정의된다.
이와 같이 본 발명에서는 레이저신호를 활용하여 차량데이터를 검출함과 동시에 레이저신호의 감지영역, 특히 폭 방향으로 감지영역을 확장시킴으로써 검출의 정확도 및 신뢰도를 현저히 높일 수 있다.
또한 본 발명에서는 레이저신호(L1), (L2)들 및 레이저신호(L3), (L4)들에 의해 검출된 차량데이터들을 비교하여 차량데이터 검출 시 오차가 발생하였는지를 판단하며, 오차가 발생하였다고 판단될 때 동일 차선을 주행한 이전 차량의 속도를 기준으로 차량데이터들 중 오차가 발생하지 않은 차량데이터를 검출함으로써 감지율 및 검출정확도를 더욱 개선할 수 있게 된다.
1:차량데이터 검출 시스템 3:차량데이터 검출 장비
5:컨트롤러 31:하우징 33:레이저부
35:레이저 포인터 51:제어부 52:데이터베이스부
53:통신 인터페이스부 54:제1 차량데이터 검출부
55:제2 차량데이터 검출부 56:오차판단부
57:일반모드 차량데이터 결정부 58:오차모드 차량데이터 결정부

Claims (5)

  1. 차선을 주행하는 통과차량(C)의 속도를 포함하는 차량데이터를 검출하기 위한 차량데이터 검출 시스템에 있어서:
    레이저신호를 출사한 후 반사신호를 수신하는 레이저부들을 포함하되, 차선의 폭 방향으로 동일한 폭의 위치를 갖되 차량 주행방향으로 이격되는 레이저신호들을 송수신하는 레이저부들을 동일 레이저부라고 할 때, 복수개의 동일 레이저부들을 포함하는 검출장비;
    상기 검출장비로부터 입력받은 레이저신호들 중 각 동일 레이저부의 레이저신호들을 분석하여 상기 동일 레이저부들 각각에 대한 차량속도들을 검출하는 차량데이터 검출부와, 상기 차량데이터 검출부에 의해 검출된 차량속도들의 평균값을 산출하여 산출된 평균값을 상기 통과차량의 차량속도로 결정하는 일반모드 차량데이터 결정부로 구성되는 컨트롤러를 포함하고,
    상기 컨트롤러는 일반모드 차량데이터 결정부에 의해 결정된 차량데이터들을 저장하는 데이터베이스부와, 오차판단부와, 상기 오차판단부에 의해 오차가 발생하였다고 판단될 때 구동되는 오차모드 차량데이터 결정부를 더 포함하고,
    상기 오차판단부는
    상기 차량데이터 검출부에 의해 검출된 차량속도들의 차이 절대값을 산출한 후 산출된 차이 절대값을, 오차가 발생하지 않았다고 판단할 수 있는 최대 속도차이값인 기 설정된 제1 설정값(TH1:Threshold1)에 비교하며, 상기 차이 절대값이 상기 제1 설정값(TH1) 이하일 때 오차가 발생하지 않았다고 판단하여 차량데이터들을 상기 일반모드 차량데이터 결정부로 입력하여 상기 일반모드 차량데이터 결정부를 구동시키며, 상기 차이 절대값이 상기 제1 설정값(TH1)을 초과할 때 오차가 발생하였다고 판단하여 차량데이터들을 상기 오차모드 차량데이터 결정부로 입력하고,
    상기 오차모드 차량데이터 결정부는 상기 오차판단부에 의해 오차로 판단된 차량데이터들이 입력되면, 상기 데이터베이스부에 저장된 차량데이터들을 탐색하여 상기 오차로 판단된 차량데이터들과 동일한 차선에 대한 이전 주행차량의 차량속도를 독출하는 데이터 독출모듈과, 상기 오차로 판단된 차량데이터들의 각 차량속도 및 상기 데이터 독출모듈에 의해 독출된 차량속도의 차이 절대값들을 산출하는 차이 절대값 산출모듈과, 차이 절대값 산출모듈(583)에 의해 산출된 차이 절대값을, 오차가 발생하지 않았다고 판단할 수 있는 이전 차량과의 최대 속도 차이값으로 정의되는 기 설정된 제2 설정값(TH2) 에 비교하여 차이 절대값이 상기 제2 설정값(TH2) 미만인지를 비교하는 비교모듈과, 상기 비교모듈에 의해 차이 절대값이 제2 설정값(TH2) 미만인 차량속도를 상기 통과차량(C)의 차량속도로 최종 결정하는 차량속도 결정모듈을 더 포함하고,
    상기 컨트롤러의 상기 차량데이터 검출부는
    상기 동일 레이저부의 레이저신호들 중 차량 주행방향으로 후방으로 출사되는 레이저신호(L1)가 차선의 수직방향과 'θ1'으로 경사지게 출사되며, 차량 주행방향으로 전방으로 출사되는 레이저신호(L2)가 차선의 수직방향과 'θ2'(θ2<θ1)으로 출사될 때, 다음의 수학식 1에 의하여 동일한 경과시간(Tn)에, 상기 동일 레이저부의 레이저신호들이 통과차량에 반사되는 지점들 간의 이격거리를 산출하며, 다음의 수학식 2에 의하여 상기 동일 레이저부에 대한 차량속도를 산출하는 것을 특징으로 하는 차량데이터 검출 시스템.
    [수학식 1]
    Figure 112016121894837-pat00022

    Wbn :차량에 반사되는 시점 이후 동일한 경과시간(Tn)에 레이저신호(L1), (L2)들이 차량(C)에 반사되는 지점들간의 이격거리
    △θ:θ1에서 θ2를 차감한 각도
    [수학식 2]
    Figure 112016121894837-pat00023

    n:상수
    Figure 112016121894837-pat00024
    :수학식 1에 의해 산출되는 레이저신호(L1), (L2)들간의 이격거리
    Figure 112016121894837-pat00025
    :Tk일 때 레이저신호(L1k), (L2k)들 사이를 통과하는 차량의 통과시간
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 제1항에 있어서, 상기 차량데이터 검출부는 상기 검출장비로부터 입력받은 각 레이저부의 레이저신호들을 분석하여 파형을 검출한 후 검출된 파형을 기 설정된 차종별 파형특성정보에 비교하여 차종을 검출하는 것을 특징으로 하는 차량데이터 검출 시스템.
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KR102242367B1 (ko) * 2020-12-29 2021-04-20 한국건설기술연구원 지점속도 및 구간속도 동시 측정 시스템 및 방법

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