KR101705888B1 - 차량감지장치 및 단거리 전용 통신을 이용한 차량 과속 및 졸음 운전 경고 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

차량 과속 및 졸음 운전 경고 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 차량감지장치 및 단거리 전용 통신을 이용한 차량 과속 및 졸음 운전 경고 시스템 및 방법을 공개한다. 본 발명은 기설정된 감지 구간에서 차로의 차선과 평행하게 일렬로 서로 기설정된 거리로 이격 배치되는 복수개의 루프 검지기를 각각 포함하는 적어도 하나의 루프 검지기 그룹을 구비하고, 복수개의 루프 검지기 각각이 차량을 감지하여 전송하는 검지 신호의 패턴을 분석하여 차량의 과속 또는 졸음 운전 상태를 판별하는 차량감지시스템, 도로변에 배치되어 인접한 차량감지시스템으로부터 경고 신호를 인가받고, 단거리 전용통신(DSRC)으로 경고 신호를 전달하는 노변 기지국 및 차량 내에 배치되어 노변 기지국으로부터 경고 신호가 인가되면 운전자에게 경고를 출력하는 차량 탑재 장치를 포함한다.

Description

차량감지장치 및 단거리 전용 통신을 이용한 차량 과속 및 졸음 운전 경고 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR ALERTING OVERSPEED AND DROWSY DRIVING OF VEHICLES USING VDS AND DSRC}

본 발명은 차량 과속 및 졸음 운전 경고 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 차량감지장치 및 단거리 전용 통신을 이용한 차량 과속 및 졸음 운전 경고 시스템 및 방법에 관한 것이다.

최근 음주 운전, 졸음 운전, 운전 중 휴대폰 사용 등에 의한 교통사고가 급증하면서, 이들 사고를 예방하기 위한 다양한 방법이 모색되고 있다. 교통 사고 중 특히 졸음 운전에 의한 교통사고는 사고 발생율이 가장 높은 사고 유형일 뿐만 아니라, 사고발생 시점에 운전자가 사고 발생을 인지하지 못한 상황이 대부분으로, 대형 사고의 발생 확률이 더욱 높다.

이러한 졸음 운전을 방지하기 위한 다양한 기술이 제안되고 있으며, 제안된 기술 중 상당수는 운전자의 생체 상태를 직접적으로 감지하고, 그 감지 결과에 따라 운전자에게 경고를 해주는 기술이다. 그러나 운전자의 생체 상태를 감지하는 방식은 차량 내부 또는 외부에 고가의 고정밀 기기가 구비되어야 하거나, 운전자의 신체에 직간접적인 접촉을 요구하여 운전자의 운전 편의성을 떨어뜨리는 문제가 잇다.

한편 현재 전국의 도로에는 지능형 교통 시스템(Intelligent Transportation Systems : ITS)가 빠르게 적용되고 있어, 많은 운전자들이 각 도로 상의 차량 정치 및 지체 상황 등을 실시간으로 확인하며 차량을 운행하고 있다. ITS는 차량감지시스템(Vehicle Detection System : VDS)를 통해서 도로 상의 차량에 대한 정보를 획득하고 있으며, 획득된 정보를 단거리 전용통신(Dedicated Short Range Communication : DSRC)을 이용하여 차량 탑재 장치(On Board Unit : OBU)로 전송함으로써, 운전자가 도로 상황을 인지할 수 있도록 한다.

그러나 지능형 교통 시스템이 도로에 적용에도 불구하고, 과속운전과 졸음운전으로 인한 교통 사고는 여전히 고속도로에서 빈번하게 발생하여, 교통사고 중 사고발생률이 가장 높은 사고유형에 속한다. 이는 현재까지 졸음 운전 방지를 위해 지능형 교통 시스템을 효율적으로 활용할 수 있는 방안이 마련되어 있지 않기 때문이다.

한국 등록 특허 제호 (2015.08.18 등록)

본 발명의 목적은 지능형 교통 시스템의 차량감지장치 및 단거리 전용 통신을 이용한 차량 과속 및 졸음 운전 경고 시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 목적을 달성하기 위한 차량 과속 및 졸음 운전 경고 방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 차량 과속 및 졸음 운전 경고 시스템은 기설정된 감지 구간에서 차로의 차선과 평행하게 일렬로 서로 기설정된 거리로 이격 배치되는 복수개의 루프 검지기를 각각 포함하는 적어도 하나의 루프 검지기 그룹을 구비하고, 상기 복수개의 루프 검지기 각각이 차량을 감지하여 전송하는 검지 신호의 패턴을 분석하여 차량의 과속 또는 졸음 운전 상태를 판별하는 차량감지시스템; 도로변에 배치되어 인접한 상기 차량감지시스템으로부터 상기 경고 신호를 인가받고, 단거리 전용통신(DSRC)으로 상기 경고 신호를 전달하는 노변 기지국; 및 상기 차량 내에 배치되어 상기 노변 기지국으로부터 상기 경고 신호가 인가되면 운전자에게 경고를 출력하는 차량 탑재 장치; 를 포함한다.

상기 차량감지시스템은 상기 적어도 하나의 루프 검지기 그룹의 상기 복수개의 루프 검지기 배치 패턴에 대응하여 사전에 시뮬레이션을 통해 획득된 졸음 운전 판별 기준 데이터가 저장되고, 상기 검지 신호의 패턴과 상기 졸음 운전 판별 기준 데이터를 비교하여 상기 차량의 졸음 운전 상태를 판별하고, 졸음 운전 상태인 것으로 판별되면 상기 노변 기지국으로 상기 경고 신호로서 졸음 경고 신호를 전송하는 검지 판별부; 를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 검지 판별부는 상기 적어도 하나의 루프 검지기 그룹의 상기 복수개의 루프 검지기 배치 위치와 상기 복수개의 루프 감지 신호 각각에서 상기 검지 신호가 전송되는 시간을 분석하여 상기 차량의 과속 여부를 판별하여, 상기 노변 기지국으로 상기 경고 신호로서 과속 경고 신호를 전송하는 것을 특징으로 한다.

상기 검지 판별부는 상기 차량을 식별하기 위한 차량 정보 획득 수단을 더 구비하여, 과속 또는 졸음 운전 상태인 상기 차량의 차량 정보를 획득하고, 상기 차량 정보를 상기 경고 신호와 함께 상기 노변 기지국으로 전송하는 것을 특징으로 한다.

상기 노변 기지국은 상기 차량을 식별하기 위한 차량 정보 획득 수단을 더 구비하여, 기설정된 감지 구간을 통과하는 상기 차량 정보를 획득하거나, 상기 차량 탑재 장치와 통신을 수행하여 상기 차량 정보를 획득하고, 획득된 상기 차량 정보가 상기 검지 판별부에서 전송된 상기 차량 정보와 매칭되면, 상기 차량 탑재 장치로 상기 경고 신호를 전송하는 것을 특징으로 한다.

상기 차량 탑재 장치는 상기 노변 기지국에서 인가된 상기 경고 신호가 상기 졸음 경고 신호인지 상기 과속 경고 신호인지 구분하여, 서로 다른 경고를 출력하는 것을 특징으로 한다.

상기 차량 탑재 장치는 차량용 하이패스 단말기인 것을 특징으로 한다.

상기 루프 검지기 그룹은 하나의 상기 루프 검지기 그룹의 상기 복수개의 루프 검지기가 상기 차로 중심에 일렬로 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 적어도 하나의 루프 검지기 그룹은 복수개의 상기 루프 검지기 그룹이 상기 차로 중심을 기준으로 상기 양측의 상기 차선 또는 상기 차선 사이에 서로 균일한 간격으로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 차량 과속 및 졸음 운전 경고 방법은 차량감지시스템, 노변 기지국 및 차량 탑재 장치를 구비하는 차량 과속 및 졸음 운전 경고 시스템을 이용한 차량 과속 및 졸음 운전 경고 방법에 있어서,

상기 차량감지시스템의 적어도 하나의 루프 검지기 그룹 각각에 포함되어 각각 기설정된 감지 구간에서 차로의 차선과 평행하게 일렬로 서로 기설정된 거리로 이격 배치되는 복수개의 루프 검지기가 차량을 감지하여 상기 차량감지시스템의 검지 판별부로 전송하는 단계; 상기 검지 판별부가 상기 복수개의 루프 검지기에서 인가되는 상기 검지 신호의 패턴을 분석하는 단계; 상기 검지 판별부가 상기 적어도 하나의 루프 검지기 그룹의 상기 복수개의 루프 검지기 배치 패턴에 대응하여 사전 시뮬레이션을 통해 획득되어 저장된 졸음 운전 판별 기준 데이터와 상기 분석된 상기 검지 신호의 패턴을 비교하여 상기 차량의 졸음 운전 상태를 판별하는 단계; 상기 검지 판별부가 상기 차량이 상기 졸음 운전 상태인 것으로 판별되면 상기 경고 신호를 상기 노변 기지국으로 전송하는 단계; 상기 노변 기지국이 단거리 전용통신(DSRC)을 이용하여 상기 경고 신호를 상기 차량 탑재 장치로 전달하는 단계; 및 상기 차량 탑재 장치가 상기 경고 신호에 대응하는 경고를 상기 차량의 운전자에게 출력하는 단계; 를 포함한다.

상기 노변 기지국으로 전송하는 단계는 상기 검지 판별부가 상기 차량을 식별하기 위한 차량 정보 획득 수단을 더 구비하고, 과속 또는 졸음 운전 상태인 상기 차량의 차량 정보를 획득하고, 상기 차량 정보를 상기 경고 신호와 함께 상기 노변 기지국으로 전송하는 것을 특징으로 한다.

상기 차량 탑재 장치로 전달하는 단계는 상기 노변 기지국이 상기 차량을 식별하기 위한 차량 정보 획득 수단을 더 구비하거나, 상기 차량 탑재 장치와 통신을 수행하여 상기 차량 정보를 획득하는 단계; 획득된 상기 차량 정보가 상기 검지 판별부에서 전송된 상기 차량 정보와 매칭되는지 판별하는 단계; 및 상기 차량 정보가 매칭되면, 상기 차량 탑재 장치로 상기 경고 신호를 전송하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 차량 과속 및 졸음 운전 경고 방법은 상기 검지 판별부가 상기 적어도 하나의 루프 검지기 그룹의 상기 복수개의 루프 검지기 배치 위치와 상기 복수개의 루프 감지 신호 각각에서 상기 검지 신호가 전송되는 시간을 분석하여, 상기 차량의 과속 여부를 판별하는 단계; 및 상기 차량이 과속 상태인 것으로 판별되면, 상기 노변 기지국으로 상기 경고 신호를 전송하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명의 차량 과속 및 졸음 운전 경고 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 차량감지장치 및 단거리 전용 통신을 이용한 차량 과속 및 졸음 운전 경고 시스템 및 방법은 도로상에 기설정된 구간에 연속하여 배치되는 루프 검지기를 포함하는 차량감지시스템을 이용하여 차량의 운행 상태를 분석함으로써, 운전자의 졸음 운전 및 과속 운전을 판별하고, 단거리 전용통신을 이용하여 차량 탑재 장치로 경고를 전송함으로써, 차량 탑재 장치가 운전자에게 경고를 출력하도록 함으로써 운전자의 경각심을 일깨워 과속 및 졸음 운전으로 인한 사고를 방지한다.

도1 은 본 발명의 일실시예에 따른 차량 과속 및 졸음 운전 경고 시스템을 나타낸다.
도2 는 도1 의 루프 검지기 배치 패턴의 일예를 나타낸다.
도3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 과속 및 졸음 운전 경고 방법을 나타낸다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도1 은 본 발명의 일실시예에 따른 차량 과속 및 졸음 운전 경고 시스템을 나타내고, 도2 는 도1 의 루프 검지기 배치 패턴의 일예를 나타낸다.

도1 을 참조하면, 본 발명의 차량 과속 및 졸음 운전 경고 시스템은 차량감지시스템(Vehicle Detection System : 이하 VDS)(VDS)와 단거리 전용통신(Dedicated Short Range Communication : 이하 DSRC)(DSRC)가 포함된 지능형 교통 시스템(Intelligent Transportation Systems : 이하 ITS)을 이용한다.

ITS는 정보화 사회에 알맞는 신속, 안전, 쾌적한 차세대 교통체계를 구현하기 위하여 도로, 차량, 신호시스템 등 기존 교통체계의 구성 요소에 전자, 제어, 통신 등 첨단기술을 접속시켜 구성요소들이 상호 유기적으로 작용토록 하는 차세대 교통체계 및 시스템으로, 우리나라뿐만 아니라 세계 각국이 도로에 ITS의 적용하기 시작하였다.

ITS는 ATMS(Advanced Traffic Management System), ATIS(Advanced Traveler Information System), APTS(Advanced Public Transportation System), CVO(Commercial Vehicle Operation), AVHS(Advanced Vehicle and Highway System)와 같은 서비스를 제공할 수 있도록 구분된다.

ATMS는 도로상에 차량 특성, 속도 등의 교통 정보를 감지할 수 있는 시스템을 설치하여 교통 상황을 실시간으로 분석하고, 이를 토대로 도로 교통의 관리와 최적 신호 체계의 구현을 꾀하는 동시에 여행시간 측정과 교통사고 파악 및 과적 단속 등의 업무 자동화를 구현하기 위한 서비스로서, 일예로 요금 자동 징수 시스템과 자동단속시스템이 ATMS에 포함된다. 그리고 ATIS는 교통 여건, 도로 상황, 출발지에서 목적지까지의 최단 경로, 소요 시간, 주차장 상황 등 각종 교통 정보를 FM 라디오방송이나 차량 내 단말기 등을 통해 운전자에게 신속, 정확하게 제공함으로써 안전하고 원활한 최적 교통을 지원하는 서비스로서, 운전자 정보 시스템, 최적 경로 안내 시스템, 여행 서비스 정보 시스템 등이 포함된다. APTS는 대중교통 운영체계의 정보화를 바탕으로 시민들에게는 대중 교통 수단의 운행 스케줄, 차량 위치 등의 정보를 제공하여 이용자 편익을 극대화하고, 대중교통 운송 회사 및 행정 부서에는 차량관리, 배차 및 모니터링 등을 위한 정보를 제공함으로써 업무의 효율성을 극대화하는 서비스로, 일예로 대중 교통 정보 시스템, 대중 교통 관리 시스템 등이 있다. CVO는 컴퓨터를 통해 각 차량의 위치, 운행상태, 차내 상황 등을 관제실에서 파악하고 실시간으로 최적운행을 지시함으로써 물류 비용을 절감하고, 통행료 자동 징수, 위험물 적재 차량 관리 등을 통행 물류의 합리화와 안전성 제고를 도모하는 서비스이며, 예로 전자 통관 시스템, 화물차량 관리 시스템 등이 있다. AVHS는 차량에 교통상황, 장애물 인식 등의 고성능 센서와 자동제어장치를 부착하여 운전을 자동화하며, 도로상에 지능형 통신시설을 설치하여 일정간격 주행으로 교통사고를 예방하고 도로 소통의 능력을 증대시키기 위한 서비스이다.

한편 ITS는 상기한 서비스를 제공하기 위해 일반적으로 VDS와 DSRC를 구비한다.

이중 VDS는 도로 일정지점에서 차량의 존재나 교통량, 속도, 점유율, 차량길이 등의 교통상황에 대한 자료를 수집하기 위해 설치되는 장치로서, 루프 검지기, 영상 검지기, AVI, CCTV, 초단파 검지기 및 적외선 검지기와 같은 다양한 종류의 검지기 중 적어도 하나의 검지기를 구비하여 도로상의 차량을 검지하도록 구성된다.

그리고 본 발명에서 VDS(VDS)는 다양한 검지기 중 루프 검지기(LPD)를 구비한다. 도1 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 차량 과속 및 졸음 운전 경고 시스템에서 VDS(VDS)는 복수개의 루프 검지기(LPD)와 검지 판별부(DD)를 구비한다. 루프 검지기(LPD)는 루프코일이 도로에 매설되어 차량이 통과할 때 인덕턴스의 변화를 이용하여 교통파라미터를 측정하는 매립형 검지기로서, 일반적으로 차량의 교통량과 속도, 도로 상의 차량 대기행렬 길이에 대한 정보 등을 수집하기 위해 사용된다. 루프 검지기(LPD)는 매립형 검지기로 차량과 직접 접촉을 통해 검지하므로 타 검지기에 비해 검지 정확도와 신뢰도가 높고, 매립형 검지기 중에서는 설치비가 저렴하다는 장점이 있다.

특히 본 발명에서 VDS(VDS)는 각각 복수개의 루프 검지기(LPD)를 포함하는 적어도 하나의 루프 검지기 그룹(LPG)을 구비한다. 적어도 하나의 루프 검지기 그룹의 복수개의 루프 검지기는 차선(lane)(LN)과 평행하게 일렬로 배치된다. 적어도 하나의 루프 검지기 그룹(LPG)은 졸음 운전 사고 다발 지역에 설치되는 것이 바람직하다. 여기서 적어도 하나의 루프 검기지 그룹(LPG)은 대응하는 차로를 주행하는 차량의 주행 상태를 판별하기 위해 구비된다.

졸음 운전 차량의 경우, 운전자의 인지 능력이 크게 저하되어 있어 차량이 차선에 의해 구분되는 차로를 따라 정확하게 운행되지 경우가 많다. 즉 차량 전체 또는 일부가 차로를 이탈하는 경우가 빈번하게 발생하게 된다. 이에 본 발명에서는 차로를 따라 복수개의 루프 검지기가 일렬로 배치된 적어도 하나의 루프 검지기 그룹을 차로 상에 배치함으로써, 차량의 주행 상태를 분석할 수 있도록 함으로써, 운전자의 졸음 운전 여부를 판별한다.

도2 에서는 2개의 루프 검지기 그룹(LPG1, LPG2)이 차로에 설치된 패턴의 일예로서, 2개의 루프 검지기 그룹(LPG1, LPG2) 각각의 복수개의 루프 검지기(LPD)가 차로의 양측 차선 사이에 서로 균일한 거리(예를 들면 10m)로 이격되어 일렬로 배치된 것을 확인할 수 있다. 복수개의 루프 검지기(LPD)의 형상은 특별히 지정되지 않으나, 구현 및 설치의 편의성과 차량을 용이하게 감지할 수 있도록 도2 와 같이 일반적으로 사각형으로 형성된다. 또한 차로를 지나는 차량의 바퀴가 복수개의 루프 검지기(LPD)가 매립된 도로를 지나가도록 함으로써, 차량을 보다 잘 감시할 수 있도록 길이(b)보다 폭(a)이 긴 직사각형 형태로 구현된다. 그리고 루프 검지기 그룹(LPG1, LPG2) 각각에서 복수개의 루프 검지기(LPD) 사이의 이격 거리 및 개수는 루프 검지기(LPD)가 설치되는 거리 및 도로 상황에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 다만 도로를 주행하는 차량의 단순 차로 변경과 졸음운전을 구분할 수 있도록 최소 거리(예를 들면 200m) 및 최소 개수(예를 들면 10개)는 지정되는 것이 바람직하다.

한편 도1 및 도2 에서는 일예로 차로에 2개의 루프 검지기 그룹(LPG1, LPG2)이 배치되는 것으로 도시하였으나, 루프 검지기 그룹(LPG1, LPG2)의 개수 또한 다양하게 조절될 수 있다. 그러나 차로에서 1개의 루프 검지기 그룹(LPG)이 차로의 중앙에 배치되는 경우, 루프 검지기 그룹(LPG)의 복수개의 루프 검지기(LPD)가 차로를 주행중인 차량 바퀴 사이에 존재하게 되어 차로를 이탈하는 차량을 검출하기에는 용이한 반면 차로 내에서 주행중인 차량은 감지하지 못하게 된다. 따라서 차로를 주행중인 차량의 주행 상태를 정확하게 판별하기 위해서는 차로의 중심을 기준으로 적어도 2개 이상의 루프 검지기 그룹(LPG1, LPG2)을 균일한 간격으로 배치하는 것이 바람직하다. 2개 이상의 루프 검지기 그룹(LPG1, LPG2)이 배치되어 차로를 주행하는 차량의 바퀴를 직접 검출할 수 있도록 구성되는 경우, 차량의 과속 운전 여부까지 함께 판별할 수 있다는 장점이 있다. 그리고 3개의 루프 검지기 그룹(LPG)을 구비하는 경우, 차량이 차로 내에서 주행 중인지, 차로 외곽에서 주행 중인지를 용이하게 분석할 수 있어 졸음 운전 여부를 더욱 정확하게 판별할 수 있도록 한다. 다만 4개 이상의 루프 검지기 그룹(LPG)은 차로의 폭과 루프 검지기의 폭(a)의 비율을 고려할 때, 3개의 루프 검지기 그룹(LPG)과 차량 주행 상태 판별에 차이가 크지 않다. 따라서 본 발명의 VDS(VDS)는 2 ~ 3개의 루프 검지기 그룹(LPG)을 구비하는 것이 바람직하다.

상기에서는 루프 검지기 그룹(LPG)이 차로 양측의 차선 사이에 배치되는 것으로 설명하였으나, 경우에 따라서는 루프 검지기 그룹(LPG)이 차선에 배치될 수도 있다. 또한 도1 및 도2 에서는 하나의 차로에 배치된 루프 검지기 그룹(LPG)만을 도시하였으나, 다른 차로에도 동일한 루프 검지기 그룹(LPG)이 배치될 수 있다.

다시 도1 을 참조하면, 적어도 하나의 루프 검지기 그룹(LPG)의 복수개의 루프 검지기(LPD) 각각은 검지 판별부(DD)로 검지 신호를 전송한다. 검지 판별부(DD)에는 적어도 하나의 루프 검지기 그룹(LPG)의 복수개의 루프 검지기(LPD) 배치 패턴이 미리 저장되어 있다. 또한 검지 판별부(DD)는 복수개의 루프 검지기(LPD) 배치 패턴에 대응하여 사전에 시뮬레이션을 통해 획득된 졸음 운전 판별 기준 데이터를 저장한다. 이후 검지 판별부(DD)는 적어도 하나의 루프 검지기 그룹(LPG)의 복수개의 루프 검지기(LPD)에서 인가되는 검지 신호와 졸음 운전 판별 기준 데이터를 비교 분석함으로써, 적어도 하나의 루프 검지기 그룹(LPG)이 설치된 차로를 주행중인 차량이 졸음 운전 상태인지, 정상 운전 상태인지 판별한다.

상기한 바와 같이 운전자의 졸음 운전 시, 차로를 주행중인 차량은 정상 운행 중인 차량에 비해 차로를 바르게 추종하며 진행하지 않고, 차로의 일측으로 편향되거나, 양측을 지그재그 형태로 진행되는 경우가 많다. 따라서 정상 주행 차량이 주행 중 바퀴가 복수개의 루프 검지기(LPD)를 통과하는 개수 및 위치와 졸음 운전 차량의 주행 중 바퀴가 복수개의 루프 검지기(LPD)를 통과하는 개수 및 위치는 서로 상이하게 나타나게 된다. 따라서 도로 상황에 따라 배치된 복수개의 루프 검지기(LPD) 배치 패턴을 고려하여 졸음 운전 차량에 대해 사전 시뮬레이션이 가능하며, 시뮬레이션 결과로부터 실제 차량이 졸음 운전 차량인지 아닌지를 판별할 수 있게 된다.

일예로 도1 및 도2 와 같이 2개의 루프 검지기 그룹(LPG1, LPG2)이 배치된 차로에서 정상 주행 차량이라면, 2개의 루프 검지기 그룹(LPG1, LPG2) 각각의 복수개의 루프 검지기(LPD)를 모두 지나가게 된다. 즉 모든 루프 검지기(LPD)가 배치 패턴에 따라 순차적으로 검지 판별부(DD)로 검지 신호를 전송한다.

그러나 만일 졸음 운전 상태라면, 차량이 차로의 일측으로 편향되어 주행하거나, 지그재그 패턴으로 주행하게 됨으로써, 루프 검지기(LPD)로부터 검지 신호가 인가되지 않거나, 일부 루프 검지기(LPD)로부터만 검지 신호가 인가된다. 즉 검지 신호의 패턴을 분석하여 정상 주행 차량과 졸음 운전 차량의 주행 상태가 구분될 수 있다.

다만, 차로 변경과 같은 예외 상황에서도 일부 루프 검지기(LPD)로부터만 검지 신호가 인가될 수 있다. 이에 검지 판별부(DD)는 사전 시뮬레이션을 통해 다양한 검지 신호 패턴에서 졸음 운전 여부를 판별할 수 있도록 졸음 운전 판별 기준 데이터를 저장하여 검지 신호 패턴과 비교 분석함으로써, 주행 차량의 졸음 운전 여부를 판별한다.

경우에 따라서 검지 판별부(DD)는 다른 차로에도 동일한 루프 검지기 그룹(LPG)이 배치된 경우에, 인접한 차로의 루프 검지기 그룹(LPG)에서 인가되는 검지 신호를 함께 분석함으로써, 차로 이동을 위한 주행 상태인지, 졸음 운전에 의한 주행 상태인지를 더욱 정확하게 판별할 수 있다.

그리고 검지 판별부(DD)는 통신부(MD)를 구비하여 DSRC(DSRC)와 통신을 수행한다. 검지 판별부(DD)는 검지 신호를 이용하여 차량 주행 상태를 판별한 결과, 졸음 운전 상태인 것으로 판별되면, 통신부(MD)를 이용하여 인접한 거리(예를 들면 1 ~ 2 Km이내)의 DSRC(DSRC)로 졸음 경고 신호를 전송한다. 여기서 검지 판별부(DD)는 DSRC(DSRC)와 광 케이블(OPC)로 연결되어 통신을 수행할 수 있으며, 이에 통신부(MD)는 광통신 모뎀으로 구현될 수 있다.

또한 검지 판별부(DD)는 단지 차로를 주행중인 차량의 졸음 운전 여부만을 판별하는 것이 아리나, 복수개의 루프 검지기(LPD)에서 인가되는 검지 신호로부터 차량의 속도를 계산함으로써, 차량의 과속 여부를 감지하여 DSRC(DSRC)로 과속 경고 신호도 전송하도록 구성될 수 있다.

비록 도시하지 않았으나, VDS(VDS)는 현재 차로를 주행 중인 차량을 다른 차량과 구분하기 위한 차량 정보 획득 수단을 더 구비할 수 있다. 여기서 차량 정보 획득 수단은 일반 카메라나 적외선 카메라 등이 이용될 수 있으며, 차량 번호판을 촬영 후 영상 분석을 통해 식별함으로써 차량 정보를 획득할 수 있다. 그리고 VDS(VDS)는 졸음 경고 신호 또는 과속 경고 신호와 함께 차량 정보를 DSRC(DSRC)로 전송할 수 있다.

DSRC(DSRC)는 톨게이트나 도로변에 설치하여 자동차에 탑재한 단말 장치와 수~수십 m의 거리에서 양방향 무선 통신을 통하여 다량의 정보를 순간적으로 교환하는 통신망으로써, 적어도 하나의 노변 기지국(Road Side Equipment : 이하 RSE)과 적어도 하나의 차량 탑재 장치(On Board Unit : 이하 OBU)를 구비한다.

적어도 하나의 RSE(RSE)는 도로변에 위치하는 소형 기지국으로써, 각각 대응하는 검지 판별부(DD)에서 인가되는 졸음 경고 신호 또는 과속 경고 신호를 광케이블(OPC) 등을 통해 인가받고, 인가된 졸음 경고 신호 또는 과속 경고 신호를 무선으로 해당 차량의 OBU(OBU)로 전송한다. DRSC(DRSC)는 5GHz 대역으로 수백 Kbps의 전송 속도의 무선 통신을 제공하며, RSE(RSE)는 인접한 검지 판별부(DD)로부터 졸음 경고 신호 또는 과속 경고 신호를 인가받고, 대응하는 차량 내에 구비된 OBU(OBU)로 졸음 경고 신호 또는 과속 경고 신호를 전송하여 OBU(OBU)가 운전자에게 경고를 출력할 수 있도록 한다.

이때 RSE(RSE)는 VDS(VDS)와 마찬가지로 졸음 경고 신호 또는 과속 경고 신호를 전송할 차량을 구별하기 위해 차량 정보 획득 수단을 구비할 수 있다. 경우에 따라서 RSE(RSE)는 별도의 차량 정보 획득 수단을 구비하지 않고, 차량의 OBU(OBU)와 통신을 수행하여 차량을 구분할 수도 있다.

차량 내에 구비되는 OBU(OBU)는 RSE(RSE)로부터 졸음 경고 신호 또는 과속 경고 신호가 인가되면, 졸음 경고 신호 또는 과속 경고 신호에 대응하는 경고를 운전자에게 기설정된 방식으로 출력한다. 대표적인 OBU(OBU)의 일예로는 하이패스 단말기가 있으며, 현재 국내 차량의 하이패스 이용률은 60%에 육박하는 수준으로 상당수 차량에 OBU(OBU)가 이미 설치된 상황이다. 또한 하이패스 이용률이 점차적으로 증대되고 있으므로, 향후 대부분의 차량에 OBU(OUB)인 하이패스 단말기가 설치될 것으로 예상되고 있다. 특히 하이패스 단말기는 기본적으로 톨게이트에서 정산되는 요금이나 정상 작동 여부를 운전자에게 통지하기 위해 음성 출력을 지원하고 있다. 이는 하이패스 단말기를 이용하여 운전자에게 졸음 운전 또는 과속 운전에 대한 경고를 하여 운전자의 경각심을 일깨울 수 있음을 의미한다.

즉 본 발명의 차량 과속 및 졸음 운전 경고 시스템은 복수개의 루프 검지기(LPD)를 구비하는 VDS(VDS)를 이용하여 졸음 운전 및 과속 여부를 판별하고, DSRC(DSRC)를 이용하여 차량 내 OBU가 경고를 출력 하도록 함으로써, 졸음 운전 및 과속 운전 중인 차량의 사고를 방지한다.

상기에서는 검지 판별부(DD)와 RSE(RSE)를 별도로 분리하여 도시하였으나, 경우에 따라서 검지 판별부(DD)와 RSE(RSE)는 결합되어 검지 기지국으로써 구성될 수 있다.

도3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 과속 및 졸음 운전 경고 방법을 나타낸다.

도1 및 도2 를 참조하여 차량 과속 및 졸음 운전 경고 시스템의 차량 과속 및 졸음 운전 경고 방법을 설명하면, 우선 VDS(VDS)의 차로 상의 기설정된 구간 동안 일렬로 배치된 복수개의 루프 검지기(LPD)를 구비하는 적어도 하나의 루프 검지기 그룹(LPG)에서 적어도 하나의 루프 검지기(LPD)가 차량을 감지하여 검지 신호를 전송하면, 검지 판별부(DD)가 검지 신호를 수신한다(S10). 그리고 검지 판별부(DD)는 적어도 하나의 루프 검지기 그룹(LPG)에서 적어도 하나의 루프 검지기(LPD) 각각으로부터 전송된 검지 신호를 미리 저장된 루프 검지기(LPD)의 배치 위치 정보와 비교하여 검지 신호의 패턴을 분석한다(S20).

검지 신호의 패턴으로부터 검지 판별부(DD)는 현재 차로를 주행중인 차량의 과속 운전 여부를 판별한다(S30). 검지 판별부(DD)는 검지 신호를 전송한 루프 검지기(LPD)의 배치 위치와 검지 신호의 전송 시간으로부터 용이하게 차량의 과속 여부를 판별할 수 있다.

만일 차량이 과속 운전 중인 것으로 판별되면, 검지 판별부(DD)는 인접한 RSE(RSE)로 과속 경고 신호를 전송한다(S40). 이때 검지 판별부(DD)는 RSE(RSE)가 과속 운전 중인 차량을 식별할 수 있도록 차량 정보 획득 수단을 이용하여 차량 정보를 획득하고, 과속 경고 신호와 차량 정보를 함께 RSE(RSE)로 전송할 수 있다.

또한 검지 판별부(DD)는 분석된 검지 신호의 패턴을 복수개의 루프 검지기(LPD)의 배치 패턴을 고려하여 졸음 운전 차량에 대해 사전 시뮬레이션을 수행하여 획득된 졸음 운전 판별 기준 데이터를 비교한다(S50). 검지 판별부(DD)는 검지 신호 패턴과 졸음 운전 판별 기준 데이터의 비교 결과, 현재 차로를 주행중인 차량의 졸음 운전 여부를 판별한다(S60). 만일 차량이 과속 운전 중인 것으로 판별되면, 검지 판별부(DD)는 인접한 RSE(RSE)로 졸음 경고 신호를 전송한다(S70). 이때 졸음 경고 신호 또한 차량 정보와 함께 RSE(RSE)로 전송할 수 있다.

RSE(RSE)는 검지 판별부(DD)로부터 과속 경고 신호 또는 졸음 경고 신호가 차량 정보와 함께 인가되면, 차량의 OBU(OBU)와 통신을 수행하거나 차량 정보 획득 수단을 통해 차량 정보를 확인하고, 매칭되는 차량의 OBU(OBU)로 과속 경고 신호 또는 졸음 경고 신호를 송신한다(S80).

그리고 차량의 OBU(OBU)는 전송된 과속 경고 신호 또는 졸음 경고 신호에 대응하는 경고를 운전자에게 출력하여 운전자가 졸음 운전 또는 과속 운전 중임을 인식할 수 있도록 한다.

본 발명에 따른 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

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

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (13)

1. 기설정된 감지 구간에서 차로의 차선과 평행하게 일렬로 서로 기설정된 거리로 이격 배치되는 복수개의 루프 검지기를 각각 포함하는 적어도 하나의 루프 검지기 그룹을 구비하고, 상기 복수개의 루프 검지기 각각이 차량을 감지하여 전송하는 검지 신호의 패턴을 분석함으로써 차량의 과속 또는 졸음 운전 상태를 판별하여 경고 신호를 생성하는 차량감지시스템;
   도로변에 배치되어 인접한 상기 차량감지시스템으로부터 상기 경고 신호를 인가받고, 단거리 전용통신(DSRC)으로 상기 경고 신호를 전달하는 노변 기지국;
   상기 차량 내에 배치되어 상기 노변 기지국으로부터 상기 경고 신호가 인가되면 운전자에게 경고를 출력하는 차량 탑재 장치; 및
   상기 적어도 하나의 루프 검지기 그룹의 상기 복수개의 루프 검지기 배치 패턴에 대응하여 사전에 시뮬레이션을 통해 획득된 졸음 운전 판별 기준 데이터가 저장되고, 상기 검지 신호의 패턴과 상기 졸음 운전 판별 기준 데이터를 비교하여 상기 차량의 졸음 운전 상태를 판별하고, 졸음 운전 상태인 것으로 판별되면 상기 노변 기지국으로 상기 경고 신호로서 졸음 경고 신호를 전송하는 검지 판별부; 를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량 과속 및 졸음 운전 경고 시스템.
2. 삭제
3. 제1 항에 있어서, 상기 검지 판별부는
   상기 적어도 하나의 루프 검지기 그룹의 상기 복수개의 루프 검지기 배치 위치와 상기 복수개의 루프 감지 신호 각각에서 상기 검지 신호가 전송되는 시간을 분석하여 상기 차량의 과속 여부를 판별하여, 상기 노변 기지국으로 상기 경고 신호로서 과속 경고 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 차량 과속 및 졸음 운전 경고 시스템.
4. 제3 항에 있어서, 상기 검지 판별부는
   상기 차량을 식별하기 위한 차량 정보 획득 수단을 더 구비하여, 과속 또는 졸음 운전 상태인 상기 차량의 차량 정보를 획득하고, 상기 차량 정보를 상기 경고 신호와 함께 상기 노변 기지국으로 전송하는 것을 특징으로 하는 차량 과속 및 졸음 운전 경고 시스템.
5. 제4 항에 있어서, 상기 노변 기지국은
   상기 차량을 식별하기 위한 차량 정보 획득 수단을 더 구비하여, 기설정된 감지 구간을 통과하는 상기 차량 정보를 획득하거나, 상기 차량 탑재 장치와 통신을 수행하여 상기 차량 정보를 획득하고, 획득된 상기 차량 정보가 상기 검지 판별부에서 전송된 상기 차량 정보와 매칭되면, 상기 차량 탑재 장치로 상기 경고 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 차량 과속 및 졸음 운전 경고 시스템.
6. 제3 항에 있어서, 상기 차량 탑재 장치는
   상기 노변 기지국에서 인가된 상기 경고 신호가 상기 졸음 경고 신호인지 상기 과속 경고 신호인지 구분하여, 서로 다른 경고를 출력하는 것을 특징으로 하는 차량 과속 및 졸음 운전 경고 시스템.
7. 제6 항에 있어서, 상기 차량 탑재 장치는
   차량용 하이패스 단말기인 것을 특징으로 하는 차량 과속 및 졸음 운전 경고 시스템.
8. 제1 항에 있어서, 상기 루프 검지기 그룹은
   하나의 상기 루프 검지기 그룹의 상기 복수개의 루프 검지기가 상기 차로 중심에 일렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 차량 과속 및 졸음 운전 경고 시스템.
9. 제1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 루프 검지기 그룹은
   복수개의 상기 루프 검지기 그룹이 상기 차로 중심을 기준으로 양측의 상기 차선 또는 상기 차선 사이에 서로 균일한 간격으로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 차량 과속 및 졸음 운전 경고 시스템.
10. 차량감지시스템, 노변 기지국 및 차량 탑재 장치를 구비하는 차량 과속 및 졸음 운전 경고 시스템을 이용한 차량 과속 및 졸음 운전 경고 방법에 있어서,
    상기 차량감지시스템의 적어도 하나의 루프 검지기 그룹 각각에 포함되어 각각 기설정된 감지 구간에서 차로의 차선과 평행하게 일렬로 서로 기설정된 거리로 이격 배치되는 복수개의 루프 검지기가 차량을 감지하여 상기 차량감지시스템의 검지 판별부로 전송하는 단계;
    상기 검지 판별부가 상기 복수개의 루프 검지기에서 인가되는 상기 검지 신호의 패턴을 분석하는 단계;
    상기 검지 판별부가 상기 적어도 하나의 루프 검지기 그룹의 상기 복수개의 루프 검지기 배치 패턴에 대응하여 사전 시뮬레이션을 통해 획득되어 저장된 졸음 운전 판별 기준 데이터와 상기 분석된 상기 검지 신호의 패턴을 비교하여 상기 차량의 졸음 운전 상태를 판별하는 단계;
    상기 검지 판별부가 상기 차량이 상기 졸음 운전 상태인 것으로 판별되면 상기 경고 신호를 상기 노변 기지국으로 전송하는 단계;
    상기 노변 기지국이 단거리 전용통신(DSRC)을 이용하여 상기 경고 신호를 상기 차량 탑재 장치로 전달하는 단계; 및
    상기 차량 탑재 장치가 상기 경고 신호에 대응하는 경고를 상기 차량의 운전자에게 출력하는 단계; 를 포함하고,
    상기 노변 기지국으로 전송하는 단계는
    상기 검지 판별부가 상기 차량을 식별하기 위한 차량 정보 획득 수단을 더 구비하고, 과속 또는 졸음 운전 상태인 상기 차량의 차량 정보를 획득하고, 상기 차량 정보를 상기 경고 신호와 함께 상기 노변 기지국으로 전송하는 것을 특징으로 하는 차량 과속 및 졸음 운전 경고 방법.
11. 삭제
12. 제10 항에 있어서, 상기 차량 탑재 장치로 전달하는 단계는
    상기 노변 기지국이 상기 차량을 식별하기 위한 차량 정보 획득 수단을 더 구비하거나, 상기 차량 탑재 장치와 통신을 수행하여 상기 차량 정보를 획득하는 단계; 및
    획득된 상기 차량 정보가 상기 검지 판별부에서 전송된 상기 차량 정보와 매칭되는지 판별하는 단계; 및
    상기 차량 정보가 매칭되면, 상기 차량 탑재 장치로 상기 경고 신호를 전송하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 과속 및 졸음 운전 경고 방법.
13. 제10 항에 있어서, 상기 차량 과속 및 졸음 운전 경고 방법은
    상기 검지 판별부가 상기 적어도 하나의 루프 검지기 그룹의 상기 복수개의 루프 검지기 배치 위치와 상기 복수개의 루프 감지 신호 각각에서 상기 검지 신호가 전송되는 시간을 분석하여, 상기 차량의 과속 여부를 판별하는 단계; 및
    상기 차량이 과속 상태인 것으로 판별되면, 상기 노변 기지국으로 상기 경고 신호를 전송하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 과속 및 졸음 운전 경고 방법.

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