KR101735063B1 - 도로 기하 구조가 고려된 노면 마찰 계수 연산 시스템 및 방법 - Google Patents

도로 기하 구조가 고려된 노면 마찰 계수 연산 시스템 및 방법 Download PDF

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이종학
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최영진
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한국외국어대학교 연구산학협력단
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Abstract

본 발명은 도로 기하 구조가 고려된 노면 마찰 계수 연산 시스템 및 방법이 개시되어 있다. 이러한 본 발명에 따르면, GIS분석을 통해 제공된 주행 중인 도로의 구간별 도로 기하 구조와 도로 포장 종류와 시변하는 강우량을 고려하여 도로의 노면 마찰 계수를 연산함에 따라 주행하는 도로의 노면 마찰 계수를 실시간으로 연산할 수 있고 노면 마찰 계수에 대한 정밀도를 향상시킬 수 있고, 구간 별 주행 도로의 노면 마찰 계수에 대한 도로 지도를 생성함으로써, 도로 기하 구조 별 마찰 계수를 직관적으로 인식하여 안전 운전을 도모할 수 있다.

Description

도로 기하 구조가 고려된 노면 마찰 계수 연산 시스템 및 방법{SYSTEM FOR CALCULATING ROAD SURFACE FRICTION COEFFICIENT CONSIDERING ROAD GEOMETRY AND METHOD THEREOF}
본 발명은 도로 기학 구조가 고려된 노면 마찰 계수 연산 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 강우량 및 구간 별 도로 기하 구조 및 도로 포장 종류를 반영하여 주행 중인 도로의 노면 마찰 계수를 연산함에 따라 도로의 노면 마찰 계수를 실시간으로 연산 가능하고 연산된 노면 마찰 계수에 따른 정밀도를 높일 수 있도록 한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
우리나라의 지형적 특성에 따라 산과 해안선이 많으므로, 도로의 기하 구조가 매우 다양하며, 이에 따라 차량의 안전 운전을 유도하는 도로 안전 속도 관리는 매우 중요하다.
이러한 도로의 안전 속도 관리함에 있어, 도로의 습윤 상태에 따른 노면 마찰 계수는 매우 중요한 인자이다. 이에 따라 국토교통부 도로의 구조 시설 기준에 관한 규칙에 의하면, 도로 노면의 습윤 상태에 따라 고정된 노면 마찰 계수를 적용하여 도로의 안전 속도를 관리하고 있다.
그러나, 다양한 도로의 기하적 구조를 가지는 우리나라 도로의 경우 고정된 노면 마찰 계수를 이용한 도로 안전 속도 관리에 대해 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 기상 및 도로 기학 구조 조건을 토대로 마찰 계수를 연산하는 다양한 방안이 제안되고 있으나, 시변하는 기상 조건을 실시간으로 반영하여 도로 기하 구조에 따라 노면 마찰 계수를 연산하는 시스템은 전무한 상태이다.
이에 본 발명에서 시변하는 강우량 및 도로 기하적 구조를 고려하여 실시간으로 주행 중 도로의 노면 마찰 계수를 산출할 수 있는 방안을 제안하고자 한다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 GIS분석으로부터 제공된 주행 중인 도로 기하 구조와 시변하는 강우량을 반영하여 도로의 노면 마찰 계수를 연산함에 따라 주행하는 도로의 노면 마찰 계수를 실시간으로 연산할 수 있고 노면 마찰 계수에 대한 정밀도를 향상시킬 수 있는 도로 기학 구조가 고려된 노면 마찰 계수 연산 시스템 및 방법을 제공하고자 함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따른 기술적 과제는,
도로 기하 구조 및 도로 포장 종류에 따른 제동 거리를 토대로 도로 기하 구조 및 도로 포장 종류에 대한 제1 및 제2 마찰 계수를 각각 생성하는 GIS 분석장치; 주행 중인 도로의 소정 위치에 마련된 강우량 센서로부터 획득된 강우량과 강우량에 대한 제동 거리를 토대로 제3 마찰 계수를 생성하는 강우량 검출부; 도로 기하 구조 군 별 도로 포장 종류 별 및 강우량 각각에 대한 마찰 계수를 토대로 각각에 대한 가중치를 생성하고 각각에 대한 가중치 및 마찰 계수의 곱의 합으로 구간 별 도로의 노면 마찰 계수를 산출하는 노면 마찰 계수 연산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 시스템은, 도로의 구간 별 노면 마찰 계수를 기 정해진 사용자 인터페이스 환경에 따라 가공 처리하여 노면 마찰 계수에 대한 도로 지도를 생성하는 노면 마찰 계수 지도 생성부를 더 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 GIS 분석 장치는, 도출된 구간 별 주행 도로의 구배도 및 곡선 반경을 토대로 도로 기하 구조 군을 형성하는 도로 기하 구조 도출 모듈; 및 각 도로 기하 구조 군 별 제동 거리를 산출하여 도로 기하 구조 별 마찰 계수를 연산하는 제1 마찰 계수 산출 모듈를 포함하는 도로 기하 구조 연산부와, 주행 중인 도로 포장 정보를 획득하는 도로 포장 종류 획득 모듈; 및 획득된 도로 포장 종류에 따른 노면 마찰 계수를 연산하는 제2 마찰 계수 연산 모듈을 포함하는 도로 포장 종류 연산부를 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 노면 마찰 계수 연산부는, 도로 기하 구조 군 각각에 대한 제동 거리인 제1 마찰 계수와 도로 포장 종류 각각에 대한 제동 거리인 제2 마찰 계수와 강우량에 대한 제동 거리인 제3 마찰 계수 각각에 대한 가중치를 부여하는 가중치 생성 모듈; 및 도로 기하 구조 및 도로 포장 종류 각각에 대한 제1 마찰 계수 및 제2 마찰 계수 및 강우량에 대한 제3 마찰 계수와 각각의 가중치를 토대로 노면 마찰 계수를 연산하는 노면 마찰 계수 산출 모듈을 포함할 수 있다.
전술한 시스템을 이용한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 도로 기하 구조가 고려된 노면 마찰 계수 연산 방법은,
구간 별 주행 도로의 구배도 및 곡선 반경을 토대로 도로 기하 구조 군을 형성하고 각 도로 기하 구조 군 별 제동 거리를 산출하여 도로 기하 구조 별 마찰 계수를 연산하는 도로 기하 구조 연산 단계; 주행 중인 도로 포장 정보를 획득하고 획득된 도로 포장 종류에 따른 제2 마찰 계수를 연산하는 도로 포장 종류 연산 단계; 주행 중인 도로의 소정 위치에 마련된 강우량 센서로부터 획득된 강우량과 강우량에 대한 제동 거리를 토대로 제3 마찰 계수를 생성하는 강우량 검출 단계; 및 도로 기하 구조 군 별 도로 포장 종류 별 및 강우량 각각에 대한 마찰 계수를 토대로 각각에 대한 가중치를 생성하고 각각에 대한 가중치 및 마찰 계수의 곱의 합으로 구간 별 도로의 노면 마찰 계수를 산출하는 노면 마찰 계수 연산단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 노면 마찰 계수 연산 단계 이후에, 도로의 구간 별 노면 마찰 계수를 기 정해진 사용자 인터페이스 환경에 따라 가공 처리하여 노면 마찰 계수에 대한 도로 지도를 생성하는 노면 마찰 계수 지도 생성 단계를 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, GIS분석을 통해 제공된 주행 중인 도로의 구간별 도로 기하 구조와 도로 포장 종류와 시변하는 강우량을 고려하여 도로의 노면 마찰 계수를 연산함에 따라 주행하는 도로의 노면 마찰 계수를 실시간으로 연산할 수 있고 노면 마찰 계수에 대한 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과를 얻는다.
본 발명에 의하면, 구간 별 주행 도로의 노면 마찰 계수에 대한 지도를 생성함으로써, 도로 기하 구조 별 마찰 계수를 직관적으로 인식하여 안전 운전을 도모할 수 있는 이점을 가진다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 도로 기하 구조가 고려된 노면 마찰 계수 연산 시스템의 구성을 보인 도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 도로 기하 구조가 고려된 노면 마찰 계수 연산 시스템의 도로 기하 조건 군을 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 도로 기하 구조가 고려된 노면 마찰 계수 연산 시스템의 GIS 분석 장치의 세부적인 구성을 보인 도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 도로 기하 구조가 고려된 노면 마찰 계수 연산 시스템의 노면 마찰 계수 연산부(300)의 세부적인 구성을 보인 도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 본 발명의 실시 예에 따른 도로 기하 구조가 고려된 노면 마찰 계수 연산 과정을 보인 흐름도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
하기 설명에서 구체적인 특정 사항들을 나타내고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해 제공된 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 도로 기학 구조가 고려된 노면 마찰 계수 연산 시스템의 구성을 보인 도이다. 본 발명의 실시 예에 따른 도로 기학 구조가 고려된 노면 마찰 계수 연산 시스템은, 도로 기하 구조 및 도로 포장 종류를 포함하는 노면 마찰 계수에 영향을 미치는 요소 및 강우량에 따른 제동 거리를 토대로 노면 마찰 계수를 도출하고 도출된 도로 구간 별 노면 마찰 계수에 대한 도로 지도를 생성하여 이용자에게 제공하도록 구비되며, 이러한 시스템(S)는 GIS 분석 장치(100)와, 강우량 검출부(200), 노면 마찰 계수 연산부(300), 및 노면 마찰 계수 지도 생성부(500)를 포함한다.
여기서 GIS 분석 장치(100)는 도로 기하 구조 및 도로 포장 종류에 따른 제동 거리를 토대로 도로 기하 구조 및 도로 포장 종류 각각에 대한 제1 및 제2 마찰 계수를 각각 생성하도록 구비될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 GIS 분석 장치(100)의 세부적인 구성을 보인 도면으로서, 도 2에 도시된 바와 같이 GIS 분석 장치(100)는, 주행 중인 도로의 구간 별 구배도 및 곡선 반경을 토대로 주행 도로의 기하 구조에 대한 노면의 마찰 계수를 연산하는 도로 기하 구조 연산부(110) 및 외부로부터 공급되는 주행 중인 도로의 포장 종류에 대한 노면 마찰 계수를 연산하는 도로 포장 종류 연산부(130)를 포함할 수 있다.
여기서 도로 기하 구조 연산부(110)는, 도출된 구간 별 주행 도로의 구배도 및 곡선 반경을 토대로 도로 기하 구조 군을 형성하는 도로 기하 구조 도출 모듈(111)와, 각 도로 기하 구조 군 별 제동 거리를 산출하여 도로 기하 구조 별 마찰 계수를 연산하는 제1 마찰 계수 산출 모듈(113)를 포함한다.
도로 기하 구조 도출 모듈(111)은 외부로부터 공급되는 지도를 토대로 소정 구간으로 나누어 각 소정 구간 별 도로의 기하 구조를 도출하는 기능을 수행하는 바, 도로의 구배도 및 곡선 반경은 소정 구간 별에 설치된 가속도 센서 또는 G 센서 등으로부터 제공된다.
양의 구배도는 소정 경사도를 가지는 오르막길의 도로 기하 구조이고, 음의 구배도는 소정 경사도를 가지는 내리막길의 도로 기하 구조이며, 음 또는 양의 곡선 반경은 좌 우로 굽은 도로 기하 구조이다.
예를 들어, 본 발명의 실시 예에서 도로 기하 구조 군은 평지 구간의 도로 기하 구조 1, 양의 소정 m의 곡선 반경을 가지는 도로 기하 구조 2, 음의 소정 m의 곡선 반경을 가지는 도로 기하 구조 3, 양의 소정 %의 경사도를 가지는 도로 기하 구조 4, 음의 소정 %의 경사도를 가지는 도로 기하 구조 5로 형성되는 것을 일 례로 설명하고 있으나, 이에 국한하지 아니한다.
도 3은 도 2에 도시된 도로 기하 구조 군에 따른 구배도를 보인 도면으로서, 도 3을 참조하면, 평지의 도로(R) 거리 대비 구배도는 0이고, 양의 구배도를 가지는 오르막 도로(Up)인 경우 거리 대비 구배도는 리니어하게 증가되고, 음의 구배도를 가지는 내리막 도로(Do)인 경우 거리 대비 구배도는 리니어하게 감소하며, 양의 곡선 반경을 가지는 도로(c)의 경우 거리 대비 구배도는 증가하다가 감소하고, 음의 곡선 반경을 가지는 도로(s)의 경우 거리 대비 구배도는 감소하다가 증가함을 알 수 있다.
그리고 도로 기하 구조 도출 모듈(110)의 주행 도로의 구간 별 경사도 및 곡선 반경에 따른 분석된 도로 기하 구조 군은 제1 마찰 계수 연산 모듈(113)로 제공된다.
제1 마찰 계수 연산 모듈(113)은, 수신된 주행 도로의 구간 별 경사도 및 곡선 반경을 토대로 그룹핑된 주행 도로의 도로 기하 구조 군 별로 제동 거리를 산출한다.
즉, 마찰 계수 연산 모듈(113)은 각각의 도로 기하 구조 군에 대응되어 기록된 가중치와 제동 거리를 토대로 각 도로 기하 구조 별 마찰 계수를 각각 연산하는 기능을 수행한다. 예를 들어, 도로 기하 구조 군 각각에 대해 차량의 제동 거리가 소정 회 산출된다. 이때 제동 거리(D)는 반응 시간 동안의 주행 거리(d1), 제동 정지 거리(d2), 주행 속도(V), 및 반응 시간(t: 2.5초)을 토대로 도출되며, 이러한 차량의 제동 거리를 도출하는 일련의 과정은 일반적인 공지 기술과 동일 또는 유사하다.
그리고, 각 도로 기하 구조 별 가중치는 각 도로 기하 구조 군 별로 제동 거리에 대해 다양한 통계 분석 시스템을 이용하여 도출되며, 예를 들어, 도로 기하 구조 군에 따른 제동 거리에 대한 상관도 및 도로 기하 구조의 제동 거리에 대한 영향을 도로 기하 구조 군 별 제동 거리의 결합 분포를 토대로 추정할 수 있으며, 이러한 상관도 및 결합 분포에 의해 산출된 상관 계수 및 회귀 계수를 토대로 도로 기하 구조 군 별 각각의 가중치를 도출한다. 이러한 통계 분석 시스템을 이용하여 상관도 및 회귀 계수를 도출하여 각 도로 기하 구조 군 별 가중치를 생성하는 일련의 과정은 상관 분석 및 회귀 분석을 이용하여 도출된 상관 계수 및 회귀 계수로부터 가중치를 도출하는 일반적인 과정과 동일 또는 유사하다.
전술된 통계 분석 시스템의 상관 분석 및 회귀 분석을 이용하여 도출된 가중치는 도로 기하 구조 1인 경우 제1 소정치(바람직하게 30), 양의 소정 m의 곡선 반경을 가지는 도로 기하 구조 2인 경우 제2 소정치(바람직하게 20), 음의 소정 m의 곡선 반경을 가지는 도로 기하 구조 3의 경우 제3 소정치(바람직하게 10), 양의 소정 %의 경사도를 가지는 도로 기하 구조 4인 경우 제4 소정치(바람직하게 5), 음의 소정 %의 경사도를 가지는 도로 기하 구조 5의 경우 제5 소정치(바람직하게 0)으로 각각 생성되며, 또한 각각의 도로 기하 구조 군 별 가중치는 룩 업 테이블 값으로 각 도로 기하 구조 군에 대응되어 제1 마찰 계수 산출 모듈(113)에 기록된다.
이에 따라, 제1 마찰 계수 산출 모듈(113)은, 도로 기하 구조 군 별 가중치와 해당 도로 기하 구조 군 별 제동 거리의 곱으로부터 제1 마찰 계수를 산출하고 산출된 제1 마찰 계수는 노면 마찰 계수 연산부(300)로 제공된다.
한편, 도로 포장 종류 연산부(130)는 도 2에 도시된 바와 같이, 도로 포장 종류에 따라 노면의 습윤 상태가 가변되고 이에 따라 마찰 계수가 변동되므로, 도로 포장 종류에 따른 마찰 계수를 연산하고 연산된 도로 포장 종류의 마찰 계수를 반영하여 노면 마찰 계수가 도출된다. 이에 따라 노면 마찰 계수에 대한 정밀도가 향상된다.
즉, 도로 포장 종류 연산부(130)는 주행 중인 도로 포장 정보를 획득하는 도로 포장 종류 획득 모듈(131)과, 획득된 도로 포장 종류에 따른 노면 마찰 계수를 연산하는 제2 마찰 계수 연산 모듈(133)를 포함할 수 있다.
도로 포장 종류 획득 모듈(131)은 콘크리트 보다 아스팔트의 수분 흡수율이 높기 때문에 주행 중인 도로 포장 정보가 콘크리트인 경우 1로 설정되고 아스팔트인 경우 0의 고정 값으로 설정된다.
그리고 제2 마찰 계수 연산 모듈(133)은 콘크리트 도로 또는 아스팔트 도로에 대한 제동 거리를 토대로 도로 포장 종류에 따른 마찰 계수를 연산하고, 연산된 제2 마찰 계수는 노면 마찰 계수 연산부(300)로 제공된다. 이때 상기 콘크리트 도로 또는 아스팔트 도로에 대한 제동 거리를 통해 노면의 마찰 계수를 연산하는 일련의 과정은 공지의 기술이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
한편, 강우량 검출부(200)는 주행 도로의 소정 위치에 마련된 강우량 센서로부터 도출된 강우량에 따른 제동 거리를 도출하고 제동 거리를 토대로 강우량에 따른 제3 마찰 계수를 산출하도록 구비될 수 있으며, 상기 제3 마찰 계수는 노면 마찰 계수 연산부(300)로 전달된다.
도 4는 도 1에 도시된 노면 마찰 계수 연산부(300)의 세부적인 구성은 보인 도면으로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 노면 마찰 계수 연산부(300)는 도로 기하 구조 군 각각에 대한 제동 거리인 제1 마찰 계수와 도로 포장 종류 각각에 대한 제동 거리인 제2 마찰 계수와 강우량에 대한 제동 거리인 제3 마찰 계수 각각에 대한 가중치를 부여하는 가중치 생성 모듈(310)과, 도로 기하 구조 및 도로 포장 종류 각각에 대한 제1 마찰 계수 및 제2 마찰 계수 및 강우량에 대한 제3 마찰 계수와 각각의 가중치를 토대로 노면 마찰 계수를 연산하는 노면 마찰 계수 산출 모듈(330)을 포함할 수 있다.
즉, 도로 기하 구조 및 도로 포장 종류 및 강우량 각각의 노면 마찰 계수에 대해 다양한 통계 분석 시스템을 이용하여 도로 기하 구조 및 도로 포장 종류 및 강우량에 따른 노면 마찰 계수에 대한 상관도 및 도로 기하 구조 및 도로 포장 종류 및 강우량이 노면 마찰 계수에 미치는 영향을 도로 기하 구조 및 도로 포장 종류 및 강우량에 대한 노면 마찰 계수의 결합 분포를 토대로 추정할 수 있으며, 이러한 상관도 및 결합 분포에 의해 산출된 상관 계수 및 회귀 계수를 토대로 도로 기하 구조 및 도로 포장 종류 및 강우량 각각에 대한 노면 마찰 계수의 가중치를 도출한다. 이러한 각 도로 기하 구조 및 도로 포장 종류에 각각에 대한 노면 마찰 계수의 가중치는 노면 마찰 계수 연산 모듈(330)로 제공된다.
노면 마찰 계수 산출모듈(330)은 도로 기하 구조 및 도로 포장 종류 및 강우량 각각에 대한 제1 마찰 계수 및 제2 마찰 계수 및 제3 마찰 계수와 각각의 가중치에 대한 비례 관계식으로부터 노면 마찰 계수를 연산하도록 구비될 수 있다. 즉, 노면 마찰 계수는 제1 마찰 계수와 도로 기하 구조에 따른 제1 가중치의 곱과 제2 마찰 계수와 도로 포장 종류에 따른 부여된 제2 가중치의 곱과 강우량에 따른 제3 가중치와 제3 마찰 계수의 곱의 합으로 산출된다.
전술한 도로 구간 별 노면 마찰 계수는 노면 마찰 계수 지도 생성부(500)로 제공된다.
노면 마찰 계수 지도 생성부(500)는 각 도로의 구간 별 도로 기하 구조, 도로 포장 종류, 및 강우량에 대한 각각의 마찰 계수를 반영하여 도로의 구간 별 생성된 노면 마찰 계수에 대한 지도를 생성하며 생성된 지도는 기 정해진 사용자 인터페이스 환경에 따라 가공 처리하여 표시된다. 예를 들어, 구간 별 노면 마찰 계수는 구간 별 마찰 계수에 따라 색상, 그래픽 형태를 변형 등으로 기 정해진 사용자 인터페이스 환경에 따라 가공 처리되어 도로 지도에 표시된다.
이에 따라, GIS분석을 통해 제공된 주행 중인 도로의 구간별 도로 기하 구조와 도로 포장 종류와 시변하는 강우량을 고려하여 도로의 노면 마찰 계수를 연산함에 따라 주행하는 도로의 노면 마찰 계수를 실시간으로 연산할 수 있고 노면 마찰 계수에 대한 정밀도를 향상시킬 수 있고, 구간 별 주행 도로의 노면 마찰 계수에 대한 도로 지도를 생성함으로써, 도로 기하 구조 별 마찰 계수를 직관적으로 인식하여 안전 운전을 도모할 수 있게 된다.
각 도로의 구간 별 도로 기하 구조, 도로 포장 종류, 및 강우량에 대한 각각의 마찰 계수를 반영하여 도로의 구간 별 생성된 노면 마찰 계수에 대한 도로 지도를 생성하며 생성된 도로 지도를 이용자에게 제공하는 일련의 과정은 도 4를 참조하여 설명한다.
도 5는 도 1에 도시된 도로 기하 구조가 고려된 노면 마찰 계수 연산 시스템의 동작 과정을 보인 흐름도로서, 도 4를 참조하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 도로 기하 구조가 고려된 노면 마찰 계수 연산 과정을 설명한다.
우선, GIS 분석 장치(100)는 소정 길이의 도로의 구간 별 도로 기하 구조를 분석하고 분석된 도로 기하 구조 별 제동 거리를 토대로 도로 기하 구조 별 제1 마찰 계수를 산출한다(S1).
또한 GIS 분석 장치(100)는 도로 기하 구조 별 제1 마찰 계수에 대한 통계 분석 시스템의 상관 분석 및 회귀 분석을 이용하여 각 도로 기하 구조 별 제1 마찰 계수에 대한 가중치를 생성하고 생성된 가중치를 각 도로 기하 구조에 대응하여 테이블 값으로 저장한다(S3).
그리고 GIS 분석 장치(100)는, 도로 포장 종류 별 제동 거리를 토대로 제2 마찰 계수를 도출하고, 각 도로 포장 종류 별 제동 거리에 대한 통계 분석 시스템을 이용하여 각 도로 포장 종류 별 가중치를 생성하여 저장한다(S5, S7).
한편, 강우량 검출부(200)는, 주행 도로의 구간 별 강우량을 획득한 수 강우량에 대한 제동 거리를 토대로 제3 마찰 계수를 도출한다(S9).
GIS 분석 장치(100)의 각 도로 기하 구조 별 가중치 및 제1 마찰 계수와 각 도로 포장 종류 별 가중치 및 제2 마찰 계수와 강우량에 대한 제3 마찰 계수는 노면 마찰 계수 연산부(300)로 전달된다.
노면 마찰 계수 연산부(300)는 수신된 각 도로 기하 구조 군, 각 도로 포장 종류, 강우량에 대한 마찰 계수를 토대로 통계 분석 시스템을 이용하여 각 도로 기하 구조, 도로 포장 종류, 및 강우량에 대한 가중치를 생성하고 생성된 각각의 가중치와 각각의 마찰 계수의 곱으로 구간 별 노면 마찰 계수를 연산한다(S11).
노면 마찰 계수 연산부(300)의 구간 별 노면 마찰 계수는, 노면 마찰 계수 지도 생성부(500)로 전달되고, 노면 마찰 계수 지도 생성부(500)는 구간 별 노면 마찰 계수를 도로 지도에 기 정해진 사용자 인터페이스 환경에 따라 가공 처리하여 표시한다(S13).
본 발명에 의하면, GIS분석으로부터 제공된 주행 중인 도로의 구간별 도로 기하 구조와 도로 포장 종류와 시변하는 강우량을 고려하여 도로의 노면 마찰 계수를 연산함에 따라 주행하는 도로의 노면 마찰 계수를 실시간으로 연산할 수 있고 노면 마찰 계수에 대한 정밀도를 향상시킬 수 있고, 구간 별 주행 도로의 노면 마찰 계수에 대한 도로 지도를 생성함으로써, 도로 기하 구조 별 마찰 계수를 직관적으로 인식하여 안전 운전을 도모할 수 있게 된다.
여기에 제시된 실시 예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
지금까지 본 발명을 바람직한 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 상기한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 또는 수정이 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다 할 것이다.
GIS분석으로부터 제공된 주행 중인 도로의 구간별 도로 기하 구조와 도로 포장 종류와 시변하는 강우량을 고려하여 도로의 노면 마찰 계수를 연산함에 따라 주행하는 도로의 노면 마찰 계수를 실시간으로 연산할 수 있고 노면 마찰 계수에 대한 정밀도를 향상시킬 수 있고, 구간 별 주행 도로의 노면 마찰 계수에 대한 도로 지도를 생성함으로써, 도로 기하 구조 별 마찰 계수를 직관적으로 인식하여 안전 운전을 도모할 수 있는 도로 기하 구조가 고려된 마찰 계수 연산 시스템 및 방법에 대한 운용의 정확성 및 신뢰도 측면, 더 나아가 성능 효율 면에 매우 큰 진보를 가져올 수 있으며, 적용되는 기후 관련 차량 안전 장치의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.

Claims (6)

  1. 도로 기하 구조 및 도로 포장 종류에 따른 제동 거리를 토대로 도로 기하 구조 및 도로 포장 종류에 대한 제1 및 제2 마찰 계수를 각각 생성하는 GIS 분석장치와,
    주행 중인 도로의 소정 위치에 마련된 강우량 센서로부터 획득된 강우량과 강우량에 대한 제동 거리를 토대로 제3 마찰 계수를 생성하는 강우량 검출부와,
    도로 기하 구조 군 별 도로 포장 종류 별 및 강우량 각각에 대한 마찰 계수를 토대로 각각에 대한 가중치를 생성하고 각각에 대한 가중치 및 마찰 계수의 곱의 합으로 구간 별 도로의 노면 마찰 계수를 산출하는 노면 마찰 계수 연산부를 포함하고,
    상기 도로 기하 구조 군은 평지 구간의 도로 기하 구조 1, 양의 소정 m의 곡선 반경을 가지는 도로 기하 구조 2, 음의 소정 m의 곡선 반경을 가지는 도로 기하 구조 3, 양의 소정 %의 경사도를 가지는 도로 기하 구조 4, 음의 소정 %의 경사도를 가지는 도로 기하 구조 5로 형성되며,
    각 도로 기하 구조 별 가중치는 도로 기하 구조 군에 따른 제동 거리에 대한 상관도 및 도로 기하 구조의 제동 거리에 대한 영향을 도로 기하 구조 군 별 제동 거리의 결합 분포를 토대로 추정하고, 상관도 및 결합 분포에 의해 산출된 상관 계수 및 회귀 계수를 토대로 도출하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 도로 기하 구조가 고려된 노면 마찰 계수 연산 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 시스템은,
    도로의 구간 별 노면 마찰 계수를 기 정해진 사용자 인터페이스 환경에 따라 가공 처리하여 노면 마찰 계수에 대한 도로 지도를 생성하는 노면 마찰 계수 지도 생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 기하 구조가 고려된 노면 마찰 계수 연산 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 GIS 분석 장치는,
    도출된 구간 별 주행 도로의 구배도 및 곡선 반경을 토대로 도로 기하 구조 군을 형성하는 도로 기하 구조 도출 모듈; 및 각 도로 기하 구조 군 별 제동 거리를 산출하여 도로 기하 구조 별 마찰 계수를 연산하는 제1 마찰 계수 산출 모듈을 포함하는 도로 기하 구조 연산부와,
    주행 중인 도로 포장 정보를 획득하는 도로 포장 종류 획득 모듈; 및 획득된 도로 포장 종류에 따른 노면 마찰 계수를 연산하는 제2 마찰 계수 연산 모듈을 포함하는 도로 포장 종류 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 기하 구조가 고려된 노면 마찰 계수 연산 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 노면 마찰 계수 연산부는,
    도로 기하 구조 군 각각에 대한 제동 거리인 제1 마찰 계수와 도로 포장 종류 각각에 대한 제동 거리인 제2 마찰 계수와 강우량에 대한 제동 거리인 제3 마찰 계수 각각에 대한 가중치를 부여하는 가중치 생성 모듈; 및
    도로 기하 구조 및 도로 포장 종류 각각에 대한 제1 마찰 계수 및 제2 마찰 계수 및 강우량에 대한 제3 마찰 계수와 각각의 가중치를 토대로 노면 마찰 계수를 연산하는 노면 마찰 계수 산출 모듈을 포함하고,
    상기 노면 마찰 계수는 제1 마찰 계수와 도로 기하 구조에 따른 제1 가중치의 곱과 제2 마찰 계수와 도로 포장 종류에 따른 부여된 제2 가중치의 곱과 강우량에 따른 제3 가중치와 제3 마찰 계수의 곱의 합으로 산출하는 것을 특징으로 하는 도로 기하 구조가 고려된 노면 마찰 계수 연산 시스템.
  5. 구간 별 주행 도로의 구배도 및 곡선 반경을 토대로 도로 기하 구조 군을 형성하고 각 도로 기하 구조 군 별 제동 거리를 산출하여 도로 기하 구조 별 마찰 계수를 연산하는 도로 기하 구조 연산 단계와,
    주행 중인 도로 포장 정보를 획득하고 획득된 도로 포장 종류에 따른 제2 마찰 계수를 연산하는 도로 포장 종류 연산 단계와,
    주행 중인 도로의 소정 위치에 마련된 강우량 센서로부터 획득된 강우량과 강우량에 대한 제동 거리를 토대로 제3 마찰 계수를 생성하는 강우량 검출 단계와,
    도로 기하 구조 군 별 도로 포장 종류 별 및 강우량 각각에 대한 마찰 계수를 토대로 각각에 대한 가중치를 생성하고 각각에 대한 가중치 및 마찰 계수의 곱의 합으로 구간 별 도로의 노면 마찰 계수를 산출하는 노면 마찰 계수 연산단계를 포함하고,
    상기 도로 기하 구조 군은 평지 구간의 도로 기하 구조 1, 양의 소정 m의 곡선 반경을 가지는 도로 기하 구조 2, 음의 소정 m의 곡선 반경을 가지는 도로 기하 구조 3, 양의 소정 %의 경사도를 가지는 도로 기하 구조 4, 음의 소정 %의 경사도를 가지는 도로 기하 구조 5로 형성되며,
    각 각 도로 기하 구조 별 가중치는 도로 기하 구조 군에 따른 제동 거리에 대한 상관도 및 도로 기하 구조의 제동 거리에 대한 영향을 도로 기하 구조 군 별 제동 거리의 결합 분포를 토대로 추정하고, 상관도 및 결합 분포에 의해 산출된 상관 계수 및 회귀 계수를 토대로 도출하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 도로 기하 구조가 고려된 노면 마찰 계수 연산 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 노면 마찰 계수 연산 단계 이후에,
    도로의 구간 별 노면 마찰 계수를 기 정해진 사용자 인터페이스 환경에 따라 가공 처리하여 노면 마찰 계수에 대한 도로 지도를 생성하는 노면 마찰 계수 지도 생성 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 기하 구조가 고려된 노면 마찰 계수 연산 방법.


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JP2002008198A (ja) * 2000-04-21 2002-01-11 Sumitomo Rubber Ind Ltd 路面情報配信システム、車両の情報集約配信システムおよび車両の情報発信装置、ならびに車両制御プログラム

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