KR101771347B1 - 톨게이트 혼잡 정보를 제공하는 톨게이트기지국 및 톨게이트 최적경로를 안내하는 차량 - Google Patents

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안희중
신우철
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Abstract

본 발명은, N(N은 자연수)개의 톨게이트로 연결되는 차선들에 위치하는 대기차량들의 위치정보를 이용하여 각각의 톨게이트에 대한 혼잡도를 계산하는 단계, 혼잡도계산구간로 진입하는 제1차량으로부터 위치정보를 수신하고 제1차량을 대기차량들에 포함시키는 단계, 톨게이트를 통과하는 제2차량을 대기차량들에서 삭제시키는 단계, 계산된 각 톨게이트의 혼잡도를 포함하는 톨게이트혼잡도정보를 제3차량으로 전송하는 단계를 포함하는 톨게이트기지국의 혼잡 정보 제공 방법을 제공한다.

Description

톨게이트 혼잡 정보를 제공하는 톨게이트기지국 및 톨게이트 최적경로를 안내하는 차량{TOLLGATE BASE STATION FOR PROVIDING TOLLGATE CONGESTION INFORMATION AND VEHICLE FOR GUIDING TOLLGATE OPTIMAL PATH}
본 발명은 톨게이트의 혼잡 정보를 제공하는 기술 및 혼잡 정보에 따라 차량에게 최적경로를 안내하는 기술에 관한 것이다.
복수의 톨게이트가 설치되어 있는 유료도로의 진입구에서, 요금을 지급하기 위해 대기하는 차량들이 각각의 톨게이트로 적절히 분산되지 않아, 차량 정체가 발생하는 경우가 있다.
한편, 운전자가 교통정보를 통해 유료도로의 진입구에서 차량 정체가 발생하고 있다는 사실을 확인할 수 있는 시스템은 개발되고 있으나 진입구에서 각각의 톨게이트 중 어느 톨게이트에 대기 차량이 집중되어 있는지를 알려주는 시스템은 개발되지 않고 있다.
최근, V2X(Vehicle to Everything)기술을 이용한 차량간 통신 혹은 차량과 인프라 시스템간의 통신 기술이 활성화되고 있고, EGPS(Enhanced Global Positioning System) 등 정밀측위기술이 발전함에 따라 이러한 기술들을 이용한 톨게이트 정보 시스템에 대한 기술 개발의 필요성이 더 높아지고 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1241516호에 기재되어 있습니다.
이러한 배경에서, 본 발명의 목적은, 일 측면에서, 복수의 톨게이트가 설치되어 있는 도로의 진입구에서 각각의 톨게이트에 대한 혼잡도 정보를 차량에게 전송하는 기술을 제공하는 것이다. 다른 측면에서, 본 발명의 목적은, 각 톨게이트의 혼잡도 정보를 이용하여 차량의 운전자에게 톨게이트 통과를 위한 최적경로를 안내하는 기술을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 발명은, N(N은 자연수)개의 톨게이트로 연결되는 차선들에 위치하는 대기차량들의 위치정보를 이용하여 각각의 톨게이트에 대한 혼잡도를 계산하는 단계; 혼잡도계산구간로 진입하는 제1차량으로부터 위치정보를 수신하고 상기 제1차량을 상기 대기차량들에 포함시키는 단계; 톨게이트를 통과하는 제2차량을 상기 대기차량들에서 삭제시키는 단계; 계산된 각 톨게이트의 혼잡도를 포함하는 톨게이트혼잡도정보를 제3차량으로 전송하는 단계를 포함하는 톨게이트기지국의 혼잡 정보 제공 방법을 제공한다.
이러한 방법에서, 톨게이트기지국은 상기 혼잡도를 계산하는 단계에서, 상기 대기차량들의 차선정보를 이용하여 각각의 톨게이트에 대한 혼잡도를 계산할 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명은, 톨게이트기지국으로부터 N개의 톨게이트에 대한 혼잡도를 포함하는 톨게이트혼잡도정보를 수신하는 단계; 자차의 주행정보와 상기 톨게이트혼잡도정보를 이용하여 톨게이트 최적경로를 생성하는 단계; 상기 톨게이트 최적경로를 디스플레이장치에 표시하는 단계; 혼잡도계산구간 내로 진입하면 상기 톨게이트기지국으로 자차의 위치정보를 송신하는 단계를 포함하는 차량의 톨게이트 최적경로 안내 방법을 제공한다.
이러한 방법에서, 차량은, 상기 톨게이트 최적경로를 생성하는 단계에서, 각 톨게이트에 대한 혼잡도를 제1인자로 하고, 자차의 주행차선과 각 톨게이트에 대응되는 차선의 차이를 제2인자로 하는 최적경로계산식을 각각의 차선에 적용하여 최적경로를 계산할 수 있다.
또한, 상기 혼잡도는 상기 혼잡도계산구간의 길이를 기본 차간 거리로 나눈 값에 대하여 각 톨게이트의 대기차량 대수에 1을 더한 값으로 다시 나누는 방식으로 계산되고, 상기 최적경로계산식은 상기 제1인자가 커질수록 계산 결과가 커지고 상기 제2인자가 커질수록 계산 결과가 작아지질 수 있다. 그리고, 차량은, 상기 톨게이트 최적경로를 생성하는 단계에서, 상기 최적경로계산식의 결과가 최대가 되는 차선을 최적경로차선으로 선택할 수 있다.
또한, 상기 최적경로계산식은 자차의 주행차선과 톨게이트 통과 후의 진출차선과의 차이를 제3인자로 더 포함할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명은, 톨게이트기지국으로부터 N개의 톨게이트에 대한 혼잡도를 포함하는 톨게이트혼잡도정보를 수신하고, 톨게이트로부터 제1범위 내로 진입하면 상기 톨게이트기지국으로 자차의 위치정보를 송신하는 통신부; 자차의 주행정보와 상기 톨게이트혼잡도정보를 이용하여 톨게이트 최적경로를 생성하는 제어부; 및 상기 톨게이트 최적경로를 디스플레이장치에 표시하는 표시부; 를 포함하는 차량의 톨게이트 최적경로 안내 장치를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 각각의 톨게이트에 대한 혼잡도 정보를 차량에게 전송함으로써 차량의 분산 진입을 유도하고 톨게이트에서의 차량 정체를 줄일 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 차량의 운전자는 대기차량이 적은 차선을 통해 보다 원활하게 톨게이트를 통과할 수 있게 된다.
도 1은 일 실시예에 따른 혼잡 정보 제공 및 최적경로 안내 방법의 흐름도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 톨게이트기지국과 차량의 내부 구성도이다.
도 3은 기지국메모리에서 대기차량정보의 저장 형태를 나타내는 도면이다.
도 4는 혼잡도 계산에 사용되는 인자를 나타내는 도면이다.
도 5는 차량이 혼잡도를 이용하여 최적경로를 생성하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 6은 차량이 주행차선과 혼잡도를 이용하여 최적경로를 생성하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 7은 차량이 진출차선 및 혼잡도를 이용하여 최적경로를 생성하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 혼잡 정보 제공 및 최적경로 안내 방법에 대한 각 주체들의 내부 흐름을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 혼잡 정보 제공 및 최적경로 안내 방법의 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 톨게이트기지국(100)은 톨게이트(120) 근처에 위치하면서, 유료도로 진입구(120, 이하 '진입구'라 함)의 혼잡 상황을 판단할 수 있다.
진입구(120)는 복수의 톨게이트(T1, T2, T3, T4)를 포함할 수 있다. 톨게이트기지국(100)은 각각의 톨게이트(T1, T2, T3, T4)에 대기 중인 차량들의 대수를 이용하여 각 톨게이트(T1, T2, T3, T4)의 혼잡도를 계산하고 계산된 혼잡도를 차량들로 전송할 수 있다.
각 톨게이트(T1, T2, T3, T4)는 하나 이상의 차선과 연계되어 있을 수 있다. 예를 들어, 제1톨게이트(T1)는 제1차선(L1)과 연계되어 있고, 제2톨게이트(T2)는 제2차선(L2), 제3톨게이트(T3)는 제3차선(L3), 제4톨게이트(T4)는 제4차선(L4)과 연계될 수 있다.
차량들이 진입구(120)를 통과할 때는 각 톨게이트(T1, T2, T3, T4)에 연계되어 있는 차선들(L1, L2, L3, L4)을 통해 통과하는데, 톨게이트기지국(100)은 각 차선(L1, L2, L3, L4)에 위치하는 차량들의 대수를 확인하여 각 차선(L1, L2, L3, L4)의 혼잡도를 계산하고 이러한 혼잡도를 각 톨게이트(T1, T2, T3, T4)의 혼잡도로 이용할 수 있다.
톨게이트기지국(100)은 각 차선(L1, L2, L3, L4)에 위치하는 차량 대수를 파악하기 위해 차량들로부터 위치정보를 수신할 수 있다.
예를 들어, 제1톨게이트(T1)과 연계된 제1차선(L1)에 위치하는 제1차량(110a)은 톨게이트기지국(100)으로 자차의 위치정보를 전송할 수 있고, 톨게이트기지국(100)은 이러한 위치정보를 이용하여 제1톨게이트(T1)에 대한 대기차량의 대수를 관리할 수 있다.
다른 한편으로, 제1톨게이트(T1)를 통과하는 제2차량(110b)은 톨게이트기지국(100)으로 자차의 위치정보를 전송할 수 있고, 톨게이트기지국(100)은 이러한 위치정보를 이용하여 제1톨게이트(T1)에 대한 대기차량의 대수를 관리할 수 있다.
차량과 톨게이트기지국(100) 사이의 정보 흐름을 좀더 상세히 살펴보면, 먼저, 진입구(120)로 진입하는 차량(예를 들어, 제1차량(110a))은 자차의 위치값을 포함하는 톨게이트 차선 진입 정보를 톨게이트기지국(100)으로 전송할 수 있다(S102). 차량들은 일정한 조건이 형성될 때, 톨게이트기지국(100)으로 톨게이트 차선 진입 정보를 전송할 수 있는데, 예를 들어, 제1차량(110a)은 진입구(120)로부터 제1범위 이내에 진입할 때, 톨게이트기지국(100)으로 톨게이트 차선 진입 정보를 전송할 수 있다.
여기서, 제1범위는 미리 설정된 값일 수도 있고, 가변되는 값일 수도 있는데, 톨게이트기지국(100)은 가변 범위를 설정하여 차량들로 전송할 수 있다. 아래에서는 이해의 편의를 위해 제1범위를 혼잡도 계산 구간으로 호칭한다.
톨게이트기지국(100)은 혼잡도 계산 구간에 진입한 차량들의 대수를 이용하여 각 톨게이트(T1, T2, T3, T4)의 혼잡도를 계산할 수 있는데, 이러한 측면에서, 제1범위를 혼잡도 계산 구간으로 호칭하였으나, 본 발명이 이러한 호칭으로 제한되는 것은 아니다.
톨게이트기지국(100)은 혼잡도 계산 구간에 진입하는 차량들로부터 위치정보를 수신하여 혼잡도 계산 구간에 위치하는 차량 대수를 계산할 수 있다. 또한, 톨게이트기지국(100)은 혼잡도 계산 구간을 벗어나는 차량들로부터 위치정보를 수신하여 혼잡도 계산 구간에 위치하는 차량 대수를 계산할 수 있다.
구체적으로, 각 톨게이트(T1, T2, T3, T4)를 벗어하는 차량은 톨게이트기지국(100)으로 자차의 위치정보를 포함하는 톨게이트 진출 정보를 전송할 수 있다(S104). 예를 들어, 제2차량(110b)은 제1톨게이트(T1)을 벗어할 때, 톨게이트기지국(100)으로 톨게이트 진출 정보를 전송할 수 있다.
톨게이트기지국(100)은 차량들로부터 수신되는 톨게이트 차선 진입 정보와 톨게이트 진출 정보를 이용하여 각 톨게이트(T1, T2, T3, T4)의 대기 차량 대수를 계산할 수 있다. 구체적으로 톨게이트기지국(100)은 톨게이트 차선 진입 정보를 이용하여 각 톨게이트(T1, T2, T3, T4)의 대기 차량 대수를 증가시킬 수 있고, 톨게이트 진출 정보를 이용하여 각 톨게이트(T1, T2, T3, T4)의 대기 차량 대수를 감소시킬 수 있다.
톨게이트기지국(100)은 차량들의 위치정보를 이용하여 각 차량들의 진입하거나 진출한 차선을 파악하게 되는데, 이때 위치정보는 각 차량이 위치하고 있는 차선까지 파악할 수 있는 정밀위치정보이다. 최근, EGPS(Enhanced Global Positioning System) 및 정밀측위기술을 이용하면 차량의 위치를 1m 이내로 측정할 수 있게 되는데, 톨게이트기지국(100)은 이러한 정밀위치정보를 이용하여 각 차량들의 차선을 파악하고 이를 통해 각 차량들이 진입하거나 진출하는 톨게이트(T1, T2, T3, T4)를 파악할 수 있다.
차량은 정밀좌료값을 포함하는 정밀위치정보를 톨게이트기지국(100)으로 전송할 수도 있고, 자차가 위치하는 차선정보만 톨게이트기지국(100)으로 전송할 수도 있다. 차량은 차선인식과 GPS(Global Positioning System) 기술을 이용하여 자차가 위치하고 있는 차선을 확인할 수 있다. 차량은 이러한 차선 정보를 톨게이트기지국(100)으로 전송하고 톨게이트기지국(100)은 차량의 차선정보를 이용하여 각각의 톨게이트(T1, T2, T3, T4)에 대한 혼잡도를 계산할 수 있다.
톨게이트기지국(100)은 계산된 혼잡도를 포함하는 톨게이트 혼잡도 정보를 차량들로 전송한다(S106).
톨게이트기지국(100)은 주변에 위치하는 모든 차량들로 톨게이트 혼잡도 정보를 전송할 수도 있고, 특정 차량을 지정하여 톨게이트 혼잡도 정보를 전송할 수도 있다.
예를 들어, 톨게이트기지국(100)은 통신이 가능한 범위에 있는 모든 차량들로 톨게이트 혼잡도 정보를 전송할 수도 있고, 진입구(120)로부터 제2범위 내에 진입하는 차량(예를 들어, 제3차량(110c))으로만 톨게이트 혼잡도 정보를 전송할 수도 있다.
톨게이트기지국(100)이 통신이 가능한 범위에 있는 모든 차량들로 톨게이트 혼잡도 정보를 전송하는 경우, 해당 차량은 자차의 위치에 따라 해당 톨게이트 혼잡도 정보를 이용할 수도 있고 이용하지 않을 수도 있다.
예를 들어, 제1차량(110a), 제2차량(110b) 및 제3차량(110c)이 모두 톨게이트 혼잡도 정보를 수신할 수 있는데, 이때, 제1차량(110a)과 제2차량(110b)은 톨게이트 혼잡도 정보를 무시할 수 있고, 제3차량(110c)은 톨게이트 혼잡도 정보를 이용하여 최적경로 주행을 실시할 수 있다.
구체적으로, 진입구(120)로부터 제2범위 내에 진입하는 제3차량(110c)은 톨게이트기지국(100)으로부터 수신되는 톨게이트 혼잡도 정보를 이용하여 톨게이트 최적경로를 생성하고 이에 따라 주행할 수 있다(S108).
도 2는 일 실시예에 따른 톨게이트기지국과 차량의 내부 구성도이다.
도 2를 참조하면, 톨게이트기지국(100)은 제어부(202), 통신부(204) 및 메모리(206)를 포함할 수 있고, 차량(110)은 제어부(212), 통신부(214) 및 표시부(216)를 포함할 수 있다. 아래에서는 용어의 혼돈을 방지하기 위해 톨게이트기지국(100)의 구성은 각각 기지국제어부(202), 기지국통신부(204) 및 기지국메모리(206)로 호칭하고, 차량(110)의 구성은 차량제어부(212), 차량통신부(214) 및 차량표시부(216)로 호칭한다.
기지국통신부(204)는 주변 장치들과 데이터를 송수신한다.
기지국통신부(204)는 차량통신부(214)로부터 위치정보를 수신한다. 예를 들어, 기지국통신부(204)는 혼잡도 계산 구간으로 진입하는 차량의 차량통신부(214)로부터 위치정보를 수신하고, 톨게이트를 벗어나는 차량의 차량통신부(214)로부터 위치정보를 수신한다.
기지국제어부(202)는 톨게이트기지국(100)에서의 전반적인 제어를 수행한다.
기지국제어부(202)는 기지국통신부(204)에서 수신된 차량의 위치정보를 이용하여 각각의 톨게이트에 대한 혼잡도를 계산한다. 진입구(120)에는 N(N은 자연수)개의 톨게이트가 있을 수 있는데, 기지국제어부(202)는 이러한 톨게이트로 연결되는 차선들에 위치하는 대기차량들의 위치정보를 이용하여 각각의 톨게이트에 대한 혼잡도를 계산할 수 있다.
구체적으로, 기지국제어부(202)는 혼잡도 계산 구간으로 진입하는 제1차량의 위치정보에 따라 제1차량을 대기차량들에 포함시킬 수 있다. 그리고, 기지국제어부(202)는 톨게이트를 통과하는 제2차량의 위치정보에 따라 제2차량을 대기차량에서 삭제시킬 수 있다.
대기차량정보는 기지국메모리(206)에 저장될 수 있다.
도 3은 기지국메모리에서 대기차량정보의 저장 형태를 나타내는 도면이다.
대기차량은 각 톨게이트별로 스택(stack)으로 저장될 수 있다. 이때, 스택은 선입선출(FIFO: First In First Out)의 형태로 데이터가 저장될 수 있다.
예를 들어, 제1스택(T1 stack)에서 제1톨게이트(T1)에 대한 대기차량이 관리될 수 있는데, 기지국제어부(202)는 제1차선(L1)을 따라 혼잡도 계산 구간으로 진입하는 차량들(L1-1, L1-2, L1-3)을 순차적으로 제1스택(T1 stack)에 저장하고 각각의 차량들(L1-1, L1-2, L1-3)이 제1톨게이트(T1)를 벗어나면 순차적으로 제1스택(T1 stack)에서 삭제시킨다.
기지국제어부(202)는 이렇게 FIFO 및 스택을 이용하여 각 톨게이트별로 대기차량을 관리하고, 각 톨게이트별 대기차량 대수를 이용하여 톨게이트별 혼잡도를 계산한다.
도 4는 혼잡도 계산에 사용되는 인자를 나타내는 도면이다.
기지국제어부(202)는 진입구(120)로부터 일정 거리를 혼잡도 계산 구간(A)으로 설정할 수 있다. 그리고, 기지국제어부(202)는 기본 차간 거리(B)를 미리 설정할 수 있는데, 기지국제어부(202)는 혼잡도 계산 구간(A)을 기본 차간 거리(B)로 나누어서 혼잡도 계산 구간(A)에 진입할 수 있는 차량 대수(C)를 계산한다.
그리고, 기지국제어부(202)는 혼잡도 계산 구간에 진입 가능한 차량 대수(C)를 다시 대기 차량 대수로 나누어서 혼잡도를 계산할 수 있다. 이러한 방식에 의하면 혼잡도는 1이상이 되고, 혼잡도가 1일 때, 가장 혼잡한 상태를 나타내게 된다.
다만, 이러한 방식에 의할 경우, 대기 차량 대수가 없는 경우에, 혼잡도가 무한대 값을 가지기 때문에 계산상의 편의를 위해 기지국제어부(202)는 대기 차량 대수에 1을 더한 값으로 혼잡도 계산 구간에 진입 가능한 차량 대수(C)를 나눌 수 있다.
이렇게 혼잡도가 계산되면, 기지국통신부(204)는 계산된 각 톨게이트의 혼잡도를 포함하는 톨게이트혼잡도정보를 제3차량으로 전송할 수 있다.
차량(110)은 톨게이트혼잡도정보를 전송받고 이에 따라 톨게이트 최적경로로 주행할 수 있다.
구체적으로, 도 2를 다시 참조하면, 차량통신부(214)는 톨게이트로부터 제1범위 내로 진입하면 톨게이트기지국(100)으로 자차의 위치정보를 송신할 수 있다. 그리고, 차량통신부(214)는 톨게이트로부터 제2범위 내로 진입할 때, 톨게이트기지국(100)으로부터 N개의 톨게이트에 대한 혼잡도를 포함하는 톨게이트혼잡도정보를 수신할 수 있다.
톨게이트혼잡도정보가 수신되면, 차량제어부(212)는 자차의 주행정보와 톨게이트혼잡도정보를 이용하여 톨게이트 최적경로를 생성할 수 있다.
도 5는 차량이 혼잡도를 이용하여 최적경로를 생성하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 5에서 제1차선(L1)에는 대기 차량이 2대 위치하고, 제2차선(L2)에는 대기 차량이 3대 위치하며, 제3차선(L3)에는 대기 차량이 1대 위치하고 있다.
혼잡도 계산 구간에 진입 가능한 차량 대수(C)가 4일 때, 도 4의 혼잡도 계산식에 따르면, 제1차선(L1)의 혼잡도는 4/3이고, 제2차선(L2)의 혼잡도는 1이며, 제3차선(L3)의 혼잡도는 2이다.
차량(110)은 각각의 차선(L1, L2, L3)에 대한 혼잡도를 확인하고 혼잡도 수치가 가장 높은 제3차선(L3)을 톨게이트 최적경로로 설정할 수 있다.
한편, 차량(110)은 이러한 혼잡도 수치를 제1인자로 하고, 자차의 주행차선과 각 톨게이트에 대응되는 차선의 차이를 제2인자로 하는 최적경로계산식을 각각의 차선에 적용하여 최적경로를 계산할 수 있다.
도 6은 차량이 주행차선과 혼잡도를 이용하여 최적경로를 생성하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 6에서, 혼잡도 계산 구간에 진입 가능한 차량 대수(C)가 4일 때, 도 4의 혼잡도 계산식에 따르면, 제1차선(L1)과 제2차선(L2)은 혼잡도가 1이 되고, 제3차선(L3)은 혼잡도가 4/3이 된다.
혼잡도 수치만 고려하면, 차량(110)은 제3차선(L3)을 최적경로로 생성하여 주행할 수 있다.
그런데, 현재 차량(110)은 제1차선(L1)을 주행하고 있다. 이에 따라, 제3차선(L3)까지 주행하려면 2개의 차선을 더 이동해야 하는데, 이때, 2개의 차선을 더 이동해서 얻는 이득이 대기 차량 1대를 더 기다리면서 현재 주행차선을 계속해서 유지하는 이득보다 작을 수 있다.
이러한 원리에 따라, 차량(110)은 혼잡도를 제1인자로 하고, 자차의 주행차선과 각 톨게이트에 대응되는 차선의 차이를 제2인자로 하는 최적경로계산식을 이용하여 최적경로를 계산할 수 있다.
최적경로계산식에서는 자차의 주행차선과 각 톨게이트에 대응되는 차선의 차이에 대응되는 계산수치가 사용될 수 있다.
계산수치 주행차선과 각 톨게이트 차선의 차이
1.2 0
1 1
0.6 2
0.4 3 이상
표 1은 자차의 주행차선과 각 톨게이트에 대응되는 차선의 차이에 대응되는 계산수치의 일 예를 나타낸다.
표 1에 따르면, 주행차선과 연계된 톨게이트에 대해서는 계산수치가 1.2가 사용되고, 주행차선과 1개의 차선 차이가 나는 톨계이트에 대해서는 계산수치로 1이 사용된다.
[수학식 1]
최적경로계산식1 = 혼잡도 x 주행차선 계산수치
수학식 1에 개시된 최적경로계산식1은 혼잡도를 제1인자로 사용하고 주행차선과 각 톨게이트에 대응되는 차선의 차이에 대응되는 계산수치(이하 '주행차선 계산수치'라 함)를 제2인자로 사용하는 계산식이다.
최적경로계산식1에 따라 도 6에 도시된 상황을 판단해 보면, 제1차선(L1)은 최적경로계산식1의 결과값이 1(혼잡도) x 1.2(주행차선 계산수치) = 1.2가 되고, 제2차선(L2)은 최적경로계산식1의 결과값이 1(혼잡도) x 1(주행차선 계산수치) = 1이 된다. 그리고, 제3차선(L3)은 최적경로계산식1의 결과값이 4/3(혼잡도) x 0.6(주행차선 계산수치) = 0.8이 된다.
이러한 결과에 의하면, 차량(110)은 제1차선(L1)을 최적경로로 결정하여 주행하게 된다.
한편, 차량(110)은 톨게이트 진출후의 진출차선을 고려하여 최적경로를 계산할 수 있다.
도 7은 차량이 진출차선 및 혼잡도를 이용하여 최적경로를 생성하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 7에서, 혼잡도 계산 구간에 진입 가능한 차량 대수(C)가 4일 때, 도 4의 혼잡도 계산식에 따르면, 제1차선(L1)은 혼잡도가 4/3가 되고, 제2차선(L2)은 혼잡도가 1이 되고, 제3차선(L3)은 혼잡도가 2가 된다.
혼잡도만으로 판단할 때, 제3차선(L3)이 최적경로이다. 하지만, 차량(110)은 톨게이트를 통과한 후 제1차선(L1)에 해당되는 좌측단차선으로 진출할 예정이다. 이 경우, 제3차선(L3)으로 원활하게 톨게이트를 통과하는 이득보다 제1차선(L1)에서 1대를 더 대기한 후 톨게이트를 통과한 후 진출차선과 바로 연결되는 이득이 더 클 수 있다.
이에 따라, 차량(110)은 톨게이트 통과 후의 진출차선을 제3인자로 하는 최적경로계산식을 각각의 차선에 적용하여 최적경로를 계산할 수 있다.
계산수치 주행차선과 진출차선의 차이
1.2 0
1 1
0.6 2
0.4 3 이상
표 2는 각 톨게이트에 대응되는 차선과 진출차선의 차이에 대응되는 계산수치의 일 예를 나타낸다.
표 2에 따르면, 진출차선과 연계된 톨게이트에 대해서는 계산수치가 1.2가 사용되고, 진출차선과 1개의 차선 차이가 나는 톨게이트에 대해서는 계산수치로 1이 사용된다.
[수학식 2]
최적경로계산식2 = 혼잡도 x 주행차선 계산수치 x 진출차선 계산수치
수학식 2에 개시된 최적경로계산식2는 혼잡도를 제1인자로 사용하고 주행차선 계산수치를 제2인자로 사용하며 진출차선과 각 톨게이트에 대응되는 차선의 차이에 대응되는 계산수치(이하 '진출차선 계산수치'라 함)를 제3인자로 사용하는 계산식이다.
차선 주행차선 계산수치 진출차선 계산수치 혼잡도 계산결과
1 1 1.2 1.33 1.6(
2 1.2 1 1 1.2
3 1 0.6 2 1.2
표 3은 도 6에 개시된 상황을 최적경로계산식2에 대응시킨 결과이다.
표 3에 따르면, 제1차선(L1)에 대한 최적경로계산식2의 계산결과과 제3차선(L3)에 대한 최적경로계산식2의 계산결과보다 크기 때문에 차량(110)은 제1차선(L1)을 최적경로로 설정할 수 있다.
진출차선은 차량(110)의 입력장치로 운전자 혹은 사용자가 입력하는 내용에 따라 결정될 수도 있고, 차량(110)이 제반 조건을 고려하여 결정할 수도 있다. 예를 들어, 진출차선은 차량(110)의 방향지시등 상태에 따라 결정될 수 있다. 이때, 방향지시등이 우측을 지시하는 경우, 우측단차선이 진출차선으로 결정되고, 방향지시등이 좌측을 지시하는 경우, 좌측단차선이 진출차선으로 결정될 수 있다.
최적경로계산식은 실시예에 따라 변형이 가능한데, 최적경로계산식을 설계하는 설계자는 도 4와 같이 계산되는 혼잡도가 커질수록 최적경로계산식의 계산결과가 커지도록 계산식을 설계할 수 있다. 그리고, 설계자는, 자차의 주행차선과 각 톨게이트에 대응되는 차선의 차이가 커질수록 최적경로계산식의 계산 결과가 작아지도록 계산식을 설계할 수 있다. 또한, 설계자는, 진출차선과 각 톨게이트에 대응되는 차선의 차이가 커질수록 최적경로계산식의 계산 결과가 작아지도록 계산식을 설계할 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 혼잡 정보 제공 및 최적경로 안내 방법에 대한 각 주체들의 내부 흐름을 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 제1차량(110a)은 주행하고 있다가(S802), 혼잡도 계산 구간에 진입하면(S804에서 예), 톨게이트 차선 진입 정보를 톨게이트기지국(100)으로 전송한다(S806).
이때, 톨게이트기지국(100)은 제1차량(110a)의 위치정보를 이용하여 혼잡도를 계산하고(S822), 계산된 혼잡도를 제3차량(110c)으로 전송한다.
한편, 혼잡도 계산 구간에 진입했던 제1차량(110a)이 다시 혼잡도 계산 구간에서 벗어나게 되면(S808에서 예), 제1차량(110a)은 톨게이트 진출 정보를 톨게이트기지국(100)으로 전송하고(S810), 계속해서 주행하게 된다(S812).
그리고, 톨게이트기지국(100)은 제1차량(110a)의 위치정보를 이용하여 혼잡도를 다시 계산하고(S822), 계산된 혼잡도를 제3차량(110c)으로 전송한다.
제3차량(110c)은 주행하고 있다가(S832), 혼잡도 알람 구간(전술한 제2범위)에 진입하게 되면(S834), 톨게이트기지국(100)으로부터 톨게이트 혼잡도 정보를 수신하게 된다(S836).
그리고, 제3차량(110c)은 주행차선, 진출차선 및 혼잡도를 이용하여 톨게이트 최적경로를 판단하게 된다(S838).
이때, 제3차량(110c)이 자율주행모드에 있으면, 제3차량(110c)은 톨게이트 최적경로에 따라 자차의 조향과 감가속을 제어할 수 있다(S842).
그리고, 제3차량(110c)이 자율주행모드에 있지 않으면, 제3차량(110c)의 표시부(216)는 HMI(Human Machine Interface)와 같은 디스플레이장치를 통해 톨게이트 최적경로를 표시하게 된다(S844).
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대해 설명하였다. 이러한 실시예에 따르면, 각각의 톨게이트에 대한 혼잡도 정보를 차량에게 전송함으로써 차량의 분산 진입을 유도하고 톨게이트에서의 차량 정체를 줄일 수 있다. 또한, 이러한 실시예에 의하면, 차량의 운전자는 대기차량이 적은 차선을 통해 보다 원활하게 톨게이트를 통과할 수 있게 된다.
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 유료도로 진입구로부터 제1범위의 거리 구간에 해당되는 혼잡도 계산 구간으로 진입하는 차량들로부터 각 차량의 위치정보를 수신하는 통신부; 및
    상기 각 차량의 상기 위치정보를 이용하여 각각의 톨게이트에 대응되는 각각의 차선에 위치하는 차량들의 대수를 확인하여 각 톨게이트의 혼잡도를 계산하되, 상기 혼잡도 계산 구간으로 진입하는 제1차량으로부터 위치정보를 수신하여 상기 제1차량이 위치하는 제1차선에 대응되는 제1톨게이트의 대기차량을 증가시키고 제2톨게이트를 통과하는 제2차량을 상기 제2톨게이트의 대기차량에서 제외시키면서 상기 각 톨게이트의 혼잡도를 계산하고, 상기 통신부가 상기 진입구로부터 제2범위의 거리 구간에 해당되는 혼잡도 알람 구간으로 진입하는 제3차량으로 상기 각 톨게이트의 혼잡도를 포함하는 톨게이트 혼잡도 정보를 전송하도록 하는 제어부
    를 포함하는 톨게이트기지국.
  2. 제1항에 있어서,
    메모리를 더 포함하고,
    상기 메모리에서, 상기 각 톨게이트의 대기차량은 선입선출(FIFO: First In First Out)의 형태로 데이터가 저장되는 스택(stack)으로 저장되는 톨게이트기지국.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 혼잡도 계산 구간을 미리 설정된 기본 차간 거리로 나누어서 상기 각 톨게이트에 대하여 상기 혼잡도 계산 구간에 진입 가능한 차량 대수를 계산하고, 상기 각 톨게이트에 대하여 상기 혼잡도 계산 구간에 진입 가능한 차량 대수를 상기 각 톨게이트의 대기 차량 대수 혹은 대기 차량 대수에 1을 더한 값으로 나누어서 혼잡도를 계산하는 톨게이트기지국.
  4. 유료도로 진입구로부터 제1범위의 거리 구간에 해당되는 혼잡도 계산 구간으로 진입할 때 자차의 위치정보를 톨게이트기지국으로 전송하고, 상기 유료도로 진입구로부터 제2범위의 거리 구간에 해당되는 혼잡도 알람 구간에 진입할 때 상기 톨게이트기지국으로부터 각 톨게이트에 대한 혼잡도를 수신하는 통신부;
    상기 각 톨게이트에 대한 혼잡도를 제1인자로 하고, 자차의 주행차선과 상기 각 톨게이트에 대응되는 차선의 차이를 제2인자로 하는 최적경로계산식을 각각의 차선에 적용하여 최적경로를 계산하는 제어부; 및
    상기 최적경로를 디스플레이장치에 표시하는 표시부
    를 포함하는 차량.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 혼잡도는 상기 혼잡도계산구간의 길이를 기본 차간 거리로 나눈 값에 대하여 각 톨게이트의 대기차량 대수에 1을 더한 값으로 다시 나누는 방식으로 계산되고,
    상기 최적경로계산식은 상기 제1인자가 커질수록 계산 결과가 커지고 상기 제2인자가 커질수록 계산 결과가 작아지며,
    상기 제어부는,
    상기 최적경로계산식의 결과가 최대가 되는 차선을 최적경로차선으로 선택하는 차량.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 최적경로계산식은 자차의 주행차선과 톨게이트 통과 후의 진출차선과의 차이를 제3인자로 포함하는 차량.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 진출차선은 자차의 방향지시등 상태에 따라 결정되되,
    방향지시등이 우측을 지시하는 경우, 우측단차선이 상기 진출차선으로 결정되고, 방향지시등이 좌측을 지시하는 경우, 좌측단차선이 상기 진출차선으로 결정되는 차량.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 통신부는,
    자차의 위치정보로서 자차의 차선정보를 상기 톨게이트기지국으로 전송하는 차량.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 유료도로 진입구로부터 상기 제2범위 내에 진입하면 상기 최적경로를 생성하는 차량.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 통신부는,
    톨게이트를 통과하면 상기 톨게이트기지국으로 자차의 위치정보를 전송하는 차량.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 톨게이트 최적경로에 따라 자차의 조향과 감가속을 제어하는 차량.
  12. 삭제
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