KR101773515B1 - 블루투스-와이파이 센서 기반의 스마트 교통제어 시스템 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
운전자 모바일 기기 또는 보행자 모바일 기기와 통신할 수 있도록 블루투스-와이파이 센서와 지그비 기반의 메쉬 네트워크를 이용하여 도시부의 교통상황을 실시간 모니터링하고 교통신호 제어 기능을 수행할 수 있고, 또한, 저전력 센서인 블루투스-와이파이를 센서를 사용하고, 태양전지모듈 기반 전력만으로 충분한 전력 공급이 가능함에 따라 전기요금이 실질적으로 발생하지 않으며, 또한, 블루투스-와이파이 센서의 수집 데이터량에 적합한 통신방식인 지그비 기반의 메쉬 통신네트워크 장치를 사용함에 따라 통신비를 절감할 수 있으며, 또한, 블루투스-와이파이 센서의 설치비용을 저감시킬 수 있고, 도시미관이 저해되는 것을 방지할 수 있고, 또한, 도심지 교차로의 교통지체를 감소시킴에 따라 통행속도를 증가시킬 수 있고, 시각장애인의 통행 편의를 증진시킬 수 있는, 블루투스-와이파이 센서 기반의 스마트 교통제어 시스템 및 그 방법이 제공된다.
Description
본 발명은 교통제어 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 운전자 모바일 기기 또는 보행자 모바일 기기와 통신할 수 있도록 블루투스-와이파이 센서와 지그비(Zigbee) 기반의 메쉬 네트워크(Mesh Network)를 이용하여 도시부(Urban Region)의 교통상황을 실시간 모니터링하고 교통신호 제어 기능을 수행하는, 블루투스-와이파이 센서 기반의 스마트 교통제어 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 스마트시티(Smart City) 시범사업이 전 세계적으로 활발히 진행되고 있지만, 스마트시티의 핵심 요소 중 하나인 교통상황 모니터링의 경우, 모니터링 센서 설치에 따른 전력소모, 도시미관 저해 등 문제점이 발생하여, 이에 대한 해결책 마련이 필요한 실정이다.
여기서, 스마트시티는 정보통신기술(ICT)을 이용하여 주요 도시의 공공기능을 네트워크화한 도시로서, 언제 어디서나 인터넷 접속이 가능하고 영상회의 등 첨단 IT 기술을 자유롭게 사용할 수 있는 미래형 첨단도시를 말한다. 이러한 스마트시티는 실시간으로 교통정보를 얻을 수 있어 이동거리가 줄고, 원격근무가 가능해지는 등 거주자들의 생활이 편리해질 뿐만 아니라 이산화탄소 배출량도 줄일 수 있다.
종래의 기술에 따른 도시교통 모니터링을 위한 검지기로서, 매설형 검지기인 루프검지기 또는 비매설형 검지기인 영상 검지기 또는 레이더 검지기가 사용되고 있다. 종래의 기술에 따른 도시교통 모니터링을 위한 검지기는 고전력을 소모하고, 또한, 모든 통과차량에 대한 데이터를 수집하므로 센서 데이터량의 과다로 인해 전기 및 통신비용이 과다하게 소요되므로, 에너지 효율성을 중시하는 스마트시티 사업에 적용하기에는 한계가 있다.
특히, 종래의 기술에 따른 검지기로서, 주로 매설형 루프 검지기를 사용하여 도로의 한 지점을 통과하는 차량의 교통량, 속도, 점유율 데이터를 수집하고 이를 통해 구간 통행시간을 추정하거나, 교통신호 운영을 최적화하였으나, 이것은 도로상에 루프선을 매설하는 방식이기 때문에 도로 파손, 작업자 안전, 교통방해 등 문제점이 있다.
전술한 매설형 루프 검지기의 단점 해결을 위해 최근에는 비매설형 검지기인 영상 검지기 및 레이더 검지기 등을 설치하고 있지만, 이러한 비매설형 검지기는 센서 설치를 위한 별도의 지주(Pole)가 필요함에 따라 지주 설치비용이 과다하게 소요되고, 또한, 도시 미관을 저해하는 문제점이 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 영상 검지기 및 레이더 검지기의 단점을 설명하기 위한 도면이다.
도 1의 a) 및 b)에 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 비매설형 검지기, 예를 들면, 영상 검지기 및 레이더 검지기의 경우, 지주 설치로 인한 비용이 증가하며, 도시미관을 저해할 수 있고, 또한, 점유율 기반 신호제어에 따른 교통지체가 증가할 수 있고, 전력 및 통신비가 과다하게 발생할 수 있다는 문제점이 있다.
한편, 교통 검지기(Traffic Detector)는 도로의 교통상황을 수집하기 위한 장비로서, 지능형교통체계의 근간을 이루는 시스템이다. 초기 지능형교통체계에서는 지점 검지기(Point Detector)를 자료수집 시스템으로 활용하였으나, 최근 교통검지기술의 발달과 다양한 IT 기술의 접목으로 다양한 형태의 구간 검지기(Interval Detector) 도입이 활성화되고 있는 실정이다.
예를 들면, 연속 설치된 지점 검지기의 수집자료 및 가공정보는 실시간성이 높다는 장점이 있는 반면에 교통상태에 따라 정보의 신뢰성이 낮다는 단점이 있다. 또한, 구간 검지기의 수집자료 및 가공정보는 신뢰성이 높다는 장점이 있는 반면에 도로구간에 대해 통행을 완료해야만 정보의 생성이 가능하므로 실시간성이 낮다는 단점이 있다.
이러한 지점 검지기를 이용한 통행시간 산출 방식은 자유 교통류 상태에서는 비교적 간단하게 적용될 수 있으며, 최신의 교통상태에 대한 자료를 수집하여 교통정보를 생성하므로 실시간성이 높다는 장점이 있다. 그러나 지점평균속도에 의한 통행시간 추정은 구간을 차량이 통행하는 시간동안 그 구간의 교통류 상태가 변화하지 않고 유지되어야 한다는 가정이 필요하다. 즉, 도로구간에 연속적으로 설치된 지점검지기의 속도자료는 일정시간동안 도로의 특정 지점을 통과한 차량의 시간평균속도이며, 동일시간에 대한 속도의 공간적 분포를 나타내기 때문이다.
또한, 구간 검지기를 이용한 통행시간 산출 방법은 도로구간을 실제 통행한 차량에 대하여 지점간 통과시간의 차이를 통행시간으로 산출하므로 매우 정확한 정보를 산출할 수 있으나, 시점을 통과한 차량이 반드시 종점을 통과하여야만 수집이 가능한 자료이므로 항상 차량의 통행시간만큼 시간처짐이 발생하게 된다. 이것은 교통관리의 관심대상이 되는 정체발생시(혼잡시간)에는 시간처짐이 더욱 길어지는 특징이 있으므로 이용자에게 정보를 제공할 경우, 단순히 수집된 통행시간을 집계한 정보를 사용할 수 없으며, 반드시 일부 가공처리 과정을 통해 출발시각기준 정보로 변환이 필요하다.
구체적으로, 구간 검지기(Interval Detector)는 도로 특정구간의 시점과 종점에 차량인식장치 또는 통신장치를 설치하여 통과하는 차량을 인식하고 인식된 차량의 시점과 종점을 통과하는 시각을 수집하여 구간의 통행시간 및 속도를 수집하는 장비 또는 시스템으로 정의할 수 있으며, 적용되는 기술에 따라 다양한 방식으로 이용되고 있다. 예를 들면, 구간 검지기는 적용되는 기술방식에 따라 AVI, GPS, Beacon, DSRC, RFID 등으로 구분된다.
이러한 방식 중에서 AVI는 초기 국도 ITS에 주로 활용되었으며, 현재는 Hi-pass 단말기 보급의 증가로 인해 이를 이용한 DSRC 통신방식이 고속도로와 수도권 지자체에서 주로 사용되고 있다.
이러한 구간 검지기의 검지원리는 차량이 해당구간을 직접 통행한 시간을 기준으로 정보를 산출하므로 정보의 신뢰성이 높으나 차량이 정해진 구간을 반드시 통과해야만 정보를 가공할 수 있으므로, 현재의 교통류 상태가 아닌 통행시간만큼의 과거 교통류 상태를 경험한 차량의 정보라는 단점이 있다. 또한, 수집된 통과시각을 기준으로 정보를 생성할 경우, 도착시각기준과 출발시각기준으로 생성이 가능하며, 일반적으로 실시간 정보제공용은 도착시각기준 정보를 활용한다.
또한, 이러한 구간 검지기는 모든 구간의 정보를 수집함으로써 구간정보에 대한 정확도는 높으나 실시간성 및 미래 예측에 대한 부정확성으로 인해 그 효용성이 떨어지므로, 간격을 조밀하게 하여 실시간성을 확보하는 것이 필요하다. 그러나 단순히 설치간격을 짧게 해서 구간 검지기를 조밀하게 설치하는 것은 경제성 및 효율성 측면에서 그다지 바람직한 방법은 아니라 판단된다.
한편, 텔레매틱스 무선통신 방식은 노변장치(Road Side Equipment; RSE)와 차량탑재장치(On-Board Equipment: OBE)간에 약 500m 정도의 통신반경 내에 양방향 통신을 통하여 정보의 교환을 가능하게 하는 차량-노변 장치간의 전용통신을 말한다. 예를 들면, 텔레매틱스 차량 이동무선 환경에서 패킷 통신용으로 개발되어 사용 중인 시스템으로는 1Mbps 데이터 전송률을 가지고 100m 통신영역의 ASK 변조방식 DSRC 시스템이 있으며, 최근 10 Mbps급 OFDM 변조 방식의 WAVE(Wire Access in Vehicular Environments) 무선통신 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
최근에 스마트폰, 하이패스 단말기 등 무선통신기기의 보급률 증가에 따라 이를 이용한 효율적인 구간 통행시간 수집장치의 설치가 확대되고 있다. 다시 말하면, 도로상 2개 지점에 무선통신기기의 식별번호(ID)를 수집할 수 있는 장치를 설치하여 2개 지점에서 동일한 ID가 관측될 경우, 해당 ID의 통과시각 차이를 통해 구간 통행시간을 산출한다.
도 2는 종래의 기술에 따른 구간 검지기를 구비한 통행시간 산출 시스템의 구성도이고, 도 3은 종래의 기술에 따른 구간 검지기를 구비한 통행시간 산출 시스템의 통행시간을 산출하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 종래의 기술에 따른 구간 검지기를 구비한 통행시간 산출 시스템은, 차량탑재장치(OBE) 설치 차량(10), 제1 구간 검지기(20), 제2 구간 검지기(30) 및 교통관제센터(40)를 포함하고, 상기 제1 구간 검지기(20) 및 제2 구간 검지기(30) 각각은, 도로의 2개 지점 사이의 통행시간(Travel Time)을 산출할 수 있도록 각각 노변장치(RSE)에 설치되는 구간 검지기(Interval Detection)로서, 통과차량 감지부(21), 차량식별번호 검출부(22), 검지시각 산출부(23) 및 데이터 송신부(24)를 포함한다.
종래의 기술에 따른 무선통신-기반 구간 검지기는, 예를 들면, DSRC 검지기, 블루투스 검지기 등이 있는데, 이들은 모두 최초로 검지되는 차량식별번호(ID)의 매칭을 통해 구간 통행시간을 산출하게 된다.
그러나 도 3에 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 무선통신-기반 구간 검지기의 경우, 최초로 검지되는 자료를 이용한 통행시간[TT(Enter-Enter)]는 무선센서의 설치위치와 거리 오차가 크게 발생함에 따라 통행시간의 오차가 발생할 가능성이 커진다는 문제점이 있다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 각 무선센서별로 3번의 동일 ID가 검지된다고 가정하면, 2개 지점간 통행시간 산출방법은 9가지 통행시간 산출 방법이 존재하며, 검지위치의 모호성(Ambiguity)을 증가시킬 수 있다.
다시 말하면, 종래의 기술에 따른 무선통신-기반 구간 검지기는, 차량번호판 인식방식의 구간 검지기와 달리, 차량내에 탑재된 차량탑재장치(OBE)와 통신을 통해 구간 통행시간을 검지하는 방식으로서, 상대적으로 넓은 검지영역(통신영역)을 갖는다. 이러한 넓은 검지영역은 고속의 통과차량 검지율을 향상시킬 수 있지만, 넓은 검지영역 때문에 하나의 구간 검지기가 동일 ID를 다수 검지할 가능성이 증가하게 되고, 이에 따라 검지위치의 모호성을 증가시켜 통행시간 검지 정확도를 저하시킬 수 있다는 문제점이 있다.
한편, 전술한 무선통신-기반 구간 검지기의 문제점을 해결하기 위한 선행기술로서, 본 발명의 출원인에 의해 특허출원된 대한민국 공개특허번호 제2016-54921호에는 "수신신호강도지수를 이용한 구간 검지기 및 이를 구비한 통행시간 산출 시스템과 방법"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 본 명세서 내에 참조되어 본 발명의 일부를 이룬다.
이러한 수신신호강도지수를 이용한 구간 검지기 및 이를 구비한 통행시간 산출 시스템과 방법의 경우, 무선통신 방식의 수신신호강도지수(Received Signal Strength Indicator: RSSI)를 이용하여 DSRC/WAVE, Wi-Fi, 블루투스 등 무선통신-기반의 구간 검지기의 정확도를 향상시킬 수 있고, 구간 검지기에서 검지위치의 모호성을 최소화할 수 있지만, 도로의 2개 지점 사이의 통행시간을 산출할 수 있도록 각각 노변장치에 설치되는 구간 검지기로서, 전술한 바와 같이, 차량내에 탑재된 차량탑재장치(OBE)와 통신을 통해 구간 통행시간을 검지하는 방식을 사용하고 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 운전자 모바일 기기 또는 보행자 모바일 기기와 통신할 수 있도록 블루투스-와이파이 센서와 지그비(Zigbee) 기반의 메쉬 네트워크(Mesh Network)를 이용하여 도시부의 교통상황을 실시간 모니터링하고 교통신호 제어 기능을 수행할 수 있는, 블루투스-와이파이 센서 기반의 스마트 교통제어 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 블루투스-와이파이 센서 기반의 스마트 교통제어 시스템은, 블루투스 또는 와이파이 통신이 가능하도록 교차로 통행 차량내의 운전자가 소지한 운전자 모바일 기기; 블루투스-와이파이 지향성 안테나를 구비한 무선통신 검지기로서, 도심지 교차로에 설치되어 교차로 통행 차량내의 운전자 모바일 기기의 MAC 어드레스 데이터와 수신신호강도지수를 이용하여 식별번호 및 검지시각 데이터를 수집하는 블루투스-와이파이 센서; 다수의 블루투스-와이파이 센서간의 통신을 위한 통신모듈로서, 지그비 기반 메쉬 통신네트워크를 제공하는 지그비 기반 메쉬 통신네트워크 장치; 구간 통행시간 산출 알고리즘에 따라 적어도 두 개 이상의 블루투스-와이파이 센서로부터 수집된 식별번호 및 검지시각 데이터에 대응하는 방향별 구간통행속도를 산출하여 전송하는 교통관제센터; 상기 교통관제센터로부터 전송되는 방향별 구간통행속도에 따라 교통신호시간을 결정하여 교통신호등의 점등을 제어하는 교통신호 제어기; 및 보행자 또는 시각장애인이 도심지 교차로의 횡단보도를 통행하고자 할 경우, 상기 교통신호 제어기에 의해 제어되는 교통신호등의 잔여 녹색시간, 횡단보도 위치 및 진행방향 정보를 보행자 또는 시각장애인에게 제공할 수 있도록 상기 블루투스-와이파이 센서와 실시간 통신을 수행하는 보행자 모바일 기기를 포함하되, 상기 블루투스-와이파이 센서는 블루투스-와이파이 통신 기능이 작동되고 있는 모바일 기기의 데이터만을 수집하며; 상기 교통관제센터는 적어도 두 개 이상의 블루투스-와이파이 센서로부터 수집된 식별번호 및 검지시각 데이터에 대응하는 좌회전 또는 직진의 방향별 구간통행속도를 산출할 수 있는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 운전자 모바일 기기는 차량 내 운전자가 소지한 휴대폰, 핸즈프리 단말 또는 노트북 중에서 선택될 수 있다.
여기서, 상기 블루투스-와이파이 센서는, 블루투스-와이파이 지향성 안테나를 통해 차량내의 운전자 모바일 기기가 무선센서 구간검지영역을 통과하는지를 소정 주기마다 검출하는 모바일 기기 감지부; 상기 모바일 기기 감지부에 의해 상기 운전자 모바일 기기가 무선센서 구간검지영역에 진입하여 진출할 때까지, 상기 운전자 모바일 기기의 식별번호에 대응하는 MAC 어드레스를 검출하는 MAC 어드레스 데이터 수집부; 상기 차량내의 운전자 모바일 기기가 무선센서 구간검지영역 내에 진입하여 진출할 때까지 소정 주기마다 수신신호강도지수를 각각 산출하는 수신신호강도지수 산출부; 상기 수신신호강도지수 산출부에서 산출된 수신신호강도지수 중에서 최대 수신신호강도지수를 갖는 위치의 검지시각을 산출하여 검지시각 데이터로 결정하는 검지시각 산출부; 상기 MAC 어드레스 데이터 수집부에서 검출된 MAC 어드레스에 대응하는 식별번호 및 상기 검지시각 산출부에서 산출된 검지시각 데이터를 상기 지그비 기반 메쉬 통신네트워크 장치를 경유하여 상기 교통관제센터로 전송하는 지그비 무선통신모듈; 및 상기 기설치된 교통신호등 지주 상에 설치되어 상기 블루투스-와이파이 센서에 전원을 공급하도록 전력을 생성하는 태양전지모듈을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 수신신호강도지수는 상기 블루투스-와이파이 센서와 상기 운전자 모바일 기기가 가장 근접한 위치에서 최대가 되는 것을 특징으로 한다.
한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 블루투스-와이파이 센서 기반의 스마트 교통제어 방법은, a) 도심지 교차로의 교통신호등 지주에 설치된 제1 블루투스-와이파이 센서가 검지영역 내로 진입하여 진출하는 차량내의 운전자 모바일 기기의 MAC 어드레스를 검출하고 수신신호강도지수를 산출하는 단계; b) 상기 제1 블루투스-와이파이 센서가 상기 운전자 모바일 기기에 대해 최대 수신신호강도지수를 갖는 지점의 제1 검지시각을 산출하는 단계; c) 상기 제1 블루투스-와이파이 센서가 상기 MAC 어드레스에 대응하는 식별번호 및 상기 제1 검지시각 데이터를 지그비 기반 메쉬 통신네트워크 장치를 경유하여 교통관제센터로 전송하는 단계; d) 제2 블루투스-와이파이 센서가 검지영역 내로 진입하여 진출하는 차량내의 운전자 모바일 기기의 MAC 어드레스를 검출하고 수신신호강도지수를 산출하는 단계; e) 상기 제2 블루투스-와이파이 센서가 상기 운전자 모바일 기기에 대한 최대 수신신호강도지수를 갖는 지점의 제2 검지시각을 산출하는 단계; f) 상기 제2 블루투스-와이파이 센서가 상기 식별번호 및 제2 검지시각 데이터를 상기 지그비 기반 메쉬 통신네트워크 장치를 경유하여 상기 교통관제센터로 전송하는 단계; g) 상기 교통관제센터가 상기 수신된 제1 및 제2 검지시각에 따른 상기 운전자 모바일 기기에 대한 방향별 통행시간을 산출하여 교통신호 제어기로 전송하는 단계; h) 상기 교통신호 제어기가 상기 방향별 통행시간에 따라 교통신호등의 점등을 제어하는 단계; 및 i) 보행자(또는 시각장애인)가 도심지 교차로의 횡단보도를 통행하고자 할 경우, 보행자(또는 시각장애인)가 소지한 보행자 모바일 기기를 통해 상기 블루투스-와이파이 센서와 실시간 통신을 수행함으로써 상기 교통신호 제어기에 의해 제어되는 교통신호등의 잔여 녹색시간, 횡단보도 위치 및 진행방향 정보를 보행자(또는 시각장애인)에게 제공하는 단계를 포함하되, 상기 제1 및 제2 블루투스-와이파이 센서는 블루투스-와이파이 통신 기능이 작동되고 있는 모바일 기기의 데이터만을 수집하며; 상기 교통관제센터는 적어도 두 개 이상의 블루투스-와이파이 센서로부터 수집된 식별번호 및 검지시각 데이터에 대응하는 좌회전 또는 직진의 방향별 구간통행속도를 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 운전자 모바일 기기 또는 보행자 모바일 기기와 통신할 수 있도록 블루투스-와이파이 센서와 지그비 기반의 메쉬 네트워크를 이용하여 도시부의 교통상황을 실시간 모니터링하고 교통신호 제어 기능을 수행할 수 있다.
본 발명에 따르면, 저전력 센서인 블루투스-와이파이를 센서를 사용하고, 태양전지모듈 기반 전력만으로 충분한 전력 공급이 가능함에 따라 전기요금이 실질적으로 발생하지 않는다.
본 발명에 따르면, 블루투스-와이파이 센서의 수집 데이터량에 적합한 통신방식인 지그비 기반 메쉬 통신네트워크 장치를 사용함에 따라 종래의 기술에 따른 개별 장비마다 전용통신망 사용비를 지출해야 하는 검지기 통신방식에 비해 통신비를 절감할 수 있다.
본 발명에 따르면, 종래의 기술에 따른 비매설검지기 설치를 위해 사용되는 지주(Pole)가 필요하지 않기 때문에 블루투스-와이파이 센서의 설치비용을 저감시킬 수 있고, 도시미관이 저해되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 도심지 교차로의 교통지체를 감소시킴에 따라 통행속도를 증가시킬 수 있고, 또한, 시각장애인의 통행편의를 증진시킬 수 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 영상 검지기 및 레이더 검지기의 단점을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 구간 검지기를 구비한 통행시간 산출 시스템의 구성도이다.
도 3은 종래의 기술에 따른 구간 검지기를 구비한 통행시간 산출 시스템의 통행시간을 산출하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 블루투스-와이파이 센서 기반의 스마트 교통제어 시스템의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 블루투스-와이파이 센서 기반의 스마트 교통제어 시스템이 구현된 도심지 교차로를 예시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 블루투스-와이파이 센서 기반의 스마트 교통제어 시스템에서 블루투스-와이파이 센서의 구체적인 구성도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 블루투스-와이파이 센서 기반의 스마트 교통제어 시스템에서 블루투스-와이파이 센서가 운전자 모바일 기기를 감지하여 차량식별번호 및 검지시각을 산출하는 것을 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 블루투스-와이파이 센서 기반의 스마트 교통제어 시스템에서 블루투스-와이파이 센서가 교통신호등 지주에 설치되어 운전자 모바일 기기를 감지하는 것을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 블루투스-와이파이 센서 기반의 스마트 교통제어 시스템에 적용되는 지그비 기반 메쉬 통신네트워크를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 블루투스-와이파이 센서 기반의 스마트 교통제어 방법의 동작흐름도이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 구간 검지기를 구비한 통행시간 산출 시스템의 구성도이다.
도 3은 종래의 기술에 따른 구간 검지기를 구비한 통행시간 산출 시스템의 통행시간을 산출하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 블루투스-와이파이 센서 기반의 스마트 교통제어 시스템의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 블루투스-와이파이 센서 기반의 스마트 교통제어 시스템이 구현된 도심지 교차로를 예시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 블루투스-와이파이 센서 기반의 스마트 교통제어 시스템에서 블루투스-와이파이 센서의 구체적인 구성도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 블루투스-와이파이 센서 기반의 스마트 교통제어 시스템에서 블루투스-와이파이 센서가 운전자 모바일 기기를 감지하여 차량식별번호 및 검지시각을 산출하는 것을 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 블루투스-와이파이 센서 기반의 스마트 교통제어 시스템에서 블루투스-와이파이 센서가 교통신호등 지주에 설치되어 운전자 모바일 기기를 감지하는 것을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 블루투스-와이파이 센서 기반의 스마트 교통제어 시스템에 적용되는 지그비 기반 메쉬 통신네트워크를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 블루투스-와이파이 센서 기반의 스마트 교통제어 방법의 동작흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
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" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
[블루투스-와이파이 센서 기반의 스마트 교통제어 시스템(100)]
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 블루투스-와이파이 센서 기반의 스마트 교통제어 시스템의 구성도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 블루투스-와이파이 센서 기반의 스마트 교통제어 시스템이 구현된 도심지 교차로를 예시하는 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 블루투스-와이파이 센서 기반의 스마트 교통제어 시스템(100)은, 블루투스-와이파이 센서(110), 지그비 기반 메쉬 통신네트워크 장치(120), 교통관제센터(130), 교통신호 제어기(140), 운전자 모바일 기기(150) 및 보행자 모바일 기기(160)를 포함한다.
블루투스-와이파이 센서(110)는 블루투스-와이파이 지향성 안테나(111)를 구비한 무선통신 검지기로서, 도심지 교차로에 설치되어 교차로 통행 차량(210) 내의 운전자 모바일 기기(150)의 MAC(Media Access Control) 어드레스 데이터와 수신신호강도지수(RSSI)를 이용하여 식별번호 및 검지시각 데이터를 수집한다. 이때, 상기 블루투스-와이파이 센서(110)는 블루투스-와이파이 통신 기능이 작동되고 있는 모바일 기기(150)의 데이터만을 수집한다. 여기서, 상기 블루투스-와이파이 센서(110)는 기설치된 교통신호등 지주(220)에 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 블루투스-와이파이 센서(110)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 저전력을 소모하기 때문에 소형의 태양전지모듈 또는 소형 배터리를 통해 전력을 충당하고, 도심지 교차로의 방향별 통행시간 수집을 위해 지향성 안테나(111)를 사용한다.
지그비 기반 메쉬 통신네트워크 장치(120)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 다수의 블루투스-와이파이 센서(110)간의 통신을 위한 통신모듈로서, 지그비(Zigbee) 기반 메쉬(Mesh) 통신네트워크를 제공하며, 도 9를 참조하여 후술하기로 한다.
교통관제센터(130)는 구간 통행시간 산출 알고리즘에 따라 적어도 두 개 이상의 블루투스-와이파이 센서(110)로부터 수집된 식별번호 및 검지시각 데이터에 대응하는 방향별 구간통행속도를 산출하여 전송한다. 이때, 상기 교통관제센터(130)는 적어도 두 개 이상의 블루투스-와이파이 센서(110)로부터 수집된 식별번호 및 검지시각 데이터에 대응하는 좌회전 또는 직진의 방향별 구간통행속도를 산출할 수 있다. 여기서, 상기 구간 통행시간 산출 알고리즘은, 연속한 두 지점에 설치된 블루투스-와이파이 센서(110)가 수집하는 운전자 모바일기기(150)의 MAC(Media Access Control) 어드레스 데이터를 이용하여 구간 통행속도(또는 통행시간)를 수집하는 알고리즘으로서, 도시교통의 특성상 많은 유출입 지점으로 인해 발생하는 이상치(Outlier)를 효과적으로 제거하고, 데이터 누락 발생시 이력 데이터를 이용하여 보정하는 역할을 수행할 수 있다.
교통신호 제어기(140)는 상기 교통관제센터(130)로부터 전송되는 방향별 구간통행속도에 따라 교통신호시간을 결정하여 교통신호등(230)의 점등을 제어한다.
운전자 모바일 기기(150)는 교차로 통행 차량(210) 내의 운전자가 소지한 모바일 기기로서, 상기 블루투스-와이파이 센서(110)와 블루투스 또는 와이파이 통신이 가능한 단말이다. 예를 들면, 상기 운전자 모바일 기기(150)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 휴대폰, 핸즈프리 단말 또는 노트북 중에서 선택될 수 있다.
보행자 모바일 기기(160)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 보행자(또는 시각장애인)가 도심지 교차로의 횡단보도를 통행하고자 할 경우, 상기 교통신호 제어기(140)에 의해 제어되는 교통신호등(230)의 잔여 녹색시간, 횡단보도 위치 및 진행방향 정보를 보행자(또는 시각장애인)에게 제공할 수 있도록 상기 블루투스-와이파이 센서(110)와 실시간 통신을 수행한다.
본 발명의 실시예에 따른 블루투스-와이파이 센서(110)는 종래의 기술에 따른 차량 검지기처럼 모든 통과차량 데이터를 수집하는 것이 아니고, 블루투스-와이파이 통신 기능이 작동되고 있는 모바일 기기, 예를 들면, 휴대폰, 핸즈프리 단말, 노트북 등의 데이터만을 수집함에 따라 데이터 수집량을 현저히 감소시킬 수 있고, 이러한 특성을 고려하여 최대 1.5㎞의 통신영역을 갖는 지그비 기반 메쉬 통신네트워크 장치(120)를 경유하여 수집된 데이터를 교통관제센터(130)로 전송한다.
특히, 종래의 기술에 따른 차량 검지기는 어느 한 지점의 점유율 데이터를 이용하여 교통신호등의 교통신호시간을 결정하지만, 본 발명의 실시예에 따른 교통신호 제어기(140)는 차량(210) 내의 운전자 모바일 단말(150)의 좌회전, 직진 등의 방향별 구간통행속도를 이용하여 교통신호등(230)의 교통신호시간을 결정함에 따라 도심지 교차로 구간의 교통지체시간을 단축할 수 있고, 또한, 교통신호 제어기(140)는 블루투스-와이파이 기능을 갖는 모바일 기기(160)를 소지한 시각장애인(또는 보행자)이 횡단보도를 통행하고자 할 경우, 시각장애인(또는 보행자)의 모바일 기기(160)와 실시간 통신을 통해서 교통신호등(230)의 잔여 녹색시간, 횡단보도 위치, 진행방향 등의 정보를 시각장애인(또는 보행자)에게 제공할 수 있다.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 블루투스-와이파이 센서 기반의 스마트 교통제어 시스템(100)은, 표 1로 나타낸 바와 같이, 도로 파손 등 문제가 발생하지 않고, 통행시간 기반 교통신호 제어에 따라 교통지체를 감소시킬 수 있으며, 또한, 태양전지 사용에 따른 전력비용이 발생하지 않고, Zigbee 기반의 Mesh 네트워크 사용에 따른 통신비를 최소화할 수 있고, 기존 신호등 지주 설치에 따른 지주 설치비용이 발생하지 않으며, 도시미관 저해를 방지할 수 있다.
한편, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 블루투스-와이파이 센서 기반의 스마트 교통제어 시스템에서 블루투스-와이파이 센서의 구체적인 구성도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 블루투스-와이파이 센서 기반의 스마트 교통제어 시스템에서 블루투스-와이파이 센서가 운전자 모바일 기기를 감지하여 차량식별번호 및 검지시각을 산출하는 것을 구체적으로 설명하기 위한 도면이며, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 블루투스-와이파이 센서 기반의 스마트 교통제어 시스템에서 블루투스-와이파이 센서가 교통신호등 지주에 설치되어 운전자 모바일 기기를 감지하는 것을 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 블루투스-와이파이 센서 기반의 스마트 교통제어 시스템(100)에서 블루투스-와이파이 센서(110)는 블루투스-와이파이 지향성 안테나(111), 모바일 기기 감지부(112), MAC 어드레스 데이터 수집부(113), RSSI 산출부(114), 검지시각 산출부(115), 지그비 무선통신모듈(116) 및 태양전지 모듈(117)을 포함한다.
모바일 기기 감지부(112)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 블루투스-와이파이 지향성 안테나(111)를 통해 차량(210) 내의 운전자 모바일 기기(150)가 무선센서 구간검지영역을 통과하는지를 소정 주기마다 검출한다.
MAC 어드레스 데이터 수집부(113)는 상기 모바일 기기 감지부(112)에 의해 상기 운전자 모바일 기기(150)가 무선센서 구간검지영역에 진입하여 진출할 때까지, 상기 운전자 모바일 기기(150)의 식별번호(ID)에 대응하는 MAC(Media Access Control) 어드레스를 검출한다.
RSSI 산출부(114)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 차량(210) 내의 운전자 모바일 기기(150)가 무선센서 구간검지영역 내에 진입하여 진출할 때까지 소정 주기마다 수신신호강도지수(RSSI)를 각각 산출한다. 이때, 상기 수신신호강도지수(RSSI)는 상기 블루투스-와이파이 센서(110)와 상기 운전자 모바일 기기(150)가 가장 근접한 위치에서 최대가 된다.
검지시각 산출부(115)는 상기 수신신호강도지수 산출부(114)에서 산출된 수신신호강도지수 중에서 최대 수신신호강도지수(RSSI)를 갖는 위치의 검지시각을 산출하여 검지시각 데이터로 결정한다.
지그비 무선통신모듈(116)은 상기 MAC 어드레스 데이터 수집부(113)에서 검출된 MAC 어드레스에 대응하는 식별번호(ID) 및 상기 검지시각 산출부(115)에서 산출된 검지시각 데이터를 상기 지그비 기반 메쉬 통신네트워크 장치(120)를 경유하여 상기 교통관제센터(130)로 전송한다. 예를 들면, 표 2로 나타낸 바와 같은 검지시각, MAC 어드레스 및 RSSI를 상기 교통관제센터(130)로 전송할 수 있다.
태양전지 모듈(117)은 상기 블루투스-와이파이 센서(110)는, 상기 교통신호등 지주(220) 상에 설치되어 상기 블루투스-와이파이 센서(110)에 전원을 공급하도록 전력을 생성하여 저장한다.
본 발명의 실시예에 따른 블루투스-와이파이 센서 기반의 스마트 교통제어 시스템(100)에서 블루투스-와이파이 센서(110)는, 도 8의 a)에 도시된 바와 같이, 기설치된 교통신호등 지주(220)에 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 블루투스-와이파이 센서(110)는, 저전력을 소모하기 때문에 소형의 태양전지모듈 또는 소형 배터리를 통해 전력을 충당하고, 도심지 교차로의 방향별 통행시간 수집을 위해, 도 8의 b)에 도시된 바와 같이, 지향성 안테나(111)를 사용한다. 이때, 블루투스와 와이파이는 동일한 주파수 대역(2.4㎓)을 사용함에 따라 전파간섭이 발생할 수 있는데, 상기 블루투스-와이파이 센서(110)는 전파간섭을 최소화할 수 있도록 제작된다.
한편, 일반적으로, 메쉬(Mesh) 네트워크는 네트워크상의 각 노드가 독립적인 라우터로 존재하는 네트워크로서, 이러한 노드들은 서로 그물처럼 연결되어 있기 때문에 연결의 어느 부분이 끊어지더라도 다른 연결을 통해 통신을 할 수 있는 자가치유(Self-Healing) 기능이 있다.
따라서 이러한 메쉬 네트워크는 일종의 애드혹(ad-hoc) 네트워크라고 할 수 있는데, 여기서 애드혹 네트워크란 중간에서 제어하는 노드 없이 각 노드끼리 서로 통신하는 자율적인 구조의 네트워크를 의미한다. 이러한 메쉬 네트워크가 무선에 적용되면 이것을 Wireless Mesh Network(WMN)라고 한다.
구체적으로, 이러한 메쉬 네트워크는 네트워크를 구성하는 요소에 따라 크게 3가지 형태의 분류할 수 있는데, 일반적인 애드혹 네트워크, 다수의 센서 노드로 구성된 센서 메쉬 네트워크, 무선 상의 고정 또는 이동성을 가진 노드로 구성된 메쉬 네트워크로 분류된다.
애드혹 네트워크(Ad-hoc Network)는 메쉬 네트워크 중에서도 자율적 네트워크 구성으로 이루어져 고정된(즉, 유선으로 연결된) 노드가 없는 네트워크를 주로 일컫는다. 네트워크 구성의 변화에 따라 네트워크 토폴로지(topology)도 동적으로 변하며, 네트워크의 가입과 탈퇴가 자유로운 특징이 있다. 하지만, 이러한 애드혹 네트워크는 토폴로지가 지속적으로 변동되기 때문에 라우팅의 복잡성이 증가되고, 대용량 전송 용도로 적합하지 않은 단점이 있는데, 이러한 애드혹 네트워크는 군사 분야와 같이 주로 인프라 네트워크가 갖추어지지 않은 비상 환경이나 재해 시에 이용될 수 있다.
또한, 센서 메쉬 네트워크(Sensor Mesh Network)는 다수의 센서 노드로 구성된 메쉬 네트워크로서, 노드들은 네트워킹(Networking), 컴퓨팅(Computing), 센싱(Sensing) 등의 기능을 가지고 있다. 소형 및 경량의 센서는 주로 통신 인프라가 갖추어지지 않은 지역에 위치하여 감지한 적은 양의 정보를 전달하므로 메쉬 네트워크 형태가 효과적이다. 이러한 센서 메쉬 네트워크의 구성은 애드혹 네트워크와 유사하나 노드의 개수가 많으며 저전력(Low Power) 통신이 사용되기 때문에 몇 년간 새로운 전력의 공급이 필요 없는 경우도 있다. 이러한 센서 메쉬 네트워크는 건물 내 온도, 전력 조절, 공장 시설 모니터링, 프로세스 관리, 침입 탐지, 공공 시설관리 등의 다양한 용도로 사용될 수 있다.
무선 메쉬 네트워크(Wireless Mesh Network)는 무선 상의 고정 또는 이동성노드로 구성되며, 기정의된 토폴로지에 의해 무선 브로드밴드 네트워킹을 수행한다. 여기서, 각 디바이스/노드는 프로세싱 파워와 메모리를 제공하며 라우팅 정보가 공유되어 멀티 호핑(Multi-Hopping)이 가능한 특징이 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 블루투스-와이파이 센서 기반의 스마트 교통제어 시스템에 적용되는 지그비 기반 메쉬 통신네트워크를 설명하기 위한 도면으로서, 도 9의 a)는 전술한 메쉬 네트워크 중 지그비(Zigbee)로 구성된 지그비 네트워크 형태를 나타낸 것이고, 도 9의 b)은 지그비를 이용한 메쉬 네트워크 구성 일례를 나타낸 것이다.
도 9를 참조하면, 지그비 네트워크는 일반적으로 지그비 코디네이터(Zigbee Coordinator), 지그비 라우터(Zigbee Router) 및 지그비 엔드디바이스(Zigbee EndDevice)로 구성된다.
지그비 코디네이터는 네트워크의 루트 역할을 하게 되는데, 지그비 코디네이터는 네트워크를 구성하고 지그비 라우터나 지그비 엔드디바이스들에게서 정보를 취합하며, 네트워크 정보를 저장하고 관리하는 역할을 수행한다.
지그비 라우터는 네트워크의 데이터 경로를 저장하며, 저장된 경로에 따라 지그비 코디네이터 및 지그비 엔드디바이스로 데이터를 임시 전송하는 라우터 역할을 수행하게 된다. 이러한 지그비 라우터는 주변 정보를 취득하여 지그비 코디네이터에 전송하게 되는데, 상기 지그비 라우터는 필요한 경우 코디네이터로 작동되기도 한다.
지그비 엔드디바이스는 취득한 정보를 지그비 코디네이터나 지그비 라우터로 전달하는 역할을 하게 되는데, 이 지그비 엔드디바이스는 네트워크 경로를 따로 저장하고 있지 않다. 이러한 지그비 엔드디바이스는 지그비 코디네이터 및 지그비 라우터만 통신이 가능하여 다른 기기들과는 데이터를 송수신하지 못한다.
이에 따라 본 발명의 실시예에 따르면, 최대 1.5km의 통신영역을 갖는 지그비 기반 메쉬 통신네트워크장치(120)를 통해 수집 데이터를 교통관제센터(130)로 용이하게 전송할 수 있고,
결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 블루투스-와이파이 센서(110)와 지그비(Zigbee) 기반의 메쉬 통신네트워크 장치(120)를 이용하여 도시부(Urban Region)의 교통상황을 실시간 모니터링하고, 교통신호 제어 기능을 수행하며, 종래의 기술에 따른 루프 검지기, 영상 검지기, 레이더 검지기 등의 차량 검지기의 단점을 보완하여 전력비 제로, 통신비 절감, 지주 설치비 절감 및 도시미관 저해 방지를 달성할 수 있다.
[블루투스-와이파이 센서 기반의 스마트 교통제어 방법]
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 블루투스-와이파이 센서 기반의 스마트 교통제어 방법의 동작흐름도이다.
도 7 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 블루투스-와이파이 센서 기반의 스마트 교통제어 방법은, 먼저, 차량(210) 내의 운전자 모바일 기기(150)가 도심지 교차로의 제1 블루투스-와이파이 센서(110a)의 검지영역 내로 진입한다(S110).
다음으로, 상기 운전자 모바일 기기(150)가 상기 검지영역 진출시까지 상기 제1 블루투스-와이파이 센서(110a)가 상기 운전자 모바일 기기(150)의 MAC 어드레스를 검출하고 수신신호강도지수(RSSI)를 산출한다(S120).
다음으로, 상기 제1 블루투스-와이파이 센서(110a)가 기 운전자 모바일 기기(150)에 대한 최대 수신신호강도지수(RSSI)를 갖는 지점의 제1 검지시각을 산출한다(S130).
다음으로, 상기 제1 블루투스-와이파이 센서(110a)가 상기 MAC 어드레스에 대응하는 식별번호(ID) 및 상기 제1 검지시각 데이터를 지그비 기반 메쉬 통신네트워크 장치(120)를 경유하여 교통관제센터(130)로 전송한다(S140).
다음으로, 상기 운전자 모바일 기기(150)가 제2 블루투스-와이파이 센서(110b)의 검지영역 내로 진입한다(S150).
다음으로, 상기 운전자 모바일 기기(150)가 상기 검지영역 진출시까지 제2 블루투스-와이파이 센서(110b)가 상기 운전자 모바일 기기(150)의 MAC 어드레스를 검출하고 수신신호강도지수(RSSI)를 산출한다(S160). 이때, 상기 수신신호강도지수(RSSI)는 상기 제1 및 제2 블루투스-와이파이 센서(110a, 110b)와 상기 운전자 모바일 기기(150)가 가장 근접한 위치에서 최대가 된다.
다음으로, 상기 제2 블루투스-와이파이 센서(110b)가 상기 운전자 모바일 기기(150)에 대한 최대 수신신호강도지수(RSSI)를 갖는 지점의 제2 검지시각을 산출한다(S170). 이때, 상기 제1 및 제2 블루투스-와이파이 센서(110a, 110b)는 각각 기설치된 교통신호등 지주(220)에 설치되며, 또한, 상기 제1 및 제2 블루투스-와이파이 센서(110a, 110b)는 블루투스-와이파이 통신 기능이 작동되고 있는 모바일 기기(150)의 데이터만을 수집한다.
다음으로, 상기 제2 블루투스-와이파이 센서(110b)가 상기 식별번호(ID) 및 제2 검지시각 데이터를 상기 지그비 기반 메쉬 통신네트워크 장치(120)를 경유하여 상기 교통관제센터(130)로 전송한다(S180).
다음으로, 상기 교통관제센터(130)가 상기 수신된 제1 및 제2 검지시각에 따른 상기 운전자 모바일 기기(150)에 대한 방향별 통행시간을 산출하여 교통신호 제어기(140)로 전송한다(S190). 이때, 상기 교통관제센터(130)는 적어도 두 개 이상의 블루투스-와이파이 센서(110a, 110b)로부터 수집된 식별번호 및 검지시각 데이터에 대응하는 좌회전 또는 직진의 방향별 구간통행속도를 산출할 수 있다.
다음으로, 상기 교통신호 제어기(140)가 상기 방향별 통행시간에 따라 교통신호등(230)의 점등을 제어할 수 있다(S200).
추가적으로, 보행자(또는 시각장애인)가 도심지 교차로의 횡단보도를 통행하고자 할 경우, 보행자(또는 시각장애인)가 소지한 보행자 모바일 기기(160)를 통해 상기 블루투스-와이파이 센서(110)와 실시간 통신을 수행함으로써 상기 교통신호 제어기(140)에 의해 제어되는 교통신호등(230)의 잔여 녹색시간, 횡단보도 위치 및 진행방향 정보를 보행자(또는 시각장애인)에게 제공할 수 있다.
결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 운전자 모바일 기기 또는 보행자 모바일 기기와 통신할 수 있도록 블루투스-와이파이 센서와 지그비 기반의 메쉬 네트워크를 이용하여 도시부의 교통상황을 실시간 모니터링하고 교통신호 제어 기능을 수행할 수 있고, 또한, 저전력 센서인 블루투스-와이파이를 센서를 사용하고, 태양전지모듈 기반 전력만으로 충분한 전력 공급이 가능함에 따라 전기요금이 실질적으로 발생하지 않는다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 블루투스-와이파이 센서의 수집 데이터량에 적합한 통신방식인 지그비 기반의 메쉬 통신네트워크 장치를 사용함에 따라 통신비를 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 블루투스-와이파이 센서의 설치비용을 저감시킬 수 있고, 도시미관이 저해되는 것을 방지할 수 있고, 또한, 도심지 교차로의 교통지체를 감소시킴에 따라 통행속도를 증가시킬 수 있고, 시각장애인의 통행 편의를 증진시킬 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 스마트 교통제어 시스템
110: 블루투스-와이파이 센서
110a: 제1 블루투스-와이파이 센서
110b: 제2 블루투스-와이파이 센서
120: 지그비 기반 메쉬 통신네트워크 장치
130: 교통관제센터
140: 교통신호 제어기
150: 운전자 모바일 기기
160: 보행자 모바일 기기
210: 차량
220: 교통신호등 지주
230: 교통신호등
111: 블루투스-와이파이 지향성 안테나
112: 모바일 기기 감지부
113: MAC 어드레스 데이터 수집부
114: RSSI 산출부
115: 검지시각 산출부
116: 지그비 무선통신모듈
117: 태양전지 모듈
110: 블루투스-와이파이 센서
110a: 제1 블루투스-와이파이 센서
110b: 제2 블루투스-와이파이 센서
120: 지그비 기반 메쉬 통신네트워크 장치
130: 교통관제센터
140: 교통신호 제어기
150: 운전자 모바일 기기
160: 보행자 모바일 기기
210: 차량
220: 교통신호등 지주
230: 교통신호등
111: 블루투스-와이파이 지향성 안테나
112: 모바일 기기 감지부
113: MAC 어드레스 데이터 수집부
114: RSSI 산출부
115: 검지시각 산출부
116: 지그비 무선통신모듈
117: 태양전지 모듈
Claims (5)
- 블루투스 또는 와이파이 통신이 가능하도록 교차로 통행 차량(210) 내의 운전자가 소지한 운전자 모바일 기기(150); 블루투스-와이파이 지향성 안테나(111)를 구비한 무선통신 검지기로서, 도심지 교차로에 설치되어 교차로 통행 차량(210) 내의 운전자 모바일 기기(150)의 MAC(Media Access Control) 어드레스 데이터와 수신신호강도지수(RSSI)를 이용하여 식별번호 및 검지시각 데이터를 수집하는 블루투스-와이파이 센서(110); 다수의 블루투스-와이파이 센서(110)간의 통신을 위한 통신모듈로서, 지그비(Zigbee) 기반 메쉬(Mesh) 통신네트워크를 제공하는 지그비 기반 메쉬 통신네트워크 장치(120); 구간 통행시간 산출 알고리즘에 따라 적어도 두 개 이상의 블루투스-와이파이 센서(110)로부터 수집된 식별번호 및 검지시각 데이터에 대응하는 방향별 구간통행속도를 산출하여 전송하는 교통관제센터(130); 상기 교통관제센터(130)로부터 전송되는 방향별 구간통행속도에 따라 교통신호시간을 결정하여 교통신호등(230)의 점등을 제어하는 교통신호 제어기(140); 및 보행자(또는 시각장애인)가 도심지 교차로의 횡단보도를 통행하고자 할 경우, 상기 교통신호 제어기(140)에 의해 제어되는 교통신호등(230)의 잔여 녹색시간, 횡단보도 위치 및 진행방향 정보를 보행자(또는 시각장애인)에게 제공할 수 있도록 상기 블루투스-와이파이 센서(110)와 실시간 통신을 수행하는 보행자 모바일 기기(160)를 포함하되,
상기 블루투스-와이파이 센서(110)는
블루투스-와이파이 통신 기능이 작동되고 있는 모바일 기기(150)의 데이터만을 수집하며; 상기 교통관제센터(130)는 적어도 두 개 이상의 블루투스-와이파이 센서(110)로부터 수집된 식별번호 및 검지시각 데이터에 대응하는 좌회전 또는 직진의 방향별 구간통행속도를 산출하고,
상기 블루투스-와이파이 센서(110)는,
블루투스-와이파이 지향성 안테나(Directional Antenna: 111)를 통해 차량(210) 내의 운전자 모바일 기기(150)가 무선센서 구간검지영역을 통과하는지를 소정 주기마다 검출하는 모바일 기기 감지부(112); 상기 모바일 기기 감지부(112)에 의해 상기 운전자 모바일 기기(150)가 무선센서 구간검지영역에 진입하여 진출할 때까지, 상기 운전자 모바일 기기(150)의 식별번호(ID)에 대응하는 MAC(Media Access Control) 어드레스를 검출하는 MAC 어드레스 데이터 수집부(113); 상기 차량(210) 내의 운전자 모바일 기기(150)가 무선센서 구간검지영역 내에 진입하여 진출할 때까지 소정 주기마다 수신신호강도지수(RSSI)를 각각 산출하는 수신신호강도지수(RSSI) 산출부(114); 상기 수신신호강도지수 산출부(114)에서 산출된 수신신호강도지수 중에서 최대 수신신호강도지수(RSSI)를 갖는 위치의 검지시각을 산출하여 검지시각 데이터로 결정하는 검지시각 산출부(115); 상기 MAC 어드레스 데이터 수집부(113)에서 검출된 MAC 어드레스에 대응하는 식별번호(ID) 및 상기 검지시각 산출부(115)에서 산출된 검지시각 데이터를 상기 지그비 기반 메쉬 통신네트워크 장치(120)를 경유하여 상기 교통관제센터(130)로 전송하는 지그비 무선통신모듈(116); 및 기설치된 교통신호등 지주(220) 상에 설치되어 상기 블루투스-와이파이 센서(110)에 전원을 공급하도록 전력을 생성하는 태양전지모듈(117)을 포함하는 블루투스-와이파이 센서 기반의 스마트 교통제어 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 운전자 모바일 기기(150)는 차량(210) 내 운전자가 소지한 휴대폰, 핸즈프리 단말 또는 노트북 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 블루투스-와이파이 센서 기반의 스마트 교통제어 시스템. - 제 1항에 있어서,
상기 수신신호강도지수(RSSI)는 상기 블루투스-와이파이 센서(110)와 상기 운전자 모바일 기기(150)가 가장 근접한 위치에서 최대가 되는 것을 특징으로 하는 블루투스-와이파이 센서 기반의 스마트 교통제어 시스템. - a) 도심지 교차로의 교통신호등 지주(220)에 설치된 제1 블루투스-와이파이 센서(110a)가 검지영역 내로 진입하여 진출하는 차량(210) 내의 운전자 모바일 기기(150)의 MAC 어드레스를 검출하고 수신신호강도지수(RSSI)를 산출하는 단계;
b) 상기 제1 블루투스-와이파이 센서(110a)가 상기 운전자 모바일 기기(150)에 대해 최대 수신신호강도지수(RSSI)를 갖는 지점의 제1 검지시각을 산출하는 단계;
c) 상기 제1 블루투스-와이파이 센서(110a)가 상기 MAC 어드레스에 대응하는 식별번호(ID) 및 상기 제1 검지시각 데이터를 지그비 기반 메쉬 통신네트워크 장치(120)를 경유하여 교통관제센터(130)로 전송하는 단계;
d) 제2 블루투스-와이파이 센서(110b)가 검지영역 내로 진입하여 진출하는 차량(210) 내의 운전자 모바일 기기(150)의 MAC 어드레스를 검출하고 수신신호강도지수(RSSI)를 산출하는 단계;
e) 상기 제2 블루투스-와이파이 센서(110b)가 상기 운전자 모바일 기기(150)에 대한 최대 수신신호강도지수(RSSI)를 갖는 지점의 제2 검지시각을 산출하는 단계;
f) 상기 제2 블루투스-와이파이 센서(110b)가 상기 식별번호(ID) 및 제2 검지시각 데이터를 상기 지그비 기반 메쉬 통신네트워크 장치(120)를 경유하여 상기 교통관제센터(130)로 전송하는 단계;
g) 상기 교통관제센터(130)가 상기 수신된 제1 및 제2 검지시각에 따른 상기 운전자 모바일 기기(150)에 대한 방향별 통행시간을 산출하여 교통신호 제어기(140)로 전송하는 단계;
h) 상기 교통신호 제어기(140)가 상기 방향별 통행시간에 따라 교통신호등(230)의 점등을 제어하는 단계; 및
i) 보행자(또는 시각장애인)가 도심지 교차로의 횡단보도를 통행하고자 할 경우, 보행자(또는 시각장애인)가 소지한 보행자 모바일 기기(160)를 통해 상기 블루투스-와이파이 센서(110)와 실시간 통신을 수행함으로써 상기 교통신호 제어기(140)에 의해 제어되는 교통신호등(230)의 잔여 녹색시간, 횡단보도 위치 및 진행방향 정보를 보행자(또는 시각장애인)에게 제공하는 단계를 포함하되,
상기 (a) 및 (d)단계의 제1 및 제2 블루투스-와이파이 센서(110a, 110b)는 블루투스-와이파이 통신 기능이 작동되고 있는 모바일 기기(150)의 데이터만을 수집하며; 상기 교통관제센터(130)는 적어도 두 개 이상의 블루투스-와이파이 센서(110a, 110b)로부터 수집된 식별번호 및 검지시각 데이터에 대응하는 좌회전 또는 직진의 방향별 구간통행속도를 산출하고,
상기 제1 및 제2 블루투스-와이파이 센서(110a, 110b)는 각각,
블루투스-와이파이 지향성 안테나(Directional Antenna: 111)를 통해 차량(210) 내의 운전자 모바일 기기(150)가 무선센서 구간검지영역을 통과하는지를 소정 주기마다 검출하는 모바일 기기 감지부(112); 상기 모바일 기기 감지부(112)에 의해 상기 운전자 모바일 기기(150)가 무선센서 구간검지영역에 진입하여 진출할 때까지, 상기 운전자 모바일 기기(150)의 식별번호(ID)에 대응하는 MAC(Media Access Control) 어드레스를 검출하는 MAC 어드레스 데이터 수집부(113); 상기 차량(210) 내의 운전자 모바일 기기(150)가 무선센서 구간검지영역 내에 진입하여 진출할 때까지 소정 주기마다 수신신호강도지수(RSSI)를 각각 산출하는 수신신호강도지수(RSSI) 산출부(114); 상기 수신신호강도지수 산출부(114)에서 산출된 수신신호강도지수 중에서 최대 수신신호강도지수(RSSI)를 갖는 위치의 검지시각을 산출하여 검지시각 데이터로 결정하는 검지시각 산출부(115); 상기 MAC 어드레스 데이터 수집부(113)에서 검출된 MAC 어드레스에 대응하는 식별번호(ID) 및 상기 검지시각 산출부(115)에서 산출된 검지시각 데이터를 상기 지그비 기반 메쉬 통신네트워크 장치(120)를 경유하여 상기 교통관제센터(130)로 전송하는 지그비 무선통신모듈(116); 및 상기 교통신호등 지주(220) 상에 설치되어 상기 블루투스-와이파이 센서(110)에 전원을 공급하도록 전력을 생성하는 태양전지모듈(117)을 포함하는 블루투스-와이파이 센서 기반의 스마트 교통제어 방법. - 제4항에 있어서,
상기 (a)단계의 수신신호강도지수(RSSI)는 상기 제1 및 제2 블루투스-와이파이 센서(110a, 110b)와 상기 운전자 모바일 기기(150)가 가장 근접한 위치에서 최대가 되는 것을 특징으로 하는 블루투스-와이파이 센서 기반의 스마트 교통제어 방법.
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