KR101806663B1 - 레이더 및 비디오 카메라 일체형 교통정보 측정시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 설치, 유지 보수가 간편하면서도 충분하고도 정확한 실시간 교통정보 측정 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적에 따라 본 발명은, 레이더와 위치정보 시스템인 GNSS, 모션 센서 및 디지털 비디오 카메라를 결합한, 레이더-비디오 카메라 일체형 교통정보 측정 시스템을 제공한다.
상기에서, 본 발명은, 레이더의 물체 감시 방식과 비디오 카메라에 나타나는 실제 차선을 비롯한 지리정보를 일체화시켜 레이더에서 감지되는 차량의 위치와 속도를 차선별로 정밀하게 측정할 수 있고, 관제시스템에서는 레이더에 의해 측정되어 온 교통정보 중 돌발상황과 같은 것으로 여겨지는 정보에 대해 동일 지점 및 동일 시각 대의 영상정보를 확인하여 교통정보를 실시간으로 제공한다.

Description

레이더 및 비디오 카메라 일체형 교통정보 측정시스템{TRANSFER INFORMATION OBSERAVATION SYSTEM INTEGRATED RADAR WITH VIDEO CAMERA}

본 발명은 교통정보 측정 시스템에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는, 도로상의 차선별 자동차 통행량, 통행 속도, 사고 발생 상태 등의 교통정보를 측정하여 관제 시스템에 보내줄 수 있는 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 교통정보에는 교통의 흐름과 사고, 정체, 공사, 집회시위 등 돌발상황이 있고, 수집된 교통정보를 이용하여 도로교통의 흐름을 원활하게 하고, 교통사고의 예방을 위하여 설치된 교통신호기의 효율적 운영을 도모하고자 이용되고 있다. 또한, 교통정보는 실시간으로 제공되어야 한다. 도로교통 흐름, 돌발상황은 시간에 따라서 지속적으로 변화하기 때문이다. 교통정보 측정 시스템은 감시 카메라와 루프센서, 신호제어기, 교통통신원, 교통경찰, 일반전화제보를 하여 주는 인력을 포함한다. 비디오카메라를 도로의 윗 편에 달아 수집되는 CCTV (동)영상은 차량 번호판을 식별할 수 있게 배치되며, 도로상에 루프 센서를 매설하여 자동차의 과속 여부를 자동감시하는 과속단속 시스템이 있으며, 실시간신호제어시스템, 검지기와 인력을 인용한 교통정보는 아날로그 형태의 정보이며, 이들을 취합분석하여, 교통정보로 변환하여 방송 또는 교통정보 디스플레이를 통해 알려주고 있다. 이러한 교통정보 측정 시스템은 대부분 아날로그 정보로서 활용을 위해 많은 인력과 작업 시간을 요한다. 즉, 관제시스템에서 사림이 일일이 제보를 받아 정리하고 영상을 열람하여 교통정보를 알려주고 있다.

기존 교통정보 수집 방식 중 디지털화된 방식으로 상술한 루프 센서가 있다.

루프 검지기 시스템(Loop Detection System)이라고 불리우며, 루프 검지기는 고속도로/간선도로의 차량 검지 시스템(Vehicle Detection System : VDS)으로, 현장 단말 장치(Never-Fail Loop Sensor)와 루프 차량 검지 제어기(Loop Detection Controller)로 나누어져 있다. 고속도로의 아스팔트 노면에 차선당 2개의 루프 코일센서 (Loop Coil Sensor)를 매설하여 차량 검지기 지역 제어 장치의 루프 검지기 (Loop Detector)와 연결한 후 루프 검지기(Loop Detector)가 루프 코일 센서 위를 통과하는 차량에 의해 발생 되는 미세한 루프 코일 인덕턴스(Loop Coil Inductance) 변화량을 검지하고 이를 증폭하여 통과차량의 존재와 속도 등을 측정한다. 또한 루프 검지기 제어기에서 검지 된 차량 정보를 저장 및 분석하며 관제센터에서 요구하는 교통 정보를 전송하며, 이는 일종의 교통정보 수집 시스템에 해당된다. 상기 루프 검지기 시스템을 활용하기 위해, 각각의 차선마다 도로 바닥에 루프센서를 설치하고, 별도의 루프센서 제어장치를 설치해야 한다(도 1 참조). 이때 루프센서 간의 간격 또한 오차 없이 설치해야하므로, 시공이 까다롭고, 고비용 구조이며, 도로 바닥에 설치되므로 차량 주행으로 인한 지속적인 유지보수가 필요하고, 도로 유지보수 시 재 설치를 필요로 한다. 또한 물리적인 루프센서를 설치한 후 루프센서에 대한 설치 정보 - 도로 정보, 차선 정보 등은 별도로 설정 입력해야 한다. 따라서 루프 검지기 시스템을 다량 설치하는 것은 한계가 있다.

한편, 레이더는 물체의 속도와 방위를 정확하게 측정할 수 있어 교통정보 측정에 응용하고자 하는 시도가 이루어지고 있다. 대한민국 공개특허 제10-2001-0099500호에서도 레이더를 이용한 차량감지 시스템을 제안한다. 그러나 레이더만으로 충분한 교통정보를 획득하기는 어렵다.

따라서 본 발명의 목적은 설치, 유지 보수가 간편하면서도 충분하고도 정확한 실시간 교통정보 측정 시스템을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적에 따라 본 발명은, 레이더와 위치정보 시스템인 GNSS, 모션 센서 및 디지털 비디오 카메라를 결합한, 레이더-비디오 카메라 일체형 교통정보 측정 시스템을 제공한다.

상기에서, 본 발명은, 레이더의 물체 감시 방식과 비디오 카메라에 나타나는 실제 차선을 비롯한 지리정보를 일체화시켜 레이더에서 감지되는 차량의 위치와 속도를 차선별로 정밀하게 측정할 수 있고, 관제시스템에서는 레이더에 의해 측정되어 온 교통정보 중 돌발상황과 같은 것으로 여겨지는 정보에 대해 동일 지점 및 동일 시각 대의 영상정보를 확인하여 교통정보를 실시간으로 제공한다.

본 발명에 따르면, 레이더와 비디오 카메라가 결합 됨으로써, 차선별 차량 흐름, 사고발생 등의 세부적인 교통정보를 레이더에 의해 정확하게 획득할 수 있고, 레이더와 동기화된 비디오 카메라의 영상 정보 또한 확인할 수 있어, 사고 발생 등과 같은 영상 확인이 필요한 경우에 선별적으로 영상을 확인하므로, 기존과 같이 영상을 실시간으로 내내 사람이 확인해야 하는 어려움을 크게 줄일 수 있다.

도 1은 기존의 루프 검지기 시스템을 설명하는 평면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 레이더-비디오 카메라 일체형 교통정보 측정 시스템의 개략적 구성도이다.
도 3은 본 발명의 레이더-비디오 카메라 일체형 교통정보 측정 시스템의 활용예를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 레이더-비디오 카메라 일체형 교통정보 측정 시스템의 기능을 설명하기 위한 개념도 이다.
도 5는 본 발명의 레이더-비디오 카메라 일체형 교통정보 측정 시스템을 이용한 도로교통 상황 정보 표시를 보여주는 그림이다.
도 6은 본 발명의 레이더-비디오 카메라 일체형 교통정보 측정 시스템의 레이더에 의해 물체 크기와 속도를 측정하는 것을 설명하기 위한 그림이다.
도 7은 본 발명의 레이더-비디오 카메라 일체형 교통정보 측정 시스템의 정보측정에 대한 순서도 이다.
도 8은 본 발명의 레이더-비디오 카메라 일체형 교통정보 측정 시스템의 얼라인먼트를 설명하는 도면이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.

본 발명은 레이더와 비디오 카메라를 융합한 교통정보 측정 시스템을 제공한다. 도 2에는 레이더와 비디오 카메라, GNSS 및 모션 센서가 결합된 본 발명의 교통정보 측정 시스템이 나와 있다.

레이더는 물체에 전파를 보내어 반사되는 반사파를 검사하여 물체의 크기, 위치와 이동방향, 속력을 극좌표상에서 나타낸다. 레이더의 물체 인식은 매우 정밀하고도 정확하나 교통상황은 특정 지역의 도로에 표시된 차선별 교통정보를 얻지 못하는 단점이 있다. 따라서 본 발명은 도로 교통 상황을 차선별로 알 수 있도록 레이더와 비디오 카메라를 일체형으로 제작하고 레이더에 의해 나타나는 화면영역을 비디오 카메라에서 인식되는 영상에 따른 위치와 동기화시켰다.

또한, 레이더 자체는 자신의 위치를 특정할 수 없으므로 레이더가 설치된 위치정보를 얻기 위해, GNSS(Global Navigation Satellite System)를 레이더와 함께 설치한다. 그에 따라 각 지점에 설치된 레이더는 설치 지점이 관제시스템에 제공되어 특정 지점의 교통상황을 알려준다. 기존의 교통정보 측정 시스템의 경우, 설치 지점 위치정보를 수기로 전산입력하여야 했지만 본 발명에 따르면, 자동으로 설치지점의 위치정보가 관제시스템에 업로드되며, 교통정보 측정 시스템의 위치를 이동/변경할 경우에도 새로운 데이터 갱신 입력이 필요 없고 자동으로 새 위치정보가 관제시스템에 업로드 된 상태로 교통정보가 전송된다.

그러나 GNSS만으로 설치된 레이더가 어느 방향(상행/하행)을 보도록 배향되어 있는지 알 수 없으므로, 이를 보완하기 위해, 모션 센서를 추가한다. 모션 센서는 레이더의 설치 지점에서 방위정보를 제공하여 상행선을 향하는지 하행선을 향하는지 알 수 있게 하여주며, 후술 되겠지만, 자동차의 속도를 측정하여 디스플레이 패널에 표시하게 한다.

한편, 본 발명의 레이더, 모션 센서 및 비디오 카메라를 포함한 교통정보 측정시스템은 그 유닛을 실제 도로 설치시 얼라인먼트를 하여야 하고 얼라인먼트는 교통정보 측정에서 매우 중요한 전제과정이 된다.

모션 센서가 없는 종래 교통정보측정 시스템의 설치시 얼라인먼트는 설치자가 직접 육안으로 확인해가면서 도로에 대해 방향을 정렬하고 영상 정보를 통해 얼라인먼트 결과를 확인한 후 다시 얼라인먼트를 실시하였고, 설치 이후, 사고, 강풍이나 폭우로 인해 얼라인먼트가 틀어지면 설치자가 현장에 와서 얼라인먼트 작업을 처음 설치할 때와 같이 실시하여야 한다.

그러나 본 발명에 따르면, 최초 설치시, 작업자는 모션 센서로부터 이더넷 등의 통신으로 자신의 스마트폰과 같은 모바일 단말기를 통해, 고도와 방위각 정보를 수신받아 이들 정보를 이용하여 얼라인먼트를 실시할 수 있다. 또한, 설치되는 지점의 관측 대상 도로면이 수평면이 아닌 경사면일 경우, 예를 들면, 도로 폭 방향에 있어서, 좌우로 기울어진 면일 경우, 그 도로면에 평행하게 기울어진 상태로 설치해야 한다. 도로면의 경사도에 대한 정보는 미리 측정된 것을 입수활용할 수 있고, 알려진 측정법에 의해 측정될 수도 있다. 고도와 방위각은 천구의 북극으로부터 설치지점의 고도 및 방위각을 뜻하므로 도로면의 수평상태와 무관하게 측정된다. 따라서 설치자는 도로면과 나란하게 교통정보시스템이 설치되도록 기울임 각을 정하고, 모션 센서에 의해 설치 지점에서 관측해야 하는 도로 차선을 관측할 수 있는 고도와 방위각을 찾아 얼라인먼트를 완료한 후(영상을 통해 얼라인먼트를 확인), 해당 값들(기울임각, 고도, 방위각)을 메모리 시킨다. 따라서 향후, 기상 현상이나 사고에 의해 얼라인먼트가 틀어지면 해당값들이 달라져 관제시스템에서 이를 알아차릴 수 있다. 바람직하게는 얼라인먼트가 틀어지면 관제시스템으로 알람신호를 전송하도록 하는 얼라인먼트 관리 프로그램 모듈을 설치한다. 도 8에는 상술한 얼라인먼트 과정을 그림으로 설명하고 있다.

또한, 레이더와 함께 비디오 카메라가 같은 지점에 설치되므로, 설치 이후에는 비디오 카메라의 영상에 나타나는 배경 사진이 달라질 경우, 얼라인먼트가 틀어진 것을 알 수 있다. 따라서 설치 초기 영상을 기억시키고 기준이 될 수 있는 배경 물체를 특정하여 영상에서 기준 물체의 상대적 위치가 바뀐 경우, 얼라인먼트를 바로잡도록 할 수 있다.

본 발명은, 도로의 위편에 레이더와 GNSS 및 비디오 카메라를 설치하여, 관제시스템에 레이더가 설치된 지점을 알려주고, 레이더에서 도로를 향해 발사된 전파와 차량 등에 의해 반사되어 온 전파를 분석하여 차량 등의 물체의 위치와 속도 정보를 관제시스템에 보내주되, 비디오 카메라에서 도로를 촬영한 영상에 나타난 이미지와 위치를 동기화하여, 관제시스템에서는 레이더에서 보내오는 교통정보(차량 위치)가 비디오 카메라 영상의 특정 지점에 해당되는 것으로 인식되게 하였다. 이를 위해, 레이더에 의해 표시되는 영상의 극좌표에 의한 위치들과 비디오 카메라에 의해 표시되는 영상의 위치들이 일대일 대응으로 변환 및 연관되게 하는 작업이 실시된다. 관제시스템의 모니터에는 차선이 표시된 상행 및 하행(일방통행의 경우 어느 하나) 도로에 해당되는 그림이 직교좌표 형태 내지는 방안지 형태로 도시되며, 레이더에 의해 관측된 차량 위치 및 이동상태가 점의 궤적으로 나타나며, 이에 동기 된 비디오 카메라 영상도 디스플레이된다(도 3 참조). 그러나 관측자는 카메라 영상을 계속 살필 필요가 없고 레이더에 의한 정보만 관찰하고, 레이더에 의해 표시되는 점 궤적으로 보아 정체, 충돌 등의 돌발 상황이 일어난 것으로 보일 경우, 해당되는 비디오 카메라 영상을 불러와 확인 후 실시간 교통 정보를 방송 등을 통해 알려준다. 비디오 카메라에 의한 영상 정보 확인은 식별되는 구역이 좁아 관측자가 여러 구간을 돌려보며 관측하여야 하지만, 레이더를 이용한 교통정보는 광범위한 구역의 도로상황을 한눈에 파악할 수 있어 편리하다. 즉, 여러 구역의 도로상황이 한꺼번에 관제 모니터에 표시되므로, 정체 또는 사고 발발이 있는 구역에 대한 비디오 영상을 불러와 확인 후 교통 정보를 정확하게 알려줄 수 있다. 특히, 본 발명에 의하면, 레이더에 의한 교통정보가 도로의 상행/하행 여부는 물론, 차선별 정보를 알려줄 수 있으므로 신속한 실시간 교통정보 알림이 가능하다. 교통 정보 제공시 비디오 영상을 함께 보여줄 수 있다는 점도 편리성을 높인다.

즉, 관제시스템 컴퓨터에는 레이더에 의해 제공된 정보가 해당 지역표시와 도로 차선별로 구분되어 나타나도록 하는 레이더-비디오 영상 동기화 모듈을 구비하여 차선별 통행량, 속도, 도로구간별 통행량(정체/원활)을 제공하고, 영상정보 또한 불러오기 하여 표시될 수 있게 하였다.

정체 또는 사고 감지는 예를 들면, 시속 20km 미만의 흐름, 5분 이상의 정지와 같이 임계치를 설정하여 특정 상태를 사고로 판단하게 하는 사고 판단 모듈을 관제시스템 컴퓨터에 설치하고 사고 발생시 영상을 함께 모니터에 도시하도록 한다. 도 3에는 사고발생 시 제공되는 영상과 함께 레이더에서의 감지를 보여준다. 레이더에 의한 사고 감지에 따라 관제시스템에서 관리자가 비디오 카메라로 해당지점의 영상을 확대하여 확인할 수 있다.

또한, 교차로 등 주정차가 없어야 정상인 구간을 관제시스템 컴퓨터에 미리 입력하여 두고, 해당 구역에 주정차로 보이는 정보가 레이더에 의해 포착되면, 이를 사고로 판단하도록 하여, 영상정보와 함께 관제인 모니터에 디스플레이시켜 대처하게 한다.

한편, 스쿨존과 같이 특정 보호구간이나, 교통사고 빈발지역과 같은 구간에는 도로상에 운전자가 볼 수 있는 디스플레이를 설치하여 통행하는 자동차의 속도를 표시하여 준다. 이러한 속도 표시는 주의 내지 경고 의미를 가질 수 있다.

또한, 교통 정체 유발 요인이 될 수 있는 건물 또는 시설이 있는 곳의 실시간 교통량 측정으로 교통 흐름 개선을 향상시킬 수 있는 정보를 제공할 수 있다. 즉, 본 발명에 의한 교통정보 측정 시스템에는 레이더와 GNSS가 함께 있기 때문에, 측정되는 위치 정보를 알 수 있어 혼잡도 실시간 측정이 가능하다.

상기에서, 관제시스템 컴퓨터에 설치된 각종 모듈들은 레이더 자체에 결합된 칩에 설치될 수도 있다.

다음으로, 본 발명을 구성하는 각각의 수단들에 대해 좀 더 상세히 설명한다.

본 발명은, 정밀 위치인식 기능을 갖춘 레이더와 디지털 비디오 카메라 일체형 교통정보 측정기를 사용하였다.

레이더는 무선탐지와 거리측정(Radio Detecting And Ranging)의 약어로 전자기파를 물체에 발사시켜 그 물체에서 반사되는 전자기파를 수신하여 물체와의 거리, 방향, 고도 등을 알아내는 무선감시장치이다.

군사목적으로 개발 사용되었던 기계식 레이더기술이 반도체 소자 기술의 발전으로 인하여 레이더 부품이 소형 및 직접화가 이루어졌다. 이러한 소형 레이더를 이용하여, 자동차의 거리, 방향을 측정할 수 있고, 측정된 자료를 계산하여 자동차의 속도를 계산할 수 있다. 레이더의 특성은 레이더 감지 범위에 다수의 자동차를 감지할 수 있으므로, 한 개의 레이더로 여러개의 차선 감지가 가능하다, 그러나 레이더 정보에는 차선 정보가 없으므로 별도로 차선을 구분할 수있도록 해 주어야 한다. 이러한 정보를 손쉽게 입력하기 위하여 디지털 비디오 카메라 정보와 레이더 측정 정보를 통합하여, 쉽고 정확한 차선 구분을 가능하게 한다. 또한 GNSS와 모션센서 정보를 합하여 정밀 위치인식 기능을 추가하여, 이미 범용화 된 디지털 맵 기술과 융합하여, 손쉽고 정확한 교통정보를 제공하는 방식이다.

또한, 본 발명은 위치 정보 GNSS을 채용한다.

GNSS은 글로벌 내비게이션 새틀라이트 시스템(Global Navigation Satellite System)'의 영어 머리글자를 딴 것으로, 글로벌위성항법시스템, 범 지구위성항법시스템, 전세계위성항법시스템 등으로 번역된다. 우주 궤도를 돌고 있는 인공위성을 이용하여 지상에 있는 물체의 위치, 고도, 속도에 관한 정보를 제공하는 시스템이다. 작게는 1m 이하 해상도의 정밀한 위치 정보까지 파악할 수 있으며, 군사적 용도뿐 아니라 항공기, 선박, 자동차 등 교통수단의 위치 안내나 측지 긴급구조통신 등 민간 분야에서도 폭넓게 응용된다. 하나 또는 그 이상의 인공위성과 신호를 받을 수 있는 수신기, 지상의 감시국 및 시스템 보전성 감시체계로 이루어진다. 인공위성에서 발신된 전파를 수신기에서 받아 위성으로부터의 거리를 구하여 수신기의 위치를 결정하는 방식이다. 사용자의 지리적 위치에 관계없이 수신기를 구비하면 신호를 이용할 수 있는 점, 수신기가 소형인 점, 실시간으로 출력을 얻을 수 있어 이동중에도 작업할 수 있는 점 등이 장점으로 꼽힌다. 현존하는 GNSS는 미국 국방부가 개발하여 운영하고 있는 지피에스(GPSGlobal Positioning System)가 독점하고 있는 실정이다. 이에 대응하여 러시아가 글로나스(GLONASSGLObal NAvigation Satellite System)를, 유럽연합(EU)은 갈릴레오(Galileo)를, 중국은 베이더우[北斗 Beidou]를 구축하고 있다. 러시아의 글로나스의 경우 2011년 말까지 24번째 위성을 쏘아올리면 전세계 전 지역의 위치정보를 제공할 수 있게 된다. 이를 토대로 GPS와 글로나스가 호환되는 스마트폰이 상용화되었으며, 연말까지 내비게이션도 출시될 예정이다.

또한, 본 발명에서 채용한 모션 센서는 지자기센서, 가속도 센서, 고도계, 자이로 중 하나 이상이다. 즉, 물체의 움직임이나 위치를 인식하는 센서, 지자기 센서, 가속도 센서 등 각종 센서와 자이로 등의 기능이 하나의 칩에 들어가 있는 복합 센서일 수 있다.

이러한 모션 센서는, 나침반, 만보기, 내비게이션 기능은 물론, 화재나 노약자 등 인명 사고 시 위치 추적이나, 휴대폰의 움직임대로 게임을 즐길 수 있는 3차원 입체 게임 기능 등에 활용할 수 있다.

지자기 센서는, 검출한 방위를 미터 내의 전자 회로로 연산 보정 하는 것으로서, 종래의 방위계와는 비교되지 않는 정밀도를 가진다. 알기 쉽게 디지털로 16방위를 표시하여, 사용이 쉽고 읽기의 용이성도 우수하다.

가속도센서는, 출력신호를 처리하여 물체의 가속도, 진동, 충격 등의 동적 힘을 측정하는 것이다. 물체의 운동상태를 상세하게 감지할 수 있으므로 활용 분야가 아주 넓고, 갖가지 용도로 사용되고 있다. 자동차, 기차, 선박, 비행기 등 각종 수송수단, 공장자동화 및 로봇 등의 제어시스템에 있어서는 필수적인 센서이다. 통신기기 등에 내장하는 가속도센서는 해마다 얇아지며 소형화되는 추세이다.

자이로 센서는, 지구의 회전과 관계없이 높은 정확도로 항상 처음에 설정한 일정 방향을 유지하는 성질을 이용하여 물체의 방위 변화를 측정하는 센서이며, 항공기, 함정, 유도 무기, 차량 등 다양한 분야에서 항법용, 자세 제어용 등으로 사용되고 있다.

레이더는 전자기파를 이용하여 물체와의 거리, 방향, 고도 측정을 한다.

무선탐지와 거리측정(Radio Detecting And Ranging)의 약어로 전자기파를 물체에 발사시켜 그 물체에서 반사되는 전자기파를 수신하여 물체와의 거리, 방향, 고도 등을 알아내는 무선감시장치이다.

예전 기계식 레이더는 부품을 만들기 위한 부품이 워낙 고가이고 부품이 많았지만, 반도체 소자 기술의 발전으로 인하여 레이더 부품이 소형 및 직접화가 이루어졌다. 여러 소자가 집적되어 있는 칩을 MMIC라 부르는데, 과거에는 여러 소자를 연결해서 구현해야 하는 하드웨어가 현재는 몇개의 MMIC로 하드웨어 시스템을 구현할 수 있게 되었다. 또한 MMIC는 대량 생산이 가능하기 때문에 소자 가격이 상대적으로 매우 저렴해졌다. 이로 인해서 레이더의 소형화 및 저가격이 가능해지게 되었다. 본 발명에서도 MMIC를 사용하였다. 레이더는 공간에서 물체의 위치 및 속도를 탐지하는 센서이며 이를 활용한 응용분야 중 가장 친숙한 것은 Doppler Gun이라고 하는 속도측정기이다. 물체의 속도를 측정하기 위해서는 거리를 알고 있는 두 위치를 표적이 지나치는 시간을 측정해서 계산할 수 있다. 하지만 이를 위해서는 물리적인 특정 위치에서 표적을 인식해야하기 때문에 임의의 방향에서 움직이는 표적의 속도를 측정하기란 사실상 어려움이 많다. 하지만 레이더를 사용하게 되면 움직이는 물체에 전자파를 방사하여 표적에 반사된 신호를 수신하여 적절한 신호처리를 하면 표적의 속도를 매우 정확하게 알 수 있다. 표적의 물리적인 거리에 어떠한 센서를 위치하지 않아도 된다는 장점이 있다. 이러한 레이더를 Doppler Radar라 일반적으로 말하며, 과속 차량 탐지, 야구공의 속도 탐지 등의 응용 분야에 활용되고 있다.

본 발명에서 사용한 디지털 비디오 카메라는 다음과 같다.

필름 없이 전자 센서를 이용하여 영상을 감지하여, 촬영한 영상 정보를 MPEG, DV, MJPEG 등의 디지털 동영상 파일 형식으로 저장할 수 있는 카메라이다. 일반 카메라는 영상을 아날로그양으로 저장하는 데 비해 영상을 비트맵으로 분할하고, 각각의 휘도를 디지털 양으로 기록한다. 사진 촬영 후 외부 컴퓨터와 연결하여 영상을 전송할 수 있으며, 컴퓨터로 간편하게 편집, 수정, 출력 등을 할 수 있다.

정밀 위치인식 기능을 갖춘 레이더와 디지털 비디오 카메라 일체형 교통정보 측정기 특징을 살펴보면 다음과 같다.

정밀 위치인식 기능 + 레이더 + 디지털 비디오 카메라 일체형 장치로 설치할 수 있고, 초기 설정이 간단하다.

즉, GNSS와 모션 센서를 이용하여, 설치된 측정기는 자신의 정확한 위치인식이 가능하고, 이 기능을 디지털 지도와 결합하여, 측정기가 측정하고 있는 도로 위치와 방향을 정확하게 알 수 있다.

레이더 장치와 카메라의 결합으로 차선정보를 영상으로 확인하면서, 레이더 정보와 비교 조정함으로써, 설치가 간편하고, 유지보수에 편리함을 제공한다.

또한, 정밀 위치인식 기능 + 레이더 + 디지털 비디오 카메라 일체형 장치로 수집된 정보의 가치가 증대된다.

즉, 수집된 정보를 이용하면 측정기가 설치된 도로 위치와 방향, 자동차 속도, 통행량 정보, 영상정보를 알 수 있고, 이러한 정보는 디지털화된 정보로써, 간편하게 다양한 형태로 제공될 수 있다.

디지털화된 정보를, 여러 가지 알고리즘을 통하여 분석하면, 자동차 통행의 평상시와 다른 특별한 상황을 실시간으로 발견할 수 있으므로, 이에 맞추어 신속한 대처를 할 수 있다.

이러한 본 발명은, 기존 교통정보보다 발달하여, 도로의 각 차선별 정보까지 확인이 가능함으로, 좀 더 정확한 교통정보를 제공할 수 있으며, 이러한 세부적이고 정확한 정보를 활용할 경우 교통신호 체계를 교통량에 맞추어 효율적으로 조정할 수 있다.

정밀 위치인식 기능을 갖춘 레이더와 디지털 비디오 카메라 일체형 교통정보 측정기 활용으로 다음과 같은 기능이 수행된다.

자동차 도로의 차선별 자동차 속도 측정이 가능하다.

원활한 차선과 정체된 차선을 구분할 수 있는 정보 수집이 가능하다. 따라서 실시간으로 정체된 차선을 파악하여, 영상정보와 함께 표시함으로써, 자동차 도로를 관리하는 관리자가 신속하게 대처할 수 있다.

구간별 교통량 측정이 가능하다.

원활한 구간과 정체된 구간을 구분할 수 있는 정보 수집이 가능하다. 실시간으로 정체된 구간을 파악하여, 영상정보와 함께 표시함으로써, 자동차 도로를 관리하는 관리자가 신속하게 대처할 수 있게 한다.

자동차 도로 상황 파악이 가능하다.

교차로, 횡단보도, 주차장 입출구, 고속도로 진입 진출 구간, 다리, 터널 등 자동차의 주.정차가 없어야 하는 곳에서 주.정차가 발생한 경우, 자동차사고 등으로 판단하여, 영상정보와 함께 표시함으로써, 자동차 도로를 관리하는 관리자가 신속하게 대처할 수 있다. 또한, 주.정차 발생으로 인한 도로정체에 대처할 수 있다.

스쿨존등 특정 보호 구간의 자동차 속도를 측정하여 표시하여 준다.

보행자 안전에 주의하는 구간에서 자동차 속도를 측정 표시하여 자동차 운전자 스스로 안전 속도를 지킬 수 있도록 유도하는 것이다.

교통 정체를 발생시키는 건물 및 시설로 인한 실제 교통량 측정할 수 있다.

교통 정체를 발생시키는 건물 및 시설로 인한 실제 교통량 측정하여, 교통 흐름을 개선할 수 있도록 정확한 정보를 제공한다.

도 4는 본 발명의 레이더-비디오 카메라 일체형 교통정보 측정 시스템의 기능을 설명하기 위한 개념도 이다.

레이더-비디오 카메라 일체형 교통정보 측정 시스템은 신호등을 위한 기둥에 함께 설치되며, 레이더는 오렌지색 원뿔로 표시된 구역을 통과하는 물체를 감지한다. 비디오 카메라의 영상에서 나타나는 도로와 차선에 대한 직교좌표에 대해 레이더의 원뿔구역에 대한 극좌표를 동기화시켜 차선별로 물체를 탐지하며, 이를 위해 도로를 가로지르는, 적색으로 표시된 벨트 범위를 차선별 통행량 측정구간으로 설정한다. 본 발명의 레이더-비디오 카메라 일체형 교통정보 측정 시스템은 기존에 루프 센서가 설치되는 구역(적색으로 표시된 벨트)에 대해 루프 센서 설치 없이 차선별 차량의 크기와 속도를 측정하여, 루프 센서와 동일한 기능을 수행할 수 있다. 적색 벨트 구간의 좌표들 중 차선에 해당되는 좌표들이 차선좌표로 구별인식되고, 그 사이를 지나는 물체를 카운트하여 차선별 통행량이 측정된다. 레이더의 위치는 GNSS에 의해 위도와 경도로 표시되고, 방위는 모션 센서에 의해 상행 또는 하행 관측 여부를 알 수 있다.

도 5는 본 발명의 레이더-비디오 카메라 일체형 교통정보 측정 시스템을 이용한 도로교통 상황 정보 표시를 보여주는 그림이다. 즉, GNSS에 의한 위도, 경도, 고도가 디지털 지도에 연계되어 도로 위치가 표시된다. 디지털 지도에는 모션 센서에 의해 도로 방위가 표시된다. 도 5에서는, 디지털 지도 중 하나인 구글지도 상에서 본 발명의 교통정보 측정시스템이 설치된 지점의 위도와 경도를 입력하여 검색된 위치에 교통정보 측정시스템의 위치표시를 한 것을 보여준다.

도 6은 본 발명의 레이더-비디오 카메라 일체형 교통정보 측정 시스템의 레이더에 의해 물체 크기와 속도를 측정하는 것을 설명하기 위한 그림이다. 레이더에 의한 측정 범위가 비디오 카메라 영상에 맞추어져 차선별로 차량의 크기와 위치 변화, 즉, 속도가 측정되고 있는 것을 보여준다.

도 7은 본 발명의 레이더-비디오 카메라 일체형 교통정보 측정 시스템의 정보측정에 대한 순서도 이다.

GNSS, 모션 센서, 레이더, 비디오 카메라에 의해 각각 위치정보, 방위정보, 물체 크기, 위치 및 속도정보, 영상이 수집된 다음, 이들을 취합하여 차선별 차량 통행 정보가 생성되고, 도로 구간별 교통정보 및 도로교통정보가 되는 것을 도시한다.

이와 같이 하여 정확하고도 세부적인 교통정보를 좀 더 편리하게 실시간으로 제공할 수 있다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

도면 부호 없음.

Claims (7)

1. 교통정보 측정 시스템으로서,
   레이더;
   위치정보 시스템 GNSS(Global Navigation Satellite System);
   디지털 비디오 카메라; 및
   모션 센서;를 포함하고,
   상기 레이더와 상기 디지털 비디오 카메라는 일체형으로 구성되고,
   레이더에 결합 된 칩 또는 관제시스템 컴퓨터에는 상기 레이더에 의해 제공된 정보가 해당 지역표시와 도로 차선별로 구분되어 나타나도록 하는 레이더-비디오 영상 동기화 모듈을 구비하여 차선별 통행량 또는 속도를 포함한 교통 정보를 제공하고, 영상정보를 병행하여 표시될 수 있게 하고,
   상기 모션 센서에 의해 관측 영역이 도로 중 상행인지 하행인지 여부를 인식하는 정보를 제공하며,
   상기 교통정보 측정 시스템이 설치되는 지점의 도로면에 나란하게 정렬되도록 기울임 각을 정하여 설치되고, 상기 모션 센서에 의해 설치 지점에서 관측해야 하는 도로 차선을 관측할 수 있는 고도와 방위각을 찾아 얼라인먼트를 완료한 후, 상기 기울임각, 고도 및 방위각을 상기 모션 센서에 포함된 메모리, 비디오 카메라 메모리 또는 관제시스템 컴퓨터에 기록하여 두는 것을 특징으로 하는 레이더-비디오 카메라 일체형 교통정보 측정 시스템.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   레이더에 결합 된 칩 또는 관제시스템 컴퓨터에는, 정체 또는 소정 시간 이상의 정지를 사고로 판단하게 하는 사고 판단 모듈을 더 포함하고, 사고발생 판단시 해당 구역의 실시간 영상을 관제시스템 모니터에 도시하는 것을 특징으로 하는 레이더-비디오 카메라 일체형 교통정보 측정 시스템.
4. 제3항에 있어서, 주정차가 없어야 정상인 구간을 레이더에 결합 된 칩 또는 관제시스템 컴퓨터에 미리 입력하여 두고, 해당 구역에 주정차로 보이는 정보가 레이더에 의해 포착되면, 사고 판단 모듈은 이를 사고로 판단하게 하는 것을 특징으로 하는 레이더-비디오 카메라 일체형 교통정보 측정 시스템.
5. 제1항에 있어서, 특정 도로구간에 운전자가 볼 수 있게 설치된 디스플레이;를 더 포함하고,
   레이더에 의해 측정된, 통행하는 자동차의 속도를 표시하여 주는 것을 특징으로 하는 레이더-비디오 카메라 일체형 교통정보 측정 시스템.
   
6. 삭제
7. 제1항에 있어서, 상기 고도, 방위각 또는 기울임각 중 하나 이상이 달라지면, 관제시스템 컴퓨터에 알람 신호가 발생 되게 하는 얼라인먼트 관리 프로그램 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더-비디오 카메라 일체형 교통정보 측정 시스템.
   
   
   

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