KR101838710B1

KR101838710B1 - 선진 안전 차량에서 스쿨 존 안전 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR101838710B1
Application number: KR1020110059682A
Authority: KR
Inventors: 박민영
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2011-06-20
Filing date: 2011-06-20
Publication date: 2018-04-26
Also published as: CN102903254B; CN102903254A; KR20120140062A

Abstract

본 발명은 선진 안전 차량에서 스쿨 존 안전 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 스쿨 존 안전 장치는 어린이 인지에 대한 민감도와 정확도를 높이기 위해 차량 센서를 도로 인프라 센서와 연계시켜 도로 상황이 스쿨 존인 것을 인지하고, 필요시 운전자에게 경고하거나 긴급 자동 제동을 수행하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 정밀 측위로 일반도로와 스쿨 존을 정확히 구별하여 일반도로 주행시 차량 주행 편의성을 강화하고, 스쿨 존 주행시 보행자 인지성능을 강화함으로써, 스쿨 존에서 어린이 보행자의 안전을 확보할 수 있어서 교통사고를 줄일 수 있으며, 교통사고로 인한 운전자의 경제적/법적 손실을 줄일 수 있고, 사고 상황을 저장하여 사고 조사/분석 자료로 사용할 수 있다.

Description

선진 안전 차량에서 스쿨 존 안전 장치 및 그 방법{Apparatus Recognizing School Zone In Advanced Safety Vehicle And Method Thereof}

본 발명은 선진 안전 차량에서 스쿨 존 안전 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 선진 안전 차량의 스쿨 존 주행시 어린이 보행자에 대한 인지 민감도와 정확도를 높이고 필요시 운전자 경고 및 긴급 자동 제동을 수행하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

유치원, 초등학교 등의 주변에, 어린이들이 교통사고의 위험으로부터 안전하게 등하교를 할 수 있도록 특별한 보호구역이 지정되어 있는 데 이를 어린이 보호구역 또는 스쿨 존(School Zone)이라 한다.

국가별로 규정(제한 속도, 운영 시간 등)의 차이는 있지만 대부분의 교통선진국은 학교 인근에서 어린이 보행자의 안전 확보를 위하여 스쿨 존 제도를 시행하고 있다.

우리나라의 스쿨 존 제도를 살펴보면, 스쿨 존 범위는 학교 출입문을 중심으로 반경 300m 이내이고, 스쿨 존에서 제한 속도는 시속 30km이며, 주정차 금지 시간은 08:00~20:00이다. 위반자에 대한 범칙금을 두 배 강화한 도로교통법시행령이 2011년 1월 1일 개정·시행 중이고, 2009년 12월 22일부터 스쿨 존에서 교통사고를 유발하여 어린이를 다치게 하면 사고가 경미하더라도 형사처벌 받게 된다.

미국의 스쿨 존 제도를 살펴보면, 도 1에 도시된 바와 같이 스쿨 존 범위는 학교 주변 500m 이내이고, 스쿨 존에서 제한 속도는 시속 30km(시속 15mile~40km)이며, 어린이가 통행하지 않는지 살피고 반드시 지정 차선에서 멈춰야 하고, 스쿨 존 규정 위반 시 일반도로보다 2배의 범칙금을 내야한다.

일본의 스쿨 존 제도를 살펴보면, 도 2에 도시된 바와 같이 스쿨 존 범위는 학교 주변 500m 이내이고, 도로에도 스쿨 존을 표시하여 운전자가 이를 쉽게 인지할 수 있도록 한다.

한편, 종래에는 간단한 도로 구조물을 설치하여 시각, 청각, 촉각 효과를 강화함으로써 운전자 및 보행자가 스쿨 존 진입 사실을 쉽게 인지할 수 있도록 하였다.

예컨대, 스쿨 존 표지판의 구조/그래픽 설계를 개선하거나 도로/표지판의 조명을 추가하여 운전자/보행자의 시인성을 강화함으로써 운전자/보행자의 스쿨존 인지성을 개선하고, 스쿨 존 진입 자동차를 자동 감지하여 과속 여부와 무관하게 통과 시 무조건 녹음된 음성 및 스피커로 알리는 청각을 강화함으로써 운전자의 스쿨 존 인지성을 개선하였으며, 스쿨 존 진입 순간 또는 스쿨 존 전 구간에 걸쳐 과속 방지 턱이나 감속 유도 요철을 설치하여 운전자의 촉각을 강화함으로써 운전자의 스쿨 존 인지성을 개선하였다.

또한, 종래에는 도로 인프라에 다양한 센서를 설치하여 주변 상황을 좀 더 빠르고 정확하게 인지하여 운전자 및 보행자가 스쿨 존에 있는 경우와, 스쿨 존 규정 위반인 경우를 구별하고, 그에 따라 경고 정도를 조절하였다.

예컨대, 스쿨 존에 진입한 차량의 주정차 또는 속도를 영상/레이저센서 등의 기술로 감지하여 규정을 위반한 경우, 안내방송을 함으로써 운전자가 스쿨 존 규정 위반을 쉽게 인지하도록 하고, 스쿨 존에 진입한 차량의 주정차 또는 속도를 영상/레이저센서 등의 기술로 감지하여 규정을 위반한 경우, 디스플레이 장치로 알려줌으로써 운전자가 스쿨 존 규정 위반을 쉽게 인지하도록 하였다.

또한, 종래에는 차량 내 설치된 GPS와 항법장치의 전자지도를 이용하여 차량이 스쿨 존에 진입하였는지 여부를 파악하였다.

예컨대, GPS 기능을 탑재한 이동통신 단말기를 통해 경찰청 서버에 접속하여 스쿨 존 정보를 운전자에게 음성 및 문자 메시지로 알려줌으로써 운전자가 스쿨 존 인지를 쉽게 할 수 있도록 하였고, GPS 위성으로부터 차량의 위치정보를 전송받아 차량의 위치를 검출하고 전자지도에 차량의 위치를 표시함으로써 운전자가 스쿨 존 인지를 쉽게 할 수 있도록 하였다. Global Positioning System은 미국이 운영하는 위성측위/항법시스템이고, GNSS-Global Navigation Satellite Systems은 위성측위/항법시스템을 뜻하는 포괄적 용어로서, 이 특허제안서에서 GPS는 GPS 및 GLONASS 등을 포괄하는 GNSS의 뜻으로도 쓰일 수 있다.

또한, 종래에는 도로 인프라에 설치된 다양한 센서를 이용하여 차량의 스쿨 존 규정위반 여부를 모니터링하여 저장하고, 관련 기관에 전송하였다.

예컨대, 스쿨 존에 진입한 차량의 주정차 또는 속도를 영상 센서로 감지하고 규정을 위반한 경우, 위반 동영상을 모니터링하여 저장하고, 스쿨 존에 진입한 차량의 주정차 또는 속도를 레이져 센서와 카메라 영상을 조합하여 차량 및 보행자의 움직임을 검출하기도 하였으며, 더 나아가 위반 정보를 유무선 통신(단문메시지 등)을 통해 관련 기관(차량견인영업소, 단속요원 등)에 통보하였고, 스쿨 존에서 차량보다 어린이를 중심으로 영상 기반 상황 인식을 통해서 어린이 유괴, 사고 등의 응급 상황을 모니터링하여 전송하였으며, 어린이에게 직접 센서를 부착하고 스쿨 존 주변 환경(온도, 습도, 대기)/위치/영상 센서 네트워크와의 연동을 통해 어린이의 위치를 추적하고 위험상황을 모니터링하여 전송하였다.

또한, 종래에는 스쿨 존 진입 정보를 도로 인프라-차량간 무선 통신을 통해 운전자에게 전달하고 스쿨 존 규정 위반 시 차량을 자동으로 감속시키며, 차량간 무선 통신을 통해 주변상황 정보를 수집하였다.

예컨대, 스쿨 존 특정 위치(예를 들어 학교 정문 앞)에 근거리 무선 통신 기술을 이용한 경보 발생 장치를 설치하여 일정 거리 이내의 차량에 송신할 수 있고, 차량 내 경보신호 수신부에서 학교 앞에서 발신한 경보신호를 수신하며, 수신된 경보신호를 토대로 차량 센서에서 스쿨 존 속도 위반 여부를 판단하여 차량 내 시각/청각/촉각 경보신호를 발생하거나 자동으로 감속하고, 차량 운전자에게 유용한 차량 주행 상태나 교통 여건 정보를 근거리 무선 통신 기술을 이용하여 차량 간 교환 가능하며, 다른 차량으로부터 수신된 정보를 이용하여 필요에 따라 자기 차량을 가감속 시키거나 방향을 바꿀 수 있고, 더 나아가 항법 기능의 주행 경로를 변경하는데 사용될 수 있으며, 차량간에 전달되는 정보는 간단한 메시지를 넘어 음성/영상정보로 확장될 수도 있고, 차량간 통신 및 차량-도로 인프라 간 통신을 통하여 사고 시점의 자기 차량과 주변차량의 상태 정보 및 사고 발생 장소, 시간 등의 정보를 수집하고 관련 기관에 전송할 수 있으며, 교차로 등의 사고 다발 조건에서 교차로 통행 조건을 조절할 수도 있고, 여러 대의 차량이 공통의 목적지를 향해 주행하는 경우에는 현위치, 목적지, 도착 예정 시간 등에 대한 정보를 차량간 무선 통신을 통하여 공유할 수 있다.

또한, 종래의 ACC(Adaptive Cruise Control), PCS(Pre Crash System), LDWS(Lane Departure Warning System), LKAS(Lane Keeping Assistance System) 등의 ASV(Advanced Safety Vehicle) 기술은 차량에 장착된 서라운드 센서(레이더/레이저/영상 센서 등) 및 차량 상태 센서와 다양한 샤시/안전 액추에이터 기술을 조합하여 운전자/보행자 운전성 및 편의성을 향상시켰다.

그러나, 전술한 종래의 기술에는 하기와 같은 한계가 있다.

먼저, 간단하게 스쿨 존 도로에 구조물을 설치할 경우, 운전자/보행자는 스쿨 존에서의 과속 여부, 보행자의 존재 유무와 관계없이 항상 동일한 자극을 받게 되므로, 오랜 시간 빈번한 자극에 노출된 운전자/보행자는 반복되는 동일 자극에 둔감하게 되어 경고(반복되는 동일 자극)를 무시할 수 있으며 이럴 경우 자칫 교통 사고가 발생할 수도 있다.

도로 인프라에 다양한 센서를 설치하고, 시각적/청각적으로 스쿨 존 규정에 따라 경고할 경우, 과속 차량 인지 기능에 치우쳐 보행자가 없는 상태에서도 불필요하게 과속 경고 방송을 할 수 있고, 여러 대의 차량이 과속의 정도를 달리하여 과속하거나, 과속한 차량과 과속하지 않은 차량이 섞여 있는 경우, 과속하지 않는 차량에 불필요하게 과속 경고 방송을 할 수 있으며, 고속 주행 중인 운전자보다 저속 주행 중인 운전자가 경고 음성을 더 잘 듣게 될 여지가 많아 경고를 실제 들어야 할 대상과 실제 경고를 듣게 되는 운전자가 정확하게 매치 되지 않을 수 있고, 고속주행 중인 운전자에게도 잘 들리도록 경고 음량을 높일 경우, 소음 공해만 유발시킬 수 있으며, 과속차량 운전자에게 교통표지판을 통해 과속 차량을 표시할 경우 전달 효과가 떨어질 수 있고, 운전자가 경고에 둔감해지거나 무시하는 경우 스쿨 존 교통 사고를 방지할 수 없다.

차량에 설치된 GPS와 항법장치의 전자지도를 이용할 경우, 도로 인프라 단에 GPS 수신기를 설치하지 않고 차량단에만 GPS 수신기를 설치하면 도로 인프라 센서에서 측정한 객체의 위치정보(도로 인프라 센서 설치 위치에 대한 객체의 상대 위치)가 차량에 전달되므로 이러한 상대 위치정보는 활용도가 낮게 되고, 일반 소비자에게 상용으로 판매되는 모바일 기기나 차량용 항법장치에 달려 있는 GPS 수신기를 이용할 경우 차량의 측위 결과에 수십 미터의 오차가 포함될 수 있으며, 위성측위/항법시스템에만 의존하는 경우 스쿨 존 또는 그 인근 지역에서 위성 음영 영역이 생기는 경우 GPS 위성 신호가 수신되지 않아 측위 솔루션을 구하지 못할 수 있다.

스쿨 존 규정 위반 여부를 모니터링하여 저장하고 전송하는 경우, 스쿨 존 교통 사고 발생 이후의 사고 원인 조사/분석에는 효과적으로 사용될 수 있지만, 운전자가 보행자를 인지하지 못하는 경우 스쿨 존 교통 사고가 발생할 수 있다.

차량간 통신 기술에 기반한 안전 기술인 경우, V2V(Vehicle-to-Vehicle, 차량간) 무선 통신에 의존하는 안전 기술이 유효하도록 하기 위해서는 도로를 주행하는 대부분의 차들이 V2V 무선 통신 모듈을 장착해야 하므로, 이를 장착하지 않을 경우 서비스가 유용하지 못하게 된다. 예컨대, 차량 등록 후 폐차까지 10년이 걸리는 경우를 가정하여 계산해 보면 자동차회사가 판매하는 자동차의 V2V 무선 통신 모듈 장착율이 전체 판매 대수의 20%라 하더라도 전체 등록 차량의 20%가 V2V 무선 통신 모듈을 장착하기까지는 10년이 걸릴 수 있다. V2I(Vehicle-to-Infra, 도로인프라-차량간) 무선 통신의 경우 이미 도로 통신 인프라 투자가 완료되어 있는 경우(한국에서는 경찰청이 운영하는 UTIS 통신망)에는 V2I 무선통신모듈을 장착한 차량이 극소수라도 장착한 차량의 운전자는 운전 장치의 효과를 바로 100% 이용할 수 있다.

차량 기반 ASV 기술인 경우, 차량에 장착된 ACC/PCS용 레이더센서의 경우, 수평 화각(Horizontal Field of View)이 좁아(약 +/15도) 차량 근거리에서 차량 앞으로 끼어드는 어린이 보행자를 인지하는데 한계가 있다. 특히 차량 이동 방향에 수직인 방향으로 근거리에서 뛰어드는 객체의 경우(차량 앞으로 굴러오는 공을 줍기 위해 뛰어 오는 어린이, 차량을 보지 못하고 차량 바로 앞으로 도로를 빠르게 횡단하는 자전거 등의 경우)에는 인지 성능이 매우 떨어진다.

차량에 장착된 LDWS/LKAS용 영상센서의 경우, 윈드쉴드 상단에서 차량 먼 앞쪽을 바라보는 방향으로 설치되기 때문에 차량 근거리에서 차량 앞으로 끼어드는 높이가 낮은 객체(유치원생, 키가 매우 작은 초등학교 저학년생, 세발자전거를 타는 어린이 등)를 인지하는데 한계가 있다.

삼거리/사거리 교차로의 근접지점에서는 어린이 보행자가 정상적으로 도로를 횡단하고 있는 경우라도 차량이 회전하며 주행하기 때문에 객체 인지 성능이 급격히 떨어진다.

기존 차량에 장착된 서라운드 센서에 기반한 ASV 기술(ACC/PCS 등)의 경우 대형 이동 장애물(버스, 트럭, 승용차, 및 제한적인 차종에 한하여 오토바이)인지를 중심으로 애플리케이션이 개발되어, 소형장애물(자전거, 어린이 등), 특히 소형 장애물이 차량 근거리에서 차량 이동방향에 수직 방향으로 화각 안으로 끼어드는 경우, 또는 시야각 안에 정지해 있던 소형 장애물이 갑자기 움직이는 경우에 대해서는 지연 인지하거나 인지하지 못하는 경우가 발생한다.

LDWS(Lane Departure Warning System)/LKAS(Lane Keeping Assistance System)등은 차선 인지를 기본으로 운전자에게 경고 또는 샤시 시스템을 제어하는 시스템이기 때문에 어린이 인지에는 한계가 있다.

차량에서 바라보기에 도로 시설물(가로등/전신주/광고 기둥 등) 뒤쪽에 위치한 사람의 경우 차량에 장착된 서라운드 센서를 통해서는 인지하기 어렵다.

많은 ASV 기술들이 자동차전용도로/고속도로와 같이 차량의 고속주행이 가능한 조건에서는 운전자의 편의성 및 안전성을 확보하는 기술에 초점이 맞추어져 있다. 즉, 보행자 인지에 대한 민감도가 크지 않고 차량인지에 초점이 맞추어져 있다. 최근의 ASV 애플리케이션에서 보행자 인지 성능이 강화되고 있으나 동일한 보행자 인지 민감도로 고속도로와 스쿨 존을 모두 적용해야 하기 때문에 인지 차량주행편의성 및 보행자 인지성능 확보에 어려움이 많다.

지능형교통시스템 및 ASV 기술에 기반한 다양한 스쿨 존 안전장치들이 개발되고 보급되었으나 스쿨 존 교통사고율은 계속 높게 유지 또는 매년 증가하고 있다는 통계(대한민국 스쿨 존 교통사고 발생 건수: 2008년 517건, 2009년 535건, 2010년 768건)에서 알 수 있듯이, 사회적 손실 및 법/제도 변경을 반영하지 못하는 기술은 교통 약자인 어린이를 보호하는 데 한계가 있다.

스쿨 존 교통사고에 대한 사회적 고민의 결과로 최근 관련 법규나 제도 (교통사고처리특례법-2009년 12월, 도로교통법시행령 - 2011년 1월)등에서 스쿨 존 교통사고 및 규정위반에 대한 처벌/범칙금을 강화하고 있다. 또한 서울시의 경우 2011년 하반기부터 대형학원과 공원 주변 등도 스쿨 존을 지정할 계획이어서 강화된 처벌 및 범칙금 규정의 영향을 받는 도로가 증가하고 있으나, 이것만으로 교통 약자인 어린이를 보호하는 데에는 한계가 있다.

본 발명은 도로인프라 센서와 차량내 센서의 신호를 연계하여 스쿨존 도로상황을 인지함으로써 스쿨존에서 어린이 보행자 인지 민감도와 정확도를 높이고, 필요시 운전자에게 경고하거나 긴급 자동 제동을 수행하는 선진 안전 차량에서 스쿨 존 안전 장치 및 그 방법을 제공하는 데 목적이 있다.

차량 주행 경로 상에 스쿨 존이 존재할 경우 이를 정확하게 인식하여 운전자에게 알리고, 차량이 스쿨 존에 진입할 경우 ⅰ)보행자 인지 민감도를 자동적으로 증가시키고 ⅱ) 보행자가 감지된 경우 경고 수준을 위험 단계에 따라 자동적으로 높이며 ⅲ)보행자 충돌 사고를 피할 수 없다고 예측되는 경우에는 운전자의 브레이크 작동 없이도 자동적으로 제동 기능을 수행함으로써 스쿨존 어린이 보행자 교통사고 발생을 방지할 수 있는 선진 안전 차량에서 스쿨 존 안전 장치 및 그 방법을 제공하는 데 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일면에 따른 선진 안전 차량에서 스쿨 존 안전 장치는 도로 인프라에 설치된 레이저센서, 영상센서, 환경센서 및 GPS 등의 정보를 융합하여 객제 정보의 도로 상황 정보를 생성하는 인프라정보 융합부; 인프라정보 융합부에서 생성된 정보를 무선 송신하기 위한 Station OBE; Station OBE에서 수신한 신호를 다수의 주변 차량에 방송하기 위한 RSE: 도로 인프라에 설치된 RSE로부터 전송된 도로 상황 정보를 수신하는 차량 OBE; 수신된 GPS 신호와 차량 센서(관성 센서 및 영상센서/레이저센서/레이더 센서 등)로 신호를 융합하는 통합 항법을 통해 제어 대상이 되는 차량의 위치를 파악하는 차량단 통합 항법부; 무선 수신된 도로 상황 정보와 차량 센서(관성 센서 및 영상센서/레이저센서/레이더 센서 등)에서 받은 도로 상황 정보 및 상기 제어 대상이 되는 차량의 측위 정보를 토대로 객체 인지 및 목표 객체 추적 정보를 생성하고, 상기 목표 객체의 절대 좌표와 기저장된 지도를 조합하여 교통상황을 반영한 동적 교통지도를 생성하며, 생성된 상기 동적 교통지도를 바탕으로 도로 상황 인지 정보를 생성하는 차량정보 융합부; 및 생성된 상기 도로 상황 인지 정보를 토대로 주행 상황의 위험성을 분석하고, 분석된 결과를 근거로 차량을 제어하는 제어부를 포함한다.

본 발명의 다른 면에 따른 선진 안전 차량에서 스쿨 존 안전 방법은 도로 인프라에 설치된 레이저센서, 영상센서, 환경센서 및 GPS 등의 정보를 융합하여 도로 상황 정보를 생성하는 단계; 상기 도로 인프라에서 생성된 도로 상황 정보를 Station OBE와 RSE를 거쳐 무선 송신하는 단계; 도로 인프라에 설치된 RSE로부터 도로 상황 정보를 수신하는 단계; 수신된 상기 도로 상황 정보와 차량에 장착된 센서들로부터 전달된 정보를 토대로 객체 인지 및 목표 객체 추적 정보를 생성하는 단계; 상기 목표 객체의 절대 좌표와 기저장된 지도를 조합하여 교통상황을 반영한 교통지도를 생성하고, 생성된 상기 교통지도를 바탕으로 도로 상황 인지 정보를 생성하는 단계; 및 생성된 상기 도로 상황 인지 정보를 토대로 주행 상황의 위험성을 분석하고, 그 결과를 근거로 차량을 제어하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면, 정밀 측위로 일반도로와 스쿨 존을 정확히 구별하여 일반도로 주행시 차량 주행 편의성을 강화하고, 스쿨 존 주행시 보행자 인지성능을 강화함으로써, 스쿨 존에서 어린이 보행자의 안전을 확보할 수 있어서 교통사고를 줄일 수 있으며, 교통사고로 인한 운전자의 경제적/법적 손실을 줄일 수 있다.

또한, 사고 상황을 저장하여 사고 조사/분석 자료로 사용할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선진 안전 차량에서 스쿨 존 안전 장치를 설명하기 위한 블럭도.
도 4는 GPS(DGPS/RTK)+ 차량장착센서 통합항법을 설명하기 위한 도면.
도 5 및 도 6은 선진 안전 차량에서 스쿨 존 안전 장치를 설명하기 위한 도면
도 7은 도로 인프라를 설명하기 위한 도면.
도 8 내지 도 11은 V2I를 설명하기 위한 도면.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하, 도 3 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 선진 안전 차량에서 스쿨 존 안전 장치를 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선진 안전 차량에서 스쿨 존 안전 장치를 설명하기 위한 블럭도이고, 도 4는 GPS(DGPS/RTK)+ 차량장착센서 통합항법을 설명하기 위한 도면이며, 도 5 및 도 6은 선진 안전 차량에서 스쿨 존 안전 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 도로 인프라를 설명하기 위한 도면이며, 도 8 내지 도 11은 V2I를 설명하기 위한 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 스쿨 존 안전 장치는 도로 인프라와 차량을 이용하여, 즉 도로 인프라 센서와 차량내 센서의 신호를 연계하여 스쿨존 도로상황을 인지함으로써 스쿨존에서 어린이 보행자 인지 민감도와 정확도를 높이고, 필요시 운전자에게 경고하거나 긴급 자동 제동을 수행한다.

차량은 도 4에 도시된 바와 같이, 차량 OBE(110), 통합 항법부(120), 차량 정보 융합부(130) 및 제어부(140)를 포함한다.

차량 OBE(110)는 도로 인프라에 설치된 기준국(Station) OBE로부터 전송된 도로 상황 정보를 RSE(Road Side Equipment)를 거쳐 수신한다.

도로 인프라에 대한 자세한 설명은 본 발명의 스쿨 존 안전 장치 설명 후에 후술한다.

통합 항법부(120)는 GPS 수신기를 통해 수신된 GPS 신호와 차량 센서로부터 전달된 센싱 신호를 융합 한 통합 항법을 통해 제어 대상이 되는 차량의 위치를 파악한다.

예컨대, 차량에 영상센서, 레이더센서(또는 레이저센서), GPS 수신기, 차량 OBE(110)가 장착되는데, 여기서 영상센서, 레이더센서는 ASV(Advanced Safety Vehicle)/PCS/LDWS(차선이탈 경보장치)/LKAS(차선유지 도움장치)용으로 기설치된 것이며, GPS 수신기는 항법장치용으로 기설치된 GPS 수신기이며, 차량 OBE(110)는 UTIS(Urban Traffic Information System)로부터 정보를 수신하기 위해 추가 장착된다. 영상센서와 레이더센서는 개별적 또는 통합적으로 차량 기준 도로 객체 정보를 생성한다.

통합 항법부(120)는 GPS 수신기 신호, 차량 OBE(110)를 통해 도로 인프라로부터 수신된 GPS 기준국의 DGPS/RTK 신호, 차량 장착 센서(가속도센서, 요레잇센서, 조향각센서, 휠속센서)신호, 영상센서 신호, 레이더센서 신호를 융합한 정밀통합항법을 통해 제어 대상이 되는 차량의 정밀한 위치를 파악한다.

통합 항법부(120)는 통합항법을 사용하기 때문에 도심 구간 등에서 한시적으로 GPS 위성 신호가 수신되지 않더라도 차량장착센서 신호, 영상센서 신호, 레이더센서 신호만으로도 정밀 측위를 할 수 있다.

즉, GPS 신호가 수신되는 경우, 통합 항법부(120)의 측위 오차는 수 cm 정도이고, 한시적으로 GPS 신호가 수신되지 않더라도 통합 항법부(120)는 측위 오차를 도로 수직 방향에서 30cm 이내로 유지할 수 있다.

통합 항법부(120)는 정밀통합항법을 통한 차량 정밀 측위 정보, 영상 센서와 레이더 센서를 통한 객체 정보를 차량정보 융합부(130)에 전달한다.

차량정보 융합부(130)는 수신된 도로 상황 정보 및 제어 대상이 되는 차량의 측위 정보를 토대로 객체 인지 및 목표 객체 추적 정보를 생성하고, 목표 객체의 절대 좌표와 기저장된 지도를 조합하여 교통상황을 반영한 교통지도를 생성하며, 생성된 교통지도를 바탕으로 도로 상황 인지 정보를 생성한다.

예컨대, 차량정보 융합부(130)는 도 5에 도시된 바와 같이, 포팅된 멀티 타겟 트랙킹 알고리즘을 통해 도로 인프라로부터 무선 통신(V2I)을 통해 수신된 정보를 센싱 융합 기술로 통합하여 정확도가 개선된 객체 인지 및 목표 객체 추적 정보를 생성하고, 차량 및 객체의 절대 좌표와 기저장된 정적 지도를 조합하여 교통상황을 반영한 동적 지도를 생성하고 이를 바탕으로 종합적 도로 상황 인지 정보를 생성한다.

V2I에 대한 상세 설명은 도로 인프라 설명 후에 후술한다.

또한, 차량정보 융합부(130)는 어린이 보행자 교통 사고 발생시, 사고 분석 자료로 사용되도록 사고 발생 시간, 장소 및 인지된 객체 정보 중 적어도 하나를 포함한 사고 정보를 저장한다.

예컨대, 차량정보 융합부(130)는 어린이 보행자 교통 사고 발생시, 사고 발생 시간, 장소 등의 정보와 근접 장애물의 종류를 저장하여 사고 조사/분석 자료로 사용될 수 있도록 한다.

기존 블랙박스 시스템은 차량 항법 장치에 내장된 위성항법기술 또는 저가 관성센서에 기반한 추측항법 기술만을 이용했기 때문에 스쿨 존 진입 여부 및 사고 발생 위치에 대해 수십m의 오차를 포함하고 있어서 사고 조사/분석의 오류를 초래할 수 있었으나, 본 발명은 정밀 측위 기술을 이용함으로써 측위 오차를 서브 미터 급으로 줄일 수 있어서 법적 증거로서의 정확성을 확보할 수 있다.

제어부(140)는 생성된 도로 상황 인지 정보를 토대로 주행 상황의 위험성을 분석하고, 분석된 결과를 근거로 차량을 제어한다.

예컨대, 제어부(140)는 주행속도 및 차간 거리를 계산하고, 계산된 결과에 따라 도 6에 도시된 바와 같이 경보 순위(충돌 위험도), 경보 내용 및 경보 방법을 결정하고, 결정된 경보 순위에 따라 시각, 청각에 의한 경고, 촉각에 의한 경고, 차량의 자동 제동 준비, 차량의 긴급 자동 제동 및 운전자 구속 중 적어도 하나를 수행하며, 결정된 경보 순위에 대응되는 경보 내용을 결정된 경보 순위에 대응되는 경보 방법에 따라 출력한다.

즉, 제어부(140)는 도로 상황 인지 정보를 바탕으로 주행 상황의 위험성을 분석하여 경보 우선 순위/내용/방법을 결정하고, 경보 내용을 HMI(Human Machine Interface) 장치나 전동식시트벨트(MSB, Motorized SeatBelt) 등을 통하여 출력하며, 차량의 최적 주행속도 및 차간 거리를 계산하여 위험 레벨이 높은 경우 차량의 자동 제동을 준비(Pre-fill)하거나 차량의 긴급 자동 제동을 수행한다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 정밀 측위로 일반도로와 스쿨 존을 정확히 구별하여 일반도로 주행시 차량 주행 편의성을 강화하고, 스쿨 존 주행시 보행자 인지성능을 강화함으로써, 스쿨 존에서 어린이 보행자의 안전을 확보할 수 있어서 교통사고를 줄일 수 있으며, 교통사고로 인한 운전자의 경제적/법적 손실을 줄일 수 있다. 또한, 사고 상황을 저장하여 사고 조사/분석 자료로 사용할 수 있다.

이하에서는 도 7을 참조하여 도로 인프라에 대해 상세하게 설명한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 스쿨 존 진입 지점 또는 어린이 주 통행로 인근 도로에 갠트리를 세우고(지상 10m 이상 높이) 그 위에 레이저센서, 영상센서, 환경센서, GPS 기준국(수신기 포함), 인프라정보 융합 모듈, 기준국(Station) OBE를 설치한다.(GPS 기준국은 꼭 갠트리에 설치될 필요 없이 GPS 위성 신호 수신 용이한 인근 개활지나 인근 건물 옥상에 설치한 후 인프라정보 융합 모듈에 유선으로 연결할 수 있다.)

도로 인프라에 설치된 레이저센서, 영상센서 및 환경센서의 데이터를 이용하여 (1차) 도로 상황 인지 정보를 생성한다. (1차) 도로 상황 인지 정보란 객체 정보(객체의 위치, 크기, 속도, 종류)와 환경 정보(온습도, 기압, 풍속, 풍향 등)가 통합된 정보이다. 객체란 도로상에 있는 이동 장애물(대형/중형/소형 차량, 이륜차, 보행자) 및 정지 장애물을 총칭한다.

각 센서 정보는 개별적으로 처리하여 객체 정보를 추출할 수도 있으나 객체 정보의 정확도를 확보하기 위하여 센서 융합 기술을 이용하는 것을 기본으로 한다.

영상센서는 횡방향 위치, 횡방향/종방향 크기 정보 등의 정확성이 높다. 영상센서를 통하여 차량번호판을 인식할 수도 있지만 본 발명에서 구현하고자 하는 시스템 성능의 필요 조건은 아니다.

레이저센서는 종방향위치 및 횡방향 크기, 속도 등의 정확성이 높다. 레이저센서의 경우 3D 센서를 사용할 수도 있으나 시스템 가격을 고려하여 2D센서를 2개 조합하여 사용하는 것을 기본으로 한다. 2D 레이저센서를 사용하는 경우 바라보는 지점을 달리하여 같은 방향으로 2개를 갠트리에 설치할 수도 있고, 갠트리에 1개를 설치하고 수직한 방향으로 도로에 1개를 설치하는 방법도 있다.

도로 인프라에 설치된 GPS 기준국을 통해 DGPS/RTK 구현을 가능하게 함으로써 위성 신호 수신이 가능한 경우에 위치 측정 오차를 수십미터에서 서브 미터급 이하로 줄일 수 있다.

여기서 DGPS는 Differnetial GPS(보정 정보 이용한 GPS 측위 정확도 개선)이고, RTK는 Real Time Kinematic(GPS의 Carrier Phase 신호 이용한 GPS 측위 정확도 개선)이다.

(1차) 도로 상황 인지 정보와 GPS 기준국 신호를 사용하여 객체의 절대 좌표를 파악한다. 객체의 절대 좌표와 인프라 정보 융합 모듈의 저장장치에 내장된 정적 지도를 조합하여 교통 상황을 반영한 동적 지도를 생성하고 이를 바탕으로 종합적 (2차) 도로 상황 인지 정보를 생성한다.

인프라 정보 융합 모듈은 (2차) 도로 상황 인지 정보 중 사전 규정된 차량단 필요 정보를 기준국(Station) OBE에 전달한다(유선).

이상 도로 인프라를 설명하였고, 이하에서는 도 8 내지 도 11을 참조하여 V2I 통신(도로 인프라-차량 간 무선 통신, 한국의 경우 경찰청에서 운영 중인 UTIS 이용)을 설명한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 도로 인프라에 설치된 기준국(Station) OBE는 차량에 필요한 도로 상황 인지 정보를 RSE(Road Side Equipment)에 전송하고, RSE는 수신된 도로 상황인지 정보를 방송하며, 차량 OBE(110)는 RSE가 송신한 도로 상황 인지 정보를 수신한다.

무선 통신은 도 9에 도시된 바와 같이, 한국의 경우 경찰청/지방자치단체가 운영하고 있는 UTIS 망을 이용한다.

UTIS 프로토콜에 따른 데이터 프레임 및 각 객체 데이터의 구성은 도 10에 도시된 바와 같이 정의된다.

스쿨 존 안전서비스가 요구하는 정보 전송이 특정 시점에 몰려 UTIS 네트워크에 부하가 생기지 않도록 하기 위해서는 도 11에 도시된 바와 같이 배치하여 각 정보별 방송 시간을 조정한다.

이하에서는 인프라연계 상황인지 기반 ASV 기술의 어린이 보행자 인지 성능 개선을 설명한다.

도로 인프라 센서와 차량 서라운드 센서 모두에서 어린이 보행자를 인지할 수 있고, 이러한 경우 인프라센서와 차량 서라운드 센서 신호를 조합해서 어린이 보행자를 인지할 수 있다.

도로 인프라 센서에서만 어린이 보행자를 인지한 경우, 도로 인프라로부터 전송된 정보를 근거로 차량에서는 어린이 보행자를 인지할 수 있다.

예컨대, 객체가 차량 장착 영산센서/레이더센서의 화각(Field of View) 밖에 있거나, 객체가 화각 안에 있더라도 객체와 차량 간 장애물로 인해 차량에서 객체가 보이지 않는 경우, 도로 인프라 환경 인지센서, 정밀 측위 기술, 무선통신 기술을 통해 차량으로 정확한 객체 정보가 전달되어, 차량에서는 전달된 객체 정보를 통해 직접적으로 보이지 않는 객체까지 인지할 수 있다.

차량 근거리에서 차량 앞으로 끼어드는 어린이 보행자 정보를 도로 인프라로부터 수신하여 어린이 보행자를 인지할 수 있다.

예컨대, 어린이가 인도에 있다가 도로로 굴러가는 축구공을 잡기 위해 차량 앞으로 뛰어드는 경우, 도로 인프라 센서는 인도에 있는 어린이를 인지하고 어린이의 속도 벡터가 일정 크기 이상이며 도로 방향으로 향하는 경우 어린이가 인도에서 도로로 진입하기 전이라도 객체 정보를 차량에 전송함으로써 차량은 갑자기 뛰어드는 어린이를 인지할 수 있다.

차량 근거리에서 차량 앞으로 끼어드는 높이가 낮은 객체 정보를 도로 인프라로부터 수신하여 어린이 보행자를 인지할 수 있다.

예컨대, 키가 작은 유치원생이 접근하는 차량을 의식하지 못하고 도로를 횡단하는 경우, 도로 인프라 센서는 유치원생이 인도에서 도로로 진입하는 순간 객체 정보를 차량에 전송함으로써 차량은 차량 앞으로 끼어드는 높이가 낮은 객체를 인지할 수 있다.

삼거리/사거리 교차로의 근접 구간에서 차량이 회전하기 이전에 회전 이후 구간에 있는 어린이 보행자 정보를 전송받을 수 있어서 어린이 보행자를 인지할 수 있다.

차량장착 서라운드 센서의 보행자 인지 민감도 조정을 통한 보행자 인지성능 개선할 수 있다.

예컨대, 일반도로와 스쿨존을 정확히 구별하여 보행자 인지 민감도를 조절함으로써 고속도로에서는 차량주행편의성을 강화하고, 스쿨 존에서는 보행자 인지성능을 강화할 수 있다.

즉, 하기와 같은 정보를 근거로 민감도를 조절할 수 있다.

고속도로 > 자동차 전용도로 > 시내도로/국도 > 스쿨존

(←보행자 인지 민감도 감소 방향 : 보행자 인지 민감도 증가 방향→)

예컨대, 차량이 고속도로를 주행하면 차량주행편의성의 우선순위를 상기 정보를 토대로 증가시키고 보행자 인지 민감도를 감소시키며, 스쿨 존을 주행하면 상기 정보를 근거로 차량주행편의성의 우선순위를 감소시키고 보행자 인지 민감도를 증가시킨다.

상기와 같이 조절함으로써, 보행자 인지 민감도가 작은 경우, 장애물이 명확하게 보행자로 분류된 경우에만 경고 및 감속 기능을 수행하여 차량에서 빈번하게 경고 및 감속이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 불필요한 경고 및 가감속을 방지할 수 있으며, 차량 주행 편의성을 향상시킬 수 있으며, 보행자 인지 민감도가 큰 경우, 보행자로 분류하는 기준을 쉽게 만족할 수 있도록 하여 유사 보행자에 대해서도 경고 및 감속 기능이 발생하도록 하고, 차량 주행 편의성을 희생하더라도 보행자 상해 교통 사고 발생 가능성을 최소화한다.

또한, 내비게이션 전자지도(정적 지도) 상에 구역 정보 필드를 추가하여 주행 구역별로 어린이 및 보행자 인지 민감도 구분을 용이하게 한다.

예컨대, 고속도로를 보행자 인지 약화 영역, 자동차 전용 도로를 일반 영역, 시내도로를 보행자 인지 강화 영역, 스쿨 존을 어린이 보행자 인지 강화 영역으로 구분한 구역 정보 필드를 내비게이션 전자지도상에 추가함으로써 주행 구역별로 어린이 및 보행자 인지 민감도를 용이하게 구분하도록 할 수 있다.

경찰 또는 지방자치단체가 공식적으로 지정하여 법적으로 강한 처벌 및 범칙금 규정이 적용되는 모든 종류의 보행자 안전구역(노인보호구역 등)에 확대 적용될 수 있다.

이상 바람직한 실시예와 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 관해 구체적으로 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

110 : 차량 OBE 120 : 통합 항법부
130 : 차량 정보 융합부 140 : 제어부

Claims

스쿨 존 진입 지점 또는 어린이 보행자의 통행로 인근 도로에 설치된 센서와 GPS 기준국 OBE를 포함하는 도로 인프라로부터 전송된 도로 상황 정보를 수신하며, 영상센서, 레이더센서, 레이저센서 중 적어도 하나의 차량 센서와, GPS 수신기와, 차량 OBE를 포함하는 제어 대상 차량에 포함되는 장치로서,
상기 도로 인프라로부터 수신한 상기 도로 상황 정보와 상기 제어 대상 차량의 차량 센서, GPS 수신기, 차량 OBE가 수집한 정보를 융합하는 통합 항법을 통해 제어 대상 차량의 위치를 파악하여 차량 측위 정보를 생성하는 통합 항법부,
수신된 상기 도로 상황 정보 및 상기 차량 측위 정보를 토대로 보행자를 인지하여 목표 보행자 추적 정보를 생성하고; 상기 목표 보행자의 절대 좌표와 기저장된 지도를 조합하여 스쿨 존을 반영한 교통지도를 생성하고; 생성된 상기 교통지도를 바탕으로 스쿨 존 인지정보를 생성하고; 보행자 교통 사고의 발생시, 사고 발생 시간, 장소, 및 인지된 보행자 정보 중 적어도 하나를 포함한 사고 정보를 저장하는 차량정보 융합부, 및
생성된 상기 스쿨 존 인지정보를 토대로 제어대상 차량의 주행의 위험성을 분석하고; 분석된 결과를 근거로 상기 차량을 제어하는 제어부를 포함하는 선진 안전 차량에서의 스쿨 존 안전 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제어부는 주행속도 및 차간 거리를 계산하고, 계산된 결과에 따라 경보 순위, 경보 내용 및 경보 방법을 결정하고, 결정된 경보 순위에 따라 시각, 청각에 의한 경고, 촉각에 의한 경고, 상기 차량의 자동 제동 준비, 상기 차량의 긴급 자동 제동 및 운전자 구속 중 적어도 하나를 수행하고, 결정된 상기 경보 순위에 대응되는 경보 내용을 결정된 상기 경보 순위에 대응되는 경보 방법에 따라 출력하는 것
인 선진 안전 차량에서의 스쿨 존 안전 장치.
스쿨 존 진입 지점 또는 어린이 보행자의 주 통행로 인근 도로에 설치된 센서와 GPS 기준국 OBE를 포함하는 도로 인프라로부터 도로 상황 정보를 수신하는 단계;
영상센서, 레이더센서, 레이저센서 중 적어도 하나의 차량 센서, GPS 수신기, 및 차량 OBE가 포함된 제어 대상 차량으로부터 정보를 수신하는 단계;
상기 도로 인프라로부터 수신된 도로 상황 정보와 상기 제어 대상 차량으로부터 수신한 정보를 토대로 보행자 인지 및 목표 보행자 추적 정보를 생성하는 단계;
상기 목표 보행자의 절대 좌표와 기저장된 지도를 조합하여 스쿨 존을 반영한 교통지도를 생성하고, 생성된 상기 교통지도를 바탕으로 스쿨 존 인지 정보를 생성하는 단계; 및
생성된 상기 스쿨 존 인지 정보를 토대로 주행 상황의 위험성을 분석하고, 그 결과를 근거로 차량을 제어하는 단계를 포함하는, 선진 안전 차량에서의 스쿨 존 안전 방법.
제4항에 있어서, 상기 제어하는 단계는,
상기 차량의 주행속도 및 차간 거리를 계산하고, 계산된 결과에 따라 경보 순위, 경보 내용 및 경보 방법을 결정하는 단계;
결정된 경보 순위에 따라 시각, 청각에 의한 경고, 촉각에 의한 경고, 상기 차량의 자동 제동 준비, 상기 차량의 긴급 자동 제동 및 운전자 구속 중 적어도 하나를 수행하는 단계; 및
결정된 상기 경보 순위에 대응되는 경보 내용을 결정된 상기 경보 순위에 대응되는 경보 방법에 따라 출력하는 단계를 포함하는 것
인 선진 안전 차량에서의 스쿨 존 안전 방법.