KR101861208B1 - 횡단보도 안전시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보행자의 이동속도(WV)를 산출한 후 산출된 이동속도(WV)에 따라 통행예측시간(T)을 산출하며, 산출된 통행예측시간(T)에 따라 보행자신호의 현시주기를 결정함으로써 보행자의 안전한 통행을 보장함과 동시에 이동속도가 과도하게 지체되는 문제점을 해결할 수 있으며, 보행자의 움직임벡터를 검출한 후 횡단보도의 길이 방향인 X축 방향의 성분을 가지고 이동속도(WV) 및 통행예측시간(T)을 산출함으로써 보행자의 이동속도(WV)에 대응하여 현시주기를 더욱 정확하게 검출할 수 있고, 보행자신호의 현시주기를 설정한 이후, 신규보행자가 감지되는 경우 현시주기를 재설정하되, 현시주기의 설정 회수에 따라 낮아지는 배수를 산출된 통행예측시간(T)에 곱하여 변경예측시간(T`)을 산출하여 현시주기를 재설정함으로써 차량의 지체를 최소화하면서 신규보행자의 안전한 통행을 보장할 수 있으며, 실시간으로 차량을 감지하도록 구성되어 제한속도를 위반한 차량이 감지되거나 또는 보행자신호 점등 시 정지선에 정차 중인 차량의 움직임이 감지되는 경우 경고데이터를 표출하도록 구성됨으로써 안전사고를 사전에 철저하게 방지할 수 있는 횡단보도 안전시스템에 관한 것이다.

Description

횡단보도 안전시스템{Safety system of Cross walk}

본 발명은 횡단보도 안전시스템에 관한 것으로서, 상세하게로는 횡단보도 보행자의 이동속도에 따라 보행자신호의 현시주기를 축소 또는 연장시킴과 동시에 위험상황을 감지하여 이를 보행자 및 차량에게 표출함으로써 보행자, 대기자 및 차량의 안전한 통행을 보장하기 위한 횡단보도 안전시스템에 관한 것이다.

횡단보도 신호등이란, 횡단보도의 양측 도로에 수직으로 설치되어 기 설정된 현시주기에 따라 색채, 광선, 모양, 소리 등의 일정한 표시 및 부호를 기 설정된 현시주기에 따라 색채, 광선, 모양, 소리 등의 일정한 표시 및 부호를 출력하여 보행자 또는 차량에게 통행 우선권을 부여하기 위한 신호등으로 정의된다.

이러한 횡단보도 신호등은 보행자 또는 차량에게 통행 우선권을 부여함으로써 보행자 및 차량의 충돌로 인한 교통사고를 절감시킬 수 있는 장점을 갖기 때문에 보행자 및 차량의 안전한 통행을 위하여 대부분의 횡단보도에 널리 사용되고 있다.

그러나 종래의 횡단보도 신호등은 기 설정된 현시주기에 따라 신호를 출력하기 때문에 노약자 등과 같이 보행속도가 느린 보행자 또는 녹색현시의 주기가 종료될 시점에 횡단보도로 늦게 진입한 보행자가 있더라도, 이러한 점을 전혀 감안하지 않고 신호체계가 고정된 주기에 따라 운용되는 구조적 한계를 갖는다.

다시 말하면, 일반인들에 비해 보행속도가 낮은 장애인, 임산부, 부상자 및 노약자 등과 같이 보행속도가 상대적으로 느린 보행자가 종래의 횡단보도 신호등을 이용하는 경우 보행자의 통행이 완료되기 이전에 녹색신호가 소등되는 현상이 빈번하게 발생하고 있다. 즉 종래의 횡단보도 신호등은 횡단보도를 통행 중인 보행자를 전혀 감안하지 않고 단순히 고정된 주기에 따라 신호를 출력하기 때문에 교통사고 위험도가 높은 단점을 지닌다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 횡단보도 대기자를 감지하여 감지데이터에 따라 녹색신호를 점등시키거나 또는 횡단보도 보행자를 감지하여 감지데이터에 따라 녹색신호의 주기를 축소 또는 연장시키는 횡당보도 신호등에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다.

도 1은 등록실용신안 제 20-0306634호(발명의 명칭 : 횡단보도 내 보행자 감지기능을 갖는 교통신호제어기)에 개시된 교통신호제어기를 설명하기 위한 구성도이다.

도 1의 종래의 교통신호제어기(이하 종래기술이라고 함)(101)는 신호등(200)의 출력을 제어하는 컨트롤러이며, 인체감지센서(103)가 횡단보도(105) 내에서 보행자를 감지하면 신호등(200)을 제어하여 신호등(200)에서 지속적으로 보행자 보행신호인 녹색현시가 출력되도록 한다.

또한 종래기술(101)은 인체감지센서(103)에서 보행자를 감지하지 않으면 신호등(200)을 제어하여 신호등(200)에서 보행자 보행금지신호인 적색현시가 출력되도록 한다.

이와 같이 종래기술(101)은 횡단보도 내 보행자 유무에 따라 신호등의 현시를 결정하기 때문에 횡단보도(105)를 늦게 진입한 보행자 또는 보행속도가 느린 보행자의 안전한 횡단보도(105) 이용을 보장할 수 있는 장점을 갖는다.

그러나 종래기술(101)은 보행신호인 녹색현시가 종료되기 이전에, 횡단보도(105)로 새로운 보행자가 진입하는 경우 녹색현시가 반복하여 연장되기 때문에 차량정체가 유발되는 문제점이 발생한다. 특히 유동인구가 많은 지역의 경우 이러한 차량정체가 과도하게 지속되는 단점을 갖는다.

또한 종래기술(101)은 보행신호가 연장되는 경우가 많기 때문에 정차 중인 차량이 신호착오 또는 보행자 미발견으로 인해 횡단보도를 통행하는 신회위반 사례가 빈번하게 발생하고, 이에 따라 안전사고 위험성이 높은 단점을 갖는다.

또한 종래기술(101)은 어린이 보호구역 등과 같이 차량의 제한속도 준수가 필수적으로 요구되는 구역에서, 이러한 제한속도를 지키지 않는 차량이 감지되더라도, 이에 상관없이 현시체계가 운용되기 때문에 교통사고 발생률이 더욱 증가하는 한계를 갖는다.

또한 종래기술(101)은 횡단보도에 보행자가 감지되기만 하면, 보행자의 속도와 상관없이 보행신호가 점등되기 때문에 보행속도가 평균적으로 지체되는 문제점이 발생하게 된다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 해결과제는 보행자의 이동속도(WV)를 산출한 후 산출된 이동속도(WV)에 따라 통행예측시간(T)을 산출하며, 산출된 통행예측시간(T)에 따라 보행자신호의 현시주기를 결정함으로써 보행자의 안전한 통행을 보장함과 동시에 이동속도가 과도하게 지체되는 문제점을 해결할 수 있는 횡단보도 안전시스템을 제공하기 위한 것이다.

또한 본 발명의 다른 해결과제는 보행자의 움직임벡터를 검출한 후 횡단보도의 길이 방향인 X축 방향의 성분을 가지고 이동속도(WV) 및 통행예측시간(T)을 산출함으로써 보행자의 이동속도(WV)에 대응하여 현시주기를 더욱 정확하게 검출할 수 있는 횡단보도 안전시스템을 제공하기 위한 것이다.

또한 본 발명의 또 다른 해결과제는 보행자신호의 현시주기를 설정한 이후, 신규보행자가 감지되는 경우 현시주기를 재설정하되, 현시주기의 설정 회수에 따라 낮아지는 배수를 산출된 통행예측시간(T)에 곱하여 변경예측시간(T`)을 산출하여 현시주기를 재설정함으로써 차량의 지체를 최소화하면서 신규보행자의 안전한 통행을 보장할 수 있는 횡단보도 안전시스템을 제공하기 위한 것이다.

또한 본 발명의 또 다른 해결과제는 실시간으로 차량을 감지하도록 구성되어 제한속도를 위반한 차량이 감지되거나 또는 보행자신호 점등 시 정지선에 정차 중인 차량의 움직임이 감지되는 경우 경고데이터를 표출하도록 구성됨으로써 안전사고를 사전에 철저하게 방지할 수 있는 횡단보도 안전시스템을 제공하기 위한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 해결수단은 횡단보도 신호등과, 횡단보도 및 횡단보도의 양측에 형성되는 대기영역(S1)을 감지하는 보행자감지 레이더와, 차량을 감지하는 차량감지 레이더와, 교통신호 제어기를 포함하는 횡단보도 안전시스템에 있어서: 상기 교통신호 제어기는 상기 보행자감지 레이더 및 상기 차량감지 레이더로부터 입력된 레이더신호를 분석하는 신호분석부; 상기 신호분석부에 의해 검출된 감지데이터를 분석하여 상기 대기영역(S1)에 진입한 대기자 수(N)를 검출한 후 검출된 대기자 수(N)가 임계치 이상일 때 상기 횡단보도 신호등에 보행자신호인 녹색램프가 점등되어야 한다고 판단하는 보행신호 판단부; 상기 횡단보도 신호등을 현시주기를 제어하며, 상기 보행신호 판단부에 의해 보행자신호가 점등되어야 한다고 판단될 때 상기 횡단보도 신호등에 보행자신호가 점등되도록 제어하는 신호등 제어부; 상기 횡단보도 신호등에 녹색램프가 점등된 이후부터 기 설정된 시간이 경과되면 상기 횡단보도를 통행 중인 보행자들 각각의 궤적을 검출하는 궤적검출모듈과, 상기 궤적검출모듈에 의해 검출된 궤적을 통해 보행자들 각각의 움직임벡터를 검출하는 움직임벡터 검출모듈과, 상기 움직임벡터 검출모듈에 의해 검출된 움직임벡터에서 상기 횡단보도의 길이 방향인 X축 성분벡터를 추출한 후 추출된 X축 성분벡터를 이용하여 X축 방향의 이동속도를 산출하는 이동속도 산출모듈과, 보행자들 각각의 이동방향, 이동속도, 횡단보도의 위치정보를 활용하여 각 보행자가 횡단보도를 통행하는데 소요되는 시간인 통행예측시간(T)을 산출하는 통행예측시간 산출모듈과, 현재 시점으로부터 통행예측시간 산출모듈에 의해 산출된 통행예측시간(T)을 합산한 시점을 보행자신호의 종료시점으로 결정하는 현시주기 설정모듈로 구성되는 현시주기 설정부를 포함하고, 상기 신호등 제어부는 보행자신호 점등 후 상기 현시주기 설정부에 의해 결정된 종료시점에 보행자신호를 소등하도록 상기 횡단보도 신호등을 제어하고, 상기 교통신호 제어기는 현시주기 재설정부를 더 포함하고, 상기 현시주기 재설정부는 상기 횡단보도 신호등에 보행자신호인 녹색램프가 점등된 이후부터의 경과시간인 제3 경과시간(t3)을 제3 설정값(TH3)에 비교하여 상기 제3 경과시간(t3)이 상기 제3 설정값(TH3) 이상이면 동작을 정지하는 구동여부 판단모듈; 상기 구동여부 판단모듈에 의해 상기 제3 경과시간(t3)이 상기 제3 설정값(TH3) 미만일 때 구동되며, 상기 신호분석부로부터 입력된 감지데이터와 상기 횡단보도의 위치정보를 이용하여 상기 현시주기 설정부 또는 상기 현시주기 재설정부에 의해 상기 횡단보도 신호등의 현시주기가 새롭게 설정된 이후부터 횡단보도로 진입한 신규보행자를 감지하는 신규보행자 감지모듈; 상기 신규보행자 감지모듈에 의해 신규보행자가 감지될 때 구동되며, 신규보행자의 궤적을 추적하여 신규보행자의 통행예측시간(T)을 산출하는 신규보행자 통행예측시간 산출모듈; 상기 횡단보도의 녹색램프의 현시주기 설정이 이루어진 회수에 따라 배수(△c)가 매칭되어 저장되는 테이블을 이용하여 현재 현시주기의 설정 회수에 따른 배수(△c)를 추출하여 추출된 배수(△c)와 통행예측시간(T)을 곱하여 변경예측시간(T`)을 산출하는 변경예측시간 산출모듈; 현재 시간으로부터 변경예측시간(T`)을 합산한 시간을 현재 설정된 현시주기의 종료시점으로 재설정하며, 상기 구동여부 판단모듈을 다시 구동시키는 현시주기 재설정모듈을 포함하고, 상기 테이블의 배수는 설정회수에 반비례하게 설정됨으로써 신규보행자의 검출 회수가 증가할수록 현시주기의 연장범위가 줄어들어 보행자신호의 반복되는 연장으로 인한 차량정체를 최소화할 수 있는 것이다.

또한 본 발명에서 상기 보행신호 판단부는 상기 횡단보도 신호등에 보행자금지 신호인 적색램프가 점등된 이후부터의 경과시간인 제1 경과시간(t1)을 측정하며, 상기 제1 경과시간(t1)이 기 설정된 제1 설정값(TH1:Threshold1) 미만이면 상기 횡단보도 신호등의 적색램프를 지속하여 점등하도록 판단하며, 상기 제1 경과시간(t1)이 상기 제1 설정값(TH1) 이상일 때 대기자 수(N)가 임계치 이상이면, 상기 횡단보도 신호등에 보행자신호인 녹색램프가 점등되어야 한다고 판단하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 보행신호 판단부는 상기 대기영역(S1)에 최초 진입한 대기자의 경과시간인 제2 경과시간(t2)을 측정하며, 상기 제2 경과시간(t2)이 기 설정된 제2 설정값(TH2:Threshold2) 이상이면서 상기 제1 경과시간(t1)이 상기 제1 설정값(TH1) 이상일 때 보행자신호인 녹색램프의 점등이 필요하다고 판단하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 교통신호 제어기는 위험상황 판단부를 더 포함하고, 상기 위험상황 판단부는 상기 횡단보도 신호등에 보행자신호인 녹색램프가 점등될 때 구동되며, 상기 신호분석부에 의해 검출된 감지데이터와, 기 설정된 정지선의 위치정보를 이용하여 정지선에 정차 중인 차량들의 움직임이 감지되는 검출하며, 만약 정지선에 정차 중인 차량의 움직임이 감지되면 위험상황이 발생하였다고 판단하는 제1 위험상황 판단부를 더 포함하고, 상기 횡단보도 안전시스템은 상기 교통신호 제어기의 상기 제1 위험상황 판단부에 의해 위험상황이 발생하였다고 판단될 때 기 설정된 경고데이터를 외부로 표출하는 경고출력부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 위험상황 판단부는 제2 위험상황 판단부를 더 포함하고, 상기 제2 위험상황 판단부는 상기 신호분석부에 의해 검출된 감지데이터와, 도로상에서 횡단보도로부터 기 설정된 거리로 이격된 위치인 속도감지영역(P)의 위치정보를 이용하여 상기 속도감지영역(P)을 통과하는 차량의 속도(CV)를 산출하는 차량속도 산출모듈; 상기 차량속도 산출모듈에 의해 산출된 차량속도(CV)를 기 설정된 제한속도(CV`)에 비교하는 속도비교모듈; 상기 속도비교모듈에 의해 차량속도(CV)가 제한속도(CV`) 이상일 때 구동되며, 상기 횡단보도 신호등의 현재 점등되는 신호가 보행자신호인 녹색램프인지 또는 보행자통행 금지 신호인 적색램프인지를 판별하는 신호판별모듈; 상기 신호판별모듈에 의해 횡단보도 신호등이 현재 보행자신호인 녹색램프를 점등할 때 구동되며, 위험상황이 발생하였다고 판단하는 경고데이터 결정모듈; 상기 신호판별모듈에 의해 횡단보도 신호등이 현재 보행자통행 금지 신호인 적색램프를 점등할 때 구동되며, 제한속도를 위반한 차량의 궤적을 추적하여 해당 차량이 횡단보도를 통과할 때까지 횡단보도 신호등에 적색램프가 점등되도록 요청데이터를 생성하는 적색점등 요청모듈을 포함하고, 상기 신호등 제어부는 상기 적색점등 요청모듈에 의해 요청데이터를 전송받으면 횡단보도 신호등에 적색램프 점등을 변경하지 않고, 상기 경고출력부는 상기 경고데이터 결정모듈에 의해 위험상황이 발생하였다고 판단되면 경고데이터를 외부로 표출하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 교통신호 제어기는 현시주기 재설정부를 더 포함하고, 상기 현시주기 재설정부는 상기 횡단보도 신호등에 보행자신호인 녹색램프가 점등된 이후부터의 경과시간인 제3 경과시간(t3)을 제3 설정값(TH3)에 비교하여 상기 제3 경과시간(t3)이 상기 제3 설정값(TH3) 이상이면 동작을 정지하는 구동여부 판단모듈; 상기 구동여부 판단모듈에 의해 상기 제3 경과시간(t3)이 상기 제3 설정값(TH3) 미만일 때 구동되며, 상기 신호분석부로부터 입력된 감지데이터와 상기 횡단보도의 위치정보를 이용하여 상기 현시주기 설정부 또는 상기 현시주기 재설정부에 의해 상기 횡단보도 신호등의 현시주기가 새롭게 설정된 이후부터 횡단보도로 진입한 신규보행자를 감지하는 신규보행자 감지모듈; 상기 신규보행자 감지모듈에 의해 신규보행자가 감지될 때 구동되며, 신규보행자의 궤적을 추적하여 신규보행자의 통행예측시간(T)을 산출하는 신규보행자 통행예측시간 산출모듈; 상기 횡단보도의 녹색램프의 현시주기 설정이 이루어진 회수에 따라 배수(△c)가 매칭되어 저장되는 테이블을 이용하여 현재 현시주기의 설정 회수에 따른 배수(△c)를 추출하여 추출된 배수(△c)와 통행예측시간(T)을 곱하여 변경예측시간(T`)을 산출하는 변경예측시간 산출모듈; 현재 시간으로부터 변경예측시간(T`)을 합산한 시간을 현재 설정된 현시주기의 종료시점으로 재설정하며, 상기 구동여부 판단모듈을 다시 구동시키는 현시주기 재설정모듈을 포함하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 테이블의 배수는 설정회수에 반비례하게 설정되는 것이 바람직하다.

상기 과제와 해결수단을 갖는 본 발명에 따르면 보행자의 이동속도(WV)를 산출한 후 산출된 이동속도(WV)에 따라 통행예측시간(T)을 산출하며, 산출된 통행예측시간(T)에 따라 보행자신호의 현시주기를 결정함으로써 보행자의 안전한 통행을 보장함과 동시에 이동속도가 과도하게 지체되는 문제점을 해결할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면 보행자의 움직임벡터를 검출한 후 횡단보도의 길이 방향인 X축 방향의 성분을 가지고 이동속도(WV) 및 통행예측시간(T)을 산출함으로써 보행자의 이동속도(WV)에 대응하여 현시주기를 더욱 정확하게 검출할 수 있게 된다.

또한 본 발명에 의하면 보행자신호의 현시주기를 설정한 이후, 신규보행자가 감지되는 경우 현시주기를 재설정하되, 현시주기의 설정 회수에 따라 낮아지는 배수를 산출된 통행예측시간(T)에 곱하여 변경예측시간(T`)을 산출하여 현시주기를 재설정함으로써 차량의 지체를 최소화하면서 신규보행자의 안전한 통행을 보장할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면 실시간으로 차량을 감지하도록 구성되어 제한속도를 위반한 차량이 감지되거나 또는 보행자신호 점등 시 정지선에 정차 중인 차량의 움직임이 감지되는 경우 경고데이터를 표출하도록 구성됨으로써 안전사고를 사전에 철저하게 방지할 수 있다.

도 1은 등록실용신안 제 20-0306634호(발명의 명칭 : 횡단보도 내 보행자 감지기능을 갖는 교통신호제어기)에 개시된 교통신호제어기를 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예인 횡단보도 안전시스템을 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 2를 설명하기 위한 구성도이다.
도 4는 도 3을 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 도 2의 교통신호 제어기를 나타내는 블록도이다.
도 6은 도 5의 보행신호 판단부를 나타내는 블록도이다.
도 7은 도 5의 현시주기 설정부를 나타내는 블록도이다.
도 8은 도 7의 통행예측시간 산출모듈 및 현시주기 설정모듈을 설명하기 위한 예시도이다.
도 9는 도 5의 현시주기 재설정부를 나타내는 블록도이다.
도 10은 본 발명의 테이블을 설명하기 위한 예시도이다.
도 11은 도 5의 위험상황 판단부를 나타내는 블록도이다.
도 12는 도 11을 설명하기 위한 예시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예인 횡단보도 안전시스템을 나타내는 블록도이고, 도 3은 도 2를 설명하기 위한 구성도이고, 도 4는 도 3을 설명하기 위한 예시도이다.

본 발명의 일실시예인 횡단보도 안전시스템(1)은 1)횡단보도의 길이 방향을 X축이라고 할 때, 보행자들 각각의 X축 방향 성분벡터를 검출한 후 검출된 X축 방향의 성분벡터를 이용하여 보행속도(WV)를 산출하며, 산출된 보행속도(WV)에 따라 보행자신호의 현시주기(T)를 설정함으로써 보행자가 안전하게 횡단보도를 통행하도록 하며, 2)보행자신호가 소등되기 이전에 정지차량의 움직임이 감지되면, 차량 및 보행자에게 경고데이터를 표출하도록 하며, 3)횡단보도로부터 기 설정된 거리로 이격된 속도감지영역(P)을 통과한 차량의 통행속도(CV)가 제한속도(CV`)를 넘어서는 경우, 해당 차량을 위험도가 높은 차량이라고 판단하여 아직 보행자신호가 출력되지 않은 경우 해당 차량이 통과하기까지 보행자신호를 출력하지 않되, 현재 보행자신호가 출력된 경우 경고데이터를 표출하도록 하여 안전사고의 위험도를 현저히 절감시키기 위한 것이다.

또한 횡단보도 안전시스템(1)은 도 2 내지 4에 도시된 바와 같이, 횡단보도(10)와, 횡단보도의 양측에 대향되게 설치되는 횡단보도 신호등(2), (2`)들과, 대기영역(S1) 및 횡단보도(10)를 감지하는 보행자감지 레이더(5)와, 차량을 감지하는 차량감지 레이더(6)와, 횡단보도를 촬영하여 영상을 획득하는 카메라(7)와, 경고데이터를 표출하는 경고출력부(8)와, 이들 제어대상(2), (2`), (5), (6), (7), (8)들을 관리 및 제어하는 교통신호 제어기(2)로 이루어진다.

이때 도면에서는 보행자감지 레이더(5) 및 차량감지 레이더(6)가 2개로 구성되었으나, 설명의 편의를 위해 이하 하나만 예를 들어 설명하기로 하며, 이러한 보행자감지 레이더 및 차량감지 레이더는 3개 이상으로 구성될 수 있다.

또한 도 2 내지 4에서는 설명의 편의를 위해 경고출력부(8)가 LED램프(83) 및 스피커(81)를 포함하는 것을 구성되었으나, 경고출력부(8)의 구성은 이에 한정되지 않으며, 위험상황 발생 시 보행자 및 차량에게 경고데이터를 표출할 수 있는 다양한 형상 및 구성으로 운용되어도 무방하다.

또한 도면에는 도시되지 않았지만, 교통신호 제어기(2) 및 제어대상(2), (2`), (5), (6), (7), (8)들 사이에는 통신케이블 또는 근거리 무선통신망을 통해 데이터를 송수신하도록 구성된다.

또한 도면에는 도시되지 않았지만, 본 발명의 횡단보도 안전시스템(1)은 교통신호 제어기(3)의 제어에 따라 도로를 주행하는 차량에게 통행 및 정지신호를 출력하는 차량신호등들을 더 포함한다.

횡단보도 신호등(2)은 횡단보도(10)를 보행하고자 하는 보행자의 통행 또는 통행금지를 유도하기 위하여 색채, 광선, 모양 및 소리 등의 일정한 표시 및 부호를 출력시키는 장치이다.

또한 횡단보도 신호등(2)은 교통신호 제어기(2)의 제어에 따라 운용되며, 횡단보도(10)의 양측 인도에 수직으로 설치된다.

또한 횡단보도 신호등(2)은 보행자에게 통행 우선권을 부여하는 녹색램프 또는 보행자의 통행을 금지시키며 차량에게 통행우선권을 부여하는 적색램프를 점등하고, 녹색램프 점등 시 남아있는 현시주기를 카운팅 하여 전시하는 카운팅 하여 전시하는 FND부(Flexible Numeric Display)(미도시)를 포함한다.

보행자감지 레이더(5)는 횡단보도(10) 및 대기영역(S1)으로 레이더신호를 송출한 후 반사되는 신호를 수신하는 장치이며, 수집된 반사 신호를 교통신호 제어기(2)로 전송한다. 이때 교통신호 제어기(2)는 전송받은 반사 신호를 분석 및 활용하여 대기영역(S1)에 포함되어 있는 대기자의 수량 및 위치 또는 횡단보도(10)를 통행 중인 보행자의 수량, 위치, 움직임벡터, 이동속도 등을 검출한다.

차량감지 레이더(6)는 횡단보도(10)를 향하여 이동하는 도로(R1), (R2)들로 레이더신호를 송출하며, 반사되는 신호를 수집하여 이를 교통신호 제어기(2)로 입력한다. 이때 교통신호 제어기(2)를 차량감지 레이더(6)로부터 전송받은 신호들을 분석 및 활용하여 도로 주행차량들의 위치, 속도 등을 검출한다.

카메라(7)는 횡단보도를 촬영하여 영상을 획득하고, 이때 획득된 영상은 교통사고가 발생하거나 또는 위반차량 및 무단횡단자 등이 검출되는 경우 증거자료로 활용될 수 있다.

경고출력부(8)는 기 저장된 경고 음성데이터가 출력되는 스피커(81)와, LED의 점멸이 이루어지는 LED 램프(83)로 이루어진다.

또한 경고출력부(8)는 교통신호 제어기(2)에 의하여 위험상황이 발생하였다고 판단되어 교통신호 제어기(2)로부터 구동제어신호를 입력받으면, 스피커(81)를 통해 경고 음성데이터를 출력함과 동시에 LED 램프(83)의 점멸이 이루어지도록 함으로써 차량 및 보행자에게 위험상황이 예측된다는 경각심을 주어 교통사고를 미연에 방지할 수 있게 된다.

교통신호 제어기(2)는 제어대상(2), (2`), (5), (6), (7), (8)들을 관리 및 제어하며, 보행자감지 레이더(5) 및 차량감지 레이더(6)로부터 전송받은 신호들을 분석 및 활용하여 횡단보도 신호등(2), (2`)들의 보행자신호의 주기를 결정하며, 결정된 보행자신호 주기에 따라 횡단보도 신호등(2), (2`)들이 구동되도록 이들을 제어한다.

또한 교통신호 제어기(2)는 적색램프가 점등된 시점부터의 경과시간(t1)을 측정한다.

또한 교통신호 제어기(2)는 보행자감지 레이더(5)로부터 전송받은 신호를 통해 대기영역(S1)에 진입한 대기자 수(N)를 산출하며, 산출된 대기자 수(N)를 임계치에 비교하여 산출된 대기자 수(N)가 임계치 이상임과 동시에 경과시간(t1)이 제1 설정값(TH1)을 초과할 때 보행자신호인 녹색램프를 점등하기로 결정한다. 이때 임계치는 보행자신호의 점등에 필요한 최소 대기자 수로 정의되고, 제1 설정값(TH1)은 보행자신호로 인한 차량정체를 최소화할 수 있는 적색램프의 최소 주기로 정의된다.

또한 교통신호 제어기(2)는 대기영역(S1)으로 최초로 진입한 최초 대기자가 감지되면 경과시간(t2)을 측정하며, 최초대기자의 경과시간(t2)이 제2 설정값(TH2)을 초과할 때 보행자신호인 녹색램프를 점등하기로 결정한다. 이때 제2 설정값(TH2)은 보행자가 횡단보도를 통행하기 위하여 대기할 수 있는 대기시간의 최대값으로 정의된다.

즉 본 발명의 교통신호 제어기(2)는 1)최초 대기자의 대기시간(t2)이 제2 설정값(TH2)을 초과하거나 또는 2)대기자 수(N)가 임계치 이상이면서 적색램프의 경과시간(t1)이 제1 설정값(TH1)을 초과하는 경우 보행자신호인 녹색램프를 점등하게 된다.

또한 교통신호 제어기(2)는 보행자신호인 녹색램프가 점등된 이후 기 설정된 시간이 경과되면, 보행자감지 레이더(5)로부터 입력된 신호들을 분석 및 활용하여 횡단보도(10)를 통행하는 보행자들 각각을 검출하며, 검출된 보행자들 각각의 위치 및 움직임벡터를 검출한다. 이때 교통신호 제어기(2)는 횡단보도의 길이 방향을 X축이라고 가정할 때, 검출된 움직임벡터를 통해 보행자의 이동방향이 ＋X 방향(이하 진출방향이라고 함)인지 또는 －X 방향(이하 진입방향이라고 함)인지를 분류한다.

또한 교통신호 제어기(2)는 검출된 움직임벡터로부터 X축방향의 성분벡터를 검출하며, 소정시간 동안의 X축 성분벡터들을 통해 X축 성분의 이동속도(WV)를 산출한다.

또한 교통신호 제어기(2)는 이동속도(WV)가 산출되면 진출방향 보행자들 또는 진입방향 보행자들 각각의 현재 위치를 활용하여 잔여거리를 산출하며, 산출된 잔여거리를 이동속도(WV)로 나누어 진출방향 보행자들 각각이 횡단보도를 통행하는데 소요되는 시간인 통행예측시간(T)을 산출한다. 이때 보행자는 동일위치에 있다고 할지라도 진출방향 보행자인지 또는 진입방향 보행자인지에 따라 잔여거리가 다르게 측정되게 된다.

또한 교통신호 제어기(2)는 보행자들의 통행예측시간(T)들 중 가장 느린 통행예측시간(T)을 현재 보행자신호의 현시주기의 종료시간에 비교하여 만약 통행예측시간(T)이 종료시간보다 느리면 현시주기를 통행예측시간(T)만큼 연장시키며, 만약 통행예측시간(T)이 종료시간보다 빠르면 현시주기를 통행예측시간만큼 축소시킨다.

이때 교통신호 제어기(2)는 현시주기가 결정되면, 새로운 보행자가 횡단보도(10)로 진입하는 경우를 제외하고는 결정된 현시주기를 다시 수정하지 않는다.

즉 교통신호 제어기(2)는 횡단보도의 보행이 이루어지면, 보행자의 현재 속도에 따라 현시주기가 축소 또는 연장되도록 구성됨으로써 보행속도가 느린 보행자가 횡단보도를 이용하더라도 안전하게 횡단보도를 통행할 수 있게 된다. 이때 교통신호 제어기(2)는 보행자의 속도 검출 시 보행자의 X축 성분벡터를 활용하여 속도를 검출하도록 구성되었기 때문에 보행자의 이동속도를 정확하게 검출하여 이에 대응되는 현시주기를 결정할 수 있게 된다.

또한 교통신호 제어기(2)는 횡단보도(10)에 새로운 보행자가 감지되면, 전술하였던 바와 같이 동일한 방식으로 해당 보행자의 위치, 이동방향, X축 성분벡터를 활용한 이동속도(WV), 통행예측시간(T)을 산출하며, 산출된 통행예측시간(T)이 현재 현시주기의 종료시간보다 느리면 현시주기를 연장하되 종료시간보다 빠르면 현시주기를 수정하지 않는다.

또한 교통신호 제어기(2)는 보행자신호인 녹색램프가 점등되면, 경과시간(t3)을 산출하여 산출된 경과시간(t3)을 기 설정된 제3 설정값(TH3)에 비교하며, 만약 경과시간(t3)이 제3 설정값(TH3)이 되면, 새로운 보행자가 진입하더라도 현시주기를 더 이상 재설정하지 않는다.

다시 말하면, 본 발명의 교통신호 제어기(2)는 1)보행자신호인 녹색램프가 점등된 이후 기 설정된 시간이 경과되면, 보행자들 각각의 X축 성분벡터를 검출한 후 검출된 X축 성분벡터를 촬용하여 이동속도(WM), 잔여거리 및 통행예측시간(T)을 산출하며, 산출된 통행예측시간(T)에 따라 현시주기를 결정함으로써 보행속도가 느리거나 빠른 보행자에 대응하여 현시주기가 결정되어 보행자가 안전하게 횡단보도를 통행할 수 있도록 하며, 2)새로운 보행자가 감지되는 경우 새로운 보행자의 이동속도에 따라 다시 현시주기를 재설정하되, 녹색램프가 점등된 이후 경과시간이 제3 설정값(TH3)을 넘어서는 경우 현시주기를 더 이상 수정하지 않도록 구성함으로써 늦게 진입한 보행자가 안전하게 횡단보도를 건너도록 함과 동시에 보행자의 재진입으로 인한 현시주기의 연장이 반복되어 차량이 과도하게 정체되는 현상을 방지할 수 있다.

또한 교통신호 제어기(2)는 보행자신호인 녹색램프가 점등되는 동안, 차량감지 레이더(6)로부터 입력된 레이더신호를 분석하여 정지선에 정차 중인 차량들의 움직임벡터를 검출한다. 이때 정지선은 교통법규에 따라 횡단보도(10)로부터 기 설정된 거리 이전에 도포되어 보행자신호 시 차량의 정차를 유도한다.

또한 교통신호 제어기(2)는 보행자신호인 녹색램프가 점등되는 동안, 정지선에 정차 중인 차량들 중 어느 하나의 움직임벡터가 검출되면, 위험상황이 발생하였다고 판단하여 경고출력부(8)로 구동데이터를 입력한다. 이때 경고출력부(8)는 스피커(81)를 통해 경고 음성데이터를 출력함과 동시에 LED 램프(83)를 점멸시켜 운전자가 위험상황을 인지하도록 한다.

즉 본 발명의 교통신호 제어기(2)는 정지선에 정차 중인 차량이 보행자를 인지하지 못하거나 또는 뒤늦게 보행자가 진입하는 등의 다양한 돌발 상황이 발생하더라도 이에 대해 신속하고 즉각적으로 대응하여 횡단보도의 안전성을 더욱 높일 수 있게 된다.

또한 교통신호 제어기(2)는 차량감지 레이더(6)로부터 입력된 레이더신호를 분석하여 횡단보도로부터 기 설정된 거리로 이격된 지점인 속도감지영역(P)을 통과하는 차량의 속도(CV)를 산출하며, 산출된 차량속도(CV)가 해당 도로의 제한속도(CV`)에 비교한다.

또한 교통신호 제어기(2)는 만약 속도감지영역(P)을 통과하는 차량의 속도(CV)가 제한속도(CV`) 미만이면 별도의 동작을 수행하지 않되, 만약 속도감지영역(P)의 통과차량 속도(CV)가 제한속도(CV`) 이상이면 현재 보행자신호가 녹색램프인지 또는 적색램프인지를 검출한다. 이때 교통신호 제어기(2)는 1)속도감지영역(P)의 통과차량 속도(CV)가 제한속도(CV`) 이상이면서 현재 보행자신호인 녹색램프가 점등된 상태인 경우, 경고출력부(8)로 구동데이터를 전송함으로써 보행자 및 차량에게 위험상황 인지를 사전에 할 수 있도록 하며, 2)속도감지영역(P)의 통과차량 속도(CV)가 제한속도(CV`) 이상이면서 현재 적색램프가 점등된 상태인 경우, 해당 차량의 궤적을 추적하여 해당 차량이 횡단보도를 통과하기 이전까지 보행자신호인 녹색램프를 점등시키지 않는다.

도 5는 도 2의 교통신호 제어기를 나타내는 블록도이다.

도 5의 교통신호 제어기(3)는 제어부(30)와, 데이터베이스부(31), 데이터입출력부(32), 신호등 제어부(33), 신호분석부(34), 보행신호 판단부(35), 현시주기 설정부(36), 현시주기 재설정부(37), 위험상황 판단부(38), 경고출력부 구동부(39)로 이루어진다.

제어부(30)는 교통신호 제어기(2)의 O.S(Operating System)이며, 제어대상(31), (32), (33), (34), (35), (36), (37), (38), (39)들을 관리 및 제어한다.

또한 제어부(30)는 데이터입출력부(32)를 통해 입력되는 데이터들을 수집하여 이를 대응되는 구성부로 입력한다.

또한 제어부(30)는 데이터입출력부(32)를 통해 보행자감지 레이더(5) 또는 차량감지 레이더(6)로부터 레이더신호를 수신 받으면, 수신 받은 레이더신호를 신호분석부(34)로 입력한다.

또한 제어부(30)는 보행신호 판단부(35)에 의하여 보행자신호인 녹색램프의 점등이 결정되면, 이를 신호등 제어부(33)로 입력하여 신호등 제어부(33)의 제어에 따라 보행자신호인 녹색램프가 점등되도록 한다.

또한 제어부(30)는 신호등 제어부(33)에 의해 보행자신호인 녹색램프가 점등되면, 현시주기 설정부(36) 및 위험상황 판단부(38)를 구동시킨다.

또한 제어부(30)는 위험상황 판단부(38)에 의해 위험상황이 발생하였다고 판단되면 경고출력부 구동부(39)를 구동시킨다.

데이터베이스부(31)에는 카메라(7)에 의해 촬영된 영상이 저장된다.

또한 데이터베이스부(31)에는 기 설정된 현시주기, 횡단보도의 위치정보, 대기영역(S1)의 위치정보가 저장된다.

또한 데이터베이스부(31)에는 정지선(P1)의 위치정보, 속도감지영역(P)의 위치정보들이 저장된다.

또한 데이터베이스부(31)에는 현시주기 설정부(36)에 의해 검출되는 보행자들 각각의 위치정보, 이동방향, 움직임벡터, 이동속도(WV)들이 저장된다.

데이터입출력부(32)는 카메라(7)로부터 주기적으로 촬영영상을 입력받으며, 보행자감지 레이더(5) 및 차량감지 레이더(6)로부터 레이더신호를 입력받는다.

신호등 제어부(33)는 현시주기 설정부(36)에 의해 설정된 현시주기에 따라 횡단보도 신호등(2), (2`)들 및 차량신호등들을 제어 및 관리한다.

도 6은 도 5의 보행신호 판단부를 나타내는 블록도이다.

보행신호 판단부(35)는 도 6에 도시된 바와 같이, 횡단보도 신호등(2)에 적색램프가 점등된 이후부터의 경과시간(t1)을 측정하는 제1 경과시간 측정모듈(351)과, 신호분석부(34)로부터 입력된 감지데이터를 통해 대기영역(S1) 내 객체를 검출한 후 검출된 객체의 수량인 대기자 수(N)를 산출하는 대기자 수 산출모듈(353)과, 대기자 수 산출모듈(353)에 의해 산출된 대기자 수(N)를 임계치에 비교하여 대기자 수(N)가 임계치 이상이면 보행신호 점등이 필요하다고 판단하는 제1 비교 및 판단모듈(355)과, 제1 비교 및 판단모듈(355)에 의해 대기자 수(N)가 임계치 이상일 때 구동되되, 제1 경과시간 측정모듈(351)에 의해 측정된 경과시간(t1)이 기 설정된 제1 설정값(TH1) 이상인지를 비교하여 만약 경과시간(t1)이 제1 설정값(TH1) 이상이면 보행신호 점등이 필요하다고 최종적으로 결정하는 제2 비교 및 판단모듈(357)로 이루어진다.

제1 경과시간 측정모듈(351)은 횡단보도 신호등(2)에 녹색램프가 소등된 이후 또는 적색램프가 점등된 이후부터의 경과시간(t1)을 측정한다.

대기자 수 산출모듈(353)은 횡단보도의 양측에 형성되어 횡단보도를 통행하고자 하는 보행자들이 신호를 대기하는 영역으로 정의되는 대기영역(S1)의 위치정보와, 신호분석부(34)로부터 입력된 감지데이터를 활용 및 분석하여 대기영역(S1) 내 감지된 객체를 검출한다.

또한 대기자 수 산출모듈(353)은 검출된 객체들을 합산하여 대기자 수(N)를 산출한다.

제1 비교 및 판단모듈(355)은 대기자 수 산출모듈(353)에 의해 산출된 대기자 수(N)를 임계치에 비교한다. 이때 임계치는 보행자신호의 점등에 필요한 최소 대기자 수로 정의된다.

또한 제1 비교 및 판단모듈(355)은 만약 대기자 수(N)가 임계치 미만이면 별도의 동작을 수행하지 않고, 만약 대기자 수(N)가 임계치 이상이면 보행자신호의 점등이 필요하다고 판단하여 제2 비교 및 판단모듈(357)을 구동시킨다.

제2 비교 및 판단모듈(357)은 제1 비교 및 판단모듈(355)에 의해 대기자 수(N)가 임계치 이상임에 따라 보행자신호의 점등이 필요하다고 판단될 때 구동된다.

또한 제2 비교 및 판단모듈(357)은 제1 경과시간 측정모듈(351)에 의해 측정된 경과시간(t1)을 기 설정된 제1 설정값(TH1)에 비교한다. 이때 제1 설정값(TH1)은 보행자신호로 인한 차량정체를 최소화할 수 있는 적색램프의 최소 주기로 정의된다.

또한 제2 비교 및 판단모듈(357)은 만약 경과시간(t1)이 제1 설정값(TH1) 미만이면 아직 보행자신호가 점등되지 않아야 한다고 판단하며, 만약 경과시간(t1)이 제1 설정값(TH1) 이상이면 보행자신호의 점등이 필요하다고 판단한다.

이때 제어부(30)는 제2 비교 및 판단모듈(357)에 의해 보행자신호의 점등이 필요하다고 최종적으로 판단되면, 신호등 제어부(33)로 제어데이터를 입력하여 보행자신호인 녹색램프가 점등되도록 함과 동시에 현시주기 설정부(36)를 구동시킨다.

도 7은 도 5의 현시주기 설정부를 나타내는 블록도이다.

현시주기 설정부(36)는 도 7에 도시된 바와 같이, 신호등 제어부(33)에 의하여 보행자신호인 녹색램프가 점등되면 경과시간(t3)을 측정하는 제3 경과시간 측정모듈(361)과, 경과시간(t3)이 기 설정된 시간이 되면 동작되어 신호분석부(34)로부터 입력된 감지데이터를 분석 및 활용하여 횡단보도(10) 내 보행자 객체들을 검출하는 보행자 검출모듈(362)과, 보행자 검출모듈(362)에 의해 검출된 보행자들 각각의 궤적을 검출하는 궤적검출모듈(363)과, 궤적검출모듈(363)에 의해 검출된 궤적을 분석 및 활용하여 보행자들 각각의 움직임벡터를 검출하는 움직임벡터 검출모듈(364)과, 움직임벡터 검출모듈(364)에 의해 검출된 움직임벡터를 통해 해당 보행자가 진출방향(X축 방향)인지 또는 진입방향(-X축 방향)인지를 검출하는 이동방향 검출모듈(365)과, 움직임벡터 검출모듈(364)에 의해 검출된 움직임벡터를 이용하여 움직임벡터의 X축 성분벡터를 검출한 후 검출된 X축 성분의 움직임벡터를 통해 이동속도(WV)를 산출하는 이동속도 산출모듈(366)과, 보행자의 현재 위치, 이동방향, 횡단보도의 위치정보, 이동속도(WV)를 통해 해당 보행자가 횡단보도를 통과하는데 소요되는 경과시간인 통행예측시간(T)을 산출하는 통행예측시간 산출모듈(367)과, 현재 시간으로부터 통행예측시간(T)을 합산한 시간을 보행자신호의 현시주기의 종료시점으로 설정하는 현시주기 설정모듈(368)로 이루어진다.

제3 경과시간 측정모듈(361)은 횡단보도 신호등(2), (2`)들로 보행자신호인 녹색램프가 점등되면, 녹색램프가 점등된 시점으로부터의 경과시간(t3)을 측정한다.

보행자 검출모듈(362)은 제3 경과시간 측정모듈(361)에 의해 측정된 경과시간(t3)이 기 설정된 시간이 되면 동작한다. 즉 보행자 검출모듈(362)은 녹색램프가 점등된 이후 기 설정된 시간이 경과될 때 구동됨으로써 보행자들이 횡단보도(10)를 소정 거리 이동한 이후에 동작하게 된다.

또한 보행자 검출모듈(362)은 신호분석부(34)로부터 입력된 감지데이터와, 기 설정된 횡단보도의 위치정보를 분석 및 활용하여 횡단보도(10) 내 객체들, 상세하게로는 횡단보도(10)를 보행 중인 보행자들을 검출한다.

궤적검출모듈(363)은 보행자 검출모듈(362)에 의해 보행자들이 검출되면, 신호분석부(34)로부터 입력된 감지데이터들을 활용하여 검출된 보행자들 각각의 궤적을 추적 및 검출한다.

움직임벡터 검출모듈(364)은 궤적검출모듈(363)에 의해 검출된 보행자들 각각의 궤적을 분석 및 활용하여 각 보행자의 움직임벡터를 검출한다.

이동방향 검출모듈(365)은 움직임벡터 검출모듈(364)에 의해 검출된 움직임벡터를 통해 해당 보행자의 이동방향이 진출방향(X축 방향)인지 또는 진입방향(Y축 방향)인지를 검출한다.

이때 이동방향 검출모듈(365)은 움직임벡터 검출모듈(364)의 X축방향의 성분벡터를 검출한 후 검출된 X축 방향의 성분벡터가 `＋`이면 이동방향을 진출방향으로, `－`이면 이동방향을 진입방향으로 결정한다.

이동속도 산출모듈(366)은 움직임벡터 검출모듈(364)에 의해 검출된 보행자들 각각의 움직임벡터들로부터 X축 방향의 성분벡터를 검출한 후 검출된 X축 방향의 성분벡터들을 통해 이동속도(WV)를 산출한다.

도 8은 도 7의 통행예측시간 산출모듈 및 현시주기 설정모듈을 설명하기 위한 예시도이다.

통행예측시간 산출모듈(367)은 이동속도 산출모듈(366)에 의해 산출된 보행자들 각각의 이동속도(WV)와, 보행자의 현재 위치, 이동방향, 횡단보도의 위치정보들을 이용하여 각 보행자가 횡단보도를 통과하는데 소요되는 경과시간인 통행예측시간(T)을 산출한다.

예를 들어 도 8에 도시된 바와 같이, 보행자(A)의 현재 X축 방향으로의 이동속도가 `2km/h`이고, 현재위치로부터 횡단보도 종료지점까지의 거리가 `10m`일 때 통행예측시간(T)은 거리(10m)에 이동속도(2km/h)를 나눈 `18초`로 산출된다.

현시주기 설정모듈(368)은 보행자들 각각의 통행예측시간(T)들 중 가장 큰 값을 갖는 통행예측시간(T)을 적용대상으로 선정한다.

또한 현시주기 설정모듈(368)은 적용대상으로 선정된 통행예측시간(T)을 현재시간으로부터 합산하며, 합산된 시간을 현재 점등중인 녹색램프의 현시주기의 종료시점으로 설정함으로써 녹색램프의 현시주기는 통행예측시간(T)에 따라 축소 또는 연장될 수 있게 된다.

다시 말하면, 녹색램프가 점등된 이후 보행속도가 느린 보행자의 X축 방향의 이동속도에 따라 현시주기를 결정함으로써 보행자들의 안전한 횡단보도 통행을 보장할 수 있게 된다.

도 9는 도 5의 현시주기 재설정부를 나타내는 블록도이다.

도 9의 현시주기 재설정부(37)는 현시주기 설정부(36)에 의해 현시주기가 설정되면, 제어부(30)의 제어에 따라 구동된다.

또한 현시주기 재설정부(37)는 전술하였던 도 7의 제3 경과시간 측정모듈(361)에 의해 측정된 경과시간(t3)을 제3 설정값(TH3)에 비교하여 제3 경과시간(t3)이 제3 설정값(TH3) 이상이면 동작을 정지하는 구동여부 판단모듈(371)과, 제3 경과시간(t3)이 제3 설정값(TH3) 미만일 때 구동되어 신호분석부(34)로부터 입력된 감지데이터를 분석 및 활용하여 현시주기 설정부(36) 또는 현시주기 재설정부(37)에 의해 현시주기가 새롭게 설정된 이후부터 횡단보도(10)로 진입한 신규보행자를 감지하는 신규보행자 감지모듈(373)과, 신규보행자 감지모듈(373)에 의해 신규보행자가 감지될 때 구동되어 신규보행자의 궤적을 추적하여 신규보행자의 통행예측시간(T)을 산출하는 신규보행자 통행예측시간 산출모듈(375)과, 현시주기의 설정이 이루어진 회수에 따라 배수(△c)가 설정된 테이블을 이용하여 현재 현시주기의 설정 회수에 따른 배수(△c)를 추출하여 추출된 배수(△c)와 통행예측시간(T)을 곱하여 변경예측시간(T`)을 산출하는 변경예측시간 산출모듈(377)과, 현재 시간으로부터 변경예측시간(T`)을 합산한 시간을 현재 설정된 현시주기의 종료시점으로 재설정함과 동시에 구동여부 판단모듈(371)을 다시 구동시키는 현시주기 재설정모듈(379)로 이루어진다.

이때 제어부(30)는 현시주기 재설정모듈(379)에 의해 현시주기가 재설정되면, 재설정된 현시주기를 신호등 제어부(33)로 입력함과 동시에 현시주기 재설정부(37)의 구동여부 판단모듈(371) 및 신규보행자 감지모듈(373)을 다시 구동시킨다.

구동여부 판단모듈(373)은 전술하였던 도 7의 제3 경과시간 측정모듈(361)에 의해 측정된 경과시간(t3)을 제3 설정값(TH3)에 비교한다. 이때 제3 설정값(TH3)은 보행자신호인 녹색램프의 최대 출력시간으로 정의된다.

또한 구동여부 판단모듈(371)은 만약 경과시간(t3)이 제3 설정값(TH3) 미만이면 별도의 동작을 하지 않되, 경과시간(t3)이 제3 설정값(TH3) 이상이면 동작을 정지한다.

즉 본 발명의 교통신호 제어기(2)는 녹색램프가 점등된 이후 경과시간(t3)이 제3 설정값(TH3)을 넘어서면, 현시주기를 더 이상 변경하지 않도록 함으로써 무분별한 현시주기의 연장으로 인한 차량정체를 최소화할 수 있게 된다.

신규보행자 감지모듈(373)은 구동여부 판단모듈(371)에 의해 경과시간(t3)이 제3 설정값(TH3) 이상일 때 구동된다.

또한 신규보행자 감지모듈(373)은 신호분석부(34)로부터 입력된 감지데이터를 분석 및 활용하여 현시주기 설정부(36) 또는 현시주기 재설정부(37)에 의해 현시주기가 새롭게 설정된 이후부터 횡단보도(10)로 진입한 신규보행자를 감지한다.

또한 제어부(30)는 신규보행자 감지모듈(373)에 의해 신규보행자가 감지되면, 통행예측시간 산출모듈(375)을 구동시킨다.

통행예측시간 산출모듈(375)은 신규보행자 감지모듈(373)에 의해 신규보행자가 감지될 때 구동되며, 전술하였던 도 7의 궤적검출모듈(363), 움직임벡터 검출모듈(364), 이동방향 검출모듈(365), 이동속도 산출모듈(366) 및 통행예측시간 산출모듈(367)과 동일한 방식으로 신규보행자의 궤적, 움직임벡터, 이동방향, 이동속도(WV), 통행예측시간(T)을 산출한다.

도 10은 본 발명의 테이블을 설명하기 위한 예시도이다.

변경예측시간 산출모듈(377)은 통행예측시간 산출모듈(375)에 의해 통행예측시간(T)이 산출될 때 구동되며, 우선 현재 현시주기의 설정 회수를 검출한다.

즉 변경예측시간 산출모듈(377)은 최초 현시주기 설정부(36)에 의해 현시주기가 한 번 설정된 이후 신규보행자가 감지된 경우이면, 설정 회수가 `1` 이 되고, 한 번의 현시주기 설정부(36)와 2번의 현시주기 재설정부(37)에 의해 현시주기가 설정된 이후 신규보행자가 감지된 경우이면, 설정회수가 `3`이 된다.

또한 변경예측시간 산출모듈(377)은 기 설정된 테이블을 탐색하여 검출된 설정회수에 대응되는 배수(△c)를 테이블로부터 추출한다.

테이블(20)은 도 10에 도시된 바와 같이, 현시주기의 설정 회수에 따라 배수(△c)가 매칭되어 저장된다.

이때 테이블에 매칭되는 배수(△c)는 설정회수에 반비례하게 설정된다. 즉 설정회수가 `1`인 경우의 배수(△c1)는 설정회수가 `2`인 경우의 배수(△c2) 보다 크고, 설정회수가 `2`인 경우의 배수(△c2)는 설정회수가 `3`인 경우의 배수(△c3) 보다 크게 설정된다.

또한 변경예측시간 산출모듈(377)은 추출된 배수(△c)와 통행예측시간(T)을 곱하여 변경예측시간(T`)을 산출한다.

현시주기 재설정모듈(379)은 현재 시간으로부터 변경예측시간(T`)을 합산한 시간을 현재 설정된 현시주기의 종료시점을 재설정한다.

또한 현시주기 재설정모듈(379)은 현시주기가 재설정되면, 구동여부 판단모듈(371)을 다시 구동시켜 이전 동작이 반복되도록 한다.

즉 본 발명의 교통신호 제어기(2)는 녹색램프가 점등된 이후의 경과시간(t3)이 제3 설정값(TH3) 미만인 상태에서, 신규보행자가 검출될 때 신규보행자의 이동속도(WV)에 따라 보행자신호의 현시주기가 연장되되, 신규보행자의 검출 회수에 따라 현시주기의 연장범위가 줄어들도록 함으로써 무분별한 현시주기의 연장으로 인한 폐해를 최소화할 수 있게 된다.

도 11은 도 5의 위험상황 판단부를 나타내는 블록도이고, 도 12는 도 11을 설명하기 위한 예시도이다.

도 11의 위험상황 판단부(38)는 제1 위험상황 판단부(381) 및 제2 위험상황 판단부(383)로 이루어진다.

제1 위험상황 판단부(381)는 신호등 제어부(33)에 의해 보행자신호인 녹색램프가 점등될 때 구동된다.

또한 제1 위험상황 판단부(381)는 신호분석부(34)로부터 입력된 차량감지 데이터와, 기 설정된 도 12의 정지선(P1)의 위치정보를 이용하여 정지선에 정차 중인 차량들의 움직임이 감지되는지를 검출하며, 만약 정차 중인 차량의 움직임이 감지되면 위험상황이 발생하였다고 판단한다.

이때 제어부(30)는 제1 위험상황 판단부(381)에 의해 위험상황이 발생하였다고 판단되면, 경고출력부 구동부(39)를 구동시킴으로써 경고출력부(8)에 의해 차량 및 보행자에게 경각심을 주어 사고를 미연에 방지하도록 한다.

제2 위험상황 판단부(383)는 신호분석부(34)로부터 입력된 차량감지 데이터와, 기 설정된 도 12의 속도감지영역(P)의 위치정보를 이용하여 속도감지영역(P)을 통과하는 차량의 속도(CV)를 산출하는 차량속도 산출모듈(3831)과, 차량속도 산출모듈(3831)에 의해 산출된 차량속도(CV)를 기 설정된 제한속도(CV`)에 비교하는 속도비교모듈(3833)과, 속도비교모듈(3833)에 의해 차량속도(CV)가 제한속도(CV`) 이상일 때 구동되며 현재 횡단보도 신호등(2)의 신호가 보행자신호인 녹색램프인지 또는 적색램프인지를 판별하는 신호판별모듈(3835)과, 신호판별모듈(3835)에 의해 현재 횡단보도 신호등(2)이 녹색램프가 점등될 때 구동되어 경고출력부(8)로 경고데이터가 출력되어야 한다고 판단하는 경고데이터 결정모듈(3837)과, 신호판별모듈(3835)에 의해 현재 횡단보도 신호등(2)이 녹색램프가 점등될 때 구동되며 해당 차량의 궤적을 추적하여 해당 차량이 횡단보도를 통과할 때까지 횡단보도 신호등(2)에 적색램프의 점등을 요청하는 요청데이터를 신호등 제어부(33)로 입력하는 적색점등 요청모듈(3839)로 이루어진다.

이때 신호등 제어부(33)는 위험상황 판단부(39)의 적색점등 요청모듈(3839)에 의해 요청데이터를 전송받으면 횡단보도 신호등에 적색램프 점등을 변경하지 않고, 경고출력부(8)는 위험상황 판단부(39)의 경고데이터 결정모듈(3837)에 의해 위험상황이 발생하였다고 판단되면 경고데이터를 외부로 표출한다.

즉 본 발명의 교통신호 제어기(2)는 제2 위험상황 판단부(383)에 의해 속도감지영역(P)을 통과하는 차량의 속도(CV)가 제한속도(CV`)를 넘어서는 경우 해당 차량이 횡단보도를 통과할 때까지 보행자신호인 녹색램프가 출력되지 않도록 구성됨으로써 어린이 안전구역 등과 같이 제한속도 준수가 필수적으로 요구되는 구역에서 제한속도를 지키지 못하는 차량으로 인한 안전사고를 미연에 방지할 수 있게 된다.

1:횡단보도 안전시스템 2:횡단보도 신호등
3:교통신호 제어기 5:보행자감지 레이더
6:차량감지 레이더 7:카메라 8:경고출력부
10:횡단보도 30:제어부 31:데이터베이스부
32:데이터입출력부 33:신호등 제어부 34:신호분석부
35:보행신호 판단부 36:현시주기 설정부
37:현시주기 재설정부 38:위험상황 판단부
39:경고출력부 구동부

Claims (7)

1. 횡단보도 신호등과, 횡단보도 및 횡단보도의 양측에 형성되는 대기영역(S1)을 감지하는 보행자감지 레이더와, 차량을 감지하는 차량감지 레이더와, 교통신호 제어기를 포함하는 횡단보도 안전시스템에 있어서:
   상기 교통신호 제어기는
   상기 보행자감지 레이더 및 상기 차량감지 레이더로부터 입력된 레이더신호를 분석하는 신호분석부;
   상기 신호분석부에 의해 검출된 감지데이터를 분석하여 상기 대기영역(S1)에 진입한 대기자 수(N)를 검출한 후 검출된 대기자 수(N)가 임계치 이상일 때 상기 횡단보도 신호등에 보행자신호인 녹색램프가 점등되어야 한다고 판단하는 보행신호 판단부;
   상기 횡단보도 신호등의 현시주기를 제어하며, 상기 보행신호 판단부에 의해 보행자신호가 점등되어야 한다고 판단될 때 상기 횡단보도 신호등에 보행자신호가 점등되도록 제어하는 신호등 제어부;
   상기 횡단보도 신호등에 녹색램프가 점등된 이후부터 기 설정된 시간이 경과되면 상기 횡단보도를 통행 중인 보행자들 각각의 궤적을 검출하는 궤적검출모듈과, 상기 궤적검출모듈에 의해 검출된 궤적을 통해 보행자들 각각의 움직임벡터를 검출하는 움직임벡터 검출모듈과, 상기 움직임벡터 검출모듈에 의해 검출된 움직임벡터에서 상기 횡단보도의 길이 방향인 X축 성분벡터를 추출한 후 추출된 X축 성분벡터를 이용하여 X축 방향의 이동속도를 산출하는 이동속도 산출모듈과, 보행자들 각각의 이동방향, 이동속도, 횡단보도의 위치정보를 활용하여 각 보행자가 횡단보도를 통행하는데 소요되는 시간인 통행예측시간(T)을 산출하는 통행예측시간 산출모듈과, 현재 시점으로부터 통행예측시간 산출모듈에 의해 산출된 통행예측시간(T)을 합산한 시점을 보행자신호의 종료시점으로 결정하는 현시주기 설정모듈로 구성되는 현시주기 설정부를 포함하고,
   상기 신호등 제어부는 보행자신호 점등 후 상기 현시주기 설정부에 의해 결정된 종료시점에 보행자신호를 소등하도록 상기 횡단보도 신호등을 제어하고,
   상기 교통신호 제어기는 현시주기 재설정부를 더 포함하고,
   상기 현시주기 재설정부는
   상기 횡단보도 신호등에 보행자신호인 녹색램프가 점등된 이후부터의 경과시간인 제3 경과시간(t3)을 제3 설정값(TH3)에 비교하여 상기 제3 경과시간(t3)이 상기 제3 설정값(TH3) 이상이면 동작을 정지하는 구동여부 판단모듈;
   상기 구동여부 판단모듈에 의해 상기 제3 경과시간(t3)이 상기 제3 설정값(TH3) 미만일 때 구동되며, 상기 신호분석부로부터 입력된 감지데이터와 상기 횡단보도의 위치정보를 이용하여 상기 현시주기 설정부 또는 상기 현시주기 재설정부에 의해 상기 횡단보도 신호등의 현시주기가 새롭게 설정된 이후부터 횡단보도로 진입한 신규보행자를 감지하는 신규보행자 감지모듈;
   상기 신규보행자 감지모듈에 의해 신규보행자가 감지될 때 구동되며, 신규보행자의 궤적을 추적하여 신규보행자의 통행예측시간(T)을 산출하는 신규보행자 통행예측시간 산출모듈;
   상기 횡단보도의 녹색램프의 현시주기 설정이 이루어진 회수에 따라 배수(△c)가 매칭되어 저장되는 테이블을 이용하여 현재 현시주기의 설정 회수에 따른 배수(△c)를 추출하여 추출된 배수(△c)와 통행예측시간(T)을 곱하여 변경예측시간(T`)을 산출하는 변경예측시간 산출모듈;
   현재 시간으로부터 변경예측시간(T`)을 합산한 시간을 현재 설정된 현시주기의 종료시점으로 재설정하며, 상기 구동여부 판단모듈을 다시 구동시키는 현시주기 재설정모듈을 포함하고,
   상기 테이블의 배수는 설정회수에 반비례하게 설정됨으로써 신규보행자의 검출 회수가 증가할수록 현시주기의 연장범위가 줄어들어 보행자신호의 반복되는 연장으로 인한 차량정체를 최소화할 수 있는 것을 특징으로 하는 횡단보도 안전시스템.
2. 청구항 제1항에 있어서, 상기 보행신호 판단부는
   상기 횡단보도 신호등에 보행자금지 신호인 적색램프가 점등된 이후부터의 경과시간인 제1 경과시간(t1)을 측정하며, 상기 제1 경과시간(t1)이 기 설정된 제1 설정값(TH1:Threshold) 미만이면 상기 횡단보도 신호등의 적색램프를 지속하여 점등하도록 판단하며,
   상기 제1 경과시간(t1)이 상기 제1 설정값(TH1) 이상일 때 대기자 수(N)가 임계치 이상이면, 상기 횡단보도 신호등에 보행자신호인 녹색램프가 점등되어야 한다고 판단하는 것을 특징으로 하는 횡단보도 안전시스템.
3. 청구항 제2항에 있어서, 상기 보행신호 판단부는
   상기 대기영역(S1)에 최초 진입한 대기자의 경과시간인 제2 경과시간(t2)을 측정하며, 상기 제2 경과시간(t2)이 기 설정된 제2 설정값(TH2) 이상이면서 상기 제1 경과시간(t1)이 상기 제1 설정값(TH1) 이상일 때 보행자신호인 녹색램프의 점등이 필요하다고 판단하는 것을 특징으로 하는 횡단보도 안전시스템.
4. 청구항 제3항에 있어서, 상기 교통신호 제어기는 위험상황 판단부를 더 포함하고,
   상기 위험상황 판단부는
   상기 횡단보도 신호등에 보행자신호인 녹색램프가 점등될 때 구동되며, 상기 신호분석부에 의해 검출된 감지데이터와, 기 설정된 정지선의 위치정보를 이용하여 정지선에 정차 중인 차량들의 움직임이 감지되는지 검출하며, 만약 정지선에 정차 중인 차량의 움직임이 감지되면 위험상황이 발생하였다고 판단하는 제1 위험상황 판단부를 더 포함하고,
   상기 횡단보도 안전시스템은 상기 교통신호 제어기의 상기 제1 위험상황 판단부에 의해 위험상황이 발생하였다고 판단될 때 기 설정된 경고데이터를 외부로 표출하는 경고출력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 횡단보도 안전시스템.
5. 청구항 제4항에 있어서, 상기 위험상황 판단부는 제2 위험상황 판단부를 더 포함하고,
   상기 제2 위험상황 판단부는
   상기 신호분석부에 의해 검출된 감지데이터와, 도로상에서 횡단보도로부터 기 설정된 거리로 이격된 위치인 속도감지영역(P)의 위치정보를 이용하여 상기 속도감지영역(P)을 통과하는 차량의 속도(CV)를 산출하는 차량속도 산출모듈;
   상기 차량속도 산출모듈에 의해 산출된 차량속도(CV)를 기 설정된 제한속도(CV`)에 비교하는 속도비교모듈;
   상기 속도비교모듈에 의해 차량속도(CV)가 제한속도(CV`) 이상일 때 구동되며, 상기 횡단보도 신호등의 현재 점등되는 신호가 보행자신호인 녹색램프인지 또는 보행자통행 금지 신호인 적색램프인지를 판별하는 신호판별모듈;
   상기 신호판별모듈에 의해 횡단보도 신호등이 현재 보행자신호인 녹색램프를 점등할 때 구동되며, 위험상황이 발생하였다고 판단하는 경고데이터 결정모듈;
   상기 신호판별모듈에 의해 횡단보도 신호등이 현재 보행자통행 금지 신호인 적색램프를 점등할 때 구동되며, 제한속도를 위반한 차량의 궤적을 추적하여 해당 차량이 횡단보도를 통과할 때까지 횡단보도 신호등에 적색램프가 점등되도록 요청데이터를 생성하는 적색점등 요청모듈을 포함하고,
   상기 신호등 제어부는 상기 적색점등 요청모듈에 의해 요청데이터를 전송받으면 횡단보도 신호등에 적색램프 점등을 변경하지 않고,
   상기 경고출력부는 상기 경고데이터 결정모듈에 의해 위험상황이 발생하였다고 판단되면 경고데이터를 외부로 표출하는 것을 특징으로 하는 횡단보도 안전시스템.
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