KR102129127B1 - 차량센서 데이터를 이용한 노면 미끄럼정보 제공 시스템 - Google Patents
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Abstract
도로 위를 주행하는 차량이 수집하는 차량 데이터인 슬립율 및 감속도를 이용하여 노면의 미끄럼정보를 수집하되, 개별차량의 상태에 따라 달라지는 노면 미끄럼정보를 다수의 개별차량에 대해 정규화함으로써, 기존의 고정식 도로 기상정보 수집 방법에 비해 노면 미끄럼정보의 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 또한, 개별차량에 기장착되어 있는 측정장치에 소프트웨어의 단순 적용만으로 구현이 가능하기 때문에 기존의 노면 미끄럼정보 제공 시스템에 비해 비용을 절감할 수 있는, 차량센서 데이터를 이용한 노면 미끄럼정보 제공 시스템 및 그 방법이 제공된다.
Description
본 발명은 노면 미끄럼정보 제공 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 도로를 주행중인 차량이 전체 노면에 대한 노면 미끄럼정보를 계측할 경우, 평균적인 차량 조건으로 노면 미끄럼정보를 정규화(Normalizing) 처리하여 노면 미끄럼정보를 제공하는, 차량센서 데이터를 이용한 노면 미끄럼정보 제공 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 미끄러운 노면에 의한 교통사고 치사율은 노면건조 시 발생한 교통사고 치사율의 1.3~1.5배에 이르는 것으로 보고되고 있고, 특히, 불량노면에 의한 미끄럼 교통사고의 치사율은 일반 교통사고의 무려 2.9배에 육박하는 것으로 보고되고 있다.
종래에는 노면의 미끄럼 상태(결빙 등) 정보 수집을 위해 기상청 기상자료나 도로에 고정식으로 설치되는 도로기상정보시스템(RWIS)을 활용하고 있고, 최근에는 고정식 레이더 센서(예를 들면, 도로 레이더)를 이용하여 노면의 결빙상태를 측정하는 기술이 개발되었다.
구체적으로, 도 1a 내지 도 1d는 각각 종래의 기술에 따른 도로 노면상태 측정을 개략적으로 설명하기 위한 도면들로서, 도 1a는 기상자료를 기상청 기상장비에 의해 측정하는 것을 나타내는 도면이고, 도 1b는 도로기상정보 시스템(RWIS)을 나타내는 사진이고, 도 1c는 도로 레이더를 나타내는 사진이며, 도 1d는 기상상태 검지센서를 나타내는 사진이다.
한편, 수막, 결빙, 적설 등의 악천후 노면상태 정보는 효율적인 도로관리 및 교통안전에 중요한 역할을 한다. 기존의 노면상태 관리는 도로기상정보 시스템(Road Weather Information System: RWIS)이라는 장비를 활용하고 있으며, 이러한 RWIS는 기상관측 시스템의 자료를 이용하여 도로 노면 및 대기의 상태 예측 시스템으로 예측정보까지 제공할 수 있는 시스템이다.
이러한 도로기상정보 시스템(RWIS)은 측정된 기상데이터와 노면상태 정보를 실시간으로 제공함으로써, 운전자의 운행 예정지역의 도로 기상정보를 사전에 제공하여 운전자에게 안전 운행을 위한 정보를 제공해주며, 또한, 도로 운영자에게 도로관리에 대한 효율적인 의사결정 정보를 제공해줄 수 있다.
하지만, 이러한 도로기상정보 시스템(RWIS)은 노면의 상태를 검지하기 위해 온도센서, 레이저 등 다양한 센서를 이용하고 있지만, 이러한 도로 기상정보 시스템(RWIS)은 장비 설치 및 유지관리비가 매우 고가이기 때문에 그 보급에 한계가 있다.
한편, 도로의 동결, 적설 등의 위험 상태를 자동으로 감지하여 이를 운전자에게 미리 알려줌으로써 운전사고를 줄이기 위한 노면상태 판별장치에 관한 여러 기술들이 공지되어 있다.
종래의 노면상태 판별장치들은 매설식 센서를 장착하거나 사람이 도로의 각 지점에 설치되어 있는 카메라를 주시하여 판단하는 방법을 이용하고 있다. 그러나 이러한 종래의 노면상태 판별장치들은 상대적으로 높은 장착비용, 인건비 상승 및 잦은 고장 등의 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 도로에 설치된 카메라로부터 취득된 영상 정보와 주변에 설치된 센서를 통해 얻어진 온도 또는 습도 등의 추가 정보를 분석하여 노면상태를 자동으로 판단하는 노면상태 판별장치가 연구되고 있다. 예를 들면, 편광필터를 회전시키면서 노면상태를 판정하는 방법이 있다.
한편, 실시간 노면정보(Surface Condition Information)의 취득 및 활용을 위해 국내외에서 많은 연구 사례 및 기술개발 사례가 존재한다. 하지만 현재 실제 도로 현장에서 활용중인 노면정보 취득 기술은 그 특성상 설치 및 운영비용이 매우 고가이거나(레이저, 레이더 기반), 특정 지점만을 대상으로 하는 검지 시스템 위주로 기술 개발이 이루어져(지점 기반 고정식 노면센서 위주) 광범위한 도로 구간을 커버하는데 한계가 존재한다.
다시 말하면, 전술한 바와 같이, 도 1a에 도시된 기상청 기상자료는 도로에서 수집한 자료가 아니므로 노면의 상태를 추정하는데 한계가 있고, 또한, 도 1b에 도시된 RWIS 및 도 1c에 도시된 도로 레이더의 경우에도 도로에 고정식으로 설치하여 노면정보를 수집함에 따라 100m 전후에서 조차도 다른 양상을 보이는 블랙아이스 등 노면 결빙정보를 수집하기에는 한계점이 존재한다는 문제점이 있다.
전술한 바와 같이, 종래의 기술에 따르면, 노면 미끄럼정보는 도로상 특정 지점에 설치된 센서 데이터를 기반으로 전체 도로구간 정보를 추정하는 방식으로 생성되기 때문에 노면 미끄럼정보의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다. 또한, 종래의 기술에 따르면, 도로 기상정보 수집장비인 RWIS 가격이 약 4,000만원에 이르고, 이를 활용할 경우에도 도로의 특정 지점의 정보만을 수집하기 때문에 그 효용성이 저하되는 문제점이 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 도로 위를 주행하는 차량이 수집하는 차량 데이터인 슬립율 및 감속도를 이용하여 노면의 미끄럼정보를 수집하되, 개별차량의 상태에 따라 달라지는 노면 미끄럼정보를 다수의 개별차량에 대해 정규화함으로써 노면 미끄럼정보의 신뢰성을 향상시킬 수 있는, 차량센서 데이터를 이용한 노면 미끄럼정보 제공 시스템을 제공하기 위한 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 차량센서 데이터를 이용한 노면 미끄럼정보 제공 시스템은, 다수의 개별차량을 포함하고, 도로를 주행하면서 차량센서로부터 측정되는 차량센서 데이터와 차량 상태정보를 각각 획득하여 개별차량정보를 전송하되, 제동 이벤트 발생시, 상기 차량센서 데이터를 전처리하여 슬립율 및 감속도를 산출하는 개별차량; 및 상기 개별차량으로부터 각각 수신되는 개별차량정보를 정규화 처리하여 노면 미끄럼정보를 생성하되, 동일 노면상의 다수의 개별차량으로부터 각각 수신되는 개별차량정보에 따라 차량센서 데이터를 정규화 및 통합하고, 상기 개별차량의 차량 상태정보에 대응하는 노면 미끄럼정보를 생성하는 교통관제센터 서버를 포함하되, 상기 개별차량은, 상기 개별차량 내에 장착되어 감속도를 측정하는 차량센서; 상기 차량센서로부터 측정된 차량센서 데이터를 획득하고, 상기 개별차량의 제동 이벤트 발생시, 상기 차량센서 데이터를 전처리하여 슬립율 및 감속도를 산출하는 차량센서 데이터 획득 및 전처리부; 상기 개별차량의 위치에 따른 차량 상태정보를 획득하는 차량 상태정보 획득부; 상기 차량센서 데이터 획득 및 전처리부에서 전처리된 차량센서 데이터와 상기 차량 상태정보 획득부에서 수집된 차량 상태정보를 취합하여 개별차량정보로 생성하는 개별차량정보 생성부; 및 상기 개별차량정보 생성부에서 생성된 개별차량정보를 상기 교통관제센터 서버에게 무선으로 전송하는 개별차량정보 전송부를 포함하며; 그리고 상기 차량 상태정보는 상기 개별차량마다 각각 상이한 상기 개별차량의 위치, 무게, 타이어 공기압, 속도 및 타이어 마모상태를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 개별차량은 차량용 네트워크를 통해 차량센서로부터 차량센서 데이터를 수집하되, 상기 차량용 네트워크는 CAN, LIN, TTCAN, FlexRay 또는 X-by -Wire일 수 있다.
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여기서, 상기 차량센서 데이터 획득 및 전처리부, 차량 상태정보 획득부 및 개별차량정보 생성부는 개별차량에 기장착된 ECU 내에 소프트웨어 형태로 구현되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 교통관제센터 서버는, 상기 개별차량 각각의 개별차량정보 전송부로부터 전송된 개별차량정보를 수집하는 개별차량정보 수집부; 다수의 개별차량으로부터 수집된 개별차량정보를 각각 정규화하는 개별차량정보 정규화 처리부; 동일 도로 노면상의 다수의 개별차량정보를 통합하여 노면 미끄럼정보를 생성하는 개별차량정보 통합부 및 동일 도로상의 후방차량에게 노면 미끄럼정보를 제공하는 노면 미끄럼정보 제공부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 개별차량정보 정규화 처리부는, 소정 기간 도로의 해당 구간을 주행한 이력이 많은 차량을 표준차량으로 선정하고, 상기 선정된 표준차량의 상태정보 값과 개별차량의 상태정보 값에 대한 슬립율 관계식인 보정식을 다중 회귀분석이나 기계학습 알고리즘을 활용하여 도출하며, 상기 도출된 관계식을 활용하여 개별차량으로부터 실시간으로 수집된 슬립율 데이터를 정규화하여 도로의 동일 구간에서 수집된 개별차량정보를 통합(Merge)하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 도출된 관계식은 상기 차량 상태정보인 차량 무게, 타이어 공기압 및 타이어 마모상태를 독립변수로 설정하고, 상기 표준차량과 개별차량의 슬립율 차이를 종속변수로 설정하여 도출할 수 있다.
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본 발명에 따르면, 주행차량이 전체 노면에 대한 노면 미끄럼정보를 계측하고, 이를 평균적인 차량 조건으로 노면 미끄럼정보를 정규화 처리함으로써 기존의 고정식 도로 기상정보 수집 방법에 비해 노면 미끄럼정보의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 즉, 도로 위를 주행하는 차량이 수집하는 차량 데이터인 슬립율 및 감속도를 이용하여 노면의 미끄럼정보를 수집하되, 개별차량의 상태에 따라 달라지는 노면 미끄럼정보를 다수의 개별차량에 대해 정규화함으로써 노면 미끄럼정보의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 개별차량에 기장착되어 있는 측정장치에 소프트웨어의 단순 적용만으로 구현이 가능하기 때문에 기존의 노면 미끄럼정보 제공 시스템에 비해 비용을 절감할 수 있다.
도 1a 내지 도 1d는 각각 종래의 기술에 따른 도로 노면상태 측정을 개략적으로 설명하기 위한 도면들이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량센서 데이터를 이용한 노면 미끄럼정보 제공 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량센서 데이터를 이용한 노면 미끄럼정보 제공 시스템의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량센서 데이터를 이용한 노면 미끄럼정보 제공 시스템에서 개별차량의 차량센서 데이터와 차량 상태정보의 전송을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량센서 데이터를 이용한 노면 미끄럼정보 제공 시스템에서 개별차량정보의 정규화 및 통합 흐름을 나타내는 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 차량센서 데이터를 이용한 노면 미끄럼정보 제공 시스템에서 개별차량으로부터 수집된 슬립율의 정규화 이전 및 이후를 각각 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차량센서 데이터를 이용한 노면 미끄럼정보 제공 시스템에서 감속도-슬립율 관계에 따른 노면 미끄럼 정도를 판단하는 것을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 차량센서 데이터를 이용한 노면 미끄럼정보 제공 시스템이 적용되는 스마트 차량관제 시스템의 개요를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 차량센서 데이터를 이용한 노면 미끄럼정보 제공 시스템이 적용되는 C-ITS의 개요를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 차량센서 데이터를 이용한 노면 미끄럼정보 제공 방법을 나타내는 동작흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량센서 데이터를 이용한 노면 미끄럼정보 제공 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량센서 데이터를 이용한 노면 미끄럼정보 제공 시스템의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량센서 데이터를 이용한 노면 미끄럼정보 제공 시스템에서 개별차량의 차량센서 데이터와 차량 상태정보의 전송을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량센서 데이터를 이용한 노면 미끄럼정보 제공 시스템에서 개별차량정보의 정규화 및 통합 흐름을 나타내는 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 차량센서 데이터를 이용한 노면 미끄럼정보 제공 시스템에서 개별차량으로부터 수집된 슬립율의 정규화 이전 및 이후를 각각 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차량센서 데이터를 이용한 노면 미끄럼정보 제공 시스템에서 감속도-슬립율 관계에 따른 노면 미끄럼 정도를 판단하는 것을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 차량센서 데이터를 이용한 노면 미끄럼정보 제공 시스템이 적용되는 스마트 차량관제 시스템의 개요를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 차량센서 데이터를 이용한 노면 미끄럼정보 제공 시스템이 적용되는 C-ITS의 개요를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 차량센서 데이터를 이용한 노면 미끄럼정보 제공 방법을 나타내는 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.
[차량센서 데이터를 이용한 노면 미끄럼정보 제공 시스템(100)]
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량센서 데이터를 이용한 노면 미끄럼정보 제공 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 차량센서 데이터를 이용한 노면 미끄럼정보 제공 시스템은, 도 2에 도시된 바와 같이, 교통관제센터와 실시간 통신을 하는 개별차량(110)과 교통관제센터 서버(120)로 구성되고, 상기 개별차량(110)은 다수의 개별차량(110a~110n)을 포함한다.
이때, 다수의 개별차량(110a~110n) 각각은 차량에 기본적으로 탑재되어 있는 차량센서로부터 측정된 각종 차량센서 데이터를 획득 및 수집하여 상기 교통관제센터 서버(120)로 전송하고, 상기 교통관제센터 서버(120)는 다수의 개별차량(110a~110n) 각각으로부터 수집된 차량센서 데이터 및 차량 상태정보를 이용하여 노면의 미끄럼정보를 생성한다.
구체적으로, 개별차량(110)에는 차량용 네트워크, 예를 들면, CAN(Controller Area Network)을 통해 차량센서 데이터를 수집할 수 있는 차량센서 데이터 획득 및 전처리부가 장착되는데, 이러한 차량센서 데이터 획득 및 전처리부는, 예를 들면, 차량센서로부터 측정된 차량 가속도센서 데이터를 실시간으로 필터링하다가 개별차량(110) 각각의 제동 이벤트 발생시, 슬립율(Slip Ratio)을 산출하고, 이후, 차량의 가속도 및 슬립율 데이터를 차량의 상태정보와 함께 실시간으로 교통관제센터 서버(120)로 전송한다. 여기서, 슬립율은 (|차체 이동속도-차량 바퀴 회전속도|)/(차체 이동속도)로 주어질 수 있다. 또한, 차량의 상태정보는 차량위치, 무게, 타이어 공기압 및 타이어 마모상태를 포함할 수 있다. 또한, 차량용 네트워크는 상기 CAN 이외에 LIN, TTCAN, FlexRay 또는 X-by -Wire 등일 수 있다.
또한, 개별차량(110)이 차량용 네트워크, 예를 들면, CAN을 통해 수집한 개별차량 데이터는 개별차량(110)에 각각 설치된 차량센서 데이터 획득 및 전처리부에서 전처리(Pre-processing)된 후, 상기 교통관제센터 서버(120)로 전송된다. 이후, 상기 교통관제센터 서버(120)는 개별차량 데이터를 정규화(Normalization) 처리하고, 도로의 동일 구간에서 수집된 개별차량정보를 통합(Merge)하는 과정을 수행한다. 여기서, 상기 데이터 전처리는 차량센서 데이터 필터링 및 슬립율 계산을 포함할 수 있다.
한편, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량센서 데이터를 이용한 노면 미끄럼정보 제공 시스템의 구성도이고, 도 4는 개별차량의 차량센서 데이터와 차량 상태정보의 전송을 나타내는 도면이며, 도 5는 개별차량정보의 정규화 및 통합 흐름을 나타내는 도면이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량센서 데이터를 이용한 노면 미끄럼정보 제공 시스템(100)은, 개별차량(110) 및 교통관제센터 서버(120)를 포함하되, 상기 개별차량(110)은 차량센서(111), 차량센서 데이터 획득 및 전처리부(112), 차량 상태정보 획득부(113), 개별차량정보 생성부(114) 및 개별차량정보 전송부(115)를 포함하고, 또한, 상기 교통관제센터 서버(120)는 개별차량정보 수집부(121), 개별차량정보 정규화 처리부(122), 개별차량정보 통합부(123), 서버 DB(124) 및 노면 미끄럼정보 제공부(125)를 포함한다.
개별차량(110)은 도로를 주행하면서 차량센서(111)로부터 측정되는 차량센서 데이터와 차량 상태정보를 각각 획득하여 개별차량정보를 전송한다. 여기서, 상기 개별차량(110)은 차량용 네트워크를 통해 차량센서(111)로부터 차량센서 데이터를 수집하되, 상기 차량용 네트워크는 CAN(Controller Area Network), LIN, TTCAN, FlexRay 또는 X-by -Wire일 수 있다.
구체적으로, 상기 차량센서(111)는 상기 개별차량(110) 내에 장착되어 감속도를 측정한다.
상기 차량센서 데이터 획득 및 전처리부(112)는 상기 차량센서(111)로부터 측정된 차량센서 데이터를 획득하고, 상기 개별차량(110)의 제동 이벤트 발생시, 상기 차량센서 데이터를 전처리하여 슬립율(Slip Ratio) 및 감속도를 산출한다.
상기 차량 상태정보 획득부(113)는 상기 개별차량(110)의 위치에 따른 차량 상태정보를 획득한다. 즉, 개별차량(110)의 차량센서 데이터를 이용하여 노면 미끄럼정보를 수집할 때 동일한 노면이라도 개별차량의 상태정보에 따라 다르게 수집되기 때문에 각각의 개별차량의 상태정보를 획득하게 된다. 여기서, 상기 차량 상태정보는 상기 개별차량(110)마다 각각 상이한 상기 개별차량(110)의 위치, 무게, 타이어 공기압, 속도 및 타이어 마모상태를 포함할 수 있다.
상기 개별차량정보 생성부(114)는 상기 차량센서 데이터 획득 및 전처리부(112)에서 전처리된 차량센서 데이터와 상기 차량 상태정보 획득부(113)에서 수집된 차량 상태정보를 취합하여 개별차량정보로 생성한다.
상기 개별차량정보 전송부(115)는 상기 개별차량정보 생성부(114)에서 생성된 개별차량정보를 상기 교통관제센터 서버(120)에게 무선으로 전송한다. 여기서, 상기 차량센서 데이터 획득 및 전처리부(112), 차량 상태정보 획득부(113) 및 개별차량정보 생성부(114)는 개별차량에 기장착된 ECU(Electronic Control Unit) 내에 소프트웨어 형태로 구현될 수 있다.
다시 말하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 개별차량(110) 각각은 차량센서 데이터를 필터링하고, 제동(브레이킹) 이벤트 발생시, 상기 차량센서 데이터를 전처리하여 슬립율(Slip Ratio) 및 감속도를 산출한다. 이때, 차량 상태정보중 하나인 차량 위치는 차량내의 GPS 모듈로부터 차량위치 맵을 매칭하여 획득될 수 있다.
도 3을 다시 참조하면, 교통관제센터 서버(120)는 상기 개별차량(110)으로부터 각각 수신되는 개별차량정보를 정규화(Normalization) 처리하여 노면 미끄럼정보를 생성한다.
구체적으로, 상기 개별차량정보 수집부(121)는 상기 개별차량(110) 각각의 개별차량정보 전송부(115)로부터 전송된 개별차량정보를 수집한다.
상기 개별차량정보 정규화 처리부(122)는 다수의 개별차량(110)으로부터 수집된 개별차량정보를 각각 정규화 처리한다. 구체적으로, 상기 개별차량정보 정규화 처리부(122)는, 소정 기간 도로의 해당 구간을 주행한 이력이 많은 차량을 표준차량(또는 대표차량)으로 선정하고, 상기 선정된 표준차량의 상태정보 값과 개별차량의 상태정보 값에 대한 슬립율 관계식인 보정식을 도출하며, 상기 도출된 관계식을 활용하여 개별차량으로부터 실시간으로 수집된 슬립율 데이터를 정규화하되, 이때, 상기 도출된 관계식은 상기 차량 상태정보인 차량 무게(㎏), 타이어 공기압(psi) 및 타이어 마모상태를 독립변수로 설정하고, 상기 표준차량과 개별차량의 슬립율 차이를 종속변수로 설정하여 도출할 수 있다.
상기 개별차량정보 통합부(123)는 동일 도로 노면상의 다수의 개별차량정보를 통합하여 노면 미끄럼정보를 생성한다.
상기 서버 DB(124)는 개별차량(110) 각각으로부터 전송된 개별차량정보 및 상기 교통관제센터 서버(120)에서 처리된 데이터를 저장한다.
상기 노면 미끄럼정보 제공부(125)는 동일 도로상의 후방차량에게 노면 미끄럼정보를 제공한다.
다시 말하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 교통관제센터 서버(120)는 동일 노면상의 다수의 개별차량(110)으로부터 각각 수신되는 개별차량정보에 따라 차량센서 데이터를 정규화 및 통합하고, 상기 개별차량(110)의 차량 상태정보에 대응하는 노면 미끄럼정보를 생성하고, 이후, 동일 도로를 주행하는 후행차량에게 노면 미끄럼정보를 제공할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 차량센서 데이터를 이용한 노면 미끄럼정보 제공 시스템(100)에 따르면, 도로 위를 주행하는 차량이 수집하는 차량 데이터인 슬립율 및 감속도를 이용하여 노면의 미끄럼정보를 수집하되, 개별차량의 상태에 따라 달라지는 노면 미끄럼정보를 다수의 개별차량에 대해 정규화함으로써, 기존의 고정식 도로 기상정보 수집 방법에 비해 노면 미끄럼정보의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
한편, 도 6a 및 도 6b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 차량센서 데이터를 이용한 노면 미끄럼정보 제공 시스템에서 개별차량으로부터 수집된 슬립율의 정규화 이전 및 이후를 각각 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 차량센서 데이터를 이용한 노면 미끄럼정보 제공 시스템에서, 동일 노면이라 하더라도 차량의 무게, 타이어 마모상태 등에 따라 감속도에 따른 슬립율이 다르게 측정되므로 신뢰성 있는 노면 미끄럼정보 수집을 위해서는 슬립율에 대한 정규화 과정이 필요하다. 즉, 도 6a는 정규화 이전을 나타내고, 도 6b는 정규화 이후를 각각 나타낸다.
보다 구체적으로, 슬립율 정규화(또는 보정) 과정은 다음과 같다. 먼저, ① 소정 기간 해당 도로 구간을 주행한 이력이 많은 차량을 표준차량(또는 대표차량)으로 선정하며, 임의로 선정하는 것도 가능하다. 다음으로, ② 선정된 표준차량의 상태정보 값과 개별차량의 상태정보 값에 대한 슬립율 관계식인 보정식을 도출한다. 다음으로, ③ 이와 같이 도출된 관계식을 활용하여 개별차량으로부터 실시간으로 수집된 슬립율 데이터를 정규화한다.
이러한 경우, 관계식은 차량 상태정보인 차량 무게(㎏), 타이어 공기압(psi), 타이어 마모상태(사용연수 등)를 독립변수로 설정하고, 표준차량과 개별차량의 슬립율 차이를 종속변수로 설정하여 도출할 수 있다. 이러한 관계식을 도출하는 구체적인 방법은 다중 회귀분석이나 기계학습 알고리즘을 활용한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 차량센서 데이터를 이용한 노면 미끄럼정보 제공 시스템의 경우, 동일 도로구간, 예를 들면, 30m 이내의 동일 도로구간을 통과하는 다수의 개별차량으로부터 수집된 감속도-슬립율 곡선을 활용하여 노면의 미끄럼 정도를 판단할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차량센서 데이터를 이용한 노면 미끄럼정보 제공 시스템에서 감속도-슬립율 관계에 따른 노면 미끄럼 정도를 판단하는 것을 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 차량센서 데이터를 이용한 노면 미끄럼정보 제공 시스템의 경우, 도 7에 도시된 붉은색(마른 노면)과 파란색(결빙 노면)은 서로 다른 노면상태에서 수집한 감속도-슬립율(정규화) 데이터로서, 각 구간 데이터의 적합곡선(Fitting Curve) 분석을 통해 미끄럼 정도를 판단할 수 있다.
한편, 최근 디지털운행기록계 등을 장착한 차량을 중심으로 스마트 차량관제를 위해 교통관제센터와 실시간으로 통신 연결된 차량들이 다수 존재한다. 본 발명의 실시예에 따른 차량센서 데이터를 이용한 노면 미끄럼정보 제공 시스템은 이러한 디지털운행기록계 장착 차량에서 수집하는 데이터를 활용하여 구현할 수 있는 스마트 차량관제 시스템이다. 예를 들면, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 차량센서 데이터를 이용한 노면 미끄럼정보 제공 시스템이 적용되는 스마트 차량관제 시스템의 개요를 설명하기 위한 도면으로서, 본 발명의 실시예에 따른 차량센서 데이터를 이용한 노면 미끄럼정보 제공 시스템(100)은 이러한 스마트 차량관제 시스템에 용이하게 적용될 수 있다.
한편, 현재 국토교통부에서는 차세대 도로교통정보서비스 구현을 위해 C-ITS(Cooperative-Intelligent Transport Systems)를 구축 중인데, 본 발명의 실시예에 따른 노면 미끄럼정보 제공 시스템(100)은 이러한 C-ITS 차량단말기가 수집하는 데이터에 적용하여 활용할 수 있다. 예를 들면, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 차량센서 데이터를 이용한 노면 미끄럼정보 제공 시스템이 적용되는 C-ITS의 개요를 설명하기 위한 도면으로서, 본 발명의 실시예에 따른 차량센서 데이터를 이용한 노면 미끄럼정보 제공 시스템은 이러한 C-ITS에 용이하게 적용될 수 있다.
[차량센서 데이터를 이용한 노면 미끄럼정보 제공 방법]
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 차량센서 데이터를 이용한 노면 미끄럼정보 제공 방법을 나타내는 동작흐름도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량센서 데이터를 이용한 노면 미끄럼정보 제공 방법은, 먼저, 주행중인 개별차량(110)이 차량센서(111)로부터 측정된 차량센서 데이터를 획득하여 필터링한다(S110). 여기서, 상기 개별차량(110)은 차량용 네트워크를 통해 차량센서(111)로부터 차량센서 데이터를 수집할 수 있는 차량센서 데이터 수집장치를 구비하되, 상기 차량용 네트워크는 CAN(Controller Area Network), LIN, TTCAN, FlexRay 또는 X-by -Wire일 수 있다.
다음으로, 상기 개별차량(110)의 제동(브레이킹) 이벤트 발생을 확인한다(S120).
다음으로, 상기 개별차량(110)의 제동 이벤트 발생시, 상기 필터링된 차량센서 데이터를 전처리하여 슬립율(Slip Ratio) 및 감속도를 산출한다(S130).
다음으로, 상기 개별차량(110)의 위치에 따른 차량 상태정보를 획득한다(S140). 여기서, 상기 차량 상태정보는 상기 개별차량(110)마다 각각 상이한 상기 개별차량(110)의 위치, 무게, 타이어 공기압, 속도 및 타이어 마모상태를 포함할 수 있다.
다음으로, 상기 개별차량(110)의 개별차량정보인 차량센서 데이터 및 차량 상태정보를 교통관제센터 서버(120)에게 무선으로 전송한다(S150).
다음으로, 상기 교통관제센터 서버(120)가 다수의 개별차량(110)으로부터 수집된 개별차량정보를 각각 정규화한다(S160). 구체적으로, 소정 기간 도로의 해당 구간을 주행한 이력이 많은 차량을 표준차량(또는 대표차량)으로 선정하고, 이후, 상기 선정된 표준차량의 상태정보 값과 개별차량의 상태정보 값에 대한 슬립율 관계식인 보정식을 도출하며, 상기 도출된 관계식을 활용하여 개별차량으로부터 실시간으로 수집된 슬립율 데이터를 정규화한다. 이때, 상기 도출된 관계식은 상기 차량 상태정보인 차량 무게(㎏), 타이어 공기압(psi) 및 타이어 마모상태를 독립변수로 설정하고, 상기 표준차량과 개별차량의 슬립율 차이를 종속변수로 설정하여 도출할 수 있다.
다음으로, 상기 교통관제센터 서버(120)가 동일 도로 노면상의 다수의 개별차량정보를 통합하여 노면 미끄럼정보를 생성한다(S170).
다음으로, 상기 교통관제센터 서버(120)가 동일 도로상의 후방차량에게 노면 미끄럼정보를 제공할 수 있다(S180).
결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 도로 위를 주행하는 차량이 수집하는 차량 데이터인 슬립율 및 감속도를 이용하여 노면의 미끄럼정보를 수집하되, 개별차량의 상태에 따라 달라지는 노면 미끄럼정보를 다수의 개별차량에 대해 정규화함으로써, 기존의 고정식 도로 기상정보 수집 방법에 비해 노면 미끄럼정보의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 개별차량에 기장착되어 있는 측정장치에 소프트웨어의 단순 적용만으로 구현이 가능하기 때문에 기존의 노면 미끄럼정보 제공 시스템에 비해 비용을 절감할 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: 노면 미끄럼정보 제공 시스템
110: 개별차량
120: 교통관제센터 서버
111: 차량센서
112: 차량센서 데이터 획득 및 전처리부
113: 차량 상태정보 획득부 114: 개별차량정보 생성부
115: 개별차량정보 전송부
121: 개별차량정보 수집부 122: 개별차량정보 정규화 처리부
123: 개별차량정보 통합부 124: 서버 DB
125: 노면 미끄럼정보 제공부
110: 개별차량
120: 교통관제센터 서버
111: 차량센서
112: 차량센서 데이터 획득 및 전처리부
113: 차량 상태정보 획득부 114: 개별차량정보 생성부
115: 개별차량정보 전송부
121: 개별차량정보 수집부 122: 개별차량정보 정규화 처리부
123: 개별차량정보 통합부 124: 서버 DB
125: 노면 미끄럼정보 제공부
Claims (12)
- 다수의 개별차량(110a~110n)을 포함하고, 도로를 주행하면서 차량센서(111)로부터 측정되는 차량센서 데이터와 차량 상태정보를 각각 획득하여 개별차량정보를 전송하되, 제동(브레이킹) 이벤트 발생시, 상기 차량센서 데이터를 전처리하여 슬립율(Slip Ratio) 및 감속도를 산출하는 개별차량(110); 및
상기 개별차량(110)으로부터 각각 수신되는 개별차량정보를 정규화(Normalization) 처리하여 노면 미끄럼정보를 생성하되, 동일 노면상의 다수의 개별차량(110)으로부터 각각 수신되는 개별차량정보에 따라 차량센서 데이터를 정규화 및 통합하고, 상기 개별차량(110)의 차량 상태정보에 대응하는 노면 미끄럼정보를 생성하는 교통관제센터 서버(120)를 포함하되, 상기 개별차량(110)은,
상기 개별차량(110) 내에 장착되어 감속도를 측정하는 차량센서(111); 상기 차량센서(111)로부터 측정된 차량센서 데이터를 획득하고, 상기 개별차량(110)의 제동 이벤트 발생시, 상기 차량센서 데이터를 전처리하여 슬립율(Slip Ratio) 및 감속도를 산출하는 차량센서 데이터 획득 및 전처리부(112); 상기 개별차량(110)의 위치에 따른 차량 상태정보를 획득하는 차량 상태정보 획득부(113); 상기 차량센서 데이터 획득 및 전처리부(112)에서 전처리된 차량센서 데이터와 상기 차량 상태정보 획득부(113)에서 수집된 차량 상태정보를 취합하여 개별차량정보로 생성하는 개별차량정보 생성부(114); 및 상기 개별차량정보 생성부(114)에서 생성된 개별차량정보를 상기 교통관제센터 서버(120)에게 무선으로 전송하는 개별차량정보 전송부(115)를 포함하며; 그리고 상기 차량 상태정보는 상기 개별차량(110)마다 각각 상이한 상기 개별차량(110)의 위치, 무게, 타이어 공기압, 속도 및 타이어 마모상태를 포함하며,
상기 차량센서 데이터 획득 및 전처리부(112), 차량 상태정보 획득부(113) 및 개별차량정보 생성부(114)는 개별차량에 기장착된 ECU(Electronic Control Unit) 내에 소프트웨어 형태로 구현되며, 상기 교통관제센터 서버(120)는, 상기 개별차량(110) 각각의 개별차량정보 전송부(115)로부터 전송된 개별차량정보를 수집하는 개별차량정보 수집부(121); 다수의 개별차량(110)으로부터 수집된 개별차량정보를 각각 정규화하는 개별차량정보 정규화 처리부(122); 동일 도로 노면상의 다수의 개별차량정보를 통합하여 노면 미끄럼정보를 생성하는 개별차량정보 통합부(123); 및 동일 도로상의 후방차량에게 노면 미끄럼정보를 제공하는 노면 미끄럼정보 제공부(125)를 포함하며, 상기 개별차량정보 정규화 처리부(122)는, 소정 기간 도로의 해당 구간을 주행한 이력이 많은 차량을 표준차량(또는 대표차량)으로 선정하고, 상기 선정된 표준차량의 상태정보 값과 개별차량의 상태정보 값에 대한 슬립율 관계식인 보정식을 다중 회귀분석이나 기계학습 알고리즘을 활용하여 도출하며, 상기 도출된 관계식을 활용하여 개별차량으로부터 실시간으로 수집된 슬립율 데이터를 정규화하여, 도로의 동일 구간에서 수집된 개별차량정보를 통합(Merge)하며, 상기 도출된 관계식은 상기 차량 상태정보인 차량 무게(㎏), 타이어 공기압(psi) 및 타이어 마모상태를 독립변수로 설정하고, 상기 표준차량과 개별차량의 슬립율 차이를 종속변수로 설정하여 도출하는 것을 특징으로 하는 차량센서 데이터를 이용한 노면 미끄럼정보 제공 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 개별차량(110)은 차량용 네트워크를 통해 차량센서(111)로부터 차량센서 데이터를 수집하되, 상기 차량용 네트워크는 CAN(Controller Area Network), LIN, TTCAN, FlexRay 또는 X-by -Wire인 것을 특징으로 하는 차량센서 데이터를 이용한 노면 미끄럼정보 제공 시스템. - 삭제
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) |