KR102150034B1 - 이동형 IoT 통합 기반 안전 운행 지원 시스템 및 그의 처리 방법 - Google Patents

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노희섭
김기홍
홍성권
임상일
박영기
구자덕
김병석
김경종
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제주특별자치도
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Abstract

본 발명은 이동형 IoT 통합 기반 안전 운행 지원 시스템 및 그 처리 방법에 관한 것이다. 본 발명의 이동형 IoT 통합 기반 안전 운행 지원 시스템은 차량들 각각의 GNSS(Global Navigation Satellite System) 기반 위치 정보를 획득하고, 실시간으로 운행 중인 차량의 운전자 상태와 차량 운행 상태에 대한 다양한 정보를 수집 및 취합하여 빅데이터를 구축하고, 이를 분석 및 반복 학습하여 교통사고 예방 등 사전에 사고 대응 서비스를 제공할 수 있다. 본 발명에 의하면, GNSS 플랫폼을 이용하여 짧은 주기의 주행 정보를 획득하고 이를 분석하여 교통 안전 및 사고 예방 활동에 적용하거나, 지도 안내 서비스 등 다양한 분야에 적용 가능하도록 관련 정보를 제공할 수 있는 데이터 운영 플랫폼을 구축하여 경찰청, 도로교통공단 등 관련 기관들 뿐만 아니라, 네비게이션 업체, 공공 데이터 포털 등의 민간에게도 제공하여 교통사고를 줄일 수 있는 다양한 서비스를 제공하는 토대를 마련할 수 있다.

Description

이동형 IoT 통합 기반 안전 운행 지원 시스템 및 그의 처리 방법{SAFE DRIVING SUPPORT SYSTEM BASED ON MOBILE IoT AGENT AND METHOD FOR PROCESSING THEREOF}
본 발명은 이동형 IoT 통합 기반 안전 운행 지원 시스템에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 고정밀의 위치 기반 플랫폼을 이용하여 차량 운행에 따른 운전자 상태와 차량 운행 상태 등 다양한 정보들을 센서 기반으로 실시간 또는 주기적으로 수집 및 취합하고, 수집된 정보들을 분석 및 학습하여 차량 운행 중 발생되는 졸음 운전 상태, 운전자의 심신 상태 등 다양한 운전자 상태를 감지하고, 수집된 정보들을 분석 및 학습 처리하여 졸음 운전에 대응하는 교통사고 예방 등의 사고 대응 서비스를 사전에 운전자에게 제공하는 이동형 IoT 통합 기반 안전 운행 지원 시스템 및 그의 처리 방법에 관한 것이다.
승용차, 버스, 택시 등의 차량 운행 중에 차대차 간, 차대사람 간 등 다양한 형태의 교통사고가 발생하고 있다. 최근에는 급속히 늘어난 자동차로 인해, 교통사고의 발생률이 급속히 증가되고 있는 추세이다. 교통사고는 심각한 사회적 경제적 피해를 주고 있다. 특히 졸음 운전으로 인한 교통사고의 발생률은 일반 교통사고보다 약 8배 정도 높게 나타나고 있으며, 사고 발생 시점에 운전자가 사고 발생을 인지하지 못한 상황이 대부분이므로, 대형 사고의 발생 확률이 더욱 높다.
일반적으로 교통사고가 발생되면, 사고 이후 보험사를 통하여 신고를 접수하고, 경찰에 도움을 요청하거나, 도로교통공단 등을 통해 사고 정보가 접수되고, 이를 기반으로 종합적인 사고 경위와 사고 규모 등을 정리한 결과를 기반으로 교통사고 정보를 집계하여 발표하고 있다.
이에 경찰청, 도로교통공단 등에서는 사고의 집계 후 공공 데이터 포털에 사고 정보를 공개하고, 도로별 위험지수 등을 토대로 정책적 의사를 결정하거나, 이를 통해 도로의 개선, 사고에 대한 알림 정보 등을 공유하고 있다. 하지만, 현재에는 경찰에 접수된 신고와, 사고 이후에 정리된 데이터를 기반으로 하고 있으며, 사고에 대한 후처리 결과를 제공하는 정보의 범위 내에서 교통사고 정보를 제공하고 있는 수준이다.
따라서 교통사고 발생 이전에 운전자의 상태나 차량 운행 상태를 실시간 감지하여 운전자에게 알려주거나 경보하여 교통사고를 예방할 수 있는 대응이 필요하다.
한국 공개특허공보 제10-2018-0086976호(공개일 2018년 08월 01일) 한국 공개특허공보 제10-2015-0106986호(공개일 2015년 09월 23일) 한국 공개특허공보 제10-2019-0090742호(공개일 2019년 08월 02일) 한국 등록특허공보 제10-1705888호(공고일 2017년 02월 13일)
본 발명의 목적은 차량 운행 시의 운전자 상태와 차량 운행 상태에 대한 다양한 정보를 감지 및 수집하고, 이를 분석 및 학습하여 교통사고를 예방할 수 있는 사고 대응 서비스를 제공하기 위한 이동형 IoT 통합 기반 안전 운행 지원 시스템 및 그의 처리 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 고정도의 GNSS 플랫폼을 이용하여 차량의 운행에 따른 고정밀의 위치 정보를 실시간으로 측정 및 보정하고, 차량의 운행 중에 발생되는 이벤트에 대해 운전자에게 사전에 안내하거나 경보를 발생시켜서 교통사고를 미연에 방지하도록 하는 이동형 IoT 통합 기반 안전 운행 지원 시스템 및 그의 처리 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 운전자의 졸음 운전 상태를 감지하여 운전자에게 경보하는 이동형 IoT 통합 기반 안전 운행 지원 시스템 및 그의 처리 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적들을 달성하기 위한, 본 발명의 이동형 IoT 통합 기반 안전 운행 지원 시스템은 실시간으로 차량 운행에 따른 다양한 정보들을 센서 기반으로 감지하여 사물인터넷 에이전트를 통해 수집 및 취합하고, 수집된 정보들을 분석하여 차량 운행 중에 발생되는 다양한 이벤트에 대응하여 운전자에게 알려주거나 경보를 발생시키는데 그 한 특징이 있다. 이와 같은 이동형 IoT 통합 기반 안전 운행 지원 시스템은 예를 들어, 운전자의 졸음 운전, 급격한 심신 상태 변화, 과속, 급출발, 급정지, 급차선 변경, 도로 위험도 상황 등을 감지하고, 이를 운전자에게 실시간으로 알려주어서 교통사고를 예방할 수 있다.
이 특징에 따른 본 발명의 이동형 IoT 통합 기반 안전 운행 지원 시스템은, 운행 중인 차량의 운전자가 착용하고, 운전자의 심박수 정보와 움직임에 따른 가속도 정보를 감지하는 스마트 밴드; 상기 차량의 내부에 설치되고, 제1 카메라 모듈을 구비하고 운전자의 홍채와 얼굴이 포함된 영상을 획득하여 운전자 상태 정보를 감지하는 운전자 상태 모니터링 장치; 상기 차량에 설치되고, 제2 카메라 모듈과 레이더 모듈을 구비하여 차량 운행 중에 주변 영상을 획득하고 상기 차량의 운행 기록 자기 진단 장치로부터 차량 운행에 따른 차량 운행 정보를 실시간으로 전송받아서 운전자 지원 정보를 생성하고, 운전자 지원 정보에 이벤트가 발생되면 알림 명령을 상기 운행 기록 자기 진단 장치로 전송하는 운전자 지원 장치; 상기 운행 기록 자기 진단 장치가 상기 운전자 지원 장치로부터 알림 명령을 받아서 브레이크 엑츄에이터의 작동시키면 긴급 제동 정보를 생성하여 상기 운전자 지원 장치로 전송하는 자동 비상 제동 장치; 상기 차량에 설치되고 인공 위성을 통해 복수 개의 기지국들과 연결되어 상기 차량의 위치 정보를 실시간으로 획득하고, 상기 스마트 밴드와 상기 운전자 상태 모니터링 장치로부터 심박수 정보와 가속도 정보를 전송받고 상기 운전자 지원 장치로부터 차량 운행 정보와 긴급 제동 정보를 전송받아서 상기 차량의 운전자 상태 정보와 차량 운행 정보를 전송하는 위성 항법 단말기; 및 복수 개의 차량들 각각에 구비되는 상기 위성 항법 단말기로부터 전송된 상기 차량의 위치 정보와 운전자 상태 정보 및 차량 운행 정보를 수집 및 취합하고, 수집된 정보들을 분석 및 학습하여 운전자의 졸음 운전을 탐지하거나, 차량 운행 중에 이벤트가 발생되면, 운전자 단말기로 알림 정보를 전송하여 이벤트 발생 상황을 운전자에게 알려주거나 경고하여 교통사고를 예방하도록 사고 대응 서비스를 제공하는 사고 대응 서비스 서버를 포함한다.
이 특징에 있어서, 상기 위성 항법 단말기는, 차량 운행 중에 인접하는 기지국들과의 채널 연결을 자동으로 전환하여 실시간으로 획득된 위치 정보를 보정한다.
이 특징에 있어서, 상기 사고 대응 서비스 서버는, 수집된 정보들을 통계 분석 처리하여 운전자의 상태, 차량 운행 상태에 따른 이벤트 발생 여부를 판별하고, 상기 제1 카메라 모듈로부터 획득된 영상들을 분석 처리하여 운전자의 졸음 운전 상태를 판별하거나, 상기 운전자 상태 정보와 상기 차량 운행 정보의 패턴을 분석하여 사고 발생 여부를 예측한다.
이 특징에 있어서, 상기 사고 대응 서비스 서버는, 수집된 정보들과 분석 처리 결과를 이용하여 운전자 상태, 차량 운행 상태, 사고 유형 예측 및 도로 위험도를 적어도 판별할 수 있도록 반복 학습하여 사고 대응 서비스를 제공하기 위한 빅데이터를 구축한다.
이 특징에 있어서, 상기 사고 대응 서비스 서버는, 상기 차량의 위치 정보와 차량 운행 정보를 통해 차량 운행 중인 도로의 위험도 지수를 산출하고, 산출된 도로 위험도 지수를 운행 중인 상기 차량의 운전자에게 실시간으로 알려주도록 제공한다.
이 특징에 있어서, 상기 사고 대응 서비스 서버는, 상기 운전자 상태 정보의 패턴 학습을 통해 졸음 운전 상태인지를 판별하고, 운전자가 졸음 운전 상태이면, 운행 중인 상기 차량의 운전자에게 실시간으로 알려주도록 제공한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 이동형 IoT 통합 기반 안전 운행 지원 시스템은 차량들 각각의 GNSS 기반 위치 정보를 획득하고, 실시간으로 운행 중인 차량의 운전자 상태와 차량 운행 상태에 대한 다양한 정보를 수집 및 취합하여 빅데이터를 구축하고, 이를 분석 및 반복 학습하여 교통사고 예방 등 사전에 사고 대응 서비스를 제공할 수 있다.
또 본 발명의 이동형 IoT 통합 기반 안전 운행 지원 시스템은 GNSS 플랫폼을 이용하여 짧은 주기의 주행 정보를 획득하고 이를 분석하여 교통 안전 및 사고 예방 활동에 적용하거나, 지도 안내 서비스 등 다양한 분야에 적용 가능하도록 관련 정보를 제공할 수 있는 데이터 운영 플랫폼을 구축하여 경찰청, 도로교통공단 등 관련 기관들 뿐만 아니라, 네비게이션 업체, 공공 데이터 포털 등의 민간에게도 제공하여 교통사고를 줄일 수 있는 다양한 서비스를 제공하는 토대를 마련할 수 있다.
또 본 발명의 이동형 IoT 통합 기반 안전 운행 지원 시스템은 공공 데이터로 다양한 응용에 적용할 수 있도록 개방하여 데이터의 품질과 표준 확보, 다양한 데이터 양과 포맷 지원 및 다양한 형태 및 용도로 제공이 가능하며, 지속적인 관리가 가능하다.
또한 본 발명의 이동형 IoT 통합 기반 안전 운행 지원 시스템은 도로교통공단 등과 같은 사건 지원 시스템에 사고 대응 서비스와 관련된 정보를 제공하는 경우, 경찰에 접수된 교통 사망 사고 정보, 교통 약자 및 사고 특성별 사고 다발 지역 정보, 과거 발생한 교통사고와 기상 및 돌발 등에 의한 사고에 대한 데이터와 융복합 분석하여 실시간으로 경찰청과 도로교통공단 등에서 교통사고 분석 시스템과 공공 데이터 포털등을 통해 교통 사망 사고 위치 정보, 교통사고 정보, 사고 다발지 정보, 도로 위험도 지수 등의 정보를 개방하고, 이를 통해 다양한 업계에서 교통사고를 줄일 수 있는 다양한 서비스를 제공할 수 있다.
또한 네비게이션 업체 등 민간 업계에서는 보다 입체적인 지도 안내 서비스를 통해 도로 유형 및 운전자 차량 유형에 따른 차별화된 도로 위험도 지수를 제공하여 사고 안내 정확도를 향상시키고 안내 내용의 다양성을 확대할 수 있다. 예를 들어, 차량이 특정 시간대에 특정 지역을 통과할 때, 해당 지역은 00시 ~ 00시 사이에 사망사고가 집중되는 고위험 지역임을 알려주거나, 또한 사망사고 빈발 지역 통과 시, 운전자에게 자동 알림 서비스를 제공해 선제적인 사고 감소 효과를 기대할 수 있다.
또한 보험업계에서는 개방한 데이터를 활용한 다양한 특약 및 할증 옵션 상품을 통해 보험 계약자들의 만족도를 상승시킬 수 있다.
또한 연구기관들은 교통 안전을 위한 연구 시, 기존에 제공 중인 교통 소통 정보에 교통사고 정보를 활용하여 연구의 다양성을 확보할 수 있으며, 사고 분석 및 통계 자료의 정확도를 향상 시킬 수 있을 것으로 기대된다.
뿐만 아니라, 지방 자치 단체에서는 교통사고 빈발 지역에 대한 도로 구조 개편 및 신호 체계 개선 등의 공익사업 활성화에 적용할 수 있으며, 무엇보다도 교통 사망 사고 위치 정보 활용으로 교통사고 발생율 감소에 따른 사회적 비용 절감의 효과와 데이터 산업 발전에 따른 일자리 창출 증대 효과를 통해 국민의 안정과 편의를 향상시킬 것으로 기대된다.
도 1은 본 발명에 따른 이동형 IoT 통합 기반 안전 운행 지원 시스템의 네트워크 구성을 도시한 블록도,
도 2는 도 1에 도시된 차량의 구성을 나타내는 블록도,
도 3은 도 1에 도시된 사고 대응 서비스 서버의 구성을 나타내는 블록도, 그리고
도 4는 본 발명에 따른 이동형 IoT 통합 기반 안전 운행 지원 시스템의 처리 수순을 도시한 흐름도이다.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
이하 첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 이동형 IoT 통합 기반 안전 운행 지원 시스템의 네트워크 구성을 도시한 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시된 차량과 GNSS 단말기의 구성을 나타내는 블록도이며, 그리고 도 3은 도 1에 도시된 사고 대응 서비스 서버의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 이동형 IoT 통합 기반 안전 운행 지원 시스템(2)은 실시간으로 차량 운행에 따른 다양한 정보들을 센서 기반으로 감지하여 사물인터넷 에이전트(IoT Agent)를 통해 수집 및 취합하고, 수집된 정보들을 분석하여 차량 운행 중에 발생되는 다양한 이벤트 예를 들어, 운전자의 졸음 운전, 급격한 심신 상태 변화, 과속, 급출발, 급정지, 급차선 변경, 도로 위험도 상황 등을 감지하고, 이에 대응하여 운전자에게 알려주거나 경보를 발생시켜서 교통사고를 예방하도록 처리한다.
이러한 본 발명의 이동형 IoT 통합 기반 안전 운행 지원 시스템(2)은 GNSS 플랫폼을 이용하여 짧은 주기의 주행 정보를 획득하고 이를 분석하여 교통 안전 및 사고 예방 활동에 적용하거나, 지도 안내 서비스 등 다양한 분야에 적용 가능하도록 관련 정보를 제공할 수 있는 데이터 운영 플랫폼을 구축하여 경찰청, 도로교통공단 등 관련 기관들 뿐만 아니라, 네비게이션 업체, 공공 데이터 포털 등의 민간에게도 제공하여 교통사고를 줄일 수 있는 다양한 서비스를 제공하는 토대를 마련할 수 있다.
이를 위해 본 발명의 이동형 IoT 통합 기반 안전 운행 지원 시스템(2)은 통신망(4)과, 운전자가 착용하는 스마트 밴드(110)와, 차량(100)에 설치되는 DSM 장치(120)와, ADAS 장치(130)와, AEBS 장치(140)와, GNSS 단말기(150) 및 사고 대응 서비스 서버(200)를 포함한다. 또 본 발명의 이동형 IoT 통합 기반 안전 운행 지원 시스템(2)은 사고 지원 시스템(300)과, 응용 시스템(400) 및 운전자 단말기(500)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 통신망(4)은 예를 들어, 와이파이, 블루투스 등의 무선 통신망, LTE, 5G 등의 이동 통신망, 전용 통신망 등을 포함하고, 이들 각각의 단일 통신망 또는 혼합된 복합 통신망으로 제공될 수 있다. 통신망(4)은 차량(100)의 GNSS 단말기(150)와 사고 대응 서비스 서버(200) 간에 데이터 통신이 이루어지도록 연결된다. 또 통신망(4)은 사고 지원 시스템(300)과, 응용 시스템(400) 및 운전자 단말기(500)들 각각과 사고 대응 서비스 서버(200)들 간에 데이터 통신이 이루어지도록 연결될 수 있다.
차량(100)은 센서 기반으로 차량 운행 중의 운전자 상태와 차량 운행 상태를 감지하기 위하여, 복수 개의 센서, 카메라 및 레이더를 구비한다. 이 실시예에서 차량(100)은 운전자 상태를 감지하는 스마트 밴드(110)와 DSM 장치(120), 차량 운행 상태를 감지하는 ADAS 장치(130)와 AEBS 장치(140)를 구비한다. 또 차량(100)은 차량 운행 중에 위치를 실시간 추적하고, 사고 대응 서비스 서버(200)와의 데이터 통신을 위한 GNSS 단말기(150)를 포함한다.
스마트 밴드(110)는 운전자가 착용하는 웨어러블 디바이스로, 운전자의 심박수 정보와 움직임에 따른 가속도 정보를 감지한다. 스마트 밴드(110)는 감지된 심박수 정보와 가속도 정보를 GNSS 단말기(150)로 전달한다. 이를 위해 스마트 밴드(110)는 도 2에 도시된 바와 같이, 심박 센서(116), 가속도 센서(118), 통신 모듈(114) 및 컨트롤러(112)를 포함한다.
심박 센서(116)는 운전자의 심신 상태나 신체 상태를 판별할 수 있도록 하기 위해 예를 들어, 운전자의 심박수를 실시간 또는 주기적(초, 분 단위)으로 감지하여 심박수 정보를 컨트롤러(112)로 전달한다. 가속도 센서(118)는 운전자의 졸음 운전을 판별할 수 있도록 하기 위해 운전자의 움직임에 따른 가속도 정보를 측정하여 컨트롤러(112)로 전달한다. 통신 모듈(114)은 예를 들어, 와이파이, 블루투스 등의 무선 통신망, LTE, 5G 등의 이동 통신망을 통해 GNSS 단말기(150)로 심박수 정보와 가속도 정보를 전송한다. 그리고 컨트롤러(112)는 스마트 밴드(110)의 기능을 처리하도록 심박 센서(116), 가속도 센서(118) 및 통신 모듈(114)을 제어한다.
운전자 상태 모니터링(Driver Status Monitoring : DSM) 장치(120)는 차량(100)의 내부에 설치되어 운전자 상태 정보를 감지하고 감지된 운전자 상태 정보를 GNSS 단말기(150)로 전달한다. 이 실시예의 DSM 장치(120)는 도 2에 도시된 바와 같이, 카메라 모듈(126), 통신 모듈(124) 및 컨트롤러(122)를 포함한다.
카메라 모듈(126)은 운전자의 홍채와 얼굴이 포함되는 영상을 획득하고, 운전자의 홍채와 안면을 인식하여 컨트롤러(122)로 전달한다. 통신 모듈(124)은 예를 들어, USB 포트, 직렬 포트 등의 유선 인터페이스를 통하여 GNSS 단말기(150)로 운전자 상태 정보를 전송한다. 그리고 컨트롤러(122)는 DSM 장치(120)의 기능을 처리하도록 카메라 모듈(126)와 통신 모듈(124)을 제어한다.
이러한 DSM 장치(120)는 카메라 모듈(126)을 이용한 홍채 및 안면 인식 뿐만 아니라, 운전자의 생체 및 건강 상태를 감지하는 다양한 센서들 예를 들어, 차량의 시트, 스티어링 휠, 좌석 벨트, 기어 변속기 등에 심전도 센서, 맥파 센서, 뇌전도 센서 등을 구비하고, 이를 통해 운전자의 심선도, 맥파, 뇌전도 등의 생체 정보를 감지하여 운전자의 건강 상태, 심신 상태 등을 모니터링하고, 운전자의 졸음 운전 상태, 피로 상태, 주의력 저하 상태 등의 이벤트 발생 여부를 판별할 수도 있다. 따라서 본 발명은 스마트 밴드(110)와 DSM 장치(120)를 통해 운전자의 졸음 운전 상태, 심신 상태 등을 판별할 수 있도록 운전자 상태 정보를 감지한다.
운전자 지원(Advanced Driver Assistance Systems : ADAS) 장치(130)는 차량(100)의 운행 기록 자기 진단(On-Board Diagnostics-Ⅱ : OBD2) 장치(142)와 CAN 통신, OBD2 포트 등을 통해 연결되고, OBD2 장치(142)로부터 차량 운행에 따른 다양한 차량 운행 정보를 실시간으로 전송받아서 ADAS 정보를 생성한다. ADAS 장치(130)는 생성된 ADAS 정보를 GNSS 단말기(150)로 전달한다. 여기서 차량 운행 정보에는 예를 들어, 차량 정보와, 차량 속도, RPM, 엑셀레이터 작동 상태, 브레이트 작동 여부, 디지털 운행 기록 등의 차량 운행과 관련된 다양한 정보들이 포함되고, ADAS 정보에는 차량 운행 정보를 통해 판별된 정보들 예를 들어, 차선 인식, 전방 차량 인식, 보행자 인지, 전방 객체 검출 및 거리 측정 등에 따른 정보가 포함된다. 이 실시예의 ADAS 장치(130)는 도 2에 도시된 바와 같이, 카메라 모듈(136), 레이더 모듈(138), 통신 모듈(134) 및 컨트롤러(132)를 포함한다.
카메라 모듈(136)은 차량 운행 중에 차량 주변의 영상을 획득하여 컨트롤러(132)로 전달한다. 레이더 모듈(138)은 차량의 이동에 따른 전후 차량 유무 및 차량과의 거리, 보행자 유무 등을 감지하여 컨트롤러(132)로 전달한다. 통신 모듈(134)은 예를 들어, USB 포트, 직렬 포트 등의 유선 인터페이스를 통하여 GNSS 단말기(150)로 ADAS 정보를 전송한다. 그리고 컨트롤러(132)는 ADAS 장치(130)의 기능을 처리하도록 카메라 모듈(136), 레이더 모듈(138) 및 통신 모듈(134)을 제어한다. 컨트롤러(132)는 카메라 모듈(136)로부터 전송된 영상을 영상 처리 및 분석하거나 레이더 모듈(138)로부터 감지된 객체를 판별하여 차선 인식, 전방 차량 인식, 보행자 인지, 전방 객체 검출 및 거리 측정 등에 따른 ADAS 정보를 생성한다. 컨트롤러(132)는 생성된 ADAS 정보를 통신 모듈(134)을 통해 GNSS 단말기(150)로 전송하도록 제어한다. 또 컨트롤러(132)는 ADAS 정보에 이벤트가 발생되면, 범용 비동기화 송수신기(UART)을 통해 차량(100)의 OBD2 장치(142)로 이벤트 발생에 따른 알림 명령을 전송한다.
이러한 ADAS 장치(130)는 운전자의 안전 운행을 보조하는 장치로서, 레이더와 카메라 등을 이용하여 전방 충돌 회피, 차선 이탈 경고, 사각 지대 감시, 운전자 졸음 감지, 후방 감시 등의 기능을 수행한다. ADAS 장치(130)는 운전자에게 이벤트 발생 상태를 전달할 필요가 있는 경우, 예를 들어, 소리로 경고하거나, 후사경 등에 시각적으로 표시하거나, 시트나 스티어링 휠에 떨림을 주어 운전자가 촉각적으로 인지하도록 할 수 있다.
자동 비상 제동(Advanced Emergency Braking System : AEBS) 장치(140)는 OBD2 장치(142)와 브레이크 엑츄에이터(Break Actuator : B/A)(144)를 포함하고, ADAS 장치(130)로부터 이벤트 예컨대, 전방 충돌, 차선 이탈, 보행자 인식 등이 감지되어 OBD2 장치(142)로 알림 명령이 전송되면, OBD2 장치(142)가 브레이크 엑츄에이터(B/A)(144)를 자동으로 작동되도록 제어한다. 이에 따라 OBD2 장치(142)는 AEBS 장치(140)와 관련된 긴급 제동 정보를 ADAS 장치(130)로 전송한다.
위성 항법(Global Navigation Satellite System : GNSS) 단말기(150)는 차량(100)에 설치되고, 일반 GPS 보다 고정밀의 정보 수집을 위하여 복수의 기지국과 연결되어 차량 운행에 따른 위치 정보를 실시간(예를 들어, 1초 단위 등)으로 획득한다. GNSS 단말기(150)는 차량 운행 중에 인접하는 기지국들 간의 위치 정보를 보정하도록 인접된 기지국들과의 채널 연결을 자동으로 전환한다. 예를 들어, GNSS 단말기(150)는 차량 운행 중에 해당 지역의 약 10Km 반경의 복수 개의 기지국들을 커버리지(coverage)하고, 이를 통해 실시간 양방향으로 위치 정보를 획득 및 보정한다. 또 GNSS 단말기(150)는 차량 운행 중에 초정밀 위치 기반으로 데이터를 수집하기 위하여, 무선 통신망, 이동 통신망 등을 통해 스마트 밴드(110) 및 사고 대응 서비스 서버(200)와 연결되고, 유선 인터페이스 등을 통해 DSM 장치(120)와 ADAS 장치(130)와 연결된다. 이를 위해 GNSS 단말기(150)는 도 2에 도시된 바와 같이, GNSS 안테나(154), GNSS 모듈(156), 통신 모듈(158), 메모리(159) 및 컨트롤러(152)를 포함한다.
GNSS 안테나(154)는 인공 위성을 통해 복수 개의 기지국들과 연결된다. GNSS 모듈(156)은 GNSS 안테나(154)로부터 차량 운행 중 실시간으로 고정도의 위치 정보를 획득하고, 획득된 위치 정보를 실시간 또는 주기적(예를 들어, 초 단위 등)으로 컨트롤러(152)로 전달한다. 여기서 컨트롤러(152)로 전달되는 위치 정보는 예컨대, 시간, 위치, 방위 등의 정보를 포함하는 NMEA(National Marine Electronics Association) 데이터로 전송된다. 통신 모듈(158)은 무선 통신망, 이동 통신망, 유선 인터페이스 등을 통해 스마트 밴드(110), DSM 장치(120), ADAS 장치(130)들과 연결되고, 무선 통신망, 이동 통신망, 전용 통신망 등의 통신망(4)을 통해 사고 대응 서비스 서버(200)와 연결된다. 메모리(159)는 컨트롤러(152)로부터 위치 정보 예컨대, NMEA 데이터를 받아서 임시로 저장하고 실시간으로 업데이트한다. 그리고 컨트롤러(152)는 GNSS 단말기(150)의 기능을 처리하도록 GNSS 모듈(156), 통신 모듈(158) 및 메모리(159)를 제어한다. 컨트롤러(152)는 GNSS 모듈(156)을 통해 획득된 위치 정보와, 통신 모듈(158)을 통해 수집된 운전자 상태 정보 및 차량 운행 정보를 통신망(4)을 통하여 사고 대응 서비스 서버(200)로 전송하도록 제어한다.
이러한 GNSS 단말기(150)는 차량(100)의 이동에 따른 위치 정보를 실시간으로 획득 및 보정하고, 차량(100)에 설치되고 운전자가 착용하는 각종 센서들로부터 실시간으로 운전자 상태 정보와 차량 운행 정보를 감지하여, 교통사고 예방 서비스를 제공하는 사고 대응 서비스 서버(200)로 감지된 정보를 전송한다.
다시 도 1을 참조하면, 사고 대응 서비스 서버(200)는 차량 운행에 따른 다양한 정보들을 수집 및 취합하여 실시간으로 차량 운행에 따른 이동형 IoT 기반의 주행 데이터를 생산하고, 이를 통해 졸음 운전 방지, 교통사고 예방, 이벤트 발생에 따른 알림 및 경보 발생 등 차량의 안전 운행과 관련된 표준화된 시스템을 구현한다. 즉, 사고 대응 서비스 서버(200)는 복수 개의 GNSS 단말기(150)들 각각으로부터 전송되는 위치 정보와 차량 운행에 따른 운전자의 상태, 차량 운행 상태 등의 다양한 정보를 수집 및 취합하고, 이를 분석 및 학습하여 운전자의 졸음 운전을 탐지하거나, 차량 운행 중에 다양한 이벤트 중 어느 하나가 발생되면, 사전에 운전자에게 알려주거나 경고하여 교통사고를 예방하기 위한 사고 대응 서비스를 제공한다.
이러한 사고 대응 서비스 서버(200)는 사고 대응 서비스와 관련된 다양한 데이터들을 관련 기관 예를 들어, 경찰청, 도로관리공단 및 지방자치단체 등의 사고 지원 시스템(300)에 제공하거나, 보험업체, 네비게이션 업체 등의 민간기업의 응용 시스템(400)에 제공하여, 다양한 용도로 활용하도록 할 수 있다.
구체적으로, 사고 대응 서비스 서버(200)는 도 3에 도시된 바와 같이, 서버(210)와 데이터베이스(250)를 포함한다. 서버(210)는 예를 들어, IoT 플랫폼을 이용하여 인터넷 기반으로 위치 정보를 보정하여 표준 RTCM(Radio Technical Committee for Maritime Service) 신호를 전송하며 사용자를 인증하기 위한 NTRIP 서버, 시간 동기화와 데이터 처리를 위한 인터페이스 서버, IoT 기기를 관리하기 위한 접속 서버 등을 포함하고, 데이터베이스(250)는 예를 들어, 차량 정보 DB, 센서 수집 DB, 사고 대응 DB 등을 포함한다.
이 실시예의 서버(210)는 제어부(212), 통신부(214), 위치 판별부(216), 정보 수집부(218), 분석부(220), 빅데이터 학습부(222), 위험도 산출부(224), 졸음 탐지부(226), 모니터링부(228) 및 알림부(230)를 포함한다.
제어부(212)는 복수 개의 차량(100)들 각각의 GNSS 단말기(150)와 연동해서 사고 대응 서비스 서버(200)의 제반 기능을 처리하도록 통신부(214), 위치 판별부(216), 정보 수집부(218), 분석부(220), 빅데이터 학습부(222), 위험도 산출부(224), 졸음 탐지부(226), 모니터링부(228), 알림부(230) 및 데이터베이스(250)들 각각을 제어한다.
통신부(214)는 통신망(4)에 연결되고, 차량의 GNSS 단말기(150)로부터 위치 정보와 운전자 상태 정보, 차량 운행 정보 및 영상 등을 실시간으로 전송받는다. 통신부(214)는 이벤트 발생 시, 통신망(4)을 통해 운전자 단말기(500)로 알림 정보를 전송한다. 또 통신부(214)는 통신망(4)을 통해 사고 지원 시스템(300), 응용 시스템(400) 등으로 사고 대응 서비스와 관련된 다양한 정보들을 제공할 수 있다.
위치 판별부(216)는 GNSS 단말기(150)로부터 차량 운행 중에 실시간으로 전송된 위치 정보를 판별하여 차량(100)의 위치를 실시간으로 모니터링한다. 위치 판별부(216)는 차량 운행 중에 인접하는 기지국들에 대응하여 차량의 위치 정보를 보정한다.
정보 수집부(218)는 복수 개의 차량(100)들 각각의 GNSS 단말기(150)로부터 전송된 위치 정보, 운전자 상태 정보 및 차량 운행 정보를 수집 및 취합하고, 이를 데이터베이스(250)에 저장하여 빅데이터를 구축한다. 정부 수집부(218)는 예를 들어, GNSS 정보, OBD2 정보, 스마트 밴드 정보, DSM 정보, ADAS 정보, 긴급 제동 정보, 운전자 정보, 차량 위치 정보 및 차량 운행 정보 등을 실시간 또는 주기적으로 반복 수집 및 취합한다. 정보 수집부(218)는 수집된 정보들을 데이터베이스(250)에 저장한다. 이 실시예에서 정보 수집부(218)는 GNSS 단말기(150)를 통해 차량 운행에 따른 다양한 정보들을 실시간 또는 주기적(예를 들어, 초당 1회 등)으로 수집한다.
분석부(220)는 정보 수집부(218)에 의해 수집된 정보들을 통계 분석 처리하여 운전자의 상태, 차량 운행 상태에 따른 이벤트 발생 여부를 판별한다. 분석부(220)는 DSM 장치(120)의 카메라 모듈(126)로부터 획득된 영상들을 분석 처리하여 졸음 운전 상태를 판별한다. 분석부(220)는 운전자 상태 및 차량 운행 상태에 따른 패턴을 분석하여 사고 발생 여부를 예측한다.
빅데이터 학습부(222)는 수집된 정보와 분석 처리 결과를 인공 지능(AI), 딥러닝 학습 등을 통해 운전자 상태, 차량 운행 상태, 사고 유형 예측, 도로 위험도 지수 산출 등을 판별할 수 있도록 반복 학습하여 사고 대응 서비스를 제공하기 위한 빅데이터를 구축한다.
위험도 산출부(224)는 위치 정보와 차량 운행 정보 등을 통해 차량 운행 중인 도로의 위험도 지수를 산출한다. 위험도 산출부(224)는 산출된 도로 위험도 지수를 운행 중인 차량의 운전자에게 실시간으로 알려주도록 제공한다.
졸음 탐지부(226)는 운전자 상태 정보의 패턴 학습을 통해 감지된 운전자의 심박수, 가속도, 홍채 및 안면 등의 상태가 졸음 운전 상태인지를 판별한다. 졸음 탐지부(226)는 운전자가 졸음 운전 상태이면, 알림부(230)로 해당 정보를 전달한다.
모니터링부(228)는 운전자 상태 정보와 차량 운행 정보를 표시하여 실시간으로 모니터링한다. 모니터링부(228)는 전자 지도 상에 차량(100)의 위치를 표시하고, 차량(100)의 운행에 따른 도로 상황이나, 차량(100)의 위치에 따른 도로 위험도 지수를 적용하여 도로 상황을 실시간으로 안내할 수도 있다.
알림부(230)는 분석부(220)와 빅데이터 학습부(222)와 위험도 산출부(224) 및 졸음 탐지부(226)로부터 차량의 운행 중에 졸음 운전 상태, 차량 운행 상태 및 도로 위험도 등에 따른 이벤트가 발생되면, 이를 알려주거나 경보하기 위하여 해당 이벤트에 대한 알림 정보를 생성하여 운전자 단말기(500)로 전송한다.
그리고 데이터베이스(250)는 제어부(212)의 제어를 받아서 사고 대응 서비스 서버(200)의 제반 기능을 처리하는 과정에 따라 수집 및 생성되는 다양한 정보들을 저장 및 관리한다. 이 실시예의 데이터베이스(250)는 운전자 정보(252), 차량 정보(254), 운전자 상태 정보(256), 차량 위치 정보(258), 차량 운행 정보(260), ADAS 정보(262), 긴급 제동 정보(264), 분석 정보(266), 대응 정보(268) 및 알림 정보(270)를 적어도 저장한다. 이러한 데이터베이스(250)는 사고 대응 서비스 서버(200)에 포함되어 있으나, 독립적으로 구비될 수도 있다.
상술한 사고 대응 서비스 서버(200)는 차량들 각각의 GNSS 기반 위치 정보를 획득하고, 실시간으로 운행 중인 차량의 운전자 상태와 차량 운행 상태에 대한 다양한 정보를 수집 및 취합하여 빅데이터를 구축하고, 이를 분석 및 반복 학습하여 교통사고 예방 등 사전에 사고 대응 서비스를 제공할 수 있다.
따라서 본 발명의 이동형 IoT 통합 기반 안전 운행 지원 시스템(2)은 공공 데이터로 다양한 응용에 적용할 수 있도록 개방하여 데이터의 품질과 표준 확보, 다양한 데이터 양과 포맷 지원 및 다양한 형태 및 용도로 제공이 가능하며, 지속적인 관리가 가능하다.
그리고 도 4는 본 발명에 따른 이동형 IoT 통합 기반 안전 운행 지원 시스템의 처리 수순을 도시한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 이동형 IoT 통합 기반 안전 운행 지원 시스템(2)은 단계 S600에서 차량(100)에 설치되거나 운전자에 창착한 각종 센서들 예컨대, 스마트 밴드(110)의 심박 센서(116)와 가속도 센서(118), DSM 장치(120)의 카메라 모듈(126), ADAS 장치(130)의 카메라 모듈(136)과 레이더 모듈(138) 등으로부터 차량 운행에 따른 운전자의 심박수, 가속도 등의 운전자 상태 정보와, 차량 위치 정보, ADAS 정보, 긴급 제동 정보 등의 차량 운행 정보를 포함하는 각종 정보들을 실시간으로 감지하고, 단계 S602에서 각종 감지 정보를 무선 통신망, 이동 통신망, 유선 인터페이스 등을 통해 GNSS 단말기(150)로 전송한다.
단계 S604에서 GNSS 단말기(150)는 차량 운행 중에 실시간으로 위치 정보를 획득하고, 단계 S606에서 차량으로부터 전송된 각종 정보들을 통신망(4)을 통하여 사고 대응 서비스 서버(200)로 전송한다.
단계 S608에서 사고 대응 서비스 서버(200)는 GNSS 단말기(150)로부터 전송된 위치 정보를 판별하고, 운행 중인 차량의 위치 정보를 기지국들 간의 자동 채널을 전환하여 실시간으로 위치 정보를 보정한다.
단계 S610에서 사고 대응 서비스 서버(200)는 GNSS 단말기(150)로부터 전송된 각종 정보들을 수집 및 취합하고, 단계 S612에서 수집된 정보를 분석하여 이벤트 발생 여부를 판별한다.
단계 S614에서 사고 대응 서비스 서버(200)는 분석 결과, 이벤트가 발생되면, 단계 S616에서 이벤트 발생에 따른 알림 정보를 생성하여 운전자 단말기(500)로 알림 정보를 전송한다. 그러나 분석 결과, 이벤트가 발생되지 않으면, 단계 S620으로 진행한다. 단계 S618에서 운전자 단말기(500)는 사고 대응 서비스 서버(200)로부터 알림 정보를 전송받아서 운전자에게 안내하거나 경보한다. 이어서 단계 S620에서 사고 대응 서비스 서버(200)는 분석 결과를 토대로 수집된 정보들을 학습하여 사고 대응 서비스를 위한 빅데이터를 구축한다.
이상에서, 본 발명에 따른 이동형 IoT 통합 기반 안전 운행 지원 시스템의 구성 및 작용을 상세한 설명과 도면에 따라 도시하였지만, 이는 실시예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다.
2 : 이동형 IoT 통합 기반 안전 운행 지원 시스템
4 : 통신망
100 : 차량
110 : 스마트 밴드
120 : DSM 장치
130 : ADAS 장치
140 : AEBS 장치
150 : GNSS 단말기
200 : 사고 대응 서비스 서버
300 : 사고 지원 시스템
400 : 응용 시스템
500 : 운전자 단말기

Claims (6)

  1. 이동형 IoT 통합 기반 안전 운행 지원 시스템에 있어서:
    운행 중인 차량의 운전자가 착용하고, 운전자의 심박수 정보와 움직임에 따른 가속도 정보를 감지하는 스마트 밴드;
    상기 차량의 내부에 설치되고, 제1 카메라 모듈을 구비하고 운전자의 홍채와 얼굴이 포함된 영상을 획득하여 운전자 상태 정보를 감지하는 운전자 상태 모니터링 장치;
    상기 차량에 설치되고, 제2 카메라 모듈을 구비하여 차량 운행 중에 주변 영상을 획득하고, 레이더 모듈을 구비하여 상기 차량의 주변 상황에 대한 객체의 유무와 객체와의 거리를 감지하고, 상기 차량의 운행 기록 자기 진단 장치로부터 차량 운행에 따른 차량 운행 정보를 실시간으로 전송받아서 운전자 지원 정보를 생성하고, 운전자 지원 정보에 이벤트가 발생되면 알림 명령을 상기 운행 기록 자기 진단 장치로 전송하는 운전자 지원 장치;
    상기 운행 기록 자기 진단 장치가 상기 운전자 지원 장치로부터 알림 명령을 받아서 브레이크 엑츄에이터를 작동시키면 긴급 제동 정보를 생성하여 상기 운전자 지원 장치로 전송하는 자동 비상 제동 장치;
    상기 차량에 설치되고 인공 위성을 통해 복수 개의 기지국들과 연결되어 상기 차량의 위치 정보를 실시간으로 획득하고, 상기 스마트 밴드와 상기 운전자 상태 모니터링 장치로부터 심박수 정보와 가속도 정보 및 운전자 상태 정보를 전송받고 상기 운전자 지원 장치로부터 운전자 지원 정보와 긴급 제동 정보를 전송받아서 상기 차량의 위치 정보와, 운전자의 심박수 정보와 가속도 정보 및 운전자 상태 정보와, 차량 운행 정보와 운전자 지원 정보 및 긴급 제동 정보를 전송하는 위성 항법 단말기; 및
    복수 개의 차량들 각각에 구비되는 상기 위성 항법 단말기로부터 전송된 상기 차량의 위치 정보와, 운전자의 심박수 정보와 가속도 정보 및 운전자 상태 정보와, 차량 운행 정보와 운전자 지원 정보 및 긴급 제동 정보를 수집 및 취합하고, 수집된 정보들을 통계 분석 처리하여 운전자의 상태, 차량 운행 상태에 따른 이벤트 발생 여부를 판별하고, 상기 제1 카메라 모듈로부터 획득된 영상들을 분석 처리하여 운전자의 졸음 운전 상태를 판별하거나, 운전자 상태 정보와 차량 운행 정보의 패턴을 분석하여 사고 발생 여부를 예측하고, 수집된 정보들을 분석 및 학습하여 운전자의 졸음 운전을 탐지하거나, 차량 운행 중에 이벤트가 발생되면, 운전자 단말기로 알림 정보를 전송하여 이벤트 발생 상황을 운전자에게 알려주거나 경고하여 교통사고를 예방하도록 사고 대응 서비스를 제공하고, 수집된 정보들과 분석 처리 결과를 이용하여 운전자 상태, 차량 운행 상태, 사고 유형 예측 및 도로 위험도를 적어도 판별할 수 있도록 반복 학습하여 사고 대응 서비스를 제공하기 위한 빅데이터를 구축하며, 상기 차량의 위치 정보와 차량 운행 정보를 통해 차량 운행 중인 도로의 위험도 지수를 산출하고, 산출된 도로 위험도 지수를 운행 중인 상기 차량의 운전자에게 실시간으로 알려주도록 제공하는 사고 대응 서비스 서버를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동형 IoT 통합 기반 안전 운행 지원 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 위성 항법 단말기는,
    차량 운행 중에 인접하는 기지국들과의 채널 연결을 자동으로 전환하여 실시간으로 획득된 위치 정보를 보정하는 것을 특징으로 하는 이동형 IoT 통합 기반 안전 운행 지원 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 사고 대응 서비스 서버는,
    운전자 상태 정보와 차량 운행 정보를 실시간으로 모니터링하도록 전자 지도 상에 상기 차량의 위치를 표시하고;
    상기 차량의 운행에 따른 도로 상황이나, 상기 차량의 위치에 따른 도로 위험도 지수가 적용된 도로 상황을 실시간으로 안내하며;
    운전자 상태 정보의 패턴 학습을 통해 졸음 운전 상태인지를 판별하고, 운전자가 졸음 운전 상태이면, 운행 중인 상기 차량의 운전자에게 실시간으로 알려주도록 제공하는 것을 특징으로 하는 이동형 IoT 통합 기반 안전 운행 지원 시스템.
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