KR102196922B1 - 웨이브 통신을 이용한 교통 사고 방지 장치 및 그 방법 - Google Patents

웨이브 통신을 이용한 교통 사고 방지 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 웨이브 통신을 이용한 교통 사고 방지 장치 및 그를 이용한 교통 사고 방지 방법에 대한 것이다.
본 발명에 따른 웨이브 통신을 이용한 교통 사고 방지 장치는 웨이브 통신을 이용하여 주변차량의 GPS 좌표 정보, 이동방향 및 속도에 대한 정보를 수신하는 통신부, 상기 수신된 주변차량의 GPS 좌표 정보, 이동방향 및 속도에 대한 정보와 주행 중인 해당차량의 주행 속도, 중량, 및 현재 위치에 대한 정보를 이용하여 주변차량과의 속도 차이를 연산하는 연산부, 그리고 사용하고자 하는 통신 채널이 유휴 상태(idle state)인 경우, 주변차량에게 해당차량의 상태 정보를 즉각적으로 전달하고, 사용하고자 하는 통신 채널이 유휴 상태가 아닌 경우, 상기 해당차량과 주변차량의 속도 차이에 따라 선택된 백오프(Back-off) 값만큼 지연된 시점에서 주변차량에게 해당차량의 상태 정보를 전달하도록 제어하는 제어부를 포함한다.
이와 같이 본 발명에 따른 교통 사고 방지 장치는 기존 IEEE 802.11p의 채널경쟁 메커니즘을 유지한 채 속도 정보만을 기반으로 사고를 회피할 수 있으며, 주변차량과의 속도 차이를 실시간으로 계산할 수 있으므로, 해당차량이 주변차량보다 과속 혹은 저속으로 운행시에 자체 알람 메시지를 생성하여 운전자에게 경고를 제공하므로, 교통사고를 미연에 방지할 수 있다.

Description

웨이브 통신을 이용한 교통 사고 방지 장치 및 그 방법{Traffic accident prevention apparatus using wave communication and method thereof}
본 발명은 웨이브통신을 이용한 교통 사고 방지 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 규정된 속도 혹은 주변차량의 평균 속도보다 더 빠르거나 느린 차량을 잠재적인 위험차량으로 인식하여 해당차량의 상태 정보를 주변차량들에게 전달하는 웨이브통신을 이용한 교통 사고 방지 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 교통사고는 과속에 의한 사고가 가장 많다. 또한 최근 2차사고와 같이 주변차량 속도보다 매우 느리게 주행하거나 정차된 차들에 대한 후방추돌 사고도 빈번하다.
만약, 주변차량에 비해 과속을 하거나, 매우 느리게 주행(또는 정차)하는 경우는 사고의 위험이 크므로 차량간 통신을 이용하여 자신의 상태(과속 혹은 저속)를 주변차량들에게 즉각 전달한다면 사고 방지에 도움이 될 것이다.
그러나, 기존 IEEE 802.11p 프로토콜에서는 단순히 VO(Voice), VI(Video)와 같은 멀티미디어 데이터에만 우선 순위를 부여할 뿐, 물리적인 속도는 고려하지 않는다
특히, 멀티미디어 데이터를 전송한다는 이유만으로 다른 긴급요소 (추돌 위험)를 갖는 데이터보다 우선적으로 전송되어, 실질적으로 위험신호는 제때에 전송하지 못하는 문제가 있었다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1663985 호(2016.10.04. 공고)에 개시되어 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 규정된 속도 혹은 주변차량의 평균 속도보다 더 빠르거나 느린 차량을 잠재적인 위험차량으로 인식하여 해당차량의 상태 정보를 주변차량들에게 전달하는 웨이브통신을 이용한 교통 사고 방지 장치 및 그를 이용한 교통 사고 방지 방법을 제공하는데 목적이 있다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따른 웨이브 통신을 이용한 교통 사고 방지 장치에 있어서, 웨이브 통신을 이용하여 주변차량의 GPS 좌표 정보, 이동방향 및 속도에 대한 정보를 수신하는 통신부, 상기 수신된 주변차량의 GPS 좌표 정보, 이동방향 및 속도에 대한 정보와 주행 중인 해당차량의 주행 속도, 중량, 및 현재 위치에 대한 정보를 이용하여 주변차량과의 속도 차이를 연산하는 연산부, 그리고 사용하고자 하는 통신 채널이 유휴 상태(idle state)인 경우, 주변차량에게 해당차량의 상태 정보를 즉각적으로 전달하고, 사용하고자 하는 통신 채널이 유휴 상태가 아닌 경우, 상기 해당차량과 주변차량의 속도 차이에 따라 선택된 백오프(Back-off) 값만큼 지연된 시점에서 주변차량에게 해당차량의 상태 정보를 전달하도록 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 해당차량의 상태 정보는, 현재 위치, 속도, 방향, 비상등 점등유무 및 긴급 차량 여부 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 해당차량과 주변차량 사이의 속도 차이에 따라 복수의 등급(Access Category, AC)으로 분류하고, 분류된 등급에 따라 우선순위를 설정하며,
상기, 우선순위는, 상기 해당차량과 주변차량 사이의 속도 차이가 클수록 우선순위가 높고, 속도 차이가 작을수록 우선순위가 낮도록 설정될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 우선 순위에 대응하여 상기 백오프의 경쟁 윈도우(Contention Window, CW) 값의 최소값(CWmin)과 최대값(CWmax)을 설정하되, 상기 우선 순위가 낮을수록 CWmin 과 CWmax를 높은 값으로 설정하고, 상기 우선 순위가 높을수록 CWmin 과 CWmax를 낮은 값으로 설정할 수 있다.
상기 제어부는, 하기의 수학식에 의해 평균속도 및 속도 차이를 산출할 수 있다.
Figure 112019097471664-pat00001
Figure 112019097471664-pat00002
여기서, n은 상기 주변차량의 총대수를 나타내고, V1,..Vn은 상기 주변차량들 각각의 현재 속도를 나타내며, Vi은 해당차량의 현재 속도를 나타낸다.
상기 제어부는, 상기 해당차량의 총 중량에 따라 다음의 수학식과 같이 CWmax를 조절할 수 있다.
Figure 112019097471664-pat00003
여기서, K는 1 이하의 값으로, 상기 해당차량의 총 중량의 크기가 클수록 작은 값으로 설정된다.
상기 제어부는, 상기 해당차량이 스쿨존 또는 사고 다발지역에 위치할 경우, 다음의 수학식과 같이 CWmax를 조절할 수 있다.
Figure 112019097471664-pat00004
상기 제어부는, 상기 해당차량의 조절된 CWmax(CWmax_new)의 크기는 가장 높은 우선순위를 가지는 등급(AC)의 CWmin 보다 크거나 같도록 설정할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 해당차량이 상기 전방차량의 주행속도보다 고속으로 주행하여 전방 차량에 접근할 경우에는, 상기 전방 차량보다 먼저 해당차량의 상태정보를 상기 전방차량에 전송하고, 후방차량이 상기 해당차량의 주행속도보다 고속으로 주행하여 상기 해당차량에 접근할 경우에는, 상기 해당차량이 후방차량보다 먼저 해당차량의 상태정보를 상기 후방차량으로 전송할 수 있다.
상기 통신 채널은 컨트롤 채널(CCH, Control Channel)과 서비스 채널(SCH, Service Channel)을 포함하며, 상기 컨트롤 채널(CCH)과 상기 서비스 채널(SCH)은 주기적으로 유휴상태로 스위칭될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 교통 사고 방지 장치를 이용한 교통 사고 방지 방법에 있어서, 웨이브 통신을 이용하여 주변차량의 GPS 좌표 정보, 이동방향 및 속도에 대한 정보를 수신하는 단계, 상기 수신된 주변차량의 GPS 좌표 정보, 이동방향 및 속도에 대한 정보와 주행 중인 해당차량의 주행 속도, 중량, 및 현재 위치에 대한 정보를 이용하여 주변차량과의 속도 차이를 연산하는 단계, 그리고 사용하고자 하는 통신 채널이 유휴 상태(idle state)인 경우, 주변차량에게 해당차량의 상태 정보를 즉각적으로 전달하고, 사용하고자 하는 통신 채널이 유휴 상태가 아닌 경우, 상기 해당차량과 주변차량의 속도 차이에 따라 선택된 백오프(Back-off) 값만큼 지연된 시점에서 주변차량에게 해당차량의 상태 정보를 전달하도록 제어하는 단계를 포함한다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 교통 사고 방지 장치는 기존 IEEE 802.11p의 채널경쟁 메커니즘을 유지한 채 속도 정보만을 기반으로 사고를 회피할 수 있으며, 주변차량과의 속도 차이를 실시간으로 계산할 수 있으므로, 해당차량이 주변차량보다 과속 혹은 저속으로 운행시에 자체 알람 메시지를 생성하여 운전자에게 경고를 제공하므로, 교통사고를 미연에 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 사고 방지 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 교통 사고 방지 장치를 이용한 교통 사고 방지 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 도 2에 도시된 S280단계에서 해당차량이 전방차량의 주행속도보다 고속으로 주행하여 전방 차량에 접근할 경우를 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 S280단계에서 후방차량이 해당차량의 주행속도보다 고속으로 주행하여 상기 해당차량에 접근할 경우를 설명하기 위한 예시도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따르면, 차량간 통신은 IEEE 802.11p표준 기반의 웨이브(WAVE)통신을 사용한다.
IEEE 802.11p 프로토콜은 두 가지 채널 컨트롤 채널(CCH, Control Channel)과 서비스 채널(SCH, Service Channel)을 포함한다. 그리고 IEEE 802.11p 프로토콜은 컨트롤 채널(CCH)과 서비스 채널(SCH)을 주기적으로 스위칭하여 메세지를 송수신한다. 따라서, 다수의 단말들은 무선 매체에 접근하기 위하여 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access and Collision Avoidance)라는 경쟁기법을 기반으로 차량간 통신을 수행한다.
부연하자면, 컨트롤 채널(CCH)과 서비스 채널(SCH)은 주파수 대역이 상이한 채널로서, 50ns단위에 따라 주기적으로 스위칭된다. 따라서, 송수신하고자 하는 메시지가 발생할 경우, 차량간 통신 프로토콜은 현재 시점에서의 채널이 유휴상태인지 또는 점유상태인지의 여부를 확인한다. 즉, 현재 시점에서의 채널이 임의 백오프 시간(random backoff time) 동안 사용되지 않는 상태가 지속되면, 차량간 통신 프로토콜은 해당 채널을 유휴상태로 판단하고 전송하고자 하는 메시지를 전송한다. 만약, 채널이 점유상태일 경우 백오프 과정을 통하여 임의의 시간 동안 대기한 후, 다시 채널이 유휴상태임을 확인하고 전송하는 과정을 수행한다.
이때, 차량간 통신 프로토콜은 긴급요소를 갖는 메시지보다 멀티미디어 메시지 즉 VO(Voice) 또는 VI(Video)에 높은 우선순위를 부여하여 전송하므로, 실질적으로 위험신호를 포함하는 메시지는 제때에 전송되지 못할 수 있다.
그러므로 본 발명은 CSMA/CA기법을 이용하여 차량간의 통신을 수행할 때, 메시지의 우선순위를 해당차량과 주변차량과의 속도 차이에 따라 부여될 수 있도록 하여 교통 사고를 예방할 수 있는 무선 매체 접근 기법을 제안한다.
이하에서는 본 발명에서 제안하는 사고 방지 장치는 차량 내부에 설치되는 단말기로서, IEEE 802.11p표준 기반의 웨이브(WAVE)통신을 이용하여 해당차량의 상태 정보를 포함한 메시지를 송수신하는 것으로 가정한다.
이하에서는 도 1을 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 교통 사고 방지 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 교통 사고 방지 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 교통 사고 방지 장치(100)는 통신부(110), 연산부(120) 및 제어부(130)를 포함한다.
먼저, 통신부(110)는 주변차량과 무선을 이용하여 메시지를 송수신한다. 즉, 통신부(110)는 주변차량의 GPS 좌표 정보, 이동방향 및 속도에 대한 정보를 수신하고, 해당차량의 상태 정보를 주변차량에게 전달한다.
여기서 해당차량의 상태 정보는 현재 위치, 속도, 방향, 비상등 점등유무 및 긴급 차량 여부 중에서 적어도 하나를 포함한다.
그리고 연산부(120)는 주변차량으로부터 수신된 속도와 해당차량의 속도에 대한 차이값을 산출한다. 부연하자면, 연산부(120)는 해당차량을 중심으로 반경 내에 위치하고 있는 모든 주변차량의 속도값을 수집한다. 이때, 웨이브(WAVE)통신의 무선 전송범위는 반경 1Km이므로, 연산부(120)는 해당차량을 중심으로 반경 1Km 이내에 위치하고 있는 모든 주변차량의 속도값을 수집한다.
그 다음, 연산부(120)는 복수의 주변차량의 속도값을 이용하여 평균값을 산출한다. 그리고 연산부(120)는 산출된 평균값을 이용하여 해당차량과의 속도 차이를 연산한다.
연산부(120)는 연산된 속도 차이에 대한 정보를 후술되는 제어부(130)에 전달한다.
마지막으로 제어부(130)는 해당차량과 주변차량 사이의 속도 차이에 따라 복수의 등급(Access Category, AC)으로 분류하고, 분류된 등급에 따라 우선순위를 설정한다. 그리고, 제어부(130)는 해당차량의 상태정보를 전송할 채널이 유휴상태(Idle)인지, 점유상태(Busy)인지의 상태를 파악한다. 채널이 점유상태인 경우는 다른 장치와 연결되어 통신을 하고 있다는 것을 의미하고, 채널이 유휴상태인 경우는 연결하여 통신이 가능하다는 것을 의미한다.
따라서, 채널이 유휴상태일 경우, 제어부(130)는 주변차량에게 해당차량의 상태정보를 즉각적으로 전달하도록 제어한다. 반면에, 채널이 점유상태인 경우, 제어부(130)는 속도 차이에 따라 선택된 백오프(Back-off) 값만큼 지연된 시점에서 주변차량에게 해당차량의 상태 정보를 전달하도록 제어한다.
이하에서는 도 2 내지 도 4를 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 교통 사고 방지 장치를 이용한 교통 사고 방지 방법에 대해 더욱 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 교통 사고 방지 장치를 이용한 교통 사고 방지 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 3은 도 2에 도시된 S270단계에서 해당차량이 전방차량의 주행속도보다 고속으로 주행하여 전방 차량에 접근하는 경우를 설명하기 위한 예시도이고, 도 4는 도 2에 도시된 S270단계에서 후방차량이 해당차량의 주행속도보다 고속으로 주행하여 해당차량에 접근하는 경우를 설명하기 위한 예시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 먼저 통신부(110)는 해당차량을 중심으로 반경 1Km이내에 위치하고 있는 주변차량의 속도 정보를 수신한다(S210).
그리고, 연산부(120)는 실시간 또는 일정한 시간 간격에 따라 주변차량의 속도 정보와 해당차량의 속도 정보를 이용하여 해당차량과 주변차량과의 속도 차이를 연산한다(S220).
부연하자면, 먼저, 연산부(120)는 수학식1을 이용하여 주변차량들의 평균속도를 산출한다.
Figure 112019097471664-pat00005
여기서, n은 상기 주변차량의 총대수를 나타내고, V1, …, Vn은 상기 주변차량들 각각의 현재 속도를 나타낸다.
그리고, 연산부(120)는 다음의 수학식 2를 이용하여 해당차량과 주변차량의 속도 차이를 연산한다.
Figure 112019097471664-pat00006
여기서 Vi은 해당차량의 현재 속도를 나타낸다.
S220단계를 완료하면, 제어부(130)는 사용하고자 하는 통신 채널의 유휴 상태를 확인한다(S230).
여기서, 통신 채널은 컨트롤 채널(CCH, Control Channel)과 서비스 채널(SCH, Service Channel)을 포함하며, 컨트롤 채널(CCH)과 서비스 채널(SCH)은 주기적으로 스위칭된다.
그리고, 통신 채널은 유휴상태(Idle state)과 점유상태(Busy state)로 나뉘어지는데, 유휴상태란 채널이 현재 통신에 사용되지 않고 있는 것을 의미하고 점유상태란 채널이 다른 장치와 통신에 사용되고 있는 것을 의미한다.
채널의 유휴 상태를 확인하는 방식은 채널의 RSSI를 측정하여 채널의 상태를 판단하는 CCA(Clear Channel Assessment) 과정을 통해 확인한다.
그리고, S230단계에서 확인한 결과 통신 채널이 유휴상태이면, 제어부(130)는 해당차량의 상태 정보를 전달한다.
반면에, S230단계에서 확인한 결과 통신 채널이 점유상태이면, 제어부(130)는 기 설정된 우선순위를 이용하여 경쟁윈도우(Contention Window, CW) 범위를 획득한다(S240).
부연하자면, 제어부(130)는 해당차량과 주변차량의 속도 차이를 이용하여 상태 정보 전송에 대한 우선순위를 표 1에 기재된 바와 같이, 복수의 등급(Access Category, AC)으로 분류한다.
Figure 112019097471664-pat00007
여기서, 우선순위가 가장 높은 등급은 해당차량과 주변차량 사이의 속도 차이가 가장 큰 AC3등급이고, 우선순위가 가장 낮은 등급은 해당차량과 주변차량 사이의 속도 차이가 가장 작은 AC0등급이다.
그리고, 표1에 기재된 바와 같이, 제어부(130)는 각각의 등급에 따라 임의의 백오프(Random Backoff) 범위를 설정한다. 여기서, 백오프의 경쟁 윈도우(Contention Window, CW)는 [CWmin, CWmax] 사이의 값을 가진다.
예를 들어, 해당차량과 주변차량의 속도 차이가 평균을 유지하고 있거나, 20Km/h이하일 경우, 해당차량의 상태정보는 [15, 1023] 사이에서 선택된 백오프(Backoff)만큼 지연된 후 전송된다. 반면에 해당차량과 주변차량의 속도 차이가 60Km/h초과할 경우, 해당차량의 상태정보는 [3, 7] 사이에서 선택된 백오프(Backoff)만큼 지연된 후 전송된다. 그러므로, 해당차량의 상태정보는 해당차량과 주변차량의 속도 차이가 클수록 더 먼저 전송될 확률을 갖는다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 교통 사고 방지 장치에 의해 제안된 속도 차이의 범위는 일반적인 도로교통법에서 정의하는 차량의 관속 단속 기준을 참고하여 설정하였으나, 이에 한정하지 않고 도로의 교통법규, 도로 상황 등에 따라 다양하게 조정될 수 있다.
S240단계가 완료되면, 제어부(130)는 해당차량의 크기 또는 총중량에 따라 CWmax를 조절한다(S250).
부연하자면, 차량은 브랜드, 또는 모델, 제조사에 따라 크기 및 총중량이 상이하다. 그러므로, 복수의 차량이 동일한 속도로 주행하더라도 중량 및 크기에 따라 추돌시 피해 규모가 상이하게 발생된다.
따라서, 제어부(130)는 하기의 수학식 3을 이용하여 차량의 총중량에 따라 CWmax를 조절한다.
Figure 112019097471664-pat00008
여기서, K는 1 이하의 값으로, 상기 해당차량의 총 중량의 크기가 클수록 작은 값으로 설정된다. 이를 다시 설명하면, 하기의 표 2에 기재된 바와 같이, 제어부(130)는 해당차량의 총 중량을 4가지로 분류하고, 분류된 중량에 따라 각각 상이한 K값(K=0.5, 0.7, 0.8, 1)을 적용한다.
Figure 112019097471664-pat00009
예를 들어, S240단계에서 획득한 경쟁윈도우(Contention Window, CW) 범위가 [15, 1023]이고, 해당차량의 총 중량이 3.7톤이라고 가정한다. 그러면, 제어부(130)는 CWmax 1023에 K (= 0.8)을 곱하여 818.4로 조절된 CWmax(CWmax_new)을 설정할 수 있다.
S250 단계를 통해 CWmax_new의 설정이 완료되면, 제어부(130)는 해당차량이 스쿨존 또는 사고 다발지역에 위치하고 있는지의 여부를 확인한다(S260). 그리고, 해당차량이 스쿨존 또는 사고 다발지역에 위치하고 있을 경우, 제어부(130)는 하기의 수학식 4를 적용하여 CWmax를 감소시킨다(S270).
Figure 112019097471664-pat00010
여기서, 스쿨존 또는 사고 다발지역에서 CWmax를 감소시키는 이유는 교통사고가 유발될 확률이 크므로 전파 속도를 높여 해당차량의 상태정보를 긴급하게 전달하기 위함이다.
따라서, 제어부(130)는 해당차량의 총중량에 의해 CWmax를 조절할 수도 있고, 해당차량이 스쿨존 또는 사고 다발지역에 위치할 경우에 따라 CWmax를 감소시킬 수도 있다. 만약, 해당차량의 총 중량이 3.5톤을 초과하고, 스쿨존 또는 사고 다발지역에 위치할 경우, 제어부(130)는 먼저 해당차량의 총중량에 따라 CWmax를 조절하고, 조절된 CWmax에 0.5를 곱하여 추가적인 조절을 수행한다.
한편, 제어부(130)는 해당차량의 조절된 CWmax(CWmax_new)의 크기를 가장 높은 우선순위를 가지는 등급(AC3)에 대응하는 CWmin 보다 크거나 같도록 설정한다. 예를 들어, 해당차량이 아무리 과속을 하고, 차량의 중량이 높더라도 표 1에서 나타낸 것처럼, 컨트롤 채널(CCH) 환경에서 CWmax는 3으로 설정되고, 서비스 채널(SSH) 환경에서 CWmax는 7로 설정된다.
그 다음, 제어부(130)는 S240단계 내지 S270단계에서 획득한 경쟁윈도우(Contention Window, CW) 범위 내에 위치하는 임의의 백오프값을 선택한다. 그리고, 제어부(130)는 선택된 백오프 값만큼 지연시킨 후 해당차량의 상태정보를 전송한다(S280).
도 3에 도시된 바와 같이, 해당차량이 소방차, 구급차와 같은 긴급을 요하는 차량일 경우, 전방차량의 주행속도보다 고속으로 주행하여 전방 차량에 접근하는 경우가 발생할 수 있다. 그러면, 제어부(130)는 전방 차량보다 먼저 해당차량의 상태정보를 전방차량에 전송하도록 제어한다.
반면에, 도 4에 도시된 바와 같이, 해당차량이 주행 중 필요에 의해 서행 혹을 정차시, 후방차랑이 제때 속도를 줄이지 못하여 연쇄추돌을 일으킬 수 있다, 따라서, 제어부(130)는 후방차량보다 먼저 해당차량의 상태정보를 후방차량에 전송하도록 제어한다.
이와 같이 본 발명에 따른 교통 사고 방지 장치는 기존 IEEE 802.11p의 채널경쟁 메커니즘을 유지한 채 속도 정보만을 기반으로 사고를 회피할 수 있으며, 주변차량과의 속도 차이를 실시간으로 계산할 수 있으므로, 해당차량이 주변차량보다 과속 혹은 저속으로 운행시에 자체 알람 메시지를 생성하여 운전자에게 경고를 제공하므로, 교통사고를 미연에 방지할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100 : 교통 사고 방지 장치
110 : 통신부
120 : 연산부
130 : 제어부

Claims (20)

  1. 웨이브 통신을 이용한 교통 사고 방지 장치에 있어서,
    웨이브 통신을 이용하여 주변차량의 GPS 좌표 정보, 이동방향 및 속도에 대한 정보를 수신하는 통신부,
    상기 수신된 주변차량의 GPS 좌표 정보, 이동방향 및 속도에 대한 정보와 주행 중인 해당차량의 주행 속도, 중량, 및 현재 위치에 대한 정보를 이용하여 주변차량과의 속도 차이를 연산하는 연산부, 그리고
    사용하고자 하는 통신 채널이 유휴 상태(idle state)인 경우, 주변차량에게 해당차량의 상태 정보를 즉각적으로 전달하고, 사용하고자 하는 통신 채널이 유휴 상태가 아닌 경우, 상기 해당차량과 주변차량의 속도 차이에 따라 선택된 백오프(Back-off) 값만큼 지연된 시점에서 주변차량에게 해당차량의 상태 정보를 전달하도록 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 해당차량과 주변차량 사이의 속도 차이에 따라 복수의 등급(Access Category, AC)으로 분류하고, 분류된 등급에 따라 우선순위를 설정하며,
    상기 우선 순위에 대응하여 상기 백오프의 경쟁 윈도우(Contention Window, CW) 값의 최소값(CWmin)과 최대값(CWmax)을 설정하되,
    상기 해당차량의 총 중량에 따라 다음의 수학식과 같이 CWmax를 조절하는 교통 사고 방지 장치:
    Figure 112020114119845-pat00023

    여기서, K는 1 이하의 값으로, 상기 해당차량의 총 중량의 크기가 클수록 작은 값으로 설정된다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 해당차량의 상태 정보는,
    현재 위치, 속도, 방향, 비상등 점등유무 및 긴급 차량 여부 중에서 적어도 하나를 포함하는 교통 사고 방지 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연산부는,
    하기의 수학식에 의해 평균속도 및 속도 차이를 산출하는 교통 사고 방지 장치:
    Figure 112019097471664-pat00011

    Figure 112019097471664-pat00012

    여기서, n은 상기 주변차량의 총대수를 나타내고, V1, …, Vn은 상기 주변차량들 각각의 현재 속도를 나타내며, Vi은 해당차량의 현재 속도를 나타낸다.
  4. 제1항에 있어서,
    상기, 우선순위는,
    상기 해당차량과 주변차량 사이의 속도 차이가 클수록 우선순위가 높고, 속도 차이가 작을수록 우선순위가 낮도록 설정되는 교통 사고 방지 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 우선 순위가 낮을수록 CWmin 과 CWmax를 높은 값으로 설정하고,
    상기 우선 순위가 높을수록 CWmin 과 CWmax를 낮은 값으로 설정하는 교통 사고 방지 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 해당차량이 스쿨존 또는 사고 다발지역에 위치할 경우, 다음의 수학식과 같이 CWmax를 조절하는 교통 사고 방지 장치.
    Figure 112020114119845-pat00014
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 해당차량의 조절된 CWmax(CWmax_new)의 크기는 가장 높은 우선순위를 가지는 등급(AC)의 CWmin 보다 크거나 같도록 설정하는 교통 사고 방지 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 해당차량이 전방차량의 주행속도보다 고속으로 주행하여 전방 차량에 접근할 경우에는, 상기 전방 차량보다 먼저 해당차량의 상태정보를 상기 전방차량에 전송하고,
    후방차량이 상기 해당차량의 주행속도보다 고속으로 주행하여 상기 해당차량에 접근할 경우에는, 상기 해당차량이 후방차량보다 먼저 해당차량의 상태정보를 상기 후방차량으로 전송하는 교통 사고 방지 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 통신 채널은 컨트롤 채널(CCH, Control Channel)과 서비스 채널(SCH, Service Channel)을 포함하며,
    상기 컨트롤 채널(CCH)과 상기 서비스 채널(SCH)은 주기적으로 유휴상태로 스위칭되는 교통 사고 방지 장치.
  11. 교통 사고 방지 장치를 이용한 교통 사고 방지 방법에 있어서,
    웨이브 통신을 이용하여 주변차량의 GPS 좌표 정보, 이동방향 및 속도에 대한 정보를 수신하는 단계,
    상기 수신된 주변차량의 GPS 좌표 정보, 이동방향 및 속도에 대한 정보와 주행 중인 해당차량의 주행 속도, 중량, 및 현재 위치에 대한 정보를 이용하여 주변차량과의 속도 차이를 연산하는 단계, 그리고
    사용하고자 하는 통신 채널이 유휴 상태(idle state)인 경우, 주변차량에게 해당차량의 상태 정보를 즉각적으로 전달하고, 사용하고자 하는 통신 채널이 유휴 상태가 아닌 경우, 상기 해당차량과 주변차량의 속도 차이에 따라 선택된 백오프(Back-off) 값만큼 지연된 시점에서 주변차량에게 해당차량의 상태 정보를 전달하도록 제어하는 단계를 포함하며,
    상기 해당차량의 상태 정보를 전달하도록 제어하는 단계는,
    상기 해당차량과 주변차량 사이의 속도 차이에 따라 복수의 등급(Access Category, AC)으로 분류하고, 분류된 등급에 따라 우선순위를 설정하며,
    상기 우선 순위에 대응하여 상기 백오프의 경쟁 윈도우(Contention Window, CW) 값의 최소값(CWmin)과 최대값(CWmax)을 설정하되,
    상기 해당차량의 총 중량에 따라 다음의 수학식과 같이 CWmax를 조절하는 교통 사고 방지 방법:
    Figure 112020503426017-pat00024

    여기서, K는 1 이하의 값으로, 상기 해당차량의 총 중량의 크기가 클수록 작은 값으로 설정된다.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 해당차량의 상태 정보는,
    현재 위치, 속도, 방향, 비상등 점등유무 및 긴급 차량 여부 중에서 적어도 하나를 포함하는 교통 사고 방지 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 주변차량과의 속도 차이를 연산하는 단계는,
    하기의 수학식에 의해 평균속도 및 속도 차이를 산출하는 교통 사고 방지 방법:
    Figure 112019097471664-pat00015

    Figure 112019097471664-pat00016

    여기서, n은 상기 주변차량의 총대수를 나타내고, V1, …, Vn은 상기 주변차량들 각각의 현재 속도를 나타내며, Vi은 해당차량의 현재 속도를 나타낸다.
  14. 제11항에 있어서,
    상기, 우선순위는,
    상기 해당차량과 주변차량 사이의 속도 차이가 클수록 우선순위가 높고, 속도 차이가 작을수록 우선순위가 낮도록 설정되는 교통 사고 방지 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 해당차량의 상태 정보를 전달하도록 제어하는 단계는,
    상기 우선 순위가 낮을수록 CWmin 과 CWmax를 높은 값으로 설정하고,
    상기 우선 순위가 높을수록 CWmin 과 CWmax를 낮은 값으로 설정하는 교통 사고 방지 방법.
  16. 삭제
  17. 제11항에 있어서,
    상기 해당차량의 상태 정보를 전달하도록 제어하는 단계는,
    상기 해당차량이 스쿨존 또는 사고 다발지역에 위치할 경우, 다음의 수학식과 같이 CWmax를 조절하는 교통 사고 방지 방법.
    Figure 112020503426017-pat00018
  18. 제11항에 있어서,
    상기 해당차량의 상태 정보를 전달하도록 제어하는 단계는,
    상기 해당차량의 조절된 CWmax(CWmax_new)의 크기는 가장 높은 우선순위를 가지는 등급(AC)의 CWmin 보다 크거나 같도록 설정하는 교통 사고 방지 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 해당차량의 상태 정보를 전달하도록 제어하는 단계는,
    상기 해당차량이 전방차량의 주행속도보다 고속으로 주행하여 전방 차량에 접근할 경우에는, 상기 전방 차량보다 먼저 해당차량의 상태정보를 상기 전방차량에 전송하고,
    후방차량이 상기 해당차량의 주행속도보다 고속으로 주행하여 상기 해당차량에 접근할 경우에는, 상기 해당차량이 후방차량보다 먼저 해당차량의 상태정보를 상기 후방차량으로 전송하는 교통 사고 방지 방법.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 통신 채널은 컨트롤 채널(CCH, Control Channel)과 서비스 채널(SCH, Service Channel)을 포함하며,
    상기 컨트롤 채널(CCH)과 상기 서비스 채널(SCH)은 주기적으로 유휴상태로 스위칭되는 교통 사고 방지 방법.
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