KR102200723B1 - 차량 주행 소음을 활용한 교통정보 산출 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 차량 주행 소음을 활용한 교통정보 산출 시스템은 도로에 설치되어 차량의 진동을 측정하는 진동측정부와, 상기 도로의 측면에 구비되어 상기 차량의 소음을 측정하는 소음측정부와, 상기 진동측정부 및 상기 소음측정부에서 측정한 상기 차량의 정보를 연산하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

차량 주행 소음을 활용한 교통정보 산출 시스템 및 방법{System for Calculating Traffic Information using Vehicle Driving Noise and Method Thereof}

본 발명은 차량 주행 소음을 활용한 교통정보 산출 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 현재 도로에 보급 설치 운영중인 교통검지기들의 단점을 극복하고 평상시에는 일반적인 교통정보 수집기능을 하면서 동시에 도로 노면상태를 검지할 수 있는 차량 주행 소음을 활용한 교통정보 산출 시스템 및 방법에 관한 것이다.

종래의 도로에 설치된 교통검지기는 영상, 카메라 등을 이용한 이미지프로세싱을 통한 검지방식이나 도로 포장체에 피에조(압전)센서를 매설하여 지나가는 차량의 바퀴를 통해 차량무게를 직접 센서에 가압하여 교통정보를 수집하는 방식 또는 루프코일을 도로에 매설하여 금속물체인 차량이 지나갈 때 마다 자기장의 변화(인덕턴스)를 검지하여 차량의 존재유무 및 속도를 검지하는 방식이 대부분이다.

그러나 이러한 검지 시스템들은 검지소자의 특성에 따라 다음과 같은 극복할 수 없는 문제점을 가지고 있다. 먼저 영상식 검지기는 카메라등의 촬영 소자를 이용하기 때문에 일출, 일몰시간 등과 같이 하루 중 빛의 조도가 변화하는 시간대나 차량의 그림자에 따른 검지오류 등이 있으며 도로 매설식 루프센서 또는 피에조센서 검지방식의 경우 직접적인 차량의 타이어 접촉으로 내구성의 한계 및 도로파손에 의한 고장, 검지센서가 도로 포장체과 같이 연동되므로 도로포장관리에 따른 유지관리의 어려움, 수리수선을 위한 도로차단 시 교통혼잡 등의 문제점들이 있다.

또한 도로 포장상태 및 포트홀을 탐지하기 위해서도 영상 카메라를 이용한 연구 등이 진행되고 있으나 포트홀이 그림자와 겹쳐있거나 포트홀의 내부 모양이 주변 도로노면과 비슷한 형태를 가지는 등의 복잡한 환경에서 포트홀을 제대로 탐지하지 못하는 문제 및 한계점을 가지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 도로를 주행하는 차량에 의하여 발생하는 도로의 진동을 측정하여 차량의 속도를 산출할 수 있는 차량 주행 소음을 활용한 교통정보 산출 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 차량의 주행 소음을 측정하여 도로의 포트홀 등의 이상을 판별할 수 있는 차량 주행 소음을 활용한 교통정보 산출 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 차량 주행 소음을 활용한 교통정보 산출 시스템은 도로에 설치되어 차량의 진동을 측정하는 진동측정부와, 상기 도로의 측면에 구비되어 상기 차량의 소음을 측정하는 소음측정부와, 상기 진동측정부 및 상기 소음측정부에서 측정한 상기 차량의 정보를 연산하는 제어부를 포함할 수 있다.

상기 진동측정부는 상기 도로를 절개하여 상기 차량의 축간거리보다 작은 간격으로 삽입되는 다수의 요철과, 다수의 상기 요철 사이에 구비되며, 상기 도로에 삽입되는 진동센서를 구비할 수 있다.

상기 요철은 상기 차량의 주행에 영향을 받지 않도록 'ㅗ' 또는 'ㅜ' 형상으로 형성될 수 있다.

상기 진동센서는 상기 차량이 주행함에 따라 상기 요철에 발생하는 도로의 진동을 측정할 수 있다.

상기 소음측정부는 상기 도로의 측면에 고정되어 상부로 연장되는 거치대와, 상기 거치대의 상단에 구비됨에 따라 상기 차량의 소음을 측정하는 소음센서를 구비할 수 있다.

상기 제어부는 상기 진동측정부 및 상기 소음측정부에서 진동 및 소음을 수신받는 통신부와, 상기 통신부에서 수신받은 진동 및 소음을 수집하는 수집부와, 상기 수집부에서 수집한 정보를 활용하여 도로 상태 및 교통정보를 산출하는 산출부를 구비할 수 있다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 차량 주행 소음을 활용한 교통정보 산출 방법은 (a) 도로를 주행하는 차량에 의하여 발생하는 노면 충격을 진동측정부에서 측정하는 단계; (b) 상기 차량의 소음을 소음측정부에서 측정하는 단계; (c) 상기 차량에 의하여 발생하는 진동과 소음을 제어부에서 정합하는 단계; 및 (d) 진동과 소음에 의하여 상기 도로의 교통정보를 산출하는 단계; 를 포함할 수 있다.

상기 제어부는 상기 차량에 의하여 발생하는 노면 충격이 불특정하게 발생하면 도로에 포트홀이 발생했다 판단할 수 있다.

상기 진동측정부는 상기 도로를 절개하여 상기 차량의 축간거리보다 작은 간격으로 삽입되는 다수의 요철과, 다수의 상기 요철 사이에 구비되며, 상기 도로에 삽입되는 진동센서를 구비할 수 있다.

상기 요철은 상기 차량의 주행에 영향을 받지 않도록 'ㅗ' 또는 'ㅜ' 형상으로 형성될 수 있다.

상기 진동센서는 상기 차량이 주행함에 따라 상기 요철에 발생하는 도로의 진동을 측정할 수 있다.

상기 소음측정부는 상기 도로의 측면에 고정되어 상부로 연장되는 거치대와, 상기 거치대의 상단에 구비됨에 따라 상기 차량의 소음을 측정하는 소음센서를 구비할 수 있다.

상기 제어부는 상기 진동측정부 및 상기 소음측정부에서 진동 및 소음을 수신받는 통신부와, 상기 통신부에서 수신받은 진동 및 소음을 수집하는 수집부와, 상기 수집부에서 수집한 정보를 활용하여 도로 상태 및 교통정보를 산출하는 산출부를 구비할 수 있다.

본 발명에 따른 차량 주행 소음을 활용한 교통정보 산출 시스템 및 방법에 의하면, 도로에 요철과 진동센서를 구비하여 요철을 지나는 차량에 의하여 발생하는 도로의 진동을 측정할 수 있는 것이다.

그리고, 도로의 측면에 소음센서를 구비하여 차량의 소음을 측정할 수 있는 것이다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 주행 소음을 활용한 교통정보 산출 시스템을 나타낸 개념도.
도 4 내지 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어부에서 차량 및 도로 정보를 산출하는 모습을 나타낸 예시도.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량 주행 소음을 활용한 교통정보 산출 방법을 설치한 모습을 나타낸 순서도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 주행 소음을 활용한 교통정보 산출 시스템 및 방법에 대해 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 3는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 주행 소음을 활용한 교통정보 산출 시스템을 나타낸 개념도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 주행 소음을 활용한 교통정보 산출 시스템은 도로(10)에 설치되어 차량(20)의 진동을 측정하는 진동측정부(100)와, 상기 도로(10)의 측면에 구비되어 상기 차량(20)의 소음을 측정하는 소음측정부(200)와, 상기 진동측정부(100) 및 상기 소음측정부(200)에서 측정한 상기 차량(20)의 정보를 연산하는 제어부(300)를 구비할 수 있다.

본원발명의 차량 주행 소음을 활용한 교통정보 산출 시스템은 현재 도로(10)에 보급 설치 운영중인 교통검지기들의 단점을 극복하고 평상시에는 일반적인 교통정보 수집기능을 하면서 동시에 도로(10) 노면상태를 검지할 수 있다.

상기 진동측정부(100)는 상기 진동측정부(100)는 상기 도로(10)를 절개하여 상기 차량(20)의 축간거리보다 작은 간격으로 삽입되는 다수의 요철(110)과, 다수의 상기 요철(110) 사이에 구비되며, 상기 도로(10)에 삽입되는 진동센서(120)를 구비할 수 있다.

상기 요철(110)은 교통량 및 속도수집을 위하여 도로(10)를 일측 절개하여 차량(20)의 주행에 영향을 받지 않도록 'ㅗ' 또는 'ㅜ' 형상으로 2개 이상 설치할 수 있다. 이러한 요철(110)들은 차량(20)이 지나갈 때 진동, 충격과 소리신호를 발생시킴에 따라 진동센서(120)에서 도로(10)에 발생하는 진동을 측정할 수 있다.

상기 요철(110)이 2개 이상 구비됨에 따라 요철(110) 사이에 진동센서(120)가 구비되어 보다 효과적으로 도로(10)의 진동을 측정한다.

그리고 상기 요철(110)은 차량(20)의 앞뒤 바퀴의 요철(110)충격음이 중첩되거나 순서가 뒤바뀌지 안도록 축간거리 최소차량(20)(예를 들어 : 축간거리 최단차량(20)인 경차)의 축간거리 미만으로 약 2m 간격으로 설계한다. 신호수집 예시는 다음과 같다.

상기 진동센서(120)는 차량(20)이 직접 밟지 않도록 도로(10)의 측면에 구비됨에 따라 파손을 방지하고 요철(110)에 의하여 발생하는 진동을 측정한다.

상기 소음측정부(200)는 상기 도로(10)의 측면인 노면에 구비됨에 따라 차량(20)이 요철(110)을 관통하여 발생하는 소음을 측정할 수 있다. 이러한 상기 소음측정부(200)는 상기 도로(10)의 측면에 고정되어 상부로 연장되는 거치대(210)와, 상기 거치대(210)의 상단에 구비됨에 따라 상기 차량(20)의 소음을 측정하는 소음센서(220)를 구비할 수 있다.

상기 거치대(210)는 도로(10)의 노면에 고정될 수 있으며, 상부로 연장되어 형성된다. 그리고 거치대(210)는 요철(110)이 구비되는 위치에 구비됨에 따라 도로(10)를 주행하는 차량(20)이 요철(110)을 관통할 때 발생하는 소음을 측정할 수 있다.

이러한 상기 거치대(210)의 높이는 도로(10)의 폭에 따라 다양하게 형성될 수 있으며, 거치대(210)의 높이에 따라 소음센서(220)에서 측정하는 소음의 범위를 한정할 수 있다.

상기 소음센서(220)는 상기 거치대(210)의 상단에 고정되어 차량(20)의 소음을 측정할 수 있으며, 차량(20)이 요철(110)을 관통하는 소음과 도로(10)에 생성된 포트홀에 의하여 차량(20)에서 발생하는 소음을 각각 확인할 수 있다.

예를 들어, 요철(110)을 지나갈 때 소음과 달리 차량(20)이 운행 중에 소음이 발생하면, 포트홀 등과 같이 도로(10)에 이상이 발생했다 판단할 수 있다.

상기 제어부(300)는 상기 진동측정부(100) 및 상기 소음측정부(200)에서 진동 및 소음을 수신받는 통신부(310)와, 상기 통신부(310)에서 수신받은 진동 및 소음을 수집하는 수집부(320)와, 상기 수집부(320)에서 수집한 정보를 활용하여 도로(10) 상태 및 교통정보를 산출하는 산출부(330)를 구비할 수 있다.

상기 통신부(310)는 진동측정부(100)에서 측정한 요철(110)을 관통하는 차량(20)에 의하여 발생하는 도로(10)의 진동과 소음측정부(200)에서 측정한 차량(20)이 요철(110)을 관통할 때 발생하는 소음을 수신받아 수집부(320)에서 수집할 수 있다.

상기 산출부(330)에서는 수집부(320)에서 수집한 도로(10)의 진동과 소음으로 차량(20)의 속도 및 도로(10)의 상태를 산출할 수 있다.

이 때, 산출부(330)에서 차량(20)의 속도를 산출할 때는 상기 진동센서(120)에 의하여 상기 차량(20)의 속도를 산출할 수 있으며, 상기 제어부(300)에서 상기 차량(20)의 속도를 측정하기 위하여 요철(110)은 2개이상 설치하되 차량(20)속도 측정은 진동센서(120) 요철(110)간 거리가 임의거리 L이 되도록 요철(110)을 배치한다.

그리고 차량(20)이 지나갈 때 요철(110)을 2개이상 N개를 배치하여 임의의 차량(20)이 요철(110) N개를 통과하는 경우, 해당 개별 차량(20)의 속도 산출 방식은 인접 요철(110)에서 발생하는 진동 피크값 통행시간 차를 활용하여 각각의 요철(110)간의 속도를 산출한다. 이들 요철(110)간에서 발생된 진동으로 수집된 속도의 값들의 최대 편차가 심한 경우를 제외한 나머지 속도들에 대해서 산술평균을 통하여 최종적은 개별 차량(20) k의 속도를 결정할 수 있다.

이에 대해 자세히 설명하면, 요철(110) N의 속도는 [수학식 1]로 산출할 수 있다.

여기서, 시간의 단위는 sec(초)이며, 해당 차량(20)의 속도는 N이 4개일 때는 [수학식 2]와 [수학식 3]과 같은 방식으로 산출된다.

따라서 기존의 대다수 검지기들이 속도검출에서 2개의 지점을 이용하여 속도계산을 하는 방식이기 때문에 센서의 오동작으로 인한 오류 속도값이 나와도 그 값을 그대로 표출하는 것과 달리 한대의 차량(20)에 대해 검지구간에서 여러 속도값이 나오기 때문에 구간내의 다른 속도값과 비교하여 결정하게 되므로 신뢰할 수 있는 속도값을 구할 수 있다.

또한, 차량(20)의 점유시간 및 차량(20) 길이를 산출함에 있어 차량(20)의 점유시간에 대한 정의는 차량(20)이 검지기의 검지영역 위에 존재한 시간으로 정의하고 있다.

여기서는 배열된 요철(110) 중 최초의 요철(110)과 마지막 요철(110) n 사이의 시간차를 말한다. 따라서 차량(20)의 점유시간은

이고 이는 [수학식 4]과 같이 표현할 수 있다.

이러한 점유시간은 차량(20)이 요철(110)구간에 존재한 시간은 차량(20)이 후미부분이 검지기를 최종적으로 벗어난

이후까지 이다.

따라서 차량(20)길이(

:cm단위)는 [수학식 5]와 [수학식 6]과 같이 산출된다.

여기서, Occ 점유시간으로 단위는 sec(초)이다.

그리고 도 4 내지 도 5를 참조하면, 진동측정부(100)에서 측정한 차량(20)이 요철(110)을 관통할 때 발생하는 도로(10)의 진동값과 소음측정부(200)에서 측정한 차량(20)이 지나가면서 발생하는 소음신호를 병합하여 한 대의 차량(20)으로 구분, 인식하여 교통수집 및 정보를 산출할 수 있다.

예를 들면, 승용차가 지나가는 경우 차량(20)바퀴가 요철(110)을 지나갈 때 발생하는 진동 4개의 신호와 노변에서 취득된 정규분포 형태의 소음신호 한 개를 기본으로 1대의 차량(20)으로 구분하여 측정할 수 있는 것이다.

그러나 도로(10)에 매설된 진동센서(120)의 검지영역 내에서 발생하는 도로(10)균열 및 포트홀 등의 포장상태에 이상이 생긴 경우 다음 그림과 같이 신호수집 중 이상신호를 포함하여 수집하게 되며 이 신호의 크기, 발생시간, 지속시간 등을 판단하여 일반적인 상황의 진동, 소음 수집과 비교 후 포장상태의 이상을 판별하여 도로(10)관리자에게 전달하게 된다.

이하에서 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량 주행 소음을 활용한 교통정보 산출 방법을 설명함에 있어 상술한 실시 예에 따른 차량 주행 소음을 활용한 교통정보 산출 시스템과 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조번호를 사용하며, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량 주행 소음을 활용한 교통정보 산출 방법을 설치한 모습을 나타낸 순서도이다.

단계 S1100은 노면에 설치된 요철(110)을 관통하는 차량(20)에 의하여 발생하는 노면충격을 입력할 수 있다.

이 때, 단계 S1200에서 요철(110) 진동이 발생하였다 판단하면 단계 S2200에서 임의 신호로 판단하고 요철(110) 진동이 발생하지 않고 진동이 측정되면 단계 S1300에서 불특정 신호로 판단한다.

단계 S1400은 진동이 요철(110)에 의한것이 아니라 불특정 신호로 판단될 경우 노면 충격의 발생시점을 판단하고, 단계 S1500에서 노면 충격의 위치 및 발생 정보를 단계 S1600의 도로(10) 관리자에게 알림으로 전송할 수 있다.

그리하여 도로(10) 관리자는 도로(10)의 포트홀 등과 같이 이상 현상을 판단함에 따라 보수를 진행할 수 있다.

그리고 단계 S2200은 요철(110) 진동이 맞다고 판단되면 단계 S2100에서 노면을 주행하는 차량(20)의 소음을 같이 입력할 수 있다.

단계 S2300은 요철(110) 진동과 소음센서(220)에서 측정한 소음신호를 정합할 수 있다.

단계 S2400는 요철(110) 진동과 소음 신호가 접합된 정보를 활용하여 상기 제어부(300)에서는 산출한 것과 동일하게 교통량, 속도, 점유시간 등의 차량(20)데이터를 산출할 수 있다.

또한, 단계 S2500에서는 단계 S2400에서 산출한 정보를 활용하여 DB로 저장하거나 단계 S3100에서 임의 신호로 판단할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 주행 소음을 활용한 교통정보 산출 시스템 및 방법에 대해 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니한다. 그리고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

10: 도로 20: 차량
100: 진동측정부 110: 요철
120: 진동센서 200: 소음측정부
210: 거치대 220: 소음센서
300: 제어부 310: 통신부
320: 수집부 330: 산출부

Claims (13)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. (a) 도로를 주행하는 차량에 의하여 발생하는 요철의 진동을 진동측정부에서 측정하는 단계;
   (b) 상기 차량에 의하여 발생하는 상기 요철의 소음을 소음측정부에서 측정하는 단계;
   (c) 상기 진동측정부에서 측정한 상기 차량이 요철을 관통할 때 발생하는 상기 도로의 진동값과 상기 소음측정부에서 측정한 상기 차량이 요철을 지나가면서 발생하는 소음신호를 병합하여 한 대의 차량으로 구분하는 단계;
   (d) 상기 요철의 소음과 진동 측정데이터를 수집하고 제어부에서 정합하는 단계; 및
   (e) 상기 제어부를 통해 정합된 데이터로 교통정보를 산출하는 단계; 를 구비하고,
   상기 진동측정부 및 소음측정부는 상기 차량이 상기 요철을 지나갈 때 진동 및 소음과 달리 상기 차량이 운행 중에 진동 및 소음이 발생하면, 상기 도로에 포트홀이 발생했다고 판단하는 것을 특징으로 하는 차량 주행 소음을 활용한 교통정보 산출 방법.
   
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제

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