KR102217870B1 - 디지털 트윈 기술을 이용한 교통관리 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 제1 영역과 제2 영역을 잇는 도로구간 내 위치한 차량 상태를 판단하여 디지털 트윈 영상을 생성하는 교통관리 시스템에 있어서, 상기 제1 영역을 통과하는 차량을 인식하여 통과순서에 따라 시간별로 기록된 제1 통과차량 리스트를 생성하는 제1 차량정보 수집장치와, 상기 제2 영역을 통과하는 차량을 인식하여 통과순서에 따라 시간별로 기록된 제2 통과차량 리스트를 생성하는 제2 차량정보 수집장치와, 상기 제1 통과차량 리스트와 상기 제2 통과차량 리스트를 기설정 주기에 따라 수집하고, 상기 도로구간의 길이와 상기 제1 및 제2 통과차량 리스트들을 이용하여 상기 도로구간 내에 위치한 차량들의 평균속력과 도로차량대수를 계산하고, 계산된 평균속력과 상기 차량수에 대응하는 3D 영상을 디지털 트윈 영상으로서 리드하여 표시하는 교통관제서버를 포함한다.

Description

디지털 트윈 기술을 이용한 교통관리 시스템{TRAFFIC MANAGING SYSTEM USING DIGITAL TWIN TECHNOLOGY}

본 발명은 디지털 트윈 기술을 이용한 교통관리 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 지능형 교통 체계 시스템에 있어서 디지털 트윈 기술을 이용한 교통관리 시스템에 관한 것이다.

현대인에게 교통 체증은 시간 및 경제적으로 많은 사회적 손실을 야기하는데, 도심과 같이 주요시설이 밀집한 지역에서는 교통체증이 빈번하게 발생하고, 이러한 도로구간에서는 짧은 거리의 주행이라도 상당한 시간이 소요되며 연료 소모도 크게 발생한다.

자동차 운전자들은 스마트 폰에 설치된 내비게이션, 지도 어플리케이션으로 도로교통상황을 간접적으로 인식하거나, 티비, 라디오 방송을 통해 안내를 받을 수 있다. 하지만, 이러한 어플리케이션, 매체들로부터 수신되는 정보는 단순히 특정 도로구간이 정체되거나 사고 발생여부 등만을 제공해줄 뿐이고, 사용자에게 도로 상황에 대한 직관적인 인식을 제공해주는 영상을 제공하지는 못한다.

또한, 상습 정체 도로구간들에는 CCTV가 설치되며, CCTV 영상은 도로교통상황을 판단하는데 이용되지만, 이러한 CCTV 영상은 CCTV가 설치된 제한적인 영역의 도로상황만을 판단하는데 이용될 뿐이고, 보안관계상 일반적인 자동차 운전자들은 자유롭게 CCTV 영상에 접근하기도 어려운 실정이다.

한편, 디지털 트윈이란 디지털 세계에 현실 속 사물의 쌍둥이를 만들고, 현실에서 발생할 수 있는 상황을 컴퓨터로 시뮬레이션함으로써 결과를 미리 예측하는 기술이다. 디지털 트윈은 제조업뿐 아니라 다양한 사회 문제를 해결할 수 있는 기술로 주목 받고 있는데, 다양한 물리적 시스템의 구조, 맥락, 작동을 나타내는 데이터와 정보의 조합으로, 과거와 현재의 운용 상태를 이해하고 미래를 예측할 수 있는 인터페이스를 지향한다.

본 발명의 발명자는 디지털 트윈 기술을 교통 체증 해소에 활용되는 알고리즘을 새롭게 제안하기 위하여 오랫동안 연구하고 시행착오를 거친 끝에 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

본 발명의 실시예는 별도의 CCTV 영상없이도 도로의 현재상태를 재현한 디지털 트윈 영상을 생성하여 제공하는 디지털 트윈 기술을 이용한 교통관리 시스템을 제공한다.

한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.

본 발명의 실시 예에 따른 제1 영역과 제2 영역을 잇는 도로구간 내 위치한 차량 상태를 판단하여 디지털 트윈 영상을 생성하는 교통관리 시스템은, 상기 제1 영역을 통과하는 차량을 인식하여 통과순서에 따라 시간별로 기록된 제1 통과차량 리스트를 생성하는 제1 차량정보 수집장치와, 상기 제2 영역을 통과하는 차량을 인식하여 통과순서에 따라 시간별로 기록된 제2 통과차량 리스트를 생성하는 제2 차량정보 수집장치와, 상기 제1 통과차량 리스트와 상기 제2 통과차량 리스트를 기설정 주기에 따라 수집하고, 상기 도로구간의 길이와 상기 제1 및 제2 통과차량 리스트들을 이용하여 상기 도로구간 내에 위치한 차량들의 평균속력과 도로차량대수를 계산하고, 계산된 평균속력과 도로차량대수에 대응하는 3D 영상을 디지털 트윈 영상으로서 리드하여 표시하는 교통관제서버를 포함한다.

실시 예에 따라, 상기 제1 및 제2 차량정보 수집장치들 각각은, 도로면의 내측에 구성된 루프 안테나를 이용하여 차량의 이동에 따라 발생되는 자기장에 의해 일정크기의 전류신호가 발생되는 경우, 차량이 통과되는 것으로 인식할 수 있다.

실시 예에 따라, 상기 제1 및 제2 차량정보 수집장치들 각각은, 도로면으로 센서 신호를 조사하여 반사되어 되돌아오는 시간이 기준시간보다 일정기간 동안 짧아지는 경우, 차량이 통과되는 것으로 인식할 수 있다.

실시 예에 따라, 상기 교통관제서버는 상기 제1 통과차량 리스트에 포함된 통과차량대수와 상기 제2 통과차량 리스트에 포함된 통과차량개수의 차이를 상기 도로구간 내에 위치한 상기 도로차량대수로 판단할 수 있다.

실시 예에 따라, 상기 교통관제서버는, 상기 제1 및 제2 통과차량 리스트들에 같은 통과순서로 기록된 제1 통과시각과 제2 통과시각의 차이를 계산하고, 상기 도로구간의 길이를 계산된 차이로 나누어 통과순서 별로 차량속력들을 계산하고, 상기 차량속력들을 평균하여 상기 도로구간의 평균속력을 결정할 수 있다.

실시 예에 따라, 상기 교통관제서버는, 기저장된 차량운행 모델들 중 상기 평균속력과 상기 도로차량대수에 해당하는 차량운행 모델을 매칭하고, 매칭된 차량운행 모델에 대응하는 3D 차량 영상을 데이터 베이스로부터 리드하여 상기 상기 디지털 트윈 영상을 생성할 수 있다.

실시 예에 따라, 상기 교통관제서버는, 상기 도로구간의 외형을 3D로 구현한 3D 도로영상을 리드한 후, 상기 평균속력에 대응하여 움직이는 3D 차량 영상을 상기 3D 도로 영상 내 차선마다 일정간격으로 중첩하여 표시할 수 있다.

실시 예에 따라, 상기 교통관제서버는 기상관제서버로부터 실시간 날씨정보를 수신하고, 상기 실시간 날씨정보에 대응하는 3D 날씨 영상을 리드하여 상기 3D 도로 영상에 중첩하여 표시할 수 있다.

실시 예에 따라, 상기 교통관리 시스템은, 상기 교통관제서버로부터 도로구간 별 평균속도와 도로차량대수에 관한 도로교통정보를 수신하는 사용자 단말기를 더 포함할 수 있다.

실시 예에 따라, 상기 사용자 단말기는 도로교통 어플리케이션을 실행하여 상기 평균속도에 대응하는 3D 차량 영상을 리드하고, 도로 별 3D 도로영상을 리드하여 도로별 디지털 트윈 영상을 표시할 수 있다.

본 기술은 별도의 CCTV 영상이 없어도 각 도로구간 내 위치한 차량대수를 판단하고, 차량들의 평균속도를 계산할 수 있다.

또한, 본 기술은 도로차량대수와 평균속력을 기초로 각 도로구간의 디지털 트윈 영상을 생성하여 교통상황을 실시간으로 감시할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 디지털 트윈 기술을 이용한 교통관리 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 교통관제서버의 개략적인 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 사용자 단말기의 개략적인 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 교통관제서버의 디지털 트윈 영상을 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a는 본 발명의 실시 예에 따른 차량정보 수집장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량정보 수집장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 사용자 단말기의 디지털 트윈 영상을 표시하기 위한 도면이다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.

이하에서는, 본 발명의 가장 바람직한 실시예가 설명된다. 도면에 있어서, 두께와 간격은 설명의 편의를 위하여 표현된 것이며, 실제 물리적 두께에 비해 과장되어 도시될 수 있다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지와 무관한 공지의 구성은 생략될 수 있다. 각 도면의 구성요소들에 참조 번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 교통관리 시스템의 개략적인 블록도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 교통관제서버의 개략적인 블록도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 사용자 단말기의 개략적인 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 교통관리 시스템(10)은 교통관제서버(100), 차량정보 수집장치(200), 사용자 단말기(300), 기상관제서버(400), 및 데이터베이스(500)를 포함한다.

교통관제서버(100)는 교통을 제어하는 신호등의 신호 변경을 제어하고, 도심 내 도로교통상황을 종합적으로 제어 및 감시하는 서버로서, 차량정보 수집장치(200)로부터 교통상황에 관한 정보를 수신하여 각 도로구간의 교통상황을 3D 디지털 트윈 영상으로 변환하여 표시할 수 있다.

교통관제서버(100)는 각 도로구간에 위치한 차량정보 수집장치(200)로부터 실시간 또는 기설정된 주기마다 교통상황에 관한 정보인 통과차량 리스트를 수신할 수 있는데,여기서 통과차량 리스트는 각 도로구간을 통과한 차량들을 통과순서에 따라 시간별로 기록한 정보이다.

교통관제서버(100)는 각 도로구간의 통과차량 리스트를 분석하여, 각 도로구간 내 위치한 도로차량대수와, 각 도로구간에 위치한 차량들의 평균속력을 계산할 수 있다. 교통관제서버(100)는 계산된 평균속력과 도로차량대수에 대응하는 3D 영상을 디지털 트윈 영상으로서 교통관제서버(100)의 관리자에게 표시할 수 있다.

또한, 교통관제서버(100)는 기상관제서버(400)로부터 실시간 날씨정보를 수신할 수 있고, 실시간 날씨정보에 대응하는 3D 날씨 영상을 디지털 트윈 영상에 중첩하여 표시할 수도 있다.

또한, 교통관제서버(100)는 사용자에게 도로교통 정보를 제공하는 도로교통 어플리케이션을 운영할 수 있는데, 교통관제서버(100)는 도로교통 어플리케이션이 원활하게 구동되기 위한 운영환경을 구축하여 사용자 단말기(300)에 제공할 수 있다.

차량정보 수집장치(200)는 모니터링을 위한 각 도로구간에 설치되어 통과하는 차량들에 대한 정보를 수집할 수 있는데, 차량이 도로 위를 통과하는 것으로 인식하는 경우 통과시각을 기록하여 통과차량 리스트를 생성할 수 있다. 차량정보 수집장치는 각 도로구간마다 2대가 설치되어 있으며, 각 차량정보 수집장치(200)는 개별적으로 생성한 통과차량 리스트를 교통관제서버(100)에 제공할 수 있다.

사용자 단말기(300)는 교통관제서버(100)에서 운영하는 도로교통 어플리케이션을 실행할 수 있고, 교통관제서버(100)로부터 도로구간 별 평균속도와 도로차량대수에 관한 도로교통정보를 수신하여 이에 대응하는 디지털 트윈 영상을 표시할 수 있다.

즉, 사용자 단말기(300)는 CCTV 영상과 같이 대용량의 영상 파일을 제공받지 못하더라도, 교통관제서버(100)로부터 수신된 도로구간 별 평균속도와 도로차량대수에 관한 도로교통정보만을 이용하여 실제 교통상황과 매우 유사한 디지털 트윈 영상을 생성하여 사용자에게 표시할 수 있다. 따라서, 사용자 단말기(300)가 저용량의 도로교통정보를 교통관제서버(100)로부터 제공받기만 하면, 사용자는 원하는 도로구간의 교통상황을 실시간으로 디지털 트윈 영상을 통해 확인할 수 있다.

실시 예에 따라, 사용자 단말기(300)는 PC(personal computer), 스마트 폰(smart phone), 태블릿 (tablet) PC, 모바일 인터넷 장치(mobile internet device(MID)), 인터넷 태블릿, IoT(internet of things) 장치, IoE(internet of everything) 장치, 데스크 탑 컴퓨터(desktop computer), 랩탑(laptop) 컴퓨터, 워크스테이션 컴퓨터, Wibro(Wireless Broadband Internet) 단말, 및 PDA(Personal Digital Assistant) 중 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 모든 종류의 핸드헬드(Handheld) 기반의 통신 장치가 포함될 수 있다.

기상관제서버(400)는 실시간 날씨정보를 생성하여 교통관제서버(100)에 제공할 수 있는데, 실시간 날씨정보는 기상청에서 운영하는 기상청 기상자료개방포털 사이트로부터 제공되는 정보일 수 있다.

데이터베이스(500)는 디지털 트윈 영상에 필요한 3D 영상들을 저장할 수 있으며, 교통관제서버(100)의 데이터 리드요청에 대응하는 3D 영상을 교통관제서버(100)에 제공할 수 있다.

실시 예에 따라, 교통관리 시스템(10)의 각 구성들은 서로 WLAN(Wireless LAN), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), WiFi 등의 통신 방식을 사용할 수 있지만, 이에 한정되지 않으며 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), 지그비(ZigBee) 등의 근거리 통신 기술을 사용할 수도 있어, 어느 하나의 통신 방식에 한정되지 아니한다.

도 2를 참조하면, 교통관제서버(100)는 통신부(110), 제어부(120), 3D 모델 매핑부(130), 3D 모델 동기화부(140), 및 표시부(150)를 포함할 수 있다.

통신부(110)는 각 도로구간에 설치된 차량정보 수집장치(200)로부터 실시간 또는 기설정주기마다 제1 및 제2 통과차량 리스트들을 수신할 수 있다. 여기서 제1 및 제2 통과차량 리스트는 제1 영역과 제2 영역을 잇는 도로구간 내 위치한 차량상태를 판단하기 위해, 차량정보 수집장치(200)가 제1 및 제2 영역들 각각에서 수집한 차량정보를 의미한다. 제1 영역과 제2 영역 사이의 거리는 교통관제서버(100)에 기저장되어 관리되며, 교통관제서버(100)는 제1 및 제2 영역들 각각에서 수집된 제1 및 제2 통과차량 리스트들을 개별적으로 분석할 수 있다.

제어부(120)는 제1 및 제2 통과차량 리스트들을 분석하여 각 도로구간에 위치한 차량들의 숫자인 도로차량대수를 계산할 수 있는데, 제1 및 제2 통과차량 리스트들에는 시간별로 이벤트 기록이 저장되어 있기 때문에 제어부(120)는 하나의 이벤트 기록을 하나의 통과차량대수로 판단할 수 있다.

예컨대, 제1 통과차량 리스트에 시간별로 10개의 이벤트 기록이 저장되어 있는 경우, 제어부(120)는 10대의 차량이 제1 영역을 통과한 것으로 판단할 수 있다.

제어부(120)는 제1 통과차량 리스트에 포함된 통과차량대수와 제2 통과차량 리스트에 포함된 통과차량대수의 차이를 제1 영역과 제2 영역 사이의 도로구간 내에 위치한 도로차량대수로 판단할 수 있다.

예컨대, 제1 통과차량 리스트의 통과차량대수가 11이고 제2 통과차량 리스트의 통과차량대수가 9인 경우, 제어부(120)는 제1 영역과 제2 영역 사이의 도로구간에 2대의 차량이 위치하고 있음을 판단할 수 있다.

여기서, 차량은 제1 영역으로부터 제2 영역이 위치한 방향으로 운행되는 것으로 설정되어 있는데, 만약 제1 통과차량 리스트에 포함된 통과차량대수보다 제2 통과차량 리스트에 포함된 통과차량대수가 같거나 크다면, 제어부(120)는 도로차량대수를 0으로 판단할 수 있다.

또한, 제어부(120)는 제1 및 제2 영역들 사이에서 운행중인 차량들의 평균속력을 계산할 수 있는데, 제어부(120)는 제1 및 제2 통과차량 리스트들에 같은 통과순서로 기록된 제1 통과시각과 제2 통과시각의 차이를 계산하고, 기저장된 도로구간의 길이를 제1 통과시각과 제2 통과시각의 차이로 나누어 차량 속력들을 계산할 수 있다. 그리고, 제어부(120)는 차량속력들을 평균하여 도로구간 내 운행중인 차량들의 평균속력을 계산할 수 있다.

예컨대, 제1 통과차량 리스트의 첫번째 통과차량이 오전 11시 30분 10초에 통과하였고, 제2 통과차량 리스트의 첫번째 통과차량이 오전 11시 30분 50초에 통과하였다면, 제1 통과시각과 제2 통과시각의 차이는 40초이다. 그리고, 제1 영역과 제2 영역 사이의 도로구간의 길이가 900m로 설정되어 있는 경우, 제어부(120)는 첫번째 통과차량의 차량속력을 81Km/h로 계산할 수 있다. 이와 같이 제어부(120)는 나머지 차량들에 대해서도 차량속력을 계산할 수 있고, 계산된 차량속력들의 합을 통과차량대수로 차량대수로 나누어 평균속력을 계산할 수 있다.

비록, 다수의 차량들 중 제1 영역을 첫번째로 통과한 차량이 제2 영역을 첫번째로 통과하지 못할수도 있지만, 해당 도로구간의 평균속력을 구하기 위함에 있어서 통과순서에 따라 차량속력을 계산하여 평균하는 것과 개별적으로 차량속력을 계산하여 평균하는 것에 큰 차이가 없게 된다. 따라서, 제어부(120)는 제1 및 제2 통과차량 리스트들에 같은 통과순서로 기록된 통과시각만을 이용하여 평균속력을 계산한다.

3D 모델 매핑부(130)는 제어부(120)에 의해 계산된 도로차량대수와 평균속력을 기저장된 모델 타입들을 매칭하여, 가장 유사한 값을 갖는 모델 타입을 해당 도로구간의 모델 타입으로 결정할 수 있다. 여기서, 모델 타입들은 도로구간 내 위치한 차량의 대수와 평균속력에 대응하여 생성된 상태정보이다.

예컨대, 제1 모델 타입은 도로구간 내에 차량이 없는 것을 가정하여 생성된 모델 타입이며, 제2 모델 타입은 3대의 차량이 50Km/h의 평균속력으로 도로구간을 통과하는 것을 가정하여 생성된 모델 타입이다.

3D 모델 동기화부(140)는 3D 모델 매핑부(130)에 의해 결정된 모델 타입 대응하는 3D 차량 영상을 디지털 트윈 영상으로서 리드할 수 있다. 각 모델 타입에 대응하는 3D 차량 영상은 기저장되어 있으며, 3D 모델 동기화부(140)는 기저장된 3D 차량 영상들 중 모델 타입에 대응하는 3D 차량 영상을 현재 도로구간 내 존재하는 차량상태로 판단하여 리드할 수 있다.

또한, 3D 모델 동기화부(140)는 도로구간의 외형을 3D로 구현한 3D 도로 영상을 리드하여, 3D 차량 영상을 3D 도로 영상 내 차선마다 일정간격으로 중첩하여 표시함으로써 디지털 트윈 영상을 생성할 수 있다.

표시부(150)는 도로교통을 제어 및 감시하는 관리자에게 각 도로구간의 교통상황을 인식시키기 위해 디지털 트윈 영상을 표시할 수 있다.

도 3을 참조하면, 사용자 단말기(300)는 통신부(310), 3D 모델 매핑부(320), 3D 모델 동기화부(330), 저장부(340), 및 표시부(350)를 포함할 수 있다.

통신부(310)는 교통관제서버(100)로부터 도로구간 별 평균속도와 도로차량대수에 관한 도로교통정보를 수신할 수 있다.

3D 모델 매핑부(320)는 도로교통정보에 포함된 도로차량대수와 평균속력을 기저장된 모델 타입들을 매칭하여, 가장 유사한 값을 갖는 모델 타입을 해당 도로구간의 모델 타입으로 결정할 수 있다.

3D 모델 동기화부(330)는 3D 모델 매핑부(320)에 의해 결정된 모델 타입 대응하는 3D 차량 영상을 디지털 트윈 영상으로서 리드할 수 있다. 3D 모델 동기화부(330)는 기저장된 3D 차량 영상들 중 모델 타입에 대응하는 3D 차량 영상을 현재 도로구간 내 존재하는 차량상태로 판단하여 리드할 수 있다. 또한, 3D 모델 동기화부(330)는 도로구간의 외형을 3D로 구현한 3D 도로 영상을 리드하여, 3D 차량 영상을 3D 도로 영상 내 차선마다 일정간격으로 중첩하여 표시함으로써 디지털 트윈 영상을 생성할 수 있다.

저장부(340)는 모델 타입들에 관한 정보를 포함하는 모델 타입 정보와, 3D 차량 영상, 및 3D 도로 영상을 저장할 수 있다. 저장부(340)는 교통관제서버(100)로부터 새로운 모델 타입 정보와, 3D 차량 영상, 및 3D 도로 영상이 수신되는 경우, 기저장된 데이터를 갱신하여 저장할 수 있다.

표시부(350)는 3D 모델 동기화부(330)에 의해 생성된 디지털 트윈 영상을 표시할 수 있으며, 사용자의 제어에 대응하여 디지털 트윈 영상의 표시범위 변경, 확대 및 축소 기능 등을 제공할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 교통관제서버의 디지털 트윈 영상을 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, 3D 모델 매핑부는 제어부(120)로부터 도로차량대수와 평균속력에 관한 정보(VA)를 제공받아, 도로구간의 현재 상태에 대응하는 모델 타입(MOD)을 결정할 수 있다. 모델 타입들(MOD1 내지 MODn) 각각은 도로구간 내에서 발생할 수 있는 상황에 각각 대응되며, 교통관제서버(100)의 관리자에 의해 미리 설정된 정보들이다.

3D 모델 매핑부(130)는 도로차량대수와 평균속력에 관한 정보(VA)와 유사한 값을 갖는 모델 타입(MOD)을 결정할 수 있다.

만약, 제1 모델 타입 내지 제n 모델 타입(MOD1 내지 MODn) 중 제2 모델 타입(MOD2)이 도로차량대수와 평균속력에 관한 정보(VA)에 부합하는 값을 갖는 경우, 3D 모델 매핑부(130)는 제2 모델 타입(MOD2)을 도로구간의 현재상태에 대응하는 모델 타입(MOD)으로 결정할 수 있다.

3D 모델 동기화부(140)는 3D 모델 매핑부(130)에 의해 결정된 모델 타입(MOD) 대응하는 3D 차량 영상(3D_IM)을 리드할 수 있다. 3D 차량 영상들(3D_IM1 내지 3D_IMn) 각각은 모델 타입(MOD)에 대응하여 생성된 것이다.

3D 모델 동기화부(140)는 기저장된 3D 차량 영상들(3D_IM1 내지 3D_IMn) 중 모델 타입(MOD)에 대응하는 3D 차량 영상(3D_IM2)을 도로구간의 현재상태로 결정하여 리드할 수 있다.

그리고, 3D 모델 동기화부(140)는 3D 도로 영상을 리드할 수 있고, 3D 차량 영상(3D_IM2)을 3D 도로 영상에 중첩하여 디지털 트윈 영상으로서 표시할 수 있다.

만약, 제어부(120)가 기상관제서버(400)로부터 수신된 실시간 날씨정보를 분석한 결과, 눈, 비 등 자동차 운행에 영향을 줄 수 있는 기상조건이 존재하는 경우, 3D 모델 동기화부는 제어부(120)로부터 날씨정보를 수신할 수 있고, 날씨정보에 대응한 3D 날씨 영상을 리드할 수 있다. 그리고, 3D 모델 동기화부(140)는 디지털 트윈 영상에 3D 날씨 영상을 중첩하여 표시할 수 있다.

도 5a는 본 발명의 실시 예에 따른 차량정보 수집장치의 동작을 설명하기 위한 도면이고, 도 6b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량정보 수집장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 5a를 참조하면, 제1 영역(PO1)과 제2 영역(PO2)을 잇는 도로구간의 도로교통상황을 판단하기 위해 제1 차량정보 수집장치(200a)와 제2 차량정보 수집장치(200b)가 배치되어 있다. 제1 차량정보 수집장치(200a)는 제1 영역(PO1)을 통과하는 차량들을 인식하여 통과순서에 따라 시간별로 기록된 제1 통과차량 리스트를 생성하고, 제2 차량정보 수집장치는 제2 영역(PO2)을 통과하는 차량들을 인식하여 통과순서에 따라 시간별로 기록된 제2 통과차량 리스트를 생성할 수 있다. 여기서, 제1 영역(PO1)과 제2 영역(PO2) 사이의 도로구간의 길이(D1)에 대한 정보는 교통관제서버(100)에 기저장되어 있다.

제1 및 제2 차량정보 수집장치들(200a 및 200b) 각각은 도로면으로 센서 신호를 조사하는 제1 및 제2 센서들(210a 및 210b)을 포함하는데, 제1 및 제2 센서들 (210a 및 210b) 각각은 도로면에 레이저, 적외선 등의 센서 신호를 조사하여 반사되어 되돌아오는 시간을 측정할 수 있다.

만약, 센서가 센서 신호를 조사하는 방향에 차량이 존재하지 않는다면, 도로면을 향해 조사된 센서 신호가 반사되어 센서로 돌아오는 시간은 제1 시간으로 일정하게 유지될 수 있다.

하지만, 센서가 센서 신호를 조사하는 방향에 차량이 존재한다면, 센서 신호가 반사되어 센서로 돌아오는시간이 일정하게 유지될 수 없다. 즉, 센서 신호가 차량에 반사되어 센서로 돌아오기 때문에, 센서 신호가 반사되어 센서로 돌아오는 시간은 제1 시간보다 작은 값을 갖게 된다. 복수의 차량들이 센서 신호가 조사되는 영역을 순차적으로 통과하는 경우, 센서에 의해 측정되는 시간은 제1 시간과, 이보다 더 짧은 제2 시간이 반복적으로 나타날 수 있다.

제1 및 제2 센서들(210a 및 210b) 각각은 제1 시간보다 짧은 시간이 측정되는 경우 차량이 통과하는 것으로 인식할 수 있고, 짧아졌던 측정 시간이 제1 시간으로 복귀하는 시점의 시각을 통과시각으로 결정할 수 있다. 제1 및 제2 센서들(210a 및 210b) 각각은 제1 및 제2 통과시각을 판단하여 제1 및 제2 통과차량 리스트들을 생성할 수 있다.

한편, 신호 조사 센서는 도로구간에서 차량의 위쪽에 설치된다는 점에서 기존의 과속 카메라 단속 장치의 거치를 위한 구조물에 구비시키는 경우에는 그만큼 손쉬운 설치가 가능하다. 거치를 위한 구조물은 노후차량 단속 장치용일 수도 있고, 신호등용일 수도 있다. 일례로, 기설치된 과속 카메라 단속 장치용 거치 구조물에 제1 차량정보 수집장치를 설치하고, 기설치된 노후차량 단속 장치용 거치 구조물에 제2 차량정보 수집장치를 설치하는 것이 가능하다. 또는 기설치된 보행자용 신호등 거치 구조물에 제1 차량정보 수집장치를 설치하고, 기설치된 자동차용 신호등 거치 구조물에 제2 차량정보 수집장치를 설치하는 것이 가능하다. 이들 거치 구조물에는 통신을 위한 배선 설비들이 모두 깔려 있으므로 제1 및 제2 차량정보 수집장치들을 설치하기 위한 시간과 비용을 절약한다.

도 5b를 참조하면, 제1 및 제2 차량정보 수집장치들(200a' 및 200b')은 전자기유도현상(electromagnetic induction)에 따라 전류를 발생시키는 루프 안테나를 이용하여 제1 및 제2 영역들(PO1 및 PO2)을 통과하는 차량을 인식할 수 있다.

루프 안테나는 도로면의 내측에 삽입되어 배치될 수 있고, 차량이 루프 안테나가 설치된 영역을 위를 지나갈때 루프 안테나에서는 일정크기의 전류신호가 발생될 수 있다.

제1 및 제2 차량정보 수집장치들(200a' 및 200b')은 루프 안테나를 포함하는 제1 및 제2 센서들(210a' 및 210b')을 이용하여 루프 안테나에서 일정 크기의 전류 신호가 발생된 경우, 차량이 통과한 것으로 판단하고, 전류 신호가 감지된 시각을 통과시각으로 결정하여 제1 및 제2 통과차량 리스트들을 생성할 수 있다.

한편, 루프 안테나는 도로구간에 제1 및 제2 차량정보 수집장치들을 모두 새롭게 설치할 수도 있겠지만, 과속 카메라 단속 구간의 도로에 미리 설치된 것을 이용하는 경우에는 그만큼 적은 수의 루프 안테나만을 설치하여도 위와 같은 제1 및 제2 차량정보 수집장치들을 구성할 수 있다. 일례로, 기설치된 과속 카메라 단속 구간의 도로상 루프 안테나를 제1 차량정보 수집장치로 활용하고, 인접하여 새롭게 설치된 루프 안테나를 제2 차량정보 수집장치로 활용하는 것이 가능하다. 이 경우 기설치되어 있던 과속 감지용 루프 안테나를 본 발명의 실시예에 따른 제1 차량정보 수집장치로 활용하기 위한 정보 수집은 필요하다(예를 들어, 경찰청의 과속 카메라 단속 정보 수집 서버와의 정보 교환은 필요하다).

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 사용자 단말기의 디지털 트윈 영상을 표시하기 위한 도면이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 사용자 단말기(300)는 교통관제서버(100)로부터 도로구간 별 평균속도와 도로차량대수에 관한 도로교통정보를 수신할 수 있고, 사용자 단말에서 실행되는 도로교통 어플리케이션은 도로교통정보를 기초로 디지털 트윈 영상(DI_IM)을 생성하여 표시할 수 있다.

사용자가 도로교통 어플리케이션 상에 표시를 원하는 도로구간을 입력한 경우, 도로교통 어플리케이션은 교통관제서버(100)로부터 수신된 도로교통정보를 이용하여 해당 도로구간의 현재상태를 나타내는 디지털 트윈 영상을 생성할 수 있다. 도로교통 어플리케이션은 디지털 트윈 영상과 함께 도로구간의 위치, 평균속도, 날씨상태에 따른 도로면 상태, 사고발생 유무 등을 표시할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 일 실시예들의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

10: 교통관리 시스템
100: 교통관제서버
200: 차량정보 수집장치
300: 사용자 단말기
400: 기상관제서버
500: 데이터베이스

Claims (9)

1. 제1 영역과 제2 영역을 잇는 도로구간 내 위치한 차량 상태를 판단하여 디지털 트윈 영상을 생성하는 교통관리 시스템에 있어서,
   상기 제1 영역을 통과하는 차량을 인식하여 통과순서에 따라 시간별로 기록된 제1 통과차량 리스트를 생성하는 제1 차량정보 수집장치;
   상기 제2 영역을 통과하는 차량을 인식하여 통과순서에 따라 시간별로 기록된 제2 통과차량 리스트를 생성하는 제2 차량정보 수집장치; 및
   상기 제1 통과차량 리스트와 상기 제2 통과차량 리스트를 기설정 주기에 따라 수집하고, 상기 도로구간의 길이와 상기 제1 및 제2 통과차량 리스트들을 이용하여 상기 도로구간 내에 위치한 차량들의 평균속력과 도로차량대수를 계산하고, 계산된 평균속력과 도로차량대수에 대응하는 3D 영상을 디지털 트윈 영상으로서 리드하여 표시하는 교통관제서버를 포함하는 디지털 트윈 기술을 이용한 교통관리 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 차량정보 수집장치들 각각은,
   도로면의 내측에 구성된 루프 안테나를 이용하여 차량의 이동에 따라 발생되는 자기장에 의해 일정크기의 전류신호가 발생되는 경우, 차량이 통과되는 것으로 인식하는 디지털 트윈 기술을 이용한 교통관리 시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 차량정보 수집장치들 각각은,
   도로면으로 센서 신호를 조사하여 반사되어 되돌아오는 시간이 기준시간보다 일정기간 동안 짧아지는 경우, 차량이 통과되는 것으로 인식하는 디지털 트윈 기술을 이용한 교통관리 시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 교통관제서버는 상기 제1 통과차량 리스트에 포함된 통과차량대수와 상기 제2 통과차량 리스트에 포함된 통과차량개수의 차이를 상기 도로구간 내에 위치한 상기 도로차량대수로 판단하는 디지털 트윈 기술을 이용한 교통관리 시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 교통관제서버는,
   상기 제1 및 제2 통과차량 리스트들에 같은 통과순서로 기록된 제1 통과시각과 제2 통과시각의 차이를 계산하고, 상기 도로구간의 길이를 계산된 차이로 나누어 통과순서 별로 차량속력들을 계산하고, 상기 차량속력들을 평균하여 상기 도로구간의 평균속력을 결정하는 디지털 트윈 기술을 이용한 교통관리 시스템.
6. 제1항에 있어서,
   상기 교통관제서버는,
   기저장된 차량운행 모델들 중 상기 평균속력과 상기 도로차량대수에 해당하는 차량운행 모델을 매칭하고, 매칭된 차량운행 모델에 대응하는 3D 차량 영상을 데이터 베이스로부터 리드하여 상기 디지털 트윈 영상을 생성하는 디지털 트윈 기술을 이용한 교통관리 시스템.
7. 제6항에 있어서,
   상기 교통관제서버는, 상기 도로구간의 외형을 3D로 구현한 3D 도로영상을 리드한 후, 상기 평균속력에 대응하여 움직이는 3D 차량 영상을 상기 3D 도로 영상 내 차선마다 일정간격으로 중첩하여 표시하는 디지털 트윈 기술을 이용한 교통관리 시스템.
8. 제6항에 있어서,
   상기 교통관제서버는 기상관제서버로부터 실시간 날씨정보를 수신하고, 상기 실시간 날씨정보에 대응하는 3D 날씨 영상을 리드하여 상기 3D 도로 영상에 중첩하여 표시하는 디지털 트윈 기술을 이용한 교통관리 시스템.
9. 제1항에 있어서,
   상기 교통관제서버로부터 도로구간 별 평균속도와 도로차량대수에 관한 도로교통정보를 수신하는 사용자 단말기를 더 포함하되,
   상기 사용자 단말기는 도로교통 어플리케이션을 실행하여 상기 평균속도에 대응하는 3D 차량 영상을 리드하고, 도로 별 3D 도로영상을 리드하여 도로별 디지털 트윈 영상을 표시하는 디지털 트윈 기술을 이용한 교통관리 시스템.

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