KR102240312B1 - 하나의 센서를 이용한 차량 속도 검지 방법 - Google Patents

Abstract

도로를 주행하는 차량의 속도를 검지하기 위한 차량 속도 검지 방법이 개시된다. 도로를 주행하는 차량의 존부를 검지하기 위한 센서를 마련한다. 센서는 차량의 도로상에서의 주행 방향에 대해 소정 각도로 경사진 선상의 검지영역을 갖는다. 검지영역에 차량의 일 부위가 진입을 개시하면 개시시점을 측정하고, 검지영역에 차량의 폭 방향의 전체 영역의 진입이 완료되면 완료시점을 측정한다. 완료시점과 개시시점의 시간차와 소정 각도 및 차량의 폭을 이용하여 차량의 속도를 산출한다.

Description

하나의 센서를 이용한 차량 속도 검지 방법 {Method for detecting Velocity of Cars with a Single Sensor}

본 발명은 센서를 이용한 차량 속도 검지 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 차로를 주행하는 차량의 속도를 하나의 센서를 이용하여 측정할 수 있도록 하는 차량 속도 검지 방법에 관한 것이다.

차량 속도 검지 센서는 도로를 주행하는 차량의 속도을 검지한다. 검지된 차량의 속도는 예컨대 과속 차량에 대한 단속이나 교통 상황의 파악 등의 용도로 사용될 수 있다. 또한 도로의 통행료 징수를 위한 하이패스 과금 시스템 등에서는 게이트를 통과하는 차량의 번호판을 정확한 위치에서 촬영하기 위하여 게이트에 진입하는 차량의 속도를 측정할 필요가 있다.

차량의 속도를 산출하기 위해서는 일반적으로 2개 이상의 센서가 필요하다. 예컨대 2개의 센서를 차로의 주행 방향을 따라 일정 간격을 두고 배치한다. 하나의 센서가 차량의 진입을 감지하고 그 다음의 센서가 차량의 진입을 감지하면, 두 센서의 감지 시간의 차이를 산출한다. 두 센서 사이의 거리를 산출된 시간 차이로 나누면 차량의 속도를 얻을 수 있다. 그러나 이러한 방식은 센서의 숫자가 증가하고 또한 센서를 일정 거리를 두고 설치하기 위한 설치 공간의 확보와 각 센서의 설치를 위한 지주 등의 시설물 설치가 필요하므로, 시스템 구성이 복잡하고 비용이 증가한다는 문제점이 있다.

등록 번호 : 10-0923963, 출원 번호 : 10-2008-0033745 명칭 : 복합센서를 이용한 이동식 차량 검지 시스템 및 그의 제어방법 출원인 : 강원의 외 2인 등록 번호 : 10-1194404, 출원 번호 : 10-2011-0066132 명칭 : 다차로에서의 차량 주행방향 파악장치 및 그 방법 출원인 : 송지훈

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 하나의 센서를 이용하여 차로를 주행하는 차량의 속도를 검지할 수 있도록 함으로써 센서의 개수를 감소시키고, 센서 설치를 위해 필요한 공간과 센서 설치용 시설물의 확보가 불필요하도록 하는 방안을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 도로를 주행하는 차량의 속도를 검지하기 위한 차량 속도 검지 방법에 있어서, a) 상기 도로를 주행하는 상기 차량의 존부를 검지하기 위한 센서를 마련하는 단계로서, 상기 센서는 상기 차량의 상기 도로상에서의 주행 방향에 대해 소정 각도로 경사진 선상의 검지영역을 갖는, 상기 a) 단계; b) 상기 검지영역에 상기 차량의 일 부위의 진입이 개시된 개시시점을 측정하는 단계; c) 상기 검지영역에 상기 차량의 폭 방향의 전체 영역의 진입이 완료된 완료시점을 측정하는 단계; 및 d) 상기 완료시점과 상기 개시시점의 시간차와 상기 소정 각도 및 상기 차량의 폭을 이용하여 상기 차량의 속도를 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 속도 검지 방법을 제시한다.

상기 d) 단계는, d-1) 상기 시간차에 해당되는 시간 동안 상기 차량이 상기 주행 방향으로 이동한 거리를 산출하는 단계; d-2) 상기 거리를 상기 시간차로 나누어 상기 속도를 산출하는 단계;를 포함한다.

상기 d) 단계에서, 상기 차량의 폭은 사전에 설정된 값으로 구성될 수 있다.

상기 d) 단계에서, 상기 차량의 폭은 상기 개시시점의 상기 차량의 검지위치와 상기 완료시점의 상기 차량의 검지위치의 상기 주행 방향에 대한 가로 방향상의 위치차이를 통해 산출될 수 있다.

상기 d) 단계에서, 상기 속도는 하기 수학식에 의하여 산출될 수 있다.

V = W ㆍcotθ / Δt

(V 는 차량의 속도, W 는 차량의 폭, θ 는 상기 소정 각도)

상기 완료시점은, 상기 개시시점 이후에 상기 차량이 상기 검지영역 내에서 점유하는 점유영역의 증가가 중지되는 시점으로 구성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 하나의 센서를 이용하여 도로를 주행하는 차량의 속도를 검지할 수 있다. 따라서 센서의 개수가 줄어들고 센서 설치 공간과 시설물이 절감되어, 시스템의 간소화와 비용의 절감을 도모할 수 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 차량 속도 검지 방법을 설명하기 위해 도로상에 센서의 검지영역과 주행방향을 표시한 도면.
도 2 내지 도 6 은 도 1 의 도로에 차량이 이동하는 과정을 순차적으로 도시한 도면.
도 7 은 도 2 내지 도 6 의 과정에서 시간에 따라 검지영역 내의 차량의 점유영역 증가 상태를 도시한 그래프.
도 8 은 본 발명의 속도 산출식을 설명하기 위한 도면.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명은 하나의 센서를 이용하여 도로를 주행하는 차량의 속도를 검지하는 방법을 제시한다. 도 1 은 본 발명에 따른 차량 속도 검지 방법을 설명하기 위해 도로상에 센서의 검지영역과 주행방향을 표시한 도면이다.

먼저, 본 발명을 구현하기 위하여 도로(R)를 주행하는 차량의 존부를 검지하기 위한 센서(도시되지 않음)를 설치한다. 센서는 차량의 진입을 감지하는 기능을 가지며, 특히 센서가 차량을 검지할 수 있도록 설정된 검지영역 내에서 차량의 점유영역을 측정할 수 있는 센서로 구성된다. 예컨대, 검지영역에 전파나 빛을 조사하여 반사되는 빛을 수광함으로써 차량의 존부를 검지하는 센서로 구성될 수 있다. 다른 예로서, 복수의 발광소자와 복수의 수광소자가 쌍을 이루어 구성됨으로써 발광소자에 의해 발광된 빛이 수광소자에서 수광되도록 하되, 발광소자와 수광소자 사이를 차량이 통과되도록 구성한다. 차량에 의해 가려진 영역에서는 수광소자에서 발광소자의 빛이 수광되지 않으므로, 이러한 구조의 센서에서는 어떤 수광소자가 수광을 하고 어떤 수광소자가 수광을 하지 못하는지 여부를 판별함으로써, 전체 검지영역 내에서 차량에 의해 점유된 점유영역을 파악할 수 있다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 센서는 도로(R)상의 일정 영역에 대해 차량의 존부를 검지하는 검지영역(A)을 갖도록 설치된다. 이때 검지영역(A)은 차량의 도로(R)상에서의 주행 방향에 대해 소정 각도(θ)로 경사진 선상의 형태를 갖도록 구성된다. 검지영역(A)이 선상으로 형성되었다는 의미는 검지영역(A)의 폭이 반드시 0 에 가깝다는 것만을 의미하는 것은 아니며, 검지영역(A)에 차량이 진입할 때의 진입 위치와 그 시각이 특정 값으로 계측될 수 있다면 실질적으로 선상으로 형성되었다고 볼 수 있다.

한편, 본 발명은 도 1 과 같은 상태에서 센서에 의해 측정된 데이터를 토대로 연산을 통해 차량의 속도가 측정되며, 이러한 연산은 센서로부터 데이터를 수신한 프로세서에 의해 수행된다. 도면에서는 센서와 프로세서는 그 도시가 생략되어 있으나, 본 발명은 이러한 센서와 프로세서의 존재를 전제로 한다.

도 1 과 같이 검지영역(A)이 설정되도록 센서가 설치된 상태에서 차량이 검지영역(A)에 진입함에 따라 본 발명에 따른 하기의 프로세스가 수행된다.

도 2 내지 도 6 은 도 1 의 도로에 차량이 이동하는 과정을 순차적으로 도시한 도면이다.

도 2 에 도시한 t0 시점에, 차량은 아직 검지영역(A)이 도착하지 않았으며, 검지영역(A)을 향해 이동 중이다. 이 상태에서는 센서는 차량이 존재하지 않는 것으로 검지한다. 따라서 검지영역(A) 내에서의 차량의 점유영역은 0 이다.

도 3 에 도시한 t1 시점에, 차량은 검지영역(A)에 진입하기 시작한다. 즉, 차량의 일 부위, 구체적으로는 차량의 좌측 선단부가 검지영역(A)에 진입함에 따라 센서는 차량을 인식하게 되고, 프로세서는 그 인식 시점을 개시시점(t1)으로 설정한다.

t1 시점 이후에는 도 4 에 도시된 바와 같이 차량이 추가로 전진 이동하며, 이때 검지영역(A) 내에서 차량이 점유하는 점유영역은 t1 시점 이후에 점차로 증가하게 된다.

도 5 에 도시한 t2 시점에, 차량은 검지영역(A)에 진입을 완료하게 된다. 즉, 차량의 폭(W) 방향의 전체 영역이 검지영역(A)에 진입하였다고 볼 수 있는 차량의 일 부위, 구체적으로는 차량의 우측 선단부가 검지영역(A)에 진입함에 따라 센서는 차량의 진입 완료를 인식하게 되고, 프로세서는 그 인식 시점을 완료시점(t2)으로 설정한다. 도 6 에 도시한 t2 시점 이후에는, 차량이 추가로 진행하여도 차량이 검지영역(A) 내에서 점유하는 점유영역은 증가하지 않는다. 차량이 추가로 진행하면 차량의 좌측 후단부가 검지영역(A)을 이탈하게 되고, 이에 따라 검지영역 내에서의 차량의 점유영역은 점차 줄어들게 된다. 이후 차량의 우측 후단부가 검지영역(A)을 이탈하면 차량의 점유영역은 다시 0 이 된다.

한편, 센서는 t1 시점에서의 차량의 검지위치(P1)와 t2 시점에서의 차량의 검지위치(P1)를 감지하며, 프로세서는 이 두 검지위치(P1, P2)의 좌표를 산출한다.

도 7 은 도 2 내지 도 6 의 과정에서 시간에 따라 검지영역(A) 내의 차량의 점유영역 증가 상태를 도시한 그래프이다. t1 시점부터 점유영역이 점차로 증가하다가 t2 시점 이후에는 점유영역의 증가가 중지된다.

이와 같은 차량의 검지 과정을 통해 다음과 같은 변수의 값을 구할 수 있다.

Δt = t2 - t1 : 개시시점과 완료시점의 시간차

W = ｜x1 - x2｜ : W 는 차량의 폭으로서, 차량 주행 방향에 대한 가로 방향(도 1 에서 수평 방향)상의 P1 과 P2 의 위치차이이며 예컨대 P1 과 P2 의 각 좌표가 P1(x1, y1), P2(x2, y2) 인 경우 각 x 좌표의 값의 차이의 절대값임

위 두 변수의 값을 이용하면 다음과 같은 수식으로 차량의 속도를 산출할 수 있다.

V = L / Δt

= Wㆍcotθ / Δt

여기에서, V 는 구하고자 하는 차량의 속도이고, θ 는 차량의 주행방향에 대한 선상 검지영역의 경사 각도이다. 도 8 에 도시된 바와 같이, W = Lㆍtanθ 인 관계에 있으므로, 이를 이용하면 L = Wㆍcotθ 임을 알 수 있다.

이와 같은 과정에 의하면, 완료시점(t2)과 개시시점(t1)의 시간차(Δt)와 차량의 폭(W) 및 검지영역의 경사각(θ)을 이용하여 차량의 속도(V)가 산출된다. 구체적으로는, 시간차(Δt)에 해당되는 시간 동안 차량이 주행 방향으로 이동한 거리(L)를 산출하여 이를 시간차(Δt)로 제산함으로써 속도(V)가 산출된다.

이러한 본 발명에 따르면, 하나의 센서만을 이용하여 차량의 속도를 산출할 수 있다. 나아가, 본 발명에 따르면 검지영역(A)이 사선 방향으로 설정됨에 따라 하나의 센서만으로도 차로의 전체 폭을 커버하도록 검지영역(A)이 설정될 수 있다는 장점이 있다. 이에 따라, 예컨대 차량이 도로의 중앙을 따라 주행하지 않고 좌측이나 우측으로 편재된 상태로 주행하거나, 심지어는 옆 차선과 분리하는 차선을 점유하면서 두 차로에 걸쳐 주행하더라도 차량의 속도를 검지할 수 있다.

한편, 상기한 실시예에서는 차량의 폭(W)을 별도로 산출하는 방안을 제시하였으나, 차량의 폭은 사전에 설정된 값으로 셋팅될 수도 있다. 예컨대, 승용차의 경우 차량의 폭은 차종에 따라 크게 달라지지 않으며, 버스의 경우도 크게 달라지지 않는다. 따라서, 만약 해당 차로가 버스의 주행만 허용되는 차로이거나 승용차 전용도로와 같이 승용차의 주행만 허용되는 차로라면, 일반적인 버스나 승용차의 폭의 평균적인 값으로 사전에 설정하더라도 속도 측정의 오차는 허용 가능한 수준일 수 있다. 따라서, 속도 측정의 정밀도가 매우 민감한 용도의 측정이 아니라면, 센서의 검지 데이터를 통해 시간차(Δt)만을 산출하고 사전 설정된 W 값을 이용하여 V = Wㆍcotθ / Δt 의 공식에 따라 속도를 산출할 수 있다.

이상 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (6)

1. 도로를 주행하는 차량의 속도를 검지하기 위한 차량 속도 검지 방법에 있어서,
   a) 상기 도로를 주행하는 상기 차량의 존부를 검지하기 위한 센서를 마련하는 단계로서, 상기 센서는 상기 차량의 상기 도로상에서의 주행 방향에 대해 소정 각도로 경사진 선상의 검지영역을 갖는, 상기 a) 단계;
   b) 상기 검지영역에 상기 차량의 일 부위의 진입이 개시된 개시시점을 측정하는 단계;
   c) 상기 검지영역에 상기 차량의 폭 방향의 전체 영역의 진입이 완료된 완료시점을 측정하는 단계로서, 상기 완료시점은 상기 개시시점 이후에 상기 차량이 상기 검지영역 내에서 점유하는 점유영역의 증가가 중지되는 시점인, 상기 c) 단계; 및
   d) 상기 완료시점과 상기 개시시점의 시간차와 상기 소정 각도 및 상기 차량의 폭을 이용하여 상기 차량의 속도를 산출하는 단계;
   를 포함하며,
   상기 d) 단계에서, 상기 차량의 폭은 상기 개시시점의 상기 차량의 검지위치와 상기 완료시점의 상기 차량의 검지위치의 상기 주행 방향에 대한 가로 방향상의 위치차이를 통해 산출되고,
   상기 d) 단계에서, 상기 속도는 하기 수학식에 의하여 산출되는 것을 특징으로 하는 차량 속도 검지 방법.
   V = W ㆍcotθ / Δt
   (V 는 차량의 속도, W 는 차량의 폭, θ 는 상기 소정 각도)
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제

Images