KR102435059B1 - 도로 네트워크의 혼잡도를 줄여주는 경로생성장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

도로 네트워크의 혼잡도를 줄여주는 경로생성장치 및 방법이 개시된다. 경로생성장치는 차량의 출발지와 목적지가 설정되면 교차로와 교차로 사이에 위치한 복수의 도로 중 목적지 방향의 도로에 방향 가중치를 부여하여 경로를 탐색할 도로 범위를 설정하는 방향 가중치부, 설정된 도로 범위 내에 존재하는 복수의 도로 중 하류부 도로에 대한 도로 점유율이 기 설정된 기준 이상이면 해당 도로에 하류부 가중치를 부여하여 각 도로별 통행하면서 발생되는 통행비용을 산출하는 하류부 가중치부 및 산출된 통행비용을 이용하여 상기 목적지를 가기 위한 경로 후보군을 도출하는 경로 후보군 도출부를 포함한다.

Description

도로 네트워크의 혼잡도를 줄여주는 경로생성장치 및 방법{Route generating apparatus and method for reducing congestion of road network}

본 발명은 차량의 경로를 생성하는 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도로 네트워크 전체의 통행이 원활해지도록 교차로 네트워크를 이용하여 차량의 경로를 생성하는 경로생성장치 및 방법에 관한 것이다.

최근 들어 차량 보급률이 증가하고 도심이 확장됨에 따라 교통 혼잡이 일상화되어 막대한 규모의 경제적 손실을 발생시키고 있고, 이에 따라 교통 혼잡을 해결하기 위하여 도로를 신설하거나, 확장하는 등의 다양한 노력이 이루어지고 있다.

하지만 이러한 방식은 막대한 주차재원이 소용될 뿐만 아니라 단기적으로 해결하기 어려운 한계를 갖는다.

따라서 교차로들의 신호체계를 최적화하여 차량 대기시간을 절감시키기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다.

한국공개특허공보 제10-2020-0002320호(2020.01.08.)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 교차로 네트워크에 적용되는 신호운영정보 및 현재 도로의 통행시간인 도로 소통정보를 이용하여 도로 네트워크 전체가 원활하게 통행할 수 있는 최적의 경로를 생성하는 도로 네트워크의 혼잡도를 줄여주는 경로생성장치 및 방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 경로생성장치는 차량의 출발지와 목적지가 설정되면 교차로와 교차로 사이에 위치한 복수의 도로 중 목적지 방향의 도로에 방향 가중치를 부여하여 경로를 탐색할 도로 범위를 설정하는 방향 가중치부, 상기 설정된 도로 범위 내에 존재하는 복수의 도로 중 하류부 도로에 대한 도로 점유율이 기 설정된 기준 이상이면 해당 도로에 하류부 가중치를 부여하여 각 도로별 통행하면서 발생되는 통행비용을 산출하는 하류부 가중치부 및 상기 산출된 통행비용을 이용하여 상기 목적지를 가기 위한 경로 후보군을 도출하는 경로 후보군 도출부를 포함한다.

또한 상기 방향 가중치부는, 상기 출발지와 상기 목적지를 이은 선을 대각선으로 하는 가상의 직사각형에 포함되는 복수의 도로를 탐색하고, 상기 탐색된 복수의 도로에 상기 방향 가중치를 부여하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 방향 가중치부는, 상기 방향 가중치가 부여되지 않은 복수의 도로를 상기 도로 범위에서 제외하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 하류부 가중치부는, 상기 도로 점유율에 따라 상기 하류부 가중치의 수치를 차등적으로 부여하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 기 설정된 기준은, 도로의 길이 대비 차량의 대기행렬 길이에 대한 비율인 도로 점유율이 60% 내지 80% 인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 경로 후보군 도출부는, 상기 산출된 통행비용이 낮은 경로순으로 복수의 경로 후보를 정렬하고, 상기 정렬된 복수의 경로 후보 중 정렬순위가 높은 기 설정된 개수의 경로 후보를 상기 경로 후보군으로 도출하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 경로 후보군 도출부는, 깊이 우선 탐색(depth first search) 기법을 이용하여 상기 복수의 경로 후보를 정렬하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 도출된 경로 후보군 및 상기 차량과 동일한 도로 네트워크에서 운행 중인 복수의 타차량에서 도출된 경로 후보군들의 상관관계를 이용하여 경로별 도로 네트워크의 혼잡도를 추정하고, 상기 추정된 혼잡도를 이용하여 경로별 도로 네트워크의 혼잡비용을 산출하며, 상기 산출된 혼잡비용이 최소가 되는 경로를 상기 차량의 최적경로로 선정하는 최적경로 선정부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 경로생성방법은 경로생성장치가 차량의 출발지와 목적지가 설정되면 교차로와 교차로 사이에 위치한 복수의 도로 중 목적지 방향의 도로에 방향 가중치를 부여하여 경로 탐색할 도로 범위를 설정하는 단계, 상기 경로생성장치가 상기 설정된 도로 범위 내에 존재하는 복수의 도로 중 하류부 도로에 대한 도로 점유율이 기 설정된 기준 이상이면 해당 도로에 하류부 가중치를 부여하여 각 도로별 통행하면서 발생되는 통행비용을 산출하는 단계 및 상기 산출된 통행비용을 이용하여 상기 목적지를 가기 위한 경로 후보군을 도출하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 경로생성시스템은 각 교차로별 교통정보 및 각 도로의 도로 점유율을 포함하는 신호운영정보를 수집하는 신호제어장치, 차량 및 상기 차량과 동일한 도로 네트워크에서 운행 중인 복수의 타차량으로부터 교차로와 교차로 사이에 위치한 복수의 도로를 통행하는 실제 통행시간을 포함하는 소통정보를 수집하고, 상기 신호제어장치로부터 교통정보를 수집하며, 상기 소통정보 및 상기 교통정보를 이용하여 각 도로별 실시간 통행시간을 나타내는 도로 소통정보를 생성하는 정보수집장치 및 상기 도로 소통정보 및 상기 신호운영정보를 이용하여 도로 네트워크의 관점에서 상기 차량과 상기 복수의 타차량이 분산되며 도로를 통행하도록 상기 차량의 경로를 생성하는 경로생성장치를 포함하되, 상기 경로생성장치는, 상기 차량의 출발지와 목적지가 설정되면 상기 복수의 도로 중 목적지 방향의 도로에 방향 가중치를 부여하여 경로 탐색할 도로 범위를 설정하는 방향 가중치부, 상기 설정된 도로 범위 내에 존재하는 복수의 도로 중 하류부 도로에 대한 도로 점유율이 기 설정된 기준 이상이면 해당 도로에 하류부 가중치를 부여하여 각 도로별 통행하면서 발생되는 통행비용을 산출하는 하류부 가중치부 및 상기 산출된 통행비용을 이용하여 상기 목적지를 가기 위한 경로 후보군을 도출하는 경로 후보군 도출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면 출발지와 목적지를 기반으로 방향 가중치를 부여하여 도로 네트워크 전체에 대한 경로를 탐색하지 않고, 목적지 방향에 대한 경로만을 탐색하여 경로를 생성하는 시간을 단축할 수 있다.

또한 하류부 도로의 도로 점유율에 따라 부여되는 하류부 가중치를 이용하여 하류부 도로에서 발생되는 뒷막힘 현상(spill back)을 반영하여 경로를 생성할 수 있다.

또한 복수의 경로후보를 포함하는 경로 후보군을 도출하고, 도출된 경로후보군을 이용하여 도로 네트워크 전체의 교통 통행이 원활이 이루어지도록 하는 최적경로를 선정할 수 있다.

이를 통해 본 발명은 도로 네트워크 전체가 원활한 통행이 이루어짐으로써, 일부 지역에서만 발생되는 교통 혼잡을 미연에 차단하여 교통 통행에 대한 효율성을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 경로생성시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 경로생성장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 방향 가중치부를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 하류부 가중치부를 설명하기 위한 도면이다.
도 5a, 도 5b, 도 5c 및 도 5d는 본 발명의 실시예에 따른 경로후보군 도출부를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 경로생성방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 컴퓨팅 장치를 설명하기 위한 블록도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본 명세서 및 도면(이하 '본 명세서')에서, 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

또한 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나 '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로써, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용되는 것이 아니다.

또한 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.

또한 본 명세서에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것일 뿐, 하나 또는 그 이상의 다른 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

또한 본 명세서에서, '및/또는' 이라는 용어는 복수의 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 본 명세서에서, 'A 또는 B'는, 'A', 'B', 또는 'A와 B 모두'를 포함할 수 있다.

또한 본 명세서에서, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 경로생성시스템을 설명하기 위한 구성도이다.

도 1을 참조하면, 경로생성시스템(500)는 교차로 네트워크에 적용되는 신호운영정보 및 현재 도로의 통행시간인 도로 소통정보를 이용하여 도로 네트워크 전체가 원활하게 통행할 수 있는 최적의 경로를 생성하여 차량에 제공한다. 이를 통해 경로생성시스템(500)은 도로 네트워크 전체에 대한 혼잡도를 줄임으로써, 도로 이용에 대한 효율성을 극대화할 수 있다. 경로생성시스템(500)는 경로생성장치(100), 정보수집장치(200), 신호제어장치(300) 및 복수의 차량(400)을 포함한다. 이하, 복수의 차량(400)은 사용자가 승차하고 있는 차량(400a)과 나머지 복수의 차량(400b, 400c)(이하, '타차량'이라 함)으로 구분하여 설명하나, 이에 한정하지 않고 차량(400b) 또는 차량(400c)이 사용자가 승차한 차량일 수 있다.

경로생성장치(100)는 차량(400a)의 최적경로를 생성하여 제공하는 장치로써, 서버 형태일 수 있으나 이에 한정하지 않는다. 경로생성장치(100)는 차량(400a)의 출발지와 목적지가 설정되면 교차로와 교차로 사이에 위치한 복수의 도로 중 목적지 방향의 도로에 방향 가중치를 부여하여 경로 탐색할 도로 범위를 설정한다. 경로생성장치(100)는 설정된 도로 범위 내에 존재하는 복수의 도로 중 하류부 도로에 대한 도로 점유율이 기 설정된 기준 이상이면 해당 도로에 하류부 가중치를 부여하여 각 도로별 통행하면서 발생되는 통행비용을 산출한다. 경로생성장치(100)는 산출된 통행비용을 이용하여 목적지를 가기 위한 복수의 경로가 포함된 경로 후보군을 도출한다. 또한 경로생성장치(100)는 도출된 경로 후보군 및 차량(400a)과 동일한 도로 네트워크에서 운행 중인 복수의 타차량(400b, 400c)에서 도출된 경로 후보군들의 상관관계를 이용하여 경로별 도로 네트워크의 혼잡도를 추정한다. 여기서 혼잡도는 도로 상에 차량의 대기행렬로 인해 발생되는 점유율의 상태를 나타낸 수치로써, 혼잡도가 높으면 도로가 복잡한 것이고, 낮으면 도로가 여유로운 것으로 판단할 수 있다. 경로생성장치(100)는 추정된 혼잡도를 이용하여 경로별 도로 네트워크의 혼잡비용을 산출하고, 산출된 혼잡비용이 최소가 되는 경로를 차량(400a)의 최적경로로 선정한 후, 선정된 최적경로를 차량(400a)에 전달한다.

정보수집장치(200)는 차량(400a) 및 차량(400a)과 동일한 도로 네트워크에서 운행중인 복수의 타차량(400b, 400c)에 대한 정보를 수집하는 장치로써, 서버 형태일 수 있으나 이에 한정하지 않는다. 정보수집장치(200)는 차량(400a) 및 복수의 타차량(400b, 400c)으로부터 교차로와 교차로 사이에 위치한 복수의 도로를 통행하는 실제 통행시간을 포함하는 소통정보를 수집한다. 또한 정보수집장치(200)는 신호제어장치(300)로부터 실시간 교통정보를 수집한다. 이를 통해 정보수집장치(200)는 소통정보와 실시간 교통정보를 이용하여 도로 소통정보를 생성한다. 여기서 도로 소통정보는 현재 임의의 도로를 통행하는데 소요되는 실시간 통행시간을 의미한다. 정보수집장치(200)는 생성된 도로 소통정보를 경로생성장치(100)로 전송한다.

신호제어장치(300)는 도로의 상태에 대한 정보를 수집하는 장치로써, 서버 형태일 수 있으나 이에 한정하지 않는다. 신호제어장치(300)는 각 교차로별 교통정보 및 각 도로의 도로 점유율을 포함하는 신호운영정보를 수집한다. 신호제어장치(300)는 각 교차로 또는 도로에 위치한 교통신호를 제어하는 신호제어기(미도시)로부터 신호제어기의 상태정보, 실시간 교통정보(신호제어, 운영정보 등 포함)를 수집한다. 또한 신호제어장치(300)는 각 교차로 또는 도로에 위치한 CCTV로부터 촬영된 CCTV 영상을 수집하고, 수집된 CCTV 영상(도로 방향별 교통량, 대기행렬 길이 등의 정보를 포함함)을 이용하여 각 도로의 도로 점유율을 산출한다. 여기서 도로 점유율은 전체 도로 길이 대비 차량의 대기행렬 길에 대한 비율을 의미하며, 도로 점유율이 높으면 도로에 차량이 많아 막힘 현상이 발생하고, 도로 점유율이 낮으면 도로에 차량이 적어 원활한 통행을 한다. 신호제어장치(300)는 수집된 신호운영정보를 경로생성장치(100)로 전송한다.

복수의 차량(400)는 도로 네트워크를 운행 중인 차량으로써, 경로생성장치(100) 및 정보수집장치(200)와 통신을 수행한다. 이때 복수의 차량(400)는 사용자가 승차하고 있는 차량(400a)과 나머지 복수의 타차량(400b, 400c)으로 구분될 수 있으나, 이에 한정하지 않는다. 차량(400)는 적어도 하나의 센서를 포함하고, 센서는 카메라 센서, 속도 센서, 가속도 센서, 자이로 센서, GPS(global positioning system) 센서, 라이다(Light Detection and Ranging, LiDAR) 센서 등을 포함할 수 있다. 차량(400)은 센서를 통해 도로 상태, 차량의 속도, 가속도, 주행시간 등을 측정하고, 측정된 정보를 이용하여 실제 도로의 통행시간인 소통정보를 생성할 수 있다. 복수의 차량(400)는 생성된 소통정보를 정보수집장치(200)로 전송한다.

바람직하게는 복수의 차량(400)은 자율주행차량일 수 있으나, 이에 한정하지 않는다. 만약 차량(400)이 자율주행차량이 아닌 경우, 해당 차량은 경로생성장치(100) 및 정보수집장치(200)와의 통신을 수행할 단말장치를 포함할 수 있다.

한편 경로생성시스템(500)는 경로생성장치(100), 정보수집장치(200), 신호제어장치(300) 및 복수의 차량(400) 사이에 통신망(550)을 구축하여 서로 간의 통신이 이루어지도록 지원한다. 통신망(550)은 백본망과 가입자망으로 구성될 수 있다. 백본망은 X.25 망, Frame Relay 망, ATM망, MPLS(Multi Protocol Label Switching) 망 및 GMPLS(Generalized Multi Protocol Label Switching) 망 중 하나 또는 복수의 통합된 망으로 구성될 수 있다. 가입자망은 FTTH(Fiber To The Home), ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line), 케이블망, 지그비(zigbee), 블루투스(bluetooth), Wireless LAN(IEEE 802.11b, IEEE 802.11a, IEEE 802.11g, IEEE 802.11n), Wireless Hart(ISO/IEC62591-1), ISA100.11a(ISO/IEC 62734), CoAP(Constrained Application Protocol), MQTT(Message Queuing Telemetry Transport), WIBro(Wireless Broadband), Wimax, 3G, HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), 4G 및 5G일 수 있다. 일부 실시예로, 통신망(150)은 인터넷망일 수 있고, 이동 통신망일 수 있다. 또한 통신망(550)은 기타 널리 공지되었거나 향후 개발될 모든 무선통신 또는 유선통신 방식을 포함할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 경로생성장치를 설명하기 위한 블록도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 방향 가중치부를 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 하류부 가중치부를 설명하기 위한 도면이고, 도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 실시예에 따른 경로후보군 도출부를 설명하기 위한 도면이다. 여기서 도 3의 (a)는 도로 범위 설정하기 전을 나타낸 도면이고, (b)는 도로 범위 설정한 후를 나타낸 도면이다. 또한 도 5a는 기존 알고리즘에 의해 선정된 최적경로를 나타낸 도면이고, 도 5b는 본 발명의 경로생성장치에 의해 선정된 제1 최적경로를 나타낸 도면이며, 도 5c는 본 발명의 경로생성장치에 의해 선정된 제2 최적경로를 나타낸 도면이고, 도 5d는 본 발명의 경로생성장치에 의해 선정된 제3 최적경로를 나타낸 도면이다.

도 1 내지 도 5d를 참조하면, 경로생성장치(100)는 제어부(50)를 포함하고, 통신부(10), 입력부(30) 및 저장부(70)를 더 포함할 수 있다.

통신부(10)는 정보수집장치(200), 신호제어장치(300) 및 차량(400a)과의 통신을 수행한다. 통신부(10)는 정보수집장치(200)로부터 도로 소통정보를 수신하고, 신호제어장치(300)로부터 신호운영정보를 수신한다. 또한 통신부(10)는 최적경로를 차량(400a)에 전송한다. 여기서 통신부(10)는 차량(400a)이 자율주행차량인 경우, 차량 내부에 포함된 제어장치에 최적경로를 전송하고, 차량(400a)이 일반 차량인 경우, 차량 내에 구비된 네비게이션 단말에 최적경로를 전송할 수 있다.

입력부(30)는 목적지와 관련된 사용자 입력을 입력받는다. 또한 입력부(30)는 출발지와 관련된 사용자 입력을 입력받을 수 있으나, 이에 한정하지 않을 수 있다. 즉 입력부(30)는 출발지와 관련된 사용자 입력을 입력받지 않고, 목적지와 관련된 사용자 입력만을 입력받을 수 있다. 입력부(30)가 출발지와 관련된 사용자 입력을 입력받지 못한 경우, 출발지와 관련된 정보는 센서부(미도시)의 센서를 통해 현재 위치가 자동으로 설정될 수 있다. 입력부(30)는 터치입력, 음성입력, 키패드입력 등의 다양한 형태로 사용자 입력을 입력받을 수 있다.

제어부(50)는 경로생성장치(100)의 전반적인 제어를 수행한다. 제어부(50)는 방향 가중치부(51), 하류부 가중치부(53) 및 경로 후보군 도출부(55)를 포함하고, 최적경로 선정부(57)를 더 포함할 수 있다.

방향 가중치부(51)는 차량(400a)의 출발지와 목적지가 설정되면 복수의 도로 중 목적지 방향의 도로에 방향 가중치를 부여하여 경로 탐색할 도로 범위를 설정한다. 이를 통해 방향 가중치부(51)는 출발지 및 목적지와 인접한 모든 도로를 탐색하지 않고, 실제 차량이 주행해야 하는 방향에 있는 도로만을 탐색하도록 제어함으로써, 시스템의 부하를 낮추고 보다 빠른 도로 탐색을 유도할 수 있다.

상세하게는 방향 가중치부(51)는 출발지와 목적지를 이은 선을 대각선으로 하는 가상의 직사각형에 포함되는 복수의 도로를 탐색한다. 방향 가중치부(51)는 탐색된 복수의 도로에 방향 가중치를 부여하고, 부여된 복수의 도로를 도로 범위로 설정한다. 즉 방향 가중치부(51)는 방향 가중치가 부여되지 않은 복수의 도로를 도로 범위에서 제외한다. 예를 들어 제1 교차로 내지 제9 교차로가 있는 도로 네트워크에서 제2 교차로가 출발지이고, 제9 교차로가 목적지이면 방향 가중치부(51)는 제2 교차로와 제9 교차로를 이은 선(A)을 대각선으로 하는 가상의 직사각형 (B) 내에 포함되는 복수의 도로(#23, #25, #36, #56, #58, #69, #89)에 방향 가중치를 부여한다. 이를 통해 방향 가중치부(51)는 복수의 도로(#23, #25, #36, #56, #58, #69, #89)를 경로 생성을 위한 도로 범위로 설정할 수 있다. 또한 방향 가중치부(51)는 방향 가중치가 부여되지 않은 복수의 도로(#12, #14, #45, #47, #78)을 도로 범위에서 제외할 수 있다.

하류부 가중치부(53)는 방향 가중치부(53)로부터 설정된 도로 범위 내에 존재하는 복수의 도로(#23, #25, #36, #56, #58, #69, #89) 중 하류부 도로(#56, #58, #36)에 대한 도로 점유율이 기 설정된 기준 이상이면 해당 도로에 하류부 가중치를 부여하여 도로를 통행하는 통행시간을 증가시킨다. 여기서 기 설정된 기준은 도로 점유율이 60% 내지 80%인 것을 의미하고, 바람직하게는 도로 점유율이 70%인 것을 의미한다. 즉 하류부 가중치부(53)는 도로의 여유공간이 20% 내지 40% 미만이면 뒷막힘 현상(spill back)이 발생될 가능성이 있다고 판단하여 해당 도로의 통행시간에 가중치를 부여하여 통행시간을 증가시킨다.

한편 하류부 가중치부(53)는 기 설정된 기준을 기반으로 현재 위치한 교차로(제2 교차로)의 하류부 도로 중 #58 도로에 대한 공간이 혼잡하고, #56 도로에 대한 공간이 여유 있는 경우, #56 도로의 공간이 여유 있더라도 #58 도로의 영향으로 상류부 교차로인 제5 교차로가 혼잡할 가능성이 있다고 판단하여 #25 도로에 가중치 α를 통행시간에 부여할 수 있다. 바람직하게는 하류부 가중치부(53)는 하나의 교차로에 복수의 하류부 도로가 연결된 경우, 연결된 각 하류부 도로의 도로 점유율에 따라 차등적으로 가중치를 부여할 수 있다. 예를 들면 하류부 가중치부(53)는 도로 점유율이 60% 미만이면 가중치를 부여하지 않고, 도로 점유율이 60% 이상, 70% 미만이면 가중치를 +3분을 부여하며, 도로 점유율이 70% 이상, 80% 미만이면 가중치를 +5분을 부여하고, 도로 점유율이 80% 이상, 90% 미만이면 가중치를 +8분을 부여하며, 도로 점유율이 90% 이상, 100% 이하이면 가중치를 +10분을 부여할 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.

하류부 가중치부(53)는 각 도로별로 산출된 통행시간을 기반으로 도로를 통행하면서 발생되는 통행비용을 산출한다. 여기서 통행비용은 각 도로별 통행시간을 비용의 개념으로 변환된 수치로써, 통행시간일 오래 걸릴수록 통행비용이 비싸질 수 있다.

경로 후보군 도출부(55)는 산출된 통행비용을 이용하여 목적지를 가기 위한 경로 후보군을 도출한다. 이를 위해 경로 후보군 도출부(55)는 산출된 통행비용이 낮은 경로순으로 복수의 경로 후보를 정렬한다. 이때 경로 후보군 도출부(55)는 깊이 우선 탐색(depth first search) 기법을 이용하여 복수의 경로 후보를 정렬할 수 있다. 경로 후보군 도출부(55)는 정렬된 복수의 경로 후보 중 정렬순위가 높은 기 설정된 개수의 경로 후보를 경로 후보군으로 도출한다.

예를 들면 기존의 경로생성장치는 출발지에서 목적지까지 소요되는 시간이 최소인 하나의 경로(도 5a)를 선정하지만 본 발명의 경로생성장치(100)는 출발지에서 목적지까지 소요되는 시간이 최소가 아니더라도 통행비용이 낮은 경로순으로 복수의 경로 후보(도 5b, 도 5c, 도 5d)를 선별하여 경로 후보군을 도출한다. 이를 통해 경로 후보군 도출부(55)는 추후 수행되는 도로 네트워크 전체의 혼잡도를 추정하는 과정에서 다양한 경우의 수를 가질 수 있도록 지원한다.

최적경로 선정부(57)는 도출된 경로 후보군 및 차량과 동일한 도로 네트워크에서 운행 중인 복수의 타차량에 도출된 경로 후보군들의 상관관계를 이용하여 경로별 도로 네트워크의 혼잡도를 추정한다. 여기서 혼잡도는 도로 네트워크에 차량이 임의의 도로에 몰리는 현상으로 발생되는 혼잡 여부를 나타내는 수치로써, 복수의 차량이 일부 도로에만 편중되어 해당 도로만 혼잡한 경우 혼잡도가 높아질 수 있고, 차량이 일부 도로에 편중되지 않고 도로 네트워크 전체가 원활하게 통행하는 경우 혼잡도가 낮아질 수 있다. 최적경로 선정부(57)는 도로 네트워크에서 운행 중인 모든 차량의 경로 후보군에 대한 경우의 수를 조합하면서 각각의 조합에 대한 혼잡도를 추정할 수 있다. 이때 최적경로 선정부(57)는 기계학습(machine learning), 딥러닝(deep learning), 인공신경망(ANN) 등과 같은 인공지능 기술을 이용할 수 있다. 최적경로 선정부(57)는 추정된 혼잡도를 이용하여 경로별 도로 네트워크의 혼잡비용을 산출하고, 산출된 혼잡비용이 최소가 되는 경로를 차량(400a)의 최적경로로 선정한다. 여기서 혼잡비용은 도로 네트워크의 혼잡도를 비용의 개념으로 변환된 수치로써, 혼잡도가 높을수록 혼잡비용이 비싸질 수 있다. 최종경로 선정부(57)는 선정된 최적경로를 차량(400a)에 전달되도록 제어한다.

저장부(70)는 경로생성장치(100)를 구동하기 위한 프로그램 또는 알고리즘이 저장된다. 저장부(70)는 통신부(10)로부터 수신된 도로 소통정보 및 신호운영정보가 저장된다. 저장부(70)는 입력부(30)로부터 입력된 출발지 및 목적지와 관련된 정보가 저장된다. 저장부(70)는 제어부(50)로부터 도출된 경로 후보군이 저장되고, 최종적으로 선정된 경로인 최적경로가 저장된다. 저장부(70)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기메모리, 자기 디스크 및 광디스크 중 적어도 하나의 저장매체를 포함할 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 경로생성방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 1 및 도 6을 참조하면, 경로생성방법은 출발지와 목적지를 기반으로 방향 가중치를 부여하여 도로 네트워크 전체에 대한 경로를 탐색하지 않고, 목적지 방향에 대한 경로만을 탐색하여 경로를 생성하는 시간을 단축할 수 있다. 경로생성방법은 하류부 도로의 도로 점유율에 따라 부여되는 하류부 가중치를 이용하여 하류부 도로에서 발생되는 뒷막힘 현상을 반영하여 경로를 생성할 수 있다. 또한 경로생성방법은 복수의 경로후보를 포함하는 경로 후보군을 도출하고, 도출된 경로후보군을 이용하여 도로 네트워크 전체의 교통 통행이 원활이 이루어지도록 하는 최적경로를 선정할 수 있다. 이를 통해 경로생성방법은 도로 네트워크 전체가 원활한 통행이 이루어짐으로써, 일부 지역에서만 발생되는 교통 혼잡을 미연에 차단하여 교통 통행에 대한 효율성을 높일 수 있다.

S110 단계에서, 경로생성장치(100)는 목적지와 관련된 정보에 대한 사용자 입력을 입력받는다. 경로생성장치(100)는 터치입력, 음성입력, 키패드입력 등의 다양한 형태로 사용자 입력을 입력받을 수 있다. 이때 경로 생성장치(100)는 출발지와 관련된 사용자 입력을 더 입력받을 수 있다. 만약 출발지와 관련된 사용자 입력이 입력받지 못한 경우, 경로생성장치(100)는 현재 위치를 출발지로 자동 설정할 수 있다.

S120 단계에서, 경로생성장치(100)는 도로 소통정보 및 신호운영정보를 수신한다. 경로생성장치(100)는 정보수집장치(200)로부터 도로 소통정보를 수신하고, 신호제어장치(300)로부터 신호운영정보를 수신한다. 여기서 도로 소통정보는 현재 임의의 도로를 통행하는데 소요되는 실시간 통행시간을 의미하고, 신호운영정보는 각 교차로별 교통정보 및 각 도로의 도로 점유율을 포함하는 정보를 의미한다.

S130 단계에서, 경로생성장치(100)는 차량(400a)의 출발지와 목적지가 설정되면 복수의 도로 중 목적지 방향의 도로에 방향 가중치를 부여하여 경로 탐색할 도로 범위를 설정한다. 경로생성장치(100)는 출발지와 목적지를 이은 선을 대각선으로 하는 가상의 직사각형에 포함되는 복수의 도로를 탐색한다. 경로생성장치(100)는 탐색된 복수의 도로에 방향 가중치를 부여하고, 부여된 복수의 도로를 도로 범위로 설정한다.

S140 단계에서, 경로생성장치(100)는 각 도로별 통행하면서 발생되는 통행비용을 산출한다. 경로생성장치(100)는 설정된 도로 범위 내에 존재하는 복수의 도로 중 하류부 도로에 대한 도로 점유율이 기 설정된 기준 이상이면 해당 도로에 하류부 가중치를 부여하여 도로를 통행하는 통행시간을 증가시킨다. 경로생성장치(100)는 하류부 가중치가 반영된 각 도로별 통행시간을 기반으로 도로를 통행하면서 발생되는 통행비용을 산출한다.

S150 단계에서, 경로생성장치(100)는 산출된 통행비용을 이용하여 목적지를 가기 위한 경로 후보군을 도출한다. 경로생성장치(100)는 산출된 통행비용이 낮은 경로순으로 복수의 경로 후보를 정렬한다. 이때 경로생성장치(100)는 깊이 우선 탐색 기법을 이용하여 복수의 경로 후보를 정렬할 수 있다. 경로생성장치(100)는 정렬된 복수의 경로 후보 중 정렬순위가 높은 기 설정된 개수의 경로 후보를 경로 후보군으로 도출한다.

S160 단계에서, 경로생성장치(100)는 차량(400a)의 최적경로를 선정한다. 경로생성장치(100)는 도출된 경로 후보군 및 차량과 동일한 도로 네트워크에서 운행 중인 복수의 타차량에 도출된 경로 후보군들의 상관관계를 이용하여 경로별 도로 네트워크의 혼잡도를 추정한다. 경로생성장치(100)는 추정된 혼잡도를 이용하여 경로별 도로 네트워크의 혼잡비용을 산출하고, 산출된 혼잡비용이 최소가 되는 경로를 차량(400a)의 최적경로로 선정한다. 경로생성장치(100)는 선정된 최적경로를 차량(400a)에 전달되도록 제어한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 컴퓨팅 장치를 설명하기 위한 블록도이다. 컴퓨팅 장치(TN100)는 본 명세서에서 기술된 장치(예를 들면 경로생성장치, 정보수집장치, 신호제어장치 등) 일 수 있다.

컴퓨팅 장치(TN100)는 적어도 하나의 프로세서(TN110), 송수신 장치(TN120), 및 메모리(TN130)를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 장치(TN100)는 저장 장치(TN140), 입력 인터페이스 장치(TN150), 출력 인터페이스 장치(TN160) 등을 더 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(TN100)에 포함된 구성 요소들은 버스(bus)(TN170)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.

프로세서(TN110)는 메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(TN110)는 중앙 처리 장치(CPU: central processing unit), 그래픽 처리 장치(GPU: graphics processing unit), 또는 본 발명의 실시예에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 프로세서(TN110)는 본 발명의 실시예와 관련하여 기술된 절차, 기능, 및 방법 등을 구현하도록 구성될 수 있다. 프로세서(TN110)는 컴퓨팅 장치(TN100)의 각 구성 요소를 제어할 수 있다.

메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 각각은 프로세서(TN110)의 동작과 관련된 다양한 정보를 저장할 수 있다. 메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(TN130)는 읽기 전용 메모리(ROM: read only memory) 및 랜덤 액세스 메모리(RAM: random access memory) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.

송수신 장치(TN120)는 유선 신호 또는 무선 신호를 송신 또는 수신할 수 있다. 송수신 장치(TN120)는 네트워크에 연결되어 통신을 수행할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예는 지금까지 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 상술한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 통상의 기술자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

10: 통신부
30: 입력부
50: 제어부
51: 방향 가중치부
53: 하류부 가중치부
55: 경로 후보군 도출부
57: 최적경로 선정부
70: 저장부
100: 경로생성장치
200: 정보수집장치
300: 신호제어장치
400: 차량
500: 경로생성시스템
550: 통신망

Claims (10)

1. 차량의 출발지와 목적지가 설정되면 교차로와 교차로 사이에 위치한 복수의 도로 중 목적지 방향의 도로에 방향 가중치를 부여하여 경로를 탐색할 도로 범위를 설정하는 방향 가중치부;
   상기 설정된 도로 범위 내에 존재하는 복수의 도로 중 하류부 도로에 대한 도로 점유율이 기 설정된 기준 이상이면 해당 도로에 하류부 가중치를 부여하여 각 도로별 통행하면서 발생되는 통행비용을 산출하는 하류부 가중치부; 및
   상기 산출된 통행비용을 이용하여 상기 목적지를 가기 위한 경로 후보군을 도출하는 경로 후보군 도출부;
   를 포함하는 경로생성장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 방향 가중치부는,
   상기 출발지와 상기 목적지를 이은 선을 대각선으로 하는 가상의 직사각형에 포함되는 복수의 도로를 탐색하고, 상기 탐색된 복수의 도로에 상기 방향 가중치를 부여하는 것을 특징으로 하는 경로생성장치.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 방향 가중치부는,
   상기 방향 가중치가 부여되지 않은 복수의 도로를 상기 도로 범위에서 제외하는 것을 특징으로 하는 경로생성장치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 하류부 가중치부는,
   상기 도로 점유율에 따라 상기 하류부 가중치의 수치를 차등적으로 부여하는 것을 특징으로 하는 경로생성장치.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 기 설정된 기준은,
   도로의 길이 대비 차량의 대기행렬 길이에 대한 비율인 도로 점유율이 60% 내지 80% 인 것을 특징으로 하는 경로생성장치.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 경로 후보군 도출부는,
   상기 산출된 통행비용이 낮은 경로순으로 복수의 경로 후보를 정렬하고, 상기 정렬된 복수의 경로 후보 중 정렬순위가 높은 기 설정된 개수의 경로 후보를 상기 경로 후보군으로 도출하는 것을 특징으로 하는 경로생성장치.
7. 제 5항에 있어서,
   상기 경로 후보군 도출부는,
   깊이 우선 탐색(depth first search) 기법을 이용하여 상기 복수의 경로 후보를 정렬하는 것을 특징으로 하는 경로생성장치.
8. 제 1항에 있어서,
   상기 도출된 경로 후보군 및 상기 차량과 동일한 도로 네트워크에서 운행 중인 복수의 타차량에서 도출된 경로 후보군들의 상관관계를 이용하여 경로별 도로 네트워크의 혼잡도를 추정하고, 상기 추정된 혼잡도를 이용하여 경로별 도로 네트워크의 혼잡비용을 산출하며, 상기 산출된 혼잡비용이 최소가 되는 경로를 상기 차량의 최적경로로 선정하는 최적경로 선정부;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 경로생성장치.
9. 경로생성장치가 차량의 출발지와 목적지가 설정되면 교차로와 교차로 사이에 위치한 복수의 도로 중 목적지 방향의 도로에 방향 가중치를 부여하여 경로 탐색할 도로 범위를 설정하는 단계;
   상기 경로생성장치가 상기 설정된 도로 범위 내에 존재하는 복수의 도로 중 하류부 도로에 대한 도로 점유율이 기 설정된 기준 이상이면 해당 도로에 하류부 가중치를 부여하여 각 도로별 통행하면서 발생되는 통행비용을 산출하는 단계; 및
   상기 산출된 통행비용을 이용하여 상기 목적지를 가기 위한 경로 후보군을 도출하는 단계;
   를 포함하는 경로생성방법.
10. 각 교차로별 교통정보 및 각 도로의 도로 점유율을 포함하는 신호운영정보를 수집하는 신호제어장치;
    차량 및 상기 차량과 동일한 도로 네트워크에서 운행 중인 복수의 타차량으로부터 교차로와 교차로 사이에 위치한 복수의 도로를 통행하는 실제 통행시간을 포함하는 소통정보를 수집하고, 상기 신호제어장치로부터 교통정보를 수집하며, 상기 소통정보 및 상기 교통정보를 이용하여 각 도로별 실시간 통행시간을 나타내는 도로 소통정보를 생성하는 정보수집장치; 및
    상기 도로 소통정보 및 상기 신호운영정보를 이용하여 도로 네트워크의 관점에서 상기 차량과 상기 복수의 타차량이 분산되며 도로를 통행하도록 상기 차량의 경로를 생성하는 경로생성장치;를 포함하되,
    상기 경로생성장치는,
    상기 차량의 출발지와 목적지가 설정되면 상기 복수의 도로 중 목적지 방향의 도로에 방향 가중치를 부여하여 경로 탐색할 도로 범위를 설정하는 방향 가중치부;
    상기 설정된 도로 범위 내에 존재하는 복수의 도로 중 하류부 도로에 대한 도로 점유율이 기 설정된 기준 이상이면 해당 도로에 하류부 가중치를 부여하여 각 도로별 통행하면서 발생되는 통행비용을 산출하는 하류부 가중치부; 및
    상기 산출된 통행비용을 이용하여 상기 목적지를 가기 위한 경로 후보군을 도출하는 경로 후보군 도출부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 경로생성시스템.

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