KR20000004433A

KR20000004433A - 전자식 통행 요금 징수 시스템의 기동 영역 및 통신 영역 설정방법

Info

Publication number: KR20000004433A
Application number: KR1019980025868A
Authority: KR
Inventors: 임성빈
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1998-06-30
Filing date: 1998-06-30
Publication date: 2000-01-25

Abstract

본 발명은 비트 에러가 많이 발생할 수 있는 통신 영역의 경계 부근에 기동 신호에 의한 방해 전파를 개입시켜 통신이 이루어지지 않도록 하다가 이러한 경계 부근을 지나는 즉시 통신이 이루어질 수 있도록 함으로써 통행 요금의 징수 업무가 안정적으로 수행될 수 있도록 한 전자식 통행 요금 징수 시스템의 기동 영역 및 통신 영역 설정 방법에 관한 것이다. 본 발명의 전자식 통행 요금 징수 시스템의 기동 영역 및 통신 영역 설정 방법은 차량 통과로의 소정의 영역에 설정되어 무선 기동 신호가 지향되며 상기 영역을 통과하는 차량의 내부 단말기를 기동시키는 기동 영역과 상기 기동 영역의 후방에 설정되어 무선 통신 신호가 지향되며 상기 기동 영역에 의해 기동된 차량의 내부 단말기와 통행 요금 징수를 위한 교신이 이루어지는 통신 영역을 각각 마련해둔 상태에서 상기 기동 영역과 통신 영역을 통과하는 차량의 내부 단말기와의 무선 교신에 의해 통행 요금을 자동으로 징수하는 전자식 통행 요금 징수 시스템에서 상기 기동 영역의 뒷부분과 상기 통신 영역의 앞부분이 일부 겹치도록 설정하여 적어도 비트 에러가 많이 발생할 수 있는 통신 영역의 상기 앞부분에서는 상기 기동 신호에 의한 방해에 의해 통신이 이루어지지 않도록 한 것이다.

Description

전자식 통행 요금 징수 시스템의 기동 영역 및 통신 영역 설정 방법

본 발명은 전자식 통행 요금 징수 시스템의 기동 영역 및 통신 영역 설정 방법에 관한 것으로, 특히 통신 영역의 일부가 기동 영역과 겹쳐지도록 각 영역을 설정함으로써 적어도 비트 에러가 많이 발생할 수 있는 통신 영역의 진입 부근에서는 기동 신호가 방해 전파로 작용하여 통신이 불가능하게 한 전자식 통행 요금 징수 시스템의 기동 영역 및 통신 영역 설정 방법에 관한 것이다.

5.8(GHz) 대역의 초고주파수를 사용하는 근거리 전용 통신(DSRC: Dedicated Short Range Communication)은 전자식 통행 요금 징수 시스템(ECTS: Electronic Toll Collecting System)에 널리 사용되고 있으며, 특히 유럽의 국가들에서 표준으로 채택되어 있다.

ETCS는 도로의 상공을 가로질러 설치된 갠트리에 초고주파 무선 통신을 행하는 고주파 통신 제어기(Radio Frequency Communication controller, 이하 RFC라고 한다)와 통신용 안테나가 설치되고, 차량에는 상기 RFC와 통신을 수행하는 제어기(On Board Unit, 이하 OBU라고 한다)가 부착되어 이루어진다. 이러한 ETCS에서는 OBU의 구성을 단순화하기 위해 백 스캐터링(Back Scattering) 통신 기법, 즉 반송파 반사(Carrier Reflective) 방식의 통신 기법을 사용하고 있다. 이에 따르면, OBU는 자체의 반송파용 발진기를 갖지 않은 상태에서 RFC와 연결된 통신용 안테나로부터 발사된 신호를 반송파로 사용하여 데이터를 송신하게 되는데, 이에 따라 통신은 반 이중(Half Duplex) 방식으로 이루어지게 된다.

도 1은 종래의 전자식 통행 요금 징수 시스템에 있어서 기동 영역과 통신 영역의 설정 상태를 설명하기 위한 도이고, 도 2는 도 1에 도시한 기동 영역 및 통신 영역 부근에서의 차량진입에 따른 OBU의 수신 전력의 변화를 보인 그래프이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 ETCS에 있어서 갠트리에 설치된 통신용 안테나(1)는 차량 통과로의 정해진 영역(3: 이하, 통신 영역이라고 한다)을 향하여 일정한 주기로 폴링(Polling) 신호를 송출하는데, 차량(4)이 통신 영역(3)을 통과하는 경우에는 이러한 폴링 신호에 응답하게 되고 이에 따라 RFC와 OBU 사이에 통신이 이루어져 통행료가 자동으로 징수되게 된다. 한편, 통신 영역(3)의 전방에는 기동용 안테나(2)에 의해 기동 신호가 발사되는 기동 영역(5)이 설정되는데, 종래에는 이러한 기동 영역(5)이 통신 영역(3)의 앞쪽에 겹치지 않도록 설정되고 있다. 이에 의하면 평상 시 초절전 모드로 대기 중이던 OBU가 기동 영역(5)에서 기동되어 통신이 가능한 상태로 된 후에 이어 나타나는 통신 영역(3)에서 통신이 이루어지게 된다. 이 때 정상적인 통신이 이루어지기 위해서는 OBU 측에 최저감도 이상의 고주파 전력이 도달하여야 하며, 여기서 반사된 신호도 또한 RFC 측에 최저 감도 이상의 전력으로 도달하여야 한다.

한편, 시스템 설계자는 시스템의 사양에 맞추어 통신 영역을 결정하게 되는데, 시스템을 단순화하기 위해서 안테나의 수를 줄이는 대신에 안테나의 빔폭을 넓히는 방향으로 설계를 진행하는 것이 일반적이다. 또한, 시스템의 성능을 최대화하기 위해서는 통신용 안테나가 통상적으로 차량의 유리에 설치되는 OBU와 평행을 이루어야 하는데, 이에 따라 통신용 안테나는 차량의 진입 측을 바라보아야만 한다.

이와 같이 안테나의 빔폭을 넓히고 또한 통신용 안테나가 차량의 진입측을 바라보게 할 때, OBU가 받는 차량 진입측, 즉 A 지역의 고주파 전력 레벨의 변화는 도 2에서 실선으로 도시한 바와 같이 평탄하게 된다. 결과적으로, 통신 시 비트 에러가 발생하는 최저 감도 근처의 영역이 넓어지게 되고 이에 따라 통신중 비트 오류가 발생할 수 있는데, 이러한 비트 오류는 차량이 천천히 진입할 경우에 발생 확률이 더욱 커지게 된다. 결과적으로, 통신 영역의 경계 부근에서 OBU가 RFC로부터 플래그를 받아 통신을 개시하더라도 RFC 쪽에 전달되는 신호의 고주파 전력이 최저 감도 이하로 되기 때문에 비트 에러가 많이 발생하여 데이터가 손상되고 통신이 정상적으로 이루어질 수 없어서 시스템에 오류를 발생시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 비트 에러가 많이 발생할 수 있는 통신 영역의 경계 부근에 기동 신호에 의한 방해 전파를 개입시켜 통신이 이루어지지 않도록 하다가 이러한 경계 부근을 지나는 즉시 통신이 이루어질 수 있도록 함으로써 통행 요금의 징수 업무가 안정적으로 수행될 수 있도록 한 전자식 통행 요금 징수 시스템의 기동 영역 및 통신 영역 설정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전자식 통행 요금 징수 시스템의 기동 영역 및 통신 영역 설정 방법은 차량 통과로의 소정의 영역에 설정되어 무선 기동 신호가 지향되며 상기 영역을 통과하는 차량의 내부 단말기를 기동시키는 기동 영역과 상기 기동 영역의 후방에 설정되어 무선 통신 신호가 지향되며 상기 기동 영역에 의해 기동된 차량의 내부 단말기와 통행 요금 징수를 위한 교신이 이루어지는 통신 영역을 각각 마련해둔 상태에서 상기 기동 영역과 통신 영역을 통과하는 차량의 내부 단말기와의 무선 교신에 의해 통행 요금을 자동으로 징수하는 전자식 통행 요금 징수 시스템에서 상기 기동 영역의 뒷부분과 상기 통신 영역의 앞부분이 일부 겹치도록 설정하여 적어도 비트 에러가 많이 발생할 수 있는 통신 영역의 상기 앞부분에서는 상기 기동 신호에 의한 방해에 의해 통신이 이루어지지 않도록 한 것이다.

도 1은 종래의 전자식 통행 요금 징수 시스템에 있어서 기동 영역과 통신 영역의 설정 상태를 설명하기 위한 도,

도 2는 도 1에 도시한 기동 영역 및 통신 영역 부근에서의 차량진입에 따른OBU의 수신 전력의 변화를 보인 그래프,

도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 OBU의 전기적인 블록 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 전자식 통행 요금 징수 시스템에 있어서 기동 영역과 통신 영역의 설정 상태를 설명하기 위한 도,

도 5는 본 발명에 따른 기동 영역과 통신 영역의 설정 상태를 보인 평면도,

도 6은 도 5에 도시한 기동 영역 및 통신 영역 부근에서의 차량진입에 따른OBU의 수신 전력의 변화를 보인 그래프이다.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

1: 통신용 안테나, 2: 기동용 안테나,

3: 통신 영역, 4: 차량,

5: 기동 영역, 6: 겹침 영역,

10: 패치 안테나, 11: 기동신호 검출회로,

12: 송신부, 13: 수신부,

14: 디지털 로직부, 15: 마이크로 프로세서,

16: 전력 제어부

이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 전자식 통행 요금 징수 시스템의 기동 영역 및 통신 영역 설정 방법의 양호한 실시예에 대해서 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 OBU의 전기적인 블록 구성도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명이 적용될 수 있는 OBU의 전기적인 구성은 장치의 전반적인 동작을 제어하는 마이크로 프로세서(15), 무선 신호를 송수신 하는 패치 안테나(10), 패치 안테나(10)에 의해 포착된 신호 중에서 기동 신호를 검출하고 기동 신호를 검출했을 때에는 마이크로 프로세서(15)를 초절전 모드로부터 기동시키는 기동신호 검출회로(11), 마이크로 프로세서(15)의 제어에 따라 기기의 각부에 동작 전원을 공급하는 전력 제어부(16), 패치 안테나(10)에 의해 포착된 무선 신호를 수신하는 수신부(13), 마이크로 프로세서(15)에 의해 발생된 응답 데이터를 적절한 코딩 체계, 예를 들어 FM0 또는 맨체스터 코드로 코딩하거나 수신부(13)에서 수신된 후에 복조된 인코딩 데이터를 원래의 데이터로 디코딩하여 마이크로 프로세서(15)에 공급하는 디지털 로직부(14) 및 디지털 로직부(14)에서 코딩된 데이터를 RFC에서 발사된 반송파에 의해 변조시키는 송신부(12)로 이루어진다.

도 4는 본 발명에 따른 전자식 통행 요금 징수 시스템에 있어서 기동 영역과 통신 영역의 설정 상태를 설명하기 위한 도이고, 도 5는 본 발명에 따른 기동 영역과 통신 영역의 설정 상태를 보인 평면도이고, 도 6은 도 5에 도시한 기동 영역 및 통신 영역 부근에서의 차량진입에 따른 OBU의 수신 전력의 변화를 보인 그래프이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 통행 요금 징수 시스템의 기동 영역 및 통신 영역 설정 방법에서는 통신용 안테나의 설치 각도가 통신 영역(3)의 중앙에서 OBU와 대략적으로 수평을 이룰 수 있도록 차량 진입 방향 쪽으로 기울여 준다. 통신 영역(3)의 전방에 설정되는 기동 영역(5)도 빠른 속도로 통과하는 차량까지 기동시킬 수 있을 만큼 충분히 큰 범위를 갖도록 설정한다. 또한 기동 영역(5)이 통신 영역(3)과 일부 겹치도록 각 영역을 설정해야 하는데, 이 때 너무 많이 겹치게 되면 통신 영역(3)이 좁아지기 때문에 차량이 소정의 기준 속도로 통신 영역을 통과하는데 소요되는 시간이 RFC 및 OBU 사이의 트랜잭션에 소요되는 최소 시간보다는 크게 되는 범위 내에서 겹치는 부분을 설정한다. 이 때 기동용 안테나와 통신용 안테나는 각각 지향성을 갖는 것을 사용해야 한다. 기동 신호의 반송 주파수와 통신 신호의 반송 주파수는 유사한 범위 내에서 각각 다르게 설정하는 것이 좋고 또한 OBU의 패치 안테나(10)의 수신 대역폭을 기동 신호의 반송 주파수와 통신 신호의 반송 주파수를 모두 받을 수 있도록 설정하는 것이 좋다. 이 상태에서, 통신 신호의 플래그가 01111110₂로 고정되어 있음을 감안하여 기동 신호의 반송 주파수에 실린 데이터를 예를 들어 11111111₂로 하여 통신 신호의 플래그를 잡지 못하도록 하는 것이 좋다. 더욱이, 기동용 안테나(2)의 부엽의 방사 전력 이득이 낮게 되도록 하여 차량이 기동 영역(5)을 벗어난 후에는 통신 영역(3) 안에서 기동 신호에 의해 통신이 방해를 받지 않도록 하는 것이 좋다.

이렇게 기동 영역(5)과 통신 영역(3)을 설정한 상태에서 차량이 기동 영역(5)에 진입하게 되면 OBU는 그 기동신호 검출회로(11)에 의해서 기동 신호를 검출하여 초절전 모드에 있던 마이크로 프로세서(15)를 기동시킨다. 다음, 마이크로 프로세서(15)는 전력 제어부(16)에 제어 신호를 출력하여 장치의 각부에 전원이 공급되도록 하며, 이에 따라 OBU는 요금 지불 업무를 수행하기 위한 준비를 하게 된다.

이렇게 OBU가 기동된 후에 차량이 계속 전진하여 통신 영역(3)에 진입하더라도 OBU의 패치 안테나(10)는 통신 신호와 기동 신호를 모두 받아들이기 때문에 수신부(13)에는 통신용 기저 대역 신호와 기동용 기저 대역 신호가 섞여서 들어온다. 따라서, 통신 시 비트 에러가 발생할 수 있는 최저 감도 부근이 되는 통신 영역(3)의 일부, 즉 기동 영역(5)과 통신 영역(3)이 겹치는 겹침 영역(6)에서의 통신신호의 고주파 전력 레벨의 변화가 도 6에서 실선으로 도시한 바와 같이 평탄하더라도, 기동 신호의 레벨이 도 6에서 점선으로 도시한 바와 같이 상대적으로 높기 때문에 혼선(jamming)이 발생하여 통신을 개시하기 위한 플래그를 인식할 수 없게 되고 결과적으로 정상적인 통신이 이루어지지 않게 된다.

이 상태에서 차량이 계속 전진하여 기동 영역(5)을 완전히 벗어나게 되면 도 6에 도시한 바와 같이 기동 신호의 고주파 전력 레벨이 급격하게 감소되는데, 이에 따라 방해를 받고 있던 통신 신호의 전력 레벨이 상대적으로 커지므로 OBU는 여기에 실려 있는 데이터의 플래그를 인식하여 정상적인 통신이 이루어지게 된다.

본 발명의 전자식 통행 요금 징수 시스템의 기동 영역 및 통신 영역 설정 방법은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 통행 요금 징수 시스템의 기동 영역 및 통신 영역 설정 방법에 따르면, 비트 에러가 많이 발생할 수 있는 통신 영역의 경계 부근에 기동 신호를 방해 전파로 이용하여 통신이 이루어지지 않도록 하다가 이러한 경계 부근을 지나는 즉시 통신이 이루어질 수 있도록 함으로써 통행 요금의 징수 업무가 안정적으로 수행될 수 있게 하는 효과가 있다.

Claims

차량 통과로의 소정의 영역에 설정되어 무선 기동 신호가 지향되며 상기 영역을 통과하는 차량의 내부 단말기를 기동시키는 기동 영역과 상기 기동 영역의 후방에 설정되어 무선 통신 신호가 지향되며 상기 기동 영역에 의해 기동된 차량의 내부 단말기와 통행 요금 징수를 위한 교신이 이루어지는 통신 영역을 각각 마련해둔 상태에서 상기 기동 영역과 통신 영역을 통과하는 차량의 내부 단말기와의 무선 교신에 의해 통행 요금을 자동으로 징수하는 전자식 통행 요금 징수 시스템에서 상기 기동 영역의 뒷부분과 상기 통신 영역의 앞부분이 일부 겹치도록 설정하여 적어도 비트 에러가 많이 발생할 수 있는 통신 영역의 상기 앞부분에서는 상기 기동 신호에 의한 방해에 의해 통신이 이루어지지 않도록 한 전자식 통행 요금 징수 시스템의 기동 영역과 통신 영역 설정 방법.
기동신호에 의한 방해로 통신이 이루어지지 않게 하기 위해서 안테나의 대역폭 이내에 있는, 통신신호의 인접채널 주파수를 기동신호의 반송파로 사용하여 통신신호의 플래그와 다른 데이터 패턴을 실어보내는 방법.