KR20040100349A

KR20040100349A - 매설 장치를 이용한 차량 정보 검출 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR20040100349A
Application number: KR1020030032652A
Authority: KR
Inventors: 김태하
Original assignee: 주식회사 스펙트럼통신기술
Priority date: 2003-05-22
Filing date: 2003-05-22
Publication date: 2004-12-02

Abstract

본 발명은 교통량 정보를 검출하여 신호 제어 장치로 전송하는 차량 검출 장치에 있어서, 지표면 아래의 물리적 변화를 감지하여 아날로그 신호를 생성하고, 생성된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 데이터 검출부와, 디지털 신호를 이용하여 미리 지정된 방법으로 분석 처리하여 디지털 교통량 데이터를 생성하고, 디지털 교통량 데이터를 아날로그 교통량 데이터로 변환한 후 아날로그 교통량 데이터와 상응하는 고전력의 고주파 신호를 생성하여 출력하는 무선 통신부와, 전파전파(電波傳播, Propagation)에 의해 아날로그 교통량 데이터를 지표면을 통과하여 공기 중을 통해 지상의 무선 송수신 장치로 전송하기 위해 고주파 신호를 방사하는 안테나부를 포함하는 매설 장치를 이용한 차량 정보 검출 방법 및 시스템에 관한 것으로, 별도의 송수신 유선 선로를 포설하지 않더라도 차선 중앙 부분에 매설된 자기 센서와 무선 통신용 송수신기에서 지상의 제어 장치에 교통량 데이터를 전송할 수 있다.

Description

매설 장치를 이용한 차량 정보 검출 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR DETECTING VEHICLE INFORMATION USING EMBEDDED APPARATUS}

본 발명은 매설 장치를 이용한 차량 정보 검출 방법 및 시스템에 관한 것으로, 특히 매설 장치에서 검출한 교통 정보를 무선으로 지상의 무선 송수신기로 전송하여 도로의 효율적 운용을 가능하게 하는 매설 장치를 이용한 차량 정보 검출 방법 및 시스템에 관한 것이다.

과학 기술이 발달하고 경제 수준이 향상됨에 따라 대중 운송 수단의 수량뿐 아니라 자가용 등과 같이 개인 운송 수단의 수량이 나날이 증가하고 있다. 그리고, 이러한 운송 수단의 수량 증가는 도로 상황을 악화시키는 요인이 되고 있다.

따라서, 도로 상황이 지나치게 악화되는 구간에서는 우회 도로의 신설이나 신호등의 신호 대기 시간 조정 등의 방법을 이용한 기존 도로의 효율적인 운영을 통해 운송 수단의 원활한 소통을 가능하게 하고 있다.

그러나, 어느 구간에서 운송 수단의 소통이 원활하지 않은지를 판단하기 위해서는 지속적으로 도로의 현황 정보 및 교통량 정보를 수집할 필요가 있다.

일반적으로 도로의 현황을 살펴보고 교통량을 관리하는 방법으로 도로상에 설치해놓은 루프 센서를 이용하는 방법, 도로의 중요지점에 설치된 무선 카메라와 CCTV를 이용하는 방법 등이 적용되고 있다

도 1은 종래 기술에 따른 도로 매설 루프(LOOP) 센서를 이용한 도로 교통 정보 수집 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 도로 교통 정보 수집 시스템은 루프 감지기(110), 데이터 수집 장치(120), 데이터 송수신 유선 선로(130), 신호 제어 장치(140), 신호등(150)을 포함한다.

도 1에서 보여지는 바와 같이 종래 기술에 따른 도로 교통 정보 수집 시스템은 도로 하부에 루프 감지기(110)(즉, 루프 센서 등)를 설치한 후, 루프 감지기(110)에서 감지하여 추출한 신호를 데이터 송수신 유선 선로(130)를 통해 데이터 수집 장치(120)로 전송하면, 데이터 수집 장치(120) 역시 송수신 유선선로(130)를 통해 수신된 신호를 신호 제어 장치(140)로 전송하여, 신호 제어 장치(140)가 신호등(150)을 제어할 수 있도록 하는 방법을 이용한다.

그러나, 상술한 바와 같은 도로 매설 루프(LOOP) 센서를 이용한 도로 교통 정보 수집 시스템에서, 루프 감지기는 도로의 표면을 깍고 차량이 운행하는 전체면(대개 도의 폭보다 짧은 길이로)에 설치된다. 그러나, 이러한 방법은 기존의 도로에 루프 감지기를 설치하는 경우 도로의 통행을 차단하여 작업을 하여야 하므로 차량의 통행에 불편을 주게된다. 또한, 루프 감지기 및 송수신 유선 선로 설치를 위해 과도하게 도로를 파헤치고 재차 포장 작업을 하여야 하므로 많은 인력, 비용 및 시간을 필요로 하게 되는 문제점이 있었다. 또한, 루프 감지기에서 수집된 정보가 모두 송수신 유선 선로를 통해 신호 제어 장치까지 전송되는 형태이므로 신호등 제어에 불필요한 데이터까지 송수신되어야 하는 문제점이 있었다.

또한, 상술한 무선 카메라와 이에 연결된 CCTV를 이용하는 방식은 시각적으로 도로의 상황을 볼 수 있는 장점은 있으나, 해당 장비의 설치에 많은 비용이 소요되는 문제점이 있었다. 더욱이, 단순히 CCTV상의 화면을 보아서 교통체계를 제어하는 것이 아니라 교통흐름을 자동적으로 제어하기 위해서는 화면의 영상을 분석하여 교통량을 측정하기 위한 고속의 처리 시스템 및 고가의 소프트웨어를 필요로 하는 문제점도 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 별도의 송수신 유선 선로를 포설하지 않더라도 차선 중앙 부분에 매설된 자기 센서와 무선 통신용 송수신기에서 지상의 제어 장치에 교통량 데이터를 전송할 수 있도록 하는 매설 장치를 이용한 차량 정보 검출 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 지하에 매설된 매설 장치에서 측정된 데이터를 분석 및 통계적 처리하여 특정 시간내의 차량의 수, 차량의 속도, 차량의 혼잡 여부 등에 대한 교통량 정보를 지상의 제어 장치로 전송할 수 있도록 하는 매설 장치를 이용한 차량 정보 검출 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 매설 장치와 지상의 무선 송수신기간의 데이터 송수신이 무선 통신망(즉, 전파전파)을 통해 이루어지므로 별도의 송수신 유선 선로를 설치할 필요없어 공사비 절감, 공사 기간의 단축 및 오류 발생시 복구 시간 단축 등을 유도할 수 있는 매설 장치를 이용한 차량 정보 검출 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 매설 장치에서 지상의 무선 송수신기로 수집된 데이터 모두를 전송하는 것이 아니고 신호 처리에 필요한 필수 데이터만을 전송하므로 매설 장치에서 데이터 전송시의 부하를 낮출 수 있고 데이터 품질 성능 및 지상에 설치된 제어장치의 경제성을 확보할 수 있는 매설 장치를 이용한 차량 정보 검출 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 지표면 아래의 물리적 화학적 변화량을 감지할 수 있는 센서와 무선 통신 모뎀을 일체화하여 동일 위치에 매설하고 선로 시설없이 수집된 센서 정보를 무선으로 지상에 전송할 수 있도록 하는 매설 장치를 이용한 차량 정보 검출 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 도로 매설 루프(LOOP) 센서를 이용한 도로 교통 정보 수집 시스템의 구성을 나타낸 도면.

도 2a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 교통 정보 검출 시스템의 매설 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록 구성도.

도 2b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 교통 정보 검출 시스템의 매설 장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면.

도 3a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 매설 장치와 지상 무선 송수신 장치를 포함하는 교통 정보 검출 시스템의 구성 방법을 예시한 도면.

도 3b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 매설 장치와 지상 무선 송수신 장치의 배치 방법을 예시한 도면.

도 3c는 차량의 진행시 자기력의 변화 특성을 나타낸 도면.

도 3d는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 데이터 검출부의 구성도.

도 3e는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 데이터 검출부의 SPI 프로토콜을 나타낸 예시한 도면.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 지상 무선 송수신 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록 구성도.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 매설 장치와 지상 무선 송수신 장치간의 전파 모델을 설명하기 위한 도면.

도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 매설 장치의 데이터 수집 및 데이터 전송 과정을 나타낸 순서도.

도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 매설 장치에서의 교통량 데이터 검출 과정을 나타낸 순서도.

도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 지상 무선 송수신 장치의 교통량 데이터 송수신 과정을 나타낸 순서도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

200 : 매설 장치

205 : 데이터 검출부

210 : 센서부

215 : 필터 및 증폭부

220 : 신호 변환부

225 : 무선 통신부

230 : 매설 장치 제어부

235 : 데이터 접속 및 정형부

240 : 데이터 변복조부

245 : 무선 송수신부

250 : 안테나부

260 : 전원부

265 : 직류 전원 공급부

270 : 정전압 및 분배부

350 : 지상 무선 송수신 장치

355 : 섹터용 무선 송수신기

360 : 중계용 무선 송수신기

410 : 송수신기 제어부

420 : 저장부

430 : 매설 장치 관리부

상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 교통량 정보를 검출하여 신호 제어 장치로 전송하는 차량 검출 장치에 있어서, 지표면 아래의 물리적 변화(예를 들어, 자계 변화, 전계 변화, 압력 변화 등)를 감지하여 아날로그 신호를 생성하고, 생성된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 데이터 검출부와, 상기 디지털 신호를 이용하여 미리 지정된 방법으로 분석 처리하여 디지털 교통량 데이터(예를 들어, 단위 시간당 차량 대수, 차량 진행 속도, 점유율, 점유 시간, 차량 막힘 여부 등의 정보를 포함할 수 있음)를 생성하고, 상기 디지털 교통량 데이터를 아날로그 교통량 데이터로 변환한 후, 상기 아날로그 교통량 데이터와 상응하는 고전력의 고주파 신호를 생성하여 출력하는 무선 통신부와, 전파전파(電波傳播, Propagation)에 의해 상기 아날로그 교통량 데이터를 지표면을 통과하여 공기 중을 통해 지상의 무선 송수신 장치로 전송하기 위해 상기 고주파 신호를 방사하는 안테나부-여기서, 상기 지상의 무선 송수신 장치는 상기 아날로그 교통량 데이터를 상기 신호 제어 장치로 전송함-를 포함하고, 상기 데이터 검출부, 상기 무선 통신부, 상기 안테나부를 보호하기 위해 외부를 둘러싸는 함체가 미리 지정된 깊이의 지표면 아래에 매설되는 것을 특징으로 하는 교통 정보 검출을 위한 매설 장치가 제공된다.

또한, 본 발명에 따른 매설 장치는 상기 데이터 검출부, 상기 무선 통신부,상기 안테나부에 직류 전원을 공급하는 전원 공급부를 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 고주파 신호는 지표면을 통과하여 공기 중을 통해 지상의 무선 송수신 장치가 수신할 수 있는 크기의 출력값을 가지는 것을 특징으로 하며, 예를 들어 상기 고주파 신호가 지표면을 통과하여 공기 중을 통해 지상의 무선 송수신 장치로 전송되는 과정에서의 지표면 투과 손실은 사용 주파수가 약 424MHz인 경우 15dB에서 30dB 중 어느 하나의 값을 가지도록 할 수 있다.

그리고, 상기 함체는 상기 함체의 상부가 지표면으로부터 20cm에서 30cm 깊이 중 미리 지정된 깊이에 위치되도록 매설되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 각 매설 장치는 고유한 식별 정보를 가지고, 지상의 상기 무선 송수신 장치는 상기 식별 정보를 이용하여 관할하는 섹터(sector)내에 포함된 하나 이상의 매설 장치로부터 아날로그 교통량 데이터를 수신하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 매설 장치에서 상기 안테나부와 상기 함체의 내부 표면은 공간 임피던스에 의한 특성 변화를 방지하기 위해 이격 거리를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 도로에 매설되고, 데이터 검출부, 무선 통신부 및 안테나부를 포함하는 매설 장치가 교통량 정보를 검출하여 신호 제어 장치로 교통량 정보를 제공하는 방법에 있어서, (a) 지표면 아래의 물리적 또는 화학적 변화를 감지하여, 감지된 물리적 또는 화학적 변화와 상응하는 아날로그 신호를 생성하는 단계와, (b) 상기 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계와, (c) 상기 디지털 신호를 이용한 데이터 분석 작업을 통해 디지털 교통량 데이터를 생성하는단계-여기서, 상기 디지털 교통량 데이터는 단위 시간당 차량 대수, 차량 진행 속도, 점유율, 점유 시간 중 적어도 어느 하나를 포함함-와, (d) 상기 디지털 교통량 데이터를 아날로그 교통량 데이터로 변환하는 단계와, (e) 상기 아날로그 교통량 데이터를 고전력의 고주파 신호로 변환하는 단계와, (f) 상기 안테나부가 상기 고주파 신호를 상기 매설 장치 내부의 공기 중을 통해 방사하는 단계를 포함하고, 상기 매설 장치는 미리 지정된 깊이의 지표면 아래에 매설되고, 전파전파(電波傳播, Propagation)에 의해 상기 아날로그 교통량 데이터와 상응하는 고주파 신호가 지표면을 통과하여 공기 중을 통해 지상의 무선 송수신 장치에 수신되는 것을 특징으로 하는 매설 장치를 이용한 차량 정보 검출 방법이 제공되고, 당해 매설 장치를 이용한 차량 정보 검출 방법의 수행을 가능하게 하는 시스템, 장치 및 기록매체가 제공된다.

본 발명에 따른 매설 장치를 이용한 차량 정보 검출 방법에서 상기 단계 (a) 내지 단계 (f)는 미리 지정된 샘플링 주기마다 반복되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 매설 장치를 이용한 차량 정보 검출 방법은 지상의 무선 송수신 장치로부터 교통량 데이터 전송 요청이 수신되는 경우에만 상기 아날로그 교통량 데이터를 방사하는 경우, 지상의 상기 무선 송수신 장치로부터 제1 교통량 데이터 전송 요청을 수신하는 단계와, 지표면 아래의 물리적 또는 화학적 변화를 감지하여, 감지된 물리적 또는 화학적 변화와 상응하는 아날로그 신호를 생성하는 센서부를 동작시키는 단계와, 상기 디지털 신호를 이용한 데이터 분석 작업을통해 디지털 교통량 데이터를 생성하는 단계-여기서, 상기 디지털 교통량 데이터는 차량 대수, 차량 진행 속도, 점유율, 점유 시간 중 적어도 어느 하나를 포함함-와, 지상의 상기 무선 송수신 장치로부터 제2 교통량 데이터 전송 요청이 수신된 경우, 상기 디지털 교통량 데이터와 상응하는 고주파 신호를 상기 매설 장치 내부의 공기 중을 통해 방사하는 단계를 더 포함할 수 있다.

그리고, 지상의 상기 무선 송수신 장치는 관할하는 섹터(sector)내에 포함된 하나 이상의 매설 장치로부터 아날로그 교통량 데이터를 수신하고, 각 매설 장치는 고유한 식별 정보를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 데이터 검출부에 포함된 하나 이상의 센서가 포함된 경우, 미리 지정된 샘플링 주기마다 각각의 센서에 의해 검출된 측정값의 크기를 이용하여 차량의 회전 방향을 검출할 수 있는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 디지털 교통량 데이터는 상기 신호 제어 장치에서 신호등 제어가 가능하도록 미리 지정된 필수 데이터만을 포함하도록 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 교통량 정보를 검출하여 신호 제어 장치로 전송하는 차량 검출 장치에 있어서, 샘플링 시점마다 지표면 아래의 물리적, 화학적 변화를 감지하는 센서부와, 상기 센서부에 의해 검출된 아날로그 신호 중 저주파 신호만을 통과시킨 후 아날로그 신호를 증폭하는 필터 및 증폭부와, 상기 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 신호 변환부와, 상기 디지털 신호를 이용하여 디지털 교통량 데이터를 생성하는 교통 정보 생성부와, 상기 디지털 교통량 데이터를 정형화(reshaping)하는 데이터 접속 및 정형부와, 정형화된 디지털 교통량데이터를 아날로그 교통량 데이터로 변조하는 데이터 변복조부와, 상기 데이터 변복조부로부터 수신된 아날로그 신호를 높은 전력의 고주파 신호로 변환하는 무선 송수신부와, 상기 무선 송수신부로부터 수신된 고주파 신호가 지표면을 통과하여 공기 중을 통해 지상의 무선 송수신 장치로 전송되도록 방사하는 안테나부를 포함하고, 상기 샘플링 시점은 샘플링 주기에 따른 미리 지정된 시점 또는 지상의 무선 송수신 장치로부터 제어 신호가 수신된 시점 중 어느 하나이며, 상기 센서부, 상기 필터 및 증폭부, 상기 신호 변환부, 상기 매설 장치 제어부, 상기 데이터 접속 및 정형부, 상기 데이터 변복조부, 상기 무선 송수신부, 상기 안테나부를 보호하기 위해 외부를 둘러싸는 함체가 미리 지정된 깊이의 지표면 아래에 매설되는 것을 특징으로 하는 교통 정보 검출(즉, 차량 정보 등의 검출로서 이하 동일함)을 위한 매설 장치가 제공된다.

또한, 본 발명에 따른 매설 장치는 상기 센서부, 상기 필터 및 증폭부, 상기 신호 변환부, 상기 매설 장치 제어부, 상기 데이터 접속 및 정형부, 상기 데이터 변복조부, 상기 무선 송수신부, 상기 안테나부에 직류 전원을 공급하는 전원 공급부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 무선 송수신 장치가 매설 장치로부터 방사되는 차량 정보를 수신하여 무인 운전 차량의 운전 상태를 제어하는 방법에 있어서, 무인 운전 차량으로부터 수신되는 식별 정보를 무선 통신망을 통해 매설 장치로 전송하는 단계와, 상기 매설 장치로부터 상기 무인 운전 차량의 운전 정보를 무선 통신망을 통해 수신하는 단계-여기서, 상기 운전 정보는 주행 속도, 주행 위치중 적어도 어느 하나를 포함함-와, 상기 운전 정보를 이용하여 교통 제어 신호를 생성하는 단계-여기서, 상기 교통 제어 신호는 차량 간격 변경, 도로 상태 정보, 차선 변경 유도, 차선 침범 억제 중 적어도 어느 하나를 위한 것임-와, 상기 운전 정보를 무선 통신망을 통해 신호등을 제어하는 신호 제어 장치로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 운전 차량 제어 방법이 제공되고, 당해 무인 운전 차량 제어 방법의 수행을 가능하게 하는 시스템, 장치 및 기록매체가 제공된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 교통 정보 검출 시스템의 매설 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록 구성도이고, 도 2b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 교통 정보 검출 시스템(즉, 차량 존재 여부 등을 검출하기 위한 시스템으로 이하 동일함)의 매설 장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2a를 참조하면, 본 발명에 따른 매설 장치(200)는 데이터 검출부(205), 무선 통신부(225), 안테나부(250), 전원부(260)를 포함한다.

데이터 검출부(205)는 지표면 아래의 물리적, 화학적 변화를 감지하는 센서부(210)(예를 들어, 자기 센서, 온도 센서 등), 센서부(210)에 의해 검출된 아날로그 신호 중 저주파 신호만을 통과시킨 후 아날로그 신호를 증폭하는 필터 및 증폭부(215), 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 신호 변환부(220)를 포함한다.

예를 들어, 센서부(210)에 자기 센서가 적용되는 경우 차량의 진행 여부를 중심으로 측정하기 위해 1개의 자기 센서만을 포함시킬 수 있을 뿐 아니라 교차로 등의 경우 차량의 방향 전환(좌회전, 우회전 등)까지 검출할 수 있도록 하기 위해 X좌표 및 Y좌표측 신호 추출을 위해 90도 방향으로 2개가 설치될 수 있다. 물론, 그 이상의 수량 또는 설치 각도의 제약없이 자기 센서가 구성될 수 있음은 당연하며, 자기 센서는 차량이 당해 센서 근처(즉, 위)를 통과할 때의 자기 변화량을 전기적 신호로 변환하여 검출할 수 있다.

그리고, 필터 및 증폭부(215)와 신호 변환부(220)의 기능을 구체적으로 설명하면, 센서부(210)에 의해 변환된 전기적 신호는 아주 작은 미세 신호이므로 적정 크기로 증폭하고, 증폭된 신호를 비교 및 샘플링 하여 디지털 신호로 변환한 후 해당 디지털 신호를 매설 장치 제어부(230)로 전달하는 기능을 수행하는 것이다.

무선 통신부(225)는 매설 장치 제어부(230), 데이터 접속 및 정형부(235), 데이터 변복조부(240), 무선 송수신부(245)를 포함한다.

매설 장치 제어부(230)는 지상 무선 송수신 장치(350 - 도 3 참조)로부터 수신된 제어 신호에 따라 센서부(210)를 제어하고, 센서부(210)에 의해 검출되어 신호 변환부(220)를 통해 수신된 데이터(즉, 센서 정보)를 통계 및 데이터 분석 처리한 후 지상 무선 송수신 장치(350)로부터 다음번 데이터 전송 명령이 수신된 경우 최근 통계 및 분석 처리된 데이터를 데이터 접속 및 정형부(235)로 전송하는 기능을 수행한다. 또한, 매설 장치 제어부(230)는 각 매설 장치(200)의 식별을 위한 ID 설정 기능, 오류 발생시 자동 복구 기능, 검출 데이터 시험 기능, 통신 오류 여부시험 기능 등을 더 수행할 수 있다. 물론, 매설 장치 제어부(230)는 기능에 따라 교통 정보 생성부, 제어부 등으로 구분되어 구성될 수도 있음은 당연하다.

그리고, 도 2a에는 도시되지 않았으나 본 발명에 따른 매설 장치(200)는 매설 장치(200)의 운용 프로그램, 매설 장치 제어부(230)에 의해 생성된 교통량 데이터 등을 저장하기 위한 저장부를 더 포함할 수 있다.

데이터 접속 및 정형부(235)는 매설 장치 제어부(230)로부터 수신된 디지털 데이터를 정형화(reshaping)하고, 정형화된 디지털 데이터를 데이터 변복조부(240)로 전송하는 기능을 수행한다. 또한 데이터 변복조부(240)로부터 수신되는 제어 신호를 매설 장치 제어부(230)로 전송하는 기능도 수행한다.

데이터 변복조부(240)는 데이터 접속 및 정형부(235)로부터 수신된 디지털 데이터를 아날로그 신호로 변조하여 무선 송수신부(245)로 전송하고, 무선 송수신부(245)로부터 수신된 아날로그 제어 신호를 디지털 신호로 변환하여 데이터 접속 및 정형부(235)로 전송하는 기능을 수행한다.

무선 송수신부(245)는 데이터 변복조부(240)로부터 수신된 아날로그 신호를 높은 전력의 고주파 신호로 변환하여 안테나부(250)에 인가하거나 안테나부(250)로부터 수신된 지상 무선 송수신 장치의 제어 신호(고주파 신호)를 중간주파 신호로 변환하여 데이터 변복조부(240)로 전송하는 기능을 수행한다. 또한, 무선 송수신부(245)는 저잡음 증폭 기능을 더 수행할 수 있다.

안테나 장치(250)는 무선 송수신부(245)로부터 수신된 고주파 신호가 지표면을 통과하여 공기 중을 통해 지상의 무선 송수신 장치로 전송되도록 하는 기능을수행한다. 안테나 장치(250)는 무선 통신부(225) 내에 포함될 수도 있다.

그리고, 전원부(260)는 직류 전원 공급부(265)(예를 들어, 축전지 등), 직류 전원 공급부(265)에 의해 공급되는 정전압 전원을 분배하고 관리하는 정전압 및 분배부(270)를 포함한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 교통 정보 검출 시스템의 매설 장치(200)는 데이터 검출부(205), 무선 통신부(225), 안테나부(250), 전원부(260)를 포함할 수 있고, 각 수단이 하나의 함체(280) 내에 구성된 경우의 매설 장치(200)의 구조가 도 2b에 예시되어 있다. 다만, 도 2a에 도시된 블록 구성도를 참조하면 각 수단들의 결합 관계를 쉽게 판단할 수 있을 것이므로, 도 2b의 도면에는 각 수단들의 결합관계는 도시하지 않기로 한다.

도 2b를 참조하면, 본 발명에 따른 매설 장치(200)는 안테나부(250)까지 하나의 함체(280) 내에 포함되어 전체적으로 지표면 아래에 매설되는 형태임을 알 수 있으며, 또한 유선 송수신 선로없이 무선으로 데이터 검출부(205)에 의해 검출된 데이터를 지상 무선 송수신 장치(350)로 전송하는 형태임을 쉽게 알 수 있을 것이다.

도 3a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 매설 장치와 지상 무선 송수신 장치를 포함하는 교통 정보 검출 시스템의 구성 방법을 예시한 도면이고, 도 3b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 매설 장치와 지상 무선 송수신 장치의 배치 방법을 예시한 도면이다. 도 3c는 차량의 진행시 자기력의 변화 특성을 나타낸도면이고, 도 3d는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 데이터 검출부의 구성도이고, 도 3e는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 데이터 검출부의 SPI 프로토콜을 나타낸 예시한 도면이다.

도 3a를 참조하면, 본 발명에 따른 교통 정보 검출 시스템은 하나 이상의 매설 장치(200a, 200b, ... , 200n - 이하, 200으로 통칭함)와 지상 무선 송수신 장치(350)를 포함하여 구성된다.

지상 무선 송수신 장치(350)는 특정 섹터 내에 포함된 매설 장치와 데이터 송수신을 위한 섹터용 무선 송수신기(355)와 원거리에 위치한 신호 제어 장치(140)와의 데이터 송수신을 위한 중계용 무선 송수신기(360)를 포함하며, 인도(380)상에 존재하는 전주(370)(예를 들어, 가로등 또는 통신용 전주)에 배치될 수 있다. 다만, 지상 무선 송수신 장치(350)의 세부 구성 및 기능 설명은 이후 도 4를 참조하여 상세히 설명하기로 하고, 여기서는 매설 장치(200)와 지상 무선 송수신 장치(350)간의 교통량 데이터 송수신 과정에 대해서만 상세히 설명하기로 한다.

지상 무선 송수신 장치(350) 또는 신호 제어 장치(140)에 수신된 교통량 데이터(즉, 센서부(210)에 의해 검출되고 매설 장치 제어부(230)에 의해 통계 분석 처리된 데이터 및/또는 예측 결과 데이터)가 어떤 매설 장치(200)로부터 수집되어 전송된 것인지를 식별할 수 있도록 하기 위해 각 매설 장치(200)는 고유의 식별 정보(예를 들어, ID 정보)를 포함할 수 있다.

도 3a의 참조부호 310은 도로상의 차선을, 참조부호 320은 도로상의 중앙 차선을, 참조부호 330은 아스팔트 포장도로의 경우 아스팔트 밑 지표층을, 참조부호340은 아스팔트 포장 도로의 경우 아스팔트 포장층을 의미한다.

본 발명에 따른 매설 장치(200)는 지상 무선 송수신 장치(350)와의 무선 데이터 송수신 과정에서의 발생되는 손실값에도 불구하고 무선 데이터 송수신이 정상적으로 수행될 수 있는 매설 지점이라면 아무런 제한없이 매설될 수 있다. 다만, 바람직하게는 손실값을 고려할 때 지표면 아래 약 20 ~ 30cm 지점에 매설될 수 있다. 본 발명에 따른 매설 장치(200)와 지상 무선 송수신 장치(350)간의 전파모델(Propagation Model)에 관해서는 이후 도 5를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 3b를 참조하면, 본 발명에 따른 교통 정보 검출 시스템은 하나 이상의 매설 장치(200)가 차선 중앙 부분에 일정한 간격으로 매설되고, 하나의 지상 무선 송수신 장치(350a, 350b, 350c, ... , 350n - 이하, 350으로 통칭함)가 복수의 매설 장치(200)를 관리하고 해당 장치로부터 수신되는 교통량 데이터를 신호 제어 장치(140)로 전송하여 신호 제어 장치(140)가 신호등(150)을 제어할 수 있도록 하는 구성을 가진다.

이하, 도 3a 및 도 3b를 참조하여 하나의 지상 무선 송수신 장치(350)가 개별적으로 관리하는 하나 이상의 매설 장치(200)(예를 들어, 특정 지상 무선 송수신 장치(350)가 관리하는 섹터(sector)내에 배치된 4개의 매설 장치들인 경우 설명의 편의를 위해 200a, 200b, 200c, 200d로 개별적으로 칭함)와 교통량 정보를 무선 통신망(예를 들어, 전파전파)을 통해 송수신하는 과정을 설명하기로 한다. 지상 무선 송수신 장치(350)는 다수의 매설 장치(200)를 관리할 수 있으며, 효과적인 주파수이용을 위해 시간 분할 다중 접속(TDMA) 방법을 이용하여 순차적인 데이터 송출 명령에 의해 데이터를 수집할 수 있다. 또한, 신호 제어 장치(또는 주 데이터 수집 장치)가 장거리에 위치한 경우 지상 무선 송수신 장치(350)는 중계 기능을 이용하여 먼 거리까지 데이터를 전송할 수 있다.

먼저, 지상 무선 송수신 장치(350)는 섹터용 무선 송수신기(355)를 이용하여 임의의 매설 장치 내에 포함된 센서부(210)에서 검출한 데이터를 전송하도록 하기 위해 매설 장치 #1(200a)로 제어 신호(즉, 교통량 정보 전송 요청 신호)를 전송한다.

매설 장치 #1(200a)은 최근 수집된 정보를 토대로 이루어진 분석 및/또는 예측 결과 데이터를 무선 통신망을 통해 지상 무선 송수신 장치(350)의 섹터용 무선 송수신기(355)로 전송한다. 이때, 지상 무선 송수신 장치(350)로 전송되는 데이터에는 당해 매설 장치 #1(200a)을 식별할 수 있도록 하기 위한 식별 정보가 포함될 수 있다. 또한 지상 무선 송수신 장치(350)에 수신된 데이터에 에러가 발생한 경우 지상 무선 송수신 장치(350)는 해당 매설 장치 #1(200a)로 데이터 재전송 요청을 전송할 수 있다.

이후 지상 무선 송수신 장치(350)는 매설 장치 #1(200a)로부터의 교통량 데이터 수신이 완료되면, 섹터용 무선 송수신기(355)를 이용하여 매설 장치 #2(200b)에게 제어 신호(즉, 교통량 정보 전송 요청 신호)를 전송한다.

매설 장치 #2(200b)로부터 교통량 데이터 수신이 완료되면, 매설 장치 #3(200c) 및 매설 장치 #4(200d)에게도 순차적으로 제어 신호(즉, 교통량 정보 전송 요청 신호)를 전송하여 교통량 데이터를 수신한다.

상술한 과정을 통해 지상 무선 송수신 장치(350)가 자신이 관할하는 섹터내의 모든 매설 장치들(200a, 200b, 200c 및 200d)로부터 교통량 데이터를 수신하면 중계용 무선 송수신기(360)를 이용하여 원거리에 있는 신호 제어 장치(140)로 당해 교통량 데이터를 전송한다. 이때, 신호 제어 장치(140)는 지상 무선 송수신 장치(350)로부터 수신된 교통량 데이터에 에러가 존재하는 경우 이의 재전송을 요청할 수 있다.

상술한 과정을 통해 원거리에 존재하는 신호 제어 장치(140)가 각각의 매설 장치(200)에서 검출한 교통량 데이터를 수신할 수 있으며, 이러한 일련의 과정(즉, 교통량 데이터 수집 과정)은 대략 1 ~ 2초 내에 완료된다. 다만, 교통량 데이터의 용도 및 목적에 따라 교통량 데이터 수집 과정은 수분 ~ 수시간마다 이루어질 수 있다.

그리고, 매설 장치(200)에 포함된 직류 전원 공급부(265)(예를 들어, 축전지 등)의 사용 기간은 데이터 수집 주기가 길수록 장기간 사용이 가능하므로 데이터 수집 주기를 적절하게 조정함으로써 별도의 보수 작업 없이도 장기간 동안 지하의 센서 정보를 수집할 수 있게 된다.

이하, 도 3c 내지 도 3e를 참조하여 본 발명에 따른 매설 장치(200)가 차량 진행 여부를 감지하여 교통량 정보(즉, 차량 정보 등)를 생성하는 방법에 대해 간략히 설명하기로 한다.

도 3c는 차량의 진행시 자기력의 변화 특성을 나타낸 도면이다.

상식적으로 자기량의 변화는 자기력의 진행을 방해하는 물질(예를 들어, 도체 등)이 존재하는 경우 왜곡되는 특성을 가지며, 자기력의 진행을 방해하는 물질(도체)이 없는 경우에는 일정한 특성의 진행을 나타낸다. 예를 들어, 자기력의 진행을 방해하거나, 흡수하는 성질의 물질이 존재하는 경우 일정한 형태의 왜곡(즉, 자기력선의 변화)이 발생하게 되는데, 센서를 이용하면 변화되는 자기장의 측정이 가능하게 된다.

도 3c는 도로위를 주행하는 차량이 매설 장치(200)(즉, 매설 장치(200) 내에 내장된 자기 센서) 뒤쪽에서 매설 장치(200) 위를 지나 매설 장치(200)로부터 멀어지는 과정 동안의 자기력의 변화를 나타낸 것으로, 이를 이용하면 차량의 대수 및 진입 여부에 대한 확인이 가능해진다.

즉, 차량이 매설 장치(200)에 인접하여 자기 센서가 인식할 때의 자기력의 변화를 나타낸 특성 곡선 구간이 A 구간이고, 이후 차량이 자기 센서의 위쪽에 위치하게 되면 B 구간과 같은 일정한 자기력을 가지게 된다.

또한 차량이 자기 센서에서 멀어지는 경우 C 구간과 같은 특성을 나타내는데 이를 통해서 차량이 완전히 빠져나간 것을 확인할 수 있게 되는 것이다.

또한, 매설 장치(200)가 차량의 대수를 확인하는 작업 과정중 B 구간의 시간을 계산하고, 이때 B 구간이 전체 시간 중에서 점유하는 시간 비율을 산출할 수 있으므로 차량의 점유율 계산도 가능해진다.

물론, B의 시간은 차량의 이동 속도 계산시 이용될 수 있으며, 동일 속도로 주행하는 차량일지라도 B 구간의 점유 시간(즉, 구간의 길이)은 차량의 크기에 따라 달라질 수 있다.

그리고, 도 3d는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 데이터 검출부(205)의 구성도이고, 도 3e는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 데이터 검출부(205)의 SPI 프로토콜을 나타낸 예시한 도면이다.

도 3d에 도시된 자기 센서의 구성은 위 그림은 PNI11096 ASIC의 외부에 자기센서 부착 및 내부 오실레이터 구동회로를 나타낸 것이다. 이와 같은 센서 회로는 자기량의 변화에 의해 도 3e에 도시된 SPI Protocol에 따라 해당 축의 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하여 제공 가능하도록 한다.

그리고, 도 3e에 도시된 바와 같이 SPI 프로토콜(Protocol)에 의해서 8비트 명령어를 전송하게 되면, ASIC 내부에서 명령어를 인지하고 내부 오실레이터를 구동시킨 후, 해당하는 X, Y축에 대하여 자기장이 변화되면 변화된 자기량을 16비트의 디지털 데이터로 변환하여 준다.

또한, 자기량의 변화는 도 3d의 센서 구성도와 같이 LR 발진회로에 의해서 자기장이 변화를 측정할 수 있다.

즉, SPI 프로토콜에 의해 명령을 전송하면 ASIC 내부에서 이에 해당하는 축을 설정하고, 이때 LR 발진기 회로에서 변화되는 자기장을 측정하며, 측정이 끝나면 도 3e의 DRDY 신호가 하이(high)로 변화되어 데이터 전송 준비가 끝난 것을 나타낸다.

이때, 무선 통신부(225)는 MISO의 데이터를 읽어오면 되며, 이때 MSB부터 16비트의 데이터가 수신되면 이에따라 차량의 이동 및 점유율을 계산하기 위한 데이터로 사용된다.

그리고, 데이터 검출부(205)에 의해 검출된 데이터를 이용하여 무선 통신부(225)에서 교통량 데이터를 생성하는 방법은 다음과 같다.

예를 들어, 현재 도로상에 차량이 정체 상태인지 여부(차량 막힘 여부)를 결정하는 방법으로 아래의 수학식 1과 같은 산출 수식이 적용될 수 있다.

상술한 수학식 1에서의 'DS'는 포화도, 'EG'는 유효 녹색 신호 시간(예를 들어, 실제 운영된 녹색 신호 시간과 노란 신호 시간의 합으로 단위는 초(second)), '∑Space'는 비점유 시간의 합(단위는 초(second)), 'N'은 비점유 시간의 수, 't'는 평균 포화 비점유 시간(단위는 초(second))을 의미한다.

또한, 현재 도로 위를 주행하고 있는 차량의 속도를 결정하는 방법으로 아래의 수학식 2와 같은 산출 수식이 적용될 수 있다.

먼저, 우선 속도는 이동 거리를 소요 시간으로 나눈 값이고, 이동거리는 통과한 차량의 수(예를 들어, 단위시간당 통과 차량의 수)와 차량의 길이의 곱으로 나타낼 수 있으며, 소요 시간은 단위시간중 실제적으로 매설 장치(200)가 동작 상태(ON 상태)였던 시간을 더한 값이 된다.

상술한 수학식 2에서의 'occ_time'은 주기 평균 점유시간(초)이고, '유효 검지 길이(m)'는 차량의 존재를 인식하는 유효 검지길이(운영자지정 가능)이며, '평균 차량 길이(m)'는 승용차를 기준한 평균 차량길이(운영자지정 가능)이다.

또한, 현재 도로 위를 주행하고 있는 차량의 대수 및 점유율 산출도 가능하며, 그 방법으로는 자기량의 변화를 차량의 입력과 출력을 고려해 누적한 값을 차량의 대수로 판단할 수 있고, 점유율을 앞서 설명한 포화도와 동일하게 결정할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 매설 장치(200)는 차량 트래픽 정보 생성하여 제공할 수 있으며, 제공 가능한 차량 정보(즉, 교통량 정보)로는 차량 속도, 점유율, 차량의 대수, 누적 교통량, 도로의 막힘 여부 등이 있을 수 있다.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 지상 무선 송수신 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.

도 4를 참조하면, 지상 무선 송수신 장치(350)는 섹터용 무선 송수신기(355), 중계용 무선 송수신기(360), 송수신기 제어부(410), 저장부(420), 매설 장치 관리부(430)를 포함한다.

섹터용 무선 송수신기(355)는 당해 지상 무선 송수신 장치(350)가 관리하는섹터(즉, 그룹)내에 매설된 매설 장치(200)와의 무선 통신을 가능하게 하는 장치로서, 관리자가 설정한 시간 간격에 따라 매설 장치별 데이터 전송 명령 기능, 매설 장치가 송신한 데이터를 수신하고 복구하는 기능, 복구한 데이터의 에러 검출 및 재전송 명령 기능, 섹터내 매설 장치별 수신 데이터 정렬 기능, 정렬한 데이터를 신호 제어 장치(140)로 전송하기 위해 중계용 무선 송수신기(360)로 해당 데이터를 전달하는 기능 등을 수행한다.

중계용 무선 송수신기(360)는 신호 제어 장치(140)와 무선 통신망을 통해 데이터를 송수신하는 기능을 수행하는 장치로서, 섹터용 무선 송수신기(355)로부터 수신한 데이터를 신호 제어 장치(140)로 중계하는 기능, 신호 제어 장치(140)로부터 데이터 재전송 명령이 수신되는 경우 해당 데이터 재전송 기능, 신호 제어 장치(140)로부터 수신한 명령을 섹터용 무선 송수신기(355)로 전송하는 기능 등을 수행한다.

송수신기 제어부(410)는 매설 장치(200)로부터 무선 통신망을 통해 수신한 교통량 데이터를 무선 통신망을 통해 신호 제어 장치로 전송할 수 있도록 섹터용 무선 송수신기(355), 중계용 무선 송수신기(360), 저장부(420), 매설 장치 관리부(430)를 제어하는 기능을 수행한다.

저장부(420)는 매설 장치(200)로부터 수신한 교통량 데이터, 관리자에 의해 설정된 교통량 데이터 수집 시간 간격 정보, 매설 장치(200)의 식별 정보 등을 저장하는 기능을 수행한다.

매설 장치 관리부(430)는 매설 장치(200)로부터 교통량 데이터를 수신하기위한 무선 통신 채널을 관리하고, 특정 매설 장치(200)와 상응하는 식별 정보를 이용하여 당해 매설 장치(200)로 교통량 데이터 전송 명령을 전송할 수 있도록 하는 기능을 수행한다.

도 4에는 도시되지 않았으나, 지상 무선 송수신 장치(350)는 전원부를 더 포함할 수 있으며, 전원부는 상용전원 또는 태양전지(또는 축전지)를 이용하여 지상 무선 송수신 장치(350)의 구동 전원을 제공하는 기능을 수행한다. 앞서 도 2a를 참조하여 설명한 바와 같이 지상 무선 송수신 장치(350)의 전원부도 전원 분배 및 관리 기능을 수행하는 수단이 포함될 수 있다.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 매설 장치와 지상 무선 송수신 장치간의 전파 모델을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명에 따른 매설 장치(200)와 지상 무선 송수신 장치(350)간에 데이터(예를 들어, 교통량 데이터 등과 같이 매설 장치(200)에 의해 측정된 데이터) 송수신 과정에 전파전파(Propagation)가 적용된다.

전파전파(電波傳播 : Propagation)란 전파(Radio Wave)가 공간을 방사해 나가는 것을 의미하며, 전파가 전파해 나가는 데 있어 전파 발사지점의 환경과 전파공간의 환경에 따라 전파의 손실값이 상이한 관계를 갖게 된다. 따라서, 전파전파를 예측하는 업무는 무선통신망 계획에 있어 가장 중요하고도 어려운 문제라 할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신 서비스 시스템에서도 전파전파 특성을 분석하고 있으며, 전파전파 특성을 분석하는 이유는 기지국의 커버리지(서비스 영역) 또는 전파의 도달 거리를 계산하기 위한 것으로 적정 전송 품질(또는 통화 품질)을 확보할 수 있는 영역을 산출하기 위한 것이다.

이와 같은 필요성들로 인해 전파의 직진성, 회절성 및 전파가 전달해 나가는 경로상의 산악, 건물 형태에 의해 반사와 산란값이 상이한 관계로 전파 공학적으로 이론과 실측경험을 모델화하여 전파전파 신호를 예측하고 있으며, 전세계적으로 20여 전파예측 모델(예를 들어, Allsebrook, COST 231-Hata, Okumura-Hata, Lee, McGeehan and Griffiths 등)이 개발되어 운용되고 있다.

그리고, 전파모델(Propagation Model)의 필요성으로는 전파손실이 주파수 대역, 시스템 규격(데이터 속도, 변조방식 등)에 의해 상이하고, 안테나 설치위치(높이에 따라 크게 변함), 전파 장애물 구조와 형태가 상이하며, 전파의 직진성, 회절성 및 전파의 반사, 산란, 흡수 등이 상이하고, 전파의 사용환경(도심, 부도심, 시골, 해상, 육지 등)에 따라 상이하며, 실내 및 실외의 전파환경이 상이함을 들 수 있다. 따라서, 사용하고자 하는 분야의 전파신호를 실측하여 통계적 방법에 의해 이론값을 보정하는 방법이 사용되는 것이며, 이러한 방법을 전파 모델을 이용한 전파 예측모델 보정이라 한다.

이하, 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 매설 장치(200)와 지상 무선 송수신 장치(350)간의 무선 데이터 송수신 동작의 유효성 여부에 대한 검사 과정을 설명하기로 한다. 그리고, 하기의 검사 과정은 기존의 어느 전파모델도 도로 밑 또는 지표 밑에서의 전파손실에 대한 자료는 제시하고 있지 않음을 고려하여 이루어진 것이다.

먼저, 본 발명에 따른 매설 장치(200)와 지상 무선 송수신 장치(350)간의 전파 시험은 424 MHz 대역에 있어 지표면 아래에서 송신한 전파가 지상에 도달하는 거리 측정, 루프백(loop back) 데이터 전송률(지상에서 송신한 데이터를 지표면 아래에서 수신하고, 수신한 데이터를 다시 지상으로 송신되었을 때 지상에서 에러 없이 수신되는 거리와 데이터 에러율 확인), 검사 결과 데이터의 상용화 가능성 및 신뢰성 확보방안 연구 등을 목적으로 하였다.

그리고, 당해 전파 시험은 매설 장치(200)를 지표면(논바닥) 아래 약 50cm 지점에 매립(안테나 끝의 지표매립 높이 약 30 cm)한 후, 지상에서 약 1.5 m 높이에서 매설 장치(200)로부터 전송되는 데이터를 수신하는 한편, 지상에서 송신한 데이터를 지표면 아래에 매립한 무선수신기가 수신하고, 수신된 데이터를 그대로 지상으로 송출(Loop Back 시험)하는 방법을 이용하여 수행되었다.

측정 거리(도 5 참조)를 달리하는 상태에서 상술한 방법을 이용한 전파 시험 검사 결과는 아래 표 1과 같다.

표 1. 루프백(Loop Back) 데이터 시험 결과

측정 거리(m)	수신율(%)	비고
10m	100%	양호
20m	100%	양호
50m	99%	양호
70m	85%	-
100m	66%	-

표 1에서 보여지는 바와 같이 매설 장치(200)의 매립 지점에서 측정거리 약 50m까지는 수신율 100%가 측정되었다.

다음으로 매설 장치(200)와 지상 무선 송수신 장치(350)간의 무선 데이터 송수신 과정에서 측정된 손실값에 대해 설명한다.

본 시험에는 주파수 424.8MHz, 채널 대역폭 12.5 kHz, 송신출력 10 mW, 수신한계레벨 -104 dBm, 안테나 형명 및 이득은 헤리컬 안테나, 0 dBi인 특성을 가지는 무선 송수신기가 적용된다.

지표면 아래에 매설된 매설 장치(200)로부터 전송된 무선 데이터가 지상 무선 송수신 장치(350)로 전송되는 과정에서 손실값은 매설 장치 송신 안테나, 제1 자유 공간 손실(함체(280) 내부에서), 지표면 투과 손실, 제2 자유 공간 손실(대기 중에서), 지상 수신기의 순서로 발생된다.

이때, 제2 자유 공간 손실(FSL : Free Space Loss - 대기 중에서) 산출 공식을 "32.45 + 20 Log D(Km) + 20 Log F(MHz)"라고 할 때, 측정 거리 50m에서는 58.9 dB, 100m에서는 65.0 dB가 된다.

그리고, 지상 무선 송수신 장치(350)가 매설 장치(200)로부터 100% 데이터를 수신하기 위해서 약 -80 dBm(수신가용레벨) 이상 필요하다고 가정하면, 수신 레벨은 "송신전력 + 안테나 이득 - 자유공간손실 - 지표면 투과손실(GL)"의 공식을 만족해야 하므로 지표면 투과 손실은 31.1 dB이 된다.

그러나, 이는 상술한 바와 같이 논에서 시험한 것으로서 포장도로라면 손실이 더 낮을 수 있으며, 기존의 연구 발표 데이터를 참조하더라도 시멘트 콘크리트의 경우 전파투과 손실이 약 20 dB 내외인 것으로 되어 있다.

따라서, 각 구간에서 발생되는 손실값은 도 5에 도시된 바와 같다고 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 매설 장치(200)에 포함된 무선 송수신기의 전파 경로 특징은 다음과 같다.

먼저, 매설 장치(200)는 센서부(210)에서 수집한 정보를 매설 장치 제어부(230)(예를 들어, 마이크로프로세서(MCU))에서 정리하여 필수 데이터만 무선 송수신부(245)로 전달하므로, 데이터량 최소화 효과, 전력소비 극소화, 수신레벨 향상 효과를 기대할 수 있다.

그리고, 무선 송수신부(245)는 매설 장치 제어부(230)에 의해 정리된 필수 데이터를 변조 및 고주파 증폭을 한 후 안테나부(250)로 전달하면, 안테나부(250)는 매설 장치(200)내의 공간으로 해당 신호를 방사한다. 만일, 안테나부(250)가 지표면과 접촉될 경우 전파방사가 불가능 할 수 있으므로, 본 발명에 따른 매설 장치(200)는 지표면 접촉회피를 위한 적정 공간을 둔 것이다. 예를 들어, 만일 지표면이 사막의 모래일 경우 문제없을 수 있지만, 습도가 높은 지면과 접촉할 경우 매질(유전율)의 변화로 안테나 특성이 변화될 수 있기 때문이다.

또한, 공간 임피던스에 의한 특성 변화가 발생할 수 있으므로, 이를 없애기 위해 일정 공간을 둔 것이다.

이후, 매설 장치(200) 공간 내에서 방사된 전파는 지표면을 통과하여 지상으로 방사되며, 지표면을 통해 방사된 전파는 다시 지상의 공간을 통과하여 지상 무선 송수신 장치(350)(즉, 수신용 안테나)에 도달된다.

이 과정에서 지표면 투과손실이 발생되며, 개략적인 측정결과 약 424MHz 대역에서 약 20~30 dB(또는 약 15~30 dB)가 예상된다. 물론, 지표면의 특성(예를 들어, 도로 환경 등)에 따라 그 값은 달라질 수 있을뿐 아니라 사용하는 주파수값에 따라 그 값은 달라질 수 있을 것이다. 예를 들어, UHF 대역(즉, 300 ~ 3000MHz) 중의 주파수 값을 사용하는지 아니면 VHF 대역(즉, 30 ~ 300MHz) 중의 주파수 값을 사용하는지에 대해 지표면 투과손실은 달라지게 될 것이다. 따라서, 본 발명에서는 단지 424MHz를 기준으로 실험하였으므로 20 ~ 30 dB의 지표면 투과 손실이 측정되고 예상된다고 하였으나 주파수 이용에 대해서는 정부(정보통신부)의 고유 권한이므로 이러한 사용 주파수 기준이 변경된 경우 지표면 투과 손실의 크기 역시 변경될 수 있다.

상술한 바와 같이, 지표면을 통과할 때 전력 손실이 발생하며, 지표면을 통과할 때 발생되는 20~30 dB 손실은 약 100~1000배 정도의 전력손실이 증가한다는 의미와 동일하다.

그러나, 지표면을 통과하는 과정에서 상당한 양의 손실이발생되더라도 무선 데이터 통신이 불가능한 것은 아니며, 투과 손실 만큼의 데이터 전송 거리가 축소되는 것이다. 즉, 전송거리에 의한 손실은 20 Log D이므로 거리(D)가 2배로 증가할 때마다 약 6 dB 손실이 추가될 뿐이이므로 투과 손실만큼의 전송 거리 축소를 제외하면 데이터 송수신은 가능한 것이다.

가시거리 통신을 할 경우와 지표면 투과에 의한 통신거리를 비교해 보면 아래의 표 2와 같다.

표 2. 가시거리 통신과 지표면 투과에 의한 통신 거리 비교

구분	송수신레벨	ANT	주파수	통신거리	안정적 통신을 위한 페이드마진
가시거리 통신	10dBm/-80dBm	0 dBi	424MHz	2km	약 25dB 고려
지하매설 통신	10dBm/-80dBm	0 dBi	424MHz	50~100m	약 25dB + 투과손실 20~30dB 고려

도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 매설 장치의 데이터 수집 및 데이터 전송 과정을 나타낸 순서도이다.

도 6을 참조하면, 단계 610을 통해 매설 장치(200)에 지상 무선 송수신 장치(350)로부터 교통량 정보 전송 요청 신호를 수신되면, 매설 장치(200)의 매설 장치 제어부(230)는 단계 615에서 센서부(210)로 데이터 수집 명령을 전송한다.

물론, 매설 장치(200)의 전원이 오프(OFF) 상태에서 온(ON) 상태로 전환된 경우 매설 장치 제어부(230)를 초기화하는 단계, 매설 장치 제어부(230)가 당해 매설 장치(200)의 식별 번호(예를 들어, ID 등)를 확인하고, 지상 무선 송수신 장치(350)와의 무선 데이터 통신 채널 등을 설정하는 단계, 메모리를 할당하는 단계, 매설 장치(200)의 동작을 초기화는 단계, 지상 무선 송수신 장치(350)로부터 전송되는 데이터를 수신할 수 있도록 수신 대기 모드로 전환하는 단계 등이 선행될 수 있으나 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

매설 장치(200)의 센서부(210)는 단계 620에서 매설 장치 제어부(230)로부터 수신된 데이터 수집 명령에 상응하여 교통량 데이터를 수집하여 수집된 교통량 데이터를 매설 장치 제어부(230)로 전송한다.

매설 장치(200)의 매설 장치 제어부(230)는 단계 630에서 센서부(210)에서검출되어 필터 및 증폭부(215) 등을 통해 수신된 수집 데이터를 분석(예를 들어, 차량 대수, 차량 진행 속도, 점유율 계산, 점유 시간 계산 등)하고, 분석된 데이터를 이용하여 신호 제어 장치(140)에서 신호등 제어를 위해 필요로 하는 미리 지정된 데이터를 무선 데이터 통신에 적합한 형태로 변환한다. 그리고, 단계 635에서 변환된 데이터를 안테나부(250) 등을 통해 지상 무선 송수신 장치(350)로 전송한다.

단계 640에서 매설 장치(200)의 매설 장치 제어부(230)는 지상 무선 송수신 장치(350)로부터 응답 메시지(예를 들어, ACK 신호)가 수신되는지 여부를 검사한다.

단계 640의 검사 결과로 응답 메시지가 수신되는 경우에는 단계 645로 진행하여 지상 무선 송수신 장치(350)로부터 교통량 정보 전송 요청 신호가 재수신될 때까지 대기하기 위한 대기 모드로 전환한다. 물론, 당해 매설 장치(200)가 교통량 데이터를 주기적으로 검출하여 지상 무선 송수신 장치(350)로 전송하기 위한 샘플링 주기가 미리 지정되어 있다면 다음번 샘플링 주기에 해당될 때까지만 대기 모드 상태로 존재할 수 있다.

그러나, 단계 640의 검사 결과로 응답 메시지가 수신되지 않는 경우에는 단계 650으로 진행하여, 응답 메시지가 수신될 때까지 대기하도록 미리 지정된 지연시간 설정값이 경과(즉, 미리 지정된 시간동안 응답 메시지 미수신)되었는지 여부를 검사한다. 단계 650의 검사 결과로 지연 시간 설정값이 미경과된 상태라면 단계 640으로 진행하고, 그렇지 않은 경우에는 단계 635로 진행하여 수집 데이터를 지상무선 송수신 장치로 재전송한다.

도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 매설 장치에서의 교통량 데이터 검출 과정을 나타낸 순서도이다.

즉, 도 7은 매설 장치(200)의 매설 장치 제어부(230)가 센서부(210)에 의해 검출된 신호를 이용하여 교통량 데이터로 생성하고 분석하는 과정에 대해 나타낸 도면이며, 센서부(210)가 90도의 각도를 가지도록 설치된 2개의 자기 센서를 포함하는 경우에 관한 것이다.

도 7을 참조하면, 매설 장치(200)의 매설 장치 제어부(230)는 단계 710에서 센서부(210)(즉, 2개의 자기 센서)가 정상적으로 동작하는지 여부를 검사하고, 단계 715에서 센서부(210)로 데이터 수집 명령을 전송하여 센서부(210)로부터 측정 데이터(즉, 차량이 당해 센서 근처(즉, 위)를 통과할 때의 자기 변화량이 변환되어 검출된 전기적 신호)를 수신한다.

단계 720에서 매설 장치 제어부(230)는 2개의 자기 센서 중 제1 자기 센서에 의한 측정 데이터가 미리 설정된 기본값(예를 들어, 지구 자기값인 0.5G)보다 큰 값을 가지는지 여부를 검사한다.

단계 720의 검사 결과로 제1 자기 센서에 의한 측정 데이터가 미리 설정된 기본값보다 큰 경우 단계 725로 진행하나, 그렇지 않은 경우에는 단계 750으로 진행한다.

단계 725에서 매설 장치 제어부(230)는 제2 자기 센서에 의한 측정 데이터(즉, 측정값)가 제1 자기 센서에 의한 측정 데이터보다 큰 값을 가지는지 여부를 검사한다.

만일 단계 725의 검사 결과로 제1 자기 센서에 의한 측정 데이터가 더 큰 값을 가지는 경우에는 단계 730으로 진행하여 제1 자기 센서에 의한 측정값이 기측정값(즉, 종전 샘플링 주기에서 측정된 값)과 일치하는지 여부를 검사한다.

단계 730의 검사 결과로 제1 자기 센서에 의한 측정값이 기측정값과 일치하는 경우에는 단계 735로 진행하여 당해 측정 데이터를 이용하여 수집 데이터를 분석(예를 들어, 차량 점유율 산출, 차량 점유 시간 산출, 진행 속도 계산 등)한다.

그러나, 단계 730의 검사 결과로 제1 자기 센서에 의한 측정값이 기측정값과 일치하지 않는 경우에는 단계 750으로 진행한다.

다시 단계 725를 참조하여, 만일 단계 725의 검사 결과로 제2 자기 센서에 의한 측정 데이터가 더 큰 값을 가지는 경우에는 단계 740으로 진행한다.

단계 740에서 매설 장치 제어부(230)는 제2 자기 센서에 의한 측정값이 기측정값(즉, 종전 샘플링 주기에서 측정된 값)과 일치하는지 여부를 검사한다. 단계 740의 검사 결과로 제2 자기 센서에 의한 측정값이 기측정값과 일치하는 경우에는 단계 745로 진행하여 당해 측정 데이터를 이용하여 수집 데이터를 분석(예를 들어, 차량 점유율 산출, 차량 점유 시간 산출, 진행 속도 계산 등)한다.

그러나, 단계 740의 검사 결과로 제2 자기 센서에 의한 측정값이 기측정값과 일치하지 않는 경우에는 단계 750으로 진행한다.

상술한 바와 같이 매설 장치(200)는 센서부(210)에 의해 측정된 데이터를 이용하여 교통량 데이터를 생성할 수 있다. 또한, 센서부(210)에 포함된 2개의 자기 센서를 90도의 각도를 가지도록 구성한 후 각각 X축 좌표(예를 들어, 직진 방향) 검출 자기 센서(예를 들어, 제1 자기 센서)와 Y축 좌표 검출(예를 들어, 좌회전 또는 우회전 방향) 자기 센서(예를 들어, 제2 자기 센서)로 기능을 구분한 경우, 매설 장치 제어부(230)는 제1 자기 센서와 제2 자기 센서의 측정 데이터의 크기를 비교함으로써 당해 차량이 현재 어느 방향을 주된 방향으로 하여 진행하고 있는지 여부까지도 판단할 수 있게 된다.

또한, 도 7에는 도시되지 않았으나, 자기 센서에 의한 측정값이 기준 설정값 이상인 경우, 각각의 자기 센서에 의한 측정값을 이용하여 교통량 데이터를 생성하기 이전에 각각의 자기 센서와 관련한 카운터 증가 단계를 구성함으로써, 각 샘플링 주기마다 변화하는 자기량 변화값 및 당해 자기량 변화값의 원인이 동일한 차량에 의한 것인지 아니면 다른 차량에 의한 것인지를 용이하게 판별할 수 있도록 할 수도 있다. 이는 도 7의 이후 단계의 설명에서도 동일하게 적용될 수 있다.

예를 들어, 도로 위의 차량이 150km/H의 속도로 주행하고 있고, 매설 장치(200)의 샘플링 주기가 50ms인 경우 당해 매설 장치(200)는 약 3회의 샘플링 주기동안(즉, 카운터가 3만큼 증가할 때까지) 동일 차량에 의한 자기량 변화를 검출하게 된다. 이 과정에서 매설 장치(200)의 매설 장치 제어부(230)는 각 카운터마다의 자기 센서 측정값을 비교함으로서 해당 차량이 어느 방향 및 어느 속도로 진행하고 있고, 어느 시간만큼 당해 매설 장치(200)에 의해 측정 가능한 위치에 존재하고 있는지 여부를 검출할 수 있게 된다.

다시 도 7을 참조하면, 단계 750에서 매설 장치 제어부(230)는 2개의 자기 센서 중 제2 자기 센서에 의한 측정 데이터가 미리 설정된 기본값(예를 들어, 지구 자기값인 5G)보다 큰 값을 가지는지 여부를 검사한다.

단계 750의 검사 결과로 제2 자기 센서에 의한 측정 데이터가 미리 설정된 기본값보다 큰 경우 단계 755로 진행하나, 그렇지 않은 경우에는 단계를 종료(예를 들어, 다음 샘플링 주기까지 대기)한다.

단계 755에서 매설 장치 제어부(230)는 제1 자기 센서에 의한 측정 데이터(즉, 측정값)가 제2 자기 센서에 의한 측정 데이터보다 큰 값을 가지는지 여부를 검사한다.

만일 단계 755의 검사 결과로 제2 자기 센서에 의한 측정 데이터가 더 큰 값을 가지는 경우에는 단계 760으로 진행하여 제2 자기 센서에 의한 측정값이 기측정값(즉, 종전 샘플링 주기에서 측정된 값)과 일치하는지 여부를 검사한다.

단계 760의 검사 결과로 제2 자기 센서에 의한 측정값이 기측정값과 일치하는 경우에는 단계 765로 진행하여 당해 측정 데이터를 이용하여 수집 데이터를 분석(예를 들어, 차량 점유율 산출, 차량 점유 시간 산출, 진행 속도 계산 등)한다.

그러나, 단계 760의 검사 결과로 제2 자기 센서에 의한 측정값이 기측정값과 일치하지 않는 경우에는 단계를 종료한다.

다시 단계 755를 참조하여, 만일 단계 755의 검사 결과로 제1 자기 센서에 의한 측정 데이터가 더 큰 값을 가지는 경우에는 단계 770으로 진행한다.

단계 770에서 매설 장치 제어부(230)는 제1 자기 센서에 의한 측정값이 기측정값(즉, 종전 샘플링 주기에서 측정된 값)과 일치하는지 여부를 검사한다. 단계 770의 검사 결과로 제1 자기 센서에 의한 측정값이 기측정값과 일치하는 경우에는 단계 775로 진행하여 당해 측정 데이터를 이용하여 수집 데이터를 분석(예를 들어, 차량 점유율 산출, 차량 점유 시간 산출, 진행 속도 계산 등)한다.

그러나, 단계 770의 검사 결과로 제1 자기 센서에 의한 측정값이 기측정값과 일치하지 않는 경우에는 단계를 종료한다.

이와 같이, 본 발명에 따른 매설 장치(200)는 2개의 자기 센서(다만, 센서의 종류와는 무관하게 적용할 수 있음)를 구비한 경우 각각의 자기 센서에 의한 측정값을 중심으로 다른 자기 센서에 의한 측정값을 이용하는 방법으로 교통량 데이터를 생성(즉, 수집 데이터의 분석)하는 과정을 순차적으로 구성함으로써, 차량의 진행 방향을 검출할 수 있는 효과를 가짐은 물론, 어느 하나의 자기 센서가 고장인 경우에도 정상적인 교통량 데이터 수집이 가능하고 또한 모든 자기 센서가 정상적인 경우 측정 데이터의 검증(즉, 상호 검증)이 가능한 효과를 가지게 된다.

물론, 교차로가 아닌 직진 주행 도로에서는 하나의 자기 센서만이 매설 장치(200)에 구비되도록 하여 차량이 주행 중인지 아니면 정지 중인지 여부만 판단하도록 할 수도 있다.

도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 지상 무선 송수신 장치의 교통량 데이터 송수신 과정을 나타낸 순서도이다.

즉, 도 8은 지상 무선 송수신 장치(350)가 지표면 아래에 매설된 매설장치(200)로부터 교통량 데이터를 무선 통신망을 통해 수신하여 중계 장치 또는 신호 제어 장치(140) 등으로 전송하는 과정을 나타낸 도면이다. 신호 제어 장치(140)에는 각각의 지상 무선 송수신 장치(350)가 도 8에 도시된 과정을 통해 전송한 교통량 데이터가 수집될 것이다.

도 8을 참조하면, 단계 810에서 지상 무선 송수신 장치(350)는 신호 제어 장치(140) 또는 지상 무선 송수신 장치(350)와 신호 제어 장치(140) 사이에 위치한 중계 장치로부터 교통량 정보 전송 요청 신호를 수신한다.

이후, 지상 무선 송수신 장치(350)는 단계 815에서 당해 교통량 정보 전송 요청 신호를 무선 통신망을 통해 자신이 관할하고 있는 섹터내에 배치된 매설 장치(200)로 전송한다. 단계 810의 교통량 정보 전송 요청 신호와 단계 815의 교통량 정보 전송 요청 신호는 동일한 정보를 포함하고 있거나 구별되는 고유한 정보를 포함하고 있을 수 있다.

단계 820에서 지상 무선 송수신 장치(350)는 자신이 관할하고 있는 섹터내에 배치된 매설 장치(200)로부터 교통량 정보가 수신되는지 여부를 검사한다.

단계 820의 검사 결과로 만일 매설 장치(200)로부터 교통량 정보가 수신되는 경우에는 단계 825로 진행하여, 수신된 당해 교통량 정보를 저장부(420)에 저장하고, 해당 정보가 유효하게 수신되었음을 의미하는 응답 메시지(예를 들어, ACK 신호)를 해당 매설 장치(200)로 전송한다.

단계 830에서 지상 무선 송수신 장치(350)는 자신이 관할하고 있는 섹터내의 모든 매설 장치(200)로부터 교통량 정보가 수신되었는지 여부를 검사한다.

단계 830의 검사 결과로 모든 매설 장치(200)로부터 교통량 데이터가 수신된 경우에는 단계 835로 진행하여 해당 교통량 데이터(즉, 마지막으로 수신된 교통량 데이터)를 저장한다. 그러나, 단계 830의 검사 결과로 교통량 데이터를 전송하지 않은 매설 장치(200)가 남아있는 경우에는 단계 815로 진행하여 해당 매설 장치(200)로부터 교통량 데이터를 수신하는 과정을 수행한다.

이후, 단계 840에서 지상 무선 송수신 장치(350)는 단계 815 내지 단계 835를 통해 매설 장치(200)로부터 수신하여 저장한 교통량 데이터를 무선 통신망을 통해 중계기 또는 메인 장치(즉, 신호 제어 장치(140)) 등으로 교통량 정보를 전송한다.

다시, 단계 820을 참조하면, 단계 820의 검사 결과로 만일 매설 장치(200)로부터 교통량 정보가 수신되지 않는 경우에는 단계 845로 진행하여 에러 발생 횟수를 관리하기 위한 에러 카운터를 증가시킨 후, 단계 850으로 진행한다.

단계 850에서 지상 무선 송수신 장치는 단계 845를 통해 증가된 에러 카운터가 미리 지정된 설정값 중 최대값을 나타내는지 여부를 검사한다.

단계 850의 검사 결과로 만일 증가된 에러 카운터가 최대값과 일치하는 경우에는 단계 855로 진행하여 신규 에러 코드를 삽입한 후 에러 카운터를 증가시킨 후 단계 815로 진행한다. 그러나, 단계 850의 검사 결과로 만일 증가된 에러 카운터가 최대값 이하인 경우에는 단계 815로 진행한다.

이제까지 본 발명에 따른 매설 장치(200) 내에 자기 센서가 포함된 경우만을 중심으로 설명하였으나, 자기 센서 외에(또는 대신에) 온도 센서를 구비시킴으로서도로의 온도, 빙설 등의 정보도 추출하도록 할 수 있음은 물론이다.

또한, 본 발명에 따른 매설 장치를 이용한 차량 정보 검출 방법 및 시스템은 상술한 바와 같이 도로상에 주행하는 차량 정보 등을 제공하는 기능 외에 차세대의 무인 운전 시스템(자동 운전 시스템)에 적용할 수 있음은 물론이다.

앞서 설명한 바와 같이 매설 장치(200)가 지상의 무선 송수신 장치(350)로 교통량 정보(예를 들어, 차량 정보 등)를 전송하면, 지상의 무선 송수신 장치(350)가 교통 제어 신호(예를 들어, 차량 간격 확장, 도로 상태 정보 제공, 차선 변경 유도, 차선 침범 금지 등)를 도로상의 무인 운전 차량에 전송하고, 또한 해당 교통량 정보를 이용하여 신호등 제어가 가능하도록 신호 제어 장치(140)로 전송함으로써 무인 운전의 효율성을 증진 시킬 수 있다. 이 경우 해당 차량이 어떤 차량인지를 식별하기 위한 정보는 지상 무선 송수신 장치(350)가 해당 차량으로부터 수신하여 매설 장치(200)와 신호 제어 장치(140)로 전송하도록 할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 물론이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 매설 장치를 이용한 차량 정보 검출 방법 및 시스템은 별도의 송수신 유선 선로를 포설하지 않더라도 차선 중앙 부분에 매설된 자기 센서와 무선 통신용 송수신기에서 지상의 제어 장치에 교통량 데이터를 전송할 수 있다.

또한, 본 발명은 지하에 매설된 매설 장치에서 측정된 데이터를 분석 및 통계적 처리하여 특정 시간내의 차량의 수, 차량의 속도, 차량의 혼잡 여부 등에 대한 교통량 정보를 지상의 제어 장치로 전송할 수 있다.

또한, 본 발명은 매설 장치와 지상의 무선 송수신기간의 데이터 송수신이 무선 통신망을 통해 이루어지므로 별도의 송수신 유선 선로를 설치할 필요없어 공사비 절감, 공사 기간의 단축 및 오류 발생시 복구 시간 단축 등을 유도할 수 있다.

또한, 본 발명은 매설 장치에서 지상의 무선 송수신기로 수집된 데이터 모두를 전송하는 것이 아니고 신호 처리에 필요한 필수 데이터만을 전송하므로 매설 장치에서 데이터 전송시의 부하를 낮출 수 있고 데이터 품질 성능 및 지상에 설치된 제어장치의 경제성을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명은 지표면 아래의 물리적 화학적 변화량을 감지할 수 있는 센서와 무선 통신 모뎀을 일체화하여 동일 위치에 매설하고 선로 시설없이 수집된 센서 정보를 무선으로 지상에 전송할 수 있다.

Claims

교통량 정보를 검출하여 신호 제어 장치로 전송하는 차량 검출 장치에 있어서,

지표면 아래의 물리적 변화를 감지하여 아날로그 신호를 생성하고, 생성된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 데이터 검출부;

상기 디지털 신호를 이용하여 미리 지정된 방법으로 분석 처리하여 디지털 교통량 데이터를 생성하고, 상기 디지털 교통량 데이터를 아날로그 교통량 데이터로 변환한 후, 상기 아날로그 교통량 데이터와 상응하는 고전력의 고주파 신호를 생성하여 출력하는 무선 통신부;

전파전파(電波傳播, Propagation)에 의해 상기 아날로그 교통량 데이터를 지표면을 통과하여 공기 중을 통해 지상의 무선 송수신 장치로 전송하기 위해 상기 고주파 신호를 방사하는 안테나부-여기서, 상기 지상의 무선 송수신 장치는 상기 아날로그 교통량 데이터를 상기 신호 제어 장치로 전송함-

를 포함하되,

상기 데이터 검출부, 상기 무선 통신부, 상기 안테나부를 보호하기 위해 외부를 둘러싸는 함체가 미리 지정된 깊이의 지표면 아래에 매설되는 것

을 특징으로 하는 교통 정보 검출을 위한 매설 장치.
제1항에 있어서,

상기 데이터 검출부, 상기 무선 통신부, 상기 안테나부에 직류 전원을 공급하는 전원 공급부

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교통 정보 검출을 위한 매설 장치.
제1항에 있어서,

상기 고주파 신호는 지표면을 통과하여 공기 중을 통해 지상의 무선 송수신 장치가 수신할 수 있는 크기의 출력값을 가지는 것

을 특징으로 하는 교통 정보 검출을 위한 매설 장치.
제1항에 있어서,

상기 함체는 상기 함체의 상부가 지표면으로부터 20cm에서 30cm 깊이 중 미리 지정된 깊이에 위치되도록 매설되는 것

을 특징으로 하는 교통 정보 검출을 위한 매설 장치.
제1항에 있어서,

상기 물리적 변화는 자계 변화, 전계 변화, 압력 변화 중 적어도 어느 하나인 것

을 특징으로 하는 교통 정보 검출을 위한 매설 장치.
제1항에 있어서,

각 매설 장치는 고유한 식별 정보를 가지고, 지상의 상기 무선 송수신 장치는 상기 식별 정보를 이용하여 관할하는 섹터(sector)내에 포함된 하나 이상의 매설 장치로부터 아날로그 교통량 데이터를 수신하는 것

을 특징으로 하는 교통 정보 검출을 위한 매설 장치.
제1항에 있어서,

상기 안테나부와 상기 함체의 내부 표면은 공간 임피던스에 의한 특성 변화를 방지하기 위해 이격 거리를 가지는 것

을 특징으로 하는 교통 정보 검출을 위한 매설 장치.
제1항에 있어서,

상기 디지털 교통량 데이터는 단위 시간당 차량 대수, 차량 진행 속도, 점유율, 점유 시간, 차량 막힘 여부 중 적어도 어느 하나에 대한 정보를 포함하는 것

을 특징으로 하는 교통 정보 검출을 위한 매설 장치.
제8항에 있어서,

상기 차량 막힘 여부는 하기의 수학식을 이용하여 계산되는 것을 특징으로 하는 매설 장치를 이용한 차량 정보 검출 방법.

단, DS는 포화도, EG는 유효 녹색 신호 시간, ∑Space는 비점유 시간의 합, N은 비점유 시간의 수, t는 평균 포화 비점유 시간임.
제8항에 있어서,

상기 차량 진행 속도는 하기의 수학식을 이용하여 계산되는 것을 특징으로 하는 매설 장치를 이용한 차량 정보 검출 방법.

단, occ_time은 주기 평균 점유시간임.
도로에 매설되고, 데이터 검출부, 무선 통신부 및 안테나부를 포함하는 매설 장치가 교통량 정보를 검출하여 신호 제어 장치로 교통량 정보를 제공하는 방법에 있어서,

(a) 지표면 아래의 물리적 또는 화학적 변화를 감지하여, 감지된 물리적 또는 화학적 변화와 상응하는 아날로그 신호를 생성하는 단계;

(b) 상기 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계;

(c) 상기 디지털 신호를 이용한 데이터 분석 작업을 통해 디지털 교통량 데이터를 생성하는 단계-여기서, 상기 디지털 교통량 데이터는 단위 시간당 차량 대수, 차량 진행 속도, 점유율, 점유 시간, 차량 막힘 여부 중 적어도 어느 하나에 대한 정보를 포함함-;

(d) 상기 디지털 교통량 데이터를 아날로그 교통량 데이터로 변환하는 단계;

(e) 상기 아날로그 교통량 데이터를 고전력의 고주파 신호로 변환하는 단계;

(f) 상기 안테나부가 상기 고주파 신호를 상기 매설 장치 내부의 공기 중을 통해 방사하는 단계

를 포함하되,

상기 매설 장치는 미리 지정된 깊이의 지표면 아래에 매설되고, 전파전파(電波傳播, Propagation)에 의해 상기 아날로그 교통량 데이터와 상응하는 고주파 신호가 지표면을 통과하여 공기 중을 통해 지상의 무선 송수신 장치에 수신되는 것

을 특징으로 하는 매설 장치를 이용한 차량 정보 검출 방법.
제11항에 있어서,

상기 단계 (a) 내지 단계 (f)는 미리 지정된 샘플링 주기마다 반복되는 것

을 특징으로 하는 매설 장치를 이용한 차량 정보 검출 방법.
제11항에 있어서,

지상의 무선 송수신 장치로부터 교통량 데이터 전송 요청이 수신되는 경우에만 상기 아날로그 교통량 데이터를 방사하는 경우,

지상의 상기 무선 송수신 장치로부터 제1 교통량 데이터 전송 요청을 수신하는 단계;

지표면 아래의 물리적 또는 화학적 변화를 감지하여, 감지된 물리적 또는 화학적 변화와 상응하는 아날로그 신호를 생성하는 센서부를 동작시키는 단계;

상기 디지털 신호를 이용한 데이터 분석 작업을 통해 디지털 교통량 데이터를 생성하는 단계-여기서, 상기 디지털 교통량 데이터는 차량 대수, 차량 진행 속도, 점유율, 점유 시간, 차량 막힘 여부 중 적어도 어느 하나에 대한 정보를 포함함-;

지상의 상기 무선 송수신 장치로부터 제2 교통량 데이터 전송 요청이 수신된 경우, 상기 디지털 교통량 데이터와 상응하는 고주파 신호를 상기 매설 장치 내부의 공기 중을 통해 방사하는 단계

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 매설 장치를 이용한 차량 정보 검출 방법.
제13항에 있어서,

지상의 상기 무선 송수신 장치는 관할하는 섹터(sector)내에 포함된 하나 이상의 매설 장치로부터 아날로그 교통량 데이터를 수신하고, 각 매설 장치는 고유한 식별 정보를 가지는 것

을 특징으로 하는 매설 장치를 이용한 차량 정보 검출 방법.
제11항에 있어서,

상기 데이터 검출부에 포함된 하나 이상의 센서가 포함된 경우,

미리 지정된 샘플링 주기마다 각각의 센서에 의해 검출된 측정값의 크기를 이용하여 차량의 회전 방향을 검출할 수 있는 것

을 특징으로 하는 매설 장치를 이용한 차량 정보 검출 방법.
제11항에 있어서,

상기 디지털 교통량 데이터는 상기 신호 제어 장치에서 신호등 제어가 가능하도록 미리 지정된 필수 데이터만을 포함하는 것

을 특징으로 하는 매설 장치를 이용한 차량 정보 검출 방법.
제11항에 있어서,

상기 차량 막힘 여부는 하기의 수학식을 이용하여 계산되는 것을 특징으로 하는 매설 장치를 이용한 차량 정보 검출 방법.

단, DS는 포화도, EG는 유효 녹색 신호 시간, ∑Space는 비점유 시간의 합, N은 비점유 시간의 수, t는 평균 포화 비점유 시간임.
제11항에 있어서,

상기 차량 진행 속도는 하기의 수학식을 이용하여 계산되는 것을 특징으로 하는 매설 장치를 이용한 차량 정보 검출 방법.

단, occ_time은 주기 평균 점유시간임.
교통량 정보를 검출하여 신호 제어 장치로 전송하는 차량 검출 장치에 있어서,

샘플링 시점마다 지표면 아래의 물리적, 화학적 변화를 감지하는 센서부;

상기 센서부에 의해 검출된 아날로그 신호 중 저주파 신호만을 통과시킨 후 아날로그 신호를 증폭하는 필터 및 증폭부;

상기 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 신호 변환부;

상기 디지털 신호를 이용하여 디지털 교통량 데이터를 생성하는 교통 정보 생성부;

상기 디지털 교통량 데이터를 정형화(reshaping)하는 데이터 접속 및 정형부;

정형화된 디지털 교통량 데이터를 아날로그 교통량 데이터로 변조하는 데이터 변복조부;

상기 데이터 변복조부로부터 수신된 아날로그 신호를 높은 전력의 고주파 신호로 변환하는 무선 송수신부;

상기 무선 송수신부로부터 수신된 고주파 신호가 지표면을 통과하여 공기 중을 통해 지상의 무선 송수신 장치로 전송되도록 방사하는 안테나부

를 포함하되,

상기 샘플링 시점은 샘플링 주기에 따른 미리 지정된 시점 또는 지상의 무선 송수신 장치로부터 제어 신호가 수신된 시점 중 어느 하나이고,

상기 센서부, 상기 필터 및 증폭부, 상기 신호 변환부, 상기 매설 장치 제어부, 상기 데이터 접속 및 정형부, 상기 데이터 변복조부, 상기 무선 송수신부, 상기 안테나부를 보호하기 위해 외부를 둘러싸는 함체가 미리 지정된 깊이의 지표면 아래에 매설되는 것

을 특징으로 하는 차량 정보 검출을 위한 매설 장치.
제19항에 있어서,

상기 센서부, 상기 필터 및 증폭부, 상기 신호 변환부, 상기 매설 장치 제어부, 상기 데이터 접속 및 정형부, 상기 데이터 변복조부, 상기 무선 송수신부, 상기 안테나부에 직류 전원을 공급하는 전원 공급부

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 정보 검출을 위한 매설 장치.
무선 송수신 장치가 매설 장치로부터 방사되는 차량 정보를 수신하여 무인 운전 차량의 운전 상태를 제어하는 방법에 있어서,

무인 운전 차량으로부터 수신되는 식별 정보를 무선 통신망을 통해 매설 장치로 전송하는 단계;

상기 매설 장치로부터 상기 무인 운전 차량의 운전 정보를 무선 통신망을 통해 수신하는 단계-여기서, 상기 운전 정보는 주행 속도, 주행 위치 중 적어도 어느 하나를 포함함-;

상기 운전 정보를 이용하여 교통 제어 신호를 생성하는 단계-여기서, 상기 교통 제어 신호는 차량 간격 변경, 도로 상태 정보, 차선 변경 유도, 차선 침범 억제 중 적어도 어느 하나를 위한 것임-;

상기 운전 정보를 무선 통신망을 통해 신호등을 제어하는 신호 제어 장치로 전송하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 운전 차량 제어 방법.