KR20050053906A - 레이저를 이용한 교통정보 분석 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 레이저를 이용한 교통정보 분석 시스템은 레이저광을 조사하는 레이저 조사부; 레이저 조사부로부터 조사되고 적어도 하나 이상의 반사체로부터 반사되는 레이저광을 수신하는 레이저 수신부; 레이저광이 반사체로부터 반사되는 반사거리를 측정하기 위한 반사거리 측정부; 교통정보를 분석하기 위한 교통정보 분석부; 레이저 조사부에 의하여 레이저광을 주기적으로 조사하도록 제어하고, 레이저 수신부에 의하여 레이저광이 입사되면 반사거리 측정부에 의하여 레이저광의 반사거리를 측정하도록 제어하며, 교통정보 분석부에 의하여 측정된 반사거리를 분석하여 교통정보를 수집하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

레이저를 이용한 교통정보 분석 시스템 및 방법 {System and method for analyzing traffic information using laser}

본 발명은 레이저를 이용한 교통정보 분석 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일정간격으로 적어도 하나 이상의 지면 또는 차량에 조사되어 반사되는 레이저광의 반사거리를 분석하여 다양한 교통정보를 용이하게 수집할 수 있는 레이저를 이용한 교통정보 분석 시스템 및 방법에 관한 것이다.

생활이 윤택해짐에 따라 차량의 보유수도 증가하여 도로상의 차량 정체 및 혼잡 현상, 교통사고로 인한 대인 및 대물피해, 배기가스 배출에 의한 환경오염 문제 등 여러 가지 문제점이 증가되고 있기 때문에, 교통망을 최적의 상태로 제어하기 위하여 여러 가지 교통정보의 수집이 요구된다.

종래에는 사고 다발지역이나 교차로 등에 인력을 배치하여 육안으로 조사하도록 하였으나, 인원이 한정되어 있고, 사고에 노출되는 우려가 있기 때문에, 이를 보안하기 위하여 다양한 방안의 무인 검지장치가 안출되었다.

대표적인 무인 검지장치들을 살펴보면, 매설식의 루프타입 검지기, 비매설식의 초음파 검지기, 영상 검지기 등을 들 수 있다. 루프타입 검지기는 매설식이기 때문에 파손의 우려와 유지보수가 어렵고, 초음파 검지기는 정보의 실시간 제공이 어려우며, 영상검지기는 야간이나 악천후시에는 정보수집의 정확성이 떨어지는 문제점이 있다.

전술한 바와 같은 무인 검지장치들은 각각의 특성에 따라 각기 다른 장점을 갖으나, 동시에 다양한 교통정보를 수집하기에는 어려움이 따르기 때문에, 이를 보완하여 다양한 교통정보를 수집할 수 있도록 구성하기 위해서는 해당 정보를 수집하기 위한 구성을 더 포함시켜야 하며, 이에 따라 구성이 복잡해지고, 비용이 상승되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 본 발명의 목적은 정확성이 우수한 레이저광을 지면 또는 차량에 조사하고, 지면 또는 차량으로부터 반사되는 레이저광의 반사거리의 시간에 대한 변화에 의해 여러 가지 교통정보를 손쉽게 수집할 수 있는 레이저를 이용한 교통정보 분석 시스템 및 방법을 제공하고자 하는데 있다.

본 발명의 다른 목적과 특징들은 이하에 서술되는 바람직한 실시예를 통하여 보다 명확하게 이해될 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 레이저광을 조사하는 레이저 조사부; 레이저 조사부로부터 조사되고 적어도 하나 이상의 반사체로부터 반사되는 레이저광을 수신하는 레이저 수신부; 레이저광이 반사체로부터 반사되는 반사거리를 측정하기 위한 반사거리 측정부; 교통정보를 분석하기 위한 교통정보 분석부; 레이저 조사부에 의하여 레이저광을 주기적으로 조사하도록 제어하고, 레이저 수신부에 의하여 레이저광이 입사되면 반사거리 측정부에 의하여 레이저광의 반사거리를 측정하도록 제어하며, 교통정보 분석부에 의하여 측정된 반사거리를 분석하여 교통정보를 수집하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 교통정보 분석 시스템이 개시된다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 레이저광을 조사하는 레이저 조사부, 반사체로부터 반사되는 레이저광을 수신하는 레이저 수신부, 레이저광의 반사거리를 측정하기 위한 반사거리 측정부, 교통정보를 분석하기 위한 교통정보 분석부로 이루어지는 교통정보 분석 시스템에 적용되며, 레이저 조사부로부터 레이저광이 조사되는 단계; 조사된 레이저광이 적어도 하나 이상의 지면 또는 차량으로부터 반사되는 단계; 레이저 수신부에 의하여 반사된 레이저광이 입사되는 단계; 반사거리 측정부에 의하여 입사되는 레이저광의 반사거리를 측정하는 단계; 교통정보 분석부에 의하여 레이저광의 반사거리를 분석하여 교통정보를 수집하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 교통정보 분석 방법이 개시된다.

또한, 반사체는 지면과 차량을 포함한다.

바람직하게, 교통정보 분석부는 레이저광의 반사거리가 감소될 때 감소된 구간의 거리와, 감소된 거리에 소요되는 시간의 비에 의해 차량의 속도를 산출할 수 있으며, 레이저광의 반사거리가 감소되는 시점부터 다시 동일해지는 시점까지의 시간변화에 의해 차량의 길이를 산출할 수 있다.

또한 바람직하게, 교통정보 분석부는 레이저광의 반사거리가 각각 최대와 최소일 때의 거리차이에 의해 차량의 높이를 산출할 수 있으며, 레이저광의 반사거리가 감소되었다가 동일해지는 시점으로부터 다시 감소되는 시점까지의 시간변화에 의해 차량들간의 간격을 산출할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 레이저를 이용한 교통정보 분석 시스템을 보인 구성도이다.

본 발명에 따른 레이저를 이용한 교통정보 분석 시스템은 레이저광을 조사하는 레이저 조사부(20), 반사체로부터 반사되는 레이저광을 수신하는 레이저 수신부(30), 반사거리를 측정하기 위한 반사거리 측정부(40), 교통정보를 분석하기 위한 교통정보 분석부(50), 이들을 제어하는 제어부(10)로 이루어진다. 여기서, 반사체는 지면과 차량을 포함한다.

레이저 조사부(20)는 차량을 감지하기 위한 레이저광을 조사하는 것으로, 레이저광을 발생시키는 레이저 다이오드(Laser diode)와, 레이저 다이오드를 구동시키기 위한 레이저 다이오드 드라이버, 레이저광을 평행광으로 만들기 위한 렌즈를 포함한다.

또한, 레이저 조사부(20)는 제어부(10)로부터 일정간격으로 전송되는 구동신호에 의해 레이저광을 지면의 일정한 지점으로 조사하며, 해당 지면의 레이저광이 조사되고 있는 지점에 차량이 진입하는 경우에 레이저광이 차량에 조사된다.

레이저 수신부(30)는 레이저 조사부(20)로부터 조사되고, 지면 또는 차량으로부터 반사되는 레이저광을 수신하는 것으로, 레이저광을 수신하여 파장대별로 분리하는 다이크로익 미러와, 레이저광을 검출하는 APD(Avalanche Photo Diode)를 포함한다.

반사거리 측정부(40)는 레이저 조사부(20)로부터 조사되고, 지면 또는 차량으로부터 반사되어 레이저 수신부(30)에 의해 일정간격으로 입사되는 레이저광의 반사거리를 제어부(10)의 제어에 의해 측정한다.

교통정보 분석부(50)는 반사거리 측정부(40)에 의해 측정된 레이저광의 반사거리를 제어부(10)의 제어에 의해 분석하여 여러 가지 교통정보를 수집한다. 여기서, 교통정보는 차량의 속도, 길이, 높이, 차종, 차량들간의 간격, 점유율, 대기행렬 등을 포함할 수 있다.

제어부(10)는 상기 레이저 조사부(20), 레이저 수신부(30), 반사거리 측정부(40), 교통정보 분석부(50)들의 각각에 제어신호를 보내 레이저광을 이용한 교통정보 분석이 이루어지도록 제어한다.

특히, 제어부(10)는 발진기(미도시)를 포함하여 발진기에서 일정주기의 발진파(OSC)를 만들어 시간의 기준으로 사용하도록 하고, 특정시간에 레이저 조사부(20)에 구동신호를 전송하여 지면에 레이저광이 정확히 조사되도록 제어한다.

또한, 제어부(10)는 레이저 조사부(20)로부터 조사되고 지면 또는 차량으로부터 반사되는 레이저광이 레이저 수신부(30)로 입사되면, 이를 반사거리 측정부(40)로 전송하여 레이저광의 반사거리를 측정하도록 제어하며, 일정간격으로 입사되는 레이저광의 반사거리가 측정되면, 교통정보 분석부(50)에 의하여 측정된 반사거리를 분석하고 교통정보를 수집하도록 제어한다.

도 2는 본 발명에 따른 레이저를 이용한 교통정보 분석방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.

제어부(100)로부터 레이저 조사부(20)에 구동신호가 전달되면, 레이저 조사부(20)의 레이저 다이오드로부터 레이저광이 조사된다(단계 S10). 이때, 제어부(100)의 구동신호는 일정시간 간격으로 전달되기 때문에, 레이저광은 주기적으로 지면의 일정지점에 조사된다.

또한, 레이저 조사부(20)로부터 조사되는 레이저광은 주행중인 차량이 없을 경우에는 지면에 조사되어 지면으로부터 반사되며, 주행중인 차량이 있을 경우에는 차량에 조사되어 차량으로부터 반사된다(단계 S20).

지면 또는 차량으로부터 반사되는 레이저광은 레이저 수신부(30)에 의해 입사되고(단계 S30), 입사된 레이저광은 제어부(10)에 의해 반사거리 측정부(40)로 전송된다.

이후, 지면 또는 차량으로부터 반사되어 입사된 레이저광을 전송받은 반사거리 측정부(40)는 주기적으로 전송되는 레이저광의 반사거리를 측정하며(단계 S40), 이를 통해 후술되는 도 4에 도시된 시간에 따른 반사거리를 나타내는 그래프를 얻을 수 있다.

또한, 교통정보 분석부(50)에서는 반사거리 측정부(40)에 의해 측정된 반사거리를 분석하여 차량의 속도, 크기, 종류, 도로 상황 등을 포괄하는 교통정보를 파악한다(단계 S50).

도 3은 본 발명에 따라 레이저광이 조사되는 지점을 보인 개략도이다.

본 발명에 따른 레이저를 이용한 교통정보 분석 시스템 및 방법이 적용된 감지장치(100)가 지면으로부터 일정간격 이격되어 설치되고, 일정각도로 지면의 일정지점에 레이저광을 주기적으로 조사한다.

감지장치(100)가 설치된 도로를 주행하는 차량이 없거나 차량이 레이저광 조사지점에 도달하지 않았을 경우에는 레이저광이 지면에 조사되며(A지점), 차량이 레이저광 조사지점에 도달하면, 차량이 진행함에 따라 차량의 전방부로부터 후방부까지 순차적으로 레이저광이 조사된다.

도시된 바와 같이 승용차를 예로 들어 설명하면, 차량이 레이저광 조사지점에 진입하면, 레이저광이 차량의 범퍼 또는 본네트의 일측에 조사되어 반사되며(B지점), 차량의 범퍼 또는 본네트가 지면으로부터 이격된 거리만큼 레이저광의 반사거리는 감소된다.

또한, 차량이 계속 주행함으로써, 레이저광의 조사지점은 B지점에서 점차 이동하여 C지점에 조사되고, C지점에서 점차 이동하여 D지점에 조사되며, 차량이 레이저광 조사지점을 통과한 이후에는 다시 지면으로 레이저광이 조사된다(A지점).

도 4는 본 발명에 따른 레이저를 이용한 교통정보 분석방법을 설명하기 위한 그래프이다.

교통정보 분석부(50)에서는 도 3에 도시된 바와 같이 차량의 진행에 따라 차량의 각 지점(B지점 내지 D지점)에 조사되어 반사되는 레이저광의 반사거리를 반사거리 측정부(40)로부터 제공받고, 일정주기에 따른 반사거리의 변화를 분석하여 도 4에 도시된 바와 같은 그래프를 얻을 수 있다.

A지점과 같이 레이저광 조사지점에 차량이 없을 경우에는 도 4의 그래프 시작부분과 같이 레이저광의 반사거리가 동일지점에서 일정하게 유지되며, 레이저광이 조사되고 있는 지점에 차량이 진입하면 차량의 조사지점(B지점 내지 D지점)이 지면으로부터 이격된 거리만큼 레이저광의 반사거리가 감소하여 나타난다.

레이저광의 반사거리에 의해 교통정보 분석부(50)에서 각종 교통정보를 분석하는 방법을 살펴본다.

차량의 속도(V)는 일정하게 유지되던 레이저광의 반사거리가 감소되어 측정되었을 때, 그 구간의 변화된 거리(d)와 소요된 시간(t)의 비에 의해 산출할 수 있다. 즉, 도 3에서 레이저광이 A지점에 조사되었을 때와 B지점에 조사되었을 때의 각각의 시간과 거리를 반영한다. 이는 수학식 1에 의해 알 수 있다.

또한, 차량의 길이는 일정하게 유지되던 레이저광의 반사거리가 감소되는 시점부터 다시 동일해지는 시점까지의 변화된 시간변화에 의해 산출된다. 즉, 도 3에서 레이저광이 B지점에 조사되었을 때와 D지점에 조사되었을 때의 시간간격을 반영한다.

또한, 차량의 높이는 레이저광의 반사거리가 각각 최대와 최소가 되었을 때의 거리차이에 의해 산출된다. 즉, 도 3에서 레이지광이 A지점에 조사되었을 때와 C지점에 조사되었을 때의 반사거리를 반영한다.

또한, 두 대의 차량간의 간격은 일정하게 유지되던 레이저광의 반사거리가 감소되었다가 동일해지는 시점으로부터 다시 감소되는 시점까지의 시간변화에 의해 산출된다.

도 5는 본 발명에 따라 측정된 결과를 보인 그래프이고, 도 6은 도 5의 일부 확대도이다.

도 5는 일정한 측정시간동안 지면에 한 대의 차량이 주행하였을 경우에 측정된 시간대별 반사거리를 보인 그래프이며, 속도구배구간(E)을 확대하여 도 6에 도시하였다.

속도구배구간(E)은 레이저광이 도 3의 A지점에 조사되었을 때와, 차량이 더 진행하여 차량의 범퍼부분이 A지점과 수직을 이루어 레이저광이 차량에 조사되었을 때의 시간과 거리를 나타낸다.

속도구배구간(E)에서의 레이저광의 반사거리가 도 6과 같이 나타났을 경우에 본 발명의 교통정보 분석방법에 의하여 차량의 속도를 산출하면, 해당구간에서 차량이 이동한 거리와 해당 거리를 이동하는데 소요된 시간에 의해 속도를 산출할 수 있다.

차량은 레이저광이 40회(1펄스당 2.5ms) 조사되는 동안 4.7cm (421.3cm-416.6cm)를 이동하였고, 4.7cm를 이동하는데 소요된 시간은 100ms(40×2.5ms)이므로, 상기 수학식 1에 의해 속도를 산출하면 이 차량의 속도는 169.2km/h임을 알 수 있다.

도 7a 내지 도 7b는 본 발명에 따라 측정된 다른 결과를 보인 그래프로, 일정한 측정시간동안 지면에 두대의 차량이 주행하였을 경우에 측정된 시간대별 반사거리를 보인 그래프이다.

도 7a의 그래프에서는 차량의 길이가 서로 다른 두 대의 차량이 대략 0.7초의 간격을 두고 주행하였음을 알 수 있으며, 도 7b의 그래프에서는 차량의 길이가 서로 다른 두 대의 차량이 차량간격 없이 연속적으로 주행하였음을 알 수 있다.

또한, 도 7a 내지 도 7b의 첫 번째 주행차량은 버스 또는 화물차량 등으로 유추될 수 있고, 두 번째 주행차량은 승용차 등의 소형차량으로 유추될 수 있으며, 특히 도 7b의 첫 번째 주행차량은 높이가 높은 대형화물차량 등으로 유추될 수 있다.

여기서는 차량의 종류를 대략적으로 예시하였으나, 승용차, 버스, 화물차량 등의 표준 길이와 높이를 실제 데이터로 적용하면, 차량의 종류를 정확히 판단하여 해당 도로의 차종별 통행량과 같은 정보를 획득할 수 있다.

본 발명에 따른 레이저를 이용한 교통정보 분석 시스템 및 방법은 레이저를 이용한 교통정보 수집장치 또는 무인카메라 장치 등에 적용함으로써, 교통정보, 차량의 법규 위반 등을 손쉽게 파악할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 레이저를 이용한 교통정보 분석 시스템 및 방법은 하나의 차선뿐만 아니라 복수개의 차선을 동시에 감지하기 위한 교통정보 수집장치 또는 무인카메라 장치에 적용될 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 당업자에 의해 적절하게 변경하거나 변형할 수 있다. 이와 같은 변경이나 변형은 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 한, 본 발명의 권리범위에 속하는 것은 당연하다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 이하에 서술되는 특허의 청구범위에 의해 정해져야 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 레이저를 이용한 교통정보 분석 시스템 및 방법은 정확성이 우수한 레이저광을 이용하여 차량을 감지함으로써, 도로의 주변환경, 야간시, 악천후시에도 영향을 받지 않고 차량의 감지가 가능한 이점이 있다.

또한, 지면에 일정주기로 레이저광을 조사하여 지면과 감지장치간의 거리를 측정할 수 있고, 주행중인 차량이 있을 경우에는 지면에 조사되는 레이저광이 차량에 조사되어 차량과 감지장치간의 거리를 측정할 수 있으므로, 지면 또는 차량으로부터 반사되는 레이저광의 반사거리의 변화를 일정시간 간격으로 수집하기 용이하며, 이를 통해 여러 가지 교통정보를 용이하게 획득할 수 있는 이점이 있다.

더욱이, 레이저를 이용한 교통정보 수집장치 또는 무인카메라 장치 등에 손쉽게 적용할 수 있기 때문에, 여러 가지 교통정보를 동시에 수집하기 위해 소요될 수 있는 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 레이저를 이용한 교통정보 분석 시스템을 보인 구성도이다.

도 2는 본 발명에 따른 레이저를 이용한 교통정보 분석방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.

도 3은 본 발명에 따라 레이저광이 조사되는 지점을 보인 개략도이다.

도 4는 본 발명에 따른 레이저를 이용한 교통정보 분석방법을 설명하기 위한 그래프이다.

도 5는 본 발명에 따라 측정된 결과를 보인 그래프이다.

도 6은 도 5의 일부 확대도이다.

도 7a 내지 도 7b는 본 발명에 따라 측정된 다른 결과를 보인 그래프이다.

Claims (12)

1. 레이저광을 조사하는 레이저 조사부;

   상기 레이저 조사부로부터 조사되고 적어도 하나 이상의 반사체로부터 반사되는 상기 레이저광을 수신하는 레이저 수신부;

   상기 레이저광이 상기 반사체로부터 반사되는 반사거리를 측정하기 위한 반사거리 측정부;

   교통정보를 분석하기 위한 교통정보 분석부;

   상기 레이저 조사부에 의하여 상기 레이저광을 주기적으로 조사하도록 제어하고, 상기 레이저 수신부에 의하여 상기 레이저광이 입사되면 상기 반사거리 측정부에 의하여 상기 레이저광의 반사거리를 측정하도록 제어하며, 상기 교통정보 분석부에 의하여 상기 측정된 반사거리를 분석하여 상기 교통정보를 수집하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 교통정보 분석 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 반사체는 지면과 차량을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 교통정보 분석 시스템 및 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 교통정보 분석부는 상기 레이저광의 반사거리가 감소될 때 감소된 구간의 거리와, 상기 감소된 거리에 소요되는 시간의 비에 의해 상기 차량의 속도를 산출하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 교통정보 분석 시스템.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 교통정보 분석부는 상기 레이저광의 반사거리가 감소되는 시점부터 다시 동일해지는 시점까지의 시간변화에 의해 상기 차량의 길이를 산출하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 교통정보 분석 시스템.
5. 제 2 항에 있어서, 상기 교통정보 분석부는 상기 레이저광의 반사거리가 각각 최대와 최소일 때의 거리차이에 의해 상기 차량의 높이를 산출하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 교통정보 분석 시스템.
6. 제 2 항에 있어서, 상기 교통정보 분석부는 상기 레이저광의 반사거리가 감소되었다가 동일해지는 시점으로부터 다시 감소되는 시점까지의 시간변화에 의해 상기 차량들간의 간격을 산출하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 교통정보 분석 시스템.
7. 레이저광을 조사하는 레이저 조사부, 반사체로부터 반사되는 레이저광을 수신하는 레이저 수신부, 상기 레이저광의 반사거리를 측정하기 위한 반사거리 측정부, 교통정보를 분석하기 위한 교통정보 분석부로 이루어지는 교통정보 분석 시스템에 적용되며,

   상기 레이저 조사부로부터 레이저광이 조사되는 단계;

   상기 조사된 레이저광이 적어도 하나 이상의 상기 반사체로부터 반사되는 단계;

   상기 레이저 수신부에 의하여 상기 반사된 레이저광이 입사되는 단계;

   상기 반사거리 측정부에 의하여 상기 입사되는 레이저광의 반사거리를 측정하는 단계;

   상기 교통정보 분석부에 의하여 상기 레이저광의 반사거리를 분석하여 상기 교통정보를 수집하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 교통정보 분석 방법.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 반사체는 지면과 차량을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 교통정보 분석 방법.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 교통정보 분석부는 상기 레이저광의 반사거리가 감소될 때 감소된 구간의 거리와, 상기 감소된 거리에 소요되는 시간의 비에 의해 상기 차량의 속도를 산출하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 교통정보 분석 방법.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 교통정보 분석부는 상기 레이저광의 반사거리가 감소되는 시점부터 다시 동일해지는 시점까지의 시간변화에 의해 상기 차량의 길이를 산출하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 교통정보 분석 방법.
11. 제 8 항에 있어서, 상기 교통정보 분석부는 상기 레이저광의 반사거리가 각각 최대와 최소일 때의 거리차이에 의해 상기 차량의 높이를 산출하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 교통정보 분석 방법.
12. 제 8 항에 있어서, 상기 교통정보 분석부는 상기 레이저광의 반사거리가 감소되었다가 동일해지는 시점으로부터 다시 감소되는 시점까지의 시간변화에 의해 상기 차량들간의 간격을 산출하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 교통정보 분석 방법.