KR20060064372A - 차량간 통신장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

주행 도로상에서 동일 방향으로 주행하거나 동일 목적지를 향하여 군집 주행하는 경우에 있어 휴대전화나 무전기를 사용하지 않고 차량과 차량간의 통신이 수반되도록 하는 차량간 통신에 관한 것으로,

복수개의 GPS 위성에서 제공되는 측위 정보로부터 자차 위치에 대한 실시간 축좌표(X,Y,Z)와 주행 방향각(θ)을 추출하는 GPS 수신부와, 주행 도로상에서 자차와 주변 차량간의 다양한 정보 교환을 설정된 주파수 대역의 RF 통신으로 수행하는 RF송수신부와, 전방 도로 교통정보를 설정된 데이터 패킷으로 가공하여 동일 방향으로 후속 주행하는 차량 혹은 군집 주행하는 다른 차량에 RF 통신으로 제공하고, 전방 차량에서 RF통신으로 수신되는 데이터 패킷의 정보를 분석하여 ECU와의 상호 연동으로 제동 제어, 비상램프의 점멸, 가속 페달의 구속을 수행하는 제어부와, 상기 제어부에서 인가되는 수신된 전방 도로의 정보를 메시지, 위치 지점 정보로 표시하는 표시부와, 제어부의 제어에 따라 전방 도로의 상황을 경고하는 스피커 및 RF송수신부와 제어부 사이에 접속되어 송수신되는 데이터의 인터페이스를 담당하는 RS-232 인터페이스를 포함한다.

차량간 통신, RS-232 인터페이스, RF 통신, 도로정보

Description

차량간 통신장치 및 그 방법{COMMUNICATION SYSTEM OF BETWEEN VEHICLE AND METHOD THEREOF}

도 1은 본 발명에 따른 차량간 통신장치의 구성을 보인 개략적인 블록도.

도 2는 본 발명에 따라 차량간 통신을 수행하는 일 실시예의 흐름도.

도 3은 본 발명에 따라 주행 도로상에서 차량을 통신을 보인 주행 흐름도.

본 발명은 주행 도로상에서 동일 방향으로 주행하거나 동일 목적지를 향하여 군집 주행하는 경우에 있어 휴대전화나 무전기를 사용하지 않고 차량과 차량간의 통신이 수반되도록 하는 차량간 통신장치 및 방법에 관한 것이다.

근세기에 접어들면서 자동차의 개발과 더불어 도로망 구축은 인간의 생활양식 및 거주형태를 변화시켰으나, 나날이 증가하는 교통량과 이를 수용할 수 있는 도로망의 불일치로 인한 교통정체로 기업적, 사회적 물류비용은 날로 증가하고 있으며, 이에 따른 에너지의 낭비, 시간의 낭비 등 다양한 부작용이 발생되고 있다.

이와 같은 다양한 부작용을 해소하기 위한 새로운 교통 공학적 접근 방안의 일환으로 인공지능을 갖는 제반 교통시설 및 차량 개발이 진행되고 있다.

현재 도로의 제한속도는 고속도로, 국도, 시내도로 및 각 구간에 따라 각각 다르게 설정되어 있으며, 이에 따라 운전자는 도로변에 세워져 있는 속도 제한 표지판을 보고 속도를 조절하고 있다.

그러나 주행 중에 운전자가 노변 표지판에 대해 지속적인 주의집중을 하기가 어려워 공사 및 사고 경고판 등을 인식하지 못하는 경우가 빈번하게 발생하게 된다.

결국 운전자에게 적절한 제한속도에 대한 정보제공이 잘 이루어지지 않아 무의식적인 속도 위반이 일어나게 되며, 이에 따라 중앙선 침범, 앞차와의 추돌, 커브 길에서의 탈선 및 가드레일과의 충돌 등의 사고로 이어지게 된다.

특히, 빗길이나 안개, 도로 결빙이나 눈길과 같이 미끄럼이 많이 발생하는 노면에서는 그 피해는 더욱 심각하다.

그러므로, 이와 같은 전방 도로의 상황을 사전에 알려 주고 적절한 제한속도에 대한 정보를 제공하는 것이 필요로 하고 있으나, 현재까지는 노변의 속도 제한 표시판의 내용이 고정되어 있으므로 상황에 맞는 적절한 정보의 제공이 불가능하다.

또한, 위험 경보를 도로 이용객에게 전달하는 매체가 전광판, 신호등, 깃발 등에 한정되어 정보 전달이 곤란하고 도로운행 중 발생한 교통사고나 노면 잡물 발견시 신속한 정보제공이 곤란하다.

따라서, 보다 안정한 운행이 될 수 있도록 하는 방안으로 현재 위치와 이동 속도를 확인하거나 이동 경로를 결정하기 위한 측위 시스템이 차량에 탑재되어 이 용되고 있다.

측위 시스템은 복수개의 인공위성(Global Positioning System; 이하 GPS라 칭함.)으로부터 위도, 경도, 고도 등을 나타내는 전파를 수신하여 차량의 현재 위치를 연산한 후 지도 정보를 통해 현재의 위치와 이동경로, 이동속도, 운전자가 주행전에 설정한 경로, 목적지까지의 최적 경로, 주행된 경로 등의 정보를 표시하여 준다.

그러나, 차량에 장착되고 있는 측위 시스템은 실질적으로 자차의 주행에 관련된 정보만을 표시할 뿐 다른 차량에 대한 주행 정보나 경로 등을 탐색할 수 있는 기능이 포함되어 있지 않아 그룹 주행시에 다른 차량들에 대한 주행 정보나 경로 추적 및 선두 차량을 추종할 수 없으며, 동일 방향으로 주행하는 차량들간의 정보 제공을 통신이 제공되지 않는 문제점이 있다.

즉, 상황에 따라 여러대의 차량이 동시에 하나의 목적지로 여러대의 차량이 동시에 주행하는 상황에서 대다수의 운전자가 목적지까지의 도로를 모르고 한 두명 만이 도로를 아는 경우나 추가적으로 샛길 등을 통한 지름길을 알고 있는 사람이 있어 목적지까지의 여러 경로중에서 특정 경로를 이용하여 이동하고자 하는 경우, 특정 목적지 없이 좋은 장소를 찾아 이동하는 경우, 목적지로의 이동 중에 휴게소 등 미정의 경유지를 거치게 되는 경우 등에서 동행 차량과의 헤어짐을 방지하기 위하여 군집 주행을 수행하여야 한다.

상기한 군집 주행은 선두 차량의 뒤를 추종하여 주행하게 되는데, 이와 같은 상황에서 신호등이나 군집 주행중인 차량 사이에 타 차량이 끼어들어 선두차량과 후속 차량과의 간격이 멀어지는 경우가 발생하게 된다.

이러한 선두 차량의 운전자 혹은 후속 주행하는 차량의 운전자는 전화 등을 이용하여 서로간의 정보를 교환하여야 하는 번거로움과 이로 인한 전방 주의력 분산으로 사고 발생의 위험이 존재하는 단점이 있다.

또한, 후속 주행하는 차량은 선두 차량과의 거리를 가시 거리이내로 추종하기 위하여 신호위반이나 과속 혹은 추월하는 위험한 운전을 하여야 하므로, 극도의 긴장감과 피로감을 누적시키게 되며, 선두차량은 갓길에 정차하여 후속 차량을 기다리는 상황이 종종 발생하게 되는 단점이 있다.

특히, 선두 차량은 후속 주행하는 차량들에 대한 거리, 주행 방향, 차량의 이상 여부 등에 대한 정확한 정보를 실시간을 획득할 수 없어 군집 주행에서 후속 차량들을 인솔하는데 많은 제약과 어려움이 수반되어지는 문제점이 있다.

또한, 도로 전방에 사고나 공사, 낙석, 잡물 발견, 결빙 등으로 인하여 선행 차량이 급 감속하는 경우에 있어 이에 대한 정보의 제공에 차량의 후미에 장착되어 있는 램프의 점등으로만 제공됨에 따라 후속 주행하는 차량들은 선행 차량의 급 제동에 의해 충돌이나 추돌 등의 사고를 유발시키는 문제점이 있다.

또한, 사고 등으로 인하여 원활한 교통 흐름을 방해하는 다양한 이유로 인하여 도로의 정체되는 경우 해당 장소의 이전에 있는 차량의 운전자는 정체의 이유와 정체를 유발시키는 지점에 대한 정보를 알 수 없어 힘들고 지루한 운행을 수행하여야 하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 하나의 목적은 여러대의 차량이 하나의 목적지를 향하여 군집 주행하는 경우에 있어 차량간의 지속적인 모니터링 및 정보 전달이 가능하도록 하며, 정체나 사고, 결빙, 안개, 공사, 속도 단속구간 등의 전방 도로 교통정보를 제공할 수 있도록 한 것이다.

다른 하나의 목적은 휴대전화나 무전기를 사용하지 않고 원하는 특정 차량을 선택하여 차량간 통신을 수행할 수 있도록 한 것이다.

또 다른 하나의 목적은 전방 도로에 사고나 낙석 등과 같은 주행 위험 요소 또는 주행 방해 요소가 있는 경우 해당 정보 및 위치를 동일 방향으로 주행하는 후속 차량들에게 RF 통신으로 제공하여 후속 차량의 주의 운전 및 방어운전으로 사고를 미연에 방지할 수 있도록 하며, 우회 운행이 수반될 수 있도록 하여 원활한 교통 흐름이 제공될 수 있도록 한 것이다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 복수개의 GPS 위성에서 제공되는 측위 정보로부터 자차 위치에 대한 실시간 축좌표(X,Y,Z)와 주행 방향각(θ)을 추출하는 GPS 수신부와; 주행 도로상에서 자차와 주변 차량간의 다양한 정보 교환을 설정된 주파수 대역의 RF 통신으로 수행하는 RF송수신부와; 전방 도로 교통정보를 설정된 데이터 패킷으로 가공하여 동일 방향으로 후속 주행하는 차량 혹은 군집 주행하는 다른 차량에 RF 통신으로 제공하고, 전방 차량에서 RF통신으로 수신되는 데이터 패킷의 정보를 분석하여 ECU와의 상호 연동으로 제동 제어, 비상램프의 점멸, 가속 페달의 구속을 수행하는 제어부와; 상기 제어부에서 인가되는 수신된 전 방 도로의 정보를 메시지, 위치 지점 정보로 표시하는 표시부와; 제어부의 제어에 따라 전방 도로의 상황을 경고하는 스피커 및; RF송수신부와 제어부 사이에 접속되어 송수신되는 데이터의 인터페이스를 담당하는 RS-232 인터페이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량간 통신장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 주행중 GPS 위성의 측위정보로부터 자차의 실시간 축좌표와 주행속도 및 주행 방향각을 추출하는 과정과; 전방도로의 상황을 감시 분석하여 경고 상황이 발생되는지 판단하는 과정과; 경과 상황이 발생되면 자차의 축좌표, 주행속도, 주행 방향각의 정보와 경고 상황에 대한 정보 및 경고 상황이 발생되어진 위치 정보를 설정된 데이터 패킷으로 가공하는 과정과; 상기 가공된 데이터 패킷을 동일 방향의 후속 차량에 RF 통신으로 전송하는 과정과; 전방 차량에서 RF 통신으로 데이터 패킷의 수신이 검출되는지 판단하는 과정과; 데이터 패킷의 수신이 검출되면 정상적인 데이터 패킷인지를 확인하고, 정상 적인 데이터 패킷이면 수신된 정보를 분석하여 ECU와의 연동으로 차량 제어 및 경보를 출력하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량간 통신방법을 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 차량간 통신장치는 GPS 수신부(10)와 RF 송수신부(20), RS-232 인터페이스(30), 제어부(40), 표시부(50), ECU(60) 및 스피커(Spk)를 포함하여 구성된다.

GPS 수신부(10)는 복수개의 GPS 위성에서 제공되는 위도, 경도 등의 정보를 포함하는 측위 정보로부터 현재 자차 위치에 대한 실시간 축좌표(X,Y,Z)와 주행 방향각(θ)을 추출한다.

RF송수신부(20)는 국제적 근거리 통신의 기본이 되는 5.8GHz 대역의 주파수를 사용하며, 주행 도로상에서 자차와 주변 차량간의 다양한 정보를 상호 교환하며, 송수신되는 데이터의 충돌로 인한 유실을 배제하기 위하여 시간을 분할하여 데이터 송수신 시점을 결정하는 CSMA/TD 방식을 적용한다.

RS-232인터페이스(30)는 RF송수신부(20)와 제어부(40)사이에 접속되어 송수신되는 데이터의 인터페이스를 담당한다.

제어부(40)는 주행 중에 정체나 사고, 결빙, 안개, 공사, 속도 단속구간 등의 전방 도로 교통정보를 설정된 데이터 패킷으로 가공하여 동일 방향으로 후속 주행하는 차량 혹은 군집 주행하는 다른 차량에 RF 통신으로 제공하여 후속 차량의 주의 운전 및 방어 운전, 우회 운행이 수반될 수 있도록 하며, 각각의 차량에 설정되는 ID를 이용하여 통신을 원하는 특정 차량을 선택하여 차량간 통신을 제어한다.

또한, 위급 상황에서 엔진 제어장치인 ECU(Electric Control Unit ; 60)와 상호 연동하여 제동 제어나 비상램프의 점멸, 가속 페달의 구속 등이 수행될 수 있도록 한다.

그리고, 전방 차량으로부터 RF 통신을 통해 설정된 데이터 패킷으로 수신되는 정보를 분석하여 ECU(60)와의 연동으로 제동 제어나 비상램프의 점멸, 가속페달의 구속 등을 수행하고, 수신된 정보에 대하여 표시부(50)를 통한 지시, 위급 상황의 경우 스피커(Spk)를 통한 경보음의 송출 등이 수행될 수 있도록 한다.

전술한 바와 같은 기능을 포함하여 구성되는 본 발명에서 차량간 통신을 수행하는 절차에 대하여 설명하면 다음과 같다.

임의의 도로상에서 독립적인 주행을 하거나 여러 대의 차량이 하나의 목적지를 향하여 군집 주행하는 경우 고유의 식별 ID를 갖는 각 차량에 설치되는 GPS 수신부(10)는 복수개의 GPS 위성에서 제공되는 위도, 경도 등의 정보를 포함하는 측위 정보를 수신하여(S101), 수신되는 정보로부터 현재 자차 위치에 대한 실시간 축좌표(X,Y,Z)와 주행 방향각(θ), 주행속도(V) 등의 정보를 추출하여 제어부(40)에 인가한다(S102).

따라서, 제어부(40)는 GPS 수신부(10)의 정보에 따라 실시간 축 좌표(X,Y,Z)의 정보와 주행 방향각(θ), 주행속도(V) 등의 정보를 인식하며, 주행되는 전방도로에서 공사중 인지, 낙석이 있는지, 사고가 발생되어 정체중인지, 빗길 인지, 안개 지역인지, 결빙 구간인지, 도로의 노면에 잡물이 존재하고 있는지 등의 상황을 분석한다(S103).

상기 S103의 분석 결과 그룹 주행하는 후속 차량 혹은 독립 주행중에 동일 방향으로 진행하는 후속 차량에의 경고 상황이 발생되었는지를 판단한다(S104).

경고 상황의 발생으로 판단되면 제어부(40)는 자차의 정보와 경고 상황 및 주의 운행이 요구되는 위치 정보 혹은 교통 정체를 유발시키는 지역의 위치 정보를 설정된 데이터 패킷으로 가공하여 RS-인터페이스(30)를 통해 RF송수신부(20)에 제공한다(S105).

따라서, RF 송수신부(20)는 설정된 통신방식인 CSMA/TD 방식으로 송수신되는 데이터의 충돌이 발생되지 않는 시점에서 자차와 동일 방향으로 주행하는 후방 차량에게 설정된 주파수의 대역인 5.8GHz로 전송하여 주의 운행 및 정체 지역의 정보, 정체 원인의 정보를 제공하여 준다(S106).

또한, 상기 S104의 판단에서 경고 상황이 발생되지 않으면 RF송수신부(20)를 통해 전방 차량으로부터의 정보 수신이 검출되는지를 판단한다(S107).

상기 S107에서 정보의 수신으로 판단되면 수신된 데이터 패킷을 분석하여 정상적인 데이터인지를 확인하여(S108) 정상적인 데이터가 아니면 수신 데이터를 무시하고 정상적인 데이터이면 경고 안내 정보인지를 확인한다(S109).

상기에서 경고 안내의 정보로 확인되면 확인되는 경보 내용에 따라 제동제어를 통한 차속의 감속, 가속페달의 구속을 통해 차속의 감속 혹은 과속 방지, 비상램프의 점등을 통한 후속 차량에의 경고 등을 수행하며, 스피커(Spk)를 통해 경고 메시지를 송출한다(S110).

그리고, 표시부(50)를 통해 취득된 전방 도로의 상황을 문자나 지점 정보로 표시하여 준다.

상기에서 차량간 RF 신호로 송수신되는 데이터 패킷은 하기와 같이 총 60바이트로 구성한다.

1~20바이트	21바이트	22바이트	23~58바이트	59바이트	60바이트
제어, 어드레스	데이터 1	데이터 2	위치 데이터	체크 섬	종료

상기에서 제어, 어드레스에는 전송할 데이터의 시작과 전송 대상의 정보가 포함되고, 데이터 1에는 차량의 제한속도(최저 주행속도 ~ 최고 주행속도)의 정보가 포함되며, 데이터 2에는 전방 도로의 교통상황을 나타내는 정보가 포함된다.

상기 데이터 2에서 상위 6비트에는 교통상황의 종류를 구분하도록 하고, 하위 2비트는 정보의 확장을 위해 남겨둔다.

또한, 상기 위치 데이터에는 GPS의 정보로부터 추출되는 위도, 경도가 포함되는 자차의 실시간 축좌표(X,Y,Z)가 포함되고, 체크 섬에는 통신상 에러를 체크하기 위한 정보를 포함한다.

상기 차량간 데이터 패킷의 전송은 도 3에 도시된 바와 같이, 예를 들어 주행 도로상에서 'P' 지점에 사고가 발생된 경우 A 차량은 상기한 데이터 패킷으로 전방의 상황을 가공하여 동일 방향으로 주행하는 후속 차량들에게 RF 통신으로 전송하며, 전송되는 데이터를 수신할 수 있는 차량은 일정 거리의 이내로 한정하여 무분별한 정보의 포화가 방지되도록 한다.

따라서, A 차량으로부터 전방 사고 발생에 대한 데이터 패킷을 수신한 B 차량은 수신된 데이터 패킷의 분석을 통해 자차의 위치로부터 전방 X M에 사고가 발생되어 정체되고 있음을 알수 있으며, 이 지역의 통과시 주의 운행이 요구되고 있음을 인지할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 주행 도로상에서 동일 방향으로 주행하거나 동일 목적지를 향하여 군집 주행하는 경우에 있어 휴대전화나 무전기를 사용하지 않고 차량과 차량간의 통신으로 전방 도로의 상황정보를 제공함으로써, 안정 운행과 정보의 취득에 편리성 및 신뢰성이 제공된다.

Claims (6)

1. 복수개의 GPS 위성에서 제공되는 측위 정보로부터 자차 위치에 대한 실시간 축좌표(X,Y,Z)와 주행 방향각(θ)을 추출하는 GPS 수신부와;

   주행 도로상에서 자차와 주변 차량간의 다양한 정보 교환을 설정된 주파수 대역의 RF 통신으로 수행하는 RF송수신부와;

   전방 도로 교통정보를 설정된 데이터 패킷으로 가공하여 동일 방향으로 후속 주행하는 차량 혹은 군집 주행하는 다른 차량에 RF 통신으로 제공하고, 전방 차량에서 RF통신으로 수신되는 데이터 패킷의 정보를 분석하여 ECU와의 상호 연동으로 제동 제어, 비상램프의 점멸, 가속 페달의 구속을 수행하는 제어부와;

   상기 제어부에서 인가되는 수신된 전방 도로의 정보를 메시지, 위치 지점 정보로 표시하는 표시부와;

   제어부의 제어에 따라 전방 도로의 상황을 경고하는 스피커 및;

   RF송수신부와 제어부 사이에 접속되어 송수신되는 데이터의 인터페이스를 담당하는 RS-232 인터페이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량간 통신장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 RF송수신부는 국제적 근거리 통신의 기본이 되는 5.8GHz 대역의 주파수를 사용하며, 송수신되는 데이터의 충돌을 배제하기 위하여 시간을 분할하여 데이터 송수신 시점을 결정하는 CSMA/TD 방식을 적용하는 것을 특징으로 하는 차량간 통신장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제어부는 각각의 차량에 설정되는 ID로 통신을 원하는 특정 차량을 선택하여 차량간 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 차량간 통신장치.
4. 주행중 GPS 위성의 측위정보로부터 자차의 실시간 축좌표와 주행속도 및 주행 방향각을 추출하는 과정과;

   전방도로의 상황을 감시 분석하여 경고 상황이 발생되는지 판단하는 과정과;

   경과 상황이 발생되면 자차의 축좌표, 주행속도, 주행 방향각의 정보와 경고 상황에 대한 정보 및 경고 상황이 발생되어진 위치 정보를 설정된 데이터 패킷으로 가공하는 과정과;

   상기 가공된 데이터 패킷을 동일 방향의 후속 차량에 RF 통신으로 전송하는 과정과;

   전방 차량에서 RF 통신으로 데이터 패킷의 수신이 검출되는지 판단하는 과정과;

   데이터 패킷의 수신이 검출되면 정상적인 데이터 패킷인지를 확인하고, 정상 적인 데이터 패킷이면 수신된 정보를 분석하여 ECU와의 연동으로 차량 제어 및 경보를 출력하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량간 통신방법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 차량간 통신에서 각종 정보를 포함하는 데이터 패킷은 60바이트로 구성되고, 전송할 데이터의 시작과 전송 대상의 정보가 포함되는 제어, 어드레스 영역과, 차량의 제한속도 정보가 포함되는 데이터 1영역, 전방 도로의 교통상황을 나타내는 정보가 포함되는 데이터 2영역, 자차의 실시간 축좌표가 포함되는 위치 데이터 영역, 통신상 에러를 체크하는 체크 섬 영역 및 데이터 종료를 알리는 종료 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량간 통신방법.
6. 제4항에 있어서,

   상기 차량간 통신으로 앞차로부터 전방 도로의 정보를 수신한 후속 주행 차량은 자차의 위치로부터 교통 정체를 유발시키는 지점, 주의 운행구간 지점을 거리 정보로 출력하는 것을 특징으로 하는 차량간 통신방법.

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