KR20060098508A

KR20060098508A - 초음파센서를 이용한 차종 분류 방법

Info

Publication number: KR20060098508A
Application number: KR1020050017639A
Authority: KR
Inventors: 장성윤
Original assignee: 장성윤
Priority date: 2005-03-03
Filing date: 2005-03-03
Publication date: 2006-09-19

Abstract

본 발명은 초음파센서를 이용한 차종 분류 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 초음파를 이용하여 차종을 정확하게 분류함으로서 고속도로나 주차장 등의 무인화, 전산화가 가능할 뿐만 아니라 나아가 요금의 자동화, 차종별 교통량, 교통의 흐름에 기여할 수 있는 초음파센서를 이용한 차종 분류 방법에 관한 것이다.

이에 본 발명은 도로의 양측에 각각 설치된 한 쌍의 초음파센서(1)를 구동하여 차량의 측면에 대해 수평으로 초음파를 송신하고 반사되는 초음파를 수신하기 까지의 경과 시간을 측정하는 차폭 측정단계(10); 상기에서 도로의 양측에 각각 설치되되 차량에 대해 대각선 방향으로 설치된 한 쌍의 초음파센서(2)를 구동하여 차량의 전,후면에 대해 일정각도로 초음파를 송신하고 반사되는 초음파를 수신하기 까지의 경과 시간을 측정하는 차길이 측정단계(20); 상기에서 도로의 지면으로부터 일정높이에 설치된 하나의 초음파센서(3)를 구동하여 차량의 상측면에 대해 수직으로 초음파를 송신하고 반사되는 초음파를 수신하기 까지의 경과 시간을 측정하는 차높이 측정단계(30); 상기 차폭/차길이/차높이 측정단계(10)(20)(30)를 거쳐 측정된 경과 시간에 대응하는 거리값을 각각 산출하여 센서(1)(2)(3)에서 차량까지의 거리값을 산출하는 제 1 산출단계(40); 상기 제 1 산출단계(40)에서 산출된 거리값과 센서(1)(2)와 센서(1)(2)사이의 거리값의 차를 연산하여 차폭(W) 및 차길이(L)를 산출하고, 상기 제 1 산출단계(40)에서 산출된 거리값과 센서(3)와 지면사이의 거리값의 차를 연산하여 차높이(H)를 산출하는 제 2 산출단계(50); 상기 제 2 산출 단계(50)에서 산출된 차폭(W),차길이(L),차높이(H) 값과 제어장치(4)에 기입력된 차량정보를 비교하여 차종을 판별하는 판별단계(60)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

차종 분류, 초음파, 센서

Description

초음파센서를 이용한 차종 분류 방법{Car classification method using ultrasonic sensor}

도 1 은 본 발명에 따른 차종 분류 방법을 나타내는 블럭도,

도 2 는 본 발명에 따른 차종 분류 방법에서 차폭을 측정하는 상태를 나타내는 도면,

도 3 은 본 발명에 따른 차종 분류 방법에서 차길이를 측정하는 상태를 나타내는 도면,

도 4 는 본 발명에 따른 차종 분류 방법에서 차높이를 측정하는 상태를 나타내는 도면,

도 5 는 본 발명에 따른 차종 분류 방법에서 제어장치를 나타내는 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 차폭 측정용 초음파센서 2: 차길이 측정용 초음파센서

3: 차높이 측정용 초음파센서 4: 제어장치

5: CPU 연산부 6: 초음파 송수신부

7: 표시부 8: 전원부

9a: 외부입력부 9b: 외부출력부

유료 도로를 주행하는 차량에 통행요금을 부과하기 위한 통행료 과금 시스템은 이동중인 차량을 검지하여 그 종류를 판별하고, 판별된 차종에 따른 통행료를 징수한다. 이동중인 차량을 검지하는 방법으로 크게 접촉 방식과 비접촉 방식이 있다. 접촉방식은 차량의 바퀴의 압력을 이용해서 측정하는 방식이고, 비접촉 방식은 광 또는 레이저를 이용하여 차체의 단면을 스캔하고, 이를 이용하여 차종을 판단하는 방식이다.

최근, 유지보수의 편리함으로 인해 접촉방식보다는 비접촉 방식이 많이 이용되는 추세이다.

한편, 비접촉방식의 경우 전술된 바와 같이 차체의 단면을 스캔하여 차종을 분류하는 방식이 많이 이용되고 있다.

그러나, 이러한 경우 우천시 또는 이상 기후시 광 또는 레이저의 산란으로 하나의 차량에 대해 다수의 데이터가 발생하는 경우가 발생하여 차종이 잘못 판단되는 문제가 있었다.

상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 초음파를 이용하여 차종을 정확하게 분류함으로서 고속도로나 주차장 등의 무인화, 전산화가 가능할 뿐만 아니라 보다 정확한 통행료 징수가 가능하고, 요금의 자동화, 차종별 교통량, 교통의 흐름에 기여할 수 있는 초음파센서를 이용한 차종 분류 방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 도로의 양측에 각각 설치된 한 쌍의 초음파센서를 구동하여 차량의 측면에 대해 수평으로 초음파를 송신하고 반사되는 초음파를 수신하기 까지의 경과 시간을 측정하는 차폭 측정단계; 상기에서 도로의 양측에 각각 설치되되 차량에 대해 대각선 방향으로 설치된 한 쌍의 초음파센서를 구동하여 차량의 전,후면에 대해 일정각도로 초음파를 송신하고 반사되는 초음파를 수신하기 까지의 경과 시간을 측정하는 차길이 측정단계; 상기에서 도로의 지면으로부터 일정높이에 설치된 하나의 초음파센서를 구동하여 차량의 상측면에 대해 수직으로 초음파를 송신하고 반사되는 초음파를 수신하기 까지의 경과 시간을 측정하는 차높이 측정단계; 상기 차폭/차길이/차높이 측정단계를 거쳐 측정된 경과 시간에 대응하는 거리값을 각각 산출하여 센서에서 차량까지의 거리값을 산출하는 제 1 산출단계; 상기 제 1 산출단계에서 산출된 거리값과 센서와 센서사이의 거리값의 차를 연산하여 차폭 및 차길이를 산출하고, 상기 제 1 산출단계에서 산출된 거리값과 센서와 지면사이의 거리값의 차를 연산하여 차높이를 산출하는 제 2 산출 단계; 상기 제 2 산출단계에서 산출된 차폭,차길이,차높이 값과 제어장치에 기입력된 차량정보를 비교하여 차종을 판별하는 판별단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명에 따른 차종 분류 방법을 나타내는 블럭도이고, 도 2 는 본 발명에 따른 차종 분류 방법에서 차폭을 측정하는 상태를 나타내는 도면이며, 도 3 은 본 발명에 따른 차종 분류 방법에서 차길이를 측정하는 상태를 나타내는 도면이고, 도 4 는 본 발명에 따른 차종 분류 방법에서 차높이를 측정하는 상태를 나타내는 도면이며, 도 5 는 본 발명에 따른 차종 분류 방법에서 제어장치를 나타내는 구성도이다.

도시된 바와 같이, 도로를 따라 진입하는 차량의 크기를 계측하기 위해 본 발명에서는 초음파센서(1)(2)(3)를 사용하였다.

즉, 상기 초음파센서(1)(2)(3)는 차량의 폭을 측정하는 차폭 측정용 센서(1) 2개, 차량의 길이를 측정하는 차길이 측정용 센서(2) 2개, 차량의 높이를 측정하는 차높이 측정용 센서(3) 1개를 설치하게 되며, 제어장치(4)는 상기 각 초음파센서(1)(2)(3)를 통해 초음파를 송신 및 수신하여 거리를 측정하고 연산하여 차종을 판별하게 된다.

여기서, 거리를 계측하는 원리는 초음파를 송신하여 차량의 외측면에 부딪치게 한 후 다시 반사되는 신호를 수신하기 까지의 시간에 약 340(음파의 속도는 1초에 약 340m를 진행하기 때문)을 곱하면 거리를 알 수 있다.

그리고, 상기 제어장치(4)는 모든 연산 및 제어를 담당하는 CPU 연산부(5)와, 상기 초음파센서(1)(2)(3)를 제어하여 초음파를 송수신하고 이에 대한 값을 CPU 연산부(5)에 전송하는 초음파 송수신부(6)와, 상기 CPU 연산부(5)에서 연산된 값 및 이 값에 대응하는 정보를 표시하는 표시부(7)와, 상기 CPU 연산부(5)에 전원을 공급하는 전원부(8)로 이루어진다.

한편, 상기 제어장치(4)에는 외부입력부(9a)과 외부출력부(9b)가 더 구비될 수 도 있다.

상기 외부입력부(9a)는 상기 초음파센서(1)(2)(3) 외에 공지된 다른 여러 측정장치로 부터 측정된 값을 상기 CPU 연산부(5)에 제공하기 위한 것이고, 외부출력부(9b)는 상기 초음파센서(1)(2)(3)에 의해 차종의 판별이 완료되면 이 정보를 다른 외부기기로 전송하는 것으로서 차종별 교통량이나 교통의 흐름에 기여할 수 있다.

이하, 본 발명의 차종 분류방법을 설명하면 다음과 같다.

가. 차폭 측정단계(10)

차폭 측정단계(10)는 도 2와 같이, 도로의 양측에 한 쌍의 초음파센서(1)를 설치하고, 상기 제어장치(4)에 의해 상기 초음파센서(1)를 구동하여 차량의 양측면에 수평으로 초음파를 송신하고 반사되는 초음파를 수신하기 까지의 경과 시간을 측정하는 단계이다.

즉, 상기 초음파센서(1)에서 송신되는 초음파는 차량의 폭방향 측면에 부딪친 후 반사되고 이때 반사되는 초음파를 초음파센서(1)가 다시 수신하게 된다. 이 렇게 초음파센서(1)에서 초음파을 송신하고 반사되는 초음파를 수신하기 까지의 경과 시간을 측정하여 이 값을 상기 제어장치(4)에 전송하게 된다.

나. 차길이 측정단계(20)

차길이 측정단계(20)는 도 3과 같이, 도로의 양측에 한 쌍의 초음파센서(2)를 설치하되, 차량에 대해 대각선 방향으로 설치하고, 상기 제어장치(4)에 의해 상기 초음파센서(2)를 구동하여 차량의 전,후면에 대해 일정각도로 초음파를 송신하고 반사되는 초음파를 수신하기 까지의 경과 시간을 측정하는 단계이다.

즉, 상기 초음파센서(2)는 차량의 대각선 위치에서 차량에 일정각도 경사지게 설치되며 따라서 각 초음파센서(2)에서 송신되는 초음파는 차량의 전면 및 후면에 일정각도 경사지게 부딪쳐서 반사되고 이 반사되는 초음파를 초음파센서(2)가 다시 수신하게 되는 과정에서 경과 시간을 측정하여 이 값을 상기 제어장치(4)에 전송하게 된다.

다. 차높이 측정단계(30)

차높이 측정단계(30)는 도 4와 같이, 도로의 지면으로부터 일정높이에 하나의 초음파센서(3)를 설치하고, 상기 제어장치(4)에 의해 상기 초음파센서(3)를 구동하여 차량의 상측면에 대해 수직으로 초음파를 송신하고 반사되는 초음파를 수신하기 까지의 경과 시간을 측정하는 단계이다.

라. 제 1 산출단계(40)

제 1 산출단계(40)는 상기 차폭/차길이/차높이 측정단계(10)(20)(30)를 거쳐 측정된 경과 시간을 앞서 설명한 거리 계측방법에 의해 각 센서(1)(2)(3)에서 차량까지의 거리값을 산출하는 단계이다.

먼저, 차폭 측정용 센서(1)에서 차량의 양측면까지의 거리값은, 일측 초음파센서(1)로 차량의 일측면까지의 거리를 계측하고, 타측 초음파센서(1)로 차량의 타측면까지의 거리를 계측한 후, 이 두 개의 값을 합산하게 된다.

그리고, 차길이 측정용 센서(2)에서 차량의 전,후면까지의 거리값은, 차량의 전방 대각선 방향에 위치한 초음파센서(2)로 차량의 전면까지의 수직거리를 계측하고, 차량의 후방 대각선 방향에 위치한 초음파센서(2)로 차량의 후면까지의 수직거리를 계측한 후, 이 두 개의 값을 합산하게 된다. 여기서, 상기 각 센서(2)는 차량의 전,후면에 각각 일정각도로 경사지게 초음파를 송신하기 때문에 각 센서(2)에서 실제 차량의 전,후면까지의 수직거리를 계산하기 위해서는 두가지 방법을 사용할 수 있다. 첫번째는 초음파의 송수신시 경과시간에 대응하여 미리 입력된 거리값으로 산출할 수 있고, 두번째는 각 센서(2)에서 차량의 전,후면까지의 대각선 길이를 알고, 센서(2)의 경사각도를 알기 때문에 삼각함수를 이용하여 산출할 수 있다.

다음으로, 차높이 측정용 센서(3)에서 차량의 상측면까지의 거리값은, 차량의 상부에 위치한 초음파센서(3)로 차량의 상측면까지의 거리를 계측하게 된다.

마. 제 2 산출단계(50)

제 2 산출단계(50)는 실제 차량의 크기를 산출하는 단계로서,

먼저 차폭(W)을 산출하는 방법은, 상기 제 1 산출단계(40)에서 산출된 차폭 측정용 각 센서(1)에서 차량의 양측면까지의 거리값과 상기 차폭 측정용 센서(1)와 센서(1)사이의 거리값의 차를 연산하여 산출한다.

즉, 차폭 측정용 센서(1)와 센서(1)사이의 거리를 W1 이라 하고, 일측 센서(1)에서 차량의 일측면까지의 거리를 W2 라 하고, 타측 센서(1)에서 차량의 타측면까지의 거리를 W3 이라 할 때, 실제 차폭(W)을 계산하는 식은 W=W1-(W2+W3) 이 된다.

다음으로, 차길이(L)를 산출하는 방법은, 상기 제 1 산출단계(40)에서 산출된 차길이 측정용 센서(2)에서 차량의 전,후면까지의 수직거리값과 상기 차길이 측정용 센서(2)와 센서(2)사이의 수직거리값의 차를 연산하여 산출한다.

즉, 차길이 측정용 센서(2)와 센서(2)사이의 거리를 L1 이라 하고, 차량의 전방 대각선 방향에 위치한 센서(2)에서 차량의 전면까지의 수직거리를 L2 라 하고, 차량의 후방 대각선 방향에 위치한 센서(2)에서 차량의 후면까지의 수직거리를 L3 이라 할 때, 실제 차길이(L)를 계산하는 식은 L=L1-(L2+L3) 이 된다.

다음으로, 차높이(H)를 산출하는 방법은, 상기 제 1 산출단계(40)에서 산출된 차높이 측정용 센서(3)와 차량의 상측면까지의 거리값과 상기 센서(3)에서 도로의 지면까지의 거리값의 차를 연산하여 산출한다.

즉, 차높이 측정용 센서(3)에서 도로의 지면까지의 거리를 H1 이라 하고, 센서(3)에서 차량의 상측면까지의 거리를 H2 라 할 때, 실제 차높이(H)는 H=H1-H2 가 된다.

바. 판별단계(60)

판별단계(60)는 상기 제 2 산출단계(50)에서 산출된 실제 차폭,차길이,차높이 값과 제어장치(4)에 기입력된 차량정보를 비교하여 차종을 판별하는 단계이다.

이렇게 해서 정확하게 판별되는 차종의 정보는 제어장치(4)에 의해 상기 표시부(7)나, 기타 외부기기에 전송되어 다양한 목적으로 사용될 수 있는 것이다.

상기한 본 발명에 따르면, 초음파를 이용하여 차폭,차길이,차높이를 날씨(눈,비,안개)에 관계없이 정확히 측정을 할 수 있어서 차종을 정확하게 판별할 수 있다.

또한, 이렇게 정확하게 판별된 차종 정보에 의해 무인화, 전산화가 가능함은 물론 경차, 소형차, 중형차, 대형차를 정확히 분류함으로서 요금의 자동화, 차종별 교통량, 교통의 흐름에 기여할 수 있다.

아울러, 고속도로나 주차장 등에서 보다 정확한 통행료 징수가 가능하고, 신속하게 경차에 감면 혜택 등을 줄 수 있다.

Claims

도로의 양측에 각각 설치된 한 쌍의 초음파센서(1)를 구동하여 차량의 측면에 대해 수평으로 초음파를 송신하고 반사되는 초음파를 수신하기 까지의 경과 시간을 측정하는 차폭 측정단계(10);

상기에서 도로의 양측에 각각 설치되되 차량에 대해 대각선 방향으로 설치된 한 쌍의 초음파센서(2)를 구동하여 차량의 전,후면에 대해 일정각도로 초음파를 송신하고 반사되는 초음파를 수신하기 까지의 경과 시간을 측정하는 차길이 측정단계(20);

상기에서 도로의 지면으로부터 일정높이에 설치된 하나의 초음파센서(3)를 구동하여 차량의 상측면에 대해 수직으로 초음파를 송신하고 반사되는 초음파를 수신하기 까지의 경과 시간을 측정하는 차높이 측정단계(30);

상기 차폭/차길이/차높이 측정단계(10)(20)(30)를 거쳐 측정된 경과 시간에 대응하는 거리값을 각각 산출하여 센서(1)(2)(3)에서 차량까지의 거리값을 산출하는 제 1 산출단계(40);

상기 제 1 산출단계(40)에서 산출된 거리값과 센서(1)(2)와 센서(1)(2)사이의 거리값의 차를 연산하여 차폭(W) 및 차길이(L)를 산출하고, 상기 제 1 산출단계(40)에서 산출된 거리값과 센서(3)와 지면사이의 거리값의 차를 연산하여 차높이(H)를 산출하는 제 2 산출단계(50);

상기 제 2 산출단계(50)에서 산출된 차폭(W),차길이(L),차높이(H) 값과 제어 장치(4)에 기입력된 차량정보를 비교하여 차종을 판별하는 판별단계(60)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초음파센서를 이용한 차종 분류 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제어장치(4)는 모든 연산 및 제어를 담당하는 CPU 연산부(5)와, 상기 초음파센서(1)(2)(3)를 제어하여 초음파를 송수신하고 이에 대한 값을 CPU 연산부(5)에 전송하는 초음파 송수신부(6)와, 상기 CPU 연산부(5)에서 연산된 값 및 이 값에 대응하는 정보를 표시하는 표시부(7)와, 상기 CPU 연산부(5)에 전원을 공급하는 전원부(8)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초음파센서를 이용한 차종 분류 방법.