KR20080099519A - 이동통신망을 이용한 도로 교통 속도 분석 방법 및 장치 - Google Patents

이동통신망을 이용한 도로 교통 속도 분석 방법 및 장치 Download PDF

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KR20080099519A
KR20080099519A KR1020070045156A KR20070045156A KR20080099519A KR 20080099519 A KR20080099519 A KR 20080099519A KR 1020070045156 A KR1020070045156 A KR 1020070045156A KR 20070045156 A KR20070045156 A KR 20070045156A KR 20080099519 A KR20080099519 A KR 20080099519A
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김신재
임은주
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Abstract

본 발명은, 이동통신망을 이용한 도로 교통 속도 분석 방법과 도로 교통 속도 분석 장치에 관한 것으로, 이동통신망에서 수집된 이동 단말의 위치 측정 메시지를 이용하여 교통 속도 분석 장치에 의해 수행되는 교통 속도 분석 방법은, 상기 이동통신망으로부터 이동 단말의 위치 측정 메시지를 수집하는 단계; 수집된 위치 측정 메시지 중 이동 수단에 의해 이동 중인 이동 단말로부터 수집된 위치 데이터를 포함하는 위치 측정 메시지를 필터링하는 단계; 및 필터링된 위치 측정 메시지를 이용하여 이동 단말의 위치를 분석하고 교통 속도를 분석하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 교통 속도 분석의 오류를 최소화하여 보다 정확한 정보를 얻을 수 있다.
교통 속도, 위치 측정, 운용 서버, 기지국 제어기, 도로맵, RTT/RTD

Description

이동통신망을 이용한 도로 교통 속도 분석 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR ANALYZING TRAFFIC VELOCITY USING MOBILE NETWORK}
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이동 중인 이동 단말을 이용한 도로 교통 속도 측정 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 교통 속도 측정 시스템에서 이동 단말의 위치 데이터를 수집하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 운용 서버에서 수집하는 위치 측정 메시지를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 교통 속도 분석 서버에서 이동 수단으로 이동 중인 이동 단말로부터 수집된 위치 데이터를 필터링하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 교통 속도 분석 서버에서 이동 단말이 이용한 도로를 검색하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 교통 속도 분석 서버에서 이동 단말의 위치를 도로 위에 매핑하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 7은 위치 데이터을 이용하여 이동 단말의 위치를 계산한 후 도로맵에 매핑한 화면 예를 나타낸 도면이다.
도 8a는 위치 데이터를 이용하여 계산한 이동 단말의 위치를 도로맵에 매핑한 화면 예를 나타낸 도면이다.
도 8b는 이동 단말의 위치를 도로맵의 도로 경로에 매핑한 화면 예를 나타낸 도면이다.
도 8c는 GPS를 이용하여 이동 단말의 위치를 분석한 화면 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 교통 속도 분석 서버의 구성도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110 : 기지국 120 : 기지국 제어기
130 : 교환기 140 : 운용 서버
150 : 교통 속도 분석 서버
본 발명은 도로 교통 속도 분석에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이동통신망을 이용한 도로 교통 속도 분석 방법 및 도로 교통 속도 분석 장치에 관한 것이다.
현재 도로의 교통 정보를 획득하는 방법에는 많은 방법들이 있다. 대표적으로 도로 주변에 CCTV(Closed Circuit Television) 등의 측정 기구를 설치하여 차량의 위치, 속도 등을 측정하여 교통 정보를 획득한다. 또는 과속 속도 측정기를 활용하여 도로상의 차량의 속도를 측정하여 도로 교통 정보를 획득하거나, 도로에 설 치된 루프 감지기에 의해 도로상의 차량의 속도를 측정하여 도로 교통 정보를 획득한다.
그런데, 이와 같은 방법은 모니터링 대상이 되는 도로마다 측정 기구를 설치해야 하므로 상당한 설비 비용과 관리 인력이 소요되고, 전국의 모든 도로 구간에 대한 교통 정보 획득은 사실상 불가능한 문제가 있다.
이러한 문제점을 개선하기 위해 최근에는 이동통신망을 이용하여 도로 교통 정보를 획득하고 있다. 그 예의 하나로, GPS 수신기를 내장한 이동 단말이 이동에 따른 GPS 데이터를 획득하여 이동통신망으로 전송하면, 이동통신망에서는 상기 수신된 GSP 데이터를 이용하여 이동 단말이 위치하고 있는 도로의 교통 정보를 분석하여 교통 정보를 획득한다. 그러나, 이 방법은 GPS 수신기를 내장한 이동 단말의 수가 제한적이기 때문에 활용에 제한이 있다.
또는, 이동통신망에서 호 종료한 이동 단말의 과금(CDR) 데이터를 이용하여 이동 단말이 위치하고 있는 도로의 교통 정보를 분석하여 교통 정보를 획득하는 방법이 있다(대한민국 공개특허 제2005-0100121호, 대한민국 공개특허 제2007-0006386호). 즉, 과금 데이터에 포함되는 시작 기지국과 종료 기지국 사이의 거리 및 시간을 바탕으로 이동 단말의 이동 속도를 측정하고, 보조적으로 이러한 이동 단말에 대한 주기적인 위치 추정을 통하여 각 도로 구간의 경로 및 이동 속도를 보완하여 도로 교통 정보를 획득한다. 그러나, 이 방법은 도로상에 매핑되는 기지국에서 호가 있을 경우를 대상으로 하는 것으로, 고속도로 혹은 자동차 전용도로에서는 활용이 가능하나, 대도심 등과 같이 경로의 패턴을 분석해야 하는 상황에서는 부정확할 수 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 별도의 측정 기구를 사용함이 없이 이동 단말의 이동 경로의 패턴을 분석하여 도로 교통 속도를 분석할 수 있는 이동통신망을 이용한 도로 교통 속도 분석 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 측면에 따른, 이동통신망에서 수집된 이동 단말의 위치 측정 메시지를 이용하여 교통 속도 분석 장치에 의해 수행되는 교통 속도 분석 방법은, 상기 이동통신망으로부터 이동 단말의 위치 측정 메시지를 수집하는 단계; 수집된 위치 측정 메시지 중 이동 수단에 의해 이동 중인 이동 단말로부터 수집된 위치 데이터를 포함하는 위치 측정 메시지를 필터링하는 단계; 및 필터링된 위치 측정 메시지를 이용하여 이동 단말의 위치를 분석하고 교통 속도를 분석하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 측면에 따른, 이동통신망의 이동 단말을 이용하여 도로 교통 속도를 분석하는 교통 속도 분석 장치는, 상기 이동통 신망으로부터 이동 단말의 위치 측정 메시지를 수신하는 메시지 수신수단; 상기 수신된 위치 측정 메시지 중 이동 수단을 통해 이동 중인 이동 단말로부터 수집된 위치 데이터를 포함하는 위치 측정 메시지를 필터링하는 필터링수단; 상기 필터링된 위치 측정 메시지를 분석하여 이동 단말이 이동한 도로 경로의 속도를 분석하는 분석수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.
일반적으로 이동통신망에서 이동 단말은 이동 서비스의 연속성을 위해 섹터와 섹터 혹은 기지국과 기지국간의 핸드오버를 수행한다. 이러한 핸드오버를 수행하기 위해 이동 단말은 무선망의 품질을 측정하여 측정 정보를 전송하게 되고, 기지국은 이 측정 정보를 수신하여 기지국 제어기로 전송하고, 기지국 제어기는 이 측정 정보를 분석하여 핸드오버를 수행할지 결정한다. 이러한 측정은 주기적으로 또는 특정 시점에 수행된다. 또한, 이동통신망에서 서비스 품질을 확보하기 위해 이동 단말의 전력 제어를 한다. 이러한 전력 제어를 수행하기 위해서도 이동 단말은 특정 시점에 무선망의 품질을 측정하여 측정 정보를 전송한다. 본 발명에서는 이러한 핸드오버 또는 전력 제어를 위해 이용되는 무선망의 품질 측정 정보를 이용하여 이동 단말의 이동 경로의 패턴을 분석하고 교통 속도를 측정한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이동 중인 이동 단말을 이용한 도로 교통 속도 측정 시스템을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 도로 교통 속도 측정 시스템은, 기지국(BTS/Node B)(110), 기지국 제어기(BSC/RNC)(120), 교환기(MSC)(130), 운용 서버(O&M 서버 : Operation and Management)(140) 및 교통 속도 분석 서버(150)를 포함한다.
기지국(110)은 무선 신호 송수신, 무선 채널 부호화 및 복호화, 기저대역 신호처리, 다이버시티(공간), 무선자원 관리 및 자체 유지보수 기능을 수행한다. 기지국 제어기(120)는 기지국(110)과의 정합, 셀간 핸드오버 처리, 호 제어 등의 기능을 수행하며, 하나의 기지국 제어기(120)는 여러 개의 기지국(110)을 제어한다.
특히, 기지국 제어기(120)는 트래픽(Traffic) 상태의 이동 단말에 대한 핸드오버 처리를 위해 또는 전력 제어를 위해, 상기 이동 단말로부터 주기적으로 또는 특정 시점에 무선망의 품질 측정 데이터를 수집하면, 그 수집된 품질 측정 데이터에서 상기 이동 단말의 위치 측정을 위한 데이터를 추출하여 운용 서버(140)로 전송한다. 또한, 기지국 제어기(120)는 기지국(110)과 이동 단말 간의 왕복지연시간(RTD/RTT)을 기지국(110)으로부터 획득하여 운용 서버(140)로 전송한다. 기지국 제어기(120)는 상기 무선망 품질 측정 데이터에서 추출한 위치 데이터와 상기 왕복 지연시간을 종합하여 운용 서버(140)로 전송할 수 있고, 무선망의 호 처리 부하가 가중될 경우 기지국(110)과 이동 단말간의 왕복지연시간만을 수집하여 운용 서버(140)로 전송할 수 있다. 또는 기지국 제어기(120)는 실시 형태에 따라 이동 단말로부터 수집된 무선망 품질 측정 데이터를 바로 운용 서버(140)로 전송할 수 있다. 이 경우, 운용 서버(140)가 무선망 품질 측정 데이터에서 위치 측정을 위한 데이터를 추출한다.
바람직하게, 기지국 제어기(120)는 위치 데이터를 수집할 서브셀 정보(교환기 범위, 기지국 제어기 범위, 기지국 범위, 섹터 범위, FA 범위 등)를 운용 서버(140)로부터 수신하고, 해당 서브셀에서 호가 설정되는 이동 단말이 있을 경우 그 이동 단말로부터 무선망 품질 측정 데이터를 수집하여 위치 데이터를 획득한다.
교환기(130)는 기지국 제어기(120)와의 인터페이스 기능을 제공하며, 이동 가입자 상호 간의 교환, 이동 가입자와 PSTN, ISDN 등의 고정 가입자와의 교환 기능(연동 기능)을 제공한다.
운용 서버(140)는 기지국(110)과 기지국 제어기(120)를 관리하며, 교통 속도 분석 서버(150)의 제어에 따라 이동 단말의 위치 데이터를 수집한다. 운용 서버(140)는 교통 속도 분석 서버(150)로부터 위치 데이터를 수집할 서브셀 정보(교환기 범위, 기지국 제어기 범위, 기지국 범위, 섹터 범위, FA 범위 등)를 수신하여 기지국 제어기(120)를 제어하고, 해당 서브셀 범위에서 수집된 위치 데이터를 기지국 제어기(120)로부터 수집한다. 이러한 운용 서버(140)는 교환기 단위로 설치 운용되는 것이 바람직하다.
교통 속도 분석 서버(150)는 다수의 운용 서버(140)로부터 다수의 이동 단말의 위치 데이터를 수집하여 차량 등의 이동 수단으로 이동 중인 이동 단말의 데이터만을 필터링하고, 필터링된 위치 데이터를 이용하여 이동 단말의 이동 경로를 기지국/중계기 정보 DB(160) 및 도로맵 DB(170)를 이용하여 도로상에 최적 경로로 매핑하며 속도를 분석한다. 보다 구체적으로, 교통 속도 분석 서버(150)는 운용 서버(140)로부터 수집된 이동 단말의 위치 데이터를 이용하여 임계치 이상의 이동 속도를 갖는 이동 단말만을 이동 수단(예로, 차량)으로 이동 중인 이동 단말로 추정하여 분석 대상으로 한다. 그리고 분석 대상 이동 단말의 위치 데이터와, 기지국/중계기 정보 DB(160) 및 도로맵 DB(170)에 저장된 데이터를 이용하여 상기 분석 대상 이동 단말이 이동한 도로 경로를 추정하고, 그 추정된 도로 위에 이동 단말의 위치를 최적화 매핑하여 속도를 분석한다. 이에 따라, 교통 속도 분석 서버(150)는 도로 교통 정보를 획득할 수 있다. 교통 속도 분석 서버(150)에서 수행되는 이동 수단으로 이동 중인 이동 단말의 위치 데이터만을 필터링하는 방법, 필터링된 이동 단말의 위치 데이터를 이용하여 이동 단말의 위치 좌표를 분석하고 도로 경로 위에 이동 단말의 위치를 최적화 매핑하여 속도를 분석하는 방법은 자세히 후술한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 교통 속도 측정 시스템에서 이동 단말의 위치 데이터를 수집하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 먼저 교통 속도 분석 서버(150)는, 도로 교통 속도를 분석하기 위한 특정 지역이 관리자에 의해 설정되면, 해당 지역에 속하는 서브셀(MSC, BSC/RNC, BTS/NodeB, FA 등)을 선택하고, 해당 서브셀 정보를 운용 서버(140)로 전송한다. 즉 이동 단말의 위치 데이터를 수집할 범위를 설정하는 것이다.
서브셀 정보를 수신한 운용 서버(140)는 해당 서브셀에 속하는 기지국 제어기(120)로 상기 서브셀 정보를 전송한다. 기지국 제어기(120)는 교통 속도 분석 서버(150)에 의해 지정된 서브셀을 활성화하고, 활성화된 서브셀에서 이동 단말이 트래픽 상태가 되면 해당 이동 단말의 위치 데이터를 획득한다. 이동 단말의 위치 데이터를 획득하기 위해 기지국 제어기(120)는 핸드오버 또는 전력 제어를 위해 이동 단말로부터 수신되는 메시지를 이용한다.
즉, 활성화된 서브셀에서 어느 한 이동 단말이 트래픽 상태가 되면, 기지국 제어기(120)는, 기지국(110)을 경유하여 이동 단말로 소정의 전송 주기가 설정된 무선망 품질 측정 요청 메시지를 전송한다(S201). 여기서, 무선망 품질 측정 요청 메시지는 CDMA 시스템의 경우 주기적 파일롯 측정 명령(PPMRO:Periodic Pilot Measurement Report Order) 메시지가 될 수 있고, WCDMA 시스템의 경우 측정 제어(MC:Measurement Control) 메시지가 될 수 있다.
무선망 품질 측정 요청 메시지를 수신한 이동 단말은 상기 메시지 내에 설정된 전송 주기에 따라 무선망 품질을 측정하여 기지국(110)을 경유하여 기지국 제어기(120)로 무선망 품질 측정 보고 메시지를 전송한다(S203). 여기서, 무선망 품질 측정 보고 메시지는 CDMA 시스템의 경우 주기적 파일롯 강도 측정 메시지(PPSMM:Periodic Pilot Strength Measurement Msg)가 될 수 있고, WCDMA 시스템의 경우 측정 보고(MC:Measurement Report) 메시지가 될 수 있다.
무선망 품질 측정 보고 메시지를 수신한 기지국 제어기(120)는 상기 무선망 품질 측정 보고 메시지에서 이동 단말의 위치와 관련된 데이터를 추출하여 그 추출한 위치 데이터와, 기지국(110)으로부터 주기적으로 수신되는 기지국(110)과 이동 단말간 왕복지연시간(RTD/RTT)을 종합하여 위치 측정 메시지로서 운용 서버(140)로 전송한다(S205). CDMA 시스템에서는 왕복지연시간(RTD:Round Trip Delay)이 프로토콜 상에 정의되어 있지 않은 업체 구현 이슈로서, 본 실시예에서는 기지국 제어기(120)가 기지국(110)으로 RTD(Round Trip Delay)를 요청하고 그에 따른 응답을 수신한다. WCDMA 시스템에서는 기지국 제어기(120)가 전용 측정 초기화 요청 메시지(DMIR:Dedicated Measurement Initiation Report)를 기지국(110)으로 전송하고 그에 따른 전용 측정 보고 메시지(DMR:Dedicated Measurement Report)를 수신하여 RTT(Round Trip Time)를 수신한다.
운용 서버(140)는 상술한 바와 같이 기지국 제어기(120)로부터 주기적으로 수신된 위치 측정 메시지를 저장하고 있다가 이를 종합하여 교통 속도 분석 서버(150)로 전송한다(S207). 이때, 운용 서버(140)는 실시간으로 교통 속도 분석 서버(150)로 위치 측정 메시지를 전송할 수 있다.
교통 속도 분석 서버(150)는 운용 서버(140)로부터 수신된 위치 측정 메시지와 기지국/중계기 정보 DB(160) 및 도로맵 DB(170)에 저장된 데이터를 이용하여 이동 단말이 이동 중인 도로를 추정하고 해당 도로의 교통 속도 정보를 분석한다(S209). 도로 교통 속도 분석 방법은 자세히 후술한다.
한편, 도 2를 참조한 실시예에서는 기지국 제어기(120)가 트래픽 상태의 이 동 단말로 소정의 주기가 설정된 무선망 품질 측정 요청 메시지를 전송하여 이동 단말의 위치 데이터를 수집하는 것으로 설명하였으나, 실시 형태에 따라 기지국 제어기(120)는 일회성으로 무선망 품질 측정 요청 메시지(PMRO:Pilot Strength Measurement Msg, MC:Measurement Control)를 전송할 수 있다. 이 경우, 이동 단말은 일회성으로 무선망 품질 측정 보고 메시지를 기지국 제어기(120)로 전송한다. 또한, 이동통신망에서 이동 단말은 현재 서비스 권역을 벗어나 인접 서비스 권역으로 진입시 인접 서비스 권역의 신호 세기가 임계치를 초과할 때 기지국 제어기(120)로 무선망 품질 측정 보고 메시지를 전송하여 핸드오버를 할 수 있다. 기지국 제어기(120)는 이와 같이 핸드오버 중인 이동 단말로부터 올라오는 무선망 품질 측정 보고 메시지에서 위치 데이터를 추출하여 왕복지연시간과 종합하여 운용 서버(140)로 전송할 수 있다.
또한, 도 2를 참조한 실시예에서는 기지국 제어기(120)가 이동 단말로부터 수신된 무선망 품질 측정 보고 메시지에서 위치 데이터를 추출하여 운용 서버(140)로 전송하는 것으로 설명하였으나, 실시 형태에 따라 기지국 제어기(120)는 이동 단말로부터 수신된 무선망 품질 측정 보고 메시지와 왕복지연시간을 종합하여 운용 서버(140)로 전송하고, 운용 서버(140)에서 위치 데이터를 추출하여 교통 속도 분석 서버(150)로 전송할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 운용 서버(140)에서 수집하는 위치 측정 메시지를 나타낸 도면이다. 도 3의 위치 측정 메시지는 기지국 제어기(120)에서 생 성되어 운용 서버(140)로 전송될 수 있고, 또는 운용 서버(140)가 기지국 제어기(120)로부터 수신한 무선망 품질 측정 보고 메시지를 기초로 생성할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 위치 측정 메시지는 메시지 구분자(MSG ID), 메시지 발생 시간(TIME), 단말기 식별정보(Mobile ID), 트래픽 유지 시간(Duration), 서비스 주파수(FA), 교환기 구분 정보, 기지국 제어기 구분 정보, 기지국 구분 정보, 섹터 구분 정보, 왕복지연시간 정보(RTD, RTT), 단말기에서 측정된 지연 값(Rx-Tx Time Difference, PN Phase) 등을 포함한다. 교통 속도 분석 서버(150)는 이와 같은 위치 측정 메시지에서 이동 단말의 위치 분석을 위한 데이터를 추출하여 이동 단말의 위치를 분석한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 교통 속도 분석 서버(150)에서 이동 단말로부터 수집된 위치 데이터 중 이동 수단으로 이동 중인 이동 단말로부터 수집된 위치 데이터를 필터링하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
위치 데이터는 이동통신망에서 트래픽 상태를 유지하는 모든 이동 단말로부터 수집될 수 있으므로, 수집되는 위치 데이터 중 도로의 교통 속도를 분석하는데 사용할 수 있는 데이터를 구분해야 한다. 트래픽 상태의 이동 단말은 고정 위치에 있는 단말일 수 있고, 또는 도보로 이동 중인 단말일 수 있으며, 이동 수단에 의해 이동 중인 단말일 수 있다. 본 발명의 목적은 도로의 교통 속도를 분석하는 것이므로, 이동 수단, 예컨대 차량으로 이동 중인 가입자의 이동 단말로부터 수집된 위치 데이터를 이용해야 한다. 따라서 교통 속도 분석 서버(150)는 운용 서버(140)로부 터 수신된 이동 단말의 위치 데이터 중 이동 수단에 의해 이동 중인 단말로부터 수집된 위치 데이터를 구분한다.
일반적으로 고정 위치에 있는 이동 단말로부터 수신되는 위치 데이터에서 왕복지연시간(RTD/RTT) 값은 동일한 값으로 변경이 거의 없다. 또한 도보로 이동 중인 이동 단말은 기지국/섹터간 핸드오버를 수행함으로써 이동 중임을 알 수 있으나 그 이동 속도는 저속으로 해당 이동 단말에 대한 왕복지연시간 값은 서서히 변한다. 반면, 차량 등의 이동 수단으로 이동 중인 이동 단말에 대한 왕복지연시간 값은 상대적으로 많이 변한다. 즉, 왕복지연시간 값의 변화 추이가 소정의 임계값을 넘으면 이동 수단으로 이동 중인 것으로 판단할 수 있다. 한편, 본 실시예에서는 왕복지연시간 값을 이용하나, 동일한 알고리즘으로 이동 단말에서 측정한 지연 값, 즉 PN Phase, Rx-Tx Time Difference를 이용할 수도 있다는 점을 분명히 한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 먼저 교통 속도 분석 서버(150)는 운용 서버(140)로부터 전송된 위치 데이터를 가입자별로 필터링한다(S401). 다음으로, 교통 속도 분석 서버(150)는 각 가입자별로 필터링된 위치 데이터에서 왕복지연시간을 추출하여 왕복지연시간의 변화율을 계산한다(S403).
이어서, 교통 속도 분석 서버(150)는 상기 계산된 왕복지연시간의 변화율과 기설정된 임계율를 비교하여 각 가입자가 이동 수단으로 이동 중인지 판단한다(S405). 만약, 상기 계산된 왕복지연시간의 변화율이 임계율보다 작은 경우, 교통 속도 분석 서버(150)는 해당 가입자가 고정 위치에 있거나 도보로 이동 중인 것으로 판단하여 위치 데이터를 폐기한다(S407). 반면, 상기 계산된 왕복지연시간의 변화율이 임계율보다 큰 경우, 교통 속도 분석 서버(150)는 해당 가입자가 차량 등의 이동 수단으로 이동 중인 것으로 판단한다(S409). 이와 같이 이동 수단으로 이동 중인 가입자로 판단된 경우, 해당 가입자의 이동 단말로부터 수집된 위치 데이터를 이용하여 이동 단말의 이동 경로를 추정하여 최적 경로 도로에 매핑한 후 이동 속도를 분석한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 교통 속도 분석 서버(150)에서 이동 단말의 위치 데이터를 이용하여 이동 단말이 이용한 도로를 검색하는 방법을 설명하는 흐름도로, 이동 중인 어느 한 이동 단말로부터만 위치 데이터가 수집된 것을 가정하여 설명한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 먼저 교통 속도 분석 서버(150)는, 이동 단말의 각 위치 데이터를 이용하여 이동 단말의 시간대별 위치를 계산한다(S501). 운용 서버(140)를 통해 수집되어 교통 속도 분석 서버(150)로 전송된 이동 단말의 위치 데이터에는 이동 단말이 위치하고 있는 기지국 제어기, 기지국, 섹터 등의 정보, 그리고 기지국과 이동 단말간의 왕복지연시간(RTD/RTT), 위치 데이터 측정 시간 정보 등이 포함된다. 교통 속도 분석 서버(150)는 이동 단말의 위치 데이터에서 기지국/섹터 정보를 추출한 후 기지국/중계기 정보 DB(160)에서 이동 단말이 속한 기지국/중계기의 위/경도 좌표, 기지국/중계기의 방위각 방향 등을 획득한다. 그리고 나서, 교통 속도 분석 서버(150)는 상기 획득한 기지국/중계기의 위/경도 좌표를 기준으로 상기 방위각 방향으로 상기 왕복지연시간만큼 떨어진 곳을 이동 단말의 위 치로 결정한다. 이와 같은 방법으로 이동 단말의 각 위치 데이터를 이용하여 이동 단말의 위치를 결정한다. 이동 단말의 위치 데이터 수집은 소정의 주기마다 주기적으로 이루어지므로, 이동 단말의 위치는 수집된 위치 데이터의 수만큼 결정된다. 이와 같이 이동 중인 이동 단말로부터 수집된 각 위치 데이터를 이용하여 이동 단말의 시간대별 위치를 결정한 교통 속도 분석 서버(150)는 이동 단말의 위치를 도로맵에 매핑한다(S503). 한편, 본 실시예에서는 왕복지연시간 값을 이용하여 이동 단말의 위치를 결정하였으나, 동일한 알고리즘으로 위치 측정 메시지에 포함된 이동 단말에서 측정한 지연 값, 즉 PN Phase, Rx-Tx Time Difference를 이용할 수도 있다는 점을 분명히 한다.
도 7은 위치 데이터을 이용하여 이동 단말의 위치를 계산하는 예를 나타낸 도면으로, 도 7에 도시된 바와 같이 위치 데이터를 이용하여 이동 단말이 위치하고 있는 기지국/중계기의 위/경도 좌표(KG0487X)를 분석한다. 한 후 그 기지국/중계기의 좌표를 도로맵에 표시한다. 그리고 기지국/중계기의 위/경도 좌표를 기준으로, 이동 단말이 위치하고 있는 섹터의 안테나 방향으로 왕복지연시간 만큼 떨어진 곳을 이동 단말의 위치로 결정한다. 도 7에서 기지국을 중심으로 그려진 원(701)은 왕복지연시간을 반지름으로 하여 표시한 것이고, 참조부호 703은 이동 단말의 위치를 나타낸다.
이상과 같은 방법에 따라 이동 단말로부터 수집된 위치 데이터의 수만큼 이동 단말의 위치가 결정된다. 그러나, 이동 단말의 위치는 도로맵의 도로 위에 정확히 매핑되지 않는다. 이동 단말의 각 위치는 일정 시간 동안 수집된 이동 단말의 각 위치 데이터에 포함된 기지국/섹터 정보, 왕복지연시간을 통해 개별적으로 분석된 것이기 때문에 이동 단말의 위치는 오차가 발생한다. 이와 같이 위치 데이터를 이용하여 개별적으로 결정한 이동 단말의 위치는 도로맵의 도로 위에 정확히 매핑되지 않기 때문에, 다음의 방법으로 이동 단말이 이동한 도로를 분석 선택하고 이동 단말의 위치를 보정한다.
교통 속도 분석 서버(150)는 상술한 바와 같이 1차적으로 결정한 이동 단말의 위치 중 신뢰도가 높은 이동 단말의 위치들을 선별한 후, 그 선별된 이동 단말의 위치들을 연결하여 일정한 패턴을 도출한다(S503). 신뢰도가 높은 이동 단말의 위치 선별은 왕복지연시간 정보를 이용한다. 기지국 영역 내에 위치하는 이동 단말의 왕복지연시간은 기지국을 기준으로 거리에 따라 일정한 분포 특성을 갖는다. 따라서 이동 단말의 위치 데이터에 포함된 왕복지연시간 정보가 기지국의 왕복지연시간의 정규 패턴 분포 내에 있는 경우, 해당 이동 단말의 위치 데이터는 신뢰도가 높은 것으로 선별한다. 기지국의 음영 지역을 해소하기 위해 중계기를 설치하는데, 중계기 영역 내에 위치하고 있는 이동 단말의 왕복지연시간 정보는 정규 패턴 분포 내에 있지 않은 경우가 많다. 이 경우 해당 이동 단말의 위치는 신뢰도가 낮은 것으로 판단된다.
다음으로, 교통 속도 분석 서버(150)는 상기 도출된 이동 단말의 위치 패턴에 가장 일치하는 도로 경로를 도로맵에서 검색한다(S505). 특정 기지국 및 중계기를 바탕으로 신뢰도가 높은 이동 단말의 위치를 선별하여 연결한 선은 일정한 패턴을 가지게 되고, 이러한 패턴과 가장 일치하는 경로 패턴을 갖는 도로를 도로맵에 서 검색하여 그 검색된 도로를 이동 단말이 이동한 도로로 선택한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 교통 속도 분석 서버(150)에서 이동 단말의 위치를 도로 위에 매핑하는 방법을 설명하는 흐름도이다. 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이, 교통 속도 분석 서버(150)에서 이동 단말의 위치를 분석하여 이동 단말이 이동한 도로를 도로맵에서 검색한 후에, 교통 속도 분석 서버(150)는 이동 단말의 위치를 상기 검색된 도로맵의 도로 위에 매핑한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 먼저, 교통 속도 분석 서버(150)는 개별점으로 산재된 이동 단말의 각 위치를 상기 검색된 도로 위에 사상한다(S601). 즉, 상기 검색된 도로의 경로 중 이동 단말의 각 위치로부터 가장 가까운 지점을 이동 단말의 실제 위치로 선정하여 사상한다.
이와 같이 이동 단말의 각 위치를 도로맵의 도로에 매핑한 후, 교통 속도 분석 서버(150)는 이동 단말의 위치를 보정한다(S603). 이동 단말의 위치는 수집 순서가 있으므로, 도로에 매핑된 이동 단말의 위치는 그 수집 순서에 따라 도로 위에 배열되어야 한다. 따라서, 교통 속도 분석 서버(150)는 도로 위에 매핑된 이동 단말의 위치 중 정확한 위치 지점들로 파악된, 즉 신뢰도가 높은 위치 지점들 중의 처음 지점(일명 A)부터 마지막 지점(일명 Z)까지 두 지점씩 비교하며 그 좌표를 보정한다. 예를 들어, 첫 번째 지점을 A라고 하고 두 번째 지점을 B라고 할 때, B 지점이 A 지점보다 뒤에 매핑되었을 경우, B 지점을 A의 앞으로 보정한다. 이때, A 지점으로부터 B 지점이 위치하는 거리는, A 지점에서 Z 지점까지의 평균 이동 속도 와 두 지점(A-B)의 위치 데이터가 수집된 시간의 차를 이용하여 계산한다. 즉, A 지점에서 Z 지점까지의 평균 이동 속도에 두 지점의 위치 데이터가 수집된 시간의 차를 곱하여 산출한 거리를 A 지점과 B 지점 사이의 거리로 한다. 한편, B 지점이 A 지점에서 움직일 수 있는 제한 거리보다 앞에 있는 경우, A 지점과 Z 지점 사이의 평균 이동 속도에 A 지점과 B 지점의 위치 데이터가 수집된 시간의 차를 곱하여 산출한 거리를 A 지점과 B 지점 사이의 거리로 하여 B 지점의 위치를 보정한다.
이상의 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이 교통 속도 분석 서버(150)는 이동 단말의 위치를 도로맵의 도로 위에 매핑한 다음, 도로의 평균 속도 및 구간별 속도 등을 산출한다. 도로의 평균 속도는 도로 위에 매핑된 이동 단말의 첫 위치 지점과 마지막 위치 지점 사이의 거리를 이동 단말의 위치 데이터가 수집된 총 시간으로 나누어 산출한다. 구간별 속도는 각 구간의 거리를 각 구간에 위치하는 이동 단말의 위치 지점에 기초하여 산출된 시간으로 나누어 산출한다. 각 구간 내에 위치하는 이동 단말의 위치 지점들에 대응하는 위치 데이터가 수집된 총 시간이 해당 구간을 이동 단말이 이동하는데 소요한 시간으로 판단한다.
도 8a는 위치 데이터를 이용하여 계산한 이동 단말의 위치를 도로맵에 매핑한 화면 예를 나타낸 도면으로, 도 8a에 도시된 바와 같이 위치 데이터를 이용하여 분석된 이동 단말의 각 개별 위치는 도로맵에 매핑되나 도로 경로에 정확히 일치하여 매핑되지 않는다. 그러나, 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 교통 속도 분석 서버(150)는 이동 단말의 각 개별 위치에서 신뢰도가 높은 위치를 이용하여 경로 패턴을 분석하고 그에 따른 최적의 도로 경로를 검색한 후, 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이, 상기 최적의 도로 경로에 이동 단말의 각 개별 위치를 사상하여 보정하고 교통 속도를 분석한다. 도 8b는 이동 단말의 위치를 도로맵의 도로 경로에 매핑한 화면 예를 나타낸 도면으로, 도 8b에 도시된 바와 같이 이동 단말의 위치는 도로 경로에 정확히 매핑될 수 있다. 한편, 도 8c는 GPS를 이용하여 이동 단말의 위치를 분석한 화면 예로서, 도 8c와 도 8b를 상호 비교하면, 본 발명에 따라 분석된 도로 경로는 GPS를 이용하여 분석된 도로 경로와 일치한다. 또한 도 8b에 표시된 바와 같이 본 발명에 따라 분석된 도로 경로의 평균 속도는 50km이고 GPS를 이용하여 분석된 도로 경로의 평균 속도는 46km로 거의 일치한다. 도 8b의 결과는 한 개의 이동 단말에 대한 분석 결과로서 동 시간대에 동일 경로를 따라 이동하는 이동 단말이 다수 개 있다면 이들의 평균값 또는 중간값 등의 통계를 통하여 오차를 더욱 줄일 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 교통 속도 분석 서버의 구성도로서, 본 발명에 따른 교통 속도 분석 서버(150)는, 활성화 제어부(901), 메시지 수신부(902), 이동 단말 필터링부(903), 위치 계산부(904), 도로 매핑부(905), 위치 보정부(906) 및 교통 속도 계산부(907)를 포함한다.
교통 속도 분석 서버(150)는 전국 또는 특정 지역의 교통 속도를 분석할 수 있다. 이와 같이 선택적으로 지역을 선별하여 교통 속도를 분석하기 위해서, 활성화 제어부(901)는 교통 속도를 분석할 특정 지역의 서브셀 정보(MSC, BSC/RNC, BTS/NodeB, 섹터)를 운용 서버(140)로 전송하여 제어한다. 운용 서버(140)는 활성 화 제어부(901)의 제어에 따라 특정 지역의 서브셀을 대상으로 이동 단말로부터 위치 데이터를 수집한다.
메시지 수신부(902)는 운용 서버(140)로부터 전송되는 이동 단말들의 위치 측정 메시지를 수신 처리한다.
이동 단말 필터링부(903)는 상기 메시지 수신부(902)에서 수신한 이동 단말들의 위치 측정 메시지 중 이동 수단을 통해 이동 중인 이동 단말로부터 수신된 메시지만을 남기고 고정 위치 또는 도보로 이동 중인 이동 단말로부터 수신된 메시지는 폐기한다. 이러한 이동 단말 필터링부(903)에서 수행되는 필터링 방법은 도 4를 참조하여 설명한 알고리즘에 따라 이루어진다.
위치 계산부(904)는 상기 이동 단말 필터링부(903)에서 필터링된 이동 단말의 위치 데이터를 이용하여 이동 단말의 위치를 계산한다. 즉, 소정 시간 동안 소정 주기마다 수집된 이동 단말의 위치 데이터에서 기지국/섹터 정보를 추출한 후, 그 기지국/섹터 정보를 토대로 기지국/중계기 정보 DB(160)에서 이동 단말이 위치하는 기지국/중계기 위/경도 좌표, 기지국/중계기의 방위각 방향을 분석한다. 그리고 분석된 기지국/중계기 위/경도 좌표, 기지국/중계기의 방위각 방향과, 상기 위치 데이터에서 추출한 왕복지연시간 정보를 함께 참조하여 이동 단말의 각 위치를 계산한다. 상기 기지국/중계기 위/경도 좌표를 기준으로 상기 방위각 방향으로 상기 왕복지연시간 만큼 떨어진 위치를 이동 단말의 위치로 계산한다.
도로 매핑부(905)는 상기 위치 계산부(904)에서 계산된 이동 단말의 각 위치를 패턴 분석하여 도로맵 DB(170)에 저장된 도로맵의 도로 중 최적의 도로를 선정 하고, 그 선정된 도로 경로에 이동 단말의 위치를 사상한다. 즉, 도 5를 참조하여 설명한 알고리즘에 따라 이동 단말의 위치 패턴을 분석하여 그 이동 단말의 위치 패턴에 대응하는 최적의 도로 경로를 도로맵에서 검색한다. 이와 같이 검색된 도로 경로에 도 6을 참조하여 설명한 알고리즘에 따라 이동 단말의 위치를 매핑한다.
위치 보정부(906)는 상기 도로 매핑부(905)에 의해 도로맵에 매핑된 이동 단말의 위치를 보정한다. 이동 단말의 위치는 수집 순서가 있으므로, 도로에 매핑된 이동 단말의 위치는 그 수집 순서에 따라 도로 위에 배열되어야 하고, 또한 이동 단말의 각 위치는 합리적인 거리 범위 내에 있어야 한다. 따라서, 위치 보정부(906)는 도로 위에 매핑된 이동 단말의 위치를 처음 지점부터 마지막 지점까지 두 지점씩 비교하며 그 좌표를 보정한다.
교통 속도 계산부(907)는 상기 위치 보정부(906)에 의해 보정된 이동 단말의 위치 정보를 이용하여 이동 단말이 이동한 도로 경로의 평균 속도, 구간별 속도 등을 계산한다. 도로의 평균 속도는 도로 위에 매핑된 이동 단말의 첫 위치 지점과 마지막 위치 지점 사이의 거리를 이동 단말의 위치 데이터가 수집된 총 시간으로 나누어 산출한다. 구간별 속도는 각 구간의 거리를 각 구간에 위치하는 이동 단말의 위치 지점에 기초하여 산출된 시간으로 나누어 산출한다. 각 구간 내에 위치하는 이동 단말의 위치 지점들에 대응하는 위치 데이터가 수집된 총 시간이 해당 구간을 이동 단말이 이동하는데 소요한 시간으로 판단한다.
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 이동 수단으로 이동 중인 이동 단말의 위치 데이터만을 대상으로 교통 속도 분석을 수행하고, 또한 일정 주기 동안 수집된 위치 데이터를 이용하여 패턴 분석을 수행하여 교통 속도 분석을 수행함으로써, 교통 속도 분석의 오류를 최소화하여 보다 정확한 정보를 얻을 수 있다.
또한, 종래에는 CCTV, GPS 수신기 등의 별도의 측정 장비가 필요하여 교통 속도 분석에 한계가 있었으나, 본 발명에 따르면, 이동 중인 모든 이동 단말을 이용하여 교통 분석을 수행함으로써, 보다 저비용으로 보다 폭넓은 지역에 걸쳐 교통 분석을 수행할 수 있다.

Claims (12)

  1. 이동통신망에서 수집된 이동 단말의 위치 측정 메시지를 이용하여 교통 속도 분석 장치에 의해 수행되는 교통 속도 분석 방법으로서,
    (a) 상기 이동통신망으로부터 이동 단말의 위치 측정 메시지를 수집하는 단계;
    (b) 수집된 위치 측정 메시지 중 이동 수단에 의해 이동 중인 이동 단말로부터 수집된 위치 데이터를 포함하는 위치 측정 메시지를 필터링하는 단계; 및
    (c) 필터링된 위치 측정 메시지를 이용하여 이동 단말의 위치를 분석하고 교통 속도를 분석하는 단계;를 포함하는 이동통신망을 이용한 교통 속도 분석 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 (c)는,
    (c-1) 필터링된 위치 측정 메시지를 이용하여 이동 단말의 위치를 계산하여 이동 단말의 위치 경로 패턴을 분석하는 단계;
    (c-2) 상기 분석된 이동 단말의 위치 경로 패턴에 상응하는 도로 경로를 상기 도로맵에서 검색하여 상기 이동 단말의 위치를 사상하고 보정하는 단계; 및
    (c-3) 도로 경로 위에 사상된 이동 단말의 위치를 이용하여 도로 교통 속도를 분석하는 단계;를 포함하는 이동통신망을 이용한 교통 속도 분석 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 단계 (c-1)은,
    위치 측정 메시지에 포함된 기지국/섹터 정보를 이용하여 이동 단말이 위치하는 기지국/중계기의 좌표와 안테나의 방위각 방향을 분석하는 단계;
    상기 기지국/중계기의 좌표를 기준으로 상기 방위각 방향으로 상기 위치 측정 메시지에 포함된 지연 값(RTT/RTD, PN Phase, Rx-Tx Time Diffenece 중 하나) 만큼 떨어진 위치를 이동 단말의 위치로 결정하는 단계; 및
    결정된 이동 단말의 위치를 이용하여 이동 단말의 위치 경로 패턴을 분석하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신망을 이용한 교통 속도 분석 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 단계 (c-2)에서의 이동 단말 위치 사상은,
    이동 단말의 위치에 가장 가까운 도로 경로의 지점으로 이동 단말의 위치를 사상하는 것을 특징으로 하는 이동통신망을 이용한 교통 속도 분석 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 단계 (c-2)에서의 이동 단말 위치 보정은,
    이동 단말의 처음 위치 지점부터 마지막 위치 지점까지 두 지점씩 비교하여 좌표를 보정하는 것을 특징으로 하는 이동통신망을 이용한 교통 속도 분석 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계 (b)는,
    상기 수신된 위치 측정 메시지에 포함된 기지국과 이동 단말 사이의 왕복지연시간 정보를 이용하여 위치 측정 메시지를 필터링하는 것을 특징으로 하는 이동통신망을 이용한 교통 속도 분석 방법.
  7. 이동통신망의 이동 단말을 이용하여 도로 교통 속도를 분석하는 교통 속도 분석 장치로서,
    상기 이동통신망으로부터 이동 단말의 위치 측정 메시지를 수신하는 메시지 수신수단;
    상기 수신된 위치 측정 메시지 중 이동 수단을 통해 이동 중인 이동 단말로부터 수집된 위치 데이터를 포함하는 위치 측정 메시지를 필터링하는 필터링수단;
    상기 필터링된 위치 측정 메시지를 분석하여 이동 단말이 이동한 도로 경로의 속도를 분석하는 분석수단;을 포함하는 이동통신망을 이용한 교통 속도 분석 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 분석수단은,
    상기 필터링된 위치 측정 메시지를 이용하여 이동 단말의 위치를 계산하는 위치 계산부;
    계산된 위치 정보를 이용하여 이동 단말의 위치 경로 패턴을 분석하고, 이에 대응하는 도로를 도로맵에서 검색하여 이동 단말의 위치를 사상하는 도로 매핑부;
    도로맵의 도로 위에 사상된 이동 단말의 위치를 보정하는 위치 보정부; 및
    보정된 이동 단말의 위치 정보를 이용하여 도로 경로의 다양한 속도를 계산하는 속도 계산부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신망을 이용한 교통 속도 분석 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 위치 계산부는,
    이동 단말이 위치하는 기지국/중계기의 좌표와 안테나의 방위각 방향을 분석하고, 상기 기지국/중계기의 좌표를 기준으로 상기 방위각 방향으로 지연 값(RTT/RTD, PN Phase, Rx-Tx Time Diffenece 중 하나) 만큼 떨어진 위치를 이동 단말의 위치로 결정하는 것을 특징으로 하는 이동통신망을 이용한 교통 속도 분석 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 도로 매핑부는,
    이동 단말의 위치에 가장 가까운 도로 경로의 지점으로 이동 단말의 위치를 사상하는 것을 특징으로 하는 이동통신망을 이용한 교통 속도 분석 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 위치 보정부는,
    이동 단말의 처음 위치 지점부터 마지막 위치 지점까지 두 지점씩 비교하여 좌표를 보정하는 것을 특징으로 하는 이동통신망을 이용한 교통 속도 분석 장치.
  12. 제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 필터링수단은,
    상기 수신된 위치 측정 메시지에 포함된 기지국과 이동 단말 사이의 왕복지연시간 정보를 이용하여 위치 측정 메시지를 필터링하는 것을 특징으로 하는 이동통신망을 이용한 교통 속도 분석 장치.
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