KR20100116504A - 유비쿼터스 기반의 교통신호 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 특정구간내에 진입한 차량의 차량정보를 수집하는 차량정보 수집부; 및 상기 차량정보를 이용하여 교통신호의 초기녹색시간과 상기 초기녹색시간의 단위연장시간을 연산하고, 상기 연산한 값으로 교통신호의 현시 시간을 가변 제어하는 교통신호 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 기반의 교통신호 제어 시스템에 관한 것이다.

차량, 교통, 신호, 유비쿼터스

Description

유비쿼터스 기반의 교통신호 제어 시스템 및 방법{SYSTEM FOR CONTROLLING TRAFFIC SIGNAL BASED ON UBIQUITOUS AND METHOD THEREOF}

본 발명은 유비쿼터스 기반의 교통신호 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 수집되는 차량정보에 따라 교통신호의 현시 시간을 가변 제어하는 유비쿼터스 기반의 교통신호 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 교통신호 제어 시스템은 각 도로의 교차로 부근의 신호등을 제어하는 교통 신호 제어기와, 필요에 따라 원격지에서 이러한 교통 신호 제어기들을 제어하는 중앙 통제 시스템을 설치하는 방식으로 구성된다.

이러한 교통신호 제어 시스템은 하루를 시간대별로 나누어서 예를들면, 출근시간대, 주간시간대, 퇴근시간대, 야간시간대 별로 나누어서, 동일한 시간대에서는 동일한 시간을 주기로 신호등을 제어한다.

전술한 기술은 본 발명의 배경기술의 이해를 위해서 기재한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.

이러한 종래 기술에 의한 교통신호 제어 시스템은 교통상황과 관계없이 동일한 시간을 주기로 신호등을 제어하므로 시시각각 변화하는 교통상황을 교통신호의 현시 시간에 반영하지 못해 특정 차로에만 차량이 정체되는 경우가 발생할 수 있는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 수집되는 차량정보에 따라 교통신호 시간을 가변 제어하는 유비쿼터스 기반의 교통신호 제어 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 실시예에 의한 유비쿼터스 기반의 교통신호 제어 시스템은 특정구간내에 진입한 차량의 차량정보를 수집하는 차량정보 수집부; 및 상기 차량정보를 이용하여 교통신호의 초기녹색시간과 상기 초기녹색시간의 단위연장시간을 연산하고, 상기 연산한 값으로 교통신호의 현시 시간을 가변 제어하는 교통신호 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 차량정보 수집부는 특정구간내에 설치되어 진입하는 차량 단말기로 자신의 위치정보를 전송하고, 상기 차량 단말기로부터 차량정보를 수신하는 노변 단말기; 및 상기 노변 단말기와 주변의 다른 차량 단말기로부터 위치정보를 전송받아 자신의 위치를 연산하고, 자신의 위치정보를 다른 차량 단말기로 전송하며, 자신의 차량정보를 상기 노변 단말기로 전송하는 차량 단말기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 노변 단말기는 상기 차량 단말기로부터 상기 차량정보를 수신하면 상기 구간 내의 정지선과 차량간의 거리를 연산하는 것을 특징으로 한다.

상기 차량 단말기는 상기 노변 단말기와 주변의 다른 차량 단말기로부터 위치정보를 수신하여 삼각 측량법으로 자신의 위치를 연산하고, 연산된 자신의 위치와 속도 및 시간 정보를 상기 노변 단말기로 전송하는 것을 특징으로 한다.

상기 차량정보 수집부는 GPS를 통해 상기 특정구간내의 각 개별 차량의 차량정보를 수집하는 것을 특징으로 한다.

상기 차량정보는 상기 차량 단말기의 ID, 위치정보, 속도정보 및 시간정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 교통신호 제어부는 상기 차량정보를 분석하는 차량정보 분석모듈; 상기 분석한 차량정보를 이용하여 초기녹색시간을 연산하는 초기녹색시간 연산모듈; 상기 분석한 차량정보를 이용한 초기녹색시간의 단위연장시간을 연산하는 단위연장시간 연산모듈; 및 상기 연산한 초기녹색시간과 단위연장시간으로 교통신호 시간을 가변 제어하는 신호등 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 차량정보 분석모듈은 상기 차량정보를 이용하여 정지선에 대기하고 있는 차량인지, 주행하고 있는 있는 차량인지, 주행하는 상태지만 현시 종료 전에 교차로부에 도착하는 차량인지, 및 현시 종료후에나 도착하는 차량인지에 대한 정보를 분석하는 것을 특징으로 한다.

본 실시예에 의한 유비쿼터스 기반의 교통신호 제어 방법은 특정구간내에 진입한 차량의 차량정보를 수집하는 차량정보 수집단계; 및 상기 차량정보를 분석하여 실시간 차량정보에 따른 초기녹색시간과 상기 초기녹색시간의 단위연장시간을 연산하여 교통신호의 현시 시간을 가변 제어하는 교통신호 제어단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 차량정보 수집단계는 특정구간내에 차량이 진입하면 노변 단말기가 자신의 위치정보를 차량 단말기로 전송하는 단계; 상기 차량 단말기는 상기 노변 단말기와 주변의 다른 차량 단말기로부터 위치정보를 전송받아 자신의 위치정보를 연산하고, 자신의 위치정보를 다른 차량 단말기로 전송하며 자신의 차량정보를 상기 노변 단말기로 전송하는 단계; 및 교통신호 제어부는 상기 노변 단말기로부터 상기 특정구간내에 위치한 각 개별차량의 차량정보를 입력받아 교통정보를 수집하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 교통신호 제어단계는 상기 차량정보를 분석하여 상기 초기녹색시간을 연산하는 단계; 상기 연산한 초기녹색시간이 기 설정된 최대녹색시간을 초과하는지 여부에 따라 상기 최대녹색시간 또는 상기 연산한 초기녹색시간을 현시 녹색시간으로 설정하는 단계; 상기 녹색시간 설정 후, 단위연장 구간 내에 차량이 진입하면 단위연장시간을 추가 설정하는 단계; 및 상기 녹색시간과 단위연장시간의 경과 여부에 따라 현시를 전환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 녹색시간 설정은 상기 연산된 초기녹색시간이 최대녹색시간을 초과하면 상기 최대녹색시간을 녹색시간으로 설정하는 것을 특징으로 한다.

상기 단위연장시간 설정은 상기 최대녹색시간이 경과할 때 까지 단위연장 구간 내에 차량이 진입하면 단위연장시간을 추가 설정하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명은, 시시각각 변화하는 교통상황에 따라 교통신호 시간을 가변 제어함으로써 특정 차로에만 차량이 정체되는 문제를 해결할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 권리 보호 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.

이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1과 도 2는 본 실시예에 의한 유비쿼터스 기반의 교통신호 제어 시스템의 블럭도이고, 도 3은 본 실시예에 의해 수집되는 차량정보를 도시한 도면이며, 도 4와 도 5는 본 실시예에 의한 유비쿼터스 기반의 교통신호 제어 방법의 순서도이다.

도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 실시예에 의한 유비쿼터스 기반의 교통신호 제어 시스템은 차량정보 수집부(4)와 교통신호 제어부(3)를 포함한다.

차량정보 수집부(4)는 차량 단말기(1)의 ID, 위치정보, 속도정보 및 시간정보를 포함하는 차량정보를 수집한다.

이러한 차량정보 수집부(4)는 차량 단말기(1)와 노변 단말기(2)를 포함한다.

노변 단말기(2)는 예를들어 교차로와 교차로 사이의 특정 구간 내에 다수개가 설치되어, 상기 구간 내에 차량이 진입하면 자신의 위치정보(고정 위치좌표)를 차량 단말기(1)로 전송하고, 차량 단말기(1)로부터 차량정보를 수신한다. 여기서, 차량정보는 차량 단말기(1)의 ID, 위치정보, 속도정보 및 시간정보를 포함한다. 또한, 노변 단말기(2)는 차량 단말기(1)로부터 차량정보를 수신하면 상기 구간 내의 정지선으로부터 차량의 거리를 연산한다.

차량 단말기(1)는 노변 단말기(2)와 주변의 다른 차량 단말기로부터 각각 위치정보를 수신하면 삼각 측량법으로 자신의 위치를 연산하고, 연산된 자신의 위치와 속도 및 시간 정보를 노변 단말기(2)로 전송한다.

여기서, 차량 단말기(1)간에는 차량간 통신 네트워크(V2V)로 구성하고, 차량 단말기(1)와 노변 단말기(2)간에는 차량과 인프라간 통신 네트워크(V2I)로 구성하여, 연산한 위치정보와 차량정보를 상호 통신 네트워크를 통해 송수신할 수 있도록 한다.

한편, 차량정보 수집부(4)는 GPS를 통해 각 개별차량의 차량정보를 수집하거나, GPS와 차량 단말기(1) 및 노변 단말기(2)를 모두 포함하여 차량정보를 수집하 도록 구성할 수 있다.

교통신호 제어부(3)는 차량정보를 이용하여 교통신호의 초기녹색시간(Variable Initial Interval)과 상기 초기녹색시간의 단위연장시간(Variable Initial Interval)을 연산하고, 상기 연산한 값으로 교통신호 시간을 가변 제어한다.

이러한 교통신호 제어부(3)는 차량정보 분석모듈(31), 초기녹색시간 연산모듈(32), 단위연장시간 연산모듈(33) 및 신호등 제어모듈(34)을 포함한다.

차량정보 분석모듈(31)은 차량정보를 이용하여 정지선에 대기하고 있는 차량인지, 주행하고 있는 있는 차량인지, 주행하는 상태지만 현시 종료 전에 교차로부에 도착하는 차량인지, 및 현시 종료후에나 도착하는 차량인지에 대한 정보를 분석한다.

초기녹색시간 연산모듈(32)은 분석한 차량정보를 이용하여 초기녹색시간을 연산하고, 단위연장시간 연산모듈(33)은 분석한 차량정보를 이용한 초기녹색시간의 단위연장시간을 연산하며, 신호등 제어모듈(34)은 연산한 초기녹색시간과 단위연장시간으로 교통신호의 현시 시간을 가변 제어한다. 여기서, 초기녹색시간은 신호등의 황색시간과 적색시간 동안 도착한 차량들의 대기행렬 차량을 통과시킬 수 있는 시간이고, 단위연장시간은 초기녹색시간 이후에 진입하는 차량들을 통과시킬 수 있는 시간이다.

즉, 이러한 교통신호 제어부(3)는 차량정보를 이용하여 정지선에 대기하고 있는 차량인지, 주행하고 있는 있는 차량인지, 주행하는 상태지만 현시 종료 전에 교차로부에 도착하는 차량인지, 및 현시 종료후에나 도착하는 차량인지에 대한 정보를 분석하여 초기녹색시간과 단위연장시간을 연산하고, 연산한 값으로 교통신호의 현시 시간을 제어한다.

본 실시예에 의한 유비쿼터스 기반의 교통신호 제어 방법은 다음과 같다.

도 4와, 도 5에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 의한 유비쿼터스 기반의 교통신호 제어 방법은 차량정보를 수집하는 차량정보 수집단계(S1), 수집한 차량정보를 분석하여 초기녹색시간과 초기녹색시간의 단위연장시간을 연산하여(S2), 교통신호의 현시 시간을 가변 제어하는 교통신호 제어단계(S3)를 포함한다.

차량정보 수집은, 먼저 노변 단말기(2)가 도로의 특정 구간 내에 차량이 진입하면 자신의 위치정보(고정 위치좌표)를 진입한 차량 단말기(1)로 전송한다.

그러면, 차량 단말기(1)는 노변 단말기(2)로부터 수신한 위치정보와 주변의 다른 차량 단말기와 통신하여 수신한 위치정보를 전송받아 삼각측량법으로 자신의 위치정보를 연산하고, 연산한 자신의 위치정보를 다른 차량 단말기로 전송하며, 연산한 위치정보와 차량 단말기 ID, 속도정보 및 시간정보를 포함하는 차량정보를 노변 단말기(2)로 전송한다.

이어서, 노변 단말기(2)는 차량 단말기(1)로부터 차량정보를 수신하면 구간 내의 정지선과 차량간의 거리를 연산하고, 연산한 정지선과의 거리와 차량정보를 교통신호 제어부(3)로 전송한다.

다음으로, 교통신호 제어는 교통신호 제어부(3)가 수집한 차량정보를 분석하여 초기녹색시간과 초기녹색시간의 단위연장시간을 연산하여 교통신호 시간을 가변 제어한다.

도 2와 도 5를 참고하여 유비쿼터스 기반의 교통신호 제어 방법을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 차량정보 분석모듈(31)은 수신한 차량정보를 이용하여 정지선에 대기하고 있는 차량인지, 주행하고 있는 있는 차량인지, 주행하는 상태지만 현시 종료 전에 교차로부에 도착하는 차량인지, 및 현시 종료후에나 도착하는 차량인지에 대한 정보를 분석한다.

이어서, 초기녹색시간 연산모듈(32)은 분석한 차량정보를 이용하여 초기녹색시간을 연산한다. 이때, 연산한 초기녹색시간이 기 설정된 최대녹색시간을 초과하는지 여부에 따라 상기 최대녹색시간 또는 상기 연산한 초기녹색시간을 현시 녹색시간으로 설정한다. 예를 들어, 상기 연산된 초기녹색시간이 최대녹색시간을 초과하면 상기 최대녹색시간을 녹색시간으로 설정한다. 초기녹색시간을 연산하기 위한 식은 아래의 <수학식1>과 같다.

여기서,

는 i현시의 초기녹색시간(sec),

는 i현시의 출발손실시간(2.32sec),

는 포화교통류율(대/시),

는 i현시의 최대대기행렬차량대수(대) 이다.

이어서, 단위연장시간 연산모듈(33)은 초기녹색시간 설정 후, 단위연장 구간 내에 차량이 진입하면 분석한 차량정보를 이용하여 초기녹색시간의 단위연장시간을 연산하고, 단위연장시간을 추가 설정한다. 이러한 단위연장시간 설정은 최대녹색시간이 경과할 때 까지 단위연장 구간 내에 차량이 진입하면 단위연장시간을 추가 설정한다. 단위연장시간을 연산하기 위한 식은 아래의 <수학식2>와 같다.

IF((Di/Vi)≤3), T_Ei = MAX(Di/Vi)

여기서, T_Ei 는 i현시의 단위연장시간,

Di는 i번째 차량의 정지선으로부터거리(m),

Vi는 i번째 차량의 속도(m/sec)이다.

이어서, 신호등 제어모듈(34)은 초기녹색시간과 단위연장시간의 경과 여부에 따라 현시를 전환한다.

정리하면, 본 발명은 황색시간과 적색시간 동안 도착한 차량들의 차량정보를 분석하여 초기녹색시간을 설정하고, 초기녹색시간 설정 후 단위연장 구간 내에 차량이 진입하면 진입한 차량의 차량정보를 분석하여 초기녹색시간의 단위연장시간을 추가 설정하여 교통신호 시간을 가변 제어한다.

이와 같이 본 발명은 시시각각 변화하는 교통상황에 따라 교통신호의 현시 시간을 가변 제어함으로써 특정 차로에만 차량이 정체되는 문제를 해결할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

도 1과 도 2는 본 실시예에 의한 유비쿼터스 기반의 교통신호 제어 시스템의 블럭도이다.

도 3은 본 실시예에 의해 수집되는 차량정보를 도시한 도면이다.

도 4와 도 5는 본 실시예에 의한 유비쿼터스 기반의 교통신호 제어 방법의 순서도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 차량 단말기 2 : 노변 단말기

3 : 교통신호 제어부 4 : 신호등

31 : 차량정보 수집모듈 32 : 초기녹색시간 연산모듈

33 : 단위연장시간 연산모듈 34 : 신호등 제어모듈

Claims (13)

1. 특정구간내에 진입한 차량의 차량정보를 수집하는 차량정보 수집부; 및

   상기 차량정보를 이용하여 교통신호의 초기녹색시간과 상기 초기녹색시간의 단위연장시간을 연산하고, 상기 연산한 값으로 교통신호의 현시 시간을 가변 제어하는 교통신호 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 기반의 교통신호 제어 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 차량정보 수집부는

   특정구간내에 설치되어 진입하는 차량 단말기로 자신의 위치정보를 전송하고, 상기 차량 단말기로부터 차량정보를 수신하는 노변 단말기; 및

   상기 노변 단말기와 주변의 다른 차량 단말기로부터 위치정보를 전송받아 자신의 위치를 연산하고, 자신의 위치정보를 다른 차량 단말기로 전송하며, 자신의 차량정보를 상기 노변 단말기로 전송하는 차량 단말기를 포함하는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 기반의 교통신호 제어 시스템.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 노변 단말기는

   상기 차량 단말기로부터 상기 차량정보를 수신하면 상기 구간 내의 정지선과 차량간의 거리를 연산하는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 기반의 교통정보 수집 시스템.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 차량 단말기는

   상기 노변 단말기와 주변의 다른 차량 단말기로부터 위치정보를 수신하여 삼각 측량법으로 자신의 위치를 연산하고, 연산된 자신의 위치와 속도 및 시간 정보를 상기 노변 단말기로 전송하는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 기반의 교통정보 수집 시스템.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 차량정보 수집부는

   GPS를 통해 상기 특정구간내의 각 개별 차량의 차량정보를 수집하는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 기반의 교통정보 수집 시스템.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 차량정보는

   상기 차량 단말기의 ID, 위치정보, 속도정보 및 시간정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 기반의 교통신호 제어 시스템.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 교통신호 제어부는

   상기 차량정보를 분석하는 차량정보 분석모듈;

   상기 분석한 차량정보를 이용하여 초기녹색시간을 연산하는 초기녹색시간 연산모듈;

   상기 분석한 차량정보를 이용한 초기녹색시간의 단위연장시간을 연산하는 단위연장시간 연산모듈; 및

   상기 연산한 초기녹색시간과 단위연장시간으로 교통신호 시간을 가변 제어하는 신호등 제어모듈;

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 기반의 교통신호 제어 시스템.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 차량정보 분석모듈은

   상기 차량정보를 이용하여 정지선에 대기하고 있는 차량인지, 주행하고 있는 있는 차량인지, 주행하는 상태지만 현시 종료 전에 교차로부에 도착하는 차량인지, 및 현시 종료후에나 도착하는 차량인지에 대한 정보를 분석하는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 기반의 교통신호 제어 시스템.
9. 특정구간내에 진입한 차량의 차량정보를 수집하는 차량정보 수집단계; 및

   상기 차량정보를 분석하여 실시간 차량정보에 따른 초기녹색시간과 상기 초기녹색시간의 단위연장시간을 연산하여 교통신호의 현시 시간을 가변 제어하는 교통신호 제어단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 기반의 교통신호 제어 방법.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 차량정보 수집단계는

    특정구간내에 차량이 진입하면 노변 단말기가 자신의 위치정보를 차량 단말기로 전송하는 단계;

    상기 차량 단말기는 상기 노변 단말기와 주변의 다른 차량 단말기로부터 위치정보를 전송받아 자신의 위치정보를 연산하고, 자신의 위치정보를 다른 차량 단말기로 전송하며 자신의 차량정보를 상기 노변 단말기로 전송하는 단계; 및

    교통신호 제어부는 상기 노변 단말기로부터 상기 특정구간내에 위치한 각 개별차량의 차량정보를 입력받아 교통정보를 수집하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 기반의 교통신호 제어 방법.
11. 제 9 항에 있어서, 상기 교통신호 제어단계는

    상기 차량정보를 분석하여 상기 초기녹색시간을 연산하는 단계;

    상기 연산한 초기녹색시간이 기 설정된 최대녹색시간을 초과하는지 여부에 따라 상기 최대녹색시간 또는 상기 연산한 초기녹색시간을 현시 녹색시간으로 설정하는 단계;

    상기 녹색시간 설정 후, 단위연장 구간 내에 차량이 진입하면 단위연장시간을 추가 설정하는 단계; 및

    상기 녹색시간과 단위연장시간의 경과 여부에 따라 현시를 전환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 기반의 교통신호 제어 방법.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 녹색시간 설정은

    상기 연산된 초기녹색시간이 최대녹색시간을 초과하면 상기 최대녹색시간을 녹색시간으로 설정하는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 기반의 교통신호 제어 방법.
13. 제 11 항에 있어서, 상기 단위연장시간 설정은

    상기 최대녹색시간이 경과할 때 까지 단위연장 구간 내에 차량이 진입하면 단위연장시간을 추가 설정하는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 기반의 교통신호 제어 방법.

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