KR20100134840A - 교차로 교통정보 실시간 수집 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

도로상에 주행하는 차량에 의해 변화하는 지구자기장을 도로하부에 매설된 지자기센서 어레이로 측정하고 각각의 값을 연속된 값들로 보간하여 연속적으로 연결하여 2차원 이미지한 후, 그 이미지를 분석하여 차량의 이동대수, 이동속도, 차종 등의 교통정보를 실시간 수집하는 교차로 교통정보 실시간 수집 장치 및 방법이 제공된다. 상기 교차로 교통정보 실시간 수집 장치는 고유식별코드를 가지고 교차로의 차로에 매설되며, 설정된 샘플링주기로 그 상부에 주행되는 차량의 이동에 의해 변화되는 지구자기장을 감지하여 차량검출신호로 출력하는 차량감지기가 적어도 둘 이상 설치된 로드센서와, 초기화신호의 입력에 응답하여 상기 로드센서 내의 차량감지기들의 샘플링주기를 설정하고, 그로부터 출력되는 차량검출신호를 패킷화 하여 도로식별코드를 포함하는 패킷데이터를 출력하는 RRM과; 초기화신호를 상기 RRM으로 제공하고, 상기 RRM으로부터 전송되는 패킷데이터를 보간하여 연속적인 데이터 프레임으로 누적하여 2차원 이미지화한 후, 상기 이미지의 폭과 길이 및 이미지의 간격을 산출하여 차종, 이동속도 및 이동대수 등의 교통정보를 실시간으로 수집하는 인터섹션 제어유닛을 포함하여 구성된다.

플럭스 게이트, 차량감지기, 로드웨이중계모듈, 이치화, 인터섹션 제어유닛

Description

교차로 교통정보 실시간 수집 장치 및 방법{Crossroads traffic information real-time collection system and method thereof}

본 발명은 교통관제를 보다 효율적으로 하기 위하여 교차로상의 교통정보를 실시간 수집하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 도로상에 주행하는 차량에 의해 변화하는 지구자기장을 차로(roadway) 하부에 매설된 지자기센서(Geomagnetism sensor) 어레이로 측정하여 각각의 값을 연속된 값들로 보간( interpolation)하고 연속적으로 연결하여 2차원 이미지한 후, 그 이미지를 분석하여 차량의 이동대수, 이동속도, 차종 등 도로상의 차량 이동 상황을 실시간 수집하여 교통관제에 적용하도록 하는 교차로 교통정보 실시간 수집 장치 및 방법에 관한 것이다.

통상적으로, 교통정보수집 및 제공시스템은 도로상에 주행되는 차량의 흐름을 분석하는 것으로부터 시작되며, 이러한 교통정보로서는 단위 시간당 도로상에 주행하는 차량의 대수, 차종 및 그 이동속도가 대표적인 교통정보의 지표이다.

도로상에서 차량의 흐름을 파악하기 위하여 다양한 방식의 장치들이 사용되고 있다. 예를 들어, 교통량이 많은 교차로에서는 CCD 비디오카메라 또는 센서 등을 이용하여 교차로 통과차량을 검출하고 있다. 그러나 비디오카메라를 이용하는 경우에는 기상변화나 야간 시에는 영향을 받으며, 주기적으로 카메라의 렌즈를 세척하는 등의 관리를 위하여 많은 비용이 드는 단점이 있다. 또한, 카메라에서 전송되는 영상신호를 시시각각으로 판별하여 차량의 속도와 대수등을 측정하려면 별도의 영상신호 처리를 위한 소프트웨어를 개발하여야하고 그 처리되어야할 데이터의 양도 매우 많기 때문에 저장용량도 커야하므로 하드웨어에 필요한 비용도 큰 부담이 된다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도로에 주행되는 차량에 의하여 발생되는 지자계의 변화를 감지하기 위한 지자기센서를 이용하여 차량을 감지하는 방법이 특허 제10-0270923호(특허등록 2000. 08. 09.) "차량감지장치"에 개시되어 있다. 그러나 위와 같은 선등록특허는 차량의 주행방향의 도로상에 두 개의 자기센서를 이격하여 설치한 후, 차량이 상기 이격된 두 개의 센서의 상부를 통과하는 것을 감지하여 교통량을 감지하는 것으로 지자기센서의 매설 공사가 불편하였다. 또한, 단순히 지자기센서에 의해 차량의 유무, 속도만을 검출하는 것으로 차종까지 구별하기가 매우 어려웠다.

따라서 본 발명의 목적은 지자기센서에 의해 측정된 차량의 검출정보를 보간하여 2차원 이미지로 생성하는 장치 및 그 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 교차로상에 매설된 지자기센서 어레이에 의해 도로상에 주행하는 차량에 의해 변화되는 지구 자기장을 측정하고, 각각의 측정값들을 연속된 값으로 보간하여 2차원 이미지한 후, 그 이미지를 분석하여 그 차량의 이동대수, 이동속도, 차종 등 도로상의 차량 이동 상황을 실시간 감지하는 장치 및 그 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 카메라 없이도 도로의 교통정보를 실시간 수입하여 원격지의 모니터에서 실시간 모니터링 할 수 있도록 하는 교차로 교통정보 실시간 수집 장치 및 그 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 고유식별코드를 가지고 교차로의 주행차로에 매설되며, 미리 설정된 샘플링주기로 그 상부에 주행되는 차량의 이동에 의해 변화되는 지구자기장을 감지하여 차량검출신호로 출력하는 차량감지기(Vehicle Detector)가 적어도 둘 이상 설치된 로드센서(road sensor)와, 초기화신호의 입력에 응답하여 상기 로드센서 내의 차량감지기들의 샘플링주기를 설정하고, 그로부터 출력되는 차량검출신호를 패킷화 하여 도로식별코드를 포함하는 패킷데이터를 출력하는 로드웨이 중계모듈(roadway relay Module: 이하 "RRM"이라 칭함)과; 초기화신호를 상기 RRM으로 제공하고, 상기 RRM으로부터 전송되는 패킷데이터를 보간하여 연속적인 데이터 프레임으로 누적하여 2차원 이미지화한 후, 상기 이미지의 폭과 길이 및 이미지의 간격을 산출하여 차종, 이동속도 및 이동대수 등의 교통정보를 실시간으로 수집하여 그 정보를 상위 교통관제센터로 전송하는 인터섹션 제어유닛(Intersection Control Unit)으로 구성함을 특징으로 한다.

상기 차량감지기(Vehicle Detection)는 도로에 매설되며, 도로에 주행하는 차량에 의해 변화되는 지구자기장를 검출하여 차량감지신호를 출력하는 플럭스게이트(flux gate)와; 설정된 샘플링주기로 상기 플럭스게이트로부터 출력되는 차량검출신호를 디지털신호로 변환출력하는 아날로그-디지털변화기(Analog to Digital Converter)와; 외부로부터의 초기화신호에 응답하여 ADC의 샘플링주기 등을 설정하고 그로부터 출력되는 차량검출데이터에 자신의 고유식별코드를 삽입하여 전송하고 및 이웃하는 차량감지기로부터 출력되는 차량검출데이터를 상기 RRM으로 패싱(passing)하는 차량검출제어모듈(Vehicle Detection Control Module: 이하 "VDCM"이라 칭함)로 구성됨을 특징으로 한다.

상기 인터섹터 제어유닛은 초기 상기 초기화신호를 상기 RRM으로 전송하여 데이터를 송수신하며, 그로부터 수신된 패킷 데이터를 보간하여 출력하는 패킷송수신모듈과; 상기 보간 된 패킷데이터를 N(여기서 "N"은 2이상의 정수)개 누적하여 프레임으로 생성하여 그 윤곽을 추출 한 후 시각적으로 인식 가능한 색상을 부여하고, 이치화하여 2차원 이미지화하는 이미지생성모듈과; 상기 생성된 2차원 이미지의 폭과 길이 및 이미지의 간격을 산출하여 차종, 이동속도 및 이동대수 등의 교통정보를 실시간으로 수집하는 교통량수집모듈과; 상기 수집된 교통정보에 자신의 교 차로식별정보의 헤더를 갖는 관제 패킷을 상위 교통관제센터에 전송하는 교통관제모듈로 구성함을 특징을 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 교차로 교통정보 실시간 수집 장치 및 방법은 차량에 의해 변화하는 지구자기장을 교차로 상에 매설된 일련의 지자기센서 어레이에 의해 측정하여 주행 차량을 검출하고, 상기 검출된 주행차량을 2차원 이미지화하여 그 이미지 정보의 폭과 길이 및 이미지 정보의 입력간격 등으로 차종, 차량의 주행속도 및 단위시간당 이동대수 등의 교통정보를 취득함으로써 최소의 지자기센서에 의해 교통정보를 수집할 수 있다. 또한, 이미화 된 교통정보를 가공하여 모니터링할 수 있어 CCTV등에 의해 도로교통정보를 수집하지 아니하고서도 중앙교통관제센터에서 그래픽화 된 교통정보를 용이하게 볼 수 있어 간단한 구성에 의해 교통관제를 보다 효율적으로 할 수 있다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 보다 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시 예에 제한되지 않음을 이해하여야 한다. 하기에 설명되는 본 발명의 실시 예는 당업자에게 본 발명의 사상을 충분하게 전달하기 위한 것임에 유의하여야 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 교차로 교통정보 실시간 수집 장 치의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 교차로 교통정보 실시간 수집장치의 블록도이며, 도 3은 도 1에 도시된 로드센서 내의 차량감지기의 구체적인 실시 예시도이다. 그리고 도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 교차로 교통정보 실시간 수집장치(10)의 제어흐름도이고, 도 5는 도 2에 도시된 이미지생성모듈에서 처리되는 이미지의 패턴의 예시도를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 교차로 교통정보 실시간 수집장치(10)는 교차로(50)의 각 차로(RW: Road Way)에서 차량(52)이 주행하는 방향과 교차되는 방향의 하부에는 센서튜브(Sensor tube)(ST)가 매설되어 있고, 상기 센서튜브(ST)의 내부에는 도 3과 같이 구성된 같이 구성된 차량감지기(12~12n)(여기서 n과 #은 "1, 2, 3, 등의 정수이며, 특별히 해당 차량감지기를 지시하는 경우가 아니면 용어 "차량감지기"의 뒤에 표기된 1 또는 #의 부호는 생략됨)가 도 2에 도시된 바와 같이 어레이 형태로 직렬 또는 병렬로 접속되어 구성된 로드센서(11)가 설치되어 있다.

이때, 상기 로드센서(11)는 하나의 차로(RW), 예를 들면 상행차로와 하행차로의 각 차로에 도 2와 같이 접속되어 있다. 여기서 상행 또는 하행차로라 함은 차량이 동일한 방향으로 주행하도록 같은 방향에 놓인 모든 차로를 포함하며, 차로는 하나의 차량이 주행하도록 된 차도를 의미한다. 따라서 차로가 많은 경우, 상기 상행차로와 하행차로의 각 차로(RW)의 매설된 센서설치매설관(ST)에는 해당차로에 주행되는 차량을 감지하기 위하여 적어도 둘 이상의 차량감지기(12~12n)가 어레이 형태로 설치됨을 알 수 있다.

상기 센서설치매설관(ST)의 내부에 설치된 다수의 차량감지기(12~12n)들은 각 차로별로 차량감지기(12~12n)의 동작을 제어하거나 그로부터 출력되는 차량검출데이터를 수신하여 자신에게 부여된 도로식별코드가 삽입된 패킷 데이터로 출력하는 로드웨이중계기(22)에 접속되며, 상기 로드중계기(22)의 내부에는 차로(RW)의 차량감지기(12~12n)들과 데이터를 송수신하는 적어도 2개의 RRM(20)이 도 2와 같이 각각 연결되어 있다.

도 3을 참조하여 교차로(50)의 각 차로(RW)에 주행하는 차량을 검출하는 동작을 간략히 설명한다. 도 1과 같이 로드센서(11)가 매설된 차로(RW)상에 차량(52)이 주행되면, 플럭스게이트(14)는 상기 차량(52)의 움직임에 의해 변화되는 지구자기장을 감지하여 그에 해당하는 아날로그신호를 차량검출신호로 검출한다. 이때, 플럭스 게이트(14)의 출력노드에 접속된 ADC(16)는 초기 설정된 샘플링 주파수에 따라 상기 검출된 차량검출신호를 양자화하여 디지털 변환된 신호를 VDCM(18)로 출력한다.

상기 VDCM(18)은 초기 도 2에 도시된 인터섹션 제어유닛(30)의 제어에 의해 RRM(20)가 설정한 샘플링주기로 상기 ADC(16)의 샘플링주기를 설정하고, 상기 ADC(16)로부터 출력되는 차량검출데이터와 이웃 하는 또 따른 차량감지기(12i : 여기서 "i"는 자신이 속한 차량감지기를 제외한 다른 정수)로부터 출력되는 차량검출데이터에 자신의 고유식별코드를 프레임 헤더로 삽입하여 전송한다.

상기 RRM(20)은 도 3의 인터섹션 제어유닛(30)의 패킷송수신모듈(32)로부터 S10과정에서 전송하는 초기화신호에 응답하여 도 3과 같이 구성된 차량감지기(12~12n)의 ADC(16)의 샘플링주기를 설정하고, 그로부터 출력되는 차량검출데이 터에 미리 설정된 도로식별코드를 삽입한 패킷데이터를 교차로(50)마다 하나씩 설치된 인터섹션 제어유닛(30)내의 패킷송수신모듈(32)로 출력한다. 여기서 도로식별코드라 함은 교차로번호, 상행/해행으로 어느 방향으로 주행하는 것인지를 나타내는 고유의 도로식별코드를 의미한다. 이때, 상기와 같이 감지된 차량검출데이터에는 차량감기지(12~12n)의 개개마다 부여된 고유식별코드와 RRM(20)마다 고유하게 부여된 도로식별코드가 포함되어 있어 상기 RRM(20)로부터 전송된 패킷데이터를 수신하는 측에서는 패킷데이터의 헤더에 삽입된 도로식별코드와 고유식별코드를 분석함으로서 어느 교차로의 어느 차로의 차량검출데이터인지를 용이하게 식별할 있다.

한편, RRM(20)을 통하여 각 차로(RW)에 매설된 차량감지기(12~12n)내의 ADC(16)의 샘플링주기와 데이터 전송주기를 설정하는 초기화신호를 도 4의 S10과정에서 출력한 상기 인터섹션 제어유닛(30)의 패킷송수신모듈(32)은 S12과정에서 각각의 RRM(20)로부터 출력되는 각 차로 패킷단위로 전송되는 차량검출데이터를 수신하여 이미지생성부(34)로 전송한다. 상기 이미지생성부(34)는 S14과정에서 수신된 패킷데이터를 보간하여 연속적으로 연결한 후 N개의 패킷 데이터를 누적하여 프레임을 생성저장한다.

이후 상기 이미지생성모듈(34)은 S16과정에서 보간 후 프레임 생성된 패킷 데이터를 2차원 이미지화하여 도 5의 (a)와 같은 윤곽을 형성하고, 윤곽이 형성된 이미지 데이터에 도 5의 (b)와 같이 시각적인 그래픽정보를 부여한 후 미분 등을 통해 도 5의 (c)와 같이 이치화 된 2차원 이미지 정보를 교통량수집모듈(36)로 전송한다.

상기 교통량수집모듈(36)은 상기 도 5의 (c)와 같은 이미지 정보의 폭(W)과 길이(L) 및 이미지 정보의 입력 기간을 산출하여 차종, 이동속도 및 이동대수 등의 정보를 포함하는 교통정보를 실시간으로 S20과정에서 수집하여 교통관제모듈(38)로 전송한다. 상기 교통관제모듈(38)은 상기 수집된 교통정보 및 이웃하는 교차로(50)에 설치된 또 다른 교통관제모듈(38)로부터 전송되는 교통정보를 실시간 모니터링하여 이웃하는 교차로 및 자신이 위치된 교차로의 실시간 교통량에 따라 신호등을 적절하게 제어하거나 수집된 주행차량의 차종, 주행속도 등의 교통정보를 중앙관제센터로 전송하여 도로교통신호체계의 전반적으로 제어에 이용되도 한다.

상기에서 이미지생성모듈(36)에 의하여 상기 5c와 같은 생성된 이미지 정보의 폭(W)은 차로(RW)의 하부에 매설된 차량감지기(12~12n)에서 유효한 데이터, 즉, 논리 "1"의 출력 값을 가지는 하위 비트와 상위 비트의 비트간격에 의하여 결정되며, 그 길이는 샘플링 주기 및 누적된 N개의 패킷 프레임에 의해 결정한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 교차로 교통정보 실시간 수집 장치의 개략도.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 교차로 교통정보 실시간 수집장치의 블록도.

도 3은 도 1에 도시된 로드센서 내의 차량감지기의 구체적인 실시 예시도.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 교차로 교통정보 실시간 수집장치의 제어흐름도이다.

도 5a, 도 5b 및 도 5c는 도 2에 도시된 이미지생성모듈에서 처리되는 이미지의 패턴의 예시도를 나타낸 도면이다.

《도면의 부분에 대한 부호의 설명》

10 : 교통정보수집장치, 11 : 로드센서,

12 : 차량감지기, 14 : 플럭스게이트,

16 : ADC, 18 : 차량검출제어모듈,

20 : 로드웨어 중계모듈, 22 : 로드웨이중계기,

30 : 인터섹션 제어유닛, 32 : 패킷송수신모듈,

34 : 이미지생성모듈, 36 : 교통량수집모듈,

38 : 교통관제모듈, ST : 센서설치매설관,

Claims (5)

1. 교차로 교통정보 실시간 수집 장치에 있어서,

   고유식별코드를 가지고 교차로의 주행차로에 매설되며, 미리 설정된 샘플링주기로 그 상부에 주행되는 차량의 이동에 의해 변화되는 지구자기장을 감지하여 차량검출신호로 출력하는 차량감지기가 적어도 둘 이상 설치된 로드센서와;

   초기화신호의 입력에 응답하여 상기 로드센서 내의 차량감지기들의 샘플링주기를 설정하고, 그로부터 출력되는 차량검출신호를 패킷화 하여 도로식별코드를 포함하는 패킷데이터를 출력하는 로드웨이 중계모듈과;

   초기화신호를 상기 로드웨이 중계모듈로 제공하고, 상기 로드웨이 중계모듈로부터 전송되는 패킷데이터를 보간하여 연속적인 데이터 프레임으로 누적하여 2차원 이미지화한 후, 상기 이미지의 폭과 길이 및 이미지의 간격을 산출하여 차종, 이동속도 및 이동대수 등의 교통정보를 실시간으로 수집하여 그 정보를 상위 교통관제센터로 전송하는 인터섹션 제어유닛으로 구성함을 특징으로 교차로 교통정보 실시간 수집 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 차량감지기는 도로에 매설되며, 도로에 주행하는 차량에 의해 변화되는 지구자기장를 검출하여 차량감지신호를 출력하는 플럭스게이트와; 설정된 샘플링주기로 상기 플럭스게이트로부터 출력되는 차량검출신호를 디지 털신호로 변환출력하는 ADC와; 외부로부터의 초기화신호에 응답하여 상기 ADC의 샘플링주기를 설정하고 그로부터 출력되는 차량검출데이터에 자신의 고유식별코드를 삽입하여 전송하고 및 이웃하는 차량감지기로부터 출력되는 차량검출데이터를 상기 로드웨이 중계모듈로 패싱하는 차량검출제어모듈로 구성됨을 특징으로 교차로 교통정보 실시간 수집 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 인터섹터 제어유닛은 초기 상기 초기화신호를 상기 로드웨이 중계모듈로 전송하여 데이터를 송수신하며, 그로부터 수신된 패킷 데이터를 보간하여 출력하는 패킷송수신모듈과; 상기 보간된 패킷데이터를 N개 누적하여 프레임으로 생성하여 그 윤곽을 추출 한 후 시각적으로 인식 가능한 색상을 부여하고, 이치화하여 2차원 이미지화하는 이미지생성모듈과; 상기 생성된 2차원 이미지의 폭과 길이 및 이미지의 간격을 산출하여 차종, 이동속도 및 이동대수 등의 교통정보를 실시간으로 수집하는 교통량수집모듈과; 상기 수집된 교통정보에 자신의 교차로식별정보의 헤더를 갖는 패킷을 상위 교통관제센터를 전송하는 교통관제모듈로 구성함을 특징을 교차로 교통정보 실시간 수집 장치.
4. 교차로 교통정보 실시간 수집 방법에 있어서,

   고유식별코드을 가지며, 미리 설정된 샘플링주기로 그 상부에 주행되는 차량 의 이동에 의해 변화되는 지구자기장을 감지하여 차량검출신호로 출력하는 차량감지기들이 어레이 형태로 접속된 차량감지기를 교차로의 주행차로에 매설하는 과정과;

   상기 차량감지기들의 샘플링주기를 설정하고, 그로부터 출력되는 차량검출신호를 패킷화 하여 도로식별코드를 포함하는 패킷데이터를 출력하는 로드웨이 차량검출데이터 중계과정과;

   상기 로드웨이 차량검출데이터 중계과정로부터 전송되는 패킷데이터를 보간하여 연속적인 데이터 프레임으로 누적하여 2차원 이미지화한 후, 상기 이미지의 폭과 길이 및 이미지의 간격을 산출하여 차종, 이동속도 및 이동대수 등의 교통정보를 실시간으로 수집하는 이지화된 교통정보 수집과정을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 교차로 교통정보 실시간 수집방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 이지화된 교통정보 수집과정은 상기 수신된 패킷 데이터를 보간하여 출력하는 데이터 보간과정과; 상기 보간된 패킷데이터를 N개 누적하여 프레임으로 생성하여 그 윤곽을 추출 한 후 시각적으로 인식 가능한 색상을 부여하고, 이치화하여 2차원 이미지화하는 이미지생성과정과; 상기 생성된 2차원 이미지의 폭과 길이 및 이미지의 간격을 산출하여 차종, 이동속도 및 이동대수 등의 교통정보를 실시간으로 수집하는 교통량수집과정과; 상기 수집된 교통정보에 자신의 교차로식별정보의 헤더를 갖는 패킷을 상위 교통관제센터를 전송하는 데이터전 송과정을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 교차로 교통정보 실시간 수집방법.

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