KR20110020677A - 다중 안테나를 이용한 무선 주차 검지 장치 및 그 검지 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 기술 분야는 지능형 교통관리 시스템(ITS) 분야로, 보다 상세하게는 무선주차검지 장치에 관한 것이다. 본 발명은 종래의 주차 검지장치와 비교하여, 최소의 설치비용과 시간으로 실내외의 주차면에 설치하여 차량의 주차유무를 알아내고 이 정보를 사용자에게 전달하는 무선 주차검지장치 및 그 방법에 관한 것이다. 본 발명의 전체 장치는 주차면에 부착 또는 매설되는 센서노드와 주차면 근처의 주차미터기, 주차관리장치 또는 중계기 등에 설치되는 수신노드로 나누어지고, 센서노드는 배터리, RF 무선 모듈, 다중 안테나, 안테나 스위치, 및 마이크로프로세서 등으로 구성되고, 수신노드는 배터리, RF 무선 모듈, 안테나 및 마이크로프로세서로 구성된다. 본 발명의 주차검지방법은 기본적으로 주차면에 설치된 센서노드의 RF 무선 모듈로부터 출력되는 전파의 세기가 주차된 차량의 간섭에 의해 변동하는 현상을 이용하여 주차면에서의 차량의 유무를 판단하는 것이다. 본 발명의 효과로서는 일차적으로 정확하고 효율적으로 주차를 관리할 수 있는 주차관리 시스템뿐만이 아니라, 차량 또는 일반 이동 물체의 유무를 파악할 필요가 있는 모든 분야에서 활용할 수 있으며, 설치면적이 작고, 무선으로 설치시간 및 비용이 매우 적으며, 전력소모가 매우 작기 때문에 소형 배터리로 수년간 구동이 가능하여 설치 후 유지보수가 필요 없다.

지능형 교통관리 시스템, 무선 주차 검지, 다중 안테나, 안테나 스위치, 주차 미터기, 주차 유도 시스템

Description

다중 안테나를 이용한 무선 주차 검지 장치 및 그 검지 방법{Wireless parking detector using multiple antennas and its detecting methods.}

본 발명의 기술 분야는 지능형 교통관리 시스템(ITS) 분야로, 보다 상세하게는 무선 주차검지 장치에 관한 것이다.

주차검지 장치 또는 주차검지 센서는 주차면에 설치하여 차량의 유무를 판단하기 위한 장치로서, 주차 유도 시스템이나 주차면 관리 시스템의 효율성을 높이는 핵심요소이다. 기존의 주차검지 센서로는 루프 코일 또는 초음파 센서 등이 있지만 주위환경에 영향을 많아 받아 실내 또는 실외로 사용범위가 한정되고, 소형화와 저전력화가 어려워 설치 및 유지보수 비용이 많이 드는 단점들이 있다. 한편, 최근의 지자기(Earth Magnetic Field) 센서를 이용한 주차 검지 장치는 소형화 저전력화가 가능하여 설치와 유지보수 비용을 크게 줄일 수 있지만, 이 또한, 센서 설치 환경에 따라 지자기의 세기가 다르고 지자기 센서 자체의 출력 오프셋과 포화 등에 기인하여 성능변동이 심해 실제 사용상에 어려움이 많다.

본 발명은 설치 및 유지보수 비용을 최소화하고, 실내외 환경의 영향 없이 주차면에 주차된 차량의 유무를 정확히 알아내고 이 정보를 사용자에게 제공하기 위하여 다중 안테나를 이용하는 무선 주차검지 장치 및 그 방법을 제안한다.

본 발명의 전체 장치는 주차면에 부착 또는 매설되는 센서노드와 원격지의 주차미터기 (주차관리장치 또는 중계기 등)에 설치되는 수신노드를 포함한다.

센서노드는 배터리, RF 무선 모듈, 다중안테나와 안테나 스위치, 및 마이크로프로세서 등을 포함하고, 수신노드는 배터리, RF 무선 모듈과 안테나 및 마이크로프로세서 등을 포함한다.

본 발명은 주차면에 설치된 센서노드의 RF 무선 모듈로부터 출력되는 전파의 세기가 주차된 차량의 간섭에 의해 변동하는 현상을 이용하는 것으로, 센서노드에서 마이크로프로세서가 주기적으로 안테나 스위치를 작동하여 안테나 스위치 출력단에 연결된 2개의 안테나들(제1안테나, 제2안테나) 중에서 하나를 선택하는 단계, 센서노드 RF 모듈이 선택된 안테나를 통해 일정한 패킷을 수신노드로 전송하는 단계를 포함하며, 수신노드에서 동작초기에 센서노드로부터 전송된 패킷을 받은 후, 이에 대한 RSSI(Received Signal Strength Indicator) 기준값을 생성하는 단계, 기준값이 생성되면 이후부터는 수신된 패킷에 대한 RSSI와 기준값과 비교하여 주차면의 차량의 유무를 판단하는 단계, 수신노드 마이크로프로세서가 센서노드로부터의 패킷송신 주기를 파악하여 수신대기상태를 설정하는 단계 등을 포함한다.

정확하고 효율적으로 주차를 관리할 수 있는 주차관리 시스템뿐만이 아니라, 차량 또는 일반 이동 물체의 유무를 파악할 필요가 있는 모든 분야에서 검지 장치로 활용할 수 있다.

실내외 제약이 없이 설치면적이 작고, 설치시간 및 비용이 매우 적으며, 전력소모가 매우 작기 때문에 소형 배터리로 수년간 구동이 가능하여 설치 후 유지보수가 필요 없다.

센서노드의 각 안테나가 하나의 개별적인 센서역할을 하므로 간단히 센서노드 안테나의 개수를 늘림으로서 별도의 장치 없이 손쉽게 차량 검지 정확도를 향상시킬 수 있다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관해 상세히 설명한다. 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예로서 무선 주차검지 장치를 이용한 주차관리시스템(1)을 설명하기 위한 참조도이다.

주차관리시스템(1)은 주차면에서의 차량 유무를 판별하고, 이를 이용하여 주차를 관리하거나 모니터링하는 시스템이다. 주차면에 설치된 센서노드(10)에서 송신되는 전파를 주차미터기(30) 내부 또는 외부에 설치된 수신노드(20)가 감지하면, 이때의 전파의 세기(RSSI)와 메모리에 미리 저장되어져 있는 주차면에 차량이 없는 경우의 전파세기(RSSI 기준값)와 비교하여, 이 둘 사이의 차이가 일정 문턱값 이상 커지면 주차면에 차량이 있는 것으로 판단하고, 둘사이의 차이가 문턱값 이내에 있으면 주차면에 차량이 없는 것으로 판단한다. 수신노드는 판단 결과를 무선 또는 유선 네트워크(40)를 통해 관리 서버(50)로 전송하면 원격지에서 차량의 주차를 관리하거나 모니터링할 수 있다. 도1은 주차검지 장치를 이용한 주차관리시스템(1)의 일 실시예로서 그 외의 다양한 실시예가 가능하다.

도 2는 본 발명의 센서노드(10)의 구성도이다.

도 2를 참조하면, 센서노드(10)는 제1 안테나(100), 제2 안테나(120), 안테나 스위치(110), 배터리(130), RF 모듈(140), 마이크로프로세서(150), 케이스(160)를 포함한다.

마이크로프로세서(150)는 내부 타이머를 이용하여 주기적으로 안테나 스위치(110)를 작동하여 스위치 출력단에 연결된 2개의 안테나(제1안테나(100), 제2안테나(120))중에서 하나를 번갈아 선택한 후, RF모듈(140)를 이용하여 선택된 안테 나를 통해 일정한 패킷을 3도에서 후술하는 수신노드(20)로 전송한다.

이때 패킷에는 센서노드의 ID와 패킷이 제1안테나(100)를 통해 송신되는 것인지 제2안테나(120)를 통해 송신되는 것인지를 나타내는 안테나 정보가 포함된다.

주차면에 차량이 존재하는 경우, 안테나(100 또는 120)로부터 출력되는 전파가 차량에 의해 간섭을 받기 때문에 차량이 없을 때와 비교하여 전파의 세기가 변동되어져 수신노드(20)로 전송됨으로서 수신노드(20)에서 차량의 존재를 알아낼 수 있다.

센서노드에서 안테나를 1개만 사용하여도 차량에 의한 전파간섭이 발생되지만, 주차면 위의 차량의 크기 및 주차위치가 랜덤하게 변하므로 차량이 주차면의 어느 지점에 주차하는 가에 따라 전파간섭이 충분히 발생하는 위치를 벗어나게 될 수 있다. 이 경우 안테나의 출력 변동이 아주 작아져 차량이 주차면 위에 존재하더라도 차량을 검지하지 못할 수 있고, 특히 소형 차량인 경우에는 전파를 간섭할 위치를 벗어나 주차할 확률이 커지므로 이런 오류가 발생할 확률도 증가하게 된다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위하여 제1안테나(100)와 제2안테나(120)의 2개의 안테나를 서로 반대방향으로 배치하여 사용함으로서, 안테나 출력 전파가 차량에 의해 간섭받는 확률을 높임으로서 차량 검지 정확도를 향상시킨다.

따라서 검지 정확도는 간단히 센서노드(10) 안테나 개수를 늘림으로서 더욱 증가되고, 이는 출력단의 개수가 많은 안테나 스위치를 사용하여 간단히 구현 할 수 있다.

이러한 다중 안테나를 이용한 센서노드(10)는 기존에 사용되는 차량 센서에 비해 정확도를 손쉽게 높일 수 있고, 구조가 간단하여 저전력으로 배터리(130) 구동이 가능하여 전체적인 크기를 10cm 이내로 소형화 할 수 있으므로 설치가 간단하고 설치비용을 절감할 수 있다. 또한 주변 환경에 따른 영향이 없으므로 실내 또는 실외 모든 장소에 설치할 수 있어서 설치지역에 제한이 없다.

도 3은 본 발명의 수신노드(20) 구성도이다.

도 3을 참조하면, 수신노드(20)는 안테나(200), 배터리(210), RF 모듈(220), 마이크로프로세서(230), 출력포트(240)를 포함한다.

전원투입 후 초기화 과정에서 수신노드(20)는 주차면에 차량이 없는 상태에서 센서노드(10)에서 전송한 패킷을 수신한 후, 이때의 전파의 세기를 기준값으로 저장해 둔다. 이때, 전파의 세기는 RF모듈(220)에서 제공하는 수신된 전파에 대한 RSSI값을 이용한다.

한편, 상술한 기준값은 두 개의 안테나를 이용하는 경우에는 제1안테나(100)에 대한 기준값과 제2안테나(120)에 대한 기준값이 있고, 여러 차례 패킷을 받아서 이에 대한 RSSI 값들을 평균하거나 적당한 필터링을 통하여 기준값을 결정하여 잡음의 영향을 줄일 수 있다.

이후 수신노드(20)가 검지 모드로 진입하면, 마이크로프로세서(230)는 수신한 패킷에 대한 RSSI를 알아내어 차량이 없을 경우의 RSSI 기준값과 비교한 후, 두 값 사이의 차이가 일정 문턱값을 넘으면 주차면에 차량이 있는 것으로 판단한다. 이때, 2개의 기준값 즉, 제1안테나(100)에 대한 기준값과 제2안테나(120)에 대한 기준값을 사용하고, 문턱값은 주차면에서 실제 차량들을 주차하면서 행하는 실험을 통해 결정할 수 있다.

추차면의 차량 유무를 판단 할 때, 수신한 패킷에 대한 RSSI가 제1안테나(100)에 대한 기준값과 제2안테나(120)에 대한 기준값들 중에서 어느 하나보다도 문턱값 이상으로 크거나 작기만 하면 추차면에 차량이 있다고 판단한다. 그러나, 기준값과 문턱값을 비교하여 차량유무를 결정하는 방법은 다양한 방식이 가능하다.

전원투입 후 초기에, 수신노드(20)는 타이머를 이용하여 센서노드(10)로부터 주기적으로 전송되는 패킷을 여러 차례 수신하면서 패킷의 송신 주기를 계산해 둔 다. 이후 이 과정이 끝나면 타이머를 조정하여, 패킷이 수신되기 이전까지는 저전력 대기모드로 대기하다가 계산된 주기직전에 즉, 패킷이 수신되기 직전에 동작모드로 진입하여 패킷을 수신함으로서 수신노드(20)에서의 전력소모를 줄인다.

도 4는 도 2의 센서노드(10)의 동작 흐름도이다.

도 4를 참조하면, 시작이후 패킷전송주기(T)를 설정하고 마이크로프로세서(150) 내부의 타이머를 초기화시킨다.(S100). 이후 배터리 전력소모를 줄이기 위해 저전력 대기모드로 진입하여 T만큼의 시간이 경과할 때까지 대기한다(S110). T만큼의 시간이 경과하면 대기모드에서 송신모드로 전환하고, 마이크로프로세서(150)는 안테나 스위치(110)를 제1안테나(100) 쪽으로 연결한 후 패킷1을 전송한다(S120). 이후 배터리 전력소모를 줄이기 위해 다시 저전력 대기모드로 진입하여 T만큼의 시간이 경과할 때까지 대기한다(S130). T만큼의 시간이 경과하면 대기모드에서 다시 송신모드로 전환하고, 안테나 스위치(110)를 제2안테나(120) 쪽으로 연결한 후 패킷2을 전송한다(S140). 이후 다시 저전력 대기모드로 진입한 후(S110) 상기과정을 반복한다.

도 5는 도 3의 수신노드(20)의 동작 흐름도이다.

도 5를 참조하면, 시작이후 패킷 수신주기를 계산하기 위해 타이머를 초기화 시키고, 패킷 수신횟수(N), 패킷 수신주기 여유시간(T), 및 주차유무 판단시 사용될 문턱값 등을 설정한다(S200). 이후, 센서노드(10)로부터 전송되는 패킷1과 패킷2를 각각 N회 수신하며 패킷1과 패킷2에 대한 RSSI 평균값(기준값1, 기준값2)들을 계산한다. 이때, 타이머를 이용하여 패킷의 수신주기에 대한 평균값(T)도 함께 계산한다(S210). 이후 배터리 전력소모를 줄이기 위해 저전력 대기모드로 진입하여 T보다 T만큼 작은 시간이 경과할 때까지 대기한다(S220). 이는 센서노드(10)에서 패킷을 전송하기 전에 수신노드(20)가 미리 수신모드로 진입하여 있음으로서 패킷을 안정하게 받을 수 있도록 하기 위함이다. T-T 만큼의 시간이 경과하면 대기모드에서 수신모드로 전환한다(S230). 이후, 패킷이 수신될 때까지 기다린다(S240). 수신된 패킷이 패킷1이면 기준값1과 비교하고(S250), 수신된 패킷이 패킷2이면 기준값2과 비교하여(S260) 그 차이를 구한 후 이를 문턱값과 비교하여 주차유무를 판단하고 결과를 출력포트(240)를 통해 출력하여 주차미터기 또는 기타 상위 장치에서 사용할 수 있도록 한다(S270). 이후 다시 저전력 대기모드로 진입한 후(S220) 상기과정을 반복한다.

제1도는 본 발명의 일 실시예에 따른 주차관리 시스템을 설명하기 위한 참조도

제2도는 본 발명의 센서노드 구성도

제3도는 본 발명의 수신노드 구성도

제4도는 본 발명의 센서노드 동작 흐름도

제5도는 본 발명의 수신노드 동작 흐름도

<도면의 부호설명>

1: 주차관리 시스템

10: 센서노드

20: 수신노드

30: 주차미터기

40: 네트워크

50: 서버

Claims (6)

1. 다중 안테나를 통해 전파를 출력시키는 센서노드와

   센서노드로부터의 출력전파가 차량에 의해 간섭을 받았는지를 알아내어 주차면에서의 차량의 유무를 판단하는 수신노드를 포함하는 주차검지 장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   안테나 스위치를 설치하여 스위치 출력단마다 별도의 안테나를 연결하고, 스위치의 각 출력단을 번갈아 선택하여 패킷을 무선 전송함으로서 다중 안테나를 통한 전파출력이 구현되는 센서노드.
3. 청구항 1에 있어서,

   출력전파가 차량에 의해 간섭을 받았는지를 알아냄에 있어서, 전파의 RSSI가 주차된 차량에 의해 변동했는지를 확인하여 차량을 검출하는 수신노드.
4. 청구항 3에 있어서,

   전파의 RSSI 변동을 파악하여 차량을 검출함에 있어서, 수신된 전파에 대한 RSSI와 차량이 없는 경우에 미리 측정해 둔 RSSI 기준값을 비교하여, 센서노드의 각 안테 나별로 차이를 구하고, 이 차이들 중에서 하나라도 문턱값을 넘으면 주차상태로 판단하는 수신노드.
5. 청구항 1에 있어서,

   패킷이 수신되기 이전까지는 저전력 대기모드로 대기하다가 패킷이 수신되기 직전에 수신모드로 전환하여 패킷을 수신하는 수신노드.
6. 청구항 5에 있어서,

   초기에, 타이머를 통해 센서노드로부터 주기적으로 전송되는 패킷을 여러 차례 수신하여 패킷의 송신 주기를 계산하여 두고, 이후에는 타이머를 조정하여 계산된 송신주기보다 조금 일찍 대기모드로부터 수신모드로 전환함으로서 패킷손실 없이 대기모드를 사용하는 수신노드.

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