KR20110060320A - 인프라 센서 기반 차량 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인프라 센서 기반 차량 제어 기술에 관한 것으로, 차량에 센싱 장치를 장착하지 않고 인프라 센서를 이용하여 장애물 및 차량을 검지한 후, 노변에 설치된 서버를 통해 차량을 무선으로 제어하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 인프라 센서에서 센싱한 정보를 기반으로 노변 통신장치와 차량 간의 통신을 효과적으로 제어함으로써 차량이 여러 노변 통신장치 간을 이동하더라도 끊김 없는 통신이 가능하며, 인프라 센서의 센싱 정보를 기반으로 한 노변 통신장치의 제어를 통해 차량 통신장치와 노변 통신장치가 충돌 없이 안정적으로 통신할 수 있도록 한다.
무인 자동차, 인프라 센서, 노변 서버

Description

인프라 센서 기반 차량 제어 장치 및 방법{Apparatus and method for controlling vehicle based on infra sensor}
본 발명은 차량을 자동 유도하는 기술에 관한 것으로서, 특히 도로 주변에 설치한 센서들과 협력하여 차량을 무선으로 제어하는데 적합한 인프라 센서 기반 차량 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
요즘 들어 과학기술의 발전과 더불어 운전자 없이 자동으로 운행하는 무인 자동차 기술이 개발되고 있으며, 이러한 무인 자동차를 이용한 도로 주행에서 몇몇 가시적인 성과가 나타나고 있다. 이러한 무인 자동차관련 기술은 차량 내에 다양한 센서를 장착하여 차량의 주행에 관련된 모든 센싱과 상태정보를 수집한 후, 이를 통한 도로 정보, 성능관리 등의 판단을 독립적으로 수행하는 방향으로 기술 개발되고 있다.
또한 일부 연구에서는 무선통신을 통해 차량 주행에 필요한 일부 정보들 예를 들어, 지도정보, 도로 정보 등을 차량의 제어부에서 내려 받아 이를 토대로 무인 주행을 수행하는 연구도 진행되고 있다.
이와 같이 종래에는 차량의 주행에 필요한 정보를 수집하고, 판단하는 장비 들을 무인 자동차 자체에 구축함으로써, 무인 자동차가 개별적으로 지도 정보 및 도로 정보를 확인한 후, 목적지까지의 경로탐색을 통해 주행하는 방식으로 연구되고 있다.
상기한 바와 같이 종래 기술에 의한 무인 자동차 기술 관련 기술에 있어서는, 각각의 무인 자동차에 센서 및 주행관련 장치들을 개별적으로 설치해야 하므로, 무인 자동차에 대한 많은 비용 소요가 예상되며, 제작에 어려움이 있다는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은, 차량에 각종 센싱 장치를 장착하지 않고, 인프라 센서를 이용하여 장애물 및 차량을 검지한 후, 노변에 설치된 서버를 통해 차량을 무선으로 제어할 수 있는 인프라 센서 기반 차량 제어 장치 및 방법을 제공한다.
또한 본 발명은, 다양한 인프라 센서에서 수집한 차량 검지 정보 및 장애물 정보를 기반으로 통신 충돌을 회피하고 노변 통신부와 차량 통신부 간의 안정적인 통신을 가능하게 할 수 있는 인프라 센서 기반 차량 제어 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인프라 센서 기반 차량 제어 장치는, 각종 센 서를 통해 주기적으로 센싱하는 인프라 센서와, 상기 인프라 센서로부터 전달받은 센싱된 정보로부터 검지된 장애물 정보 및 차량 정보를 이용하여 차량 제어 정보를 산출하는 지역 서버와, 상기 지역 서버와 연동하여 상기 차량 제어 정보를 차량으로 무선 전송하는 노변 통신부와, 차량의 유도 주행 서비스 영역을 다수 개로 분할한 영역 각각에 장애물 검지 및 차량 유도 주행 서비스를 담당하는 상기 지역 서버를 할당하는 전역 서버를 포함한다.
여기서, 상기 지역 서버는, 상기 전역 서버와 연동하여 할당된 분할 영역 정보 및 차량 제어를 위한 무선 자원 할당 정보를 수신하거나, 유도 주행 서비스 요청 차량에 대한 정보를 전송하는 통신 관리부와, 상기 인프라 센서로 상기 할당된 분할 영역에 대한 센싱 제어를 수행하는 센서 제어부와, 상기 센싱된 정보로부터 검지된 장애물 정보 및 차량 정보를 수집하는 센싱 정보 관리부와, 상기 검지된 장애물 정보 및 차량 정보를 토대로 상기 유도 주행 서비스를 요청한 차량에 대한 차량 제어 정보를 산출하는 차량제어 정보 산출부와, 상기 노변 통신부와 연동하여 상기 차량 제어 정보를 전달하거나, 상기 유도 주행 서비스에 대한 요청 메시지를 수신하는 노변 통신 연동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 무선 자원 할당 정보는, 상기 유도 주행 서비스를 요청한 차량의 제어를 위해 할당된 주파수 대역 및 통신 시간 구간 정보인 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 차량제어 정보 산출부는, 상기 할당된 분할 영역에서 상기 유도 주행 서비스를 요청한 차량에 대한 정보를 관리하는 제어 차량 리스트와, 상기 유도 주행 서비스를 요청한 차량 각각에 대한 제어 우선순위를 설정한 우선순위 관리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 노변 통신부는, 차량의 유도 주행을 위해 주변에 연동된 다른 노변 통신부들과 무선 네트워크를 구성하는 통신 관리부와, 특정 차량으로부터 전송된 유도 주행 서비스 요청 메시지를 수신하고, 상기 차량 제어 정보를 상기 특정 차량으로 전송하는 차량 통신 관리부와, 상기 지역서버와 연동하여 차량으로부터 전송된 상기 유도 주행 서비스에 대한 요청 메시지를 전달하거나, 상기 차량 제어 정보를 수신하는 지역 서버 연동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 차량 통신 관리부는, 상기 지역 서버에 할당된 분할 영역 안의 차량들에게 신규 통신 참여 검사 패킷을 브로드캐스팅하고, 특정 차량으로부터 네트워크 접속요청 패킷을 수신하는 경우, 상기 전역 서버로 상기 특정 차량의 네트워크 참여 가능 여부 질의 메시지를 전송하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 전역 서버는, 연동된 지역 서버들과 데이터 송수신을 수행하는 통신 관리부와, 각 지역 서버 별 분할 영역의 장애물 및 차량 검지 정보를 수신하여 저장하는 센싱 정보 수집부와, 차량의 유도 주행을 위해 전체 유도 주행 서비스 영역을 다수 개로 분할 한 후, 각 분할 영역마다 분할 영역에서의 장애물 검지 및 차량 유도 주행을 담당하는 지역 서버를 할당하고, 각 지역 서버 별로 유도 주행 서비스가 요청된 차량에 대한 통신 시간 구간 및 주파수를 할당하는 스케쥴링부를 포함한다.
그리고 상기 전역 서버는, 특정 지역 서버의 분할 영역에 있는 차량의 이탈 예상 정보를 수신한 경우, 상기 차량의 이동 경로 상에 있는 지역 서버를 탐지하고, 상기 특정 지역 서버 및 탐지된 지역 서버로 핸드오버 명령을 전송하는 핸드오버 관리부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 인프라 센서는, 실시간 또는 주기적으로 도로 및 차량에 대한 영상을 촬영하는 영상 촬영부와, 장애물, 차량 및 차량 번호에 대한 레이저 스캐닝을 수행하는 레이저 스캐닝부와, 장애물 및 차량에 대한 초음파 센싱 및 지자기 센싱을 수행하는 센서 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 인프라 센서 기반 차량 제어 장치는, 상기 지역 서버와 연동된 상기 노변 통신부로부터 신규 통신 참여 패킷을 수신하는 경우, 유도 주행 서비스의 요청 메시지를 전송하고, 상기 노변 통신부로부터 상기 차량 제어 정보를 수신하는 차량 통신부와, 상기 유도 주행 서비스의 요청 여부를 판단하고, 상기 차량 제어 정보를 토대로 차량을 구동하는 차량 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인프라 센서 기반 차량 제어 방법은, 전역 서버에서 차량의 유도 주행 서비스 영역을 다수 개로 분할한 영역 각각에 장애물 검지 및 차량 유도 주행 서비스를 담당하는 지역 서버를 할당하는 과정과, 상기 지역 서버의 제어하에 인프라 센서를 통해 주기적으로 센싱된 정보로부터 검지된 장애물 정보 및 차량 정보를 이용하여 차량 제어 정보를 산출하는 과정과, 노변 통신부에서 상기 지역 서버와 연동하여 상기 차량 제어 정보를 상기 유도 주행 서비스를 요청한 차량으로 무선 전송하는 과정을 포함한다.
여기서, 상기 차량 제어 정보를 산출하는 과정은, 상기 지역 서버에서 연동된 상기 전역 서버로부터 할당된 분할 영역 정보를 수신하는 과정과, 상기 인프라 센서로 상기 할당된 분할 영역에 대한 센싱 제어를 수행하여 센싱된 정보로부터 검지된 장애물 정보 및 차량 정보를 수집하는 과정과, 상기 할당된 분할 영역의 어느 한 차량으로부터 상기 유도 주행 서비스에 대한 요청 메시지를 수신한 경우, 해당 차량에 대한 정보를 상기 전역 서버로 전송하여, 무선 자원 할당 정보를 수신하는 과정과, 상기 검지된 장애물 정보 및 차량 정보를 토대로 상기 유도 주행 서비스를 요청한 차량에 대한 차량 제어 정보를 산출하는 과정과, 연동된 상기 노변 통신부로 상기 차량 제어 정보를 전달하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 무선 자원 할당 정보는, 상기 유도 주행 서비스를 요청한 차량의 제어를 위해 할당된 주파수 대역 및 통신 시간 구간 정보인 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 차량 제어 정보를 산출하는 과정은, 상기 할당된 분할 영역에서 상기 유도 주행 서비스를 요청한 차량에 대한 정보를 제어 차량 리스트로 관리하는 과정과, 상기 유도 주행 서비스를 요청한 차량 각각에 대한 제어 우선순위를 설정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 차량 제어 정보를 차량으로 무선 전송하는 과정은, 상기 노변 통신부에서 차량의 유도 주행을 위해 주변에 연동된 다른 노변 통신부들과 무선 네트워크를 구성하는 과정과, 특정 차량으로부터 전송된 유도 주행 서비스 요청 메시지를 수신한 경우, 연동된 상기 지역서버로 해당 메시지를 전달하여, 상기 특정 차 량에 대한 무선 할당 자원 정보 및 상기 차량 제어 정보를 수신하는 과정과, 상기 무선 할당 자원 정보를 토대로 해당 시간에 상기 차량 제어 정보를 상기 특정 차량으로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 차량 제어 정보를 차량으로 무선 전송하는 과정은, 상기 지역 서버에 할당된 분할 영역 안의 차량들에게 신규 통신 참여 검사 패킷을 브로드캐스팅하는 과정과, 상기 할당된 분할 영역 안의 특정 차량으로부터 네트워크 접속요청 패킷을 수신하는 경우, 상기 전역 서버로 상기 특정 차량의 네트워크 참여 가능 여부 질의 메시지를 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 지역 서버를 할당하는 과정은, 상기 전역 서버에서 연동된 지역 서버들과 데이터 송수신을 수행하는 과정과, 차량의 유도 주행을 위해 전체 유도 주행 서비스 영역을 다수 개로 분할 한 후, 각 분할 영역마다 분할 영역에서의 장애물 검지 및 차량 유도 주행을 담당하는 지역 서버를 각각 할당하고, 각 지역 서버 별 분할 영역의 장애물 및 차량 검지 정보를 수신하여 저장하는 과정과, 상기 차량 검지 정보를 토대로 각 지역 서버 별로 유도 주행 서비스가 요청된 차량에 대한 통신 시간 구간 및 주파수를 할당하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 지역 서버를 할당하는 과정은, 특정 지역 서버의 분할 영역에 있는 차량의 이탈 예상 정보를 수신한 경우, 상기 차량의 이동 경로 상에 있는 지역 서버를 탐지하는 과정과, 상기 특정 지역 서버 및 탐지된 지역 서버로 핸드오버 명령을 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 인프라 센서는, 영상 촬영부를 통해 실시간 또는 주기적으로 도로 및 차량에 대한 영상을 촬영하는 과정과, 레이저 스캐닝부를 통해 장애물, 차량 및 차량 번호에 대한 레이저 스캐닝을 수행하는 과정과, 센서를 통해 장애물 및 차량에 대한 초음파 센싱 및 지자기 센싱을 수행하는 과정 중 적어도 어느 하나를 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 인프라 센서 기반 차량 제어 방법은, 상기 지역 서버와 연동된 상기 노변 통신부로부터 신규 통신 참여 패킷을 수신하는 경우, 상기 유도 주행 서비스의 요청 여부를 판단하여 상기 유도 주행 서비스의 요청 메시지를 전송하는 과정과, 상기 노변 통신부로부터 상기 차량 제어 정보를 수신하는 경우, 이를 토대로 차량을 구동하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 인프라 센서 기반 차량 제어 장치 및 방법에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따른 인프라 센서 기반 차량 제어 장치 및 방법에 의하면, 차량에 센싱 장치를 장착하지 않고 인프라 센서를 이용하여 장애물 및 차량을 검지한 후, 노변에 설치된 서버를 통해 차량을 무선으로 제어하는 것이 가능하다.
이는 인프라 센서에서 센싱한 정보를 기반으로 노변 통신부와 차량 간의 통신을 효과적으로 제어함으로써 차량이 여러 노변 통신부 간을 이동하더라도 끊김 없는 통신이 가능하며, 인프라 센서의 센싱 정보를 기반으로 한 노변 통신부의 제어를 통해 차량 통신부와 노변 통신부가 충돌 없이 안정적으로 통신하는 것을 가능 하게 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 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.
첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실시예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
본 발명의 실시예는, 차량에 센싱 장치를 장착하지 않고, 인프라 센서를 이용하여 장애물 및 차량을 검지한 후, 노변에 설치된 서버를 통해 차량을 무선으로 제어하는 것이다.
즉, 차량 내에 외부 센싱을 위한 각종 센서들을 배제하고, 차량 제어를 위한 차량 제어부만을 장착한 후, 인프라에 설치된 다양한 센서들과 서버들을 통해서 차량 유도 주행에 필요한 환경 센싱 및 판단을 수행한 후, 도로에 설치된 노변 통신부를 통해 차량 내의 차량 통신부와 차량 유도 주행을 위한 정보를 제공한다.
이를 통해 인프라 센서에서 센싱한 정보를 기반으로 노변 통신부와 차량 간의 통신을 효과적으로 제어함으로써 차량이 여러 노변 통신부 간을 이동하더라도 끊김 없는 통신이 가능하며, 인프라 센서의 센싱 정보를 기반으로 한 노변 통신부의 제어를 통해 차량 통신부와 노변 통신부가 충돌 없이 안정적으로 통신할 수 있도록 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인프라 센서 기반 차량 제어 장치의 구조를 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 인프라 센서 기반 차량 제어 장치는 인프라 센서(102)를 이용하여 검지된 장애물 및 차량 정보를 기반으로 차량에 대한 원격 제어를 수행하고, 차량에서는 수신된 주행 제어 명령을 토대로 주행관련 장치들을 구동하기 위한 것으로, 노변 관리 장치(100)와 노변 관리 장치(100)를 통해 원격 제어되는 차 량(110)을 포함한다.
노변 관리 장치(100)는 인프라 센서(102)를 이용하여 일정 지역의 장애물 및 차량을 검지하는 지역 서버(104)와, 지역 서버(104)에 장착되어 차량(110)과 무선 통신을 수행하는 노변 통신부(106)와, 다수의 지역 서버(104)들을 관리하는 전역 서버(108) 등을 포함하고, 차량(110)은 차량 통신부(112)와, 차량 제어부(114) 등을 포함한다.
구체적으로 노변 관리 장치(100)의 지역 서버(104)에서는 인프라에 설치된 각종 인프라 센서(102)로부터 전송되는 장애물 센싱 정보 및 차량 검지 정보를 기반으로 차량(110)을 주행시키기 위한 엑셀레이터, 브레이크, 기어, 쓰로틀(Throttle) 등의 제어 정보 혹은 차량의 미세한 경로 정보를 계산하고, 계산된 제어 정보는 노변 통신부(106)로 전달되어 노변 통신부(106)를 통해 차량 통신부(112)로 주기적으로 전송된다.
전역 서버(108)는 다수의 지역 서버(104)들을 관리하는 중앙 서버로서, 차량(110)의 유도 주행을 위해 전체 유도 주행 서비스 영역을 다수 개로 분할 한 후, 각 분할 영역마다 분할 영역에서의 장애물 검지 및 차량 유도 주행 정보를 담당하는 지역 서버(104)를 할당한다.
차량 통신부(112)는 노변 통신부(106)를 통해 주기적으로 수신된 제어 정보를 차량 제어부(114)로 전달하여 차량 제어부(114)에서 차량(110)에 대한 제어(예컨대, 엑셀레이터 및 브레이크 제어를 통한 차량(110)의 가감속과, 도로 정보를 통한 직선 주행 및 곡선 주행, 좌회전, 우회전, 유턴과, 장애물 또는 다른 차량의 회 피 등)를 수행하게 된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인프라 센서의 구조를 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 인프라 센서(102)는 제 1 통신 관리부(202), 영상 촬영부(204), 레이저 스캐닝부(206), 초음파 센서(208), 지자기 센서(210) 등을 포함한다.
제 1 통신 관리부(102)는 예를 들면, 무선 통신 모듈 등을 포함하는 것으로, 무선 통신 모듈을 통해 무선 통신망에 접속하여 인프라 센서부(102)와 지역 서버(104)간의 데이터 통신을 담당한다.
그리고, 영상 촬영부(204)는 예를 들면, 교통 감시 CCTV, 교통 정보 수집 카메라 등을 포함하는 것으로, 이들로부터 각각의 차량 영상, 장애물 영상, 이벤트(예를 들면, 사고, 도로 정비 등) 영상 데이터를 센싱 정보로 제 1 통신 관리부(202)를 통해 지역 서버(104)로 전송한다.
또한, 레이저 스캐닝부(206)는 예를 들면, 2차원 또는 3차원 스캐너 등을 포함하는 것으로, 이로부터 차량의 번호판, 장애물 등을 스캐닝한 데이터를 센싱 정보로 제 1 통신 관리부(202)를 통해 지역 서버(104)로 전송한다.
그리고 초음파 센서(208) 및 지자기 센서(210) 또한, 차량, 장애물 등을 센싱한 데이터를 센싱 정보로 제 1 통신 관리부(202)를 통해 지역 서버(104)로 전송한다.
따라서, 인프라 센서(102)에서는 차량, 장애물, 이벤트에 대해 센싱된 정보를 지역 서버(104)에 전송함으로써, 인프라 센서(102) 구간별로 각종 상황에 대해 주기적으로 센싱하여 그 센싱 정보를 효과적으로 전송할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지역 서버의 구조를 도시한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 지역 서버(104)는 제2통신 관리부(302), 센서 제어부(304), 센싱 정보 관리부(306), 차량 제어 정보 산출부(308), 노변 통신 연동부(310) 등을 포함하는 것으로, 제2통신 관리부(302)는 유선 통신 모듈, 무선 통신 모듈을 포함하며, 인프라 센서(102) 및 전역 서버(108)와 데이터 및 각종 신호를 송수신한다.
센서 제어부(304)는 유무선으로 연동된 인프라 센서(102)에 대한 송수신 제어 및 센싱 제어를 수행하고, 센싱 정보 관리부(306)는 다양한 인프라 센서(102)로부터 수신한 센싱 정보(예컨대, 영상 촬영 제어신호, 레이저 스캐닝 제어신호, 초음파 및 지자기 센싱 신호)를 순차적으로 저장하며, 저장된 센싱 정보들을 토대로 검지된 장애물 및 차량 정보 즉, 장애물의 위치 및 크기, 장애물 검지 시간, 장애물 추적 경로, 차량의 위치 및 크기, 차량 번호, 차량 검지 시간 등을 추출할 수 있다. 그리고 장애물 및 차량 정보를 기반으로 각 분할 서비스 영역별 장애물 및 차량의 개수와 차량 정보를 확인할 수 있다.
차량 제어 정보 산출부(308)는 제2통신 관리부(302)를 통해 전역 서버(108)의 할당된 분할 영역 정보 및 무선 자원 할당 정보를 수신하게 되며, 이를 통해 제어가 필요한 해당 차량(110)을 주행시키기 위한 엑셀레이터, 브레이크, 핸들, 기어 등의 구동 정보와, 해당 도로 및 경로 정보를 포함하는 제어 정보를 산출하며, 산출된 정보는 노변 통신 연동부(310)를 통해 노변 통신부(106)로 전달된다. 이와 같 이 노변 통신 연동부(310)는 노변 통신부(106)와 연동 상태를 유지하여 노변 통신부(106)와의 데이터 송수신을 수행하게 된다.
이때, 차량 제어 정보 산출부(308)는 제어가 필요한 차량에 대한 리스트인 제어 차량 리스트를 포함할 수 있으며, 제어 차량 별 우선순위를 설정한 우선 순위 관리부를 포함할 수 있다. 또한, 제어 차량 리스트 및 우선 순위 관리부는 노변 통신부(106)로 전송하여 같이 공유할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 노변 통신부의 구조를 도시한 블록도이다.
도 4를 참조하면, 노변 통신부(106)는 제3통신 관리부(402), 차량 통신 관리부(404), 지역 서버 연동부(410) 등을 포함하며, 특히, 차량 통신 관리부(404)는 제어 차량 리스트(406) 및 우선 순위 관리부(408)를 포함한다.
구체적으로 제3통신 관리부(402)는 차량(110)의 유도 주행을 위해 다수의 지역 서버들에 장착된 각각의 노변 통신부들이 구성하는 무선 네트워크를 관리하는 것으로서, 주변에 연동된 노변 통신부들과 주기적으로 데이터 및 신호를 송수신함으로써, 노변 통신부 리스트를 생성하고, 이를 실시간 관리한다.
차량 통신 관리부(404)는 노변 통신부(106)의 할당 영역에 해당하는 차량(110)과 무선으로 데이터 및 신호를 송수신하며, 특히 지역 서버(104)의 차량 제어 정보 산출부(308)로부터 전달된 차량 제어 정보를 차량(110)의 차량 통신부(112)로 송신하여 차량(110)의 원격 유도 주행을 수행하게 된다.
이때, 해당 지역 서버(104)로 할당된 분할 영역에 존재하는 각 차량은 제어 차량 리스트(406) 및 우선 순위 관리부(408)를 통해 관리된다.
즉, 해당 분할 영역에 존재하는 어느 한 차량이 유도 주행 서비스를 요청한 경우, 해당 차량에 대한 검지 정보를 지역 서버(104)에서 전역 서버(108)로 전송하여 전역 서버(108)로부터 해당 차량의 제어를 위한 무선 자원을 할당 받게 되므로, 차량 통신 관리부(404)에서는 무선 자원이 할당된 차량에 대해서는 제어 차량 리스트(406)에 포함시키게 된다.
또한, 제어 차량 리스트(406)에 포함된 차량들 중 우선 순위를 설정하게 되는데, 이는 예를 들어, 할당된 분할 영역 중 특정 도로에 두 대의 차량이 있는 경우, 진행 방향에 앞서 있는 차량이 우선 순위를 갖게 된다. 또는, 유도 주행 서비스를 먼저 요청한 차량에게 순차적으로 우선순위를 부여할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전역 서버의 구조를 도시한 블록도이다.
도 5를 참조하면, 전역 서버(108)는 다수의 지역 서버들을 관리하는 중앙 서버로서, 제5통신 관리부(502), 센싱 정보 수집부(504), 스케쥴링부(506), 핸드오버 관리부(508) 등을 포함한다. 구체적으로 제5통신 관리부(502)는 다수의 지역 서버들과 연동하여 데이터 및 신호를 송수신하는 것으로서, 센싱 정보, 유도 주행 서비스를 요청한 차량 정보 등을 수신하고, 지역 서버 별로 할당된 분할 영역정보 또는 무선 자원 할당 정보를 전송한다.
센싱 정보 수집부(504)는 각 지역 서버 별로 할당된 분할 영역 정보를 전송하면, 해당 분할 영역에서 수신되는 센싱 정보, 즉 장애물 및 차량 검지 정보를 제5통신 관리부(502)를 통해 전달받게 되며, 이에 수신된 센싱 정보를 저장한 후, 스케쥴링부(506)에 전달한다. 스케쥴링부(506)는 각 차량의 유도 주행을 위해 전체 유도 주행 서비스 영역을 다수 개로 분할 한 후, 각 분할 영역마다 분할 영역에서의 장애물 검지 및 차량 유도 주행 정보를 담당하는 지역 서버를 할당하고, 지역 서버 별로 유도 주행 서비스를 요청한 차량에 대해서는 각 차량 별 통신 시간 구간 및 주파수를 할당하여 각 지역 서버에서 해당 차량에 대해 할당된 통신 시간 구간 및 주파수로 차량 제어 정보를 전송할 수 있도록 스케쥴링한다.
그리고 핸드오버 관리부(508)는 어느 한 지역 서버를 이용한 유도 주행에 의해 특정 차량이 지역 서버 SS1의 분할 영역에서 다른 지역 서버 SS2의 분할 영역으로 이동하는 경우 핸드오버를 수행해야 하므로, 이때, 핸드오버 관리부(508)에서는 제어 명령을 각 지역 서버(SS1, SS2)로 전송하게 된다. 즉, 지역 서버 SS1은 인프라 센서들을 이용하여 차량의 위치와 차량고유번호를 검지한다. 또한 차량으로 자신이 전송한 제어명령을 기반으로 해당 차량이 곧 자신의 분할 영역에서 벋어날 것을 판단할 수 있다.
이에 지역 서버 SS1에 속한 차량이 자신의 분할 영역에서 벋어날 것으로 판단된 경우, 전역 서버(108)로 해당 차량의 분할 영역 이탈 예상을 알리게 된다. 이에 전역 서버(108)의 핸드오버 관리부(508)에서는 지역 서버 SS1의 보고에 의해 차량이 지역 서버 SS1의 분할 영역에서 이탈함을 인지하고, 해당 차량의 이동경로 상에 지역 서버 SS1과 연속해 있는 지역 서버가 지역 서버 SS2라는 것을 인지한 후, 지역 서버 SS1과 지역 서버 SS2로 차량의 제어권한을 지역 서버 SS1에서 지역 서버 SS2로 옮기라는 명령을 각각 전송한다.
이 명령을 수신한 지역 서버 SS1은 차량의 차량통신부로 제어 지역 서버가 SS2로 변경됨을 알리며, 지역 서버 SS2의 주파수 정보를 미리 전송하여 차량이 지역 서버간 핸드오버 시 끊임없이 통신할 수 있도록 한다. 이후, 차량의 제어권은 지역 서버 SS1에서 지역 서버 SS2로 변경되며, 지역 서버 SS1의 제어차량리스트에서 해당 차량이 빠지고 SS2의 제어차량리스트에 해당 차량이 추가된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 구조를 도시한 블록도이다.
도 6을 참조하면, 차량(110)은 차량 통신부(112)와 차량 제어부(114)를 포함하며, 특히 차량 제어부(114)는 차량 구동부(602) 및 유도 주행 서비스 관리부(604) 등을 포함한다.
차량 통신부(112)는 노변 통신부(106)와 무선으로 데이터 및 신호를 송수신하는 것으로서, 차량 제어부(114)로부터 전달된 유도 주행서비스를 요청 메시지를 노변 통신부(106)로 전송하고, 노변 통신부(106)로부터 차량 제어 정보를 수신하는 경우, 이를 차량 제어부(114)로 전달한다.
이에 차량 제어부(114)의 차량 구동부(602)에서는 전달받은 차량 제어 정보를 토대로 엑셀레이터 및 브레이크 제어를 통한 차량(110)의 가감속과, 도로 정보를 통한 직선 주행 및 곡선 주행, 좌회전, 우회전, 유턴과, 장애물 또는 다른 차량의 회피 등의 차량 구동을 수행한다.
유도 주행 서비스 관리부(604)는 유도 주행이 필요한 경우, 예를 들어, 차량(110)에 운전자가 타고 있다가 유도 주행을 원하는 경우, 또는 운전자가 없는 등의 경우로서, 차량 제어부(114)가 온 된 경우, 유도 주행 서비스 요청 메시지를 생성하여 차량 통신부(112)로 전달하게 되며, 이때, 유도 주행 서비스 요청 메시지에 는 해당 차량에 대한 정보(차량 번호, 현재 위치, 원격 제어 가능 기기 목록 등)을 포함할 수 있다.
이에 도 1 내지 도 6을 참조하여 노변 관리 장치(100) 및 차량(110)에 대하여 구체적으로 설명하면, 유도주행 무선 네트워크의 무선 자원 할당을 위하여 전역 서버(108)는 주파수 및 시간을 분할하여 다수개의 지역 서버에 통신권한을 나누어 주는 스케쥴링을 수행한다. 즉, 전역 서버(108)는 통신시간을 여러 구간으로 나눈 후, 나눈 통신 시간 구간을 통신이 필요한 지역 서버들에게 할당한다. 이때 주파수를 고려하여 할당함으로써 2 hop 이내에 설치된 지역 서버들도 같은 통신 시간 구간 동안 서로 다른 채널을 이용하여 차량과 통신하는 것이 가능하다.
전역 서버(108)가 통신 시간 구간 및 통신 채널을 지역 서버에 할당함에 있어, 전역 서버(108)는 지역 서버(104)로부터 수집된 차량정보를 이용하며, 지역 서버(104)가 유도 주행을 관제할 차량의 대수에 비례하여 통신 시간 구간을 할당하게 된다.
지역 서버(104)는 전역 서버(108)로부터 할당 받은 주파수에서 할당된 통신 시간 구간 동안 해당 차량에 대한 통신을 제어할 수 있다. 노변 통신부(106)는 지역 서버(104)로부터 차량 제어 정보를 전달받게 되며, 이에 전역 서버(108)가 관제 및 센싱 영역으로 지역 서버(104)에게 할당한 분할 영역 안의 차량에게 차량 유도 제어 정보 혹은 임의의 패킷을 전송한다. 자신의 분할 영역 내 차량들에 대한 정보는 전역 서버(108)로부터 수신하여 제어차량 리스트(406)로 저장하고 있다. 제어차량 리스트(406)는 자신의 분할 영역 내 차량의 고유번호, 차량통신장치ID, 제어차 량 리스트 합류 시간 등의 정보를 포함한다.
이에 차량 유도 제어 정보 혹은 임의의 패킷을 수신한 차량(110)의 차량 통신부(112)는 응답 패킷을 노변 통신부(106)로 전송한다. 차량 통신부(112)는 지역 서버(104)의 노변 통신부(106)로 데이터를 전송할 필요가 있을 경우, 응답 패킷에 데이터를 첨가하여 전송한다. 차량 통신부(112)가 데이터 첨부 응답 패킷을 노변통신부(106)로 성공적으로 전송하는 경우, 노변통신부(106)는 차량 통신부(112)로 데이터에 대한 응답 패킷을 전송한다.
지역 서버(104)의 노변 통신부(106)는 전역 서버(108)로부터 할당된 분할 영역 안의 차량 통신부(112)에 전송할 패킷이 없을 경우에도 차량 통신부(112)가 노변 통신부(106)로 전송할 패킷이 있는지 여부를 확인하기 위하여 차량 통신부(112) 에게 통신 필요 여부를 물어보는 통신 요청 질의 패킷을 전송할 수 있다. 이에 통신 요청 질의 패킷을 수신한 차량 통신부(112)는 통신 요청 질의 패킷에 대한 응답 패킷을 노변 통신부(106)로 전송한다. 다만, 응답 패킷 전송 시 차량 통신부(112)가 지역 서버(104)의 노변 통신부(106)로 전송할 데이터가 있을 경우에는 응답 패킷에 데이터를 첨부하여 전송할 수 있다.
이와 같은 방법으로 지역 서버(104)의 노변 통신부(106)는 자신의 분할 영역 안에서 발생하는 모든 통신을 제어하여, 자신의 분할 영역 안의 통신시 충돌이 발생하지 않고 통신하게 할 수 있도록 한다.
좀더 구체적으로 지역 서버(104)는 차량 제어 정보 산출부(308)를 통해 장애물 감지여부, 제어차량리스트, 자신의 분할 영역 안의 제어 차량들에 대해 계산한 차량 유도 주행 정보, 자신의 제어차량 리스트에 등록된 차량 통신부와의 최근 마지막 통신 시간, 패킷의 우선순위 등에 기초하여 제어차량 리스트의 각 차량에게 차량 유도 주행 정보 패킷의 전송, 통신요청질의 패킷 혹은 기타 임의의 패킷을 전송할 수 있다.
한편, 노변 통신부(106)로부터 통신 요청 질의 패킷을 수신한 차량 통신부(112)만이 노변 통신부(106)로 응답 패킷 및 필요 시 데이터 첨부 응답 패킷을 전송함으로써 지역 서버(104)의 노변 통신부(106)에게 할당된 통신 시간 구간과 통신 주파수에서 통신하는 것이 가능하므로, 차량 통신부(112)가 능동적으로 통신을 시작하는 것은 불가능하다. 따라서 새로운 차량이 유도주행 무선 네트워크에 참여하고자 할 경우, 차량을 유도주행 무선 네트워크에 참여시켜주기 위한 프로세스가 필요하다.
이에 노변 통신부(106)의 차량 통신 관리부(404)는 자신의 분할 영역 안의 차량들 각각에 포함된 차량 통신부들과의 통신을 마친 후, 통신을 필요로 하는 임의의 차량이 있는지 여부를 검사하기 위해 신규 통신참여 검사 패킷을 브로드캐스팅한다. 이에 브로드캐스팅 패킷을 수신한 차량 통신부는 한번의 통신만이 필요할 경우, 즉, 확인 메시지만 보내거나, 신규 통신참여 불가 메시지를 보낼 경우에는 노변 통신부(106)로 전송하고자 하는 데이터를 패킷으로 만들어 전송한다. 노변 통신부(106)는 차량 통신부에서 수신한 패킷에 대해 응답 패킷을 전송한 후, 통신을 마친다.
만약 신규 통신참여 검사 브로트케스팅 패킷을 수신한 차량 통신부가 지속적 으로 노변 통신부(106)와의 무선 통신이 필요할 경우에는 노변 통신부(106)로 네트워크 접속요청 패킷을 전송한다. 네트워크 접속요청 패킷을 수신한 노변 통신부(106)는 전역 서버(108)로 네트워크 접속요청 패킷을 전송한 차량을 유도주행 무선 네트워크에 참여시켜도 되는지 여부를 질의한다.
지역 서버(104)는 전역 서버(108)로부터 패킷을 전송할 차량의 네트워크 접속 허가 메시지를 수신할 경우, 지역 서버(104)의 노변 통신부(106)는 차량 통신부(112)로 네트워크 접속요청허가 패킷을 전송한 후, 해당 차량을 지역 서버(104)의 분할 영역 내 제어차량 리스트에 추가한다. 이후 지역 서버(104)의 노변 통신부(106)는 제어차량 리스트의 다른 차량들과 마찬가지로 새롭게 추가된 차량의 차량 통신부로 패킷을 전송하여, 상기 새롭게 추가된 차량의 차량 통신부가 유도주행 무선 네트워크를 통해 통신할 수 있도록 한다.
만약 신규통신 참여검사 브로드캐스팅 패킷을 수신하는 차량 통신부가 다수개일 경우 차량 통신부들은 서로 경쟁(기 설정된 횟수 이상의 패킷 전송 또는 기 설정된 시간대 별로 패킷 전송 등)하여 자신의 패킷을 전송할 수 있다. 경쟁에서 이긴 차량 통신부의 패킷이 지역 서버(104)의 노변 통신부(106)로 전송된다.
한편, 노변 통신부(106)가 제어차량 리스트(406)에서 통신을 위한 차량 통신부(112)를 선정함에 있어서, 노변 통신부(106)는 해당 차량 통신부(112)로 전송될 패킷의 종류 및 차량 통신부(112)와의 직전 최근 통신 시간 정보, 차량(110)의 위치 정보에 기반하여 통신을 위한 차량 통신부(112) 우선순위를 정할 수 있다. 즉 우선순위 관리부(408)는 차량 제어 정보 패킷에 가장 높은 우선순위를 부여하며, 같은 차량 제어 정보 패킷 중에는 해당 노변 통신부(106)의 분할 영역 내에서 차량 유도 주행시 앞쪽에 위치 차량이 먼저 움직여야 뒤 차량이 용이하게 움직일 수 있기 때문에 가장 앞쪽에 위치한 차량에게 우선 순위를 부여한다. 또한 차량 통신부(112) 와의 직전 최근 통신 시간 정보가 일정 시간 이상인 경우, 해당 차량 통신부(112)가 가장 높은 우선 순위를 가지게 된다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 노변 관리 장치가 설치된 도로에서의 차량 제어 방식을 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 7개의 지역 서버(SS1 내지 SS7)와 각 지역 서버(SS1 내지 SS7)에 설치된 7개의 노변 통신부로 구성된 유도주행 무선 네트워크를 가정하면, 7개의 지역 서버(SS1 내지 SS7) 중 3개의 지역 서버인 SS1, SS2, SS3 만이 차량 자동 유도 서비스를 받는 차량이 있고 4개의 지역 서버(SS4 내지 SS7)는 어떠한 차량도 유도 주행 서비스를 받고 있지 않거나, 현재 도로에 차량이 없다면, 7개의 지역 서버(SS1 내지 SS7)를 관리하는 전역 서버(700)는 3개의 지역 서버(SS1, SS2, SS3)에게 차량과의 통신을 위한 통신 시간 구간과 주파수를 할당한다.
3개의 지역 서버(SS1, SS2, SS3)로 할당된 통신 시간 구간 정보와 주파수 정보는 전역 서버(700)로부터 지역 서버로 슈퍼프레임 할당 정보로 전송된다. 할당된 시간 동안은 통신 시간 구간을 할당 받은 지역 서버와 해당 지역 서버의 관제 영역 안에 있는 차량만이 할당된 채널을 통해서 통신 할 수 있다. 즉, 원칙적으로 관제 차량이 있는 지역 서버 SS1 내지 SS3의 노변통신부와 SS1 내지 SS3 관제영역의 차량 통신부만이 할당된 채널을 통해서 할당된 통신 시간 구간 동안 통신을 수행할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 슈퍼프레임 할당 정보를 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 슈퍼프레임 할당 정보는 슈퍼프레임 시작 시점에 전역 서버에서 제어하는 모든 지역 서버로 전송된다. 슈퍼프레임은 유도주행 무선 네트워크를 구성하는 모든 지역 서버의 노변통신부가 한 주기 동안 최대 한번씩 통신할 수 있는 통신 시간 구간과 주파수를 할당하는 스케쥴 정보를 포함한다. 도 8의 (a)에서와 같이 슈퍼프레임을 지역 서버 SS1 내지 SS3 로 할당했을 경우의 슈퍼프레임 할당 정보이다. 이때 지역 서버 SS3의 제어차량리스트의 차량 개수가 SS2의 제어차량리스트의 차량 개수보다 많다고 판단할 수 있다.
그리고 이후 차량 자동 유도 서비스를 받는 차량이 존재하는 지역 서버가 지역 서버 SS1 내지 SS3에서 SS1과 SS6으로 변경되었다면 전역 서버는 도 8의 (b)에서와 같이 지역 서버 SS1 과 SS6으로 슈퍼프레임을 할당한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 전역 서버에서 각 지역 서버에게 무선 통신 자원을 할당하는 절차를 도시한 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 전역 서버(108)는 지역 서버(104)로부터의 센싱정보를 이용하여 각 지역 서버에게 무선 통신 자원을 할당하는 것으로, 900단계에서 전역 서버(108)는 스케쥴링부(506)를 통해 각 지역 서버 별로 유도 주행 서비스 영역을 분할한 후, 902단계에서 각 지역 서버로 해당 유도 주행 서비스 영역을 할당하게 된다. 이에 지역 서버(104)는 제2통신 관리부(302)에서 전역 서버(108)로부터 유도 주행 서비스 영역 정보를 수신하게 되며, 이를 통해 해당 영역을 확인한 후, 904단 계에서 해당 영역의 인프라 센서(102)를 이용하여 감지된 장애물 및 차량 정보를 수집하고 수집된 정보는 906단계에서 전역 서버(108)로 전송한다.
이에 전역 서버(108)의 센싱 정보 수집부(504)에서는 908단계에서 각 지역 서버로부터 감지된 센싱 정보를 수신하여 저장하고, 이중 차량 검지 정보를 기반으로 각 지역 서버에 통신 구간 및 주파수를 할당하고, 910단계에서 할당된 무선 자원 할당 정보를 해당 지역 서버로 전송하게 된다.
912단계에서 무선 자원 할당 정보를 수신한 지역 서버(104)는 현재 주파수가 전역 서버(108)로부터 할당 받은 주파수 대역인지 여부를 판단하여 현재와 동일 주파수를 할당 받은 경우, 914단계에서 현재 주파수 대역을 유지하고 918단계로 진행한다. 그러나 할당 받은 주파수 대역이 현재 주파수와 다른 경우, 916단계로 진행하여 할당 받은 주파수 대역으로 이동하게 된다.
이후 지역 서버(104)는 918단계에서 할당 받은 통신 시간 구간에 도달하는 경우, 920단계에서 할당 받은 시간 구간 동안 해당 주파수에서 제어가 필요한 차량에 대한 차량 제어 정보를 노변 통신부(106)를 통해 차량으로 전송한다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 지역 서버와 차량 간의 데이터 송수신 절차를 도시한 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 1000단계에서 지역 서버(104)가 전역 서버(108)로부터 수신한 자신에게 할당된 분할 영역을 확인하고, 1002에서 할당된 분할 영역 안에 있는 모든 차량, 혹은 할당된 분할 영역 안에 있는 차량중 제어 차량 리스트에 포함되어 있는 차량(110)에 전송할 패킷(예컨대, 차량 유도 제어 정보 혹은 임의의 패 킷 등)을 생성한 후, 노변 통신부(106)로 전달한다. 이에 1004단계에서 노변 통신부(106)는 전역 서버로부터 할당 받은 통신 시간에 도달했는지 여부를 판단하여 도달한 경우, 1006단계에서 해당 차량(110)에 전송할 패킷이 있는지 여부를 판단하여 없는 경우에는 1002단계로 복귀하고, 해당 차량(110)에 전송할 패킷이 있는 경우에는 1008단계로 진행하여 해당 차량(110)에 패킷을 전송하게 된다.
이에 차량(110)의 차량 통신부(112)에서는 1010단계에서 노변 통신부(106)로 전송할 데이터가 있는 여부를 판단하게 된다. 이에 전송할 별다른 데이터가 없는 경우에는 1012단계로 진행하여 차량 통신부(112)에서 노변 통신부(106)로 ACK 메시지만을 전송하나, 전송할 데이터가 있는 경우에는 1014단계로 진행하여 차량 통신부(112)에서 노변 통신부(106)로 ACK 메시지와 통신 질의 데이터(예컨대, 차량 유도 제어 정보의 요청 및 유도 주행 서비스 요청 등의 질의)를 전송하게 된다.
이에 노변 통신부(106)에서는 1016단계에서 ACK 메시지 및 데이터의 수신을 완료한 경우, 차량 통신부(112) 수신 완료 메시지인 ACK 메시지를 전송한다.
이와 같이 본 발명의 실시예를 통해 인프라 센서에서 센싱한 정보를 기반으로 노변 통신부와 차량 간의 통신을 효과적으로 제어함으로써 차량이 여러 노변 통신부 간을 이동하더라도 끊김 없는 통신이 가능하며, 인프라 센서의 센싱 정보를 기반으로 한 노변 통신부의 제어를 통해 차량 통신부와 노변 통신부가 충돌 없이 안정적으로 통신하는 것을 가능하게 한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 인프라 센서 기반 노변 서버를 이용한 차량 제어 장치 및 방법은, 차량에 센싱 장치를 장착하지 않고, 인 프라 센서를 이용하여 장애물 및 차량을 검지한 후, 노변에 설치된 서버를 통해 차량을 무선으로 제어하는 것으로, 즉, 차량 내에 외부 센싱을 위한 각종 센서들을 배제하고, 차량 제어를 위한 차량 제어부만을 장착한 후, 인프라에 설치된 다양한 센서들과 서버들을 통해서 차량 유도 주행에 필요한 환경 센싱 및 판단을 수행하고, 도로에 설치된 노변 통신부를 통해 차량 내의 차량 통신부와 차량 유도 주행을 위한 정보를 제공한다.
이를 통해 인프라 센서에서 센싱한 정보를 기반으로 노변 통신부와 차량 간의 통신을 효과적으로 제어함으로써 차량이 여러 노변 통신부 간을 이동하더라도 끊김 없는 통신이 가능하며, 인프라 센서의 센싱 정보를 기반으로 한 노변 통신부의 제어를 통해 차량 통신부와 노변 통신부가 충돌 없이 안정적으로 통신할 수 있도록 한다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인프라 센서 기반 차량 제어 장치의 구조를 도시한 블록도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인프라 센서의 구조를 도시한 블록도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지역 서버의 구조를 도시한 블록도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 노변 통신부의 구조를 도시한 블록도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전역 서버의 구조를 도시한 블록도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 구조를 도시한 블록도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 노변 관리 장치가 설치된 도로에서의 차량 제어 방식을 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 슈퍼프레임 할당 정보를 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 전역 서버에서 각 지역 서버에게 무선 통신 자원을 할당하는 절차를 도시한 흐름도,
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 지역 서버와 차량 간의 데이터 송수신 절차를 도시한 흐름도.
<　도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 >
100 : 노변 관리 장치 102 : 인프라 센서
104 : 지역 서버　　　　　　　 106 : 노변 통신부
108 : 전역 서버　　　　　　　　 110 : 차량
112 : 차량 통신부 114 : 차량 제어부

Claims (20)

  1. 각종 센서를 통해 주기적으로 센싱하는 인프라 센서와,
    상기 인프라 센서로부터 전달받은 센싱된 정보로부터 검지된 장애물 정보 및 차량 정보를 이용하여 차량 제어 정보를 산출하는 지역 서버와,
    상기 지역 서버와 연동하여 상기 차량 제어 정보를 차량으로 무선 전송하는 노변 통신부와,
    차량의 유도 주행 서비스 영역을 다수 개로 분할한 영역 각각에 장애물 검지 및 차량 유도 주행 서비스를 담당하는 상기 지역 서버를 할당하는 전역 서버
    를 포함하는 인프라 센서 기반 차량 제어 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 지역 서버는,
    상기 전역 서버와 연동하여 할당된 분할 영역 정보 및 차량 제어를 위한 무선 자원 할당 정보를 수신하거나, 유도 주행 서비스 요청 차량에 대한 정보를 전송하는 통신 관리부와,
    상기 인프라 센서로 상기 할당된 분할 영역에 대한 센싱 제어를 수행하는 센서 제어부와,
    상기 센싱된 정보로부터 검지된 장애물 정보 및 차량 정보를 수집하는 센싱 정보 관리부와,
    상기 검지된 장애물 정보 및 차량 정보를 토대로 상기 유도 주행 서비스를 요청한 차량에 대한 차량 제어 정보를 산출하는 차량제어 정보 산출부와,
    상기 노변 통신부와 연동하여 상기 차량 제어 정보를 전달하거나, 상기 유도 주행 서비스에 대한 요청 메시지를 수신하는 노변 통신 연동부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 인프라 센서 기반 차량 제어 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 무선 자원 할당 정보는,
    상기 유도 주행 서비스를 요청한 차량의 제어를 위해 할당된 주파수 대역 및 통신 시간 구간 정보인 것을 특징으로 하는 인프라 센서 기반 차량 제어 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 차량제어 정보 산출부는,
    상기 할당된 분할 영역에서 상기 유도 주행 서비스를 요청한 차량에 대한 정보를 관리하는 제어 차량 리스트와,
    상기 유도 주행 서비스를 요청한 차량 각각에 대한 제어 우선순위를 설정한 우선순위 관리부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 인프라 센서 기반 차량 제어 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 노변 통신부는,
    차량의 유도 주행을 위해 주변에 연동된 다른 노변 통신부들과 무선 네트워크를 구성하는 통신 관리부와,
    특정 차량으로부터 전송된 유도 주행 서비스 요청 메시지를 수신하고, 상기 차량 제어 정보를 상기 특정 차량으로 전송하는 차량 통신 관리부와,
    상기 지역서버와 연동하여 차량으로부터 전송된 상기 유도 주행 서비스에 대한 요청 메시지를 전달하거나, 상기 차량 제어 정보를 수신하는 지역 서버 연동부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 인프라 센서 기반 차량 제어 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 차량 통신 관리부는,
    상기 지역 서버에 할당된 분할 영역 안의 차량들에게 신규 통신 참여 검사 패킷을 브로드캐스팅하고,
    특정 차량으로부터 네트워크 접속요청 패킷을 수신하는 경우, 상기 전역 서 버로 상기 특정 차량의 네트워크 참여 가능 여부 질의 메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 인프라 센서 기반 차량 제어 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 전역 서버는,
    연동된 지역 서버들과 데이터 송수신을 수행하는 통신 관리부와,
    각 지역 서버 별 분할 영역의 장애물 및 차량 검지 정보를 수신하여 저장하는 센싱 정보 수집부와,
    차량의 유도 주행을 위해 전체 유도 주행 서비스 영역을 다수 개로 분할 한 후, 각 분할 영역마다 분할 영역에서의 장애물 검지 및 차량 유도 주행을 담당하는 지역 서버를 할당하고, 각 지역 서버 별로 유도 주행 서비스가 요청된 차량에 대한 통신 시간 구간 및 주파수를 할당하는 스케쥴링부
    를 포함하는 인프라 센서 기반 차량 제어 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 전역 서버는,
    특정 지역 서버의 분할 영역에 있는 차량의 이탈 예상 정보를 수신한 경우, 상기 차량의 이동 경로 상에 있는 지역 서버를 탐지하고,
    상기 특정 지역 서버 및 탐지된 지역 서버로 핸드오버 명령을 전송하는 핸드오버 관리부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인프라 센서 기반 차량 제어 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 인프라 센서는,
    실시간 또는 주기적으로 도로 및 차량에 대한 영상을 촬영하는 영상 촬영부와,
    장애물, 차량 및 차량 번호에 대한 레이저 스캐닝을 수행하는 레이저 스캐닝부와,
    장애물 및 차량에 대한 초음파 센싱 및 지자기 센싱을 수행하는 센서 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 인프라 센서 기반 차량 제어 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 인프라 센서 기반 차량 제어 장치는,
    상기 지역 서버와 연동된 상기 노변 통신부로부터 신규 통신 참여 패킷을 수신하는 경우, 유도 주행 서비스의 요청 메시지를 전송하고, 상기 노변 통신부로부터 상기 차량 제어 정보를 수신하는 차량 통신부와,
    상기 유도 주행 서비스의 요청 여부를 판단하고, 상기 차량 제어 정보를 토대로 차량을 구동하는 차량 제어부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인프라 센서 기반 차량 제어 장치.
  11. 전역 서버에서 차량의 유도 주행 서비스 영역을 다수 개로 분할한 영역 각각에 장애물 검지 및 차량 유도 주행 서비스를 담당하는 지역 서버를 할당하는 과정과,
    상기 지역 서버의 제어하에 인프라 센서를 통해 주기적으로 센싱된 정보로부터 검지된 장애물 정보 및 차량 정보를 이용하여 차량 제어 정보를 산출하는 과정과,
    노변 통신부에서 상기 지역 서버와 연동하여 상기 차량 제어 정보를 상기 유도 주행 서비스를 요청한 차량으로 무선 전송하는 과정
    을 포함하는 인프라 센서 기반 차량 제어 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 차량 제어 정보를 산출하는 과정은,
    상기 지역 서버에서 연동된 상기 전역 서버로부터 할당된 분할 영역 정보를 수신하는 과정과,
    상기 인프라 센서로 상기 할당된 분할 영역에 대한 센싱 제어를 수행하여 센싱된 정보로부터 검지된 장애물 정보 및 차량 정보를 수집하는 과정과,
    상기 할당된 분할 영역의 어느 한 차량으로부터 상기 유도 주행 서비스에 대한 요청 메시지를 수신한 경우, 해당 차량에 대한 정보를 상기 전역 서버로 전송하여, 무선 자원 할당 정보를 수신하는 과정과,
    상기 검지된 장애물 정보 및 차량 정보를 토대로 상기 유도 주행 서비스를 요청한 차량에 대한 차량 제어 정보를 산출하는 과정과,
    연동된 상기 노변 통신부로 상기 차량 제어 정보를 전달하는 과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 인프라 센서 기반 차량 제어 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 무선 자원 할당 정보는,
    상기 유도 주행 서비스를 요청한 차량의 제어를 위해 할당된 주파수 대역 및 통신 시간 구간 정보인 것을 특징으로 하는 인프라 센서 기반 차량 제어 방법.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 차량 제어 정보를 산출하는 과정은,
    상기 할당된 분할 영역에서 상기 유도 주행 서비스를 요청한 차량에 대한 정보를 제어 차량 리스트로 관리하는 과정과,
    상기 유도 주행 서비스를 요청한 차량 각각에 대한 제어 우선순위를 설정하는 과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 인프라 센서 기반 차량 제어 방법.
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 차량 제어 정보를 차량으로 무선 전송하는 과정은,
    상기 노변 통신부에서 차량의 유도 주행을 위해 주변에 연동된 다른 노변 통신부들과 무선 네트워크를 구성하는 과정과,
    특정 차량으로부터 전송된 유도 주행 서비스 요청 메시지를 수신한 경우, 연동된 상기 지역서버로 해당 메시지를 전달하여, 상기 특정 차량에 대한 무선 할당 자원 정보 및 상기 차량 제어 정보를 수신하는 과정과,
    상기 무선 할당 자원 정보를 토대로 해당 시간에 상기 차량 제어 정보를 상기 특정 차량으로 전송하는 과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 인프라 센서 기반 차량 제어 방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 차량 제어 정보를 차량으로 무선 전송하는 과정은,
    상기 지역 서버에 할당된 분할 영역 안의 차량들에게 신규 통신 참여 검사 패킷을 브로드캐스팅하는 과정과,
    상기 할당된 분할 영역 안의 특정 차량으로부터 네트워크 접속요청 패킷을 수신하는 경우, 상기 전역 서버로 상기 특정 차량의 네트워크 참여 가능 여부 질의 메시지를 전송하는 과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 인프라 센서 기반 차량 제어 방법.
  17. 제 11항에 있어서,
    상기 지역 서버를 할당하는 과정은,
    상기 전역 서버에서 연동된 지역 서버들과 데이터 송수신을 수행하는 과정과,
    차량의 유도 주행을 위해 전체 유도 주행 서비스 영역을 다수 개로 분할 한 후, 각 분할 영역마다 분할 영역에서의 장애물 검지 및 차량 유도 주행을 담당하는 지역 서버를 각각 할당하고, 각 지역 서버 별 분할 영역의 장애물 및 차량 검지 정보를 수신하여 저장하는 과정과,
    상기 차량 검지 정보를 토대로 각 지역 서버 별로 유도 주행 서비스가 요청된 차량에 대한 통신 시간 구간 및 주파수를 할당하는 과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 인프라 센서 기반 노변 서버를 이용한 차량 제어 방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 지역 서버를 할당하는 과정은,
    특정 지역 서버의 분할 영역에 있는 차량의 이탈 예상 정보를 수신한 경우, 상기 차량의 이동 경로 상에 있는 지역 서버를 탐지하는 과정과,
    상기 특정 지역 서버 및 탐지된 지역 서버로 핸드오버 명령을 전송하는 과정
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인프라 센서 기반 차량 제어 방법.
  19. 제 11항에 있어서,
    상기 인프라 센서는,
    영상 촬영부를 통해 실시간 또는 주기적으로 도로 및 차량에 대한 영상을 촬영하는 과정과,
    레이저 스캐닝부를 통해 장애물, 차량 및 차량 번호에 대한 레이저 스캐닝을 수행하는 과정과,
    센서를 통해 장애물 및 차량에 대한 초음파 센싱 및 지자기 센싱을 수행하는 과정 중 적어도 어느 하나를 수행하는 것을 특징으로 하는 인프라 센서 기반 차량 제어 방법.
  20. 제 11항에 있어서,
    상기 인프라 센서 기반 차량 제어 방법은,
    상기 지역 서버와 연동된 상기 노변 통신부로부터 신규 통신 참여 패킷을 수신하는 경우, 상기 유도 주행 서비스의 요청 여부를 판단하여 상기 유도 주행 서비스의 요청 메시지를 전송하는 과정과,
    상기 노변 통신부로부터 상기 차량 제어 정보를 수신하는 경우, 이를 토대로 차량을 구동하는 과정
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인프라 센서 기반 차량 제어 방법.
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