KR20110125539A - 도로노면정보 및 통계적 교통상황을 고려한 안전속도 산정방법 및 그 장치 - Google Patents

도로노면정보 및 통계적 교통상황을 고려한 안전속도 산정방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 도로노면정보 및 통계적 교통상황을 고려한 안전속도 산정방법 및 그 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, GNSS 수신기와 무선통신이 가능한 프로브 차량으로부터 수집되는 속도 정보, 위치 정보, 도로노면정보 등에 따른 안전속도를 운전자에게 권고함으로써 교통 안전성을 높이는데 기여할 수 있다. 또한, 교통의 막힘, 사고의 발생, 급격한 날씨의 변화 등에 적극적으로 대응하여, 운전자에게 속도를 낮추도록 유도하는데 이용할 수 있어, 추가적인 2차 사고의 발생 방지, 지체의 완화 등에 기여할 수 있게 된다.

Description

도로노면정보 및 통계적 교통상황을 고려한 안전속도 산정방법 및 그 장치{Method and Device of advisory safety speed determination based on road surface states and statistical traffic condition}
본 발명은 안전속도를 산정하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 도로노면정보 및 통계적 교통상황을 고려한 안전속도 산정방법 및 그 장치에 관한 것이다.
본 발명은 국토해양부 및 한국건설교통기술평가원에서 시행한 건설기술혁신사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 07기술혁신A01, 과제명: SMART 도로-자동차 연계기술개발].
종래의 기술에는 차량에서 전방 상황을 고려하여 안전운전을 유도하는 방법, 곡선로에서 요레이트 센서(Yaw Rate Sensor)를 이용하여 상대속도 및 안전속도를 유지시키는 방법, 시정 및 노면센서를 이용한 도로 시정 경고시스템, 차량의 속도와 전후 차량간의 차두시간으로부터 차량의 안전거리를 계산하는 시스템 등이 존재한다. 그러나 이와 같은 종래 기술은, 첫째, 도로노면상태와 도로노면마찰계수 및 교통상황 통계값을 고려하지 않는 한계점이 있다. 둘째로, 안전속도가 아닌 안전거리를 산정하여 제공함으로써, 운전자가 이를 직관적으로 인지하고 실제로 활용하는데 어려움이 있다. 셋째로, 운전자 인지반응시간, 상충까지의 시간 등의 다양한 변수를 고려하지 않고 안전거리를 산출하는 문제점이 있다.
본 발명은, 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 운전자에게 교통상황, 도로노면의 상태 및 날씨의 변화 등 다양한 변수를 고려한 안전권고속도를 제공하여 사고 예방, 차량 지체 완화 등에 기여할 수 있도록 하는, 도로노면정보 및 통계적 교통상황을 고려한 안전속도 산정방법 및 그 장치를 제공함에 있다.
본 발명에 따른 도로노면정보 및 통계적 교통상황을 고려한 안전속도 산정서버는, 실시간 차량운행정보 및 도로노면상태를 수신하는 수신부; 상기 차량운행정보를 기반으로 구간별, 시간대별 교통상황 통계값을 산출하는 교통정보 처리부; 상기 도로노면상태 및 상기 산출된 교통상황 통계값을 기반으로 도로마찰계수를 추정하는 도로마찰계수 추정부; 및 상기 산출된 교통상황 통계값, 상기 추정된 도로마찰계수, 운전자 인지반응시간 및 TTC(Time to Collision : 상충까지 요구되는 시간)을 이용하여 구간별, 시간대별 안전속도를 산정하는 안전권고속도 산정부; 를 포함한다.
바람직하게는, 상기 교통정보 처리부는, 상기 차량운행정보로부터 차량의 위치를 시간대별로 구간정보와 매핑하여 수집구간을 구분하는 구분모듈; 및 상기 차량운행정보를 기반으로 상기 수집구간별 교통상황 통계값을 산출하는 산출모듈; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 차량운행정보는 차량id, 수집시각, 속도, 위치 및 가감속도 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 산출된 교통상황 통계값은 평균 속도, 속도의 중앙값, 속도의 85%백분위값 및 속도의 표준편차 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 도로노면상태는 건조, 습윤, 수막, 눈, 결빙, 안개, 도로마찰력, 장애물 및 전방노면상태 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 추정된 도로마찰계수는 차량의 속도가 높을수록 작아지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 안전권고속도 산정부는, 차두거리, 통계적 차두거리, 최소안전거리, 경사도 및 중력가속도 중 적어도 어느 하나를 더 이용하여 안전권고속도를 산정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 통계적 차두거리는 상기 교통상황 통계값에 상기 TTC를 곱한 후 상기 차두거리를 더한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 최소안전거리가 상기 통계적 차두거리가 되도록, 상기 안전권고속도를 산정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 안전권고속도를 송신하는 송신부를 더 포함한다.
한편, 본 발명에 따른 안전속도 산정서버에 의하여 수행되는 도로노면정보 및 통계적 교통상황을 고려한 안전속도 산정방법에 있어서, 실시간 차량운행정보 및 도로노면상태를 수신하는 단계; 상기 차량운행정보를 기반으로 구간별, 시간대별 교통상황 통계값을 산출하는 교통정보 처리단계; 상기 도로노면상태 및 상기 산출된 교통상황 통계값을 기반으로 도로마찰계수를 추정하는 도로마찰계수 추정단계; 및 상기 산출된 교통상황 통계값, 상기 추정된 도로마찰계수, 운전자 인지반응시간 및 TTC를 이용하여 구간별, 시간대별 안전속도를 산정하는 안전권고속도 산정단계; 를 포함한다.
바람직하게는, 교통정보 처리단계는, 상기 차량운행정보로부터 차량의 위치를 시간대별로 구간정보와 매핑하여 수집구간을 구분하는 단계; 및 상기 차량운행정보를 기반으로 상기 수집구간별 교통상황 통계값을 산출하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 차량운행정보는 차량id, 수집시각, 속도, 위치 및 가감속도 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 산출된 교통상황 통계값은 평균 속도, 속도의 중앙값, 속도의 85%백분위값 및 속도의 표준편차 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 도로노면상태는 건조, 습윤, 수막, 눈, 결빙, 안개, 도로마찰력, 장애물 및 전방노면상태 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 추정된 도로마찰계수는 차량의 속도가 높을수록 작아지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 안전권고속도 산정단계는, 차두거리, 통계적 차두거리, 최소안전거리, 경사도 및 중력가속도 중 적어도 어느 하나를 더 이용하여 안전권고속도를 산정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 통계적 차두거리는 상기 교통상황 통계값에 상기 TTC를 곱한 후 상기 차두거리를 더한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 최소안전거리가 상기 통계적 차두거리가 되도록, 상기 안전권고속도를 산정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 안전권고속도를 송신하는 단계를 더 포함한다.
본 발명은 IT와 결합한 지능형 도로에서 도로노면상태, 주변 차량정보 등의 실시간 도로환경과 실시간 차량의 주행속도를 감안한 안전권고속도를 산정한다.
본 발명에 따르면, GNSS 수신기 및 무선통신이 가능한 프로브 차량으로부터 수집되는 속도 정보, 위치 정보, 도로노면정보 등에 따른 안전속도를 운전자에게 권고함으로써 교통 안전성을 높이는데 기여할 수 있다. 또한, 교통의 막힘, 사고의 발생, 급격한 날씨의 변화 등에 적극적으로 대응하여, 운전자에게 속도를 낮추도록 유도하는데 이용할 수 있어, 추가적인 2차 사고의 발생 방지, 지체의 완화 등에 기여할 수 있게 된다.
도 1은 도로노면정보 및 통계적 교통상황을 고려한 안전속도를 산정하는 시스템에 대한 구성도이다.
도 2는 도로노면정보 및 통계적 교통상황을 고려한 안전속도 산정서버에 관한 구성도이다.
도 3은 도로노면정보 및 통계적 교통상황을 고려한 안전속도 산정방법에 관한 블럭도이다.
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 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 도로노면정보 및 통계적 교통상황을 고려한 안전속도를 산정하는 시스템에 대한 구성도, 도 2는 도로노면정보 및 통계적 교통상황을 고려한 안전속도 산정서버에 관한 구성도, 도 3은 도로노면정보 및 통계적 교통상황을 고려한 안전속도 산정방법에 관한 블럭도이다.
본 발명에 따르면, 안전속도 산정서버는 도로노면상태 및 차량운행정보를 실시간으로 전달받을 수 있다. 즉, 도로노면상태(건조, 습윤, 수막, 눈, 결빙, 안개 등) 정보는 시간대별, 구간별로 검지될 수 있다. 이러한 도로노면상태는 차량의 운행에 영향을 미치는 것으로서, 차량을 운전할 때, 발생할 수 있는 위험을 방지하기 위해서 요구되는 중요한 정보이다. 도로노면상태는 크게 노변에 설치된 검지기로부터 실시간으로 수집하거나 혹은 운행하는 차량에 부착된 센서로부터 수집할 수 있다. 또한, 차량운행정보(차량의 위치, 속도, 가감속 정보 등)는 GNSS 및 무선통신장치를 장착한 프로브 차량으로부터 실시간으로 수집할 수 있다.
예를 들면, 차량의 속도가 높을 상태에서 전방의 노면상태가 결빙이나 눈에 의해 미끄러운 상태라면, 제한속도가 일률적으로 100km/h로 정의되어 있더라도 제한속도를 적절히 낮추도록 유도하여 추돌과 같은 사고를 사전에 방지하는 것이 필요하다. 안전권고속도는 이러한 도로상태 및 교통상황의 변화에 따른 제한속도의 개념으로서, 운전자가 직관적으로 인식하여 현행 속도를 안전권고속도로 감속함으로써 도로 안전성 제고에 기여할 수 있다. 즉, 안전권고속도는 "단일 구간에 대한 시간의 흐름에 대하여 교통환경 및 도로노면상태 변화를 고려한 차량의 최대 도로 주행속도"로서 차량간의 안전거리, 교통상황 통계값, 노면상태 정보 등을 이용하여 산정된다.
상술한 바와 같이 본 발명은, 전방의 도로노면상태와 통계적 교통조건을 동시에 고려하여 안전거리가 아닌 안전속도를 계산하여, 운전자가 쉽게 인지하고 이를 이용할 수 있도록 지원함으로써 차량의 주행속도를 낮추도록 활용하는데 이용할 수 있다. 즉, 첫째, 본 발명에서는 도로노면상태에 따른 도로노면마찰계수와 그때의 교통상황 통계값을 고려하여 개별 차량에게 요구되는 안전속도를 서버에서 산출한다. 산출된 안전권고속도는 각 차량의 단말기를 통해 개별적으로 제공되거나,가변전광판 등을 통하여 복수의 차량에 대하여 전체적으로 제공된다. 둘째, 안전거리를 산정하여 운전자에게 알려주거나 차량을 제어하는 방법과는 달리, 적절한 안전속도를 산정하고 이를 알려줌으로써 사용자가 쉽게 인지하고 이를 기반으로 속도를 낮추도록 유도하는 데 즉각적으로 기여할 수 있다. 셋째, 다양한 변수(운전자 인지반응시간, 상충까지의 시간, 통계적 속도값, 차량허용간격, 경사도, 도로노면마찰계수 등)를 고려한 안전권고속도 산정 방법을 발명하였다. 그리고 실시의 예로 중요 수식을 제안하여 쉽게 활용할 수 있도록 하였다.
도 1을 참조하면, 도로노면정보 및 통계적 교통상황을 고려한 안전속도를 산정하는 시스템은, 프로브 차량(300)(Probe Vehicle), 도로노면센서(200), 안전속도 산정서버(100) 및 정보제공장치(400)를 포함한다.
프로브 차량(300)은, 위치정보를 알 수 있는 GNSS(Global navigation satellite system : GPS 등의 위성항법장치) 수신기와 안전속도 산정서버(100)에 차량의 정보를 전달할 수 있는 무선통신송신기를 탑재한다. 이와 같은 프로브 차량(300)이 도로를 주행하면서 실시간 차량운행정보를 수집하여 안전속도 산정서버(100)에 전달함으로써, 서버(100)는 실시간 교통상황을 파악할 수 있다. 또한, 프로브 차량(300)은, 도로노면상태를 검지(檢知)하는 센서를 부착할 수 있다. 차량에 부착된 센서는 타이어를 통한 노면마찰력, 도로전방의 장애물, 전방노면상태 등을 검지할 수 있다. 이와 같은 정보는 프로브 차량(300)의 ECU(electronic control unit)나 단말기를 통하여 안전속도 산정서버(100)에 전송된다.
도로노면센서(200)는 노변에 설치되어 습윤, 건조, 수막, 눈, 결빙, 안개 등 도로노면상태에 대한 정보를 실시간으로 수집할 수 있다. 노변에 설치된 도로노면센서(200)는 레이더 센서, 도로환경센서(온도, 습도, 풍향 등의 융복합 센서) 등이 될 수 있다. 이와 같은 센서는 기술의 진보에 따라 달라질 수 있으며, 본 발명에서는 특정 수집 기술방식을 국한하지 않는다.
안전속도 산정서버(100)는, 프로브 차량(300)으로부터 차량운행정보(차량의 운행시각, 위치, 속도, 가감속도 등) 및 도로노면상태(도로마찰력, 장애물, 전방노면상태 등) 정보를 실시간으로 전송받는다. 또한, 프로브 차량(300)으로부터 차량운행정보를, 도로노면센서(200)로부터 도로노면상태(습윤, 건조, 수막, 눈, 결빙, 안개 등) 정보를 실시간으로 수신할 수 있다. 수신한 정보를 바탕으로 교통상황 통계값을 산출하며, 산출된 통계값과 도로노면상태 정보로부터 도로마찰계수를 추정하며, 산출된 교통상황 통계값 및 추정된 도로마찰계수를 이용하여 시간대별, 구간별로 안전속도를 산정한다. 서버(100)는 그 위치에 따라 도로노변에 설치된 국지서버(RSE : Road Side Equipment) 및 중앙센터 서버로 구분할 수 있다.
정보제공장치(400)는 서버(100)에서 산정된 안전권고속도를 전송받아 이를 표시한다. 표시장치는 운전자 단말기, 가변전광판, 인터넷 및 방송 등이 있을 수 있다. 본 발명에서는 정보제공장치(400)에 대해서 특정 방법 및 매체에 국한하지 않는다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 도로노면정보 및 통계적 교통상황을 고려한 안전속도 산정서버(100)는 수신부(110), 교통정보 처리부(120), 도로마찰계수 추정부(130), 안전권고속도 산정부(140) 및 송신부(150)를 포함한다. 수신부(110)는 프로브 차량(300)으로부터 차량운행정보 및 도로노면정보를 실시간으로 수신할 수 있다. 또한, 프로브 차량(300)으로부터 차량운행정보, 도로노면센서(200)로부터 도로노면상태에 대한 정보를 실시간으로 수신할 수도 있다.
교통정보 처리부(120)는 수신부(110)에서 수신한 실시간 차량운행정보(차량id, 수집시각, 속도, 위치, 가감속도 등)를 기반으로 구간별, 시간대별 교통상황 통계값을 산출한다. 교통정보 처리부(120)는 구분모듈(121), 산출모듈(122)을 포함한다. 구분모듈(121)은 차량운행정보로부터 차량의 위치를 시간대별로 구간정보와 매핑하여 수집구간을 구분한다. 산출모듈(122)은 차량운행정보를 기반으로 수집구간별 교통상황 통계값을 산출한다. 교통상황 통계값은 수집구간 내의 프로브 차량(300) i의 매시간 순간속도 Ui를 기반으로 평균 속도, 속도의 중앙값, 속도의 85% 백분위값, 속도의 표준편차 등이 될 수 있다. 이와 같은 교통상황 통계값은 안전권고속도 산정시에 사용되며, 교통상황 및 도로상황에 따라 사용자에 의한 보정이 가능하다. 예를 들면, 교통정보 처리부(120)의 입력값(Input)과 출력값(Output)은 아래와 같다.
Input = 차량id, 수집시각, 속도, 위치
Output = 평균 속도, 속도의 중앙값, 속도의 85%백분위값, 속도의 표준편차
도로마찰계수 추정부(130)는, 도로노면센터로부터 수집된 도로노면상태(건조, 습윤, 수막, 눈, 결빙, 안개 등)와 교통정보 처리부(120)에서 산출된 통계값을 기반으로 도로마찰계수를 추정한다. 또한, 교통정보 처리부(120)에서 산출된 통계값과 프로브 차량(300)으로부터 수집된 도로노면상태(도로마찰력, 장애물, 전방노면상태 등)를 기반으로 도로마찰계수를 추정할 수 있다. 이때, 통계값은 차량의 평균 속도를 이용하는 것이 바람직하다. 즉, 도로마찰계수 추정부(130)는 도로노면상태와 다양한 교통상황 통계값을 이용하여 단일화된 마찰계수를 추정한다. 또한, 도로포장의 재질, 오염상황, 차량타이어의 모양, 고무상태 및 하중과 관련된 값을 이용하여 추정할 수 있다. 추정된 도로마찰계수는 차량의 속도가 높을수록 작아지는 것이 바람직하다. 예를 들면, 도로마찰계수 추정부(130)의 입력값과 출력값은 아래와 같다.
Input = 도로노면상태(건조, 습윤, 수막, 눈, 결빙, 안개, 도로마찰력, 장애물, 전방노면상태 등), 차량평균속도
Output = 도로마찰계수
예를 들면, 추정된 도로마찰계수는 다음과 같다.
노면 상태 도로마찰계수(평균속도가 높을수록 작아짐)
건조 아스팔트 노면 0.8 ~ 0.9
습윤 아스팔트 노면 0.3 ~ 0.5
결빙 노면 0.1 ~ 0.2
안전권고속도 산정부(140)는, 교통정보 처리부(120)에서 산출된 교통상황 통계값, 도로마찰계수 추정부(130)에서 추정된 도로마찰계수, 운전자 인지반응시간 및 TTC(Time to Collision : 상충까지 요구되는 시간)를 바탕으로 시간대별, 구간별 안전권고속도를 산정한다. 안전권고속도 산정부(140)의 입력값과 출력값은 아래와 같다.
Input = 교통상황 통계값(평균 속도, 속도의 중앙값, 속도의 85%백분위값, 속도의 표준편차 등), 도로노면마찰계수
Output = 시간대별, 구간별 안전권고속도
상기 안전권고속도는 교통상황 통계값, 도로노면마찰계수, 운전자 인지반응시간, TTC, 차두거리, 통계적 차두거리, 최소안전거리, 경사도, 중력가속도 등을 이용하여 산정할 수 있다. 즉, 안전권고속도는 아래와 같은 함수로 구할 수 있다.
안전권고속도 = f(교통상황 통계값, 도로노면마찰계수, 운전자 인지반응시간, TTC, 차두거리, 통계적 차두거리, 최소안전거리, 경사도, 중력가속도 등)
일례로, 다음과 같이 안전권고속도를 계산할 수 있다.
특정시점에 선행차량의 감속시 후행차량과 충돌을 피하기 위해서는 최소한 안전거리이상의 차두간격으로 주행하거나, 혹은 후행차량이 더 급격한 감속 행위를 해야 충돌을 피할 수 있다. 따라서 선행차량의 제동시점에서 후행차량과의 통계적 차두거리(H)가 최소안전거리보다 작은 경우가 문제된다.
여기서 후행차량과의 통계적 차두거리(H)는 통상적인 TTC(Time to Collision, 상충까지의 시간)를 고려한 안전거리로서 k 시간대의 통계적 차량속도 값인 u(k)를 이용하여 다음의 수학식 1처럼 산정할 수 있다.
Figure pat00001
H = 통계적 차두거리(m)
TTC : Time to Collision, 상충까지의 시간(초)
u(k) : 교통상황 통계값(km/h)
L : 차두거리(차량허용간격). 정지해 있을 때의 차두거리(차량길이 + 차간간격)(m)
또한, 특정 차량의 최소안전거리인 MSD는 다음의 수학식 2와 같이 산정할 수 있다.
Figure pat00002
MSD = 최소안전거리(m)
u : 안전권고속도(m/sec)
tPRT : 운전자 인지반응시간(초)
f : 도로노면마찰계수
g : 중력가속도. 9.8m/sec2
G : 경사도(%)
통계적 차두거리가 최소안전거리보다 작을 경우 충돌의 위험이 있으므로, 최소안전거리(MSD)와 두 차량간의 통계적 차두거리(H)가 같도록 하여 안전권고속도를 구할 수 있다. 즉, 수학식 1과 수학식 2를 같게 놓고 안전권고속도 u에 대한 값을 구하면 아래의 수학식 3과 같다.
Figure pat00003
u(k)의 단위는 km/h 이므로 이를 m/sec 단위로 고치기 위하여 u(k)에 1000/3600을 곱하였다. 이항하여 정리하면 다음과 같다.
Figure pat00004
상기 식에서 u 에 대한 해를 구하기 위하여 근의 공식에 대입하면 다음과 같다.
Figure pat00005
상기의 u는 m/sec 단위이므로, 이를 사용자가 쉽게 인지할 수 있는 km/h로 바꾸기 위하여 3.6을 곱하여 정리하면 아래와 같은 식이 된다.
Figure pat00006
수학식 6에서와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 안전권고속도를 산정할 수 있다. 이에 더하여 도로의 실시간 검지 데이터의 추가적인 내용을 이용하여 안전권고속도를 산정할 수도 있다.
송신부(150)는 안전권고속도 산정부(140)에서 산정된 안전권고속도를 정보제공장치(400)에 전송한다. 정보제공장치(400)는 운전자 단말, 가변전광판, 인터넷 및 방송 등이 될 수 있다. 안전권고속도는 공간적, 시간적으로 변하는 도로 및 노면정보 상황에 대응하여 운전자의 차량 운전에 참고가 될 수 있는 정보이다. 운전자 차량에 텔레매틱스(Telematics) 단말, 스마트 단말 기반의 LBS(Location-based service) 프로그램 등이 장착된 경우, 운전자는 실시간으로 차량에서 안전권고속도를 확인할 수 있다. 또한, 운전자는 노변의 가변 정광판, 방송 및 인터넷으로도 안전권고속도를 제공받을 수 있다.
본 발명에서는 이와 같이 운전자에게 제공할 수 있는 권고적 정보로서, 서버에서 처리할 수 있는 안전속도를 산정하는 방법을 다루되, 수집하는 무선통신 방식, 정보제공매체(단말, 가변전광판 등), 정보제공 통신방식 등은 제한하지 않는다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 도로노면정보 및 통계적 교통상황을 고려한 안전속도 산정방법은, 먼저 안전속도 산정서버(100)가, 실시간 차량운행정보 및 도로노면상태를 수신한다(S110). 차량운행정보는 프로브 차량(300)으로부터 수신할 수 있으며, 도로노면상태는 프로브 차량(300) 또는 도로노면센서(200)로부터 수신할 수 있다. 차량운행정보에는 차량id, 수집시각, 속도, 위치, 가감속도 등이 있을 수 있고, 도로노면상태는 건조, 습윤, 수막, 눈, 결빙, 안개, 도로마찰력, 장애물, 전방노면상태 등이 있을 수 있다.
다음으로, 서버는, 실시간 차량운행정보를 기반으로 차량의 위치를 시간대별로 구간정보와 매핑하여 수집구간을 구분한다(S115).
다음으로, 서버는, 수집구간별로 교통상황 통계값을 산출한다(S120). 교통상황 통계값은 수집구간내의 프로브 차량(300) i의 매시간 순간속도 Ui를 기반으로 평균 속도, 속도의 중앙값, 속도의 85%백분위값, 속도의 표준편차 등이 될 수 있다. 안전권고속도 산정시 이 값 중 하나의 값을 사용하게 되는데, 교통상황 및 도로상황에 따라 사용자의 보정이 가능한 값이다. 예를 들면, 교통상황 통계값 산출단계는 차량id, 수집시각, 속도, 위치 등을 입력값으로 하고, 평균 속도, 속도의 중앙값, 속도의 85%백분위값, 속도의 표준편차 등을 출력값으로 한다.
다음으로, 서버는, 도로노면센터로부터 수신한 도로노면상태(습윤, 건조, 수막, 눈, 결빙, 안개 등)와 교통상황 통계값을 기반으로 도로마찰계수를 추정한다(S130). 또한, 프로브 차량(300)으로부터 수신한 도로노면상태(도로마찰력, 장애물, 전방노면상태 등)와 교통상황 통계값을 기반으로 도로마찰계수를 추정할 수 있다. 이때, 교통상황 통계값은 차량의 평균 속도를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 도로마찰계수는 차량의 평균속도가 높을수록 작아지는 것이 바람직하다. 예를 들면, 도로마찰계수 추정단계는 도로노면상태, 차량의 평균 속도 등을 입력값으로 하고, 도로마찰계수를 출력값으로 한다.
다음으로, 서버는, 산출된 교통상황 통계값과 추정된 도로마찰계수, 운전자 인지반응시간 및 TTC를 이용하여 시간대별, 구간별 안전권고속도를 산정한다(S140). 예를 들면, 평균 속도, 속도의 중앙값, 속도의 85%백분위값, 속도의 표준편차 등 교통상황 통계값 및 도로노면마찰계수를 입력값으로 하고, 시간대별, 구간별 안전권고속도를 출력값으로 한다. 또한, 안전권고속도는 교통상황 통계값, 도로노면마찰계수, 운전자 인지반응시간, TTC, 차두거리, 통계적 차두거리, 최소안전거리, 경사도, 중력가속도 등을 이용하여 산정할 수 있다. 즉, 안전권고속도는 아래와 같은 함수로서 구할 수 있다.
안전권고속도 = f(교통상황 통계값, 도로노면마찰계수, 운전자 인지반응시 간, TTC, 차두거리, 통계적 차두거리, 최소안전거리, 경사도, 중력가속도 등)
일례로, 다음과 같이 안전권고속도를 계산할 수 있다. 특정시점에 선행차량의 감속시 후행차량과 충돌을 피하기 위해서는 최소한 안전거리이상의 차두간격으로 주행하거나, 그렇지 않은 경우 후행차량이 더 급격한 감속 행위를 해야 충돌을 피할 수 있다. 따라서 선행차량의 제동시점에서 후행차량과의 통계적 차두거리(H)가 최소안전거리보다 작을 경우가 문제된다.
통계적 차두거리는 교통상황 통계값에 TTC를 곱한 후, 차두거리를 더하여 구할 수 있다. 안전권고속도는 최소안전거리가 통계적 차두거리일 때의 값으로 하여 산정할 수 있다. 자세한 설명과 수학식은 상술한 바와 같다.
다음으로, 서버(100)는, 안전권고속도 산정부(140)에서 산정된 안전권고속도를 정보제공장치(400)에 전송한다(S150). 정보제공장치(400)는 운전자 단말, 가변전광판, 인터넷 및 방송 등이 될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 응용예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 응용예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
100 : 서버
110 : 수신부 120 : 교통정보 처리부
130 : 도로마찰계수 추정부 140 : 안전권고속도 산정부
150 : 송신부
200 : 도로노면센서
300 : 프로브 차량 400 : 정보제공장치

Claims (20)

  1. 실시간 차량운행정보 및 도로노면상태를 수신하는 수신부;
    상기 차량운행정보를 기반으로 구간별, 시간대별 교통상황 통계값을 산출하는 교통정보 처리부;
    상기 도로노면상태 및 상기 산출된 교통상황 통계값을 기반으로 도로마찰계수를 추정하는 도로마찰계수 추정부; 및
    상기 산출된 교통상황 통계값, 상기 추정된 도로마찰계수, 운전자 인지반응시간 및 TTC(Time to Collision : 상충까지 요구되는 시간)을 이용하여 구간별, 시간대별 안전속도를 산정하는 안전권고속도 산정부; 를 포함하는 도로노면정보 및 통계적 교통상황을 고려한 안전속도 산정서버.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 교통정보 처리부는,
    상기 차량운행정보로부터 차량의 위치를 시간대별로 구간정보와 매핑하여 수집구간을 구분하는 구분모듈; 및
    상기 차량운행정보를 기반으로 상기 수집구간별 교통상황 통계값을 산출하는 산출모듈; 을 포함하는 것인 도로노면정보 및 통계적 교통상황을 고려한 안전속도 산정서버.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 차량운행정보는 차량id, 수집시각, 속도, 위치 및 가감속도 중 적어도 어느 하나인 것인 도로노면정보 및 통계적 교통상황을 고려한 안전속도 산정서버.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 산출된 교통상황 통계값은 평균 속도, 속도의 중앙값, 속도의 85%백분위값 및 속도의 표준편차 중 적어도 어느 하나인 것인 도로노면정보 및 통계적 교통상황을 고려한 안전속도 산정서버.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 도로노면상태는 건조, 습윤, 수막, 눈, 결빙, 안개, 도로마찰력, 장애물 및 전방노면상태 중 적어도 어느 하나인 것인 도로노면정보 및 통계적 교통상황을 고려한 안전속도 산정서버.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 추정된 도로마찰계수는 차량의 속도가 높을수록 작아지는 것인 도로노면정보 및 통계적 교통상황을 고려한 안전속도 산정서버.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 안전권고속도 산정부는,
    차두거리, 통계적 차두거리, 최소안전거리, 경사도 및 중력가속도 중 적어도 어느 하나를 더 이용하여 안전권고속도를 산정하는 것인 도로노면정보 및 통계적 교통상황을 고려한 안전속도 산정서버.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 통계적 차두거리는 상기 교통상황 통계값에 상기 TTC를 곱한 후 상기 차두거리를 더한 것인 도로노면정보 및 통계적 교통상황을 고려한 안전속도 산정서버.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 최소안전거리가 상기 통계적 차두거리가 되도록, 상기 안전권고속도를 산정하는 것인 도로노면정보 및 통계적 교통상황을 고려한 안전속도 산정서버.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 안전권고속도를 송신하는 송신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도로노면정보 및 통계적 교통상황을 고려한 안전속도 산정서버.
  11. 안전속도 산정서버에 의하여 수행되는 도로노면정보 및 통계적 교통상황을 고려한 안전속도 산정방법에 있어서,
    실시간 차량운행정보 및 도로노면상태를 수신하는 단계;
    상기 차량운행정보를 기반으로 구간별, 시간대별 교통상황 통계값을 산출하는 교통정보 처리단계;
    상기 도로노면상태 및 상기 산출된 교통상황 통계값을 기반으로 도로마찰계수를 추정하는 도로마찰계수 추정단계; 및
    상기 산출된 교통상황 통계값, 상기 추정된 도로마찰계수, 운전자 인지반응시간 및 TTC를 이용하여 구간별, 시간대별 안전속도를 산정하는 안전권고속도 산정단계; 를 포함하는 도로노면정보 및 통계적 교통상황을 고려한 안전속도 산정방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 교통정보 처리단계는,
    상기 차량운행정보로부터 차량의 위치를 시간대별로 구간정보와 매핑하여 수집구간을 구분하는 단계; 및
    상기 차량운행정보를 기반으로 상기 수집구간별 교통상황 통계값을 산출하는 단계; 를 포함하는 것인 도로노면정보 및 통계적 교통상황을 고려한 안전속도 산정방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 차량운행정보는 차량id, 수집시각, 속도, 위치 및 가감속도 중 적어도 어느 하나인 것인 도로노면정보 및 통계적 교통상황을 고려한 안전속도 산정방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 산출된 교통상황 통계값은 평균 속도, 속도의 중앙값, 속도의 85%백분위값 및 속도의 표준편차 중 적어도 어느 하나인 것인 도로노면정보 및 통계적 교통상황을 고려한 안전속도 산정방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 도로노면상태는 건조, 습윤, 수막, 눈, 결빙, 안개, 도로마찰력, 장애물 및 전방노면상태 중 적어도 어느 하나인 것인 도로노면정보 및 통계적 교통상황을 고려한 안전속도 산정방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 추정된 도로마찰계수는 차량의 속도가 높을수록 작아지는 것인 도로노면정보 및 통계적 교통상황을 고려한 안전속도 산정방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 안전권고속도 산정단계는,
    차두거리, 통계적 차두거리, 최소안전거리, 경사도 및 중력가속도 중 적어도 어느 하나를 더 이용하여 안전권고속도를 산정하는 것인 도로노면정보 및 통계적 교통상황을 고려한 안전속도 산정방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 통계적 차두거리는 상기 교통상황 통계값에 상기 TTC를 곱한 후 상기 차두거리를 더한 것인 도로노면정보 및 통계적 교통상황을 고려한 안전속도 산정방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 최소안전거리가 상기 통계적 차두거리가 되도록, 상기 안전권고속도를 산정하는 것인 도로노면정보 및 통계적 교통상황을 고려한 안전속도 산정방법.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 안전권고속도를 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도로노면정보 및 통계적 교통상황을 고려한 안전속도 산정방법.
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