KR20130015802A - 계층적 구조의 식별정보를 이용한 교통 신호 제어 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

계층적 구조의 식별정보를 이용하여 효율적으로 교통 신호를 제어하기 위한 장치 및 방법이 개시된다. 관리 신호등의 신호 변환을 제어하는 교통 신호 제어 장치로서, 방송망을 통해 교통 관제 센터로부터 송출된 방송 신호를 수신하는 방송 신호 수신부-여기서, 상기 방송 신호는 계층적 구조의 식별정보 및 제어 명령을 포함함- 및 상기 계층적 구조의 식별정보에 따라 상기 관리 신호등이 상기 제어 명령의 대상에 속하는지 여부를 판별하고, 상기 관리 신호등이 제어 대상에 포함되는 경우에 한하여 상기 제어 명령에 따른 신호 변환이 이루어지도록 하는 제어 신호를 출력하는 신호등 제어부를 포함하는 교통 신호 제어 장치에 의하면, 계층적 구조를 가지는 식별정보를 이용하여 각 도로에 설치된 신호등을 간편하면서도 효율적으로 제어하는 것이 가능한 효과가 있다.

Description

계층적 구조의 식별정보를 이용한 교통 신호 제어 장치 및 방법{Traffic signal controlling device and method using identification information with hierarchy structure}

본 발명은 교통 신호 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 계층적 구조의 식별정보를 이용하여 효율적으로 교통 신호를 제어하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

신호등은 도로 상의 교차로나 횡단 보도 등에 설치하여 적색, 녹색, 황색 및 녹색 화살 표시 등의 점멸로 통행 차량이나 사람에게 정지, 우회, 진행 따위를 지시하는 장치이다.

차량이 기하 급수적으로 증가함에 따라 교통 체증이 심각한 문제를 야기하고 있는데, 도로의 각종 원인에 따른 정체율 중 도심의 교차로나 횡단 보도에서 신호등에 의한 차량 정지 시간이 상당한 비중을 차지하고 있다. 따라서, 교차로나 횡단 보도에서 신호등의 신호 주기를 제어하여 차량의 진행을 개선하는 경우 교통 체증의 해소가 가능할 것으로 사료되고 있으며, 이를 위한 여러 방안들이 제안되고 있다.

교통 신호 제어기는 교통 관제 센터에 네트워크 연결되어 교통 관제 센터에서 출력되는 제어 신호에 따라 신호 변환을 수행하여 차량의 흐름을 조절하게 된다. 종래 교통 신호 제어기와 교통 관제 센터는 전용선을 통해 유선망으로 연결되는데, 교통 관제 센터와 교통 신호 제어기가 일대일로 통신을 수행하기 때문에 교통 관제 센터에서는 모든 교통 신호 제어기에 대하여 서로 다른 제어 명령을 전송하기 위해서 복잡한 시스템을 필요로 하였으며, 모든 교통 신호 제어기에 대하여 일정 시간 이내에 통신을 수행해야 하는 제한으로 인해 시스템이나 전용선을 통한 유선망이 고속으로 유지되어야 해서 시설비, 통신비, 시설 유지비, 망 유지비 등에 있어서 막대한 비용이 소요되는 문제점이 있었다.

따라서, 일반적으로 교차로 등의 주요 도로 구역에 설치되어 있는 신호등을 제어하는 교통 신호 제어기만이 교통 관제 센터에 연결되어 있다. 이 경우 교차로 등의 주요 도로 구역 외에 설치되어 있는 교통 신호 제어기는 신호 변환 동작 수행의 주기가 일정하게 설정되고, 미리 설정된 주기에 따라 신호 변환이 이루어져 차량의 흐름을 조절하게 된다. 즉, 교통 관제 센터에 연결되어 있는 교통 신호 제어기를 제외한 그 외의 교통 신호 제어기는 교통 관제 센터의 제어와 무관한 상태로 동작된다.

상술한 바와 같이 종래에는 교통 관제 센터에 전용선을 통해 연결된 교통 신호 제어기만이 교통 상황에 따른 교통 정보에 따라 신호등의 신호 변환 동작을 수행하여 차량의 흐름을 제어하고, 그 외의 교통 신호 제어기는 미리 설정된 신호 변환 주기에 의해 신호 변환 동작이 수행되므로, 전체적인 신호등의 신호 제어를 수행할 수 없어 차량 흐름이 원활하도록 제어할 수 없는 문제점이 있다.

이를 해결하기 위해 본 출원인이 발명하고 출원하였던 한국공개특허공보 제10-2001-0100275호에는 교통 제어 센터가 교통 신호 제어기를 제어하기 위한 제어 신호를 무선에 의해 선택적으로 출력하여 신호 변환 동작을 제어하기 위한 교통 신호 제어 장치 및 방법이 개시되어 있으며, 이 외에도 본 출원인은 한국공개특허공보 제10-2006-0129993호 등과 같이 다수의 특허를 발명한 바 있다. 하지만 이 경우에도 다수의 교통 신호 제어기를 제어하기 위해서는 각기 다른 제어 신호가 생성 출력되어야 하는 한계가 있었다.

또한, 종래 한국공개특허공보 제10-2009-0008964호에는 주기적으로 통과하는 차량 수를 카운팅하여 통과하는 차량 수가 증가되는 경우에 청색등의 점등 시간을 증가시키고 통과하는 차량의 수가 감소되는 경우에는 청색등의 점등 시간을 감소시켜 교통 흐름을 원활하게 할 수 있는 차량 수에 따른 교통 교통 신호 제어 장치가 개시되어 있다. 이 경우에도 주행 중인 차량을 검출하기 위한 센서부와 차량의 수를 카운팅하기 위한 카운터부가 각각의 교통 교통 신호 제어 장치에 별도로 필요하게 되며, 교통 관제 센터에서의 제어와는 별개로 신호등 제어가 이루어져 타 도로의 교통 흐름과는 배치되게 동작할 수도 있다는 단점이 있었다.

또한, 한국공개특허공보 제10-1999-0061409호에는 다수의 노드와 링크를 갖는 도로가 연속적인 링크로 된 도로명을 가질 때 이러한 도로명을 이용하여 링크 데이터를 구축할 수 있도록 한 교통 시스템용 링크 데이터 구성 방법이 개시되어 있다. 특정 도로에 대하여 부가정보 링크 ID를 갖는 하나의 N비트 링크 데이터를 구축하고자 하고 있지만, 신호등 제어와는 무관하며, 링크 데이터가 N비트로 일정한 크기를 가지고 있는 한계가 있었다.

한국공개특허공보 제10-2001-0100275호 한국공개특허공보 제10-2006-0129993호 한국공개특허공보 제10-2009-0008964호 한국공개특허공보 제10-1999-0061409호

본 발명은 계층적 구조를 가지는 식별정보를 이용하여 각 도로에 설치된 신호등을 간편하면서도 효율적으로 제어하는 것이 가능한 교통 신호 제어 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 계층적 구조의 도로 링크 ID 및 신호등 ID의 부여 및 방송망을 통한 한번의 명령(방송)을 통해 다수의 신호등 선택 및 제어 시 전송 데이터량을 상당히 감소시키면서도 명령의 동시 전송이 가능하며, 다수의 교통 신호 제어기가 교통 관제 센터와 일대일로 연결될 필요가 없는 교통 신호 제어 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 교통 관제 센터에서 방송망을 통해 한번의 명령(방송)을 브로드캐스팅하면 관련성 있어 하나의 그룹으로 그룹화된 복수의 교통 신호 제어기에 대하여 기준 신호등을 기준으로 할 때 같은 변환 주기의 신호가 일정한 오프셋 시간만큼 앞당겨지거나 지연되도록 하여 차량 주행 속도에 맞는 교통 신호의 연동이 가능하도록 한 교통 신호 제어 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 관리 신호등의 신호 변환을 제어하는 교통 신호 제어 장치로서, 방송망을 통해 교통 관제 센터로부터 송출된 방송 신호를 수신하는 방송 신호 수신부-여기서, 상기 방송 신호는 계층적 구조의 식별정보 및 제어 명령을 포함함-; 및 상기 계층적 구조의 식별정보에 따라 상기 관리 신호등이 상기 제어 명령의 대상에 속하는지 여부를 판별하고, 상기 관리 신호등이 제어 대상에 포함되는 경우에 한하여 상기 제어 명령에 따른 신호 변환이 이루어지도록 하는 제어 신호를 출력하는 신호등 제어부를 포함하는 교통 신호 제어 장치가 제공된다.

상기 계층적 구조의 식별정보는, 상기 교통 관제 센터에서 관할하는 전체 지역이 신호등이 설치되어 있는 배타적인 복수의 계층에 따른 소 지역으로 구분될 때, 상기 제어 명령에 따른 일괄적인 신호 변환이 수행될 하나 이상의 소 지역을 식별하기 위한 정보일 수 있다. 상기 계층적 구조의 식별정보는 계층이 낮아짐에 따라 데이터의 비트수가 증가하는 구조를 가질 수 있다. 상기 계층적 구조의 식별정보의 비트수로부터 상기 제어 명령의 대상이 되는 소 지역의 계층을 구분하기 위한 계층정보가 추출될 수 있다.

또는 상기 계층적 구조의 식별정보는, 상기 제어 명령의 대상이 되는 소 지역의 계층을 나타내는 계층코드와, 상기 소 지역을 동일 계층의 타 소 지역과 구분하기 위한 상세코드를 포함할 수 있다.

또는 상기 계층적 구조의 식별정보는 도로명 주소에 따른 도로명코드 혹은 지번 주소에 따른 우편번호를 포함할 수 있다.

상기 신호등 제어부는, 상기 방송 신호를 분석하는 방송 신호 분석부; 상기 방송 신호에서 추출된 시간 동기용 시간 데이터 혹은 GPS 유닛을 통해 추정한 GPS 시간을 이용하여 상기 관리 신호등의 시스템 시간을 상기 기준 신호등과의 시스템 시간과 동기화하는 시간 동기부; 상기 방송 신호에서 추출된 오프셋 파라미터를 이용하여 상기 오프셋 시간을 설정하는 오프셋 설정부; 및 상기 기준 신호등의 신호 현시 개시 시점으로부터 상기 오프셋 시간만큼 지연된 시점에서 상기 관리 신호등의 신호 현시가 개시되도록 하는 제어 신호를 출력하는 신호 변환 제어부를 포함할 수 있다.

한편 본 발명의 다른 측면에 따르면, 관리 신호등의 신호 변환을 제어하는 교통 신호 제어 장치에서 수행되는 교통 신호 제어 방법 및 이를 수행하기 위한 프로그램이 기록된 기록매체가 제공된다.

일 실시예에 따른 교통 신호 제어 방법은, 방송망을 통해 교통 관제 센터로부터 송출된 방송 신호를 수신하는 단계-여기서, 상기 방송 신호는 계층적 구조의 식별정보 및 제어 명령을 포함함-; 상기 방송 신호를 분석하여 상기 계층적 구조의 식별정보의 계층정보를 추출하는 단계; 상기 관리 신호등의 식별정보 중 상기 계층정보에 상응하는 구분데이터를 추출하는 단계; 상기 방송 신호의 식별정보와 상기 구분데이터를 비교하여 상기 관리 신호등이 상기 제어 명령의 대상에 속하는지 여부를 판별하는 단계; 및 상기 판별 결과 상기 관리 신호등이 제어 대상인 경우 상기 제어 명령에 따른 신호 변환이 이루어지도록 하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 계층적 구조의 식별정보는, 상기 교통 관제 센터에서 관할하는 전체 지역이 신호등이 설치되어 있는 배타적인 복수의 계층에 따른 소 지역으로 구분될 때, 상기 제어 명령에 따른 일괄적인 신호 변환이 수행될 하나 이상의 소 지역을 식별하기 위한 정보일 수 있다. 상기 계층적 구조의 식별정보는 계층이 낮아짐에 따라 데이터의 비트수가 증가하는 구조를 가질 수 있다. 상기 계층적 구조의 식별정보의 비트수로부터 상기 제어 명령의 대상이 되는 소 지역의 계층을 구분하기 위한 계층정보가 추출될 수 있다. 상기 관리 신호등의 식별정보 중 상기 계층정보에 상응하는 비트수만큼의 상위 비트데이터가 상기 구분데이터로 추출될 수 있다.

또는 상기 계층적 구조의 식별정보는, 상기 제어 명령의 대상이 되는 소 지역의 계층을 나타내는 계층코드와, 상기 소 지역을 동일 계층의 타 소 지역과 구분하기 위한 상세코드를 포함할 수 있다. 상기 관리 신호등의 식별정보 중 상기 계층코드와 동일한 계층코드를 가지는 식별코드가 상기 구분데이터로 추출될 수 있다.

또는 상기 계층적 구조의 식별정보는 도로명 주소에 따른 도로명코드 혹은 지번 주소에 따른 우편번호를 포함할 수 있다.

상기 제어 명령에 따른 신호 변환이 이루어지도록 하는 단계는, 상기 방송 신호의 분석 결과에 따라 기준 신호등과의 오프셋 시간을 결정하는 단계; 및 기준 개시 시간으로부터 상기 오프셋 시간만큼 지연된 시점과 관리 신호등의 신호 현시 개시 시점이 일치하도록 상기 관리 신호등의 신호 변환을 제어하는 제어 신호를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 계층적 구조를 가지는 식별정보를 이용하여 각 도로에 설치된 신호등을 간편하면서도 효율적으로 제어하는 것이 가능한 효과가 있다.

또한, 계층적 구조의 도로 링크 ID 및 신호등 ID의 부여 및 방송망을 통한 한번의 명령(방송)을 통해 다수의 신호등 선택 및 제어 시 전송 데이터량을 상당히 감소시키면서도 명령의 동시 전송이 가능하며, 다수의 교통 신호 제어기가 교통 관제 센터와 일대일로 연결될 필요가 없는 효과가 있다.

또한, 교통 관제 센터에서 방송망을 통해 한번의 명령(방송)을 브로드캐스팅하면 관련성 있어 하나의 그룹으로 그룹화된 복수의 교통 신호 제어기에 대하여 기준 신호등을 기준으로 할 때 같은 변환 주기의 신호가 일정한 오프셋 시간만큼 앞당겨지거나 지연되도록 하여 차량 주행 속도에 맞는 교통 신호의 연동이 가능하다.

또한, 다수의 교통 신호 제어기에 대한 명령 전송이 방송망을 통한 한번의 방송으로 가능하여 전송 데이터량을 상당히 감소시킬 수 있으며, 동시에 명령을 전송할 수 있어 적은 시간에 많은 교통 신호 제어기에 명령을 전송하는 것이 가능하고, 교통 관제 센터와 일대일로 연결될 필요가 없는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 교통 신호 제어 시스템의 구성 블록도,
도 2는 본 발명에 따른 방송 신호의 데이터 포맷의 일 실시에를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 방송 신호의 계층적 식별정보의 구성을 나타낸 도면,
도 4a 내지 4c는 본 발명에 따른 방송 신호의 계층적 식별정보의 데이터 포맷의 실시예들을 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호등 제어부의 구성 블록도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 교통 신호 제어 방법을 나타낸 순서도,
도 7은 본 발명에 따른 판별 과정을 설명하기 위한 예시들을 나타낸 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 교통 신호 제어 방법의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 9a는 본 발명에 따른 현시 개시 제어 정보 포맷의 일 실시예를 나타낸 도면,
도 9b는 본 발명에 따른 신호 변환 제어 정보 포맷의 일 실시예를 나타낸 도면,
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 신호등 제어부의 구성 블록도,
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 교통 신호 제어 방법을 나타낸 순서도.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 구성요소를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명의 실시예에 대해 관련 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 교통 신호 제어 시스템의 구성 블록도이고, 도 2는 본 발명에 따른 방송 신호의 데이터 포맷의 일 실시에를 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 방송 신호의 계층적 식별정보의 구성을 나타낸 도면이고, 도 4a 내지 4c는 본 발명에 따른 방송 신호의 계층적 식별정보의 데이터 포맷의 실시예들을 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호등 제어부의 구성 블록도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 교통 신호 제어 시스템은, 교통 관제 센터(100) 및 제1 내지 제n 교통 신호 제어기(200-1 ~ 200-n, 이하 '200'이라 통칭함)를 포함한다. 교통 신호 제어기에는 하나 이상의 신호등(250-1, 250-2, …)이 연결되어 있으며, 각 신호등(250-1, 250-2, …)은 교통 신호 제어기에 의한 신호 변환 제어를 받게 된다. 여기서, 신호등(250-1, 250-2, …) 각각은 교차로 혹은 횡단 보도에 설치되는 교통 신호등 혹은 보행 신호등 중 하나일 수 있으며, 이하에서는 하나의 교통 신호 제어기에 함께 연결되어 있는 하나 이상의 신호등(250-1, 250-2, …)을 묶어 하나의 관리 신호등(250)으로 가정하여 설명하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 교통 신호 제어 시스템은, 교통 관제 센터(100)에서 신호 변환을 제어하고자 하는 신호등을 선별하여 명령을 전송함에 있어서 계층적 구조의 식별정보(예를 들면, 도로 링크 ID 혹은 신호등 ID)를 포함하는 방송 신호를 브로드캐스팅(broadcasting)하며, 교통 신호 제어기에서 당해 방송 신호를 수신하고 방송 신호에 포함된 식별정보를 해석하여 당해 교통 신호 제어기에서 관리 중인 신호등이 제어 대상인지 여부를 판별하며, 제어 대상에 포함된 경우 방송 신호에 포함된 명령에 따라 신호등의 신호 변환을 제어한다. 이에 의하면, 한 번의 명령(방송)을 통해 임의의 상위 계층(예를 들면, A 지역)에 속하는 하위 계층의 신호등(예를 들면, A 지역에 위치한 도로 및 해당 도로에 설치된 신호등)에 대해서 일괄적인 신호 변환 제어가 가능하게 된다.

교통 관제 센터(100)는 신호등의 신호 변환을 제어하기 위한 도로 정보를 수집한다. 수집 대상이 되는 도로 정보로는 예를 들어 당해 도로를 주행하는 차량의 현재 주행 속도, 도로의 차선 수, 경사도, 굴곡도, 과속방지턱의 유무, 노면의 상태, 날씨, 차량 통행량, 대기행렬, 시간대 등이 포함될 수 있다. 이와 같이 수집된 도로 정보가 그대로 혹은 가공되어서 제어 명령의 일부로 방송 신호에 실리거나 수집된 도로 정보를 기초로 하여 산출된 신호등별 오프셋 시간이 제어 명령의 일부로 방송 신호에 실려 방송망을 통해 브로드캐스팅된다.

이러한 방송 신호는 예를 들어 FM(Frequency Modulation), AM(Amplitude Modulation)과 같은 데이터 통신을 이용한 아날로그 방송 혹은 예를 들어 디지털 멀티미디어 방송(DMB: Digital Multimedia Broadcasting), 디지털 오디오 방송(DAB: Digital Audio Broadcasting), 지상파 디지털 비디오 방송(DVB-T: Digital Video Broadcasting), 휴대용 디지털 비디오 방송(DVB-H), 미디어플로(MFLO: Media Forward Link Only) 등과 같은 데이터 및 명령어 통신을 이용한 디지털 방송에 의해 교통 관제 센터(100)로부터 혹은 교통 관제 센터(100)에 유무선 네트워크를 통해 연결된 방송국(미도시)으로부터 한번에 송출된다. 또는 이러한 방송 신호는 교통 관제 센터(100)에서 유무선 네트워크를 통해 연결된 기지국(미도시)으로부터 예를 들면 CDMA, WCDMA, LTE(Long Term Evolution) 등의 이동통신망이나 예를 들면 WIFI 등의 근거리 무선통신망을 통해 한번에 송출될 수도 있다. 즉, 방송 신호는 기지국단위로 방송될 수도 있을 것이다.

도 2를 참조하면, 교통 관제 센터(100) 혹은 이에 연결된 방송국 또는 기지국에서 송출되는 방송 신호(1)는 구분데이터(10), 계층적 구조의 식별정보(20) 및 제어 명령(30)을 포함한다.

구분 데이터(10)는 방송 신호의 종류를 구별하기 위한 데이터로서, 제어 명령(30)의 속성에 따라 현시 개시 시점의 제어, 신호 제어, 현시 테이블의 갱신 혹은 이들의 조합 중 하나를 위한 정보임을 알려준다.

계층적 구조의 식별정보(20)는 제어 명령(30)에 따라 현시 개시 시점의 제어, 신호 제어, 현시 테이블의 갱신 등의 신호등 제어 동작이 수행될 신호등을 식별하기 위한 정보로서, 일괄 제어될 신호등들이 속하는 최소 지역 범위를 나타낸다. 예를 들어, 식별정보(20)가 "전국"을 의미하는 경우에는 전국에 설치된 모든 신호등이 제어 대상이고, "서울특별시 금천구"를 의미하는 경우에는 서울특별시 금천구에 설치된 모든 신호등이 제어 대상이며, "서울특별시 금천구 금천로 594"를 의미하는 경우에는 서울특별시 금천구 금천로 594에 설치된 모든 신호등이 제어 대상이 될 것이다.

이러한 식별정보(20)는 신호등이 설치된 도로 및 지역을 구별하기 위한 계층적 구조를 가진다. 계층적 구조의 식별정보(20)는 교통 관제 센터(100)에서 관할하는 전체 지역(예를 들어, 전국)이 복수의 계층으로 구획된 각 구역(소 지역에 해당)에 상응하는 코드를 가질 수 있다. 복수의 계층으로 구획된 각 구역은, 예를 들면 국가 영역을 행정상의 목적으로 구획한 행정단위인 행정구역(Administrative District)에 기초한 지번 주소 혹은 최근 새롭게 시행되는 도로명 주소(Street Address)에 근거한 우편번호 혹은 도로명코드에 상응하여 구분될 수 있을 것이다. 이하에서는 계층적 구조의 식별정보가 새롭게 시행되는 도로명 주소에 기초한 것으로 가정하여 설명하기로 하지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 식별정보가 복수의 계층으로 구분되도록 하는 분류 구조를 가지는 다양한 경우가 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있음은 물론이다.

본 발명에서 복수의 계층으로 구획된 각 구역은 상위 계층 지역이 하나 이상의 하위 계층 구역을 포함하며, 하위 계층 구역 각각은 오직 하나의 상위 계층 지역에만 포함되는 분류가 반복되는 구조를 가지게 된다. 예를 들어, 도 3의 (a)에 예시된 것과 같이 교통 관제 센터(100)가 전국을 관할하는 경우, 시(특별시, 광역시)/도, 시/군/구를 나타내는 지역 ID가 상위 계층(계층 1 및 2)이 되고, 도로명 및 도로 번호를 나타내는 도로 서수가 하위 계층(계층 3 및 4)이 되도록 분류될 수 있다. 여기서, 해당 도로에 설치된 신호등을 구별하기 위한 신호등 번호(예를 들어, 신호등 서수)가 계층 5로서 식별정보의 최하위 계층으로 더 포함될 수 있다.

예를 들면, 도 3의 (b)에 예시된 것과 같이, 신호등 A가 설치된 도로를 나타내는 도로명주소인 "서울특별시 금천구 금천로 594"는 서울특별시(계층 1), 금천구(계층 2), 금천로(계층 3), 594(계층 4)로 계층이 구분되고, 신호등 번호 A(계층 5)가 최하위 계층으로 더 포함된 계층적 구조의 식별정보로 변환될 수 있을 것이다.

방송신호에 포힘되는 계층적 구조의 식별정보에 대한 다양한 예시들이 도 4에 도시되어 있다.

도 4a를 참조하면, 각 계층별로 N(자연수)비트가 할당되어 있으며, 계층이 증가함에 따라 식별정보의 전체 코드 길이도 비례하여 증가한다. 여기서, 각 계층에 대하여 동일한 비트수가 할당된 것으로 설명하지만, 경우에 따라 상위 계층보다 하위 계층에 더 많은 비트수가 할당되는 것 등과 같이 각 계층의 비트수는 적절히 변경될 수도 있을 것이다.

예를 들어 각 계층이 2비트로 이루어진 경우를 가정하면, "전국"이나 "서울특별시"와 같이 계층 1에 해당하는 경우에 식별정보는 "00"이나 "01"로서 2비트 데이터일 수 있다. "서울특별시 금천구"와 같이 계층 2에 해당하는 경우에 식별정보는 "0103"으로 4비트 데이터이며, "서울특별시 금천구 금천로"와 같이 계층 3에 해당하는 경우에 식별정보는 "010302"로 6비트 데이터이다. 이 경우에는 식별정보의 데이터 길이(비트수)로부터 계층 정보를 획득할 수 있을 것이다.

도 4b를 참조하면, 식별정보는 계층코드(410) 및 상세코드(420)로 이루어진다. 계층코드(410)는 식별정보가 나타내는 지역의 최하위 계층을 나타내며, 상세코드(420)는 최하위 계층 내에서 해당 지역을 구별하기 위한 값을 나타낸다.

예를 들어 "전국"이나 "서울특별시"와 같이 계층 1에 해당하는 경우에 계층코드(410)는 동일하게 "1"이지만 상세코드(420)가 "0000" 혹은 "0001"로서 서로 구분된다. 그리고 "서울특별시 금천구"와 같이 계층 2에 해당하는 경우에 계층코드(410)는 "2"이며 상세코드(420)는 "0010"일 수 있으며, "서울특별시 금천구 금천로"와 같이 계층 3에 해당하는 경우에 계층코드(410)는 "3"이며 상세코드(420)는 "0005"일 수 있다. 계층을 달리하는 경우 상세코드는 서로 같은 값을 가질 수도 있을 것이다. 이 경우에는 식별정보의 계층코드(410)로부터 계층 정보를 획득할 수 있을 것이다.

도 4c를 참조하면, 식별정보는 현재 시행되는 도로명주소에 따라 정해지는 도로명코드를 이용한 것일 수 있다. 도로명코드는 5자리 시군구코드 및 7자리의 도로명번호로 이루어지며, 도로명코드에 신호등번호(m자리)가 부가되어 식별정보로 이용될 수 있을 것이다. 여기서, 도로명코드와 도로명주소의 매칭관계는 행정안전부에서 제공하는 기준에 따를 수 있을 것이다.

이 외에도 도엽의 축척에 따라 계층을 구분하고 도엽 번호를 식별정보로 활용하거나 우편번호를 식별정보로 활용하는 등 다양한 방법을 통해 계층적 구조의 식별정보를 생성하고, 신호등을 식별하기 위한 정보로서 이용할 수 있을 것이다.

다시 도 2를 참조하면, 방송 신호에 포함되는 제어 명령(30)은 현시 개시 시점의 제어를 위한 정보, 신호 제어를 위한 정보, 현시 테이블 갱신을 위한 정보 등을 포함하고 있으며, 이에 대해서는 추후 관련 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

본 실시예에서, 다수의 식별정보에 대하여 제어 명령이 동일한 경우에 다음과 같은 구조로 방송 신호를 구성할 수 있다.

여기서, <traffic> </traffic>은 교통 신호 제어에 관련된 방송 신호임을 나타내는 구분데이터이고, <id> </id>는 계층적 구조의 식별정보를, <act> </act>는 제어 명령을 나타낸다.

또는 식별정보가 다른 경우 제어 명령이 다를 때에는 다음과 같은 구조로 방송 신호를 구성할 수도 있다.

또는 식별정보가 다른 경우에도 제어 명령이 동일하거나 다른 경우가 혼합된 경우 다음과 같은 구조로 방송 신호를 구성할 수도 있다.

본 실시예에서는 계층적 구조의 식별정보를 이용함으로써 일정 지역 내에 설치되어 있는 신호등 전체에 대하여 1회의 방송 신호를 통해서 일괄적인 제어 명령 전송이 가능하다. 이를 통해 전송 데이터량을 최소화할 수 있어 기존 교통 신호 제어 설비에 비해 망 시설비 및 유지비를 절감할 수 있고, 망 부하를 최소화하며, 교통 신호 제어기의 구조 및 명령 체계를 단순화시킬 수 있는 효과가 있다.

다시 도 1을 참조하면, 교통 관제 센터(100)는 교통 신호 제어기(200)에서 전송되는 제어기 및 신호등의 상태 정보를 수신할 수도 있다. 제어기 및 신호등의 상태 정보는 제어기 내부의 이상 상태, 방송 신호 수신 오류, 신호등의 동작 오류 등에 관한 정보를 포함할 수 있다.

제1 교통 신호 제어기(200)는 방송 신호 수신부(210) 및 신호등 제어부(220)를 포함한다. 실시예에 따라 양방향 통신부(230)를 더 포함할 수 있다. 그 외의 교통 신호 제어기도 제1 교통 신호 제어기(200)와 동일한 내부 구성을 가지도록 구성됨은 자명하며, 이하 제1 교통 신호 제어기(200)를 중심으로 설명하기로 한다.

교통 신호 제어기(200)는 관리 신호등(가상이 아닌 기준 신호등 포함) 각각에 대응되어 설치되어 있으며, 대응 설치된 관리 신호등(250)을 관리한다. 교통 신호 제어기(200)는 신호등의 외벽에 설치된 함체 혹은 신호등 주변에 설치된 별도의 함체 내에 각 구성요소에 해당하는 기기 혹은 장치들이 실장되어 있을 수 있다.

실시예에 따라 하나의 관리 신호등에 대해서 둘 이상의 교통 신호 제어기(200)가 설치되어 있을 수 있다. 예를 들어, 사거리 교차로인 경우 4방향의 교통 신호등 및 4개의 보행 신호등을 제어해야 하며 각 신호등의 설치 위치가 물리적으로 이격되어 있는 바, 신호 변환 제어의 편의성, 설치의 용이성 등의 이유로 인해 다수의 교통 신호등 및 보행 신호등을 둘 이상의 그룹으로 구분하고 복수의 교통 신호 제어기(200)에 의해 개별적으로 제어되도록 할 수도 있다. 이 경우 하나의 관리 신호등을 관리하는 둘 이상의 교통 신호 제어기(200)는 동일한 식별자를 가질 수도 있다.

방송 신호 수신부(210)는 교통 관제 센터(100)로부터 송출된 방송 신호를 수신한다. 교통 관제 센터(100)로부터 송출되는 방송 신호는 FM, AM 혹은 DMB, DAB, DVB-T, DVB-H, MFLO 등 중 하나와 같은 데이터 방송 신호로서 소정의 방송 채널을 통해 브로드캐스팅되는 바, 방송 신호 수신부(210)는 해당 방송 채널에서 이러한 데이터 방송 신호를 수신하기 위한 FM 수신기, AM 수신기 혹은 DMB 수신기, DAB 수신기, DVB-T 수신기, DVB-H 수신기, MFLO 수신기 중 하나일 수 있다.

신호등 제어부(220)는 교통 신호 제어기(200)에서 관리하는 관리 신호등(250)의 신호 변환을 제어한다. 이를 위해 신호등 제어부(220)는 방송 신호에 포함된 계층적 식별정보로부터 관리 신호등(250)이 제어 대상에 포함되는지 여부를 판별하고, 제어 대상에 포함되는 경우에 한하여 방송 신호에 포함된 제어 명령에 따라 관리 신호등(250)의 신호 변환을 제어한다. 여기서, 관리 신호등(250)은 임의의 교차로 혹은 횡단 보도에 설치되어 있으며, 서로 연동하여 신호 변환이 수행되는 교통 신호등 및/또는 보행 신호등을 포함한다.

이러한 신호등 제어부(220)에 대해서 도 5를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 5를 참조하면, 신호등 제어부(220)는 방송 신호 분석부(510), 판별부(520), 제어 명령 수행부(530)를 포함한다. 실시예에 따라 오류 점검부(540)를 더 포함할 수 있다. 신호등 제어부에 포함되는 하나 이상의 구성 요소는 프로그램 코드의 조합에 의해 구현된 알고리즘, 소프트웨어 프로그램 등 중 하나 이상의 형태로 구현될 수도 있음은 당연하다.

방송 신호 분석부(510)는 방송 신호 수신부(210)에서 수신한 방송 신호를 해석하고, 방송 신호에 포함된 구분 데이터, 식별정보, 제어 명령 등을 추출한다. 방송 신호의 데이터 포맷에 대해서는 앞서 도 2를 참조하여 설명한 바와 같다. 방송 신호가 소정의 데이터 포맷(예를 들면, TPEG 형식)으로 인코딩되어 있는 경우, 방송 신호 분석부(510)는 해당 데이터 포맷의 디코딩이 가능한 디코더(미도시)를 포함할 수 있다.

판별부(520)는 방송 신호에서 추출된 계층적 구조의 식별정보로부터 관리 신호등(250)이 제어 명령의 대상인지 여부를 판별한다.

식별정보로부터 계층정보를 추출하고, 메모리(미도시)에 미리 저장되어 있는 관리 신호등의 식별코드 중 계층정보에 상응하는 구분데이터를 추출한다. 그리고 식별정보(혹은 그 일부)와 구분데이터를 비교하여 동일할 때에는 관리 신호등(250)이 제어 명령의 대상에 포함되는 것으로 판별하고, 동일하지 않을 때에는 관리 신호등(250)에 제어 명령의 대상에 포함되지 않는 것으로 판별한다.

관리 신호등(250)이 제어 명령의 대상에 포함되는 경우에 한하여, 제어 명령 수행부(530)는 방송 신호에 포함된 제어 명령을 수행하여 관리 신호등(250)에서 소정의 동작(현시 개시 시점의 조정, 신호 변환, 현시 테이블의 갱신 등)이 이루어지도록 한다.

다른 실시예에 따른 신호등 제어부(220)는 오류 점검부(540)를 더 포함할 수 있다. 오류 점검부(540)는 예를 들어 신호등 오류, GPS 오류, 방송 신호 수신 오류 등과 같은 오류 정보를 히스토리 데이터로 저장하고, 미리 정해진 기준(예를 들면, 오류의 심각성)에 따라 즉시 혹은 일정한 스케줄에 따라 교통 관제 센터(100)로 전송한다. 오류 점검부(540)에서의 히스토리 데이터 전송은 후술할 양방향 통신부(230)를 통해 이루어질 수 있다.

신호등 오류는 신호등을 점등 혹은 소등할 때 회로에 흐르는 전류를 통해 회로 단락 또는 단선 불량이 검지된 경우를 의미한다. GPS 오류는 GPS 신호를 점검할 때 GPS 데이터가 수신되지 않거나 GPS 시간이 변하지 않는 경우, 또는 GPS 유닛을 리셋하고 일정 시간이 경과한 후에도 여전히 GPS 시간이 변하지 않거나 GPS 데이터가 수신되지 않는 경우를 의미한다. 방송 신호 수신 오류는 방송 신호를 수신하지 못하였거나 수신하였더라도 데이터 패킷에 오류가 발생하였거나 데이터에 포함된 오류 점검용 카운터 데이터가 일정 시간 동안 갱신되지 않거나 카운터값이 증가하지 않는 경우를 의미한다.

오류 정보를 전송할 때, 오류가 난 교통 신호 제어기의 식별자와 오류가 난 모듈의 종류(예를 들어, 신호등, GPS 유닛, 방송 신호 수신부 등 중 하나 이상), 오류 발생 시간, 오류 발생 횟수 등을 히스토리 데이터에 포함시켜 전송할 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 다른 실시예에 따른 교통 신호 제어기(200)는 오류 점검부(540)에서 생성된 오류 정보, 즉 제어기의 내부 이상 상태 및/또는 신호등의 이상 상태 정보를 교통 관제 센터(100)로 전송하는 양방향 통신부(230)를 더 포함할 수 있다.

양방향 통신부(230)는 유무선 네트워크를 이용할 수 있으며, 예를 들어 CDMA, WCDMA, LTE 등의 3세대 및 4세대 혹은 차세대 이동통신망을 통한 데이터 송수신이 가능하거나 WIFI 등의 근거리통신망을 통한 데이터 송수신이 가능하도록 하는 통신 모듈일 수 있다.

또한, 교통 관제 센터(100)에서 교통 신호 제어기(200)로 양방향 통신을 요청하는 경우에도 양방향 통신부(230)가 교통 관제 센터(100)와 양방향 통신을 수행하여 데이터 및 프로그램의 교환 등 필요로 하는 조치가 수행될 수 있도록 한다.

기존에 고정 IP를 이용하는 인터넷망의 경우에는 교통 관제 센터(100)에서 연결을 요구하는 경우 이에 응답할 수 있으나, 그렇지 않을 경우에는 직접적인 응답이 불가능하다. 하지만, 본 발명에서는 교통 관제 센터(100)가 방송망을 통해 특정 ID를 가지는 교통 신호 제어기(200)와의 통신을 요구하는 경우, 해당 ID를 가지는 교통 신호 제어기(200)가 양방향 통신부(230)를 통해 가변 IP를 할당받고 교통 관제 센터(100)에 접속할 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 교통 신호 제어 방법을 나타낸 순서도이고, 도 7은 본 발명에 따른 판별 과정을 설명하기 위한 예시들을 나타낸 도면이다.

도 6에 예시된 순서도는 교통 신호 제어기의 각 구성요소에 의해 수행되며, 방송망을 통해 수신한 방송 신호에 포함된 계층적 구조의 식별정보를 이용하여 제어 명령의 대상에 포함되는 경우에 한하여 관리 신호등의 신호 변환을 제어하는 방법에 따른 것이다.

도 6을 참조하면, 단계 600에서 방송 신호 수신부(210)는 방송망을 통해 교통 관제 센터(100) 혹은 이에 연결된 방송국(혹은 기지국)으로부터 송출된 방송 신호를 수신한다. 방송 신호는 FM, AM, DMB, DAB, DVB-T, DVB-H, MFLO 등의 방송 채널을 통해 수신될 수 있다.

단계 610에서 방송 신호 분석부(510)는 방송 신호 수신부(210)에서 수신한 방송 신호를 분석하여, 계층적 구조의 식별정보 내의 계층정보를 추출한다. 계층적 구조의 식별정보 내의 계층정보는 방송 신호를 통해 제어하고자 하는 지역 범위를 나타내는 값으로서, 앞서 도 4a 및 4b를 참조하여 설명한 바와 같다.

예를 들어, 도 4a에 예시된 것과 같이 계층의 수가 증가함에 따라 데이터 길이가 증가하는 경우 데이터 길이로부터 계층정보를 추출할 수 있을 것이다. 또는 도 4b에 예시된 것과 같이 계층코드 및 상세코드가 구분되어 있는 경우 계층코드를 계층정보로 추출할 수 있을 것이다.

단계 620에서 판별부(520)는 관리 신호등에 대하여 추출된 계층정보에 상응하는 구분데이터를 추출한다. 관리 신호등의 식별정보는 메모리에 미리 저장되어 있으며, 식별정보 중 계층정보에 상응하는 부분에 대해서만 구분데이터로 추출한다.

예를 들면, 식별정보가 도 4a에 예시된 데이터 포맷을 가지는 경우가 도 7의 (a)에 도시되어 있다. 방송신호의 식별정보(710)가 "0103"으로 "서울특별시 금천구"를 나타내고 있을 때, 이 방송신호는 서울특별시 금천구에 설치된 신호등 전체에 대한 제어 명령임을 의미한다. 이 경우 관리 신호등의 식별정보는 계층 1 내지 5까지의 값을 나타내는 10비트 데이터일 수 있으며, 예를 들어 3개의 관리 신호등의 식별정보가 722 내지 726으로 도시되어 있다. 이 때 단계 610에서 추출된 식별정보의 계층정보가 계층 2(시/군/구 계층)를 나타내고 있기 때문에, 관리 신호등의 식별정보 중 해당 계층정보에 상응하는 비트 데이터(상위 4비트 데이터)만을 구분데이터로 추출하게 된다. 즉, 제1 및 제2 관리 신호등의 식별정보(722 및 724)는 "0103", 제3 관리 신호등의 식별정보(726)는 "0102"를 구분데이터로 추출하게 되며, 이를 단계 630에서 방송신호의 식별정보와 비교하게 된다. 제1 및 제2 관리 신호등의 구분데이터는 방송신호의 식별정보와 동일하므로, 제1 및 제2 관리 신호등은 서울특별시 금천구에 설치된 신호등인 것으로 판별되어 방송신호에 포함된 제어 명령에 따른 신호 변환 제어가 이루어지게 될 것이다. 반면 제3 관리 신호등의 구분데이터는 방송신호의 식별정보와 동일하지 않으므로, 제3 관리 신호등은 서울특별시 금천구 이외의 지역에 설치된 신호등인 것으로 판별되어 기존의 신호 변환 체계를 유지하게 될 것이다.

다른 예를 들면, 식별정보가 도 4b에 예시된 데이터 포맷을 가지는 경우가 도 7의 (b)에 도시되어 있다. 방송신호의 식별정보(730)가 "2 0010"으로 계층 2(시/군/구 계층)의 "서울특별시 금천구"를 나타내고 있을 때, 이 방송신호는 서울특별시 금천구에 설치된 신호등 전체에 대한 제어 명령임을 의미한다. 이 경우 관리 신호등의 식별정보(740)는 계층 1 내지 5까지의 계층코드에 상응하는 상세코드(740a~740e)를 가지고 있을 수 있다. 이 때 단계 610에서 추출된 식별정보가 "서울특별시 금천구"이어서 계층정보가 계층 2를 나타내고 있기 때문에, 해당 계층정보에 상응하는 비트 데이터(상세코드(필요에 따라 계층코드로 포함될 수 있음))만을 구분데이터(750)로 추출하게 된다. 즉, 관리 신호등의 식별정보(740) 중 계층 2의 식별코드인 "2 0010"을 구분데이터로 추출하게 되며, 이를 단계 630에서 방송신호의 식별정보와 비교하게 된다.

또 다른 예를 들면, 방송신호의 식별정보가 계층코드(level)와 상세코드(no)를 가지는 경우를 가정할 때, 다음과 같은 XML 형식으로 방송신호가 구성될 수도 있다.

(1) 서울특별시 금천구 전체에 대한 일괄 제어

<id level = "2" no ="02"> </id>

(2) 금천구에서 시흥1동(상세코드 4)만에 대한 일괄 제어

<id level = "2" no ="02">4</id>

(3) 금천구에서 가산동, 독산1동, 독산2동, 시흥1동, 시흥2동(상세코드 1~5)에 대한 일괄 제어

<id level = "2" no ="02">1,2,3,4,5</id>

(4) 금천구에서 가산동(상세코드 1)만 제외한 나머지 동에 대한 일괄 제어

<id level = "2" no ="02">-1</id>

(5) 금천구에서 가산동, 독산1동, 독산2동, 시흥1동, 시흥2동(상세코드 1~5)을제외한 나머지 동에 대한 일괄 제어

<id level = "2" no ="02">-1,-2,-3,-4,-5</id>

단계 630에서 판별부(520)는 방송 신호로부터 추출한 식별정보와 단계 620에서 추출된 관리 신호등의 구분데이터를 비교하여, 관리 신호등이 방송 신호에 포함된 제어 명령의 대상에 포함되는지 여부를 판별한다. 식별정보와 구분데이터가 동일한 경우에는 관리 신호등이 방송 신호에 포함된 제어 명령의 대상에 포함되는 것으로 판별하고, 동일하지 않는 경우에는 포함되지 않는 것으로 판별한다.

관리 신호등이 방송 신호에 포함된 제어 명령의 대상에 포함되는 것으로 판별한 경우, 단계 640에서 신호등 제어부(220)는 방송 신호에 포함된 제어 명령에 따른 신호등 제어가 수행되도록 한다. 관리 신호등이 방송 신호에 포함된 제어 명령의 대상에 포함되지 않는 것으로 판별한 경우, 단계 650에서 신호등 제어부(220)는 방송 신호에 포함된 제어 명령과는 무관하게 기존의 신호 변환 체계를 유지한다.

본 실시예에서 교통 신호 제어기(200)는 방송 신호에 포함된 계층적 구조의 식별정보를 해석하여 관리 신호등이 제어 명령의 대상에 속하는지를 판별하고, 속하는 경우에 한하여 제어 명령이 수행되도록 한다.

이를 통해 광범위한 지역에 걸친 다수의 신호등에 대하여 일괄적인 제어 명령을 내리고자 할 때에도 한 번의 방송만으로도 충분하게 되어, 데이터 전송량을 상당히 감소시킬 수 있으며 교통 관제 센터에서 중앙 집중식으로 짧은 시간 내에 효율적인 신호등 제어를 수행할 수 있다.

상술한 교통 신호 제어 방법은 교통 신호 제어기에 내장된 소프트웨어 프로그램 등에 의해 시계열적 순서에 따른 자동화된 절차로 수행될 수도 있음은 자명하다. 상기 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 또한, 상기 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 정보저장매체에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써 상기 방법을 구현한다. 상기 정보저장매체는 자기 기록매체, 광 기록매체 및 캐리어 웨이브 매체를 포함한다.

본 발명에서 계층적 구조의 식별정보에 의해 일괄 선택된 신호등들에 대해서 신호 변환에 관한 제어 명령을 내림에 있어서, 신호등 간에 거리에 따른 오프셋 시간을 이용하여 통합 제어가 가능하도록 한다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 교통 신호 제어 방법의 개념을 설명하기 위한 도면이다. 도 8에 예시된 것과 같이, 계층적 구조의 식별정보에 의해 일괄 선택된 도로 구간 상에 일정 간격 혹은 임의의 간격을 가지는 교차로 및/또는 횡단 보도마다 신호등(ID0 ~ ID4)이 설치되어 있는 것으로 가정한다.

차량이 주행하는 속도에 상응하여 복수의 신호등(ID0 ~ ID4)이 순차적으로 차량 진행이 가능함을 나타내는 녹색 신호로 변환된다면, 교차로나 횡단 보도 등의 신호등에서의 대기 시간이 단축되고 교통 흐름이 개선되어 교통 체증이 감소되는 효과가 있을 것이다. 이를 위해 차량 주행 속도에 연동하여 신호등의 신호 변환이 이루어지도록, 기준 신호등(ID0) 위치에 있는 차량이 움직이고 다음 신호등 위치에 도착할 때에 해당 신호등이 직진 신호를 나타내도록 작동시킬 필요가 있다.

본 발명에서 계층적 구조의 식별정보에 의해 일괄 선택되는 도로 구간은 하나 또는 그 이상의 도로 링크의 집합으로 이루어질 수 있다. 도로 링크는 인접하는 두 개의 분기점(예를 들어, 교차점, 나들목 등) 사이의 도로를 의미한다.

일괄 선택되는 도로 구간 중 하나 또는 그 이상의 도로 링크 상에 설치된 신호등들(ID0 ~ ID4)을 하나의 기준 신호등을 공유하는 기준 신호등 공유 그룹(G1)으로 그룹화한다.

기준 신호등 공유 그룹(G1)에 속하는 신호등(ID0 ~ ID4)은 임의의 한 신호등을 기준 신호등으로 공유하고 있으며, 신호등의 신호 변환이 개시되는 신호 현시 개시 시점을 결정할 때, 기준 신호등의 신호 현시 개시 시점을 기준으로 결정하게 된다. 여기서, 기준 신호등은 도로 구간에 실제 설치된 신호등일 수도 있지만, 경우에 따라 실제 설치되지 않은 가상의 신호등일 수도 있다.

이하에서는, 도 1에 예시된 것과 같이, 기준 신호등이 ID0이고, 관리 신호등이 ID1 ~ ID4인 것을 가정하여 설명하기로 한다. 가상의 신호등이 아닌 기준 신호등 ID0 역시 후술할 오프셋 시간이 제로(zero)에 해당하는 관리 신호등인 것으로 볼 수도 있다.

관리 신호등은 도로 구간에 있는 교차로 혹은 횡단 보도 등에 설치되어 있으며, 서로 연동하여 신호 변환이 수행되는 교통 신호등 및 보행 신호등을 포함한다. 예를 들어, 사거리 교차로인 경우에는 사거리 각각에 설치되어 있는 4방향의 교통 신호등과 사거리 각각을 횡단 가능하게 하는 4쌍의 보행 신호등이 관리 신호등에 포함될 수 있으며, 횡단 보도인 경우에는 양방향의 교통 신호등과 1쌍의 보행 신호등이 관리 신호등에 포함될 수 있을 것이다.

기준 신호등(ID0)의 신호 현시 개시 시점을 기준 개시 시간으로 정하고, 기준 개시 시간과 비교할 때 기준 신호등(ID0)과 관리 신호등(ID1~ID4) 간의 거리 및 차량의 주행 속도에 따른 상관관계에서 도출된 오프셋 시간만큼 관리 신호등(ID1~ID4)의 신호 현시 개시 시점을 앞당기거나 지연시킴으로써 기준 신호등(ID0)이 설치된 지점을 통과하는 차량이 각각의 관리 신호등이 설치된 지점을 통과하는 시점에 당해 관리 신호등이 녹색으로 신호 변환되어 있어 차량이 정지 또는 대기하지 않고 계속 진행하도록 할 수 있어, 원활한 교통 흐름을 만들어 낼 수 있다.

기준 신호등(ID0)의 신호 현시 개시 시점을 0시 0분이라고 가정할 때, 제1 관리 신호등(ID1)은 차량의 주행 속도 v 및 기준 신호등(ID0)과의 거리 S1의 상관관계에 따라 S1/v의 오프셋 시간이 도출되고, 0시 0분으로부터 S1/v만큼 지연된 시점이 신호 현시 개시 시점이 되도록 설정되는 것이 바람직하다. 또한, 제2 및 제3 관리 신호등(ID2, ID3) 역시 차량의 주행 속도 v와 기준 신호등(ID0)과의 거리 S2 및 S3의 상관관계에 따라 S2/v 및 S3/v의 오프셋 시간이 도출되고, 0시 0분으로부터 S2/v 및 S3/v만큼 지연된 시점이 각 관리 신호등의 신호 현시 개시 시점이 되도록 설정되는 것이 바람직하다. 제4 관리 신호등(ID4)의 경우에는 기준 신호등(ID0)과의 거리가 S4이지만, 그 위치가 차량의 주행방향과 반대이기 때문에 -S4/v의 오프셋 시간이 도출되고, 0시 0분으로부터 S4/v만큼 앞당겨진 시점이 제4 관리 신호등(ID4)의 신호 현시 개시 시점이 되도록 설정되는 것이 바람직하다.

여기서, 차량의 주행 속도 v는 실제 차량이 주행하는 속도가 아니라 원활한 교통 흐름을 만들기 위해 신호등의 신호 변환과 연동하는 신호 연동 속도로서, 예를 들면 도로의 차선 수, 경사도, 굴곡도, 과속방지턱의 유무, 노면의 상태, 날씨, 차량 통행량, 시간대 등 실제 수집된 도로 정보가 반영된 값일 수 있다. 이러한 신호 연동 속도는 TPEG에서의 구간 속도 정보와는 다른 개념인 것이다.

차량의 주행속도는 해당도로에서의 대표되는 속도로써, (예를 들어 운행속도중 최고속도, 운행시간이 긴 속도)로써, 실제와의 속도의 차이는 의사거리(위상거리)를 조정하여 사용할 수 있다.

예를 들어, 우천시에는 맑은 날씨에서의 주행 속도보다 10~20% 감속된 속도를 차량의 주행 속도로 설정하여 각각의 관리 신호등의 신호 현시 개시 시점을 정하기 위한 오프셋 시간을 산출하기 위한 파라미터로 이용할 수 있다. 이외에도 실제 수집된 도로 정보 중 적어도 하나가 주행 속도를 결정하기 위한 인자로서 활용될 수 있으며, 그 결정 방법은 1차 함수나 2차 함수, 혹은 다원 다차 함수의 형태로 계산 가능하다. 이와 같은 주행 속도의 결정 방법은 다수의 실험 혹은 계측을 통한 통계적 결과를 이용하여 정해질 수 있으며, 이는 당업자에게 자명한 바 상세한 설명은 생략하기로 한다.

또한, 주행 속도가 아닌 신호등 사이의 거리에 대해서 전술한 도로 정보가 반영될 수도 있으며, 이를 위상거리라 할 수 있다. 이 때 하기의 수학식 1과 같은 오프셋 시간의 계산이 가능할 수 있다.

[수학식 1]

오프셋 시간 = 위상거리/속도 + 편차

위상거리에 반영되는 인자 중에 독립적으로 작용하는 인자가 있는 경우에는 오프셋 시간을 산출하기 위한 수학식이 다원 또는 다원다차의 식으로 표현될 수도 있을 것이다.

계층적 구조를 가지는 식별정보를 이용하여 이상에서 설명한 것과 같이 오프셋 시간을 이용한 통합적인 교통 신호 제어가 수행되도록 하는 시스템, 즉 본 발명의 다른 실시에에 따른 교통 신호 제어 시스템은 도 1에 도시된 교통 신호 제어 시스템과 동일한 구성을 가지는 바, 이하에서는 기능상의 차이점을 위주로 설명하기로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 교통 신호 제어 시스템은, 교통 관제 센터에서 현재 수집된 도로 정보에 따라 계층적 구조의 식별정보에 의해 일괄 선별된 신호등에서 순차적으로 사전에 지정된 신호 현시의 개시가 이루어지도록 하는 현시 개시 제어 정보를 포함하는 방송 신호를 브로드캐스팅하면, 계층적 구조의 식별정보에 의해 일괄 선별된 신호등을 관리하는 교통 신호 제어기에서 당해 방송 신호를 수신하고 분석한 후 제어 대상이 되는 신호등에 대하여 적합한 신호 현시 개시 시점을 결정하고 신호 현시 개시 시점에 맞춰 당해 신호등의 신호 변환을 제어한다. 한 번의 명령(방송)을 통해 관련된 신호등에서 같은 현시 주기를 가지는 신호 변환이 소정의 오프셋 시간만큼 늦게 혹은 빠르게 일어나게 되어 해당 도로 상의 신호등에 대해서는 차량의 주행속도에 연동하여 교통 신호가 순차적으로 변환됨으로써 교통 흐름이 원활해지고 교통 체증이 해소되는 효과가 있다.

교통 관제 센터(100)에서 송출되는 방송 신호는 도 9와 같은 포맷 형태를 가진다. 도 9a는 본 발명에 따른 현시 개시 제어 정보 포맷의 일 실시예를 나타낸 도면이고, 도 9b는 본 발명에 따른 신호 변환 제어 정보 포맷의 일 실시예를 나타낸 도면이다.

방송 신호는 제1 내지 제n 교통 신호 제어기(200)의 신호 현시 개시 시점을 제어하기 위한 현시 개시 제어 정보와, 제1 내지 제n 교통 신호 제어기(200)의 신호 변환 주기를 제어하기 위한 신호 변환 제어 정보를 각각 갖도록 구성된다. 실시예에 따라 제1 내지 제n 교통 신호 제어기(200)의 시간을 동기화시키기 위한 시간 동기 정보를 더 포함할 수 있다.

즉, 도 9a에서와 같이, 현시 개시 제어 정보에는 현시 개시 시점의 제어를 위한 정보인지 혹은 신호 제어를 위한 정보인지를 구별하기 위한 구분 데이터(910)와, 일괄 제어의 대상이 되는 지역 범위를 결정하기 위한 계층적 구조의 식별정보(911)와, 현재 현시 개시 시점을 조정하고자 하는 기준 신호등 공유 그룹을 식별하기 위한 ID를 가지는 그룹 식별자(912), 기준 신호등의 신호 현시가 개시되는 시점을 나타내는 기준 개시 시간 데이터(913), 관리 신호등의 신호 변환 순서, 주기 등을 나타내는 현시 정보(914) 및 기준 신호등과 비교할 때 관리 신호등의 오프셋 시간을 산출하기 위한 오프셋 파라미터(915)로 이루어진 제어 명령이 포함되어 있다. 오프셋 파라미터(915)에는 현재 수집된 도로 정보에 기초하여 오프셋 시간을 계산할 수 있는 주행 속도가 포함되거나 혹은 기준 신호등 공유 그룹에 속하는 관리 신호등의 오프셋 시간(915-1 ~ 915-n)이 미리 정의된 순서대로 순차적으로 배열되어 있을 수 있다. 관리 신호등의 오프셋 시간이 배열되는 순서는 사전에 정의되어 있으며, 관리 신호등에서도 기준 신호등 공유 그룹 내에서의 순서(즉, 오프셋 시간이 배열되는 순서)에 대한 데이터가 미리 저장되어 있을 수 있다.

그룹 식별자(912)로는 도로 구간의 ID를 사용할 수 있다. 이 경우 신호등 ID 는 도로구간의 ID 뒤에 확장하여 서수(순서)를 사용할 수 있다. 예를 들어, 도로의 ID가 100인 경우, 해당 도로에 설치된 신호등 ID는 101, 102, 103, … 등이거나, 1001, 1002, 1003, … 등일 수 있다. 여기서, 서수의 순서는 실제의 위치와 관계가 없으며, 설치순 또는 주행순서 등으로 사용할 수 있다.

또한, 도 9b에서와 같이, 신호 변환 제어 정보에는 현시 개시 시점의 제어를 위한 정보인지 혹은 신호 제어를 위한 정보인지를 구별하기 위한 구분 데이터(920)와, 일괄 제어의 대상이 되는 지역 범위를 결정하기 위한 계층적 구조의 식별정보(921)와, 신호 변환 동작이 실시되는 개시 시간 정보를 갖는 개시 시간 데이터(922), 제1 내지 제n 교통 신호 제어기(200)를 식별하기 위한 ID를 가지는 제어기 식별자(923), 제1 내지 제n 교통 신호 제어기(200)에 의해 제어되는 신호등을 선별하기 위한 신호등 번호 데이터(924), 각 신호등의 신호 변동 순서를 위한 신호 순서 데이터(925) 및 변동된 신호의 유지 시간을 위한 신호 주기 데이터(926)로 이루어진 제어 명령이 포함된다.

신호 순서 데이터(925)에 의해 신호가 변동되는 순서는 정지 -> 직진 -> 정지, 정지 -> 직진 -> 좌회전 -> 정지, 정지 -> 좌회전 -> 정지 -> 직진 -> 정지 등과 같이 다양한 현시가 순차적으로 구성되며, 링 구조를 가지고 있어 일정 주기를 기준으로 반복된다.

본 발명에서는 신호 변환 주기의 제일 처음에 나타나는 현시를 주현시라고 하며, 모든 신호등에서의 주현시는 차량 직행을 의미하는 것으로 가정한다. 즉, 관리 신호등에서 현시 개시 시점 직후에 신호 변환 제어 명령에 따라 표시되는 주현시는 차량 진행을 나타내는 녹색 점등이 된다.

전술한 것과 같이 교차로에서는 복수의 신호등이 존재할 수 있는 바, 이들 신호등을 구분하기 위한 방법의 일례는 다음과 같다.

교차로의 교점을 향하는 방향에 따라 북으로부터 동, 남, 서의 방향으로 0 내지 7로 교통 신호등 번호를 명명하고, 보행 신호등에 대해서는 관련된 교통 신호등 번호 뒤에 w를 붙인다. 교차로가 아닌 횡단 보도의 경우 교통 신호등 번호를 명명하지 않아도 되며, 보행 신호등과의 구별을 위해 보행 신호등에 대해서만 w로 명명할 수 있다.

북, 동, 남, 서의 방향을 각각 0, 90, 180, 270도로 놓을 때, 신호등 번호 및 신호등의 방향(도(degree)로 표시)의 관계는 다음과 같다.

이 경우 신호의 종류는 다음과 같을 수 있다.

여기서, 9 내지 12의 보행 신호는 상응하는 주행차선의 신호와 동일 회로로 연결되어 연동하기 때문에 생략 가능하다.

이런 경우, 신호 순서 데이터(925)에 따른 사거리 현시의 예는 다음과 같다.

현시 명령이 XML 형식을 가지는 것으로 설명하였으나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되지 않으며, 프레임 구조를 가지거나 데이터의 정의 순서와는 상관 없을 수 있다.

예를 들면, 제어 명령인 <act cmd>는 "copy", "edit", "delete"로 나눌 수 있다. "copy"는 데이터 전체를 새로 써 넣거나 기존의 내용이 있는 것의 내용을 갱신하는 것을 의미하며, "delete"는 해당 내용의 데이터(현시 종류, 테이블 번호, 신호등 신호 등)를 삭제하는 것을 의미하고, "edit"는 내용 중 일부를 교체하는 것을 의미한다. 예를 들어, 콤마와 콤마 사이에 내용이 없는 경우 원래의 데이터를 그대로 유지한다.

예시된 신호에 의하면, 계층코드(level)가 1인 경우, 상세코드(no)가 1이거나 2인 경우에는 사전에 정의된 신호 변환 타입(sig type)으로 1이라는 타입을 따르게 되며, 상세코드(no)가 3인 경우에는 사전에 정의되지 않은 경우 현시의 종류, 오프셋 시간, 현시의 각 신호의 시간, 신호 변환 타입 등을 일일이 결정해 줄 수 있다.

또는 방송 신호는 제1 내지 제n 교통 신호 제어기(200)의 시간을 동기화시켜 제1 내지 제n 교통 신호 제어기(200) 간의 시간 오차를 없애기 위한 정보인 시간 데이터를 제어 명령으로 포함하는 시간 동기 정보일 수 있다. 여기서, 시간 동기 정보는 일정 주기 마다 전송되어 제1 내지 제n 교통 신호 제어기(200) 내에 내장된 시간을 리셋시키고, 시간 데이터는 현재 시간을 하루를 기준으로 00000 내지 86400(=24시간 x 60분 x 60초)의 범위에서 초 단위로 제공한다.

상술한 시간 동기 정보에 의해 제1 내지 제n 교통 신호 제어기(200)의 시간 동기를 일치시킬 수 있으며, 이에 따라 제어되는 신호등의 신호 변환도 동일한 시간 기준 하에서 서로 연동되도록 제어된다.

만약 제1 내지 제n 교통 신호 제어기(200)가 GPS 유닛(미도시)을 포함하고 있는 경우에는 GPS 신호에 포함된 GPS 시간 데이터를 이용하여 각 교통 신호 제어기 간에 시간 동기화가 가능하며, 이 경우 방송 신호에서 시간 동기 정보는 생략될 수 있다. GPS 신호를 이용한 시간 동기화는 당업자에게 자명한 바 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 교통 신호 제어 시스템 하에서 관리 신호등의 신호 변환을 제어하기 위해, 교통 신호 제어기의 신호등 제어부는 방송 신호 수신부에서 수신한 방송 신호를 해석하고, 그 결과에 따라 관리 신호등이 속하는 기준 신호등 공유 그룹 내의 기준 신호등과의 오프셋 시간을 결정한다. 그리고 기준 신호등의 신호 현시 개시 시점인 기준 개시 시간으로부터 결정된 오프셋 시간만큼 지연된 시점에서 관리 신호등의 신호 현시가 개시되도록 관리 신호등의 신호 현시 개시 시점을 결정하여 관리 신호등의 신호 변환을 제어하는 제어 신호를 출력한다. 여기서, 오프셋 시간이 음수인 경우에는 오프셋 시간의 절대값만큼 앞당겨진 시점이 관리 신호등의 신호 현시 개시 시점이 될 것이다.

이러한 신호등 제어부에 대하여 도 10을 참조하여 설명하기로 한다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 신호등 제어부의 구성 블록도이다. 도 10을 참조하면, 다른 실시예에 따른 신호등 제어부(1000)는 방송 신호 분석부(1010), 판별부(1020), 시간 동기부(1030), 오프셋 설정부(1040), 신호 변환 제어부(1050)를 포함한다. 실시예에 따라 오류 점검부(1060) 및/또는 신호 연동 속도 출력부(1070)를 더 포함할 수 있다. 신호등 제어부에 포함되는 하나 이상의 구성 요소는 프로그램 코드의 조합에 의해 구현된 알고리즘, 소프트웨어 프로그램 등 중 하나 이상의 형태로 구현될 수도 있음은 당연하다.

여기서, 방송 신호 분석부(1010), 판별부(1020), 오류 점검부(1060)는 도 5에 도시된 신호등 제어부(220)의 방송 신호 분석부(510), 판별부(520), 오류 점검부(540)와 동일한 기능을 수행하는 바 차이점을 위주로 설명하기로 한다. 그리고 시간 동기부(1030), 오프셋 설정부(1040), 신호 변환 제어부(1050)는 도 5에 도시된 신호등 제어부(220)의 제어 명령 수행부(530)에 해당하며, 그 기능에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

방송 신호 분석부(1010)는 방송 신호 수신부(210)에서 수신한 방송 신호를 해석하고 당해 방송 신호에 포함된 관리 신호등에 적합한 오프셋 파라미터, 신호 제어 데이터, 시간 데이터 등을 추출한다. 방송 신호 포맷에 대해서는 앞서 도 9를 참조하여 설명한 바와 같다.

판별부(1020)는 방송 신호의 해석 결과 추출된 계층적 구조의 식별정보를 이용하여 관리 신호등이 제어 명령의 대상에 포함되는지 여부를 판별한다. 관리 신호등이 제어 명령의 대상에 포함되는 것으로 판별된 경우에 한하여 제어 명령 수행부에 해당하는 시간 동기부(1030), 오프셋 설정부(1040), 신호 변환 제어부(1050)와 같은 구성요소들이 활성화되고 후술하는 동작을 수행하도록 할 수 있다.

오프셋 시간을 결정하기에 앞서 기준 신호등 공유 그룹에 속하는 관리 신호등들은 동일한 시스템 시간을 가질 필요가 있으며, 시스템 시간의 동기화를 위해 신호등 제어부(1000)는 시간 동기부(1030)를 포함하고 있다.

교통 신호 제어기(200)에 GPS 유닛이 구비되어 있는 경우, 시간 동기부(1030)는 GPS 유닛을 통해 위성으로부터 수신되는 GPS 신호에 기초하여 시스템 시간을 동기화시킴으로써 동일한 기준 신호등 공유 그룹에 속하는 기준 신호등 및 타 관리 신호등과 시간 오차가 발생하지 않도록 할 수 있다.

또는 방송 신호 분석부(1010)에서의 방송 신호 분석 결과 시간 데이터가 추출된 경우, 시간 동기부(1030)는 이전의 시스템 시간을 리셋시키고 시간 데이터에 상응하는 시간을 현재의 시스템 시간으로 설정함으로써 동일한 기준 신호등 공유 그룹에 속하는 기준 신호등 및 타 관리 신호등과 시간 오차가 발생하지 않도록 할 수도 있다.

오프셋 설정부(1040)는 방송 신호 분석부(1010)에서 추출된 오프셋 파라미터를 이용하여 관리 신호등의 오프셋 시간을 설정한다.

추출된 오프셋 파라미터가 당해 도로의 주행 속도에 관한 데이터인 경우, 오프셋 설정부(1040)는 사전에 저장되어 있는 기준 신호등과 관리 신호등 사이의 거리를 메모리에서 독출하고, 주행 속도와 거리를 미리 정의된 알고리즘에 적용시켜 산출된 값을 관리 신호등의 오프셋 시간으로 설정한다. 예를 들면, 거리와 주행 속도의 비가 오프셋 시간으로 설정될 수 있을 것이다. 주행 속도는, 전술한 것과 같이, 예를 들어 도로 통행 차량의 현재 주행 속도, 도로의 차선 수, 경사도, 굴곡도, 과속방지턱의 유무, 노면의 상태, 날씨, 차량 통행량, 시간대 등 중 하나 이상의 도로 정보가 반영된 값일 수 있다.

추출된 오프셋 파라미터가 다수의 오프셋 시간이 일정 순서를 가지고 순차적으로 배열된 데이터인 경우, 오프셋 설정부(1040)는 미리 정의된 기준 신호등 공유 그룹 내 관리 신호등의 순서에 따라 당해 관리 신호등의 순서에 해당하는 오프셋 시간을 추출하여 관리 신호등의 오프셋 시간으로 설정할 수도 있다. 이 경우 교통 관제 센터(100)에 동일한 기준 신호등 공유 그룹에 속하는 기준 신호등과 모든 관리 신호등 사이의 거리에 대한 정보가 미리 확보되어 있어, 각 거리를 현재 수집된 도로 정보가 반영된 주행 속도로 나눈 값이 각 관리 신호등의 오프셋 시간으로 미리 산출되고 방송 신호 내에 포함되어 방송된 것일 수 있다.

신호 변환 제어부(1050)는 시간 동기부(1030)에서 설정된 시스템 시간에 따른 기준 신호등의 기준 개시 시간으로부터 오프셋 설정부(1040)에서 설정된 오프셋 시간만큼 지연된 시점을 관리 신호등의 신호 현시 개시 시점으로 설정하고, 해당 신호 현시 개시 시점에서 관리 신호등에 대한 주기적인 신호 변환, 즉 주현시가 개시되도록 하는 제어 신호를 관리 신호등에 출력한다.

오프셋 설정부(1040)에서 설정된 오프셋 시간이 음수인 경우는 관리 신호등이 기준 신호등에 앞서 설치되어 있는 경우로서, 이 경우에는 기준 개시 시간으로부터 오프셋 시간의 절대값에 상응하는 시간만큼 앞당겨진 시점을 관리 신호등의 신호 현시 개시 시점으로 설정한다.

또한, 방송 신호 분석부(1010)에서의 분석 결과 방송 신호가 신호 변환 제어 정보인 경우, 신호 변환 제어부(1050)는 제어기 식별자를 추출하여 비교하고 당해 교통 신호 제어기에 대응되는 경우에 개시 시간 데이터, 신호등 번호 데이터, 신호 순서 데이터, 신호 주기 데이터를 추출하여 관리 신호등의 현시 테이블을 갱신하게 된다. 즉, 관리 신호등 중 신호등 번호 데이터에 상응하는 신호등(교통 신호등 및/또는 보행 신호등)이 개시 시간 데이터에 상응하는 시간에 신호 순서 데이터에 따른 신호 변동 순서에 따라 신호 주기 데이터에 상응하는 신호 주기를 가지고 반복적으로 신호 변환이 이루어지도록 하는 제어 신호를 관리 신호등으로 출력할 수 있다.

또한, 기존 신호 현시를 주기적으로 운영 중에 있는 경우에 전술한 방송 신호를 수신하여 새로운 신호 현시로 변경해야 할 때, 신호 변환 제어부(1050)는 기존 신호 현시와 새로운 신호 현시의 시간차를 구하고, 시간차가 있는 동안 몇 번의 현시가 일어날지를 계산하여 각 현시의 시간을 늘리거나 줄여서 목표로 하는 새로운 신호 현시가 원하는 시점에서 시작될 수 있도록 시간 동기를 맞출 수 있다. 이 경우 특정한 현시의 시간만을 변경하거나 전체 현시의 시간을 고른 비율로 늘리거나 줄일 수 있을 것이다.

또한, 교통 신호 제어기(200)는 신호 연동 속도 출력부(1070)를 더 포함할 수도 있다. 신호 연동 속도 출력부(1070)는 방송 신호의 해석 결과 추출된 오프셋 파라미터 내에 포함된 주행 속도 정보 혹은 오프셋 파라미터 내에 포함된 오프셋 시간으로부터 기준 신호등과 당해 관리 신호등 간의 거리를 이용하여 역산한 주행 속도에 관한 정보를 도로 위의 운전자가 확인가능하도록 문자, 기호, 음성 등의 방법으로 출력한다. 예를 들어, 신호등 주변에 LCD 혹은 LED 표시부가 더 구비되어 있어 신호 연동 속도가 그래픽, 문자 혹은 기호로 표시되거나 신호등 주변에 스피커가 더 구비되어 있어 신호 연동 속도가 음성 정보로 출력될 수 있다.

또한, 신호 연동 속도 출력부(1070)는 근거리 무선통신 방식을 이용하여 해당 도로 위를 주행하는 차량에 장착된 통신 단말(예를 들어, 내비게이션 장치)과 통신하여 신호 연동 속도 정보를 전송하고, 운전자가 차량 내에서 통신 단말에 구비된 출력 모듈(표시부 혹은 스피커 등)을 통해 해당 정보를 확인하도록 할 수도 있다.

본 발명에서는 당해 도로에서 원활한 교통 흐름을 만들기 위한 신호 연동 속도를 가정하고, 이에 따라 신호등의 신호 변환이 순차적으로 이루어지도록 하고 있다. 따라서, 해당 도로 위를 주행중인 운전자가 현재 신호 변환에 연동되는 신호 연동 속도를 제공받는다면 과속을 할 필요가 없어 안전 운전이 가능해지며, 신호등에서 대기하지 않아 경제 운전에 도움이 될 수 있다.

또는 신호 연동 속도에 대한 정보는 교통 관제 센터(100)에 등록되어 있는 바, 차량 위치 정보에 상응하는 도로에서의 신호 연동 속도에 대한 정보를 교통 관제 센터(100)에서 당해 차량으로 방송망 등을 통해 방송할 수도 있을 것이다.

차량에 장착된 통신 단말(예를 들어, 내비게이션 장치)에는 수신된 방송 신호 내에 포함된 신호 연동 속도에 대한 정보를 추출하고, 이를 운전자가 확인 가능한 형태로 변환하여 출력하게 된다. 예를 들어, 화면 표시부의 일부 영역에 그래픽, 문자 혹은 숫자로 표시하거나, 스피커를 통해 음성으로 출력될 수 있을 것이다.

또한, 신호 연동 속도는 차량의 장치와 연결하여 차량의 액셀레이터를 밟지 않아도 정속 주행이 가능하도록 하는 크루즈 기능의 정보로 이용될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 교통 신호 제어기(200)에서는 기본적으로 신호 변환을 위한 현시 테이블이 메모리에 저장되어 있을 수 있다. 현시 테이블은 하나 혹은 여러 개일 수 있으며, 예를 들어, 날씨, 러시아워, 시간대, 평일, 공휴일, 야간 등의 조건에 따라 다를 수 있으며, 이들을 조합하여 사용할 수도 있다. 신호 현시의 종류 및 순서가 동일하더라도 상기 조건에 따라 각 신호 현시의 유지 시간을 달리할 수도 있을 것이다. 또한, 현시 테이블은 도로에 사고가 발생하였거나 도로가 폐쇄된 경우 등에 모든 방향의 신호등 또는 일부 방향의 신호등이 점멸하게 하는 등의 형태를 가질 수도 있다. 또는 재난 발생으로 인해 방송 신호가 일정 시간 동안 수신되지 않은 경우에도 재난 상황으로 판단하여, 황색 신호등이 점멸하게 하는 것과 같이 미리 정의된 일정한 현시가 나타나게 할 수도 있다.

이러한 현시 테이블은 편집, 삭제 혹은 추가와 같은 갱신이 가능하다. 현시 테이블의 갱신은 방송 신호 분석 결과 신호 변환 제어 정보가 방송 신호에 포함된 경우 이에 기초하여 이루어질 수 있을 것이다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 교통 신호 제어 방법을 나타낸 순서도이다.

도 11에 예시된 순서도는 교통 신호 제어기의 각 구성요소에서 수행되며, 방송망을 통한 방송 신호룰 수신한 경우 관리 신호등의 신호 변환을 제어하는 방법에 따른 것이다.

도 11을 참조하면, 단계 1110에서 방송 신호 수신부는 방송망을 통해 교통 관제 센터(100)로부터 송출된 방송 신호를 수신한다. 방송 신호는 FM, AM, DMB, DAB, DVB-T, DVB-H, MFLO 등의 방송 채널을 통해 수신될 수 있다.

단계 1120에서 방송 신호 분석부(410)는 방송 신호 수신부(210)에서 수신한 방송 신호를 분석한다. 방송 신호는 도 9에 예시된 것과 같이 구분 데이터를 가지고 있는 바, 구분 데이터를 추출하여 해석한 결과에 따라 현시 개시 제어 정보인지 혹은 신호 변환 제어 정보인지 혹은 시간 동기 정보인지를 결정하는 것이 가능하다.

또한, 방송 신호의 분석 과정에는 구분 데이터 이외에 방송 신호에 포함된 데이터(그룹 식별자, 기준 개시 시간 데이터, 오프셋 파라미터, 개시 시간 데이터, 신호등 번호 데이터, 신호 순서 데이터, 신호 주기 데이터, 시간 데이터 등)를 추출하는 과정이 포함되어 있다.

방송 신호의 분석 과정 중에 도 6의 단계 610 내지 630에 따른 판별이 수행될 수 있으며, 판별 결과 관리 신호등이 제어 명령의 대상에 속하는 경우에 한하여 후속하는 단계들이 수행될 것이다. 판별 결과 관리 신호등이 제어 명령의 대상에 속하지 않는 경우에는 기존의 신호 변환 체계를 유지하면 충분하며, 후술할 단계들로 진행하지 않는다.

관리 신호등이 제어 명령의 대상에 속하는 것으로 판별된 경우에 대하여 단계 1130 이하의 과정을 수행하며, 상세한 내용은 다음과 같다.

방송 신호 분석부(1010)에서 분석한 결과 방송 신호가 시간 동기 정보인 경우, 단계 1130에서 시간 동기부(1030)는 방송 신호로부터 추출된 시간 데이터를 이용하여 교통 신호 제어기(200)의 시스템 시간을 기준 신호등 및 타 교통 신호 제어기와 시간 동기화되도록 한다.

만약 방송 신호 분석부(1010)에서 분석한 결과 방송 신호가 시간 동기 정보가 아닌 경우, 단계 1140에서 시간 동기부(1030)는 교통 신호 제어기(200)에 별도 구비된 GPS 유닛을 이용하여 GPS 시간을 추정하고, 해당 시간으로 교통 신호 제어기(200)의 시스템 시간을 동기화시켜 기준 신호등 및 타 교통 신호 제어기와 시간 동기화되도록 한다.

시간 동기화가 완료된 이후, 방송 신호가 현시 개시 제어 정보인 경우, 단계 1150에서 오프셋 설정부(1040)는 방송 신호 분석부(1010)에서 추출된 오프셋 파라미터를 이용하여 관리 신호등의 오프셋 시간을 설정한다.

추출된 오프셋 파라미터가 당해 도로의 주행 속도에 관한 데이터인 경우, 단계 1152에서 오프셋 설정부(1040)는 사전에 저장되어 있는 기준 신호등과 관리 신호등 사이의 거리를 메모리로부터 독출하고, 단계 1154에서 주행 속도와 거리를 미리 정의된 알고리즘에 적용시켜 관리 신호등의 오프셋 시간을 산출한다.

추출된 오프셋 파라미터가 다수의 오프셋 시간이 일정 순서를 가지고 순차적으로 배열된 데이터인 경우, 단계 1156에서 오프셋 설정부(1040)는 미리 정의된 기준 신호등 공유 그룹 내에서의 관리 신호등의 순서에 상응하는 오프셋 시간을 추출하고 이를 관리 신호등의 오프셋 시간으로 설정한다.

오프셋 시간의 설정이 완료되면, 단계 1160에서 신호 변환 제어부(1050)는 시간 동기부(1030)에서 설정된 시스템 시간에 따른 기준 신호등의 기준 개시 시간으로부터 오프셋 시간만큼 지연된 시점을 관리 신호등의 신호 현시 개시 시점으로 설정한다.

그리고 단계 1170에서 신호 변환 제어부(1050)는 새롭게 설정된 신호 현시 개시 시점에 관리 신호등의 주현시가 개시되도록 하는 제어 신호를 관리 신호등에 출력한다. 여기서, 주현시는 소정 방향으로 통행하는 차량이 진행하도록 하는 신호(예를 들어, 녹색 점등 신호)일 수 있다.

방송 신호가 신호 변환 제어 정보인 경우에는, 단계 1180에서 신호 변환 제어부(1050)는 대응되는 제어기 식별자에 대하여 개시 시간 데이터, 신호등 번호 데이터, 신호 순서 데이터, 신호 주기 데이터를 추출하여 관리 신호등의 현시 테이블을 갱신하게 된다.

상술한 교통 신호 제어 방법은 교통 신호 제어기에 내장된 소프트웨어 프로그램 등에 의해 시계열적 순서에 따른 자동화된 절차로 수행될 수도 있음은 자명하다. 상기 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 또한, 상기 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 정보저장매체에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써 상기 방법을 구현한다. 상기 정보저장매체는 자기 기록매체, 광 기록매체 및 캐리어 웨이브 매체를 포함한다.

본 발명에서는 가상 신호등 개념을 도입하여, 실제 신호등이 설치되지 않은 교차점에 대해서도 교통 신호 제어기의 ID를 부여하고 가상 신호등에 대한 신호 변환 주기를 방송으로 전송할 수 있다.

이 경우 주변에서 진행하는 차량 역시 내비게이션 장치 등을 통해 이 방송 신호를 수신하여, 진행 방향의 신호등 신호를 파악하고, 이를 경로 안내 시 신호등과 같이 사용할 수 있을 것이다. 해당 신호는 화면 표시부에 표시되거나 스피커 등을 통해 오디오로 출력되어 사용자가 인식 가능하도록 할 수 있다.

또한, 차량에 설치된 내비게이션 장치와 같이 방송 신호를 수신한 장치는 교차로의 신호등 변환 주기 및 상태를 표시하고, 차후 직진 신호가 들어올 시간을 표시하거나, 또는 대기 중에 엔진을 정지시키는 동작을 수행하는 에코 운전에 이러한 방송 신호를 이용하여 엔진의 작동을 제어하는 신호로 이용할 수 있다. 즉, 다음 직진 신호의 남은 시간. 또는 다음번의 신호주기 및 순서 전체를 알려주거나, 또는 차량이 진행 중일 때 진행 방향에 설치된 신호등의 신호를 수신하여 신호가 적색인 경우 차량을 정지시키거나 서행시키기 위한 차량 제어 신호로 사용할 수도 있다.

또한, 본 발명에서는 계층적 구조의 식별정보를 구성함에 있어서 경도 및 위도 정보를 이용하여 일정 크기로 구획함으로써 소 지역을 구분하도록 구성할 수도 있을 것이며, 이와 같은 지리적 측면 이외에도 다른 측면을 이용하여 구성할 수도 있을 것이다.

예를 들어, 재난 발생 시 대피 체계에 따라 계층적 구조를 가지도록 식별정보(즉, 도로 링크 ID 및/또는 신호등 ID)를 분류하거나 출근 시간대와 퇴근 시간대에 서로 다른 식별정보를 가지도록 분류할 수도 있을 것이다. 이 경우 하나의 교통 신호 제어기는 서로 다른 분류 체계에 따른 서로 다른 식별정보(ID)를 가지고 있을 수 있으며, 필요에 따라 현재 신호 변환 제어의 대상이 되는 분류 체계 이외의 다른 분류 체계에 따른 제어 명령을 받아 처리할 수도 있다. 이 경우 각각의 분류 체계에 대한 별도의 식별자가 필요할 수 있다.

또한, 방송신호에 포함된 계층적 구조의 식별정보에 의해 일괄 선택되는 도로 구간이 직선으로만 구성되어 있을 필요는 없으며, 소정의 차량이 출발지로부터 목적지까지 진행함에 있어서의 최단 경로에 해당하는 도로 링크가 연결된 구간일 수도 있다. 예를 들면, 긴급 상황 발생 시 구급차가 운행될 때 사고 지점에서 병원까지의 최단 경로에 해당하는 도로를 연결하기 위해, 직진뿐만 아니라 좌회전이나 우회전 등이 포함될 수도 있는 것이다.

이 외에도 서로 다른 분류 체계에 해당하는 식별정보(ID)를 공유하여 사용할 수도 있다. 전술한 구급차의 최단 경로를 안내하기 위한 분류 체계는 병원 근처에서만 유용하게 사용하게 될 것인 바 병원으로부터 일정 거리 이상 떨어진 장소에서는 무의미할 것이다. 따라서, 병원 근처에서는 긴급 구난을 위한 분류 체계에 따라 최단 경로를 알려주는 구급차가 이용할 수 있도록 오프셋 시간이 조정되며, 병원으로부터 먼 장소에서는 통상적인 분류 체계에 따라 신호 변환이 연동되도록 오프셋 시간을 조정할 수 있을 것이다. 예를 들어 통상적인 분류 체계에서도 현시 개시 시점을 조정하여 오프셋 시간을 조정하는 효과를 낼 수 있다.

또한, 교통 관제 센터가 관할하는 전체 지역을 X축(예를 들면, 동서) 방향의 분류 체계와 Y축(남북) 방향의 분류 체계를 혼용하여 구분하고 본 발명을 적용시킬 수도 있을 것이다. 각각의 교통 신호 제어기는 X축 분류 체계 및 Y축 분류 체계에 따른 식별정보 및 기타 신호 변환 제어에 필요한 기타 정보들이 미리 정의되어 있거나 교통 관제 센터로부터 전송받을 수 있어야 할 것이다.

예를 들면, 혼잡 시 한 쪽 방향(X축 및 Y축 중 어느 하나)의 도로들의 신호를 최적화시키고, 다른 방향(X축 및 Y축 중 다른 하나)에 대해서는 가장 교통량이 많은 도로를 기준으로 다른 도로들의 현시 개시 시점을 앞당기거나 지연시키는 방식으로 X축 및 Y축 모든 방향의 도로의 소통을 원활히 만들 수 있다.

X축 방향으로 교통 흐름이 원활하도록 신호등 제어가 최적화되어 있으면, 전체적으로 현시 개시 시점을 앞당기거나 지연시켜도 크게 문제될 것이 없다.

그리고 Y축 방향으로 가장 교통량이 많은 도로 또는 혼잡한 도로에 대하여 최적화시킬 수 있는 상태로 게산된 Y축 방향 오프셋 시간과 X축 방향의 교통 흐름이 방해받지 않도록 X축 방향의 현시 개시 시점을 적절히 앞당기거나 지연시켜 제어한다면, X축 방향의 도로들과 Y축 방향의 도로들을 이용하는 차량이 동시에 원활히 진행하도록 할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 교통 관제 센터 200-1, 200-n: 교통 신호 제어기
210: 방송 신호 수신부 220: 신호등 제어부
230: 양방향 통신부 250: 관리 신호등
250-1, 250-2: 신호등
510: 방송 신호 분석부 520: 판별부
530: 제어 명령 수행부 540: 오류 점검부

Claims (17)

1. 관리 신호등의 신호 변환을 제어하는 교통 신호 제어 장치로서,
   방송망을 통해 교통 관제 센터로부터 송출된 방송 신호를 수신하는 방송 신호 수신부-여기서, 상기 방송 신호는 계층적 구조의 식별정보 및 제어 명령을 포함함-; 및
   상기 계층적 구조의 식별정보에 따라 상기 관리 신호등이 상기 제어 명령의 대상에 속하는지 여부를 판별하고, 상기 관리 신호등이 제어 대상에 포함되는 경우에 한하여 상기 제어 명령에 따른 신호 변환이 이루어지도록 하는 제어 신호를 출력하는 신호등 제어부를 포함하는 교통 신호 제어 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 계층적 구조의 식별정보는, 상기 교통 관제 센터에서 관할하는 전체 지역이 신호등이 설치되어 있는 배타적인 복수의 계층에 따른 소 지역으로 구분될 때, 상기 제어 명령에 따른 일괄적인 신호 변환이 수행될 하나 이상의 소 지역을 식별하기 위한 정보인 것을 특징으로 하는 교통 신호 제어 장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 계층적 구조의 식별정보는 계층이 낮아짐에 따라 데이터의 비트수가 증가하는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 교통 신호 제어 장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 계층적 구조의 식별정보의 비트수로부터 상기 제어 명령의 대상이 되는 소 지역의 계층을 구분하기 위한 계층정보가 추출되는 것을 특징으로 하는 교통 신호 제어 장치.
   
5. 제2항에 있어서,
   상기 계층적 구조의 식별정보는, 상기 제어 명령의 대상이 되는 소 지역의 계층을 나타내는 계층코드와, 상기 소 지역을 동일 계층의 타 소 지역과 구분하기 위한 상세코드를 포함하는 것을 특징으로 하는 교통 신호 제어 장치.
   
6. 제2항에 있어서,
   상기 계층적 구조의 식별정보는 도로명 주소에 따른 도로명코드 혹은 지번 주소에 따른 우편번호를 포함하는 것을 특징으로 하는 교통 신호 제어 장치.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 신호등 제어부는,
   상기 방송 신호를 분석하는 방송 신호 분석부;
   상기 방송 신호에서 추출된 시간 동기용 시간 데이터 혹은 GPS 유닛을 통해 추정한 GPS 시간을 이용하여 상기 관리 신호등의 시스템 시간을 상기 기준 신호등과의 시스템 시간과 동기화하는 시간 동기부;
   상기 방송 신호에서 추출된 오프셋 파라미터를 이용하여 상기 오프셋 시간을 설정하는 오프셋 설정부; 및
   상기 기준 신호등의 신호 현시 개시 시점으로부터 상기 오프셋 시간만큼 지연된 시점에서 상기 관리 신호등의 신호 현시가 개시되도록 하는 제어 신호를 출력하는 신호 변환 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 교통 신호 제어 장치.
   
8. 관리 신호등의 신호 변환을 제어하는 교통 신호 제어 장치에서 수행되는 교통 신호 제어 방법으로서,
   방송망을 통해 교통 관제 센터로부터 송출된 방송 신호를 수신하는 단계-여기서, 상기 방송 신호는 계층적 구조의 식별정보 및 제어 명령을 포함함-;
   상기 방송 신호를 분석하여 상기 계층적 구조의 식별정보의 계층정보를 추출하는 단계;
   상기 관리 신호등의 식별정보 중 상기 계층정보에 상응하는 구분데이터를 추출하는 단계;
   상기 방송 신호의 식별정보와 상기 구분데이터를 비교하여 상기 관리 신호등이 상기 제어 명령의 대상에 속하는지 여부를 판별하는 단계; 및
   상기 판별 결과 상기 관리 신호등이 제어 대상인 경우 상기 제어 명령에 따른 신호 변환이 이루어지도록 하는 단계를 포함하는 교통 신호 제어 방법.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 계층적 구조의 식별정보는, 상기 교통 관제 센터에서 관할하는 전체 지역이 신호등이 설치되어 있는 배타적인 복수의 계층에 따른 소 지역으로 구분될 때, 상기 제어 명령에 따른 일괄적인 신호 변환이 수행될 하나 이상의 소 지역을 식별하기 위한 정보인 것을 특징으로 하는 교통 신호 제어 방법.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 계층적 구조의 식별정보는 계층이 낮아짐에 따라 데이터의 비트수가 증가하는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 교통 신호 제어 방법.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 계층적 구조의 식별정보의 비트수로부터 상기 제어 명령의 대상이 되는 소 지역의 계층을 구분하기 위한 계층정보가 추출되는 것을 특징으로 하는 교통 신호 제어 방법.
    
12. 제11항에 있어서,
    상기 관리 신호등의 식별정보 중 상기 계층정보에 상응하는 비트수만큼의 상위 비트데이터가 상기 구분데이터로 추출되는 것을 특징으로 하는 교통 신호 제어 방법.
    
13. 제9항에 있어서,
    상기 계층적 구조의 식별정보는, 상기 제어 명령의 대상이 되는 소 지역의 계층을 나타내는 계층코드와, 상기 소 지역을 동일 계층의 타 소 지역과 구분하기 위한 상세코드를 포함하는 것을 특징으로 하는 교통 신호 제어 방법.
    
14. 제13항에 있어서,
    상기 관리 신호등의 식별정보 중 상기 계층코드와 동일한 계층코드를 가지는 식별코드가 상기 구분데이터로 추출되는 것을 특징으로 하는 교통 신호 제어 방법.
    
15. 제9항에 있어서,
    상기 계층적 구조의 식별정보는 도로명 주소에 따른 도로명코드 혹은 지번 주소에 따른 우편번호를 포함하는 것을 특징으로 하는 교통 신호 제어 방법.
    
16. 제8항에 있어서,
    상기 제어 명령에 따른 신호 변환이 이루어지도록 하는 단계는,
    상기 방송 신호의 분석 결과에 따라 기준 신호등과의 오프셋 시간을 결정하는 단계; 및
    기준 개시 시간으로부터 상기 오프셋 시간만큼 지연된 시점과 관리 신호등의 신호 현시 개시 시점이 일치하도록 상기 관리 신호등의 신호 변환을 제어하는 제어 신호를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 교통 신호 제어 방법.
    
17. 제8항 내지 제16항 중 어느 한 항에 기재된 교통 신호 제어 방법을 수행하기 위해 디지털 처리 장치에 의해 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며 디지털 처리 장치에 의해 판독될 수 있는 기록매체.

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