KR20130099910A - 교통 신호등의 실시간 상태정보 송수신장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교통 신호등의 실시간 상태정보 송수신장치 및 그 방법에 관한 것으로, 도로에 설치된 다수의 교통 신호등의 지시 및 신호유지시간 정보를 데이터방송을 통해 한꺼번에 실시간으로 전송하고, 차량에 설치된 데이터방송 수신기를 통해 다수의 운전자들이 그 정보를 시각적 및 청각적으로 확인할 수 있도록 하며, 내비게이션 단말기의 길안내 기능에 그 정보를 활용할 수 있도록 하여 목적지까지 도착하는데 걸리는 시간, 연료 소모, 도로정체, 환경오염 및 사고의 위험성을 줄이는 것을 목적으로 하며, 차량 운전자의 전방에 위치한 신호등의 상태정보를 복수의 데이터 방송 신호에 부가하여 실시간으로 송수신하는 장치와 그 방법을 제시한다.

Description

교통 신호등의 실시간 상태정보 송수신장치 및 그 방법{AN APPARATUS FOR TRANSMITTING AND RECEIVING A REAL-TIME TRAFFIC LIGHT STATUS INFORMATION AND THE METHOD THEREOF}

본 발명은 교통 신호등의 실시간 상태정보 송수신장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수 초(sec)에서 수십 초 간격으로 수시로 변경되는, 도로에 설치된 복수의 교통 신호등의 지시 및 신호유지시간과 같은 상태정보를 데이터방송을 통해 한꺼번에 전송하고 이를 복수의 차량용 단말기에서 수신하여 표시하고 이를 길안내에 활용하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

도로를 주행 중인 운전자는 주행방향 전방의 교통 신호등의 지시가 자신의 목적 방향과 일치할 경우 그 신호가 변경되기 전에 신호등을 통과하기 위해 차량의 주행 속도를 감속하지 않고 유지하거나 속도를 높이는 경우가 많다. 이는 불필요한 연료소모 및 교통안전을 위협하는 요인이 된다.

만약 운전자가 전방 교통 신호등의 현재 지시의 잔여시간을 알 수 있다면 그 시간 내에 자신의 차량이 전방 교통 신호등을 통과할 수 있는 지 여부를 판단하여 차량의 속도를 유지할 것인지 아니면 속도를 줄여서 정지할 것인지를 결정할 수 있어 불필요한 연료 소모를 줄일 수 있다. 이러한 판단은 운전자가 직접 할 수도 있고 차량에 설치된 내비게이션 단말기에서 주행속도와 전방 교통 신호등까지의 거리 계산을 통해 전방 교통 신호등까지의 도착 시간을 자동 계산하고 이를 신호 잔여시간과 비교하여 운전자에게 정지 여부를 안내할 수도 있다.

도로에 설치된 신호등의 지시 정보는 이미 교통관제센터에서 실시간으로 모니터링 되고 있으며 교통관제센터에서 각 신호등의 지시의 잔여시간 정보 및 신호유지시간 정보를 추출하는 것은 현재 기술로 어려움이 없다.

종래 기술로서, 차량용 교통 신호등(예: 중국) 및 보행자 신호등에 잔여시간 표시장치가 부착된 경우가 있다.

최근 들어 LED 표시 장치를 이용하여 잔여시간을 표시하는 보행자용 교통 신호등이 확대 설치되고 있으며, 외국의 일부 지역에서는 차량용 교통 신호등에 방향지시와 함께 LED 표시장치를 이용하여 잔여시간을 숫자로 표시하기도 한다. 그런데 보행자용 신호등의 경우 신호등과 보행자 간의 거리가 멀지 않기 때문에 잔여시간을 숫자로 표시하는 것만으로도 보행자에게 충분한 정보를 전달할 수 있으나, 차량용 교통 신호등의 경우에는 신호등과 차량 간 거리가 길게는 수백 미터에 이르기 때문에 신호등에 설치된 숫자 표시장치로 잔여시간 정보를 전달하기에는 한계가 있고, 특히 안개, 우천, 눈 등으로 기상상태가 좋지 않을 경우 정보 전달 거리는 더 줄어들게 된다. 따라서 잔여시간 표시장치를 설치하는데 드는 비용에 비해 그 효과가 크지 않다.

오히려 차량용 교통 신호등에 방향지시와 잔여시간 정보 등 여러 정보가 함께 표시되면 신호등의 구조가 복잡해져 운전자의 시야에 혼란을 주게 되는 문제점이 있다.

방송을 이용한 신호 연동구간정보 제공 기술에 대한 종래기술로는 한국 등록특허 제0988833호가 있으며, 상기 종래기술은 신호연동정보를 이용한 내비게이션 시스템에 관한 것으로, 교통정체표시 명령신호 및 교통연동표시 명령신호에 기초하여 교통정체정보 및 상기 신호연동정보를 표시하는 것을 특징으로 하며, 사용자 및 내비게이션 단말기는 신호연동 여부를 고려함으로써 보다 효율적으로 경로를 선택할 수 있는 것이다. 구체적으로, 교통 신호가 연동되어 있는 도로정보를 TPEG(Transport Protocol Expert Group) 교통정보 서비스를 통해 제공하고, 차량에 설치된 내비게이션 단말기의 경로탐색 단계에서 이 정보를 활용하는 기술로서 교통 신호 관련 정보를 방송을 통해 제공한다는 점에서 본 발명과 유사성이 있으나, 제공하는 정보의 종류가 신호가 연동되어 있는 도로의 정보만을 제공하는 데 한정되어 있고 활용의 형태가 경로 탐색 단계에서 신호가 연동된 도로를 우선하도록 하는 것에 한정되어 있어 신호 연동 구간을 주행하지 않는 다수의 운전자에게는 상기 교통 신호 정보가 활용될 수 없다는 점이 본 발명과의 차이점이다. 또한 신호가 연동된 도로 구간에 대한 정보 또는 회전 금지/허용과 같은 정보는 매 순간 변경되는 정보가 아니지만 본 발명에서 제공하는 정보는 매 순간 변경되는 정보이기 때문에 방송을 통해 실시간으로 제공할 때 더욱 큰 효과를 얻을 수 있다.

본원 발명은 기존 발명의 상기 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 도로에 설치된 다수의 교통 신호등의 지시 및 신호유지시간 정보를 데이터방송을 통해 한꺼번에 실시간으로 전송하고, 차량에 설치된 데이터방송 수신기(혹은 수신장치)를 통해 다수의 운전자들이 그 정보를 시각적 및 청각적으로 확인할 수 있도록 하며, 내비게이션 단말기의 길안내 기능에 그 정보를 활용할 수 있도록 하여 목적지까지 도착하는데 걸리는 시간, 연료 소모, 도로정체, 환경오염 및 사고의 위험성을 줄이는 것을 목적으로 한다. 이를 위해서 차량 운전자의 전방에 위치한 신호등의 상태정보를 복수의 데이터 방송 신호에 부가하여 실시간으로 송수신하는 장치와 그 방법을 제안하고자 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 교통 신호등의 실시간 상태정보 송신 장치는 교통관제센터, 복수의 개별 신호등 및 이들의 조합을 포함하는 신호등 정보 제공 장치로부터 상기 개별 신호등의 지시 및 신호유지시간을 포함하는 신호등 정보를 입력하는 신호등 정보 입력부; 상기 복수의 개별 신호등 ID, 설치 위치, 노드 ID 및 이들의 조합을 포함한 신호등의 고정정보를 저장하는 신호등 고정정보 DB; 및 상기 개별 신호등 정보, 신호등 고정정보, 및 네트워크와 GPS를 포함한 시간 정보 제공 장치로부터 제공되는 기준시각 정보를 이용하여 상기 복수의 개별 신호등의 레코드 데이터를 생성하는 신호등 상태정보 부호화부; 를 포함하여 구성되며, 상기 신호등 상태정보 부호화부에서 생성된 상기 복수의 개별 신호등의 레코드 데이터를 TPEG 형식으로 부호화하는 TPEG 형식 부호화부; 를 더 포함할 수 있고, 또한, 상기 신호등 상태정보 부호화부에서 생성된 상기 복수의 개별 신호등의 레코드 데이터에 대해서 파일 형식 또는 스트림 형식을 포함한 소정의 데이터 방송 형식으로 부호화하는 데이터 방송 부호화부; 및 데이터 방송 송신부; 를 더 포함할 수 있으며, 상기 TPEG 형식 부호화부에서 생성된 신호에 대해서 파일 형식 또는 스트림 형식을 포함한 소정의 데이터 방송 형식으로 부호화하는 데이터 방송 부호화부; 및 데이터 방송 송신부; 를 더 포함할 수 있다. 여기서 상기 데이터 방송은 DAB, DAB+, DMB, AT-DMB, ATSC-M/H, 디지털라디오방송 (DRM, DRM+, HD-Radio를 포함) 및 FM 부가방송 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하며, 상기 신호등 상태정보 부호화부에서 생성된 상기 복수의 개별 신호등의 레코드 데이터를 전송하기 위해, HTTP 프로토콜로 신호등 상태정보를 제공하는 신호등 상태정보 HTTP 서버, 소켓 통신으로 신호등 상태 정보를 제공하는 신호등 상태정보 소켓 서버, 및 단거리전용통신(DSRC: Dedicated short-range communications), 도시교통정보시스템(UTIS: Urban Traffic Information System) 및 WAVE(Wireless Access in Vehicular Environments) 방식을 포함한 근거리무선통신으로 신호등 상태정보를 제공하는 신호등이 위치한 도로의 노변 기지국; 중 어느 하나를 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 교통 신호등의 실시간 상태정보 수신 장치는 차량의 위치 및 시간 정보를 추출하는 GPS 수신부; 방송 신호를 수신하는 방송 수신부; 방송 신호로부터 데이터 방송 신호를 추출하여 복호화하는 데이터 방송 복호화부; 복수의 개별 신호등 ID, 설치 위치, 노드 ID 및 이들의 조합을 포함한 신호등의 고정정보를 저장하는 신호등 고정정보 DB; 상기 데이터 방송 복호화부에서 입력된 데이터 방송 신호로부터 교통 신호등 상태정보를 추출하고, GPS 수신부에서 입력된 좌표를 기준으로 신호등 고정정보 DB로부터 차량의 현재 위치에 해당한 신호등 ID를 검색하고, GPS 시간 정보를 기준으로 현재 시점의 상기 신호등 ID에 해당하는 신호등 상태정보를 추출하고 잔여시간 정보를 화면표시장치에 출력하고, 음성출력장치에 효과음으로 출력하며, 또한 이들의 조합을 수행하는 것을 포함하는 신호등 상태정보 추출부; 를 포함하여 구성되고, 또한, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 교통 신호등의 실시간 상태정보 수신 장치는 차량의 위치 및 시간 정보를 추출하는 GPS 수신부; 소켓 서버, HTTP 서버 및 DSRC, UTIS와 WAVE를 포함하는 근거리무선통신 매체를 이용하는 도로의 노변 기지국 중 적어도 하나로부터 교통 신호등 상태정보를 포함한 데이터를 수신하는 데이터 수신부; 복수의 개별 신호등 ID, 설치 위치, 노드 ID 및 이들의 조합을 포함한 신호등의 고정정보를 저장하는 신호등 고정정보 DB; 상기 데이터 수신부에서 입력된 데이터로부터 교통 신호등 상태정보를 추출하고, GPS 수신부에서 입력된 좌표를 기준으로 신호등 고정정보 DB로부터 차량의 현재 위치에 해당한 신호등 ID를 검색하고, GPS 시간 정보를 기준으로 현재 시점의 상기 신호등 ID에 해당하는 신호등 상태정보를 추출하고 잔여시간 정보를 화면표시장치에 출력하고, 음성출력장치에 효과음으로 출력하며, 또한 이들의 조합을 수행하는 것을 포함하는 신호등 상태정보 추출부; 를 포함하여 구성되며, 상기 신호등 상태정보 추출부에서 추출된 현재 차량 진행방향 전방의 신호등 지시 및 잔여시간과 인근 신호등의 지시 및 잔여시간을 기준으로 목적지까지 도착시간이 최소가 되도록 직진, 회전, 정지 여부를 판단하여 그 결과를 전자지도와 결합하여 화면에 표시하거나 음성으로 출력하는 길안내 정보 생성부;를 더 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 교통 신호등의 실시간 상태정보 수신 방법은 GPS 수신부를 통해서 차량의 위치 및 시간 정보를 추출하는 단계; 방송 수신부를 통해서 방송 신호를 수신하는 단계; 상기 방송 신호로부터 데이터 방송 신호를 추출하여 복호화하는 데이터 방송 복호화 단계; 상기 데이터 방송 복호화 단계에서 입력된 데이터 방송 신호로부터 교통 신호등 상태정보를 추출하고, 상기 추출된 GPS 좌표를 기준으로 신호등 고정정보 DB로부터 차량의 현재 위치에 해당한 신호등 ID를 검색하고, GPS 시간 정보를 기준으로 현재 시점의 상기 신호등 ID에 해당하는 신호등 상태정보를 추출하고 잔여시간 정보를 화면표시장치에 출력하고, 음성출력장치에 효과음으로 출력하며, 또한 이들의 조합을 수행하는 것을 포함하는 신호등 상태정보를 추출하는 단계; 를 포함하여 구성되거나,

GPS 수신부를 통해서 차량의 위치 및 시간 정보를 추출하는 단계; 소켓 서버, HTTP 서버, 및 DSRC, UTIS와 WAVE를 포함하는 근거리 무선 통신 매체를 이용하는 도로의 노변 기지국 중 적어도 하나로부터 교통 신호등 상태정보를 포함한 데이터를 수신하는 데이터 수신 단계; 상기 데이터 수신 단계에서 입력된 데이터로부터 교통 신호등 상태정보를 추출하고, 상기 추출된 GPS 좌표를 기준으로 신호등 고정정보 DB로부터 차량의 현재 위치에 해당한 신호등 ID를 검색하고, GPS 시간 정보를 기준으로 현재 시점의 상기 신호등 ID에 해당하는 신호등 상태정보를 추출하고 잔여시간 정보를 화면표시장치에 출력하고, 음성출력장치에 효과음으로 출력하며, 또한 이들의 조합을 수행하는 것을 포함하는 신호등 상태정보를 추출하는 단계; 를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 여기에 상기 신호등 상태정보를 추출하는 단계에서 추출된 현재 차량 진행방향 전방의 신호등 지시 및 잔여시간과 인근 신호등의 지시 및 잔여시간을 기준으로 목적지까지 도착시간이 최소가 되도록 직진, 회전, 정지 여부를 판단하여 그 결과를 전자지도와 결합하여 화면에 표시하거나 음성으로 출력하는 길안내 정보 생성 단계;를 더 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 교통 신호등의 실시간 상태정보 수신 방법은 (1) GPS 데이터에서 차량의 좌표와 시간 정보를 추출하는 단계; (2) 신호등 고정정보 DB에서 차량 주행방향 전방의 신호등 ID를 검색하는 단계; (3) 방송 수신과 데이터 방송 복호화를 거쳐 입력되거나, 소켓 서버, HTTP 서버, 및 DSRC, UTIS와 WAVE를 포함하는 근거리무선통신 매체를 이용하는 도로의 노변 기지국 중 적어도 하나로부터 입력되는 신호등 상태정보 데이터 중에서 차량 주행방향 전방 신호등에 해당하는 교통 신호등 상태정보를 추출하는 단계; (4) 상기 교통 신호등 상태정보의 유효성을 판단하는 단계; 및 (5) 상기 교통 신호등 상태정보를 화면표시장치에 표시하거나 길안내 정보 생성부로 입력하여 신호대기시간이 반영된 길안내 정보를 생성하여 이를 영상 또는 음성으로 출력하는 단계; 를 포함하여 구성되며, 상기 단계 (4)에서 상기 교통 신호등 상태정보에 기본정보만 포함되어 있는 경우, 기준시각에 신호유지시간을 더한 값이 현재시각보다 클 경우에만 단계 (5)를 수행하는 것을 특징으로 하며,

여기서 상기 단계 (4)에서 상기 교통 신호등 상태정보에 유효시간 정보가 포함되어 있는 경우, 기준시각에 유효시간을 더한 값이 현재시각보다 클 경우에만 단계 (5)를 수행하는 것을 특징으로 하며, 상기 단계 (4)에서 상기 교통 신호등 상태정보에 기본정보 외에 다음방향지시 정보가 추가로 포함되어 있는 경우, 기준시각에 각 지시의 신호대기시간을 차례로 더하다가 그 값이 현재시각보다 커지는 시점의 지시를 현재 지시로 판단하고, 잔여시간은 그 값에서 현재시각을 뺀 값으로 하는 것을 특징으로 하고, 상기 단계 (4)에서 상기 교통 신호등 상태정보에 유효시간정보가 없거나 현재시각이 기준시각에 유효시간을 더한 값보다 작은 값일 경우, 기준시각과 추가정보로부터 유추하여 현재 지시 잔여시간을 추정할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 교통 신호등의 실시간 상태정보 송수신장치 및 그 방법에 관한 것으로, 도로에 설치된 다수의 교통 신호등의 지시(직진, 좌/우 회전, U턴, 정지 등), 신호유지시간 정보를 데이터방송을 통해 한꺼번에 실시간으로 전송하고, 차량에 설치된 데이터방송 수신기(내비게이션 단말기 또는 신호등 정보표시 전용 단말기)를 통해 다수의 운전자들이 그 정보를 시각적으로 확인할 수 있도록 함으로써 운전자가 신호등 상태 변경에 따른 주행 변경을 여유 있게 준비할 수 있도록 하고, 내비게이션 단말기의 길안내 기능에 그 정보를 활용함으로써 목적지까지 도착하는데 걸리는 시간, 연료 소모, 도로정체, 환경오염 및 사고의 위험성을 줄이는데 기여할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전체 시스템 구성도이며,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 TPEG 형식을 사용하는 MOT 방식 부호화 시스템의 구성도이고,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 TPEG 형식을 사용하지 않는 MOT 방식 부호화 시스템의 구성도이며,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 TPEG 형식을 사용하는 TDC 방식 부호화 시스템의 구성도이고,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 TPEG 형식을 사용하지 않는 TDC 방식 부호화 시스템의 구성도이며,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스마트폰 또는 테블릿 PC용 부호화 시스템 구성 방식 및 서버/단말기간 통신을 사용하는 시스템의 구성도이고,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 근거리 통신 매체를 이용한 신호등 상태 정보를 제공하는 시스템의 구성도이며,
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 데이터 방송 수신단말기의 블록도이고,
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소켓통신, HTTP 데이터 통신 또는 근거리 무선 통신에 의한 수신단말기의 블록도이며,
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수신기의 동작에 대한 순서도이고,
도 11는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내비게이션 단말기 화면표시의 구성을 나타낸 것이다.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본원 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전체 시스템 구성도이다. 교통관제센터(1)는 다수의 교통신호등 (2)으로부터 교통 신호등의 상태 정보를 수집 관리하고 있으며, 수집된 교통 신호등의 상태정보는 신호등 상태정보 부호화 시스템 (3)에 제공되고, 상기 신호등 상태정보 부호화 시스템 (3)은 상기 신호등 상태정보를 부호화한 후 부호화된 신호등 상태정보를 방송국의 방송센터 (4)로 보낸다. 이때 교통관제센터 (1), 다수의 교통 신호등 (2), 신호등 상태정보 부호화시스템 (3) 및 방송센터 (4) 사이에는 유무선 통신회선을 비롯하여 다양한 방송 통신 수단을 활용하여 정보를 송수신할 수 있다. 방송센터 (4)는 다시 상기 부호화된 신호등 상태정보를 데이터 방송 채널을 통해서 송신소 (5)로 전송하고, 다시 송신소 (5)에서는 개별적인 차량용 단말기 (6)에 혹은 개별 단말기 (6)에 상기 신호등 상태정보가 포함된 데이터 방송 신호를 송신하며, 사용자는 상기 단말기를 통해서 자신의 앞에 놓인 신호등 (2)의 상태를 확인할 수 있다.

이하 교통 신호등 지시상태 및 잔여시간 정보 수집 방법에 대해서 설명하고자 한다.

이미 교통관제센터 (1)에서 교통 신호등 (2) 각각의 실시간 지시상태가 모니터링 되고 있고, 지시를 원격 제어할 수 있으므로 각 교통 신호등의 지시 및 신호유지시간 정보를 수집하는 데는 현재의 기술로도 큰 어려움이 없다.

그러나 지시 및 신호유지시간 정보를 방송을 통해 전송할 경우 방송신호로 부호화되어 수신기까지 전달되는 과정에서 일정시간(수 초)의 수신 지연시간이 발생하기 때문에 단순히 실시간 정보만을 부호화하여 방송할 경우 단말기에서는 항상 그 지연시간만큼 과거의 정보를 수신하게 되는 문제가 발생하게 된다.

그런데, 교통 신호등의 상태 정보는 불규칙하게 변화하는 정보가 아니라 일정간격으로 규칙적으로 변경되는 정보이다. 즉 특정 시점으로부터 일정시간 이후의 상태가 결정되어 있는 정보이므로 방송 신호로 부호화하는 시점에서는 현재 시점의 정보가 아닌 수신 지연시간이 감안된 일정시간 이후의 미래 정보까지 함께 부호화하여 전송하는 것이 중요하다.

예를 들어 DMB (Digital Multimedia Broadcasting) 데이터방송의 수신 지연시간이 5초라고 가정하면, 15시00분00초에 전송하는 신호등의 상태정보는 15시00분00초 시점만의 정보가 아닌 15시00분05초 시점의 상태를 포함하고 있는 정보를 전송해야 하고, 이 정보는 5초의 수신 지연시간 이후인 15시00분05초에 단말기에서 수신이 된다. 같은 방식으로 매 순간마다 5초 이후의 미래 상태 정보를 포함하는 정보를 전송하도록 해야 한다.

이렇게 함으로써 단말기에서는 차량이 주행하는 시점의 교통 신호등의 상태 정보를 추출할 수 있게 된다.

이 때 신호등 상태 정보의 기본 정보로서 기준시각 정보가 전송되어야 하는데 이 기준시각 정보가 생성될 때 사용되는 시계와 단말기의 시계가 다를 경우 단말기에서 부정확한 시점에 정보가 사용되는 문제가 발생할 수 있으므로 반드시 동일한 시계가 사용되어야 한다.

차량용 데이터방송 수신기는 GPS (Global Positioning System) 수신 모듈이 기본 설치되어 있기 때문에 본 발명의 신호등 상태정보 부호화부로 입력되는 신호등 상태 정보의 기준시각이 GPS 시간에 이미 동기화 되어 있거나 본 발명의 신호등 상태정보 부호화부에서 GPS 시간에 맞춰 기준시각을 부호화하면 수신기에서 문제없이 정보를 처리할 수 있다. 신호등 상태정보 부호화부에서 GPS 시간에 맞춰 신호등의 상태 정보의 기준시각을 부호화하기 위해서는 신호등 상태정보 부호화부가 NTP 서버에 동기화 하거나 GPS 수신기로부터 수신되는 시간 정보를 추출하여 동기화해야 한다. 시스템을 NTP (Network Time Protocol) 서버 또는 GPS 시간에 동기화하는 방식은 널리 알려져 있는 기술로서, 인터넷망에 연결된 NTP 서버와 동기화할 수도 있고, 내부 네트워크에 NTP 서버를 설치하여 동기화할 수도 있으며 별도의 NTP 서버와 연동하지 않고 신호등 상태정보 부호화부에 GPS 수신기를 설치하여 GPS 신호에 포함된 시간 정보를 추출하여 시스템 시간을 동기화할 수도 있다.

이하 방송신호 부호화에 대해서 설명하고자 한다.

데이터방송을 이용하여 정보를 전송할 때는 주파수 자원이 한정되어 있기 때문에 전송하는 정보의 전송 데이터량을 최소화할 필요가 있다.

데이터방송을 통해 다수의 신호등 정보를 전송할 경우 특정 단말기가 수신한 신호등 정보에는 현재 위치 주위의 신호등에 해당하는 정보 외에 다수의 신호등 정보가 함께 포함되어 있다.

다수의 신호등 정보 중에서 특정 신호등에 해당하는 정보를 구분하기 위해서는 각 신호등을 구분할 수 있는 신호등 ID, 설치위치좌표 및 설명정보가 제공 되어야 하는데 이러한 정보들을 모두 방송으로 전송할 경우 전송량이 커지게 된다. 따라서 신호등의 설치위치좌표, 교차로 명칭과 같이 변경되지 않는 신호등 고정 정보 DB는 단말기 제작 단계에서 단말기의 저장장치에 탑재하도록 하고, 추가로 설치되는 신호등의 정보는 본 발명의 기술과는 별도의 방법으로 제공하는 것이 바람직하다. 신호등 고정정보 DB를 업데이트하는 방법의 예로서 내비게이션 단말기 사용자가 전자지도를 업데이트할 때 신호등 고정정보 DB를 함께 업데이트하도록 할 수 있을 것이다.

데이터방송을 통해서 신호등의 ID와 그에 해당하는 가변정보를 전송함으로써 단말기에 저장된 정보와 매칭할 수 있도록 한다.

이때 방송으로 전송하는 가변정보는 기준시각, 현재지시, 현재지시유지시간을 기본정보로 하고, 전송망에 여유가 있을 경우 현재지시 이후의 지시의 종류들 및 각 지시의 신호유지시간, 유효시간을 포함하는 추가정보를 전송하도록 한다.

본 발명의 설명에서는 이해의 편의를 위해 정보를 텍스트 형식으로 표시하고 있으나 실제 부호화 단계에서는 데이터 전송량을 최소화하기 위해 모든 정보는 텍스트 형식이 아닌 이진 숫자형식의 값을 사용한다. 신호등 ID는 정수값을 사용하며, 기준시각 및 지시유지시간, 유효시간 값들은 단위를 초(sec)로 하는 정수값을 사용한다. [표 1]은 지시의 종류에 따른 정수값 할당 예를 나타낸 것으로, 지시는 정수값을 할당하여 사용한다.

지시의 종류	할당 값
정지	0
직진	1
좌회전	2
직진/좌회전 동시신호	3
황색등	4

[표 2]는 본 발명의 신호등 상태정보 부호화부로 입력되기 이전의 특정 시점에서의 지시 및 신호유지시간 예로서, ID가 100번인 신호등의 특정 시점으로부터 1회 반복 주기에 해당하는 지시의 종류 및 신호유지시간의 예를 나타내고 있다.

신호변경시각	지시	신호유지시간(초)
15시00분00초	직진	15
15시00분15초	황색등	2
15시00분17초	좌회전	10
15시00분27초	황색등	2
15시00분29초	정지	60

[표 2]와 같이 기준시각 15시00분00초부터 직진, 황색등, 좌회전, 황색등, 정지 지시 순으로 신호가 변경되고, 그 이후에는 위의 지시가 반복된다고 가정 한다면 15시00분00초 이후의 특정 시점의 예로서 15시00분03초 시점에 방송으로 전송되는 기본정보에는 [표 3]과 같은 정보가 포함되어 전송된다.

항목	값	설명
신호등 ID	100
기준시각	15시00분00초	15시00분03초로부터 가장 가까운 최근 기준시각
현재지시	1	직진에 해당하는 정수값
신호유지시간	15	초

만약 방송망 대역폭에 여유가 있을 경우에는, [표 4]와 같이 지시 개수만큼 반복된 정보가 포함된 추가정보를 전송할 수 있다.

항목	값	설명
지시	4	황색등
신호유지시간	2	초
지시	2	좌회전
신호유지시간	10	초
지시	4	황색등
신호유지시간	2	초
지시	0	정지
신호유지시간	60	초

기본정보는 신호등의 현재지시 및 신호유지시간 정보만을 포함하고 있고, 추가정보는 신호등의 현재지시 이후의 지시 및 신호유지시간 정보까지 포함하고 있다.

[표 3] 및 [표 4]와 같이 기준시각과 현재 지시 및 신호유지시간 정보를 전송하게 되면 수신기에서는 가장 최근에 수신된 기준시각과 수신기의 현재시각을 비교하여 특정 시점의 신호상태를 판단할 수 있으므로 정보를 매초마다 전송하지 않더라도 수신기는 현재시점의 신호등의 상태를 판단할 수 있다. 따라서 방송망의 여유 대역폭을 감안하여 정보를 전송하는 주기를 결정할 수 있다. 그러나 정보를 전송하는 주기가 지나치게 길어질 경우 오차가 누적되어 실제 신호상태와 차이가 발생할 수 있으므로 정보를 전송하는 주기는 대역폭이 허용하는 범위내에서 최대한 자주 보내는 것이 바람직하다. 데이터방송 전송 채널의 초당 비트레이트(bps)는 동시에 전송하는 신호등의 개수와 정보의 종류에 따른 데이터 전송량을 고려하여 결정해야 한다. 채널의 초당 비트레이트(bps)는 데이터전송량에 따라 자동으로 결정될 수 있는 방식은 아니고, 방송국에서 운영자가 채널의 초당 비트레이트(bps)를 설정하게 되는데 이때 데이터 전송량뿐만 아니라 다른 여러 가지를 고려하여 BPS를 설정하기 때문입니다.

만약 수신기에서 오래된 정보를 사용하지 않도록 하려면 지시 및 신호유지시간 정보와 함께 유효시간 정보를 함께 전송할 수 있다.

예를 들어 유효시간을 60초로 전송할 경우 단말기는 가장 최근에 수신한 정보의 기준시각이 단말기 현재시각보다 60초 이전일 경우 그 정보는 사용하지 않고 최신 정보가 수신될 때까지 대기하게 된다.

위에서 설명한 기본정보 및 추가정보를 부호화할 때는 아래의 구조와 같이 지시의 개수 정보를 포함하여 부호화하여 단말기에서 정보의 구분이 용이하도록 하는 것이 바람직하다.

지시의 개수가 1인 경우, 즉 기본정보만 전송하는 경우에는 유효시간은 의미가 없으므로 0의 값을 전송한다.

지시의 개수가 N개인 경우, 즉 추가정보를 전송하는 경우에는 지시 및 신호유지시간 정보는 N만큼 반복된다. 현재지시와 다음 지시만 전송하는 경우에는 N은 2가 되며, 1회 신호 반복 주기 전체의 지시 개수만큼 전송할 경우에는 N은 1회 신호 반복을 구성하는 지시의 개수가 된다. 유효시간의 값이 0인 경우 단말기는 정보를 반복해서 사용하지 않으며, 유효시간의 값이 0보다 큰 경우 단말기 현재시각과 기준시각의 차이가 유효시간보다 크지 않은 범위 내에서 정보를 반복해서 사용한다.

아래는 신호등 상태 정보의 몇 가지 부호화 예를 설명하고 있다.

[표 2]에서 15시00분00초의 기본정보만 전송하는 경우의 신호등 상태 정보 부호화는 다음과 같다.

[표 2]에서 15시00분00초의 기본정보와 함께 다음 신호상태 정보 2개를 추가로 전송하는 경우의 신호등 상태 정보 부호화는 다음과 같다.

[표 2]에서 15시00분00초 이후의 1회 반복 지시 전체 정보와 함께 유효시간을 60초로 설정하여 전송하는 경우의 신호등 상태 정보 부호화는 다음과 같다.

전송량을 최소화하기 위해 매 신호등 마다 기준시각 정보를 표시하지 않고, 동일한 기준시각을 갖는 신호등들을 하나의 단위로 묶어서 부호화하는 방법을 사용할 수 있다. 이와 같이 공통된 기준시각을 갖는 신호등들을 하나의 단위로 묶어서 부호화하는 방법은 DMB 데이터방송 매체를 사용할 때의 부호화방법에서 설명한다.

데이터방송으로 전송하는데 있어 사용될 수 있는 방송 매체는 아래의 설명과 같다. 먼저 DMB 데이터방송의 경우에 대해서 설명하고자 한다.

DMB 데이터방송에는 TDC (Transparent Data Channel), MOT (Multimedia Object Transport), FIDC (Fast Information Data Channel), IP터널링 등의 세부 전송방식이 있는데, 본 발명의 신호등 상태정보를 전송하기 위해 사용할 수 있는 방식은 전송 데이터량 및 단말기 개발의 용이성을 감안할 때 FIDC 및 IP터널링 방식은 각각 전송 데이터량과 단말기 개발 용이성 측면에서 적절치 않으며, TDC와 MOT 방식을 사용하는 것이 바람직하다.

그러나 본 발명의 신호등 상태정보 데이터는 이들 전송방식에 구애받지 않고, DMB 데이터 서비스인 PAD (Program Associated Data), NPAD (Non-PAD), TDC, MOT, BWS (Broadcasting Web Site), DLS (Dynamic Label Service), Still image, FIDC, IP터널링 및 이들의 조합을 포함하는 새로운 전송 방식에 의해서도 서비스될 수 있음이 자명하다.

우선, MOT 방식은 파일단위로 데이터를 전송할 수 있는 방식이므로 공통된 속성을 갖는 정보들을 파일단위로 묶어서 전송하는 데 용이하다.

신호등 상태 정보는 반복되는 카루젤 성격의 정보가 아니라 실시간성이 요구되는 정보이므로 MOT 방식을 사용할 때는 불필요한 정보의 전송을 줄이기 위해 MOT 헤더모드를 사용하는 것이 바람직하다.

MOT 방식을 사용할 때 정보를 파일로 묶는 기준은 신호등이 설치된 구역, 신호등이 설치된 교차로의 우선순위에 따른 중요도 등 서비스 운영자의 요구사항에 따라 다양한 형태로 결정될 수 있으며 개별 파일의 기본 구조는 TPEG 형식을 사용할 경우와 그렇지 않을 경우에 따라 아래와 같이 서로 다른 구조를 갖게 된다.

먼저, TPEG 형식을 사용하는 경우에 대해서 설명하면 다음과 같다.

파일이름은 SID_A.SID_B.SID_C_SCID_NNN.bin와 같이 정해지고, 파일을 구성하는 데이터는 메시지(신호등)의 개수 m, m (메시지의 개수) * 메시지로 이루어지며, 여기서 메시지는 신호등 ID, 메시지 버전, 기준시각, 지시의 개수, 지시 및 신호유지시간 (지시의 개수가 1보다 클 경우 지시의 개수만큼 반복), 유효시간이 포함된 메시지로 구성된다.

TPEG 형식을 사용할 경우에는 위에서 나열된 메시지의 속성 외 TPEG의 기본형식에서 정의된 데이터가 포함된다. 단, TPEG 형식 중 하위 컴포넌트를 세분화 하지 않고 단지 데이터의 길이정보와 그 길이만큼의 데이터를 전송하는 방식을 사용할 경우, 예를 들어 TPEG part 3 (SNI)의 sni_component(0A)를 사용할 경우 또는 long_string 데이터 형식을 사용할 경우에는 메시지(신호등)의 개수 m, 공통 기준시각, m (메시지의 수) * 신호등 상태 레코드 데이터만으로 구성하고 추가로 데이터를 포함시킬 필요가 없어 정보의 전송량을 줄일 수 있다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 TPEG 형식을 사용하는 MOT 방식 부호화 시스템의 구성도이고, NTP (Network Time Protocol) 서버 (10), 신호등 정보 입력부 (11), 신호등 상태정보 부호화부 (12), 신호등 고정정보 DB (13), TPEG 형식 부호화부 (14), MOT 부호화부 (15), 데이터방송 MUX (16) 및 DMB MUX (17)을 포함하여 구성된다. 상기 NTP 서버 (10)는 기준시각 정보를 생성할 때 사용하는 시간 동기화 서버로서 인터넷에 연결된 NTP 서버 또는 내부 네트워크에 연결된 NTP 서버이며, 경우에 따라서 GPS 수신기로 대체될 수 있다. 상기 신호등 정보 입력부 (11)는 교통관제센터 (1) 또는 개별 신호등 (2)으로부터 각각의 신호등의 지시 및 신호유지시간 정보를 입력받는 기능을 수행한다. 상기 신호등 고정정보 DB (13)는 신호등 ID를 키값으로 하고 신호등의 설치 위치, 노드 ID 등의 고정정보를 필드로 하는 DB이다. 상기 신호등 상태정보 부호화부 (12)는 상기 신호등 정보 입력부 (11)로부터 개별 신호등의 지시 및 신호유지시간 정보를 입력받고 신호등 고정정보 DB (13)를 통해서 신호등 고정정보를 입력받아 신호등 ID, 기준시각, 지시 및 신호유지시간, 유효시간 정보를 필드로 하는 개별 신호등의 레코드 데이터를 생성한다. 상기 TPEG 형식 부호화부 (14)는 신호등 상태정보 부호화부에서 생성된 개별 신호등의 레코드 데이터를 TPEG 형식으로 부호화한다. 상기 MOT 부호화부 (15)는 TPEG 형식으로 부호화된 데이터에 대해서 파일 생성, MOT 헤더 구성 및 파일의 압축을 수행한다. 상기 데이터방송 MUX (16)는 상기 MOT 부호화된 데이터에 대해서 데이터그룹 생성 및 패킷타이징을 수행하고, DMB MUX (17)는 상기 패킷을 DMB 방송 신호로 부호화하는 역할을 수행한다.

TPEG의 형식을 사용하여 부호화할 경우 단말기 개발이 용이하다는 장점이 있으나 신호등 상태 정보와 함께 TPEG 형식에서 정의하고 있는 데이터를 전송해야 하기 때문에 전체 전송 데이터량이 커지는 문제가 있어 전송 데이터량을 최소화하기 위해 TPEG 형식을 사용하지 않고 다음과 같이 파일을 구성할 수 있다.

다음으로 TPEG 형식을 사용하지 않는 경우에 대해서 설명하면 다음과 같다.

파일이름은 사용자가 지정한 임의의 파일 이름을 사용할 수 있고, 파일을 구성하는 데이터는 파일에 포함된 메시지(신호등)의 개수 m, 공통 기준시각, m (메시지 개수) * 신호등 상태 레코드 데이터로 이루어지며, 여기서 상기 신호등 상태 레코드는 신호등 ID, 지시개수, 지시 및 신호유지시간 (지시의 개수가 1보다 클 경우 지시의 개수만큼 반복) 및 유효시간이 포함된 레코드 데이터로 구성된다.

TPEG 형식을 사용하지 않을 경우에는 도 3과 같이 도 2에서 TPEG 부호화부가 제외된 상태로 구성된다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 TPEG 형식을 사용하지 않는 MOT 방식 부호화 시스템의 구성도이며, NTP 서버 (10), 신호등 정보 입력부 (11), 신호등 상태정보 부호화부 (12), 신호등 고정정보 DB (13), MOT 부호화부 (15), 데이터방송 MUX (16) 및 DMB MUX (17)을 포함하여 구성된다. 상기 NTP 서버 (10), 상기 신호등 정보 입력부 (11), 상기 신호등 상태정보 부호화부 (12) 및 상기 신호등 고정정보 DB (13)는 도 2의 경우와 동일하고, 다만, 상기 MOT 부호화부 (15)는 신호등 상태정보 부호화부에서 생성된 개별 신호등의 레코드 데이터에 대해서 파일 생성, MOT 헤더 구성 및 파일의 압축을 수행한다. 상기 데이터방송 MUX (16)는 데이터그룹 생성 및 패킷타이징을 수행하고, DMB MUX (17)는 상기 패킷을 DMB 방송 신호로 부호화하는 역할을 수행한다.

다음으로, TDC 방식은 스트림형태로 데이터를 전송하는 방식으로서 TPEG 형식으로 신호등 정보를 전송할 경우에는 MOT 방식처럼 파일이름을 사용하는 것이 아니라, 아래와 같은 구조로 부호화 된다.

TPEG 형식을 사용하는 경우, 교통 신호등 상태정보 컴포넌트 프레임은 메시지(신호등)의 개수 m, m(메시지 개수) * 메시지로 구성되며, 상기 메시지는 신호등 ID, 메시지 버전, 기준시각, 지시의 개수, 지시 및 신호유지시간 (지시의 개수가 1보다 클 경우 지시의 개수만큼 반복) 및 유효시간을 포함하여 구성된다. TPEG 형식을 사용할 경우, 위에서 나열된 메시지의 속성 외 TPEG의 기본형식에서 정의된 데이터가 포함된다. 단, TPEG 형식 중 하위 컴포넌트를 세분화 하지 않고 단지 데이터의 길이정보와 그 길이만큼의 데이터를 전송하는 방식을 사용할 경우, 예를 들어 TPEG part 3 (SNI)의 sni_component(0A)를 사용할 경우 또는 long_string 데이터 형식을 사용할 경우에는 메시지(신호등)의 개수 m, 공통 기준시각, m (메시지의 수) * 신호등 상태 레코드 데이터만으로 구성하고 추가로 데이터를 포함시킬 필요가 없어 정보의 전송량을 줄일 수 있다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 TPEG 형식을 사용하는 TDC 방식 부호화 시스템의 구성도이며, NTP 서버 (10), 신호등 정보 입력부 (11), 신호등 상태정보 부호화부 (12), 신호등 고정정보 DB (13), TPEG 형식 부호화부 (14), TDC 부호화부 (15-1), 데이터방송 MUX (16) 및 DMB MUX (17)을 포함하여 구성된다. 상기 NTP 서버 (10), 상기 신호등 정보 입력부 (11), 상기 신호등 상태정보 부호화부 (12), 상기 신호등 고정정보 DB (13) 및 상기 TPEG 형식 부호화부 (14)는 도 2의 경우와 동일하고, 다만, 상기 TDC 부호화부 (15-1)는 상기 TPEG 형식 부호화부 (14)에서 부호화된 개별 신호등의 레코드 데이터에 대해서 TDC 스트림을 생성한다. 상기 데이터방송 MUX (16)는 상기 생성된 TDC스트림에 대해서 데이터그룹 생성 및 패킷타이징을 수행하고, DMB MUX (17)는 상기 패킷을 DMB 방송 신호로 부호화하는 역할을 수행한다.

TDC 방식을 사용할 때 TPEG 형식으로 부호화하게 되면 MOT 방식에서와 마찬가지로 TPEG 형식에서 정의하고 있는 데이터의 반복으로 인해 전체 전송 데이터량이 커지는 문제가 있어 전송 데이터량을 최소화하기 위해 TPEG 형식을 사용하지 않고 다음과 같이 스트림을 구성할 수 있다.

TDC 방식은 스트림방식의 데이터 전송이기 때문에 동기화 바이트(sync byte)가 필요하다. 스트림을 구성하는 데이터는 스트림의 길이, 스트림에 포함된 메시지(신호등)의 개수 m, 공통 기준시각, m (메시지 개수) * 신호등 상태 레코드 데이터를 포함하여 이루어지며, 상기 신호등 상태 레코드는 신호등 ID, 지시개수, 지시 및 신호유지시간 (지시의 개수가 1보다 클 경우 지시의 개수만큼 반복), 유효시간이 포함된 레코드 데이터 및 CRC를 포함하여 구성된다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 TPEG 형식을 사용하지 않는 TDC 방식 부호화 시스템의 구성도이며, 도 4에서 TPEG 부호화부를 제외하고 구성하는 것과 같으며, NTP 서버 (10), 신호등 정보 입력부 (11), 신호등 상태정보 부호화부 (12), 신호등 고정정보 DB (13), TDC 부호화부 (15-1), 데이터방송 MUX (16) 및 DMB MUX (17)을 포함하여 구성된다. 상기 NTP 서버 (10), 상기 신호등 정보 입력부 (11), 상기 신호등 상태정보 부호화부 (12) 및 상기 신호등 고정정보 DB (13)는 도 2의 경우와 동일하고, 다만, 상기 TDC 부호화부 (15-1)는 상기 신호등 상태정보 부호화부 (12)에서 부호화된 개별 신호등의 레코드 데이터에 대해서 TDC 스트림을 생성한다. 상기 데이터방송 MUX (16)는 상기 생성된 TDC스트림에 대해서 데이터그룹 생성 및 패킷타이징을 수행하고, DMB MUX (17)는 상기 패킷을 DMB 방송 신호로 부호화하는 역할을 수행한다.

MOT 및 TDC 방식을 사용할 경우 TPEG 형식을 사용할 것인지 여부는 서비스 운영자가 선택적으로 결정할 수 있다. 아울러, 서비스의 요구 조건에 따라 MOT 형식 및 TDC 형식 이외에 다른 형식의 데이터 방송 형식이 적용될 수 도 있음이 명백하다.

다음으로, DAB, DAB+ 및 AT-DMB 방식이 본 발명의 정보를 전송하는 데이터방송 매체로서 활용될 때는 도 2, 도 3, 도 4 및 도 5의 데이터방송 MUX 단계까지는 DMB 데이터방송에 적용되는 것과 동일한 기술이 적용된다. 데이터방송 MUX에서 생성된 데이터방송 신호는 해당 방송 시스템의 MUX에 입력되어 해당방송 신호로 전송된다.

한편, FM 부가방송을 이용하여 본 발명의 정보를 전송하기 위해서는 DMB의 TDC 방식의, 도 4의 TPEG 형식 부호화부 또는 도 5의 신호등 상태정보 부호화부 단계까지는 DMB 데이터방송에 적용되는 것과 동일한 기술이 사용되고 이후 단계에서는 FM 부가방송 시스템의 일반적 구조를 사용하게 된다. 하지만, 스트림 방식에 한정됨이 없이 FM 부가방송을 이용하여 신호등 상태정보를 전송하는 경우라면 도 4의 TPEG 형식 부호화부 또는 도 5의 신호등 상태정보 부호화부 이후 단계부터 FM 데이터 부가방송 시스템의 구조를 그대로 사용할 수 있다.

한편, ATSC-M/H 데이터방송을 이용하여 본 발명의 정보를 전송할 때 파일형식으로 정보를 전송할 경우 DMB MOT 방식의 도 2 TPEG 형식 부호화부 또는 도 3 신호등 상태정보 부호화부 단계까지는 DMB 데이터방송의 MOT 방식에 적용되는 것과 동일한 기술이 사용되고 이후 단계에서는 ATSC-M/H 방송 시스템의 파일형식 데이터전송을 위한 일반적 구조를 사용하게 된다.

ATSC-M/H 데이터방송을 이용하여 본 발명의 정보를 전송할 때 스트림형식으로 정보를 전송할 경우 DMB TDC 방식의 도 4 TPEG 형식 부호화부 또는 도 5 신호등 상태정보 부호화부 단계까지는 DMB 데이터방송에 적용되는 것과 동일한 기술이 사용되고 이후 단계에서는 ATSC-M/H 방송 시스템의 스트림형식 데이터전송을 위한 일반적 구조를 사용하게 된다.

한편, 본 발명의 신호등 상태정보를 전송하는 것을 목적으로 한다면, ATSC-M/H 방송 시스템의 파일형식 데이터전송이든 스트림형식 데이터전송이든 구애받지 않고, ATSC-M/H 방송 시스템이 지원하는 데이터 형식이라면 어떤 것을 적용하여도 무방하다.

한편, 본 발명의 기술은 DRM, DRM+ 및 HD-Radio를 포함한 디지털라디오방송 매체에도 적용될 수 있다. 디지털라디오방송을 이용하여 본 발명의 정보를 전송할 때 파일형식으로 정보를 전송할 경우 DMB MOT 방식의 도 2 TPEG 형식 부호화부 또는 도 3 신호등 상태정보 부호화부 단계까지는 DMB 데이터방송의 MOT 방식에 적용되는 것과 동일한 기술이 사용되고 이후 단계에서는 해당 디지털라디오방송 시스템의 파일형식 데이터전송을 위한 일반적 구조를 사용하게 된다.

또한, 디지털라디오방송을 이용하여 본 발명의 정보를 전송할 때 스트림형식으로 정보를 전송할 경우 DMB TDC 방식의 도 4 TPEG 형식 부호화부 또는 도 5 신호등 상태정보 부호화부 단계까지는 DMB 데이터방송에 적용되는 것과 동일한 기술이 사용되고 이후 단계에서는 해당 디지털라디오방송 시스템의 스트림형식 데이터전송을 위한 일반적 구조를 사용하게 된다.

한편, 본 발명의 신호등 상태정보를 전송하는 것을 목적으로 한다면, 디지털라디오방송 시스템의 파일형식 데이터전송이든 스트림형식 데이터전송이든 구애받지 않고, 디지털라디오방송 시스템이 지원하는 데이터 형식이라면 어떤 것을 적용하여도 무방하다.

본 발명에서 제공하는 신호등 상태 정보는 매 순간 변경되는 정보이며, 동시에 다수의 사용자에게 제공되어야 하기 때문에 일대일 통신 매체가 아닌 데이터방송 매체를 활용하는 것이 효과적이다. 그러나 스마트폰 및 테블릿 PC와 같이 데이터방송 수신 기능이 지원되지 않는 단말기에 본 발명을 적용하기 위해 신호등 상태 정보를 제공하는 서버를 두고, 스마트폰 및 테블릿 PC에서 서버에 접속하여 본 발명의 정보를 수신하도록 구현할 수 있다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스마트폰 또는 테블릿 PC용 부호화 시스템 구성 방식 및 서버/단말기간 통신을 사용하는 시스템의 구성도이며, NTP 서버 (10), 신호등 정보 입력부 (11), 신호등 상태정보 부호화부 (12), 신호등 고정정보 DB (13), 신호등 상태정보 HTTP 서버 (18) 혹은 신호등 상태정보 소켓 서버 (19) 및 스마트폰 및 테블릿 PC (20)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 서버 (18, 19)에서 상기 스마트폰 및 테블릿 PC (20)로 전송하는 정보를 생성하기 위한 구조는 앞서 설명 내용에서 신호등 상태정보 부호화부 (12) 단계까지는 동일하며, 이후 단계에서 데이터방송으로 전송하기 위한 부호화 과정을 거칠 필요가 없다는 차이점이 있다. 대신 신호등 상태 정보를 제공하기위한 HTTP 서버 또는 소켓 통신용 서버를 두어 단말기에 정보를 제공하게 된다. 신호등 상태정보 서버 (18, 19)에 접속하여 데이터를 수신하는 방법은 일반적으로 널리 알려진 기술로서 HTTP 프로토콜을 사용하는 방식과, 소켓통신을 이용한 클라이언트/서버 방식이 사용될 수 있다.

상기 신호등 상태정보 HTTP 서버 (18)는 HTTP 프로토콜을 통해 신호등 상태정보를 제공하는 서버이며, 상기 신호등 상태정보 소켓 서버 (19)는 소켓 통신을 통해 신호등 상태정보를 제공하는 서버이다. 상기 서버들 (18, 19)은 상기 신호등 상태정보 부호화부 (12)에서 부호화된 개별 신호등의 레코드 데이터에 대해서 각각 HTTP 프로토콜과 소켓 통신에 적합하도록 상기 신호등 정보를 변환하여 제공한다. 상기 스마트폰 및 테블릿 PC (20)는 상기 서버들 (18, 19)에 접속하여 본 발명에서 제안하는 신호등 정보를 수신할 수 있다.

또한, 근거리 무선통신을 이용하는 경우, 본 발명에서 제공하는 신호등 정보는 현재 차량위치 주변뿐만 아니라 차량 주행 경로 및 주행 경로 인근의 신호등 정보까지 동시에 제공될 때 단말기에서 더욱 효과적으로 정보를 활용할 수 있으므로 데이터방송 매체를 활용하는 것이 효과적이나 특정 신호등 주변 차량을 대상으로 정보를 제공하는 것만으로도 충분한 효과를 얻을 수 있으므로 단거리전용통신(DSRC: Dedicated short-range communications), 도시교통정보시스템(UTIS: Urban Traffic Information System) 및 WAVE(Wireless Access in Vehicular Environments) 방식에서 사용되는 근거리무선통신 매체를 이용하여 정보를 제공할 수 있다.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 근거리 통신 매체를 이용한 신호등 상태 정보를 제공하는 시스템의 구성도이며, NTP 서버 (10), 신호등 정보 입력부 (11), 신호등 상태정보 부호화부 (12), 신호등 고정정보 DB (13), 도로의 노변기지국 (21) 및 노변 기지국 주위의 차량 단말기 (22)를 포함하여 구성될 수 있다.

DSRC, UTIS 및 WAVE 방식으로 정보를 제공하는 데 있어 신호등 상태 정보를 생성하기 위한 구조는 앞서 설명 내용에서의 신호등 상태정보 부호화부 (12) 단계까지는 동일하며, 신호등 상태정보 부호화부 (12)에서 생성된 정보는 각 신호등이 위치한 도로의 노변 기지국 (21)으로 전송되어 노변 기지국 주위의 차량 단말기 (22)에서 수신하게 된다. 신호등 상태정보 부호화부 (12)와 도로의 노변 기지국 (21)간의 정보 전달 및 도로의 노변 기지국 (21)과 차량 단말기 (22)간의 정보 전달은 이미 널리 사용되고 있는 기술로 용이하게 구현될 수 있다.

도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 데이터 방송 수신단말기의 블록도이며, GPS 수신부 (100), 방송 수신부 (110), 데이터 방송 복호화부 (120), 신호등 상태정보 추출부 (130), 길안내(route guide) 정보 생성부 (140), 화면표시장치 (150), 음성출력장치 (160), 신호등 고정 정보 DB (170) 및 전자지도 (180)를 포함하여 구성된다.

상기 GPS 수신부 (100)는 GPS 신호로부터 차량의 위치와 시간 정보를 추출 후 신호등 상태정보 추출부 (130)로 전달하며, 상기 방송 수신부 (110)는 방송 신호 수신 후 데이터방송 복호화부 (120)로 방송 신호를 전달한다. 상기 데이터방송 복호화부 (120)는 수신된 방송신호로부터 데이터방송신호를 추출하여 복호화하고 복호화된 데이터를 신호등 상태 정보 추출부 (130)로 전달한다. 상기 신호등 고정정보 DB (170)는 신호등 ID를 킷값으로 하고 신호등의 설치위치좌표, 설치 위치 노드 ID, 신호등 설명 등의 고정정보를 필드로 하는 DB이며, 상기 신호등 상태정보 추출부 (130)는 데이터방송 복호화부 (120)에서 입력된 데이터방송 신호로부터 신호등 상태 정보를 추출하고 GPS 좌표를 기준으로 신호등 고정정보 DB로부터 차량의 현재위치에 해당하는 신호등 ID를 검색하고, GPS 시간을 기준으로 현재 시점에 해당하는 신호등 상태 정보를 추출하여 잔여시간 정보를 단말기의 화면표시장치 (150)에 출력하고, 음성출력장치 (160)에 효과음으로 출력하며, 또한 이들의 조합을 수행하는 것을 포함하며, 또한 신호등 상태 정보를 길안내 정보 생성부 (140)로 전달한다. 상기 길안내 정보 생성부 (140)는 현재 차량 진행방향 전방의 신호등 지시 및 잔여시간과 인근 신호등의 지시 및 잔여시간을 기준으로 목적지까지 도착시간이 최소가 되도록 직진, 회전, 정지 여부를 판단하여 그 결과를 화면표시장치 (150)에 표시하거나 음성출력장치 (160)로 출력한다. 상기 화면표시장치 (150)는 신호등 지시 및 잔여시간을 화면에 시각적으로 표시하는 것이고, 상기 음성출력장치 (160)는 신호등 지시 및 잔여시간 정보를 음성 또는 효과음으로 출력하거나, 신호등 상태 정보가 반영된 길안내를 음성으로 출력하는 것이다.

도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소켓통신, HTTP 데이터 통신 또는 근거리 무선 통신에 의한 수신단말기의 블록도이며, 도 8의 구성에서 방송 수신부(110)과 데이터 방송 복호화부(120) 대신에 소켓통신부(120-1), HTTP 데이터 통신부 (120-2) 또는 근거리 무선 통신부 (120-3) 를 포함하여 구성되는 것으로, 소켓통신의 경우, 소켓통신부를 통해서 신호등 상태정보 소켓 서버 (19)와 접속하여 상기 신호등 상태정보를 입력받아 신호등 상태정보 추출부로 출력하고, HTTP 데이터 통신의 경우, HTTP 데이터 통신부를 통해서 신호등 상태정보 HTTP 서버 (18)와 접속하여 상기 신호등 상태정보를 입력받아 신호등 상태정보 추출부로 출력하며, 근거리 무선 통신의 경우, 근거리 무선 통신부를 통해서 도로의 노변 기지국 (21)으로부터 상기 신호등 상태정보를 입력받아 신호등 상태정보 추출부로 출력한다. 나머지 데이터의 처리는 도 8에서 설명한 바와 같다.

스마트폰 및 테블릿 PC용 서버를 두고, HTTP 프로토콜이나 소켓통신을 이용하여 본 발명의 정보를 제공할 경우 정보를 수신하는 단계에서는 도 9에서와 같이 데이터방송을 통해 정보를 수신하는 단말기와 달리 방송 수신부 및 데이터방송 복호화부가 구현될 필요가 없다. 서버로부터 수신한 데이터는 교통신호 상태정보 추출부로 입력이 되며 이후의 처리단계는 방송 수신 단말기의 동작과 동일하다.

또한, DSRC, UTIS 및 WAVE에서 사용되는 근거리무선통신을 통해 정보를 수신하는 단말기도 도 9에서와 같이 도 8의 데이터방송을 통해 정보를 수신하는 단말기와 달리 방송 수신부 및 데이터방송 복호화부가 구현될 필요가 없다. 노변 기지국으로부터 근거리 무선 통신을 통해 수신한 데이터는 교통신호 상태정보 추출부로 입력이 되며 이후의 처리단계는 방송 수신 단말기의 동작과 동일하다.

도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수신기의 동작에 대한 순서도이다.

먼저, 차량용 단말기는 GPS 데이터에서 차량의 좌표와 시간 정보를 추출 (단계 1)하고, 다음으로, 신호등 고정정보 DB에서 차량 주행방향 전방의 신호등 ID를 검색 (단계 2)하며, 다시, 방송 수신부와 데이터방송 복호화부를 거쳐 입력되는 신호등 상태 정보 데이터 중에서 차량 주행방향 전방 신호등에 해당하는 교통 신호등 상태 정보를 추출 (단계 3)한다. 여기서, 추출된 신호등 상태정보는 기본정보와 추가정보로 구성되며, 기본정보는 단말기 동작을 위해 반드시 수신되어야 하는 정보로서, 신호등 ID, 기준시각, 현재방향지시, 신호유지시간을 포함하여 구성되며, 추가정보는 방송망 전송 대역폭에 여유가 있을 경우 전송되는 정보로서, 다음방향지시 및 신호유지시간(지시개수가 2개 이상일 경우 지시개수만큼 반복) 및 유효시간을 포함하여 구성된다.

다음으로, 상기 추출된 신호등 상태정보로부터 정보의 유효성을 판단 (단계 4)한다. 상기 판단 결과 단계 5의 과정을 수행할지 여부를 판단하며, 그 판단 기준은 다음과 같다.

1) 수신된 정보에 유효시간 정보가 포함되어 있을 경우 기준시각에 유효 시간을 더한 값이 현재시간(시각)보다 클 경우에만 단계 5의 과정을 수행한다.

2) 기본정보만 수신된 경우에는 기준시각에 신호유지시간을 더한 값이 현재 시각보다 클 경우에만 단계 5의 과정을 수행한다. 이때 잔여시간은 다음과 같다. 잔여시간 = 기준시각 + 신호유지시간 - 현재시각

3) 기본 정보 외에 다음방향지시 정보가 추가로 포함되어 있을 경우 기준시각에 각 지시의 신호대기시간을 차례로 더하다가 그 값이 현재시각보다 커지는 시점의 지시를 현재 지시로 판단하고, 잔여시간은 그 값에서 현재시각을 뺀 값으로 한다.

4) 유효시간정보가 없는 경우에는 기준시각과 추가정보로부터 유추하여 현재 지시 잔여시간을 추정할 수 있다. 예를 들어 신호등 ID 100, 기준시각 13시00분00초, 직진 10초, 황색등 1초, 좌회전 10초, 황색등 1초, 정지 100초로 정보가 수신된 경우 수신된 정보의 전체 신호유지시간의 합은 122초로서 현재시각 13시02분02초까지만 직접 계산을 할 수 있으나 수신된 정보를 통해 다음 신호가 반복되는 주기를 계산할 수 있으므로 13시02분03초 시점의 신호는 직진이고 잔여시간은 9초임을 추정할 수 있다. 그러나 만약 유효시간정보가 122초로 명시되어 있다면 13시02분03초 이후에는 최신 정보가 수신되기 전까지는 단계 5의 과정을 수행하지 않는다. 이러한 공백을 방지하기 위해 신호등 상태정보 부호화부에서는 유효시간이 경과하기 전에 단말기가 최신 정보를 수신할 수 있도록 정보를 전송해야 한다.

다음으로, 수신된 정보를 화면표시장치에 표시하거나 길안내 정보 생성부로 입력하여 신호대기시간이 반영된 길안내 정보를 생성하여 이를 영상 또는 음성으로 출력 (단계 5)한다. 이러한 상기 과정은 반복 수행 (단계 6)되는 것이 당연하다.

도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내비게이션 단말기 화면표시의 구성을 나타낸 것으로, 화면표시장치에 차량 주행방향 전방 신호등의 현재 지시와 잔여시간, 다음 지시가 표시되는 예이다.

본 발명의 차량용 단말기는 내비게이션 단말기 형태로 구현될 수도 있고, 신호등 상태정보 표시 기능을 갖는 전용 단말기 형태로 구현될 수도 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해서 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이므로, 본 발명의 범위는 상기에서 설명된 실시 예에 국한되어서 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이와 균등한 것들을 포함하여 결정되어야 한다.

1: 교통관제센터 2: 교통 신호등
3: 신호등 상태정보 부호화 시스템 4: 방송센터
5: 송신소 6: 차량용/개인용 단말기
10: NTP 서버 11: 신호등 정보 입력부
12: 신호등 상태정보 부호화부 13, 170: 신호등 고정정보 DB
14: TPEG 형식 부호화부 15: MOT 부호화부
15-1: TDC 부호화부 16: 데이터 방송 MUX
17: DMB MUX 18: 신호등 상태정보 HTTP 서버
19: 신호등 상태정보 소켓 서버 20: 스마트폰 및 테블릿 PC
22: 노변기지국 주위의 차량 단말기 21: 도로의 노변기지국
100: GPS 수신부 110: 방송 수신부
120: 데이터 방송 복호화부 120-1: 소켓 통신부
120-2: HTTP 데이터 통신부 120-3: 근거리 무선 통신부
130: 신호등 상태정보 추출부 140: 길안내 정보 생성부
150: 화면표시장치 160: 음성출력장치
180: 전자지도

Claims (12)

1. 교통관제센터, 복수의 개별 신호등 또는 이들의 조합을 포함하는 신호등 정보 제공 장치로부터 상기 복수의 개별 신호등의 지시 및 신호유지시간을 포함하는 신호등 상태정보를 입력받는 신호등 정보 입력부;
   상기 복수의 개별 신호등 ID, 설치위치, 노드 ID 또는 이들의 조합을 포함한 신호등의 고정정보를 저장하는 신호등 고정정보 DB; 및
   상기 복수의 개별 신호등의 지시 및 신호유지시간을 포함하는 신호등 상태정보, 신호등의 고정정보, 및 네트워크 또는 GPS를 포함한 시간 정보 제공 장치로부터 제공되는 기준시각 정보를 이용하여 상기 복수의 개별 신호등의 레코드 데이터를 생성하는 신호등 상태정보 부호화부; 를 포함하며,
   수신 장치가 차량 진행방향 또는 주변도로에 대한 신호등의 지시 및 잔여시간을 추출할 수 있도록 하기 위해 복수의 개별 신호등의 지시, 신호유지시간 및 기준시각 정보를 포함하여 전송함으로써 수신 장치에서 미리 수신된 신호등 상태정보의 상기 기준시각과 신호유지시간 정보를 이용하여 현재시각 또는 미래의 특정 시점에서의 신호등 지시 및 잔여시간을 추출할 수 있도록 하거나, 또는 유효시간 정보를 더 추가하여 전송함으로써 수신 장치에서 신호등 상태정보가 사용되는 시간을 상기 유효시간 이내로 제한할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 교통 신호등의 실시간 상태정보 송신 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 신호등 상태정보 부호화부에서 생성된 상기 복수의 개별 신호등의 레코드 데이터를 TPEG 형식으로 부호화하는 TPEG 형식 부호화부; 를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 교통 신호등의 실시간 상태정보 송신 장치.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 신호등 상태정보 부호화부에서 생성된 상기 복수의 개별 신호등의 레코드 데이터에 대해서 파일 형식 또는 스트림 형식을 포함한 소정의 데이터 방송 형식으로 부호화하는 데이터 방송 부호화부; 및 데이터 방송 송신부; 를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 교통 신호등의 실시간 상태정보 송신 장치.
4. 청구항 2에 있어서, 상기 TPEG 형식 부호화부에서 생성된 신호에 대해서 파일 형식 또는 스트림 형식을 포함한 소정의 데이터 방송 형식으로 부호화하는 데이터 방송 부호화부; 및 데이터 방송 송신부; 를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 교통 신호등의 실시간 상태정보 송신 장치.
5. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서, 상기 데이터 방송은 DAB, DAB+, DMB, AT-DMB, ATSC-M/H, 디지털라디오방송(DRM, DRM+ 또는 HD-Radio를 포함) 및 FM 부가방송 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 교통 신호등의 실시간 상태정보 송신 장치.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 신호등 상태정보 부호화부에서 생성된 상기 복수의 개별 신호등의 레코드 데이터를 전송하기 위해, HTTP 프로토콜로 신호등 상태정보를 제공하는 신호등 상태정보 HTTP 서버, 소켓 통신으로 신호등 상태 정보를 제공하는 신호등 상태정보 소켓 서버, 및 DSRC, UTIS와 WAVE 방식을 포함한 근거리무선통신으로 신호등 상태정보를 제공하는 신호등이 위치한 도로의 노변 기지국 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교통 신호등의 실시간 상태정보 송신 장치.
7. 교통관제센터, 복수의 개별 신호등 또는 이들의 조합을 포함하는 신호등 정보 제공 장치로부터 상기 복수의 개별 신호등의 지시 및 신호유지시간을 포함하는 신호등 상태정보를 입력받는 단계; 및
   상기 복수의 개별 신호등의 지시 및 신호유지시간을 포함하는 신호등 상태정보, 신호등의 고정정보, 및 네트워크 또는 GPS를 포함한 시간 정보 제공 장치로부터 제공되는 기준시각 정보를 이용하여 상기 복수의 개별 신호등의 레코드 데이터를 생성하는 신호등 상태정보를 부호화하는 단계; 를 포함하며,
   수신 장치가 차량 진행방향 또는 주변도로에 대한 신호등의 지시 및 잔여시간을 추출할 수 있도록 하기 위해 복수의 개별 신호등의 지시, 신호유지시간 및 기준시각 정보를 포함하여 전송함으로써 수신 장치에서 미리 수신된 신호등 상태정보의 상기 기준시각과 신호유지시간 정보를 이용하여 현재시각 또는 미래의 특정 시점에서의 신호등 지시 및 잔여시간을 추출할 수 있도록 하거나, 또는 유효시간 정보를 더 추가하여 전송함으로써 수신 장치에서 신호등 상태정보가 사용되는 시간을 상기 유효시간 이내로 제한할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 교통 신호등의 실시간 상태정보 송신 방법.
8. 청구항 7에 있어서, 상기 신호등 상태정보를 부호화하는 단계에서 생성된 상기 복수의 개별 신호등의 레코드 데이터를 TPEG 형식으로 부호화하는 TPEG 형식 부호화 단계; 를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 교통 신호등의 실시간 상태정보 송신 방법.
9. 청구항 7에 있어서, 상기 신호등 상태정보를 부호화하는 단계에서 생성된 상기 복수의 개별 신호등의 레코드 데이터에 대해서 파일 형식 또는 스트림 형식을 포함한 소정의 데이터 방송 형식으로 부호화하는 데이터 방송 부호화 단계; 및 데이터 방송 송신 단계; 를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 교통 신호등의 실시간 상태정보 송신 방법.
10. 청구항 8에 있어서, 상기 TPEG 형식 부호화 단계에서 생성된 신호에 대해서 파일 형식 또는 스트림 형식을 포함한 소정의 데이터 방송 형식으로 부호화하는 데이터 방송 부호화 단계; 및 데이터 방송 송신 단계; 를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 교통 신호등의 실시간 상태정보 송신 방법.
11. 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서, 상기 데이터 방송은 DAB, DAB+, DMB, AT-DMB, ATSC-M/H, 디지털라디오방송 (DRM, DRM+ 또는 HD-Radio를 포함) 및 FM 부가방송 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 교통 신호등의 실시간 상태정보 송신 방법.
12. 청구항 7에 있어서, 상기 신호등 상태정보를 부호화하는 단계에서 생성된 상기 복수의 개별 신호등의 레코드 데이터를 제공하기 위해, HTTP 프로토콜로 신호등 상태정보를 제공하는 단계, 소켓 통신으로 신호등 상태정보를 제공하는 단계, 및 DSRC, UTIS와 WAVE 방식을 포함한 근거리무선통신으로 신호등 상태정보를 제공하는 단계; 중 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교통 신호등의 실시간 상태정보 송신 방법.

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