KR20150021420A - 다차로 기반의 요금징수 장치에서의 주행차로 결정방법 - Google Patents

다차로 기반의 요금징수 장치에서의 주행차로 결정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다차로 기반의 요금징수 장치에서의 주행차로 결정방법에 관한 것으로서, DSRC 통신에 의한 다차로 기반의 요금징수 장치에서 RF 통신을 위한 안테나를 통해 수신되는 데이터의 에러율과 수신감도를 기반으로 요금징수 구간을 통과하는 하이패스 차량의 주행차로를 구분함으로써 다차로 기반의 요금징수 장치에서 요금징수 구간을 통과하는 차량에 대한 요금징수 결과 및 위반상태를 정확하게 판단할 수 있도록 한다.

Description

다차로 기반의 요금징수 장치에서의 주행차로 결정방법{METHOD FOR DETECTING LANE IN TOLL COLLECTION APPARATUS BASED ON MULTI LANE}
본 발명은 다차로 기반의 요금징수 장치에서의 주행차로 결정방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 DSRC 통신에 의한 다차로 기반의 요금징수 장치에서 RF 통신을 위한 안테나를 통해 수신되는 데이터의 에러율과 수신감도를 기반으로 요금징수 구간을 통과하는 하이패스 차량의 주행차로를 구분할 수 있도록 한 다차로 기반의 요금징수 장치에서의 주행차로 결정방법에 관한 것이다.
일반적으로, 유료 도로 상에서의 요금징수방식은 크게 두 가지로 구분된다. 그 하나는 이미 보편적으로 쓰이고 있는 방식으로서, 요금징수원이 톨게이트라고 불리는 유료도로상의 종점에서 대기하고 있다가 시점에서 발급받아 온 통행권을 가지고 통행료를 계산하는 방식이고, 다른 하나는 요금징수원 없이 차량에 장착된 통신장치와 무선통신에 의하여 요금이 징수되는 방식이다.
이중, 무선통신에 의한 요금징수는 차량의 감속이나 정지 없이 요금이 징수될 수 있어 요금징수원이 요금을 징수할 때와 같은, 톨게이트에서의 차량 지체 현상을 크게 줄일 수 있다.
이러한 무선통신에 의한 요금징수 시스템은 전자식 요금징수 시스템(Electronic Toll Collection System: ETCS)이라고도 하며, 정차하지 않고 통과한다고 하여 하이패스 시스템이라고도 불린다.
전자식 요금징수 시스템은 차선의 설비가 기존의 요금징수 방식과 유사하여 교통섬(Traffic Island)이라고 부르는 각종 장비와 유인부스를 설치하기 위한 공간이 필요한 단일 차로방식이 있고, 단일 차로방식과는 다르게 교통섬이 존재하지 않아 차선간의 이동이 자유로운 방식인 다차로 방식이 있다.
현재 전자식 요금징수 시스템은 고속도로 등 유료도로의 톨게이트(Tollgate)에 설치 운영되며 통행료 부과대상차량에 탑재된 차량단말기(On Board Unit, 'OBU')와 통행료 징수를 위해 도로변에 설치한 노변장치(Road Side Unit)가 서로 연동하여 통행요금을 전자적으로 과금하는 시스템으로, 사용자가 차량단말기를 차량에 부착하여 서비스를 지원하는 차로로 진입하게 되면 단거리전용통신(Dedicated Short Range Communication, 'DSRC')을 활용하여 차량단말기와 노변장치와의 통신을 통해 인증된 카드와 입력된 차량의 데이터를 획득함으로써 통행요금징수가 이루어지게 된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 10-2013-0042903호(2013.04.29. 공개, 발명의 명칭 : 다차로 요금 징수 시스템의 통신 장치, 제어 방법 및 통신 방법)에 개시되어 있다.
단거리전용통신은 통신 매체를 기준으로 RF(Radio-Frequency) 통신 방식과 IR(Infra-Red) 통신 방식의 두 가지 방식으로 구분된다.
단일 차로방식의 경우 단거리전용통신의 RF 통신영역이 해당 차로에 한정되기 때문에 해당 차로를 통과하는 차량에 대해 단거리전용통신으로 요금징수가 이루어지게 되지만, 다차로 방식인 경우 전차로에 대해 통신영역을 확보하기 위해 RF 통신영역이 서로 중첩되기 때문에 간섭이 발생되지 않도록 운영하여 통과하는 차량의 차로를 구분하여 요금징수가 이루어지도록 하여야 하는 필요성이 있다.
본 발명의 목적은 DSRC 통신에 의한 다차로 기반의 요금징수 장치에서 RF 통신을 위한 안테나를 통해 수신되는 데이터의 에러율과 수신감도를 기반으로 요금징수 구간을 통과하는 하이패스 차량의 주행차로를 구분할 수 있도록 한 다차로 기반의 요금징수 장치에서의 주행차로 결정방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 다차로 기반의 요금징수 장치에서의 주행차로 결정방법은, 각 차로별로 RF 통신영역을 갖는 다수의 안테나를 교번하여 데이터를 송신하고, 다수의 안테나별로 데이터를 수신하여 통신을 수행하는 단계; 통신을 수행하는 동안 안테나별로 수신된 데이터에 대한 에러율과 수신감도를 저장하는 단계; 및 통신의 종료여부를 판단하여 통신이 종료된 경우 통신결과에 따라 주행차로를 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 다수의 안테나를 교번하여 데이터를 송신할 때 RF 통신영역이 중복되는 안테나와 교번하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 수신감도를 저장하는 단계는 통신을 수행하는 동안 반복적으로 수신되는 데이터에 대해 수신감도를 갱신하여 저장하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 주행차로를 결정하는 단계는 안테나별 에러율과 수신감도를 각각 비교하여 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 주행차로를 결정하는 단계는 안테나별 에러율에 가중치를 부여하여 비교한 후 수신감도를 비교하여 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 다차로 기반의 요금징수 장치에서의 주행차로 결정방법은 DSRC 통신에 의한 다차로 기반의 요금징수 장치에서 RF 통신을 위한 안테나를 통해 수신되는 데이터의 에러율과 수신감도를 기반으로 요금징수 구간을 통과하는 하이패스 차량의 주행차로를 구분함으로써 다차로 기반의 요금징수 장치에서 요금징수 구간을 통과하는 차량에 대한 요금징수 결과 및 위반상태를 정확하게 판단할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다차로 기반의 요금징수 장치를 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다차로 기반의 요금징수 장치를 나타낸 블록구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다차로 기반의 요금징수 장치에서의 주행차로 결정방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 다차로 기반의 요금징수 장치에서의 주행차로 결정방법을 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다차로 기반의 요금징수 장치를 나타낸 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다차로 기반의 요금징수 장치를 나타낸 블록구성도이다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 다차로 기반의 요금징수 장치는 도로를 가로지르는 방향으로 배치되는 다수 개의 갠트리(60)와, 다차로 기반의 고속주행 환경에 적합하도록 갠트리(60)에 분산 배치되는 무선통신부(10), 차종분류부(20), 촬영부(30), 통합 제어부(50) 및 인터페이스부(40)를 포함하여 구성되어, 차량의 하이패스 단말기(5)와 근거리전용통신을 수행하여 통행료 정산, 통행료 미납과 편법 지불 방지를 위한 면탈방지 등의 기능을 수행한다.
갠트리(60)는 제 1갠트리(61)와 제 2갠트리(62) 및 제 3갠트리(63)를 포함하며, 제 1갠트리(61)와 제 2갠트리(62) 및 제 3갠트리(63)는 차량의 주행 방향을 따라 순차적으로 배치된다.
참고로, 본 실시예에서는 3개의 갠트리(60)를 포함하는 것을 예시로 하여 설명하였으나, 다양한 개수의 갠트리(60)가 배치될 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 4차로의 도로에 적용한 상태를 설명하였으나, 다양한 차로의 도로에도 적용될 수 있다.
아울러, 인터페이스부(40) 및 통합 제어부(50)는 상기한 바와 같이, 다수 개의 갠트리(60) 중 어느 하나에 직접 배치될 수 있으나, 도로의 노변에 배치될 수도 있다.
무선통신부(10)는 갠트리(60)에 분산 배치되어 도로를 주행하는 차량의 하이패스 단말기(5)와 근거리전용통신 방식으로 무선통신을 수행하기 위해, RF 통신모듈(12), 안테나 제어부(14) 및 안테나부(16)를 포함한다.
안테나부(16)는 안테나의 빔패턴, 각도 및 송수신 세기를 조절하여 RF 통신영역이 각 차로 중앙에 위치하고, 서로 인접한 RF 통신영역과 일부 중첩되도록 제 1내지 제 4안테나(161~164)를 각 차로별로 제 1갠트리(61)에 배치하여 차량의 하이패스 단말기(5)와 통신을 수행한 안테나를 통해 통과하는 차량의 주행차로를 구분할 수 있도록 한다.
안테나 제어부(14)는 안테나부(15)의 제 1내지 제 4안테나(161~164)를 교번하여 스위칭함으로써 서로 중첩된 RF 통신영역을 주행하는 차량에 대해서도 간섭을 일으키지 않고 통신을 수행할 수 있도록 한다.
예를 들어, 제 1안테나(161)가 스위칭될 경우 제 1안테나(161)의 RF 통신영역과 중첩되지 않은 제 3안테나(163)가 동시에 스위칭될 수 있으며, 제 2안테나(162)가 스위칭될 경우 제 2안테나(162)의 RF 통신영역과 중첩되지 않은 제 4안테나(164)가 동시에 스위칭될 수 있도록 한다.
RF 통신모듈(12)은 안테나 제어부(14)를 제어하여 제 1내지 제 4안테나(161~164) 중 선택된 안테나를 통해 차량의 하이패스 단말기(5)와 무선통신을 수행한다.
따라서, 차량이 요금징수 구간을 통과하면서 통신을 수행할 경우 통신을 수행한 안테나의 위치를 통해 주행차로를 구분할 수 있을 뿐만 아니라 2개 이상의 RF 통신영역을 통과하는 차량에 대해서도 통신 단절 없이 통신을 수행할 수 있으며, RF 통신영역이 중첩되지 않은 제 1내지 제 4안테나(161~164)를 선택적으로 교번하여 스위칭함으로써 통신 성공율을 높임으로써 차량의 고속 주행, 차선 변경, 앞지르기, 차로-차로 간 주행, 통신발생 위치에 따른 지연 시간, 동시처리 등의 상황에도 요금징수가 정상적으로 처리되도록 한다.
차종분류부(20)는 레이저 센서를 이용하는 비접촉식 방식으로 차종을 분류하는 것으로써, 차량의 번호판 촬영을 위한 트리거 신호와 차종 정보를 출력하며, 차량의 6종 분류체계와 호환을 고려하여 차종을 분류한다.
이러한 차종분류부(20)는 제 1차종분류부(21)와 제 2차종분류부(22)를 각각 도로를 가로지르는 방향으로 다수 개를 나란하게 배치하여 제 1차종분류부(21)와 제 2차종분류부(22)의 간격을 통해, 차량이 차종분류영역에서 진출시 차종정보의 전폭, 전고, 전장을 모두 측정하여 차종을 정확하게 분류한다.
한편, 제 1차종분류부(21)에서 발생되는 트리거 신호에 의해 후술할 제 2촬영부(32)가 동작하고, 제 2차종분류부(22)에서 발생되는 트리거 신호에 의해 후술할 제 1촬영부(31)가 동작되도록 한다. 이는 제 1촬영부(31)와 제 2촬영부(32)의 동작과 관련하여 상세하게 설명한다.
촬영부(30)는 차량의 번호판을 촬영한다. 촬영부(30)는 조명장치(미도시)와 카메라(미도시) 등을 포함하여 다차로에서 엇갈림 주행을 하더라도 안정된 조명확보와 차량의 앞면과 뒷면을 모두 촬영함으로써 환경변화에 따른 촬영정확도를 높일 수 있도록 한다.
촬영부(30)는 제 1촬영부(31)와 제 2촬영부(32)를 포함한다.
이때 제 1촬영부(31)는 제1갠트리(61)의 후단에서 차량의 후방을 촬영할 수 있도록 도로를 가로지르는 방향으로 다수 개가 나란하게 배치되고, 제 2촬영부(32)는 제3갠트리(63)의 전단에서 차량의 전방을 촬영할 수 있도록 도로를 가로지르는 방향으로 다수 개가 나란하게 배치된다.
여기서, 제 1촬영부(31)는 제 2차종분류부(22)의 트리거 신호에 따라 차량의 후방에서 번호판을 촬영하고, 제 2촬영부(32)는 제 1차종분류부(21)의 트리거 신호에 따라 차량의 전방에서 번호판을 촬영한다.
이러한 제 1촬영부(31)와 제 2촬영부(32)는 1대의 카메라를 기준으로 1.5차로를 촬영하여 차로 변경 중에도 정확히 촬영할 수 있도록 한다.
따라서, 제 2차종분류부(22)에서 차량을 감지하면, 제 1촬영부(31)가 차량의 후방에서 번호판을 촬영하고, 제 1차종분류부(21)에서 차량을 감지하면, 제 2촬영부(32)가 차량의 전방에서 번호판을 촬영한다.
이와 같이, 차량의 전방과 후방에서 각각 번호판을 촬영함으로써, 차량 인식의 정확도를 개선할 수 있도록 한다.
인터페이스부(40)는 통합 제어부(50)에서 생성된 정보를 외부의 각종 서버(미도시) 예를 들어, 영업 심사를 위한 서버, 요금징수를 위한 서버 등으로 전송할 수 있도록 인터페이스를 제공한다.
통합 제어부(50)는 상기한 무선통신부(10), 촬영부(30) 및 차종분류부(20)를 제어하여 이들로부터 각각의 정보를 수집 및 분석하여 요금징수 구간을 통과하는 하이패스 차량의 주행차로를 구분할 뿐만 아니라 요금징수 및 영업심사를 위한 통행정보를 생성한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다차로 기반의 요금징수 장치에서의 주행차로 결정방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 다차로 기반의 요금징수 장치에서의 주행차로 결정방법은, 통합제어부(50)가 안테나 제어부(14)를 통해 각 차로별로 RF 통신영역을 갖는 제 1내지 제 4안테나(161~164)를 교번하여 근거리전용통신 방식으로 하이패스 단말기(5)가 반응할 수 있도록 프레임제어슬롯과 접속요구슬롯으로 구성된 데이터 프레임을 송신한다(S10).
이후, 하이패스 단말기(5)가 액티베이션(Activation)하여 데이터를 송신할 경우 제 1내지 제 4안테나(161~164)별로 데이터를 수신하여 통신을 수행한다(S20).
이와 같이 통합제어부(50)가 RF 통신모듈과 안테나 제어부(14)를 제어하고, 제 1내지 제 4안테나(161~164)를 교번하여 스위칭하면서 하이패스 단말기(5)와 통신을 수행한다.
예를들어, 제 1내지 제 4안테나(161~164)는 서로 중첩된 RF 통신영역을 주행하는 차량에 대해서도 간섭을 일으키지 않고 통신을 수행할 수 있도록 제 1안테나(161)가 스위칭될 경우 제 1안테나(161)의 RF 통신영역과 중첩되지 않은 제 3안테나(163)가 동시에 스위칭될 수 있으며, 제 2안테나(162)가 스위칭될 경우 제 2안테나(162)의 RF 통신영역과 중첩되지 않은 제 4안테나(164)가 동시에 스위칭될 수 있도록 한다.
이렇게 하이패스 단말기(5)와 통신을 수행하면서 통신이 시작되면 안테나별 에러율과 수신감도를 저장한다(S30).
이때 수신감도는 통신을 수행하는 동안 반복적으로 수신되는 데이터에 대해 수신감도를 갱신하여 저장한다. 즉, 일시적으로 수신감도가 좋거나 나쁘다고 해서 이를 저장하는 것이 아니라 통신을 수행하면서 2회 이상 반복적으로 수신되는 데이터의 수신감도로 갱신하여 저장한다.
이와 같은 과정은 요금징수가 종료될 때까지 반복된다(S40).
이후 통신이 종료될 경우 안테나별로 저장된 에러율과 수신감도를 각각 비교하여 통신을 수행한 안테나를 결정한다(S50).
이때 에러율에 대해 가중치를 부여하여 에러율과 수신감도를 비교할 때 에러율에 우선순위를 갖도록 한다. 즉, 에러없이 통신이 정상적으로 이루어진 안테나를 우선적으로 결정하게 되고, 이후 에러율이 유효범위내에 존재할 경우 수신감도를 비교하여 안테나를 결정한다.
이렇게 결정된 안테나의 위치를 기반으로 주행차로를 결정한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 다차로 기반의 요금징수 장치에서의 주행차로 결정방법에 따르면, DSRC 통신에 의한 다차로 기반의 요금징수 장치에서 RF 통신을 위한 안테나를 통해 수신되는 데이터의 에러율과 수신감도를 기반으로 요금징수 구간을 통과하는 하이패스 차량의 주행차로를 구분함으로써 다차로 기반의 요금징수 장치에서 요금징수 구간을 통과하는 차량에 대한 요금징수 결과 및 위반상태를 정확하게 판단할 수 있도록 한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
5 : 하이패스 단말기 10 : 무선통신부
12 : RF 통신모듈 14 : 안테나 제어부
16 : 안테나부 20 : 차종분류부
21 : 제 1차종분류부 22 : 제 2차종분류부
30 : 촬영부 31 : 제 1촬영부
32 : 제 2촬영부 40 : 인터페이스부
50 : 통합 제어부 60 : 갠트리
61 : 제 1갠트리 61 : 제 2갠트리
63 : 제 3갠트리 161~164 : 제 1내지 제 4안테나

Claims (5)

  1. 각 차로별로 RF 통신영역을 갖는 다수의 안테나를 교번하여 데이터를 송신하고, 다수의 상기 안테나별로 데이터를 수신하여 통신을 수행하는 단계;
    상기 통신을 수행하는 동안 상기 안테나별로 수신된 데이터에 대한 에러율과 수신감도를 저장하는 단계; 및
    상기 통신의 종료여부를 판단하여 상기 통신이 종료된 경우 통신결과에 따라 주행차로를 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다차로 기반의 요금징수 장치에서의 주행차로 결정방법.
  2. 제 1항에 있어서, 다수의 상기 안테나를 교번하여 데이터를 송신할 때 상기 RF 통신영역이 중복되는 안테나와 교번하는 것을 특징으로 하는 다차로 기반의 요금징수 장치에서의 주행차로 결정방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 수신감도를 저장하는 단계는 상기 통신을 수행하는 동안 반복적으로 수신되는 데이터에 대해 상기 수신감도를 갱신하여 저장하는 것을 특징으로 하는 다차로 기반의 요금징수 장치에서의 주행차로 결정방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 주행차로를 결정하는 단계는 상기 안테나별 상기 에러율과 상기 수신감도를 각각 비교하여 결정하는 것을 특징으로 하는 다차로 기반의 요금징수 장치에서의 주행차로 결정방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 주행차로를 결정하는 단계는 상기 안테나별 상기 에러율에 가중치를 부여하여 비교한 후 상기 수신감도를 비교하여 결정하는 것을 특징으로 하는 다차로 기반의 요금징수 장치에서의 주행차로 결정방법.
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