KR20160043499A - 도로 안전을 개선하기 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

Abstract

도로 안전의 개선을 위한 방법 및 시스템. 시스템은 운전자가 차량을 운행하기에 신체적으로 적합한지를 판정할 수 있고, 차량이 운전하기에 안전한지를 판정할 수 있다. 시스템은 또한 예컨대 미리 정해진 제한 속도 초과의 운전, 급격한 가속, 급격한 감속, 과속 기간, 공회전 기간, 운전자의 눈 감김, 무모한 차선 변경, 밀착 주행, 및 졸음 등의 운전 위반들을 검출할 수 있고, 그에 따라 운전자에게 경고할 수 있다. 시스템은 또한 모든 운전 위반들의 기록을 원격 서버(101)에 유지한다.

Description

도로 안전을 개선하기 위한 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR IMPROVING ROAD SAFETY}

본 발명은 일반적으로 도로 안전의 개선에 관한 것이다. 특히 본 발명은 운전자의 각성 상태, 운전되고 있는 차량의 상태들, 및 운전자의 운전 습관들을 모니터링하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.

차량 사고들은 세계 대부분의 지역들에서 사망의 주요 원인들 중 하나이다. 1769년 Nicolas Joseph Cugnot에 의해 첫 번째 증기 엔진이 개발된 이후에, 구조적 무결성, 제동, 및 안정성 시스템들 등의 관점에서 자동차 안전이 상당히 개선되었지만, 이러한 안전 개선들의 혜택들이 가장 무모한 운전자들에 의해 무효화될 수 있다.

현재, 버스 및 트럭 등의 특정 상용 차량들에는, 해당 운전자들을 모니터링할 수 있는 플릿(fleet)/차량 관리 시스템들로서 상업적으로 알려진, 모니터링 모듈들이 설치된다. 이러한 모니터링 모듈들은 운전자들이 소정의 노선들로부터 이탈하지 않도록 하기 위해, 최대 허용가능 주행 속도를 초과하지 않도록 하기 위해, 그리고 임의의 무단 우회 및 정지를 하지 않도록 하기 위해 운전 속도, 제동 속도, 차량의 로케이션, 및 선택된 노선들을 수집한다.

그러나, 이러한 모니터링 모듈들은 차량 사고의 가능성을 줄이기 위한 운전자의 운전 습관에 대해 충분한 영향을 제공하지 않는다. 현재, 일반적인 플릿/차량 관리 시스템의 기능들을 초과해서 차량 사고를 줄이는 것을 목표로 하는 몇 개의 특허 기술들이 있다.

미국 공개 2002019703은 과속 위반, 차선 변경, U-턴, 가속, 감속, 다른 차량들과의 근접, 저속 운전, 및 차선에서 벗어남 등을 포함하는 운전 차량의 다양한 움직임들을 검출하고 감시한다.

미국 공개 2004236475는 밀착 주행, 잦은 차선 변경, 과속, 급 가속 및 감속을 포함하는 불안전한 운전 이벤트들을 기록하는 시스템을 개시한다. 각각의 이벤트는 저장되고 운전자의 운전 스타일, 차량들의 상태 등을 상세하게 나타내는 리포트를 생성하기 위해 사용된다.

한국 공보 20130108778은 카메라와 뇌파 데이터에 기초하여 운전자의 졸음을 검출하기 위해 정상 상태 시각 유발 전위들(steady state visually evoked potentials)에 기초한 차량용 안전 운전 제어 시스템 및 방법을 개시한다.

미국 공보 20100156617 A1은 운전자의 뇌파 패턴들의 분석을 통해 운전자의 의식을 판정하는 디바이스, 방법, 및 프로그램을 개시한다.

중국 201011570은 운전 차량의 속도를 더 잘 측정하기 위한 차량 운전 레코더 GPS를 개시한다. 그것은 각각의 운전자의 속도 오산 이력을 추적하고 저장하는 SD 카드 판독기 및 신원 카드 판독기를 갖는다.

이러한 해결책들은 차량 사고의 가능성을 줄이기 위한 운전자의 운전 습관들에 대해 영향을 제공하지만, 그들의 개시 내용으로부터, 그들은 차량이 운전되는 동안에 운전자에게 영향을 주는 것을 목표로 한다는 것을 알 수 있다. 이러한 해결책들은, 운전자가 차량에 들어가기도 전에 운전자가 이미 수면 부족에 의해 유도된 졸음, 취기, 및 기타 조건들로 인해 신체적으로 제 기능을 못하게 되었을 경우, 특히 도움이 되지 않을 수 있다. 또한, 이러한 해결책들은 운전되고 있는 차량의 상태들을 고려하지 않는다. 안 좋은 운전자 외에도, 제대로 점검되지 않은 차량도 차량 사고를 초래할 수 있다. 대여 차량들이 특히 이러한 방식으로 영향을 받는데, 그 이유는 각각의 대여 차량의 점검 이력을 임대 고객들이 입수할 수 없기 때문이다.

따라서, 안전 운전을 촉진시킬 수 있을 뿐만 아니라, 우선 운전자가 차량을 운행하기에 적합한지를 확인함에 있어서 한 단계 더 나아가고, 또한 운전되고 있는 차량이 운행하기에 안전한지를 판정하는 시스템을 창안하는 것이 매우 요망된다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 차량에 사전에 설치되는 도로 안전 시스템이 제공되고, 이 시스템은 운전자를 식별하고 원격 서버로부터의 상기 운전자의 운전 프로파일을 요청하는 수단, 상기 운전자의 의식 레벨을 평가하는 수단, 상기 차량에 설치된 각각의 타이어의 타이어 압력 레벨들을 평가하는 수단, 및 상기 운전자의 운전 프로파일, 의식 레벨, 또는 상기 타이어 압력 레벨들이 미리 정해진 안전 조건들의 집합을 벗어나는지를, 상기 차량이 운전되기 전에 상기 운전자에게 알리는 수단을 포함한다.

본 발명은 운전자가 차량을 운전할 상태에 있는지를, 그리고 차량이 운전될 상태에 있는지를 알아내기 위해 사전에 설치되어 운전자와 차량을 식별하고 체크하는 신규 시스템을 도입한다. 추가로, 시스템은 또한 원격 서버로부터의 운전자의 운전 프로파일을 요청한다. 운전자의 운전 프로파일, 및 운전자의 신체적 상태에 기초하여, 시스템은 그 후 운전자가 차량을 다루기에 적합한지를 운전자에게 알리고, 그리고 차량이 아무튼 운행하기에 위험한 상태이면, 그에 따라 운전자에게 경고를 행한다. 이것은 모두 차량이 운전되기 전에, 바람직하게는 차량의 엔진의 점화 전에 발생한다.

실시예에서, 시스템은 또한 상기 차량이 운전되고 있는 동안 상기 운전자의 운전 프로파일을 업데이트하는 수단, 상기 업데이트된 운전자의 운전 프로파일을 온보드 메모리(onboard memory)에 일시적으로 저장하는 수단, 및 상기 업데이트된 운전자의 운전 프로파일을 상기 온보드 메모리로부터 상기 원격 서버에 전송하는 수단을 더 포함한다.

일단 차량이 이동을 시작하면, 시스템은 업데이트된 정보를 임시 온보드 메모리에 우선 저장함으로써, 운전자의 운전 프로파일을 업데이트하고, 그 후 상기 업데이트된 정보를 원격 서버에 전송한다.

다른 실시예에서, 상기 운전자를 식별하는 수단은 지문 스캐너 및 신원 카드 판독기를 포함한다.

지문 스캐너와 신원 카드 판독기는 두 개의 별개의 디바이스들일 수 있거나, 또는 양쪽 기능들을 수행할 수 있는 단일 생체 디바이스일 수 있다.

일 특징에 따르면, 상기 운전자의 의식 레벨을 평가하는 수단은 뇌전도 판독기(electroencephalogram reader)를 포함한다.

뇌전도 판독기는 운전자의 두뇌의 뉴런들(neurons) 내의 이온 전류 흐름들로부터 유발되는 전압 요동들을 측정한다. 공지된 패턴들에 대해 전압 요동들을 비교함으로써, 시스템은 운전자의 의식 상태를 판정할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 타이어 압력들을 평가하는 수단은 무선 타이어 압력 센서를 포함한다.

독립적으로 설치된 무선 타이어 압력 센서들은 각각의 설치된 타이어의 타이어 압력을 실시간으로 시스템에 알린다.

바람직한 일 특징에 따르면, 상기 운전자의 운전 프로파일은 운전 위반들의 발생들을 포함한다.

일 실시예에서, 상기 운전 위반들은 미리 정해진 제한 속도 초과의 운전, 급격한 가속, 급격한 감속, 과속 기간, 공회전 기간, 운전자의 눈 감김, 무모한 차선 변경, 밀착 주행, 및 졸음을 포함한다.

따라서 상기 운전자의 운전 프로파일은 운전자의 예상되는 운전 거동을 시스템에 알림으로써, 주어진 운전자의 의식 및 차량의 상태에서, 운전자가 차량을 운행하는 것을 허용하는 것이 얼마나 위험할지를 시스템이 판단하도록 해준다.

전형적인 이동식 하드 디스크 드라이브, 솔리드 스테이트 드라이브, 또는 USB 드라이브 등이 상기 업데이트된 운전 프로파일 데이터의 임시 저장을 위해 이용될 수 있다.

바람직한 일 특징에 있어서, 상기 시스템과 상기 원격 서버 사이의 통신은 무선으로 수행된다.

대부분의 차량들이 통신 서버에 물리적으로 링크되지는 않기 때문에, 모든 업데이트들은 3G 네트워크, LTE 네트워크, 또는 GSM 네트워크 등 중 어느 것을 통해 무선으로 수행된다. 운전자의 운전 프로파일을 실시간으로 업데이트하는 것이 매우 대역폭 소모적일 것이므로, 대부분의 업데이트되는 데이터는 이미 언급한 하드 디스크 드라이브 또는 솔리드-스테이트 드라이브에 일시적으로 우선 저장될 것이고, 그 데이터는 원격 서버에 저장되어 있는 기존의 운전자의 운전 프로파일을 업데이트하기 위해 원격 서버에 주기적으로 보내질 것이다.

다른 양태에서, 도로 안전의 개선을 위한 방법이 제공되고, 이 방법은 차량의 운전자를 식별하고 원격 서버로부터의 상기 운전자의 운전 프로파일을 요청하는 단계, 상기 운전자의 의식 레벨을 평가하는 단계, 상기 차량에 설치된 각각의 타이어의 타이어 압력 레벨들을 평가하는 단계, 및 상기 운전자의 운전 프로파일, 의식 레벨, 또는 상기 타이어 압력 레벨들이 미리 정해진 안전 조건들의 집합을 벗어나는지를, 상기 차량이 운전되기 전에 상기 운전자에게 알리는 단계를 포함한다.

바람직한 일 특징에 있어서, 이 방법은 상기 차량이 운전되고 있는 동안 상기 운전자의 운전 프로파일을 업데이트하는 단계, 상기 업데이트된 운전자의 운전 프로파일을 온보드 메모리에 일시적으로 저장하는 단계, 및 상기 업데이트된 운전자의 운전 프로파일을 상기 온보드 메모리로부터 상기 원격 서버에 전송하는 단계를 더 포함한다.

다른 실시예에서, 상기 차량의 운전자를 식별하는 단계는 지문을 스캔하는 단계, 및 스마트 카드 타입 신원 카드에 저장된 정보를 추출하는 단계를 포함한다.

일 특징에 따르면, 상기 운전자의 의식 레벨을 평가하는 단계는 상기 운전자의 뇌전도 파형들을 분석하는 단계를 포함한다.

또 다른 특징에 따르면, 상기 타이어 압력들을 평가하는 단계는 상기 설치된 타이어들의 공기압 레벨들을 무선으로 측정하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 운전자의 프로파일은 운전 위반들의 발생들을 포함한다.

바람직한 일 특징에 따르면, 상기 운전 위반들은 미리 정해진 제한 속도 초과의 운전, 급격한 가속, 급격한 감속, 과속 기간, 공회전 기간, 운전자의 눈 감김, 무모한 차선 변경, 밀착 주행, 및 졸음을 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에서, 상기 원격 서버에의 그리고 그로부터의 상기 운전자의 운전 프로파일의 통신은 무선으로 수행된다.

본 발명은 첨부 도면을 참조하여 단지 예로서 주어진 바람직한 실시예들의 하기의 설명에 의해 예시되지만, 그에 의해 한정되는 것은 아니다:
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 도로 안전 시스템의 차량 측과 원격 서버 사이에 통신되는 데이터의 상이한 타입들을 예시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 도로 안전 시스템의 주요 하드웨어 컴포넌트들의 일부를 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 도로 안전 시스템의 표준 하드웨어 컴포넌트들 중 하나인 GPS 트랜스폰더의 바람직한 설치 로케이션을 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 바람막이 앞유리에 설치될 흡입 컵(suction cup)에 장착된 카메라를 도시한다.
도 4a는 전방 카메라가 차량의 전방에서 필요한 시야를 획득하기 위한 전방 카메라의 권장 설치 각도를 나타낸다.
도 4b는 후방 카메라가 차량의 후방에서 필요한 시야를 획득하기 위한 후방 카메라의 권장 설치 각도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 표준 USB 커넥터를 갖는 뇌전도(EEG) 헤드밴드의 신호 수신기를 나타낸다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 뇌전도(EEG) 헤드밴드를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 운전자를 식별하기 위해 도로 안전 시스템의 컴포넌트들의 일부로서 필요한 지문 판독기를 도시한다.
도 7은 도로 안전 시스템의 온보드 유닛이 일반적인 승용차로부터 전력을 수신하는 방법을 나타낸다.
도 7a는 본 발명의 실시예에 따른 도로 안전 시스템의 온보드 유닛에 접속되는 모든 외부 주변 기기들을 나타낸다.
도 8은 도로 안전 시스템의 온보드 유닛의 디스플레이에 표시되는 그래픽 사용자 인터페이스의 화면 캡처이다.
도 9는 두 개의 점수 카드를 나타내는데, 하나는 운전자들의 운전 프로파일들의 상세 사항을 나타내고, 다른 하나는 차량의 타이어 압력 상태들의 상세 사항을 나타낸다.

본 발명의 실시예에서, 도로 안전 시스템이 도 1에 개시된다. 시스템(100)은 주로, 차량 측의 두뇌 또는 중앙 처리 유닛으로서 작용하는 온보드 유닛(202); 카메라(200, 201), 글로벌 포지셔닝 시스템(GPS) 트랜스폰더(205), 타이어 압력 모니터링 시스템(TPMS)(203), 표준 USB 커넥터를 갖는 EEG 신호 수신기(500) 및 EEG 헤드밴드(501)를 포함하는 뇌전도(electroencephalogram: EEG) 판독 디바이스, 및 지문 및 신원 카드 판독기/생체 판독기(600)를 포함하는 다섯 개의 타입의 주변 디바이스들을 포함한다. 온보드 유닛(202)은 또한 운전자가 핸들 뒤에 있는 동안 볼 수 있는, 도 8에 도시된 바와 같은 그래픽 사용자 인터페이스(800)를 제시하기 위해 사용되는 디스플레이를 더 포함한다.

시스템(100)은 일반적으로 차량에 사전에 설치되고, 본 실시예에서는, 플러그-인 3G 동글(dongle)을 이용하여 원격 서버(101)와 무선으로 통신한다.

도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 도로 안전 시스템(100)이 개별적인 컴포넌트들로 구성되기 때문에, 이들은 상이한 타입들의 차량들에 쉽게 주문 제작될 수 있고, 조정될 수 있고, 설치될 수 있다. 도 2에서 또한 알 수 있는 바와 같이, 시스템의 설치의 예로서 버스가 이용되고 있다. 온보드 유닛(202)은 그것의 디스플레이가 운전자를 향하여 설치되어 있다. 온보드 유닛(202)은 차량 탑재 홀더(도시되지 않음)를 이용하여 설치되고, 도 7에 도시된 바와 같이 담배 라이터 어댑터에 의해 전력이 공급된다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 온보드 유닛(202)은 복수의 입력들을 갖고, 이러한 입력들은 전술한 바와 같이 연결된 주변 디바이스들로부터 데이터를 수집하기 위해 이용된다.

타이어 압력 모니터링 시스템 센서들을 설치하기 위해, 배터리 셀들이 각각의 센서의 캡에 로드된다. 이러한 상업적으로 가용의 센서들은 버스의 섀시에 나사로 쉽게 고정된다. 타이어 압력 모니터링 시스템(203)은 무선 타이어 압력 센서들을 포함하고, 본 실시예에서, 센서들의 신호들은 고주파 중계기에 의해 수신되고, 중계기는 RS232 포트를 통해 온보드 유닛(202)에 접속된다.

지구 궤도를 도는 GPS 위성들로부터 필요한 위성 신호들을 수신할 수 있는 한, 도 3에 도시된 바와 같은 GPS 트랜스폰더(205)는 차량의 대시 보드상의 어디에나 설치될 수 있다. 본 실시예에서, GPS 트랜스폰더(205)는 직렬 포트를 통해 온보드 유닛(202)에 접속된다.

후방 대향 카메라(200)(후방 카메라)와 전방 대향 카메라(201)(전방 카메라)는 둘 다 도 4에 도시된 것 같은 흡입 컵 탑재 디바이스들(400)을 이용하여 버스의 바람막이 앞유리에 설치되고, 그들의 위치들은, 도 4b에 도시된 바와 같이, 후방 대향 카메라(200)가 운전자의 얼굴의 명확한 뷰(view)를 얻기에 충분히 넓은 각도(402)를 얻을 수 있으면서, 도 4a에 도시된 바와 같이, 전방 대향 카메라(201)가 차량 앞의 교통의 최적 각도 뷰(401)를 얻을 수 있도록 조정된다. 두 개의 카메라 모두는 USB 연결을 통해 온보드 유닛(202)에 연결된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 뇌전도(EEG) 신호 수신기(500)는 온보드 유닛(202)에 플러그인되고 온보드 유닛상에서 발견되는 USB 포트에 의해 전력을 공급받는다. EEG 신호 수신기(500)는 무선 EEG 헤드밴드(501)로부터 뇌파 신호를 수신한다. EEG 헤드밴드는 14 개의 전극을 포함한다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 운전자는 엔진 점화 전에 이마 위에 헤드밴드(501)를 착용하도록 요구되고, 운전하는 동안 자신의 이마 위에 헤드밴드를 유지하도록 요구된다. 운전자의 뇌파가 실시간으로 수집되고 분석을 위해 온보드 유닛(202)에 공급된다.

본 도로 안전 시스템에서, 온보드 유닛(202)에 설치된 운영 시스템은 3 개의 카테고리로 사람의 자각 또는 의식을 암시하는 뇌파를 찾는다. 그것들은 졸림, 정상, 또는 기민이다. 졸림 또는 졸음 운전자는 이완될 것이고, 수동적일 것이고, 집중이 안 될 것이고, 이러한 특성들은 EEG 판독 디바이스에 의해 쉽게 검출될 수 있다. 의식 있는(그리고 정상이라고 간주되는) 운전자는 능동적이고 집중적이라고 검출될 것이다. 한편 기민한 운전자는 고도로 집중되고, 자신의 EEG 신호들에 특정 스파이크들을 기록할 것이다.

도 6에 도시된 바와 같은 지문 및 신원 카드 판독기/생체 판독기(600)는 상업적으로 가용의 디바이스이고, 일반적으로 알려진 바와 같이, 이러한 디바이스들은 USB 포트에 의해 용이하게 전력을 공급받는다. 판독기 디바이스(600)의 신원 카드 판독기 부분은 스마트 카드 타입 신원 카드들을 판독한다는 것을 유의한다. 본 실시예에서, 판독기(600)는 온보드 유닛(202)의 USB 포트에 연결된다. 디바이스에 의해 수집된 지문 및 신원 카드 정보는 모두 온보드 유닛(202)에 공급된다.

일단 온보드 유닛(202)이 턴온되면, 사전 설치된 도로 안전 시스템의 운영 시스템이 로드될 것이고 시스템은 그것의 연결된 주변 기기들로부터 데이터를 수신할 준비가 된다. 차량 엔진이 점화되기 전에, 운전자는 시스템에 자신을 식별할 것이 요구된다. 운전자는 시스템에 자신을 식별하기 위해 자신의 엄지지문 및 신원 카드를 이용할 것이 요구된다. 운전자의 운전 프로파일이 원격 서버(101)에 저장되고, 차량에 대한 별도의 프로파일이 또한 원격 서버(101)에 저장된다. 이러한 프로파일들은 도 9에 도시된 바와 같이 표 포맷으로 제시될 수 있는 "점수 카드들"에 저장된다. 이러한 점수 카드들에서 알 수 있는 바와 같이, 각각의 운전자의 운전 프로파일은 항목들의 리스트, 즉, 운행 시간을 시작으로, 운행 거리, 및 그 뒤를 따르는, 본 도로 안전 시스템에 의해 운전 위반으로 간주되는 아홉 개의 항목들을 포함한다. 운전 위반은: 소정의 제한 속도 초과의 운전("과속"), 급격한 가속, 급격한 감속, 과속 기간, 공회전 기간, 운전자의 눈 감김, 무모한 차선 변경, 밀착 주행, 및 졸음이다. 도 9는 본 발명의 특정 실시예를 나타내므로, 그것의 콘텐츠는 총망라적인 것으로 해석되지 말아야 한다. 필요에 따라 다른 형태들의 위반들이 기록될 수 있고 운전자의 프로파일 내에 저장될 수 있다. 한편 차량의 프로파일은 기록된 타이어 압력, 주행 거리, 최신 점검 날짜를 저장하기 위해, 그리고 언제 차량 점검을 하기로 되어 있는지를 또한 운전자에게 알리기 위해 이용된다.

시스템이 운전 프로파일 내의 아홉 개의 항목들 각각의 소정의 값들에 기초하여, 운전자의 운전 이력이 권장 미만이라고 판정하면, 시스템은 그에 따라 그래픽 사용자 인터페이스(800)를 통해 운전자에게 경고할 것이다. 유사하게, 차량의 점검 기한이 지났다면, 시스템은 그에 따라 또한 그래픽 사용자 인터페이스(800)를 통해 운전자에게 경고할 것이다.

이때, 시스템이 운전자의 의식 수준을 분석할 수 있도록 운전자는 EEG 헤드밴드를 착용할 것이 요구된다. 운전자의 EEG 패턴이 운전자가 졸립다는 것을 나타내면, 시스템은 그래픽 사용자 인터페이스(800)를 통해 그 사실을 운전자에게 경고할 것이다.

또한, 타이어들의 압력 판독에 기초하여, 타이어들 중 임의의 것이 충분히 가압되지 않았다면 또는 차량이 과적 상태이면, 시스템은 또한 유사한 방식으로 그래픽 사용자 인터페이스(800)를 통해 운전자에게 알릴 것이다.

그래픽 사용자 인터페이스(800)상의 과적 지시자는 타이어 압력(차량이 이동하고 있지 않기 때문에, 온도 편차를 무시함)의 갑작스런 증가에 의해 트리거될 것이다. 이것은 P = F/A로부터 도출되며, 여기서 압력 P는 타이어 압력 센서로부터 알려지고, A는 도로 표면과 접촉하는 타이어 쓰레드(tire thread)의 표면적이다. 타이어가 그것의 최적의 권장 압력으로 펌핑되고, 차량이 차량 제조업체에 의해 규정된 대로 공차 중량(curb weight)을 달성하도록 완전히 하적될 때, A의 값이 측정된다.

시스템(100)이 차량의 점화 시스템에 접속되지 않기 때문에, 임의의 안전성 문제가 검출되더라도, 운전자가 차량의 엔진을 시동거는 것을 막지 않을 것이다. 그러나, 시스템(100)에 의해 제기되고 그 후 운전자에 의해 무시된 임의의 경고들은 원격 서버(101)에 전송될 것이다. 시스템의 경고에 주의를 기울이는 것을 거부하는 것은 운전 위반의 형태라고 간주되고, 그러한 위반은 기록될 것이고 운전자의 운전 프로파일에 저장될 것이다.

임의의 이벤트에서 인터넷 접속 안 됨, 원격 서버(101)에서의 정전, 또는 시스템과 원격 서버(101) 간의 데이터 통신을 방해하는 임의의 다른 이유로 인해, 시스템이 원격 서버로부터 운전자의 운전 프로파일을 획득할 수 없다면, 시스템은 운전자의 프로파일에 대한 요청을 우선 임시로 저장할 것이다. 일단 데이터 통신이 재개되면, 시스템은 원격 서버(101)로부터 운전자의 프로파일을 자동으로 검색할 것이다.

이러한 조건에서, 시스템은 예컨대 EEG 판독 디바이스, 후방 대향 카메라(200), 및 타이어 압력 센서들로부터의 데이터 등과 같은 쉽게 입수할 수 있는 데이터에만 기초하여 운전자가 차량을 운전하기에 적합한지 그리고 차량이 운전하기에 안전한지를 판정할 것이다.

일단 차량 엔진이 시동되고, 차량이 움직이기 시작했다면, GPS 트랜스폰더는 GPS 위성들을 이용하여 차량의 위치를 획득할 것이고, 그것들을 이용해 차량의 속도를 결정할 것이다. 일단 GPS 트랜스폰더가 차량이 움직이기 시작했음을 검출했다면, 시스템은 소정의 제한 속도 초과의 운전("과속"), 급격한 가속, 급격한 감속, 과속 기간, 공회전 기간, 운전자의 눈 감김, 무모한 차선 변경, 밀착 주행, 및 졸음의 검출을 시작할 것이다.

시스템(100)은 다음 단락들에 따라 온보드 유닛(202)에 연결된 다섯 개의 주변 디바이스들로부터 실시간 데이터를 수집할 것이다.

일단 차량이 이동을 시작하면 카메라들(200, 201)은 동시에 비디오 녹화를 시작할 것이다. 온보드 유닛(202)은 프레임별로 실시간으로 비디오를 분석한다. 전방 (대향) 카메라(201)로부터의 비디오는 자동차의 움직임을 분석하기 위해 이미지 프로세싱 모듈에 의해 사용될 것이다. 이미지 프로세싱 모듈은 카메라(201)로부터 수신된 이미지들을 이용하여 차선 변경 및 밀착 주행을 검출할 수 있다. 운전자의 얼굴, 특히 운전자의 표정을 검출하기 위해 후방 (대향) 카메라(200)로부터의 비디오가 공급된다. 온보드 유닛(202) 내에 설치된 동일한 이미지 프로세싱 모듈은 눈의 감김을 검출할 것이다.

급격한 차선 변경과 밀착 주행이 검출될 때, 온보드 유닛은 그래픽 사용자 인터페이스를 통해 운전자에게 경고할 것이고, 자체의 임시 메모리에 이러한 이벤트들의 모든 발생들을 저장할 것이다. 임시 메모리는 2.5" 하드 디스크 드라이브(도시되지 않음), 복수의 2.5" 하드 디스크 드라이브, 솔리드 스테이트 드라이브, 또는 USB 드라이브 등일 수 있다.

GPS 트랜스폰더가 차량의 속도를 측정할 수 있기 때문에, 소정의 제한 속도 초과의 운전("과속"), 급격한 가속, 급격한 감속, 과속 기간, 및 공회전 등과 같은 이벤트들이 용이하게 산출될 수 있다. 다시 말하지만, 이러한 이벤트들의 모든 발생들은 온보드 유닛의 임시 메모리에 저장된다.

후방 (대향) 카메라(200)에 있어서, 이미지 프로세싱 모듈은 운전자가 졸음을 느끼고(따라서 오랜 기간 동안 그의 눈을 감고) 있는지를 검출할 것이고, 운전자에게 시각적으로 또는 청각적으로 경고하도록 온보드 유닛에 명령할 것이다. 다시 말하지만, 이러한 이벤트들의 모든 발생들은 온보드 유닛의 임시 메모리에 저장된다.

모든 상기 이벤트들의 발생들은 운전 위반으로서 처리될 것이고, 궁극적으로 운전자의 운전 프로파일에 저장될 것이다. 이렇게 하기 위해, 온보드 유닛(202)은 전술한 3G 동글을 통해 원격 서버(101)에 업데이트된 운전자의 운전 프로파일 데이터를 전송한다. 이 예에서 동글은 LTE 네트워크, 또는 GSM 네트워크 등을 통해 통신하기 위한 또 다른 것으로 용이하게 대체될 수 있고, 또한 동일한 통신 기능들 및 방법들을 수행하지만 다른 타입들의 무선 통신 프로토콜들을 이용하는 다른 것으로 용이하게 교환될 수 있다는 것을 유의해야 한다.

차량이 이동중일 때, 차량에 설치된 각각의 타이어의 타이어 압력 레벨들이 지속적으로 모니터링된다. 각각의 무선 타이어 압력 센서는 온보드 유닛(202)의 그래픽 사용자 인터페이스(800)를 통해 타이어 압력 판독값들을 운전자에게 지속적으로 제공한다. 타이어 압력들에 임의의 이상 현상이 검출되면, 온보드 유닛(202)은 즉각 운전자에게 경고할 것이다.

온보드 유닛(202)과 원격 서버(101) 간의 통신은 지속적일 필요는 없다. 도로 안전 시스템의 운영 시스템의 배경에서 실행되는 서비스가 지속적으로 3G 인터넷 접속을 체크할 것이고, 무선(3G) 신호의 품질이 통신에 좋은 경우에만, 원격 서버(101)에 업데이트된 데이터를 전송할 것이다. 본 실시예에서, 서비스는 3분마다 실행되지만, 이것은 원하는 대로 쉽게 캘리브레이트될 수 있다.

원격 서버(101)는 본 도로 안전 시스템에 대한 네 개의 상보적인 기능을 수행하고, 그들은 다음과 같이 열거된다:

1) 운전자 프로파일 체크

엔진 점화 전에, 운전자는 그의 스마트 카드 타입 신원 카드를 신원 카드 판독기에 넣도록 요구된다. 그는 또한 지문 디바이스에 그의 엄지 지문을 제공하도록 요구된다. 이 시점에서, 원격 서버(101)는 운전자가 블랙리스트에 올랐는지를 체크할 것이고 체크 결과를 온보드 유닛(202)에 다시 통신할 것이다.

2) 운전 위반 기록 보관

본 도로 안전 시스템에 의해 운전 위반으로 간주되는 아홉 개의 항목들은: 소정의 제한 속도 초과의 운전("과속"), 급격한 가속, 급격한 감속, 과속 기간, 공회전 기간, 운전자의 눈 감김, 무모한 차선 변경, 밀착 주행, 및 졸음이다. 상기의 설명에서 이미 언급한 바와 같이, 이러한 이벤트들 중 임의의 것이 검출될 때, 그것들은 업데이트되고 원격 서버(101)에 저장된다. 각각의 위반 및 그 정확한 시간이 각각의 운전자의 운전 프로파일에 결합될 것이다.

3) 운전자의 또는 차량의 점수 카드의 생성

원격 서버(101)에 저장된 기록들을 이용하여, 모든 운전자 또는 차량에 대한 "점수 카드"가 통계 연구 및 기타 목적을 위해 필요에 따라 표로 만들어질 수 있고, 인쇄될 수 있고, 컴파일될 수 있다.

4) 녹화된 운전 비디오들의 검색

각각의 주행의 녹화된 비디오들은 온보드 유닛(202)으로부터 복사될 수 있고 전송될 수 있다. 녹화된 비디오들은 각각의 주행에 대한 10초 클립들로 잘려지고 온보드 유닛(202)의 2.5" 하드 디스크 드라이브(도시되지 않음), 복수의 2.5" 하드 디스크 드라이브, 솔리드-스테이트 드라이브, 또는 USB 드라이브 등과 같은 임시 메모리에 저장된다. 사고의 이벤트시에, 비디오 클립들은 분석을 위해 또는 증거로서 사용되기 위해 검색될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 도로 안전 시스템의 온보드 유닛(202)의 하드웨어 사양은 다음의 표에 열거된다.

컴포넌트	설명
MIC+HP (헤드폰 출력)	2.5mm 오디오 잭, MIC용 기능들, 및 헤드폰 출력(Y 케이블)
USB3.0 및 eSATA 콤보 포트들	2 × 콤보 포트가 USB와 eSATA 외부 포트를 결합한다: USB3.0, 플러스, eSATA2.0 내부 포트: USB3.0, 플러스, eSATA3.0
보안 로크	보안 키가 (이동식 2.5" 저장 디바이스용) 앞문과 (메인 전력 버튼 및 퓨즈용) 보호 커버를 해제할 수 있다. 앞문이 닫혔을 때 앞문을 유지하기 위해 자석들이 이용된다.
전력 스위치	전력 스위치는 메인 전력 유입 또는 차단을 제어한다.
퓨즈	유입 전력을 보호하기 위한 10A 소형 퓨즈
이동식 2.5" 저장 디바이스에의 액세스	외부 액세스 가능한 이동식 2.5" 저장 디바이스가 앞문 뒤에 있다.
PWR	메인 전력 입력, 12V 및 24V 차량 전원 공급이 둘 다 허용됨(내전압 범위는 11~30V 입력 전압임)
UPS(옵션의 디바이스)	백업 전력을 위한 옵션의 UPS 전력 유닛에 연결
4 × 디지털 I/O	디지털 I/O용 1 × 16 핀 마이크로 핏 커넥터, 4-입력 및 4-출력 입력 채널들은 분리 보호됨 출력 채널들은 릴레이를 구비하고 24V까지 상승 유의: 출력 채널들로부터는 실제 전력이 제공되지 않음 디지털-하이: ~ 24V 초과 디지털-로우: 0 ~ 5V
CAN 버스	CAN 버스(2.0)용 1 × 4 핀 마이크로 핏 커넥터
스마트 디스플레이	18비트 LVDS 패널 디스플레이를 지원하기 위한 1 × 26 핀 D-서브 암 커넥터, 이 통합 포트는 또한 USB × 1, COM × 1, 및 그와 업 링크하는 디바이스에 대한 12V 전력을 포함한다.
HDMI	1 × 21 핀 표준 HDMI 포트
LAN 및 USB	1 × RJ-45 LAN 및 2 × USB2.0 포트 수직 라인 업
CRT/ HDTV	CRT 출력용 1 × 15 핀 D서브 커넥터
COM 포트	1 × RS232 1 × RS232/ 422/ 485 (BIOS 선택, H/W 점퍼 햇이 필요 없다)
GND	전체 시스템의 접지를 위한 섀시 접지
안테나 플러그	1) 1 × GPS 안테나 플러그 2) 1 × 3.5G 안테나 플러그 3) 2 × WiFi 안테나 플러그 (제2 안테나를 지원할 수 있는 WiFi 모듈을 위해 예약된 것)
저면도	2 × 5V 4000RPM 송풍기가 내장됨
측면도	우측으로부터 SIM 카드에 액세스
구성	알루미늄/ 철강/ ABS + PC
섀시	검은 색
코어 로직 스탠바이 브릿지	i5-2510E/　2 코어를 갖는　인텔　QM67　칩셋　CPU
메모리	디폴트로 4GB　DDR3　SODIMM
저장소	1　×　이동식　2.5"　저장 디바이스,　인텔　SSD　320　시리즈 권장,　40GB　 1　x　옵션의　8GB　야생 온도　SATA-DOM
냉각	2 × 5V 송풍기로 능동 냉각
탑재 브래킷	지원됨
치수	213.8(W)　×　82.0(H)　x　229.98(D)　mm 유의: 폭 치수와 깊이 치수는 브래킷들을 포함함
작동 온도	-20℃　~　60℃ (32°F　~　140°F)
저장소 온도	-40℃　~　85℃
상대 습도	5~95%,　비-응축
진동	동작: MIL-STD-810F, 방법 514.5, 카테고리 20, 지상 차량 - 고속도로 트럭(3 축) 비동작: MIL-STD-810F, 방법 514.5, 카테고리 24, 최소 무결성 테스트(3 축)
충격	MIL-STD-810F, 방법 516.5, 프로시저 I, 톱니형: 동작: 20G　/　11msec 비동작: 40G　/11msec

운영 시스템

본 발명의 실시예에 따른 도로 안전 시스템은 자체의 메인 OS로서 내장된 마이크로소프트(Microsoft)의 Windows 7을 이용한다. 이것은 인텔(Intel) OpenCV 프레임워크 v2.3.1 및 이모티브(Emotiv) SDK v2.0.0.20으로 셋업된다.

마스터 애플리케이션

마스터 애플리케이션은 모든 도로 안전 시스템 센서들의 결과들을 컴파일한 C# 애플리케이션이다. 이러한 결과들은 하기의 모듈들로부터 유래된다:

1) 차선 변경 검출

2) 눈 감김 검출

3) 뇌파 각성 검출

4) 타이어 압력 (및 온도)

5) 속도 모니터링

6) 과적 근사

7) 급격한 제동/급격한 가속

도 8에 나타낸 바와 같이 명확한 디스플레이가 모든 안전 지시자들을 운전자에게 경고할 것이다.

따라서, 모든 사용자에 대해 더 안전한 운전 경험을 제공할 수 있는 본 발명의 도로 안전 시스템이 기존의 도로 차량들에 구현될 수 있다는 것이 상기의 설명으로부터 명백하다.

상기의 설명은 상기의 시스템이 버스에 설치되는 본 발명의 특정 실시예에 주로 중점을 두었지만, 이 시스템에 대해 설명된 컴포넌트들은 승용차, 및 건설 차량 등과 같은 다른 종류들의 차량들에 용이하게 채택될 수 있다는 것이 분명하다. 시스템은 또한 하이브리드 엔진들을 이용하는 차량들 또는 완전히 전기로 구동되는 차량들에 채택될 수 있다. 하드웨어 디바이스들 사이의 그리고 온보드 유닛과 원격 서버 사이의 통신 방법들 및 프로토콜들은 본 명세서에 언급된 특정 실시예에 대한 단지 예들이고, 따라서 제한적인 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, GPS 위치결정 기능은 GLONASS, BeiDou, 및 Galileo 등과 같은 다른 위성 위치결정 시스템들에 의해 용이하게 대체될 수 있다.

본 발명의 범위를 벗어나지 않고 본 발명이 다수의 다른 방법들로 실시될 수 있는 것으로 이해된다.

Claims (16)

1. 차량에 사전에 설치되는 도로 안전 시스템으로서,
   운전자를 식별하고 원격 서버(101)로부터 상기 운전자의 운전 프로파일을 요청하는 수단,
   상기 운전자의 의식 레벨을 평가하는 수단,
   상기 차량에 설치된 각각의 타이어의 타이어 압력 레벨들을 평가하는 수단, 및
   상기 운전자의 운전 프로파일, 의식 레벨, 또는 상기 타이어 압력 레벨들이 미리 정해진 안전 조건들의 집합을 벗어나는지를, 상기 차량이 운전되기 전에 상기 운전자에게 알리는 수단
   을 포함하는, 도로 안전 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 시스템은,
   상기 차량이 운전되고 있는 동안 상기 운전자의 운전 프로파일을 업데이트하는 수단,
   상기 업데이트된 운전자의 운전 프로파일을 온보드 메모리에 일시적으로 저장하는 수단, 및
   상기 업데이트된 운전자의 운전 프로파일을 상기 온보드 메모리로부터 상기 원격 서버(101)에 전송하는 수단
   을 더 포함하는, 도로 안전 시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 운전자를 식별하는 수단은 지문 스캐너 및 신원 카드 판독기를 포함하는, 도로 안전 시스템.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 운전자의 의식 레벨을 평가하는 수단은 뇌전도 판독기(electroencephalogram reader)를 포함하는, 도로 안전 시스템.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 타이어 압력들을 평가하는 수단은 무선 타이어 압력 센서를 포함하는, 도로 안전 시스템.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 운전자의 프로파일은 운전 위반들의 발생들을 포함하는, 도로 안전 시스템.
7. 제6항에 있어서,
   상기 운전 위반들은 미리 정해진 제한 속도 초과의 운전, 급격한 가속, 급격한 감속, 과속 기간, 공회전 기간, 운전자의 눈 감김, 무모한 차선 변경, 밀착 주행, 및 졸음을 포함하는, 도로 안전 시스템.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 시스템과 상기 원격 서버(101) 사이의 통신은 무선으로 수행되는, 도로 안전 시스템.
9. 도로 안전의 개선을 위한 방법으로서,
   차량의 운전자를 식별하고 원격 서버(101)로부터 상기 운전자의 운전 프로파일을 요청하는 단계,
   상기 운전자의 의식 레벨을 평가하는 단계,
   상기 차량에 설치된 각각의 타이어의 타이어 압력 레벨들을 평가하는 단계, 및
   상기 운전자의 운전 프로파일, 의식 레벨, 또는 상기 타이어 압력 레벨들이 미리 정해진 안전 조건들의 집합을 벗어나는지를, 상기 차량이 운전되기 전에 상기 운전자에게 알리는 단계
   를 포함하는, 도로 안전 개선 방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 차량이 운전되고 있는 동안 상기 운전자의 운전 프로파일을 업데이트하는 단계,
    상기 업데이트된 운전자의 운전 프로파일을 온보드 메모리에 일시적으로 저장하는 단계, 및
    상기 업데이트된 운전자의 운전 프로파일을 상기 온보드 메모리로부터 상기 원격 서버(101)에 전송하는 단계
    를 더 포함하는, 도로 안전 개선 방법.
11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 차량의 운전자를 식별하는 단계는 지문을 스캔하는 단계, 및 스마트 카드 타입 신원 카드에 저장된 정보를 추출하는 단계를 포함하는, 도로 안전 개선 방법.
12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 운전자의 의식 레벨을 평가하는 단계는 상기 운전자의 뇌전도 파형들을 분석하는 단계를 포함하는, 도로 안전 개선 방법.
13. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 타이어 압력들을 평가하는 단계는 상기 설치된 타이어들의 공기압 레벨들을 무선으로 측정하는 단계를 포함하는, 도로 안전 개선 방법.
14. 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 운전자의 프로파일은 운전 위반들의 발생들을 포함하는, 도로 안전 개선 방법.
15. 제14항에 있어서,
    상기 운전 위반들은 미리 정해진 제한 속도 초과의 운전, 급격한 가속, 급격한 감속, 과속 기간, 공회전 기간, 운전자의 눈 감김, 무모한 차선 변경, 밀착 주행, 및 졸음을 포함하는, 도로 안전 개선 방법.
16. 제9항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원격 서버(101)에의 그리고 상기 원격 서버(101)로부터의 상기 운전자의 운전 프로파일의 통신은 무선으로 수행되는, 도로 안전 개선 방법.

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