KR20180019405A - 차량 주행관리 시스템, 차량 주행관리를 위한 클라이언트 장치 및 서버 장치 - Google Patents
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Abstract
차량의 전방면에 설치되어 전방 차량과의 거리를 측정하는 거리 측정 센서; 상기 차량의 주행정보를 수집하고, 수집된 상기 차량의 주행정보와 상기 거리 측정 센서에서 측정된 거리 측정 정보를 취합하는 클라이언트 장치; 교통 데이터를 수신하고, 수신되는 교통 데이터와 상기 클라이언트 장치에서 취합된 주행정보를 기반으로 도로 구간별 위험 감속도를 산출하며, 산출되는 상기 도로 구간별 위험 감속도를 기반으로 연상 메모리 데이터를 구축하고, 상기 도로 구간별 위험 감속도 및 상기 연상 메모리 데이터를 상기 클라이언트 장치로 전송하는 서버 장치를 포함하는 차량 주행관리 시스템이 개시된다.
Description
본 발명은 차량 주행관리 서비스에 관한 것으로, 특히 실시간 추돌 경고 기능을 제공하는 차량 주행관리 시스템, 차량 주행관리를 위한 클라이언트 장치 및 서버 장치에 관한 것이다.
기존 추돌 경고 시스템의 경우, 주로 차량 내에 설치되어 있는 센서를 기반으로 하여 선행 차량과의 거리, 속도 및 가/감속도 등의 운행정보를 이용함에 따라 인접한 차량에 대한 인식 및 추돌경고만 가능하기 때문에, 차량이 위치한 도로 구간의 전반적인 교통흐름을 운전자가 인지할 수 없어 선제적 차량 추돌사고 방지에 대한 한계점이 있다.
추돌 경고 시스템 정확도 증대를 위한 일환으로 차량 별 추가적인 센서 도입을 통해 탐지거리를 확장할 수 있지만, 고가의 센서를 여러 개 설치해야 하는 비용적인 한계가 있다.
또한, 교통사고 위험도는 인접한 선행 차량의 주행상황과 더불어 차량이 위치한 도로 구간의 교통흐름에 대한 직접적 영향을 받는 반면, 기존의 추돌 경고 시스템들은 이러한 도로 구간의 교통상황을 반영한 추돌 위험도를 고려하지 않고 있기 때문에 교통상태에 따라 변화하는 위험도 산정에 대한 신뢰성이 낮아 시스템 정확성이 떨어질 수 있다.
현재까지 연구 개발된 인공지능기술 기반 추돌 경고 시스템의 경우, 고가의 센서들을 탑재한 프로브 차량을 통해 장기간 수집되는 운행정보를 통해 연상 메모리(Associative Memory)를 학습시켜 추돌 위험도를 프로파일링(profiling) 하였으나, 최적학습 주기를 토대로 학습된 연상메모리를 통해 도출되는 신뢰도 높은 위험도 예측 및 실시간 위험 알림에 대한 기술적 요소와 센서 설치 및 운영관리에 요구되는 경제적 요소에 한계가 있다.
본 발명의 실시예에서는, 스마트폰 및 거리측정 센서를 통해 획득되는 차량 운행정보와, 클라우드를 통해 수신한 도로구간 교통정보를 융합하여 실시간 추돌 위험도를 제공함으로써, 제조 단가를 줄이고 시스템 정확성을 높일 수 있는 차량 주행관리 시스템, 차량 주행관리를 위한 클라이언트 장치 및 서버 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 차량의 주행정보를 수집하는 주행정보 수집부; 상기 차량의 전방에 설치된 거리 측정 센서에 의해 측정되는 전방 차량과의 거리 측정 정보를 수신하는 제1 통신부; 상기 차량의 주행정보와 상기 거리 측정 정보를 취합하는 제어부; 상기 제어부에서 취합된 주행정보를 네트워크를 통해 전송하거나, 상기 제어부에서 취합된 주행정보를 기반으로 한 도로 구간별 위험 감속도와, 적어도 둘 이상의 차량들에 대한 주행 이력정보를 기반으로 산출된 연상 메모리 데이터(Associative Memory Data)를 상기 네트워크를 통해 수신하는 제2 통신부를 포함하되, 상기 제어부는 상기 도로 구간별 위험 감속도 및 상기 연상 메모리 데이터를 기반으로 상기 차량의 추돌 위험도를 산출하는 차량 주행관리를 위한 클라이언트 장치를 제공할 수 있다.
여기서, 상기 추돌 위험도는, 상기 차량의 주행방향을 기준으로 전방의 제1 설정 도로 구간에서의 적어도 둘 이상의 차량들에 대한 감속도 정보에 의해 산출되는 장거리 추돌 위험도와, 상기 연상 메모리 데이터로 예측한 예측 위험도와 상기 차량의 제2 설정 도로 구간에서의 실제 주행 결과를 반복 비교한 결과에 의해 산출되는 단거리 추돌 위험도를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 차량의 상기 제2 설정 도로 구간에서의 연상 메모리 데이터를 기반으로 상기 단거리 추돌 위험도를 예측 및 갱신할 수 있다.
또한, 상기 차량의 주행정보는, 상기 차량의 속도, 가속도 및 감속도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도로 구간별 교통 데이터를 수집하는 교통 데이터 수집부와, 네트워크를 통해 적어도 둘 이상의 차량들과 통신하는 통신부와, 상기 도로 구간별 교통 데이터를 기반으로 구간별 위험 감속도를 산출하고, 산출되는 상기 구간별 위험 감속도와 적어도 둘 이상의 차량으로부터 수신되는 주행정보를 기반으로 연상 메모리 데이터를 구축하며, 산출되는 상기 구간별 위험 감속도와 구축되는 상기 연상 메모리 데이터를 상기 통신부를 통해 상기 적어도 둘 이상의 차량에 송신하는 제어부를 포함하는 차량 주행관리를 위한 서버 장치를 제공할 수 있다.
여기서, 상기 제어부는, 상기 구간별 위험 감속도를 갱신할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 갱신되는 구간별 위험 감속도를 기반으로 연상 메모리 데이터를 학습할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 차량의 전방면에 설치되어 전방 차량과의 거리를 측정하는 거리 측정 센서; 상기 차량의 주행정보를 수집하고, 수집된 상기 차량의 주행정보와 상기 거리 측정 센서에서 측정된 거리 측정 정보를 취합하는 클라이언트 장치; 교통 데이터를 수신하고, 수신되는 교통 데이터와 상기 클라이언트 장치에서 취합된 주행정보를 기반으로 도로 구간별 위험 감속도를 산출하며, 산출되는 상기 도로 구간별 위험 감속도를 기반으로 연상 메모리 데이터를 구축하고, 상기 도로 구간별 위험 감속도 및 상기 연상 메모리 데이터를 상기 클라이언트 장치로 전송하는 서버 장치를 포함하는 차량 주행관리 시스템을 제공할 수 있다.
여기서, 상기 클라이언트 장치는 상기 서버 장치로부터 수신되는 상기 도로 구간별 위험 감속도 및 상기 연상 메모리 데이터를 기반으로 추돌 위험도를 산출할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 스마트폰 및 거리측정 센서를 통해 획득되는 차량 운행정보와, 클라우드를 통해 수신한 도로구간 교통정보를 융합하여 각각의 차량에 대한 실시간 추돌 위험도를 제공함으로써, 근접 선행 차량과의 추돌 사고 위험 식별뿐만 아니라 주행도로 구간에서 잠재적으로 발생 가능한 추돌사고 위험도를 사전에 파악할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 차량에 기 장착되어 있는 거리측정 센서와 사용자의 스마트폰 등을 통해 실시간 추돌 위험도를 제공함으로써, 차량 주행관리 시스템의 제조 단가를 줄이고 시스템 정확성을 높일 수 있는 차량 주행관리 서비스 환경을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량 주행관리 시스템에 대한 블록도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량 주행관리를 위한 클라이언트 장치에 대한 블록도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량 주행관리를 위한 서버 장치에 대한 블록도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 클라이언트 장치의 차량 주행관리 방법을 예시적으로 설명하는 흐름도,
도 5a는 클라이언트 장치에서 수행되는 장거리 추돌 위험도 산출 과정을 예시적으로 설명하는 도면,
도 5b는 클라이언트 장치에서 수행되는 단거리 추돌 위험도 산출 과정을 예시적으로 설명하는 도면,
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 단거리 추돌 위험도를 산출하는데 사용되는 인공신경망 네트워크 구조도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 서버 장치의 차량 주행관리 방법을 예시적으로 설명하는 흐름도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량 주행관리를 위한 클라이언트 장치에 대한 블록도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량 주행관리를 위한 서버 장치에 대한 블록도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 클라이언트 장치의 차량 주행관리 방법을 예시적으로 설명하는 흐름도,
도 5a는 클라이언트 장치에서 수행되는 장거리 추돌 위험도 산출 과정을 예시적으로 설명하는 도면,
도 5b는 클라이언트 장치에서 수행되는 단거리 추돌 위험도 산출 과정을 예시적으로 설명하는 도면,
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 단거리 추돌 위험도를 산출하는데 사용되는 인공신경망 네트워크 구조도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 서버 장치의 차량 주행관리 방법을 예시적으로 설명하는 흐름도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 도면부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또한, 몇 가지 대체 실시예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
실시예의 설명에 앞서, 본 발명은 현재 널리 보편화 되어 사용되고 있는 스마트폰과 비교적 가격이 저렴한 차량용 거리측정 센서를 활용하여 실시간 추돌 위험도 및 선행차량과의 거리를 산출하고, 스마트폰 내 기 설치되어 있는 센서로 자차의 주행속도, 가속도 등의 운행정보를 취득 후 거리측정 센서 및 스마트폰 내부 센서 정보를 통합하여 클라우드 서버로 전송하며, 클라우드 서버에서는 도로 구간 별 운행정보를 수집하고 교통 이력데이터를 기반으로 구간별 위험 감속도를 산출하여 주행차량 위치한 구간의 위험도 정보와 위험 감속도를 기반으로 한 구간별 연상 메모리 사전 학습 정보를 스마트폰으로 전송함으로써, 각 도로 구간별 위험감속도 및 예비 연상 메모리 데이터를 기반으로 도로 구간 위험도(장거리 추돌 위험도)와 스마트폰으로 업데이트된 연상 메모리 학습을 통해 예측된 실시간 추돌 위험도(단거리 추돌 위험도)를 스마트폰 사용자에게 제공하고자 하는 것으로, 이러한 기술사상으로부터 본 발명의 목적으로 하는 바를 용이하게 달성할 수 있을 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량 주행관리 시스템에 대한 블록도로서, 거리 측정 센서(10), 제1 네트워크(20a), 제2 네트워크(20b), 클라이언트 장치(100), 서버 장치(200) 등을 포함할 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 거리 측정 센서(10)는 차량의 전방면에 설치되어 전방 차량과의 거리를 측정하고, 측정된 거리 측정 정보를 클라이언트 장치(100)에게 전송할 수 있다. 이러한 거리 측정 센서(10)는, 예를 들면 초음파 센서, 적외선 센서, 레이저 센서 등이 적용될 수 있다.
제1 네트워크(20a)는 거리 측정 센서(10)에서 측정된 거리 측정 정보를 클라이언트 장치(100)로 전송하기 위한 네트워크 시스템으로서, 예를 들어 블루투스 통신 시스템, 적외선 통신 시스템 등의 근거리 네트워크 시스템을 포함할 수 있다.
도 1에서 제1 네트워크(20a)는 거리 측정 센서(10)와 클라이언트 장치(100)가 무선으로 연결되는 것으로 도시하였으나, 이는 예시일 뿐이며 클라이언트 장치(100)의 접속 환경에 따라 OBD(On-Board Diagnostic), OBD-Ⅱ 등의 유선 네트워크 시스템이 적용될 수 있음을 당업자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.
클라이언트 장치(100)는 도시 생략된 차량의 주행정보, 예컨대 차량의 속도, 가속도, 감속도 등의 주행정보를 측정하고, 측정된 주행정보와 제1 네트워크(20a)를 통해 거리 측정 센서(10)로부터 전송되는 거리 측정 정보를 취합하여 서버 장치(200)로 전송하는 역할을 할 수 있다.
이러한 클라이언트 장치(100)는, 예를 들어 스마트폰(smart phone), 스마트 패드(smart pad), 태블릿 PC(tablet Personal Computer) 등과 같은 모바일 단말 장치를 포함할 수 있다.
또한, 클라이언트 장치(100)에는 차량의 주행정보를 측정하기 위한 애플리케이션이 탑재될 수 있으며, 이러한 애플리케이션을 통해 차량의 주행정보를 측정할 수 있다.
도 1에서 하나의 클라이언트 장치(100)를 도시하였으나, 이는 예시일 뿐이며, 제2 네트워크(20b)로 다수의 클라이언트 장치들이 접속될 수 있음을 당업자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
제2 네트워크(20b)는 광대역 무선통신 네트워크를 포함할 수 있으며, 클라이언트 장치(100)에서 취합된 주행정보를 서버 장치(200)로 전송하거나, 서버 장치(200)에서 제공된 도로 구간별 위험 감속도 및 연상 메모리 데이터를 클라이언트 장치(100)로 전송하는 역할을 할 수 있다.
이러한 제2 네트워크(20b)는, 클라이언트 장치(100)의 호 설정 및 자원 할당에 관여하는 것으로, 도면에는 도시하지 않았으나 제2의 다른 클라이언트 장치의 호 설정 및 자원 할당에 관여하는 네트워크가 구축될 수 있음을 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이와 같은 제2 네트워크(20b)는 클라이언트 장치(100)의 이동성을 보장하는 역할을 하며, 핸드 오버 및 무선 자원을 관리하는 기능을 수행할 수 있다. 제2 네트워크(20b)는 기지국 및 기지국 제어기를 포함하여 구성될 수 있으며, 동기식 및 비동기식을 모두 지원할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량 주행관리를 위한 클라이언트 장치(100)에 대한 블록도로서, 입력부(102), 제어부(104), 주행정보 수집부(106), 통신부(108), 저장부(110), 표시부(112) 등을 포함할 수 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 입력부(102)는 클라이언트 장치(100)의 동작 수행을 명령하기 위한 것으로, 예를 들어 터치 패드(touch pad)를 포함할 수 있다.
제어부(104)는 입력부(102)의 명령에 대응하여 클라이언트 장치(100)의 전반적인 동작을 제어하는 역할을 하며, 본 발명의 실시예에서는 후술하는 주행정보 수집부(106)에서 수집되는 차량의 주행정보와 거리 측정 센서(10)에서 측정되는 거리 측정 정보를 취합할 수 있다.
특히, 제어부(104)는 본 발명의 실시예에 따라 서버 장치(200)로부터 제공되는 도로 구간별 위험 감속도 및 연상 메모리 데이터를 기반으로 차량의 추돌 위험도를 산출하는 역할을 할 수 있다.
구체적으로 제어부(104)는 차량의 주행방향을 기준으로 전방의 제1 설정 도로 구간에서의 적어도 둘 이상의 차량들에 대한 감속도 정보에 대한 장거리 추돌 위험도와, 연상 메모리 데이터로 예측한 예측 위험도와 차량의 제2 설정 도로 구간에서의 실제 주행 결과를 반복 비교한 결과에 대한 단거리 추돌 위험도를 산출할 수 있다.
또한, 제어부(104)는 차량의 제2 설정 도로 구간에서의 연상 메모리 데이터를 기반으로 단거리 추돌 위험도를 예측 및 갱신할 수 있다.
주행정보 수집부(106)는 차량의 주행정보를 수집하는 역할을 한다. 이러한 주행정보 수집부(106)는 클라이언트 장치(100) 내에 탑재되는 애플리케이션, 예컨대 차량의 속도, 가속도, 감속도 등을 측정할 수 있는 애플리케이션을 포함할 수 있다.
통신부(108)는 제어부(104)에서 취합된 주행정보를 제2 네트워크(20b)로 전송하기 위한 통신 수단이다. 이러한 통신부(108)는 제어부(104)에서 취합된 주행정보를 기반으로 한 도로 구간별 위험 감속도와, 적어도 둘 이상의 차량들에 대한 주행 이력정보를 기반으로 산출된 연상 메모리 데이터를 수신하고, 수신되는 이들 데이터를 제어부(104)로 전달하는 역할을 할 수 있다.
저장부(110)는 클라이언트 장치(100)의 주행정보 수집부(106)를 통해 수집되는 차량 주행정보와, 거리 측정 센서(10)를 통해 측정되는 거리 측정 정보를 저장할 수 있다.
표시부(112)는 제어부(104)의 제어하에 클라이언트 장치(100)의 각종 동작 정보들을 표시하기 위한 수단으로, 예를 들어 LCD(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diode) 등의 표시 수단들을 포함할 수 있다.
특히, 표시부(112)는 본 발명의 실시예에 따라 산출되는 장거리 추돌 위험도 및 단거리 추돌 위험도를 표시할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량 주행관리를 위한 서버 장치(200)에 대한 블록도로서, 입력부(202), 제어부(204), 교통 데이터 수집부(206), 통신부(208), 교통 DB(210), 위험 감속도 DB(212), 연상 메모리 DB(214), 클라이언트 DB(216) 등을 포함할 수 있다.
입력부(202)는 서버 장치(200)의 동작 수행을 명령하기 위한 것으로, 예를 들어 터치 패드, 키 패드 등을 포함할 수 있다.
제어부(204)는 입력부(202)의 명령에 대응하여 서버 장치(200)의 전반적인 동작을 제어하는 역할을 하며, 본 발명의 실시예에서는 후술하는 교통 데이터 수집부(206)를 통해 수집되는 도로 구간별 교통 데이터를 기반으로 구간별 위험 감속도를 산출하고, 산출되는 구간별 위험 감속도와 적어도 둘 이상의 차량으로부터 수신되는 주행정보를 기반으로 연상 메모리 데이터를 구축하며, 산출되는 구간별 위험 감속도와 구축되는 연상 메모리 데이터를 후술하는 통신부(208)를 통해 적어도 둘 이상의 차량에 송신하는 역할을 수행한다.
이때, 제어부(204)는 구간별 위험 감속도를 갱신할 수 있으며, 갱신되는 구간별 위험 감속도를 기반으로 연상 메모리 데이터를 학습할 수 있다.
교통 데이터 수집부(206)는 도로 구간별 교통 데이터를 수집하는 역할을 한다.
통신부(208)는 제어부(204)에서 산출된 구간별 위험 감속도와, 이러한 구간별 위험 감속도 및 클라이언트 장치(100)의 주행정보를 기반으로 한 연상 메모리 데이터를 제2 네트워크(20b)로 전송하기 위한 통신 수단이다.
교통 DB(210)는 교통 데이터 수집부(206)를 통해 수집되는 도로 구간별 교통 데이터를 저장하며, 위험 감속도 DB(212)는 제어부(204)를 통해 산출되는 구간별 위험 감속도 정보를 저장할 수 있다.
연상 메모리 DB(214)는 제어부(204)를 통해 산출되는 구간별 위험 감속도와 적어도 둘 이상의 차량으로부터 수신되는 주행정보를 기반으로 한 연상 메모리 데이터를 저장할 수 있다.
클라이언트 DB(216)는 클라이언트 장치(100)에 대한 정보, 예를 들어 클라이언트 장치(100)의 사용자 정보, 차량 정보 등을 저장할 수 있다.
이들 DB들(210, 212, 214, 216)은 제어부(204)에 의해 관리되어 필요한 정보들을 저장되거나 다시 제어부(204)로 제공하는 역할을 하며, 이들 DB들(210, 212, 214, 216)은 오라클(Oracle), 인포믹스(Infomix), 사이베이스(Sybase), DB2와 같은 관계형 데이터베이스 관리 시스템(RDBMS)이나, 겜스톤(Gemston), 오리온(Orion), O2 등과 같은 객체 지향 데이터베이스 관리 시스템(OODBMS)을 이용하여 본 발명의 목적에 맞게 구현될 수 있고, 자신의 기능을 달성하기 위하여 적당한 필드(field)들을 가지고 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 클라이언트 장치(100)의 차량 주행관리 방법을 예시적으로 설명하는 흐름도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 클라이언트 장치(100)는 차량 주행관리 모드가 활성화 되는지를 판단하고(S100), 차량 주행관리 모드가 활성화되면 클라이언트 장치(100)는 주행정보 수집부(106)를 통해 주행정보를 수집할 수 있다(S102).
이후, 클라이언트 장치(100)는 거리 측정 센서(10)로부터 거리 측정 정보가 수신되는지를 판단하고(S104), 거리 측정 정보가 수신되면 수신되는 거리 측정 정보를 주행정보에 취합할 수 있다(S106).
그리고 클라이언트 장치(100)는 취합된 주행정보를 서버 장치(200)로 전송할 수 있다(S108).
이렇게 취합된 주행정보가 서버 장치(200)로 전송된 후, 클라이언트 장치(100)는 서버 장치(200)로부터 구간별 위험 감속도 및 연상 메모리 데이터를 수신할 수 있다(S110).
이후, 클라이언트 장치(100)는 서버 장치(200)로부터 수신된 구간별 위험 감속도 및 연상 메모리 데이터를 기반으로 장거리 추돌 위험도 및 단거리 추돌 위험도를 산출할 수 있다(S112).
본 발명의 실시예에 따른 추돌 위험도는 임계 감속도와 운행중인 차량의 운동학적 특징에 따른 가속도 및 감속도를 비교/예측하여 산출될 수 있다. 이러한 추돌 위험도는 통계학적 기법을 기반으로 하는 장거리 추돌 위험도와, 인공지능 기법을 적용한 단거리 추돌 위험도로 구분할 수 있다.
먼저, 장거리 추돌 위험도는 클라우드 환경에서 취득된 도로 구간별 교통 이력 데이터를 기반으로 도로 구간별 임계감속도(위험감속도)를 산출하고, 이를 차량 운전자 및 서비스 운영자에게 제공하여 도로 구간별 사고 위험도를 알려주는 기능을 한다. 이를 위하여 주행 차량이 위치한 도로 구간의 기하적 구역을 사전에 정의된 물리적 거리를 기점으로 상류부와 하류부로 구분하며, 하류부의 도로 구간의 위험 감속도 정보를 상류부에 위치해 있는 차량 운전자에게 제공할 수 있다.
단거리 사고 위험도의 경우 패턴인식에 활용되는 인공지능 기술 중 인공신경망 기법을 활용하며, 서버 장치(200)에서 주행차량 사용자의 클라이언트 장치(100)로 제공된 도로 구간별 위험감속도 및 예비 연상 메모리를 기반으로 하여 단위 시간 별로 연상메모리 학습 및 추돌 위험 수준 예측과정을 반복하여 도출된 추돌 위험 수준에 의거하여 위험도 산출 및 시·청각 추돌 경고를 제공한다.
학습시간이 길면 실시간으로 추돌 경고 서비스를 제공할 수 없고 학습시간이 짧아지면 연상메모리 부적합(Underfitting) 현상으로 인해 추돌 위험도 산출 결과의 정확도가 낮아짐에 따라, 학습 및 예측을 위한 단위 시간 최적화를 필요로 한다.
따라서, 본 발명의 실시예에서 제안하는 주행관리 기술은, 서버 장치(200)에서 수집된 도로 구간별 운행 정보 이력자료를 기반으로 하여 산출된 (예비)연상 메모리로 예측한 위험 수준(예측치)과 실제 주행 결과(관측치)를 비교하여 해당 구간에서 클라이언트 장치(100)가 연상 메모리 학습 및 추돌 경보 제공을 위한 예측 주기 시간 대비 정확도가 가장 높은 단위 주기(RPn)를 산출하여 사용하며, 구체적인 학습규칙(Associative Memory Learning Rule)과 연상 메모리 갱신 규칙(Associative Memory Updating Rule) 방법은 다음과 같다.
은닉층의 활성화 벡터를 netj, 입력층과 은닉층 간의 연상메모리를 V, X를 입력층 뉴런의 입력 벡터라 할 때 다음과 같은 [수학식 1]이 성립할 수 있다.
위의 연상메모리 계산식을 기반으로 다음과 같은 [수학식 2]의 관계에 의거하여 입력층과 은닉층 간의 연상메모리 조정 값(Δvji)을 산출할 수 있다.
여기서,
η : 학습 속도 계수
E : 현 시점의 에러 값
j : 은닉층의 j번째 벡터
i : 입력층의 i번째 벡터
J : 은닉층 뉴런 개수
I : 입력층 뉴런 개수
[수학식 2]는 다음과 같은 [수학식 3]으로 표기가 가능하다.
여기서, δ yj 는 은닉층의 j로부터 산출되는 에러 신호로써, 출력 값 y를 가진다.
δyj는 다음 [수학식 4]와 같이 산출 가능하다.
[수학식 4]의 ∂E/yj는 [수학식 5]와 같이 표현 가능하다.
K : 출력층 뉴런 개수
d k : 출력층 k 번째 뉴런의 목표값
[수학식 5]는 다음 [수학식 6]과 같이 나타낼 수 있다.
따라서 [수학식 3]과 [수학식 4]에 의거하여 다음 [수학식 7] 및 [수학식 8]로 나타낼 수 있다.
w kj : 은닉층과 입력층 간의 연상메모리
δ ok : 은닉층의 k로부터 산출되는 에러 신호로써, 출력 값 o를 가지며 [수학식 9]와 같이 산출 가능하다.
o k : 출력층 k 번째 뉴런의 출력값
위와 같은 방법을 통해 은닉층의 에러 신호를 다음 [수학식 10]과 같이 나타낼 수 있다.
이와 같은 [수학식 1] 내지 [수학식 10]을 통해 연상 메모리를 학습하고 학습된 연상 메모리를 갱신규칙인 모멘텀 기법(Momentum Method)에 의거하여 아래 [수학식 11]과 [수학식 12]와 같이 업데이트할 수 있다.
α : 모멘텀 계수
도 5a는 클라이언트 장치(100)에서 수행되는 장거리 추돌 위험도 산출 과정을 예시적으로 설명하는 도면이고, 도 5b는 클라이언트 장치(100)에서 수행되는 단거리 추돌 위험도 산출 과정을 예시적으로 설명하는 도면이다.
본 발명에서 제안하는 단거리 추돌 위험도는 도 5b의 하단에 나타낸 것과 같이, 단위 도로 구간의 가상(Virtual) 분할을 통해 연상메모리의 학습 및 예측을 위한 최적의 계산 단위 주기(RPn)를 거리 측정 센서(10), 클라이언트 장치(100) 및 서버 장치(200)를 통해 취득되는 교통 이력 데이터를 기반으로 도출하여 사용함에 따라 인공지능 기술을 적용한 추돌 경고 서비스를 실시간으로 제공할 수 있게 한다.
본 발명의 실시예에서는 도 6의 인공신경망 네트워크 구조를 기반으로 하여, [수학식 1]~[수학식 12]에 따라 학습 및 예측 과정 의거하여 도출된 결과물을 기반으로 예측 주기 시간을 산정하며, 실시간 추돌 경고 제공을 위한 물리적 연산 시간 및 정확도 측면에서 종래의 시스템보다 좋은 성능을 보이는 것으로 시뮬레이션 결과를 통해 확인하였다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 서버 장치(200)의 차량 주행관리 방법을 예시적으로 설명하는 흐름도이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 서버 장치(200)의 제어부(204)는 교통 데이터 수집부(206)를 통해 교통 데이터가 수신되는지를 판단하고(S200), 교통 데이터가 수신되면 수신되는 교통 데이터의 이력 정보를 기반으로 구간별 위험 감속도를 산출할 수 있다(S202).
이후, 제어부(204)는 구간별 각 차량의 주행정보가 수신되는지를 판단할 수 있다(S204). 이때의 주행정보는 클라이언트 장치(100)의 주행정보도 포함될 수 있다.
단계(S204)에서의 판단 결과, 구간별 각 차량의 주행정보가 수신되면 제어부(204)는 기존 구간별 위험 감속도를 갱신할 수 있다(S206). 이때, 기존 구간별 위험 감속도와 갱신되는 구간별 위험 감속도는 위험 감속도 DB(212)에 저장될 수 있다.
이후, 제어부(204)는 갱신되는 위험 감속도를 기반으로 연상 메모리 데이터를 학습하고(S208), 학습되는 연상 메모리 데이터를 연상 메모리 DB(214)에 저장할 수 있다.
이후, 제어부(204)는 구간별 위험 감속도 및 연상 메모리 데이터를 클라이언트 장치(100)로 전송할 수 있다(S210).
본 발명에서 제안하는 시스템 및 그 방법은 현재 널리 보급되어 사용되고 있는 스마트폰을 기반으로 하여 시청각 경고를 동시에 줄 수 있어 시스템 성능의 효율성을 높일 수 있으며, 스마트폰과 저렴한 거리 측정 센서 및 클라우드 서버를 사용함에 따라 추돌 위험 경고 기능을 수행하기 위한 고가의 차량용 노변 기기 및 센서 설치를 위한 비용을 최소화 할 수 있다.
교통 공학적 특성 및 통계기법을 활용한 장거리 사고 위험도 제공 방안을 통해 인접한 차량에 대한 인식 및 추돌경고만 가능했던 차량용 센서 기반의 종래 시스템의 접근방법을 보완함과 동시에, 도로 교통안전 관리자 차원에서 효과적으로 위험도를 모니터링 할 수 있으며, 스마트폰 및 클라우드 서버를 위험도 산출에 적용함으로써 서버에서 계산에 필요한 컴퓨팅 부하를 절감하고 각각의 스마트폰으로 컴퓨팅 부하를 분산시킬 수 있다.
또한, 인공지능 기술을 적용한 단거리 사고 위험도 산출 및 추돌 경고 기법의 경우 국외적으로도 실시간으로 범용적 사용 가능한 인공지능 기술이 개발된 적이 없으며, 추돌 경고 알림 시기 측면에서 종래의 추돌 경고 시스템에 적용되는 방법론들과 비교하였을 때 우수한 성능을 보이는 것으로 시뮬레이션 결과를 통해 도출됨에 따라, 관련 기술의 해외 수출까지 고려 가능할 것으로 전망된다.
본 발명에 따른 주행관리 시스템을 적용할 경우, 차세대 추돌 경고 시스템이라 할 수 있는 차량 간 통신(V2V) 기반의 추돌 경고 시스템을 대체하여 적용이 가능하다.
이상 설명한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의하면, 스마트폰 및 거리측정 센서를 통해 획득되는 차량 운행정보와, 클라우드를 통해 수신한 도로구간 교통정보를 융합하여 각각의 차량에 대한 실시간 추돌 위험도를 제공함으로써, 근접 선행 차량과의 추돌 사고 위험 식별뿐만 아니라 주행도로 구간에서 잠재적으로 발생 가능한 추돌사고 위험도를 사전에 파악할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 차량에 기 장착되어 있는 거리측정 센서와 사용자의 스마트폰 등을 통해 실시간 추돌 위험도를 제공함으로써, 차량 주행관리 시스템의 제조 단가를 줄이고 시스템 정확성을 높일 수 있는 차량 주행관리 서비스 환경을 제공할 수 있다.
10: 거리 측정 센서
20a: 제1 네트워크
20b: 제2 네트워크
100: 클라이언트 장치
200: 서버 장치
20a: 제1 네트워크
20b: 제2 네트워크
100: 클라이언트 장치
200: 서버 장치
Claims (3)
- 도로 구간별 교통 데이터를 수집하는 교통 데이터 수집부와,
네트워크를 통해 적어도 둘 이상의 차량들과 통신하는 통신부와,
상기 도로 구간별 교통 데이터를 기반으로 구간별 위험 감속도를 산출하고, 산출되는 상기 구간별 위험 감속도와 적어도 둘 이상의 차량으로부터 수신되는 주행정보를 기반으로 연상 메모리 데이터를 구축하며, 산출되는 상기 구간별 위험 감속도와 구축되는 상기 연상 메모리 데이터를 상기 통신부를 통해 상기 적어도 둘 이상의 차량에 송신하는 제어부를 포함하는
차량 주행관리를 위한 서버 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 구간별 위험 감속도를 갱신하는
차량 주행관리를 위한 서버 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 갱신되는 구간별 위험 감속도를 기반으로 연상 메모리 데이터를 학습하는
차량 주행관리를 위한 서버 장치.
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