KR20180037869A - Rfid를 이용하여 교통 신호등과 연동하면서 교통 법규 위반을 단속하고, 교통 상황에 따라 교통 신호등을 제어하는 장치 - Google Patents

Rfid를 이용하여 교통 신호등과 연동하면서 교통 법규 위반을 단속하고, 교통 상황에 따라 교통 신호등을 제어하는 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 RFID를 이용하여 교통 법규 위반을 단속하고 교통 상황에 따라 교통 신호등을 제어하는 장치는, 이동체로부터 RFID 태그의 신호를 수신하고, 수신된 RFID 태그 신호의 위상값 차이를 측정할 수 있도록 일정 간격으로 설치된 RFID 안테나, RFID 태그와 무선 통신을 수행하고, 수신된 RFID 태그의 신호에 포함된 정보들을 분석하는 RFID 리더, 분석된 정보들을 계산하여 RFID 태그가 장착된 이동체의 교통 법규 위반 및 교통 상황을 판단하는 제어부, 제어부에서 판단된 교통 상황에 따라 교통 신호등을 제어하는 교통 신호 제어부 및 이동체의 교통 법규 위반 사실을 서버로 전송하는 통신부를 포함하고, 수신된 RFID 태그 신호에 포함된 정보들은 차량번호, RFID 태그 신호의 세기 및 RFID 태그 신호의 위상값(
Figure pat00076
) 정보를 포함할 수 있다.

Description

RFID를 이용하여 교통 신호등과 연동하면서 교통 법규 위반을 단속하고, 교통 상황에 따라 교통 신호등을 제어하는 장치{DEVICE FOR TRAFFIC ENFORCEMENT AND ADJUSTMENT USING RFID AND TRAFFIC LIGHT}
본 발명은 RFID를 이용하여 교통 법규 위반을 단속하고 교통 상황에 따라 교통 신호등을 제어하는 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 RFID 태그 신호의 위상값 차이를 측정할 수 있도록 일정 간격으로 설치된 RFID 안테나를 이용하여 이동체로부터 RFID 태그의 신호를 수신하고, 수신된 RFID 태그의 신호에 포함된 정보들을 분석, 계산하여 RFID 태그가 장착된 이동체의 위치 및 속도를 파악함으로써 교통 법규 위반 및 교통 상황을 판단하는 RFID를 이용하여 교통 법규 위반을 단속하고 교통 상황에 따라 교통 신호등을 제어하는 장치에 관한 것이다.
교차로 및 보행자 횡단보도 등은 교통신호등이 설치되어 있음에도 전체 교통사고의 20%가 발생할 정도로 교통사고 발생위험율이 높은 장소이다. 이곳에서 발생하는 교통사고의 원인은 신호 위반, 과속, 교차로 주행 방법 위반 등으로 교통 법규 위반이 대부분을 차지하고 있다. 특히 교차로는 교통사고뿐만 아니라 교통 체증이 가장 많이 발생하는 곳으로, 원활하게 차량이 진행할 수 있도록 교통량에 따라서 적합한 교통 신호등의 제어를 필요로 한다.
일반적으로 교차로에서 교통 법규 위반 단속을 하는 방법은 도로에 루프 검지기를 매설하여 차량의 통과 속도와 시간을 감지하고, 교통 법규 위반 단속 카메라를 별도로 설치하여 해당 차량의 사진을 찍어서 차량번호판을 인식하는 방법이다. 이 방법은 도로 내에 루프 검기지를 매설해야 하므로 시간과 비용이 매우 많이 발생하며, 별도의 카메라로 촬영한 영상 이미지를 이용하여 인식 시간이 길고, 차량번호판을 인식하여 날씨와 상황에 따라서 영상 이미지가 좋지 못하여 인식이 되지 않는 경우도 발생할 수 있다. 또한, 신호 위반이나 과속 단속과 같이 정해진 용도의 교통 법규 위반만 단속할 수 있고, 루프 감지기가 설치된 차선만 단속이 가능하다는 단점이 있었다. 따라서, 비용과 설치 문제로 교통량이 많거나 교통사고가 빈번하게 발생하는 장소에만 주로 설치하여, 교통 법규 단속 방법으로는 비효율적인 문제점이 존재하였다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, RFID 태그 신호의 위상값 차이를 측정할 수 있도록 일정 간격으로 설치된 RFID 안테나를 이용하여 이동체로부터 RFID 태그의 신호를 수신하고, 수신된 RFID 태그의 신호에 포함된 정보들을 분석, 계산하여 RFID 태그가 장착된 이동체의 위치 및 속도를 파악함으로써 교통 법규 위반 및 교통 상황을 판단하는 RFID를 이용하여 교통 법규 위반을 단속하고 교통 상황에 따라 교통 신호등을 제어하는 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 RFID를 이용하여 교통 법규 위반을 단속하고 교통 상황에 따라 교통 신호등을 제어하는 장치는, 이동체로부터 RFID 태그의 신호를 수신하고, 수신된 RFID 태그 신호의 위상값 차이를 측정할 수 있도록 일정 간격으로 설치된 RFID 안테나, RFID 태그와 무선 통신을 수행하고, 수신된 RFID 태그의 신호에 포함된 정보들을 분석하는 RFID 리더, 분석된 정보들을 계산하여 RFID 태그가 장착된 이동체의 교통 법규 위반 및 교통 상황을 판단하는 제어부, 제어부에서 판단된 교통 상황에 따라 교통 신호등을 제어하는 교통 신호 제어부 및 이동체의 교통 법규 위반 사실을 서버로 전송하는 통신부를 포함하고, 수신된 RFID 태그 신호에 포함된 정보들은 차량번호, RFID 태그 신호의 세기 및 RFID 태그 신호의 위상값(
Figure pat00001
) 정보를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID를 이용하여 교통 법규 위반을 단속하고 교통 상황에 따라 교통 신호등을 제어하는 장치에 있어서, RFID 리더는 소정의 시간 간격마다 RFID 태그를 읽는 명령어를 전송하고, RFID 안테나는 명령어에 따라서 전송된 이동체 정보를 포함한 RFID 태그 신호를 수신하고, 제어부는 RFID 주파수(f), RFID 안테나 사이의 거리, 수신된 RFID 태그 신호의 세기 및 수신된 RFID 태그 신호의 위상값(
Figure pat00002
) 정보를 이용하여 RFID 안테나에서 RFID 태그까지의 거리를 계산하고, 계산된 거리를 이용하여 이동체의 위치를 파악하고, 파악된 이동체의 위치 및 소정의 시간 간격을 이용하여 이동체의 속도를 계산할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID를 이용하여 교통 법규 위반을 단속하고 교통 상황에 따라 교통 신호등을 제어하는 장치에 있어서, 제어부는 일정 간격으로 설치된 RFID 안테나에 수신된 RFID 태그 신호의 위상값들, RFID 주파수(f) 및 수신된 RFID 태그 신호의 세기에 대응되는 안테나 사이의 거리(d)를 이용하여 RFID 태그 신호의 두 개의 입사각을 계산하고, 계산된 두 개의 입사각을 삼각 측량법에 적용하여 RFID 안테나에서 RFID 태그까지의 거리를 계산할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID를 이용하여 교통 법규 위반을 단속하고 교통 상황에 따라 교통 신호등을 제어하는 장치에 있어서, 제어부는 일정 간격으로 설치된 RFID 안테나에 수신된 RFID 태그의 수신 신호의 세기를 비교하고, 수신 신호의 세기가 가장 큰 2개의 서로 다른 안테나에서 수신된 RFID 태그 신호의 위상값
Figure pat00003
및
Figure pat00004
를 획득하고, 획득된 위상값
Figure pat00005
및
Figure pat00006
에서 위상 차이(
Figure pat00007
)를 계산하고, 계산된 위상 차이(
Figure pat00008
), RFID 주파수(f) 및 서로 다른 안테나 사이의 거리(d1)를 이용하여 RFID 태그 신호의 제 1 입사각(θ1)을 계산하고, 수신 신호의 세기가 2번째로 큰 2개의 서로 다른 안테나에서 수신된 RFID 태그 신호의 위상값
Figure pat00009
및
Figure pat00010
를 획득하고, 획득된 위상값
Figure pat00011
및
Figure pat00012
에서 위상 차이(
Figure pat00013
)를 계산하고, 계산된 위상 차이(
Figure pat00014
), RFID 주파수(f) 및 서로 다른 안테나 사이의 거리(d2)를 이용하여 RFID 태그 신호의 제 2 입사각(θ2)을 계산하고, 계산된 제 1 입사각(θ1) 및 제 2 입사각(θ2)을 삼각 측량법에 적용하여 RFID 안테나에서 RFID 태그까지의 거리를 계산할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 RFID를 이용하여 교통 법규 위반을 단속하고 교통 상황에 따라 교통 신호등을 제어하는 방법은, 소정의 시간 간격마다 RFID 태그를 읽는 명령어를 전송하는 단계, 명령어에 따라서 전송된 이동체 정보를 포함한 RFID 태그 신호를 수신하는 단계, 수신된 RFID 태그 신호의 세기, 수신된 RFID 태그 신호의 위상값(
Figure pat00015
) 정보, RFID 주파수(f) 및 수신된 RFID 태그 신호의 세기에 대응되는 안테나 사이의 거리(d)를 이용하여 RFID 안테나에서 RFID 태그까지의 거리를 계산하고, 계산된 거리를 이용하여 이동체의 위치를 파악하는 단계, 파악된 이동체의 위치 및 소정의 시간 간격을 이용하여 이동체의 속도를 계산하는 단계, 계산된 이동체의 속도 및 파악된 이동체의 위치를 이용하여 이동체의 교통 법규 위반 및 교통 상황을 판단하는 단계 및 판단된 교통 법규 위반 사실은 서버로 전송하고, 판단된 교통 상황에 따라 교통 신호등을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID를 이용하여 교통 법규 위반을 단속하고 교통 상황에 따라 교통 신호등을 제어하는 방법에 있어서, 수신된 RFID 태그 신호의 세기 및 수신된 RFID 태그 신호의 위상값(
Figure pat00016
) 정보를 이용하여 RFID 안테나에서 RFID 태그까지의 거리를 계산하고, 계산된 거리를 이용하여 이동체의 위치를 파악하는 단계는, 일정 간격으로 설치된 RFID 안테나에 수신된 RFID 태그의 수신 신호의 세기를 비교하고, 수신 신호의 세기가 가장 큰 2개의 서로 다른 안테나에서 수신된 RFID 태그 신호의 위상값
Figure pat00017
및
Figure pat00018
를 획득하고, 획득된 위상값
Figure pat00019
및
Figure pat00020
에서 위상 차이(
Figure pat00021
)를 계산하고, 계산된 위상 차이(
Figure pat00022
), RFID 주파수(f) 및 서로 다른 안테나 사이의 거리(d1)를 이용하여 RFID 태그 신호의 제 1 입사각(θ1)을 계산하는 단계, 수신 신호의 세기가 2번째로 큰 2개의 서로 다른 안테나에서 수신된 RFID 태그 신호의 위상값
Figure pat00023
및
Figure pat00024
를 획득하고, 획득된 위상값
Figure pat00025
및
Figure pat00026
에서 위상 차이(
Figure pat00027
)를 계산하고, 계산된 위상 차이(
Figure pat00028
), RFID 주파수(f) 및 서로 다른 안테나 사이의 거리(d2)를 이용하여 RFID 태그 신호의 제 2 입사각(θ2)을 계산하는 단계, 계산된 제 1 입사각(θ1) 및 제 2 입사각(θ2)을 삼각 측량법에 적용하여 RFID 안테나에서 RFID 태그까지의 거리를 계산하는 단계 및 계산된 거리를 이용하여 이동체의 위치를 파악하는 단계를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예로써, 전술한 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 RFID를 이용하여 교통 법규 위반을 단속하고 교통 상황에 따라 교통 신호등을 제어하는 장치에 따르면, RFID 태그 신호에 차량 종류, 차량 번호, 차량 소유주 등의 정보를 포함할 수 있어서, 별도로 차량 번호판을 인식하기 위한 영상 처리 작업의 필요 없이 수신한 RFID 태그 신호로 차량 번호 등의 차량 관련 정보를 파악할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 RFID를 이용하여 교통 법규 위반을 단속하고 교통 상황에 따라 교통 신호등을 제어하는 장치에 따르면, 루프 감지기처럼 도로에 매설할 필요 없이 교통 신호등에 설치하여 차량의 위치 및 속도를 파악할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 RFID를 이용하여 교통 법규 위반을 단속하고 교통 상황에 따라 교통 신호등을 제어하는 장치에 따르면, RFID 태그 신호가 전송되는 거리에 있는 모든 차량에 대하여 교통 법규 위반 단속 및 교통 상황에 따른 교통 신호등 제어가 가능하므로 공공의 시간과 비용을 절감시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID를 이용하여 교통 법규 위반을 단속하고 교통 상황에 따라 교통 신호등을 제어하는 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID 안테나가 수신된 RFID 태그 신호의 위상값 차이를 측정할 수 있도록 RFID 리더에 일정 간격으로 설치된 모습을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동체의 위치 및 속도를 계산하기 위해서 제어부가 수신된 RFID 태그 신호의 위상값 차이를 이용하여 RFID 태그 신호의 제 1 입사각(θ1)을 계산하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 4는 RFID 태그 신호의 제 1 입사각(θ1) 및 제 2 입사각(θ2)을 삼각 측량법에 적용하여 RFID 안테나에서 RFID 태그까지의 거리(L)를 계산하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 5는 RFID 안테나에서 RFID 태그까지의 거리(L) 및 RFID 리더의 높이(h)를 이용하여 RFID 태그가 부착된 자동차까지의 거리(r)를 계산하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID를 이용하여 교통 법규 위반을 단속하고 교통 상황에 따라 교통 신호등을 제어하는 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID를 이용하여 교통 법규 위반을 단속하고 교통 상황에 따라 교통 신호등을 제어하는 방법을 나타낸 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, "그 중간에 다른 소자를 사이에 두고" 연결되어 있는 경우도 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID를 이용하여 교통 법규 위반을 단속하고 교통 상황에 따라 교통 신호등을 제어하는 장치(100)의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, RFID를 이용하여 교통 법규 위반을 단속하고 교통 상황에 따라 교통 신호등을 제어하는 장치(100)는 RFID 안테나(10), RFID 리더(20), 제어부(30), 교통신호 제어부(40) 및 통신부(50)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 RFID 안테나(10)는 이동체로부터 RFID 태그의 신호를 수신하고, 수신된 RFID 태그 신호의 위상값(
Figure pat00029
) 정보를 측정할 수 있다. 여기에서, 이동체는 자동차, 전동자전거, 모노레일, 트램 등의 이동 또는 운반을 위한 장치, 차량을 지칭할 수 있으며, RFID 태그는 이동체와 관련된 정보, 위치, 속도를 파악할 수 있도록 이동체에 장착되어 RFID 태그 신호를 전송할 수 있다.
예를 들어, RFID 태그를 자동차의 앞과 뒤 번호판에 부착하고 소정의 시간 간격으로 자동차 정보가 포함된 RFID 태그 신호를 전송하면 RFID 안테나(10)가 수신하고, 수신된 RFID 태그 신호를 분석하여 차량 번호 등 자동차 관련 정보를 파악할 수 있다. 또한, 수신된 RFID 태그 신호의 위상값(
Figure pat00030
) 정보를 이용하여, 자동차의 위치, 속도 등을 파악할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID 안테나(10)가 수신된 RFID 태그 신호의 위상값 차이를 측정할 수 있도록 RFID 리더(20)에 일정 간격으로 설치된 모습을 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 RFID 안테나(10)는 수신된 RFID 태그 신호의 위상값 차이(
Figure pat00031
)를 측정할 수 있도록, RFID 리더(20)에 일정 간격으로 설치될 수 있다.
도 2를 참조하면, RFID 안테나(10)는 수신한 RFID 태그 신호의 위상 차이를 측정할 수 있도록 RFID 리더(20)에 일정 간격인 30도 간격으로 원형으로 설치될 수 있다. 여기에서, RFID 안테나(10)의 간격은 RFID 태그 신호의 위상값 차이 측정에 적합하도록 설정될 수 있으며, 30도 이외의 여러 각도로 자유롭게 설정될 수 있다. 또한, RFID 안테나(10)의 배치 모양도 원형 외에 사각형, 삼각형 등 위상값 차이 측정에 적합하도록 설정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 RFID 리더(20)는 RFID 태그와 무선 통신을 수행하고, 수신된 RFID 태그 신호에 포함된 정보들을 분석할 수 있다.
예를 들어, RFID 리더(20)와 RFID 태그는 135kHz, 13.56MHz, 433MHz, 900MHz, 2.4GHz 등의 다양한 주파수를 사용하여 무선 통신을 수행할 수 있으며, 동작 방식에 따라 능동형과 수동형으로 나눌 수 있다. 수동형 RFID 방식은 RFID 리더(20)에서 받은 전력을 바탕으로 RFID 태그에서 정보를 송신하는 전력으로 사용하여, 신호의 세기가 약하고 도달 거리가 최대 10m정도로 매우 짧다는 단점이 있다. 능동형 RFID 방식은 RFID 리더(20)와 RFID 태그가 모두 자체 전력을 가지고 있어서, RFID 리더(20)에서 정보 송신 요청을 받은 RFID 태그가 자체 전력을 이용하여 정보를 송신할 수 있으며, RFID 태그 신호의 세기가 강하고 도달 거리도 최대 100m 정도로 매우 길다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID 리더(20)는 RFID 안테나(10)를 통하여 수신된 RFID 태그 신호에 포함된 정보들을 분석할 수 있다.
예를 들어, RFID 태그는 전술한 바와 같이 이동체에 장착되어 이동체 관련 정보를 포함한 RFID 태그 신호를 무선으로 전송할 수 있고, RFID 리더(20)는 RFID 안테나(10)를 통하여 무선으로 수신된 RFID 태그 신호에 포함된 이동체 관련 정보를 분석할 수 있다. 즉, RFID 리더(20)는 수신된 RFID 태그 신호를 통하여 이동체의 종류, 차량 번호, 소유주 등의 이동체 관련 정보를 분석할 수 있고, 이동체의 속도, 위치를 계산하기 위해서 RFID 태그 신호의 세기, 위상값 정보 등을 분석할 수 있다. 예를 들어, RFID 리더(20)는 일정 간격으로 설치된 RFID 안테나(10)를 통하여 RFID 태그 신호를 수신함으로써, 각 RFID 안테나에서 수신한 RFID 태그 신호의 위상값 차이 및 RFID 태그 신호의 세기를 분석할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID 리더(20)는 소정의 시간 간격마다 RFID 태그를 읽는 명령어를 전송할 수 있다. 예를 들어, RFID 리더(20)는 소정의 시간 간격마다 RFID 태그에 전송을 요청하고, 요청을 수신한 RFID 태그가 RFID 태그 신호를 전송하면 RFID 리더(20)는 소정의 시간 간격으로 RFID 태그 신호를 수신할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(30)는 분석된 정보들을 계산하여 RFID 태그가 장착된 이동체의 교통 법규 위반 및 교통 상황을 판단할 수 있다.
예를 들어, 제어부(30)는 RFID 리더(20)가 분석한 RFID 태그 신호의 세기 및 위상값 차이 등을 이용하여 이동체의 위치를 파악하고, 파악된 이동체의 위치에서 속도를 계산할 수 있다. 또한, 제어부(30)는 파악된 이동체의 위치, 속도를 이용하여 이동체의 교통 법규 위반 및 교통 상황을 판단할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동체의 위치 및 속도를 계산하기 위해서 제어부(30)가 수신된 RFID 태그 신호의 위상값 차이를 이용하여 RFID 태그 신호의 제 1 입사각(θ1)을 계산하는 방법을 나타낸 도면이다.
제어부(30)는 이동체의 위치 및 속도를 계산하기 위하여 RFID 리더(20)가 분석한 RFID 태그 신호의 세기 및 위상값 차이 등을 이용할 수 있다.
도 3을 참조하면, 제어부(30)는 RFID 리더(20)를 통해 분석된 RFID 태그 신호의 세기가 가장 큰 2개의 서로 다른 안테나를 결정하고, 서로 다른 안테나에서 수신한 RFID 태그 신호의 위상값
Figure pat00032
및
Figure pat00033
를 획득하고, 획득된 위상값
Figure pat00034
및
Figure pat00035
에서 계산된 위상 차이(
Figure pat00036
)를 이용하여 RFID 태그 신호의 제 1 입사각(θ1)을 계산할 수 있다.
즉, 제어부(30)는 다음의 <수학식 1>과 같이, RFID 태그 신호의 위상 차이(
Figure pat00037
), RFID 주파수(f) 및 서로 다른 안테나 사이의 거리(d1)를 이용하여 RFID 태그 신호의 제 1 입사각(θ1)을 계산할 수 있다.
Figure pat00038
<수학식 1>에서 c는 빛의 속도를 나타낸다.
다음으로, 제어부(30)는 RFID 리더(20)를 통해 분석된 RFID 태그 신호의 세기가 2번째로 큰 2개의 서로 다른 안테나를 이용하여 추가적인 RFID 태그 신호의 제 2 입사각(θ2)을 계산할 수 있다.
예를 들면, 전술한 RFID 태그 신호의 제 1 입사각(θ1)의 계산 방법과 같이, 제어부(30)는 RFID 리더(20)를 통해 분석된 RFID 태그 신호의 세기가 2번째로 큰 2개의 서로 다른 안테나를 결정하고, 서로 다른 안테나에서 수신한 RFID 태그 신호의 위상값
Figure pat00039
및
Figure pat00040
를 획득하고, 획득된 위상값
Figure pat00041
및
Figure pat00042
에서 계산된 위상 차이(
Figure pat00043
)를 이용하여 RFID 태그 신호의 제 2 입사각(θ2)을 계산할 수 있다.
도 4는 RFID 태그 신호의 제 1 입사각(θ1) 및 제 2 입사각(θ2)을 삼각 측량법에 적용하여 RFID 안테나(10)에서 RFID 태그까지의 거리(L)를 계산하는 방법을 나타낸 도면이다.
즉, 제어부(30)는 RFID 태그 신호의 제 1 입사각(θ1) 및 제 2 입사각(θ2)을 삼각 측량법에 적용하는 다음의 <수학식 2>를 이용하여 RFID 안테나(10)에서 RFID 태그까지의 거리(L)를 계산할 수 있다.
Figure pat00044
도 5는 RFID 안테나(10)에서 RFID 태그까지의 거리(L) 및 RFID 리더(20)의 높이(h)를 이용하여 RFID 태그가 부착된 자동차까지의 거리(r)를 계산하는 방법을 나타낸 도면이다.
즉, 제어부(30)는 다음 <수학식 3>의 피타고라스 정리를 이용하여, 예컨대, 계산된 RFID 안테나(10)에서 RFID 태그까지의 위치(L) 및 미리 측정된 RFID 리더(20)의 높이(h)를 이용하여 RFID 태그가 부착된 이동체(자동차)까지의 거리(r)를 계산할 수 있다.
Figure pat00045
즉, 제어부(30)는 RFID 태그가 부착된 이동체(자동차)까지의 거리(r)를 계산할 수 있고, RFID 리더(20)는 소정의 시간 간격마다 RFID 태그 신호를 수신하므로, 소정의 시간 간격당 이동 거리인 속도를 계산할 수 있다.
예를 들어, RFID 리더(20)가 소정의 시간 간격인 0.1초마다 RFID 태그를 읽는 명령어를 전송하고, 요청을 수신한 RFID 태그가 RFID 태그 신호를 전송하면, 제어부(30)는 RFID 리더(20)를 통해 분석된 RFID 태그 신호를 계산하여 이동체의 위치를 파악하고, 파악된 이동체의 위치(s) 및 소정의 시간 간격 0.1초를 이용하여 다음 <수학식 4>와 같이 이동체의 속도를 계산할 수 있다.
Figure pat00046
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(30)는 이동체의 위치, 속도를 계산하여, 교통 법규 위반 및 교통 상황을 판단할 수 있다.
예를 들어, 도 5와 같이 RFID 리더(20)를 교통 신호등에 설치한다면, 교통 신호등의 위치는 고정되어 있고, 이동체의 상대적인 위치는 교통 신호등에 설치된 RFID 리더(20)를 기준으로 계산되므로, 도로 위에서의 이동체의 절대적인 위치를 계산할 수 있다. 또한, 제어부(30)는 수학식 4를 이용하여 이동체의 속도도 계산할 수 있다. 즉, 제어부(30)는 이동체의 절대적인 위치 및 이동체의 속도를 파악함으로써 차량이 있는 차선과 정지선 위반 여부, 차량의 진행 방향, 규정 속도 준수 여부 등을 모두 계산해서 파악할 수 있으므로, 각 상황에 따른 교통 법규 위반을 판단할 수 있다.
예컨대, 제어부(30)는 신호등의 색상이 주황색으로 바뀐 후에 정지선에 진입한 차량을 신호 위반으로 판단할 수 있으며, 차량이 차선에 일렬로 배치되어 있을 때 다른 차량의 중간으로 끼어드는 차량을 끼어들기 위반으로 판단할 수 있다. 그 외에 차량이 주행하는 차선 정보를 이용하면 중앙선 침범, 버스 전용 차로 통행 위반, 안전거리 미확보, 통행 구분 위반 등 기타 도로 상에서 차량의 통행에 관련된 대부분의 위반 사항을 탐지할 수 있다.
또한, 제어부(30)는 RFID 리더(20)를 통과하는 이동체들의 절대적인 위치, 속도를 파악하게 되므로, RFID 리더(20)가 설치된 도로 근처의 도로 상황을 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 교통신호 제어부(40)는 제어부(30)에서 판단된 교통 상황에 따라 교통 신호등을 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(30)가 RFID 리더(20)가 설치된 도로 근처의 도로 상황을 판단하면, 교통신호 제어부(40)는 판단된 도로 상황에 따라서 차량의 흐름이 원활하도록 교통 신호등을 제어할 수 있다. 즉, 제어부(30)가 도로 위의 교통량이 많다고 판단하면, 교통 신호 제어부(40)는 교통 신호등에 녹색불이 오래 유지되도록 제어하여 교통 진행이 원활하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 통신부(50)는 교통 법규 위반 사실을 서버로 전송할 수 있다.
예를 들어, 제어부(30)가 RFID 리더(20)를 통과하는 이동체의 교통 법규 위반을 판단한 경우에, 제어부(30)는 통신부(50)를 이용하여 교통 법규 위반 사실을 서버로 전송할 수 있다. 즉, 제어부(30)는 RFID 태그 신호에 포함된 차량 번호, 차량 소유주 등의 정보를 과속, 정지선 위반 등의 교통 법규 위반 사실과 함께 서버로 전송할 수 있다.
또한, 통신부(50)는 유, 무선으로 네트워크를 통하여 서버와 연결될 수 있다. 예를 들어, 통신부(50)는 유선 통신으로 LAN 또는 WAN, 인터넷 및 전화 네트워크(telephone network) 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 무선 통신으로 WiFi(wireless fidelity), 블루투스(Bluetooth) 및 NFC(near field communication) 모듈 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID를 이용하여 교통 법규 위반을 단속하고 교통 상황에 따라 교통 신호등을 제어하는 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 6을 참조하면, RFID 리더(20)는 소정의 시간 간격마다 RFID 태그를 읽는 명령어를 전송하여 RFID 태그의 RFID 태그 신호의 전송을 요청하고(S10), 요청을 수신한 RFID 태그가 RFID 태그 신호를 전송하면 RFID 리더(20)는 RFID 안테나(10)를 통하여 소정의 시간 간격으로 RFID 태그 신호를 수신할 수 있다(S20). 제어부(30)는 RFID 리더(20)가 분석한 RFID 태그 신호의 세기 및 위상값 차이 등을 이용하여 RFID 안테나로부터 RFID 태그까지의 거리를 계산하고(S30), 계산된 RFID 안테나로부터 RFID 태그까지의 거리 및 소정 시간 간격(예: 0.1초)을 이용하여 차량의 위치, 속도 등을 계산할 수 있다(S40). 제어부(30)는 계산된 차량의 위치, 속도 등을 이용하여 교통 법규 위반 사실 및 교통 상황을 판단할 수 있으며(S50), 통신부(50)를 이용하여 교통 법규 위반 사실을 RFID 태그 신호에 포함된 차량 정보와 함께 단속 서버에 전송할 수 있다(S60). 또한, 제어부(30)는 통신부(50)를 이용하여 교통 상황 정보를 교통 흐름 제어 서버로 전송할 수 있으며, 교통 상황에 따라 교통 신호 제어부(40)로 하여금 교통 신호등을 제어하도록 할 수 있다(S70). 상기 동작들은 RFID 리더(20)가 RFID 태그 신호의 전송을 요청하는 소정의 시간 간격으로, 예컨대, 0.1초마다 반복되도록 설정될 수 있다(S80).
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID를 이용하여 교통 법규 위반을 단속하고 교통 상황에 따라 교통 신호등을 제어하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 7을 참조하면, 단계 S100에서, RFID 리더(20)는 소정의 시간 간격마다 RFID 태그를 읽는 명령어를 전송할 수 있다. 여기에서, 소정의 시간 간격은 이동체의 속도 계산에 사용되며, 이동체의 속도 계산에 적합하도록 미리 설정될 수 있다.
단계 S200에서, RFID 리더(20)는 명령어에 따라 전송된 이동체 정보를 포함한 RFID 태그 신호를 RFID 안테나(10)를 통하여 수신하고 분석할 수 있다. RFID 태그 신호에 포함된 이동체 정보는 이동체 종류, 차량 번호, 차량 소유주 등의 이동체 관련 정보와 이동체의 속도, 위치를 계산하기 위해서 RFID 태그 신호의 세기, 위상값 정보 등을 포함할 수 있다.
단계 S300에서, 제어부(30)는 RFID 태그 신호에 포함된 정보, 예컨대, 수신된 RFID 태그 신호의 세기, 수신된 RFID 태그 신호의 위상값(
Figure pat00047
) 정보, RFID 주파수(f) 및 수신된 RFID 태그 신호의 세기에 대응되는 안테나 사이의 거리(d)를 이용하여 RFID 안테나(10)에서 RFID 태그까지의 거리를 계산하고, 계산된 거리를 이용하여 이동체의 위치를 파악할 수 있다.
단계 S400에서, 제어부(30)는 파악된 이동체의 위치 및 소정의 시간 간격을 이용하여 이동체의 속도를 계산할 수 있다. 예를 들어, 제어부(30)는 파악된 이동체의 위치 및 소정의 시간 간격을 전술한 <수학식 4>에 적용하여 이동체의 속도를 계산할 수 있다.
단계 S500에서, 제어부(30)는 계산된 이동체의 속도 및 파악된 이동체의 위치를 이용하여 이동체의 교통 법규 위반 및 교통 상황을 판단할 수 있다.
예를 들어, 이동체의 상대적인 위치는 RFID 리더(20)를 기준으로 계산되므로, 제어부(30)는 RFID 리더(20)의 위치를 고려하여 도로 위에서의 이동체의 절대적인 위치를 계산할 수 있다. 즉, 제어부(30)는 이동체의 절대적인 위치 및 이동체의 속도를 파악함으로써 각 상황에 따른 교통 법규 위반 및 교통 상황을 판단할 수 있다.
단계 S600에서, 제어부(30)는 통신부(50)를 이용하여, 판단된 교통 법규 위반 사실을 서버로 전송하고, 판단된 교통 상황에 따라서 교통신호 제어부(40)로 하여금 교통 신호등을 제어하도록 할 수 있다.
예를 들어, 제어부(30)는 이동체의 교통 법규 위반을 판단한 경우에, 통신부(50)를 이용하여 RFID 태그 신호에 포함된 차량 번호, 차량 소유주 등의 정보를 과속, 정지선 위반 등의 교통 법규 위반 사실과 함께 단속 서버로 전송할 수 있다. 또한, 제어부(30)는 통신부(50)를 이용하여 판단된 교통 상황 정보를 교통 흐름 제어 서버로 전송할 수 있다. 또한, 제어부(30)는 판단된 교통 상황에 따라 교통 신호 제어부(40)로 하여금 교통 신호등을 제어하도록 할 수 있다
본 발명의 일 실시예에 따른 RFID를 이용하여 교통 법규 위반을 단속하고 교통 상황에 따라 교통 신호등을 제어하는 방법에 관련하여서는 전술한 RFID를 이용하여 교통 법규 위반을 단속하고 교통 상황에 따라 교통 신호등을 제어하는 장치(100)에 대한 내용이 적용될 수 있다. 따라서, 교통 법규 위반을 단속하고 교통 상황에 따라 교통 신호등을 제어하는 방법과 관련하여, 전술한 교통 법규 위반을 단속하고 교통 상황에 따라 교통 신호등을 제어하는 장치(100)에 대한 내용과 동일한 내용에 대하여는 설명을 생략하였다.
본 발명의 일 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: RFID 안테나 20: RFID 리더
30: 제어부 40: 교통신호 제어부
50: 통신부
100: RFID를 이용하여 교통 법규 위반을 단속하고 교통 상황에 따라 교통 신호등을 제어하는 장치

Claims (7)

  1. RFID를 이용하여 교통 법규 위반을 단속하고 교통 상황에 따라 교통 신호등을 제어하는 장치에 있어서,
    이동체로부터 RFID 태그의 신호를 수신하고, 수신된 RFID 태그 신호의 위상값 차이를 측정할 수 있도록 일정 간격으로 설치된 RFID 안테나;
    상기 RFID 태그와 무선 통신을 수행하고, 상기 수신된 RFID 태그의 신호에 포함된 정보들을 분석하는 RFID 리더;
    상기 분석된 정보들을 계산하여 상기 RFID 태그가 장착된 이동체의 교통 법규 위반 및 교통 상황을 판단하는 제어부;
    상기 제어부에서 판단된 교통 상황에 따라 교통 신호등을 제어하는 교통 신호 제어부; 및
    상기 이동체의 교통 법규 위반 사실을 서버로 전송하는 통신부를 포함하고,
    상기 수신된 RFID 태그 신호에 포함된 정보들은 차량번호, 상기 RFID 태그 신호의 세기 및 상기 RFID 태그 신호의 위상값(
    Figure pat00048
    ) 정보를 포함하는 RFID를 이용하여 교통 법규 위반을 단속하고 교통 상황에 따라 교통 신호등을 제어하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 RFID 리더는 소정의 시간 간격마다 상기 RFID 태그를 읽는 명령어를 전송하고,
    상기 RFID 안테나는 상기 명령어에 따라서 전송된 이동체 정보를 포함한 RFID 태그 신호를 수신하고,
    상기 제어부는 RFID 주파수(f), 상기 RFID 안테나 사이의 거리, 상기 수신된 RFID 태그 신호의 세기 및 상기 수신된 RFID 태그 신호의 위상값(
    Figure pat00049
    ) 정보를 이용하여 상기 RFID 안테나에서 상기 RFID 태그까지의 거리를 계산하고, 상기 계산된 거리를 이용하여 상기 이동체의 위치를 파악하고, 상기 파악된 이동체의 위치 및 상기 소정의 시간 간격을 이용하여 상기 이동체의 속도를 계산하는 RFID를 이용하여 교통 법규 위반을 단속하고 교통 상황에 따라 교통 신호등을 제어하는 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 일정 간격으로 설치된 RFID 안테나에 수신된 상기 RFID 태그 신호의 위상값들, RFID 주파수(f) 및 상기 수신된 RFID 태그 신호의 세기에 대응되는 안테나 사이의 거리(d)를 이용하여 상기 RFID 태그 신호의 두 개의 입사각을 계산하고, 상기 계산된 두 개의 입사각을 삼각 측량법에 적용하여 상기 RFID 안테나에서 상기 RFID 태그까지의 거리를 계산하는 RFID를 이용하여 교통 법규 위반을 단속하고 교통 상황에 따라 교통 신호등을 제어하는 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 일정 간격으로 설치된 RFID 안테나에 수신된 상기 RFID 태그의 수신 신호의 세기를 비교하고, 상기 수신 신호의 세기가 가장 큰 2개의 서로 다른 안테나에서 수신된 RFID 태그 신호의 위상값
    Figure pat00050
    및
    Figure pat00051
    를 획득하고, 상기 획득된 위상값
    Figure pat00052
    및
    Figure pat00053
    에서 위상 차이(
    Figure pat00054
    )를 계산하고, 상기 계산된 위상 차이(
    Figure pat00055
    ), RFID 주파수(f) 및 상기 서로 다른 안테나 사이의 거리(d1)를 이용하여 RFID 태그 신호의 제 1 입사각(θ1)을 계산하고,
    상기 수신 신호의 세기가 2번째로 큰 2개의 서로 다른 안테나에서 수신된 RFID 태그 신호의 위상값
    Figure pat00056
    및
    Figure pat00057
    를 획득하고, 상기 획득된 위상값
    Figure pat00058
    및
    Figure pat00059
    에서 위상 차이(
    Figure pat00060
    )를 계산하고, 상기 계산된 위상 차이(
    Figure pat00061
    ), RFID 주파수(f) 및 상기 서로 다른 안테나 사이의 거리(d2)를 이용하여 RFID 태그 신호의 제 2 입사각(θ2)을 계산하고,
    상기 계산된 제 1 입사각(θ1) 및 제 2 입사각(θ2)을 삼각 측량법에 적용하여 상기 RFID 안테나에서 상기 RFID 태그까지의 거리를 계산하는 RFID를 이용하여 교통 법규 위반을 단속하고 교통 상황에 따라 교통 신호등을 제어하는 장치.
  5. RFID를 이용하여 교통 법규 위반을 단속하고 교통 상황에 따라 교통 신호등을 제어하는 방법에 있어서,
    소정의 시간 간격마다 RFID 태그를 읽는 명령어를 전송하는 단계;
    상기 명령어에 따라서 전송된 이동체 정보를 포함한 RFID 태그 신호를 수신하는 단계;
    상기 수신된 RFID 태그 신호의 세기, 상기 수신된 RFID 태그 신호의 위상값(
    Figure pat00062
    ) 정보, RFID 주파수(f) 및 상기 수신된 RFID 태그 신호의 세기에 대응되는 안테나 사이의 거리(d)를 이용하여 상기 RFID 안테나에서 상기 RFID 태그까지의 거리를 계산하고, 상기 계산된 거리를 이용하여 이동체의 위치를 파악하는 단계;
    상기 파악된 이동체의 위치 및 상기 소정의 시간 간격을 이용하여 상기 이동체의 속도를 계산하는 단계;
    상기 계산된 이동체의 속도 및 상기 파악된 이동체의 위치를 이용하여 상기 이동체의 교통 법규 위반 및 교통 상황을 판단하는 단계; 및
    상기 판단된 교통 법규 위반 사실은 서버로 전송하고, 상기 판단된 교통 상황에 따라 교통 신호등을 제어하는 단계를 포함하는 RFID를 이용하여 교통 법규 위반을 단속하고 교통 상황에 따라 교통 신호등을 제어하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 수신된 RFID 태그 신호의 세기 및 상기 수신된 RFID 태그 신호의 위상값(
    Figure pat00063
    ) 정보를 이용하여 상기 RFID 안테나에서 상기 RFID 태그까지의 거리를 계산하고, 상기 계산된 거리를 이용하여 상기 이동체의 위치를 파악하는 단계는,
    일정 간격으로 설치된 RFID 안테나에 수신된 상기 RFID 태그의 수신 신호의 세기를 비교하고, 상기 수신 신호의 세기가 가장 큰 2개의 서로 다른 안테나에서 수신된 RFID 태그 신호의 위상값
    Figure pat00064
    및
    Figure pat00065
    를 획득하고, 상기 획득된 위상값
    Figure pat00066
    및
    Figure pat00067
    에서 위상 차이(
    Figure pat00068
    )를 계산하고, 상기 계산된 위상 차이(
    Figure pat00069
    ), RFID 주파수(f) 및 상기 서로 다른 안테나 사이의 거리(d1)를 이용하여 RFID 태그 신호의 제 1 입사각(θ1)을 계산하는 단계;
    상기 수신 신호의 세기가 2번째로 큰 2개의 서로 다른 안테나에서 수신된 RFID 태그 신호의 위상값
    Figure pat00070
    및
    Figure pat00071
    를 획득하고, 상기 획득된 위상값
    Figure pat00072
    및
    Figure pat00073
    에서 위상 차이(
    Figure pat00074
    )를 계산하고, 상기 계산된 위상 차이(
    Figure pat00075
    ), RFID 주파수(f) 및 상기 서로 다른 안테나 사이의 거리(d2)를 이용하여 RFID 태그 신호의 제 2 입사각(θ2)을 계산하는 단계;
    상기 계산된 제 1 입사각(θ1) 및 제 2 입사각(θ2)을 삼각 측량법에 적용하여 상기 RFID 안테나에서 상기 RFID 태그까지의 거리를 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 거리를 이용하여 상기 이동체의 위치를 파악하는 단계를 포함하는 RFID를 이용하여 교통 법규 위반을 단속하고 교통 상황에 따라 교통 신호등을 제어하는 방법.
  7. 제 5 항 및 제 6 항 중 어느 한 항의 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
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