KR20190018958A - 교통신호정보를 송／수신하기 위한 시스템 및 그 동작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자율주행자동차로 데이터를 전송하는 스마트 신호등에 관한 것으로, 가시광 통신으로 전송할 교통신호정보를 생성하는 교통신호 제어기; 상기 교통신호 제어기로부터 수신된 교통신호정보를 가시광 통신 신호로 변환하고, 상기 가시광 통신 신호에 대응하는 LED 구동신호를 생성하는 VLC 송신기; 및 상기 LED 구동신호를 기반으로 하나 이상의 LED 램프를 점멸(On/Off)하는 LED 신호등을 포함한다.

Description

교통신호정보를 송／수신하기 위한 시스템 및 그 동작방법 {SYSTEM FOR TRANSMITTING AND RECEIVING TRAFFIC SIGNAL INFORMATION AND AN OPERATION METHOD THEREOF}

본 발명은 교통신호정보를 송/수신하기 위한 시스템 및 그 동작방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 가시광 통신(Visual Light Communication)을 이용하여 교통신호정보를 송/수신할 수 있는 교통신호정보 통신 시스템 및 그 동작방법에 관한 것이다.

차량이 운행하는 도로의 안전한 교통질서 확보를 위해서 교통 신호등이 사용된다. 교통 신호등은 통상적으로 적색(Red, R), 황색(Yellow, Y), 녹색(Green, G) 및 화살표(Arrow, A) 등의 기본 신호등을 조합하여 하나의 등화기를 이루도록 구성되며, 교통신호 제어기를 통해 도로 환경에 적합하도록 점등 제어가 이루어진다.

자율주행자동차(autonomous vehicle)는 운전자의 개입 없이 주변 환경을 인식하고, 주행 상황을 판단하여 차량을 제어함으로써 스스로 주어진 목적지까지 주행한다. 자율주행자동차는 카메라, GPS, 레이더 등 다양한 센서를 활용하여 주변 상황을 감지하고, 이러한 감지 정보를 차량의 운행과 제어에 활용한다. 자율주행자동차가 정상적으로 도로를 주행하기 위해서는 도로변에 설치된 신호등에서 발신되는 교통신호를 감지하여 적절한 운행제어가 이루어져야 한다. 차량에 탑재된 카메라를 통해 신호등의 교통신호를 인식하는 것은 종래의 영상인식 기법을 이용하여 해결 가능하며, 이미 다수의 자율주행자동차 운행 실험에서 그 가능성이 확인되었다.

그런데 종래의 교통신호 인식 방법은, 현재 시점에서 감지되는 교통 신호에 기초하여 운행을 제어하기 때문에 급정거를 유발시키는 경우가 자주 발생하고 최악의 경우 교통사고로 이어질 수 있는 문제점이 있다. 예를 들어, 시속 60km로 주행 중인 자율주행자동차가 교차로 진입을 50m 남겨둔 시점에 신호등이 녹색 -> 주황 -> 적색으로 바뀌게 된다면, 자율주행자동차는 교통 신호를 준수하기 위해 급정거를 해야 한다. 이 경우, 탑승자의 승차감이 훼손될 뿐만 아니라 빈번한 급정거로 인해 연비가 낮아지게 된다. 또한, 주황색 신호에서 교차로를 통과하기 위해 가속을 하는 경우에는 자칫 교통사고로 이어질 수 있는 위험성이 존재한다. 따라서, 이러한 교통신호 인식 방법을 개선하기 위한 방안이 필요하다.

본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또 다른 목적은 가시광 통신을 이용하여 교통신호를 미리 예측하기 위한 교통신호정보를 자율주행자동차로 전송할 수 있는 스마트 신호등 및 그 동작방법을 제공함에 있다.

또 다른 목적은 가시광 통신을 통해 스마트 신호등으로부터 전송된 교통신호정보를 기반으로 자율 주행 제어를 수행할 수 있는 자율주행자동차 및 그 동작방법을 제공함에 있다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 가시광 통신으로 전송할 교통신호정보를 생성하는 교통신호 제어기; 상기 교통신호 제어기로부터 수신된 교통신호정보를 가시광 통신 신호로 변환하고, 상기 가시광 통신 신호에 대응하는 LED 구동신호를 생성하는 VLC 송신기; 및 상기 LED 구동신호를 기반으로 하나 이상의 LED 램프를 점멸(On/Off)하는 LED 신호등을 포함하는 스마트 신호등을 제공한다.

본 실시 예에서, 상기 교통신호정보는, 현재 교통 신호에 관한 정보, 현재 교통 신호의 남은 시간에 관한 정보, 다음 교통 신호에 관한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

좀 더 바람직하게는, 상기 VLC 송신기는, 교통신호정보를 비트 스트림 신호로 인코딩(encoding)하는 인코더, 상기 비트 스트림 신호를 가시광 통신 신호로 변조하는 변조부 및 가시광 통신 신호에 대응하는 LED 구동신호를 생성하는 LED 구동부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 변조부에 의해 수행되는 변조 방식은, OOK(On-Off Keying) 변조 방식, 가변펄스위치변조(Variable Pulse Position Modulation) 방식, CSK(Color Shift Keying) 변조 방식, ASK(Amplitude Shift Keying) 변조 방식 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

좀 더 바람직하게는, 상기 교통신호 제어기는, 상기 LED 신호등을 미리 결정된 개수의 영역으로 분할하고, 상기 분할된 영역에 서로 다른 인코딩 값을 할당할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 가시광 통신을 이용하여 교통신호정보를 전송하는 스마트 신호등을 촬영하는 카메라; 상기 카메라로부터 수신된 촬영 영상을 이미지 프레임 단위로 분석하여 가시광 통신 신호를 검출하고, 상기 검출된 가시광 통신 신호를 복조하여 상기 교통신호정보를 복원하는 VLC 통신 모듈; 및 상기 복원된 교통신호정보를 기반으로 주행 제어를 수행하는 제어부를 포함하는 자율주행자동차를 제공한다.

본 실시 예에서, 상기 VLC 통신 모듈은, 카메라로부터 수신된 촬영 영상으로부터 가시광 통신 신호를 검출하는 비트 스트림 검출부, 상기 가시광 통신 신호를 복조하는 복조부 및 상기 복조된 신호를 디코딩하여 교통정보신호를 복원하는 디코더를 포함할 수 있다.

좀 더 바람직하게는, 상기 제어부는 카메라로부터 수신되는 촬영 영상을 이미지 프레임 단위로 분석하여 스마트 신호등이 지시하는 교통신호를 검출할 수 있다.

본 발명의 실시 예들에 따른 교통신호정보 통신 시스템 및 그 동작방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 스마트 신호등에서 가시광 통신을 통해 교통신호정보를 자율주행자동차로 전송함으로써, 상기 자율주행자동차의 주행 연비를 개선할 수 있고, 탑승자의 승차감을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 스마트 신호등에서 가시광 통신을 통해 교통신호정보를 자율주행자동차로 전송함으로써, 상기 자율주행자동차로 인한 교통 사고의 위험을 감소시킬 수 있다는 장점이 있다.

다만, 본 발명의 실시 예들에 따른 교통신호정보 통신 시스템 및 그 동작방법이 달성할 수 있는 효과는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 교통신호정보 통신 시스템을 도시하는 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신호등의 구성을 도시하는 도면;
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 VLC 송신기의 구성 블록도;
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자율주행자동차의 구성을 도시하는 도면;
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 VLC 통신 모듈의 구성 블록도;
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신호등의 동작을 설명하는 흐름도;
도 7은 LED 램프의 다양한 영역 분할 방법을 예시하는 도면;
도 8은 LED 램프의 면적을 분할하여 인코딩 값을 할당하는 스마트 신호등의 동작을 설명하기 위해 참조되는 도면;
도 9는 LED 램프의 일부 영역을 점멸하여 교통신호정보를 전송하는 스마트 신호등의 동작을 설명하기 위해 참조되는 도면;
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자율주행자동차의 동작을 설명하는 흐름도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 즉, 본 발명에서 사용되는 '부'라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '부'들로 더 분리될 수 있다.

또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명은 가시광 통신(VLC)을 이용하여 교통신호를 미리 예측하기 위한 교통신호정보를 자율주행자동차로 전송할 수 있는 스마트 신호등 및 그 동작방법을 제안한다. 또한, 본 발명은 가시광 통신을 통해 스마트 신호등으로부터 전송된 교통신호정보를 기반으로 자율 주행 제어를 수행할 수 있는 자율주행자동차 및 그 동작방법을 제안한다.

이하에서는, 본 발명의 다양한 실시 예들에 대하여, 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 교통신호정보 통신 시스템(100)을 도시하는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 교통신호정보 통신 시스템(100)은, 교차로 또는 횡단보도의 인접 영역에 설치된 스마트 신호등(110, 120)과, 도로를 주행하는 자율주행자동차(130)를 포함할 수 있다. 이하, 본 명세서에서는, 교통 신호등(110)과 교통신호 제어기(120)를 모두 포함하는 개념으로 스마트 신호등을 사용한다.

교통 신호등(110)은, 차량 주행 방향과 반대되는 방향으로 도로 위에 설치되며, 적색, 녹색, 황색 및 녹색 화살 표시의 점멸(On/Off)로 주행 차량의 진행, 정지, 우회 등을 지시하는 기능을 수행한다.

교통 신호등(110)은, 교차로 또는 횡단보도의 인접 영역에 설치된 교통신호 제어기(120)의 제어에 따라, 적색등, 녹색등, 황색등, 녹색 화살 표시등을 일정 시간 주기로 번갈아 가며 동작시킨다.

교통 신호등(110)은, 광원으로 LED 소자를 사용할 수 있으며, 주변의 조도 변화에 따라 조광 제어 기능을 수행할 수 있다. 또한, 교통 신호등(110)은 가시광 통신(VLC)을 이용하여 교통신호정보를 주변의 자율주행자동차(130)로 전송할 수 있다. 여기서, 상기 교통신호정보(또는 교통신호 부가정보)는 현재 교통 신호에 관한 정보, 현재 신호의 남은 시간에 관한 정보, 다음 교통 신호에 관한 정보 등을 포함할 수 있다.

교통신호 제어기(Traffic Signal Controller, 120)는 교차로 또는 횡단보도의 인접 영역에 설치되어 점유 시간을 수집 및 분석해 최적의 교통 신호등을 운영한다.

이러한 교통신호 제어기(120)는, 교통 신호등(110)과 전기적으로 연결되어, 교통 신호등(110)으로 LED 구동 전압을 제공함과 동시에, 상기 교통 신호등(110)의 점멸 신호를 제어하는 기능을 수행할 수 있다.

한편, 본 실시 예에서는, 교통신호 제어기(120)가 교통 신호등(110)의 외부에 독립적으로 구성되는 것을 예시하고 있으나 이를 제한하지는 않으며, 상기 교통신호 제어기(120)와 교통 신호등(110)이 일체로 형성될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.

자율주행자동차(130)는 운전자의 개입 없이 주변 환경을 인식하고, 주행 상황을 판단하여 차량을 제어함으로써 스스로 주어진 목적지까지 주행한다. 자율주행자동차(130)는 카메라, GPS, 레이더 등과 같은 다양한 센서를 활용하여 주변 상황을 감지하고, 이러한 감지 정보를 차량의 운행과 제어에 활용한다.

자율주행자동차(130)는 전방 카메라를 이용하여 교통 신호등(110)을 촬영할 수 있다. 자율주행자동차(130)는 전방 카메라를 통해 지속적으로 입력되는 촬영 영상을 실시간으로 분석하여 현재의 교통신호를 검출할 수 있다. 또한, 자율주행자동차(130)는 촬영 영상을 구성하는 각 프레임 단위로 교통 신호등(110)의 온/오프 신호를 판별함으로써, 해당 신호등(110)으로부터 전송되는 교통신호정보를 검출할 수 있다.

이러한 영상 분석을 통해, 자율주행자동차(130)는 현재의 교통신호뿐만 아니라 가까운 미래의 교통신호를 검출하여 자율 주행 제어를 수행할 수 있다. 즉, 자율주행자동차(130)는 교통신호정보에 GPS 좌표, 현재 속도, 주행 방향, 교통 신호등(110)과의 거리, 교통 신호등(110)의 위치 등을 고려하여 자신의 주행 속도를 조절할 수 있다.

일 실시 예로써, 교통 신호등(110)과의 거리가 100m이고 현재 신호가 녹색인 상황에서, 현재 신호의 남은 시간이 1초라는 교통신호정보가 가시광 통신을 통해 수신되면, 자율주행자동차(130)는 가속 페달과 브레이크를 제어하여 가속을 멈추고 서서히 정차하도록 주행할 수 있다. 한편, 다른 실시 예로써, 200m 전방에 위치한 교차로에서 좌회전할 예정이고 현재 신호가 녹색인 상황에서, 현재 신호의 남은 시간이 0.2초이고 다음 신호가 좌회전 신호라는 교통신호정보를 가시광 통신을 통해 수신한 경우, 자율주행자동차(130)는 가속 페달을 제어하여 다음 신호에 맞춰서 좌회전할 수 있도록 주행할 수 있다. 만약, 위와 같은 상황에서 다음 신호가 적색 신호라는 교통신호정보를 가시광 통신을 통해 수신한 경우, 자율주행자동차(130)는 가속 페달과 브레이크를 제어하여 서서히 정차하도록 주행할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신호등(200)의 구성 블록도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 스마트 신호등(200)은 교통신호 제어기(210), VLC 송신기(220) 및 LED 신호등(230)을 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 구성요소들은 스마트 신호등을 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서상에서 설명되는 스마트 신호등은 위에서 열거된 구성요소들보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.

교통신호 제어기(210)는 도로교통 시스템(미도시)으로부터 교통 제어신호를 수신할 수 있고, 자신이 주기적으로 수집한 교통 정보를 도로교통 시스템으로 전송할 수 있다.

교통신호 제어기(210)는 교통신호체계에 따라 LED 신호등(230)의 점멸 동작을 스케줄링할 수 있다. 이를 위해, 교통신호 제어기(210)는 LED 구동 전압을 생성하여 LED 신호등(230)으로 인가할 수 있다.

교통신호 제어기(210)는 자율주행자동차(130)로 전송할 교통신호정보를 주기적으로 생성하여 VLC 송신기(220)로 전송할 수 있다. 여기서, 상기 교통신호정보는, 현재 교통 신호에 관한 정보, 현재 신호의 남은 시간에 관한 정보, 다음 교통 신호에 관한 정보들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

VLC 송신기(220)는 가시광 통신을 이용하여 교통신호정보를 자율주행자동차(130)로 전송할 수 있다.

가시광 통신(Visual Light Communication, VLC)은 LED 조명을 이용한 통신 기술로서, 가시광 스펙트럼(380~780nm)을 활용한 Li-Fi(Light Fidelity) 기술의 등장으로 10Gbps의 무선 통신을 실현하는 차세대 통신 기술이다. 무선통신매체로서 가시광인 빛을 사용하기 때문에, 인체에 무해하며, 주파수 허가를 받을 필요가 없고, ISM(Industrial Scientific and Medical equipment)과의 간섭도 없으며, 물리적인 보안 기능을 제공하고, 초 정밀 측위에 사용할 수 있다.

보통 사람의 눈은 초당 100회 이상의 깜박거림을 인지할 수 없기 때문에 초당 수백만 번을 점멸시킬 수 있는 LED 조명을 활용하여 다양한 시나리오에 적용할 수 있다. 즉, LED 조명을 고속으로 점멸시켜 0과 1로 구성된 디지털 신호를 생성함으로써, LED 조명으로 데이터를 전송하는 통신이 가능하다.

VLC 송신기(220)는 교통신호 제어기(210)로부터 수신된 교통신호정보를 가시광 통신 신호로 변환하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 가시광 통신 신호는 LED 신호등(230)을 고속으로 온(On)/오프(Off)함으로써 데이터를 전송하는 비트 스트림(bit stream) 신호이다.

VLC 송신기(220)는 LED 신호등(230)의 전체 면적을 미리 결정된 개수의 영역으로 분할하고, 상기 분할된 영역에 서로 다른 인코딩 값을 할당할 수 있다.

LED 신호등(230)은, 적색(Red, R), 황색(Yellow, Y), 녹색(Green, G) 및 화살표(Arrow, A) 등과 같은 교통 신호를 지시하기 위한 하나 이상의 LED 램프를 포함할 수 있다. LED 신호등(230)은 사람이 인지하고 구별하기 좋은 적색 신호, 황색 신호 및 녹색 신호를 방출할 수 있다.

LED 신호등(230)은, 교통신호 제어기(210)의 구동 신호에 따라, 하나 이상의 LED 램프를 일정 시간주기로 점멸할 수 있다. 이에 따라, LED 신호등(230)은, 하나 이상의 LED 램프를 순차적으로 점멸함으로써 현재의 교통 신호를 지시할 수 있다.

LED 신호등(230)은, VLC 송신기(220)의 구동 신호에 따라, 현재의 교통신호를 지시하는 LED 램프를 고속으로 점멸할 수 있다. 이에 따라, LED 신호등(230)은, 해당 LED 램프의 고속 점멸을 통해 교통신호정보를 전송할 수 있다.

LED 신호등(230)은, LED 램프를 고속으로 점멸시킴으로써 사람이 인지하는 신호는 유지하면서도 고속의 점멸(On/Off) 신호를 감지할 수 있는 수광 소자(photo detector) 또는 디지털 카메라를 구비하는 전자기기에게 가시광 통신으로 데이터를 전달할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 VLC 송신기(220)의 구성 블록도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 VLC 송신기(220)는 인코더(221), 변조부(222) 및 LED 구동부(223)를 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 구성요소들은 VLC 송신기를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서상에서 설명되는 VLC 송신기는 위에서 열거된 구성요소들보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.

인코더(221)는 교통신호 제어기(210)로부터 수신되는 전송 데이터(즉, 교통신호정보)를 인코딩(encoding)하여 비트 스트림을 출력하는 기능을 수행할 수 있다. 인코더(221)는 인코딩된 비트 스트림을 변조부(222)로 출력할 수 있다. 한편, 본 실시 예에서는, 인코더(221)를 통해 부호화 과정을 수행하는 것을 예시하고 있으나 이를 제한하지는 않으며, 통신 방식 등에 따라 부호화 과정이 생략될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.

변조부(222)는 인코더(221)로부터 수신한 비트 스트림을 가시광 통신을 위한 신호로 변조하는 기능을 수행할 수 있다. 즉, 변조부(222)는 LED 신호등(230)을 고속으로 온(On)/오프(Off)하기 위한 디지털 비트 스트림(bit stream)을 출력하게 된다.

변조부(222)에서 데이터를 변조하는 방식으로는, OOK 변조(On-Off Keying), 가변펄스위치변조(Variable Pulse Position Modulation, VPPM), CSK 변조(Color Shift Keying), ASK 변조(Amplitude shift keying) 등이 있다.

OOK (On-Off Keying)는 간단한 변조 방식으로서, LED를 “ON(켬)”, “OFF(끔)”로 표현하는 방식이다. 여기서 “OFF”는 LED 의 빛을 완전히 제거하는 것이 아니고, 빛의 양을 “켜졌다고” 인식되는 하나의 레벨과 “꺼졌다고” 인식되는 다른 하나의 레벨로 분류한 것이다.

VPPM(Variable Pulse Position Modulation) 방식은 PPM(Pulse Position Modulation)과 PWM(Pulse Width Modulation)을 결합한 변조 방식으로서, LED 가 켜져 있는 시간을 다르게 하거나 켜지는 때를 다르게 하여 신호를 구분한다. VPPM 방식은 송신 데이터 프레임 내부에서의 플리커(flicker) 발생을 차단하고, 광원의 밝기를 조절할 수 있을 뿐만 아니라 무선통신을 위한 데이터 변조 기능도 함께 제공할 수 있는 변조 방식이다.

CSK (Color Shift Keying) 방식은 LED 의 적(red), 녹(green), 청(blue)의 R, G, B channel 각각의 밝기 비율을 다르게 함으로써 심볼을 구분하여 전송 속도를 증가시키는 방식이다.

ASK (Amplitude Shift Keying) 방식은 디지털 심볼 신호 값에 따라 반송파 진폭을 달리 대응시키는 대역통과 변조 형태의 디지털 변조 방식으로서, 가시광 통신 데이터 변조 시에 OOK 방식과 함께 사용될 수도 있다.

LED 구동부(223)는 변조부(222)에서 출력되는 변조 신호(modulation signal)를 기반으로 LED 신호등(230)을 구동하기 위한 LED 구동 신호를 생성하는 기능을 수행할 수 있다. 즉, LED 구동부(223)는 디지털 비트 스트림에 대응하는 LED 구동신호(즉, 아날로그 신호)를 출력하게 된다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자율주행자동차(400)의 구성 블록도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 자율주행자동차(400)는 통신부(410), 입력부(420), 센싱부(430), 출력부(440), 차량 구동부(450), 메모리(460), 인터페이스부(470), 제어부(480) 및 전원부(490)를 포함할 수 있다.

통신부(410)는, 방송 수신 모듈(411), 무선 인터넷 모듈(412), 근거리 통신 모듈(413), 위치 정보 모듈(414) 및 VLC 통신 모듈(415) 등을 포함할 수 있다.

방송 수신 모듈(411)은, 방송 채널을 통하여 외부의 방송 관리 서버로부터 방송 신호 또는 방송 관련된 정보를 수신한다. 무선 인터넷 모듈(412)은, 무선 인터넷 접속을 위한 모듈을 말하는 것으로, 차량(400)에 내장되거나 외장될 수 있다.

근거리 통신 모듈(413)은, 근거리 통신을 위한 것으로서, 블루투스(Bluetooth™), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, NFC(Near Field Communication), Wi-Fi(Wireless-Fidelity) 기술 중 적어도 하나를 이용하여, 근거리 통신을 지원할 수 있다.

위치 정보 모듈(414)은, 차량(400)의 위치를 획득하기 위한 모듈로서, 그의 대표적인 예로는 GPS 모듈이 있다. GPS모듈은 GPS 위성에서 보내는 신호를 이용하여 차량(100)의 위치를 획득할 수 있다.

VLC 통신 모듈(415)은, 광발신부 및 광수신부를 포함할 수 있다. 광수신부는, 광(light) 신호를 전기 신호로 전환하여, 정보를 수신할 수 있다. 광수신부는 광을 수신하기 위한 포토 다이오드(PD, Photo Diode)를 포함할 수 있다. 한편, 본 실시 예에서는, 가시광 통신을 수신하기 위한 광수신부로 카메라(422)가 사용될 수 있다. 광발신부는, 전기 신호를 광 신호로 전환하기 위한 발광 소자를 적어도 하나 포함할 수 있다. 여기서, 발광 소자는 LED(Light Emitting Diode)인 것이 바람직하다.

입력부(420)는, 운전 조작 수단(421), 카메라(422), 마이크로 폰(423) 및 사용자 입력부(424)를 포함할 수 있다.

운전 조작 수단(421)은, 차량(400) 운전을 위한 사용자 입력을 수신한다. 운전 조작 수단(421)은 조향 입력 수단, 쉬프트 입력 수단, 가속 입력 수단, 브레이크 입력 수단 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

카메라(422)는, 이미지 센서와 영상 처리 모듈을 포함할 수 있다. 카메라(422)는 이미지 센서(예를 들면, CMOS 또는 CCD)에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상을 처리할 수 있다. 카메라(422)에 사용되는 이미지 센서는 초당 1000 프레임 이상의 이미지를 메모리에 기록할 수 있고, 특수 목적용 이미지 센서의 경우 초당 2천 500만 이상의 프레임을 기록할 수 있으며, 초고속 이미지 센서의 경우에는 초당 200억 프레임 이상을 기록할 수 있다.

영상 처리 모듈은 이미지 센서를 통해 획득된 정지영상 또는 동영상을 가공하여, 필요한 정보를 추출하고, 추출된 정보를 제어부(480)에 전달할 수 있다. 한편, 자율주행자동차(400)는 차량 전방의 영상을 촬영하는 제1 카메라와, 차량 내부 영상을 촬영하는 제2 카메라를 포함할 수 있다.

특히, 본 실시 예에서, 카메라(422)는 차량 전방의 영상을 획득하여 VLC 통신 모듈(415), 메모리(460) 및 제어부(480) 중 적어도 하나로 제공할 수 있다.

마이크로 폰(423)은, 외부의 음향 신호를 전기적인 데이터로 처리할 수 있다. 처리된 데이터는 차량(400)에서 수행 중인 기능에 따라 다양하게 활용될 수 있다. 마이크로폰(423)은 사용자의 음성 명령을 전기적인 데이터로 전환할 수 있다.

사용자 입력부(424)는 사용자로부터 정보를 입력 받기 위한 것이다. 사용자 입력부(424)를 통해 정보가 입력되면, 제어부(480)는 입력된 정보에 대응되도록 차량(400)의 동작을 제어할 수 있다. 사용자 입력부(424)는 터치식 입력수단 또는 기계식 입력 수단을 포함할 수 있다.

센싱부(430)는, 차량(400)의 주행 등과 관련한 신호를 센싱한다. 이를 위해, 센싱부(430)는, 충돌 센서, 휠 센서(wheel sensor), 속도 센서, 경사 센서, 중량 감지 센서, 헤딩 센서(heading sensor), 요 센서(yaw sensor), 자이로 센서(gyro sensor), 포지션 모듈(position module), 차량 전진/후진 센서, 배터리 센서, 연료 센서, 타이어 센서, 핸들 회전에 의한 스티어링 센서, 차량 내부 온도 센서, 차량 내부 습도 센서, 초음파 센서, 레이더, 라이더 등을 포함할 수 있다.

출력부(440)는, 제어부(480)에서 처리된 정보를 출력하기 위한 것으로, 디스플레이부(441), 음향 출력부(442) 및 햅틱 출력부(443)를 포함할 수 있다.

디스플레이부(441)는 제어부(480)에서 처리되는 정보를 표시할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이부(441)는 차량 관련 정보를 표시할 수 있다. 음향 출력부(442)는 제어부(480)로부터의 전기 신호를 오디오 신호로 변환하여 출력한다. 이를 위해, 음향 출력부(442)는 스피커 등을 구비할 수 있다. 햅틱 출력부(443)는 촉각적인 출력을 발생시킨다. 예를 들어, 햅틱 출력부(443)는, 스티어링 휠, 안전 벨트, 시트를 진동시켜, 사용자가 출력을 인지할 수 있게 동작할 수 있다.

차량 구동부(450)는, 차량 각종 장치의 동작을 제어할 수 있다. 차량 구동부(450)는 동력원 구동부(451), 조향 구동부(452), 브레이크 구동부(453), 램프 구동부(454), 및 공조 구동부(455) 등을 포함할 수 있다.

메모리(460)는, 제어부(480)와 전기적으로 연결된다. 메모리(460)는 유닛에 대한 기본데이터, 유닛의 동작제어를 위한 제어데이터, 입출력되는 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(460)는 하드웨어적으로, ROM, RAM, EPROM, 플래시 드라이브, 하드 드라이브 등과 같은 다양한 저장매체일 수 있다.

인터페이스부(470)는, 차량(400)에 연결되는 다양한 종류의 외부 기기와의 통로 역할을 수행할 수 있다. 예를 들면, 인터페이스부(470)는 이동 단말기 또는 웨어러블 디바이스와 연결 가능한 포트를 구비할 수 있고, 상기 포트를 통해, 이동 단말기 또는 웨어러블 디바이스와 연결할 수 있다.

제어부(480)는, 차량(400) 내 각 유닛의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 여기서, 상기 제어부(480)는 ECU(Electronic Control Unit)로 명명될 수 있다. 제어부(480)는, 하드웨어적으로, ASICs (application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.

본 실시 예에서, 제어부(480)는 카메라(422)로부터 수신된 영상을 실시간으로 분석하여 스마트 신호등(200)에서 전송된 교통신호정보를 검출할 수 있다. 제어부(480)는 스마트 신호등(200)으로부터 수신된 교통신호정보를 기반으로 자율주행자동차(400)의 주행 제어를 수행할 수 있다.

제어부(480)는 카메라(422)로부터 입력되는 이미지 프레임들을 분석하여 교통 신호등이 지시하는 교통신호의 종류, 위치, 색상 등을 판별할 수 있다. 또한, 제어부(480)는 송신 측과 수신 측이 준수하는 정보 전달 패킷의 규격(Specification) 및 전송방식(예: TDMA)으로부터 정확한 신호만 추출해서 교통신호정보를 판별할 수 있다.

전원부(490)는, 제어부(480)의 제어에 따라, 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급할 수 있다. 전원부(490)는, 차량 내부의 배터리 등으로부터 전원을 공급받을 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 VLC 통신 모듈(500)의 구성 블록도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 VLC 통신 모듈(415, 500)은 비트 스트림 검출부(510), 복조부(520) 및 디코더(530)를 포함할 수 있다. 도 5에 도시된 구성요소들은 VLC 통신 모듈을 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서상에서 설명되는 VLC 통신 모듈은 위에서 열거된 구성요소들보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.

비트 스트림 검출부(또는 가시광 신호 검출부, 510)는 카메라(422)로부터 수신한 촬영 영상을 이미지 프레임 단위로 분석하여 일련의 비트 스트림(bit stream)을 검출할 수 있다. 즉, 비트 스트림 검출부(510)는, 이미지 프레임 속의 LED 광원이 온(on) 상태인 경우, 비트 "1"을 검출하고, 이미지 프레임 속의 LED 광원이 오프(off) 상태인 경우, 비트 "0"을 검출한다.

복조부(520)는 미리 결정된 복조 방식을 이용하여 비트 스트림 신호를 복조(demodulating)하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 복조부(520)에서 수행되는 복조 방식은, VLC 송신기(220)의 변조부(222)에서 수행되는 변조 방식에 대응한다. 따라서, 상기 미리 결정된 복조 방식은, OOK 복조 방식, 가변펄스위치(VPP) 복조 방식, CSK 복조 방식, ASK 복조 방식 중 어느 하나일 수 있다.

디코더(530)는 복조부(520)를 통해 복조된 비트 스트림 신호를 디코딩(decoding)하여 원래의 교통신호정보를 복원하고, 상기 복원된 교통신호정보를 제어부(480)로 제공하는 기능을 수행할 수 있다. 한편, 본 실시 예에서는, 디코더(530)를 통해 복호화 과정을 수행하는 것을 예시하고 있으나 이를 제한하지는 않으며, 통신 방식 등에 따라 복호화 과정이 생략될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신호등의 동작을 설명하는 흐름도이다.

도 6을 참조하면, 스마트 신호등(200)은 해당 지역의 교통신호체계에 따른 교통신호 스케줄링 정보를 수집할 수 있다(S610). 여기서, 교통신호 스케줄링 정보는 교통 신호등이 지시하는 교통신호들에 관한 정보, 교통신호들의 동작 순서에 관한 정보, 각 교통신호의 동작 시간에 관한 정보 등을 포함할 수 있다.

스마트 신호등(200)은 교통신호 스케줄링 정보를 기반으로 자율주행자동차(130)로 전송할 교통신호정보(또는 교통신호 부가정보)를 생성할 수 있다(S620). 여기서, 교통신호정보는 현재 교통 신호에 관한 정보, 현재 신호의 남은 시간에 관한 정보, 다음 교통 신호에 관한 정보들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

스마트 신호등(200)은 미리 결정된 부호화 방식 및/또는 변조 방식을 이용하여 교통신호정보를 가시광 통신 신호로 변환할 수 있다(S630). 상기 미리 결정된 변조 방식은, OOK 변조 방식, 가변펄스위치변조(VPPM) 방식, CSK 변조 방식, ASK 변조 방식 중 어느 하나일 수 있다.

스마트 신호등(200)은 상기 변환된 가시광 통신 신호(즉, 비트 스트림 신호)를 기반으로 LED 구동 신호를 생성할 수 있다(S640). 이때, 상기 LED 구동 신호는 미리 결정된 전압 값을 갖는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호일 수 있다.

스마트 신호등(200)은 LED 구동 신호를 고속으로 인가하여 LED 램프를 구동할 수 있다(S650). 스마트 신호등(200)은 LED 램프의 고속 점멸(On/Off)을 이용하여 가시광 통신을 수행할 수 있다.

그런데 스마트 신호등(200)에서 LED 램프의 On/Off를 통해 0과 1로 구성된 비트 스트림을 전송하는 경우, '0000000001'과 같은 연속적인 0 비트의 전송이 발생하게 되면 LED 오프 상태에 있는 시간이 늘어나게 되어 조도가 떨어지게 된다. 스마트 신호등(200)은 총 10 개의 비트 중 한 개의 비트만이 온(On) 상태가 되어 1/10의 조도를 나타내게 된다.

만약, 연속적인 0 비트의 전송이 발생한 이후에 연속적인 1 비트의 전송이 발생하게 되면 상대적으로 조도가 높아지게 되어, 연속적인 0 비트 전송 구간을 교통신호 자체가 오프(Off)된 상태로 잘못 해석할 수 있다. 특히 태양광, 도로 주변의 네온 싸인, 차량 전조등 및 방향 지시등과 같은 주변 광의 영향에 의해 정확한 교통신호 해석이 어려운 상황이 발생할 수 있다.

이러한 조도 저하 문제와 주변광에 의한 신호 방해 문제를 극복하기 위해, 도 7에 도시된 바와 같은 다양한 신호등 영역 분할 방법을 사용할 수 있다. 이러한 신호등 영역 분할 방법은, 각 분할 영역에 할당하는 인코딩 값과 각 분할 영역의 On/Off를 적절히 제어함으로써 스마트 신호등(200)의 조도를 일정 값 이상으로 유지하면서도 연속적인 0을 전송하는 다양한 알고리즘을 적용할 수 있다. 또한, 신호등 분할 영역의 일부 영역을 오류 감지 및 복구를 위한 영역으로 활용함으로써, 주변 광에 의한 신호 방해를 최소화할 수 있다.

스마트 신호등(200)은, LED 램프 전체를 점멸(on/off)하는 대신, LED 램프의 면적을 분할하여 일부 영역을 점멸(on/off)시킴으로써, 좀 더 많은 정보를 전송할 수 있다. 즉, 각 분할 영역에 미리 할당된 인코딩 값을 사용하기 때문에 동일한 LED On/Off 주파수에서 더 많은 정보를 전송할 수 있다. 상술한 영역 분할 방법에 따르면, 각 분할 영역에 n 비트의 인코딩 값을 할당할 경우 전체 면적이 2ⁿ 개의 영역으로 분할되므로 최대 n * 2ⁿ 비트를 한 프레임으로 전송할 수 있다.

일 실시 예로, 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 스마트 신호등(200)은, LED 램프의 전체 영역을 4개의 영역으로 분할하고, 4개의 분할 영역 중 적어도 하나의 영역을 고속으로 점멸하여 데이터를 전송할 수 있다. 스마트 신호등(200)은, 시계 방향을 기준으로, 제1 인코딩 값(00)을 제1 분할 영역에 할당하고, 제2 인코딩 값(01)을 제2 분할 영역에 할당하며, 제3 인코딩 값(10)을 제3 분할 영역에 할당하고, 제4 인코딩 값(11)을 제4 분할 영역에 할당할 수 있다. 이에 따라, 신호등 시스템(200)은 최대 2 * 2² 비트를 한 프레임으로 전송할 수 있다.

한편, 다른 실시 예로, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 스마트 신호등(200)은, LED 램프의 전체 영역을 8개의 영역으로 분할하고, 8개의 분할 영역 중 적어도 하나의 영역을 고속으로 점멸하여 데이터를 전송할 수 있다. 스마트 신호등(200)은, 시계 방향을 기준으로, 제1 인코딩 값(000)을 제1 분할 영역에, 제2 인코딩 값(001)을 제2 분할 영역에, 제3 인코딩 값(010)을 제3 분할 영역에, 제4 인코딩 값(011)을 제4 분할 영역에, 제5 인코딩 값(100)을 제5 분할 영역에, 제6 인코딩 값(101)을 제6 분할 영역에, 제7 인코딩 값(110)을 제7 분할 영역에, 제8 인코딩 값(111)을 제8 분할 영역에 할당할 수 있다. 이에 따라, 신호등 시스템(200)은 최대 3 * 2³ 비트를 한 프레임으로 전송할 수 있다.

또 다른 실시 예로, 도 8의 (c)에 도시된 바와 같이, 스마트 신호등(200)은, LED 램프의 전체 영역을 7개의 영역으로 분할하고, 전체 영역과 상기 7개의 분할 영역 중 적어도 하나의 영역을 고속으로 점멸하여 데이터를 전송할 수 있다. 스마트 신호등(200)은, 시계 방향을 기준으로, 제1 인코딩 값(000)을 전체 영역에, 제2 인코딩 값(001)을 제1 분할 영역에, 제3 인코딩 값(010)을 제2 분할 영역에, 제4 인코딩 값(011)을 제3 분할 영역에, 제5 인코딩 값(100)을 제4 분할 영역에, 제6 인코딩 값(101)을 제5 분할 영역에, 제7 인코딩 값(110)을 제6 분할 영역에, 제8 인코딩 값(111)을 제7 분할 영역에 할당할 수 있다. 마찬가지로, 신호등 시스템(200)은 최대 3 * 2³ 비트를 한 프레임으로 전송할 수 있다.

스마트 신호등(200)은, 도 8에 도시된 바와 같이, LED 램프의 일부 영역만을 점멸(On/Off)시킴으로써, 특정 순간에 LED 램프의 전체 영역이 오프(Off) 상태로 변경되는 것을 배제할 수 있다. 이에 따라, 가시광 통신을 수신하는 자율주행자동차(130)는 이전 이미지 프레임을 확인할 필요 없이 현재의 이미지 프레임만으로 교통 신호등이 지시하는 교통신호의 종류, 위치, 색상 등을 구분할 수 있다.

스마트 신호등(200)은 각 분할 영역에 미리 할당된 인코딩 값을 이용하기 때문에, 동일한 LED 동작 신호를 통해 더 많은 비트의 데이터를 전송할 수 있다. LED 램프의 전체 면적을 분할하는 방법으로는, 도 7에 도시된 방법들에 국한되지 않으며, 수평 나누기, 수직 나누기, 격자 나누기, 서로 다른 크기의 영역으로 나누기 등 다양한 방법이 존재할 수 있다. 또한, 각 분할 영역에 인코딩 값을 할당하는 방법은, 시계 방향에 따라 순차적인 코드를 할당하는 방법, 인접 영역에 비순차적인 코드를 할당하는 방법 등을 포함하여 다양한 방법이 존재할 수 있다.

도 9는 LED 램프의 일부 영역을 점멸하여 교통신호정보를 전송하는 스마트 신호등의 동작을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.

도 9를 참조하면, 스마트 신호등(200)는 LED 램프의 전체 영역을 4개의 영역으로 분할하고, 4개의 분할 영역 중 적어도 하나의 영역을 고속으로 점멸하여 데이터를 전송할 수 있다. 각각의 분할 영역에는 미리 결정된 인코딩 값이 할당될 수 있다.

본 실시 예에서, 선행하는 4개의 프레임은 기본적으로 각 사분면에 미리 할당된 2비트 단위로 전송한 예시이고, 후행하는 2개의 프레임은 그룹으로 묶을 수 있는 순차적인 비트들을 묶은 후 제1 사분면을 기준점으로 해서 시계 방향으로 회전하며 동시에 전송한 예시이다.

스마트 신호등(200)에서 사람의 눈으로 인지할 수 없는 속도로 LED를 점멸(On/Off)시키고 있기 때문에, 차량 운전자는 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이 적색 신호등이 계속 켜진 것으로 인식하게 된다. 하지만, 자율주행자동차(130)에 탑재된 카메라 또는 수광 소자는, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같은 비트 스트림(000110110001011011)을 검출할 수 있다.

특히, LED 램프의 전체 영역을 점멸하여 데이터를 전송하는 경우, 전송 데이터에 해당하는 비트 스트림에 연속적인 0이 많으면 신호등의 조도가 일시적으로 어두워질 수 있다는 문제점이 있다. 하지만, 상술한 영역 분할 방법을 사용하여 데이터를 전송하는 경우, 다양한 영역 분할 방법과 각 분할 영역에 할당되는 인코딩 값, 각 분할 영역의 점멸(On/Off) 동작을 적절히 제어함으로써, 신호등의 조도를 일정하게 유지하면서 연속적인 0을 전송하는 다양한 알고리즘을 적용할 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자율주행자동차의 동작을 설명하는 흐름도이다.

도 10을 참조하면, 제어부(480)는 카메라(422)를 이용하여 자율주행자동차(400)의 전방 영상을 촬영할 수 있다(S1010). 이때, 카메라(422)는 초당 1000 프레임 이상의 이미지를 고속으로 촬영하여 메모리(460)에 저장할 수 있다.

제어부(480)는 카메라(422)를 통해 촬영된 영상을 이미지 프레임 단위로 분석할 수 있다(S1020). 제어부(480)는, 공지된 영상 인식 기술을 이용하여 이미지 프레임 속에 존재하는 특정 피사체(즉, 교통 신호등)를 검출할 수 있다.

상기 교통 신호등이 검출된 경우(S1030), 제어부(480)는 해당 이미지 프레임을 분석하여 상기 검출된 교통 신호등이 지시하는 교통신호의 종류, 위치, 색상 등을 판별할 수 있다(S1040).

제어부(480)는 카메라(422)를 통해 지속적으로 입력되는 영상의 각 프레임 내에서 상기 검출된 교통 신호등을 추적(tracking)할 수 있다. 그리고, 제어부(480)는 각각의 이미지 프레임을 분석하여 스마트 신호등(200)으로부터 가시광 통신 신호가 수신되는지를 확인할 수 있다(S1050). 즉, 제어부(480)는 이미지 분석을 통해 스마트 신호등(200)에서 LED 램프를 고속으로 점멸하는지 여부를 확인할 수 있다.

상기 확인 결과, 가시광 통신 신호가 스마트 신호등(200)으로부터 수신되는 경우, 제어부(480)는 이미지 프레임들을 순차적으로 분석하여 비트 스트림을 검출할 수 있다.

한편, 데이터를 전송하기 위해 고속으로 점멸(On/Off) 동작을 반복하는 가시광 통신 신호의 특성으로 인해, 특정 이미지 프레임에서는 교통신호의 색상이 검은색(신호 Off 상태)으로 해석될 수 있다. 이 경우, 제어부(480)는 이전 이미지 프레임들에서 분석된 교통신호의 종류, 위치, 색상 등을 참조하여 신호가 바뀌는 순간의 검은색이나 자연 현상으로 인한 노이즈 등 불필요한 정보 비트들을 구별해 낼 수 있다.

제어부(480)는 미리 결정된 복조 방식을 이용하여 가시광 통신 신호(즉, 비트 스트림)를 복조할 수 있다(S1060). 이때, 상기 복조 방식은, OOK 복조 방식, 가변펄스위치(VPP) 복조 방식, CSK 복조 방식, ASK 복조 방식 중 어느 하나일 수 있다.

제어부(480)는 미리 결정된 방식에 따라 복조된 비트 스트림 신호를 디코딩(decoding)하여 스마트 신호등(200)에서 전송한 교통신호정보를 복원할 수 있다(S1070).

제어부(480)는 복원된 교통신호정보를 기반으로 자율주행자동차(400)의 주행 제어를 수행할 수 있다(S1080). 예컨대, 제어부(480)는 교통신호정보에 GPS 정보, 현재 속도, 주행 방향, 교통 신호등(110)과의 거리, 교통 신호등(110)의 위치 등을 고려하여 자율주행자동차(400)의 주행 속도를 조절할 수 있다.

이상, 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 교통신호정보 통신 시스템은, 이미 설치되어 있는 교통 신호등에 VLC 송신기만 추가 부착하면 사용할 수 있기 때문에, 자율주행자동차를 위한 교통 신호 인프라를 구축하는 데 필요한 시간 및 비용을 절감할 수 있다.

또한, 자율주행자동차의 블랙박스 카메라와 같이 이미 탑재된 카메라를 활용하여 교통신호정보를 수신할 수 있으므로, 별도의 VLC 수신기의 제조비용을 절감할 수 있고, 부가 기능으로 추가하는 것이 가능하다.

한편, 이상 본 실시 예에서는, 스마트 신호등에서 전송된 교통신호정보를 자율주행자동차가 수신하는 것을 예시하고 있으나 이를 제한하지는 않으며, 카메라 및 VLC 통신 모듈을 구비하는 일반 차량에서도 해당 교통신호정보를 수신할 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.

전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 단말기의 제어부를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

100: 교통신호정보 통신 시스템 110: 교통 신호등
120: 교통신호 제어기 130: 자율주행자동차

Claims (7)

1. 가시광 통신으로 전송할 교통신호정보를 생성하는 교통신호 제어기;
   상기 교통신호 제어기로부터 수신된 교통신호정보를 가시광 통신 신호로 변환하고, 상기 가시광 통신 신호에 대응하는 LED 구동신호를 생성하는 VLC 송신기; 및
   상기 LED 구동신호를 기반으로 하나 이상의 LED 램프를 점멸(On/Off)하는 LED 신호등을 포함하고,
   상기 교통신호정보는, 현재 교통 신호에 관한 정보, 현재 교통 신호의 남은 시간에 관한 정보, 다음 교통 신호에 관한 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 신호등.
2. 제1항에 있어서,
   상기 VLC 송신기는, 상기 교통신호정보를 비트 스트림 신호로 인코딩(encoding)하는 인코더, 상기 비트 스트림 신호를 가시광 통신 신호로 변조하는 변조부 및 상기 LED 구동신호를 생성하는 LED 구동부 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 신호등.
3. 제1항에 있어서,
   상기 LED 램프의 전체 영역이 미리 결정된 개수의 영역으로 분할된 경우,
   상기 교통신호 제어기는 상기 분할된 영역에 서로 다른 인코딩 값을 할당하는 것을 특징으로 하는 스마트 신호등.
4. 제3항에 있어서,
   상기 분할된 영역들의 면적은 서로 동일한 것을 특징으로 하는 스마트 신호등.
5. 가시광 통신을 이용하여 교통신호정보를 전송하는 스마트 신호등을 촬영하는 카메라;
   상기 카메라로부터 수신된 촬영 영상을 이미지 프레임 단위로 분석하여 가시광 통신 신호를 검출하고, 상기 검출된 가시광 통신 신호를 기반으로 상기 교통신호정보를 복원하는 VLC 통신 모듈; 및
   상기 복원된 교통신호정보를 이용하여 주행 제어를 수행하는 제어부를 포함하고,
   상기 교통신호정보는, 현재 교통 신호에 관한 정보, 현재 교통 신호의 남은 시간에 관한 정보, 다음 교통 신호에 관한 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행자동차.
6. 제5항에 있어서,
   상기 VLC 통신 모듈은, 상기 수신된 촬영 영상으로부터 상기 가시광 통신 신호를 검출하는 비트 스트림 검출부, 상기 가시광 통신 신호를 복조하는 복조부 및 상기 복조된 신호를 디코딩하여 상기 교통정보신호를 복원하는 디코더 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행자동차.
7. 제5항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 촬영 영상을 이미지 프레임 단위로 분석하여 상기 스마트 신호등이 지시하는 교통신호를 검출하는 것을 특징으로 하는 자율주행자동차.

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