KR20190070639A - 스마트 신호등 및 그 동작 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 횡단보도 주변에 설치되는 스마트 신호등에 관한 것으로, 보행 신호등의 동작을 학습하는 보행신호 학습 모듈; 상기 보행 신호등의 동작과 관련된 보행신호정보를 포함하는 비컨 신호를 전송하는 제1 비콘 모듈; 상기 비컨 신호에 대응하는 응답 신호의 수신 여부에 기초하여, 상기 보행 신호등으로 접근하는 보행자를 검출하는 제2 비콘 모듈; 및 상기 보행자 감지 시, 차량 우선 신호를 해지하기 위한 제어 신호를 생성하여 교통신호 제어기로 전송하고, 상기 비컨 신호의 출력 세기를 가변하여 시각 장애인을 보행 신호등으로 유도하는 제어부를 포함한다.

Description

스마트 신호등 및 그 동작 방법{SMART TRAFFIC LIGHT AND OPERATION METHOD THEREOF}

본 발명은 보행 잔여시간표시기를 구비하는 스마트 신호등 및 그 동작 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 시각 장애인을 보행 신호등으로 유도할 수 있고, 보행 신호등에 접근하는 보행자 검출 시, 차량 우선 신호를 해지하기 위한 제어 신호를 교통신호 제어기로 전송할 수 있는 스마트 신호등 및 그 동작 방법에 관한 것이다.

이동 단말기의 기능은 다양화되고 있다. 예를 들면, 데이터와 음성통신, 카메라를 통한 사진촬영 및 비디오 촬영, 음성녹음, 스피커 시스템을 통한 음악파일 재생 그리고 디스플레이부에 이미지나 비디오를 출력하는 기능이 있다. 일부 단말기는 전자게임 플레이 기능이 추가되거나, 멀티미디어 플레이어 기능을 수행한다. 특히 최근의 이동 단말기는 방송과 비디오나 텔레비전 프로그램과 같은 시각적 컨텐츠를 제공하는 멀티캐스트 신호를 수신할 수 있다.

이와 같은 단말기(terminal)는 그 기능이 다양화됨에 따라 예를 들어, 사진이나 동영상의 촬영, 음악이나 동영상 파일의 재생, 게임, 방송의 수신 등의 복합적인 기능들을 갖춘 멀티미디어 기기(Multimedia player) 형태로 구현되고 있다.

이러한 멀티미디어 기기 형태로 구현된 이동 단말기는 현대인의 필수품이 되어가고 있고, 단말 사용자들에 의해 평균적으로 이용되는 시간 또한 점점 증가하고 있는 추세이다. 이러한 추세에 따라, 이동 단말기에 몰입한 보행자들로 인해 다양한 사건/사고들이 발생하고 있다. 특히, 횡단보도로 진입하는 보행자는 아주 위험한 상황에 직면할 수 있다. 따라서, 이동 단말기에 몰입해서 횡단보도를 건너는 보행자들을 안전하게 보호하기 위한 방안이 필요하다.

한편, 최근에는 불필요한 교통 신호로 인해 차량들이 자주 정지함에 따라 발생하는 환경오염을 줄이고, 엔진 공 회전으로 인한 에너지 낭비를 감소하기 위한 차량우선 신호등이 점점 증가하고 있다. 이러한 차량우선 신호등은, 보행자 부재 시, 차량 주행 신호를 계속적으로 유지할 수 있어, 차량의 교통 흐름을 원활하게 할 수 있는 장점을 갖는다.

하지만, 보행자가 차량우선 신호등이 존재하는 횡단보도를 건너기 위해서는, 보행 신호등에 설치된 보행 버튼을 찾아서 작동시켜야 하는 불편함이 있고, 보행 버튼의 설치 위치가 표준화되어 있지 않은 관계로 시각 장애인이 보행 버튼을 찾기가 어려운 문제가 있다. 또한, 노약자, 어린이 등과 같은 교통약자들이 보행 버튼을 생각하지 않고, 일정시간 경과 후 보행 신호가 작동하지 않는 것으로 오인하여 횡단보도를 무단 횡단하는 문제가 발생하고 있다. 따라서, 차량우선 신호등의 장점을 최대한 유지하면서 보행자의 편의성을 향상시킬 수 있는 방안을 마련할 필요가 있다.

본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또 다른 목적은 보행자의 이동 단말기와 연동하여 횡단보도로 진입하는 보행자를 안전하게 보호할 수 있는 스마트 신호등 및 그 동작 방법을 제공함에 있다.

또 다른 목적은 보행 신호등의 동작을 학습하여 보행자의 안전과 관련된 보행신호정보를 생성하고, 상기 보행신호정보를 보행자의 이동 단말기로 제공할 수 있는 스마트 신호등 및 그 동작 방법을 제공함에 있다.

또 다른 목적은 보행 신호등으로 접근하는 보행자 검출 시, 차량 우선 신호를 해지하기 위한 제어 신호를 교통신호 제어기로 전송할 수 있는 스마트 신호등 및 그 동작 방법을 제공함에 있다.

또 다른 목적은 보행 신호등에 부착된 보행 버튼을 제거하여 도시 미관을 개선할 수 있고, 보행 신호등을 저 비용으로 운용할 수 있는 스마트 신호등 및 그 동작 방법을 제공함에 있다.

또 다른 목적은 신호등 식별정보, 신호등 위치정보, 신호등 상태정보, 신호등 주변정보 등을 제공하여 시각 장애인 또는 교통약자가 횡단보도를 안전하게 보행할 수 있도록 하는 스마트 신호등 및 그 동작 방법을 제공함에 있다.

상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 보행 신호등의 동작을 학습하는 보행신호 학습 모듈; 상기 보행 신호등의 동작과 관련된 보행신호정보를 포함하는 비컨 신호를 전송하는 제1 비콘 모듈; 상기 비컨 신호에 대응하는 응답 신호의 수신 여부에 기초하여, 상기 보행 신호등으로 접근하는 보행자를 검출하는 제2 비콘 모듈; 및 상기 보행자 감지 시, 차량 우선 신호를 해지하기 위한 제어 신호를 생성하여 교통신호 제어기로 전송하는 제어부를 포함하는 스마트 신호등을 제공한다.

좀 더 바람직하게는, 상기 제2 비콘 모듈은 제1 비콘 모듈로부터 수신되는 비컨 신호를 기반으로 상기 제1 비콘 모듈의 동작 상태를 모니터링하는 것을 특징으로 한다. 상기 모니터링 결과, 제1 비콘 모듈에 장애가 발생한 경우, 상기 제어부는 제1 비콘 모듈의 기능과 제2 비콘 모듈의 기능을 스위칭하는 것을 특징으로 한다.

좀 더 바람직하게는, 상기 보행신호 학습 모듈은, 보행 신호등 또는 교통신호 제어기로부터 적색등의 작동 시간에 관한 정보와 녹색등의 작동 시간에 관한 정보를 수집하고, 상기 수집된 정보들을 학습하는 것을 특징으로 한다. 또한, 보행 신호등의 동작 주기가 변경된 경우, 상기 보행신호 학습 모듈은, 메모리에 저장된 학습 데이터를 삭제하고, 보행 신호등의 변경된 동작 상태를 재 학습하는 것을 특징으로 한다.

좀 더 바람직하게는, 상기 스마트 신호등은 보행신호 학습 모듈을 통해 학습된 데이터를 저장하는 메모리를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 제어부는 메모리에 저장된 학습 데이터를 기반으로 대기 잔여시간 정보와 보행 잔여시간 정보를 계산하고, 상기 대기 잔여시간 정보와 보행 잔여시간 정보 중 적어도 하나를 포함하는 보행신호정보를 생성하는 것을 특징으로 한다.

좀 더 바람직하게는, 상기 비컨 신호는 스마트 신호등의 식별정보, 스마트 신호등의 위치 데이터, 스마트 신호등과 인접 스마트 신호등 간의 거리 데이터, 보행 신호등의 작동 주기와 비컨 신호의 전송 주기를 동기화하기 위한 편차 시간 정보, 비컨 신호에 대응하는 응답 신호의 전송 여부에 관한 정보, 편차 시간 식별 정보 및 출력 신호 세기 정보 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

좀 더 바람직하게는, 상기 스마트 신호등은 보행 신호등의 작동 주기와 비컨 신호의 전송 주기를 동기화하기 위한 편차 시간을 결정하는 편차 시간 결정부를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 편차 시간 결정부는, 녹색 보행 신호등 작동 시, 녹색 보행 신호등의 작동 개시 시점과 비컨 신호의 전송 시점 사이의 시간 차에 해당하는 제1 편차 시간을 결정하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 편차 시간 결정부는, 적색 보행정지 신호등 작동 시, 적색 보행정지 신호등의 작동 개시 시점과 비컨 신호의 전송 시점 사이의 시간 차에 해당하는 제2 편차 시간을 결정하는 것을 특징으로 한다.

좀 더 바람직하게는, 상기 스마트 신호등은 보행 신호등의 보행 잔여시간 정보를 제공하는 보행 잔여시간표시기를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 제어부는, 비컨 신호의 출력 세기를 가변하여 시각 장애인을 보행 신호등으로 유도하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 제어부는, 인접 신호등의 비컨 신호로 인한 전파 장애를 최소화하기 위해, 주파수 호핑 방식을 이용하여 비컨 신호를 전송하거나, 비컨 신호의 출력 세기를 가변하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 횡단보도 주변에 위치하는 복수의 스마트 신호등으로부터 복수의 비컨 신호를 수신하는 무선 통신부; 상기 비컨 신호들에 대응하는 응답 신호들의 전송 여부를 결정하고, 상기 비컨 신호들을 이용하여 보행자의 상대적 위치 정보를 검출하며, 상기 보행자의 상대적 위치 정보에 대응하는 알림 신호를 생성하는 제어부; 및 상기 제어부를 통해 생성된 알림 신호를 출력하는 출력부를 포함하는 이동 단말기를 제공한다.

본 발명의 실시 예들에 따른 스마트 신호등 및 그 동작 방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 스마트 신호등에서 주기적으로 전송하는 비컨 신호를 이용하여 보행자의 현재 위치에 대응하는 알림 신호를 출력함으로써, 이동 단말기에 몰입하여 횡단보도를 진입하는 보행자들을 교통 사고로부터 안전하게 보호할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 스마트 신호등의 장치 식별 정보, 위치 정보 및 보행 신호 정보 등을 포함하는 비컨 신호를 주기적으로 브로드캐스팅함으로써, 스마트 신호등에 인접한 보행자들의 이동 단말기로 다양한 서비스를 제공할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 스마트 신호등의 장치 식별 정보, 위치 정보 및 보행 신호 정보 등을 포함하는 비컨 신호를 주기적으로 브로드캐스팅함으로써, 시각 장애인의 보행 표지판 역할을 수행할 수 있고, 시각 장애인이 횡단보도를 안전하게 보행할 수 있도록 하는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 보행자 검출 시, 차량 우선 신호를 해지하기 위한 제어 신호를 교통신호 제어기로 전송함으로써, 차량의 교통 흐름을 원활하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 보행자의 편의성을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

다만, 본 발명의 실시 예들에 따른 스마트 신호등 및 그 동작 방법이 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 보행자 보호 시스템의 전체 구성도;
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 단말기의 구성 블록도;
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신호등 시스템의 구성 블록도;
도 4는 스마트 신호등에 구비되는 편차 시간 결정부의 동작을 설명하기 위해 참조되는 도면;
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비컨 프레임의 구조를 설명하는 도면;
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신호등의 동작을 설명하는 순서도;
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 스마트 신호등의 동작을 설명하는 순서도;
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 단말기의 동작을 설명하는 순서도.

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 보행자의 이동 단말기와 연동하여 횡단보도로 진입하는 보행자를 안전하게 보호할 수 있는 스마트 신호등을 제안한다. 또한, 본 발명은 보행 신호등의 동작을 학습하여 보행자의 안전과 관련된 보행신호정보를 생성하고, 상기 보행신호정보를 보행자의 이동 단말기로 제공할 수 있는 스마트 신호등을 제안한다. 또한, 본 발명은 보행자 검출 시, 차량 우선 신호를 해지하기 위한 제어 신호를 교통신호 제어기로 전송할 수 있는 스마트 신호등을 제안한다.

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

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 보행자 보호 시스템의 전체 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 보행자 보호 시스템(100)은, 횡단보도(130)에 설치된 하나 이상의 스마트 신호등 시스템(110)과, 보행자의 이동 단말기(120), 횡단보도(130), 교통신호 제어기(140), 차량 신호등(미도시) 및 바닥 신호등(미도시)을 포함할 수 있다.

스마트 신호등 시스템(110)은 보행 신호등(111), 투광등(112) 및 스마트 신호등(113) 등을 포함할 수 있다. 여기서, 스마트 신호등(113)은 보행 잔여시간표시기를 내장할 수 있다.

보행 신호등(111)은 도로의 횡단보도(130)를 기준으로 하여 양측 인도 쪽에 각각 설치되며, 적색등과 녹색등을 포함하는 일반적인 가로등 구조는 물론 다양한 종류의 신호등을 포함할 수 있다.

보행 신호등(111)은, 횡단보도(130)의 인접 영역에 설치된 교통신호 제어기(140)의 제어에 따라, 적색등과 녹색등을 일정 시간 주기로 번갈아 가며 동작시킨다. 이때, 적색등이 켜져 있는 시간과 녹색등이 켜져 있는 시간은 서로 다르게 설정될 수 있으며, 스마트 신호등은 이를 학습한다.

투광등(112)은 야간에 보행자의 시야를 확보하기 위해 횡단보도(130)를 환하게 비춰줄 수 있는 조명 기기로서, 바람직하게는 보행 신호등(111)과 마찬가지로 횡단보도(100)의 양측 인도 쪽에 각각 설치되어, 독립적으로 온(On)/오프(Off) 동작되도록 구성할 수 있다. 투광등(112)은 가로등 또는 보행 신호등과 연동되어 작동하거나, 혹은 별도의 조광 스위치 조작을 통해 작동할 수 있다.

스마트 신호등(113)은 보행 신호등(111)의 동작을 학습하여 보행자의 안전과 관련된 보행신호정보를 생성하고, 상기 보행신호정보를 보행자의 이동 단말기(120)로 제공하는 기능을 수행할 수 있다. 스마트 신호등(113)은 보행신호정보를 포함하는 비컨 신호를 주기적으로 전송할 수 있다. 이때, 상기 보행신호정보는 대기 잔여시간 정보 및 보행 잔여시간 정보 등을 포함할 수 있다.

스마트 신호등(113)은 스마트 신호등 시스템(110)으로 접근하는 보행자를 감지할 수 있다. 스마트 신호등(113)은, 보행자 감지 시, 차량 우선 신호를 해지하기 위한 제어 신호를 교통신호 제어기(140)로 전송할 수 있다.

보행자의 이동 단말기(120)는 횡단보도로 진입하는 보행자를 보호하기 위한 애플리케이션(이하, '보행자 보호 애플리케이션'이라 칭함)을 앱 스토어 또는 플레이 스토어 등으로부터 다운로드하여 설치할 수 있다. 한편, 다른 실시 예로, 이동 단말기(120)는 외부 서버, 타 단말기 또는 저장 매체 등으로부터 보행자 보호 애플리케이션을 제공 받아 설치할 수 있다.

이동 단말기(120)는, 사용자 명령 등에 따라, 기 설치된 보행자 보호 애플리케이션을 백그라운드(background)로 실행할 수 있다. 한편, 다른 실시 예로, 이동 단말기(120)는, 비컨 신호 수신 시, 기 설치된 보행자 보호 애플리케이션을 자동으로 실행할 수 있다.

이동 단말기(120)는, 해당 애플리케이션 실행 시, 하나 이상의 스마트 신호등(113)으로부터 전송 받은 비컨 신호들을 기반으로 보행자의 현재 위치를 실시간으로 파악하고, 보행자의 현재 위치에 대응하는 알림 신호를 제공하는 기능을 수행할 수 있다. 이때, 상기 알림 신호는 시각적 신호, 청각적 신호 및 촉각적 신호 중 적어도 하나의 형태로 출력될 수 있다.

한편, 도면에 도시되고 있지 않지만, 이동 단말기(120)는 비컨 신호에 포함된 위치 정보 또는 장치 식별 정보(즉, 디바이스 ID 정보)를 미리 결정된 웹 서버로 제공할 수 있다. 웹 서버는 스마트 신호등(113)의 위치 정보 또는 장치 식별 정보를 기반으로 보행자의 위치를 파악할 수 있고, 해당 보행자의 안전과 관련된 알림 서비스를 이동 단말기(120)로 제공할 수 있다. 이동 단말기(120)는 해당 웹 서버로부터 제공받은 알림 정보, 음향 정보 및 위치 기반 정보(가령, 공공기관 정보, 지도 정보, 지리 정보 등)를 보행자에게 제공할 수 있다.

본 명세서에서 설명되는 이동 단말기(120)에는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display) 등이 포함될 수 있다.

횡단보도(130)는 차량과 보행자가 공유 하는 길이다. 차량과 보행자 간 원활한 사용 기회를 제공하기 위하여 횡단보도(130)는 일정한 신호 체계에 따라 동작한다. 횡단보도(130)는 도로의 종류에 따라 적어도 하나 이상이 구비될 수 있다. 가령, 삼거리 또는 사거리의 경우, 복수의 횡단보도들이 도로 상에 설치될 수 있다. 또한, 복수의 횡단보도들은, 직선 모양을 갖는 직선 횡단보도와, 대각선 모양을 갖는 대각선 횡단보도로 구분될 수 있다.

횡단보도(130)에는 보행자를 위한 바닥 신호등이 설치될 수 있다. 상기 바닥 신호등은 교통신호 제어기(140)와 연동하여 동작하거나 혹은 스마트 신호등(113)에서 송출된 비컨 신호와 연동하여 동작할 수 있다.

차량 신호등은, 운전자의 정면 시야에 들어오도록 차량 주행 방향과 반대되는 방향으로 도로 위에 설치되며, 적색, 녹색, 황색 및 녹색 화살 표시의 점멸로 주행 차량의 진행, 정지, 우회 등을 지시하는 기능을 수행한다.

차량 신호등은, 횡단보도(130)의 인접 영역에 설치된 교통신호 제어기(140)의 제어에 따라, 적색등, 녹색등, 황색등, 녹색 화살 표시등을 일정 시간 주기로 번갈아 가며 동작시킨다.

교통신호 제어기(Traffic Signal Controller, 140)는 교차로 및/또는 횡단보도에 설치되어 점유 시간을 수집, 분석해 최적의 교통 신호등 운영을 담당하는 장치이다. 이러한 교통신호 제어기(140)는 차량 신호등, 보행 신호등 및 바닥 신호등과 전기적으로 연결되어, 상기 차량 신호등, 보행 신호등 및 바닥 신호등의 점멸 동작을 제어하는 기능을 수행할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 단말기의 구성 블록도이다.

도 2를 참조하면, 이동 단말기(200)는 무선 통신부(210), 출력부(220), 입력부(230), 메모리(240) 및 제어부(250) 등을 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 구성요소들은 이동 단말기를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서상에서 설명되는 이동 단말기는 위에서 열거된 구성요소들보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.

무선 통신부(210)는, 이동통신 모듈, 근거리 통신 모듈 및 무선 인터넷 모듈 등을 포함할 수 있다.

이동통신 모듈은, 이동통신을 위한 기술표준들 또는 통신방식(예를 들어, GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multi Access), CDMA2000(Code Division Multi Access 2000), EV-DO(Enhanced Voice-Data Optimized or Enhanced Voice-Data Only), WCDMA(Wideband CDMA), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), LTE(Long Term Evolution), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 등)에 따라 구축된 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다.

근거리 통신 모듈은 근거리 통신(Short range communication)을 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), Wi-Fi Direct, Wireless USB(Wireless Universal Serial Bus) 기술 중 적어도 하나를 이용하여, 근거리 통신을 지원할 수 있다.

무선 인터넷 모듈은 무선 인터넷 접속을 위한 모듈을 말하는 것으로, 이동 단말기(200)에 내장되거나 외장될 수 있다. 무선 인터넷 모듈은 무선 인터넷 기술들에 따른 통신망에서 무선 신호를 송수신하도록 이루어진다. 무선 인터넷 기술로는, 예를 들어 WLAN(Wireless LAN), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi(Wireless Fidelity) Direct, DLNA(Digital Living Network Alliance), WiBro(Wireless Broadband), WiMAX(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), LTE(Long Term Evolution), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 등이 있으며, 상기 무선 인터넷 모듈은 상기에서 나열되지 않은 인터넷 기술까지 포함한 범위에서 적어도 하나의 무선 인터넷 기술에 따라 데이터를 송수신하게 된다.

출력부(220)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 디스플레이부, 음향 출력부, 햅팁 모듈, 광 출력부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

디스플레이부는 이동 단말기(200)에서 처리되는 정보를 표시(출력)한다. 예를 들어, 디스플레이부는 이동 단말기(200)에서 구동되는 응용 프로그램의 실행화면 정보, 또는 이러한 실행화면 정보에 따른 UI(User Interface), GUI(Graphic User Interface) 정보를 표시할 수 있다. 또한, 디스플레이부는 터치 센서와 상호 레이어 구조를 이루거나 일체형으로 형성됨으로써, 터치 스크린을 구현할 수 있다.

음향 출력부는 호 신호 수신, 통화 모드 또는 녹음 모드, 음성인식 모드, 방송수신 모드 등에서 무선 통신부(210)로부터 수신되거나 메모리(240)에 저장된 오디오 데이터를 출력할 수 있다. 음향 출력부는 이동 단말기(200)에서 수행되는 기능(예를 들어, 호신호 수신음, 메시지 수신음 등)과 관련된 음향 신호를 출력하기도 한다.

햅틱 모듈(haptic module)은 사용자가 느낄 수 있는 다양한 촉각 효과를 발생시킨다. 햅틱 모듈이 발생시키는 촉각 효과의 대표적인 예로는 진동이 될 수 있다. 햅틱 모듈에서 발생하는 진동의 세기와 패턴 등은 사용자의 선택 또는 제어부의 설정에 의해 제어될 수 있다.

광출력부는 이동 단말기(200)의 광원을 이용하여 이벤트 발생을 알리기 위한 신호를 출력한다. 이동 단말기(200)에서 발생되는 이벤트의 예로는 메시지 수신, 호 신호 수신, 부재중 전화, 알람, 일정 알림, 이메일 수신, 애플리케이션을 통한 정보 수신 등이 될 수 있다.

입력부(230)는, 영상 신호 입력을 위한 카메라 또는 영상 입력부, 오디오 신호 입력을 위한 마이크로폰(microphone), 또는 오디오 입력부, 사용자로부터 정보를 입력받기 위한 사용자 입력부(예를 들어, 터치키(touch key), 푸시키(mechanical key) 등)를 포함할 수 있다.

메모리(240)는 이동 단말기(200)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장한다. 메모리(240)는 이동 단말기(200)에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), 이동 단말기(200)의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다. 본 실시 예에서, 메모리(240)는 보행자 보호 애플리케이션을 저장할 수 있다.

제어부(250)는 이동 단말기(200)의 전반적인 동작을 제어한다. 또한, 제어부(250)는 메모리(240)에 저장된 보행자 보호 애플리케이션과 관련된 동작을 제어한다. 즉, 제어부(250)는 스마트 신호등으로부터 전송 받은 비컨 신호를 기반으로 보행자의 위치를 실시간으로 파악하고, 상기 보행자의 위치에 대응하는 알림 신호를 제공하는 일련의 동작을 제어할 수 있다. 더 나아가, 제어부(250)는 이하에서 설명되는 다양한 실시 예들을 본 발명에 따른 이동 단말기(200) 상에서 구현하기 위하여, 위에서 살펴본 구성요소들을 중 적어도 하나를 조합하여 제어할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신호등 시스템의 구성 블록도이다.

도 3을 참조하면, 스마트 신호등 시스템(300)은 스마트 신호등(310), 보행 신호등(320) 및 투광등(330)을 포함할 수 있다. 상기 스마트 신호등(310)은 제1 비콘 모듈(311), 보행신호 학습 모듈(312), 제2 비콘 모듈(313), 조도 센서(314), 편차 시간 결정부(315), 보행 잔여시간표시기(316), 메모리(317) 및 제어부(318)를 포함할 수 있다. 이러한 스마트 신호등(310)은 스마트 신호등 시스템(300)의 외부에 설치되거나, 혹은 보행 신호등(320) 또는 투광등(330)과 일체로 형성되어 하나의 모듈 형태로 구성될 수 있다.

도 3에 도시된 구성요소들은 스마트 신호등 시스템(300)을 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서상에서 설명되는 스마트 신호등 시스템은 위에서 열거된 구성요소들보다 많거나 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.

제1 비콘 모듈(311)은 보행신호정보를 포함하는 비컨 신호를 주기적으로 전송하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 제1 비콘 모듈(311)은 비컨 신호의 출력을 적어도 3개 이상의 레벨(가령, '강/중/약', '0dbm/5dbm/10dbm' 등)로 가변하여 송출함으로써, 원 거리에 있는 시각 장애인(보행자)을 보행 신호등의 위치로 유도하는 기능을 수행할 수 있다. 가령, 비컨 신호의 출력이 3개의 레벨로 구성된 경우, 보행자가 스마트 신호등으로 접근함에 따라, 해당 보행자의 이동 단말기는 처음에는 "강" 레벨의 비컨 신호만을 수신하고, 그 다음에는 "강" 레벨의 비컨 신호와 "중" 레벨의 비컨 신호를 수신하며, 마지막에는 "강" 레벨의 비컨 신호와 "중" 레벨의 비컨 신호와 "약" 레벨의 비컨 신호를 모두 수신하게 된다. 이동 단말기는, "강" 레벨의 비컨 신호를 수신한 경우, 일정 거리 이내에 보행 신호등이 있음을 보행자에게 알리고, "강" 레벨의 비컨 신호와 "중" 레벨의 비컨 신호를 수신한 경우, 보행 신호등에 가까이 왔음을 보행자에게 알리며, "강" 레벨의 비컨 신호와, "중" 레벨의 비컨 신호와, "약" 레벨의 비컨 신호를 수신한 경우, 보행 신호등에 도착하였음을 보행자에게 알린다. 상기 알림 방법으로는, 사용자 설정에 따라 음성, 문자 또는 진동 등이 사용될 수 있다. 상기 알림 방법으로 음성이 설정된 경우, 이동 단말기는 스피커를 통해 외부의 음향을 출력하여 시각 장애인의 음향신호기 역할을 수행할 수 있다.

제1 비콘 모듈(311)은 비컨 신호의 출력을 적어도 3개 이상의 레벨로 번갈아 가며 송출함으로써, 인접 신호등의 비컨 신호로 인해 전파 방해가 발생하는 것을 최소화할 수 있다. 가령, 제1 비콘 모듈은 인접 신호등과 다른 세기로 비컨 신호를 전송함으로써, 인접 신호등의 비컨 신호로 인한 전파 간섭을 감소시킬 수 있다. 또한, 상기 제1 비콘 모듈(311)은 주파수 호핑(Frequency Hopping) 방식을 이용하여 비컨 신호를 전송함으로써, 인접 신호등의 비컨 신호로 인해 전파 방해가 발생하는 것을 최소화할 수 있다. 한편, 이동 단말기는 비컨 신호들에 포함된 디바이스 ID 정보를 기반으로 해당 비컨 신호들이 어떤 스마트 신호등(300)으로부터 수신되는지를 실시간으로 확인할 수 있다. 또한, 이동 단말기는 비컨 신호들에 포함된 출력 신호 세기 정보를 기반으로 인접 스마트 신호등에서 비컨 신호를 어떤 세기로 출력하는지를 실시간으로 확인할 수 있다.

또한, 제1 비콘 모듈(311)은 보행 신호등의 주변정보를 포함하는 비컨 신호를 주기적으로 전송함으로써, 시각 장애인의 표지판 기능을 수행할 수 있다.

제2 비콘 모듈(313)은, 교통신호 제어기에 설정된 차량 우선 신호를 해지하기 위해, 스마트 신호등 시스템(300)으로 접근하는 보행자를 검출하는 기능을 수행할 수 있다.

제1 비콘 모듈(311)은, 차량 우선 신호 설정 시, 응답 신호의 전송을 요청하는 정보(439)를 포함하는 비컨 신호를 주기적으로 전송할 수 있다. 제2 비콘 모듈(313)은 비컨 신호에 대응하는 응답 신호의 수신 여부에 기초하여 보행자를 검출할 수 있다. 가령, 보행자의 이동 단말기로부터 비컨 신호에 대응하는 응답 신호를 수신한 경우, 제2 비콘 모듈(313)은 스마트 신호등 시스템(300) 근처에 보행자가 존재하는 것을 감지할 수 있다.

제1 비콘 모듈(311)은, 보행자 감지 시, 응답 신호의 미 전송을 요청하는 정보(439)를 포함하는 비컨 신호를 주기적으로 전송할 수 있다. 이는 보행자를 감지한 이후에 복수의 응답 신호들이 제1 및 제2 비콘 모듈(311, 313)에 계속적으로 수신됨에 따라 전파 장애를 일으키는 것을 방지하기 위함이다. 제어부(318)는, 보행자 감지 시, 차량 우선 신호를 해지하기 위한 제어 신호를 교통신호 제어기로 전송할 수 있다. 이러한 제어 신호를 수신한 교통신호 제어기는 차량 우선 신호를 해지하고 보행 신호를 보행 신호등(320)으로 인가할 수 있다.

또한, 제2 비콘 모듈(313)은 제1 비콘 모듈(311)로부터 수신되는 비컨 신호를 기반으로 상기 제1 비콘 모듈(311)의 동작 상태를 모니터링하는 기능을 수행할 수 있다. 즉, 제2 비콘 모듈(313)는 제1 비콘 모듈(311)로부터 수신되는 비컨 신호의 세기를 직접 측정한 정보와 해당 비컨 신호에 포함된 출력 신호 세기 정보를 기반으로, 상기 제1 비콘 모듈(311)이 비컨 신호를 정상적으로 출력하고 있는지 여부를 모니터링할 수 있다.

상기 모니터링 결과, 제1 비콘 모듈(311)에 장애가 발생한 경우(즉, 정상적인 세기의 비컨 신호를 출력하지 못하는 경우), 제어부(318)는 제1 비콘 모듈(311)의 기능과 제2 비콘 모듈(313)의 기능을 전환(switching)할 수 있다. 즉, 제2 비콘 모듈(313)에서는 보행신호정보를 포함하는 비컨 신호를 주기적으로 전송하는 기능을 수행하고, 제1 비콘 모듈(311)에서는 비컨 신호에 대응하는 응답 신호의 수신 여부에 기초하여 보행자를 검출하는 기능을 수행할 수 있다.

제1 및 제2 비콘 모듈(311, 313)은 비컨 신호를 전송하기 위한 근거리 통신 모듈을 포함할 수 있다. 근거리 통신 모듈은 근거리 통신(Short range communication)을 위한 것으로서, 블루투스(Bluetooth™), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, NFC(Near Field Communication), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi Direct, Wireless USB(Wireless Universal Serial Bus) 기술 중 적어도 하나를 이용하여, 근거리 통신을 지원할 수 있다. 이하, 본 실시 예에서는, 상기 근거리 통신 모듈로 블루투스 통신 모듈을 사용할 수 있으며, 반드시 이에 제한되지는 않는다.

블루투스 통신 모듈은 블루투스 통신을 지원하기 위한 통신 인터페이스를 제공한다. 해당 모듈에 사용되는 블루투스 통신은, 근거리 무선 통신 기술의 하나로서, 반경 10m 내지 100m 안에 존재하는 단말들 간의 데이터 통신을 지원할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 스마트 신호등(310)에 탑재되는 블루투스 통신 모듈은, 저 전력(Low Energy) 기술 및 위치 측정 기술이 탑재된 블루투스 4.0 이상의 버전을 사용하는 것이 바람직하다.보행신호 학습 모듈(312)은, 학습 모드 시, 보행 신호등(320)의 동작을 학습하는 기능을 수행할 수 있다. 즉, 보행신호 학습 모듈(312)은 보행 신호등(320) 또는 교통신호 제어기로부터 적색등의 작동 시간 정보(즉, 보행 정지 시간 정보)와 녹색등의 작동 시간 정보(즉, 보행 시간 정보)를 주기적으로 수집하여 학습할 수 있다.

서로 동일한 값(또는 미리 결정된 오차 범위 이내의 값)을 갖는 적색등의 작동 시간 정보가 미리 설정된 횟수만큼 수집되면, 보행신호 학습 모듈(312)은 상기 동일한 값을 갖는 작동 시간 정보를 적색등의 정상 작동 시간 정보로 설정(학습)하고, 상기 설정(학습)된 작동 시간 정보를 메모리(317)에 저장할 수 있다.

또한, 서로 동일한 값(또는 미리 결정된 오차 범위 이내의 값)을 갖는 녹색등의 작동 시간 정보가 미리 설정된 횟수만큼 수집되면, 보행신호 학습 모듈(312)은 상기 동일한 값을 갖는 작동 시간 정보를 녹색등의 정상 작동 시간 정보로 설정(학습)하고, 상기 설정(학습)된 작동 시간 정보를 메모리(317)에 저장할 수 있다.

한편, 교통신호 제어기의 조작에 따라 보행 신호등(320)의 동작 주기가 변경된 경우, 보행신호 학습 모듈(312)은, 메모리(317)에 저장된 보행 신호등(320)의 작동 시간 정보를 삭제하고, 보행 신호등(320)의 변경된 동작 상태를 다시 학습할 수 있다.

조도 센서(314)는 스마트 신호등 시스템(300)의 주변 조도를 측정하는 기능을 수행할 수 있다. 제어부(318)는 조도 센서(314)에 의해 측정된 조도 정보를 기반으로 보행 잔여시간표시기(316)의 조광(dimming) 제어를 수행할 수 있다. 가령, 제어부(318)는 야간에는 보행 잔여시간표시기(316)의 밝기를 줄여주고, 주간에는 보행 잔여시간표시기(316)의 밝기를 증가시킴으로써, 보행자가 시인성을 확보할 수 있도록 한다.

편차 시간 결정부(315)는 보행 신호등의 작동 주기와 비컨 신호의 전송 주기를 동기화하기 위한 편차 시간(또는 오차 시간)을 결정할 수 있다.

즉, 녹색 보행 신호등 작동 시, 편차 시간 결정부(315)는 녹색 보행 신호등의 작동 개시 시점과 비컨 신호의 전송 시점 사이의 시간 차에 해당하는 제1 편차 시간을 결정할 수 있다. 상기 제1 편차시간은 보행 신호가 종료될 때까지 누적하여 적산될 수 있으며, 상기 누적 적산된 값은 비컨 신호를 통해 전송될 수 있다.

마찬가지로, 적색 보행정지 신호등 작동 시, 편차 시간 결정부(315)는 적색 보행정지 신호등의 작동 개시 시점과 비컨 신호의 전송 시점 사이의 시간 차에 해당하는 제2 편차 시간을 결정할 수 있다. 상기 제2 편차시간은 보행 정지 신호가 종료될 때까지 누적하여 적산될 수 있으며, 상기 누적 적산된 값은 비컨 신호를 통해 전송될 수 있다.

예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 보행 신호등의 작동 주기(C)는 녹색 보행 시간(A)과 적색 보행 정지 시간(B)의 합으로 구성된다. 이러한 보행 신호등의 응답 시간(상호작동지연시간)은 전세계 도로 교통 신호등 규격인 70㎳ 이내를 만족하여야 한다. 한편, 비컨 신호의 전송 주기는 최대 100㎳이다. 이처럼, 보행 신호등의 작동 주기와 비컨 신호의 전송 주기가 서로 상이하기 때문에, 상기 보행 신호등의 작동 주기와 비컨 신호의 전송 주기를 동기화하기 어려운 문제가 있다. 따라서, 이러한 비컨 신호를 수신하는 이동 단말기는 보행 신호등의 정확한 작동시간 정보를 획득할 수 없는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 보행 신호등의 작동 주기와 비컨 신호의 전송 주기를 동기화하기 위한 편차 시간 정보를 비컨 신호에 삽입하여 이동 단말기로 제공할 필요가 있다.

보행자의 이동 단말기는 도 5에 도시된 바와 같은 비컨 신호(400)를 수신할 수 있다. 상기 비컨 신호(400)에는 디바이스 ID 정보(431), 위치 데이터(432), 제1 거리 데이터(433), 제2 거리 데이터(434), 제3 거리 데이터(435), 대기 잔여시간 정보(436), 보행 잔여시간 정보(437), 편차 시간 정보(438) 및 응답 유무 정보(439) 외에 기타 정보들(가령, 편차 시간 식별 정보(즉, 편차 시간 정보가 보행 신호인지 보행 정지 신호인지를 식별하는 정보)와 출력 신호 세기 정보)이 추가로 포함될 수 있다.

녹색 보행 신호등 작동 시, 이동 단말기는 비컨 신호에 삽입된 제1 편차 시간(D)을 이용하여 녹색 보행 신호등의 작동시간 정보를 보정할 수 있다. 즉, 이동 단말기는 녹색 보행 신호등의 작동시간(A)에서 제1 편차 시간(D)을 감산함으로써, 녹색 보행 신호등의 작동시간 정보를 보정할 수 있다.

마찬가지로, 적색 보행정지 신호등 작동 시, 이동 단말기는 비컨 신호에 삽입된 제2 편차 시간(E)을 이용하여 적색 보행정지 신호등의 작동시간 정보를 보정할 수 있다. 즉, 이동 단말기는 적색 보행정지 신호등의 작동시간(B)에서 제1 편차 시간(E)을 감산함으로써, 적색 보행정지 신호등의 작동시간 정보를 보정할 수 있다.

이동 단말기에서의 시간 동기는 최초 수신한 정보를 기준으로 내부 타이머를 이용하여 동기화하도록 하며 일정시간 통신이 이루어지지 않거나 다른 비컨 모듈이 접속되면 현재 진행 중인 시간이 종료되고 또 다른 녹색(보행)신호를 만나면 동기화를 시작할 수 있으며 일정시간 통신이 이루어 지지 않거나 다른 비컨 모듈이 접속되면 동기화를 종료한다.

이러한 시간편차보정기술은, 무선으로 연동되는 디바이스가 증가함에 따른 전파 간섭으로 인한 통신 장애를 최적화하기 위하여 전파 점유 시간을 최적화하고, 통신 횟수와 주기를 길게 하여 정보를 전송할 경우에도 편차를 만족하여야 하며, 1회 접속만으로도 현재 작동하는 신호등과 동기화할 수 있는 기술이다. 편차 시간 정보는 보행 신호등 또는 보행 정지 신호등의 작동 주기를 기준으로 보행 신호등이 변경된 시간을 적산하여 비컨 전송 주기에 동기화하며 신호가 바뀔 때까지 적산된다.

보행 잔여시간표시기(316)는, 제어부(318)의 제어 명령에 따라, 보행 잔여시간 정보를 제공할 수 있다. 상기 보행 잔여시간표시기(316)는, 녹색 보행 신호등 작동 시, LED 광원을 통해 보행 잔여시간을 표시할 수 있다.

메모리(317)는 스마트 신호등(310)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장한다. 메모리(317)는 스마트 신호등(310)에서 구동되는 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), 스마트 신호등(310)의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다.

제어부(318)는 메모리(317)에 저장된 응용 프로그램과 관련된 동작과, 통상적으로 스마트 신호등(310)의 전반적인 동작을 제어한다. 더 나아가, 제어부(318)는 이하에서 설명되는 다양한 실시 예들을 본 발명에 따른 스마트 신호등(310) 상에서 구현하기 위하여, 위에서 살펴본 구성요소들을 중 적어도 하나를 조합하여 제어할 수 있다.

제어부(318)는, 학습 모드 완료 시, 메모리(317)에 저장된 보행 신호등(320)의 작동 시간 정보를 기반으로 대기 잔여시간 정보와 보행 잔여시간 정보를 계산할 수 있다. 여기서, 대기 잔여시간 정보는, 보행 신호등(320)이 적색등에서 녹색등으로 전환되기까지의 잔여 시간 정보를 나타내고, 보행 잔여시간 정보는 녹색등에서 적색등으로 전환되기까지의 잔여 시간 정보를 나타낸다.

제어부(318)는, 일 예로, 도 5에 도시된 바와 같은 비컨 신호(400)를 생성하여 보행자의 이동 단말기들로 주기적으로 전송할 수 있다. 상기 비컨 신호(400)는 디바이스 ID 정보(431), 위치 데이터(432), 제1 거리 데이터(433), 제2 거리 데이터(434), 제3 거리 데이터(435), 대기 잔여시간 정보(436), 보행 잔여시간 정보(437), 편차 시간 정보(438), 응답 유무 정보(439), 편차 시간 식별 정보(미도시) 및 출력 신호 세기 정보(미도시) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

디바이스 ID 정보(431)는 제1 스마트 신호등의 식별 정보를 나타내고, 위치 데이터(또는 P 데이터, 432)는 제1 스마트 신호등의 위치 정보를 나타낸다. 제1 거리 데이터(또는 D1 데이터, 433)는 제1 스마트 신호등에서 직선 횡단보도의 맞은편에 위치하는 제2 스마트 신호등의 안전선까지의 거리 정보를 나타내고, 제2 거리 데이터(또는 D2 데이터, 434)는 제1 스마트 신호등에서 대각선 횡단보도의 맞은편에 위치하는 제3 스마트 신호등의 안전선까지의 거리 정보를 나타내며, 제3 거리 데이터(또는 D3 데이터, 435)는 제1 스마트 신호등에서 바로 인접한 제4 스마트 신호등까지의 중간 거리 정보를 나타낸다. 스마트 신호등의 위치가 고정되어 있기 때문에, 상기 위치 데이터(432), 제1 거리 데이터(433), 제2 거리 데이터(434), 및 제3 거리 데이터(435)는 고정된 값을 갖는다.

대기 잔여시간 정보(436)는 보행 신호등이 적색등에서 녹색등으로 전환되기까지의 잔여 시간 정보를 나타내고, 보행 잔여시간 정보(437)는 보행 신호등이 녹색등에서 적색등으로 전환되기까지의 잔여 시간 정보를 나타낸다.

편차 시간 정보(438)는 보행 신호등의 작동 주기와 비컨 신호의 전송 주기를 동기화하기 위한 편차 시간에 관한 정보를 나타낸다. 상기 편차 시간 정보(438)는 녹색 보행 신호등의 작동 시간과 관련된 제1 편차 시간 정보 또는 적색 보행정지 신호등의 작동 시간과 관련된 제2 편차 시간 정보를 포함할 수 있다.

응답 유무 정보(439)는 비컨 신호에 대응하는 응답 신호의 전송 여부에 관한 정보를 포함할 수 있다. 즉, 응답 유무 정보(439)는 비컨 신호에 대응하는 응답 신호의 전송을 요청하는 정보와, 비컨 신호에 대응하는 응답 신호의 미 전송을 요청하는 정보를 포함할 수 있다.

보행 신호등(320)은 적색등, 녹색등, 및 상기 적색등 또는 녹색등으로 인가되는 전원을 온(on)/오프(off)하는 스위칭부를 포함할 수 있다. 보행 신호등(320)은, 교통신호 제어기의 제어 명령에 따라, 스위칭부를 제어하여 적색등과 녹색등을 일정 시간 주기로 번갈아 가며 동작시킨다. 또한, 보행 신호등(320)은 조광 제어를 위한 별도의 스위치를 추가로 포함할 수 있다.

투광등(330)은 야간에 보행자의 시야를 확보하기 위해 횡단보도(130)를 향하여 광을 출력하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 투광등(330)은 횡단보도(130)의 양 쪽에서 서로 마주보도록 설치될 수 있다.

투광등(330)은, 제어부(314)의 제어 명령에 따라, 횡단보도(130)를 향해 조사되는 광의 조도를 변경할 수 있다. 이때, 상기 투광등(330)은 보행 신호등과 연동되어 동작할 수 있다. 가령, 보행 신호등이 적색등일 경우, 투광등(330)의 조도(광량)를 감소시켜 에너지를 절약하고, 보행 신호등이 녹색등일 경우, 투광등(330)의 조도(광량)를 증가시켜 보행자의 시야를 확보할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 신호등의 동작을 설명하기 위해 참조되는 순서도이다.

도 6을 참조하면, 미리 결정된 학습 모드 이벤트가 발생하는 경우(S610), 스마트 신호등(310)은 보행자 신호 학습 모드로 진입할 수 있다(S620). 이때, 미리 결정된 학습 모드 이벤트는, 교통신호 제어기의 조작에 따라 보행 신호등(320)의 동작 주기가 변경되는 이벤트일 수 있다.

스마트 신호등(310)은, 보행자 신호 학습 모드 시, 메모리(313)에 저장된 보행 신호등(320)의 작동 시간 정보를 삭제하고, 보행 신호등(320)의 변경된 동작 상태를 다시 학습할 수 있다.

스마트 신호등(310)은, 보행자 신호 학습 모드 시, 보행 신호등(320) 또는 교통신호 제어기로부터 적색등의 작동 시간 정보와 녹색등의 작동 시간 정보를 주기적으로 수집하여 학습할 수 있다(S630).

서로 동일한 값(또는 미리 결정된 오차 범위 이내의 값)을 갖는 적색등의 작동 시간 정보가 미리 설정된 횟수만큼 수집되면, 스마트 신호등(310)은, 상기 동일한 값을 갖는 작동 시간 정보를 적색등의 정상 작동 시간 정보로 학습하고, 상기 학습된 작동 시간 정보를 메모리(313)에 저장할 수 있다(S640).

또한, 서로 동일한 값(또는 미리 결정된 오차 범위 이내의 값)을 갖는 녹색등의 작동 시간 정보가 미리 설정된 횟수만큼 수집되면, 스마트 신호등(310)은, 상기 동일한 값을 갖는 작동 시간 정보를 녹색등의 정상 작동 시간 정보로 학습하고, 상기 학습된 작동 시간 정보를 메모리(313)에 저장할 수 있다.

스마트 신호등(310)은, 보행자 신호 학습 모드 완료 시, 메모리(313)에 저장된 보행 신호등(320)의 작동 시간 정보(즉, 학습 데이터)를 기반으로 대기 잔여시간 정보와 보행 잔여시간 정보를 산출할 수 있다(S650).

스마트 신호등(310)은, 대기 잔여시간 정보(436) 및 보행 잔여시간 정보(437)를 포함하는 비컨 신호(400)를 생성할 수 있다(S660). 상기 비컨 신호(400)에는, 상기 정보들(436, 437)외에도, 디바이스 ID 정보(431), 위치 데이터(432), 제1 거리 데이터(433), 제2 거리 데이터(434), 제3 거리 데이터(435), 편차 시간 정보(438), 응답 유무 정보(439), 편차 시간 식별 정보, 출력 신호 세기 정보 중 적어도 하나가 추가로 포함될 수 있다. 또한, 상기 비컨 신호에는 횡단보도 주변에 위치하는 공공기관 또는 관공서 등에 관한 지리 정보가 추가로 포함될 수 있다.

스마트 신호등(310)은, 보행신호정보를 포함하는 비컨 신호(400)를 보행자의 이동 단말기로 전송할 수 있다(S670). 이때, 상기 비컨 신호(400)는 주기적으로 브로드캐스팅(broadcasting)될 수 있다.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 스마트 신호등은 보행신호정보를 포함하는 비컨 신호를 보행자의 이동 단말기로 주기적으로 전송함으로써, 이동 단말기에 몰입하여 횡단보도를 진입하는 보행자와 시각 장애인을 교통 사고로부터 안전하게 보호할 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 스마트 신호등의 동작을 설명하는 순서도이다.

도 7을 참조하면, 차량 우선 신호가 교통신호 제어기에 설정된 경우(S710), 스마트 신호등(310)은 응답 신호의 전송을 요청하는 정보(439)를 포함하는 비컨 신호를 주기적으로 전송할 수 있다(S720).

보행자의 이동 단말기로부터 비컨 신호에 대응하는 응답 신호를 수신한 경우(S730), 스마트 신호등(310)은 보행 신호등(320) 근처에 보행자가 존재하는 것을 감지할 수 있다(S740).

스마트 신호등(310)은, 최초 보행자 감지 시, 응답 신호의 미 전송을 요청하는 정보(439)를 포함하는 비컨 신호를 주기적으로 전송할 수 있다(S750). 이는 보행자를 감지한 이후에 복수 응답에 따른 전파 장애가 발생하는 것을 방지하기 위함이다.

스마트 신호등(310)은, 보행자 감지 시, 차량 우선 신호를 해지하기 위한 제어 신호를 교통신호 제어기로 전송할 수 있다(S760). 상기 제어 신호를 수신한 교통신호 제어기는 차량 우선 신호를 해지하고, 보행 신호를 보행 신호등(320)으로 인가할 수 있다.

보행 신호등(320)의 보행자 신호가 보행 신호에서 보행 정지 신호로 변경된 경우, 스마트 신호등(310)은 상술한 710 단계 내지 760 단계의 동작을 반복적으로 수행할 수 있다.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 스마트 신호등은, 보행 신호등으로 접근하는 보행자 감지 시, 차량 우선 신호를 일시적으로 해지하기 위한 제어 신호를 교통신호 제어기로 전송함으로써, 차량의 교통 흐름을 원활하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 보행자의 편의성을 향상시킬 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 단말기의 동작을 설명하는 순서도이다.

도 8을 참조하면, 이동 단말기(200)는, 사용자 명령 등에 따라, 횡단보도로 진입하는 보행자를 보호하기 위한 애플리케이션(즉, 보행자 보호 애플리케이션)을 실행할 수 있다(S810).

이동 단말기(200)는, 해당 애플리케이션의 동작화면을 디스플레이부에 별도로 표시할 필요 없이, 해당 애플리케이션을 백그라운드(background)로 실행할 수 있다.

이동 단말기(200)는, 횡단보도 주변에 위치하는 복수의 스마트 신호등으로부터 복수의 비컨 신호들을 주기적으로 수신할 수 있다(S820). 이때, 상기 비컨 신호들의 각각은, 디바이스 ID 정보(431), 위치 데이터(432), 제1 거리 데이터(433), 제2 거리 데이터(434), 제3 거리 데이터(435), 대기 잔여시간 정보(436), 보행 잔여시간 정보(437), 편차 시간 정보(438), 응답 유무 정보(439), 편차 시간 식별 정보 및 출력 신호 세기 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

이동 단말기(200)는, 복수의 비컨 신호들 중 필요한 비컨 신호만을 사용할 수 있다. 또한, 이동 단말기(200)는, 비컨 신호에 포함된 복수의 데이터들 중 필요한 데이터만을 사용할 수 있다.

이동 단말기(200)는, 복수의 비컨 신호들 중에서 가장 큰 RSSI(Received signal strength indication)를 갖는 비컨 신호를 선택하여 해당 신호에 포함된 정보를 분석(parsing)할 수 있다(S830). 이는 보행자가 건너고자 하는 횡단보도에 설치된 스마트 신호등(310)으로부터 전송된 비컨 신호를 선택하여 분석하기 위함이다. 여러 개의 횡단보도가 존재하는 경우, 보행자가 건너고자 하는 횡단보도에 설치된 스마트 신호등과 보행자의 이동 단말기 간의 거리가 가장 짧기 때문에, 해당 스마트 신호등(310)으로부터 전송된 비컨 신호의 세기가 가장 크다.

이동 단말기(200)는 비컨 신호에 포함된 응답 유무 정보(439)를 기반으로 해당 비컨 신호에 대응하는 응답 신호의 전송 여부를 결정할 수 있다. 여기서, 상기 응답 신호는 스마트 신호등(310)에서 보행자를 감지하기 위해 사용될 수 있다.

또한, 이동 단말기(200)는, 주기적으로 수신되는 복수의 비컨 신호들을 기반으로, 보행자와 복수의 스마트 신호등(310) 간의 거리 정보를 측정할 수 있다(S840). 이때, 보행자와 스마트 신호등(310) 간의 거리 정보는 아래 수학식 1을 통해 계산될 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다.

여기서, TxPower는 비컨 신호의 송신 전력이고, RSSI는 비컨 신호의 수신신호세기임.

이동 단말기(200)는, 상술한 수학식 1을 통해 계산된 거리 정보들을 이용하여 보행자의 상대적 위치 정보를 검출할 수 있다(S850). 이때, 이동 단말기(200)는, 이미 공지된 위치 검출 알고리즘을 이용하여 보행자의 상대적 위치 정보를 검출할 수 있다.

한편, 본 실시 예에서는 830 단계가 840 단계 이전에 실시되는 것을 예시하고 있으나, 이를 제한하지는 않으며, 850 단계 이후에 실시될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.

이동 단말기(200)는, 보행자의 현재 위치에 대응하는 알림 신호를 생성할 수 있다(S860). 즉, 이동 단말기(200)는 보행자의 위치에 따라 서로 다른 알림 신호를 생성할 수 있다.

이동 단말기(200)는 보행자의 현재 위치에 대응하는 알림 신호를 출력할 수 있다(S870). 이때, 상기 알림 신호는 보행자의 주의를 환기시키기 위해 청각적 신호, 시각적 신호 및 촉각적 신호 중 적어도 하나의 형태로 출력될 수 있다.

이동 단말기(200)는, 횡단보도 주변에 설치된 안전시설 장치와 연동하기 위한 제어 신호를 생성하여 해당 장치로 전송할 수 있다(S880). 즉, 이동 단말기(200)는, 보행자 안전을 위해, 소정의 알림 신호를 출력할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 안전시설 장치를 제어할 수 있다. 이때, 상기 안전시설 장치로는 시선 유도등, 예비 신호등, 바닥 신호등, 투광등, 횡단보도의 차선위반을 감시하는 카메라, 및 촬영 영상을 저장하는 저장 장치 등이 있으며 이에 제한되지는 않는다.

예를 들어, 이동 단말기(200)는, 보행자가 횡단보도 신호를 무시하고 무단 횡단하는 경우, 투광등을 일정 주기로 점멸시켜 무단 횡단 사실을 보행자에게 경고할 수 있을 뿐만 아니라, 차량 운전자에게 무단 횡단의 인지율을 향상시킬 수 있다.

이동 단말기(200)는, 보행자 보호 애플리케이션이 종료될 때까지, 상술한 810 단계 내지 880 단계의 동작을 반복적으로 수행할 수 있다(S890). 한편, 이러한 보행자 보호 시스템에 적용되는 기술적 사상들을 차량으로 확대하여 적용할 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.

한편 이상에서는 본 발명의 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술 되는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100: 보행자 보호 시스템 110/300: 스마트 신호등 시스템
120: 이동 단말기 130: 횡단보도
140: 교통신호 제어기 310: 스마트 신호등
320: 보행 신호등 330: 투광등
311: 제1 비콘 모듈 312: 보행신호 학습 모듈
313: 제2 비콘 모듈 314: 조도 센서
315: 편차 시간 결정부 316: 보행 잔여시간표시기
317: 메모리 318: 제어부

Claims (12)

1. 보행 신호등의 동작을 학습하는 보행신호 학습 모듈;
   상기 보행 신호등의 동작과 관련된 보행신호정보를 포함하는 비컨 신호를 전송하는 제1 비콘 모듈;
   상기 비컨 신호에 대응하는 응답 신호의 수신 여부에 기초하여, 상기 보행 신호등으로 접근하는 보행자를 검출하는 제2 비콘 모듈; 및
   상기 보행자 감지 시, 차량 우선 신호를 해지하기 위한 제어 신호를 생성하여 교통신호 제어기로 전송하는 제어부를 포함하는 스마트 신호등.
2. 제1항에 있어서,
   상기 보행신호 학습 모듈을 통해 학습된 데이터를 저장하는 메모리를 더 포함하고,
   상기 보행신호 학습 모듈은, 상기 보행 신호등 또는 교통신호 제어기로부터 적색등의 작동 시간 정보와 녹색등의 작동 시간 정보를 수집하고, 상기 수집된 정보들을 학습하는 것을 특징으로 하는 스마트 신호등.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제2 비콘 모듈은 상기 제1 비콘 모듈로부터 수신되는 비컨 신호를 기반으로 상기 제1 비콘 모듈의 동작 상태를 모니터링하는 것을 특징으로 하는 스마트 신호등.
4. 제3항에 있어서,
   상기 모니터링 결과, 상기 제1 비콘 모듈에 장애가 발생한 경우,
   상기 제어부는 상기 제1 비콘 모듈의 기능과 상기 제2 비콘 모듈의 기능을 스위칭하는 것을 특징으로 하는 스마트 신호등.
5. 제2항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 메모리에 저장된 학습 데이터를 기반으로 대기 잔여시간 정보와 보행 잔여시간 정보를 계산하고, 상기 대기 잔여시간 정보와 보행 잔여시간 정보 중 적어도 하나를 포함하는 보행신호정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 스마트 신호등.
6. 제2항에 있어서, 상기 보행 신호등의 동작 주기가 변경된 경우,
   상기 보행신호 학습 모듈은, 상기 메모리에 저장된 학습 데이터를 삭제하고, 상기 보행 신호등의 변경된 동작 상태를 재 학습하는 것을 특징으로 하는 스마트 신호등.
7. 제1항에 있어서,
   상기 비컨 신호는, 스마트 신호등의 식별정보, 스마트 신호등의 위치 데이터, 스마트 신호등과 인접 스마트 신호등 간의 거리 데이터, 보행 신호등의 작동 주기와 비컨 신호의 전송 주기를 동기화하기 위한 편차 시간 정보, 비컨 신호에 대응하는 응답 신호의 전송 여부에 관한 정보, 편차 시간 식별 정보 및 출력 신호 세기 정보 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 신호등.
8. 제1항에 있어서,
   보행 신호등의 작동 주기와 비컨 신호의 전송 주기를 동기화하기 위한 편차 시간을 결정하는 편차 시간 결정부를 더 포함하고,
   상기 편차 시간 결정부는, 녹색 보행 신호등 작동 시, 녹색 보행 신호등의 작동 개시 시점과 비컨 신호의 전송 시점 사이의 시간 차에 해당하는 제1 편차 시간을 결정하고,
   적색 보행정지 신호등 작동 시, 적색 보행정지 신호등의 작동 개시 시점과 비컨 신호의 전송 시점 사이의 시간 차에 해당하는 제2 편차 시간을 결정하는 것을 특징으로 하는 스마트 신호등.
9. 제1항에 있어서,
   상기 보행 신호등의 보행 잔여시간 정보를 제공하는 보행 잔여시간표시기를 더 포함하는 스마트 신호등.
10. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 비컨 신호의 출력 세기를 가변하여 시각 장애인을 보행 신호등으로 유도하는 것을 특징으로 하는 스마트 신호등.
11. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 인접 신호등의 비컨 신호로 인한 전파 장애를 최소화하기 위해, 주파수 호핑 방식을 이용하여 상기 비컨 신호를 전송하거나, 상기 비컨 신호의 출력 세기를 가변하는 것을 특징으로 하는 스마트 신호등.
12. 횡단보도 주변에 위치하는 복수의 스마트 신호등으로부터 복수의 비컨 신호를 수신하는 무선 통신부;
    상기 비컨 신호들에 대응하는 응답 신호들의 전송 여부를 결정하고, 상기 비컨 신호들을 이용하여 보행자의 상대적 위치 정보를 검출하며, 상기 보행자의 상대적 위치 정보에 대응하는 알림 신호를 생성하는 제어부; 및
    상기 제어부를 통해 생성된 알림 신호를 출력하는 출력부를 포함하는 이동 단말기.

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