KR20200011813A - 라이다 센서 기반의 보행자 안전관리 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 라이다 센서 기반의 보행자 안전관리 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 라이다 센서를 이용하여 자동차의 접근을 감지하고, 이를 보행자에게 경고신호 및 음성안내를 통해 위험을 알려주는 라이다 센서 기반의 보행자 안전관리 시스템을 제공한다.

Description

라이다 센서 기반의 보행자 안전관리 시스템 {PEDESTRIAN SAFETY MANAGEMENT SYSTEM BASED ON LiDAR SENSOR}

본 발명은 보행자 안전관리 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 라이다 센서를 이용하여 자동차의 접근을 감지하고, 이를 보행자에게 경고신호 및 음성안내를 통해 위험을 알려주는 라이다 센서 기반의 보행자 안전관리 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 차량이 주행하는 도로에는 보행자가 반대편으로 건너갈 수 있도록 일정간격 또는 불규칙적으로 필요 위치에 대하여 횡단보도가 설치된다.

또한, 이러한 횡단보도에는 보행자의 안전한 횡단을 위해 차량의 통제 및 보행자의 횡단을 유도하는 신호등이 설치된다.

이에, 보행자는 신호등의 신호에 따라 차량이 주행 시에는 대기하고 있다가 신호등의 횡단 신호가 점등 시 이를 확인하고 횡단을 수행하게 된다.

그러나, 상기와 같이 횡단보도 및 신호등이 설치되어 있음에도 이를 무시하고 횡단을 시도하다가 사고가 발생하는 일이 빈번히 발생하였다.

특히, 이러한 사고는 판단력이 저하되는 어린이로 하여금 더욱 심하게 발생하고 있는 문제점이 있다.

또한, 보행자가 횡단보도를 건너고자 하는 경우 보행자 신호등이 켜진 직후에 고속 차량이 신호를 위반하거나, 부주의로 정차를 하지 못하고 보행자와 충돌하는 사고가 빈번하게 발생하고 있는 문제점이 있다.

특히, 유치원생이나 초등학생은 보행자 신호등이 켜지자마자 주위를 살피지 않고 앞만 보고 횡단보도로 뛰어들기 때문에 횡단보도에서 인명사고가 자주 발생하는 문제점이 있다.

또, 종래에는 차량 신호등 및 보행자 신호등의 신호가 바뀌는 과정에서 주황색 신호가 점등되거나 녹색 신호가 깜박거림으로써 운전자 또는 보행자에게 주의를 주게 되는데, 그 신호가 너무 짧아 운전자 또는 보행자가 제대로 인식하지 못하여 사고가 발생되는 문제점이 있다.

즉, 차량 통행 시 운전자는 녹색 신호등을 확인하고 주행을 하다가 신호등 근처에서 갑자기 신호가 바뀌면 진행하는 차량의 속도 때문에 신호등 앞에서 정지하지 못하고 그대로 주행하는 경우가 빈번하였으며, 이로 인해 교차로나 횡단보도에서 교통사고로 이어지는 사고가 발생되는 문제점이 있다.

또한, 보행자는 보행자 신호등의 녹색 신호를 확인하고 길을 건너다가 녹색 신호가 깜박거리면 뛰는 사람도 있지만 뛰지 못하는 사람(노약자 또는 장애인 등)도 있다. 이때, 횡단보도를 횡단하는 도중에 신호가 바뀌게 되면 길을 건너는 사람을 확인하지 못하고 출발하는 차량이나 고속으로 진행하는 차량에 치이는 사고가 종종 발생하는 문제점이 있다.

특히, 걸음걸이가 빠르지 않거나 신호의 변동 상황을 빨리 감지하지 못하는 노약자나 어린이의 경우 횡단보도에서 교통사고의 발생 빈도가 높게 나타나고 있는 문제점이 있었다.

일반적으로 횡단보도내 사용되는 안전시스템은 도로 진입부에 위치한 적외선센서 또는 보도블럭내 압전센서를 통해 위험신호를 송신하는 수준이며, 이러한 기능은 보행자의 동작을 감지하여 기능함으로써 안전감지기능에 효과적이지 못한 문제점이 있다.

한국등록특허 [10-1695466]에서는 횡단보도 보행안전 관리시스템 및 그 보행안전 관리시스템을 이용한 보행안전 관리방법이 개시되어 있다.

한국등록특허 [10-1695466](등록일자: 2017년01월05일)

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 횡단보도가 포함된 교차로 등의 도로환경 하에서 어린이 및 고령자 교통사고 사망율이 지속적으로 증가하고 있으며, 이와 관련하여 범정부적으로 적극 추진되는 보행안전 종합대책 방침에 적극 반영하도록, 라이다 센서를 이용하여 자동차의 접근을 감지하고, 이를 보행자에게 경고신호 및 음성안내를 통해 위험을 알려주는 라이다 센서 기반의 보행자 안전관리 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 실 시예들의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센서 기반의 보행자 안전관리 시스템은, 미리 설정된 감시영역을 라이다(LiDAR) 방식으로 스캔(Scan)하여 스캔정보를 생성하는 라이다감지부(100); 상기 라이다감지부(100)의 스캔정보를 바탕으로 차량 및 보행자 객체를 식별하는 객체식별부(200); 경고음 또는 안내방송을 송출하는 음성출력부(300); 및 횡단보도의 위치가 저장되며, 상기 객체검출부(200)로부터 식별된 객체의 움직임정보를 바탕으로 차량이 횡단보도로 접근하는 것이 감지되면 상기 음성출력부(300)에 미리 설정된 경고음 또는 안내방송을 송출하도록 제어하는 제어부(400);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 라이다감지부(100)는 자동차 통행 도로 중 미리 설정된 감시영역을 감시하는 차량검출용라이다(110); 및 횡단보도 대기지점 중 미리 설정된 감시영역을 감시하는 보행자검출용라이다(120);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 제어부(400)는 상기 객체검출부(200)로부터 식별된 객체의 움직임정보를 바탕으로, 차량이 횡단보도로 접근하는 것이 감지되었을 때, 사람이 횡단보도로 횡단하려는 것이 감지되면, 상기 음성출력부(300)에 미리 설정된 경고음 또는 안내방송을 송출하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부(400)는 횡단보도에 설치된 신호등(10)과 연결되어, 신호등에 점등신호를 수신받으며, 신호를 위반하고 진입하는 차량이 감지되면, 상기 음성출력부(300)에 미리 설정된 경고음 또는 안내방송을 송출하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 제어부(400)는 Split-and-Merge 기법을 이용한 Point cloud 정보 기반 직선 분리 알고리즘을 적용하여, 이면도로의 횡단보도 일대에서의 보행자 및 진입하는 이동객체의 규격을 분석하고, 보행자를 특징하는 데이터 패턴을 함수로 추출하여 건너오는 보행자와 건너려고 하는 보행자를 구분하며, 클러스터링 및 분류 연산을 통해 객체의 유무 판단하고, LiDAR 센서출력을 통해 거리데이터의 연관성을 고려하여 객체 처리함으로써 객체 분류 및 이동 방향을 감지하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 제어부(400)는 상기 차량검출용라이다(110)에 차량이 감지되고, 상기 보행자검출용라이다(120)에 보행자가 감지되면, 상기 음성출력부(300)에 전원이 인가되도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센서 기반의 보행자 안전관리 시스템에 의하면, 라이다 방식으로 스캔한 정보를 바탕으로 차량 및 보행자를 인식하고, 차량이 횡단보도로 접근하는 것이 감지되면 보행자에게 경고음 또는 안내방송을 수행하여, 교통사고를 예방하되, 보다 우수한 객체 인식 정확도, 신호처리속도, 주의 알림 기능 등을 개선하는 효과가 있다.

또한, 차량검출용라이다(110) 및 보행자검출용라이다(120) 등 서로 다른 지역을 감시하도록 하되, 사고 위험성을 최소화 시킬 수 있는 지역만 감시하도록 함으로써, 라이다 스캔에 필요한 시간 및 비용을 최소화 시키는 효과가 있다.

또, 차량이 횡단보도로 접근하는 것이 감지되었을 때, 사람이 횡단보도로 횡단하려는 것이 감지되면 경고음 또는 안내방송이 송출되도록 함으로써, 주위를 살피지 않고 횡단하는 사람에게 부주의로 정차를 하지 못하는 차량 또는 신호 위반 차량 등의 위험을 알려 교통사고를 사전에 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 신호를 위반하고 진입하는 차량이 감지되면 경고음 또는 안내방송을 송출하여, 주위를 살피지 않고 횡단하는 사람에게 부주의로 정차를 하지 못하는 차량 또는 신호 위반 차량 등의 위험을 알려, 교통사고를 더욱 줄일 수 있는 효과가 있다.

또, Split-and-Merge 기법을 이용한 Point cloud 정보 기반 직선 분리 알고리즘을 적용함으로써, 상대적으로 빠른 시간에 분할 필요한 정보를 분석하는 효과가 있다.

또한, 보행자가 감지되면 음향부에 전원이 인가되도록 함으로써, 전력 소모를 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.

또, 보행자 신호등의 녹색 신호 시 보행 안내 방송을 하고, 보행자 신호등의 적색 신호 시 횡단보도로 진입하는 보행자에게 경고방송을 함으로써, 보다 안전한 횡단보도의 횡단이 가능하도록 하는 효과가 있다.

또한, 보행자 신호등이 적색으로 바뀌기 전에 횡단보도를 건너가지 못할 것으로 판단되면, 보행자 신호등의 녹색등 점등시간을 지연시킴으로써, 노약자 또는 장애인 등이 안전하게 횡단보도를 횡단할 수 있도록 하는 효과가 있으며, 보행자 신호등에 녹색신호가 들어오자마자 보행자가 앞만 보고 횡단보도로 뛰어들었을 경우에도 교통사고를 사전에 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 미리 설정된 평균 보행속도로 보행 시 횡단보도를 건널 수 있는 영역을 조명으로 표시하도록 함으로써, 청각 뿐 아니라 시각(조명)으로 보행 안내를 도와 보다 안전하게 횡단보도를 횡단할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또, 주변 소음 비례한 음향부의 음량을 제어함으로써, 전력 소모를 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 미리 설정된 시간대에 태양전지부에 저장된 전기를 사용하도록 함으로써, 피크 전력을 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

아울러, 어린이 및 고령자의 보행이 많은 보호 구역의 이면도로 내에서 진입하는 자동차 및 횡단하려는 보행자를 동시에 검출함으로써 안전성 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센서 기반의 보행자 안전관리 시스템의 개념도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센서 기반의 보행자 안전관리 시스템이 횡단보도에 설치된 신호등이 연계되어 작동됨을 보여주는 개념도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센서 기반의 보행자 안전관리 시스템에 조명부가 연계되어 작동됨을 보여주는 개념도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센서 기반의 보행자 안전관리 시스템의 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센서 기반의 보행자 안전관리 시스템이 횡단보도에 설치된 신호등이 연계되어 작동됨을 보여주는 개념도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센서 기반의 보행자 안전관리 시스템에 조명부가 연계되어 작동됨을 보여주는 개념도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센서 기반의 보행자 안전관리 시스템은 라이다감지부(100), 객체식별부(200), 음성출력부(300) 및 제어부(400)를 포함한다.

라이다감지부(100)는 미리 설정된 감시영역을 라이다(LiDAR) 방식으로 스캔(Scan)하여 스캔정보를 생성한다.

여기서, 미리 설정된 감시영역은 차도, 인도, 횡단보도 등이 될 수 있으며, 차량 또는 보행자가 주로 이동하는 통로를 감시영역으로 설정하는 것이 바람직하다.

이때, 미리 설정된 감시영역으로 라이다감지부(100)의 스캔(Scan)범위를 지정하는 것은 너무 광범위한 공간의 데이터 획득 시 처리 속도가 늦어지는 반면, 시스템 자체의 비용이 증가되기 때문이다.

도 1에서는 횡단보도 인근의 도로 및 횡단보도를 건너려는 사람이 대기하는 횡단보도 인근의 인도를 미리 설정된 감시영역(점선으로 표현)으로 설정한 예를 보여주고 있다.

라이다(LiDAR)는 레이저레이더(laser radar)라고도 하며, 전파에 가까운 성질을 가진 레이저광선을 사용하여 개발한 레이더라고 볼 수 있다.

라이다(LiDAR)는 레이저빔을 목표물에 비춤으로써 사물까자의 거리, 방향, 속도, 3D 영상정보를 수집할 수 있는 기술로 현재 자율자동차의 핵심 기술로 사용되고 있다.

라이다(LiDAR)는 레이더와 비슷한 원리를 가지고 있다. 레이더는 전자기파를 외부로 발사해 재수신되는 전자기파로 거리, 방향 등을 확인한다. 반면 라이다는 펄스 레이저를 발사한다는 차이점이 있다. 파장이 짧은 레이저를 사용함으로 정밀도 및 해상도가 높고 사물에 따라 입체적 파악까지 가능하다. 가까운 예로 돌고래가 음파를 이용해 사물을 판단하는 원리와 유사하다. 물론 응용 영역에 따라 라이다 기술 구현 방식에 차이는 있다.

라이다(LiDAR)를 이용하면, 주행 중인 차량의 위치, 속도(이동 객체의 이동 속도 등) 및 이동방향을 인식할 수 있다.

따라서, 라이다(LiDAR)를 이용하게 되면 정확한 상황 판단에 따른 경고 방송을 송출할 수 있다.

레이저 거리측정 기술은 레이저를 이용하여 레이저를 발생한 장소에서 레이저를 발생시킨 후 목표물에서 되돌아오는 레이저의 파장을 측정하여 목표물까지의 거리를 원격으로 측정하는 기술이다.

레이저를 이용한 거리측정에는 다음과 같은 방법이 알려져 있다. 대표적인 펄스의 왕복시간을 측정하는 pulsed TOF(time of flight), 신호의 위상차를 통해 거리를 측정하는 위상변이(phase shift), 그리고 주파수에 변화를 준 후 주파수 차이를 통해 거리 정보를 추출하는 주파수 변조법(FMCW, frequency modulated continuous wave) 기술 등이 있다. TOF 방식은 레이저가 펄스 신호를 방출하여 측정 범위 내에 있는 물체들로부터의 반사 펄스 신호들이 수신기에 도착하는 시간을 측정함으로써 거리를 측정한다. TOF 방식은 우수한 성능을 보여주지만, 시스템의 크기가 크고 고비용이 요구된다. 저가의 거리 측정 시스템에는 주로 phase shift 또는 FMCW 방식이 사용된다. Phase shift 방식은 특정 주파수를 가지고 연속적으로 변조되는 레이저 빔을 방출하고 측정 범위 내에 있는 물체로부터 반사되어 되돌아 오는 신호의 위상 변화량을 측정하여 시간 및 거리를 계산하는 방식이다. 그러나 phase shift 또는 FMCW 방식은 신호의 흔들림이나 crosstalk에 의해 시스템의 성능이 제한되고, 특히 FMCW 방식은 주파수 변화의 비선형성에 의해 시스템 성능이 제한된다는 단점이 있다. 이러한 라이다 센서 시스템의 구성은 응용 분야에 따라 때로는 매우 복잡하게 구성되지만, 기본적인 구성은 렌즈를 포함한 광학부, 레이저 송신부, 레이저 수신부, 데이터 획득 및 처리부로 구분할 수 있다.

LiDAR 시스템의 성능은 수신기의 측정각도를 나타내는 FoV(Field Of View), 측정범위를 선택하기 위한 field stop, 레이저 빔과 수신기의 FOV 오버랩 특성 등이 성능을 결정짓는 요인이다. 특히 광속에 대해 단위 데이터 수집을 위한 최소 시간은 거리 분해능(Range resolution)을 결정하는 요인이다. 따라서 1m 이하의 거리 분해능을 위해서는 수ns 이내의 짧은 초 정밀성 데이터 수집 및 처리가 요구된다. 레이저 광원은 250㎚ ~ 11㎛까지의 파장 영역에서 특정 파장을 가지거나 파장 가변이 가능한 레이저 광원들이 사용되며, 최근에는 소형, 저 전력이 가능한 SLD(Semiconductor Laser Diode)가 많이 사용된다.

객체식별부(200)는 상기 라이다감지부(100)의 스캔정보를 바탕으로 차량 및 보행자 객체를 식별한다.

객체식별부(200)는 상기 라이다감지부(100)에 의해 획득된 스캔정보를 근거로 3차원 이미지를 획득할 수 있으며, 이를 바탕으로 객체를 식별할 수 있다.

예를 들어, 객체의 위치, 거리, 크기, 형상, 속도, 이동방향, 이동패턴 등의 정보를 검출할 수 있고 검출한 정보와 데이터베이스에 저장된 정보를 비교하여 각 영역의 객체를 분류할 수 있다.

상기 객체식별부(200)에 주로 식별해야할 객체는 차량(이륜차 보함)과 보행자이다.

이는, 차량(이륜차 보함)과 보행자의 충돌(사고)를 방지하는게 주 목적이기 때문이다.

음성출력부(300)는 경고음 또는 안내방송을 송출한다.

상기 음성출력부(300)는 부저, 경종, 사이렌, 전방향스피커, 지향성스피커 등 소리를 낼 수 있는 어떤 것이라도 적용될 수 있다.

제어부(400)는 횡단보도의 위치가 저장되며, 상기 객체검출부(200)로부터 식별된 객체의 움직임정보를 바탕으로 차량이 횡단보도로 접근하는 것이 감지되면 상기 음성출력부(300)에 미리 설정된 경고음 또는 안내방송을 송출하도록 제어한다.

상기 제어부(400)는 상기 객체식별부(200)로부터 식별된 객체의 이동 경로, 이동 속도 등을 파악하여 이동 예상 경로를 파악할 수 있으며, 이러한 정보들을 바탕으로 차량이 횡단보도로 접근하는 것을 감지할 수 있으며, 차량이 횡단보도로 접근하는 속도, 횡단보도에 도착 예정인 시간 등을 파악하여 보행자에게 위험한 상황이 발생될 수 있음을 사전에 감지할 수 있다.

상기 제어부(400)는 이렇게 사전에 감지된 위험 상황을 상기 음성출력부(300)를 통해 보행자에게 알릴 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센서 기반의 보행자 안전관리 시스템의 라이다감지부(100)는 차량검출용라이다(110) 및 보행자검출용라이다(120)를 포함할 수 있다.

차량검출용라이다(110)는 자동차 통행 도로 중 미리 설정된 감시영역을 감시한다.

상기 차량검출용라이다(110)는 자동차 통행 도로 중 미리 설정된 감시영역을 감시하나, 차량 만을 감시하기 위한 것은 아니며, 주로 차량이 통행하는 도로를 감시한다.

보행자검출용라이다(120)는 횡단보도 대기지점 중 미리 설정된 감시영역을 감시한다.

상기 보행자검출용라이다(120) 역시 횡단보도 대기지점 중 미리 설정된 감시영역을 감시하나, 사람 만을 감시하기 위한 것은 아니며, 주로 차량이 통행하는 도로를 감시한다.

상기에서, 자동차 통행 도로를 감시하는 차량검출용라이다(110)와 횡단보도 대기지점을 감시하는 보행자검출용라이다(120)로 라이다감지부(100)의 예를 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정된 것은 아니며, 횡단보도를 감시하거나, 기타 특정 지역을 감시하는 등, 교통사고를 미연에 방지할 수 있는 가능성을 높일 수 있는 지역이라면 어디든 감지할 수 있도록 실시할 수 있음은 물론이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센서 기반의 보행자 안전관리 시스템의 제어부(400)는 상기 객체검출부(200)로부터 식별된 객체의 움직임정보를 바탕으로 차량이 횡단보도로 접근하는 것이 감지되었을 때, 사람이 횡단보도로 횡단하려는 것이 감지되면, 상기 음성출력부(300)에 미리 설정된 경고음 또는 안내방송을 송출하도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.

이는, 차량이 횡단보도를 지나가려고 하는 상황에서 횡단보도로 횡단하려는 사람이 없는데도 불필요한 경고음 또는 안내방송으로 소음공해가 발생되지 않도록 하기 위함이다.

이때, 상기 제어부(400)는 차량의 속도가 감지하여, 해당 차량의 정지거리를 연산하고, 정지거리가 횡단보도를 침범할 것으로 판단되면, 상기 음성출력부(300)에 횡단위험을 알리는 경고음 또는 안내방송(경고방송)을 송출하도록 신호를 전송한다.

여기서, 정지거리는 운전자가 정지할 상황을 인식한 순간부터 차가 완전히 멈출 때까지 자동차가 진행한 거리를 말하는 것으로, 공주(空走)거리와 제동(制動)거리의 합이다.

운전자가 보행자나 정지신호를 보고 브레이크 페달을 밟기까지 걸리는 시간을 공주시간, 그 동안 자동차가 진행하는 거리를 공주거리라고 한다. 그리고 브레이크가 작동한 때부터 자동차가 완전히 정지할 때까지 진행한 거리를 제동거리라고 한다. 이 둘을 합한 것이 정지거리이다. 공주거리는 운전자의 주의력이나 반응속도에 따라 달라지고, 제동거리는 자동차의 무게, 도로상태, 브레이크 성능에 따라 달라진다. 두 경우 모두 자동차의 속력이 빠르면 더 길어진다.

즉, 상기 제어부(400)는 횡단보도를 지나가려는 차량의 속도를 감지하고, 해당 차량이 횡단보도(300)를 침범할 것으로 판단되어 횡단보도를 횡단하려는 사람과 충돌 위험이 발생되면, 횡단위험을 알리는 경고음 또는 안내방송(경고방송)을 송출하는 신호를 상기 음성출력부(300)에 전송하여 경고음 또는 안내방송(경고방송)이 송출되도록 한다.

이는, 주위를 살피지 않고 횡단하는 사람에게, 부주의로 정차를 하지 못하는 차량 또는 신호 위반 차량 등의 위험을 알리기 위함이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센서 기반의 보행자 안전관리 시스템의 제어부(400)는 횡단보도에 설치된 신호등과 연결되어, 신호등에 점등신호를 수신받으며, 신호를 위반하고 진입하는 차량이 감지되면, 상기 음성출력부(300)에 미리 설정된 경고음 또는 안내방송을 송출하도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.

즉, 상기 제어부(400)는 차량 신호등의 신호가 적색으로 감지되었거나 보행자 신호등의 신호가 녹색으로 감지되었는데, 횡단보도로 접근하는 차량이 감지되면, 상기 음성출력부(300)를 통해 경고음 또는 안내방송이 송출되도록 제어할 수 있다.

이때에도, 상기 제어부(400)는 보행자가 감지되었을 경우에만, 상기 음성출력부(300)에 횡단위험을 알리는 경고음 또는 안내방송이 송출되도록 제어할 수 있다.

그 외에도, 상기 제어부(400)는 보행자 신호등의 신호가 녹색으로 감지되면, 상기 음성출력부(300)에 횡단 가능함을 알리는 안내방송을 송출하도록 제어할 수 있고,

이는, 보행자 신호등의 신호가 녹색인 경우 보행 안내 방송을 송출하여, 보행자 신호등을 주시하지 않는 사람 또는 시각 장애인 등에게 보행자 신호등이 녹색 신호로 바뀌었음을 안내하여 횡단보도의 횡단을 돕도록 하기 위한 것이다.

또한, 보행자 신호등의 신호가 적색인데 보행자가 횡단보도를 진입하거나 진입하려는 경우에도 경고음 또는 안내방송(경고방송)을 송출하여, 보행자 신호등의 신호를 착각한 사람 또는 무단 횡단을 하려는 사람 등에게 위험을 알려 무단횡단을 방지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센서 기반의 보행자 안전관리 시스템의 제어부(400)는 자율주행자동차의 통신 시스템과도 접목되어 해당 이면도로 또는 주도로 등에서의 보행자 이동 정보를 자동차로 실시간 전송하여 상황에 따른 대응이 가능하며 특히, V2X, V2I, V2C 등과 같은 자동차 통신 데이터 베이스 구축에 용이하게 적용할 수 있다.

이를 통해 교통 신호등 외에도 보행자 감지 보조 기능이 추가되어 자동차 또는 도보하는 보행자 사고를 미연에 방지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센서 기반의 보행자 안전관리 시스템의 제어부(400)는 Split-and-Merge 기법을 이용한 Point cloud 정보 기반 직선 분리 알고리즘을 적용하여, 이면도로의 횡단보도 일대에서의 보행자 및 진입하는 이동객체(자동차, 이륜차 등)의 규격을 분석하고, 보행자를 특징하는 데이터 패턴을 함수로 추출하여 건너오는 보행자와 건너려고 하는 보행자를 구분하며, 클러스터링 및 분류 연산을 통해 객체의 유무 판단하고, LiDAR 센서출력을 통해 거리데이터의 연관성을 고려하여 객체 처리함으로써 객체 분류 및 이동 방향을 감지하는 것을 특징으로 할 수 있다.

Split-and-Merge 기법은 이미지를 작은 영역으로 쪼개고 인접한 영역 간의 색감이나 밝기 차이를 계산해 비슷한 영역 합쳐나가고, 최종적으로 남는 영역들로 이미지를 분할하는 방법으로, 큰 영역에서 작은 영역으로 쪼개가면서 영역을 찾는 방식(top-down)이며, n*log(n)에 비례하는 상대적으로 빠른 시간에 분할 결과를 얻을 수 있다는 장점이 있다.

라이다(LiDAR)의 데이터 형식은 포인트 클라우드(Point cloud)의 형식이다.

포인트 클라우드(Point cloud)의 형식의 데이터는 어떠한 형태를 표현하기 위해 무수히 많은 점들을 갖는 데이터 집합으로 특정 벡터 시스템에서 표현될 수 있으며, 일반적으로 3차원 좌표 공간에서 다양한 특성을 갖게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센서 기반의 보행자 안전관리 시스템의 제어부(400)는 상기 차량검출용라이다(110)에 차량이 감지되고, 상기 보행자검출용라이다(120)에 보행자가 감지되면, 상기 음성출력부(300)에 전원이 인가되도록 하는 것을 특징으로 할 수 있다.

이는, 보행자가 있는 경우에만 음성출력부(300)에 전원을 인가하여 전력 소모를 최소화시키기 위한 것으로, 안내를 받을 사람이 없는 경우에는 음성출력부(300)를 작동시키지 않아도 되기 때문이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센서 기반의 보행자 안전관리 시스템의 제어부(400)는 횡단보도를 횡단하는 보행자의 보행 패턴을 분석하고, 이를 근거로 보행자 신호등이 적색으로 바뀌기 전에 보행자가 횡단보도를 건너가지 못할 것으로 판단되면 보행자 신호등의 녹색 점등 시간을 지연시키도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.

보행자 신호등에 녹색신호가 들어오자마자 보행자가 앞만 보고 횡단보도로 뛰어들고, 차량이 차량 신호등의 신호를 위반하거나, 부주의로 정차를 하지 못하는 경우 교통사고가 발생될 수 있다.

즉, 이러한 사고를 예방하기 위해, 보행자 신호등의 녹색 등 점등 시간을 상황에 따라 지연시킬 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센서 기반의 보행자 안전관리 시스템은 횡단보도 상에 조명을 비추거나, 횡단보도 상에 조명이 설치되는 조명부(500)를 더 포함하며,

상기 제어부(400)는 미리 설정된 평균 보행속도로 보행 시 횡단보도를 건널 수 있는 영역을 조명으로 표시하도록 상기 조명부(500)를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.

이는, 청각 뿐 아니라 시각(조명)으로 보행 안내를 돕기 위함이다.

예를 들어, 좌측 통행을 전제로, 도 3과 같이 좌측과 우측으로 각각 6 개씩 조명부(500)가 설치되고, 보행자 신호등의 녹색 신호가 16초 동안 유지되며, 횡단보도를 횡단하는 평규 시간이 12초인 경우,

보행자 신호등이 녹색 신호로 바뀌는 순간부터 6초가 지날 때 까지 좌측에 설치된 조명부(500) 6 개와 우측에 설치된 조명부(500) 6 개가 모두 점등되며, 그 후 2 초가 경과될 때마다 좌측에 설치된 조명부(500)는 일측방향으로, 우측에 설치된 조명부(500)는 타측방향으로, 조명부(500)가 하나씩 소등되도록 할 수 있다.

이는, 보행자 신호등이 적색 신호로 바뀌기 직전에 횡단보도(300)를 건너려고 시도하여 교통사고의 위험에 노출될 수 있는 보행자를 줄이기 위함이다.

상기에서 바닥에 설치된 조명을 예로 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정된 것은 아니며, 경광등, 레이저, 표시램프 등 위험을 알릴 수 있는 조명은 모두 적용 가능함은 물론이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센서 기반의 보행자 안전관리 시스템은 주변 소음을 측정하는 소음측정부를 포함하며,

상기 제어부(400)는 상기 소음측정부로부터 측정된 소음의 크기에 따라 상기 음성출력부(300)의 음향을 조절하는 것을 특징으로 할 수 있다.

이는, 주변 소음 비례한 음성출력부(300)의 음량 제어로 전력 소모를 최소화 시키기 위한 것으로, 조용할 때는 음성출력부(300)의 출력을 줄이고, 시끄러울 때는 음성출력부(300)의 출력을 높일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센서 기반의 보행자 안전관리 시스템은 태양열 또는 태양광으로 전기를 생성하고 생성된 전기를 저장 및 공급하는 태양전지부를 포함하며,

상기 제어부(400)는 기 설정된 시간대에 상기 태양전지부에 저장된 전기를 상기 라이다 센서 기반의 보행자 안전관리 시스템에서 사용할 수 있도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.

즉, 태양전지부에 저장된 전기를 일정 시간대에 사용하도록 할 수 있다.

이는, 전력피크타임(오전 10시~12시, 오후 2시~5시 등) 등 전기의 사용을 자제하는 것을 요구하는 시간대에 한전 등으로부터 공급되는 상용전기를 사용하지 않고, 태양전지부에 저장된 전기를 사용하여 피크 전력을 절감시키기 위함이다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

100: 라이다감지부
110: 차량검출용라이다 120: 보행자검출용라이다
200: 객체식별부
300: 음성출력부
400: 제어부
500: 조명부

Claims (6)

1. 미리 설정된 감시영역을 라이다(LiDAR) 방식으로 스캔(Scan)하여 스캔정보를 생성하는 라이다감지부(100);
   상기 라이다감지부(100)의 스캔정보를 바탕으로 차량 및 보행자 객체를 식별하는 객체식별부(200);
   경고음 또는 안내방송을 송출하는 음성출력부(300); 및
   횡단보도의 위치가 저장되며, 상기 객체검출부(200)로부터 식별된 객체의 움직임정보를 바탕으로 차량이 횡단보도로 접근하는 것이 감지되면 상기 음성출력부(300)에 미리 설정된 경고음 또는 안내방송을 송출하도록 제어하는 제어부(400);
   를 포함하는 라이다 센서 기반의 보행자 안전관리 시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 라이다감지부(100)는
   자동차 통행 도로 중 미리 설정된 감시영역을 감시하는 차량검출용라이다(110);
   횡단보도 대기지점 중 미리 설정된 감시영역을 감시하는 보행자검출용라이다(120);
   를 포함하는 라이다 센서 기반의 보행자 안전관리 시스템.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 제어부(400)는
   상기 객체검출부(200)로부터 식별된 객체의 움직임정보를 바탕으로, 차량이 횡단보도로 접근하는 것이 감지되었을 때, 사람이 횡단보도로 횡단하려는 것이 감지되면, 상기 음성출력부(300)에 미리 설정된 경고음 또는 안내방송을 송출하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 라이다 센서 기반의 보행자 안전관리 시스템.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 제어부(400)는
   횡단보도에 설치된 신호등(10)과 연결되어, 신호등에 점등신호를 수신받으며, 신호를 위반하고 진입하는 차량이 감지되면, 상기 음성출력부(300)에 미리 설정된 경고음 또는 안내방송을 송출하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 라이다 센서 기반의 보행자 안전관리 시스템.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 제어부(400)는
   Split-and-Merge 기법을 이용한 Point cloud 정보 기반 직선 분리 알고리즘을 적용하여, 이면도로의 횡단보도 일대에서의 보행자 및 진입하는 이동객체의 규격을 분석하고, 보행자를 특징하는 데이터 패턴을 함수로 추출하여 건너오는 보행자와 건너려고 하는 보행자를 구분하며, 클러스터링 및 분류 연산을 통해 객체의 유무 판단하고, LiDAR 센서출력을 통해 거리데이터의 연관성을 고려하여 객체 처리함으로써 객체 분류 및 이동 방향을 감지하는 것을 특징으로 하는 라이다 센서 기반의 보행자 안전관리 시스템.
   
6. 제2항에 있어서,
   상기 제어부(400)는
   상기 차량검출용라이다(110)에 차량이 감지되고, 상기 보행자검출용라이다(120)에 보행자가 감지되면, 상기 음성출력부(300)에 전원이 인가되도록 하는 것을 특징으로 하는 라이다 센서 기반의 보행자 안전관리 시스템.

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