KR20220074427A - 비접촉 대중교통 결제시스템 - Google Patents

비접촉 대중교통 결제시스템 Download PDF

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김노을
김시현
류지원
이진하
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경기과학기술대학교 산학협력단
김노을
김시현
류지원
이진하
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Abstract

본 발명은 대중 교통수단의 출입구 또는 개찰구에 설치되고, 미리 설정된 영역 내에 접근하는 사용자 단말을 인식하고, 인식된 사용자 단말의 승하차 정보를 외부로 전송하는 비콘 단말; 비접촉 결제 어플리케이션이 설치되고, 상기 비접촉 결제 어플리케이션의 실행에 의하여 상기 비콘 단말 및 교통 관리서버와 네트워크 연결되어 상기 비콘 단말로부터 상기 승하차 정보를 수신하여 이를 기초로 비용 결제 승인 정보를 생성하여 상기 교통 관리서버로 전송하는 사용자 단말; 및 상기 사용자 단말과 네트워크 연결되어 상기 사용자 단말로부터 수신된 비용 결제 승인 정보에 대한 승인 처리를 수행하는 교통 관리서버를 포함하는 비접촉 대중교통 결제시스템에 관한 것으로, 비콘 단말을 대중 교통의 승하차 구역이나 특정 영역에 부착하고 범위 내에 들어온 사용자를 인식하여 승하차 정보를 어플에 전송시키며, 어플에 저장된 대중교통 승하차 정보를 토대로 지정한 결제일과 결제계좌로 후불 납부되도록 하고, 배너 등의 광고와 비콘 업체 제휴 수수료, 대중교통 이용 수수료 등으로 수익창출이 가능할 수 있는 효과가 있다.

Description

비접촉 대중교통 결제시스템{NON-CONTACT PUBLIC TRANSPORTATION FEE SETTLEMENT SYSTEM}
본 발명은 비콘 단말을 이용한 비접촉 대중교통 결제시스템에 관한 것이다.
기존의 대중교통 과금 시스템은 주로 통신거리가 약 10cm 이내로 짧은 NFC가 구비된 교통카드나 스마트폰 등을 직접 단말기에 태그하는 방식이 주를 이루고 있다.
하지만, 이러한 방식은 탑승하고자 하는 모든 승객이 직접 차량 단말기에 한 명씩 태그하는 방식이므로 차량 탑승에 많은 시간이 소요되는 문제가 있다.
또한, 다수의 승객이 다수의 문으로 승하차하는 트램의 경우 이러한 방식이 적합 하지 않아 승차 후 실내 단말기에 태그하는 방식이 일반적이다.
하지만, 이는 승차시 실내 혼잡을 가중하거나 주행 중 이석해야 하는 단점을 안고 있으며 실내에 다수의 단말기를 설치해야 하는 문제가 있다.
또한, 앞사람의 교통카드 태그가 지연되면 전체적으로 지체되는 문제가 발생하고, 현재는 개찰구의 전등 색으로 탑승자 정보를 표시하지만 감시자가 없을 경우에는 양심에 맡길 뿐 부정승차를 방지하는 역할을 제대로 수행해내지 못하고 있는 문제가 지속적으로 발생하고 있다.
공개특허공보 제10-2006-0118881호 (공개일자: 2006. 11. 24)
전술한 문제점을 개선하기 위한 본 발명 실시예들의 목적은 비콘 단말을 대중 교통의 승하차 구역이나 특정 영역에 부착하고 범위 내에 들어온 사용자를 인식하여 승하차 정보를 어플에 전송시키며, 어플에 저장된 대중교통 승하차 정보를 토대로 지정한 결제일과 결제계좌로 후불 납부되도록 하고, 배너 등의 광고와 비콘 업체 제휴 수수료, 대중교통 이용 수수료 등으로 수익창출이 가능한 비접촉 대중교통 결제시스템을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 비접촉 대중교통 결제시스템은 대중 교통수단의 출입구 또는 개찰구에 설치되고, 미리 설정된 영역 내에 접근하는 사용자 단말을 인식하고, 인식된 사용자 단말의 승하차 정보를 외부로 전송하는 비콘 단말; 비접촉 결제 어플리케이션이 설치되고, 상기 비접촉 결제 어플리케이션의 실행에 의하여 상기 비콘 단말 및 교통 관리서버와 네트워크 연결되어 상기 비콘 단말로부터 상기 승하차 정보를 수신하여 이를 기초로 비용 결제 승인 정보를 생성하여 상기 교통 관리서버로 전송하는 사용자 단말; 및 상기 사용자 단말과 네트워크 연결되어 상기 사용자 단말로부터 수신된 비용 결제 승인 정보에 대한 승인 처리를 수행하는 교통 관리서버를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 사용자 단말은 상기 교통 관리서버에 의한 승인 처리후 상기 승하차 정보에 기초한 비용 정보를 저장 및 관리하고, 미리 설정된 일자에 미리 설정된 결제 수단을 통하여 외부 결제 서버에서 비용 결제를 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 사용자 단말은 상기 비콘 단말과의 네트워크 연결 상태와 상기 교통 관리서버에 의한 승인 처리 상태에 대한 알림 정보를 상기 비접촉 결제 어플리케이션의 화면 상에 출력하는 것을 특징으로 한다.
상기 미리 설정된 영역은 상기 비콘 단말이 설치된 반경 30cm 내지 50m 범위이고, 상기 사용자 단말은 상기 비콘 단말로부터 패킷을 수신하여 상기 교통 관리서버로 출력할 때, 상기 사용자 단말의 인증 데이터 및 비콘 단말의 UUID(Universally Unique IDentifier)를 전송하는 것을 특징으로 한다.
상기 비콘 단말은 일정 시간 내에 상기 사용자 단말이 네트워크 연결되는 경우, 상기 사용자 단말로 승하차 정보를 전송하지 않는 것을 특징으로 한다.
기존의 NFC 리더기는 비용적인 측면에서 부담이 많으며 한 번에 인식 가능한 기기는 하나뿐이지만 NFC 리더기의 약 10분의 1의 가격으로 설정 범위 내의 인식 가능 기기 수의 제한이 없는 비콘 업체와의 제휴와 어플 개발을 통하면, 어플 다운후 스마트폰 블루투스 기능만 켜두고 지나가기만 하면 되므로 태그로 인한 지체 및 오류 현상과 부정승차를 완벽하게 해결할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 대중교통 결제시스템은 비콘 단말을 대중 교통의 승하차 구역이나 특정 영역에 부착하고 범위 내에 들어온 사용자를 인식하여 승하차 정보를 어플에 전송시키며, 어플에 저장된 대중교통 승하차 정보를 토대로 지정한 결제일과 결제계좌로 후불 납부되도록 하고, 배너 등의 광고와 비콘 업체 제휴 수수료, 대중교통 이용 수수료 등으로 수익창출이 가능할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 대중교통 결제시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 대중교통 결제시스템의 동작을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 대중교통 결제시스템에서 사용자 단말에 설치된 비접촉 결제 어플리케이션의 메인 화면을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 대중교통 결제시스템에서 사용자 단말에 설치된 비접촉 결제 어플리케이션의 결제 방법이나 요금 정보를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 대중교통 결제시스템에서 사용자 단말에 설치된 비접촉 결제 어플리케이션의 광고 방식을 나타내는 도면이다.
상기한 바와 같은 본 발명을 첨부된 도면들과 실시예들을 통해 상세히 설명하도록 한다.
본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성 요소도 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 대중교통 결제시스템을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 대중교통 결제시스템의 동작을 나타내는 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 대중교통 결제시스템에서 사용자 단말에 설치된 비접촉 결제 어플리케이션의 메인 화면을 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 대중교통 결제시스템에서 사용자 단말에 설치된 비접촉 결제 어플리케이션의 결제 방법이나 요금 정보를 나타내는 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 대중교통 결제시스템에서 사용자 단말에 설치된 비접촉 결제 어플리케이션의 광고 방식을 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 대중교통 결제시스템은 비콘 단말(10), 사용자 단말(20) 및 교통 관리서버(30)를 포함한다.
우선, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 대중교통 결제시스템은, 버스나 지하철 등의 대중 교통수단의 입구와 출구에 비콘 단말(10)을 설치하여 비콘 단말(10)에 설정된 근거리 무선통신 영역에 접근한 사용자 단말(20)들에 각각 대중 교통 결제 승인 인증키를 전송하여 사용자 단말(20)의 비접촉 결제 어플리케이션을 통해 대중 교통 결제 승인이 이루어질 수 있도록 함으로써, 종래의 대중 교통 단말기에 교통 카드를 일일이 접촉하지 않고 교통수단을 이용할 수 있는 것으로, 대중 교통 수단의 입구와 출구 또는 내부에 설치되는 비콘 단말(10)과, 교통관리서버, 대중 교통수단을 이용하는 사용자들이 소지하며 비접촉 결제 어플리케이션이 설치된 스마트폰, 테플릿 PC 등의 사용자 단말(20)을 포함한다.
상기 비콘 단말(10)은 대중 교통수단의 출입구 또는 개찰구에 설치되고, 미리 설정된 영역(즉, 근거리(Short Range) 통신영역) 내에 접근하는 사용자 단말(20)을 인식하고, 인식된 사용자 단말(20)의 승하차 정보를 외부로 전송하는 단말이다.
이때, 상기 미리 설정된 영역은 비콘 단말(10)이 설치된 반경 30cm 내지 50m 범위로서, 교통수단을 이용하는 사용자의 승하차 인식 범위를 확장하면서 또한 인식 오류를 최소화할 수 있다. 이에 따라, 상기 사용자 단말(20)은 비콘 단말(10)로부터 패킷(즉, 대중교통 결제 승인 인증키)을 수신하여 교통 관리서버(30)로 출력할 때, 사용자 단말(20)의 인증 데이터 및 비콘 단말(10)의 UUID(Universally Unique IDentifier)를 전송한다.
여기서, UUID는, 비콘 브로드캐스팅시 비콘 센서라는 것을 식별하기 위한 영역, 복수의 비콘 단말(10)에 포함된 비콘 센서의 종류(Type)을 파악하기 위한 영역 및 복수의 비콘 단말(10) 중 어느 비콘에서 신호를 보내는지 파악하기 위한 기기 일련 번호가 기재되는 영역을 포함할 수 있다. 예를 들어, UUID가 16Byte로 이루어졌다면, 센서 ID는 앞 8 Byte, 센서 종류는 2 Byte, 나머지 6 Byte는 일련번호일 수 있다. 이때, UUID의 전송 표준을 이용하여 총 47 Byte를 이용할 수 있다. 이때, iBeacon에서 정의한 데이터 규격은 총 31 Byte이다. 31 Bytes의 데이터 중에 UUID, Major, Minor 값을 임의로 센서 값으로 변경하여 데이터를 브로드캐스팅되도록 할 수도 있다. 물론, 상술한 패킷 구조에 한정되는 것은 아니고 실시예에 따라 추가 또는 삭제해야 할 데이터가 존재한다면 이에 대응되도록 재설정될 수 있다.
또한, 상기 비콘 단말(10)은 일정 시간 내에 사용자 단말(20)이 네트워크 연결되는 경우, 사용자 단말(20)로 승하차 정보를 전송하지 않는다.
한편, 상기 대중교통 결제 승인 인증키는 사용자 단말(20)의 번호와 비콘 번호를 포함하며, 이때 비콘 번호는 버스 번호와 차량 번호를 더 포함할 수 있다.
상기 사용자 단말(20)은 비접촉 결제 어플리케이션이 설치되고, 비접촉 결제 어플리케이션의 실행에 의하여 비콘 단말(10) 및 교통 관리서버(30)와 네트워크 연결되어 비콘 단말(10)로부터 승하차 정보를 수신하여 이를 기초로 비용 결제 승인 정보를 생성하여 통 관리서버로 전송하는 단말이다.
이때, 상기 비콘 단말(10)은 블루투스 프로토콜을 기반으로 하므로, 사용자 단말(20)은 블루투스가 활성화되어 있어야 한다. 따라서, 본 발명은 비콘 단말(10)이 사용자 단말(20)의 블루투스가 활성화되어 있는지를 판단하고, 비활성화되어 있을 경우, 사용자 단말(20)에 설치된 비접촉 결제 어플리케이션이 비콘 단말(10)에서 송출되는 신호 중 웨이크업 신호에 의해 사용자 단말(20)의 블루투스 기능을 활성화시킬 수도 있다.
또한, 상기 사용자의 승하차 정보는 대중 교통수단에 승차 또는 하차한 정보 이외에도 사용자 단말(20)의 일련번호, 교통 관리서버(30)에서 사용자 아이디 또는 사용자 단말(20)에 랜덤하게 부여한 고유 번호 등을 포함할 수 있다.
상기 사용자 단말(20)은 교통 관리서버(30)에 의한 승인 처리후 승하차 정보에 기초한 비용 정보를 저장 및 관리하고, 미리 설정된 일자에 미리 설정된 결제 수단을 통하여 외부 결제 서버에서 비용 결제를 수행할 수 있다.
상기 결제 서버는 저장 및 관리되는 비용 정보를 기초로 과금을 수행하는 서버 장치로서, 본 발명에서는 미리 설정된 일자에 후결제되는 것을 일 예로 들어 설명하고 있으나, 대중 교통수단 사용자의 설계에 따라 랜덤 결제도 가능하다.
또한, 상기 사용자 단말(20)은 비콘 단말(10)과의 네트워크 연결 상태와 교통 관리서버(30)에 의한 승인 처리 상태에 대한 알림 정보를 비접촉 결제 어플리케이션의 화면 상에 출력할 수 있다.
상기 사용자 단말(20)은 비접촉 결제 어플리케이션을 통해 교통 관리서버(30)와 이동 통신망을 통해 연결되며, 비콘 단말(10)로부터 대중교통 결제 승인 인증키가 전달되면, 비접촉 결제 어플리케이션을 통해 대중교통 결제 승인처리를 교통 관리서버(30)에 요청한다.
상기 사용자 단말(20)은 교통 관리서버(30)로부터 결제 승인처리 완료 메시지가 전송되면, 현재 승차한 버스 정보와 결제 승인 정보 및 대중교통 이용 정보 등을 비접촉 결제 어플리케이션을 통해 화면으로 표시한다.
이와 같이 구성된 비접촉 대중교통 결제시스템은, 비접촉 결제 어플리케이션이 설치된 사용자 단말(20)을 소지한 사용자가 블루투스(Bluetooth) 기능을 실행시켜 버스와 같은 대중 교통수단에 승차하면, 대중 교통수단에 설치된 비콘단말을 통해 설정된 근거리(Short Range) 통신영역에 접근한 사용자 단말(20)을 인식하고, 인식된 사용자 단말(20)에 대중교통 결제 승인 인증키를 전송한다.
이때, 상기 사용자 단말(20)에서 실행된 비접촉 결제 어플리케이션은 비콘 단말(10)로부터 대중교통 결제 승인 인증키가 전달되면, 이동 통신망을 통해 교통 관리서버(30)에 대중교통 결제 승인처리를 요청한다.
상기 교통 관리서버(30)는 사용자 단말(20)과 네트워크 연결되어 사용자 단말(20)로부터 수신된 비용 결제 승인 정보에 대한 승인 처리를 수행하는 서버 장치이다.
상기 교통 관리서버(30)는 버스 정보시스템(BIS, Bus Information System)을 통해 유무선 통신망으로 연결되며, 사용자 단말(20)로부터 수집된 사용자 식별정보와 대중교통 결제 승인 인증키를 전송받아 도시되지 않은 데이터베이스(DB)에 저장한다.
상기 교통 관리서버(30)는 대중 교통수단을 이용하는 사용자 단말(20)들과 이동 통신망을 통해 연결되며, 교통수단을 이용하는 사용자 단말(20)에 설치된 비접촉 결제 어플리케이션으로부터 대중교통 결제 승인이 요청되면, 저장된 사용자 식별정보와 결제 승인 정보를 갱신하여 저장하는 결제 승인처리를 수행한다.
상기 교통 관리서버(30)는 사용자 단말(20)들로부터 수집된 사용자 식별정보와 대중교통 결제 승인 인증키를 전송받아 도시되지 않은 데이터베이스(DB)에 저장하고, 대중 교통수단을 이용하는 사용자 단말(20)에 설치된 비접촉 결제 어플리케이션으로부터 대중교통 결제 승인이 요청되면, 저장된 사용자 식별정보와 대중교통 결제 승인 인증키가 일치하는지 확인하여 일치하는 경우에는 결제 승인 완료메시지를 대중 교통수단을 이용하는 사용자 단말(20)에 설치된 비접촉 결제 어플리케이션으로 전송한다.
상기 교통 관리서버(30)는 결제 승인 처리가 완료되면, 저장된 사용자 식별정보와 승차한 버스 정류장 정보 및 결제 승인 정보를 갱신하여 저장하는 결제 승인 처리를 완료한다.
한편, 대중 교통수단을 이용하는 사용자가 대중 교통수단에서 하차하는 경우, 대중 교통수단의 출구에 설치된 비콘 단말(10)을 통해 설정된 근거리(Short Range) 통신영역에 접근한 사용자 단말(20)을 인식하고, 인식된 사용자 단말(20)에 대한 하차 정보를 교통 관리서버(30)에 전송함과 동시에 사용자 단말(20)을 통해 하차 확인음을 출력할 수 있다.
상기 교통 관리서버(30)는 사용자 단말(20)들로부터 하차 정보를 전송받아 도시되지 않은 데이터베이스(DB)에 저장하고, 대중 교통수단을 이용하는 사용자 단말(20)의 비접촉 결제 어플리케이션으로 하차 확인메시지를 전송한다.
상기 사용자 단말(20)의 비접촉 결제 어플리케이션은 교통 관리서버(30)로부터 하차 확인메시지가 전송되면, 이를 화면으로 표시함과 동시에 하차한 버스 정보와 하차 버스 정류장 정보 및 대중교통 이용정보 등을 함께 표시한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 대중 교통수단의 입구와 출구 또는 내부에 비콘단말을 설치하여 비콘 단말(10)에 설정된 근거리 무선통신 영역에 접근한 사용자 단말(20)들에 각각 대중교통 결제 승인 인증키를 전송하여 사용자 단말(20)의 비접촉 결제 어플리케이션을 통해 대중교통 결제 승인이 이루어질 수 있도록 한다.
한편, 상기 대중 교통수단이 버스가 아닌 지하철과 같은 대형 교통수단일 경우, 사용자 단말(20)은 대중 교통수단 내 위치한 복수 개의 비콘 단말(10)의 신호 세기를 각 위치별로 측정하여 저장하고, 사용자 단말(20)에서 감지한 적어도 하나의 비콘 단말(10)의 신호 세기를 수신하여 핑거프린팅(Fingerprinting) 알고리즘에 입력한 후 대중 교통수단 내 실시간 위치를 측정할 수 있다.
핑거프린팅 알고리즘은 무선랜 신호와 신호가 수집된 위치정보를 담고 있는 정밀한 라디오맵(Radiomap) 구축이 선행되어야 한다. 이는 사전수집 단계와 측위 단계로 분류할 수 있다. 사전 수집 단계에서는 실내 공간 내 임의의 수집 위치 좌표와 해당 수집 위치에서의 노드의 수신 신호세기 리스트를 결합하여 저장 한 뒤, 선택한 격자 또는 링크 상의 위치에 대한 라디오맵을 구축하는 단계이다. 측위 단계에서는 측위 시점에 측정된 노드 수신신호세기 리스트와 사전 수집단계에서 구축된 라디오맵을 비교하여 높은 라디오맵 상의 위치들의 가중치 합으로 단말 위치를 결정한다.
라디오맵을 구축한 후 통신기기를 지니고 있는 사용자가 현재 위치를 알고 싶을 때 자신의 위치에서 신호 세기를 측정하여 위치를 파악한다. 또한 구축된 라디오맵 내에 실내 환경의 신호 전파 특성이 모두 반영되어 높은 위치 정확도를 제공한다. 다만 정확도를 향상시키기 위하여 동일한 위치에서 여러 번 측정 과정을 수행해야 하는 단점이 있다. 이러한 오차 발생을 낮추기 위해 다양한 알고리즘을 사용하여 측위 정확도를 높일 수 있다. 이때 사용될 수 있는 것이 KNN 및 특징 벡터(Feature Vector) 알고리즘이다.
KNN 알고리즘은 주로 분류(Classification)와 회귀(Regression)에 사용되는 비모수 방식이다. 비모수 방식이란 모집단 분포(데이터들의 집합)에 대한 가정 없이 접근하는 통계적 방법이다. KNN 알고리즘의 정의는 분류기준이 없는 다수의 데이터의 분류기준을 선정하여 분류하는 알고리즘이며 대상간의 유사점을 찾아 그룹화하며 유사점은 사용자가 정의하기에 따라 달라진다. 분류할 데이터들을 받아들이면 데이터를 학습 데이터가 표시된 공간에서 거리상 가장 가까운 N 개의 데이터를 찾아낸 후 다수결 투표를 한 뒤 어디에 속할지 결정한다. 여기서 N 값은 사용자가 임의로 정한다. N 값이 너무 낮으면 민감하지만 Noise가 높을 수 있으며 N 값이 너무 크면 Noise에는 강하지만 민감도가 떨어진다는 단점이 있어 적절한 수준의 K 값을 이용하는 것이 중요하다.
특징 벡터 알고리즘은 두 벡터 간의 Cosine 각도를 이용하여 구할 수 있는 두 벡터의 유사도를 의미한다. 두 벡터의 방향이 완전히 동일한 경우에는 1의 값을 가지며, 90˚의 각으로 수직을 이루면 0, 180˚로 서로 반대 방향을 가지면 -1의 값을 갖게 된다. 즉 특징 벡터는 -1 이상 1 이하의 값을 가지며 값이 1에 가까울수록 높다고 판단하며 일반적으로 벡터 요소는 양수로 만들어진다. 특징 벡터 알고리즘을 이용한 핑거프린팅 기법은 벡터코사인 식을 이용하여 값을 구하여 라디오맵을 구축한 후 유사도 함수를 이용하여 라디오맵 값과 측정값을 비교하여 유사도를 측정한다.
따라서, 상술한 기본 개념을 바탕으로 비콘 단말(10)을 이용하여 핑거프린팅 기법으로 사용자의 실시간 위치를 추정할 때, 비콘 단말(10)의 오차 값이 큰 RSSI 값의 정확도를 높이기 위해 칼만 필터와 가비지 필터를 사용하는 하이브리드 필터를 이용한다. 또, 핑거프린팅 알고리즘의 정확도를 높이기 위하여 KNN과 특징 벡터 알고리즘을 이용한다.
이때, 상기 비접촉 결제 어플리케이션은, 대중 교통수단 내 공간을 단위 셀(Cell)로 분할하고, 각 단위 셀에서 적어도 하나의 비콘 단말(10)의 MAC 주소 및 RSSI 값을 수집함으로써 각 위치별 신호 세기를 저장할 수 있다. 만약, WIFI와 같은 AP가 존재하는 경우 AP의 MAC 주소와 RSSI 값을 측정할 수도 있다. 우선, 라디오맵은 실내 측위를 할 실내 공간에 실내 지도 정보와 핑거프린팅 방식으로 구축한 라디오맵 정보로 구성될 수 있다. 비콘 정보를 모아두는 구성에는 실내 공간에 설치한 각각의 비콘 정보와 비콘이 보내는 데이터들을 스캔할 수 있는 비콘 스캐너(미도시)가 더 구성될 ㅅ수 있다.
위치 프로세싱을 하기 위한 구성은, KNN과 특징 벡터 알고리즘으로 구성될 수 있고, 각각의 비콘에서 스캔할 데이터를 이용하여 두 알고리즘으로 각각의 위치 값을 계산한다. RSSI 모델링을 위한 구성은 실내 공간에 설치된 각각의 비콘들로부터 측정한 RSSI 값을 칼만 필터와 가비지 필터를 이용하여 보정한다. 각각의 비콘은 UUID, Mac Address, Tx Power, RSSI 값을 포함한 데이터들을 일정한 주기로 송신한다. 대중 교통수단 내 측위를 할 공간에 비콘을 설치하고 스마트 폰을 이용해 실내 측위를 할 수 있다.
한편, 하이브리드 필터는 비콘로부터 측정된 N개의 Raw RSSI 값들을 스마트 폰으로 스캐닝한 후 교통 관리서버(30)로 보낸 다음 데이터베이스에 저장한다. 그 후 하이브리드 필터를 사용해 측정한 RSSI 값들을 필터링한다. 가비지 필터는 사용 중인 비콘과의 거리에 따라 수신할 수 있는 실제 RSSI의 오차 범위를 제외한 나머지 RSSI 값을 제외하며 사용 중인 비콘외의 다른 비콘에서 송신하는 RSSI 값을 제외하는 역할을 한다. G-RSSI는 측정된 N개의 RSSI 값들을 가져와 가비지 필터를 사용한 후의 RSSI 값의 개수이다. N개의 RSSI 값들에서 가비지 필터를 사용해 제외하고자 하는 RSSI 값의 범위를 정하고 범위에 해당하는 개수의 RSSI 값들을 제외한다. 마지막으로 가비지 필터를 이용해 제외되고 남은 RSSI 값의 개수들을 칼만 필터를 이용해 RSSI 값들을 보정한 후 스마트 폰으로 송신할 수 있다. 물론, 상술한 특징 벡터, KNN, 가비지 필터 이외에도 다양한 방법으로 측위의 정확도를 높이는 방법을 사용가능하며 실시예에 따라 달라질 수 있음은 자명하다 할 것이다.
한편, 상기 사용자 단말(20), 교통 관리서버(30) 및 외부 결제 서버(미도시)는 네트워크를 통하여 연결될 수 있다. 여기서, 네트워크는, 복수의 단말 및 서버들과 같은 각각의 노드 상호 간에 정보 교환이 가능한 연결 구조를 의미하는 것으로, 이러한 네트워크의 일 예에는 근거리 통신망(LAN: Local Area Network), 광역 통신망(WAN: Wide Area Network), 인터넷(WWW: World Wide Web), 유무선 데이터 통신망, 전화망, 유무선 텔레비전 통신망 등을 포함한다. 무선 데이터 통신망의 일례에는 3G, 4G, 5G, 3GPP(3rd Generation Partnership Project), 5GPP(5th Generation Partnership Project), LTE(Long Term Evolution), WIMAX(World Interoperability for Microwave Access), 와이파이(Wi-Fi), 인터넷(Internet), LAN(Local Area Network), Wireless LAN(Wireless Local Area Network), WAN(Wide Area Network), PAN(Personal Area Network), RF(Radio Frequency), 블루투스(Bluetooth) 네트워크, NFC(Near-Field Communication) 네트워크, 위성 방송 네트워크, 아날로그 방송 네트워크, DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 네트워크 등이 포함되나 이에 한정되지는 않는다. 또한, 적어도 하나의 라는 용어는 단수 및 복수를 포함하는 용어로 정의되고, 적어도 하나의 라는 용어가 존재하지 않더라도 각 구성요소가 단수 또는 복수로 존재할 수 있고, 단수 또는 복수를 의미할 수 있음은 자명하다 할 것이다. 또한, 각 구성요소가 단수 또는 복수로 구비되는 것은, 실시예에 따라 변경가능하다 할 것이다.
또한, 상기 사용자 단말(20)은, 네트워크를 통하여 원격지의 교통 관리서버(30)나 단말에 접속할 수 있는 컴퓨터로 구현될 수 있다. 여기서, 컴퓨터는 예를 들어, 네비게이션, 웹 브라우저(WEB Browser)가 탑재된 노트북, 데스크톱(Desktop), 랩톱(Laptop) 등을 포함할 수 있다. 이때, 상기 사용자 단말(20)은, 네트워크를 통해 원격지의 교통 관리서버(30)나 단말에 접속할 수 있는 단말로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 사용자 단말(20)은, 예를 들어, 휴대성과 이동성이 보장되는 무선 통신 장치로서, 네비게이션, PCS(Personal Communication System), GSM(Global System for Mobile communications), PDC(Personal Digital Cellular), PHS(Personal Handyphone System), PDA(Personal Digital Assistant), IMT(International Mobile Telecommunication)-2000, CDMA(Code Division Multiple Access)-2000, W-CDMA(W-Code Division Multiple Access), Wibro(Wireless Broadband Internet) 단말, 스마트폰(Smartphone), 스마트 패드(Smartpad), 타블렛 PC(Tablet PC) 등과 같은 모든 종류의 핸드헬드(Handheld) 기반의 무선 통신 장치를 포함할 수 있다.
또한, 상기 교통 관리서버(30) 및 외부 결제 서버는, 네트워크를 통하여 원격지의 서버나 단말에 접속할 수 있는 컴퓨터로 구현될 수 있다. 여기서, 컴퓨터는 예를 들어, 네비게이션, 웹 브라우저(WEB Browser)가 탑재된 노트북, 데스크톱(Desktop), 랩톱(Laptop) 등을 포함할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 대중교통 결제시스템에서 비접촉 결제 어플리케이션을 통한 과금 과정을 설명하기로 한다.
상기 비접촉 결제 어플리케이션은 교통 관리서버(30)와의 네트워크를 통하여 교통 관리서버(30)로부터 수신된 차량 위치와, 사용자 정보를 기반으로 사용자가 차량에 승차했는지 하차했는지 판단한다. 예를 들어, 사용자 단말(20)이 비콘 단말(10)의 신호를 감지하였다는 것은 사용자 단말(20)이 비콘 단말(10)과 근접거리에 있다는 의미이므로 사용자 단말(20)을 소지한 사용자가 차량에 탑승했다는 의미이다. 또한, 차량 위치 정보로부터 차량의 위치가 변경되어 정류장을 이동한 것으로 판단되었는데도 동일한 사용자 정보가 전송될 경우, 해당 사용자는 차량에 탑승하여 정류장을 이동했다는 의미이다. 즉, 차량이 위치한 정류장이 상이한데 사용자 정보가 수신될 경우 사용자가 차량에 탑승하고 정류장을 이동한 것이므로 사용자가 승차한 것으로 판단한다. 또한, 사용자 정보가 일 정류장에서는 수신되었는데 근접한 타 정류장에서는 수신되지 않을 경우사용자가 일 정류장에서 탑승하지 않았거나 하차한 것으로 판단한다. 이때, 이전 정류장에서 사용자 정보가 수신되었는데 다음 정류장에서 수신되지 않을 경우 사용자가 하차한 것으로 판단하고, 일 정류장에서 처음으로 사용자 정보가 수신되었는데 근접한 타 정류장, 즉, 다음 정류장에서 수신되지 않았다면 사용자가 탑승하지 않은 것으로 판단한다. 본 발명은 이러한 승하차 판단을 정류장마다 판단할 수 있다. 물론, 정류장을 이동하는 중에도 사용자 단말(20)이 비콘 단말(10)의 신호를 감지하고 각각의 이전 정류장에서의 사용자 단말(20)의 사용자 정보와 비교함으로써 정확도를 증가시킬 수도 있다. 일반적으로 버스 등의 대중교통은 정류장 간 간격이 최소 약 300m이며, 이는 비콘의 최대 통신거리인 약 70m를 훨씬 상회하므로 이러한 방법으로 승하차를 오차없이 구분할 수 있다.
또한, 상기 외부 결제 서버(미도시)는 비접촉 결제 어플리케이션과의 연동을 통하여 승차한 것으로 판단된 사용자에 대해 과금을 수행한다. 이를 위해서, 비접촉 결제 어플리케이션은 승차한 것으로 판단된 고객에 대한 과금 정보를 생성한다. 여기서, 과금 정보는 승차한 사용자에 과금하여 결제할 수 있는 정보, 예를 들어, 승차한 사용자를 특정할 수 있는 사용자 정보와, 해당 사용자에게 과금하여 결제할 수 있는 결제 정보를 포함할 수 있다. 또한, 결제 정보는 해당 사용자가 등록한 카드 정보, 계좌 정보 등을 포함할 수 있다. 더욱이, 결제 정보에는 해당 사용자의 승하차 시간과, 승하차 정류장명 등이 더 포함될 수도 있다.
상기 외부 결제 서버는 비접촉 결제 어플리케이션을 통해 결제가 이루어진 결제 정보를 사용자 단말(20)에 전송하며, 결제 정보는 사용자 단말(20)에 설치된 비접촉 결제 어플리케이션이 수신하여 표시할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 사용자 단말(20)을 인식하고 해당 사용자 단말(20)이 다음 정류장에도 인식되는지 여부를 기반으로 과금을 수행한다. 이에 따라, 본 발명은 다수의 사용자가 다수의 문으로 승하차 시에도 빠르고 효율적으로 과금을 수행할 수 있으며, 탑승객과 비탑승객을 정확하게 구분하여 탑승객에만 과금할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 대중교통 결제시스템을 이용하는 사용자는 도 3에 도시된 바와 같이, 비접촉 교통카드 어플(즉, 비접촉 결제 어플리케이션)에 회원 가입하여 비접촉 교통카드 공문서 인증 통한 연령대 확인절차 또는 본인인증을 통한 연령대 확인 절차를 거치게 된다.또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 대중교통 결제시스템 상에서 결제 방법은 도 4에 도시된 바와 같이, 후불제를 통한 결제를 수행하게 되고, 이를 위하여 사용자 단말(20)의 블루투스 동기화를 통하여 비콘 신호 송수신(승하차 요금 내역)을 이용하게 된다. 또한, 본 비접촉 대중교통 결제시스템은 사용자의 승하차시 비콘 인식 통한 소리/진동/앱 알림 동작을 수행함으로써 편리성(지갑에서 실물카드를 꺼낼 필요없이 블루투스 동기화를 통해 비콘신호 수신), 범용성(별도의 교통카드 리더기가 필요없이 거의 지하철, 버스 등 모든 곳에서 사용가능), 보안성(어플 실행 시 본인이 지문이나 비밀번호를 통하여만 가능)을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 대중교통 결제시스템은 도 5에 도시된 바와 같이, 무료로 어플을 배포하고 광고로 수익 창출이 가능하며, 사용자 편의를 위하여 어플의 일부 공간(하단)에 배너 광고를 게재하여 사용자가 어플 내에 삽입된 광고를 클릭할 때마다 소액의 수익을 창출하는 비즈니스 모델 구현이 가능하다.
한편, 상기 비콘 단말(10) 및 사용자 단말(20)에는 오염물질의 부착방지 및 제거를 효과적으로 달성할 수 있도록 오염 방지 도포용 조성물로 이루어진 오염방지도포층이 도포될 수 있다.
상기 오염 방지 도포용 조성물은 폴리에틸렌옥사이드 및 알킬 글리콜에테르가 1:0.01 ~ 1:2 몰비로 포함되어 있고, 폴리에틸렌옥사이드와 알킬 글리콜에테르의 총함량은 전체 수용액에 대해 1 ~10 중량%이다.
상기 폴리에틸렌옥사이드와 알킬 글리콜에테르는 몰비로서 1:0.01 ~ 1:2가 바람직한 바, 몰비가 상기 범위를 벗어나는 경우에는 비콘 단말(10) 및 사용자 단말(20)의 도포성이 저하되거나 도포 후에 표면의 수분흡착이 증가하여 도포막이 제거되는 문제점이 있다.
상기 폴리에틸렌옥사이드 및 알킬 글리콜에테르는 전제 조성물 수용액중 1 ~ 10 중량%가 바람직한 바, 1 중량% 미만이면 비콘 단말(10) 및 사용자 단말(20)의 도포성이 저하되는 문제점이 있고, 10 중량%를 초과하면 도포막 두께의 증가로 인한 결정석출이 발생하기 쉽다.
한편, 본 오염 방지 도포용 조성물을 비콘 단말(10) 및 사용자 단말(20) 상에 도포하는 방법으로는 스프레이법에 의해 도포하는 것이 바람직하다. 또한, 비콘 단말(10) 및 사용자 단말(20) 상의 최종 도포막 두께는 550 ~ 2000Å이 바람직하며, 보다 바람직하게는 1100 ~ 1900Å이다. 상기 도포막의 두께가 550 Å미만이면 고온 열처리의 경우에 열화되는 문제점이 있고, 2000 Å을 초과하면 도포 표면의 결정석출이 발생하기 쉬운 단점이 있다.
또한, 본 오염 방지 도포용 조성물은 폴리에틸렌옥사이드 0.1 몰 및 알킬 글리콜에테르 0.05몰을 증류수 1000 ㎖에 첨가한 다음 교반하여 제조될 수 있다.
또한, 상기 교통 관리서버(30)의 케이스 내부에는 흡음층을 구성할 수 있다.
상기 흡음층으로는 스펀본드 부직포가 사용될 수 있다.
스펀본드 부직포로 이루어진 흡음층을 구성하는 섬유의 종류는 폴리에스테르 섬유로 형성된다.
상기 흡음층의 두께는, 0.6 ~ 13㎜인 것이 바람직하다. 상기 흡음층의 두께가 0.6㎜ 미만에서는 충분한 흡음 효과가 얻어지지 않고, 13㎜를 초과하면 교통 관리서버(30)의 케이스와의 스페이스가 충분히 얻어지지 않으므로 교통 관리서버(30)의 케이스의 온도를 높일 수 있는 단점이 되므로 바람직하지 않다.
상기 흡음층의 단위 무게는 7 ~ 800g/m2 로 하는 것이 바람직하다. 7g/m2 미만에서는 충분한 흡음효과가 얻어지지 않고, 또한 800g/m2를 넘으면 교통 관리서버(30)의 케이스의 경량성을 확보할 수 없으므로 바람직하지 않다.
상기 흡음층을 구성하는 섬유의 섬도는 0.7 ~ 20데시텍스의 범위인 것이 바람직하다. 0.7데시텍스 미만에서는 저주파 소음의 흡수가 어렵고, 쿠션성도 저하되므로 바람직하지 않다. 또한 20데시텍스를 넘으면 고주파 소음의 흡수가 어려우므로 바람직하지 않다.
상기 흡음층의 스펀본드 부직포의 인장강도는 10Kgf/㎠으로 형성된다.
이러한 상기 흡음층이 교통 관리서버(30)의 케이스에 구비되므로 교통 관리서버(30)의 구동시 소음을 저감시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예들에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 첨부하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능할 것이다.
10: 비콘 단말 20: 사용자 단말
30: 교통 관리서버

Claims (3)

  1. 대중 교통수단의 출입구 또는 개찰구에 설치되고, 미리 설정된 영역 내에 접근하는 사용자 단말을 인식하고, 인식된 사용자 단말의 승하차 정보를 외부로 전송하는 비콘 단말;
    비접촉 결제 어플리케이션이 설치되고, 상기 비접촉 결제 어플리케이션의 실행에 의하여 상기 비콘 단말 및 교통 관리서버와 네트워크 연결되어 상기 비콘 단말로부터 상기 승하차 정보를 수신하여 이를 기초로 비용 결제 승인 정보를 생성하여 상기 교통 관리서버로 전송하는 사용자 단말; 및
    상기 사용자 단말과 네트워크 연결되어 상기 사용자 단말로부터 수신된 비용 결제 승인 정보에 대한 승인 처리를 수행하는 교통 관리서버를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉 대중교통 결제시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 사용자 단말은 상기 교통 관리서버에 의한 승인 처리후 상기 승하차 정보에 기초한 비용 정보를 저장 및 관리하고, 미리 설정된 일자에 미리 설정된 결제 수단을 통하여 외부 결제 서버에서 비용 결제를 수행하며,
    상기 사용자 단말은 상기 비콘 단말과의 네트워크 연결 상태와 상기 교통 관리서버에 의한 승인 처리 상태에 대한 알림 정보를 상기 비접촉 결제 어플리케이션의 화면 상에 출력하는 것을 특징으로 하는 비접촉 대중교통 결제시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 미리 설정된 영역은 상기 비콘 단말이 설치된 반경 30cm 내지 50m 범위이고,
    상기 사용자 단말은 상기 비콘 단말로부터 패킷을 수신하여 상기 교통 관리서버로 출력할 때, 상기 사용자 단말의 인증 데이터 및 비콘 단말의 UUID(Universally Unique IDentifier)를 전송하며,
    상기 비콘 단말은 일정 시간 내에 상기 사용자 단말이 네트워크 연결되는 경우, 상기 사용자 단말로 승하차 정보를 전송하지 않는 것을 특징으로 하는 비접촉 대중교통 결제시스템.
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