WO2025009906A1 - 소프트 v2x에 기반한 보행자와 차량 간의 충돌 방지를 위한 장치, 이를 위한 방법 또는 시스템 - Google Patents

소프트 v2x에 기반한 보행자와 차량 간의 충돌 방지를 위한 장치, 이를 위한 방법 또는 시스템 Download PDF

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pedestrian
uwb
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vehicle
collision
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이성근
김학성
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LG Electronics Inc
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LG Electronics Inc
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING SYSTEMS, e.g. PERSONAL CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
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    • H04W4/40—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes for vehicles, e.g. vehicle-to-pedestrians [V2P]
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    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/80—Services using short range communication, e.g. near-field communication [NFC], radio-frequency identification [RFID] or low energy communication
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    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/90—Services for handling of emergency or hazardous situations, e.g. earthquake and tsunami warning systems [ETWS]

Definitions

  • the present invention relates to a device for traffic safety or traffic accident prevention using soft V2X, a method or system therefor, and more specifically, to a device for collision prevention between pedestrians and vehicles using UWB (ultra wideband) tags, and a method or system therefor.
  • UWB ultra wideband
  • UWB Ultra WideBand
  • bandwidth 500 MHz or more or a system with a non-bandwidth (bandwidth corresponding to the center frequency) of 20% or more.
  • UWB can measure distance by using the time it takes for UWB radio waves to travel between two points.
  • FIG. 1 illustrates the transmission and reception time of radio waves between an anchor and a tag.
  • a tag polls the radio (sends a signal periodically) and an anchor receives the polling radio and responds
  • the time difference between the tag transmitting the radio and receiving the response (Tpoll) minus the time difference between the anchor receiving the radio and responding to it (Treply) gives the ToF time for a round trip between the anchor and the tag, and dividing this ToF time by 2 gives the time ToF for the radio to travel between the anchor and the tag.
  • AoA Angle of Arrival
  • AoA can measure the direction between an anchor and a tag.
  • the position of the tag can be measured using the Time Difference Of Arrival (TdoA) method, as shown in Fig. 2.
  • TdoA Time Difference Of Arrival
  • the anchor has absolute coordinates known in advance
  • the absolute coordinates of the tag device can be calculated by triangulation if the distance to the surrounding anchors is known.
  • Figure 3 is a diagram for explaining 3D AoA.
  • An anchor can measure a direction in 3D space by measuring Angle 1 ( ⁇ k ) and Angle 2 ( ⁇ ) with a tag.
  • the anchor can obtain the exact location or coordinates of a tag by using the distance measured through ToF and Angle 1, 2.
  • This UWB positioning is more accurate than satellite (GPS) positioning and provides positional accuracy of less than 1 meter.
  • Fig. 4 relates to a smart traffic management system using conventional soft V2X.
  • Soft V2X is a system and app that can predict collisions between vehicles and pedestrians by transmitting and receiving information (location, speed, direction) as messages between surrounding user terminals and servers, and prevent accidents in advance by notifying users of this in advance through user terminals.
  • SoftV2X APP transmits location, speed, and direction information to the server according to the SAE 2735 message format. In the case of vehicles, it transmits BSM (basic safety message), and in the case of pedestrians, bicycles, and kickboards, it transmits PSM (personal safety message).
  • BSM basic safety message
  • PSM personal safety message
  • Smart RSUs such as smart CCTVs, can detect objects from acquired images, calculate the position, direction, and speed of the objects, and include them in BSM or PSM to transmit to the SoftV2X server.
  • V2X OBU On Board Unit
  • collision notifications can be provided using smartphones, there is a problem in that it is difficult for pedestrians to recognize the collision alarm if the smartphone is in their bag or pocket.
  • the present invention proposes a collision prevention method between pedestrians and vehicles using soft V2X and UWB tags.
  • the present invention seeks to provide a method for determining walking information of a pedestrian using a UWB tag.
  • the present invention seeks to provide a method for determining the possibility of a collision by combining pedestrian walking information and vehicle driving information.
  • the present invention seeks to provide a method for sending a collision warning to a pedestrian and a vehicle when a collision between a pedestrian and a vehicle is expected.
  • a system for collision warning between a pedestrian and a vehicle comprising: a UWB tag configured to transmit a signal for detecting a position of the pedestrian and movement information related to movement of the pedestrian; a UWB anchor configured to obtain position information of the pedestrian based on a signal received from the UWB tag and to transmit the obtained position information of the pedestrian and the movement information to a server; a server configured to obtain first walking information including at least one of a position, a moving speed, or a moving direction of the pedestrian based on the position information of the pedestrian and the movement information, and to determine a collision risk between the pedestrian and a surrounding vehicle based on the first walking information and first driving information, wherein the first driving information may include at least one of a position, a moving speed, or a moving direction of the surrounding vehicle.
  • a method for collision warning between a pedestrian and a vehicle comprising the steps of: receiving position information of the pedestrian and movement information related to movement of the pedestrian from a UWB anchor; obtaining first walking information including at least one of a position, a moving speed, or a moving direction of the pedestrian based on the position information of the pedestrian and the movement information; and determining a collision risk between the pedestrian and a surrounding vehicle based on the first walking information and first driving information, wherein the first driving information may include at least one of a position, a moving speed, or a moving direction of the surrounding vehicle.
  • a method for collision warning between a pedestrian and a vehicle is proposed, the method being performed by a UWB anchor, the method including the steps of: receiving movement information related to movement of the pedestrian from a UWB tag; obtaining location information of the pedestrian based on a signal received from the UWB tag; and transmitting the obtained location information of the pedestrian and the movement information to a server.
  • a method for collision warning between a pedestrian and a vehicle is proposed, the method being performed by a UWB tag, the method including: transmitting a signal for detecting a position of the pedestrian; obtaining movement information including at least one of a moving direction, a step counter or a step rate of the pedestrian based on obtained sensor values; and transmitting the movement information to a UWB anchor.
  • the present invention has the following effects.
  • Figure 1 illustrates the transmission and reception time of radio waves between an anchor and a tag.
  • Figure 2 illustrates positioning using the TdoA (time difference of Arrival) method.
  • Figure 3 is a diagram explaining 3D AoA.
  • Fig. 4 relates to a smart traffic management system using conventional soft V2X.
  • Figure 5 illustrates a system (1) for traffic safety or traffic accident prevention using soft V2X according to the present invention.
  • Figure 6 shows a UWB tag (10) and a UWB anchor (20) according to the present invention.
  • FIG. 7 illustrates an operation scenario of a system for collision avoidance between pedestrians and vehicles using soft V2X and UWB tags according to the present invention.
  • Figure 8 illustrates the overall process of calculating the position, moving speed, and moving direction of a pedestrian based on UWB according to the present invention.
  • Figure 9 illustrates a process of obtaining a moving direction using a three-axis acceleration sensor value and a three-axis angular velocity sensor value.
  • Figure 10 illustrates a process for calculating a step counter according to the present invention.
  • Figure 11 is a graph for explaining the process of calculating a step rate according to the present invention.
  • Figure 12 illustrates the relative positions of UWB anchors and UWB tags.
  • Figure 13 illustrates a fusion procedure of PDR measurement information and UWB measurement information according to a particle filter according to the present invention.
  • Figure 14 illustrates a frontal collision case
  • Figure 15 illustrates a cross-collision case
  • Figure 16 illustrates the possibility of collision according to the relative positions and moving directions of a vehicle and a pedestrian according to the present invention.
  • Figure 17 illustrates the possibility of collision according to the lateral distance conditions between a vehicle and a pedestrian according to the present invention.
  • Figure 18 illustrates the relative directions of a vehicle and a pedestrian according to the present invention.
  • FIG. 19 is a flowchart of a method for warning of collision between a pedestrian and a vehicle according to the present invention.
  • Fig. 5 illustrates a system (1) for traffic safety or traffic accident prevention using soft V2X according to the present invention.
  • the system (1) may include a UWB tag or device (11, 12), a UWB anchor (21), a SoftV2X server (hereinafter referred to as “server”) (30), an RSU (40) such as a smart CCTV, and a user terminal (61) for a vehicle driver.
  • server SoftV2X server
  • RSU such as a smart CCTV
  • user terminal for a vehicle driver.
  • the UWB tag (11, 12) transmits or propagates a UWB signal to the UWB anchor (21), thereby enabling the location of the UWB tag (11, 12) or a pedestrian carrying the UWB tag to be identified.
  • the UWB tag (11, 12) can transmit movement direction information to the UWB anchor (21).
  • the UWB tag (11, 12) can receive a collision warning when a pedestrian is expected to collide with a vehicle, and output a warning sound or vibration based on the collision warning.
  • the UWB anchor (21) can detect the location of a pedestrian through a UWB tag (11, 12) and transmit the pedestrian's location information to the server (30). In addition, the UWB anchor (21) can also transmit movement direction information to the server (30). In addition, the UWB anchor (21) can receive a collision warning from the server (30) when a collision between a pedestrian and a vehicle is expected and transmit this to the UWB tag (11, 12).
  • the server (30) can receive the location information of the pedestrian from the UWB anchor (21) and the moving direction information of the pedestrian. In addition, the server (30) can receive information related to vehicles (51, 52) around the pedestrian from the RSU (40). In addition, the server (30) can receive vehicle-related information from the user terminal (61). The vehicle-related information can include the location, driving speed, and driving direction of the vehicles (51, 52). The server (30) can predict a collision between the pedestrian and the vehicle using the pedestrian information and the vehicle-related information. If a collision between the pedestrian and the vehicle is predicted, the server (30) can transmit a collision warning to the UWB anchor (21).
  • UWB tags (11, 12) can be attached to a pedestrian's outer clothing, bag strap, hat, etc. to secure anchors and LOS (line of sight) and to secure stable sensor information.
  • Fig. 6 (a) shows the front and back of a UWB tag (10) according to the present invention
  • Fig. 6 (b) shows the front and back of a UWB anchor (20) according to the present invention.
  • FIG. 7 illustrates an operation scenario of a system for collision avoidance between pedestrians and vehicles using soft V2X and UWB tags according to the present invention.
  • the UWB tag (10) and UWB anchor (20) perform anchor discovery.
  • the UWB anchor (20) periodically transmits a BLE (bluetooth low energy) signal (S701), and the UWB tag (10) can recognize that there is a UWB anchor (20) in the vicinity when it receives the BLE signal.
  • BLE bluetooth low energy
  • the UWB tag (10) can transmit a UWB signal to the UWB anchor (20) (S702).
  • the UWB anchor (20) receives the UWB signal from the UWB tag (10), it can calculate the 3D AoA (Angle of Arrival) of the UWB signal and the distance to the UWB tag (10) (S703).
  • the 3D AoA and the distance determined based on the UWB signal of the UWB tag (10) are referred to as the 3D AoA of the UWB tag (10) and the distance of the UWB tag (10), respectively.
  • the calculation of the 3D AoA and the distance based on the UWB signal will be referred to with reference to FIGS. 1 to 3.
  • the 3D AoA and the distance calculated based on the UWB signal of the UWB tag (10) will be simply referred to as “UWB measurement information”. Additionally, since this information can indicate the location of the UWB tag (10), it can be referred to as “location information” of the UWB tag (10) or the pedestrian.
  • the UWB tag (10) can transmit the identifier (ID), moving direction, step counter, and step rate of the UWB tag (10) to the UWB anchor (20) (S704).
  • the UWB tag (10) can transmit the identifier (ID), moving direction (heading), step counter, and step rate of the UWB tag (10) to the UWB anchor (20) via a BLE signal.
  • the moving direction, step counter, or step rate is based on the measurement value of the sensor of the UWB tag (10), which will be described later, and will be simply referred to as “PDR (Pedestrian Dead Reckoning) measurement information” or “movement information.”
  • S703 and S704 may be switched.
  • the UWB anchor (20) can transmit UWB measurement information and PDR measurement information to the server (30) (S705).
  • the server (30) can obtain the position, moving direction, and moving speed of the UWB tag (10) using the received UWB measurement information and PDR measurement information (S706).
  • at least one of the position, moving direction, and moving speed of the UWB tag (10) is referred to as “walking information.”
  • the server (30) can obtain the location, moving direction, and moving speed of the UWB tag (10) or the corresponding pedestrian by fusing the PDR measurement information and the UWB measurement information.
  • RSU (40) such as smart CCTV
  • RSU (40) can detect a vehicle around the road (S707).
  • RSU (40) can calculate at least one of the vehicle's location, moving direction, and moving speed and transmit it to the server (30) (S708).
  • driving information At least one of the vehicle's location, moving direction, and moving speed is referred to as "driving information.”
  • an app (61) in a user terminal can perform satellite positioning (GPS) (S709) and transmit at least one of the vehicle's location, moving direction, and moving speed based thereon to a server (30) (S710).
  • GPS satellite positioning
  • the server (30) can process the received walking information or the received driving information into information necessary for collision prediction (S711).
  • the server (30) can perform collision prediction using the processed information (S712).
  • the server (30) can transmit a collision warning to the UWB anchor (20) or the app (61) in the vehicle-side user terminal (S713, S716).
  • the UWB anchor (20) that receives the collision warning can transmit the received collision warning to the UWB tag (10) (S714).
  • a message including the collision warning can be transmitted, and this can include an identifier (ID) of the UWB tag (10).
  • the UWB tag (10) can output a warning sound or vibration if the identifier included in the received collision warning message matches its own identifier (S715).
  • the app (61) in the vehicle-side user terminal can display a warning sign on the display (screen) or output a warning sound or vibration (S717).
  • the sensors of Fig. 8 refer to a three-axis acceleration sensor and a three-axis angular velocity sensor built into a UWB tag (10). Three-axis acceleration values and three-axis angular velocity values are obtained from the sensors.
  • the UWB tag (10) performs Pedestrian Dead Reckoning (PDR), a sensor-based position estimation method.
  • PDR Pedestrian Dead Reckoning
  • the 3-axis acceleration values and 3-axis angular velocity values obtained from the sensors are used.
  • PDR the pedestrian's moving direction, step counter, and step rate are calculated.
  • the UWB tag (10) can calculate the number of steps of a pedestrian, i.e., a step counter.
  • the step counter is used to calculate the moving speed of a pedestrian in the server (30) (S706).
  • the reason for calculating the moving speed through the step counter rather than calculating the speed using the INS (Inertial Navigation System) method by directly using the 3-axis acceleration value is that the movement of a pedestrian is irregular compared to a vehicle. Therefore, the step counter is used when calculating the moving speed of a pedestrian.
  • the server (30) receives the UWB signal transmitted or propagated by the UWB tag (10), and distance and angle information of the UWB tag (10) can be obtained from the UWB signal.
  • the pedestrian's (final) position, moving speed, and moving direction information can be acquired by fusing the pedestrian's moving direction, step counter, step rate based on PDR, and the distance and angle information of the UWB tag (10) based on the UWB signal.
  • the means used for information fusion is a particle fusion filter. Since the error of the pedestrian's movement does not follow a normal distribution but a uniform distribution, a particle filter is used instead of a Kalman filter.
  • the UWB tag (10) can obtain the pedestrian's three-axis acceleration or three-axis angular velocity information using the built-in three-axis acceleration or angular velocity sensor. Based on this, as shown in Fig. 9, the UWB tag (10) can obtain the moving direction (“yaw” at the bottom of Fig. 9).
  • Fig. 10 The process of Fig. 10 is performed by a UWB tag (10) or a processor within a UWB tag (10).
  • a UWB tag (10) performs the process.
  • the UWB tag (10) can calculate the magnitude of acceleration (mAC) (S1001).
  • the magnitude of acceleration is as follows.
  • Ax, Ay, and Az are the acceleration values along the x, y, and z axes, respectively.
  • the UWB tag (10) can calculate the filtered acceleration magnitude (FmAC) based on the magnitude of the acceleration (S1002).
  • FmAC filtered acceleration magnitude
  • S1002 the magnitude of the acceleration
  • a Butterworth filter is used, and FmAC can have a positive or negative number.
  • the UWB tag (10) can determine whether FmAC is greater than the positive threshold (pThres) (S1003). If FmAC is greater than the positive threshold (pThres), the UWB tag (10) can determine whether StepFulse is False (S1004). StepFulse is set to TRUE when FmAC is greater than the positive threshold, and is set to FALSE when FmAC is less than the negative threshold.
  • the UWB tag (10) can increase the step counter by 1 if FmAC is greater than the positive threshold and StepFulse is False (S1005). Then, the UWB tag (10) can set StepFulse to TRUE (S1006).
  • the UWB tag (10) does not change the step counter if FmAC is greater than the positive threshold and StepFulse is not False.
  • the UWB tag (10) can also keep StepFulse as TRUE.
  • the UWB tag (10) can determine whether FmAC is less than the negative threshold (nThres) (S1007). If FmAC is less than the negative threshold (nThres), the UWB tag (10) can check whether StepFulse is TRUE (S1008). If FmAC is less than the negative threshold and StepFulse is TRUE, the UWB tag (10) can set StepFulse to FALSE (S1009). If FmAC is less than the negative threshold and StepFulse is not TRUE, the UWB tag (10) can keep StepFulse as FALSE.
  • the step counter is only incremented when StepFulse changes from FALSE to TRUE, because a pedestrian's step (walking) consists of one cycle of increasing and decreasing acceleration. That is, the step counter is incremented when the magnitude of the acceleration becomes smaller than the negative threshold and then larger than the positive threshold.
  • the step rate can be calculated as follows. For step rate calculation, refer to Fig. 11.
  • the step rate is calculated using the time interval for FmAC to reach pThres.
  • stepRate 1.0 / (StepTime - prevStepTime)
  • StepTime corresponds to the time information (time value) when FmAC is pThres.
  • StepTime which is the time of Point A'.
  • StepTime time - ((time - prevTime) * (FmAC - pThres) / (FmAc - prevFmAC))
  • time is the current time (corresponding to the current cycle for step rate determination)
  • prevTime is the previous time (corresponding to the previous cycle for step rate determination)
  • prevStepTime corresponds to the previous StepTime
  • prevFmAC corresponds to the previous FmAC (filtered acceleration value) (corresponding to the previous cycle for step rate determination).
  • the calculated step rate is maintained only for the time below.
  • stepRate 0
  • the step rate is 1, the step rate is maintained for 2 seconds.
  • Figure 12 illustrates the relative positions of a UWB anchor (20) and a UWB tag (10).
  • the position of the UWB tag (10) can be measured based on the UWB signal.
  • the UWB anchor (20) can determine the relative position of the UWB tag. Through this, the UWB anchor (20) can obtain the relative coordinates (x_t, y_t) of the UWB tag (10).
  • the absolute position (latitude, longitude) of the UWB anchor (20) can be measured using a precision surveying device (Real Time Kinematic; RTK).
  • the absolute position of the UWB anchor (20) can be converted into a planar coordinate system to obtain the TM (Transverse Mercator) coordinates (X_a, Y_a).
  • the angle ( ⁇ ) (azimuth, Anchor Azimuth in FIG. 8) by which the Y-axis of the UWB anchor (30) is rotated relative to true north can be obtained in advance.
  • the TM coordinates (X_t, Y_t) of the UWB tag (10) are as follows.
  • - X_t X_a + x_t * cos ⁇ - y_t * sin ⁇
  • the TM coordinates (X_t, Y_t) of the UWB tag (10) can be converted back into latitude and longitude.
  • the roll and pitch of the UWB anchor (20) are fixed to '0' during installation, but a slight error may occur during installation.
  • the roll and pitch are measured using the sensor of the UWB anchor (20), and a rotation matrix is generated using the azimuth, roll, and pitch of the UWB anchor (20), and then the TM coordinates (X_a, Y_a) of the UWB anchor (20) can be calculated.
  • Fig. 13 illustrates a fusion procedure of PDR measurement information and UWB measurement information according to a particle filter according to the present invention.
  • the fusion of the above information is performed by the server (30), but may be performed by the UWB anchor (20).
  • the server (30) may be performed by the UWB anchor (20).
  • it will be described as being performed by the server (30).
  • a particle represents a state within the state space of a pedestrian or UWB tag (10), or more simply, information about the position, movement direction, weight, and step length of a UWB tag (10) or pedestrian.
  • the server (30) can update PDR measurement information (S1310).
  • the update of PDR measurement information is performed for a preset number of particles (e.g., 1000).
  • the number of particles is exemplary and does not limit the scope of the present invention.
  • the update of PDR-based measurement information is performed as follows.
  • P.heading represents the moving direction of a specific particle (i.e., a pedestrian).
  • Heating change amount means the change amount of the moving direction of each particle.
  • P.x is the x-axis coordinate or position of the UWB tag (10) or the pedestrian, and P.y corresponds to the y-axis coordinate or position of the PDR-based UWB tag (10) or the pedestrian.
  • the position of each particle is updated through the accumulated moving direction change amount of the particle and the accumulated step counter (step count) information.
  • Step Length can be set to an initial value (e.g., 1 m) and then updated during the process of updating UWB-based measurement information (S1320). That is, step Length converges to an appropriate value according to the movement distance measured based on UWB.
  • the server (30) can update UWB measurement information (S1320).
  • the server (30) can update the positions of a preset number of particles according to UWB measurements. More specifically, the server (30) can update the status of the particles based on Angle 1 ( ⁇ ) and Angle 2 ( ⁇ ) obtained through 3D AoA measurements.
  • the server (30) can set a higher weight for each particle as the position of the particle updated in S1310 and the position of the particle updated in S1320 are closer.
  • the server (30) selects particles having a weight higher than a preset value, and then selects a preset number of particles (e.g., 1000) again to repeat procedures S1310 and S1320 (S1330).
  • a preset number of particles e.g. 1000
  • the server (30) can obtain a preset number of particles having a weight higher than a preset value, and can generate one particle having an average value of the preset number of particles (S1340).
  • the position, moving direction, and moving speed of one particle generated in this way can be used as information of the final UWB tag (10) or pedestrian. That is, the average value of the position, moving direction, and moving speed of the preset number of particles can be used as information of the final UWB tag (10) or pedestrian.
  • the position of the particle or UWB tag (1)/pedestrian can be expressed in TM coordinate system coordinates or GPS coordinate system coordinates.
  • the movement speed can be determined by step rate (stepRate) * step Length.
  • step rate is obtained through the process described with reference to Fig. 11.
  • Figure 14 shows a frontal collision
  • Figure 15 shows a cross-section collision
  • North represents the true north direction
  • Northing represents the distance between a vehicle (50) and a pedestrian (10) on the true north direction axis
  • Easting represents the distance between a vehicle (50) and a pedestrian (10) on an axis perpendicular to the true north direction axis.
  • the distance between a pedestrian (10) and a vehicle (50), LOS distance is determined as follows.
  • Pedestrian.Longitude corresponds to the longitude of the pedestrian (10)
  • Pedestrian.Latitude corresponds to the latitude of the pedestrian (10)
  • Vehicle.Longitude corresponds to the longitude of the vehicle (50)
  • Vehicle.Latitude corresponds to the latitude of the vehicle (50).
  • the longitude and latitude of the pedestrian (10) may correspond to the final location of the UWB tag (10) or the pedestrian obtained in the procedure of FIG. 12, or may be the final location of the UWB tag (10) or the pedestrian obtained in the procedure of FIG. 12 converted back into a GPS coordinate system.
  • earth longitude scaling factor and earth latitude scaling factor are longitude and latitude correction constants, respectively.
  • the hypotenuse function is a function that calculates the length of the hypotenuse of a right triangle composed of sides with lengths of “Northing” and “Easting” that form right angles to each other.
  • the direction and bearing (i.e., angle) of the pedestrian (10) as viewed from the vehicle (50) are determined as follows.
  • Atan2f is the inverse tangent function.
  • the relative bearing is determined as follows.
  • the longitudinal distance from the vehicle (50) to the pedestrian (10) is determined as follows.
  • the lateral distance from the vehicle (50) to the pedestrian (10) is determined as follows.
  • VxVehicle and VyVehicle are the longitudinal movement velocity and the lateral movement velocity of the vehicle (50), respectively
  • VxPedestrian and VyPedestrian are the longitudinal velocity and the lateral velocity of the pedestrian (10), respectively.
  • VxVehicle Vehicle.SinHeading * Vehicle.Speed
  • VyVehicle Vehicle.CosHeading * Vehicle.Speed
  • VxVehicle and VyVehicle are the lateral velocity and longitudinal velocity of the vehicle (50), respectively.
  • Vehicle.SinHeading and Vehicle.CosHeading correspond to the lateral factor and longitudinal factor, respectively, when the moving direction of the vehicle (50) is decomposed into the longitudinal/lateral directions.
  • Vehicle.Speed means the moving speed of the vehicle (50).
  • VxPedestrian Pedestrian.SinHeading * Pedestrian.Speed
  • VyPedestrian Pedestrian.CosHeading * Pedestrian.Speed
  • VxPedestrian and VyPedestrian are the transverse velocity and longitudinal velocity of the pedestrian (10), respectively.
  • Pedestrian.SinHeading and Pedestrian.CosHeading correspond to the transverse factor and longitudinal factor, respectively, when the moving direction of the pedestrian (10) is decomposed into longitudinal/transverse directions.
  • Pedestrian.Speed indicates the moving speed of the pedestrian (10).
  • Vx VxVehicle - VxPedestrian
  • Vy VyVehicle - VyPedestrian
  • RelativeSpeed represents the relative movement speed between the vehicle (50) and the pedestrian (10)
  • Relative Longitudinal Speed represents the longitudinal relative movement speed between the vehicle (50) and the pedestrian (10).
  • AxVehicle Vehicle.SinHeading * Vehicle.Acceleration
  • AyVehicle Vehicle.CosHeading * Vehicle.Acceleration
  • AxVehicle and AyVehicle are the lateral acceleration and longitudinal acceleration of the vehicle (50), respectively.
  • Vehicle.Acceleration is the acceleration of the vehicle (50), which is a value obtained from the vehicle's moving speed (Vehicle.Speed) (using the time change amount of the moving speed).
  • AxPedestrian Pedestrian.SinHeading * Pedestrian.Acceleration
  • AyPedestrian Pedestrian.CosHeading * Pedestrian.Acceleration
  • AxPedestrian and AyPedestrian are the lateral acceleration and longitudinal acceleration of the pedestrian (10), respectively.
  • Pedestrian.Acceleration is the acceleration of the pedestrian (10), which is a value obtained from the moving speed of the pedestrian (Pedestrian.Speed) (using the time change in the moving speed).
  • Ax AxVehicle - AxPedestrian
  • Ay AyVehicle - AyPedestrian
  • Vx 2 Vx * Vx
  • Vy 2 Vy * Vy
  • V 2 RelativeSpeed ⁇ RelativeSpeed
  • RelativeAcceleration ((Vx 2 + Easting )* Ax)+(Vy 2 + Northing )* Ay)-V 2 )/(LOS Distance)
  • TTC time to collision
  • TTC Longitudinal distance/Relative Longitudinal Speed
  • A Relative Longitudinal Acceleration
  • B Relative Longitudinal Speed
  • C Longitudinal distance
  • D B 2 -(2*A*C).
  • the acceleration is assumed to be constant acceleration
  • the average speed B+1/2*A*T.
  • T refers to TTC.
  • V ⁇ P Cross Production (Vehicle.SinHeading, Vehicle.CosHeading, Pedestrian.SinHeading, P.CosHeading)
  • DTI_V Cross Production (Easting, Northing, Pederstrian.SinHeading, Pederstrian.CosHeading) / V ⁇ P
  • DTI_P Cross Production (Easting, Northing, Vehicle.SinHeading, Vehicle.CosHeading) / V ⁇ P
  • TTI_V refers to the TTI of the vehicle (50)
  • TTI_P refers to the TTI of the pedestrian (10).
  • D_P (Pederstrian.Speed * Pederstrian.Speed) + (2 * Pederstrian.Acceleration * DTI_P)
  • TTI_V (Vehicle.Speed+ )/ Vehicle.Acceleration
  • TTI_P (Pederstrian.Speed+ )/ Pederstrian.Acceleration
  • Figure 16 illustrates the possibility of collision according to the relative positions (bearing) and moving directions of a vehicle and a pedestrian according to the present invention.
  • Pedestrians (15, 16) are not at risk of collision or danger depending on their relative position to the vehicle (50).
  • Pedestrians (12) have a possibility of collision or risk depending on their relative position with respect to the vehicle (50).
  • Pedestrians (14, 17) are expected to form an intersection depending on their relative position with respect to the vehicle (50) and their direction of movement, and therefore have a possibility of collision or risk.
  • Figure 17 illustrates the possibility of collision according to the lateral distance conditions between a vehicle and a pedestrian according to the present invention.
  • the possibility of a forward collision or cross collision can be determined based on the relative position and lateral distance. Even if the relative position, that is, the Relative Bearing between the vehicle (50) and the pedestrian (10), is within a certain range, if the lateral distance between the vehicle (50) and the pedestrian (10) is greater than a predetermined distance (for example, if it is confirmed that the vehicle (50) and the pedestrian (10) are in different lanes), the possibility of a forward collision may not be reviewed. In addition, if the Relative Bearing between the vehicle (50) and the pedestrian (10) is not within a certain range, the possibility of a forward collision may not be reviewed.
  • Figure 18 illustrates the relative directions of a vehicle and a pedestrian according to the present invention.
  • the relative direction must be large enough to cause a cross-collision. Accordingly, the possibility of a cross-collision can be examined when the relative direction is greater than a reference value.
  • the relative direction of the vehicle and the pedestrian can be determined based on their respective directions of movement.
  • Fig. 19 is a flow chart of a method for collision warning between a pedestrian and a vehicle according to the present invention.
  • the collision warning according to Fig. 19 involves procedures such as the fusion of the PDR measurement information, UWB measurement information, PDR measurement information and UWB measurement information, and processing of each piece of information, as described above.
  • procedures such as the fusion of the PDR measurement information, UWB measurement information, PDR measurement information and UWB measurement information, and processing of each piece of information, as described above.
  • the method according to Fig. 19 may be performed by a system (1) for traffic safety or traffic accident prevention using soft V2X according to the present invention, or may be performed by a server (30).
  • a server (30) may be performed by a server (30).
  • the server (30) can obtain the location of the pedestrian (S1901). In addition, the server (30) can obtain the location of the vehicle. In addition, the server (30) can obtain not only the location of the pedestrian and the vehicle, but also the moving direction, moving speed, acceleration information, etc.
  • the server (30) can check the relative positions of the pedestrian and the vehicle (S1902). If the server (30) determines that there is no risk of collision when the pedestrian is behind the vehicle (S1909), this procedure can be terminated.
  • the server (30) determines that a pedestrian is in front of the vehicle, it can proceed with the procedure described below.
  • the server (30) can obtain the relative bearing value of the vehicle and the pedestrian.
  • the relative bearing value corresponds to the angle between the moving direction of the vehicle and the direction in which the vehicle looks at the pedestrian. For details, refer to Fig. 13 and its description.
  • the server (30) can compare the acquired relative bearing value with a preset threshold (Th_B) (S1903).
  • the server (30) can calculate the relative lane between the vehicle and the pedestrian (S1904). Based on the calculation of the relative lane, the server (30) can determine whether the vehicle and the pedestrian are in the same lane (S1905). The lateral distance (or horizontal distance) between the vehicle and the pedestrian is used to calculate the relative lane.
  • the server (30) determines that there is a possibility of a frontal collision between the vehicle and the pedestrian as the vehicle and the pedestrian are determined to be in the same lane, and accordingly, the server (30) can calculate the TTC between the vehicle and the pedestrian (S1906). In addition, the server (30) can compare the calculated TTC with a preset threshold (Th_TTC) (S1907).
  • Th_TTC preset threshold
  • the server (30) determines that there is no risk of collision (S1909), and this procedure can be terminated.
  • the server (30) determines that there is a risk of collision, and accordingly, a forward collision warning may be transmitted to at least one of the UWB anchor (20), the vehicle, or the user terminal (61) in the vehicle (S1908).
  • the server (30) may also transmit a forward collision warning to traffic infrastructure such as a VMS (variable message sign; road display board).
  • the server (30) can acquire a value of the relative direction between the vehicle and the pedestrian (S1910). This is to determine whether there is a possibility of a cross-collision collision in a situation where it is determined that there is no possibility of a forward collision between the vehicle and the pedestrian.
  • the server (30) can calculate the crossing distance (DTI) and crossing time (TTI) of each vehicle and pedestrian (S1911).
  • the server (3) is shown as first determining the TTI (TTI_V) of the vehicle, but it can also first determine the TTI (TTI_P) of the pedestrian.
  • the server (30) can determine whether the TTI (TTI_V) of the vehicle is greater than 0 and less than or equal to a preset threshold (Th_TTI1) (S1912).
  • the server (30) can determine whether the TTI (TTI_P) of the pedestrian is greater than 0 and the difference between the TTI of the vehicle and the TTI of the pedestrian is less than or equal to a preset threshold (Th_TTI2) (S1913).
  • the server (30) determines that there is a risk of a cross-collision between the vehicle and the pedestrian, and accordingly, a cross-collision warning may be transmitted to at least one of the UWB anchor (20), the vehicle, or the user terminal (61) in the vehicle (S1914). This is because when the difference between the TTI of the vehicle and the TTI of the pedestrian is relatively small (i.e., almost the same), the possibility of a cross-collision at the intersection increases.
  • the server (30) may also transmit a cross-collision warning to traffic infrastructure such as a VMS (variable message sign; road display board).
  • the server (30) can determine that there is no risk of cross-collision (S1915).
  • the server (30) can determine that there is no risk of cross-collision (S1915).
  • the server (30) may periodically transmit a forward collision warning or a cross collision warning to at least one of the UWB anchor (20), the vehicle, or the in-vehicle user terminal (61).
  • the UWB anchor (20) can transmit a broadcast message by including the identifier (ID) of the UWB tag related to the forward collision warning or the cross collision warning in the forward collision warning or the cross collision warning.
  • the broadcast message can be transmitted according to the BLE method.
  • the UWB tag (10) can receive the forward collision warning or the cross collision warning and check whether its identifier is included therein. When the UWB tag (10) receives the forward collision warning or the cross collision warning including its identifier, it can output a warning sound or vibration, etc., to provide a warning to the pedestrian.
  • the present invention can accurately detect pedestrian information such as the location, moving direction, or moving speed of a pedestrian by using a UWB tag and a UWB anchor, and can provide a warning notification to a pedestrian at risk of collision accordingly.
  • the UWB tag is a physically independent device, and when attached to a pedestrian's bag or outer clothing, it can enable the pedestrian to easily and quickly recognize the possibility of a collision risk when receiving a warning notification.
  • the system may be composed of at least a UWB tag (10), a UWB anchor (20), and a server (30).
  • the UWB tag (10) may be configured to transmit a signal for detecting the position of the pedestrian and movement information related to the movement of the pedestrian.
  • the movement information may include at least one of the movement direction of the pedestrian, a step counter, or a step rate, which are obtained based on the sensor value of the UWB tag (10).
  • the UWB tag (10) may be configured to perform an anchor discovery procedure and transmit a signal for detecting the location of the pedestrian to a UWB anchor (20) identified through the anchor discovery.
  • the UWB tag (10) can be configured to transmit a signal for detecting the location of the pedestrian to the UWB anchor (20) upon receiving a discovery signal from the UWB anchor.
  • the UWB anchor (20) may be configured to obtain the location information of the pedestrian based on the signal received from the UWB tag (10) and transmit the obtained location information of the pedestrian and the movement information to the server.
  • the location information of the pedestrian may include a 3D AOA (three dimension angle of arrival) measured based on the signal received from the UWB tag (10) and a distance to the UWB tag (10).
  • the UWB anchor (20) receives a collision warning between a pedestrian and a vehicle from a server (30) and transmits the collision warning to a UWB tag (10) via a broadcast message, wherein the broadcast message may include an identifier of the UWB tag (10).
  • the server (30) may be configured to obtain first walking information including at least one of the position, moving speed, or moving direction of the pedestrian based on the position information of the pedestrian and the movement information, and determine the risk of collision between the pedestrian and a surrounding vehicle based on the first walking information and the first driving information.
  • the first driving information may include at least one of the position, moving speed, or moving direction of the surrounding vehicle.
  • the server (30) obtains the first walking information including at least one of the pedestrian's location, movement speed, and movement direction by fusing the pedestrian's location information and movement information.
  • the server (30) may be configured to calculate first location information of the pedestrian based on the location information of the pedestrian, calculate second location information of the pedestrian based on the movement information, and calculate third location information by fusing the first location information and the second location information.
  • the pedestrian location information may include a value obtained based on a UWB signal transmitted by a UWB tag.
  • the server (30) may be configured to transmit a collision warning to the UWB anchor (20) when it determines that there is a risk of collision between a pedestrian and a surrounding vehicle.
  • the server (30) may be configured to transmit a collision warning to an app for surrounding vehicles when it is determined that there is a risk of collision between a pedestrian and surrounding vehicles.
  • the collision warning or the message conveying the collision warning may include identification information of the surrounding vehicles.
  • the operation of the proposal or invention described above may be implemented, performed or executed by a "computer” (a comprehensive concept including a system on chip (SoC) or a (micro) processor, etc.), or a computer-readable storage medium storing or including the code, or a computer program product, etc., and the scope of the present invention may be extended to the code, or a computer-readable storage medium storing or including the code, or a computer program product.
  • a “computer” a comprehensive concept including a system on chip (SoC) or a (micro) processor, etc.
  • SoC system on chip
  • micro micro

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Abstract

보행자와 차량 간 충돌 경고를 위한 시스템이 제안되며, 상기 보행자의 위치 검출을 위한 신호 및 상기 보행자의 이동과 관련된 이동 정보를 전송하도록 구성되는 UWB 태그; 상기 UWB 태그로부터 수신된 신호에 기초하여 상기 보행자의 위치 정보를 획득하고, 상기 획득된 보행자의 위치 정보 및 상기 이동 정보를 서버로 전송하도록 구성되는 UWB 앵커; 상기 보행자의 위치 정보 및 상기 이동 정보에 기초하여 상기 보행자의 위치, 이동 속도 또는 이동 방향 중 적어도 하나를 포함하는 제1 보행 정보를 획득하고, 상기 제1 보행 정보와 제1 주행 정보에 기초하여, 상기 보행자와 주변 차량 간 충돌 위험을 판단하도록 구성되는 서버를 포함하고, 상기 제1 주행 정보는 상기 주변 차량의 위치, 이동 속도 또는 이동 방향 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

Description

소프트 V2X에 기반한 보행자와 차량 간의 충돌 방지를 위한 장치, 이를 위한 방법 또는 시스템
본 발명은 소프트 V2X를 이용한 교통 안전 또는 교통 사고 예방을 위한 장치, 이를 위한 방법 또는 시스템에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는, UWB(ultra wideband) 태그를 이용한 보행자와 차량 간의 충돌 방지를 위한 장치, 이를 위한 방법 또는 시스템에 관한 것이다.
UWB(Ultra WideBand) 시스템은 500MHz 이상의 대역폭을 사용한 무선통신 혹은 비대역폭(중심 주파수에 대응하는 대역폭)이 20% 이상인 시스템을 말한다.
UWB는 두 지점 간에 UWB 전파가 이동하는데 걸리는 시간을 이용해서 거리를 측정할 수 있다.
어떤 기준이 되는 곳에 위치시키는 것을 앵커(Anchor)라 하고, 이 앵커와의 거리를 측정하려고 하는 이동하는 물체에 부착되는 것을 태그(Tag)라고 할 때, 태그가 전파를 쏘고 앵커가 그 전파를 받을 때는 시간 차가 발생한다. 전파가 태그와 앵커 사이의 거리를 이동할 때 시간이 걸리기 때문이며 이를 ToF(Time of Flight)라고 한다. 도 1은 앵커와 태그 사이의 전파의 송수신 시간에 대해 도시한다.
만약 태그가 전파를 폴링(주기적으로 신호를 전송하는 것)하고, 앵커가 그 폴링 전파를 받은 후 응답을 한다면, 태그가 전파를 전송하고 응답을 수신할 때까지의 시간 차(Tpoll)와 앵커에서 전파를 수신하고 그에 대한 응답할 때까지의 시간 차(Treply)를 빼면, 앵커와 태그 사이에 전파가 왕복한 ToF 시간이 되고, 이 ToF 시간을 2로 나누면 앵커와 태그 사이의 전파가 이동한 시간 ToF가 계산될 수 있다.
ToF외에 UWB에서 위치 측위에 사용되는 것은, AoA(Angle of Arrival)이다. AoA를 통해 앵커와 태그 간 방향을 측정할 수 있다.
고정된 앵커를 사용하면, 도 2에 도시된 것처럼, TdoA(Time Difference Of Arrival) 방식을 통해 태그의 위치를 측정할 수 있다. 앵커는 미리 알려진 절대 좌표를 가지고 있을 때, 주변의 앵커와의 거리를 알 수 있으면 삼각 측량법에 의해 태그 장치(스마트폰, 그외의 소형 디바이스 등)의 절대 좌표를 계산할 수 있다.
도 3은 3D AoA를 설명하기 위한 도이다. 앵커는 태그와의 Angle 1(θk)와 Angle 2(Φ)를 측정하여 3D 공간에서의 방향을 측정할 수 있다. 앵커는 ToF를 통해 측정한 거리와 Angle 1, 2를 이용하면 태그의 정확한 위치 또는 좌표를 획득할 수 있다.
이러한 UWB 측위는 위성(GPS) 측위보다 정확하며 1미터 이하의 위치 정확도를 나타낸다.
도 4는 종래의 소프트 V2X를 이용한 스마트 교통 관리 시스템에 관한 것이다.
소프트 V2X(softV2X)는 주변의 사용자 단말과 서버간에 정보(위치, 속도, 방향)을 메시지로 송수신함으로써 차량과 보행자 간의 충돌을 예측할 수 있고, 이를 사용자 단말을 통해 사용자에게 미리 알림으로써 사고를 미연에 방지하는 시스템과 앱이다.
SoftV2X APP은 SAE 2735 메시지 포맷에 따라 위치, 속도, 방향 정보를 서버로 전송한다. 차량일 경우 BSM(basic safety message), 보행자, 자전거, 킥보드 일 경우 PSM(personal safety message)를 전송한다. 각 메시지에 있는 중요 엘리먼트들은 다음과 같다.
Element Description
id 4 octet random device identifier
secMark Timestamp
lat Latitude
long Longitude
elev Elevation
accuracy Positional Accuracy
speed speed
heading current heading of the sending device
accelSet a set of acceleration values in 3 orthogonal directions
스마트 CCTV와 같은 스마트 RSU는 획득된 영상으로부터 객체를 검출하고, 객체의 위치, 방향, 속도를 계산하여 이를 BSM 또는 PSM에 포함시켜 SoftV2X 서버로 전송할 수 있다.
한편, 차량 및 보행자 간 충돌을 예측하기 위해서는 정확한 위치 정보(1m 이하의 위치 정확도)가 필요하다. 그러나 위성(즉, GPS)을 이용한 측위 기술만으로는 도심지에서 정확한 위치 정보를 획득하기 어렵다.
기존 V2X를 사용한 충돌 예측 기술은 차량에 V2X OBU(On board unit)가 필요하지만 기존 차량 중에 V2X OBU를 장착한 차량이 드물며 보행자는 V2X 기기를 소지하기 어렵다.
스마트폰을 이용하여 충돌 알림을 줄 수 있으나 스마트폰이 가방에 있거나 주머니에 있을 경우 보행자가 충돌 알람을 인지하기 어려운 문제가 있다.
본 발명은 소프트 V2X와 UWB 태그를 이용한 보행자와 차량 간의 충돌 예방 방안을 제안하고자 한다.
또한, 본 발명은 UWB 태그를 이용해 보행자의 보행 정보를 결정하는 방안을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 보행자의 보행 정보와 차량의 주행 정보를 결합하여 충돌 가능성을 판단하기 위한 방안을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 보행자와 차량 간의 충돌이 예상되는 경우, 보행자 및 차량 측으로 충돌 경고를 보내는 방안을 제공하고자 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 해결하고자 하는 과제들은 상기 해결하고자 하는 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
보행자와 차량 간 충돌 경고를 위한 시스템이 제안되며, 상기 보행자의 위치 검출을 위한 신호 및 상기 보행자의 이동과 관련된 이동 정보를 전송하도록 구성되는 UWB 태그; 상기 UWB 태그로부터 수신된 신호에 기초하여 상기 보행자의 위치 정보를 획득하고, 상기 획득된 보행자의 위치 정보 및 상기 이동 정보를 서버로 전송하도록 구성되는 UWB 앵커; 상기 보행자의 위치 정보 및 상기 이동 정보에 기초하여 상기 보행자의 위치, 이동 속도 또는 이동 방향 중 적어도 하나를 포함하는 제1 보행 정보를 획득하고, 상기 제1 보행 정보와 제1 주행 정보에 기초하여, 상기 보행자와 주변 차량 간 충돌 위험을 판단하도록 구성되는 서버를 포함하고, 상기 제1 주행 정보는 상기 주변 차량의 위치, 이동 속도 또는 이동 방향 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
보행자와 차량 간 충돌 경고를 위한 방법이 제안되며, 상기 방법은 서버에 의해 수행되며, UWB 앵커로부터 상기 보행자의 위치 정보 및 상기 보행자의 이동과 관련된 이동 정보를 수신하는 단계; 상기 보행자의 위치 정보 및 상기 이동 정보에 기초하여 상기 보행자의 위치, 이동 속도 또는 이동 방향 중 적어도 하나를 포함하는 제1 보행 정보를 획득하는 단계; 및 상기 제1 보행 정보와 제1 주행 정보에 기초하여, 상기 보행자와 주변 차량 간 충돌 위험을 판단하는 단계를 포함하고, 상기 제1 주행 정보는 상기 주변 차량의 위치, 이동 속도 또는 이동 방향 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
보행자와 차량 간 충돌 경고를 위한 방법이 제안되며, 상기 방법은 UWB 앵커에 의해 수행되며, UWB 태그로부터 상기 보행자의 이동과 관련된 이동 정보를 수신하는 단계; 상기 UWB 태그로부터 수신된 신호에 기초하여 상기 보행자의 위치 정보를 획득하는 단계; 및 상기 획득된 보행자의 위치 정보 및 상기 이동 정보를 서버로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
보행자와 차량 간 충돌 경고를 위한 방법이 제안되며, 상기 방법은 UWB 태그에 의해 수행되며, 상기 보행자의 위치 검출을 위한 신호를 전송하는 단계; 획득된 센서 값에 기초하여 상기 보행자의 이동 방향, 스텝 카운터 또는 스텝 레이트 중 적어도 하나를 포함하는 이동 정보를 획득하는 단계; 및 상기 이동 정보를 UWB 앵커로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 과제 해결방법들은 본 발명의 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.
본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.
보행자의 정확한 위치, 이동 속도, 이동 방향 등을 확인할 수 있고, 이를 통해 더 정밀한 충돌 경고를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과는 이하의 발명의 상세한 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 앵커와 태그 사이의 전파의 송수신 시간에 대해 도시한다.
도 2는 TdoA(time difference of Arrival) 방식의 측위에 대해 도시한다.
도 3은 3D AoA를 설명하기 위한 도이다.
도 4는 종래의 소프트 V2X를 이용한 스마트 교통 관리 시스템에 관한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 소프트 V2X를 활용한 교통 안전 또는 교통 사고 예방을 위한 시스템(1)을 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 UWB 태그(10) 및 UWB 앵커(20)를 나타낸다.
도 7은 본 발명에 따른 소프트 V2X와 UWB 태그를 이용한 보행자와 차량 간의 충돌 방지를 위한 시스템의 동작 시나리오를 도시한다.
도 8은 본 발명에 따른 UWB에 기초한 보행자의 위치, 이동 속도, 이동 방향을 산출하는 전체적인 과정을 도시한다.
도 9는 3축 가속도 센서 값 및 3축 각속도 센서 값을 이용한 이동방향을 획득하는 과정을 도시한다.
도 10은 본 발명에 따른 스텝 카운터를 산출하는 과정을 도시한다.
도 11은 본 발명에 따른 스텝 레이트를 계산하는 과정을 설명하기 위한 그래프이다.
도 12는 UWB 앵커와 UWB 태그와의 상대적 위치를 도시한다.
도 13은 본 발명에 따른 파티클 필터에 따른 PDR 측정 정보와 UWB 측정 정보의 융합 절차를 도시한다
도 14는 전방 충돌 케이스를 도시하고, 도 15는 교차 충돌 케이스를 도시한다.
도 16은 본 발명에 따른 차량과 보행자의 상대적인 위치및 이동 방향에 따른 충돌 가능성에 대해 도시한다.
도 17은 본 발명에 따른 차량과 보행자의 횡방향 거리 조건에 따른 충돌 가능성에 대해 도시한다.
도 18은 본 발명에 따른 차량과 보행자의 상대 방향을 도시한다.
도 19는 본 발명에 따른 보행자와 차량의 충돌 경고를 위한 방법의 순서도이다.
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. 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.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
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.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 5는 본 발명에 따른 소프트 V2X를 활용한 교통 안전 또는 교통 사고 예방을 위한 시스템(1)을 도시한다. 시스템(1)은 UWB 태그 또는 기기(11, 12), UWB 앵커(21), SoftV2X 서버(이하, “서버”로 지칭함)(30), 스마트 CCTV와 같은 RSU(40), 차량 운전자를 위한 사용자 단말(61)을 포함할 수 있다.
UWB 태그(11, 12)는 UWB 신호를 UWB 앵커(21)로 전송 또는 전파하여, UWB 태그(11, 12) 또는 UWB 태그를 소지한 보행자의 위치를 확인할 수 있게 한다. 또한, UWB 태그(11, 12)는 이동 방향 정보를 UWB 앵커(21)로 전송할 수 있다. 또한, UWB 태그(11, 12)는 보행자가 차량과의 충돌이 예상되는 경우 충돌 경고를 수신하고, 이를 기초로 경고음 또는 진동 등을 출력할 수 있다.
UWB 앵커(21)는 UWB 태그(11, 12)를 통해 보행자의 위치를 검출하고, 보행자의 위치 정보를 서버(30)로 전송할 수 있다. 또한, UWB 앵커(21)는 이동 방향 정보도 서버(30)로 전송할 수 있다. 또한, UWB 앵커(21)는 보행자가 차량과의 충돌이 예상되는 경우 충돌 경고를 서버(30)로부터 수신하고, 이를 UWB 태그(11, 12)로 전달할 수 있다.
서버(30)는 UWB 앵커(21)로부터 보행자의 위치 정보를 수신하고, 보행자의 이동 방향 정보를 수신할 수 있다. 또한, 서버(30)는 RSU(40)로부터 보행자 주변의 차량(51, 52) 관련 정보를 수신할 수 있다. 또한, 서버(30)는 사용자 단말(61)로부터 차량 관련 정보를 수신할 수 있다. 차량 관련 정보는 차량(51, 52)의 위치, 주행 속도, 주행 방향을 포함할 수 있다. 서버(30)는 보행자의 정보와 차량 관련 정보를 이용해 보행자와 차량의 충돌을 예측할 수 있다. 보행자와 차량 간의 충돌이 예측되면, 서버(30)는 충돌 경고를 UWB 앵커(21)로 전송할 수 있다.
UWB 태그(11, 12)는 앵커와 LOS(line of sight)를 확보하고 안정적인 센서 정보 확보를 위해 보행자의 겉옷,가방 끈, 모자 등에 부착될 수 있다. 도 6의 (a)는 본 발명에 따른 UWB 태그(10)의 정면 및 후면을 나타내고, 도 6의 (b)는 본 발명에 따른 UWB 앵커(20)의 정면 및 후면을 나타낸다.
도 7은 본 발명에 따른 소프트 V2X와 UWB 태그를 이용한 보행자와 차량 간의 충돌 방지를 위한 시스템의 동작 시나리오를 도시한다.
UWB 태그(10)와 UWB 앵커(20)는 앵커 디스커버리를 수행한다. UWB 앵커(20)는 주기적으로 BLE(bluetooth low energy) 신호를 전송하고(S701), UWB 태그(10)는 BLE 신호를 수신하면 주변에 UWB 앵커(20)가 있음을 인지할 수 있다.
주변에 UWB 앵커(20)가 있다고 인지되면, UWB 태그(10)는 UWB 신호를 UWB 앵커(20)로 전송할 수 있다(S702). UWB 앵커(20)는 UWB 태그(10)로부터의 UWB 신호를 수신하면, UWB 신호의 3D AoA(Angle of Arrival) 및 UWB 태그(10)와의 거리를 계산할 수 있다(S703). 여기서, UWB 태그(10)의 UWB 신호에 기초하여 결정된 3D AoA 및 거리를 각각 UWB 태그(10)의 3D AoA 및 UWB 태그(10)의 거리로 지칭하도록 한다. UWB 신호에 기반한 3D AoA와 거리 산출은 도 1 내지 도 3을 참조하도록 한다. UWB 태그(10)의 UWB 신호에 기초하여 계산된 3D AoA 및 거리를 간단히 “UWB 측정 정보”로 지칭하도록 한다. 또한, 이 정보는 UWB 태그(10)의 위치를 나타낼 수 있으므로, UWB 태그(10) 또는 보행자의 “위치 정보”로 지칭될 수 있다.
또한, UWB 태그(10)는 UWB 앵커(20)로 UWB 태그(10)의 식별자(ID), 이동 방향, 스텝 카운터 및 스텝 레이트를 전송할 수 있다(S704). 이 떄, UWB 태그(10)는 BLE 신호를 통해 UWB 태그(10)의 식별자(ID), 이동 방향(heading), 스텝 카운터 및 스텝 레이트를 UWB 앵커(20)로 전송할 수 있다. 이동 방향, 스텝 카운터 또는 스텝 레이트는 후술하겠지만 UWB 태그(10)의 센서의 측정 값에 기초하는 것으로서, 이를 간단히 “PDR(Pedestrian Dead Reckoning) 측정 정보” 또는 “이동 정보”로 지칭하도록 한다.
실시예에 따라 S703과 S704의 순서는 서로 바뀔 수 있다.
UWB 앵커(20)는 UWB 측정 정보 및 PDR 측정 정보를 서버(30)로 전송할 수 있다(S705).
서버(30)는 수신된 UWB 측정 정보 및 PDR 측정 정보를 이용해 UWB 태그(10)의 위치, 이동 방향, 이동 속도를 획득할 수 있다(S706). 여기서, UWB 태그(10)의 위치, 이동 방향, 이동 속도 중 적어도 하나를 “보행 정보”로 지칭한다.
서버(30)는 PDR 측정 정보와 UWB 측정 정보를 융합(fusion)하여 UWB 태그(10) 또는 그에 대응하는 보행자의 위치, 이동 방향, 이동 속도를 획득할 수 있다.
한편, 스마트 CCTV와 같은 RSU(40)는 도로 주변에서 차량을 검출할 수 있다(S707). RSU(40)는 차량의 위치, 이동 방향, 이동 속도 중 적어도 하나를 계산하여 서버(30)로 전송할 수 있다(S708). 여기서, 차량의 위치, 이동 방향, 이동 속도 중 적어도 하나를 “주행 정보”로 지칭한다.
또한, 차량에 탑승한 운전자의 스마트폰과 같은 사용자 단말 내 앱(61)은 위성 측위(GPS)를 수행(S709)하고, 그에 기반한 차량의 위치, 이동 방향, 이동 속도 중 적어도 하나를 서버(30)로 전송할 수 있다(S710).
서버(30)는 수신된 보행 정보 또는 수신된 주행 정보를 충돌 예측에 필요한 정보로 가공할 수 있다(S711).
서버(30)는 가공된 정보를 이용해 충돌 예측을 수행할 수 있다(S712).
그리고나서, 충돌이 예측되는 경우(또는 충돌 가능성이 높은 경우), 서버(30)는 충돌 경고를 UWB 앵커(20) 또는 차량 측 사용자 단말 내 앱(61)으로 전송할 수 있다(S713, S716).
충돌 경고를 수신한 UWB 앵커(20)는 수신된 충돌 경고를 UWB 태그(10)로 전송할 수 있다(S714). 충돌 경고를 포함한 메시지가 전송될 수 있으며, 이에는 UWB 태그(10)의 식별자(ID)가 포함될 수 있다.
UWB 태그(10)는 수신된 충돌 경고 메시지에 포함된 식별자가 자신의 식별자와 일치하는 경우, 경고음 또는 진동을 출력할 수 있다(S715).
차량 측 사용자 단말 내 앱(61)은 충돌 경고가 수신되면, 디스플레이(스크린)에 경고 표시를 출력하거나, 경고음 또는 진동을 출력할 수 있다(S717).
S704(또는 S705), S706, S711은 후술할 도 8 내지 도 14를 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
먼저, 본 발명에 따른 UWB 태그(10) 또는 UWB에 기초한 보행자의 위치, 이동 속도, 이동 방향을 산출하는 전체적인 과정을 도 8을 참조하여 간략히 설명한다.
도 8의 센서는 UWB 태그(10)에 내장된 3축 가속도 센서 및 3축 각속도 센서를 지칭한다. 해당 센서들로부터 3축 가속도 값 및 3축 각속도 값이 획득된다.
UWB 태그(10)는 센서 기반 위치 추정 방식인, PDR(Pedestrian Dead Reckoning)을 수행한다. 센서들로부터 획득된 3축 가속도 값 및 3축 각속도 값이 이용된다. PDR을 통해, 보행자의 이동 방향, 스텝 카운터 및 스텝 레이트가 산출된다.
UWB 태그(10)는 스텝 카운터, 즉 보행자의 걸음 수를 산출할 수 있다. 스텝 카운터는 서버(30)에서 보행자의 이동 속도를 계산(S706)하는데 이용된다. 3축 가속도 값을 직접 사용하여 INS(Inertial Navigation System) 방식으로 속도를 계산하지 않고, 스텝 카운터를 통해 이동 속도를 계산하는 이유는 보행자의 움직임이 차량 대비 불규칙적이기 때문이다. 따라서, 보행자의 이동 속도 계산 시 스텝 카운터를 이용한다.
또한, 서버(30)에서는 UWB 태그(10)가 전송 또는 전파한 UWB 신호를 수신하는데, UWB 신호로부터 UWB 태그(10)의 거리 및 각도 정보가 획득될 수 있다.
그리고나서, PDR 기반의 보행자의 이동 방향, 스텝 카운터, 스텝 레이트와, UWB 신호에 기초한 UWB 태그(10)의 거리 및 각도 정보를 융합(fusion)하여 보행자의 (최종) 위치, 이동 속도 및 이동 방향 정보가 획득될 수 있다. 이 때, 정보 융합에 사용되는 수단이 파티클 퓨전 필터(particle fusion filter)이다. 보행자의 이동(움직임)의 에러는 정규분포를 따르지 않고 균등 분포를 따르기 때문에 칼만 필터(Kalman filter)가 아니라 파티클 필터를 사용한다.
이하, 도 8에 도시된 PDR 기반의 측정 정보의 획득, UWB 기반의 측정 정보의 획득, 그리고 획득된 측정 정보의 융합에 대해 좀더 구체적으로 설명하도록 한다.
먼저, PDR 측정 정보의 획득에 대해 설명한다.
[UWB 태그(10)의 이동 방향, 스텝 카운터, 스텝 레이트의 측정 또는 결정] (도 7의 S704, S705 관련)
UWB 태그(10)는 내장된 3축 가속도 또는 각속도 센서를 이용해, 보행자의 3축 가속도 또는 3축 각속도 정보를 획득할 수 있다. 이에 기초해, 도 9에 도시된 것처럼, UWB 태그(10)는 이동방향(도 9의 하단의 “yaw”)을 획득할 수 있다.
도 10을 참조하면, 스텝 카운터를 산출하는 과정이 도시된다.
도 10의 과정은, UWB 태그(10) 또는 UWB 태그(10) 내의 프로세서에 의해 수행된다. 이하에서는, 설명의 간단함을 위해 UWB 태그(10)가 절차를 수행하는 것으로 설명한다.
UWB 태그(10)는 가속도의 크기(mAC)를 계산할 수 있다(S1001). 가속도의 크기는, 다음과 같다.
Figure PCTKR2024009467-appb-img-000001
여기서, Ax, Ay, Az는 각각 x, y, z축 가속도 값이다.
그리고나서, UWB 태그(10)는 가속도의 크기에 기초하여 필터링된 가속도의 크기(FmAC)를 계산할 수 있다(S1002). 이 때, 버터워스(Butterworth) 필터가 사용되며, FmAC는 양의 수 또는 음의 수를 가질 수 있다.
UWB 태그(10)는 FmAC가 양의 임계치(pThres)보다 큰지 여부를 판단할 수 있다(S1003). FmAC가 양의 임계치(pThres)보다 크면, UWB 태그(10)는 StepFulse가 False인지를 확인할 수 있다(S1004). StepFulse는 FmAC가 양의 임계치보다 클 때, TRUE로 설정되고, FmAC가 음의 임계치보다 작을 때, FALSE로 설정된다.
UWB 태그(10)는 FmAC가 양의 임계치보다 크고, StepFulse가 False이면, 스텝 카운터를 1만큼 증가시킬 수 있다(S1005). 그리고나서, UWB 태그(10)는 StepFulse를 TRUE로 설정할 수 있다(S1006).
UWB 태그(10)는 FmAC가 양의 임계치보다 크고, StepFulse가 False가 아니면, 스텝 카운터는 변경하지 않는다. UWB 태그(10)는 StepFulse도 TRUE로 유지할 수 있다.
FmAC가 양의 임계치(pThres)보다 크지 않으면, UWB 태그(10)는 FmAC가 음의 임계치(nThres)보다 작은지 여부를 판단할 수 있다(S1007). FmAC가 음의 임계치(nThres)보다 작으면, UWB 태그(10)는 StepFulse가 TRUE인지를 확인할 수 있다(S1008). UWB 태그(10)는 FmAC가 음의 임계치보다 작고, StepFulse가 TRUE이면, StepFulse를 FALSE로 설정할 수 있다(S1009). UWB 태그(10)는 FmAC가 음의 임계치보다 작고, StepFulse가 TRUE가 아니면, StepFulse를 FALSE로 유지할 수 있다.
StepFulse가 FALSE에서 TRUE로 변경되는 경우에만 스텝 카운터를 증가시키는데, 이는 보행자의 걸음(보행)이 가속도의 증가와 감소로 구성된 하나의 주기로 이루어지기 때문이다. 즉, 가속도의 크기가 음의 임계치보다 작아진 후, 양의 임계치보다 커지면 스텝 카운터를 증가시킨다.
스텝 레이트(stepRate)는 다음과 같이 계산될 수 있다. 스텝 레이트 계산과 관련해서는 도 11을 참조하도록 한다.
스텝 레이트는 FmAC가 pThres에 도달하는 시간 간격을 이용해 계산한다.
stepRate = 1.0 / (StepTime - prevStepTime)
이에, StepTime은 FmAC가 pThres인 경우의 시간 정보(시간 값)에 해당한다.
현재 위치가 Point A일 때, Point A'의 시간인 StepTime을 계산하기 위해 선형 보간법(linear interpolation)을 이용한다.
StepTime = time - ((time - prevTime) * (FmAC - pThres) / (FmAc - prevFmAC))
여기서, time은 (스텝 레이트 결정을 위한 현 주기에 대응하는) 현재 시간, prevTime은 (스텝 레이트 결정을 위한 직전 주기에 대응하는) 이전 시간, prevStepTime은 이전 StepTime에 해당하며, prevFmAC는 (스텝 레이트 결정을 위한 직전 주기에 대응하는) 이전 FmAC(필터링된 가속도 값)에 해당한다.
계산된 스텝 레이트는 아래 시간 동안만 유지된다.
If (time - prevStepTime) > 2.0 / stepRate, stepRate = 0
예컨대, 스텝 레이트가 1이면, 2초 동안 해당 스텝 레이트가 유지된다.
다음으로, UWB 측정 정보의 획득에 대해 설명한다.
[UWB 태그(10)의 위치, 이동 방향 및 이동 속도 계산]
도 12는 UWB 앵커(20)와 UWB 태그(10)와의 상대적 위치를 도시한다.
UWB 태그(10)의 위치는 UWB 신호에 기초하여 측정될 수 있다. 앞서 설명한, UWB 신호의 ToF와 3D AoA를 획득하면, UWB 앵커(20)는 UWB 태그의 상대적 위치를 결정할 수 있다. 이를 통해, UWB 앵커(20)는 UWB 태그(10)의 상대 좌표 (x_t, y_t)를 획득할 수 있다.
다만, 상대 좌표를 사용할 수는 없으므로, UWB 태그(10)의 절대 좌표를 획득할 필요가 있다. UWB 앵커(20)의 절대 위치(위도, 경도)는 정밀 측량 기기(Real Time Kinematic; RTK)를 이용해 측정될 수 있다. UWB 앵커(20)의 절대 위치를 평면 좌표계로 변환하여 TM(Transverse Mercator) 좌표 (X_a, Y_a)를 획득할 수 있다. 또한, UWB 앵커(30)의 Y축이 진북(True North) 대비 얼마나 회전되었는지 각도(θ)(방위각, 도 8의 Anchor Azimuth)를 미리 획득할 수 있다.
결과적으로, UWB 태그(10)의 TM 좌표(X_t, Y_t)는 아래와 같다.
- X_t = X_a + x_t * cosθ - y_t * sinθ
- Y_t = Y_a + x_t * sinθ + y_t * cosθ
UWB 태그(10)의 TM 좌표(X_t, Y_t)는 다시 위도와 경도로 변환될 수 있다.
한편, UWB 앵커(20)의 롤(Roll)과 피치(Pitch)는 설치 시 '0'으로 고정되나, 설치 시 미세한 오차가 발생할 수 있다. 이 경우, UWB 앵커(20)의 센서를 이용하여 롤과 피치를 측정하여, UWB 앵커(20)의 방위각(Azimuth), 롤, 피치를 이용하여 회전 행렬을 생성한 후, UWB 앵커(20)의 TM 좌표(X_a, Y_a)를 계산할 수 있다.
도 13은 본 발명에 따른 파티클 필터에 따른 PDR 측정 정보와 UWB 측정 정보의 융합 절차를 도시한다. 상기 정보의 융합은 서버(30)에 의해 수행되나 UWB 앵커(20)에 의해서 수행될 수 있다. 이하에서는, 설명의 간단함을 위해 서버(30)에 의해 수행되는 것으로 설명하도록 한다.
파티클은 보행자 또는 UWB 태그(10)의 상태 공간 내의 상태를 의미하며, 좀더 간단하게는 UWB 태그(10) 또는 보행자의 위치, 이동 방향, 가중치, 스텝 길이(step length)의 정보를 나타낸다.
서버(30)는 PDR 측정 정보를 갱신할 수 있다(S1310). PDR 측정 정보의 갱신은 미리 설정된 수(예컨대, 1000개)의 파티클에 대해 수행되는데, 파티클의 수는 예시적인 것일 뿐 본 발명의 범위를 제한하지 않는다. PDR 기반의 측정 정보의 갱신은 다음과 같이 수행된다.
- P.heading += heading 변화량
- P.x += cos (P.heading) * P.step Length * step counter 증가
- P.y += sin (P.heading) * P.step Length * step counter 증가
P.heading은 특정 파티클(즉, 보행자)의 이동 방향을 나타낸다. “heading 변화량”은 각 파티클의 이동 방향의 변화량을 의미한다. P.x는 UWB 태그(10) 또는 보행자의 x축 좌표 또는 위치이며, P.y는 PDR 기반의 UWB 태그(10) 또는 보행자의 y축 좌표 또는 위치에 해당한다. 파티클의 누적된 이동 방향 변화량, 그리고 누적된 스텝 카운터(걸음 수) 정보를 통해 각 파티클의 위치가 갱신된다.
step Length는 초기값(예컨대, 1m)으로 설정된 후, UWB 기반의 측정 정보의 갱신(S1320) 과정에서 갱신될 수 있다. 즉, UWB에 기반해 측정된 이동 거리에 따라 step Length는 적절한 값으로 수렴된다.
서버(30)는 UWB 측정 정보를 갱신할 수 있다(S1320). 서버(30)는 미리 설정된 수의 파티클의 위치를 UWB 측정에 따라 갱신할 수 있다. 좀더 상세하게는, 서버(30)는 3D AoA 측정을 통해 획득된 Angle 1(θ)와 Angle 2(Φ)에 기초하여 파티클의 상태를 갱신할 수 있다.
서버(30)는 S1310에서 갱신된 파티클의 위치와, S1320에서 갱신된 파티클의 위치가 가까울수록 각 파티클에 대한 가중치를 높게 설정할 수 있다.
서버(30)는 가중치가 미리 설정된 값보다 높은 파티클을 선택하고, 다시 미리 설정된 수(예컨대, 1000개)의 파티클을 다시 선택하여 S1310, S1320 절차를 반복한다(S1330).
이에 따라 서버(30)는 가중치가 미리 설정된 값보다 높은 미리 설정된 수의 파티클을 획득할 수 있고, 미리 설정된 수의 파티클의 평균 값을 갖는 하나의 파티클을 생성할 수 있다(S1340). 이렇게 생성된 하나의 파티클의 위치, 이동 방향 및 이동 속도가 최종적인 UWB 태그(10) 또는 보행자의 정보로서 사용될 수 있다. 즉, 미리 설정된 수의 파티클의 위치, 이동 방향, 이동 속도의 평균 값이 최종적인 UWB 태그(10) 또는 보행자의 정보로서 사용될 수 있다. 이 때, 파티클 또는 UWB 태크(1)/보행자의 위치는 TM 좌표계 좌표 또는 GPS 좌표계 좌표로 나타낼 수 있다.
이 때, 이동 속도는 스텝 레이트(stepRate) * step Length로 결정될 수 있다. 여기서, 스텝 레이트는 도 11을 참조하여 설명한 과정을 통해 획득된다.
[보행자와 차량의 정보의 가공]
다음으로, 보행자와 차량의 정보(위치, 이동 방향 및 이동 속도 등)의 가공에 대해서 설명하도록 한다. 정보의 가공에 대해서는, 전방 충돌 케이스와 교차 충돌 케이스를 분리해서 설명하도록 한다. 앞서 설명한 내용에서, UWB 태그(10) 또는 보행자의 추정 위치를 획득하였으므로, 도 13 내지 도 14에서는 UWB 태그(10) 대신 보행자(10)로 지칭하도록 한다. 또한, 차량(50)의 위치, 이동 방향 및 이동 속도 등은 RSU(40)로부터 수신하였다고 가정한다.
도 14는 전방 충돌을 나타내고, 도 15는 교차 충돌을 나타낸다.
도 14 및 15에서 North는 진북 방향을 나타내고, Northing은 진북 방향 축 상의 차량(50)과 보행자(10) 간의 거리, Easting은 진북 방향 축을 기준으로 그와 수직하는 축 상의 차량(50)과 보행자(10) 간의 거리를 나타낸다.
도 14의 전방 충돌에 대해 먼저 설명하도록 한다.
보행자(10)와 차량(50) 간의 거리, LOS distance는 다음과 같이 결정된다.
Easting = (Pedestrian.Longitude - Vehicle.Longitude) * earth longitude scaling factor
Northing= (Pedestrian.Latitude - Vehicle.Latitude) * earth latitude scaling factor
LOS Distance = hypotenuse function (Northing, Easting)
Pedestrian.Longitude는 보행자(10)의 경도, Pedestrian.Latitude는 보행자(10)의 위도, Vehicle.Longitude는 차량(50)의 경도, Vehicle.Latitude는 차량(50)의 위도에 해당한다. 보행자(10)의 경도 및 위도는 도 12의 절차에서 획득된 UWB 태그(10) 또는 보행자의 최종 위치에 대응할 수도 있고, 도 12의 절차에서 획득된 UWB 태그(10) 또는 보행자의 최종 위치를 다시 GPS 좌표계로 변환한 것일 수 있다.
earth longitude scaling factor와 earth latitude scaling factor는 각각 경도 및 위도 보정 상수이다.
hypotenuse function은 서로 직각을 이루는 “Northing” 및 “Easting”의 길이를 갖는 변으로 구성된 직각 삼각형의 빗변의 길이를 구하는 함수이다.
차량(50)에서 바라본 보행자(10)의 방향, Bearing(즉, 각도)은 다음과 같이 결정된다.
Bearing = atan2f(Easting, Northing)
여기서, atan2f는 역 탄젠트 함수이다.
그리고, 차량(50)의 이동 방향을 기준으로 본 보행자(10)의 방향, Relative Bearing은 다음과 같이 결정된다.
Relative Bearing = Bearing - Vehicle Heading
차량(50)에서 보행자(10)까지의 종방향 거리, Longitudinal distance는 다음과 같이 결정된다.
Longitudinal distance = LOS distance * Cos (Relative Bearing)
차량(50)에서 보행자(10)까지의 횡방향 거리, Lateral distance는 다음과 같이 결정된다.
Lateral distance = LOS distance * Sin (Relative Bearing)
보행자(10)의 속도 및 가속도, 차량(50)의 속도 및 가속도, 그리고 보행자(10)와 차량(50)의 상대 속도 및 가속도는 다음과 같이 결정된다. VxVehicle 및 VyVehicle은 각각 차량(50)의 종방향 이동 속도 및 횡방향 이동 속도이고, VxPedestrian 및 VyPedestrian는 각각 보행자(10)의 종방향 속도 및 횡방향 속도이다.
[차량의 횡, 종방향 이동 속도]
VxVehicle = Vehicle.SinHeading * Vehicle.Speed
VyVehicle = Vehicle.CosHeading * Vehicle.Speed
여기서, VxVehicle와 VyVehicle는 각각 차량(50)의 횡방향 속도 및 종방향 속도이다. Vehicle.SinHeading와 Vehicle.CosHeading는 차량(50)의 이동 방향을 종/횡방향으로 분해하였을 때, 각각 횡방향 인자 및 종방향 인자에 해당한다. Vehicle.Speed는 차량(50)의 이동 속도를 의미한다.
[보행자의 횡, 종방향 이동 속도]
VxPedestrian = Pedestrian.SinHeading * Pedestrian.Speed
VyPedestrian = Pedestrian.CosHeading * Pedestrian.Speed
여기서, VxPedestrian와 VyPedestrian는 각각 보행자(10)의 횡방향 속도 및 종방향 속도이다. Pedestrian.SinHeading와 Pedestrian.CosHeading는 보행자(10)의 이동 방향을 종/횡방향으로 분해하였을 때, 각각 횡방향 인자 및 종방향 인자에 해당한다. Pedestrian.Speed는 보행자(10)의 이동 속도를 의미한다.
[차량과 보행자의 상대 속도]
Vx = VxVehicle - VxPedestrian
Vy = VyVehicle - VyPedestrian
RelativeSpeed = ((Easting * Vx) + (Northing * Vy))/(LOS distance)
Relative Longitudinal Speed = RelativeSpeed * Cos (Relative Bearing)
여기서, RelativeSpeed는 차량(50)과 보행자(10) 간의 상대 이동 속도를 나타내며, Relative Longitudinal Speed는 차량(50)과 보행자(10) 간의 종방향 상대 이동 속도를 나타낸다.
[차량의 횡, 종방향 가속도]
AxVehicle = Vehicle.SinHeading * Vehicle.Acceleration
AyVehicle = Vehicle.CosHeading * Vehicle.Acceleration
여기서, AxVehicle와 AyVehicle는 각각 차량(50)의 횡방향 가속도 및 종방향 가속도이다. Vehicle.Acceleration은 차량(50)의 가속도로서, 차량의 이동속도(Vehicle.Speed)로부터 획득된(이동 속도의 시간 변화량을 이용) 값이다.
[보행자의 횡, 종방향 가속도]
AxPedestrian = Pedestrian.SinHeading * Pedestrian.Acceleration
AyPedestrian = Pedestrian.CosHeading * Pedestrian.Acceleration
여기서, AxPedestrian와 AyPedestrian는 각각 보행자(10)의 횡방향 가속도 및 종방향 가속도이다. Pedestrian.Acceleration은 보행자(10)의 가속도로서, 보행자의 이동속도(Pedestrian.Speed)로부터 획득된(이동 속도의 시간 변화량을 이용) 값이다.
[차량과 보행자의 상대 가속도]
Ax = AxVehicle - AxPedestrian
Ay = AyVehicle - AyPedestrian
Vx2 = Vx * Vx
Vy2 = Vy * Vy
V2 = RelativeSpeed × RelativeSpeed
RelativeAcceleration = ((Vx2 + Easting )* Ax)+(Vy2 + Northing )* Ay)-V2)/(LOS Distance)
Relative Longitudinal Acceleration = RelativeAcceleration * Cos (Relative Bearing)
전방 충돌의 경우, 차량(50)과 보행자(10)가 충돌할 시간(TTC; time to collision)을 계산할 수 있다.
i) 가속도가 0인 경우,
TTC= Longitudinal distance/Relative Longitudinal Speed,
ii) 가속도가 0이 아닌 경우,
TTC=(B+
Figure PCTKR2024009467-appb-img-000002
)/A
여기서, A는 Relative Longitudinal Acceleration, B는 Relative Longitudinal Speed, C는 Longitudinal distance, D는 B2-(2*A*C)이다. 이 때에, 가속도는 등가속도임을 가정하였고, 평균 속도= B+1/2*A*T로 가정하였다. T는 TTC를 지칭한다.
도 15의 교차 충돌에 대해 설명하도록 한다.
LOS distance, Bearing, Relative Bearing은 전방 충돌과 동일하므로, 설명을 생략하도록 한다.
- 차량과 보행자간 Cross Production
V × P = Cross Production (Vehicle.SinHeading, Vehicle.CosHeading, Pederstrian.SinHeading, P.CosHeading)
Cross Production (A, B, C, D) = A * D - B * C
- 차량에서 교차지점까지 거리
DTI_V = Cross Production (Easting, Northing, Pederstrian.SinHeading, Pederstrian.CosHeading) / V × P
- 보행자에서 교차지점까지 거리
DTI_P = Cross Production (Easting, Northing, Vehicle.SinHeading, Vehicle.CosHeading) / V × P
교차 충돌의 경우, 차량(50)과 보행자(10) 각각의 교차 충돌할 시간(TTI; time to intersection)을 계산할 수 있다. TTI_V는 차량(50)의 TTI, TTI_P는 보행자(10)의 TTI를 지칭한다.
- 가속도가 0인 경우,
TTI_V= DTI_V /Vehicle.Speed 또는 TTI_P= DTI_P / Pederstrian.Speed
- 가속도가 0이 아닌 경우,
D_V= (Vehicle.Speed * Vehicle.Speed) + (2 * Vehicle.Acceleration * DTI_V)
D_P= (Pederstrian.Speed * Pederstrian.Speed) + (2 * Pederstrian.Acceleration * DTI_P)
TTI_V=(Vehicle.Speed+
Figure PCTKR2024009467-appb-img-000003
)/ Vehicle.Acceleration
TTI_P=(Pederstrian.Speed+
Figure PCTKR2024009467-appb-img-000004
)/ Pederstrian.Acceleration
도 16은 본 발명에 따른 차량과 보행자의 상대적인 위치(Bearing) 및 이동 방향에 따른 충돌 가능성에 대해 도시한다.
보행자(11, 13)은 차량(50)과 교차점을 형성하지 않으므로, 충돌 가능성 또는 위험이 없다.
보행자(15, 16)은 차량(50)과의 상대적인 위치에 따라 충돌 가능성 또는 위험이 없다.
보행자(12)는 차량(50)과의 상대적인 위치에 따라 충돌 가능성 또는 위험이 있다. 보행자(14, 17)은 차량(50)과의 상대적인 위치와 이동 방향에 따른 교차점 형성이 예상되므로, 충돌 가능성 또는 위험이 있다.
도 17은 본 발명에 따른 차량과 보행자의 횡방향 거리 조건에 따른 충돌 가능성에 대해 도시한다.
도 17과 같이 상대적 위치 및 횡방향 거리에 따라 전방 충돌 또는 교차 충돌 가능성을 판단할 수 있다. 상대적 위치, 즉 차량(50)과 보행자(10) 간의 Relative Bearing이 일정 범위 내이더라도, 차량(50)과 보행자(10) 간의 횡방향 거리가 미리 결정된 거리보다 큰 경우(예컨대, 차량(50)과 보행자(10)가 다른 차선에 있음이 확인되면, 전방 충돌 가능성에 대해서는 검토하지 않을 수 있다. 또한, 차량(50)과 보행자(10) 간의 Relative Bearing이 일정 범위 내가 아니면, 전방 충돌 가능성에 대해서는 검토하지 않을 수 있다.
도 18은 본 발명에 따른 차량과 보행자의 상대 방향을 도시한다.
상대 방향이 어느정도 커야 교차 충돌 가능성이 있다. 이에 따라, 상대 방향이 기준 값 보다 큰 경우에 교차 충돌 가능성을 검토할 수 있다. 차량과 보행자의 상대 방향은 각각의 이동 방향에 기초하여 결정될 수 있다.
도 19는 본 발명에 따른 보행자와 차량의 충돌 경고를 위한 방법의 순서도이다. 도 19에 따른 충돌 경고는 앞서 설명한 PDR 측정 정보, UWB 측정 정보, PDR 측정 정보 및 UWB 측정 정보의 융합, 또한 각 정보의 가공 등의 절차가 수반된다. 이하의 설명에서는, 중복 설명을 피하기 위해, 앞서 설명한 내용에 대해서는 구체적으로 설명하지 않고, 그 내용을 참조하도록 한다.
도 19에 따른 방법은 본 발명에 따른 소프트 V2X를 활용한 교통 안전 또는 교통 사고 예방을 위한 시스템(1)에 의해 수행되거나, 그 중 서버(30)에 의해 수행될 수 있다. 이하, 서버(30)에 의해 도 18에 따른 순서도가 수행되는 것으로 설명하도록 한다.
서버(30)는 보행자의 위치를 획득할 수 있다(S1901). 또한, 서버(30)는 차량의 위치를 획득할 수 있다. 또한, 서버(30)는 보행자 및 차량의 위치 뿐만 아니라, 이동 방향, 이동 속도, 가속도 정보 등을 획득할 수 있다.
그리고나서, 서버(30)는 보행자와 차량의 상대적인 위치를 확인할 수 있다(S1902). 서버(30)는 보행자가 차량의 뒤에 있는 경우, 충돌 위험이 없는 것으로 판단(S1909)하며, 본 절차는 종료될 수 있다.
서버(30)는 보행자가 차량의 앞에 있다고 판단되는 경우, 후술하는 절차를 진행할 수 있다.
서버(30)는 차량과 보행자의 상대 베어링(Bearing) 값을 획득할 수 있다. 여기서, 상대 베어링 값은 차량의 이동 방향과 차량에서 보행자를 바라본 방향 사이의 각도에 해당한다. 상세한 내용은 도 13 및 그 설명을 참조하도록 한다.
서버(30)는 획득된 상대 베어링 값과 미리 설정된 임계치(Th_B)를 비교할 수 있다(S1903).
획득된 상대 베어링 값이 미리 설정된 임계치(Th_B) 이하이면, 차량과 보행자가 전방 충돌 가능성이 있다고 판단될 수 있다. 이에 따라, 서버(30)는 차량과 보행자 간의 상대 차선을 계산할 수 있다(S1904). 상대 차선 계산에 따라, 서버(30)는 차량과 보행자가 같은 차선에 있는지 여부를 판단할 수 있다(S1905). 상대 차선의 계산을 위해 차량과 보행자 간의 횡방향 거리(또는, 수평 거리, Lateral distance)가 사용된다.
서버(30)는 차량과 보행자가 서로 같은 차선에 있다고 결정됨에 따라 차량과 보행자가 전방 충돌 가능성이 있다고 판단하며, 이에 따라 차량과 보행자 간의 TTC를 계산할 수 있다(S1906). 또한, 서버(30)는 계산된 TTC와 미리 설정된 임계치(Th_TTC)를 비교할 수 있다(S1907).
계산된 TTC가 미리 설정된 임계치(Th_TTC) 보다 크면, 서버(30)는 충돌 위험이 없는 것으로 판단(S1909)하며, 본 절차는 종료될 수 있다.
계산된 TTC가 미리 설정된 임계치(Th_TTC) 이하이면, 서버(30)는 충돌 위험이 있는 것으로 판단하며, 이에 따라 전방 충돌 경고를 UWB 앵커(20), 차량 또는 차량 내 사용자 단말(61) 중 적어도 하나로 전송할 수 있다(S1908). 또한, 서버(30)는 VMS(variable message sign; 도로 전광 판)과 같은 교통 인프라 측으로도 전방 충돌 경고를 전송할 수 있다.
획득된 상대 베어링 값이 미리 설정된 임계치(Th_B) 보다 크거나, 차량과 보행자가 다른 차선이 있다고 결정되면, 서버(30)는 차량과 보행자 간의 상대 방향의 값을 획득할 수 있다(S1910). 이는 차량과 보행자 간에 전방 충돌 가능성은 없다고 판단된 상황에서, 교차 충돌 가능성이 있는지를 확인하기 위함이다.
획득된 상대 방향의 값이 미리 설정된 임계치(Th_Dir)보다 크면, 서버(30)는 차량 그리고 보행자 각각의 교차 거리(DTI)와 교차 시간(TTI)을 계산할 수 있다(S1911).
서버(3)는 차량의 TTI(TTI_V)에 대한 판단을 먼저하는 것으로 도시되어있으나, 보행자의 TTI(TTI_P)를 먼저 판단할 수 있다.
서버(30)는 차량의 TTI(TTI_V)가 0보다 크고 미리 설정된 임계치(Th_TTI1) 이하인지 여부를 판단할 수 있다(S1912).
차량의 TTI(TTI_V)가 0보다 크고 미리 설정된 임계치(Th_TTI1) 이하이면, 서버(30)는 보행자의 TTI(TTI_P)가 0보다 크고, 차량의 TTI와 보행자의 TTI의 차가 미리 설정된 임계치(Th_TTI2) 이하인지 여부를 판단할 수 있다(S1913).
보행자의 TTI(TTI_P)가 0보다 크고, 차량의 TTI와 보행자의 TTI의 차가 미리 설정된 임계치(Th_TTI2) 이하이면, 서버(30)는 차량과 보행자 간의 교차 충돌 위험이 있는 것으로 판단하며, 이에 따라 교차 충돌 경고를 UWB 앵커(20), 차량 또는 차량 내 사용자 단말(61) 중 적어도 하나로 전송할 수 있다(S1914). 이는 차량의 TTI와 보행자의 TTI의 차이가 상대적으로 작을 경우(즉, 거의 같을 경우), 교차점에서 교차 충돌 가능성이 높아지기 때문이다. 또한, 서버(30)는 VMS(variable message sign; 도로 전광 판)과 같은 교통 인프라 측으로도 교차 충돌 경고를 전송할 수 있다.
획득된 상대 방향의 값이 미리 설정된 임계치(Th_Dir) 이하이면, 서버(30)는 교차 충돌 위험이 없는 것으로 판단할 수 있다(S1915). 또한, S1912, S1913에서의 조건이 불만족하는 경우(예컨대, 차량의 TTI가 0보다 작거나, 미리 설정된 임계치(Th_TTI1) 초과인 경우), 서버(30)는 교차 충돌 위험이 없는 것으로 판단할 수 있다(S1915).
한편, 서버(30)는 전방 충돌 경고 또는 교차 충돌 경고를 주기적으로 UWB 앵커(20), 차량 또는 차량 내 사용자 단말(61) 중 적어도 하나로 전송할 수 있다.
또한, UWB 앵커(20)는 전방 충돌 경고 또는 교차 충돌 경고와 관련된 UWB 태그의 식별자(ID)를 상기 전방 충돌 경고 또는 교차 충돌 경고에 포함시켜, 브로드캐스트 메시지를 전송할 수 있다. 이 때, 브로드캐스트 메시지는 BLE 방식에 따라 전송될 수 있다. 이에 따라, UWB 태그(10)는 전방 충돌 경고 또는 교차 충돌 경고를 수신하고, 그 안에 자신의 식별자가 포함되었는지를 확인할 수 있다. UWB 태그(10)는 자신의 식별자가 포함된 전방 충돌 경고 또는 교차 충돌 경고가 수신되면, 경고음 또는 진동 등을 출력하여 보행자에게 경고를 제공할 수 있다.
이처럼, 본 발명은 UWB 태그와 UWB 앵커를 이용함으로써, 보행자의 위치, 이동 방향 또는 이동 속도 등의 보행 정보를 정확하게 검출할 수 있고, 이에 따라 충돌 위험이 있는 보행자에게 경고 알림을 제공할 수 있다. 특히, UWB 태그는 물리적으로 독립적인 디바이스로서, 보행자의 가방이나 겉옷에 부착해놓으면 경고 알림 수신시 보행자로 하여금 쉽고 빠르게 충돌 위험 가능성을 인지할 수 있도록 할 수 있다.
다시, 도 7을 참조하여, 본 발명에 따른 보행자와 차량 간 충돌 경고를 위한 시스템에 대해 간략히 설명하도록 한다. 상기 시스템은 적어도 UWB 태그(10), UWB 앵커(20) 및 서버(30)로 구성될 수 있다.
UWB 태그(10)는 상기 보행자의 위치 검출을 위한 신호 및 상기 보행자의 이동과 관련된 이동 정보를 전송하도록 구성될 수 있다. 여기서, 이동 정보는 UWB 태그(10)의 센서 값에 기초하여 획득된, 상기 보행자의 이동 방향, 스텝 카운터 또는 스텝 레이트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
UWB 태그(10)는 앵커 디스커버리 절차를 수행하고, 상기 앵커 디스커버리를 통해 식별된 UWB 앵커(20)로 상기 보행자의 위치 검출을 위한 신호를 전송하도록 구성될 수 있다.
UWB 태그(10)는 UWB 앵커(20)로부터 디스커버리 신호가 수신됨에 따라 상기 UWB 앵커로 상기 보행자의 위치 검출을 위한 신호를 전송하도록 구성될 수 있다.
UWB 태그(10)는 UWB 앵커(20)로부터 충돌 경고를 수신하고, 상기 수신된 충돌 경고에 대응하여 경고 알림을 출력하도록 구성될 수 있다.
UWB 앵커(20)는 UWB 태그(10)로부터 수신된 신호에 기초하여 상기 보행자의 위치 정보를 획득하고, 상기 획득된 보행자의 위치 정보 및 상기 이동 정보를 서버로 전송하도록 구성될 수 있다. 여기서, 보행자의 위치 정보는 UWB 태그(10)로부터 수신된 신호에 기초하여 측정된 3D AOA(three dimension angle of arrival) 및 UWB 태그(10)와의 거리를 포함할 수 있다.
UWB 앵커(20)는 서버(30)로부터 보행자와 차량 간 충돌 경고를 수신하고, UWB 태그(10)로 충돌 경고를 브로드캐스트 메시지를 통해 전송하고, 이 때 브로드캐스트 메시지는 UWB 태그(10)의 식별자를 포함할 수 있다.
서버(30)는 상기 보행자의 위치 정보 및 상기 이동 정보 에 기초하여 상기 보행자의 위치, 이동 속도 또는 이동 방향 중 적어도 하나를 포함하는 제1 보행 정보를 획득하고, 상기 제1 보행 정보와 제1 주행 정보에 기초하여, 상기 보행자와 주변 차량 간 충돌 위험을 판단하도록 구성될 수 있다. 이 때, 제1 주행 정보는 상기 주변 차량의 위치, 이동 속도 또는 이동 방향 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
서버(30)는 보행자의 위치 정보와 이동 정보를 융합하여 보행자의 위치, 이동 속도 및 이동 방향 중 적어도 하나를 포함하는 상기 제1 보행 정보를 획득
서버(30)는 보행자의 위치 정보에 기초하여 보행자의 제1 위치 정보를 산출하고, 이동 정보에 기초하여 보행자의 제2 위치 정보를 산출하며, 제1 위치 정보 및 제2 위치 정보를 융합하여 제3 위치 정보를 산출하도록 구성될 수 있다. 보행자 위치 정보는 UWB 태그가 전송한 UWB 신호에 기초하여 획득된 값을 포함할 수 있다.
서버(30)는 보행자와 주변 차량 간 충돌 위험이 있는 것으로 판단됨에 따라 충돌 경고를 UWB 앵커(20)로 전송하도록 구성될 수 있다.
서버(30)는 보행자와 주변 차량 간 충돌 위험이 있는 것으로 판단됨에 따라 충돌 경고를 주변 차량을 위한 앱으로 전송하도록 구성될 수 있다. 이 때, 충돌 경고 또는 충돌 경고를 전달하는 메시지에는 주변 차량의 식별정보가 포함될 수 있다.
아울러, 본 발명의 또다른 양태(aspect)로서, 앞서 설명한 제안 또는 발명의 동작이 "컴퓨터"(시스템 온 칩(system on chip; SoC) 또는 (마이크로) 프로세서 등을 포함하는 포괄적인 개념)에 의해 구현, 실시 또는 실행될 수 있는 코드 또는 상기 코드를 저장 또는 포함한 컴퓨터-판독가능한 저장 매체 또는 컴퓨터 프로그램 제품(product) 등으로도 제공될 수 있고, 본 발명의 권리범위가 상기 코드 또는 상기 코드를 저장 또는 포함한 컴퓨터-판독가능한 저장 매체 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로 확장가능하다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

Claims (23)

  1. 보행자와 차량 간 충돌 경고를 위한 시스템으로서,
    상기 보행자의 위치 검출을 위한 신호 및 상기 보행자의 이동과 관련된 이동 정보를 전송하도록 구성되는 UWB 태그;
    상기 UWB 태그로부터 수신된 신호에 기초하여 상기 보행자의 위치 정보를 획득하고, 상기 획득된 보행자의 위치 정보 및 상기 이동 정보를 서버로 전송하도록 구성되는 UWB 앵커;
    상기 보행자의 위치 정보 및 상기 이동 정보에 기초하여 상기 보행자의 위치, 이동 속도 또는 이동 방향 중 적어도 하나를 포함하는 제1 보행 정보를 획득하고,
    상기 제1 보행 정보와 제1 주행 정보에 기초하여, 상기 보행자와 주변 차량 간 충돌 위험을 판단하도록 구성되는 서버를 포함하고,
    상기 제1 주행 정보는 상기 주변 차량의 위치, 이동 속도 또는 이동 방향 중 적어도 하나를 포함하는, 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 UWB 태그는 앵커 디스커버리 절차를 수행하고, 상기 앵커 디스커버리를 통해 식별된 상기 UWB 앵커로 상기 보행자의 위치 검출을 위한 신호를 전송하도록 구성되는, 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 UWB 태그는 상기 UWB 앵커로부터 디스커버리 신호가 수신됨에 따라 상기 UWB 앵커로 상기 보행자의 위치 검출을 위한 신호를 전송하도록 구성되는, 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 이동 정보는 상기 UWB 태그의 센서 값에 기초하여 획득된, 상기 보행자의 이동 방향, 스텝 카운터 또는 스텝 레이트 중 적어도 하나를 포함하는, 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 UWB 태그는 상기 UWB 앵커로부터 충돌 경고를 수신하고, 상기 수신된 충돌 경고에 대응하여 경고 알림을 출력하도록 구성되는, 시스템
  6. 제1항에 있어서, 상기 보행자의 위치 정보는 상기 UWB 태그로부터 수신된 신호에 기초하여 측정된 3D AOA(three dimension angle of arrival) 및 상기 UWB 태그와의 거리를 포함하는, 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 UWB 앵커는 앵커 디스커버리 절차를 위해 브로드캐스트 메시지를 전송하도록 구성되는, 시스템
  8. 제1항에 있어서, 상기 UWB 앵커는 상기 서버로부터 상기 보행자와 상기 차량 간 충돌 경고를 수신하고, 상기 UWB 태그로 상기 충돌 경고를 브로드캐스트 메시지를 통해 전송하고,
    상기 브로드캐스트 메시지는 상기 UWB 태그의 식별자를 포함하는, 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 서버는 상기 보행자의 위치 정보와 상기 이동 정보를 융합하여 상기 보행자의 위치, 이동 속도 및 이동 방향 중 적어도 하나를 포함하는 상기 제1 보행 정보를 획득하는, 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 서버는 상기 보행자의 위치 정보에 기초하여 상기 보행자의 제1 위치 정보를 산출하고, 상기 이동 정보에 기초하여 상기 보행자의 제2 위치 정보를 산출하며, 상기 제1 위치 정보 및 상기 제2 위치 정보를 융합하여 제3 위치 정보를 산출하고,
    상기 보행자 위치 정보는 상기 UWB 태그가 전송한 UWB 신호에 기초하여 획득된 값을 포함하는, 시스템
  11. 제1항에 있어서, 상기 서버는 상기 보행자와 주변 차량 간 충돌 위험이 있는 것으로 판단됨에 따라 충돌 경고를 상기 UWB 앵커로 전송하도록 구성되고,
    상기 충돌 경고는 상기 UWB 태그의 식별자를 포함하는, 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 상기 서버는 상기 보행자와 주변 차량 간 충돌 위험이 있는 것으로 판단됨에 따라 충돌 경고를 상기 주변 차량을 위한 앱으로 전송하도록 구성되는, 시스템.
  13. 보행자와 차량 간 충돌 경고를 위한 방법으로서, 상기 방법은 서버에 의해 수행되며,
    UWB 앵커로부터 상기 보행자의 위치 정보 및 상기 보행자의 이동과 관련된 이동 정보를 수신하는 단계;
    상기 보행자의 위치 정보 및 상기 이동 정보에 기초하여 상기 보행자의 위치, 이동 속도 또는 이동 방향 중 적어도 하나를 포함하는 제1 보행 정보를 획득하는 단계; 및
    상기 제1 보행 정보와 제1 주행 정보에 기초하여, 상기 보행자와 주변 차량 간 충돌 위험을 판단하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 주행 정보는 상기 주변 차량의 위치, 이동 속도 또는 이동 방향 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제1 보행 정보를 획득하는 단계는,
    상기 보행자의 위치 정보와 상기 이동 정보를 융합하여 상기 제1 보행 정보를 획득하는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 제1 보행 정보를 획득하는 단계는,
    상기 서버는 상기 보행자의 위치 정보에 기초하여 상기 보행자의 제1 위치 정보를 산출하고, 상기 이동 정보에 기초하여 상기 보행자의 제2 위치 정보를 산출하는 단계; 및
    상기 제1 위치 정보 및 상기 제2 위치 정보를 융합하여 제3 위치 정보를 산출하는 단계를 포함하는, 방법.
  16. 제13항에 있어서, 상기 보행자와 상기 주변 차량 간 충돌 위험이 있는 것으로 판단됨에 따라 충돌 경고를 상기 UWB 앵커로 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 충돌 경고는 상기 UWB 태그의 식별자를 포함하는, 방법.
  17. 제13항에 있어서, 상기 보행자와 상기 주변 차량 간 충돌 위험이 있는 것으로 판단됨에 따라 충돌 경고를 상기 주변 차량을 위한 앱으로 전송하는 단계를 포함하는, 방법.
  18. 보행자와 차량 간 충돌 경고를 위한 방법으로서, 상기 방법은 UWB 앵커에 의해 수행되며,
    UWB 태그로부터 상기 보행자의 이동과 관련된 이동 정보를 수신하는 단계;
    상기 UWB 태그로부터 수신된 신호에 기초하여 상기 보행자의 위치 정보를 획득하는 단계; 및
    상기 획득된 보행자의 위치 정보 및 상기 이동 정보를 서버로 전송하는 단계를 포함하는, 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 보행자의 위치 정보는 상기 UWB 태그로부터 수신된 신호에 기초하여 측정된 3D AOA(three dimension angle of arrival) 및 상기 UWB 태그와의 거리를 포함하는, 방법.
  20. 제18항에 있어서, 상기 UWB 앵커는 상기 서버로부터 상기 보행자와 상기 차량 간 충돌 경고를 수신하는 단계; 및
    상기 UWB 태그로 상기 충돌 경고를 브로드캐스트 메시지를 통해 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 브로드캐스트 메시지는 상기 UWB 태그의 식별자를 포함하는, 방법.
  21. 보행자와 차량 간 충돌 경고를 위한 방법으로서, 상기 방법은 UWB 태그에 의해 수행되며,
    상기 보행자의 위치 검출을 위한 신호를 전송하는 단계;
    획득된 센서 값에 기초하여 상기 보행자의 이동 방향, 스텝 카운터 또는 스텝 레이트 중 적어도 하나를 포함하는 이동 정보를 획득하는 단계; 및
    상기 이동 정보를 UWB 앵커로 전송하는 단계를 포함하는, 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    UWB 앵커와 앵커 디스커버리 절차를 수행하는 단계; 및
    상기 앵커 디스커버리를 통해 식별된 상기 UWB 앵커로 상기 보행자의 위치 검출을 위한 신호를 전송하는 단계를 포함하는, 방법.
  23. 제21항에 있어서, 상기 UWB 앵커로부터 충돌 경고를 수신하고, 상기 수신된 충돌 경고에 대응하여 경고 알림을 출력하는 단계를 포함하는, 방법.
PCT/KR2024/009467 2023-07-06 2024-07-04 소프트 v2x에 기반한 보행자와 차량 간의 충돌 방지를 위한 장치, 이를 위한 방법 또는 시스템 Ceased WO2025009906A1 (ko)

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