원거리 적외선을 이용한 지능형 교통시스템{Infrared rays use intelligent transportation system}

본 발명은 원거리 적외선을 이용하여 도로 및 교통정보를 수집하고 이를 광케이블을 통하여 전달가공하므로써 교통 및 도로상황을 종합적으로 판단하여 지능형 교통시스템(Intelligent Transportation System)에 활용하도록 하는 원거리 적외선을 이용한 지능형 교통시스템에 관한 것이다.

자동차의 증가와 도로망 확충이 어려운 문제로 인하여 사회적으로 교통혼잡율이 증가하고 있으며 이는 교통사고 발생율과 물류비 증가로 이어져 교통서비스의 질저하와 에너지 낭비 및 국가경쟁력을 낮추는 요인이 되고 있다.

지능형 교통시스템(ITS)은 도로, 차량, 신호시스템, 운전자 등 기존의 교통체계 구성요소에 전자제어통신등 첨단기술을 접목시켜 상기 구성요소가 유기적으로 작동토록 하므로써 교통혼잡율을 낮추고 교통사고 발생율을 떨어뜨리며 물류비를 절감시키도록 하는 것이다.

지능형 교통시스템의 기본은 정확한 교통정보의 수집에 있으며, 그 수집방법은 비콘(Beacon)방식, 단거리용 무선통신시스템(Dedicated Short Range System)방식, 지구위치파악시스템(Global Position System)방식 등이 있으나 그중 GPS 방식은 인공위성을 이용하여 자기차량 위치를 파악하게 되는 것으로, 인공위성 사용에 따른 위성사용료 지불과 고가의 인공위성 신호수신 및 표시장치를 갖추어야 하는 문제가 있어 범용화시키기 어려운 것이다.

비콘방식은 도 1 에 도시된 바와 같이 교차로 내에 자신의 ID를 발사하여 차량위치를 파악토록 하는 RF ID 발생기(11)를 설치하는 한편 차량에는 RF ID 발생기(11)의 ID를 수신하여 정보수집장치(12)로 송신하거나 필요한 정보를 정보수집장치(12)로부터 수신하여 표시장치에 전달하는 차량탑재장치(13)를 설치하고, 정보수집장치(12)는 가드레일/전주/빌딩옥상 등에 설치하되 차량탑재장치(13)에서 송신된 데이터를 수집 및 가공하여 관제센터(14)로 전송하거나 필요한 정보를 차량탑재장치(13)로 송신하도록 하므로써 이루어지는 것으로 서비스 방식이 복잡하고, 전송속도가 느려서 제공서버의 제약이 많고 가입자수가 증가하면 용량문제가 발생한다.

단거리용 무선통신시스템 방식은 도 2 와 같이 차량내에 탑재되어 RF ID를 관제센터(21)와 데이타 송수신하는 노변통신장치(22)로 송신하거나 필요한 정보를 수신하여 표시장치로 표시시키는 차량통신장치(23)와, 가드레인/전주/신호등에 설치하고 차량탑재장치(23)에서 송신된 데이타를 실시간으로 수집 및 가공하여 관제센터(21)로 전송하거나 필요정보를 제공키 위해 관제센터(21)의 명령을 수신하여 차량탑재장치(23)에 전달하는 노변통신장치(22)로 이루어지는 것으로 서비스의 복잡성, 유지비용증가, 용량이 한정된 문제가 발생된다.

그리고 비콘방식과 단거리용 무선통신시스템 방식은 MHz 또는 GHz 대의 주파수를 사용하게되므로 유해 전자파에 노출되는 문제가 따르게 된다.

본 발명은 지능형 교통시스템 구축을 위한 도로 및 교통정보를 원거리 적외선을 이용하여 수집하므로써 유해 전자파 사용을 배제시키고, 원거리 적외선을 이용하여 수집된 정보를 광케이블로 상황실에 전달하고 이를 가공하여 실시간으로 도로 및 교통상황을 파악한 차량흐름제어 및 교통정보를 표시해주도록 하므로써 저렴한 설치 및 운용비용으로 고효율의 지능형 교통시스템 구축이 가능하도록 한 것이다.

이러한 본 발명은 도로변 일정장소에 초전형 및 양자형 센서가 내장된 원거리 적외선 송,수신기를 설치하고, 각 차량에는 차량 ID를 적외선으로 송신하고 원거리 적외선 송수신기로부터의 교통정보를 수신하는 차량송수신기를 설치하며, 상기 원거리 적외선 송수신기와 수집된 교통정보를 가공하는 교통정보 종합상황실 사이에는 정보통신을 위한 광케이블을 설치하므로써 이루어지는 것으로, 원거리 적외선 송수신으로 유해 전자파 공해를 없애고, 광케이블을 이용한 정보전송으로 초고속 대용량의 정보를 실시간으로 전달할 수 있는 것이다.

도 1 은 기존 비콘방식 구성도

도 2 는 기존 단거리용 무선통신 시스템 방식 구성도

도 3 은 본 발명 시스템 구성도

도 4 는 본 발명의 원거리 적외선 송수신기 및 차량송수신기 부착 상태도

도 5 는 본 발명의 차량송수신기에서 송신하는 ID 설정 예시도

도 6 은 본 발명의 원거리적외선 송수신기에서 송신하는 ID 설정 예시도

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

100 : 원거리적외선송수신기 200 : 차량송수신기

300 : 광케이블 400 : 교통상황안내판

500 : 교통신호등 600 : 교통정보종합상황실

도 3 은 본 발명 시스템 구성도이고, 도 4 는 본 발명의 원거리 적외선 송수신기 부착상태도로써,

원거리 적외선 송수신기(100)는 도로변의 가로등(101) 또는 전주등에 설치되고, 열에 민감한 형태의 초전형센서와 차량송수신기(200)에서 송신되는 ID를 수신하는 양자형 센서를 내장하게 되며, 수집된 교통정보를 광케이블(300)을 이용하여 교통정보 종합상황실(600)로 송신하는 한편 교통정보 종합상황실(600)로부터 송신된 교통정보를 발신하게 된다.

상기 원거리적외선송수신기(100)는 사용전원공급이 원활한 곳에서는 상용전원을 사용하고 그렇지 않은 경우는 태양전지를 이용하도록 하며, 24MHz 펄스신호로 고출력 송신시켜 송신거리를 증가(주간 100m, 야간 200m)시키고, 수신센서 통달거리를 길게 하기 위하여 촛점거리 15mm의 20배율 확대용 렌즈를 사용한다.

원거리적외선송수신기(100)는 가로등(101) 및 전주설치 간격인 50∼100m 또는 정보수집에 문제가 되지 않는 간격으로 설치하며, 가로등 또는 전주가 설치되지 않은 도로에서는 적절한 지주대를 설치하여야 한다.

상기 원거리적외선송수신기(100)는 초전형센서와 양자형센서를 내장시키게 되고, 초전형센서는 열에 민감하여 차량에서 배출되는 차량온도를 센싱하여 기상현황도와 같은 사진으로 영상화시키는데 이용되고, 양자형센서는 차량에 탑재된 차량송수신기(200)로부터 송신되는 ID를 양자형외선으로 파악하여 그래픽화시키거나 차량의 위치 및 종류를 파악하는데 이용되는 것으로, 초전형센서를 이용할 경우 차량흐름 파악이 빠르나 자동추적이 수동에 의해 이루어지고, 양자형 센서를 이용할 경우 차량흐름파악이 느리나 ID에 의한 파악이 이루어져 운행파악을 쉽게 할 수 있다.

상기 원거리적외선송수신기(100)는 광케이블(300)을 이용하여 교통정보종합상황실(600)과 통신이 이루어지게 되므로 모든 원거리적외선송수신기(100)와 교통정보종합상황실(600)사이에는 광케이블(300)이 매설되어야 한다.

또한 광케이블(300)은 교통신호등(500) 교통상황안내판(400)등 교통흐름을 통제하거나 알릴 수 있는 요소와 연결되어져야 하고 타지역상황실(601) 또는 운송회사(602)등과도 연결되어 정보를 활용할 수도 있다.

광케이블(300)은 다양하고 고품질특성을 갖는 대용량의 정보를 적은 손실로 경제성있게 고속으로 전송할 수 있는 통신망의 전송매체로써 저손실, 세경, 경량, 비전도성, 광대역성 등의 특징을 갖는다.

차량에 탑재되는 차량송수신기(200)는 차량출고시 지정되는 ID를 시동을 거는 순간부터 적외선으로 송신시키게 되고, 원거리적외선송수신기(100)로부터 송신된 교통정보를 수신하여 차량에 탑재된 네비게이터 등의 표시장치에 교통정보등을 표시시키게 된다.

차량에 탑재되는 차량송수신기(200)는 시동시부터 자신의 ID를 적외선으로 송신시키게 되고, 상기 차량송수신기(200)에서 송신하는 ID를 예를 들면 도 5 에 도시된 바와 같이 구성하여, 각각의 차량마다 차량번호와 같이 고유의 ID를 송신하도록 하되, 상기 ID는 일반인이 조작하거나 훼손시키지 않도록 별도의 장치를 보완시키게 된다.

상기 차량송수신기(200)에서 적외선 송신된 ID는 원거리 적외선송수신기(100)에서 수신하게 되고, 상기 원거리 적외선 송수신기(100)에서 수신한 차량 ID는 적외선송수신기(100)를 나타내는 고유의 ID와 함께 광케이블(300)을 통하여 교통정보 종합상황실(600)로 송신한다.

여기서 원거리적외선송수신기(100)의 ID는 예를 들면 도 6 에 도시된 바와 같이 구성하여 차량송수신기(200)로부터의 ID수신시와 초전형센서를 이용하여 수집한 정보를 ID와 함께 교통정보종합상황실(600)로 송신하여 교통정보를 가공, 표시시키도록 한다.

이러한 본 발명에서 먼저 차량에 차량송수신기(200)를 탑재치 않은 상태에서 원거리 적외선송수신기(100)를 이용하여 교통상황을 파악하는 과정을 살펴본다.

이때는 원거리적외선송수신기(100)의 초전형센서를 이용하는 것으로 차량의 증가상황에 따라 열감지상태가 변화하게 되고 이는 광케이블(300)을 통하여 교통정보종합상황실(600)에 전달되므로써 도로의 교통흐름을 마치 기상현황도와 같이 표시시키게 된다.

이때에는 차량의 숫자 및 종류에 대한 파악은 어려우나 전체적인 교통량 즉 차량이 정체되거나 소통이 원활한 것을 감지할 수 있고, 이에 따라 광케이블(300)을 통하여 고통신호등(500)을 조작하여 막힌 곳을 빨리 풀어주거나, 교통상황안내판(400)등에 정체 및 지체지역을 표시시켜 차량이 우회할 수 있도록 하므로써 원활한 교통흐름이 이루어지도록 한다.

다음으로 차량에 차량송수신기(200)를 탑재하여 차량 ID를 적외선으로 송신하는 경우를 살펴본다.

이때는 원거리 적외선송수신기(100)에 내장된 양자형센서에서 상기 차량송수신기(200)로부터 송신된 ID를 수신하게 되며, 수신된 차량 ID는 원거리적외선송수신기(100) ID와 함께 광케이블(300)을 통하여 교통정보종합상황실(600)로 전송되어 컴퓨터에서 교통정보를 가공처리하게 된다.

따라서 교통정보종합상황실(600)에서는 차량 ID와 송수신기 ID를 해석하여 어느차량이 어느위치에 있는지 파악할 수 있으며, 이를 종합할 경우 차량의 정체 및 지체상황을 파악할 수 있어 교통신호등(500)을 조작하여 차량흐름을 좋게하거나 교통상황안내판(400)을 조작하여 지체 및 정체상황을 알려주도록 한다.

교통정보종합상황실(600)에서는 인터넷으로 일반사용자에게 접속시켜 일반사용자도 통신망을 이용하여 교통상황을 확인할 수 있도록 한다.

또한 차량 ID를 파악하여 전용차선 위반, 주차위반, 속도위반, 사고발생등을 즉각적으로 확인할 수 있으며, 또한 도난이나 수배차량의 위치 및 도주로를 정확히 알아낼 수 있다.

본 발명은 수집된 교통정보를 이용하여 가공된 교통정보를 원거리적외선송수신기(100)에 전달하여 적외선송신되게 하거나 교통상황안내판(400)등에 전달하여 표시시키게 된다.

예를 들면 특정버스가 특정정류장을 통과하면 다음 정류장에서는 교통상황안내판(400)을 이용하여 몇 분 뒤에 몇번 버스가 도착한다는 내용을 표시시킬 수 있다.

그리고 원거리적외선송수신기(100)에서 송신된 교통정보는 차량송수신기(200)에서 수신하여 네비게이터를 이용한 자기위치파악이나 도로정보 등을 전달받을 수 있으며, 이외에 주유소, 주차장 등의 위치도 전자지도를 이용해 표시시킬 수 있다.

즉 원거리적외선송수신기(100)에서 송신된 교통정보는 차량내 네비게이터 등에 표시되어 교통적체 상황과 주변도로 여건등을 인식시키며, 네비게이터가 장착되지 않은 상태에서는 도로주변에 설치된 교통상황안내판(400)에 도로상황을 그래픽화하여 표시시킴으로써 운전자가 교통상황을 쉽게 파악할 수 있도록 한다.

상기된 교통정보는 교통상황안내판(400)을 이용한 시각적인 표시와 함께 음성정보를 이용한 청각적인 안내도 가능하다.

본 발명은 원거리적외선과 광케이블을 이용하여 교통정보를 송수신이 이루어지므로 전파장애에 의한 끊어짐, 혼선, 잡음등의 문제가 해결되고, 유해한 전자파 공해로부터의 해방을 통한 국민건강의 보호와 저렴한 관리비용등의 효과가 제공된다.