KR100375325B1 - 통행료 자동 징수 시스템용 하이브리드 온 보드 유닛 및그 유닛의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유료도로 주행 차량이 무인자동 요금 징수소(toll-gate) 통과시 통행 요금 징수를 IC 카드 및 일반 신용카드를 겸용으로 처리하고, 개방식 또는 폐쇄식 통행 요금 징수 시스템에 모두 적용 가능한 것으로서, 유료도로 통행료 자동 징수 시스템을 위한 차량의 대시보드에 설치되는 하이브리드 OBU(Hybrid On-Board Unit) 장치 및 그 제어 방법을 제공한다.

본 발명의 하이브리드 OBU 장치는 사용자 카드의 정보 등을 저장하는 데이터 저장 수단; 사용자가 원하는 상태를 입력할 수 있는 입력 수단; 여러 상황을 표시해주는 상태 표시 수단; 음성으로 여러 정보를 제공하기 위한 음성 출력 수단; 신용카드 또는 IC 카드를 판독하여 처리할 수 있는 카드 처리 수단; 전원을 공급하는 전원 공급 수단; 각 톨게이트(toll-gate)에 설치된 무선통신 장비들과 신호를 주고 받을 수 있는 무선 송수신 수단(RF module); 상기 각 부들의 동작을 제어하는 마이컴부를 포함한다.

본 발명의 하이브리드 OBU 장치는, 일반신용카드 및 기타 IC 카드를 모두 처리할 수 있는 듀얼 모드(dual mode) 구조이고, 개방식 또는 폐쇄식 유료도로 통행 요금 징수 시스템 모두에 적용 가능하므로, 유료도로 요금 징수 체계 및 자동 징수 시스템 사용자들의 편의성을 대폭 향상시킬 수 있다.

Description

통행료 자동 징수 시스템용 하이브리드 온 보드 유닛 및 그 유닛의 제어방법{Hybrid On-Board Unit for automatic toll collecting system, and method for controlling the Unit}

본 발명은 유료도로 주행 차량이 무인자동 요금 징수소(toll-gate) 통과시통행 요금 징수를 IC 카드 및 일반 신용카드 겸용으로 처리하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 본 발명은 개방식 또는 폐쇄식 통행 요금 징수 시스템에 모두 적용 가능하고, 유료도로 통행료 자동 징수 시스템을 위한 차량의 대시보드에 설치되는 하이브리드 OBU(Hybrid On-Board Unit) 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

최근 전자 및 무선 통신 기술 분야의 획기적인 기술 진보에 힘입어, 유료도로를 주행하는 차량이 톨게이트(toll-gate)를 통과시 정지하지 않고도 고속 주행인 상태로도 자동으로 통행 요금을 징수할 수 있도록 한 전자식 통행 요금 징수 시스템(Electronic Toll Collection System: 이하 'ETCS'라 한다)이 제안되어 실제 적용을 위한 연구 및 시범 사업이 활발하게 진행되고 있다.

이러한 유료도로 통행 요금 징수 시스템에 적용되는 ETCS는 차선을 가로 질러 설치되는 갠트리(Gantry)에 각각의 차선에 대응하여 고주파 통신 제어기(Radio Frequency Communication Controller: 이하 'RFC 제어기'라 한다)가 설치되고, 차량에는 상기 RFC 제어기와 통신을 수행하는 단말기(차량내의 대시 보드에 설치된다는 의미로 OBU라고 한다)가 부착되어 구성된다.

종래 기술의 OBU는 RFC 제어기와의 통신을 담당하는 통신부와 스마트 카드(Smart Card)로 구성되는데, 여기에서 스마트 카드는 미리 일정 금액이 충전되어 있는 전자 지갑으로 사용된다.

그러므로, 종래 기술의 OBU는 스마트 카드 등과 같은 특수한 카드를 사용자가 항상 소지해야 할뿐만 아니라, 지정된 장소에서 스마트 카드에 일정 금액을 충전시켜야 하는 번거로운 문제점이 있었다.

특히, 유료도로를 자주 이용하는 운전자는 스마트 카드를 자주 충전해야 하는 문제점이 있어서 사용이 매우 불편하였다.

또한, 종래의 하이패스(Hi-pass) 카드의 경우, 카드 불량 내지 사용자가 하이패스 카드를 OBU에 잘못 삽입함으로써, 요금 징수가 제대로 되고 있지 않은 실정이다.

이에 본 발명은 전술한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 제1 목적은 IC 카드 및 신용카드 겸용 구조의 하이브리드 OBU를 제공함으로써 IC 카드를 구비하지 못한 운전자라 할지라도 고속 주행중인 상태에서 신용카드로 통행 요금을 지불할 수 있는 OBU를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 제2 목적은 종래의 하이패스 카드 장착용 OBU의 경우 카드 불량 내지 사용자가 하이패스 카드를 OBU에 잘못 삽입함으로써, 요금 징수가 제대로 되고 있지 않는 문제점을 해결하고자 하는 것이다.

또한, 본 발명의 제3 목적은 운전자가 차량을 타인에게 빌려주거나 할 때 자신의 카드 정보를 리셋시킴으로써, 실제로 차량을 운전한 자의 IC 카드 또는 신용카드에서 통행 요금이 인출되도록 하는 데 있다.

또한, 본 발명의 제4 목적은 개방식 또는 폐쇄식 통행 요금 징수 시스템 모두에 적용되는 하이브리드 OBU를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 제5 목적은 본 발명의 OBU와 ETCS의 RFC 제어기간의 양방향 통신 후, ETCS로부터 OBU 인식이 제대로 되지 않았다는 메시지를 받게 되면 본 발명의 OBU를 통한 안내방송을 통해 차량을 감속시킬 것을 유도할 수 있는 방법을 제공하는 데 있다. 이 경우, 최종적인 통신 상태에서도 OBU가 정상적으로 인식되지 않는다면 OBU 기능을 정지시킨 후 본 발명의 OBU를 점검받도록 안내방송함으로써, OBU 인식 에러에 대한 종래기술의 문제점을 해소시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 하이브리드 OBU의 전체 구성을 도시한 블록도.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 하이브리드 OBU 제어 방법의 일실시예를 도시한 흐름도.

도 3은 OBU에 기 입력된 신용카드 정보를 리셋하는 절차를 도시한 흐름도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 데이터 저장부 20 : 입력부

30 : 음성 출력부 40 : 상태 표시부

50 : 카드 처리부 60 : 전원 공급부

70 : 무선 송수신 모듈부 80 : 메모리부

90 : 마이컴

전술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 하이브리드 OBU는, 사용자 카드의 정보 등을 저장하는 데이터 저장 수단; 사용자가 원하는 상태를 입력할 수 있는 입력 수단; 여러 상황을 표시해주는 상태 표시 수단; 음성으로 여러 정보를 전달하기 위한 음성 출력 수단; 신용카드 또는 IC 카드들을 판독하여 처리할 수 있는 카드 처리 수단; 전원을 공급하는 전원 공급 수단; 각 톨게이트에 설치된 무선 통신 장비들과 통신할 수 있는 무선 송수신 수단; 메모리 수단; 및 마이컴을 포함하는 것으로서, 상기 입력 수단은 상기 데이터 저장 수단에 저장되어 있는 카드의 종류 및 번호 등의 데이터를 리셋하기 위한 버튼을 포함하고, 상기 카드 처리 수단은 일반 신용 카드 및 IC 카드 모두를 판독할 수 있는 구조이고, 상기 음성 출력 수단은 OBU와 RFC 제어기간의 통신 장애 및 상기 OBU에 IC 카드 또는 신용 카드가 제대로 판독되어 있지 않은 경우에 상태 정보를 사용자에게 알려주기 위한 수단인 것을 특징으로 한다.

또한, 전술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 하이브리드 OBU 제어 방법은, OBU 각 부의 상태를 체크하여 정상 상태이면 동작 상태 LED를 온시키는 단계; 데이터 저장부(10)로부터 사용자 카드 정보를 판독하여 이미 카드 정보가 입력되어있는지의 여부를 판단하여 입력되어 있는 카드 정보가 없으면 카드 입력 요구 음성 메시지를 출력하는 단계; 이미 카드 정보가 입력되어 있거나 사용자가 카드를 입력하면 톨게이트로의 접근 여부를 확인하기 위해 유료 도로 요금 징수 시스템에 장착되어 있는 RFC 제어기 유무를 계속적으로 확인하는 단계; RFC 제어기가 검지되면 OBU와 RFC 제어기간의 정상적인 통신이 가능한지의 여부를 체크하는 단계; 상기 단계의 체크 결과 정상적인 통신이 가능하지 못한 경우 차량의 운전자에게 차량의 속도를 감속하라는 음성 메시지를 출력하는 단계; 사용하는 카드가 신용 카드 인지의 여부를 판단하는 단계; 상기 판단된 카드 종류에 따라 카드 정보를 RFC제어기로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하겠다.

도 1은 본 발명의 하이브리드 OBU의 전체 구성을 도시한 블록도이다. 본 발명의 OBU는 유료도로 통행 요금 징수 시스템에 있어서, 차량의 대시보드에 설치되는 것으로 운전자의 신용카드 또는 IC카드로부터 요금징수소(toll-gate) 통과시 무정차 상태에서 해당 통행 요금이 자동적으로 인출되도록 하는 장치이다. 도 1에서, 데이터 저장부(10)는 사용자가 입력시킨 카드의 종류 및 번호를 저장할 뿐만 아니라, 여러 상황에 따라 적절히 출력해야 하는 음성 데이터를 저장하는 수단으로서, 예컨대 플래시 메모리(flash memory)와 같은 기억장치로 이루어진다. 입력부(20)는 해당 차량의 소유자 또는 운전자가 해당 차량을 타인에게 빌려주거나 할 때, 데이터 저장부(10)에 저장되어 있는 카드의 종류 및 번호 등의 데이터를 삭제(reset)하기 위한 수단 또는 본 발명의 OBU의 설정을 위한 수단으로 통상적으로 버튼으로 이루어진다. 음성 출력부(30)는 OBU와 RFC 제어기간의 통신 장애 및 OBU에 IC카드 또는 신용카드가 제대로 판독되어 있지 않을 경우 등의 상태에 대한 정보를 사용자에게 알려주기 위한 수단으로서, 통상 스피커로 구성된다. 상태 표시부(40)는 음성 출력부와 함께 OBU의 상태에 대한 정보를 사용자에게 알려주기 위한 장치로써, 통상 LED로 구성된다. 카드 처리부는(50)는 일반 신용 카드 정보를 판독할 수 있는 신용 카드 리더 모듈과 특수한 IC 카드를 읽을 수 있는 특수 카드 리더 모듈로 구성된다. 즉, 카드 처리부(50)는 일반 신용 카드 뿐만 아니라 특수한 IC 카드도 읽을 수 있는 구조를 채택한 것으로서, 본 발명의 중요한 특징중의 하나이다. 여기서, 카드 처리부(50)는 일반 신용 카드를 판독하기 위하여, ATM(automatic teller machine)에서와 같이 카드를 삽입구에 삽입하는 삽입식 또는 카드를 긁어서 카드의 표면에 부착된 스트라이프(stripe)를 판독하는 형식의 구조 모두를 채택 가능한 것으로서, 카드를 긁어서 카드의 표면에 부착된 스트라이프를 판독할 수 있는 리더(reader)식 구조의 것이 바람직하다. 카드 처리부(50)에서 판독된 카드 데이터는 데이터 저장부(10)에 저장되게 된다. 전원 공급부(60)는 차량의 직류 전원을 사용하여 전원을 공급하여 주는 부분으로 직류 변환기로 구성된다. 무선 송수신 모듈부(70)는 ETCS의 갠트리에 설치되는 RFC 제어기와 통신을 수행하는 무선 단말기 모듈로써, 그 구성을 단순화 하기 위해 5.8 GHz 대역에서 백스캐터링(back scattering) 기법을 사용한다. 메모리부(80)는 마이컴 운용을 위해 필요한 기본 메모리로써, ROM, RAM 등으로 구성된다. 또한, 마이컴(90)은 본 발명의 OBU를 전체적으로 제어하는 프로세서이다.

이하에서는, 도 2a 내지 도 2d를 참조하여 본 발명의 하이브리드 OBU 제어 방법의 일실시예를 설명한다.

먼저, 마이컴(90)은 본 발명의 OBU의 각 부의 상태를 체크하여(s101), 정상 상태이면 동작 상태 LED를 ON(s102)시킨다. 이어서, 데이터 저장부(10)로부터 사용자의 카드 정보를 판독하여(s103), 이미 카드 정보가 입력되어 있는지의 여부를 판단하여(s104), 입력되어 있는 카드 정보가 없으면 카드 입력 요구 음성 메시지를 출력한 후 카드를 입력할 때까지 대기한다(s105). 이미 카드 정보가 입력되어 있거나 사용자가 카드를 입력하면, 톨게이트로의 접근 여부를 확인하기 위해 계속적인 무선 통신을 통해 유료도로 요금 징수 시스템에 장착되어 있는 RFC 제어기 유무를 확인한다(s106). 이어서, RFC 제어기가 확인되면 검지 확인용 LED를 ON(s107)시키고, 이어서 RFC 제어기와 정상적인 무선 통신이 가능한지를 체크한다(s108). 정상적인 통신을 하지 못하면 차량의 운전자에게 차량의 속도를 감속하라는 음성 메시지를 출력(도 2c의 s110)하여 차량 감속을 유도하면서 정상적인 통신율을 높이도록 유도한다. 이하에서는, 도 2c를 구체적으로 참조하여 본 발명의 OBU와 RFC 제어기가 정상적인 통신을 하지 못하는 경우에 대한 제어 절차에 대해서 설명을 계속한다.

이어서, 계속적으로 시간을 카운트하면서(s111) 톨게이트를 충분히 통과했으리라 추측되는 정해진 시간이 경과할 때까지(s112) RFC 제어기와 정상적인 통신을 하지 못하는 경우 OBU의 불량 및 수리 요구을 알리는 음성 메시지를 출력(s114)하고, 이어서 OBU 불량 알림 LED를 ON시킨 후(s115) OBU 데이터 및 시스템을 리셋시킨다(s116). 만약, 단계 (s113)에서 OBU와 RFC 제어기간의 무선 통신이 정상적으로 이루어지면 도 2a의 단계 (s108) 이후로 진입한다. 다시, 도 2a로 복귀하여 본 발명의 제어 절차를 설명하면, 본 발명의 OBU와 RFC 제어기가 정상적으로 무선 통신을 하는 경우 RFC 제어기로부터 수신한 정보로부터 현재 통과하고자 하는 ETCS가 폐쇄식인지 개방식 인지를 확인한다(s109).

단계 (s109)의 판단 결과, 통과하고자 하는 ETCS가 개방식 유료도로 요금 징수 시스템이면 OBU에 저장된 데이터 정보를 통해 현재 사용자가 사용하고자 하는 카드가 신용카드인지 아니면 특수한 IC 카드인지를 확인 한 후(s117), 그 정보를 갠트리로 전송한다(s118). 사용하고자 하는 카드가 스마트 카드와 같은 선불제 형식의 IC 카드이면 갠트리로부터 지불해야 할 요금 정보를 수신한 후(s119), 그 요금을 IC 카드에서 즉시 정산한다(s120). 이어서, 그 처리 결과를 갠트리에 전송한다(s121).

그러나, 판단단계 (s117)에서의 판단 결과, 사용하고자 하는 카드가 후불제 형식의 일반 신용 카드인 경우 전술한 바와 같이 그 카드 종류를 갠트리로 전송한 후, 신용카드의 종류 및 고유 번호에 대한 정보를 갠트리로 전송함으로써(s122), 추후에 자동 요금 징수 시스템의 메인 시스템에서 카드 회사를 통해 후불로 요금을 청구할 수 있도록 한다.

단계 (s109)의 판단 결과, 통과하고자 하는 ETCS가 폐쇄식 유료도로 요금 징수 시스템이면, 도 2b의 단계 (s123)으로 진입하여 처음 통과하는 갠트리를 입구측갠트리로 확인한 후 그 갠트리의 고유번호와 통과 시간을 메모리부(80)에 저장하여 둔다. 이어서, 출구측 갠트리에 접근할 때까지 RFC 제어기의 유무를 무선 통신을 통해 계속 확인하고(s124), RFC 제어기가 있음이 확인되면 그 갠트리는 출구측 갠트리가 된다. 이어서, RFC 제어기와 정상적으로 통신하는지를 확인한다(s125). 이 경우에 있어서도, 전술한 바와 같이 정상적인 통신이 되지 않으면 OBU 에러 메시지를 보내게 된다. RFC 제어기와 OBU가 정상적인 통신이 이루어진다면, 개방식에서와 마찬가지로 카드 종류를 확인한다(s126). 만약, IC 카드이면 그 카드 종류를 출구측 캔드리에 전송함(s127)과 동시에 이미 저장해 놓은 입구측 갠트리 정보를 함께 전송하므로써, 출구측 갠트리에서 정확한 청구 요금을 계산할 수 있도록 해준다(s128).

이어서, 출구측 갠트리에서는 청구 요금 정보를 OBU로 전송하고(s129), 그 청구된 요금을 IC 카드에서 즉시 정산한 후(s130), 그 처리 결과를 출구측 갠트리에 전송한다(s131).

만약, 신용 카드이면 사용하고자 하는 신용카드의 종류 및 고유 번호에 대한 정보를 출구측 갠트리로 전송함으로써(s132) 후불로 요금을 청구할 수 있도록 한다.

본 발명의 OBU는, 자신의 차량을 타인에게 빌려주는 등의 행위로 인해, OBU에 이미 저장되어 있는 자신의 사용 카드 정보나 기타 정보를 삭제해야 하는 경우가 발생하므로, 그러한 경우에 대응하기 위해 OBU 리셋키를 구비하였다. 이 OBU 리셋키는 메인 프로그램이 수행되는 어느 순간에라도 그 역할을 수행해야 하므로 인터럽트(interrupt) 방식으로 프로그래밍한다.

도 3은 OBU에 기 입력된 신용카드 정보를 리셋하는 절차를 도시한 흐름도이다. 이를 구체적으로 살펴보면, OBU 리셋키가 눌려지면, 그 즉시 인터럽트가 걸려서 OBU 리셋을 알리는 LED가 ON(s300)되고, 이어서 OBU 데이터를 모두 삭제(reset)한다(s302).

이상에서, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 본 기술분야의 당업자들이라면 첨부된 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것이다.

발명에 의하면, 차량이 정차함이 없이 유료도로의 통행 요금을 IC 카드 및 일반 신용 카드로 지불할 수 있으며, 개방식 또는 폐쇄식 유료도로 통행 요금 자동 징수 시스템 모두에 적용 가능하다는 효과가 있다. 따라서, 시스템 호환성으로 인하여 유료도로 요금 징수 체계 및 자동 징수 시스템 사용자들의 편의성을 대폭 향상 시킬 수 있다는 효과가 있다.

또한, 종래의 OBU에 있어서의 에러율이 높음으로써 요금 징수가 제대로 되지 않은 문제점을 해결함으로써 통행 요금 징수의 정확성이 매우 향상된다는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 개방식 및 폐쇄식 유료도로 통행요금 징수 시스템에 모두 적용가능하고, 차량의 대시보드에 설치되며 차량으로부터 전원을 공급받는 OBU에 있어서,

   사용자가 입력시킨 카드 종류 및 카드 번호 등을 포함하는 사용자 카드 정보, 및 출력해야 하는 음성 데이터를 저장하는 데이터 저장 수단;

   해당 차량의 소유자 또는 운전자가 해당 차량을 타인에게 빌려줄 때, 상기 데이터 저장 수단에 저장되어 있는 카드 종류 및 카드 번호 등을 포함하는 사용자 카드 정보를 삭제하거나 OBU의 설정값을 입력하기 위한 입력 수단;

   OBU의 상태에 대한 정보를 표시해주는 상태 표시 수단;

   OBU와 RFC제어기간의 통신 장애 및 OBU에 IC카드 또는 신용카드가 제대로 판독되어 있지 않을 경우 등의 상태에 대한 정보를 사용자에게 음성으로 전달하기 위한 음성 출력 수단;

   일반 신용카드 정보를 판독할 수 있는 신용카드 리더 모듈과 특수한 IC카드를 판독할 수 있는 특수 IC카드 리더 모듈로 이루어진 하이브리드 카드처리 수단;

   차량의 직류전원을 사용하여 전원을 공급하는 것으로서 직류변환기로 구성된 전원 공급 수단;

   ETCS의 갠트리에 설치된 RFC제어기와 통신을 수행하는 무선 송수신 수단;

   차량이 통과하는 ETCS가 페쇄식 유료도로 요금 징수 시스템인 경우 처음 통과하는 갠트리의 고유번호 및 통과시간 등이 기록되는 메모리 수단; 및

   상기 각 수단들에 연결되어 OBU를 전체적으로 제어하는 마이컴을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 OBU 장치.
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