KR101248584B1 - 보행속도에 따라 녹색현시를 결정하는 신호등 제어방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 횡단보도에서 보행자의 속도에 따라 신호등의 녹색현시주기를 결정함으로써 상대적으로 보행속도가 낮은 보행약자 또는 횡단보도로 늦게 진입한 보행자들이 안전하게 횡단보도를 횡단하도록 하는 신호등 제어방법 및 장치에 관한 것이다.

Description

보행속도에 따라 녹색현시를 결정하는 신호등 제어방법 및 장치{Traffic lamp of controlling method and apparatus lighting green light according to walking speed }

본 발명은 횡단보도를 보행하는 보행자들의 속도에 따라 녹색현시의 소등시간을 연장시켜 보행자가 안전하게 횡단보도를 보행하도록 하는 신호등 제어방법 및 장치에 관한 것이다.

횡단보도 신호등은 차도에 수직으로 형성된 횡단보도의 양측에 설치되어 기 설정된 현시주기에 따라 현시를 출력함으로써 횡단보도 보행자가 안전하게 차도를 횡단하도록 하는 신호등이다.

또한 횡단보도 신호등은 보행자 및 차량에게 통행우선권을 부여함으로써 보행자와 차량 간의 상충을 억제시켜 교통사고 발생률을 절감시키며, 보행자의 신호대기시간 및 차량 정체률을 절감시키는 장점으로 인해 대부분의 도로 및 교차로 등에 설치되어 사용되고 있다.

그러나 종래의 횡단보도 신호등은 기 설정된 현시주기에 따라 단순히 현시들을 출력시키는 구조로 이루어지기 때문에 횡단보도를 늦게 진입한 보행자는 녹색현시가 소등되기 전에 횡단보도를 횡단하기 위해 급하게 뛰어가는 경우가 빈번하게 발생되며, 이에 따라 급작스럽게 횡단보도로 뛰어 들어온 보행자를 인식하지 못한 차량과의 교통사고가 빈번하게 발생되고 있다.

특히 일반인들에 비해 보행속도가 낮은 장애인, 임산부, 부상자 및 노약자 등을 포함하는 보행약자들이 종래의 횡단보도 신호등을 이용하는 경우 보행약자들이 횡단보도 보행을 완료하기 전에 종래의 횡단보도 신호등은 기 설정된 현시주기에 따라 녹색현시를 소등시킴으로써 보행약자들의 교통사고가 빈번하게 발생되고 있다. 즉 종래의 횡단보도 신호등에는 보행약자들을 보호하기 위한 방안이 전혀 구성되지 않기 때문에 보행약자들은 생명의 위협을 받은 채 횡단보도를 보행하게 된다.

또한 차량의 증가로 인해 다차선 도로가 증가함에 따라 보행약자들의 횡단보도 횡단의 위험성은 더욱 증가하였다.

이러한 문제점을 극복하기 위해 횡단보도를 보행하는 보행자를 감지하여 보행자가 감지되는 동안 신호등에서 보행자신호인 녹색현시를 출력시키는 등의 보행약자를 보호하기 위한 신호시스템들이 다양하게 연구되고 있다.

도 1은 등록실용신안 제 20-0306634호(발명의 명칭:횡단보도 내 보행자 감지기능을 갖는 교통신호제어기)에 개시된 교통신호제어기를 설명하기 위한 구성도이다.

도 1의 종래의 교통신호제어기(101)는 신호등(200)의 출력을 제어하는 컨트롤러이며, 인체감지센서(103)가 횡단보도(105) 내에서 보행자를 감지하면 신호등(200)을 제어하여 신호등(200)에서 지속적으로 보행자 보행신호인 녹색현시가 출력되도록 한다.

또한 교통신호제어기(101)는 인체감지센서(103)에서 보행자를 감지하지 않으면 신호등(200)을 제어하여 신호등(200)에서 보행자 보행금지신호인 적색현시가 출력되도록 한다.

이와 같이 종래의 교통신호제어기(101)는 횡단보도 내에서의 보행자 유무에 따라 신호등의 현시를 결정하기 때문에 보행약자들은 안전하게 횡단보도(105)를 횡단할 수 있게 된다.

또한 종래의 교통신호제어기(101)는 보행자가 횡단보도(105)를 늦게 진입하더라도 안전하게 횡단보도를 횡단하도록 한다.

일반적으로 횡단보도 보행자는 보행 시 녹색현시가 곧 소등된다는 위기감을 가지기 때문에 서둘러 횡단보도를 횡단하게 되나 자신이 횡단하기 전에 녹색현시가 점등될 것이라는 것을 인식하면 보행속도가 현저하게 떨어지게 된다.

이에 따라 종래의 교통신호제어기(101)가 적용되는 경우 정상일 때에 비교하여 보행자들의 평균속도는 현저하게 떨어지게 되고, 이에 따라 교통정체가 증가하는 문제점이 발생된다.

또한 종래의 교통신호제어기(101)는 유동인구가 밀집되는 도로 및 교차로에 설치되는 경우 보행자가 끊임없이 지속적으로 감지됨으로써 교통정체가 더욱 심해지게 된다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 해결과제는 횡단보도를 보행하는 보행자들의 보행속도를 이용하여 녹색현시주기를 결정함으로써 보행약자의 안전한 보행을 제공하는 신호등 제어방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.

또한 본 발명의 다른 해결과제는 녹색현시가 결정된 이후 새로운 보행자를 감지하면 새로운 보행자의 보행속도를 이용하여 녹색현시주기를 갱신함으로써 횡단보도를 늦게 진입한 보행자들이 안전하게 횡단보도를 보행하도록 하는 신호등 제어방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.

또한 본 발명의 또 다른 해결과제는 보행자의 속도에 따라 녹색현시주기를 결정하기 때문에 보행자들은 곧 녹색현시가 소등될 것이라는 위기감으로 인해 보행속도가 떨어지지 않도록 하는 신호등 제어방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.

또한 본 발명의 또 다른 해결과제는 유동인구가 많은 곳에 설치되는 경우 녹색현시가 지속적으로 출력되는 경우 녹색현시가 점등된 이후부터의 점등시간이 기 설정된 설정시간(TH1)이 되면 녹색현시를 소등시킴으로써 지속적인 녹색현시 출력으로 인한 교통정체 발생을 최소화시키는 신호등 제어방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 해결수단은 횡단보도를 형성하는 감지영역으로 레이더를 송신하며 반사물체로부터 반사되는 반사신호를 수신하는 레이더 송수신장치로부터 상기 반사신호를 전송받아 상기 횡단보도의 양단부에 설치되는 신호등들의 현시를 제어하는 신호등 제어장치에 있어서: 상기 신호등에서 녹색현시가 점등된 이후 기 설정된 제1 설정시간(TH1)이 경과하면 상기 레이더 송수신장치를 구동시키는 제어모듈; 상기 반사신호를 통해 상기 횡단보도를 보행하는 보행자 유무, 상기 보행자의 보행속도, 상기 보행자의 보행방향 및 상기 보행자의 현재 위치에서 상기 보행자의 보행방향 상으로 상기 횡단보도의 단부까지의 잔여거리를 검출하는 검출모듈; 상기 검출모듈에서 검출한 잔여거리를 상기 보행속도로 나누어 상기 보행자가 상기 횡단보도를 통과하는데 소요되는 시간인 통과예측시간을 산출하는 통과예측시간 산출모듈; 상기 통과예측시간 산출모듈에서 산출한 통과예측시간이 상기 신호등에 현재 적용되는 녹색현시주기의 잔여시간 이상이면 상기 통과예측시간을 녹색현시주기로 결정하는 현시결정모듈을 포함하고, 상기 현시결정모듈에서 결정한 녹색현시주기에 따라 상기 신호등에서 녹색현시가 출력되도록 상기 신호등을 제어하는 것이다.

또한 본 발명에서 감지된 상기 보행자들의 위치를 실시간으로 추적하며, 상기 신호등에서 녹색현시가 출력되는 동안 상기 횡단보도로 새로 진입한 보행자인 신규보행자가 감지되면 상기 신규보행자의 보행속도, 보행방향, 잔여거리 및 통과예측시간을 산출하며, 산출된 상기 신규보행자의 통과예측시간이 상기 녹색현시주기의 잔여시간 이상이면 상기 신규보행자의 통과예측시간을 상기 신호등의 녹색현시주기로 갱신하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 제1 설정시간(TH1)은 인간의 평균보행속도인 5km/s를 기준으로 상기 보행자가 상기 횡단보도 길이의 10분의 1이상이며 10분의 2이하인 기준지점을 통과할 때의 시간으로 설정되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 신호등에서 녹색현시가 점등되면 경과시간(t)을 측정하는 경과시간 측정모듈과, 상기 경과시간 측정모듈에서 측정된 상기 경과시간(t)을 차량의 교통정체를 최소화하기 위한 녹색현시의 최대출력시간인 기 설정된 제2 설정시간(TH2)에 비교하는 경과시간 비교모듈을 더 포함하고, 상기 경과시간 비교모듈에서 상기 경과시간(t)이 상기 제2 설정시간(TH2)에 동일하면 상기 레이더 송수신장치의 구동을 정지시키는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 다른 해결수단은 횡단보도를 형성하는 감지영역으로 레이더를 송수신하는 레이더 송수신장치로부터 전송받은 신호를 통해 상기 횡단보도의 양단부에 설치되는 신호등들의 현시를 제어하는 신호등 제어방법에 있어서: 상기 신호등에서 녹색현시가 점등된 이후 기 설정된 제1 설정시간(TH1)이 경과하면 상기 레이더 송수신장치를 구동시키는 구동단계; 상기 구동단계에서 상기 레이더 송수신장치로부터 전송받은 신호를 통해 보행자 유무, 상기 보행자의 보행속도, 상기 보행자의 보행방향 및 상기 보행자의 현재 위치에서 상기 보행자의 보행방향 상으로 상기 횡단보도의 단부까지의 잔여거리를 검출하는 검출단계; 상기 검출단계에서 검출한 잔여거리를 상기 보행속도로 나누어 상기 보행자가 상기 횡단보도를 통과하는데 소요되는 시간인 통과예측시간을 산출하는 산출단계; 상기 산출단계에서 산출된 통과예측시간이 상기 신호등에 현재 적용되는 녹색현시주기의 잔여시간 이상이면 상기 통과예측시간을 녹색현시주기로 결정하는 현시결정단계; 상기 현시결정단계에서 결정된 녹색현시주기에 따라 상기 신호등에서 녹색현시가 점등되도록 하는 신호등 제어단계를 포함하는 것이다.

또한 본 발명에서 상기 제어단계 이후 감지된 상기 보행자들의 위치를 실시간으로 추적하는 추적단계; 상기 추적단계를 통해 상기 횡단보도로 새로운 보행자인 신규보행자의 진입을 감지하며, 상기 신규보행자가 감지되면 상기 검출단계로 돌아가 상기 검출단계 이후의 과정을 재수행하도록 하는 감지단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 검출단계 이전에 수행되며, 상기 신호등에서 녹색현시가 점등되면 경과시간(t)을 측정하는 경과시간 측정단계; 상기 경과시간 측정단계에서 측정된 상기 경과시간(t)을 차량의 교통정체가 최소화되기 위한 녹색현시의 최대출력시간인 기 설정된 제2 설정시간(TH2)에 비교하는 경과시간 비교단계를 더 포함하고, 상기 경과시간 비교단계에서 상기 경과시간(t)이 상기 제2 설정시간(TH2)에 동일하면 상기 레이더 송수신장치의 구동을 정지시키는 것이 바람직하다.

삭제

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상기 과제와 해결수단을 갖는 본 발명에 따르면 보행약자들은 자신의 보행속도에 따라 신호등 제어장치에서 녹색현시 주기가 결정됨으로써 횡단보도 횡단 중에는 녹색현시가 지속적으로 점등되어 안전하게 횡단보도를 보행할 수 있게 된다.

또한 본 발명에 의하면 신호등 제어장치가 지각보행자가 감지될 경우 지각보행자의 보행속도에 따른 녹색현시 주기를 재 산출함으로써 지각보행자들은 안전하게 횡단보도를 보행할 수 있게 된다.

또한 본 발명에 의하면 녹색현시가 점등된 이후부터의 출력시간이 기 설정된 설정시간(TH1) 이상이면 녹색현시를 소등시킴으로서 교통정체를 최소화시킨다.

또한 본 발명에 의하면 횡단보도를 보행하는 보행자는 녹색현시가 곧 소등될 것이라는 위기감을 가지기 때문에 보행속도가 떨어지지 않고 유지되어 교통정체 발생을 절감시킨다.

도 1은 등록실용신안 제 20-0306634호(발명의 명칭:횡단보도내 보행자 감지기능을 갖는 교통신호제어기)에 개시된 교통신호제어기를 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예가 적용되는 신호시스템을 나타내는 구성도이다.
도 3의 (a)는 도 2의 신호등 컨트롤러를 설명하기 위한 예시도이다.
도 3의 (b)는 도 3의 (a)가 적용될 경우 신호등 컨트롤러의 동작을 나타내는 예시도이다.
도 4는 도 2의 신호등 컨트롤러를 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 도 2의 신호등 컨트롤러를 나타내는 블록도이다.
도 6은 도 5의 신호등 컨트롤러의 동작과정을 설명하기 위한 플로차트이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예가 적용되는 신호시스템을 나타내는 구성도이다.
도 8은 도 7의 신호등 컨트롤러를 나타내는 블록도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예가 적용되는 신호시스템을 나타내는 구성도이다.

도 2의 신호시스템(1)은 차량이 주행하는 차도(6)에 수직으로 형성되는 횡단보도(7)와, 횡단보도(7)로 레이더를 송신하며 반사되는 신호를 수신하는 레이더 송수신장치(5)와, 횡단보도의 양단부에 대칭되게 설치되어 신호를 출력하는 신호등(3), (4)들과, 신호등(3), (4)들 및 레이더 송수신장치(5)를 제어 및 관리하는 본 발명의 일실시예인 신호등 컨트롤러(2)로 이루어진다. 이때 설명의 편의를 위해 신호등(3)이 설치된 횡단보도의 일단부를 진입로(8)라고 하기로 하며, 신호등(4)이 설치된 횡단보도의 타단부를 진출로(9)라고 하기로 한다.

또한 도 2에서는 도시되지 않았지만 신호시스템(1)은 신호등 컨트롤러(2) 신호등(3), (4)들 및 레이더 송수신장치(5)들 간에 데이터가 송수신되는 이동경로를 제공하는 통신망(미도시)을 포함한다.

레이더 송수신장치(5)는 횡단보도(7)로 레이더를 출사시키며, 반사되는 신호를 수신하는 장치이며, 수신 받은 반사신호를 신호등 컨트롤러(2)로 실시간 전송한다.

신호등(3), (4)은 보행자의 통행을 보장 및 금지시키도록 색채, 광선, 모양 및 소리 등의 일정한 표시 및 부호를 출력하는 출력장치이며, 신호등 컨트롤러(2)의 제어에 따라 보행자에게 통행우선권을 부여하는 녹색현시 및 보행자의 통행을 금지시키는 적색현시들을 디스플레이 한다.

신호등 컨트롤러(2)는 레이더 송수신장치(5)로부터 전송받은 신호들을 이용하여 신호등(3), (4)들의 녹색현시 주기를 결정하며, 결정한 녹색현시 주기에 따라 신호등(3), (4)에서 녹색현시가 출력되도록 을 기반으로 녹색현시 주기를 결정하며, 결정한 녹색현시 주기에 따라 신호등(3), (4)에서 녹색현시가 출력되도록 신호등(3), (4)들을 제어한다.

또한 신호등 컨트롤러(2)는 녹색현시가 소등되면 기 설정된 적색현시 주기에 따라 적색현시가 출력되도록 신호등(3), (4)들을 제어한다.

또한 신호등 컨트롤러(2)는 녹색현시가 점등된 이후 기 설정된 설정시간(TH1)이 경과하면 레이더 송수신장치(5)로 구동제어신호를 전송하여 레이더 송수신장치(5)가 구동되도록 한다. 이때 제1 설정시간(TH1)은 인간의 평균보행속도인 5km/s를 기준으로 상기 보행자가 진입로 또는 진출로를 진입한 후 상기 횡단보도(7) 길이의 10분의 1이상이며 10분의 2이하인 기준지점을 통과할 때까지의 경과시간으로 설정되는 것이 바람직하다.

또한 신호등 컨트롤러(2)는 레이더 송수신장치(5)로부터 전송받은 신호를 이용하여 감지된 보행자의 이동방향을 검출한다. 이때 신호등 컨트롤러(2)는 보행자를 신호등(3)에서 신호등(4)을 향하는 이동방향을 갖는 보행자(이하 진출방향보행자라고 하기로 함)와, 신호등(4)에서 신호등(3)을 향하는 이동방향을 갖는 보행자(이하 진입방향보행자라고 하기로 함)를 분류한다.

또한 신호등 컨트롤러(2)는 레이더 송수신장치(5)로부터 전송받은 신호를 기반으로 분류된 진입 및 진출 방향보행자들의 보행속도를 산출한다. 이때 레이더의 반사되는 신호를 이용하여 반사물체의 속도를 산출하는 기술은 레이더 기술에서 통상적으로 사용되는 기술이기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 한다.

또한 신호등 컨트롤러(2)는 보행속도가 산출되면 진출방향보행자들 각각의 현재 위치에서 진출로(9)까지의 남은 거리인 진출로잔여거리(S1)를 산출하며, 산출한 진출로잔여거리(S1)를 보행속도로 나누어 진출방향보행자들 각각이 현재 위치에서 진출로(9)까지 보행하는 소요되는 시간인 통과예측시간(T)을 산출한다.

또한 신호등 컨트롤러(2)는 진출로잔여거리(S1) 및 통과예측시간(T) 산출과 동일한 방법으로 진입방향보행자들 각각의 진입로잔여거리(S2) 및 통과예측시간(T)을 산출한다.

또한 신호등 컨트롤러(2)는 횡단보도(7) 내에서 감지된 진출방향보행자들과 진입방향보행자들에 대한 통과예측시간(T)을 신호등(3), (4)에 현재 적용되는 녹색현시주기의 잔여시간에 비교하여 통과예측시간(T)이 잔여시간 이상이면 통과예측시간을 녹색현시주기(C)로 결정한다. 이때 신호등 컨트롤러(2)는 새롭게 결정된 녹색현시주기(C)를 결정된 시점에서부터 적용시킴으로써 신호등(3), (4)들의 녹색현시 소등시점이 새로 결정된 녹색현시주기(C) 만큼 연장되게 된다.

또한 신호등 컨트롤러(2)는 결정된 녹색현시주기(C)에 따라 신호등(3), (4)들에서 녹색현시가 출력되도록 한다.

또한 신호등 컨트롤러(2)는 레이더 송수신장치(5)로부터 실시간으로 신호를 전송받은 감지대상들의 위치를 지속적으로 추적한다.

또한 신호등 컨트롤러(2)는 녹색현시주기가 결정된 이후 횡단보도(3) 내에 새로운 보행자(이하 신규보행자라고 하기로 함)를 감지하면 전술하였던 바와 동일한 방법으로 신규보행자의 진출로잔여거리(S1) 또는 진입로잔여거리(S2)를 검출하며, 통과예측시간(T)을 산출한다.

또한 신호등 컨트롤러(2)는 산출한 신규보행자의 통과예측시간(T)을 기 결정된 녹색현지주기(C)의 잔여시간에 비교하여 통과예측시간(T)이 잔여시간 이상이면 신규보행자의 통과예측시간(T)을 녹색현시주기로 결정하며, 통과예측시간(T)이 잔여시간 미만이면 녹색현시주기(C)를 갱신하지 않는다.

또한 신호등 컨트롤러(2)는 차량들의 교통정체가 최소화하기 위한 신호등(3), (4)들의 녹색현시의 최대 점등기간인 제2 설정시간(TH2)을 기 설정하여 저장하며, 녹색현시의 점등된 이후부터의 경과시간(t)이 제2 설정시간(TH2)까지 경과하면 제어모듈(22)은 레이더 송수신장치(5)로 구동정지 제어신호를 전송함으로써 신호등(3), (4)들은 현재 결정된 녹색현시주기의 잔여시간 동안만 녹색현시를 점등시킨 후 녹색현시를 소등한다.

즉 신호등 컨트롤러(2)는 녹색현시가 점등되면 타이머를 구동시켜 경과시간(t)을 측정하며, 측정된 경과시간(t)이 제2 설정시간(TH2)까지 경과하면 신규보행자가 감지되어도 녹색현시주기를 갱신하지 않는다.

도 3의 (a)는 도 2의 신호등 컨트롤러를 설명하기 위한 예시도이고, 도 3의 (b)는 도 3의 (a)가 적용될 경우 신호등 컨트롤러의 동작을 나타내는 예시도이다.

도 3의 (a)와 (b)에 도시된 바와 같이 신호등(3), (4)에서 녹색현시가 출력된 후 기 설정된 제1 설정시간(TH1)이 경과하면 신호등 컨트롤러(2)는 횡단보도(7)를 보행하는 보행자(91), (92), (93), (94), (95)들의 위치, 이동방향(96), (97), (98), (99), (100) 및 보행속도를 검출하며, 검출한 이동방향(96), (97), (98), (99), (100)에 따라 보행자(91), (92), (93)들을 진출방향보행자로, 보행자(94), (95)들을 진입방향보행자로 분류한다. 이때 신호등 컨트롤러(2)는 기 설정된 녹색현시주기를 현재 신호등(3), (4)들의 녹색현시주기(C)로 결정한다.

또한 신호등 컨트롤러(2)는 진출방향보행자(91), (92), (93)들 각각의 현재 위치에서 진출로(8)까지의 거리인 진출로잔여거리(S1)와, 진입방향보행자(94), (95)들 각각의 현재 위치에서 진입로(9)까지의 거리인 진입로잔여거리(S2)를 검출하며, 검출한 보행속도, 진출로잔여거리(S1) 및 진입로잔여거리(S2)들을 이용하여 보행자(91), (92), (93), (94), (95)들 각각의 통과예측시간(T)을 산출한다.

또한 신호등 컨트롤러(2)는 산출된 통과예측시간(T)들을 신호등(3), (4)에서 현재 적용되는 녹색현시주기(C)의 잔여시간에 비교하여 녹색현시주기(C) 이상의 통과예측시간(T)을 녹색현시주기로 결정한다. 이때 신호등 컨트롤러(2)는 만약 잔여시간보다 큰 통과예측시간(T)이 복수개일 경우 가장 큰 값을 갖는 통과예측시간(T)을 녹색현시주기로 결정한다.

즉 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 신호등(3), (4)들에 현재 적용되는 녹색현시주기(C)의 잔여시간이 18초인 경우 신호등 컨트롤러(2)는 보행자(92)의 통과예측시간(19초)이 잔여시간(18초) 보다 크기 때문에 보행자(92)의 통과예측시간인 19초를 새로운 녹색현시주기로 결정하고, 이에 따라 신호등(3), (4)들은 19초 동안 녹색현시를 출력하게 된다.

도 4는 도 2의 신호등 컨트롤러를 설명하기 위한 예시도이다.

도 3의 상태에서 소정의 시간이 경과한 후 신규보행자(80)가 진입하면 신호등 컨트롤러(2)는 이를 감지하여 전술하였던 바와 같이 동일한 방법으로 신규보행자(80)의 통과예측시간(T)을 산출하며, 신규보행자(80)의 통과예측시간(T)을 기 결정된 녹색현시주기(C)의 잔여시간에 비교한다.

또한 신호등 컨트롤러(2)는 통과예측시간(T)이 녹색현시주기(C)의 잔여시간 이상이면 신규보행자의 통과예측시간(T)을 녹색현시주기로 결정한다.

도 5는 도 2의 신호등 컨트롤러를 나타내는 블록도이다.

도 5의 신호등 컨트롤러(2)의 제어부(20)는 데이터들이 저장되는 메모리(21)와, 보행자의 위치, 이동방향 및 속도정보를 검출하는 검출모듈(23)과, 보행자를 진입방향보행자 또는 진출방향보행자로 분류하는 분류모듈(24)과, 보행자가 횡단보도를 횡단하는데 소요되는 시간인 통과예측시간을 산출하는 통과예측시간 산출모듈(25)과, 신호등(3), (4)의 녹색현시주기를 결정하는 현시결정모듈(26)과, 실시간으로 보행자들의 위치를 추적하여 신규보행자가 발생되는지를 판단하는 추적모듈(27)과, 녹색현시가 점등되면 타이머(미도시)를 구동시켜 경과시간(t)을 측정하는 경과시간측정모듈(28)과, 경과시간측정모듈(28)에서 측정된 경과시간을 기 설정된 제2 설정시간(TH2)과 비교하는 경과시간비교모듈(29)과, 이들 연결대상(21), (23), (24), (25), (26), (27), (28), (29)들을 관리 및 제어하는 제어모듈(22)을 포함한다.

또한 제어부(20)는 신호등(3), (4)들 및 레이더 송수신장치(5)와 데이터를 송수신하는 데이터 송수신부(30)에 연결되어 데이터 송수신부(30)를 제어한다.

제어모듈(22)은 제어부(20)의 O.S(Operating System)이며, 신호등(3), (4)에서 녹색현시가 출력된 후 일정시간이 경과하면 데이터 송수신부(30)를 제어하여 레이더 송수신장치(5)로 제어신호를 전송하여 레이더 송수신장치(5)에서 신호를 출사 및 수신하도록 하며, 녹색현시가 소등되면 데이터 송수신부(30)를 제어하여 레이더 송수신장치(5)로 구동을 정지시키는 정지제어신호를 전송한다. 즉 신호등 컨트롤러(2)는 신호등(3), (4)에서 녹색현시가 출력되면 레이더 송수신장치(5)가 구동되도록 하며, 적색현시가 출력되면 레이더 송수신장치(5)의 구동을 정지시킨다.

또한 제어모듈(22)은 현시결정모듈(26)에서 녹색현시가 결정되면 주기적으로 데이터 송수신부(30)를 크롤링(Crawling) 하여 레이더 송수신장치(5)로부터 전송받은 신호를 신규보행자 판단모듈(27)로 입력시킨다. 즉 제어모듈(22)은 녹색현시가 출력되면 일정시간이 경과한 후 레이더 송수신장치(5)로부터 데이터 송수신부(30)로 수신 받은 신호는 검출모듈(23)로 입력시키며, 이후에 수신 받은 신호는 신규보행자 판단모듈(27)로 입력시킨다.

또한 제어모듈(22)은 검출모듈(23)에서 보행자들의 위치 및 이동방향정보를 검출하면 검출한 위치 및 이동방향정보를 분류모듈(24)로 입력시킴으로써 분류모듈(24)에서 보행자가 진입방향보행자인지 진출방향보행자인지를 분류되도록 한다.

또한 제어모듈(22)은 분류모듈(24)에서 보행자가 분류하면 분류정보를 통과예측시간 산출모듈(25)로 입력시켜 보행자들이 현재 위치에서 횡단보도를 횡단하기까지의 경과시간인 통과예측시간(T)이 산출되도록 한다.

또한 제어모듈(22)은 통과예측시간 산출모듈(25)에서 보행자들의 통과예측시간(T)이 산출되면 산출된 통과예측시간(T) 정보들을 현시결정모듈(26)로 전송한다.

또한 제어모듈(22)은 현시결정모듈(26)에서 녹색현시주기를 결정하면 이후 데이터 송수신부(30)로 수신된 신호들을 신규보행자 판단모듈(27)로 입력시킴으로써 신규보행자 판단모듈(27)이 신규보행자가 발생하였는지를 판단하도록 한다.

또한 제어모듈(22)은 신규보행자 판단모듈(27)이 신규보행자가 발생하였다고 판단하면 데이터 송수신부(30)에 수신된 신호를 검출모듈(23)로 입력시킨다.

또한 제어모듈(22)은 신호등(3), (4)들에서 녹색현시가 점등되면 경과시간측정모듈(28)을 제어하여 녹색현시가 소등된 이후부터의 경과시간(t)을 측정하도록 한다.

또한 제어모듈(22)은 경과시간측정모듈(29)을 실시간 제어하여 경과시간비교모듈(29)이 경과시간측정모듈(28)에서 측정된 경과시간(t)과 메모리(21)에 저장된 제2 설정시간(TH2)을 비교하도록 한다.

메모리(21)에는 횡단보도(7)의 위치정보, 진입로(8) 및 진출로(9)의 위치정보, 기 설정된 신호등(3), (4)의 녹색 및 적색현시주기, 신호등(3), (4)의 단말기ID값들이 저장된다.

또한 메모리(21)에는 차량정체를 최소화하기 위한 녹색현시의 최대점등시간인 제2 설정시간(TH2)이 기 설정되어 저장된다.

검출모듈(23)은 레이더 송수신장치(5)가 송신한 신호를 기반으로 보행자의 위치정보를 검출하는 위치검출모듈(231)과, 보행자의 이동방향을 검출하는 이동방향검출모듈(232)과, 보행자의 속도를 산출하는 속도산출모듈(233)을 포함한다.

이때 레이더를 이용하여 감지대상의 위치, 이동방향 및 속도를 검출하는 방법은 레이더 기술에서 통상적으로 사용되는 기술이기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 한다.

분류모듈(24)은 검출모듈(23)에서 검출한 이동방향정보를 이용하여 보행자를 진출방향보행자 또는 진입방향보행자로 분류하며, 만약 이동방향이 진입로(8)에서 진출로(9)를 향하는 방향이면 보행자를 진출방향보행자로 분류하며, 만약 이동방향이 진출로(9)에서 진입로(8)를 향하는 방향이면 보행자를 진입방향보행자로 분류한다.

통과예측시간 산출모듈(25)은 분류모듈(24)로부터 입력된 분류정보가 진출방향보행자이면 진출방향보행자의 현재 위치에서 진출로(9)까지의 거리인 진출로잔여거리를 검출하며, 검출한 진출로잔여거리를 검출모듈(23)에서 산출한 속도로 나누어 진출방향보행자가 진출로(9)를 통과하는데 소요되는 시간인 통과예측시간(T)을 산출한다.

또한 통과예측시간 산출모듈(25)은 분류모듈(24)로부터 입력된 분류정보가 진입방향보행자이면 진입방향보행자의 현재 위치에서 진입로(8)까지의 거리인 진입로잔여거리를 검출하며, 검출한 진입로 잔여거리를 검출모듈(23)에서 산출한 속도로 나누어 진입방향보행자가 진입로(8)를 통과하는데 소요되는 시간인 통과예측시간(T)을 산출한다.

또한 통과예측시간 산출모듈(25)은 제어모듈(22)의 제어에 따라 산출한 통과예측시간(T)을 현시결정모듈(26)로 입력한다.

현시결정모듈(26)은 입력된 통과예측시간(T)을 신호등(3), (4)의 녹색현시주기의 잔여시간에 비교하며, 만약 통과예측시간(T)이 잔여시간 이상이면 통과예측시간(T)을 녹색현시주기로 결정하며, 만약 통과예측시간(T)이 잔여시간 미만이면 녹색현시주기를 갱신하지 않는다.

또한 현시결정모듈(26)은 녹색현시가 점등되면 최초 녹색현시주기를 메모리(21)에 저장된 기 설정된 녹색현시주기로 결정한다.

신규보행자 판단모듈(27)은 레이더 송수신장치(5)에서 전송한 신호를 실시간으로 입력받으며, 입력받은 신호를 이용하여 감지대상들의 위치정보를 실시간으로 추적하여 신규보행자의 진입여부를 판단한다.

또한 신규보행자 판단모듈(27)은 녹색현시의 점등에 따라 입력된 최초신호에 검출되는 보행자들의 위치를 검출하며, 실시간으로 입력되는 신호를 기반으로 최초 보행자들의 궤적을 추적하여 최초보행자들 이외의 신규보행자를 감지하면 신규보행자에 해당되는 신호를 제어모듈(22)의 제어에 따라 검출모듈(23)로 입력한다.

경과시간측정모듈(28)은 신호등(3), (4)들에서 녹색현시가 점등되면 타이머(미도시)를 구동시켜 녹색현시가 점등된 이후부터의 경과시간(t)을 측정한다.

경과시간비교모듈(29)은 경과시간측정모듈(28)에서 측정된 경과시간(t)을 메모리(21)에 저장된 제2 설정시간(TH2)에 실시간으로 비교한다.

또한 경과시간비교모듈(29)은 경과시간(t)이 제2 설정시간(TH2) 미만이면 특별한 연산 및 동작을 수행하지 않으며, 경과시간(t)이 제2 설정시간(TH2) 이상이면 제어모듈(22)로 구동금지요청신호를 전송한다. 이때 제어모듈(22)은 경과시간비교모듈(29)로부터 구동금지요청신호를 전송받으면 레이더 송수신장치(5)로 구동금지 제어신호를 전송하여 더 이상의 녹색현시주기 갱신이 이루어지지 않게 된다. 즉 경과시간비교모듈(29)은 경과시간(t)이 제2 설정시간(TH2) 이상이면 제어모듈(22)은 레이더 송수신장치(5)의 구동을 정지시킴으로써 현재 결정된 녹색현시주기의 잔여시간 동안만 녹색현시를 점등시킨 후 녹색현시를 소등시킨다.

도 6은 도 5의 신호등 컨트롤러의 동작과정을 설명하기 위한 플로차트이다.

신호등 컨트롤러(2)는 녹색현시가 점등되면 경과시간(t)을 측정하며(S10), 현시결정모듈(27)은 신호등(3), (4)들의 녹색현시주기를 기 설정된 녹색현시주기로 결정한다(S20).

녹색현시가 점등된 후 일정시간이 경과하면 레이더 송수신장치(5)가 구동되도록 레이더 송수신장치(5)로 구동신호를 전송한다(S30).

레이더 송수신장치(5)로부터 신호를 전송받으면 보행자의 위치, 이동방향 및 속도를 검출하며(S40), 단계 40(S40)에서 검출한 이동방향을 기반으로 보행자를 진입방향보행자 또는 진출방향보행자로 분류한다(S50).

단계 50(S50)에서 분류한 분류정보와 단계 40(S40)에서 검출한 위치 및 속도정보를 이용하여 보행자가 횡단보도를 횡단하는데 소요되는 통과예측시간(T)을 산출한다(S60).

단계 60(S60)에서 산출한 통과예측시간(T)이 신호등(3), (4)에 현재 적용된 녹색현시주기의 잔여시간 이상인지를 판단하며, 만약 통과예측시간(T)이 현재 잔여시간 미만이면 다음 단계(90)를 수행한다(S70).

단계 70(S70)에서 통과예측시간(T)이 잔여시간 이상이면 통과예측시간(T)을 녹색현시주기로 결정한다(S80).

단계 80(S80)에서 녹색현시주기가 결정되면 감지된 보행자들을 비교완료대상으로 분류하며, 분류한 비교완료대상들의 위치변동을 추적한다(S90).

단계 10(S10)에서 측정된 경과시간(t)을 기 설정된 제2 설정시간(TH2)에 비교하며, 만약 경과시간(t)이 제2 설정시간(TH2) 미만이면 다음 단계(S100)를 수행하며, 만약 경과시간(t)이 제2 설정시간(TH2) 이상이면 단계 130(S130)을 수행한다(S100).

레이더 송수신장치(5)로부터 실시간으로 신호를 입력받는다(S110).

입력받은 신호들을 이용하여 단계 90(S90)에서 분류한 비교완료대상들 이외의 신규보행자가 감지되었는지를 판단하며, 만약 신규보행자가 감지되지 않으면 단계 90(S90)으로 돌아가 단계 90(S90) 이후의 과정을 재수행하며, 만약 신규보행자가 감지되면 단계 40(S40)으로 돌아가 단계 40(S40) 이후의 과정을 재수행한다(S120).

단계 100(S100)에서 경과시간(t)이 제2 설정시간(TH2) 이상이면 진행되며, 레이더 송수신장치(5)로 구동을 정지하라는 제어신호를 전송하여 레이더 송수신장치(5)의 구동을 정지시킨다(S130).

도 7은 본 발명의 제2 실시예가 적용되는 신호시스템을 나타내는 구성도이다.

도 7의 신호시스템(200)은 차량이 주행하는 차도(6)에 수직으로 형성되는 횡단보도(7)와, 횡단보도의 양단부에 대칭되게 설치되어 신호를 출력하는 신호등(3), (4)들과, 신호등(3), (4)들의 진입구간에 형성되는 감지영역(205), (206)들에 보행자의 궤적을 추적하는 궤적검출장치(203), (204)들과, 신호등(3), (4)들 및 궤적검출장치(203), (204)들을 제어 및 관리하는 본 발명의 일실시예인 신호등 컨트롤러(201)로 이루어진다.

또한 도 7에서는 도시되지 않았지만 신호시스템(1)은 신호등 컨트롤러(201), 신호등(3), (4)들 및 궤적검출장치(203), (204)들 간에 데이터가 송수신되는 이동경로를 제공하는 통신망(미도시)을 포함한다.

궤적검출장치(203), (204)들은 감지영역(205), (206)들에 감지된 보행자들을 감지하며, 감지된 보행자들의 궤적을 추적하는 장치이며, 검출된 궤적정보를 신호등 컨트롤러(2)로 실시간 전송한다.

또한 궤적검출장치(203), (204)들은 감지영역 내에서 일정 시간 동안 감지된 인체의 궤적을 검출하는 3D 카메라인 것이 바람직하다.

신호등(3), (4)은 보행자의 통행을 보장 및 금지시키도록 색채, 광선, 모양 및 소리 등의 일정한 표시 및 부호를 출력하는 출력장치이며, 신호등 컨트롤러(201)의 제어에 따라 보행자에게 통행우선권을 부여하는 녹색현시 및 보행자의 통행을 금지시키는 적색현시들을 디스플레이 한다.

신호등 컨트롤러(201)는 궤적검출장치(203), (204)들로부터 전송받은 궤적정보들을 이용하여 신호등(3), (4)들의 녹색현시 주기를 결정하며, 결정한 녹색현시 주기에 따라 신호등(3), (4)에서 녹색현시가 출력되도록 신호등(3), (4)들을 제어한다.

또한 신호등 컨트롤러(201)는 녹색현시가 소등되면 기 설정된 적색현시 주기에 따라 적색현시가 출력되도록 신호등(3), (4)들을 제어한다.

또한 신호등 컨트롤러(201)는 궤적검출장치(203), (204)들로부터 전송받은 보행자의 궤적정보에 따라 검출된 보행자가 횡단보도(7)의 횡단을 시작하려는 신규보행자인지 또는 횡단보도(7)의 횡단을 완료한 완료보행자인지를 판단한다. 이때 신호등 컨트롤러(2)는 궤적검출장치(203)로부터 전송받은 궤적정보를 통해 보행자의 궤적이 감지영역(205)에서 감지영역(206)을 향하는 방향일 경우 감지된 보행자를 시작보행자로 판단하며, 궤적검출장치(204)로부터 전송받은 궤적정보를 통해 보행자의 궤적이 감지영역(206)에서 감지영역(205)을 향하는 방향일 경우 감지된 보행자를 완료보행자로 판단한다.

또한 신호등 컨트롤러(201)는 신호등(3), (4)에서 녹색현시 출력 중에 시작보행자를 검출하면 시작보행자가 검출된 시점부터 기 설정된 녹색현시주기를 재 적용시킨다. 즉 신호등 컨트롤러(201)는 시작보행자가 검출되면 녹색현시의 소등시점을 연장시킴으로써 횡단보도(7)로 늦게 진입한 보행자들이 안전하게 신호등을 횡단하도록 한다.

도 8은 도 7의 신호등 컨트롤러를 나타내는 블록도이다.

도 8은 본 발명의 제2 실시예인 신호등 컨트롤러(201)이며, 신호등 컨트롤러(201)의 제어부(210)는 데이터들이 저장되는 메모리(211)와, 궤적검출장치(203), (204)들로부터 전송받은 궤적정보를 분석하여 신규보행자를 판단하는 신규보행자 판단모듈(215)과, 신규보행자 판단모듈(215)에 의해 검출된 신규보행자 판단여부에 따라 녹색현시주기를 갱신하는 현시결정모듈(217)과, 이들 제어대상(211), (215), (217)들을 제어하는 제어모듈(213)을 포함하고, 신호등(3), (4)들 및 궤적검출장치(203), (204)들과 데이터를 송수신하는 데이터 송수신부(30)를 연결한다.

메모리(211)는 신호등(3), (4)들의 기 설정된 현시주기와, 감지영역(8), (9)들의 위치정보들을 저장한다.

제어모듈(213)은 데이터 송수신부(30)를 주기적으로 크롤링(Crawling)하여 전송받은 궤적정보를 수집하며, 수집된 궤적정보를 신규보행자 판단모듈(215)로 전송한다.

또한 제어모듈(213)은 신규보행자 판단모듈(215)이 전송받은 궤적정보를 분석하여 감지된 보행자가 신규보행자라고 판단하면 현시결정모듈(217)을 제어하여 현시결정모듈(217)에 의해 녹색현시주기가 갱신되도록 한다.

신규보행자 판단모듈(215)은 입력된 궤적정보를 분석하여 감지된 보행자가 신규보행자인지 또는 완료보행자인지를 판단한다.

또한 신규보행자 판단모듈(215)은 궤적검출장치(203)로부터 전송받은 궤적정보를 통해 보행자의 궤적이 감지영역(205)에서 감지영역(206)을 향하는 방향일 경우 감지된 보행자를 신규보행자로 판단하며, 궤적검출장치(204)로부터 전송받은 궤적정보를 통해 보행자의 궤적이 감지영역(206)에서 감지영역(205)을 향하는 방향일 경우 감지된 보행자를 신규보행자로 판단한다.

현시결정모듈(217)은 신규보행자 판단모듈(215)에서 감지된 보행자를 신규보행자로 판단하면 보행자가 감지된 시간부터 메모리(211)에 기 설정된 녹색현시주기를 재 적용시킨다.

이때 제어모듈(213)은 현시결정모듈(217)에 의해 갱신된 녹색현시주기에 따라 신호등(3), (4)에서 녹색현시가 출력되도록 신호등(3), (4)들을 제어한다.

1:신호시스템 2:신호등 컨트롤러 3, 4:신호등
5:레이더 송수신장치 7:횡단보도 8:진출로
9:진입로 20:제어부 21:메모리
22:제어모듈 23:검출모듈 24:분류모듈
25:통과예측시간산출모듈 26:현시결정모듈
27:신규보행자 판단모듈 28:경과시간측정모듈
29:경과시간비교모듈 30:데이터 송수신부

Claims (9)

1. 횡단보도를 형성하는 감지영역 내에서 감지된 보행자의 궤적을 검출하는 궤적검출장치로부터 상기 보행자의 궤적정보를 전송받아 상기 횡단보도의 양단부에 설치되는 신호등들의 현시를 제어하는 신호등 제어장치에 있어서:
   상기 신호등에서 녹색현시가 점등된 이후 기 설정된 제1 설정시간(TH1)이 경과하면 상기 궤적검출장치를 구동시키는 제어모듈;
   상기 궤적검출장치에 의해 검출된 궤적정보를 통해 상기 횡단보도를 보행하는 보행자 유무, 상기 보행자의 보행속도, 상기 보행자의 보행방향 및 상기 보행자의 현재 위치에서 상기 보행자의 보행방향 상으로 상기 횡단보도의 단부까지의 잔여거리를 검출하는 검출모듈;
   상기 검출모듈에서 검출한 잔여거리를 상기 보행속도로 나누어 상기 보행자가 상기 횡단보도를 통과하는데 소요되는 시간인 통과예측시간을 산출하는 통과예측시간 산출모듈;
   상기 통과예측시간 산출모듈에서 산출한 통과예측시간이 상기 신호등에 현재 적용되는 녹색현시주기의 잔여시간 이상이면 상기 통과예측시간을 녹색현시주기로 결정하는 현시결정모듈을 포함하고, 상기 현시결정모듈에서 결정한 녹색현시주기에 따라 상기 신호등에서 녹색현시가 출력되도록 상기 신호등을 제어하는 것을 특징으로 하는 신호등 제어장치.
2. 청구항 1에서, 감지된 상기 보행자들의 위치를 실시간으로 추적하며, 상기 신호등에서 녹색현시가 출력되는 동안 상기 횡단보도로 새로 진입한 보행자인 신규보행자가 감지되면 상기 신규보행자의 보행속도, 보행방향, 잔여거리 및 통과예측시간을 산출하며, 산출된 상기 신규보행자의 통과예측시간이 상기 녹색현시주기의 잔여시간 이상이면 상기 신규보행자의 통과예측시간을 상기 신호등의 녹색현시주기로 갱신하는 것을 특징으로 하는 신호등 제어장치.
3. 청구항 2에서, 상기 제1 설정시간(TH1)은 인간의 평균보행속도인 5km/s를 기준으로 상기 보행자가 상기 횡단보도 길이의 10분의 1이상이며 10분의 2이하인 기준지점을 통과할 때의 시간으로 설정되는 것을 특징으로 하는 신호등 제어장치.
4. 청구항 2에서, 상기 신호등에서 녹색현시가 점등되면 경과시간(t)을 측정하는 경과시간 측정모듈과, 상기 경과시간 측정모듈에서 측정된 상기 경과시간(t)을 차량의 교통정체를 최소화하기 위한 녹색현시의 최대출력시간인 기 설정된 제2 설정시간(TH2)에 비교하는 경과시간 비교모듈을 더 포함하고,
   상기 경과시간 비교모듈에서 상기 경과시간(t)이 상기 제2 설정시간(TH2)에 동일하면 상기 궤적검출장치의 구동을 정지시키는 것을 특징으로 하는 신호등 제어장치.
5. 횡단보도를 형성하는 감지영역 내에서 감지된 보행자의 궤적을 검출하는 궤적검출장치로부터 상기 보행자의 궤적정보를 전송받아 상기 횡단보도의 양단부에 설치되는 신호등들의 현시를 제어하는 신호등 제어방법에 있어서:
   상기 신호등에서 녹색현시가 점등된 이후 기 설정된 제1 설정시간(TH1)이 경과하면 상기 궤적검출장치를 구동시키는 구동단계;
   상기 구동단계에서 상기 궤적검출장치로부터 전송받은 궤적정보를 통해 보행자 유무, 상기 보행자의 보행속도, 상기 보행자의 보행방향 및 상기 보행자의 현재 위치에서 상기 보행자의 보행방향 상으로 상기 횡단보도의 단부까지의 잔여거리를 검출하는 검출단계;
   상기 검출단계에서 검출한 잔여거리를 상기 보행속도로 나누어 상기 보행자가 상기 횡단보도를 통과하는데 소요되는 시간인 통과예측시간을 산출하는 산출단계;
   상기 산출단계에서 산출된 통과예측시간이 상기 신호등에 현재 적용되는 녹색현시주기의 잔여시간 이상이면 상기 통과예측시간을 녹색현시주기로 결정하는 현시결정단계;
   상기 현시결정단계에서 결정된 녹색현시주기에 따라 상기 신호등에서 녹색현시가 점등되도록 하는 신호등 제어단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호등 제어방법.
6. 청구항 5에서, 상기 제어단계 이후 감지된 상기 보행자들의 위치를 실시간으로 추적하는 추적단계;
   상기 추적단계를 통해 상기 횡단보도로 새로운 보행자인 신규보행자의 진입을 감지하며, 상기 신규보행자가 감지되면 상기 검출단계로 돌아가 상기 검출단계 이후의 과정을 재수행하도록 하는 감지단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신호등 제어방법.
7. 청구항 6에서, 상기 검출단계 이전에 수행되며, 상기 신호등에서 녹색현시가 점등되면 경과시간(t)을 측정하는 경과시간 측정단계;
   상기 경과시간 측정단계에서 측정된 상기 경과시간(t)을 차량의 교통정체가 최소화되기 위한 녹색현시의 최대출력시간인 기 설정된 제2 설정시간(TH2)에 비교하는 경과시간 비교단계를 더 포함하고,
   상기 경과시간 비교단계에서 상기 경과시간(t)이 상기 제2 설정시간(TH2)에 동일하면 상기 궤적검출장치의 구동을 정지시키는 것을 특징으로 하는 신호등 제어방법.
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