KR101824614B1 - 제한 속도 관리 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제한 속도 관리 시스템 및 방법이 개시되어 있다. 이러한 본 발명에 따르면, GIS분석을 통해 제공된 주행 중인 도로의 구간별 도로 기하 구조와 도로 포장 종류와 강우량에 따른 노면 상태를 고려하여 도로의 노면 마찰 계수를 연산하고 연산된 노면 마찰 계수를 토대로 도출된 제동 거리 및 기후 정보에 따른 시정 거리를 토대로 설정된 차량 제한 속도를 제공함에 따라 실시간으로 변동하는 기상 변화에 응답하여 차량 제한 속도를 신속하게 관리할 수 있고 설정된 차량 제한 속도를 직관적으로 운전자에게 안내할 수 있게 된다.
Description
본 발명은 제한 속도 관리 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 강우량 및 구간 별 도로 기하 구조군 및 도로 포장 종류를 반영하여 연산된 도로의 구간 별 노면 마찰 계수를 토대로 도출된 제동 거리와 기후 변동에 따른 시정 거리를 토대로 주행 중인 도로의 구간 별 제한 속도를 연산하여 이용자에게 제공할 수 있도록 한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
우리나라의 지형적 특성에 따라 산과 해안선이 많으므로, 도로의 기하 구조가 매우 다양하며, 이에 따라 차량의 안전 운전을 유도하는 도로 안전 속도 관리는 매우 중요하다.
이러한 도로의 안전 속도 관리함에 있어, 도로의 습윤 상태에 따른 노면 마찰 계수는 매우 중요한 인자이다. 이에 따라 국토교통부 도로의 구조 시설 기준에 관한 규칙에 의하면, 도로 노면의 습윤 상태에 따라 고정된 노면 마찰 계수를 적용하여 도로의 안전 속도를 관리하고 있다.
그러나, 다양한 도로의 기하적 구조를 가지는 우리나라 도로의 경우 고정된 노면 마찰 계수를 이용한 도로 제한 속도 관리에 대해 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 기상 및 도로 기학 구조 조건을 토대로 마찰 계수를 연산하는 다양한 방안이 제안되고 있으나, 시변하는 기상 조건을 실시간으로 반영하여 도로 기하 구조군에 따라 구간 별 노면 마찰 계수를 연산하고 노면 마찰 계수를 이용하여 도출된 제동 거리 및 기후 변동에 따른 시정 거리를 토대로 도로의 제한 속도를 연산하는 장치는 없었다.
이에 본 발명에서 도로 기하 구조군 및 도로 포장 종류를 고려하여 실시간으로 주행 중 도로의 노면 마찰 계수를 산출하고 산출된 구간 별 노면 마찰 계수를 이용하여 산출된 제동 거리와 기후 변동에 따른 시정 거리를 토대로 차량 제한 속도를 연산할 수 있는 방안을 제안하고자 한다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 GIS분석으로부터 제공된 주행 중인 도로 기하 구조군와 도로 포장 종류 및 강우량에 따른 노면 상태를 반영하여 도로의 노면 마찰 계수를 연산하고 연산된 도로의 노면 마찰 계수 및 주행 속도를 토대로 도출된 제동 거리와 주행 중인 도로의 기후 정보에 따른 시정 거리를 토대로 차량의 제한 속도를 연산함에 따라 실시간으로 변동하는 강우 기상 상황에 대처하여 차량 제한 속도를 실시간으로 제공할 수 있고 차량의 제한 속도를 직관적으로 표시하여 운전자에게 안내할 수 있는 제한 속도 관리 시스템 및 방법을 제공하고자 함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따른 기술적 과제는,
주행 중인 소정 구간 별 도로의 기하 구조를 그룹핑한 후 각 도로 기하 구조군 및 도로 포장 종류 및 강우량에 따른 노면 상태에 대응되어 각각 설정된 마찰 계수로부터 도출된 노면 마찰 계수 및 주행 속도를 토대로 제동 거리를 산출하는 제동 거리 산출부; 실시간으로 변동되는 기후 정보에 대응되어 주행 도로의 소정 구간 별 시정 거리를 연산하는 시정 거리 산출부; 및 제동 거리 및 시정 거리를 토대로 차량 제한 속도를 설정하여 운전자에게 제공하는 차량 제한 속도 관리부를 포함하는 것을 특징으로 한다
바람직하게 상기 시스템은, 설정된 차량 제한 속도를 기 정해진 사용자 인터페이스 환경에 따라 가공 처리하여 화면에 표시하는 차량 제한 속도 표시부를 더 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 제동 거리 산출부는, 도출된 구간 별 주행 도로의 구배도 및 곡선 반경을 토대로 도로 기하 구조군을 형성하는 도로 기하 구조 도출 모듈; 각 도로 기하 구조 군 별 제1 마찰 계수를 연산하는 제1 마찰 계수 산출 모듈을 포함할 수 있고, 주행 중인 도로 포장 정보를 획득하는 도로 포장 종류 획득 모듈; 획득된 도로 포장 종류에 따른 제2 마찰 계수를 연산하는 제2 마찰 계수 연산 모듈을 더 포함할 수 있으며, 외부로부터 공급되는 기후 정보를 도출된 노면 상태 정보에 따른 제3 마찰 계수를 연산하는 노면 상태 정보 획득 모듈을 더 포함할 수 있고, 상기 제1 마찰 계수 내지 제3 마찰 계수 중 적어도 하나를 이용하여 도로 기하 구조 및 도로 포장 종류 및 노면 상태 정보가 고려된 노면 마찰 계수를 도출하는 노면 마찰 계수 연산 모듈; 및 상기 노면 마찰 계수 연산부의 노면 마찰 계수를 도로 기하 구조, 도로 포장 종류, 및 강우량에 따른 노면 상태에 대응하여 저장하는 저장 모듈을 포함할 수 있으며, 외부로부터 공급되는 주행 중인 도로 기하 구조군, 도로 포장 정보 및 강우량에 따른 노면 상태 수신 시 상기 저장 모듈에 기 저장된 노면 마찰 계수 및 주행 속도를 수신하여 주행 중인 도로의 구간 별 제동 거리를 산출하는 제동 거리 도출 모듈을 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 시정 거리 산출부는 외부로부터 공급되는 기후 정보를 토대로 운전 시 시정 거리를 도출하도록 구비될 수 있다.
바람직하게 상기 차량 속도 제한 관리부는, 제동 거리(D) 및 시정 거리(St)를 비교하는 비교 모듈; 및 비교 모듈의 비교 결과에 따라 차량 제한 속도를 설정하는 제한 속도 설정모듈을 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 제한 속도 설정 모듈은, 제동 거리가 시정 거리 보다 큰 경우 차량 제한 속도를 기 정해진 기준치 보다 낮게 설정하고, 제동 거리가 시정 거리 보다 작은 경우 차량 제한 속도를 기 정해진 기준치 보다 높게 설정하는 것이 바람직하다.
전술한 제한 속도 관리 시스템을 이용한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 제한 속도 관리 방법은,
제동 거리 산출부에서 도로 기하 구조군 및 도로 포장 종류 및 노면 상태에 따라 각각 설정된 마찰 계수와 각각의 가중치의 곱으로 노면 마찰 계수를 연산하고, 연산된 노면 마찰 계수를 도로 기하 구조군 및 도로 포장 종류 및 노면 상태에 대응하여 저장하는 단계; 주행 중인 도로의 소정 구간에서 제공된 도로 기하 구조군, 도로 포장 종류, 및 강우량에 따른 노면 상태에 대응되어 저장된 노면 마찰 계수와 주행 속도를 토대로 제동 거리를 도출하는 단계; 시정 거리 산출부에서 주행 중인 도로의 소정 구간에서 제공된 기후 정보를 토대로 시정 거리를 도출하는 단계; 차량 제한 속도 관리부에서 상기 제동 거리 및 시정 거리를 비교하여 제동 거리가 시정 거리 보다 큰 경우 차량 제한 속도를 기 정해진 기준치 보다 낮게 설정하는 단계; 및 상기 차량 제한 속도 관리부에서 제동 거리가 시정 거리 보다 작은 경우 차량 제한 속도를 기 정해진 기준치 보다 높게 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, GIS분석을 통해 제공된 주행 중인 도로의 구간별 도로 기하 구조와 도로 포장 종류와 노면 상태를 고려하여 도로의 노면 마찰 계수를 연산하고 연산된 노면 마찰 계수를 토대로 도출된 제동 거리 및 기후 정보에 따른 시정 거리를 토대로 설정된 차량 제한 속도를 제공함에 따라 실시간으로 변동하는 기상 변화에 응답하여 차량 제한 속도를 신속하게 관리할 수 있고 설정된 차량 제한 속도를 직관적으로 운전자에게 안내할 수 있는 효과를 얻는다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 제한 속도 관리 시스템의 구성을 보인 도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 제한 속도 관리 시스템의 제동 거리 산출부의 세부적인 구성을 보인 도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 제한 속도 관리 시스템의 제동 거리를 보인 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 제한 속도 관리 시스템의 시정 거리를 보인 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 제한 속도 관리 시스템의 차량 제한 속도 관리부의 세부적인 구성을 보인 도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 제한 속도 관리 시스템의 차량 제한 속도 표시부의 화면을 보인 예시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 제한 속도 관리 과정을 보인 흐름도이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 제한 속도 관리 시스템의 구성을 보인 도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 제한 속도 관리 시스템의 제동 거리 산출부의 세부적인 구성을 보인 도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 제한 속도 관리 시스템의 제동 거리를 보인 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 제한 속도 관리 시스템의 시정 거리를 보인 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 제한 속도 관리 시스템의 차량 제한 속도 관리부의 세부적인 구성을 보인 도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 제한 속도 관리 시스템의 차량 제한 속도 표시부의 화면을 보인 예시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 제한 속도 관리 과정을 보인 흐름도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
하기 설명에서 구체적인 특정 사항들을 나타내고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해 제공된 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 제한 속도 관리 시스템의 구성을 보인 도이다. 본 발명의 실시 예에 따른 제한 속도 관리 시스템은, 도 1에 도시된 바와 같이, 도로 기하 구조 및 도로 포장 종류에 따라 변동되는 노면 마찰 계수로부터 도출된 제동 거리와 기후 변동에 따른 가변되는 시정 거리를 토대로 차량 제한 속도를 관리하도록 구비되고, 이러한 시스템(S)는 제동 거리 산출부(100), 시정 거리 산출부(300), 차량 제한 속도 관리부(500), 및 차량 제한 속도 표시부(700)를 포함한다.
여기서, 제동 거리 산출부(100)는 주행 중인 소정 구간 별 도로의 기하 구조를 그룹핑한 후 각 도로 기하 구조 군 및 도로 포장 종류 및 강우량에 따른 노면 상태에 대응되어 각각 설정된 마찰 계수로부터 도출된 노면 마찰 계수 및 주행 속도를 토대로 제동 거리를 산출하는 기능을 수행하는데, 예를 들어, 각 도로 기하 구조 군 별 제동 거리를 토대로 해당 도로 구간의 노면 마찰 계수가 산출되고, 산출된 노면 마찰 계수는 도로 기하 구조 군 및 도로 포장 종류 및 강우량에 따른 노면 상태에 대응되어 테이블 값으로 저장된다
그리고, 시정 거리 산출부(300)는 실시간으로 변동되는 기후 정보에 대응되어 주행 도로의 소정 구간 별 시정 거리를 연산하도록 구비될 수 있다.
이에 따라 차량 제한 속도 관리부(500)는 제동 거리 산출부(100) 및 시정 거리 산출부(300)로부터 제공되는 제동 거리 및 시정 거리를 토대로 차량 제한 속도를 설정하여 운전자에게 제공하는 기능을 수행하는 바, 예를 들어, 제동 거리가 시정 거리 보다 큰 경우 차량 제한 속도를 기 정해진 기준치 보다 낮게 설정하고 설정된 차량 제한 속도는 차량 운전자에게 전달된다.
그러나, 차량 제한 속도 관리부(500)는 제동 거리가 시정 거리 보다 작은 경우 차량 제한 속도를 기 정해진 기준치 보다 높게 설정하고 설정된 차량 제한 속도는 운전자에게 전달된다.
한편 차량 제한 속도 표시부(700)는 제동 거리 및 시정 거리에 따라 설정된 차량 제한 속도를 기 정해진 사용자 인터페이스에 따라 가공 처리하여 표시된다.
도 2는 도 1에 도시된 제동 거리 산출부(100)의 세부적인 구성을 보인 도로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 제동 거리 산출부(100)는 도출된 구간 별 주행 도로의 구배도 및 곡선 반경을 토대로 도로 기하 구조 군을 형성하는 도로 기하 구조 분석 모듈(110)와, 각 도로 기하 구조 군 별 제1 마찰 계수를 연산하는 제1 마찰 계수 산출 모듈(120)와, 주행 중인 도로 포장 정보를 획득하는 도로 포장 종류 획득 모듈(130)과, 획득된 도로 포장 종류에 따른 제2 마찰 계수를 연산하는 제2 마찰 계수 연산 모듈(140)를 포함할 수 있다.
그에 더하여 제동 거리 산출부(100)는 외부로부터 공급되는 기후 정보를 도출된 강우량에 따른 노면 상태에 따른 제3 마찰 계수를 연산하는 노면 상태 정보 획득 모듈(150)을 더 포함할 수 있다.
그리고 제동 거리 산출부(100)는 제1 마찰 계수 내지 제3 마찰 계수 중 적어도 하나를 이용하여 도로 기하 구조군 및 도로 포장 종류 및 강우량에 따른 노면 상태가 고려된 노면 마찰 계수를 도출하는 노면 마찰 계수 연산 모듈(160)과, 노면 마찰 계수 연산부(160)의 노면 마찰 계수를 도로 기하 구조군, 도로 포장 종류, 및 강우량에 따른 노면 상태에 대응하여 저장하는 저장 모듈(170)를 포함할 수 있다.
이에 따라 도로 기하 구조군, 도로 포장 종류, 및 강우량에 따른 노면 상태에 대응되어 기록된 노면 마찰 계수에 대한 모델이 생성된다.
또한 제동 거리 산출부(100)는 외부로부터 공급되는 주행 중인 도로 기하 구조군, 도로 포장 정보 및 강우량에 따른 노면 상태 수신 시 저장 모듈(170)에 기 저장된 노면 마찰 계수 및 주행 속도를 수신하여 주행 중인 도로의 구간 별 제동 거리를 산출하는 제동 거리 도출 모듈(180)을 포함할 수 있다.
여기서, 도로 기하 구조 분석 모듈(110)은 외부로부터 공급되는 GIS 분석을 토대로 소정 구간으로 나누어 각 소정 구간 별 도로의 기하 구조군를 도출하는 기능을 수행하는 바, 도로의 구배도 및 곡선 반경은 소정 구간 별에 설치된 가속도 센서 또는 G 센서 등으로부터 제공된다.
양의 구배도는 소정 경사도를 가지는 오르막길의 도로 기하 구조이고, 음의 구배도는 소정 경사도를 가지는 내리막길의 도로 기하 구조이며, 음 또는 양의 곡선 반경은 좌 우로 굽은 도로 기하 구조이다.
예를 들어, 본 발명의 실시 예에서 도로 기하 구조 군은 평지 구간의 도로 기하 구조 1, 양의 소정 m의 곡선 반경을 가지는 도로 기하 구조 2, 음의 소정 m의 곡선 반경을 가지는 도로 기하 구조 3, 양의 소정 %의 경사도를 가지는 도로 기하 구조 4, 음의 소정 %의 경사도를 가지는 도로 기하 구조 5로 형성되는 것을 일 례로 설명하고 있으나, 이에 국한하지 아니한다.
그리고, 제1 마찰 계수 연산 모듈(120)은 상기 도로 기하 구조 분석 모듈(110)의 주행 도로의 구간 별 경사도 및 곡선 반경을 토대로 그룹핑된 주행 도로의 도로 기하 구조 군 별 제동 거리를 토대로 도로 기하 구조 군 별 마찰 계수를 도출한다.
예를 들어, 제1 마찰 계수 연산 모듈(120)은 각각의 도로 기하 구조 군에 대응되어 기록된 가중치와 제동 거리를 토대로 각 도로 기하 구조 별 마찰 계수를 각각 연산하는 기능을 수행한다. 즉, 도로 기하 구조 군 각각에 대해 차량의 제동 거리가 소정 회 산출된다. 이때 제동 거리(D)는 반응 시간 동안의 주행 거리(d1), 제동 정지 거리(d2), 주행 속도(V), 및 반응 시간(t: 2.5초)을 토대로 도출되며, 이러한 차량의 제동 거리를 도출하는 일련의 과정은 일반적인 공지 기술과 동일 또는 유사하다.
그리고, 각 도로 기하 구조 별 가중치는 각 도로 기하 구조 군 별로 제동 거리에 대해 다양한 통계 분석 시스템을 이용하여 도출된다. 즉, 도로 기하 구조 군에 따른 제동 거리에 대한 상관도 및 도로 기하 구조의 제동 거리에 대한 영향이 도로 기하 구조 군 별 제동 거리의 결합 분포를 토대로 추정되고 이러한 상관도 및 결합 분포에 의해 산출된 상관 계수 및 회귀 계수를 토대로 도로 기하 구조 군 별 각각의 가중치가 도출된다. 이러한 통계 분석 시스템을 이용하여 상관도 및 회귀 계수를 도출하여 각 도로 기하 구조 군 별 가중치를 생성하는 일련의 과정은 상관 분석 및 회귀 분석을 이용하여 도출된 상관 계수 및 회귀 계수로부터 가중치를 도출하는 일반적인 과정과 동일 또는 유사하다.
이에 따라 제1 마찰 계수 산출 모듈(120)은, 도로 기하 구조 군 별 가중치와 해당 도로 기하 구조 군 별 제동 거리의 곱으로부터 제1 마찰 계수를 산출하고 산출된 제1 마찰 계수는 노면 마찰 계수 연산 모듈(160)로 제공된다.
한편, 도로 포장 종류 획득 모듈(130)은 콩크리트 보다 아스팔트의 수분 흡수율이 높기 때문에 주행 중인 도로 포장 정보가 콩크리트인 경우 1로 설정되고 아스팔트인 경우 0의 고정 값으로 설정된다.
그리고 제2 마찰 계수 연산 모듈(140)은 콩크리트 도로 또는 아스팔트 도로에 대한 제동 거리를 토대로 도로 포장 종류에 따른 마찰 계수를 연산하고, 연산된 제2 마찰 계수는 노면 마찰 계수 연산부(160)로 제공된다. 이때 상기 콩크리트 도로 또는 아스팔트 도로에 대한 제동 거리를 통해 노면의 마찰 계수를 연산하는 일련의 과정은 공지의 기술이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
한편, 노면 상태 정보 획득부(150)은 주행 도로의 소정 위치에 마련된 온도 및 습도를 포함하는 기후 정보를 토대로 노면 상태 정보를 도출하고 도출된 노면 상태 정보에 대한 제동 거리를 토대로 노면 상태 에 따른 제3 마찰 계수를 산출하는 기능을 수행하고, 상기 제3 마찰 계수는 노면 마찰 계수 연산부(160)로 전달된다. 여기서, 상기 노면 상태 정보는 온도 및 습도 센서로부터 제공되는 기후 정보에 따라 변동되므로 기후 정보를 토대로 건조 상태, 습윤 상태, 및 얼음 상태 등의 노면 상태 정보의 획득이 가능하다.
그리고, 노면 마찰 계수 연산 모듈(160)은, 도로 기하 구조 군 각각에 대한 제동 거리인 제1 마찰 계수, 도로 포장 종류 각각에 대한 제동 거리인 제2 마찰 계수, 및 강우량에 따른 노면 상태에 대한 제동 거리인 제3 마찰 계수 각각에 대한 가중치와 도로 기하 구조 및 도로 포장 종류 각각에 대한 제1 마찰 계수 및 제2 마찰 계수 및 강우량에 따른 노면 상태에 대한 제3 마찰 계수를 토대로 노면 마찰 계수를 연산한다.
여기서, 각각의 가중치는 도로 기하 구조 및 도로 포장 종류 및 강우량에 따른 노면 상태 각각의 노면 마찰 계수에 대해 다양한 통계 분석 시스템을 이용하여 도로 기하 구조 및 도로 포장 종류 및 강우량에 따른 노면 마찰 계수에 대한 상관도 및 도로 기하 구조 및 도로 포장 종류 및 노면 상태가 노면 마찰 계수에 미치는 영향을 도로 기하 구조 및 도로 포장 종류 및 강우량에 따른 노면 상태에 대한 노면 마찰 계수의 결합 분포를 토대로 추정할 수 있으며, 이러한 상관도 및 결합 분포에 의해 산출된 상관 계수 및 회귀 계수를 토대로 도로 기하 구조 및 도로 포장 종류 및 강우량에 따른 노면 상태 각각에 대한 노면 마찰 계수의 가중치를 도출한다.
노면 마찰 계수 산출 모듈(160)은 도로 기하 구조 및 도로 포장 종류 및 강우량에 따른 노면 상태 각각에 대한 제1 마찰 계수 및 제2 마찰 계수 및 제3 마찰 계수와 각각의 가중치에 대한 비례 관계식으로부터 노면 마찰 계수를 연산하도록 구비될 수 있다. 즉, 노면 마찰 계수는 제1 마찰 계수와 도로 기하 구조에 따른 제1 가중치의 곱과 제2 마찰 계수와 도로 포장 종류에 따른 부여된 제2 가중치의 곱과 강우량에 따른 노면 상태의 제3 가중치와 제3 마찰 계수의 곱의 합으로 산출된다.
전술한 도로 구간 별 노면 마찰 계수는 도로 기하 구조, 및 도로 포장 종류 및 강우량에 따른 노면 상태에 대응되어 저장 모듈(170)에 저장된다. 즉, 도로 기하 구조, 및 도로 포장 종류 및 강우량에 따른 노면 상태에 대한 각각의 마찰 계수를 토대로 구간 별 노면 마찰 계수에 대한 모델이 생성된다.
이 후 주행 중인 도로의 구간 별, 도로 기하 구조, 및 도로 포장 종류 및 강우량에 따른 노면 상태가 수신될 때 제동 거리 도출 모듈(180)은, 모델링된 저장 모듈(170)의 노면 마찰 계수를 제공받아 도로의 구간 별 제동 거리를 도출하는 기능을 수행한다. 여기서, 상기 제동 거리(D)는 반응 시간 동안 차량이 주행하는 거리인 제동 반응 거리(d1)와 브레이크를 밟은 후 차량이 정지되는 시점까지의 제동 정지 거리(d2)의 합으로 연산된다.
도 3은 도 2에 도시된 제동 거리 도출 모듈(180)에서 주행 속도 및 노면 마찰 계수를 토대로 도출된 제동 거리를 보인 예시도로서, 도 3을 참조하면, 주행 거리가 120 km/h 이고 마찰 계수가 367일 때 기 정해진 관계식으로부터 제동 거리(D)가 도출됨을 알 수 있다.
한편, 시정 거리 산출부(300)는 외부로부터 공급되는 기후 정보를 토대로 운전 시 시정 거리를 도출한다. 시정 거리는 공기 수분 밀도와 차량 속도를 토대로 설정된 관계식으로부터 도출된다.
도 4는 도 1의 시정 거리 산출부(300)에서 기후 정보를 토대로 도출된 시정 거리를 보인 예시도로서, 도 4를 참조하면 공기 중 수분 밀도(I) 및 차량 속도(V)에 의거하여 도출된 관계식으로부터 주행 속도가 120km/h 일 때 시정 거리(St)는 292m임을 알 수 있다.
도 5는 도 1에 도시된 차량 제한 속도 관리부(500)의 세부적인 구성을 보인 도면으로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 차량 제한 속도 관리부(500)는 상기 제동 거리 산출부(100)와 시정 거리 산출부(300)의 제동 거리(D) 및 시정 거리(St)를 비교하는 비교 모듈(510)과, 비교 모듈(510)의 비교 결과에 따라 차량 제한 속도를 설정하는 제한 속도 설정모듈(520)을 포함할 수 있다.
비교 모듈(510)의 비교 결과에 의거하여 제한 속도 설정 모듈(520)은 제동 거리가 시정 거리 보다 큰 경우 차량 제한 속도를 기 정해진 기준치 보다 낮게 설정하고 설정된 차량 제한 속도는 차량 운전자에게 전달된다.
그러나, 차량 제한 속도 관리부(520)는 제동 거리가 시정 거리 보다 작은 경우 차량 제한 속도를 기 정해진 기준치 보다 높게 설정하고 설정된 차량 제한 속도는 운전자에게 전달된다.
한편 차량 제한 속도 표시부(700)는 제동 거리 및 시정 거리에 따라 설정된 차량 제한 속도를 기 정해진 사용자 인터페이스에 따라 가공 처리하여 표시된다. 도 6은 도 1의 차량 제한 속도 표시부(700)의 차량 제한 속도를 운전자에게 안내하기 위한 표시 상태를 보인 예시도로서, 기준치 보다 낮은 차량 제한 속도를 수치적으로 또는 화살표 중 적어도 하나를 이용하여 표시됨에 따라 차량 제한 속도를 직관적으로 운전자에게 제공된다.
이에 따라, GIS분석을 통해 제공된 주행 중인 도로의 구간별 도로 기하 구조와 도로 포장 종류와 강우량에 따른 노면 상태를 고려하여 도로의 노면 마찰 계수를 연산하고 연산된 노면 마찰 계수를 토대로 도출된 제동 거리 및 기후 정보에 따른 시정 거리를 토대로 설정된 차량 제한 속도를 제공함에 따라 실시간으로 변동하는 기상 변화에 응답하여 차량 제한 속도를 신속하게 관리할 수 있고 설정된 차량 제한 속도를 직관적으로 운전자에게 안내할 수 있게 된다.
GIS분석을 통해 제공된 주행 중인 도로의 구간별 도로 기하 구조와 도로 포장 종류와 노면 상태를 고려하여 도로의 노면 마찰 계수를 연산하고 연산된 노면 마찰 계수를 토대로 도출된 제동 거리 및 기후 정보에 따른 시정 거리를 토대로 설정된 차량 제한 속도를 제공하는 일련의 과정을 도 7을 참조하여 설명한다.
도 7은 도 1에 도시된 제한 속도 관리 시스템의 동작 과정을 보인 흐름도로서, 도 7을 참조하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 제한 속도 관리 과정을 설명한다.
우선, 제동 거리 산출부(100)에서, 도로 기하 구조 및 도로 포장 종류 및 강우량에 따른 노면 상태에 따라 각각 설정된 마찰 계수와 각각의 가중치의 곱으로 노면 마찰 계수를 연산하고, 연산된 노면 마찰 계수를 도로 기하 구조 및 도로 포장 종류 및 노면 상태에 대응하여 저장한다(S1).
그리고, 제동 거리 산출부(100)는 주행 중인 도로의 소정 구간에서 제공된 도로 기하 구조, 도로 포장 종류, 및 강우량에 따른 노면 상태에 대응되어 저장된 노면 마찰 계수와 주행 속도를 토대로 제동 거리를 도출한다(S3).
한편 시정 거리 산출부(300)는 주행 중인 도로의 소정 구간에서 제공된 기후 정보를 토대로 시정 거리를 도출한다(S5).
이어 상기 차량 제한 속도 관리부(500)는 제동 거리 및 시정 거리를 비교하여 제동 거리가 시정 거리 보다 큰 경우 차량 제한 속도를 기 정해진 기준치 보다 낮게 설정하고 설정된 차량 제한 속도는 차량 운전자에게 전달된다(S7, S9).
그러나, 차량 제한 속도 관리부(520)는 제동 거리가 시정 거리 보다 작은 경우 차량 제한 속도를 기 정해진 기준치 보다 높게 설정하고 설정된 차량 제한 속도는 운전자에게 전달된다(S11).
한편, 차량 제한 속도 관리부(500)에서 설정된 차량 제한 속도는 차량 제한 속도 표시부(700)에 의해 기 설정된 사용자 인터페이스 환경에 따라 가공 처리되어 화면에 표시된다(S13).
본 발명의 실시 예에 의하면, GIS분석을 통해 제공된 주행 중인 도로의 구간별 도로 기하 구조와 도로 포장 종류와 강우량에 따른 노면 상태를 고려하여 도로의 노면 마찰 계수를 연산하고 연산된 노면 마찰 계수를 토대로 도출된 제동 거리 및 기후 정보에 따른 시정 거리를 토대로 설정된 차량 제한 속도를 제공함에 따라 실시간으로 변동하는 기상 변화에 응답하여 차량 제한 속도를 신속하게 관리할 수 있고 설정된 차량 제한 속도를 직관적으로 운전자에게 안내할 수 있게 된다.
여기에 제시된 실시 예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
지금까지 본 발명을 바람직한 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 상기한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 또는 수정이 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다 할 것이다.
GIS분석을 통해 제공된 주행 중인 도로의 구간별 도로 기하 구조와 도로 포장 종류와 강우량에 따른 노면 상태를 고려하여 도로의 노면 마찰 계수를 연산하고 연산된 노면 마찰 계수를 토대로 도출된 제동 거리 및 기후 정보에 따른 시정 거리를 토대로 설정된 차량 제한 속도를 제공함에 따라 실시간으로 변동하는 기상 변화에 응답하여 차량 제한 속도를 신속하게 관리할 수 있고 설정된 차량 제한 속도를 직관적으로 운전자에게 안내할 수 있는 제한 속도 관리 시스템 및 방법에 대한 운용의 정확성 및 신뢰도 측면, 더 나아가 성능 효율 면에 매우 큰 진보를 가져올 수 있으며, 적용되는 기후 관련 차량 제한 속도 장치의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.
Claims (7)
- 주행 중인 소정 구간 별 도로의 기하 구조를 그룹핑한 후 각 도로 기하 구조 군 및 도로 포장 종류 및 강우량에 따른 노면 상태에 대응되어 각각 설정된 마찰 계수로부터 도출된 노면 마찰 계수 및 주행 속도를 토대로 제동 거리를 산출하는 제동 거리 산출부;
실시간으로 변동되는 기후 정보에 대응되어 주행 도로의 소정 구간 별 시정 거리를 연산하는 시정 거리 산출부; 및
제동 거리 및 시정 거리를 토대로 차량 제한 속도를 설정하여 운전자에게 제공하는 차량 제한 속도 관리부를 포함하고,
상기 제동 거리 산출부는,
도로 기하 구조 군 및 도로 포장 종류 및 강우량에 따른 노면 상태가 고려된 노면 마찰 계수를 도출하고 도출된 노면 마찰 계수를 도로 기하 구조군, 도로 포장 종류, 및 강우량에 따른 노면 상태에 대응하여 저장하며, 외부로부터 공급되는 주행 중인 도로 기하 구조군, 도로 포장 정보 및 강우량에 따른 노면 상태의 수신 시 저장 모듈에 기 저장된 노면 마찰 계수 및 주행 속도를 수신하여 주행 중인 도로의 구간 별 제동 거리를 산출하도록 구비되고,
상기 노면 마찰 계수는
도로 기하 구조군, 도로 포장 종류, 및 강우량에 따른 노면 상태와 노면 마찰 계수에 대한 상관도와 도로 기하 구조군, 도로 포장 종류, 및 강우량에 따른 노면 상태에 대한 노면 마찰 계수의 결합 분포를 토대로 도로 기하 구조군, 도로 포장 종류, 및 강우량에 따른 노면 상태 각각에 대한 가중치를 도출하고 상기 도로 기하 구조군, 도로 포장 종류, 및 강우량에 따른 노면 상태에 대한 마찰 계수 및 각 가중치의 곱의 합으로 도출하는 것을 특징으로 하는 제한 속도 관리 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 시스템은,
설정된 차량 제한 속도를 기 정해진 사용자 인터페이스 환경에 따라 가공 처리하여 상기 차량 제한 속도를 기 정해진 판단 기준치 및 화살표를 이용하여 화면에 표시하는 차량 제한 속도 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제한 속도 관리 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 제동 거리 산출부는,
도출된 구간 별 주행 도로의 구배도 및 곡선 반경을 토대로 도로 기하 구조 군을 형성하는 도로 기하 구조 분석 모듈; 각 도로 기하 구조군 별 제1 마찰 계수를 연산하는 제1 마찰 계수 산출 모듈을 포함하고,
주행 중인 도로 포장 정보를 획득하는 도로 포장 종류 획득 모듈; 획득된 도로 포장 종류에 따른 제2 마찰 계수를 연산하는 제2 마찰 계수 연산 모듈을 더 포함하며,
외부로부터 공급되는 기후 정보로부터 도출된 강우량에 따른 노면 상태에 따른 제3 마찰 계수를 연산하는 노면 상태 정보 획득 모듈을 더 포함하고,
상기 제1 마찰 계수 내지 제3 마찰 계수 중 적어도 하나를 이용하여 도로 기하 구조군 및 도로 포장 종류 및 강우량에 따른 노면 상태가 고려된 노면 마찰 계수를 도출하는 노면 마찰 계수 연산 모듈; 및 상기 노면 마찰 계수 연산 모듈의 노면 마찰 계수를 도로 기하 구조군, 도로 포장 종류, 및 강우량에 따른 노면 상태에 대응하여 저장하는 저장 모듈을 포함하며,
외부로부터 공급되는 주행 중인 도로 기하 구조군, 도로 포장 정보 및 강우량에 따른 노면 상태의 수신 시 상기 저장 모듈에 기 저장된 노면 마찰 계수 및 주행 속도를 수신하여 주행 중인 도로의 구간 별 제동 거리를 산출하는 제동 거리 도출 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 제한 속도 관리 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 시정 거리 산출부는
외부로부터 공급되는 기후 정보를 토대로 운전 시 시정 거리를 도출하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 제한 속도 관리 시스템. - 제4항에 있어서, 상기 차량 제한 속도 관리부는,
제동 거리(D) 및 시정 거리(St)를 비교하는 비교 모듈; 및
비교 모듈의 비교 결과에 따라 차량 제한 속도를 설정하는 제한 속도 설정모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 제한 속도 관리 시스템. - 제5항에 있어서, 상기 제한 속도 설정 모듈은,
제동 거리가 시정 거리 보다 큰 경우 차량 제한 속도를 기 정해진 기준치 보다 낮게 설정하고,
제동 거리가 시정 거리 보다 작은 경우 차량 제한 속도를 기 정해진 기준치 보다 높게 설정하는 것을 특징으로 하는 제한 속도 관리 시스템. - 제동 거리 산출부에서 도로 기하 구조군 및 도로 포장 종류 및 강우량에 따른 노면 상태에 따라 각각 설정된 마찰 계수와 각각의 가중치의 곱으로 노면 마찰 계수를 연산하고, 연산된 노면 마찰 계수를 도로 기하 구조군 및 도로 포장 종류 및 강우량에 따른 노면 상태에 대응하여 저장하는 단계;
주행 중인 도로의 소정 구간에서 제공된 도로 기하 구조군, 도로 포장 종류, 및 강우량에 따른 노면 상태에 대응되어 저장된 노면 마찰 계수와 주행 속도를 토대로 제동 거리를 도출하는 단계;
시정 거리 산출부에서 주행 중인 도로의 소정 구간에서 제공된 기후 정보를 토대로 시정 거리를 도출하는 단계;
차량 제한 속도 관리부에서 상기 제동 거리 및 시정 거리를 비교하여 제동 거리가 시정 거리 보다 큰 경우 차량 제한 속도를 기 정해진 기준치 보다 낮게 설정하는 단계; 및
상기 차량 제한 속도 관리부에서 제동 거리가 시정 거리 보다 작은 경우 차량 제한 속도를 기 정해진 기준치 보다 높게 설정하는 단계를 포함하고,
상기 노면 마찰 계수는
도로 기하 구조군, 도로 포장 종류, 및 강우량에 따른 노면 상태와 노면 마찰 계수에 대한 상관도와 도로 기하 구조군, 도로 포장 종류, 및 강우량에 따른 노면 상태에 대한 노면 마찰 계수의 결합 분포를 토대로 도로 기하 구조군, 도로 포장 종류, 및 강우량에 따른 노면 상태 각각에 대한 가중치를 도출하고 상기 도로 기하 구조군, 도로 포장 종류, 및 강우량에 따른 노면 상태에 대한 마찰 계수 및 각 가중치의 곱의 합으로 도출하는 것을 특징으로 하는 제한 속도 관리 방법.
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