KR102210021B1 - 사물인터넷 기반의 차량단말장치를 이용한 차량관리시스템 - Google Patents
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Abstract
차량에 장착하여 차량의 정보를 획득하는 센서 모듈로부터 획득한 차량 정보를 저전력 블루투스(BLE; Bluetooth Low Energy) 근거리 무선통신기술과 저전력 장거리 무선통신기술(LPWA; Low Power Wide Area)을 기반으로 실시간 전송하고, 획득한 차량 정보를 기반으로 차량의 위치 및 운행상태를 관리할 수 있도록 한 사물인터넷 기반의 차량단말장치 및 이를 이용한 차량관리시스템에 관한 것으로서, 차량 정보를 직접적으로 획득하기 위한 복수의 센서를 내장하고, 차량 정보를 직접적으로 획득한 후 근거리 통신 또는 저전력 장거리 통신을 통해 전송하는 차량단말장치, 차량단말장치로부터 근거리 통신을 통해 전송된 차량정보를 원격의 차량운행 관리서버로 전송하는 모바일폰 및 모바일폰 또는 차량단말장치를 통해 차량 운행 정보를 수신하고, 수신한 정보를 기초로 차량 운행 상태를 분석 및 판단하는 차량관리 운영서버를 포함하여, 사물인터넷 기반의 차량단말장치를 이용한 차량관리시스템을 구현한다.
Description
본 발명은 사물인터넷 기반의 차량단말장치를 이용한 차량관리시스템에 관한 것으로, 특히 차량에 장착하여 차량의 정보를 획득하는 센서 모듈로부터 획득한 차량 정보를 저전력 블루투스(BLE; Bluetooth Low Energy) 근거리 무선통신기술과 저전력 장거리 무선통신기술(LPWA; Low Power Wide Area)을 기반으로 실시간 전송하고, 획득한 차량 정보를 기반으로 차량의 위치 및 운행상태를 관리할 수 있도록 한 사물인터넷 기반의 차량단말장치를 이용한 차량관리시스템에 관한 것이다.
차량관리시스템으로 사용되고 있는 일반적인 차량용 단말장치들은 대개 차량진단장치(OBD II)로부터 획득한 데이터를 블루투스 등 근거리통신 기술을 이용하여 모바일폰으로 전송하는 방식으로 구성되며, 데이터를 서버로 전송이 필요한 경우는 모바일폰에서 다시 서버로 전송한다. 일부 차량용 단말장치는 근거리통신 모듈을 사용하지 않고 광대역통신 모듈(WCDMA 등)을 이용하여 직접 서버로 데이터를 전송하는 방식도 존재한다.
차량용 단말장치에 대해 종래에 제안된 기술이 하기의 <특허문헌 1> 및 <특허문헌 2> 에 개시되어 있다.
<특허문헌 1> 에 개시된 종래기술은 전송 전화번호 리스트를 저장하고 있는 저장수단, 근거리 무선 통신모드를 설정받기 위한 입력수단, 차량에 탑재된 차량정보 제공장치로 차량정보 요청신호를 전송하고, 차량정보 제공장치로부터 해당 차량정보를 수신하기 위한 근거리 무선 통신수단, 근거리 통신수단에서 수신한 차량정보를 이용하여 차량정보 메시지를 생성하기 위한 메시지 생성수단, 메시지 생성수단에서 생성한 차량정보 메시지를 전송 리스트 상의 전화번호로 전송하기 위한 메시지 전송수단 및 근거리 무선 통신모드가 설정됨에 따라 차량정보 제공장치로부터 차량정보를 획득하고, 획득한 차량정보를 이용하여 생성한 차량정보 메시지를 전송 리스트상의 전화번호로 전송하도록 각 구성요소들을 제어하기 위한 제어수단을 포함한다. 이러한 구성을 통해, 근거리 무선 통신 모드가 설정됨에 따라 차량에 탑재된 차량정보 제공장치로부터 차량정보를 획득하고, 획득한 차량정보를 이용하여 생성한 차량정보 메시지를 전송 리스트 상의 전화번호로 전송함으로써, 야간에 대중교통(일 예로, 택시) 이용시 발생할 수 있는 여러 가지 위험을 미리 방지하기 위한, 근거리 무선통신을 통해 획득한 차량정보 전송 기능을 가지는 무선통신 단말기 및 그 방법을 제공한다.
또한, <특허문헌 2> 에 개시된 종래기술은 차량의 전자제어기에 연결되어 차량정보를 수집하는 차량정보 수집단말기, 차량의 위치정보를 취득하는 GPS, 차량의 자세를 감지하는 자세센서, 차량에 가해지는 충격을 감지하는 충격센서, 차량정보 수집단말기로부터 차량정보를 수신하는 수신모듈, 설정된 이벤트의 발생시에 관계기관에 비상통화를 시도하는 비상콜 모듈, 주변의 무선통신망을 통해 외부와 통신하는 통신모듈을 포함하는 다기능 무선단말기, 다기능 무선단말기의 통신모듈이 전송하는 차량정보, 위치정보, 자세정보 및 충격정보를 분석하여 차량을 관리하는 관리서버를 포함한다. 이러한 구성을 통해, 차량에 관한 각종 정보를 원격지에서 수집하고 분석하여 차량에 대한 모니터링, 차량 고장이나 사고의 감지, 차량 부품들의 진단과 그에 따른 유지보수 안내, 운행습관의 분석에 따른 효율적이고 안전한 차량운행의 안내 등의 종합적인 차량 관리 서비스를 제공하는 융합 테크놀러지와 광대역 무선통신을 이용한 고도의 차량정보 관리 시스템을 제공한다.
그러나 상기와 같은 일반적인 차량단말장치 및 종래기술은 소량의 데이터를 전송하는 사물인터넷 서비스를 구현하는데 통신비용이 비싼 광대역 통신망을 이용하는 단점이 있다.
또한, 모바일폰을 연동하여 데이터를 전송하는 경우나 광대역 통신모듈을 이용하여 직접 서버로 데이터를 전송하는 경우도 데이터 통신 비용의 부담과 함께 서비스 이용중 모바일폰 사용이 제한되는 단점이 있다.
또한, 최근에 사물인터넷(IoT) 환경을 지원하는 저전력 장거리통신기술의 인프라가 구축되면서 낮은 통신비용으로 소량의 데이터 전송할 수 있는 데, 종래의 기술은 사물인터넷 서비스에 적합한 통신기술과 사물인터넷용 단말장치를 제공해주지 못하는 단점이 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 차량에 장착하여 차량의 정보를 획득하는 센서 모듈로부터 획득한 차량 정보를 저전력 블루투스(BLE; Bluetooth Low Energy) 근거리 무선통신기술과 저전력 장거리 무선통신기술(LPWA; Low Power Wide Area)을 기반으로 실시간 전송하고, 획득한 차량 정보를 기반으로 차량의 위치 및 운행상태를 관리할 수 있도록 한 사물인터넷 기반의 차량단말장치를 이용한 차량관리시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 차량단말장치의 소프트웨어를 안전하게 무선 업데이트 하기 위하여 차량단말장치에 하드웨어 보안 칩을 내장하는 보안모듈을 구성하여 하드웨어 기반의 무선 업데이트 보안 환경을 제공할 수 있도록 한 사물인터넷 기반의 차량단말장치를 이용한 차량관리시스템을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 사물인터넷 기반의 차량단말장치는, 센서가 내장되고 근거리통신과 저전력 장거리통신 모듈을 통해 차량의 운행정보를 전송하는 차량단말장치로서,
차량의 이동 데이터를 획득하기 위한 가속도 센서; 상기 차량의 고도를 측정하기 위한 압력 센서; 상기 차량의 위치 정보를 획득하기 위한 위치(GPS) 센서; 상기 가속도 센서와 압력 센서 및 위치 센서에서 획득한 데이터를 모바일폰으로 전송하고 모바일폰의 제어신호를 수신하는 근거리 통신모듈; 상기 가속도 센서와 압력 센서 및 위치 센서에서 획득한 데이터를 차량운행 관리서버로 직접 전송하는 저전력 장거리 통신모듈; 상기 가속도 센서와 압력 센서 및 위치 센서에서 획득한 데이터를 수신하여 처리하고, 상기 근거리 통신모듈과 저전력 장거리 통신모듈로 전송하도록 제어하는 중앙처리장치; 건전지를 이용하여 전원을 공급하는 제1 전원부; 상기 차량의 배터리를 이용하여 전원을 공급하는 제2 전원부; 차량 운행 중 발생한 긴급상황을 상기 중앙처리장치 및 근거리 통신모듈에 전달하는 긴급버튼장치; 소프트웨어 업데이트를 위한 업데이트모듈; 상기 업데이트모듈을 통해 업데이트되는 파일의 위변조 방지를 위한 보안 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 근거리 통신모듈은 저전력 블루투스 모듈을 이용하며, 상기 가속도 센서의 데이터를 모바일폰으로 전송하고, 상기 모바일폰의 신호를 상기 가속도 센서로 전송하며, 상기 가속도 센서의 데이터를 중앙처리장치로 전송하여 상기 모바일폰 대신에 저전력 장거리 통신모듈을 통해 차량운행 관리서버로 전송하도록 하며, 상기 압력센서와 위치센서 데이터를 중앙처리장치를 통해 수신하여 모바일폰으로 전송하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 근거리 통신모듈은 상기 차량의 엔진제어유닛의 정보를 얻기 위하여 OBD II 인터페이스를 통해 차량 정보를 획득하고, 상기 획득한 차량 정보를 모바일폰으로 전송하거나, 저전력 장거리 통신모듈을 통해 차량운행 관리서버로 전송하도록 상기 중앙처리장치로 전송하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 저전력 장거리 통신모듈은 상기 위치센서로부터 획득한 데이터를 차량관리 운영서버로 직접적으로 전송하거나 상기 중앙처리장치로 출력하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 중앙처리장치는 상기 가속도 센서와 압력 센서 및 위치 센서로부터 입력받은 데이터를 분석하여 차량의 운행 상태를 파악하고 운행 상태가 사전에 정의된 위험상태라고 판단되면 자동으로 긴급버튼장치가 동작하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 보안모듈은 소프트웨어에 대한 무선 업데이트를 위해 보안 하드웨어 칩을 내장하고, 업데이트 파일의 암호화 코드와 보안 하드웨어 칩에 내장된 암호화 코드를 비교하여 일치된 경우에만 파일을 업데이트 함으로써, 업데이트 파일의 위변조를 방지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 사물인터넷 기반의 차량단말장치는 차량의 엔진 제어 유닛(ECU) 정보를 제공하는 차량진단장치(OBD Ⅱ)와의 인터페이스를 위한 OBD Ⅱ 인터페이스를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 사물인터넷 기반의 차량단말장치를 이용한 차량관리시스템은, 차량 정보를 직접적으로 획득하기 위한 복수의 센서를 내장하고, 차량 정보를 직접적으로 획득한 후 근거리 통신 또는 저전력 장거리 통신을 통해 전송하는 차량단말장치; 상기 차량단말장치로부터 근거리 통신을 통해 전송된 차량정보를 원격의 차량운행 관리서버로 전송하는 모바일폰; 상기 모바일폰 또는 상기 차량단말장치를 통해 차량 운행 정보를 수신하고, 수신한 정보를 기초로 차량 운행 상태를 분석 및 판단하는 차량관리 운영서버를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 차량단말장치는 차량의 이동 데이터를 획득하기 위한 가속도 센서; 상기 차량의 고도를 측정하기 위한 압력 센서; 상기 차량의 위치 정보를 획득하기 위한 위치(GPS) 센서; 상기 가속도 센서와 압력 센서 및 위치 센서에서 획득한 데이터를 모바일폰으로 전송하고 모바일폰의 제어신호를 수신하는 근거리 통신모듈; 상기 가속도 센서와 압력 센서 및 위치 센서에서 획득한 데이터를 차량운행 관리서버로 직접 전송하는 저전력 장거리 통신모듈; 상기 가속도 센서와 압력 센서 및 위치 센서에서 획득한 데이터를 수신하여 처리하고, 상기 근거리 통신모듈과 저전력 장거리 통신모듈로 전송하도록 제어하는 중앙처리장치; 건전지를 이용하여 전원을 공급하는 제1 전원부; 상기 차량의 배터리를 이용하여 전원을 공급하는 제2 전원부; 차량 운행 중 발생한 긴급상황을 상기 중앙처리장치 및 근거리 통신모듈에 전달하는 긴급버튼장치; 소프트웨어 업데이트를 위한 업데이트모듈; 상기 업데이트모듈을 통해 업데이트되는 파일의 위변조 방지를 위한 하드웨어 보안모듈; 차량의 엔진 제어 유닛(ECU) 정보를 제공하는 차량진단장치(OBD Ⅱ)와의 인터페이스를 위한 OBD Ⅱ 인터페이스를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 근거리용 BLE 무선통신 모듈과 저전력 장거리 무선통신 모듈을 포함한 단말장치를 구성함으로써, 종래의 BLE 무선통신 기반의 서비스를 지원할 뿐 아니라 소량의 데이터를 기반으로 하는 사물인터넷용 단말장치로 이용 가능하여 데이터 통신비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
또한, 종래의 BLE 무선통신과 모바일폰을 이용하는 서비스에서 모바일폰의 문제로 인한 서비스가 중단될 경우 저전력 장거리무선통신을 이용하여 상황 전파가 가능하여, 긴급 상황 관리 등의 서비스 향상도 도모할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 사물인터넷 기반의 차량단말장치 및 이를 이용한 차량관리시스템의 전체 구성도,
도 2는 본 발명에서 사물인터넷 기반의 차량단말장치를 이용하여 차량을 관리하는 과정을 보인 흐름도이다.
도 2는 본 발명에서 사물인터넷 기반의 차량단말장치를 이용하여 차량을 관리하는 과정을 보인 흐름도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 사물인터넷 기반의 차량단말장치 및 이를 이용한 차량관리시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 사물인터넷 기반의 차량단말장치 및 이를 이용한 차량관리시스템의 구성도로서, 크게 차량단말장치(1000, 모바일폰(400) 및 차량운행관리서버(510, 520)를 포함한다.
여기서 각각의 차량운행관리서버(510, 520)는 동일한 구성으로 이루어지고, 동일하게 작용하므로, 이하 설명의 편의를 위해 하나의 차량운행 관리서버(510)에 대해서만 설명하기로 한다.
아울러 상기 차량단말장치(100)는 차량에 장착된 차량 진단 장치(OBD Ⅱ)(220) 및 차량 배터리(250)와 연동하여, 차량 정보를 수신하고, 구동 전원을 공급받으며, 차량 정보를 직접적으로 획득하기 위한 복수의 센서를 내장하고, 차량 정보를 직접적으로 획득한 후 근거리 통신 또는 저전력 장거리 통신을 통해 전송하는 역할을 한다.
이러한 차량단말장치(100)는 근거리 통신모듈(110), 중앙처리장치(120), 저전력 장거리 통신모듈(130), 가속도 센서(140), 압력 센서(150), 위치 센서(160), OBDⅡ 인터페이스(170), 제1 전원부(180), 제2 전원부(190), 긴급버튼장치(191), 업데이트 모듈(192) 및 보안 모듈(193)을 포함한다.
상기 가속도 센서(140)는 차량의 이동 데이터를 획득하기 위한 역할을 하며, 압력 센서(150)는 상기 차량의 고도를 측정하는 역할을 하고, 상기 위치(GPS) 센서(160)는 상기 차량의 위치 정보를 획득하는 역할을 한다.
상기 근거리 통신모듈(110)은 상기 가속도 센서(140)와 압력 센서(150) 및 위치 센서(160)에서 획득한 데이터를 모바일폰(400)으로 전송하고 모바일폰(400)의 제어신호를 수신하여 상기 중앙처리장치(120)에 전달하는 역할을 한다. 이러한 근거리 통신모듈(110)은 근거리 무선 통신모듈을 의미한다.
아울러 상기 저전력 장거리 통신모듈(130)은 상기 가속도 센서(140)와 압력 센서(150) 및 위치 센서(160)에서 획득한 데이터를 차량운행 관리서버(510)로 직접 전송하는 역할을 한다. 상기 저전력 장거리 통신모듈(130)도 저전력 장거리 무선 통신모듈을 의미한다.
또한, 상기 중앙처리장치(120)는 상기 가속도 센서(140)와 압력 센서(150) 및 위치 센서(160)에서 획득한 데이터를 수신하여 처리하고, 상기 근거리 통신모듈(110)과 저전력 장거리 통신모듈(130)로 전송하도록 제어하는 역할을 한다.
상기 제1 전원부(180)는 건전지를 이용하여 전원을 공급하는 역할을 하며, 제2 전원부(190)는 상기 차량 배터리(300)를 이용하여 전원을 공급하는 역할을 한다.
또한, 상기 긴급버튼장치(191)는 차량 운행 중 발생한 긴급상황을 상기 중앙처리장치(120) 및 근거리 통신모듈(110)에 전달하는 역할을 하며, 업데이트 모듈(192)은 소프트웨어 업데이트를 수행하는 역할을 하며, 보안 모듈(193)은 상기 업데이트모듈(192)을 통해 업데이트되는 파일의 위변조 방지를 위한 하드웨어 보안 역할을 한다.
또한, 모바일폰(400)은 상기 차량단말장치(100)로부터 근거리 통신을 통해 전송된 차량정보를 원격의 차량운행 관리서버(510, 520)로 전송하는 역할을 하며, 상기 차량관리 운영서버(510)는 상기 모바일폰(400) 또는 상기 차량단말장치(100)를 통해 차량 운행 정보를 수신하고, 수신한 정보를 기초로 차량 운행 상태를 분석 및 판단하는 역할을 한다.
여기서 차량단말장치(100)의 OBD Ⅱ 인터페이스(170)와 제2 전원부(190)를 제거하고 단말장치를 구성하면, 차량 외의 객체에 사용 가능한 단말장치를 구현할 수 있다. 본 발명의 단말장치는 다양한 객체에 적용 가능하나, 설명의 편의를 위해 차량에 장착된 차량단말장치로 가정한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 사물인터넷 기반의 차량단말장치 및 이를 이용한 차량관리시스템의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 제1 전원부(180)는 배터리에 저장된 전원을 구동 전원으로 차량단말장치(100)에 공급한다. 다른 방법으로서, 제2 전원부(190)는 차량 배터리(300)와 연결되면 차량 배터리(300)로부터 구동 전원을 공급받아 상기 제1 전원부(180)를 충전하거나, 차량단말장치(100)에 구동 전원을 공급한다.
차량단말장치(100)에 구동 전원이 공급되면 중앙처리장치(120)는 초기화동작을 하고, 모바일폰(400) 또는 차량운행 관리서버(510)에 의해 설정되는 정보에 따라 차량 정보를 획득하고, 이를 전송하는 역할을 한다.
예컨대, 가속도 센서(140)는 차량단말장치(100)가 부착된 객체의 움직임을 분석하기 위한 데이터를 수집하여 상기 근거리 통신모듈(110) 및 중앙처리장치(120)에 전달한다. 상기 객체가 차량일 경우, 상기 객체의 움직임 정보를 이용하여, 차량의 이동, 급정거/급가속, 차체 전복, 주차 상태, 충격 등의 상태 분석을 할 수 있다. 가속도 센서 대신에 자이로 센서 등을 이용하는 것도 가능하다.
다음으로, 압력센서(150)는 차량단말장치(100)가 부착된 객체가 위치하는 고도(높이)에 대한 분석용 데이터를 수집하여 상기 중앙처리장치(150)에 전송한다.
또한, 위치 센서(160)는 차량단말장치(100)가 부착된 객체의 위치(좌표)를 분석하기 위한 위치 데이터를 수집하여, 상기 저전력 장거리 통신모듈(130) 및 중앙처리장치(120)에 전달한다. 위치 정보는 GPS를 통해 획득할 수 있다. 이렇게 획득되는 위치 정보는 객체가 차량일 경우, 차량의 이동 경로, 주차 위치 등의 분석에 이용된다.
이러한 센서 이외에 대기오염을 측정하는 대기오염 측정센서, 미세먼지를 측정하는 미세먼지 측정센서, 차량유해가스를 측정하는 유해가스 측정센서 등을 내장시켜, 해당 정보를 수집하는 것도 가능하다.
아울러 상기 근거리 통신모듈(110)은 블루투스 저에너지(BLE) 무선통신 모듈로서, 상기 가속도 센서(140)의 데이터를 저전력 블루투스 근거리 통신을 통해 직접적으로 모바일폰(200)으로 전송할 수 있다, 아울러 상기 모바일폰(400)의 신호를 수신하여 상기 가속도 센서(140)에 전송하는 것도 가능하다. 또한, 상기 가속도 센서(140)에서 획득한 이동 데이터를 중앙처리장치(120)로 전송하여, 상기 모바일폰(400) 대신에 저전력 장거리통신 모듈(130)을 통해 차량운행 관리서버(510)로 전송하도록 한다. 더불어, 상기 압력센서(150)와 위치센서(GPS)(160)의 수집 데이터를 상기 중앙처리장치(120)를 통해 입력받아 근거리 무선 통신을 통해 모바일폰(400)으로 전송한다. 또한, 차량의 진단 장치인 OBD II(200)에서 제공하는 차량 데이터를 OBD II 인터페이스(170)를 통해 획득하고, 획득한 차량 데이터를 직접적으로 상기 모바일폰(400)으로 전송하거나 상기 중앙처리장치(120)로 전송하여 저전력 장거리 통신 모듈(130)을 통해 차량운행 관리서버(510)로 전송하도록 한다.
또한, 상기 중앙처리장치(120)는 상기 가속도 센서(140), 압력 센서(150), 위치 센서(160)로부터 측정한 데이터를 직접적으로 수신하여, 상기 근거리 통신모듈(110)과 저전력 장거리 통신모듈(130)로 출력하여 데이터를 송신하도록 제어한다. 각각의 센서를 제어하는 역할도 수행한다. 또한, 중앙처리장치(120)는 상기 근거리 통신모듈(110)과 저전력 장거리 통신모듈(130)로부터 각각의 센서 데이터를 수신하여 신호 처리를 하고 분석을 한다. 각각의 센서 데이터를 분석한 결과에 따라 미리 정해진 기능을 수행한다. 예를 들어, 가속도 센서(140)의 데이터를 분석하여 차량의 이동 여부 판단, 급정거/급가속 등을 분석하여 그 결과를 근거리 통신모듈(110) 및 저전력 장거리 통신모듈(130)을 통해 차량운행 관리서버(510)로 전송할 수 있다.
이러한 중앙처리장치(120)는 상기 근거리 통신모듈(110)과 저전력 장거리 통신모듈(130)과 연동을 통해, 모바일폰(400) 또는 차량운행 관리서버(510)의 제어 신호를 수신하여 해당 동작을 실행하는 것도 가능하다.
다음으로, 저전력 장거리통신 모듈(130)은 위치센서(160) 데이터를 획득하여 직접적으로 차량운행 관리서버(510)로 전송하거나, 상기 중앙처리장치(120)로 전달한다. 아울러 상기 중앙처리장치(120)와 연동하여, 상기 가속도 센서(140), 압력 센서(150) 및 위치 센서(160)의 측정 데이터를 수신하여, 상기 차량운행 관리서버(510)로 전송한다. 저전력 장거리 통신모듈로 다양한 통신 모듈을 이용할 수 있으며, 본 발명에서는 "LoRa" 통신모듈을 사용하는 것으로 가정한다.
아울러 상기 OBD II 인터페이스(170)는 단말장치를 차량에 부착하여 사용할 경우, 차량의 진단장치인 OBD Ⅱ(200)와 연동을 지원하기 위한 것으로서, 상기 차량진단장치(200)로부터 획득한 차량 데이터를 상기 근거리 통신모듈(110) 또는 중앙처리장치(120)에 전달한다.
또한, 긴급버튼장치(191)는 운전자의 긴급구난을 지원하기 위한 수단으로서, 버튼, 마이크, 스피커 등을 구비하고, 버튼을 누르면 근거리 통신 모듈(110)을 통해 모바일폰(400)을 통해 차량운행 관리서버(510, 520)로 긴급 정보가 전달되거나, 중앙처리장치(120)를 통해 근거리 통신모듈(110) 또는 저전력 장거리 통신모듈(130)을 통해 차량운행 관리서버(510)에 긴급 정보가 전달된다. 이렇게 차량운행 관리서버(510, 520)로 전송되는 긴급 정보는 연결된 관제서버로 긴급구난요청 신호가 전송되어, 신속하게 후속 조치를 취할 수 있도록 한다. 또한, 긴급버튼장치(191)에 구비된 마이크와 스피커를 이용하여 관제서버와 직접적인 음성통신도 가능하다.
한편, 본 발명의 다른 특징으로서, 업데이트 모듈(192)은 차량단말장치(100)를 구동하는 소프트웨어를 무선으로 업데이트 하기 위한 모듈로서, 상기 차량운행 관리서버(510) 또는 차량운행 관리서버(520)와 연동하여 제공되는 무선 업데이트 기능을 수행한다.
상기 업데이트 모듈(192)을 통해 무선 업데이트를 수행하는 경우, 보안 모듈(193)은 차량단말장치(100)의 소프트웨어 업데이트 과정에서, 다운로드 받은 다운로드 파일의 위변조 여부를 검증하여 안전한 무선 업데이트를 지원한다. 다운로드 파일의 위변조 여부를 검증하는 방법으로서, 다운로드 파일의 암호코드와 보안 모듈의 암호코드를 비교하여 위변조 여부를 판단한다. 특히, 보안 모듈(193)을 하드웨어 보안 칩으로 구성함으로써 암호코드의 변경을 원천적으로 차단하는 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명에서 사물인터넷 기반의 차량단말장치를 이용하여 차량을 관리하는 과정을 보인 흐름도이다.
모바일폰(400)은 시스템 초기화 단계(310), 초기 정보 관리 단계(311), 초기 정보 설정 단계(312), 설정 정보 전송 단계(313), 서비스 정보 관리 단계(320), 서비스 데이터 요청 단계(321), 서비스 정보 표시 단계(322)를 포함하여 구성할 수 있다.
차량단말장치(100)는 데이터 센싱 단계(330)와 센서 데이터 처리 단계(331), 센서 데이터 전송 단계(332), 통신모듈 설정 단계(333), 설정 정보 저장 단계(314), 긴급 호출 버튼 동작 단계(340), 긴급 호출 단계(341), 긴급 호출 정보 전송 단계(342)를 포함하여 구성 가능하다.
아울러 차량운행 관리서버(510)는 긴급호출 확인 단계(343), 긴급호출 처리 단계(344), 센서 데이터 수신 단계(350), 센서 데이터 저장 단계(353), 센서 데이터 분석 단계(351), 서비스 정보 전송 단계(352)를 포함하여 구성 가능하다.
상기 모바일폰(400)은 시스템 초기화 단계(310)에서 사용자의 모바일폰에 설치된 프로그램(앱)이 실행될 때 차량운영 관리에 필요한 정보를 초기화할 것인지는 판단하는 단계로서, 초기화를 할 경우 초기 정보 관리 단계(311)를 수행하고, 그렇지 않으면 서비스 정보 관리 단계(320)를 수행한다. 여기서 초기 정보 관리 단계(311)는 초기 정보의 입력, 수정, 삭제 등의 기능을 관리한다. 아울러 초기 정보 설정 단계(312)는 초기 정보를 입력, 수정 또는 삭제 등의 기능을 수행한다.
아울러 상기 설정 정보 전송 단계(313)는 변경(입력, 수정, 삭제)된 초기 정보를 차량단말장치(100)로 전송하는 단계로서, 모바일폰(400)의 BLE 무선통신을 이용하며, 차량단말장치(100)의 고유한 식별 아이디를 이용하여 모바일폰(400)과 차량단말장치(100)의 통신접속이 연결된다.
상기 서비스 정보 관리 단계(320)는 차량단말장치(100)와 차량운행 관리서버(510)를 통해 제공되는 서비스 정보를 관리하는 것으로, 차량단말장치(100)를 통해 서비스 정보에 필요한 데이터를 수집하고, 차량운행 관리서버(510)로부터 서비스 정보를 수신하여 관리한다.
상기 서비스 데이터 요청 단계(321)는 서비스 정보 관리에 필요한 데이터를 차량단말장치(100)에 요청하는 단계로서, 모바일폰(400)과 차량단말장치(100) 간에 정해진 통신 규약에 따라 데이터를 요청하고 전송한다.
또한, 서비스 정보 표시 단계(322)는 서비스 정보를 사용자에게 표시하는 단계로, 시각적 표시, 음향적 표시를 포함하여 구현할 수 있다.
다음으로, 차량단말장치(100)의 데이터 센싱 단계(330)는 차량의 정보를 수집하기 위하여 차량단말장치(100)에 포함되어 작동하는 센서들로부터 데이터를 수집하는 단계로서, 가속도 센서, 압력 센서, 위치센서와 연결되어 데이터를 수집한다.
아울러 센서 데이터 처리 단계(331)는 센서들로부터 수집한 데이터를 전송주기, 전송형식 등의 규격에 맞게 처리하며, 센서 데이터 전송 단계(332)는 센서 데이터 처리 단계(331)에서 생성된 데이터를 통신 모듈로 전송한다.
상기 통신모듈 선택 단계(333)는 센서 데이터 전송 단계(332)에서 전송을 위해 통신모듈을 선택하여 설정하는 단계로서, 근거리 통신모듈(110)과 저전력 장거리 통신모듈(130) 중에서 하나를 설정하며, 서비스 정보 관리 단계(320)에서 지정된 데이터 전송 목적지에 따라 설정된다.
아울러 설정 정보 저장 단계(314)는 모바일폰(400)에서 설정된 초기 정보를 차량단말장치(100)에 저장하는 단계로서, 근거리 통신모듈(110)의 내부 메모리 또는 중앙처리장치(120)의 내부 메모리에 저장한다.
또한, 긴급 호출 버튼 동작 단계(340)는 사용자가 차량단말장치(200)의 긴급버튼장치(191)의 버튼을 누르는 것을 감지하는 단계로서, 차량 운전자가 위급한 상황에서 수동으로 긴급호출을 요청하는 기능으로 활용할 수 있으며, 버튼이 눌러지면 긴급 호출 단계(341)를 진행한다. 또한, 긴급호출 버튼에 의한 수동적 동작 대신에 차량단말장치(100)에 포함된 센서 데이터를 이용하여 차량이 위급한 상황에 처한 것으로 판단되면, 자동으로 긴급호출을 수행한다.
상기 긴급 호출 단계(341)는 긴급버튼장치(191)의 버튼이 눌러지는 것을 감지하면, 중앙처리장치(120)는 차량단말장치(100)의 모든 동작을 중지하고 최우선적으로 긴급호출 신호를 발생하고 사전에 정해진 절차에 따라 긴급호출 과정을 수행한다. 긴급호출을 1회 이상 수회를 반복하도록 사전에 설정 가능하다. 또한, 긴급호출은 긴급호출 버튼의 동작뿐만 아니라 센서 데이터에 의해 자동으로 호출이 가능하다.
아울러 긴급 호출 정보 전송 단계(342)는 저전력 장거리 통신 모듈(130)을 통해 긴급호출 정보를 전송한다.
다음으로, 차량운행 관리서버(510)의 긴급호출 확인 단계(343)는 차량단말장치(100)에서 저전력 장거리 통신으로 전송된 긴급호출신호를 수신하고 긴급호출을 확인하는 과정으로서, 긴급호출의 신호의 무결성, 등록된 차량 여부, 현재까지 수집된 해당 차량의 정보 등을 확인하여 긴급상황임을 확인한다. 긴급상황으로 확인되면, 긴급호출 처리 단계(344)를 진행한다.
상기 긴급호출 처리 단계(344)는 사전에 정의된 긴급구조기관에 연락하여 차량의 현재 상황 정보를 제공하여 구조를 시작하도록 하고, 해당 차량의 운전자와 통화를 시도한다.
아울러 센서 데이터 수신 단계(350)는 저전력 장거리 통신을 통해 송신된 센서 데이터를 수신한다. 센서 데이터 저장 단계(353)는 수신된 센서 데이터를 저장하는 단계로서, 센서 데이터 자체를 원본으로 저장도 가능하고, 운행 일시, 운행 거리, 운행 위치, 운전자 정보 등으로 구분하여 저장도 가능하다.
또한, 센서 데이터 분석 단계(351)는 저장된 데이터를 기반으로 특정 차량의 운행정보를 분석하는 단계로서, 차량의 운영 및 운전자의 안전과 관련된 정보를 분석한다.
마지막으로, 서비스 정보 전송 단계(352)는 차량의 운행정보를 분석하여 서비스로써 그 정보를 사용자의 모바일폰(200)으로 전송하는 단계이다.
한편, 차량관리시스템의 또 다른 구성은 도 1의 차량운행 관리서버(520)와 같이 별도의 서버를 추가하여 구현할 수 있다. 이러한 구성의 예로, 도 1의 차량운행 관리서버(510)는 통신사의 서버가 될 수 있으며, 차량운행 관리서버(520)는 서비스 제공사의 서버가 될 수 있다.
이러한 본 발명은 근거리용 BLE 무선통신 모듈과 저전력 장거리 무선통신 모듈을 포함한 단말장치를 구성함으로써, 종래의 BLE 무선통신 기반의 서비스를 지원할 뿐 아니라 소량의 데이터를 기반으로 하는 사물인터넷용 단말장치로 이용 가능하여 데이터 통신비용을 절감할 수 있다. 아울러 종래의 BLE 무선통신과 모바일폰을 이용하는 서비스에서 모바일폰의 문제로 인한 서비스가 중단될 경우 저전력 장거리무선통신을 이용하여 상황 전파가 가능하여, 긴급 상황 관리 등의 서비스 향상도 도모할 수 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
100: 차량단말장치 110: 근거리 통신모듈
120: 중앙처리장치 130: 저전력 장거리 통신모듈
140: 가속도 센서 150: 압력센서
160: 위치센서 170: OBDⅡ 인터페이스
180: 제1 전원부 190: 제2 전원부
191: 긴급 버튼 장치 192: 업데이트 모듈
193: 보안 모듈 200: 차량 진단 장치(OBDⅡ)
300: 차량 배터리 400: 모바일폰
510, 520: 차량운행 관리서버
120: 중앙처리장치 130: 저전력 장거리 통신모듈
140: 가속도 센서 150: 압력센서
160: 위치센서 170: OBDⅡ 인터페이스
180: 제1 전원부 190: 제2 전원부
191: 긴급 버튼 장치 192: 업데이트 모듈
193: 보안 모듈 200: 차량 진단 장치(OBDⅡ)
300: 차량 배터리 400: 모바일폰
510, 520: 차량운행 관리서버
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- 사물인터넷 기반의 차량단말장치를 이용하여 차량을 관리하는 시스템으로서,
차량 정보를 직접적으로 획득하기 위한 복수의 센서를 내장하고, 차량 정보를 직접적으로 획득한 후 근거리 통신 또는 저전력 장거리 통신을 통해 전송하는 차량단말장치;
상기 차량단말장치로부터 근거리 통신을 통해 전송된 차량정보를 원격의 차량운행 관리서버로 전송하는 모바일폰; 및
상기 모바일폰 또는 상기 차량단말장치를 통해 차량 운행 정보를 수신하고, 수신한 정보를 기초로 차량 운행 상태를 분석 및 판단하는 차량관리 운영서버를 포함하고,
상기 차량단말장치는 차량에서 획득한 데이터를 모바일폰으로 전송하고 모바일폰의 제어신호를 수신하는 근거리 통신모듈; 상기 획득한 데이터를 차량운행 관리서버로 직접 전송하는 저전력 장거리 통신모듈; 업데이트되는 파일의 위변조 방지를 위한 보안모듈을 구비하고,
상기 근거리 통신모듈은 상기 차량의 엔진제어유닛의 정보를 얻기 위하여 OBD II 인터페이스를 통해 차량 정보를 획득하고, 상기 획득한 차량 정보의 모바일폰 전송을 시도하여 모바일폰 전송의 실패시 저전력 장거리 통신모듈을 통해 차량운행 관리서버로 직접 전송하도록 중앙처리장치로 차량 정보를 전송하며,
상기 보안 모듈은 하드웨어 보안 칩을 내장하고 하드웨어 기반으로 무선 업데이트의 보안 환경을 제공하여 암호코드의 변경을 원천적으로 차단하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷 기반의 차량단말장치를 이용한 차량관리시스템.
- 청구항 8에서, 상기 차량단말장치는 차량의 이동 데이터를 획득하기 위한 가속도 센서; 상기 차량의 고도를 측정하기 위한 압력 센서; 상기 차량의 위치 정보를 획득하기 위한 위치(GPS) 센서; 상기 가속도 센서와 압력 센서 및 위치 센서에서 획득한 데이터를 수신하여 처리하고, 상기 근거리 통신모듈과 저전력 장거리 통신모듈로 전송하도록 제어하는 중앙처리장치; 건전지를 이용하여 전원을 공급하는 제1 전원부; 상기 차량의 배터리를 이용하여 전원을 공급하는 제2 전원부; 차량 운행 중 발생한 긴급상황을 상기 중앙처리장치 및 근거리 통신모듈에 전달하는 긴급버튼장치; 소프트웨어 업데이트를 위한 업데이트모듈; 차량의 엔진 제어 유닛(ECU) 정보를 제공하는 차량진단장치(OBD Ⅱ)와의 인터페이스를 위한 OBD Ⅱ 인터페이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷 기반의 차량단말장치를 이용한 차량관리시스템.
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