KR102357612B1

KR102357612B1 - Gps 위치 보정 단말기를 포함하는 모바일 하이패스 시스템

Info

Publication number: KR102357612B1
Application number: KR1020200072943A
Authority: KR
Inventors: 남궁성; 이원우; 송미화; 이강동; 윤석규
Original assignee: 한국도로공사; 주식회사 이노베스트
Priority date: 2020-06-16
Filing date: 2020-06-16
Publication date: 2022-02-03
Also published as: KR20210155561A

Abstract

모바일 하이패스 시스템은 BLE 단말부, 위치 보정 정보 획득부, RTK GPS 정보 획득부, GPS 위치 정보 산출부, 및 위치 정보 전송부를 포함하는 GPS 위치 보정 단말기를 포함한다. BLE 단말부는 BLE 단말 ID 정보를 발신하고, 위치 보정 정보 획득부는 BLE 단말의 위치 보정 정보(RTCM)를 획득하고, GPS 정보 획득부는 BLE 단말의 GPS 정보를 획득하고, 위치 정보 산출부는 위치 보정 정보 및 GPS 정보를 이용하여 BLE 단말의 위치 정보를 산출하며, 위치 정보 전송부는 BLE 단말 ID 정보와 BLE 단말의 GPS 위치 정보를 미리 설정된 위치 정보 저장부로 전송한다. 이와 같은 구성에 의하면, RTK GPS를 이용한 BLE 단말 위치 보정을 통해 보다 정확한 차량의 궤적 정보를 획득함으로써, 위치 정보의 착오로 인한 통행료 징수의 오류를 방지할 수 있게 된다.

Description

GPS 위치 보정 단말기를 포함하는 모바일 하이패스 시스템 {MOBILE HIGH PASS SYSTEM COMPRISING GPS POSITION CORRECTION TERMINAL}

본 발명은 톨링 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 휴대전화로 주행중인 자동차 안에서 멈추지 않고 통행료를 지불할 수 있는 모바일 하이패스 시스템에 관한 것이다.

최근, 하이패스 이용률이 80%에 이르고 있다. 첫 도입 당시 이용률인 16% 정도에서 64%가량 상승한 결과이다. 하이패스 이용량이 1000만대를 돌파하기 시작한 2014년과 비교해보아도 누적 기준 3000만대, 하루 평균 106만대가 늘어난 것으로 하이패스 이용이 상당히 보편화 되었음을 알 수 있다.

그러나 하이패스는 전용 단말기와 카드를 준비해야 하고, 차량 내에 설치까지 해야 하는 번거로움이 있다. 또한, 톨게이트에서 하이패스 구간을 통과하려면 차선을 바꿔 하이패스 전용차선으로 달리며 시속 30㎞ 이하의 속도로 달려야 하는 불편함이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 다양한 유형의 스마트 톨링 시스템이 시도되고 있다. 휴대전화로 달리는 자동차 안에서 멈추지 않고 통행료를 지불할 수 있는 모바일 하이패스 시스템이 대표적인 예이다.

그런데, 궤적 기반 스마트 톨링 시스템인 모바일 하이패스 시스템에서는 위치 정보가 매우 중요하다. 위치 정보의 오류에 의해 통행료 징수에 오류가 발생할 수 있게 되기 때문이다.

하지만, 일반적으로 GPS는 2.5m~10m의 정밀도를 갖기 때문에, 이를 이용하는 종래의 모바일 하이패스 시스템에서는 통행료 징수의 오류의 가능성을 배제하기가 어려웠다.

KR

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본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 보다 정확한 차량의 궤적 정보를 획득함으로써, 위치 정보의 착오로 인한 통행료 징수 오류를 방지할 수 있는 모바일 하이패스 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 모바일 하이패스 시스템은 BLE 단말부, 위치 보정 정보 획득부, GPS 정보 획득부, 위치 정보 산출부, 및 위치 정보 전송부를 포함하는 GPS 위치 보정 단말기를 포함한다.

BLE 단말부는 BLE 단말의 ID 정보를 발신하고, 위치 보정 정보 획득부는 BLE 단말의 위치 보정 정보(RTCM)를 획득하고, GPS 정보 획득부는 BLE 단말의 GPS 정보를 획득하고, 위치 정보 산출부는 위치 보정 정보 및 GPS 정보를 이용하여 BLE 단말의 위치 정보를 산출하며, 위치 정보 전송부는 BLE 단말의 ID 정보와 BLE 단말의 GPS 위치 정보를 미리 설정된 위치 정보 저장부로 전송한다.

이와 같은 구성에 의하면, RTK GPS를 이용한 BLE 단말의 위치 보정을 통해 보다 정확한 차량의 궤적 정보를 획득함으로써, 위치 정보의 착오로 인한 통행료 징수의 오류를 방지할 수 있게 된다.

이때, BLE 단말의 ID 정보와 BLE 단말의 GPS 정보를 저장하는 위치 정보 저장부를 더 포함할 수 있다.

또한, 위치 정보 저장부는 BLE 단말의 ID 정보를 이용하여 접속하는 모바일 단말로 BLE 단말의 GPS 정보를 제공할 수 있다.

또한, BLE 단말부는 모바일 단말로 모바일 단말이 위치하는 차량의 매칭 단말과 매칭되도록 하는 매칭 웨이크업 신호를 더 발신할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 운전자의 모바일 단말과 차량상의 매칭 단말을 자동 매칭시켜 모바일 하이패스 기능을 수행할 수 있게 된다.

또한, GPS 위치 보정 단말기는 톨게이트에 복수개가 배치되고, 모바일 단말은 서로 다른 GPS 위치 보정 단말기로부터의 위치 정보를 이용하여 모바일 단말의 위치 정보를 산출할 수 있다.

이때, 톨게이트에 배치되고, GPS 위치 보정 단말기로 위치 보정 정보를 WIFI를 이용하여 제공하는 기지국 단말을 더 포함할 수 있다.

또한, 복수의 BLE 단말 위치 보정용 단말기는 서로 다른 차선에 대응하여 각각 배치될 수 있다.

또한, 모바일 단말은 삼각 측량법을 이용하여 모바일 단말의 위치 정보를 산출할 수 있으며, 블루투스의 AoA와 AoD 기술을 이용하여 모바일 단말의 위치 정보를 산출할 수도 있다.

또한, GPS 위치 보정 단말기는 어레이 안테나를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, RTK GPS를 이용한 BLE 단말의 위치 보정을 통해 보다 정확한 차량의 궤적 정보를 획득함으로써, 위치 정보의 착오로 인한 통행료 징수의 오류를 방지할 수 있게 된다.

또한, 운전자의 모바일 단말과 차량상의 매칭 단말을 자동 매칭시켜 모바일 하이패스 기능을 수행할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 하이패스 시스템의 개략적인 블록도.
도 2는 도 1의 GPS 위치 보정 단말기의 실제 구현예를 도시한 도면.
도 3은 모바일 단말인 스마트폰이 BLE 단말의 위치를 이용하여 현재 위치를 산출하는 상태를 도시한 도면.
도 4는 갠트리에 BLE 단말이 설치된 예를 도시한 도면.
도 5는 GPS 위치 보정 단말기의 위치 보정을 설명하기 위한 도면.
도 6은 WIFI/DMB를 RTCM 정보의 전송 상태를 도시한 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 하이패스 시스템의 개략적인 블록도이다. 도 1에서 모바일 하이패스 시스템은 BLE 단말부(110), 위치 보정 정보 획득부(120), GPS 정보 획득부(130), 위치 정보 산출부(140), 및 위치 정보 전송부(150)를 포함하는 GPS 위치 보정 단말기(100), GPS 위치 보정 단말기(100) 외부의 위치 정보 저장부(200), 및 기지국 단말(300)을 포함한다.

BLE 단말부(110)는 BLE 단말의 ID 정보를 발신하고, 위치 보정 정보 획득부(120)는 BLE 단말의 위치 보정 정보(RTCM)를 획득하고, GPS 정보 획득부(130)는 BLE 단말의 GPS 정보를 획득하고, 위치 정보 산출부(140)는 위치 보정 정보 및 GPS 정보를 이용하여 BLE 단말의 위치 정보를 산출하며, 위치 정보 전송부(150)는 BLE 단말의 ID 정보와 BLE 단말의 위치 정보를 미리 설정된 위치 정보 저장부(200)로 전송한다.

즉, 궤적 기반 스마트 톨링 시스템의 GPS 위치 보정용 단말기는 RTK GPS, WIFI/DMB 모듈 및 BLE를 구비하고 있으며, GPS 위치 보정용 단말기의 RTK GPS는 WIFI로부터 기지국(BASE) GPS 보정 정보를 받고 보정된 위치 정보를 GPS 위치 보정용 단말기의 BLE 모듈로부터 스마트폰을 통하여 보정위치 정보가 전달되면 스마트폰은 서버에 저장하여 궤적 정보를 외부에 알릴 수 있다.

또한, BLE 단말부(110)는 모바일 단말로 모바일 단말이 위치하는 차량의 매칭 단말과 매칭되도록 하는 매칭 웨이크업 신호를 더 발신한다. 이와 같은 구성에 의하면, 운전자의 모바일 단말과 차량상의 매칭 단말을 자동 매칭시켜 모바일 하이패스 기능을 수행할 수 있게 된다.

보다 구체적으로, GPS 위치 보정용 단말기(100)는 BLE 신호를 통해 스마트폰에 차량 매칭 wake-up 신호를 보내서 스마트폰 단말기가 차량용 NFC 매칭 단말기 또는 차량용 BLE 매칭 단말기와 매칭되도록 하여, 차량에 탄 사용자의 스마트폰에서 NFC에 의한 Wake-up 매칭이 안되거나 BLE 전원 off로 스마트폰에 연결이 안될 때 매칭이 되도록 스마트 폰에 매칭 wake-up 신호를 보내는 것이다.

위치 정보 저장부(200)는 BLE 단말의 ID 정보와 BLE 단말의 GPS 정보를 저장한다. 이때, GPS 위치 보정 단말기(100)가 통신망을 통해 접속할 수 있는 서버의 형태로 구현될 수 있다. 또한, 위치 정보 저장부(200)는 BLE 단말의 ID 정보를 이용하여 접속하는 모바일 단말로 BLE 단말의 GPS 정보를 제공할 수 있다.

보다 구체적으로, 궤적기반 스마트 톨링 시스템에서 모바일 하이패스 기능을 갖는 스마트폰에 앱이 구동되어 고속도로 갠트리를 지날 때 GPS 위치 보정용 단말기(100)에서 BLE 단말기 ID 정보를 송출하면, 서버에 저장되어 있는 위치 정보 및 BLE 단말기 ID와 비교하여 BLE 단말 ID와 같은 위치 정보를 추출 확인할 수 있는 것이다.

GPS 위치 보정용 단말기(100)는 톨게이트에 복수개가 배치되고, 복수의 GPS 위치 보정용 단말기(100)는 서로 다른 차선에 대응하여 각각 배치될 수 있다. 이와 같이, RTK GPS를 구비한 BLE 단말을 고속도로 입출구 및 일반 도로와 고속도로와 평행이 되는 고속도로 부분에 설치함으로써, 정확한 궤적을 획득하여 궤적 기반 스마트 톨링 시스템의 모바일 하이패스에서 스마트폰이 궤적에 대한 오인식을 줄일 수 있게 된다.

모바일 단말은 서로 다른 GPS 위치 보정용 단말기(100)로부터의 위치 정보를 이용하여 모바일 단말의 위치 정보를 산출할 수 있다. 이때, 모바일 단말은 삼각 측량법을 이용하여 모바일 단말의 위치 정보를 산출할 수 있으며, 블루투스의 AoA와 AoD 기술을 이용하여 모바일 단말의 위치 정보를 산출할 수 있다. 예를 들어, 스마트폰은 세 개의 BLE 단말 ID 정보를 받으면 세 개의 BLE 단말 위치로부터 삼각 측량법으로 현재 차량 내의 스마트폰 위치를 계산할 수 있다.

도 2는 도 1의 GPS 위치 보정 단말기의 실제 구현예를 도시한 도면이다. 도 2에서, 모바일 하이패스 시스템인 궤적 기반 스마트 톨링 시스템의 GPS 위치 보정용 단말기는 RTK GPS모듈(15), LTE 모듈(14) 및 BLE 모듈(10)을 구비하고 있으며, 현재 상태를 알리는 LED 2개가 있어 1번째 LED는 GPS 통신 상태를 알리고 2번째 LED는 Base에서 WIFI(DMB)를 통하여 오는 RTCM(Radio Technical Commission for Maritime Services) 보정 데이터의 통신 상태를 알린다.

부저(13)는 GPS 위치 보정용 단말기 점검시 소리에 의한 GPS 위치 보정용 단말기의 위치 확인용이다. 사용자가 GPS 위치 보정용 단말기 앱(APP)의 부저 아이콘을 누르면 BLE로 정보가 전달되어 부저가 울려서 GPS 위치 보정용 단말기의 현재 치를 사용자에게 알려줄 수 있다.

RTK GPS(15)를 구비한 궤적 기반 스마트 톨링 시스템의 GPS 위치 보정용 단말기에 있어서, BLE, DMB, WIFI를 갖추고 있어서 WIFI 통신모듈(14)로는 BASE(기지국)의 GPS 위치 보정 정보(RTCM)를 받고, 기지국으로부터 WIFI로 받은 정보를 GPS 위치 보정용 단말기에 전달하고 GPS 위치 보정용 단말기 자체의 RTK GPS 정보를 받아 MCU로부터 계산된 위치 정보를 GPS 위치 보정용 단말기는 BLE를 통해 스마트폰에 전달하여 서버에 위치 정보를 저장한다.

궤적기반 스마트 톨링 시스템에서, 모바일 하이패스 기능을 갖는 스마트폰에 앱이 구동되어 고속도로 갠트리를 지날 때 GPS 위치 보정용 단말기에서 단말기 ID 정보를 송출하면, 서버에 있는 단말기 ID에 해당하는 위치정보를 확인할 수 있게 된다.

이 경우, 스마트폰은 세 개의 단말기 ID 정보를 받으면 세 개의 단말기 위치로부터 삼각 측량법으로 스마트폰 현재위치를 계산하거나, Bluetooth의 방향을 찾는 Bluetooth V5.1의 AoA(Angle of Arrival)와 AoD(Angle of Departure) 기술을 이용하여 자신이 지나가는 차선의 위치를 계산할 수 있다. 도 3은 모바일 단말인 스마트폰이 BLE 단말 위치를 이용하여 현재 위치를 산출하는 상태를 도시한 도면이다.

고속도로 갠트리(30)에는 각 차선별 또는 고속도로와 평행인 도로에 GPS 위치 보정용 단말기(31,32,33)를 각각 설치한다. 이때, 기지국 단말(300)도 톨게이트 갠트리에 설치되어 GPS 위치 보정 단말기로 위치 보정 정보를 WIFI를 이용하여 제공할 수 있다. 도 4는 갠트리에 GPS 위치 보정용 단말기가 설치된 예를 도시한 도면이다.

설치된 GPS 위치 보정용 단말기(31,32,33)는 어레이 안테나(20,21)를 갖고 스마트폰(22,23,24)은 GPS 위치 보정용 단말기의 BLE(31,32,33)에서 보낸 신호를 이용하여 스마트폰(22,23,24)의 위치를 계산할 수 있다.

이 계산된 데이터로 평행 도로나 톨게이트 통과 차량 및 중요한 지점의 궤적을 산출할 수 있어 궤적 기반 스마트 톨링 시스템의 모바일 하이패스에서 스마트폰을 구비한 차량의 궤적 오차를 줄일 수 있도록 한다.

스마트폰을 구비한 단말기(40)는 RTK GPS 기준국(41)에서 보내오는 보정 신호를 WIFI망(42)을 통하여 고속도로 갠트리(30)에 설치된 GPS 위치 보정용 단말기(31,32,33)에 보내어 GPS 위치 보정용 단말기 위치를 보정한다. 보정된 위치는 스마트폰(40)에 보내져 스마트폰은 정확한 이동 궤적을 서버에 저장한다. 도 5는 GPS 위치 보정 단말기의 위치 보정을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 WIFI/DMB를 RTCM 정보의 전송 상태를 도시한 도면이다.

정리하면, 본 발명은 모바일 하이패스에서 RTK GPS를 이용한 GPS 위치 보정 시스템으로서, 일반 GPS와 BLE를 가지고 있는 시스템에서 GPS 정보를 추출한 시스템에서 BLE를 통하여 모바일 하이패스로 보내면 2.5m~10m 이내의 정밀도를 갖는데 비해, 본 발명은 RTK GPS를 사용 하여 2.5cm의 정밀도를 갖게 한다.

보다 구체적으로, BLE 단말은 범위 안에 들어오는 사용자에게 광고성 다양한 정보를 제공하기 위하여 사용될 수 있는 기술이고, RTK GPS는 측량을 위하여 GPS 정보에 보정 정보를 추가하여 정확한 위치 정보를 획득 하는데 사용된다.

궤도기반 스마트 톨링 시스템인 모바일 하이패스 시스템에 적용하여, 궤적을 기반으로 요금을 산출하는 모바일 하이패스에서 궤적을 보정하기 위하여 RTK GPS를 사용함으로써, 오차범위를 2.5cm까지 줄임으로써 고속도로와 국도가 평행한 구간에 설치하여 국도를 달리는 것과 고속도로를 달리는 차량을 구분하여 정확한 톨링이 이루어질 수 있도록 스마트폰에 정보를 제공할 수 있다

본 발명이 비록 일부 바람직한 실시예에 의해 설명되었지만, 본 발명의 범위는 이에 의해 제한되어서는 아니 되고, 특허청구범위에 의해 뒷받침되는 상기 실시예의 변형이나 개량에도 미쳐야할 것이다.

10 : BLE 모듈 11 : LED
12 : MCU 13 : 부저
14 : LTE 모듈 15 : GPS 모듈 16: WIFI 모듈
20 : 갠트리 BLE1 21 : 갠트리 BLE2
22,23,24 : 모바일 스마트폰
30: 고속도로 갠트리
31,32,33 : GPS 위치 보정용 단말기 설치 위치
40 : 스마트폰을 구비한 차
41 : 기준국 42 : WIFI 망
100 : GPS 위치 보정 단말기
110 : BLE 단말부 120 : 위치 보정 정보 획득부
130 : GPS 정보 획득부
140 : 위치 정보 산출부
150 : 위치 정보 전송부
200 : 위치 정보 저장부
300: 기지국 단말

Claims

BLE 단말의 ID 정보를 발신하는 BLE 단말부;
상기 BLE 단말의 위치 보정 정보(RTCM)를 획득하는 위치 보정 정보 획득부;
상기 BLE 단말의 GPS 정보를 획득하는 GPS 정보 획득부;
상기 위치 보정 정보 및 GPS 정보를 이용하여 상기 BLE 단말의 위치 정보를 산출하는 위치 정보 산출부; 및
상기 BLE 단말의 ID 정보와 상기 BLE 단말의 위치 정보를 미리 설정된 위치 정보 저장부로 전송하는 위치 정보 전송부를 포함하는 GPS 위치 보정 단말기를 포함하는 모바일 하이패스 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 BLE 단말의 ID 정보와 상기 BLE 단말의 위치 정보를 저장하는 상기 위치 정보 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 하이패스 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 위치 정보 저장부는 상기 BLE 단말의 ID 정보를 이용하여 접속하는 모바일 단말로 상기 BLE 단말의 위치 정보를 제공하는 것을 특징으로 하는 모바일 하이패스 시스템.
청구항 3에 있어서,
상기 BLE 단말부는 상기 모바일 단말로 상기 모바일 단말이 위치하는 차량의 매칭 단말과 매칭되도록 하는 매칭 웨이크업 신호를 더 발신하는 것을 특징으로 하는 모바일 하이패스 시스템.
청구항 3에 있어서,
상기 GPS 위치 보정 단말기는 톨게이트에 복수개가 배치되고, 상기 모바일 단말은 서로 다른 상기 GPS 위치 보정 단말기로부터의 위치 정보를 이용하여 모바일 단말의 위치 정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 모바일 하이패스 시스템.
청구항 5에 있어서,
상기 톨게이트에 배치되고, 상기 GPS 위치 보정 단말기로 상기 위치 보정 정보를 WIFI를 이용하여 제공하는 기지국 단말을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 하이패스 시스템.
청구항 6에 있어서,
상기 복수의 GPS 위치 보정 단말기는 서로 다른 차선에 대응하여 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 모바일 하이패스 시스템.
청구항 7에 있어서,
상기 모바일 단말은 삼각 측량법을 이용하여 상기 모바일 단말의 위치 정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 모바일 하이패스 시스템.
청구항 7에 있어서,
상기 모바일 단말은 블루투스의 AoA와 AoD 기술을 이용하여 상기 모바일 단말의 위치 정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 모바일 하이패스 시스템.
청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
상기 GPS 위치 보정 단말기는 어레이 안테나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 하이패스 시스템.