KR19990009674A - 무선 자동 인식 단말기의 자동 기동 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 ETCS에 있어서 입구측과 출구측 기동 신호를 다르게 정의한 상태에서 통신 구역에 앞서서 설정된 기동 구역에 발사되는 기동 신호에 의거하여 차량에 탑재되는 무선 자동 인식 단말기를 기동시킬 수 있도록 함으로써 기동과 동시에 입구/출구 여부를 인식할 수 있도록 한 무선 자동 인식 단말기의 자동 기동 방법 및 장치에 관한다. 본 발명의 방법은 통신 지역의 전방에 기동 구역을 설정하고, 상기 설정된 기동 구역을 향해 사전에 정의된 기동 전용 신호를 출력하며, 이러한 기동 전용 신호에 의해 차량 내의 무선 자동 인식 단말기가 자동 기동되도록 하는 방법에 있어서, 상기 입구측 기동 전용 신호와 상기 출구측 기동 전용 신호의 파형을 서로 구분되게 설정하여 송출하고, 상기 무선 자동 인식 단말기에서는 수신되는 상기 기동 전용 신호의 파형을 확인하여 현재 무선 자동 인식 단말기가 위치한 장소가 입구측인 지 출구측인 지를 판별할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다. 전술한 구성에서, 상기 입구측 기동 전용 신호와 상기 출구측 기동 전용 신호는 듀티비가 다른 것으로 구분 지어 질 수 있다.

Description

무선 자동 인식 단말기의 자동 기동 방법 및 장치

본 발명은 무선 자동 인식 단말기의 자동 기동 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 전자식 고속도로 통행 요금 징수 시스템에서 입구측과 출구측 기동 신호를 다르게 정의한 상태에서 통신 구역의 전방에 기동 구역을 설치하고, 기동 구역으로 발사되는 기동 신호에 의거하여 차량에 탑재되는 무선 자동 인식 단말기를 기동시킬 수 있도록 한 무선 자동 인식 단말기의 자동 기동 방법 및 장치에 관한 것이다.

근래 들어 고속도로 등의 유료 도로에 대해서 요금 징수에 필요한 인원을 줄이고, 나아가 통행 요금의 징수에 소요되는 시간을 줄여서 차량의 흐름을 원활히 하기 위한 소위 전자식 통행 요금 징수 시스템(Electronic Toll Collection System; 이하, 간단히 ETCS라고도 한다)이라는 것이 제안되어 있다. 이러한 ETCS는 도로의 특정 구역(이하, 통신 구역이라고 한다)에 대해 무선 신호를 송신할 수 있는 비이콘(beacon)을 도로변에 설치하고, 차량에는 상기 비이콘과 무선으로 교신할 수 있는 무선 자동 인식 단말기(이하, 간단히 차량내 단말기라고 한다)를 설치하여 이루어진다. 전술한 구성에서 비이콘에서는 통신 구역에 일정한 주기로 폴링(polling) 신호를 송출하는데, 차량이 통신 구역을 통과하는 경우에는 이러한 폴링 신호에 응답하게 되는데, 이에 따라 교신이 이루어져 통행료가 자동으로 징수되게 된다.

한편, 현재 대부분의 차량내 단말기는 자체 배터리 전원을 사용하고 있는 바, 차량의 배터리의 능력은 한계가 있는 게 사실이다. 이러한 점을 고려하여 저소비 전력 전용의 부품을 사용하여 차량내 단말기를 설계하고 있으나, 비록 이렇게 하더라도 차량내 단말기를 상시 동작 상태로 운용할 경우에는 소비 전력이 증가하여 배터리의 능력이 바닥 나거나 수명이 단축되는 문제점이 있었다. 여기에서 비이콘은 일정 지점에만 설치되어 있기 때문에 차량내 단말기를 평소에는 초절전 모드(sleep mode)로 운용하다가 비이콘 부근에서 기동(wake-up)시키고, 통신이 끝난 후에 다시 초절전 모드로 전환되도록 운용하면 무선 통신으로 인한 배터리의 능력 손상이 일어나지 않을 것이다.

이를 감안하여 종래에는 몇 가지의 기동 방식이 제안되어 있는데, (1) 유사 주파수 대역의 신호가 입력되면 무조건 차량내 단말기를 기동시키는 방식, (2) 통신 데이터 프레임(frame)과 기동 전용 데이터가 혼합된 신호를 통신 구역에 송출하고, 차량내 단말기 내의 기동 회로에서는 이를 수신 후에 판독하여 단말기를 기동시키는 방식, (3) 별도의 기동 전용 데이터 없이 통신 구역에 송출되는 통신용 반송파 신호 등의 직류 레벨을 검출하여 기동시키는 방식 등이 제안되어 있다. 그러나, 전술한 방식들에서는 고속 주행하는 차량과 무선 통신을 수행해야 하기 때문에 통신가능 구역/시간이 차량의 진행 방향으로 약 5(m) 정도로 제한되게 되고, 이에 따라 기동에 소요되는 시간을 제하고 나면 실제 데이터 통신을 수행할 수 있는 시간이 줄어드는 문제점이 있었다.

이를 해결하기 위하여 본 발명자는 통신 구역의 전방에 기동 구역을 설정하여, 차량이 통신 구역에 다다르기 전에 차량내 단말기를 기동시키는 방식을 제안하였는 바, 도 1은 이러한 ETCS에 있어서 도로변 비이콘의 설치 상태와 통신 구역 및 기동 구역의 위치 관계를 보인 도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, ETCS에서는 도로의 차량 통과로(4)의 상공을 가로질러 가로대(1)가 설치되고 이러한 가로대(1)에는 통신용 비이콘(2)과 기동용 비이콘(3)이 장착된다. 통신용 비이콘(2)은 통신 구역(5)을 향하여 통신 신호를 송출하고, 기동용 비이콘(3)은 상기 통신 구역(5)의 전방에 설정된 기동 구역(6)을 향하여 사전에 정의된 대로의 기동 전용 신호를 송출한다. 이러한 기동 전용 신호는 예를 들어 5.8(GHz)에 반송파에 의해 변조된 듀티 50%의 구형파 신호일 수 있다. 전술한 방식에 의하면 차량내 단말기가 통신용 비이콘과 교신하기 훨씬 이전에 차량내 단말기가 기동되기 때문에 전술한 바와 같은 문제점이 해결된다.

그러나, 전술한 바와 같은 방식에 따르면, 입구측의 기동 신호나 출구측의 기동 신호가 구분이 되어 있지 않기 때문에 차량이 진입함과 동시에 입구와 출구 등을 구분할 필요가 있는 경우에는 효용 가치가 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, ETCS에 있어서 입구측과 출구측 기동 신호를 다르게 정의한 상태에서 통신 구역에 앞서서 설정된 기동 구역에 발사되는 기동 신호에 의거하여 차량에 탑재되는 무선 자동 인식 단말기를 기동시킬 수 있도록 함으로써 기동과 동시에 입구/출구 여부를 인식할 수 있도록 한 무선 자동 인식 단말기의 자동 기동 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은 통신 지역의 전방에 기동 구역을 설정하고, 상기 설정된 기동 구역을 향해 사전에 정의된 기동 전용 신호를 출력하며, 이러한 기동 전용 신호에 의해 차량 내의 무선 자동 인식 단말기가 자동 기동되도록 하는 방법에 있어서, 상기 입구측 기동 전용 신호와 상기 출구측 기동 전용 신호의 파형을 서로 구분되게 설정하여 송출하고, 상기 무선 자동 인식 단말기에서는 수신되는 상기 기동 전용 신호의 파형을 확인하여 현재 무선 자동 인식 단말기가 위치한 장소가 입구측인 지 출구측인 지를 판별할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다. 전술한 구성에서, 상기 입구측 기동 전용 신호와 상기 출구측 기동 전용 신호는 듀티비가 다른 것으로 구분지어 질 수 있다.

한편, 본 발명의 일 특징에 따른 무선 자동 인식 단말기의 자동 기동 장치는 무선 신호 수신용 안테나; 상기 안테나에 의해 수신된 무선 신호를 복조하여 베이스 밴드의 신호를 검출하는 RF 검출기; 상기 RF 검출기에 의해 복조된 신호에서 잡음을 제거하고 파형을 정형하여 사전에 정의된 기동 신호와 일치하는 지의 여부를 판정한 후에 일치하는 경우에는 기동 명령을 출력하는 수단; 상기 파형 정형된 기동 신호를 완충 증폭하는 완충기; 평상 시에는 초절전 모드로 대기하다가 상기 기동 명령 출력 수단에서 출력된 기동 명령에 의해 기동하고, 상기 완충기에서 제공된 기동 신호의 파형을 사전에 정의된 파형과 비교하여 차량이 현재 통과중인 장소가 입구측인 지 출구측인 지를 판단하는 CPU; 상기 CPU가 기동된 후에 상기 CPU의 제어에 따라 온되어 차량내 단말기의 나머지의 주변 회로에 전력을 공급하는 파워 스위치를 포함하여 이루어진다.

도 1은 일반적인 ETCS에 있어서 도로변 비이콘의 설치 상태와 통신 구역 및 기동 구역의 위치 관계를 보인 도,

도 2는 본 발명에 따른 무선 자동 인식 단말기의 자동 기동 장치의 블록 구성도,

도 3은 차량이 통행로의 입구측을 통과할 때 도 2의 각부의 출력 파형도,

도 4는 차량이 통행로의 출구측을 통과할 때 도 2의 각부의 출력 파형도,

도 5는 도 2에 도시한 자동 기동 장치의 동작을 설명하기 위한 플로우차트이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1: 가로대, 2: 통신용 비이콘,

3: 기동용 비이콘, 4: 차량 통과로,

5: 통신 구역, 6: 기동 구역,

10: 안테나, 12: RF 검출기,

14: 증폭기, 16: 비교기,

18: 평활기, 20: 비교기,

22: 래치, 24: CPU,

26: 파워 스위치, 28: 완충기

이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예에 따른 무선 자동 인식 단말기의 자동 기동 방법 및 장치에 대해서 상세하게 설명하는데, 도 1을 함께 참조하여 설명을 진행한다.

도 2는 본 발명에 따른 무선 자동 인식 단말기의 자동 기동 장치의 블록 구성도이고, 도 3은 차량이 통행로의 입구측을 통과할 때 도 2의 각부의 출력 파형도이고, 도 4는 차량이 통행로의 출구측을 통과할 때 도 2의 각부의 출력 파형도이다. 먼저 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 차량내 단말기의 자동 기동 방법에서는 입구측 기동용 비이콘과 출구측 기동용 비이콘에서 송출되는 기동 신호의 듀티비가 다르게 정의되어 있는데, 예를 들어 입구측에서는 듀티비가 80%인 기동 신호를 출력하고, 출구측에서는 듀티비가 20%인 기동 신호를 출력한다.

한편, 도 2에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 자동 기동 장치는 기동 구역(6)의 통과 시에 기동용 비이콘(3)에서 송출되는 무선 기동 신호를 수신하는 안테나(10), 안테나(10)에 의해 수신된 무선 신호를 복조하여 베이스 밴드(base band)의 기동 신호를 검출하는 RF 검출기(12), RF 검출기(12)에 의해 검출된 신호의 레벨을 증폭하는 증폭기(14), 증폭기(14)에 의해 증폭된 기동 신호를 소정의 기준치와 비교하여 작은 레벨의 잡음 등을 차단하여 1차적으로 파형을 정형하는 제 1비교기(16), 제 1비교기(16)에 의해 파형 정형된 신호를 소정의 시정수로 평활하므로써 정상적인 신호 크기 이상의 순간적인 잡음 등을 차단하는 평활기(18), 평활기(18)에 의해 평활된 신호를 기준치와 비교하여 기준전압에 미달인 신호를 차단 및 2차로 파형 정형하는 제 2비교기(20), 차량내 단말기의 전반적인 동작을 제어하며 평상 시에는 초절전 모드로 대기중인 CPU(24), 제 2비교기(20)의 출력신호가 정상적인 기동 신호일 경우에 출력 상태를 천이시켜서 차량내 단말기의 CPU(24)에 전달하는 데이터 래치(22), CPU(24)가 기동된 후에 CPU(24)의 제어에 따라 온되어 차량내 단말기의 나머지 부분에 전원을 공급하는 파워 스위치(26) 및 제 1비교기(16)의 출력 신호를 완충 증폭하여 CPU(24)의 데이터 단자에 제공하는 완충기(28)로 이루어진다. 전술한 구성에서 데이터 래치(22)는 D-플립플롭으로 구현되는데, 그 데이터 입력 단자(D)에는 항상 고전위가 인가되어 있고, 클럭 단자(clk)는 제 2비교기(20)의 출력 단자에 연결되며, 그 출력 단자(Q)는 CPU(24)의 인터럽트 단자에 연결되어 있다.

이하에는 본 발명의 자동 기동 장치의 동작을 설명한다. 먼저, 입구측의 기동용 비이콘(3)인 경우에는 80%의 듀티비를 가지는 기동 신호를 변조시킨 후에 기동 구역(6)을 향하여 쉴새 없이 출력하는데, 본 발명의 자동 기동 장치를 탑재한 차량이 입구측의 기동 구역(6)을 통과하게 되면 이러한 기동 신호는 안테나(10)에 의해 포착된 후에 RF 검출기(12)에 의해 복조되어 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이 듀티 80%를 가지는 베이스 밴드의 기동 신호로 된다. 증폭기(14)에서는 이렇게 복조된 베이스 밴드의 기동 신호를 일정한 크기 이상으로 증폭하는데, 여기에는 기본 잡음이 섞여 있으므로 이후에 이를 제 1비교기(16)를 통과시켜서 도 3의 (a)에서 점선으로 도시한 바와 같은 기준치 이하의 잡음을 제거하여 도 3의 (b)에 도시한 바와 같은 신호가 출력되게 한다.

다음, 이렇게 출력된 신호는 이후에 소정의 시정수를 가지는 평활기(18)에서 평활되어 일정 크기 이상의 잡음 등이 제거된 도 3의 (c)에 도시한 바와 같은 신호가 되고, 이어서 제 2비교기(20)를 거쳐서 2차로 파형 정형되어 도 3의 (d)와 같은 신호가 되어 데이터 래치(22)의 클럭단(clk)에 공급된다. 결과적으로 데이터 래치(22)의 출력단(Q)에서는 도 3의 (e)에 도시한 바와 같은 신호가 출력되어 CPU(24)의 인터럽트 단자에 제공되는데, CPU(24)는 이러한 인터럽트 신호에 의해 비로소 기동되게 된다. CPU(24)에는 또한 완충기(28)를 통하여 제 1비교기(16)의 출력이 입력되는데, CPU(24)는 완충기(28)의 출력에 비해 월등히 빠른 속도로 구동되므로 CPU(24)에서는 일정 시간동안 연속적으로 완충기(28)의 출력을 카운트하여 입구 신호인 지를 판단한다. 즉, 듀티비를 체크하여 현재 통과하고 있는 위치가 입구측이라는 것을 확인한다.

한편, 이렇게 기동된 후에 CPU(24)에서는 제어용 주변회로에의 전원의 공급을 단속하는 파워 스위치(26)를 온시키게 되는데, 이에 따라 이후에 차량이 지나치게 될 통신 구역(5)에 송출되는 통신용 비이콘(2)과의 교신이 이루어지게 된다. 마지막으로 CPU(24)에서는 통신이 완료된 후에 소정의 시간 지연을 거쳐서 데이터 래치(22)를 리세트시키는 도 3의 (f)와 같은 신호를 출력하는데, 이에 따라 데이터 래치(22)가 리세트되어 다음의 기동 신호를 수신할 수 있는 상태가 된다. 이와 동시에 CPU(24)는 다시 초절전 모드로 전환되고, 파워 스위치(26)도 오프되게 되어 배터리의 전력 소비를 줄이게 된다.

한편, 차량이 출구측 기동 구역(6)을 통과하는 경우에는 안테나(10)에는 도 4의 (h)에 도시한 바와 같이 듀티비가 20%인 기동 신호가 수신되게 되는데, 이 후의 자동 기동 장치의 동작은 전술한 바와 같고, 각부의 출력 신호는 도 4의 (h) 내지 (m)에 도시한 바와 같다. 그리고, CPU(24)에서는 이러한 완충기(28)의 출력 신호의 듀티비를 체크하여 현재 통과한 장소가 출구측이라는 것을 알게 된다.

도 5는 도 2에 도시한 자동 기동 장치의 동작을 설명하기 위한 플로우차트이다. 도 5에 의거하여 본 발명의 동작을 다시 한번 설명하면 차량이 기동 구역(6)을 통과하는 중에 기동 신호가 검출(S10)되면, 이에 의해 CPU(24)가 온됨과 동시에 CPU(24)에 의해 파워 스위치(26)도 온되어 주변 회로에 전원이 공급(S12)된다. 다음으로 단계(S14)에서는 완충기(28)를 거쳐서 입력되는 신호를 분석하여 현재 통과하고 있는 장소가 입구측인 지의 여부를 판단한다. 다음, 단계(S20 또는 S30)에서는 통신용 비이콘(2)과 차량내 단말기 사이에 교신이 수행되게 되는데, 이렇게 하여 단계(S22 또는 S32)에서 통신이 완료된 후에는 단계(S24 또는 S34)에서 소정의 시간 지연이 이루어진 후에 단계(S26 또는 S36)를 거쳐서 CPU(24)는 다시 휴면 상태 즉, 초절전 모드로 전환이 되게 된다.

본 발명의 무선 자동 인식 단말기의 자동 기동 방법 및 장치는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.

한편, 특허청구의 범위란에서 정의하는 기동 명령 출력 수단은 증폭기(14), 제 1비교기(16), 평활기(18), 제 2비교기(20) 및 데이터 래치(22)를 포함하는 개념으로 사용함을 밝혀 둔다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 무선 자동 인식 단말기의 자동 기동 방법 및 장치에 따르면, 차량이 통신 구역에 진입하기 전에 해당 지역의 위치 정보, 즉 입구측인 지 출구측인 지를 사전에 파악하여 사전 준비 작업을 완료해 놓음으로써 실제 통신 구역에서 통신에 소요되는 시간을 줄일 수 있고, 이에 따라 고속주행 시에도 원활한 통신이 가능케 하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 통신 지역의 전방에 기동 구역을 설정하고, 상기 설정된 기동 구역을 향해 사전에 정의된 기동 전용 신호를 출력하며, 이러한 기동 전용 신호에 의해 차량 내의 무선 자동 인식 단말기가 자동 기동되도록 하는 방법에 있어서,

   상기 입구측 기동 전용 신호와 상기 출구측 기동 전용 신호의 파형을 서로 구분되게 설정하여 송출하고, 상기 무선 자동 인식 단말기에서는 수신되는 상기 기동 전용 신호의 파형을 확인하여 현재 무선 자동 인식 단말기가 위치한 장소가 입구측인 지 출구측인 지를 판별할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 무선 자동 인식 단말기의 자동 기동 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 입구측 기동 전용 신호와 상기 출구측 기동 전용 신호는 듀티비가 다른 것을 특징으로 하는 무선 자동 인식 단말기의 자동 기동 방법.
3. 무선 신호 수신용 안테나;

   상기 안테나에 의해 수신된 무선 신호를 복조하여 베이스 밴드의 신호를 검출하는 RF 검출기;

   상기 RF 검출기에 의해 복조된 신호에서 잡음을 제거하고 파형을 정형하여 사전에 정의된 기동 신호와 일치하는 지의 여부를 판정한 후에 일치하는 경우에는 기동 명령을 출력하는 수단;

   상기 파형 정형된 기동 신호를 완충 증폭하는 완충기;

   평상 시에는 초절전 모드로 대기하다가 상기 기동 명령 출력 수단에서 출력된 기동 명령에 의해 기동하고, 상기 완충기에서 제공된 기동 신호의 파형을 사전에 정의된 파형과 비교하여 차량이 현재 통과중인 장소가 입구측인 지 출구측인 지를 판단하는 CPU;

   상기 CPU가 기동된 후에 상기 CPU의 제어에 따라 온되어 차량내 단말기의 나머지의 주변 회로에 전력을 공급하는 파워 스위치를 포함하여 이루어진 무선 자동 인식 단말기의 자동 기동 장치.
4. 제 2항에 있어서, 상기 기동 명령 출력 수단은 상기 RF 검출기에 의해 검출된 신호의 레벨을 증폭하는 증폭기;

   상기 증폭기에 의해 증폭된 기동 신호를 소정의 기준치와 비교하여 작은 레벨의 잡음 등을 차단하여 1차적으로 파형을 정형하는 제 1비교기;

   상기 제 1비교기에 의해 파형 정형된 신호를 소정의 시정수로 평활하므로써 정상적인 신호 크기 이상의 순간적인 잡음 등을 차단하는 평활기;

   상기 평활기에 의해 평활된 신호를 기준치와 비교하여 기준전압에 미달인 신호를 차단 및 2차로 파형 정형하는 제 2비교기; 및

   상기 제 2비교기의 출력 신호가 정상적인 기동 신호일 경우에 출력 상태를 천이시켜서 상기 CPU를 기동시키는 데이터 래치로 이루어진 것을 특징으로 하는 무선 자동 인식 단말기의 자동 기동 장치.