저전력 무선 주차정보 수집시스템 개발 및 적용방안 연구
Development of a Low Power Wireless Parking Information Acquisition System and Application Study
- 주제(키워드) Parking Information System , Parking Space Detector , Wireless Loop Detector , Low Power Detector
- 주제(KDC) 534 도로공학
- 주제(DDC) 625 철도공학,도로
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 오영태
- 발행년도 2011
- 학위수여년월 2011. 8
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 일반대학원 건설교통공학과
- 파일정보 박사학위논문(제본)-이정준-V1.0E3.pdf
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000011805
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
본 연구는 이동류 검지 목적으로 가장 널리 활용되고 있는 전통적인 루프식 차량검지기술을 저전력 소비 특성을 갖도록 개량하여 새로운 무선 루프식 주차면 검지기와 이를 이용한 주차정보 수집시스템을 개발하고 다양한 주차장 환경에서의 설치 기준을 마련하였다. 본 연구는 주차정보 수집 시스템의 신뢰성과 설치 용이성을 향상하는데 주안점을 두었는바, 강우ㆍ강설ㆍ자계 등 환경 변화에 대한 내력이 강하며 통신선ㆍ급전선ㆍ구조물 등의 시공비용을 경감할 수 있도록 하였다. 본 연구에서 제안한 무선 루프식 주차정보 수집 시스템은 HIL 시뮬레이션을 통한 기본시험, 검지기와 무선중계기에 대한 소비전력 및 배터리 수명의 예측, 경기도 일원에서 실시한 도달거리 시험 등을 통하여 평가하고, 주차장 유형별 적용성을 분석하였다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 본 연구는 전통적인 루프식 차량 검지기술을 개량하여 새로운 주차검지기를 개발하여 제시하였다. 새로운 주차검지기는 저 전력 루프 검지회로, 루프코일, 무선 통신부 및 배터리를 일체화 하여 노면 장착 형으로 구성함으로써, 설치와 유지보수가 용이하도록 하였다. 장치의 전력 소비 패턴과 주차면의 차량 행태를 근거로 A형 리튬 1차전지 적용 시 5년 이상의 배터리 교체 주기로 운영 가능하고, D형 리튬 1차전지를 적용할 경우는 20년 이상 동작이 가능할 것으로 판단되었다. 새로운 주차면 검지기는 기존의 지자기식 시스템 대비 약 36%의 전력만을 사용하면서도 안정적인 주차면 검지가 가능함을 확인하였다. 둘째, 본 연구는 전기의 새로운 주차면 검지기를 기반으로, 저 전력 소비 특성을 갖는 검지정보 무선 중계기, 무선통신 네트워크 및 통신 프로토콜의 설계 등을 포함하여 독립적으로 운영 가능한 저전력 무선 주차정보 수집 시스템을 개발하여 제시하였다. 본 연구의 주차정보 수집 시스템은 옥외 주차장 활용 시 전원 공사의 부담을 경감하여 경제적인 시공이 가능하도록 하였다. 소비전력 평가 결과 본 연구의 검지정보 무선 중계기는 옥외주차장에서 2W내외의 소용량 태양전지로 동작 가능할 것으로 평가되었다. 셋째, 개발된 주차정보 수집시스템의 특성 평가 결과와 주차장 유형별 적용성 분석 결과를 토대로, 실제 주차장 현장에 적용을 위한 설치기준을 마련하여 제시하였다. 본 연구의 종합적 결론으로서 전통적인 루프식 차량검지기술을 개량하여 낮은 전력으로 동작 가능한 무선 루프식 주차면 검기기를 개발하고, 검지정보 무선 중계기와 무선통신 네트워크 및 통신 프로토콜의 설계를 포함하여 독립 운영이 가능한 저전력 주차정보 수집 시스템을 개발하였다. 본 연구의 저전력 주차정보시스템은 전통적인 루프식 차량검지기의 높은 검지 신뢰성과 내 환경성을 유지하면서도 옥내ㆍ외 다양한 주차장에 용이하게 설치ㆍ운영할 수 있어 새로운 주차정보수집 시스템 대안으로 활용 가능함을 확인하였다.
more목차
제 1 장 서 론 1
제 1 절 연구의 배경 및 목적 1
제 2 절 연구의 내용 및 방법 4
제 3 절 논문의 구성 6
제 2 장 이론적 고찰 7
제 1 절 주차정보시스템 적용사례 7
1. 국내 사례 7
2. 국외 사례 11
제 2 절 관련 연구 고찰 14
1. 운영효과 연구 14
2. 차량 검지기술 연구 18
3. 시스템 및 통신기술 연구 27
제 3 절 차량검지기술 활용 현황 35
1. 초음파식 36
2. 지자기식 39
3. 영상 분석식 44
4. 유도 루프식 46
제 4 절 차량검지기술 특허 52
1. 국내 특허 52
2. 국외 특허(미국) 54
3. 시사점 55
제 3 장 주차정보 수집시스템 요구사항 분석 56
제 1 절 차량검지 특성에 대한 요구사항 56
1. 검지정보 신뢰성 요구사항 56
2. 내 환경 특성 요구사항 56
3. 차량검지 높이에 대한 요구사항 56
제 2 절 주차정보 수집시스템 무선화 요구사항 60
1. 주차정보 수집시스템 무선화 추세의 배경 60
2. 무선 주차검지기의 저전력 요구사항 60
3. 검지정보 무선 중계기의 저전력 요구사항 61
4. 무선 도달거리에 대한 요구사항 61
제 3 절 다양한 설치 환경에 따른 요구사항 63
1. 주차장 유형의 분류 63
2. 주차장 유형별 동작 환경 64
3. 기존 주차검지기의 적용성 71
제 4 장 저전력 무선 주차정보 수집시스템 개발 73
제 1 절 개발 방안 및 목표 73
1. 개발 방안 73
2. 개발 목표 74
제 2 절 저 전력 무선 루프식 주차검지기 개발 76
1. 루프식 차량 검지기 저 전력화 방법론 76
2. 무선 루프식 주차검지기 구성 79
3. 저전력 차량검지부 구성 80
제 3 절 솔라 급전 형 검지정보 중계기 개발 85
1. 검지정보 무선 중계기 구성 85
2. 전원 회로부 설계 87
3. 검지정보 무선 중계기의 동작 88
제 4 절 무선통신 네트워크 및 프로토콜 개발 90
1. 무선 통신 주파수 및 RF IC 선정 90
2. 무선 통신 네트워크 92
3. 무선 통신 프로토콜 96
4. 무선채널 소요량 103
제 5 장 시스템 평가 및 적용방안 105
제 1 절 평가 절차 및 방법 105
제 2 절 HIL 시뮬레이션을 통한 기본특성 평가 106
제 3 절 소비전력 평가 110
1. 저 전력 주차검지기 소비전력 평가 110
2. 검지데이터 중계기 소비전력 평가 116
3. 시스템 소비전력 평가 119
제 4 절 무선통신 네트워크 평가 123
1. 단일 Node 도달거리 평가 123
2. 네트워크 평가 130
제 5 절 시스템 적용방안 134
1. 적용 범위 및 설계 근거 134
2. 주차검지기 설치기준 135
3. 중계기 설치기준 143
4. 주차장 유형별 적용성 146
제 6 장 결론 및 향후 연구 과제 148
제 1 절 결 론 148
제 2 절 향후 연구 과제 150
