[go: up one dir, main page]

KR101501169B1 - 도로 곡선반경 산출 장치 및 방법 - Google Patents

도로 곡선반경 산출 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101501169B1
KR101501169B1 KR1020130016405A KR20130016405A KR101501169B1 KR 101501169 B1 KR101501169 B1 KR 101501169B1 KR 1020130016405 A KR1020130016405 A KR 1020130016405A KR 20130016405 A KR20130016405 A KR 20130016405A KR 101501169 B1 KR101501169 B1 KR 101501169B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
road
calculating
derivative
points
radius
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
KR1020130016405A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140102904A (ko
Inventor
최세휴
Original Assignee
경북대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 경북대학교 산학협력단 filed Critical 경북대학교 산학협력단
Priority to KR1020130016405A priority Critical patent/KR101501169B1/ko
Publication of KR20140102904A publication Critical patent/KR20140102904A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101501169B1 publication Critical patent/KR101501169B1/ko
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/02—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to ambient conditions
    • B60W40/06—Road conditions
    • B60W40/072—Curvature of the road
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/26—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 specially adapted for navigation in a road network
    • G01C21/34—Route searching; Route guidance
    • G01C21/36—Input/output arrangements for on-board computers
    • G01C21/3697—Output of additional, non-guidance related information, e.g. low fuel level

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)

Abstract

본 발명은 도로의 곡선반경을 산출하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 곡선반경 산출 장치는, 도로 상의 셋 이상 지점의 위치 정보를 수집하는 위치 정보 수집부; 인접한 셋 이상 지점을 지나는 보간다항식의 도함수를 산출하는 도함수 산출부; 그리고 상기 도함수를 이용하여 상기 도로의 곡선반경을 산출하는 곡선반경 산출부;를 포함할 수 있다.

Description

도로 곡선반경 산출 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CALCULATING RADIUS OF CURVE OF ROAD}
본 발명은 도로의 곡선반경을 산출하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
도로의 선형은 도로의 중심선을 평면에서 바라본 평면 선형과, 측면에서 바라본 종단 선형으로 구분된다. 평면 선형은 직선, 원곡선 및 완화곡선으로 구성되며, 도로의 선형 중 가장 큰 비중을 차지하고 있다. 이러한 평면 선형의 구성에서 극단적인 곡선이나 부적절한 곡선의 결합은 사고를 유발하거나, 주행 시간 및 경비 면에서 경제적 손실을 유발한다.
우리나라의 도로, 특히 지방도, 시도, 군도 등은 사고 방지 및 주행 경제성 향상을 위한 기하구조 기준을 만족하고 있는지 파악하기가 쉽지 않은 상황이다. 또한, 현재 군도에서 지방도로, 지방도에서 국도로 도로가 승격되는 경우가 많아, 명칭은 지방도 또는 국도이나 해당 등급에 따른 기하구조 기준을 만족하지 않은 경우가 비일비재하다.
따라서, 도로의 체계적인 관리와 사고 예방, 운전자에게 양질의 운전환경을 제공하기 위한 정량화된 도로 선형 평가 방법이 절실하게 요구되는 실정이다.
본 발명의 일 실시예는, 정량화된 방식으로 도로 선형을 평가하여 안전성과 경제성을 향상시키는 도로 곡선반경 산출 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 도로 곡선반경 산출 장치는, 도로 상의 셋 이상 지점의 위치 정보를 수집하는 위치 정보 수집부; 인접한 셋 이상 지점을 지나는 보간다항식의 도함수를 산출하는 도함수 산출부; 그리고 상기 도함수를 이용하여 상기 도로의 곡선반경을 산출하는 곡선반경 산출부;를 포함할 수 있다.
상기 위치 정보 수집부는: 상기 도로가 표시된 전자지도(digital map); 그리고 상기 도로를 측량하여 얻은 측량 데이터; 중 적어도 하나로부터 상기 위치 정보를 수집할 수 있다.
상기 위치 정보 수집부는: 상기 도로의 중심선 상에 위치한 셋 이상 지점의 위치 정보를 수집할 수 있다.
상기 위치 정보 수집부는: 상기 도로를 수평면에 투영한 평면선형으로부터 셋 이상 지점의 위치 정보를 수집할 수 있다.
상기 위치 정보 수집부는: 상기 도로 상에서 균일한 간격 또는 불균일한 간격으로 위치한 셋 이상 지점의 위치 정보를 수집할 수 있다.
상기 도함수 산출부는: 상기 인접한 셋 이상 지점을 지나는 보간다항식을 산출하고, 상기 보간다항식의 1차 도함수 및 2차 도함수를 산출할 수 있다.
상기 도함수 산출부는: 라그랑즈(Lagrange) 보간법을 이용하여 상기 보간다항식을 산출할 수 있다.
상기 곡선반경 산출부는:
Figure 112013013814836-pat00001
에 상기 도로 상의 일 지점의 위치 정보를 대입하여 상기 곡선반경을 산출할 수 있으며, 여기서 f'(x)는 보간다항식의 1차 도함수이고, f''(x)는 보간다항식의 2차 도함수이다.
상기 곡선반경 산출부는:
Figure 112013013814836-pat00002
에 상기 도로 상의 다수 지점의 위치 정보를 대입하여 얻은 값의 평균을 계산하여 상기 곡선반경을 산출할 수 있으며, 여기서 f'(x)는 보간다항식의 1차 도함수이고, f''(x)는 보간다항식의 2차 도함수이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 도로 곡선반경 산출 방법은, 도로 상의 셋 이상 지점의 좌표를 지나는 보간다항식을 구하여 상기 도로의 곡선반경을 산출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 도로 곡선반경 산출 방법은, 도로 상의 셋 이상 지점의 위치 정보를 수집하는 단계; 인접한 셋 이상 지점을 지나는 보간다항식의 도함수를 산출하는 단계; 그리고 상기 도함수를 이용하여 상기 도로의 곡선반경을 산출하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 위치 정보를 수집하는 단계는: 상기 도로가 표시된 전자지도(digital map); 그리고 상기 도로를 측량하여 얻은 측량 데이터; 중 적어도 하나로부터 상기 도로의 중심선 상에 위치한 셋 이상 지점의 위치 정보를 수집하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 도함수를 산출하는 단계는: 상기 인접한 셋 이상 지점을 지나는 보간다항식을 산출하는 단계; 그리고 상기 보간다항식의 1차 도함수 및 2차 도함수를 산출하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 보간다항식을 산출하는 단계는: 라그랑즈(Lagrange) 보간법을 이용하여 상기 보간다항식을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 곡선반경을 산출하는 단계는:
Figure 112013013814836-pat00003
에 상기 도로 상의 일 지점의 위치 정보를 대입하는 단계를 포함할 수 있으며, 여기서, f'(x)는 보간다항식의 1차 도함수이고, f''(x)는 보간다항식의 2차 도함수이다.
상기 곡선반경을 산출하는 단계는:
Figure 112013013814836-pat00004
에 상기 도로 상의 다수 지점의 위치 정보를 대입하는 단계; 그리고 상기 대입하여 얻은 값의 평균을 계산하는 단계;를 포함할 수 있으며, 여기서, f'(x)는 보간다항식의 1차 도함수이고, f''(x)는 보간다항식의 2차 도함수이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 도로 곡선반경 산출 방법은, 컴퓨터로 실행될 수 있는 프로그램으로 구현되어, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 정량화된 방식으로 도로 선형을 평가할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도로에서 최소 곡선반경을 만족하지 않는 부분을 용이하게 파악함으로써 해당 부분에서 사고를 예방하기 위한 조치를 사전에 취할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도로의 기하구조 기준 만족 여부를 평가하여 도로의 안전성 및 경제성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 곡선반경 산출 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 곡선반경이 산출되는 도로의 평면모습을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 도로 상의 지점들을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 보간다항식을 산출하는 과정을 설명하는 예시적인 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 곡선반경 산출 방법을 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 곡선반경 산출 과정을 설명하기 위해 제시된 도로의 평면 선형이다.
본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적인 사전들에 의해 정의된 용어들은 관련된 기술 그리고/혹은 본 출원의 본문에 의미하는 것과 동일한 의미를 갖는 것으로 해석될 수 있고, 그리고 여기서 명확하게 정의된 표현이 아니더라도 개념화되거나 혹은 과도하게 형식적으로 해석되지 않을 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다' 및/또는 이 동사의 다양한 활용형들 예를 들어, '포함', '포함하는', '포함하고', '포함하며' 등은 언급된 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 본 명세서에서 '및/또는' 이라는 용어는 나열된 구성들 각각 또는 이들의 다양한 조합을 가리킨다.
한편, 본 명세서 전체에서 사용되는 '~부', '~기', '~블록', '~모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미할 수 있다. 예를 들어 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미할 수 있다. 그렇지만 '~부', '~기', '~블록', '~모듈' 등이 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부', '~기', '~블록', '~모듈'은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.
따라서, 일 예로서 '~부', '~기', '~블록', '~모듈'은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부', '~기', '~블록', '~모듈'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부', '~기', '~블록', '~모듈'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부', '~기', '~블록', '~모듈'들로 더 분리될 수 있다.
이하, 본 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예는 도로 상에 위치한 셋 이상의 지점을 지나는 곡선의 방정식을 보간법을 이용하여 구함으로써 상기 도로의 곡선반경을 산출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 곡선반경 산출 장치를 나타내는 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 도로 곡선반경 산출 장치(100)는 위치 정보 수집부(111), 도함수 산출부(112) 및 곡선반경 산출부(113)를 포함할 수 있다. 상기 위치 정보 수집부(111)는 도로 상의 셋 이상 지점의 위치 정보를 수집할 수 있다. 상기 도함수 산출부(112)는 인접한 셋 이상 지점을 지나는 보간다항식의 도함수를 산출할 수 있다. 상기 곡선반경 산출부(113)는 상기 도함수를 이용하여 상기 도로의 곡선반경을 산출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 도로 곡선반경 산출 장치(100)는 저장부(12)를 더 포함할 수 있다. 상기 저장부(12)는 도로가 위치한 지역에 대한 지리정보를 저장할 수 있다.
예를 들어, 상기 저장부(12)는 상기 도로가 표시된 전자지도(digital map), 및 상기 도로를 측량하여 얻은 측량 데이터 중 적어도 하나를 저장할 수 있다. 상기 측량 데이터는 지상측량, GPS 측량, 항공사진측량, 레이더(radar) 측량 및 라이더(LiDAR) 측량 중 적어도 하나를 사용하여 얻어진 데이터일 수 있으나, 상기 측량 데이터를 얻기 위한 측량방법은 이에 제한되지 않는다.
일 실시예에 따르면, 상기 위치 정보 수집부(111)는 상기 저장부(12)에 저장된 지리정보를 불러와 상기 도로 상에 위치한 지점의 위치 정보를 수집할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 도로 곡선반경 산출 장치(100)는 통신부(10)를 더 포함할 수 있다. 상기 통신부(10)는 상기 도로가 위치한 지역에 대한 지리정보를 제공하는 서버에 접속할 수 있다.
예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 통신부(10)는 유선 또는 무선 네트워크를 통해 지리정보를 제공하는 서버(200), 예컨대 GIS(Geographic Information System)에 접속할 수 있으며, 상기 위치 정보 수집부(111)는 상기 서버(200)로부터 지리정보를 수신하여 상기 도로 상에 위치한 지점의 위치 정보를 수집할 수 있다.
상기 서버(200)가 제공하는 지리정보는, 상기 도로가 표시된 전자지도(digital map), 및 상기 도로를 측량하여 얻은 측량 데이터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 측량 데이터는 지상측량, GPS 측량, 항공사진측량, 레이더(radar) 측량 및 라이더(LiDAR) 측량 중 적어도 하나를 사용하여 얻어진 데이터일 수 있으나, 상기 측량 데이터를 얻기 위한 측량방법은 이에 제한되지 않는다.
실시예에 따라, 상기 도로 곡선반경 산출 장치(100)는 입력부(13)를 더 포함할 수 있으며, 상기 도로 상에 위치한 지점의 위치 정보는 상기 입력부(13)를 통해 사용자로부터 입력받을 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 곡선반경이 산출되는 도로의 평면모습을 예시적으로 나타내는 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 위치 정보 수집부(111)는 도로의 중심선 상에 위치한 셋 이상 지점의 위치 정보를 수집할 수 있다.
예를 들어, 도 2를 참조하여 설명하면, 상기 위치 정보 수집부(111)는 도로(20)의 중심선(201) 상에 위치하는 셋 이상의 지점의 위치 정보를 수집할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 위치 정보 수집부(111)는 도로(20)를 수평면에 투영한 평면선형으로부터 셋 이상 지점의 평면 위치 정보를 수집할 수 있다. 다시 말해, 상기 도로(20)의 곡선반경 산출에 사용되는 지점의 위치 정보는, 중력 방향에 수직한 평면으로 투영된 평면좌표 (x, y)일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 지점의 위치 정보는 지점의 경도 및 위도를 포함하는 절대좌표로 나타낼 수 있으나, 실시예에 따라 상기 위치 정보는 임의의 지점을 기준으로 한 상대좌표로 나타낼 수도 있다.
도 3은 도 2에 도시된 도로(20) 상의 지점들을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 위치 정보 수집부(111)는 도로(20)의 중앙선(201) 상에 위치하는 지점들(301 내지 325)의 좌표 (x, y)를 수집할 수 있다. 도 3에 도시된 실시예는 도로(20) 상의 일 지점(301)을 원점으로 하는 2차원 직교좌표계를 기준으로 각 지점의 좌표가 수집되나, 상기 좌표계의 원점은 도로(20) 상의 다른 지점 또는 도로(20) 밖의 지점에 설정될 수도 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 위치 정보 수집부(111)는 도로(20) 상에서 불균일한 간격으로 위치한 다수의 지점(301 내지 325)의 위치 정보를 수집할 수 있다. 실시예에 따라, 상기 위치 정보 수집부(111)는 도로(20) 상에서 균일한 간격으로 위치한 지점들의 위치 정보를 수집할 수도 있다. 다시 말해, 도로(20)의 곡선반경 산출에 사용되는 지점들은 도로(20) 상에서 동일한 간격으로 이격되어 분포하거나, 서로 상이한 간격으로 이격되어 분포할 수 있다.
상기 도함수 산출부(112)는 인접한 셋 이상의 지점을 지나는 보간다항식의 도함수를 산출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 도함수 산출부(112)는 상기 인접한 셋 이상의 지점을 지나는 곡선의 방정식을 산출하고, 상기 보간다항식의 1차 도함수와 2차 도함수를 산출할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 도함수 산출부(112)는 라그랑즈(Lagrange) 보간법을 이용하여 보간다항식을 산출할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 보간다항식을 산출하는 과정을 설명하는 예시적인 도면이다.
도 4를 참조하여 설명하면, 상기 도함수 산출부(112)는 위치 정보가 수집된 다수의 지점 중에서 인접하여 위치한 셋 이상의 지점(P1, P2, P3)을 지나는 곡선의 방정식을 산출할 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 도함수 산출부(112)가 라그랑즈(Lagrange) 보간법을 이용하여 보간다항식을 산출하는 경우, 상기 셋 이상의 지점(P1, P2, P3)을 지나는 곡선의 방정식은 다음과 같이 계산된다:
Figure 112013013814836-pat00005
또한, 상기 보간다항식의 1차 도함수와 2차 도함수는 다음과 같이 계산된다:
Figure 112013013814836-pat00006
Figure 112013013814836-pat00007
상기 곡선반경 산출부(113)는 상기 도함수를 이용하여 도로(20)의 곡선반경을 산출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 곡선반경 산출부(113)는 아래의 수학식에 도로(20) 상의 일 지점의 위치 정보를 대입하여 곡선반경을 산출할 수 있다:
Figure 112013013814836-pat00008
평면 상의 곡선 y = f(x)는 x = x, y = f(x), z = 0으로 나타낼 수 있으므로, 벡터함수로 나타내면 다음과 같다:
Figure 112013013814836-pat00009
Figure 112013013814836-pat00010
Figure 112013013814836-pat00011
벡터함수
Figure 112013013814836-pat00012
의 곡률반경은 다음과 같다:
Figure 112013013814836-pat00013
여기서,
Figure 112013013814836-pat00014
Figure 112013013814836-pat00015
= <0, 0, f''(x)> 이며,
Figure 112013013814836-pat00016
이다.
그러므로, 평면 위의 곡선 y = f(x)에 대한 곡률반경 R은 다음과 같이 계산될 수 있다:
Figure 112013013814836-pat00017
상기 곡선반경 산출부(113)는 상기 곡률반경 R에 관한 식에 도로(20) 상의 일 지점(예컨대, 도 4에서 P2)의 위치 정보(예컨대, x축 좌표인 x2)를 대입함으로써 해당 지점에서의 곡선반경 R2를 산출할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 상기 곡선반경 산출부(113)는 상기 곡률반경 R에 관한 식에 도로(20) 상의 다수 지점의 위치 정보를 대입하여 얻은 값의 평균을 계산함으로써 도로의 곡선반경을 산출할 수도 있다.
예를 들어, 상기 곡선반경 산출부(113)는 도로(20) 상의 지점 P2에서의 곡선반경을 산출하기 위해, (i) 지점 P2의 x축 좌표인 x2를 R에 관한 식에 대입하여 얻은 곡률반경 R2와, (ii) 지점 P2의 x축 좌표인 x2와 그에 인접한 지점 P1의 x축 좌표인 x1 간의 중점에 해당하는 지점 Pa의 x축 좌표인 (x1 + x2)/2를 R에 관한 식에 대입하여 얻은 곡률반경 Ra와, (iii) 지점 P2의 x축 좌표인 x2와 그에 인접한 지점 P3의 x축 좌표인 x3 간의 중점에 해당하는 지점 Pb의 x축 좌표인 (x2 + x3)/2를 R에 관한 식에 대입하여 얻은 곡률반경 Rb의 산술평균을 계산하여, 지점 P2에서의 곡선반경을 산출할 수 있다.
이 실시예에서는 도로(20) 상의 일 지점의 곡선반경을 산출하기 위해 세 개의 지점에서의 R을 계산하여 평균을 구하였으나, 실시예에 따라 둘, 넷 또는 그 이상의 지점에서의 R을 계산하여 평균을 구할 수도 있다.
또한, 전술한 실시예는 위치 정보가 수집된 다수의 지점 중에서 인접한 세 개의 지점(P1, P2, P3)을 지나는 보간다항식을 산출하였으나, 실시예에 따라 인접한 네 개의 지점(P1, P2, P3, P4)을 지나는 보간다항식을 다음과 같이 산출할 수 있다:
Figure 112013013814836-pat00018
Figure 112013013814836-pat00019
이 경우, 상기 보간다항식의 1차 도함수 및 2차 도함수는 다음과 같다:
Figure 112013013814836-pat00020
Figure 112013013814836-pat00021
Figure 112013013814836-pat00022
Figure 112013013814836-pat00023
Figure 112013013814836-pat00024
Figure 112013013814836-pat00025
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 도로 곡선반경 산출 장치(100)는 산출된 도로(20)의 곡선반경을 해당 도로의 최소곡선반경과 비교하여, 상기 최소곡선반경보다 작은 곡선반경을 갖는 지점을 검출할 수 있다.
도로의 최소곡선반경은 해당 도로의 설계속도 및 최대 편경사에 따라 다르게 설정될 수 있다. 일 예로, 우리나라의 도로 구조·시설 기준에 관한 규칙 제19조에 의해 규정된 설계속도 및 최대 편경사별 최소곡선반경은 다음과 같다:
설계속도
(km/h)		 최소곡선반경(m)
최대 편경사
6% 7% 8%
120 710 670 630
110 600 560 530
100 460 440 420
90 380 360 340
80 280 265 250
70 200 190 180
60 140 135 130
50 90 85 80
40 60 55 50
30 30 30 30
20 15 15 15
전술한 위치 정보 수집부(111), 도함수 산출부(112) 및 곡선반경 산출부(113)는 도로의 곡선반경을 산출하기 위한 프로그램을 실행하여 곡선반경 산출 작업을 수행하는 프로세서, 예컨대 CPU로 구성될 수 있다. 또한, 상기 도로의 곡선반경을 산출하기 위한 프로그램은 저장부(12)에 저장되어 있을 수 있고, 상기 도로 곡선반경 산출 장치(100)는 상기 저장부(12)로부터 상기 프로그램을 불러와 실행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 도로 곡선반경 산출 장치(100)는 출력부(14)를 더 포함할 수 있다. 상기 출력부(14)는 본 발명의 일 실시예에 따라 산출된 도로(20)의 곡선반경을 출력하여 사용자에게 제공할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 출력부(14)는 소정의 정보를 시각적으로 표시하는 디스플레이, 예컨대 LCD, PDP를 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 곡선반경 산출 방법을 설명하는 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 도로 곡선반경 산출 방법은, 도로 상의 셋 이상 지점을 지나는 곡선의 방정식을 구하여 상기 도로의 곡선반경을 산출할 수 있다. 상기 도로 곡선반경 산출 방법은 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 곡선반경 산출 장치(100)에 의해 수행될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 도로 곡선반경 산출 방법(300)은, 도로(20) 상의 셋 이상 지점의 위치 정보를 수집하는 단계(S31), 인접한 셋 이상의 지점을 지나는 곡선의 방정식의 도함수를 산출하는 단계(S32), 및 상기 도함수를 이용하여 상기 도로(20)의 곡선반경을 산출하는 단계(S33)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 위치 정보를 수집하는 단계(S31)는, 저장부(12)에 저장된 지리정보를 불러오는 단계를 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 상기 위치 정보를 수집하는 단계(S31)는, 지리정보를 제공하는 서버(200)에 접속하는 단계, 및 상기 서버(200)로부터 도로(20)가 위치한 지역에 관한 지리정보를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 위치 정보를 수집하는 단계(S31)는 입력부(13)를 통해 사용자로부터 도로(20) 상에 위치한 지점의 위치 정보를 입력받는 단계를 포함할 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 지리정보는 도로(20)가 표시된 전자지도(digital map), 및 도로(20)를 측량하여 얻은 측량 데이터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 위치 정보를 수집하는 단계(S31)는, 도로(20)의 중심선 상에 위치한 셋 이상의 지점의 위치 정보를 수집하는 단계를 포함할 수 있다.
위치 정보가 수집되는 셋 이상의 지점은 상기 도로(20) 상에서 일정한 간격으로 분포할 수 있으나, 지점들 간의 간격은 이에 제한되지 않고 서로 상이한 간격으로 분포할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 도함수를 산출하는 단계(S32)는, 위치 정보가 수집된 지점들 중에서 인접한 셋 이상의 지점을 지나는 곡선의 방정식을 산출하는 단계, 및 상기 보간다항식의 1차 도함수 및 2차 도함수를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 보간다항식을 산출하는 단계는, 라그랑즈(Lagrange) 보간법을 이용하여 보간다항식을 산출하는 단계를 포함할 수 있으나, 라그랑즈 보간법 외에도 다른 방법을 이용하여 상기 보간다항식을 산출할 수도 있다.
또한, 상기 보간다항식을 산출하는 단계는 인접한 세 개의 지점(P1, P2, P3)을 지나는 보간다항식을 산출할 수도 있고, 넷(P1, P2, P3, P4) 또는 그 이상의 지점을 지나는 보간다항식을 산출할 수도 있다. 다시 말해, 보간다항식 산출에 사용되는 지점의 개수는 셋 또는 그 이상이 될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 곡선반경을 산출하는 단계(S33)는, 보간다항식 f(x)의 1차 도함수 f'(x)와 2차 도함수 f''(x)를 기반으로 다음과 같은 식을 이용하여 도로(20)의 곡선반경 R을 산출할 수 있다:
Figure 112013013814836-pat00026
일 실시예에 따르면, 상기 곡선반경을 산출하는 단계(S33)는, 도로(20) 상의 일 지점의 위치 정보, 예컨대 x축 좌표를 위 식에 대입함으로써 해당 지점에서의 곡선반경 R을 산출할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 상기 곡선반경을 산출하는 단계(S33)는, 도로(20) 상의 다수의 지점의 위치 정보를 대입하여 각 지점의 곡선반경을 구하고, 이들의 평균을 계산함으로써 도로(20)의 곡선반경 R을 산출할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따라 도로의 곡선반경을 산출하는 과정을 예제를 통해 살펴보기로 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 곡선반경 산출 과정을 설명하기 위해 제시된 도로의 평면 선형이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 도로는 직선구간, 완화곡선구간 및 원곡선구간을 가지며, 이들 구간에 걸쳐 수집된 다수의 지점의 위치 정보는 다음과 같다:
지점(i) x 좌표(xi) y 좌표(yi)
1 0 0
2 300 0
3 500 0
4 520 0.0373
5 540 0.2983
6 560 1.0073
7 580 2.3907
8 600 4.6818
9 620 8.1301
10 640 12.9768
11 660 19.3278
12 680 27.2887
13 700 37.0056
14 720 48.6822
15 740 62.6075
16 760 79.2065
17 780 99.1409
18 800 123.538
19 820 154.626
20 840 198.373
수집된 위치 정보를 기반으로 인접한 세 지점을 지나는 보간다항식을 구하고, 각 지점에서의 1차 도함수, 2차 도함수 그리고 이들을 기초로 계산된 곡선반경을 계산할 수 있다. 예를 들어, 지점 2의 곡선반경은, 지점 1, 지점 2 및 지점 3의 위치 정보를 이용하여 보간다항식을 구하고, 이를 기초로 곡선반경 산정식에 지점 2의 위치 정보를 입력함으로써 산출될 수 있다. 그리고, 이와 같은 과정을 다른 지점들에 대하여 반복하면 각 지점에서의 곡선반경을 구할 수 있다. 각 지점에서의 1차 도함수, 2차 도함수 및 곡선반경은 다음과 같다:
지점(i) 1차도함수
(x = xi)		 2차도함수
(x = xi)		 곡선반경(m)
(x = xi)
1 - - -
2 1 6.52098E-07 1533512
3 1.000058 6.21458E-05 16092.12
4 1.00013 0.000746167 1340.358
5 1.001025 0.001308667 764.9197
6 1.004419 0.001880417 534.1468
7 1.013267 0.002477167 409.0426
8 1.031921 0.003094 333.5232
9 1.065757 0.00358425 297.3445
10 1.120594 0.00384875 291.158
11 1.19944 0.0041465 289.2656
12 1.30931 0.00455975 287.1452
13 1.46283 0.005140083 284.5927
14 1.673678 0.00562175 297.7148
15 1.99043 0.00668425 297.7791
16 2.484067 0.0083385 297.9033
17 3.326258 0.011156 298.1587
18 5.000323 0.0167295 298.8925
19 9.546493 0.0316445 301.6794
20 - - -
또한, 전술한 실시예에 따라, 일 지점의 곡선반경을 산출하기 위해 해당 지점의 곡선반경과, 해당 지점의 주위에 위치한 인접지점들의 곡선반경의 평균을 계산하는 경우, 해당지점의 곡선반경과 인접지점들의 곡선반경 및 이를 평균한 평균곡선반경은 다음과 같다:
지점(i)
 해당지점 곡선반경(m)
(x = xi)		 인접지점 곡선반경(m)
(x = (xi -1 + xi)/2)		 인접지점 곡선반경(m)
(x = (xi + xi +1)/2)		 평균곡선반경(m)
1 - - - -
2 1533512 1533512 1533512 1533512
3 16092.12 16091.18 16092.53 16091.94
4 1340.358 1340.19 1341.365 1340.638
5 764.9197 764.3317 767.2751 765.5088
6 534.1468 532.7998 538.5427 535.1631
7 409.0426 406.5876 416.2176 410.6159
8 333.5232 329.5891 344.2777 335.7967
9 297.3445 291.531 312.4295 300.435
10 291.158 283.0452 311.2827 295.162
11 289.2656 278.5502 315.168 294.3279
12 287.1452 273.4445 319.85 293.4799
13 284.5927 267.3508 325.613 292.5188
14 297.7148 276.1865 321.828 298.5764
15 297.7791 270.6716 328.338 298.9296
16 297.9033 263.2 337.5362 299.5465
17 298.1587 252.2898 351.7787 300.7424
18 298.8925 234.5822 377.4349 303.6365
19 301.6794 199.5385 439.6284 313.6154
20 - - - -
전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 곡선반경 산출 방법(300)은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있다. 상기 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 저장 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있다.
이상, 도로 상에 위치하는 다수의 지점의 위치 정보를 수집하고, 이를 기반으로 보간다항식을 구하여 도로의 곡선반경을 산출하는 장치 및 방법이 설명되었다.
상기 도로 곡선반경 산출 장치 및 방법에 따르면, 정량화된 방식으로 도로의 선형을 평가할 수 있으며, 상기 도로에서 최소곡선반경을 만족하지 않는 부분을 쉽게 파악함으로써 사고 예방을 위한 조치를 사전에 취할 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따라 도로의 기하구조 기준 만족 여부를 평가함으로써 도로의 안전성 및 경제성을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.
100: 도로 곡선반경 산출 장치
10: 통신부
111: 위치 정보 수집부
112: 도함수 산출부
113: 곡선반경 산출부
12: 저장부
13: 입력부
14: 출력부

Claims (17)

  1. 도로 상의 셋 이상 지점의 위치 정보를 수집하는 위치 정보 수집부;
    인접한 셋 이상 지점을 지나는 보간다항식의 도함수를 산출하는 도함수 산출부; 그리고
    상기 도함수를 이용하여 상기 도로의 곡선반경을 산출하는 곡선반경 산출부를 포함하되,
    상기 도함수 산출부는:
    상기 인접한 셋 이상 지점을 지나는 보간다항식을 산출하고,
    상기 보간다항식의 1차 도함수 및 2차 도함수를 산출하며,
    상기 곡선반경 산출부는:
    Figure 112014111009292-pat00037
    에 상기 도로 상의 일 지점의 위치 정보를 대입하여 상기 곡선반경을 산출하는 도로 곡선반경 산출 장치.
    (여기서, f'(x)는 보간다항식의 1차 도함수, f''(x)는 보간다항식의 2차 도함수)
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 위치 정보 수집부는:
    상기 도로가 표시된 전자지도(digital map); 그리고
    상기 도로를 측량하여 얻은 측량 데이터;
    중 적어도 하나로부터 상기 위치 정보를 수집하는 도로 곡선반경 산출 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 위치 정보 수집부는:
    상기 도로의 중심선 상에 위치한 셋 이상 지점의 위치 정보를 수집하는 도로 곡선반경 산출 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 위치 정보 수집부는:
    상기 도로를 수평면에 투영한 평면선형으로부터 셋 이상 지점의 위치 정보를 수집하는 도로 곡선반경 산출 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 위치 정보 수집부는:
    상기 도로 상에서 균일한 간격 또는 불균일한 간격으로 위치한 셋 이상 지점의 위치 정보를 수집하는 도로 곡선반경 산출 장치.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 도함수 산출부는:
    라그랑즈(Lagrange) 보간법을 이용하여 상기 보간다항식을 산출하는 도로 곡선반경 산출 장치.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 곡선반경 산출부는:
    Figure 112014111009292-pat00028
    에 상기 도로 상의 다수 지점의 위치 정보를 대입하여 얻은 값의 평균을 계산하여 상기 곡선반경을 산출하는 도로 곡선반경 산출 장치.
  10. 삭제
  11. 도로 상의 셋 이상 지점의 위치 정보를 수집하는 단계;
    인접한 셋 이상 지점을 지나는 보간다항식의 도함수를 산출하는 단계; 그리고
    상기 도함수를 이용하여 상기 도로의 곡선반경을 산출하는 단계를 포함하되,
    상기 도함수를 산출하는 단계는:
    상기 인접한 셋 이상 지점을 지나는 보간다항식을 산출하는 단계; 그리고
    상기 보간다항식의 1차 도함수 및 2차 도함수를 산출하는 단계;
    를 포함하며,
    상기 곡선반경을 산출하는 단계는:
    Figure 112014111009292-pat00038
    에 상기 도로 상의 일 지점의 위치 정보를 대입하는 단계를 포함하는 도로 곡선반경 산출 방법.
    (여기서, f'(x)는 보간다항식의 1차 도함수, f''(x)는 보간다항식의 2차 도함수)
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 위치 정보를 수집하는 단계는:
    상기 도로가 표시된 전자지도(digital map); 그리고
    상기 도로를 측량하여 얻은 측량 데이터;
    중 적어도 하나로부터 상기 도로의 중심선 상에 위치한 셋 이상 지점의 위치 정보를 수집하는 단계를 포함하는 도로 곡선반경 산출 방법.
  13. 삭제
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 보간다항식을 산출하는 단계는:
    라그랑즈(Lagrange) 보간법을 이용하여 상기 보간다항식을 산출하는 단계를 포함하는 도로 곡선반경 산출 방법.
  15. 삭제
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 곡선반경을 산출하는 단계는:
    Figure 112013013814836-pat00030
    에 상기 도로 상의 다수 지점의 위치 정보를 대입하는 단계; 그리고
    상기 대입하여 얻은 값의 평균을 계산하는 단계;
    를 포함하는 도로 곡선반경 산출 방법.
  17. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 있어서,
    제 11 항, 제 12 항, 제 14 항 및 제 16 항 중 어느 한 항에 따른 도로 곡선반경 산출 방법을 실행하는 프로그램이 기록된 기록매체.
KR1020130016405A 2013-02-15 2013-02-15 도로 곡선반경 산출 장치 및 방법 Active KR101501169B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130016405A KR101501169B1 (ko) 2013-02-15 2013-02-15 도로 곡선반경 산출 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130016405A KR101501169B1 (ko) 2013-02-15 2013-02-15 도로 곡선반경 산출 장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140102904A KR20140102904A (ko) 2014-08-25
KR101501169B1 true KR101501169B1 (ko) 2015-03-11

Family

ID=51747470

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130016405A Active KR101501169B1 (ko) 2013-02-15 2013-02-15 도로 곡선반경 산출 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101501169B1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000321086A (ja) * 1999-05-13 2000-11-24 Denso Corp 車両用ナビゲーション装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000321086A (ja) * 1999-05-13 2000-11-24 Denso Corp 車両用ナビゲーション装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
김민석 외 3인. 수치지도의 도로 중심선을 이용한 도로의 평면선형 설계요소 자동추출에 관한 연구. 2004 GIS/RS 공동 춘계학술대회 논문집, 2004년 03월, 551-557 pages *
김민석 외 3인. 수치지도의 도로 중심선을 이용한 도로의 평면선형 설계요소 자동추출에 관한 연구. 2004 GIS/RS 공동 춘계학술대회 논문집, 2004년 03월, 551-557 pages*

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140102904A (ko) 2014-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108021625B (zh) 车辆异常聚集地监控方法及系统、计算机可读存储介质
CN106887020A (zh) 一种基于LiDAR点云的道路纵横断面获取方法
CN107767375A (zh) 一种点云质量评估方法及装置
JP2018538627A (ja) 交通道路の経路ヒートを取得する方法および装置
JP2016217084A (ja) 路面状況計測システム、路面状況計測方法並びに路面状況計測プログラム
JP2019137989A (ja) 構造物変状検出装置
KR101324748B1 (ko) 회귀분석을 이용한 정점높이 산정 장치 및 방법
CN116205968A (zh) 一种基于栅格图像的农机作业面积计算方法及系统
CN114004950B (zh) 一种基于BIM与LiDAR技术的路面病害智能识别与管理方法
KR101428709B1 (ko) 지형에 의한 풍속할증계수를 고려한 풍하중 산출 장치 및 방법
KR101501169B1 (ko) 도로 곡선반경 산출 장치 및 방법
KR101440459B1 (ko) 지표면 높이를 이용한 지표면 조도 산정 장치 및 방법
CN117372987B (zh) 道路三维数据处理方法、装置、存储介质及电子设备
KR101396395B1 (ko) 회귀분석을 이용한 설계풍속 산정 장치 및 방법
KR101626498B1 (ko) 지형계수를 고려한 풍하중 산출 장치 및 방법
KR101749834B1 (ko) 설계하중 산출 장치 및 방법
KR101622356B1 (ko) 경사도를 이용한 풍하중 산출 장치 및 방법
KR101749837B1 (ko) 설계하중 산출 장치 및 방법
KR20150106737A (ko) 지형계수를 고려한 풍하중 산출 장치 및 방법
KR20140064661A (ko) 지표면 조도 산정 장치 및 방법
KR101657636B1 (ko) 정점과 구조물이 위치하는 지점 간의 수평거리를 이용한 풍하중 산출 장치 및 방법
KR101749836B1 (ko) 설계하중 산출 장치 및 방법
KR101648367B1 (ko) 풍하중 산출 장치 및 방법
KR101484079B1 (ko) 회귀분석을 이용한 지표면 조도 산정 장치 및 방법
KR101625959B1 (ko) 경사도 산출 장치 및 방법, 그리고 그를 이용한 사면 경사도 산출 장치 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20130215

PA0201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20140519

Patent event code: PE09021S01D

PG1501 Laying open of application
E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20150119

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20150304

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20150305

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180220

Year of fee payment: 4

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20180220

Start annual number: 4

End annual number: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190304

Year of fee payment: 5

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20190304

Start annual number: 5

End annual number: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200302

Year of fee payment: 6

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20200302

Start annual number: 6

End annual number: 6

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20210218

Start annual number: 7

End annual number: 7

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20240227

Start annual number: 10

End annual number: 10

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20250226

Start annual number: 11

End annual number: 11