[논문]Vehicle control system base on the low power long distance communication technology(NB-IoT)

Kim, Sam-Taek

doi:10.9708/jksci.2022.27.06.117

Vehicle control system base on the low power long distance communication technology(NB-IoT) 원문보기

韓國컴퓨터情報學會論文誌 = Journal of the Korea Society of Computer and Information, v.27 no.6, 2022년, pp.117 - 122

Kim, Sam-Taek (School of Information Technology Convergence, Woosong University)

초록
AI-Helper

본 논문에서는 IoT와 저 전력 장거리 통신(NB-IoT)기술을 적용한 차량관제용 단말기를 개발했다. 본 시스템은 주차중인 차량의 위치, 상태에 대한 정보를 수집하고, 저 전력 실시간으로 차량 소유자의 단말로 차량 상태를 전송하여 차량의 도난을 방지하고, 주행 중인 차량의 경우, 주행 속도, 급제동, 미끄러짐, 충격 등 차량의 1차 정보를 수집하여 서버로 전송하면 서버에서 관련 데이터를 분석하여 교통 정체, 도로 파손 안전사고 발생 등에 대한 2차 정보를 생성할 수 있으며, 주기적 알람 형태로 목적지의 예상 도착 시간을 전송하여 목적지에 차량의 정확한 도착 시간을 알 수 있다. 본 단말 장치는 차량용 IoT 게이트웨이로 차량 내부의 다양한 유무선 센서와 연결될 수 있다. 또한 자동차의 유지관리, 효율적인 운행과 차량들에게서 수집된 데이터를 민간 또는 공공부분에서 유용하게 활용할 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, we developed a vehicle control terminal using IoT and low-power long-distance communication (NB-IoT) technology. This system collects information on the location and status of a parked vehicle, and transmits the vehicle status to the vehicle owner's terminal in real time with low power to prevent vehicle theft, and in the case of a vehicle in motion, When primary information about the vehicle, such as an impact, is collected and transmitted to the server, the server analyzes the relevant data to generate secondary information on traffic congestion, road damage, and safety accidents. By sending it, you can know the exact arrival time of the vehicle at its destination. This terminal device is an IoT gateway for a vehicle and can be connected to various wired and wireless sensors inside the vehicle. In addition, the data collected from vehicle maintenance, efficient operation, and vehicles can be usefully used in the private or public sector.

주제어

표/그림 (11)

그림 Fig. 1. NB-IoT system overview for vehicle control
그림 Fig. 2. DLC(Diagnostic Link Connector)
그림 Fig. 3. NB-IoT Core Function
그림 Fig. 4. NB-IoT operation mode
그림 Fig. 5. NB-IoT system service concept diagram for vehicle control
그림 Fig. 6. Algorithm for vehicle control
그림 Fig. 7. Terminal block diagram for vehicle control
표 Table 1. Information that can be obtained through the vehicle control terminal
그림 Fig. 8. Vehicle control terminal system H/W
그림 Fig. 9. Connection of development system OBD-II to passenger car
그림 Fig. 10. Data table received from vehicle control terminal

AI 본문요약
AI-Helper

제안 방법

이러한 차량에서의 요구를 기술적으로 해결하기 위하여본 논문에서는 Fig. 1에서 보는 바와 같은 IoT의 기술 중 새롭게 주목 받고 있는 저 전력 장거리 통신(NB : Narrow band )기술[2]을 이용한 차량 관제용 NB-IoT 시스템을 설계하고 구현하였다.
본 연구에서 개발한 차량관제용 단말기의 평가 시험을 하기 위해 Fig. 9와 같이 시험용 아반떼 승용차의 OBD-Ⅱ 의 인터페이스에 시리얼 포트를 이용하여 본 연구에서 개발한 NB-IoT 차량 관제용 시스템을 연결하였다. 그리고 노트북 컴퓨터를 이용하여 실시간 데이터를 모니터링 할 수 있도록 설치하였다.
또한, 차량의 현재 운행 위치에 대한 정보를 실시간으로 제공하는 기능으로 GPS(모델: Ublox M8Q) 모듈과 차량의 내부 상태정보를 이용하는 기능을 가질 수 있도록 OBD-Ⅱ 모듈과 서로 인터페이스를 할 수 있도록 구성하였다. 그리고 본 시스템을 통해서 얻어지는 정보는 경제적 통신 방법 중하나인 NB-IoT 통신을 통해서 실시간 또는 정해진 시간에 따라 차량 운행정보를 수집하여 서버로 보낼 수 있도록 하였다. 이와 같이 설계된 시스템을 통하여 얻을 수 있는 정보로는 Table 1에서 보는 바와 같다.
본 시스템은 주차중인 차량의 위치, 상태에 대한 정보를 수집하고, 저 전력 실시간으로 차량 소유자의 단말로 차량 상태를 전송하여 차량의 도난을 방지하고, 주행 중인 차량의 경우 주행 속도, 급제동, 미끄러짐, 충격 등 차량의 1차 정보를 수집하여 서버로 전송하면 서버에서 관련 데이터를 분석하여 교통 정체, 도로 파손 안전사고 발생 등에 대한 2차 정보를 생성할 수 있으며, 주기적 알람 형태로 목적지의 예상 도착 시간을 전송하여 목적지에 차량의 정확한 도착 시간을 알 수 있다.
본 연구에서 개발한 차량 관제용 NB-IoT 시스템과 직접 연결되는 차량의 OBD-II는 오작동 표시등 (MIL:Malfunction Indicator Lamp)을 통해서 차량의 운전자나 정비사에게 발생한 차량의 문제를 알려 주는 기능을 수행 한다. MIL을 통해 운전자는 차량에 문제가 있다는 것을 인식하게 되고, 시스템 내부에 이상에 대해 스스로 진단한 결과를 저장해 두어서 그 정보를 이용해 정비사가 차량의 이상을 해결 할 수 있도록 한다.
본 연구에서 개발한 차량 관제용 NB-IoT 시스템의 주된 서비스는, 저전력/장거리 정보전송이 가능한 NB-IoT 기술을 적용하여 차량에 대한 연결성을 확보한 것이며, 운행 중 차량 상태뿐만 아니라 주차 중인 차량의 위치, 상태 (밀림, 충격, 추락 등)에 대한 실시간 정보수집도 가능할 수 있도록 하는 것이다. 그리고 저전력/장거리 정보전송기술을 사용함으로써 소비자들이 통신 요금에 대한 부담 없는 서비스로 이용할 수 있는 것이다.

대상 데이터

그리고 차량의 도착지에 도착 거리를 매 10Km 마다 알려주며, 도착 20Km 지점부터는 5Km 단위로 알람과 함께 도착 예상시간과 거리를 알려주는 시험평가도 하였다. 본 차량 관제용 단말기의 기능과 성능을 시험하기 위하여 출발지인 천안에서 목적지인 용인까지 차량 관제용 단말기를 탑재 한 아반떼 승용차로 운행을 하였다. 단말기를 탑재한 차량이 운행하면서 보내지는 데이터를 클라우드 서버에서 Fig.

이론/모형

신호 방식은 각 차량 제조사마다, 심지어는 차량의 모델별로 신호방식이 서로 다르다. ISO 통신 방식은 유럽과 현대/기아 자동차등 아시아에서 생산, 판매되는 차량에서 사용하고, 미국의 포드자동차는 PWM 방식을, GM사는 VPW 방식을 사용한다[5]. 그러나 미국에서는 2008년 차량 모델부터는 CAN 통신만을 사용하도록 규정하고 있어 조만간에 차량 통신 신호 방식도 하나로 통일될 예정이다.

성능/효과

본 논문에서 개발한 NB-IoT 장치를 IoT 게이트웨이로 활용하면 차량 내부의 다양한 유/무선센서 연동이 가능하며 차량의 각종 센서 정보와 차량의 위치, 운행, 상태정보 등을 빅 데이터로 활용하여 물류 서비스를 비롯한 민간 서비스와 도로 공사, 교통안전공사 등의 공공부분 서비스로 활용할 수 있다. 또한, IoT 게이트웨이로 활용하여 차량내부의 다양한 유/무선센서 연동이 가능하다는 것을 입증하였다.
본 논문을 통해서 개발된 차량관제용 단말기는 운행 중차량 상태 뿐 아니라 주차 중인 차량의 위치, 상태(밀림, 충격, 추락 등)에 대한 실시간 정보를 수집하여 차량의 상태를 알 수 있고, 저 전력/장거리 정보전송이 가능한 NB-IoT기술을 적용하여 차량에 대한 연결성 확보, 운행속도, 급제동, 미끄러짐, 충격 등 운행차량의 1차 정보를 이용하여 교통정체, 도로파손, 안전사고 발생 등의 2차 정보를 만들 수 있다.

후속연구

본 논문에서 개발한 NB-IoT 장치를 IoT 게이트웨이로 활용하면 차량 내부의 다양한 유/무선센서 연동이 가능하며 차량의 각종 센서 정보와 차량의 위치, 운행, 상태정보 등을 빅 데이터로 활용하여 물류 서비스를 비롯한 민간 서비스와 도로 공사, 교통안전공사 등의 공공부분 서비스로 활용할 수 있다. 또한, IoT 게이트웨이로 활용하여 차량내부의 다양한 유/무선센서 연동이 가능하다는 것을 입증하였다.
향우 많은 차량들이 본 시스템을 탑재 한다면 자동차의 유지관리, 또는 효율적인 운행이 가능할 것이며 이러한 차량들에게서 수집된 데이터는 민간 또는 공공 부분에서 유용하게 사용할 수 있을 것이다.

참고문헌 (15)

Dong, Ga Ram, Lee Eun Jong., "A Study on the Development of the Information Property Convergence Framework for the Control Phase of Remote Control Mobile Apps, Focusing on the Connected Car, Smart Home Mobile Apps," The Korean Society of Science & Art , Vol. 38, No. 2, pp. 123-133, 2020. DOI : 10.17548/ksaf.2020.03.30.123

상세보기
Y. Miao, W. Li, D. Tian, M. S. Hossain, and M. F. Alhamid, "Narrowband Internet of Things: Simulation and Modeling," IEEE Internet of Things Journal, vol. 5, no. 4. Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), pp. 2304-2314, Aug. 2018. DOI:10.1109/jiot.2017.2739181.

상세보기
Rodriguez Rodriguez, Armando, Jose Raul Vento Alvarez, and Ricardo Inouye Rodriguez. "Implementation of an OBD-II Diagnostics Tool over CAN-BUS with Arduino." Sistemas y Telematica. Universidad Icesi, April 1, 2018. DOI:10.18046/syt.v16i45.2747.
Yoo, C. and Ko, Y., "Development of the Vehicle Diagnosis Program Using OBD-II," Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers, Vol. 23, No. 3, pp. 271-278, 2015. DOI:10.7467/KSAE.2015.23.3.271.

원문보기 상세보기
T.-W. Kang and S. Lee, "Multiple UART Communications Using CAN Bus," Journal of IKEEE, vol. 24, no. 4, pp. 1184-1187, Dec. 2020. DOI:10.7471/IKEEE.2020.24.4.1184.

원문보기 상세보기
Sung-hyun Baek, Jongwook Jang, "Integrated vehicle OBD-II connector for reading vehicle information," Proceedings of the Korean Institute of Information and Communication Sciences Conference, pp. 307-310, 2013. DOI : 10.6109/jkiice.2013.17.6.1306

원문보기 상세보기
Xingqin Lin, Ansuman Adhikary, Y.P. Eric Wang. "Random Access Preamble Design and Detection for 3GPP Narrowband IoT Systems," Submitted to IEEE Wireless Communication Letters, May. 2016.
3GPP TS 36.211 v13.7.1, "Physical channels and modulation," Sep. 2017.
Prabu, Hamonangan Kinantan, et al., "Evaluating Steady-state Performance in Narrowband Internet of Things (NB-IoT)," 2019 IEEE R10 Humanitarian Technology Conference (R10-HTC) (47129), IEEE, 2019.
Rastogi, Eshita, et al., "Narrowband Internet of Things: A comprehensive study," Computer networks 173,(2020): 107209.

상세보기
Zayas, Almudena Diaz, and Pedro Merino, "The 3GPP NB-IoT system architecture for the Internet of Things," 2017 IEEE International Conference on Communications Workshops (ICC Workshops), IEEE, 2017.
Migabo, Emmanuel, Karim Djouani, and Anish Kurien, "A modelling approach for the narrowband IoT (NB-IoT) physical (PHY) layer performance," IECON 2018-44th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, IEEE, 2018.
Yoo, Seung-Sun, and Sam-Taek Kim. "Development of Intelligent Gateway for IoT office service in small size," Journal of the Korea Convergence Society, Vol.8, No. 11, pp. 37-42, 2017. DOI: 10.15207/JKCS.2017.8.11.037

원문보기 상세보기
Yu, H. S., "System design and implementation with improved FCWS detection speed," Journal of KIIT, Vol. 16, No. 1, pp. 53-60, 2018. DOI : 10.14801/jkiit.2018.16.1.53

상세보기
Yu Hwan-Shin, "Design and Implementation of Vehicle Control Network Using WiFi Network System," Journal of KAIS, Vol. 20, No. 3, pp. 632-637, 2019. DOI:10.5762/KAIS.2019.20.3.632

원문보기 상세보기

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증