KR102446306B1 - 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템, 장치 및 방법 - Google Patents

도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템, 장치 및 방법 Download PDF

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김의석
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Abstract

본 발명의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 장치는, 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 장치에 있어서, 프로세서(processor); 및 프로세서를 통해 실행되는 적어도 하나의 명령이 저장된 메모리(memory); 를 포함하고, 상기 적어도 하나의 명령은, 상기 프로세서가: 도로 전광 표지에 표출되는 문구 발생 순서대로 토큰(TOKEN)를 수집하여 이상 문구 탐지를 생성하는 단계; 허용된 토큰(TOKEN) 개수가 K개 라면 허용된 토큰(TOKEN)를 크기가 낮은 순으로 정렬하여 0부터 K-1 값으로 변환하는 단계; 허용된 토큰(TOKEN)이 아닌 ID가 입력되면 K 값으로 변환하는 단계; 토큰(TOKEN) 단위로 분할하고 이를 양지향성(Bidirectional) GPT2 구조를 활용한 네트워크에 입력하고 이상치 스코어(Anomaly score)를 계산하는 단계; 및 이상치 스코어(Anomaly score)가 특정 문턱치 이상이면 이상이라 판정하는 단계; 를 수행하도록 구성될 수 있다.

Description

도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템, 장치 및 방법{System and device for detecting abnormality in variable message sign and method thereof}
본 발명은 자연어 학습을 통해 문장을 생성하는 딥러닝을 이용한 도로 전광 표지(VMS: Variable Message Sign) 문구 이상 탐지 시스템, 장치 및 방법에 관한 것이다.
도 1은 GPT 2(generative pretrained transformer 2)에서의 신호 흐름을 도시한 구성도이다.
도 1을 참조하면, 임베딩 벡터 Ei로 변환된 단어 토큰(TOKEN)이 순차적으로 트랜스포머(transformer)에 입력되고 최종 레이어(layer)에서 해당 단어 다음에 등장할 단어에 대한 확률을 출력한다.
도 2는 GPT 2(generative pretrained transformer 2)에서의 마스크 셀프 어텐션(Masked self-attention)을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, GPT 2는 모든 단어가 한꺼번에 입력되어 병렬로 처리하므로 아무런 조치를 취하지 않을 경우, 뒤에 등장할 단어에 대한 정보를 사용할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 마스크 셀프 어텐션(Masked self-attention)을 사용한다. 즉, 다음 단어를 예측하기 위해 직전까지 입력된 단어들에 대한 정보만을 사용하기 위해 마스크(mask)를 사용한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, GPT2의 자연어 학습을 통해 문장을 생성하는 딥러닝 구조를 이용한 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템, 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템은, 교통 데이터가 송수신 가능하게 접속되는　자율 협력 주행 시스템의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템에 있어서, 자율협력주행을 위한　V2X　기반 도로 시스템의　데이터 처리 시스템(LDM); 및 교통 데이터를 활용하여 정의되는 데이터셋으로 기계 학습을 하여 도로 전광 표지 문구의 이상 여부를 탐지하는 이상 탐지 대응 시스템; 을 포함할 수 있다.
이상 탐지 대응 시스템은, 한국 지능형 교통 체계 협회의 교통 데이터를 활용하여 정의되는 데이터셋으로 기계 학습을 하고,　정의된 데이터셋 중에서 연계 구성된 동적 정보는 돌발 검지기(Radar　기반), 기상정보(RWIS), 도로공사 문자정보(ETL), 차량　GPS　정보(PVD)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 장치 는, 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 장치에 있어서, 프로세서(processor); 및 프로세서를 통해 실행되는 적어도 하나의 명령이 저장된 메모리(memory); 를 포함하고, 상기 적어도 하나의 명령은, 상기 프로세서가: 도로 전광 표지에 표출되는 문구 발생 순서대로 토큰(TOKEN)를 수집하여 이상 문구 탐지를 생성하는 단계; 허용된 토큰(TOKEN) 개수가 K개 라면 허용된 토큰(TOKEN)를 크기가 낮은 순으로 정렬하여 0부터 K-1 값으로 변환하는 단계; 허용된 토큰(TOKEN)이 아닌 값이 입력되면 K 값으로 변환하는 단계; 토큰(TOKEN) 단위로 분할하고 이를 양지향성(Bidirectional) GPT2 구조를 활용한 네트워크에 입력하고 이상치 스코어(Anomaly score)를 계산하는 단계; 및 이상치 스코어(Anomaly score)가 특정 문턱치 이상이면 이상이라 판정하는 단계; 를 수행하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 방법은, 도로 전광 표지에 표출되는 문구 발생 순서대로 토큰(TOKEN)를 수집하여 이상 문구 탐지를 생성하는 단계; 허용된 토큰(TOKEN) 개수가 K개 라면 허용된 토큰(TOKEN)를 크기가 낮은 순으로 정렬하여 0부터 K-1 값으로 변환하는 단계; 허용된 토큰(TOKEN)가 아닌 값이 입력되면 K 값으로 변환하는 단계; 토큰(TOKEN) 개 단위로 분할하고 이를 양지향성(Bidirectional) GPT2 구조를 활용한 네트워크에 입력하고 이상치 스코어(Anomaly score)를 계산하는 단계; 및 이상치 스코어(Anomaly score)가 특정 문턱치 이상이면 이상이라 판정하는 단계; 를 포함할 수 있다.
상기 방법은, 길이가 L인 이상 문구 탐지를 원순서를 유지하여 포워드(Forward) GPT2에 입력하고 순서를 역으로 변환하여 백워드(Backward) GPT2에 입력하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은, 포워드(Forward) GPT2는, 수학식 1과 같이, 0번째 토큰(TOKEN)부터 L-2번째 토큰(TOKEN)까지 입력하여 각각 1번째 토큰(TOKEN)부터 L-1번째 토큰(TOKEN)에 대응하는 E차원의 벡터를 출력하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은, 백워드(Backward) GPT2는, 수학식 2와 같이, L-1 번째 토큰(TOKEN)부터 1번째 토큰(TOKEN)까지 토큰(TOKEN) 발생의 역순으로 입력하여 L-2번째 토큰(TOKEN)부터 0번째 토큰(TOKEN)에 대응하는 E차원의 벡터를 출력하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은, 포워드(Forward) 및 백워드(Backward) GPT2로부터의 출력값에 대하여 다음과 같은 2E x L 크기의 행렬을 생성하는 단계; 및 백워드(Backward) GPT2의 출력을 다시 역순으로 변환하여 포워드(Forward) GPT2의 출력 순서와 일치시키고, 2E x L 크기의 행렬 생성을 위해 제로 벡터(zero-vector) 를 삽입하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은, 수학식 3의 행렬을 풀리 커넥티드 레이어(fully connected layer)에 입력하여 K x L 크기의 행렬로 변환하고 소프트맥스 레이어(softmax layer)를 통과시켜 수학식 4를 출력하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은, 훈련은 수학식 5를 최소화 하도록 진행하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은, 수학식 6과 같이 정의된 m번째 이상 문구 탐지에 대하여 양지향성(Bidirectional) GPT2 네트워크에 입력하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은, 수학식 7의 값을 기준으로 문턱치 T보다 크면 공격이 존재하는 구간으로 판정하고, 문턱치 T보다 낮으면 정상 구간으로 판정하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은, 공격으로 판정된 구간들에 대한 합집합을 통해 수학식 8, 수학식 9, 수학식 10의 과정으로 최종 공격 구간 I * 을 결정하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은, 카테고리 데이터(Categorical data)는 256번 이후의 토큰(TOKEN) 인덱스(INDEX)로 변환하고, 변환된 데이터와 토큰(TOKEN) 인덱스(INDEX)로 변환한 카테고리 데이터(categorical data)를 연접하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
전술한 항 중 어느 한 항의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 방법을 구현하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램일 수 있다.
전술한 항 중 어느 한 항의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 방법의 프로그램을 구현하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, GPT2의 자연어 학습을 통해 문장을 생성하는 딥러닝 구조를 이용하여 도로 전광 표지 문구 이상을 탐지함으로써 외부의 해커로부터 침입 및 정보의 도용을 방지할 수 있다.
도 1은 GPT 2(generative pretrained transformer 2)에서의 신호 흐름을 도시한 구성도이다.
도 2는 GPT 2(generative pretrained transformer 2)에서의 마스크 셀프 어텐션(Masked self-attention)을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 방법의 도로 전광 표지에 표출되는 문구의 이상탐지를 위한 데이터의 구성의 일례를 도시한 표이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 방법의 양지향성(Bidirectional) GPT2 기반 이상 문구 탐지 구조가 도시된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템의 데이터 처리 시스템(LDM)의 수집 정보 내용을 정리한 표이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템의 이상 탐지 시나리오를 설명하기 위한 모식도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템의 한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 파일데이터와 Open API 정보의 목록이 도시된 이미지이다.
도 8는 본 발명의 일 실시예의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템의 한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보 목록의 세부 항목이 도시된 이미지이다.
도 9은 본 발명의 일 실시예의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템의 한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보 목록의 세부 항목이 도시된 이미지이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예의 본 발명의 일 실시예의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템이 한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보의 서비스명 중 하나인 교통 돌발 정보의 문자정보 제공이력의 출력변수에 대한 설명을 위한 표이다.
도 11는 본 발명의 일 실시예의 본 발명의 일 실시예의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템이 한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보의 서비스명 중 하나인 교통 돌발 정보의 실시간 문자정보에 대한 설명을 위한 표이다.
도 12은 본 발명의 일 실시예의 본 발명의 일 실시예의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템이 한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보의 서비스명 중 하나인 고속도로 안전주행 정보의 안전주행 콘텐츠 정보에 대한 설명을 위한 표이다.
도 13는 본 발명의 일 실시예의 본 발명의 일 실시예의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템이 한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보의 서비스명 중 하나인 고속도로 교통예보 정보의 고속도로 공사현황 정보에 대한 설명을 위한 표이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예의 본 발명의 일 실시예의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템이 한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보의 서비스명 중 하나인 고속도로 교통예보 정보의 공사 및 도로 차단 계획 정보에 대한 설명을 위한 표이다.
도 15은 본 발명의 일 실시예의 본 발명의 일 실시예의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템이 한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보의 서비스명 중 하나인 VMS메세지 정보의 VMS 본부별 목록 현황 정보에 대한 설명을 위한 표이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예의 본 발명의 일 실시예의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템이 한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보의 서비스명 중 하나인 VMS메세지 정보의 VMS 표출내용 현황 정보에 대한 설명을 위한 표이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예의 본 발명의 일 실시예의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템이 한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보의 서비스명 중 하나인 VMS메세지 정보의 노선별VMS 표출내용 일괄조회 정보에 대한 설명을 위한 표이다.
도 18는 본 발명의 일 실시예의 본 발명의 일 실시예의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템이 한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보의 서비스명 중 하나인 VMS메세지 정보의 메시지 유형별 일괄조회 정보에 대한 설명을 위한 표이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는"이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3을 참조하면 본 발명의 일실시예의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템, 장치 및 방법의 데이터이 구성을 도시한 표이다.
본 발명의 일실시예의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 방법에서, 도로 전광 표지에 표출되는 문구의 이상탐지를 위한 데이터의 구성은 routeNo, routeName, updownType, vmsld, centerCode, centerName, vmsMessage, vmsMessage2 로 구성될 수 있다.
본 발명의 일실시예의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 방법에서, 데이터 전처리는 다음의 동작들로 구현될 수 있다.
vmsId, vmsMessage, vmsMessage2는 매우 다양한 값을 갖는 데에 비해, 다른 데이터는 몇가지 특정한 값을 가지는 카테고리 데이터(categorical data)라 볼 수 있다. 예를 들면, centerName은 수도권본부, 경남본부 등 데이터의 종류가 다양하지 않다. 따라서, 다양한 값을 갖는 데이터(data)와 카테고리 데이터(categorical data)의 전처리를 분리하여 실행한다. vmsId, vmsMessage, vmsMessages2 데이터는 다국어를 지원하는 utf-8 과 같은 인코딩으로 변환하고, 인코딩된 정보비트들을 바이트 단위로 0~255 값인, 즉 256진수로 변환한다.
바이트는 8개의 비트로 구성되어 있고, 이를 10진수로 변환하면 최소 0부터 최대 255까지 값을 가질 수 있다.
예를 들어, ＇안전운전’ 이라는 문구는 utf-8 인코딩 후, 바이트 단위로 0~255 값으로 변환하면 다음과 같다.
[236, 149, 136, 236, 160, 132, 236, 154, 180, 236, 160, 132]
여기서, 한글 1자는 utf-8 인코딩 시, 3 byte 로 변환되므로 ‘안전운전’ 이라는 문장은 총 12 byte가 되어 위와 같이 12개의 256진수로 변환한다. 또한, 이를 숫자로 구성된 데이터도 텍스트로 보고, utf-8 인코딩 후, 바이트 단위로 0~255 값으로 변환한다. 이때, 운영자가 일반 문장을 입력할 때, 띄어 쓰기에서 실수가 발생할 수 있으므로 전처리 과정에서 문장 안의 띄어쓰기는 모두 제거할 수 있다. 각 데이터 별로 변환된 256진수를 토큰(TOKEN) 인덱스(INDEX)로 변환한다. 이때, 허용할 수 있는 최대 길이를 결정하고, 이 길이보다 짧으면 나머지를 <pad> 토큰(TOKEN) 인덱스(INDEX)로 채운다.
예를 들어, 임의의 데이터에서 허용되는 최대 길이가 16 인 경우, ＇안전운전’ 이라는 문구는 최종적으로 아래와 같이 변환된다.
[<236> <149> <136> <236> <160> <132> <236> <154> <180> <236> <160> <132> <pad> <pad> <pad> <pad>]
여기서, 데이터들을 차례대로 연접하며 연접되는 경계에는 <sep> 토큰(TOKEN) 인덱스(INDEX)를 삽입한다.
예를 들어, 임의의 두 데이터에서 허용되는 최대 길이가 16 이고, 두 데이터가 모두 ‘안전운전’ 이라는 문구를 사용한다면 다음과 같이 변환된다.
[<sep> <236> <149> <136> <236> <160> <132> <236> <154> <180> <236> <160> <132> <pad> <pad> <pad> <pad> <sep> <236> <149> <136> <236> <160> <132> <236> <154> <180> <236> <160> <132> <pad> <pad> <pad> <pad> <sep>]
카테고리 데이터(Categorical data)는 256번 이후의 토큰(TOKEN) 인덱스(INDEX)로 변환할 수 있다. 예를 들어, 수도권본부는 256, 경남본부는 257 로 설정할 수 있다. 앞서 변환된 데이터와 토큰(TOKEN) 인덱스(INDEX)로 변환한 카테고리 데이터(categorical data)를 연접한다.
도 4는 본 발명의 양지향성(Bidirectional) GPT2 기반 이상 문구 탐지 구조가 도시된다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에서, 양지향성(Bidirectional) GPT2 기반 이상 문구 탐지 방법은 다음의 일련의 동작 과정으로 구현될 수 있다.
전처리를 완료하여 최종적으로 L개의 토큰(TOKEN)으로 구성되었다고 한다면 도 4와 같은 양지향성(Bidirectional) GPT2 구조를 이용하여 훈련을 수행한다.
전처리를 끝낸 길이가 L인 토큰(TOKEN)을 원순서를 유지하여 포워드(Forward) GPT2에 입력하고 순서를 역으로 변환하여 백워드(Backward) GPT2에 입력한다(S210).
이때, 포워드(Forward) GPT2는, 수학식 1과 같이, 0번째 토큰(TOKEN)부터 L-2번째 토큰(TOKEN)까지 입력하여 각각 1번째 토큰(TOKEN)부터 L-1번째 토큰(TOKEN)에 대응하는 E차원의 벡터를 출력한다(S220).
(수학식 1)
Figure 112021083047953-pat00001
또한, 백워드(Backward) GPT2는, 수학식 2와 같이, L-1 번째 토큰(TOKEN)부터 1번째 토큰(TOKEN)까지 토큰(TOKEN) 발생의 역순으로 입력하여 L-2번째 토큰(TOKEN)부터 0번째 토큰(TOKEN)에 대응하는 E차원의 벡터를 출력한다(S230).
(수학식 2)
Figure 112021083047953-pat00002
여기서,
Figure 112021083047953-pat00003
,
Figure 112021083047953-pat00004
는 임베딩 벡터(embedding vector) 차원과 같은 E 차원 벡터이다. 따라서, 포워드(Forward)/백워드(Backward) GPT2 출력은 각각 E x (L-1) 크기의 행렬이다.
포워드(Forward) 및 백워드(Backward) GPT2로부터의 출력값에 대하여 다음과 같은 2E x L 크기의 행렬을 생성한다(S240).
(수학식 3)
Figure 112021083047953-pat00005
여기서, 백워드(Backward) GPT2의 출력을 다시 역순으로 변환하여 포워드(Forward) GPT2의 출력 순서와 일치시키고, 2E x L 크기의 행렬 생성을 위해 제로 벡터(zero-vector) 0을 삽입한다.
위 행렬을 풀리 커넥티드 레이어(fully connected layer)에 입력하여 K x L 크기의 행렬로 변환하고 소프트맥스 레이어(softmax layer)를 통과시켜 다음을 출력한다(S250).
(수학식 4)
Figure 112021083047953-pat00006
훈련은 다음을 최소화 하도록 진행한다(S260).
(수학식 5)
Figure 112021083047953-pat00007
여기서,
Figure 112021083047953-pat00008
는 실제 발생한 토큰(TOKEN) 인덱스(INDEX)(즉, 그라운드 트루스(ground truth))이다.
다음과 같이 정의된 m번째 토큰 인덱스 시퀀스(TOKEN INDEX SEQUENCE)에 대하여 양지향성(Bidirectional) GPT2 네트워크에 입력한다(S270).
(수학식 6)
Figure 112021083047953-pat00009
다음 값을 기준으로 문턱치(T)보다 크면 공격이 존재하는 구간으로, 문턱치 (T)보다 낮으면 정상 구간으로 판정한다(S280).
(수학식 7)
Figure 112021083047953-pat00010
공격으로 판정된 구간들에 대한 합집합을 통해 최종 공격 구간 I * 결정한다(S290).
(수학식 8)
Figure 112021083047953-pat00011
(수학식 9)
Figure 112021083047953-pat00012
이고,
(수학식 10)
Figure 112021083047953-pat00013
이다.
본 발명의 일 실시예의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 방법의 실험 조건은 다음과 같다.
판정 조건은, 판정을 위한 L길이의 이상 문구 탐지 내에 하나 이상의 공격이 존재할 경우, 공격으로 판정해야 한다.
양지향성(Bidirectional) GPT2 네트워크 매개변수는 다음과 같다. 시퀀스 길이 L은 256이고, 임베딩 벡터 차원 E는 128이고, 포워드(Forward)/백워드(Backward) GPT2 헤드(head) 개수는 8이고, 포워드(Forward)/백워드(Backward) GPT2 레이어(layer) 개수는 6이고, 드롭아웃 확률(Dropout probability)는 0.1이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템의 구성도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템은, 자율 협력 주행 시스템(10), 한국도로공사 ITS망(20), 업무망(30), DMZ(40), 인터넷(50)을 포함할 수 있다.
자율 협력 주행 시스템(10)은, 자율협력주행을 위한　데이터 처리 시스템(LDM)　및　V2X　기반 도로 시스템의　데이터 처리 시스템(LDM)　표준 기반의 인프라 시스템이다. 데이터셋은 한국 지능형 교통 체계 협회의 데이터를 활용하여 정의될 수 있다.　정의된 데이터셋 중에서 인터페이스를 개발하여 연계 구성된 동적 정보는 돌발 검지기(Radar　기반), 기상정보(RWIS), 도로공사 문자정보(ETL), 차량　GPS　정보(PVD) 등을 포함할 수 있다. 　
자율 협력 주행 시스템(10)의 서버실에는 이상 탐지 대응 시스템(100)과 데이터 처리 시스템(LDM)(200)이 포함될 수 있다.
자율 협력 주행 시스템(10)은 한국도로공사 ITS망(20), 업무망(30), DMZ(40), 인터넷(50)에 데이터가 송수신 가능하게 접속될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템의 데이터 처리 시스템(LDM)의 수집 정보 내용을 정리한 표이다.
데이터 처리 시스템(LDM)에 사용된 정보는 정적 정보와 동적 정보로 구성된다. 정적 정보는 정밀 전자 지도와 계획 및 전망 정보를 포함하고, 동적 정보는 교통 정보와 V2X 정보를 포함한다.
정적 정보의 정밀 전자 지도는 MAP 제공자인 국토지리정보원이 제공자이고, 정밀 전자 지도(도로 형상), 표지판, VMS 등 도로 시설물, 도로 통제정보(가변차로 정보등), 건무(휴게조 등)을 제공 정보로 하고, 정밀 전자 지도(도로 형상)은 1달을 주기로 제공되고, 그 외의 정보는 1시간을 주기로 제공된다.
정적 정보의 계획 및 전망은 도로운영기관인 한국도로공사가 제공자이고, 일시적 통제 정보(공사, 재난등), 휴게소 운영 시간을 제공 정보이고, 1시간을 주기로 제공된다.
동적 정보의 교통 정보는 도로운영기관인 한국도로공사의 정보 수집 장치가 제공자이고, 사고, 지정체, 소통 정보, 지역 날씨 등이 제공 정보이고, 1분을 주기로 제공된다.
동적 정보의 V2X 정보는 차량이 제공자이고, 차량 상태 정보와 차량 주변 정보가 제공 정보이며, 1초를 주기로 제공된다.
본 발명의 일 실시예의 도로 전광 표지 문구 이상탐지 시스템의 이상 탐지 시나리오를 설명하면 해커에 의해 임의의 본부에서 관할하지 않는 도로에 대한 정보가 도로 전광 표지에 표출되는 경우를 고려해 볼 수 있다. 예를 들면, 경북 본부가 관할하는 도로 전광 표지에서 수도권 순환 고속도로 정보가 표출되는 경우를 생각해 볼 수 있다. 이 경우, 훈련에 사용되는 정상데이터에서는 경북 본부에서 표출하는 문구에는 수도권 순환 고속도로 관련 정보가 존재하지 않으므로 이에 대한 탐지가 가능할 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템의 한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 파일데이터와 Open API 정보의 목록이 도시된 이미지이다.
한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 파일데이터 정보에는 영업소별 교통량, 영업소간 교통량, 권역별 교통량, 전국 교통량, 구간 교통량 정보 등이 실시간으로 공개되고 있다.
한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보에는 안전주행 콘텐츠 정보, LCS 운영구간 교통량 정보, VMS 표출내용 현황 정보, 실시간 문자정보, 노선별 방향별 일별 15분 구간교통량 정보 등이 실시간으로 공개되고 있다.
도 8는 본 발명의 일 실시예의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템의 한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보 목록의 세부 항목이 도시된 이미지이다.
한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보의 서비스명 중 하나인 특송기간 교통분석은 도시간 소요시간을 조회하고, 시간대별 교통량 현황을 조회할 수 있다.
한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보의 서비스명 중 하나인 재난위험지도는 1종시설물-교량 정보를 조회하고, 내진 미반영 교량 정보를 조회하고, 설해 취약구간 정보를 조회할 수 있다.
한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보의 서비스명 중 하나인 재난관리 기타현황은 긴급구조기관 정보를 조회하고, 비상연결로 정보를 조회하고, 우회도로 정보를 조회하고, 중앙분리대 개구부 정보를 조회할 수 있다.
한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보의 서비스명 중 하나인 입출구 교통량은 노선별 전체 영업소 교통량을 조회하고, 실시간 권역별 교통량을 조회하고, 실시간 전국 교통량을 조회하고, 영업소별 입구, 출구의 차로 현황을 조회하고, 일자별 전국 교통량을 조회하고, 영업소명 목록을 조회할 수 있다.
도 9은 본 발명의 일 실시예의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템의 한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보 목록의 세부 항목이 도시된 이미지이다.
한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보의 서비스명 중 하나인 교통 돌발 정보는 C-ITS 돌발상황 발생정보를 조회하고, 문자정보 제공이력을 조회하고, 실시간 문자정보를 제공할 수 있다.
한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보의 서비스명 중 하나인 고속도로 안전주행 정보는 안전주행 컨텐츠 유형을 조회할 수 있다.
한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보의 서비스명 중 하나인 고속도로 교통예보는 고속도로 공사현황을 조회하고, 공사 및 도로 차단 계획을 조회하고, 고속도로 교통예보를 조회할 수 있다.
한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보의 서비스명 중 하나인 VMS메시지는 VMS 목록을 조회하고, 실시간 VMS 표출내용을 조회하고, 노선별 VMS 표출내용을 일괄 조회하고, 노선별 VMS 표출내용을 일괄 조회할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예의 본 발명의 일 실시예의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템이 한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보의 서비스명 중 하나인 교통 돌발 정보의 문자정보 제공이력의 출력변수에 대한 설명을 위한 표이다.
한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보의 서비스명 중 하나인 교통 돌발 정보의 문자정보 제공이력의 출력변수는 "발생일자, 발생시간, 노선번호, 기점종점방향구분코드, 구간, 내용, 정체길이(km), 최대(km), 돌발유형구분, 돌발진행상태구분명, 돌발진행상태구분코드, 한 페이지당 출력건수, 출력 페이지번호" 등을 문자 변수로 할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예의 본 발명의 일 실시예의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템은 한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보의 서비스명 중 하나인 교통 돌발 정보의 문자정보 제공이력의 출력변수에 대응되는 값으로 ""content": "\"빗길\"주의", "stDate": null, "edDate": null, "oDate": "2018.10.01", "route": "0150", "upDownType": "목포방향", "oTime": "00:44:48", "section": "당진분기점(255K)-홍성(224K)", "cngsLength": null, "outMax": null, "burstTypeCd": "강우", "burstStateCd": "1", "burstStateNm": "진행", "message": null, "code": null"이 제공될 수 있다.
도 11는 본 발명의 일 실시예의 본 발명의 일 실시예의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템이 한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보의 서비스명 중 하나인 교통 돌발 정보의 실시간 문자정보에 대한 설명을 위한 표이다.
한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보의 서비스명 중 하나인 교통 돌발 정보의 실시간 문자정보의 출력변수는 "한 페이지당 출력건수, 출력 페이지번호, 정체길이, 발생시간, 발생일자, 돌발유형구분, 기점종점방향구분코드, 문자내용, 돌발진행상태구분코드, 돌발지점명, 노선번호, 도로명, 돌발진행상태구분명, 돌발시작이정위도, 돌발시작이정경도, 일련번호, 전체 건수, 전체 페이지수, 돌발유형구분코드" 등을 문자 변수로 할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예의 본 발명의 일 실시예의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템은 한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보의 서비스명 중 하나인 교통 돌발 정보의 문자정보 제공이력의 출력변수에 대응되는 값으로 　"lateLength":　null, "accHour":　"18:06:24","accDate":　"2020.04.16","accTypeCode":　"15","accType":　"이벤트/홍보","startEndTypeCode":　"서울방향","smsText":　"**　(부산방향)181k~179k　4차로　북구미　하이패스IC설치　작업(2021.12.31까지)　**",　"accProcessCode":　"1","accPointNM":　"　","nosunNM":　"0010","roadNM":　"경부선","accProcessNM":　"진행", "latitude":　null, "altitude":　null, "seriesNM":　1, "message":　null, "code":　null"이 제공될 수 있다.
도 12은 본 발명의 일 실시예의 본 발명의 일 실시예의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템이 한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보의 서비스명 중 하나인 고속도로 안전주행 정보의 안전주행 콘텐츠 정보에 대한 설명을 위한 표이다.
한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보의 서비스명 중 하나인 고속도로 안전주행 정보의 안전주행 콘텐츠 정보의 출력변수는 "메시지 생성일시(YYYYMMDDHH24MISS), 메시지수신위치(노선), 메시지수신위치(노선명), 메시지수신위치(차량진행방향 S:시점 E:종점, 메시지수신위치(표준노드링크), 메시지수신위치(경도), 메시지수신위치(위도), 이벤트에 대한 제공 순번, 생성문안 우선순위, 안전주행지원 콘텐츠 유형, 제공문안, 이벤트 ID, 이벤트 시작위치(노선), 이벤트 시작위치(노선명), 이벤트 시작위치(노선방향 S:시점 E:종점), 이벤트 시작위치(표준링크코드), 이벤트 시작위치(경도), 이벤트 시작위치(위도), 한 페이지당 출력건수, 출력 페이지번호" 등을 문자 변수로 할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예의 본 발명의 일 실시예의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템은 한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보의 서비스명 중 하나인 고속도로 안전주행 정보의 안전주행 콘텐츠 정보의 출력변수에 대응되는 값으로 ""pageNo": null, "numOfRows": null, "pagingYn": null, "routeName": "수도권제2순환선", "sectionName": "양평-이천", "bizMgmtName": "3공구", "cnstnExtns": "5.340km", "cnstnTerm": "201909~202612", "cmcnDate": "20261231", "cnstnStpntAddr": "경기도 광주시 곤지암읍 내선길 112-11", "cnstnEnpntAddr": "경기도 여주시 산북면 용담2길 26", "cmcnCstrClss": "시공", "cnsof":"화도이천건설사업단", "cmcnCstrClssCd": "C02" 이 제공될 수 있다.
도 13는 본 발명의 일 실시예의 본 발명의 일 실시예의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템이 한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보의 서비스명 중 하나인 고속도로 교통예보 정보의 고속도로 공사현황 정보에 대한 설명을 위한 표이다.
한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보의 서비스명 중 하나인 고속도로 교통예보 정보의 고속도로 공사현황 정보의 출력변수는 "제한계획일자, 제한계획일련번호, 본부명, 지사명, 공사시작일자, 공사시작시간, 공사종료일자, 공사종료시간, 노선코드, 차단노선구간, 차단구간명, 종료차단지점값, 시작차단지점값, 차단내용, 총차로수, 차단형태, 공사내용, 한 페이지당 출력건수, 출력 페이지번호"등을 문자 변수로 할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예의 본 발명의 일 실시예의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템은 한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보의 서비스명 중 하나인 고속도로 교통예보 정보의 고속도로 공사현황 정보의 출력변수에 대응되는 값으로 "pageNo": null, "numOfRows": null, "pagingYn": null, "routeName": "수도권제2순환선", "sectionName": "양평-이천", "bizMgmtName": "3공구", "cnstnExtns": "5.340km", "cnstnTerm": "201909~202612", "cmcnDate": "20261231", "cnstnStpntAddr": "경기도 광주시 곤지암읍 내선길 112-11", "cnstnEnpntAddr": "경기도 여주시 산북면 용담2길 26", "cmcnCstrClss": "시공", "cnsof": "화도이천건설사업단", "cmcnCstrClssCd": "C02" 가 제공될 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예의 본 발명의 일 실시예의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템이 한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보의 서비스명 중 하나인 고속도로 교통예보 정보의 공사 및 도로 차단 계획 정보에 대한 설명을 위한 표이다.
한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보의 서비스명 중 하나인 고속도로 교통예보 정보의 공사 및 도로 차단 계획 정보의 출력변수는 "제한계획일자, 제한계획일련번호, 본부명, 지사명, 공사시작일자, 공사시작시간, 공사종료일자, 공사종료시간, 노선코드, 차단노선구간, 차단구간명, 종료차단지점값, 시작차단지점값, 차단내용, 총차로수, 차단형태, 공사내용, 한 페이지당 출력건수, 출력 페이지번호"등을 문자 변수로 할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예의 본 발명의 일 실시예의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템은 한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보의 서비스명 중 하나인 고속도로 교통예보 정보의 공사 및 도로 차단 계획 정보의 출력변수에 대응되는 값으로 "pageNo": null, "numOfRows": null, "routeCd": "0010", "limtPlanDates": "20210223", "limtPlanSeq": "002", "hqdrNm": "대전충남본부", "mtnofKorNm": "천안지사", "cnstnStrtDates": "20210223", "cnstnStrtTimes": "09", "cnstnEndDates": "20210223", "cnstnEndTimes": "17", "useRotnm": "경부선 기점( 340.1km ~ 340.1km )", "icNm": "천안IC ~ 북천안IC", "endBlcPntVal": "340.10", "strtBlcPntVal": "340.10", "blcCtnt": "천안TG 광장부 작업", "totCrgwCnt": "5", "blcForm": "총 5차로 중 1차로 차단", "cnstnCtnt": "[긴급]2021년천안지사관내포장연간유지보수공사" 가 제공될 수 있다.
도 15은 본 발명의 일 실시예의 본 발명의 일 실시예의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템이 한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보의 서비스명 중 하나인 VMS메세지 정보의 VMS 본부별 목록 현황 정보에 대한 설명을 위한 표이다.
한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보의 서비스명 중 하나인 VMS메세지 정보의 VMS 본부별 목록 현황 정보의 출력변수는 "노선명, 본부명, VMS 코드, 한 페이지당 출력건수, 출력 페이지번호" 등을 문자 변수로 할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예의 본 발명의 일 실시예의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템은 한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보의 서비스명 중 하나인 VMS메세지 정보의 VMS 본부별 목록 현황 정보의 출력변수에 대응되는 값으로 "pageNo": null, "numOfRows": null, "routeNo": "0010", "routeName": "경부선", "vmsId": "0010VME02750", "centerCode": "200000", "centerName": "수도권본부" 가 제공될 수 있다.
도 16은 본 발명의 일 실시예의 본 발명의 일 실시예의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템이 한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보의 서비스명 중 하나인 VMS메세지 정보의 VMS 표출내용 현황 정보에 대한 설명을 위한 표이다.
한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보의 서비스명 중 하나인 VMS메세지 정보의 VMS 표출내용 현황 정보의 출력변수는 "노선명, 본부명, VMS내용, VMS내용2, X좌표, Y좌표, 표준링크, 한페이지당 출력건수, 출력 페이지번호" 등을 문자 변수로 할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예의 본 발명의 일 실시예의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템은 한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보의 서비스명 중 하나인 VMS메세지 정보의 VMS 표출내용 현황 정보의 출력변수에 대응되는 값으로 "pageNo": null, "numOfRows": null, "routeNo": "0010", "routeName": "경부선", "updownType": "E", "vmsId": "0010VME02750", "centerCode": "200000", "centerName": "수도권본부", "vmsMessage": " 오산부터시행", "vmsMessage2": "", "xCoord": "127.150280000000", "yCoord": "37.004680000000", "stdLink": "2140019801" 가 제공될 수 있다.
도 17은 본 발명의 일 실시예의 본 발명의 일 실시예의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템이 한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보의 서비스명 중 하나인 VMS메세지 정보의 노선별VMS 표출내용 일괄조회 정보에 대한 설명을 위한 표이다.
한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보의 서비스명 중 하나인 VMS메세지 정보의 노선별VMS 표출내용 일괄조회 정보의 출력변수는 "노선명, VMS내용, 한페이지당 출력건수, 출력 페이지번호" 등을 문자 변수로 할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예의 본 발명의 일 실시예의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템은 한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보의 서비스명 중 하나인 VMS메세지 정보의 VMS 표출내용 현황 정보의 출력변수에 대응되는 값으로 "pageNo": null, "numOfRows": null, "routeNo": "0010", "routeName": "경부선", "updownType": "E", "vmsId": "0010VME00100", "vmsMessage": " 속도! 조금만 낮추면 더 안전해집니다.", "vmsMessage2": " 교통사고시 안전띠만 생명 을 지켜줍니다" 가 제공될 수 있다.
도 18는 본 발명의 일 실시예의 본 발명의 일 실시예의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템이 한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보의 서비스명 중 하나인 VMS메세지 정보의 메시지 유형별 일괄조회 정보에 대한 설명을 위한 표이다.
한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보의 서비스명 중 하나인 VMS메세지 정보의 메시지 유형별 일괄조회 정보의 출력변수는 "노선번호, 노선명, 방향(시점/종점), 메시지 유형코드, VMS ID, VMS 메시지, VMS 메시지2" 등을 문자 변수로 할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예의 본 발명의 일 실시예의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템은 한국도로공사 ITS망(20)의 고속도로 공공데이터 포털 사이트의 Open API 정보의 서비스명 중 하나인 VMS메세지 정보의 VMS 표출내용 현황 정보의 출력변수에 대응되는 값으로 "messageType": "", "routeNo": "0010", "routeName": "경부선", "updownType": "E", "vmsId": "0010VME00100", "vmsMessage": " 속도! 조금만 낮추면 더 안전해집니다.", "vmsMessage2": " 교통사고시 안전띠만 생명 을 지켜줍니다" 가 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템, 장치 및 방법에 따르면, GPT2의 자연어 학습을 통해 문장을 생성하는 딥러닝 구조를 이용하여 도로 전광 표지 문구 이상을 탐지함으로써 외부의 해커로부터 침입 및 정보의 도용을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방법의 동작은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 정보가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터로 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다. 프로그램 명령은 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 측면들은 장치의 문맥에서 설명되었으나, 그것은 상응하는 방법에 따른 설명 또한 나타낼 수 있고, 여기서 블록 또는 장치는 방법 단계 또는 방법 단계의 특징에 상응한다. 유사하게, 방법의 문맥에서 설명된 측면들은 또한 상응하는 블록 또는 아이템 또는 상응하는 장치의 특징으로 나타낼 수 있다. 방법 단계들의 몇몇 또는 전부는 예를 들어, 마이크로프로세서, 프로그램 가능한 컴퓨터 또는 전자 회로와 같은 하드웨어 장치에 의해(또는 이용하여) 수행될 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 가장 중요한 방법 단계들의 하나 이상은 이와 같은 장치에 의해 수행될 수 있다.
실시예들에서, 프로그램 가능한 로직 장치(예를 들어, 필드 프로그래머블 게이트 어레이)가 여기서 설명된 방법들의 기능의 일부 또는 전부를 수행하기 위해 사용될 수 있다. 실시예들에서, 필드 프로그머블 게이트 어레이는 여기서 설명된 방법들 중 하나를 수행하기 위한 마이크로프로세서와 함께 작동할 수 있다. 일반적으로, 방법들은 어떤 하드웨어 장치에 의해 수행되는 것이 바람직하다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (16)

  1. 교통 데이터가 송수신 가능하게 접속되는　자율 협력 주행 시스템의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템에 있어서,
    자율협력주행을 위한　V2X　기반 도로 시스템의　데이터 처리 시스템(LDM); 및
    교통 데이터를 활용하여 정의되는 데이터셋으로 기계 학습을 하여 도로 전광 표지 문구의 이상 여부를 탐지하는 이상 탐지 대응 시스템;을 포함하고,
    상기 이상 탐지 대응 시스템은, 프로세서(processor), 및 상기 프로세서를 통해 실행되는 적어도 하나의 명령이 저장된 메모리(memory)를 구비하고,
    상기 적어도 하나의 명령은, 상기 프로세서가:
    상기 데이터 처리 시스템으로부터 획득한 교통 데이터를 토대로 정의된 데이터셋으로부터 도로 전광 표지에 표출되는 문구 발생 순서대로 토큰(TOKEN)을 수집하여 이상 문구 탐지를 생성하는 단계;
    허용된 토큰(TOKEN) 개수가 K개 라면 허용된 토큰(TOKEN)을 크기가 낮은 순으로 정렬하여 0부터 K-1 값으로 변환하는 단계;
    상기 허용된 토큰(TOKEN)이 아닌 값이 입력되면 K 값으로 변환하는 단계;
    변환된 소정 개수의 토큰(TOKEN)들을 양지향성(Bidirectional) GPT2 구조를 활용한 네트워크에 입력하고 이상치 스코어(Anomaly score)를 계산하는 단계; 및
    상기 이상치 스코어(Anomaly score)가 특정 문턱치 이상이면 상기 도로 전광 표지의 이상으로 판정하는 단계를 수행하도록 구성되는,
    도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 데이터셋은 레이다(Radar) 기반 돌발 검지기 정보, 기상정보(RWIS), 도로공사 문자정보(ETL), 및 차량　GPS　정보(PVD)를 포함하는, 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 시스템.
  3. 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 장치에 있어서,
    프로세서(processor); 및
    프로세서를 통해 실행되는 적어도 하나의 명령이 저장된 메모리(memory); 를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 명령은, 상기 프로세서가:
    도로 전광 표지에 표출되는 문구 발생 순서대로 토큰(TOKEN)을 수집하여 이상 문구 탐지를 생성하는 단계;
    허용된 토큰(TOKEN) 개수가 K개 라면 허용된 토큰(TOKEN)을 크기가 낮은 순으로 정렬하여 0부터 K-1 값으로 변환하는 단계;
    허용된 토큰(TOKEN)이 아닌 값이 입력되면 K 값으로 변환하는 단계;
    변환된 소정 개수의 토큰(TOKEN)들을 양지향성(Bidirectional) GPT2 구조를 활용한 네트워크에 입력하고 이상치 스코어(Anomaly score)를 계산하는 단계; 및
    이상치 스코어(Anomaly score)가 특정 문턱치 이상이면 이상이라 판정하는 단계; 를 수행하도록 구성되는,
    도로 전광 표지 문구 이상 탐지 장치.
  4. 프로세서(processor), 및 상기 프로세서를 통해 실행되는 적어도 하나의 명령이 저장된 메모리(memory)를 구비한 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 장치에 의해 수행되는 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 방법으로서,
    상기 프로세서에 의해, 도로 전광 표지에 표출되는 문구 발생 순서대로 토큰(TOKEN)을 수집하여 이상 문구 탐지를 생성하는 단계;
    상기 프로세서에 의해, 허용된 토큰(TOKEN) 개수가 K개 라면 허용된 토큰(TOKEN)을 크기가 낮은 순으로 정렬하여 0부터 K-1 값으로 변환하는 단계;
    상기 프로세서에 의해, 허용된 토큰(TOKEN)이 아닌 값이 입력되면 K 값으로 변환하는 단계;
    상기 프로세서에 의해, 변환된 소정 개수의 토큰(TOKEN)들을 양지향성(Bidirectional) GPT2 구조를 활용한 네트워크에 입력하고 이상치 스코어(Anomaly score)를 계산하는 단계; 및
    이상치 스코어(Anomaly score)가 특정 문턱치 이상이면 이상이라 판정하는 단계; 를 포함하는,
    도로 전광 표지 문구 이상 탐지 방법.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 방법은,
    길이가 L인 이상 문구 탐지를 원순서를 유지하여 포워드(Forward) GPT2에 입력하고 순서를 역으로 변환하여 백워드(Backward) GPT2에 입력하는 단계; 를 더 포함하는,
    도로 전광 표지 문구 이상 탐지 방법.
  6. 청구항 4에 있어서, 상기 방법은,
    포워드(Forward) GPT2는, 수학식 1과 같이, 0번째 토큰(TOKEN)부터 L-2번째 토큰(TOKEN)까지 입력하여 각각 1번째 토큰(TOKEN)부터 L-1번째 토큰(TOKEN)에 대응하는 E차원의 벡터를 출력하는 단계; 를 더 포함하는,
    도로 전광 표지 문구 이상 탐지 방법.
    (수학식 1)
    Figure 112021083047953-pat00014

  7. 청구항 4에 있어서, 상기 방법은,
    백워드(Backward) GPT2는, 수학식 2와 같이, L-1 번째 토큰(TOKEN)부터 1번째 토큰(TOKEN)까지 토큰(TOKEN) 발생의 역순으로 입력하여 L-2번째 토큰(TOKEN)부터 0번째 토큰(TOKEN)에 대응하는 E차원의 벡터를 출력하는 단계; 를 더 포함하는,
    도로 전광 표지 문구 이상 탐지 방법.
    (수학식 2)
    Figure 112021083047953-pat00015

    여기서,
    Figure 112021083047953-pat00016
    ,
    Figure 112021083047953-pat00017
    는 임베딩 벡터(embedding vector) 차원과 같은 E 차원 벡터임. 포워드(Forward)/백워드(Backward) GPT2 출력은 각각 E x (L-1) 크기의 행렬임.
  8. 청구항 4에 있어서, 상기 방법은,
    포워드(Forward) 및 백워드(Backward) GPT2로부터의 출력값에 대하여 다음과 같은 2E x L 크기의 행렬을 생성하는 단계; 및
    백워드(Backward) GPT2의 출력을 다시 역순으로 변환하여 포워드(Forward) GPT2의 출력 순서와 일치시키고, 2E x L 크기의 행렬 생성을 위해 제로 벡터(zero-vector) 를 삽입하는 단계; 를 더 포함하는,
    도로 전광 표지 문구 이상 탐지 방법.
    (수학식 3)
    Figure 112021083047953-pat00018
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 방법은,
    수학식 3의 행렬을 풀리 커넥티드 레이어(fully connected layer)에 입력하여 K x L 크기의 행렬로 변환하고 소프트맥스 레이어(softmax layer)를 통과시켜 수학식 4를 출력하는 단계; 를 더 포함하는,
    도로 전광 표지 문구 이상 탐지 방법.
    (수학식 4)
    Figure 112021083047953-pat00019
  10. 청구항 4에 있어서, 상기 방법은,
    훈련은 수학식 5를 최소화 하도록 진행하는 단계; 를 더 포함하는,
    도로 전광 표지 문구 이상 탐지 방법.
    (수학식 5)
    Figure 112021083047953-pat00020

    여기서,
    Figure 112021083047953-pat00021
    는 실제 발생한 토큰(TOKEN) 인덱스(INDEX) 값, 즉, 그라운드 트루스(ground truth)임.
  11. 청구항 4에 있어서, 상기 방법은,
    수학식 6과 같이 정의된 m번째 이상 문구 탐지에 대하여 양지향성(Bidirectional) GPT2 네트워크에 입력하는 단계; 를 더 포함하는,
    도로 전광 표지 문구 이상 탐지 방법.
    (수학식 6)
    Figure 112021083047953-pat00022
  12. 청구항 4에 있어서, 상기 방법은,
    수학식 7의 값을 기준으로 문턱치 T보다 크면 공격이 존재하는 구간으로 판정하고, 문턱치 T보다 낮으면 정상 구간으로 판정하는 단계; 를 더 포함하는,
    도로 전광 표지 문구 이상 탐지 방법.
    (수학식 7)
    Figure 112021083047953-pat00023
  13. 청구항 4에 있어서, 상기 방법은,
    공격으로 판정된 구간들에 대한 합집합을 통해 수학식 8, 수학식 9, 수학식 10의 과정으로 최종 공격 구간 I * 을 결정하는 단계; 를 더 포함하는,
    도로 전광 표지 문구 이상 탐지 방법.
    (수학식 8)
    Figure 112021083047953-pat00024
    이고,
    (수학식 9)
    Figure 112021083047953-pat00025
    이고,
    (수학식 10)
    Figure 112021083047953-pat00026
    임.
  14. 청구항 4에 있어서, 상기 방법은,
    카테고리 데이터(Categorical data)는 256번 이후의 토큰(TOKEN) 인덱스(INDEX)로 변환하고, 변환된 데이터와 토큰(TOKEN) 인덱스(INDEX)로 변환한 카테고리 데이터(categorical data)를 연접하는 단계; 를 더 포함하는,
    도로 전광 표지 문구 이상 탐지 방법.
  15. 청구항 4 내지 청구항 14 중 어느 한 항의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 방법을 구현하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
  16. 청구항 4 내지 청구항 14 중 어느 한 항의 도로 전광 표지 문구 이상 탐지 방법의 프로그램을 구현하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
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