KR102638064B1 - 인프라 가이던스를 이용한 자율 주행 지원 서비스 시스템 - Google Patents

인프라 가이던스를 이용한 자율 주행 지원 서비스 시스템 Download PDF

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KR102638064B1
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autonomous vehicle
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김선겸
이준형
장지용
이재관
김형수
양인철
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한국건설기술연구원
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Abstract

본 발명은 실시간 동적 도로환경 정보를 기반으로 보다 적극적으로 자율 주행을 지원하고, 이를 통해 교통류 최적화를 달성하기 위한 교통 운영 기술인 인프라 가이던스를 이용한 자율 주행 지원 서비스 시스템을 제공할 수 있다.
본 발명은 인프라 가이던스의 대규모 교통 상황을 반영하여 자율주행차량의 상용화를 높일 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 시나리오 별로 모듈별 통합 및 독립적인 테스트와 시뮬레이터 장착을 통한 다양한 환경 테스트가 가능한 효과가 있다.

Description

인프라 가이던스를 이용한 자율 주행 지원 서비스 시스템{System for Providing Autonomous Driving Support Service Using Infra Guidance}
본 발명은 인프라 가이던스를 이용한 자율 주행 지원 서비스 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실시간 동적 도로환경 정보를 기반으로 보다 적극적으로 자율 주행을 지원하고, 이를 통해 교통류 최적화를 달성하기 위한 교통 운영 기술인 인프라 가이던스를 이용한 자율 주행 지원 서비스 시스템에 관한 것이다.
전 세계적으로 자율 주행 연구가 빠르게 진전되고 있으며, 국내에서도 2027년 자율 주행차 상용화를 목표로 정부 주도의 다양한 연구가 진행 중에 있다.
자율 주행 연구에서 실차로 검증하기 어려운 경우, 사전 및 이론 검증을 위하여 V2X 통신이 가능한 NS3, VISSM 등의 네트워크 시뮬레이터가 개발되어 있다.
현재에는 실시간 동적 도로 환경 정보를 기반으로 보다 적극적으로 자율 주행을 지원하고, 이를 통해 교통류 최적화를 달성하기 위한 교통 운영 기술인 인프라 가이던스가 연구되고 있다.
그러나 아직까지는 도로 교통 상황의 인지 및 전달 기능만을 수행할 뿐, 인프라 기반 서비스 이용 정보의 활용성이 낮고, 도로 교통 상황을 센서에만 의지하기 때문에 교통류 관점의 효율성이 떨어지고, 제공된 교통 정보의 활용 방안이 부재하여 효과적인 교통 정보의 활용이 어려운 문제점이 있다.
한국 특허 공개번호 제10-2021-0069954호
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 실시간 동적 도로환경 정보를 기반으로 보다 적극적으로 자율 주행을 지원하고, 이를 통해 교통류 최적화를 달성하기 위한 교통 운영 기술인 인프라 가이던스를 이용한 자율 주행 지원 서비스 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 인프라 가이던스를 이용한 자율 주행 지원 서비스 시스템은,
자율주행차량에 탑재된 차량통신단말(OnBoard Unit, OBU)로부터 차량 위치 좌표 및 궤적, 이동 방향, 속도를 포함한 차량 정보를 수신하고, 상기 수신한 차량 정보를 이용하여 인프라 가이던스 메시지를 수신할 수 있는 기설정된 신호 범위를 나타내는 인프라 가이던스(Infra Guidance, IG) 구간의 진입 직전에 차량 움직임이 존재하는지 판단하는 경우 상기 차량 정보를 전송하는 인프라 검지기; 및
상기 인프라 검지기로부터 수신한 차량 정보에서 자율 주행 차량의 속도, 방향 및 위치 정보를 추출하여 자율 주행 차량의 시간대별 위치를 계산하고, 상기 계산한 위치에 따라 자율 주행 차량의 주행 의도를 추정하고, 상기 추정된 주행 의도를 이용하여 주행 우선순위 및 차량의 이동 방향을 포함한 인프라 가이던스 메시지를 생성하는 교통류 최적화를 수행하고, 상기 생성한 인프라 가이던스 메시지를 상기 자율 주행 차량으로 전송하는 엣지 로드사이드 유니트(Roadside Unit, RSU)를 포함한다.
본 발명의 특징에 따른 인프라 가이던스를 이용한 자율 주행 지원 서비스 시스템은,
자율주행차량에 탑재된 차량통신단말(OnBoard Unit, OBU)로부터 차량 위치 좌표 및 궤적, 이동 방향, 속도를 포함한 차량 정보를 수신하는 인프라 검지기와, 상기 인프라 검지기로부터 수신한 차량 정보에서 자율 주행 차량의 속도, 방향 및 위치 정보를 추출하여 자율 주행 차량의 시간대별 위치를 계산하고, 상기 계산한 위치에 따라 자율 주행 차량의 주행 의도를 추정하고, 상기 추정된 주행 의도를 이용하여 주행 우선순위 및 차량의 이동 방향을 포함한 인프라 가이던스 메시지를 생성하여 상기 자율주행차량에 전송하는 엣지 로드사이드 유니트(Roadside Unit, RSU)와, 상기 엣지 RSU로부터 수신한 데이터를 비통신 자율주행차량(Autonomous Vehicle, AV) 및 비자율주행차량로 전송하는 인프라 디스플레이 모듈을 구비한 인프라 모듈 셋; 및
상기 자율주행차량에 탑재되어 상기 엣지 RSU로부터 상기 인프라 가이던스 메시지를 수신하여 주변 차량과 통신을 수행하는 차량통신단말(OnBoard Unit, OBU)을 구비한 차량 모듈 셋을 포함한다.
전술한 구성에 의하여, 본 발명은 인프라 가이던스의 대규모 교통 상황을 반영하여 자율주행차량의 상용화를 높일 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 시나리오 별로 모듈별 통합 및 독립적인 테스트와 시뮬레이터 장착을 통한 다양한 환경 테스트가 가능한 효과가 있다.
본 발명은 신호 데이터나 가상 혹은 차량 정보들을 융합하고, 가상과 현실을 혼합한 시뮬레이션을 테스트할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 기상이나 기후를 반영하고, 차종과 운행 차량의 수, 특정 시간대의 교차로나 버스 정류장 상황과 같은 교통상황 컷인과 같은 대표적인 테스트 시나리오들을 대입해 도로에서 발생할 수 있는 교통을 관제하고 교통 시뮬레이션을 테스트할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인프라 가이던스를 이용한 자율 주행 지원 서비스 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인프라 가이던스 서비스 제공 서버의 내부 구성을 간략하게 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 모니터링 모듈 셋의 내부 구성을 간략하게 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 인프라 모듈 셋의 내부 구성을 간략하게 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량 모듈 셋의 내부 구성을 간략하게 나타낸 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 인프라 가이던스 알고리즘을 이용하여 인프라 가이던스 시뮬레이션을 구현하는 방법을 나타낸 도면이다.
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, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
본 발명은 자율주행차량 및 일반차가 혼재된 교통류 상황에서 교통류 최적화를 위한 인프라 가이던스 알고리즘 개발에 필수적으로 요구되는 교통, 통신, 자율차, 인프라 환경이 일체된 통합 시뮬레이션 구현을 위한 프레임 워크를 설계할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인프라 가이던스를 이용한 자율 주행 지원 서비스 시스템의 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인프라 가이던스 서비스 제공 서버의 내부 구성을 간략하게 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 모니터링 모듈 셋의 내부 구성을 간략하게 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 인프라 모듈 셋의 내부 구성을 간략하게 나타낸 도면이다.
인프라 가이던스는 차량의 자율 주행 기능을 포함하여 인프라의 알고리즘과 도로의 객체와 교통 시나리오의 복잡성을 구현하기 위해 다양한 기능이 필요하기 때문에 기능별로 복수의 모듈로 이루어진다.
본 발명의 실시예에 따른 인프라 가이던스를 통한 자율 주행 지원 서비스 시스템(100)은 차량에 탑재된 차량 모듈 셋(120) 및 인프라 가이던스 서비스 제공 서버(110)를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 인프라 가이던스 서비스 제공 서버(110)는 교통 시뮬레이터(111), 네트워크 시뮬레이터(112), 인프라 모듈 셋(113), 모니터링 모듈 셋(114), 하드웨어 인 루프 모듈 셋(115) 및 통신부(116)를 포함한다.
교통 시뮬레이터(111)는 대규모 네트워크를 처리하도록 설계된 오픈 소스, 휴대용 미시적 및 연속 다중 모드의 교통 시뮬레이션 패키지이고, 도로 레이아웃, 인프라, 엣지 RSU(113b)의 위치, 차량 타입, 교통량의 환경 정보를 설정할 수 있다.
네트워크 시뮬레이터(112)는 유선과 무선 네트워크를 모두 지원하고, ISO OSI(Open System Interconnection)7 Layer 적용이 가능한 오픈소스 시뮬레이터로 다양한 네트워크(WIFI, WIMAX, LTE 등) 및 프로토콜(OLSR, AODV 등)을 지원하며, PVD, BSM, CPM 등의 통신 메시지를 통한 V2X 간 통신 설정을 수행할 수 있다.
인프라 모듈 셋(113)은 자율주행차량에 탑재된 차량통신단말(OnBoard Unit, OBU)로부터 차량 위치 좌표 및 궤적, 이동 방향, 속도를 포함한 차량 정보를 수신하는 인프라 검지기(113a)와, 인프라 검지기(113a)로부터 수신한 차량 정보에서 자율 주행 차량의 속도, 방향 및 위치 정보를 추출하여 자율 주행 차량의 시간대별 위치를 계산하고, 계산한 위치에 따라 자율 주행 차량의 주행 의도를 추정하고, 추정된 주행 의도를 이용하여 주행 우선순위 및 차량의 이동 방향을 포함한 인프라 가이던스 메시지를 생성하여 자율주행차량에 전송하는 엣지 로드사이드 유니트(Roadside Unit, RSU)(113b)와, 엣지 RSU(113b)로부터 수신한 데이터를 비통신 자율주행차량(Autonomous Vehicle, AV) 및 비자율주행차량로 전송하는 인프라 디스플레이 모듈(113c)을 구비한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 모니터링 모듈 셋(114)은 차량(101)으로부터 수신되는 데이터를 기반으로 차량의 움직임을 모니터링하는 객체 데이터 모니터링 모듈(114a) 및 데이터 로그 운영 모듈(114b)을 포함한다.
객체 데이터 모니터링 모듈(114a)은 하기의 도 6의 인프라 가이던스 시뮬레이션에 따라 차량이 어떻게 움직이는지 모니터링할 수 있다.
데이터 로그 운영 모듈(114b)은 차량(101)의 시간대별 이동 정보를 기록하여 저장할 수 있다.
하드웨어 인 루프 모듈(Hardware-In-Loops, HILS)(115)은 개발중인 H/W 모듈을 시뮬레이션과 연결하여 실세계 데이터를 활용한 테스트를 수행할 수 있다.
통신부(116)는 교통 시뮬레이터(111), 네트워크 시뮬레이터(112), 인프라 모듈 셋(113), 모니터링 모듈 셋(114), 하드웨어 인 루프 모듈 셋(115)의 각 모듈을 관리하는 미들웨어인 RTI(RunTime infrastructure)를 포함하며, 이러한 RTI는 모듈 관리, 시간 및 공간 동기화, 모듈 간의 통신을 위한 상호 작용을 관리할 수 있다.
인프라 가이던스 서비스 제공 서버(110)는 각각의 독립 시뮬레이션 역할을 일체된 형태로 통합하는 기법인 HLA(High Level Architecture) 개념을 기반으로 각각의 기능을 담당하는 모듈을 통합 또는 독립 작동시킴으로써 인프라 가이던스의 안정적인 구현과 높은 확장성을 가질 수 있다.
RTI는 HLA 기반 구조 프레임워크에서 모듈의 관리와, 시간/이동성 동기화 및 모듈 간 상호작용을 위한 미들웨어일 수 있다.
통신부(116)는 교통 시뮬레이터(111), 네트워크 시뮬레이터(112), 인프라 모듈 셋(113), 모니터링 모듈 셋(114), 하드웨어 인 루프 모듈 셋(115)의 각 모듈 간 통신 메시지 채널로 통신을 하며, 시뮬레이션이 동작하게 되면 시간과 공간 타이밍을 맞추기 위해 RTI에서 조율하게 된다.
통신부(116)는 HLA 기반의 시뮬레이션 아키텍쳐 미들웨어인 RTI를 통해 통합 시뮬레이션 수행 시에 이러한 동기화를 관리하고, 상호 작용을 위하여 IEEE1516 기반으로 모듈간의 통신을 하여 데이터를 송수신할 수 있다.
RTI는 HLA 페더레이션(Federation)의 수행 과정 동안에 일반적인 서비스 인터페이스를 제공해주는 분산 소프트웨어의 집합일 수 있다.
즉, RTI는 네트워크로 연결된 모의 장비(시뮬레이터) 간의 상호 연동성을 제공하기 위한 구성이다.
도 4에 도시된 바와 같이. 본 발명의 실시예에 따른 인프라 모듈 셋(113)은 인프라 검지기(113a), 엣지 로드사이드 유니트(Roadside Unit, RSU)(113b) 및 인프라 디스플레이 모듈(113c)을 포함한다.
엣지 RSU(113b)는 차량(101) 간 및 차량(101)과 엣지 인프라 간 통신 기지국 역할을 담당할 수 있다.
인프라 검지기(113a)는 도로의 모든 이동체인 차량, 사람, 사물 등의 위치 좌표 및 궤적, 이동 방향, 속도를 포함한 이동체 정보를 수집하여 엣지 RSU(113b)로 전송한다.
인프라 검지기(113a)는 차량(101)의 경우, 차량(101)에 탑재된 차량통신단말(OBU)(121)로부터 차량 위치 좌표 및 궤적, 이동 방향, 속도를 포함한 차량 정보(이동체 정보)를 수신할 수 있고, 사람의 경우, 사람이 소지한 단말, 사물의 경우, 사물에 설치된 단말로부터 객체 정보(이동체 정보)를 수신할 수 있다.
엣지 인프라는 도로의 이동체(차량)에 대한 정보를 수집하는 기기로서, 이에 더하여 역주행, 정지 차량, 정체 구간을 감지하는 돌발상황 감지기, 보행자 횡단을 감지하는 보행자 감지기, 건널목의 신호등의 신호 주기, 신호 정보를 제공하는 신호 제어기 등을 더 포함할 수 있다.
여기서, 엣지 RSU(113b)는 인프라 가이던스 서비스 제공 서버(110)의 내부 구성 장치일 수 있고, 인프라 가이던스 서비스 제공 서버(110)와 별도로 외부에 설치될 수도 있다.
인프라 검지기(113a)는 차량 정보를 수집하는 기능을 수행하며, 모든 차량으로부터 차량 정보를 수신하여 저장하는 수집 기능을 수행할 수 있고, 수집된 차량 정보를 엣지 RSU(113b)로 전송할 수 있다. 이에 한정하지 않으며, 인프라 검지기(113a)는 신호 제어기, 돌발상황 감지기, 보행자 감지기 등으로부터 신호 제어기로부터 신호등의 신호 주기 및 신호 정보의 신호등 정보를 수신하고, 보행자 감지기로부터 보행자 횡단 감지 정보를 수신하고, 돌발상황 감지기로부터 역주행, 정지 차량, 정체 구간 감지 정보를 수신하여 엣지 RSU(113b)로 전송한다.
인프라 검지기(113a)는 차량(101)에 탑재된 차량통신단말(OnBoard Unit, OBU)(121)로부터 차량 위치 좌표 및 궤적, 이동 방향, 속도를 포함한 차량 정보(이동체 정보)를 통신부(116)를 통해 수신할 수 있다.
엣지 RSU(113b)는 인프라 검지기(113a)로부터 수신한 차량 정보를 기반으로 인프라 가이던스(Infra Guidance, IG) 알고리즘을 이용하여 최적의 인프라 가이던스 메시지를 생성하고, 생성한 인프라 가이던스 메시지를 자율 주행 차량(Connected Automated Vehicle, CAV)과, 인프라 디스플레이 모듈(113c)로 전송할 수 있다.
엣지 RSU(113b)는 인프라 가이던스 알고리즘을 통해 의도 추정, 궤적 예측, 교통류 최적화를 수행할 수 있다.
인프라 디스플레이 모듈(113c)은 엣지 RSU(113b)로부터 수신한 데이터를 화면에 출력하여 외부로 정보를 전달할 수 있다.
비통신 자율주행차량(Autonomous Vehicle, AV) 및 비자율주행차량(CHV)는 엣지 RSU(113b)로부터 직접적으로 정보를 받을 수 없는 차량들이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량 모듈 셋의 내부 구성을 간략하게 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 차량 모듈 셋(120)은 각각의 차량에 탑재되는 차량 탑재 시스템으로서, 차량통신단말(OnBoard Unit, OBU)(121), 위치 정보 수신기(122), 차량 센서부(123), 이동 결정 모듈(Movement decision)(124), 내부 HMI(Human Machine Interface) 장치(125)로 구성된다.
차량(101)은 OBU(121)로부터 인프라 가이던스 메시지를 수신하고, 위치 정보 수신기(122)와 차량 센서부(123)로부터 수집된 정보를 이동 결정 모듈(124)로 전송하여 합의 모색을 수행하며, 내부 HMI 장치(125)를 통해 운전자에게 정보를 전송한다.
OBU(121)는 엣지 RSU(113b)로부터 인프라 가이던스 메시지를 수신하고, 차량 정보를 엣지 RSU(113b)로 송신하는 차량의 모든 송수신 통신을 수행하며, 인프라 가이던스 메시지를 수신한 후 이동 결정 모듈(124)로 데이터를 전송한다.
위치 정보 수신기(122)는 차량에 부착된 GNSS(Global Navigation Satellite System)로부터 현재 위치 측정하여 이동 결정 모듈(124)에 데이터를 전송한다.
차량 센서부(123)는 차량의 주변 차량 및 장애물의 위치, 속도, 방향 정보의 객체 정보를 수집하여 이동 결정 모듈(124)에 데이터를 전송한다.
이동 결정 모듈(124)은 IG 알고리즘을 통해 합의 모색 수행, 주행 궤적 결정을 하고, 합의 모색과 주행 궤적을 OBU(121)을 통하여 엣지 RSU(113b)에 송신 및 내부 HMI 장치(125)에 전송한다.
내부 HMI 장치(125)는 자율주행불가인 커넥티드 차량(Connected Vechile, CV) 내에서 단말기를 통하여 다른 차량의 거동 정보를 수신한다.
CAN은 차량 내 기기 간에서의 통신하며, GNSS, 이동 결정 모듈(124), 차량 센서부(123), OBU(121)와 통신 연결한다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 인프라 가이던스 알고리즘을 이용하여 인프라 가이던스 시뮬레이션을 구현하는 방법을 나타낸 도면이다.
차량에 탑재된 차량 모듈 셋(120)은 위치 정보 수신기(122)에서 GNSS 데이터를 수신하고, 차량 센서부(123)에서 주변 차량의 객체 인지를 위한 객체 정보를 수신한다(S100).
인프라 모듈 셋(113)의 인프라 검지기(113a)는 차량에 탑재된 차량통신단말(OnBoard Unit, OBU)(121)로부터 차량 위치 좌표 및 궤적, 이동 방향, 속도를 포함한 차량 정보(이동체 정보)를 수신하고, 신호 제어기로부터 신호등의 신호 주기 및 신호 정보의 신호등 정보를 수신하고, 보행자 감지기로부터 보행자 횡단 감지 정보를 수신하고, 돌발상황 감지기로부터 역주행, 정지 차량, 정체 구간 감지 정보를 수신한다(S101).
인프라 검지기(113a)는 수신한 차량 정보를 이용하여 인프라 가이던스(Infra Guidance, IG) 구간의 진입 직전에 자율 주행 차량(Connected Automated Vehicle, CAV)이 존재하는지 판단할 수 있다(S102). 여기서, IG 구간은 인프라 가이던스 메시지를 수신할 수 있는 기설정된 신호 범위를 나타낼 수 있다.
인프라 검지기(113a)는 IG 구간의 진입 직전에 자율 주행 차량이 존재한다고 판단하는 경우, 주변의 차량 정보, 신호등 정보, 보행자 횡단 감지 정보, 이동체 정보를 엣지 RSU(113b)로 전송한다(S103). 차량 정보나 이동체 정보는 속도, 방향, 위치 정보를 포함할 수 있다.
엣지 RSU(113b)는 자율 주행 차량의 속도, 방향 및 위치 정보를 추출하여 자율 주행 차량의 시간대별 위치를 계산하고, 계산한 위치에 따라 자율 주행 차량의 주행 의도(위치 정보)를 추정할 수 있다(S104). 여기서, 주행 의도는 자율 주행 차량이 단기적으로 주행할 확률이 가장 높은 경로를 의미한다.
주행 의도 추정의 대상 길이는 수 ms에서 수초까지 가능하고, 이동체의 속도에 의존한다. 예를 들어, 고속으로 주행 중인 이동체의 경우, 수 ms 동안 많은 거리를 이동하기 때문에 주행 의도 추정의 대상 길이가 짧고, 저속으로 주행 중인 이동체의 경우, 주행 의도 추정의 대상 길이가 길어진다.
엣지 RSU(113b)는 주행 의도를 이용하여 주행 우선순위 및 차량의 이동 방향을 산출하는 교통류 최적화를 수행할 수 있다.
엣지 RSU(113b)에서 수행하는 교통류 최적화 방법은 다음과 같다.
엣지 RSU(113b)는 자율 주행 차량이 IG 구간 내에 존재하는지 판단하고(S105), 자율 주행 차량이 IG 구간 내에 존재하는 경우, IG 구간 내 자율 주행 차량의 속도, 방향, 위치 정보와 진입할 자율 주행 차량의 속도, 방향, 위치 정보와 비교하여 IG 구간 내 자율 주행 차량와 진입할 자율 주행 차량 간의 충돌 시간(t)을 계산한다(S106).
엣지 RSU(113b)는 계산한 충돌 시간(t)과 기설정된 최소 적정시간(Φ)과 비교하여 t < Φ인 경우, IG 구간 내 자율 주행 차량, IG 구간으로 진입할 자율 주행 차량의 순서로 우선 순위를 설정한 제1 인프라 가이던스 메시지를 생성한다(S107, S109).
엣지 RSU(113b)는 계산한 충돌 시간(t)과 기설정된 최소 적정시간(Φ)과 비교하여 t < Φ이 아닌 경우, t = Φ인지 판단하고, t = Φ인 경우, IG 구간으로 진입할 자율 주행 차량의 속도를 줄이면서 IG 구간 내 자율 주행 차량, IG 구간으로 진입할 자율 주행 차량의 순서로 우선 순위를 설정한 제2 인프라 가이던스 메시지를 생성한다(S108, S110).
엣지 RSU(113b)는 계산한 충돌 시간(t)과 기설정된 최소 적정시간(Φ)과 비교하여 t < Φ이 아니고, t = Φ가 아닌 경우, t > Φ인 경우, IG 구간으로 진입할 자율 주행 차량, IG 구간 내 자율 주행 차량의 순서로 우선 순위를 설정한 제3 인프라 가이던스 메시지를 생성한다(S111).
엣지 RSU(113b)는 생성한 제1, 2, 3 인프라 가이던스 메시지를 통신부(116)의 RTI를 통해 자율주행차량에 탑재된 차량통신단말(OnBoard Unit, OBU)(121)로 전송한다(S112).
엣지 RSU(113b)는 생성한 제1, 2, 3 인프라 가이던스 메시지의 우선 순위를 이용하여 차량의 최적화된 주행 궤적을 산출할 수 있다.
엣지 인프라와 자율주행차량 간의 통신은 통신부(116)의 RTI를 통해 네트워크 시뮬레이터(112)와 송수신을 하며, 이때, 네트워크 시뮬레이터(112)는 OSI 7 레이어를 통해 수신 여부를 확인하여 대상 자율주행차량에게 전달한다.
자율주행차량의 이동 결정 모듈(124)은 차량 센서부(123)를 통한 차량의 주변 차량 및 장애물의 위치, 속도, 방향 정보의 차량 정보를 인지하고, 차량통신단말(OBU)(121)을 통한 주변 차량과 통신을 수행한다(S113, S114).
이동 결정 모듈(124)은 OBU(121)에서 엣지 RSU(113b)로부터 주행 의도를 수신하는 경우, 수신한 주행 의도를 주변 차량으로 전송할 수 있다.
이동 결정 모듈(124)은 엣지 RSU(113b)에서 제공한 주행 가이던스를 기반으로 자율주행차량의 협력 주행(Cooperative Driving)을 수행할 수 있다.
이동 결정 모듈(124)은 OBU(121)로부터 제1, 2, 3 인프라 가이던스 메시지와 주행 의도를 수신하고, 제1, 2, 3 인프라 가이던스 메시지와 주행 의도와 비교하여 인프라 가이던스 메시지를 동의하는지 판단한다(S115).
이동 결정 모듈(124)은 인프라 가이던스 메시지를 동의에 따라 주행 의도에 의해 주행하는 제1 방법 또는 인프라 가이던스 메시지에 따라 주행하는 제2 방법을 선택하는 합의 모색을 수행하고, 제1 방법 또는 제2 방법에 따른 주행 궤적을 결정할 수 있다.
이동 결정 모듈(124)은 주행 의도에 의해 주행하는 제1 방법에 따른 주행 궤적을 결정하고, 이에 따라 주행 의도에 따라 자율 주행한다(S116).
이동 결정 모듈(124)은 인프라 가이던스 메시지에 따라 제2 방법에 따른 주행 궤적을 결정하고, 이에 따라 인프라 가이던스 메시지에 따라 자율 주행한다(S117).
이동 결정 모듈(124)은 주변 차량의 협조가 필요한 경우, 해당 차량과의 합의(Agreement)를 모색하기 위한 메시지를 V2V 통신으로 교환할 수 있다.
이동 결정 모듈(124)은 제1, 2, 3 인프라 가이던스 메시지에 따라 주행하는 방법을 선택하는 경우, 자율주행차량의 주행 궤적 정보를 내부 HMI 장치(125)로 전송하며, 자율주행차량의 주행 궤적 정보를 OBU(121)를 통해 인프라 디스플레이 모듈(113c)로 전송하여 내부 HMI 장치(125)와 인프라 디스플레이 모듈(113c)의 데이터 업데이트한다(S118).
인프라 검지기(113a)는 자율 주행 차량이 IG 구간 내에 CAV 존재하는지 판단하고(S119), IG 구간 내에 CAV 존재하는 경우, 시뮬레이션을 종료하며, IG 구간 내에 CAV 존재하지 않는 경우, S103 단계로 진행한다.
내부 HMI 장치(125)는 자율주행차량의 주행 궤적 정보를 수신하여 차량의 운전자가 정보를 인지한다.
자율주행차량의 주행 궤적 정보를 수신한 인프라 디스플레이 모듈(113c)은 가변 전광판에 인프라 가이던스 메시지를 출력하고, 주변에 있던 AV, CHV 차량의 주행 궤적을 주변 차량의 OBU(121)로 전송한다.
최종적으로 모니터링 모듈 셋(114)의 객체 데이터 모니터링 모듈(114a)은 차량에 탑재된 차량 모듈 셋(120)의 OBU(121)로부터 CAV, CV, AV, CHV의 시작-끝 위치, 현재 위치, 속도, 최대속도, 차량타입, 차량길이, 차량간격 정보를 수신하여 데이터 로그 운영 모듈(114b)을 통하여 업데이트하고, S103단계 내지 S109단계 과정을 반복적으로 수행한다.
인프라 가이던스 서비스 제공 서버(110)는 각 모듈들이 타임 스탬프를 기반으로 하여 런타임동안 이벤트를 예약하고, 해당 인프라 가이던스 시뮬레이션 단계를 실행하기 전에 승인을 기다릴 수 있다.
모든 이벤트는 시간에 따라 오름차순으로 대기열에 저장되며, 시뮬레이션은 가장 임박한 이벤트의 시간을 기준으로 동적으로 진행될 수 있다.
본 발명의 인프라 가이던스 시뮬레이션은 교통 트래픽 상황에 따라 10ms 내지 100ms를 가변적으로 처리하여 시뮬레이션의 프로세스 부하와 동기화로 인한 인과관계 오류를 최소화할 수 있으며, 시간 동기화 resolution 변화에 따른 computation time 상승을 대비하여 분산 컴퓨팅이 가능하도록 설계한다.
인프라 가이던스 서비스 제공 서버(110)는 인프라 가이던스 시뮬레이션의 각 단계를 실행하기 위하여 엣지 인프라와 차량 간 업데이트 메시지 송수신, 인프라 가이던스를 위한 엣지 인프라와 차량 간 인프라 가이던스 메시지 송수신과, 협력 주행을 위한 차량 간 협력 주행 메시지를 주고 받을 수 있다.
상기 업데이트 메시지는 차량 ID, 메시지 ID, 시간, 속도, 위치, 방향, 주행 의도(시간, 속도, 위치, 방향)의 하나 이상의 정보를 포함할 수 있다.
상기 인프라 가이던스 메시지는 인프라 ID, 메시지 ID, 가이드 정보(시간, 속도, 위치, 방향)의 하나 이상의 정보를 포함할 수 있다.
상기 협력 주행 메시지는 차량 ID, 메시지 ID, 가이드 이후 주행 의도(시간, 속도, 위치, 방향)의 하나 이상의 정보를 포함할 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 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 데이터가 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.
실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 메모리는 프로세서 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 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 프로그래머블 게이트 어레이는 여기서 설명된 방법들 중 하나를 수행하기 위한 마이크로프로세서와 함께 작동할 수 있다. 일반적으로, 방법들은 어떤 하드웨어 장치에 의해 수행되는 것이 바람직하다.
상기에서는 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.
100: 자율 주행 지원 서비스 시스템 101: 차량
110: 인프라 가이던스 서비스 제공 서버 111: 교통 시뮬레이터
112: 네트워크 시뮬레이터 113: 인프라 모듈 셋
113a: 인프라 검지기 113b: 엣지 RSU
113c: 인프라 디스플레이 모듈 114: 모니터링 모듈 셋
114a: 객체 데이터 모니터링 모듈 114b: 데이터 로그 운영 모듈
115: 하드웨어 인 루프 모듈 셋 116: 통신부
120: 차량 모듈 셋 121: 차량통신단말
122: 위치 정보 수신기 123: 차량 센서부
124: 이동 결정 모듈 125: 내부 HMI 장치

Claims (11)

  1. 자율주행차량에 탑재된 차량통신단말(OnBoard Unit, OBU)로부터 차량 위치 좌표 및 궤적, 이동 방향, 속도를 포함한 차량 정보를 수신하고, 상기 수신한 차량 정보를 이용하여 인프라 가이던스 메시지를 수신할 수 있는 기설정된 신호 범위를 나타내는 인프라 가이던스(Infra Guidance, IG) 구간의 진입 직전에 차량 움직임이 존재하는지 판단하는 경우 상기 차량 정보를 전송하는 인프라 검지기; 및
    상기 인프라 검지기로부터 수신한 차량 정보에서 자율 주행 차량의 속도, 방향 및 위치 정보를 추출하여 자율 주행 차량의 시간대별 위치를 계산하고, 상기 계산한 위치에 따라 자율 주행 차량의 주행 의도를 추정하고, 상기 추정된 주행 의도를 이용하여 주행 우선순위 및 차량의 이동 방향을 포함한 인프라 가이던스 메시지를 생성하는 교통류 최적화를 수행하고, 상기 생성한 인프라 가이던스 메시지를 상기 자율 주행 차량으로 전송하는 엣지 로드사이드 유니트(Roadside Unit, RSU)를 포함하고,
    상기 주행 의도는 상기 자율 주행 차량이 주행할 확률이 가장 높은 경로를 나타내고,
    상기 엣지 RSU는,
    상기 자율 주행 차량이 IG 구간 내에 존재하는지 판단하고, 상기 자율 주행 차량이 IG 구간 내에 존재하는 경우, IG 구간 내 자율 주행 차량의 속도, 방향, 위치 정보와 진입할 자율 주행 차량의 속도, 방향, 위치 정보와 비교하여 IG 구간 내 자율 주행 차량와 진입할 자율 주행 차량 간의 충돌 시간(t)을 계산하는 차량 충돌 시간 계산부; 및
    상기 계산한 충돌 시간(t)과 기설정된 최소 적정시간(Φ)과 비교하여 상기 IG 구간 내 자율 주행 차량과 상기 IG 구간으로 진입할 자율 주행 차량의 우선 순위를 설정한 인프라 가이던스 메시지를 생성하는 인프라 가이던스 메시지 생성부를 더 포함하는 인프라 가이던스를 이용한 자율 주행 지원 서비스 시스템.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 인프라 가이던스 메시지 생성부는 상기 계산한 충돌 시간(t)과 상기 기설정된 최소 적정시간(Φ)과 비교하여 t < Φ인 경우, 상기 IG 구간 내 자율 주행 차량, 상기 IG 구간으로 진입할 자율 주행 차량의 순서로 우선 순위를 설정한 제1 인프라 가이던스 메시지를 생성하는 인프라 가이던스를 이용한 자율 주행 지원 서비스 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 인프라 가이던스 메시지 생성부는 상기 계산한 충돌 시간(t)과 상기 기설정된 최소 적정시간(Φ)과 비교하여 t < Φ이 아닌 경우, t = Φ인지 판단하고, t = Φ인 경우, 상기 IG 구간으로 진입할 자율 주행 차량의 속도를 줄이면서 상기 IG 구간 내 자율 주행 차량, 상기 IG 구간으로 진입할 자율 주행 차량의 순서로 우선 순위를 설정한 제2 인프라 가이던스 메시지를 생성하는 인프라 가이던스를 이용한 자율 주행 지원 서비스 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 인프라 가이던스 메시지 생성부는 상기 계산한 충돌 시간(t)과 상기 기설정된 최소 적정시간(Φ)과 비교하여 t < Φ이 아니고, t = Φ가 아니고, t > Φ인 경우, 상기 IG 구간으로 진입할 자율 주행 차량, 상기 IG 구간 내 자율 주행 차량의 순서로 우선 순위를 설정한 제3 인프라 가이던스 메시지를 생성하며, 상기 생성한 제1, 2, 3 인프라 가이던스 메시지를 통신부를 통해 상기 자율주행차량에 전송하는 인프라 가이던스를 이용한 자율 주행 지원 서비스 시스템.
  6. 자율주행차량에 탑재된 차량통신단말(OnBoard Unit, OBU)로부터 차량 위치 좌표 및 궤적, 이동 방향, 속도를 포함한 차량 정보를 수신하는 인프라 검지기와, 상기 인프라 검지기로부터 수신한 차량 정보에서 자율 주행 차량의 속도, 방향 및 위치 정보를 추출하여 자율 주행 차량의 시간대별 위치를 계산하고, 상기 계산한 위치에 따라 자율 주행 차량의 주행 의도를 추정하고, 상기 추정된 주행 의도를 이용하여 주행 우선순위 및 차량의 이동 방향을 포함한 인프라 가이던스 메시지를 생성하여 상기 자율주행차량에 전송하는 엣지 로드사이드 유니트(Roadside Unit, RSU)와, 상기 엣지 RSU로부터 수신한 데이터를 비통신 자율주행차량(Autonomous Vehicle, AV) 및 비자율주행차량로 전송하는 인프라 디스플레이 모듈을 구비한 인프라 모듈 셋; 및
    상기 자율주행차량에 탑재되어 상기 엣지 RSU로부터 상기 인프라 가이던스 메시지를 수신하여 주변 차량과 통신을 수행하는 차량통신단말(OnBoard Unit, OBU)을 구비한 차량 모듈 셋을 포함하고,
    상기 주행 의도는 상기 자율 주행 차량이 주행할 확률이 가장 높은 경로를 나타내고,
    상기 엣지 RSU는,
    상기 자율 주행 차량이 IG 구간 내에 존재하는지 판단하고, 상기 자율 주행 차량이 IG 구간 내에 존재하는 경우, IG 구간 내 자율 주행 차량의 속도, 방향, 위치 정보와 진입할 자율 주행 차량의 속도, 방향, 위치 정보와 비교하여 IG 구간 내 자율 주행 차량와 진입할 자율 주행 차량 간의 충돌 시간(t)을 계산하는 차량 충돌 시간 계산부; 및
    상기 계산한 충돌 시간(t)과 기설정된 최소 적정시간(Φ)과 비교하여 상기 IG 구간 내 자율 주행 차량과 상기 IG 구간으로 진입할 자율 주행 차량의 우선 순위를 설정한 인프라 가이던스 메시지를 생성하는 인프라 가이던스 메시지 생성부를 포함하는 인프라 가이던스를 이용한 자율 주행 지원 서비스 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    도로 레이아웃, 엣지 인프라, 상기 엣지 RSU의 위치, 차량 타입, 교통량의 환경 정보를 설정하는 교통 시뮬레이터;
    상기 엣지 인프라와 상기 자율주행차량 간의 통신을 매개체 역할을 수행하고, OSI 7 레이어를 통해 데이터 수신 여부를 확인하여 대상 자율주행차량에게 전달하는 네트워크 시뮬레이터; 및
    상기 인프라 모듈 셋, 상기 차량 모듈 셋, 상기 교통 시뮬레이터, 상기 네트워크 시뮬레이터의 통신 인터페이스를 제공하여 데이터를 송수신하는 통신부를 더 포함하는 인프라 가이던스를 이용한 자율 주행 지원 서비스 시스템.
  8. 삭제
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 인프라 가이던스 메시지 생성부는,
    상기 계산한 충돌 시간(t)과 상기 기설정된 최소 적정시간(Φ)과 비교하여 t < Φ인 경우, 상기 IG 구간 내 자율 주행 차량, 상기 IG 구간으로 진입할 자율 주행 차량의 순서로 우선 순위를 설정한 제1 인프라 가이던스 메시지를 생성하고, t < Φ이 아닌 경우, t = Φ인지 판단하고, t = Φ인 경우, 상기 IG 구간으로 진입할 자율 주행 차량의 속도를 줄이면서 상기 IG 구간 내 자율 주행 차량, 상기 IG 구간으로 진입할 자율 주행 차량의 순서로 우선 순위를 설정한 제2 인프라 가이던스 메시지를 생성하고, t < Φ이 아니고, t = Φ가 아니고, t > Φ인 경우, 상기 IG 구간으로 진입할 자율 주행 차량, 상기 IG 구간 내 자율 주행 차량의 순서로 우선 순위를 설정한 제3 인프라 가이던스 메시지를 생성하며, 상기 생성한 제1, 2, 3 인프라 가이던스 메시지를 통신부를 통해 상기 자율주행차량에 전송하는 것을 특징으로 하는 인프라 가이던스를 이용한 자율 주행 지원 서비스 시스템.
  10. 청구항 5 또는 청구항 9에 있어서,
    상기 자율주행차량에 탑재된 차량 모듈 셋은,
    상기 인프라 가이던스 메시지 생성부로부터 상기 생성한 제1, 2, 3 인프라 가이던스 메시지와 주행 의도를 수신하고, 주변 차량과 통신을 수행하는 차량통신단말(OnBoard Unit, OBU);
    차량의 주변 차량 및 장애물의 위치, 속도, 방향 정보의 객체 정보를 수신하는 차량 센서부; 및
    상기 차량통신단말로부터 상기 제1, 2, 3 인프라 가이던스 메시지와 상기 주행 의도를 수신하고, 상기 제1, 2, 3 인프라 가이던스 메시지와 상기 주행 의도와 비교하여 상기 주행 의도에 의해 주행하는 제1 방법 또는 상기 인프라 가이던스 메시지에 따라 주행하는 제2 방법을 선택하는 합의 모색을 수행하여 상기 제1 방법 또는 상기 제2 방법에 따른 주행 궤적 정보를 결정하는 이동 결정 모듈을 더 포함하는 인프라 가이던스를 이용한 자율 주행 지원 서비스 시스템.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 엣지 RSU로부터 수신한 데이터를 비통신 자율주행차량(Autonomous Vehicle, AV) 및 비자율주행차량로 전송하는 인프라 디스플레이 모듈을 더 포함하고,
    상기 차량 모듈 셋은 상기 이동 결정 모듈로부터 상기 주행 궤적 정보를 수신하여 운전자에게 알려주는 내부 HMI(Human Machine Interface) 장치를 더 포함하며, 상기 차량통신단말은 상기 이동 결정 모듈로부터 수신한 주행 궤적 정보를 상기 인프라 디스플레이 모듈로 전송하는 인프라 가이던스를 이용한 자율 주행 지원 서비스 시스템.
KR1020230121218A 2023-09-12 2023-09-12 인프라 가이던스를 이용한 자율 주행 지원 서비스 시스템 KR102638064B1 (ko)

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완전 자율주행을 위한 인프라 가이던스* *

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