KR20230039809A - Vehicle condition prediction system and method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 차량 상태 예측 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a vehicle condition prediction system and method.
CAV(Connected and Autonomous Vehicles)는 센서와 통신에서 얻은 정보에 의존하여 결정을 내린다. 협력 차량 안전(Cooperative Vehicle Safety, 이하 CVS) 시스템에서 원격 차량(RV)의 정보는 무선 네트워크를 통해 호스트 차량(HV)에서 사용될 수 있다. Connected and Autonomous Vehicles (CAVs) rely on information from sensors and communications to make decisions. In a cooperative vehicle safety (CVS) system, information of a remote vehicle (RV) may be used in a host vehicle (HV) through a wireless network.
차량 안전 애플리케이션의 성능은 V2X(Vehicle-to-Everything) 통신 기술의 신뢰성에 크게 좌우된다. 두 가지 유명한 V2X 표준인 DSRC(Dedicated Short-Range Communication) 및 C-V2X(Cellular-V2X)는 최근 몇 년 동안 지연 시간에 민감한 안전 시스템을 지원하는 안정적인 통신 솔루션으로 제안되었다.The performance of vehicle safety applications is highly dependent on the reliability of vehicle-to-everything (V2X) communication technology. Two popular V2X standards, Dedicated Short-Range Communication (DSRC) and Cellular-V2X (C-V2X), have been proposed in recent years as reliable communication solutions to support latency-sensitive safety systems.
그러나 두 솔루션 모두 실시간 애플리케이션의 확장성 문제로 여전히 어려움을 겪고 있다. 따라서, 특히 혼잡한 시나리오에서 데이터 충돌로 인한 정보 손실과 같은 문제는 현재 통신 기술을 기반으로 피할 수 없다.However, both solutions still suffer from scalability issues for real-time applications. Therefore, problems such as information loss due to data collision, especially in congested scenarios, are unavoidable based on current communication technologies.
전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 이루고자 하는 과제는, 차량 상태를 예측함에 있어, 앞서 언급한 문제를 해결하고 안전 어플리케이션의 성능에 대한 데이터 손실의 해로운 영향을 완화하고, V2X 통신의 통신 손실 또는 성능 저하의 영향을 완화할 수 있도록 하는 데 있다.In order to solve the above-described problems, the present invention is to solve the above-mentioned problems in predicting the vehicle state, to mitigate the detrimental effect of data loss on the performance of safety applications, and to reduce the loss of V2X communication or It is intended to mitigate the effects of performance degradation.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to those mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
본 발명의 한 특징에 따른 차량 상태 예측 시스템은, 차량의 집단 인식 메시지(CPM; Collective Perception messages) 및 기본 안전 메시지(BSM; Basic Safety Messages) 중 어느 하나 이상을 포함하는 데이터를 생성하는 제1 계층, 네트워크를 통해 상기 데이터를 수신하여 구문 분석하는 제2 계층, 상기 데이터를 수신한 이후 새로운 데이터를 수신하기 전까지 상기 구문 분석된 데이터를 학습하여 모델을 생성하고, 상기 모델을 기초하여 가우시안 프로세스(GP; Gaussian Process)를 적용하여 상기 차량의 속도, 방향, 위치 중 어느 하나 이상을 예측하는 제3 계층, 및 상기 예측된 결과를 안전 어플리케이션과 연계하여 경고 메시지를 생성하는 제4 계층을 포함한다. A vehicle state prediction system according to one feature of the present invention is a first layer that generates data including at least one of collective perception messages (CPM) and basic safety messages (BSM) of the vehicle. , A second layer that receives and parses the data through the network, generates a model by learning the parsed data until new data is received after receiving the data, and based on the model, a Gaussian process (GP ; Gaussian Process) to predict any one or more of the speed, direction, and location of the vehicle, and a fourth layer to generate a warning message by linking the predicted result with a safety application.
상기 제3 계층은, 상기 차량의 히스토리를 추적하는 추적 프로세스, 상기 차량의 히스토리로부터 가장 최근의 n개 포인트를 기초로 학습하여 모델을 생성하고, 하나 이상의 가우시안 프로세스 모델을 포함하는 최신 모델 뱅크와 상기 모델을 비교하여, 선택된 모델을 기초로 상기 차량의 상태를 예측하여 DOM 데이터를 생성하는 DOM 배열, 및 상기 DOM 데이터에 포함된 예측 정보를 구문 분석하여 상기 제4 계층에 포함된 모듈의 타겟에 기초하여 분류하여 상기 제4 계층에 전송하는 타겟 분류기를 포함한다. The third layer generates a model by learning based on a tracking process for tracking the history of the vehicle, the most recent n points from the history of the vehicle, and an up-to-date model bank including one or more Gaussian process models and the A DOM array that compares models and predicts the state of the vehicle based on the selected model to generate DOM data, and parses the prediction information included in the DOM data based on the target of the module included in the fourth layer. and a target classifier for classifying and transmitting to the fourth layer.
상기 제4 계층은, 전방 충돌 경고 메시지를 생성하는 FCW 모듈, 사각지대 경고 메시지를 생성하는 BSW 모듈; 및 긴급 브레이크 전자 감지 메시지를 생성하는 EEBL 모듈 중 어느 하나 이상을 포함한다. The fourth layer includes an FCW module generating a forward collision warning message and a BSW module generating a blind spot warning message; and an EEBL module generating an emergency brake electronic detection message.
본 발명의 다른 특징에 따른 차량 상태 예측 방법은, DOM 배열은, 차량의 히스토리 중 가장 최근의 n개 포인트를 불러오는 단계, 상기 DOM 배열은, 상기 n개 포인트를 기초로 GP의 커널 매개변수를 학습하여 제1 모델을 생성하는 단계, 상기 DOM 배열은, 하나 이상의 가우시안 프로세스 모델을 포함하는 최신 모델 뱅크와 상기 제1 모델의 유사성을 비교하는 단계, 상기 DOM 배열은, 상기 최신 모델 뱅크에 상기 제1 모델과 유사성이 있는 모델이 있으면 상기 유사성 있는 모델을 선택하는 단계, 상기 DOM 배열은, 상기 최신 모델 뱅크에 상기 제1 모델과 유사성이 있는 모델이 없으면 상기 제1 모델을 선택하는 단계, 및 상기 DOM 배열은, 상기 선택된 모델을 기초하여 가우시안 프로세스를 사용하여 상기 차량의 속도 및 방향 중 어느 하나 이상을 예측하는 단계를 포함한다. A method for predicting a vehicle state according to another feature of the present invention includes, in a DOM array, loading the most recent n points of vehicle history, the DOM array learning kernel parameters of a GP based on the n points. generating a first model, comparing the similarity of the first model with a latest model bank including one or more Gaussian process models in the DOM array, the DOM array, the first model bank in the latest model bank selecting the similar model if there is a model similar to the model; selecting the first model if there is no model similar to the first model in the latest model bank; and the DOM array. The arrangement includes predicting at least one of speed and direction of the vehicle using a Gaussian process based on the selected model.
상기 DOM 배열은, 상기 제1 모델을 선택하면, 상기 최신 모델 뱅크에 상기 제1 모델을 추가하는 단계를 더 포함한다. The DOM arrangement may further include adding the first model to the latest model bank when the first model is selected.
상기 n개 포인트를 불러오는 단계는, 상기 DOM 배열은, 차량으로부터 가장 최근에 수신한 패킷 이후에 새로운 패킷이 수신되지 않으면, 상기 DOM 배열은, 추적 프로세스를 통해 상기 차량의 히스토리 중 가장 최근의 n개 포인트를 불러오는 단계를 더 포함한다. In the step of calling the n points, the DOM array, if a new packet is not received after the most recent packet received from the vehicle, the DOM array, through the tracking process, the most recent n points of the history of the vehicle The step of loading the points is further included.
상기 DOM 배열은, 차량으로부터 가장 최근에 수신한 패킷 이후에 새로운 패킷이 수신되면, 상기 새로운 패킷을 기초하여 상기 차량의 히스토리를 업데이트하는 단계를 더 포함한다. The DOM arrangement further includes updating a history of the vehicle based on the new packet if a new packet is received after the most recent packet received from the vehicle.
상기 예측하는 단계는, 상기 예측된 차량의 속도 및 방향 중 어느 하나 이상 및 운동 방정식을 기초하여 상기 차량의 위치를 예측하는 단계를 포함한다. The predicting may include predicting a position of the vehicle based on at least one of the predicted speed and direction of the vehicle and an equation of motion.
본 발명은, 차량 무선 통신 기술의 성능을 향상시킬 수 있다. 안전 어플리케이션 성능에 대한 데이터 손실을 완화할 수 있다. 과거의 정보를 사용하여 미래의 차량의 상태를 예측할 수 있으며, 동적 개체 맵 기반 아키텍처를 사용함으로써 응용 프로그램 및 정보/인식 하위 시스템을 분리하여 CVS 시스템의 견고성을 개선할 수 있다. The present invention can improve the performance of vehicle wireless communication technology. Data loss to safety application performance can be mitigated. The past information can be used to predict the future state of the vehicle, and the robustness of the CVS system can be improved by using a dynamic object map-based architecture to decouple the application and information/recognition subsystems.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
도 1은 일 실시예에 따른 차량 상태 예측 시스템의 계층을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는, 일 실시예에 따른 도 1의 DOM 배열의 차량 상태 예측 방법의 순서도이다.
도 3은, 일 실시예에서 차량의 히스토리를 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는, 일 실시예에서 학습된 모델 뱅크를 설명하기 위한 예시도이다.1 is a diagram for explaining a hierarchy of a vehicle state prediction system according to an exemplary embodiment.
FIG. 2 is a flowchart of a method for predicting a vehicle state of a DOM array of FIG. 1 according to an embodiment.
3 is an exemplary diagram for describing a history of a vehicle according to an exemplary embodiment.
4 is an exemplary diagram for explaining a model bank learned in one embodiment.
일 실시예에 따른 차량 상태 예측 시스템(1) 및 일 실시예에 따른 차량 상태 예측 방법은, 모든 예측 방법을 사용할 수 있는 새로운 예측 방법과 시스템 아키텍처로 구성된다. 예측 방법은 가우스 프로세스를 사용하는 비모수 베이지안 추론을 기반으로 한다. 이 방법의 모델을 사용하면 과거 정보를 사용하여 미래 차량 상태를 예측할 수 있다. 예측 방법에 수반되는 활성화 아키텍처를 동적 객체 맵 기반 아키텍처라 하며, 이 아키텍처는 어플리케이션과 정보/인식 하위 시스템을 분리하여 CVS 시스템의 견고성을 향상시킬 수 있다.The vehicle state prediction system 1 according to an embodiment and the vehicle state prediction method according to an embodiment are composed of a new prediction method and system architecture capable of using all prediction methods. The prediction method is based on non-parametric Bayesian inference using the Gaussian process. Using this method's model, past information can be used to predict future vehicle conditions. The activation architecture accompanying the prediction method is called a dynamic object map-based architecture, and this architecture can improve the robustness of the CVS system by separating the application and information/recognition subsystems.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일, 유사한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및/또는 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, the embodiments disclosed in this specification will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same or similar reference numerals are given to the same or similar components, and overlapping descriptions thereof will be omitted. The suffixes "module" and/or "unit" for components used in the following description are given or used interchangeably in consideration of ease of writing the specification, and do not themselves have a meaning or role distinct from each other. In addition, in describing the embodiments disclosed in this specification, if it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the gist of the embodiment disclosed in this specification, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the accompanying drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in this specification, the technical idea disclosed in this specification is not limited by the accompanying drawings, and all changes included in the spirit and technical scope of the present invention , it should be understood to include equivalents or substitutes.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including ordinal numbers, such as first and second, may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another.
본 출원에서, "포함한다" 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.In this application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.
일 실시예에 따른 구성들 중 특정 제어 조건에서 다른 구성을 제어하는 구성에는, 다른 구성을 제어하기 위해 필요한 제어 알고리즘을 구체화한 명령어의 집합으로 구현된 프로그램이 설치될 수 있다. 제어 구성은 설치된 프로그램에 따라 입력 데이터 및 저장된 데이터를 처리하여 출력 데이터를 생성할 수 있다. 제어 구성은 프로그램을 저장하는 비휘발성 메모리 및 데이터를 저장하는 메모리를 포함할 수 있다. A program implemented as a set of commands embodying control algorithms necessary for controlling other components may be installed in a component that controls another component under a specific control condition among components according to an embodiment. The control component may generate output data by processing input data and stored data according to an installed program. The control component may include a non-volatile memory for storing programs and a memory for storing data.
가우시안 프로세스(Gaussian Process, 이하 GP)는 확률적 프로세스로, 시간 또는 공간에 의해 인덱싱된 랜덤 변수의 컬렉션이다. 이러한 랜덤 변수의 모든 유한 컬렉션은 다변량 정규 분포를 갖는다. 즉, 이들의 모든 유한 선형 조합은 정규 분포를 따른다. A Gaussian Process (GP) is a stochastic process, which is a collection of random variables indexed by time or space. All finite collections of these random variables have a multivariate normal distribution. That is, all finite linear combinations of them follow a normal distribution.
가우시안 프로세스 회귀(Gaussian Process Regression, 이하 GPR)은 비교적 새로운 기계 학습 방법입이다. GPR 모델은 비모수 커널 기반 확률 모델이다. GPR 모델은 새로운 입력 벡터 xnew와 훈련 데이터가 주어지면 응답 변수 ynew의 값을 예측하는 문제를 해결할 수 있다. 따라서 이하에서는 GPR 모델을 이용하여 차량 상태를 예측하는 실시예에 대하여 설명한다.Gaussian Process Regression (GPR) is a relatively new machine learning method. The GPR model is a non-parametric kernel-based probabilistic model. The GPR model can solve the problem of predicting the value of the response variable ynew given a new input vector xnew and training data. Accordingly, an embodiment of predicting a vehicle state using a GPR model will be described below.
도 1은 일 실시예에 따른 차량 상태 예측 시스템의 계층을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram for explaining a hierarchy of a vehicle state prediction system according to an exemplary embodiment.
차량 상태 예측 시스템(1)은, 제1 계층(100), 제2 계층(200), 제3 계층(300), 및 제4 계층(400)을 포함할 수 있다.The vehicle state prediction system 1 may include a
제1 계층(100)은, 데이터 생성 계층일 수 있다. 제1 계층(100)은, DSRC 로그(101) 및 GPS(102) 정보를 통하여 기본 안전 메시지(Basic Safety Messages, 이하 BSM)를 생성하고, BSM Emulator(103)는 호스트 차량(HV, 10)의 기본 안전 메시지(Basic Safety Messages)를 네트워크 클라우드에 전송한다. The
또한 네트워크 클라우드는, 주변 차량(RVs, 20)으로부터 하나 이상의 BSM(202)를 수신한다. 여기서 주변 차량(20)는, 호스트 차량(10)의 위치를 기준으로 소정 거리 내의 범위에 위치하는 하나 이상의 차량을 나타낼 수 있다. The network cloud also receives one or
제2 계층(200)은, 통신 계층일 수 있다. 제2 계층(200)에서, 송수신기(201)가, 네트워크 클라우드를 통해 BSM을 수신한다. 또한 송수신기(201)는, 네트워크 클라우드를 통해 주변 차량(20)으로부터 주변 차량(20)에 관한 정보가 포함된 최신의 집단 인식 메시지(Collective Perception messages, 이하 CPM)를 수신할 수 있다. 또한 송수신기(201)는, 네트워크 클라우드를 통해 호스트 차량(10)으로부터 로컬 인식 단위(local perception unit)의 출력을 수신할 수 있다. 송수신기(201)는, 수신한 데이터를 구문 분석하여 동적 객체 맵 계층(300)에 전송한다.The
여기서 송수신기(201)는, 근거리 전용 무선통신(Dedicated Short-Range Communication, 이하, DSRC) 또는 셀룰러 V2X(Cellular-V2x, 이하 CV2X) 방식으로 통신한다. Here, the
제3 계층(300)은, 동적 객체 맵 계층일 수 있다. 제3 계층(300)에서, DOM 배열(Document Object Model Array, 301)는, 호스트 차량(10) 및 주변 차량(20)의 온보드 센서의 API 및 송수신기(201)로부터 데이터를 수신한다. DOM 배열(301)은, 추적 프로세스(302)와 메시지를 주고받는다.The
DOM 배열(301)은, 주변 차량에 대한 DOM 데이터를 타겟 분류기(303)에 전송한다. DOM 데이터는, DOM Array(301)에서 생성된 데이터로서, 예측 또는 데이터 융합된 데이터를 포함할 수 있다.The
DOM 배열(301)은, 호스트 차량(10) 및 주변 차량(20)의 온보드 센서 API 및 송수신기(201)로부터 데이터를 실시간으로 수신한다. 여기서 DOM 배열(301)이 수신하는 데이터는, 주변 차량(20)의 BSM, 주변 차량(20)의 CPM, 및 호스트 차량의 로컬 인식 단위 중 어느 하나 이상으로 이루어지며, 데이터 패키지로 나타낼 수 있다. 또한 데이터 수신 단위는 패킷으로 나타낼 수 있다. The
추적 프로세스(302)는, DOM 배열(301)에서 수신된 데이터를 통해 주변 차량(20)의 히스토리를 계속 추적(keep track)한다. 여기서 주변 차량(20)의 히스토리는, DOM 배열(301)이 가장 최근에 수신한 데이터 패키지일 수 있다.The
최신의 데이터 패키지 이후 다음 데이터 패키지가 수신되지 않으면, DOM 배열(301)이 추적 프로세스(302)에서 추적된 주변 차량(20)의 히스토리를 통해 주변 차량(20)의 상태를 예측할 수 있다.If the next data package is not received after the latest data package, the
DOM 배열(301)은, 호스트 차량(10)과 주변 차량(20)을 시각화할 수 있다.The
제4 계층은 안전 어플리케이션 계층일 수 있다. 제4 계층(400)은, 전방 충돌 경고(Forward Collision Warning, 이하 FCW) 모듈(401), 사각지대 경고(Blind Spot Warning, 이하 BSW) 모듈(402), 긴급 브레이크 전자 감지(Emergency Electronic Brake Lights, 이하 EEBL) 모듈(403) 등 차량의 안전과 관련된 응용 프로그램을 실행하는 모듈이 포함된다.The fourth layer may be a safety application layer. The
타겟 분류기(303)가, 수신한 DOM 데이터에 포함된 예측 정보를 구문 분석할 수 있다. 타겟 분류기(303)는, DOM 배열(301)의 출력을 기반으로 데이터를 구문 분석하도록 한다. 타겟 분류기(303)는, 주변 차량(20)의 상태에 관한 새로운 정보를 수신하는 대신 예측을 기반으로 하여 안전 어플리케이션 계층(400)에 포함된 각각의 모듈(401-403)을 트리거할 수 있다.The
타겟 분류기(303)는, 수신한 DOM 데이터를 안전과 관련된 응용 프로그램 별 타겟에 매핑한다. 타겟 분류기(303)는, 안전 어플리케이션 계층(400)에 포함된 각각의 모듈(401-403)에 각각의 타겟에 해당하는 DOM 데이터를 전송한다. 예를 들어, 타겟 분류기(303)는, FCW 타겟에 해당하는 DOM 데이터를 FCW 모듈(401)에 전송한다. The
제4 계층(400)에 포함된 각각의 모듈(401-403)은, 각 모듈의 경고 대상에 관한 메시지를 생성한다. 제4 계층(400)은, CAN 통신을 통해 메시지를 이용하여 호스트 차량(10)에 경고한다.Each of the
차량 상태 예측 시스템(1)은, 주변 차량(20)에서 수신한 가장 최근의 BSM, 주변 차량(20)의 정보를 포함하는 가장 최근의 CPM, 또는 호스트 차량(10)의 로컬 인식 단위의 가장 최근 출력을 기반으로 주변 차량(20)의 예측 상태에 대한 비모수적 베이지안 추론을 수행할 수 있다. The vehicle state prediction system 1 may include the most recent BSM received from the surrounding vehicle 20, the most recent CPM containing information of the surrounding vehicle 20, or the most recent local recognition unit of the host vehicle 10. Based on the output, non-parametric Bayesian inference about the predicted state of the surrounding vehicle 20 may be performed.
도 2는, 일 실시예에 따른 도 1의 DOM 배열의 차량 상태 예측 방법의 순서도이다. 도 3은, 일 실시예에서 차량의 히스토리를 설명하기 위한 예시도이다. 도 4는, 일 실시예에서 학습된 모델 뱅크를 설명하기 위한 예시도이다.FIG. 2 is a flowchart of a method for predicting a vehicle state of a DOM array of FIG. 1 according to an embodiment. 3 is an exemplary diagram for describing a history of a vehicle according to an exemplary embodiment. 4 is an exemplary diagram for explaining a model bank learned in one embodiment.
도 2에서, DOM 배열이 추적 프로세스(302)에서 추적된 주변 차량(20)의 히스토리를 통해 주변 차량(20)의 상태를 예측하는 일 실시예를 설명한다. Referring to FIG. 2 , an embodiment in which a DOM array predicts the state of surrounding vehicles 20 through the history of the surrounding vehicles 20 tracked in the
DOM 배열(301)은, 패킷을 수신하지 못하면, 추적 프로세스(302)로부터 추적된 주변 차량(20)의 히스토리 중 가장 최근의 n개의 포인트를 불러온다(S1). 여기서 n은 1 이상의 정수이다. 예를 들어 n은 5일 수 있다. 여기서 포인트는, DOM 배열(301)이 수신한 정보를 나타낼 수 있다.If the packet is not received, the
추적 프로세스(302)로부터 추적된 주변 차량(20)의 히스토리는 도 3의 테이블과 마찬가지로 나타낼 수 있다. 도 3의 예에서, n이 5일 경우, 가장 최근의 n개의 포인트는 t = t1, t3, t4, t5, t8일 때의 포인트이다. 이 때, s(t1), s(t3), s(t4), s(t5), s(t8)은 t = t1, t3, t4, t5, t8일 때의 주변 차량(20)의 속도 데이터이다. 이 때, h(t1), h(t3), h(t4), h(t5), h(t8)은 t = t1, t3, t4, t5, t8일 때의 주변 차량(20)의 방향 데이터이다. 이처럼 추적 프로세스(302)에서 추적되는 주변 차량(20)의 히스토리는, 주변 차량(20)의 속도 데이터 및 방향 데이터를 포함할 수 있다.The history of surrounding vehicles 20 tracked from the
DOM 배열(301)은, 즉시 학습(on-the-fly learning) 모드에 가장 최근의 n개 포인트를 입력하여 새로운 모델을 생성한다(S2). 여기서 즉시 학습 모드는, n개 포인트는, 미리 정의된 커널과 학습 윈도우를 사용하여 새로운 GP 모델을 맞춘다(fit). 즉시 학습 모드에서, n개 포인트는, GP의 커널 매개변수를 학습하는데 사용된다. In the
여기서 새로운 모델은 GPR 분석을 이용하여 생성된, GPR 모델일 수 있다.Here, the new model may be a GPR model generated using GPR analysis.
도 3의 예에서, 주변 차량(20)의 속도 및 방향은 서로 독립적인 시계열로 간주되어 모델링 될 수 있다.In the example of FIG. 3 , the speed and direction of the surrounding vehicles 20 may be regarded as independent time series and modeled.
DOM 배열(301)은, 새로운 모델을 최신 모델 뱅크와 비교한다(S3). 여기서 최신 모델 뱅크는, 즉시 학습 모드에 의해 학습된 모델 뱅크일 수 있다. The
도 4의 예에서, 최신 모델 뱅크는, 속도 모델들(도 4(a)), 및 방향 모델들(도 4(b))을 포함할 수 있다. 최신 모델 뱅크는, 주변 차량(20)의 위치를 예측하기 위해 필요한 변수에 관한 다른 모델들을 포함할 수 있다. 최신 모델 뱅크에 포함된 모델들은, 하나 이상의 GP 모델을 포함할 수 있다. 도 4를 참조하면, 속도 모델들(도 4(a))에는 gp1, gp2, gp3, ... , gp16 등 16개의 GP 모델이 포함된다. 또한 방향 모델들(도 4(b))에는 gp1, gp2, gp3, ... , gp16 등 16개의 GP 모델이 포함된다. In the example of FIG. 4, the latest model bank may include velocity models (FIG. 4(a)) and direction models (FIG. 4(b)). The up-to-date model bank may contain other models for variables needed to predict the position of surrounding vehicles 20 . The models included in the latest model bank may include one or more GP models. Referring to FIG. 4 , 16 GP models such as gp 1 , gp 2 , gp 3 , ... , and gp 16 are included in the velocity models (FIG. 4(a)). In addition, direction models (FIG. 4(b)) include 16 GP models such as gp 1 , gp 2 , gp 3 , ... , and gp 16 .
DOM 배열(301)은, 유사성 기준에 따라 새로운 모델을 최신 모델 뱅크와 비교하여, 최신 모델 뱅크에 유사성이 있는 모델이 있는지를 판단한다.The
DOM 배열(301)은, 최신 모델 뱅크에 유사성이 있는 모델이 있으면, 그 유사성이 있는 모델을 선택하고, 유사성이 있는 모델이 없으면, 새로운 모델을 선택하여, 새로운 모델을 최신 모델 뱅크에 추가한다(S4). 유사성이 있는 것은, 유사성이 일정 수준 이상인 것일 수 있다.The
DOM 배열(301)은, 선택된 모델을 이용하여 RV 위치를 예측한다(S5). 또한 DOM 배열(301)은, 패킷이 수신되지 않는 동안 선택된 모델을 이용하여 주변 차량(20)의 위치를 추적한다. The
DOM 배열(301)은, S4 단계에서 선택된 모델의 GP를 이용하여 주변 차량(20)의 최신의 데이터 패킷이 수신된 시점 이후의 방향 및 속도를 예측할 수 있다. DOM 배열(301)은, 운동 방정식을 이용하여 주변 차량(20)의 위치 등의 주변 차량(20)의 상태를 간접적으로 추정할 수 있다. 주변 차량(20)의 상태는, 주변 차량(20)의 방향, 속도, 및 운동 방정식의 예측 값을 이용하여 추정될 수 있다.The
또한, 일 실시예에 따른 DOM 배열(301)의 차량 상태 예측 방법은, 가속도와 편요율(yaw rate)을 모델링 및 예측할 수 있고, 차량의 역학을 사용하여 차량의 위치, 방향, 및 속도를 추정할 수 있다.In addition, the vehicle state prediction method of the
DOM 배열(301)은, 새로운 패킷을 수신하면, 히스토리를 업데이트 한다(S6). 여기서 히스토리는 주변 차량(20)의 히스토리일 수 있다. DOM 배열(301)은, S6 단계 이후, 새로운 패킷 다음의 패킷을 수신하지 못하는 동안 S1-S5 단계를 반복한다. When a new packet is received, the
이처럼 본 발명의 일 실시예는, GPR을 사용하여 파생된 커널 매개 변수의 데이터 뱅크를 사용하여 차량의 최신의 데이터 패킷이 수신된 시점 이후의 위치, 속도 등을 예측할 수 있는 시스템 및 방법이다. GPR 방법을 사용하여 유한한 기간 동안 차량의 행동, 궤적 등을 학습하는 방법을 설계한 다음 새로운 모델이 훈련되기 전에 특정 학습된 모델이 유효한 상태로 유지되는 기간을 결정하는 설계가 이루어질 수 있다. 여기서 유효한 상태는, 주어진 조정 가능한 매개 변수들을 의미할 수 있다.As such, one embodiment of the present invention is a system and method capable of predicting the position, speed, etc. of a vehicle after the latest data packet is received using a data bank of kernel parameters derived using GPR. A design can be made that uses the GPR method to design a method that learns the vehicle's behavior, trajectory, etc. for a finite period of time, and then determines how long a particular learned model remains valid before a new model is trained. Here, a valid state may mean given adjustable parameters.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지로 변형 및 개량한 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements made by those skilled in the art in the field to which the present invention belongs are also the rights of the present invention. belong to the range
1 : 차량 상태 예측 시스템
10 : 호스트 차량
20 : 주변 차량
100 : 제1 계층
101 : DSRC 로그
102 : GPS
103 : BSM Emulator
200 : 제2 계층
201 : 송수신기
202 : BSM
300 : 제3 계층
301 : DOM 배열
302 : 추적 프로세스
303 : 타겟 분류기
400 : 제4 계층
401 : FCW 모듈
402 : BSW 모듈
403 : EEBL 모듈1: Vehicle condition prediction system
10: host vehicle
20: surrounding vehicles
100: first layer
101: DSRC log
102: GPS
103 : BSM Emulator
200: second layer
201: transceiver
202: BSM
300: 3rd layer
301 : DOM Array
302: tracking process
303: target classifier
400: 4th layer
401: FCW module
402: BSW module
403: EEBL module
Claims (8)
네트워크를 통해 상기 데이터를 수신하여 구문 분석하는 제2 계층;
상기 데이터를 수신한 이후 새로운 데이터를 수신하기 전까지 상기 구문 분석된 데이터를 학습하여 모델을 생성하고, 상기 모델을 기초하여 가우시안 프로세스(GP; Gaussian Process)를 적용하여 상기 차량의 속도, 방향, 위치 중 어느 하나 이상을 예측하는 제3 계층; 및
상기 예측된 결과를 안전 어플리케이션과 연계하여 경고 메시지를 생성하는 제4 계층을 포함하는, 차량 상태 예측 시스템.A first layer generating data including any one or more of collective perception messages (CPM) and basic safety messages (BSM) of the vehicle;
a second layer receiving and parsing the data through a network;
After receiving the data, until new data is received, a model is created by learning the parsed data, and based on the model, a Gaussian Process (GP) is applied to determine the speed, direction, and location of the vehicle. a third layer predicting one or more; and
A vehicle condition prediction system comprising a fourth layer for generating a warning message by linking the predicted result with a safety application.
상기 제3 계층은,
상기 차량의 히스토리를 추적하는 추적 프로세스;
상기 차량의 히스토리로부터 가장 최근의 n개 포인트를 기초로 학습하여 모델을 생성하고, 하나 이상의 가우시안 프로세스 모델을 포함하는 최신 모델 뱅크와 상기 모델을 비교하여, 선택된 모델을 기초로 상기 차량의 상태를 예측하여 DOM 데이터를 생성하는 DOM 배열; 및
상기 DOM 데이터에 포함된 예측 정보를 구문 분석하여 상기 제4 계층에 포함된 모듈의 타겟에 기초하여 분류하여 상기 제4 계층에 전송하는 타겟 분류기를 포함하는, 차량 상태 예측 시스템.According to claim 1,
The third layer,
a tracking process for tracking the history of the vehicle;
Creating a model by learning based on the most recent n points from the history of the vehicle, comparing the model with an up-to-date model bank containing one or more Gaussian process models, and predicting the state of the vehicle based on the selected model. DOM array to create DOM data; and
and a target classifier for parsing prediction information included in the DOM data, classifying it based on a target of a module included in the fourth layer, and transmitting the result to the fourth layer.
상기 제4 계층은,
전방 충돌 경고 메시지를 생성하는 FCW 모듈;
사각지대 경고 메시지를 생성하는 BSW 모듈; 및
긴급 브레이크 전자 감지 메시지를 생성하는 EEBL 모듈 중 어느 하나 이상을 포함하는, 차량 상태 예측 시스템.According to claim 1,
The fourth layer,
An FCW module generating a forward collision warning message;
BSW module generating a blind spot warning message; and
A vehicle condition prediction system comprising at least one of an EEBL module generating an emergency brake electronic detection message.
상기 DOM 배열은, 상기 n개 포인트를 기초로 GP의 커널 매개변수를 학습하여 제1 모델을 생성하는 단계;
상기 DOM 배열은, 하나 이상의 가우시안 프로세스 모델을 포함하는 최신 모델 뱅크와 상기 제1 모델의 유사성을 비교하는 단계;
상기 DOM 배열은, 상기 최신 모델 뱅크에 상기 제1 모델과 유사성이 있는 모델이 있으면 상기 유사성 있는 모델을 선택하는 단계;
상기 DOM 배열은, 상기 최신 모델 뱅크에 상기 제1 모델과 유사성이 있는 모델이 없으면 상기 제1 모델을 선택하는 단계; 및
상기 DOM 배열은, 상기 선택된 모델을 기초하여 가우시안 프로세스를 사용하여 상기 차량의 속도 및 방향 중 어느 하나 이상을 예측하는 단계를 포함하는, 차량 상태 예측 방법.The DOM array includes the steps of calling the most recent n points of the vehicle's history;
In the DOM arrangement, generating a first model by learning kernel parameters of the GP based on the n points;
comparing the similarity of the first model with an up-to-date model bank including one or more Gaussian process models;
In the DOM arrangement, if there is a model similar to the first model in the latest model bank, selecting a model similar to the first model;
In the DOM arrangement, if there is no model similar to the first model in the latest model bank, selecting the first model; and
The vehicle state prediction method of claim 1 , wherein the DOM arrangement comprises predicting at least one of speed and direction of the vehicle using a Gaussian process based on the selected model.
상기 DOM 배열은, 상기 제1 모델을 선택하면, 상기 최신 모델 뱅크에 상기 제1 모델을 추가하는 단계를 더 포함하는, 차량 상태 예측 방법.According to claim 4,
The vehicle state prediction method of claim 1 , wherein the DOM arrangement further comprises adding the first model to the latest model bank when the first model is selected.
상기 n개 포인트를 불러오는 단계는,
상기 DOM 배열은, 차량으로부터 가장 최근에 수신한 패킷 이후에 새로운 패킷이 수신되지 않으면, 상기 DOM 배열은, 추적 프로세스를 통해 상기 차량의 히스토리 중 가장 최근의 n개 포인트를 불러오는 단계를 더 포함하는, 차량 상태 예측 방법.According to claim 4,
In the step of loading the n points,
In the DOM array, if a new packet is not received after the most recently received packet from the vehicle, the DOM array further includes the step of calling the most recent n points in the history of the vehicle through a tracking process, How to predict vehicle condition.
상기 DOM 배열은, 차량으로부터 가장 최근에 수신한 패킷 이후에 새로운 패킷이 수신되면, 상기 새로운 패킷을 기초하여 상기 차량의 히스토리를 업데이트하는 단계를 더 포함하는, 차량 상태 예측 방법.According to claim 6,
The vehicle state prediction method of claim 1 , wherein the DOM arrangement further comprises updating a history of the vehicle based on the new packet if a new packet is received after the most recent packet received from the vehicle.
상기 예측하는 단계는,
상기 예측된 차량의 속도 및 방향 중 어느 하나 이상 및 운동 방정식을 기초하여 상기 차량의 위치를 예측하는 단계를 포함하는, 차량 상태 예측 방법.
According to claim 4,
The predicting step is
And predicting the position of the vehicle based on at least one of the predicted speed and direction of the vehicle and an equation of motion.
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---|---|---|---|
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