KR20240026016A - V2x 통신모듈 - Google Patents

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KR20240026016A
KR20240026016A KR1020220104372A KR20220104372A KR20240026016A KR 20240026016 A KR20240026016 A KR 20240026016A KR 1020220104372 A KR1020220104372 A KR 1020220104372A KR 20220104372 A KR20220104372 A KR 20220104372A KR 20240026016 A KR20240026016 A KR 20240026016A
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조상욱
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 통신모듈은 좌회전차선 진입시 제1 주행정보를 기지국에 송신하고, 좌회전 완료후 제2 주행정보를 상기 기지국에 송신하는 통신부 및 좌회전차선 진입시, 상기 제1 주행정보를 생성하고, 좌회전완료후 상기 제2 주행정보를 생성하는 처리부를 포함하고, 교차로의 좌회전 신호는 상기 기지국이 상기 제1 주행정보를 수신시 점등된다.

Description

V2X 통신모듈{V2X communication module}
본 발명은 통신모듈에 관한 것으로, 보다 구체적으로 주기적 신호가 제공되지 않는 좌회전 또는 우회전을 진행하는 통신모듈 및 자율주행 및 지능형 교통 시스템에 관한 발명이다.
자율주행 및 지능형 교통체계의 상용화를 위해서는 차량 및 사물간 통신이 가능한 V2X 기능이 요구된다. V2X 통신은 차량을 중심으로 유무선망을 통해 정보를 제공하는 통신을 의미하는데, 차량-차량 사이의 무선 통신(V2V: Vehicle to Vehicle), 차량-인프라 간 무선 통신(V2I: Vehicle to Infrastructure), 차량 내 유무선 네트워킹(IVN: In-Vehicle Networking), 차량-이동단말 간 통신(V2P: Vehicle to Pedestrian) 등을 총칭하여 V2X라 부른다. V2X를 이용하여 차량과 도로의 정보 환경, 안정성, 편리성 등을 향상시킬 수 있다.
교차로에서 좌회전 감응신호제어는 좌회전 현시시간을 효율적으로 활용하여 신호효율 및 교통흐름의 효율을 극대화할 수 있다. 주로 좌회전 차량감지를 위해서 도로에 검지기를 설치해 좌회전 감응신호제어를 실시하게 되나 통과시간(passing time) 및 유턴(U-turn) 차량들과 같은 변수에 대한 고려가 반영되지 않거나 예외처리가 어려운 문제가 있다.
또한, 우회전 신호가 없는 교차로에서의 우회전 차량은 보행자와의 사고위험성이 높기 때문에 우회전 차량 보조등 등을 통해 보조적인 지원을 하고 있으나 일관적인 규칙이 부족하고 여전히 그 위험성이 크다.
공개특허공보 제 10-2021-0147725 호
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 주기적 신호가 제공되지 않는 좌회전 또는 우회전을 진행하는 통신모듈 및 자율주행 및 지능형 교통 시스템을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신모듈은 좌회전차선 진입시 제1 주행정보를 기지국에 송신하고, 좌회전 완료후 제2 주행정보를 상기 기지국에 송신하는 통신부; 및 좌회전차선 진입시, 상기 제1 주행정보를 생성하고, 좌회전완료후 상기 제2 주행정보를 생성하는 처리부를 포함하고, 교차로의 좌회전 신호는 상기 기지국이 상기 제1 주행정보를 수신시 점등된다.
또한, 상기 제1 주행정보는 좌회전차선 진입 시, 좌회전차선에 대응하는 제1 차선식별번호를 포함하고, 상기 제2 주행정보는 좌회전완료 시, 진출차선에 대응하는 제2 차선식별번호를 포함하고, 차선식별번호는 교차로의 진입차선 및 진출차선마다 서로 다르게 설정될 수 있다.
또한, 상기 통신부는 브로드캐스트 통신으로 상기 제1 차선식별번호 또는 상기 제2 차선식별번호를 송신할 수 있다.
또한, 상기 제1 차선식별번호에 따라 좌회전신호가 점등되고, 상기 제2 차선식별번호에 따라 상기 좌회전신호가 소등될 수 있다.
또한, 상기 제1 주행정보는 좌회전요청을 포함하고, 상기 제2 주행정보는 좌회전완료정보를 포함하고, 상기 통신부는 유니캐스트 통신으로 상기 제1 주행정보 또는 상기 제2 주행정보를 송신할 수 있다.
또한, 상기 처리부는, 어플리케이션 계층(Application Layer)에서 교차로 진입시 상기 기지국과 통신링크를 설정하고, 물리 계층(PHY Layer)에서 상기 제1 주행정보 또는 상기 제2 주행정보를 송신할 수 있다.
또한, 상기 처리부는, 상기 제1 주행정보 또는 상기 제2 주행정보를 상기 기지국으로 송신한 이후, 상기 기지국으로부터 NACK 신호를 수신시, 상기 물리 계층에서 상기 제1 주행정보 또는 상기 제2 주행정보를 재전송할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 통신모듈은 우회전차선 진입시 제1 주행정보를 기지국에 송신하고, 상기 기지국으로부터 우회전 신호정보를 수신하는 통신부; 및 우회전차선 진입시, 상기 제1 주행정보를 생성하고, 상기 우회전 신호정보에 따라 우회전 진행여부를 판단하는 처리부를 포함하고, 상기 우회전 신호정보는 상기 제1 주행정보에 따른 우회전 경로상 보행자의 감지여부에 따라 달라질 수 있다.
또한, 상기 제1 주행정보는 우회전차선 진입 시, 우회전차선에 대응하는 제3 차선식별번호를 포함하고, 차선식별번호는 교차로의 진입차선 및 진출차선마다 서로 다르게 설정될 수 있다.
또한, 상기 통신부는 브로드캐스트 통신으로 상기 제3 차선식별번호를 송신할 수 있다.
또한, 상기 우회전 신호정보는, 상기 제1 주행정보에 따른 우회전 경로상 보행자가 감지되는 경우 적색신호를 포함하고, 상기 우회전 경로상 보행자가 감지되지 않는 경우 녹색신호를 포함하고, 우회전 진행중 상기 우회전 경로상 무단횡단이 감지되면 녹색신호를 적색신호로 변경할 수 있다.
또한, 상기 제1 주행정보는 우회전요청을 포함하고, 상기 통신부는 유니캐스트 통신으로 상기 제1 주행정보를 송신할 수 있다.
또한, 상기 처리부는, 어플리케이션 계층(Application Layer)에서 교차로 진입시 상기 기지국과 통신링크를 설정하고, 물리 계층(PHY Layer)에서 상기 제1 주행정보 또는 상기 우회전 신호정보를 송수신할 수 있다.
또한, 상기 처리부는, 우회전 진행 중 상기 우회전 경로상 무단횡단이 감지되면 긴급제동요청을 수신하되, 상기 긴급제동요청 수신에 에러가 발생하는 경우, 상기 물리 계층에서 NACK 신호를 송신하여 상기 긴급제동요청을 재송신하도록 할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 및 지능형 교통 시스템은 교차로에 위치하고, 주기적 신호가 제공되지 않는 좌회전 또는 우회전을 진행하려는 통신모듈에 좌회전 신호 또는 우회전 신호를 제공하는 기지국; 및 상기 교차로 진입시, 좌회전 또는 우회전 진행정보를 포함하는 주행정보를 상기 기지국에 송신하고, 상기 기지국으로부터 상기 좌회전 신호 또는 상기 우회전 신호를 제공받아 좌회전 또는 우회전을 진행하는 통신모듈을 포함하고, 상기 통신모듈은, 통신링크가 설정되지 않는 경우, 차선식별번호를 포함하는 주행정보를 브로드캐스트 통신으로 상기 기지국에 송신하고, 통신링크가 설정되는 경우, 좌회전요청 또는 우회전요청을 포함하는 주행정보를 유니캐스트 통신으로 상기 기지국에 송신한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 좌회전 감응신호제어시 V2X 기술을 활용하여 차량 내 통신모듈(OBU)과 노변기지국(RSU) 간의 통신을 통해서 효율적으로 좌회전 감응신호제어를 수행할 수 있다. 또한, 차량 우회전 시 노변기지국의 센서를 활용하여 보행자를 유무를 판단하고 통신모듈(OBU)과의 통신을 통해서 차량 우회전 시 사고위험성을 줄일 수 있다. 나아가, 노변기지국과 자율주행차량의 경우 유니캐스트(Unicast) 통신 및 HARQ를 활용하여 신호제어의 효율 및 보행자 사고발생 감소율을 극대화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신모듈 및 기지국의 블록도이다.
도 2 내지 도 6는 본 발명의 실시예에 따른 통신모듈의 좌회전 감응신호에 따른 좌회전 진행 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 통신모듈의 우회전 진행 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 및 지능형 교통 시스템의 블록도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 V2X 통신을 이용한 좌회전 진행방법의 흐름도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 V2X 통신을 이용한 우회전 진행방법의 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합 또는 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 '연결', '결합', 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 '연결', '결합', 또는 '접속'되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합', 또는 '접속'되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 "상(위)" 또는 "하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, "상(위)" 또는 "하(아래)"는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라, 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위)" 또는 "하(아래)"로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신모듈 및 기지국의 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 통신모듈(110)은 통신부(111) 및 처리부(112)로 구성되고, 하나 이상의 메모리(미도시)를 포함할 수 있다. 통신모듈(110)은 기지국(120) 또는 다른 통신모듈과 V2X 통신을 통해 데이터를 송수신할 수 있다. 다른 통신모듈(130) 또한, 통신부(131) 및 처리부(132)를 포함하여 V2X 통신을 수행할 수 있다. 본 발명의 통신모듈(110)은 차량에 장착되는 OBU(On-Board Unit)로, 차량의 자율주행 및 지능형 교통체계를 구현할 수 있다.
기지국(120)은 통신부(121) 및 처리부(122)로 구성되고, 하나 이상의 메모리(미도시)를 포함할 수 있다. 기지국(120)은 통신모듈(110)과 V2X 통신을 통해 데이터를 송수신할 수 있다. 기지국(120)은 V2X 통신이 가능한 기지국일 수 있고, RSU(Road Side Unit)로 차량과 통신을 수행하는 교차로에 위치하는 노변기지국, 또는 이동통신 기지국(eNB)일 수 있다. 차량에 장착되는 통신모듈(110)과 노변기지국이 통신시 V2I 통신이고, 차량에 장착되는 통신모듈(110)과 이동통신 기지국이 통신시 V2N 통신을 수행할 수 있다.
통신모듈(110)은 좌회전신호가 주기적으로 점등되지 않고 감응적으로 점등되는 교차로에서 좌회전을 진행하는 경우, 자신의 주행정보를 이용하여 좌회전 신호를 점등하도록 할 수 있다. 도 2와 같이, 좌회전 차량이 많지 않아 좌회전 신호를 주기적으로 점등하는 것이 비효율적인 교차로에서는 신호등(130)은 매 주기마다 좌회전신호를 점등하지 않고, 좌회전을 진행하려는 차량이 있는 경우에만 좌회전신호를 점등할 수 있다. 이때, 좌회전을 진행하려는 차량이 있는지 여부 판단 및 좌회전신호 점등은 차량에 장착된 통신모듈(110)과 신호등(130)을 제어하는 기지국(120) 사이의 V2X 통신을 통해 수행될 수 있다.
처리부(112)는 좌회전차선 진입시, 상기 제1 주행정보를 생성하고, 좌회전완료후 상기 제2 주행정보를 생성하며, 통신부(111)는 좌회전차선 진입시 제1 주행정보를 기지국(120)에 송신하고, 좌회전 완료후 제2 주행정보를 상기 기지국(120)에 송신한다. 교차로의 좌회전 신호는 상기 기지국(120)이 상기 제1 주행정보를 수신시 점등될 수 있다.
좌회전 감응신호 교차로에서 좌회전을 진행하고자 하는 경우, 먼저 좌회전 차선에 진입하여야 하고, 좌회전차선 진입시, 처리부(112)는 제1 주행정보를 생성하고, 통신부(111)가 제1 주행정보를 기지국(120)에 송신한다. 기지국(120)은 제1 주행정보를 수신하여, 좌회전신호를 점등한다. 좌회전신호에 따라 좌회전을 진행하여 좌회전을 완료하면, 처리부(112)는 제2 주행정보를 생성하여 제1 주행정보로부터 제2 주행정보로 변경하고, 통신부(111)가 제2 주행정보를 기지국(120)에 송신한다. 기지국(120)은 제2 주행정보를 수신하여, 좌회전신호를 소등한다. 여기서, 제1 주행정보는 좌회전 점등신호가 필요한 신호에 해당하고, 제2 주행정보는 점등된 좌회전 신호의 필요가 종료되었다는 신호에 해당한다.
제1 주행정보는 좌회전차선 진입 시, 좌회전차선에 대응하는 제1 차선식별번호를 포함하고, 상기 제2 주행정보는 좌회전완료 시, 진출차선에 대응하는 제2 차선식별번호를 포함한다. 여기서, 차선식별번호는 현재 통신모듈(110)이 위치하는 차선의 식별번호로, 차선식별번호는 교차로의 진입차선 및 진출차선마다 서로 다르게 설정될 수 있다. 즉, 좌회전 감응신호 차선에 진입시, 해당 좌회전차선에 대응하는 차선식별번호인 제1 차선식별번호를 포함하는 제1 주행정보를 생성하여 기지국(120)에 송신함으로써 기지국(120)은 하여금 좌회전 감응신호 차선에 통신모듈(110)이 위치하는 것을 알 수 있고, 그에 따라 좌회전 신호를 점등할 수 있다. 기지국(120)은 제1 차선식별번호를 포함하는 제1 주행정보를 수신후, 교차로의 교통상황을 고려하여, 좌회전 신호 점등이 가능할 때, 해당 좌회전 신호를 점등할 수 있다. 차선에 따른 차선식별번호는 기지국(120)으로부터 통신부(111)가 수신하거나 미리 설정될 수 있다.
좌회전신호가 점등되어 통신모듈(110)이 장착된 차량이 좌회전을 진행하여 좌회전이 완료되면, 통신모듈(110)은 제1 차선식별번호에 대응하는 좌회전차선이 아닌 좌회전 진행후 진출하는 진출차선에 위치하게 된다. 즉, 해당 진출차선에 대응하는 제2 차선식별번호로 자신의 차선식별번호가 변경되는바, 제2 차선식별번호를 포함하는 제2 주행정보를 생성하여 기지국(120)에 송신함으로써 기지국(120)은 하여금 통신모듈(110)이 좌회전을 종료하고 진출차선에 위치하는 것을 알 수 있고, 그에 따라 좌회전 신호를 소등할 수 있다. 기지국(120)은 제2 차선식별번호를 포함하는 제2 주행정보를 수신후, 제1 차선식별번호를 포함하는 주행정보를 송신하는 다른 통신모듈이 없는지 판단하고, 해당 통신모듈이 없는 경우, 해당 좌회전 신호를 소등할 수 있다. 제1 차선식별번호를 포함하는 주행정보를 송신하는 다른 통신모듈이 있는 경우, 미리 설정된 시간이 경과하기 전까지는 제1 차선식별번호를 포함하는 주행정보를 송신하는 다른 통신모듈이 없을 때까지 좌회전 신호를 점등하되, 미리 설정된 시간이 경과하는 경우, 제1 차선식별번호를 포함하는 주행정보를 송신하는 다른 통신모듈이 있더라도 좌회전 신호를 소등할 수 있다. 이 경우, 다음 주기때, 좌회전 신호를 재점등할 수 있다. 또는, 제1 차선식별번호를 포함하는 주행정보를 송신하는 다른 통신모듈이 없을 때까지 좌회전 신호를 점등할 수도 있다.
통신부(111)는 브로드캐스트 통신으로 상기 제1 차선식별번호 또는 상기 제2 차선식별번호를 송신할 수 있다. 자율주행을 지원하지 않는 통신모듈(110)의 경우, 기지국(120)과 링크를 연결하지 않는바, 유니캐스트 통신이 아닌 브로드캐스트 통신으로 제1 차선식별번호 또는 제2 차선식별번호를 기지국(120)에 송신할 수 있다. 이때, 상기 제1 차선식별번호에 따라 좌회전신호가 점등되고, 상기 제2 차선식별번호에 따라 상기 좌회전신호가 소등될 수 있다. 제1 차선식별번호는 좌회전 감응 신호 차선으로 특정되나, 제2 차선식별번호는 제1 차선식별번호 이외의 다른 차선식별번호 중 하나일 수 있다. 예를 들어, 통신모듈(110)이 유턴을 하더라도 되돌아가는 차선에 위치하게 되어 차선식별번호가 변경되며, 좌회전을 진행하더라도 바로 1차선이 아닌 2차선 또는 3차선 등으로 진출하더라도 차선식별번호가 변경되게 된다. 즉, 제1 차선식별번호에서 다른 차선식별번호로 변경되는 것을 통해 좌회전신호을 소등할 수 있다.
도 3과 같이, 통신모듈(110)은 좌회전 차선에 진입시, 브로드캐스 멀티캐스트 서비스(Broadcast Multicast Service)를 통해 제1 차선식별번호(Lane ID #1)를 포함하는 제1 주행정보를 기지국(120)에 송신할 수 있다. 이때, PSCCH(Physical Sidelink Control Channel)로 불리는 제어채널(control channel)과 PSSCH(Physical Sidelink Shared Channel)로 불리는 데이터 채널(data channel)의 물리 계층을 통해 제1 주행정보를 송신할 수 있다. 기지국(120)은 제1 차선식별번호를 확인하고, 그에 따라 좌회전신호가 점등되도록 신호등의 신호를 제어할 수 있다. 좌회전신호 점등에 따라 좌회전을 진행하고, 좌회전이 완료되면, 진출차선에 대응하는 제2 차선식별변호(Lane ID #2)를 포함하는 제2 주행정보를 기지국(120)에 송신할 수 있다. 기지국(120)은 제2 차선식별번호를 확인하고, 그에 따라 좌회전신호가 소등되도록 신호등의 신호를 제어할 수 있다. 여기서, 제1 주행정보는 제1 차선식별번호를 포함할 뿐, 좌회전요청 등을 포함하지 않을 수 있고, 제1 차선식별번호의 전송만으로 좌회전신호를 점등하되, 제2 차선식별번호의 전송으로 좌회전 진행이 완료되었다는 정보를 송신할 수 있다. 좌회전 완료정보를 좌회전 완료 직후 전송함으로써 불필요하게 좌회전 신호의 점등을 유지하지 않고 바로 소등이 가능하여 효율적인 신호제어가 가능하다.
제1 주행정보는 좌회전요청을 포함하고, 상기 제2 주행정보는 좌회전완료정보를 포함할 수 있다. 통신모듈(110)과 기지국(120)이 통신링크를 설정하여 유니캐스트 통신으로 제1 주행정보 또는 제2 주행정보를 송신할 수 있다. 이 경우, 통신모듈(110)이 특정되는바, 직접적인 좌회전요청 및 좌회전완료정보를 송신하여 기지국(120)으로 하여금 좌회전요청에 따라 좌회전신호를 점등하고, 좌회전완료에 따라 좌회전신호를 소등할 수 있다.
여기서, 처리부(112)는 어플리케이션 계층(Application Layer. 113)에서 교차로 진입시 상기 기지국과 통신링크를 설정하고, 물리 계층(PHY Layer, 114)에서 상기 제1 주행정보 또는 상기 제2 주행정보를 송신할 수 있다. V2X 통신 프로토콜은 어플리케이션 계층, IP 계층, PDCP 계층, RLC 계층, MAC 계층, 및 PHY 계층을 포함하되, 교차로 진입시 어플리케이션 계층(Application Layer)에서 기지국(120)과 통신링크를 설정하고, 물리 계층(PHY Layer)에서 제1 주행정보 또는 상기 제2 주행정보를 송신할 수 있다.
도 4와 같이, 좌회전신호 점등이 필요한 상황에서 어플리케이션 계층(113)에서 물리 계층(114)으로 좌회전 요청을 전달하면, 물리 계층(114)인 PSCCH 및 PSSCH에서 좌회전 요청을 포함하는 제1 주행정보를 control/TB(Transport Block)으로 송신할 수 있다. 기지국(120)은 제1 주행정보를 수신시 역시 물리 계층(124)에서 피드백 채널(PSFCH)을 통해 ACK 신호를 통신모듈(110)로 송신할 수 있다. 이후, 좌회전 요청을 도출하여 어플리케이션 계층(123)으로 전달하고, 그에 따라 좌회전 슬롯(slot)을 할당하여, 할당된 슬롯에 대해 좌회전신호를 점등하여 신호를 변경할 수 있다. 좌회전신호가 점등되면, 어플리케이션 계층(123)에서 물리 계층(124)으로 좌회전 신호정보를 전달하고, 기지국(120)의 물리 계층(124)은 control/TB(Transport Block)으로 좌회전 신호정보를 통신모듈(110)로 송신할 수 있다. 통신모듈(110)은 좌회전 정보를 수신시 물리 계층(114)에서 피드백 채널(PSFCH)을 통해 ACK 신호를 기지국(120)으로 송신할 수 있다. 이후, 좌회전 신호정보를 도출하여 어플리케이션 계층(113)으로 전달하고, 그에 따라 좌회전 또는 유턴을 진행할 수 있다.
좌회전 신호정보에 따라 좌회전 또는 유턴을 완료한 이후에는 도 5와 같이, 어플리케이션 계층(113)에서 물리 계층(114)으로 좌회전 완료정보를 전달하면, 물리 계층(114)인 PSCCH 및 PSSCH에서 좌회전 완료정보를 포함하는 제2 주행정보를 control/TB(Transport Block)으로 송신할 수 있다. 기지국(120)은 제2 주행정보를 수신시 역시 물리 계층(124)에서 피드백 채널(PSFCH)을 통해 ACK 신호를 통신모듈(110)로 송신할 수 있다. 이후, 좌회전 완료정보를 도출하여 어플리케이션 계층(123)으로 전달하고, 그에 따라 좌회전신호를 소등하여 신호를 변경할 수 있다. 좌회전신호가 소등되면, 통신모듈(110)과 기지국(120)간 통신링크를 해제할 수 있다.
처리부(112)는 상기 제1 주행정보 또는 상기 제2 주행정보를 상기 기지국으로 송신한 이후, 상기 기지국으로부터 NACK 신호를 수신시, 상기 물리 계층에서 상기 제1 주행정보 또는 상기 제2 주행정보를 재전송할 수 있다. 물리 계층간 데이터 송수신시 데이터 수신이 원활히 이루어지면 ACK 신호를 송신하고, 그렇지 않으면 NACK 신호를 송신한다. 이때, NACK 신호를 수신하면, 물리 계층에서 상기 제1 주행정보 또는 상기 제2 주행정보를 재전송할 수 있다. 이때, HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request) 방식으로 제1 주행정보 또는 제2 주행정보의 재전송이 이루어질 수 있다. 여기서, HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)는 Rx(수신측)가 디코딩(Decoding)에 실패하면 재전송을 요구하는 ARQ(Automatic Repeat Request) 방식과 Rx가 Redundancy bit를 이용해 오류를 복구하는 과정인 Forward Error Correction (FEC)를 섞은 방식이다. 이전에 받았던 데이터들과 새로 재전송 받은 데이터들을 모두 사용해서 최대한 복구를 시도해서 디코딩해보고 디코딩이 안 되면 재전송을 받는 방식이다. 여기서, HARQ는 같은 메시지를 계속 받는 방식을 Chase Combining HARQ (CC-HARQ), 오류 정정을 위한 코드(Redundancy)를 바꿔가며 보내는 Incremental Redundancy HARQ (IR-HARQ) 방식 등을 포함할 수 있다.
도 6과 같이, 통신모듈(110)은 좌회전 요청을 송신한 이후, NACK 신호를 수신하면, 물리 계층에서 바로 재전송이 이루어진다. 이후, ACK 신호를 수신하면 기지국(120)에서 좌회전 요청에 따른 좌회전신호 점등을 수행할 수 있다.
통신모듈(110)은 우회전신호가 없는 교차로에서 우회전을 진행하는 경우, 자신의 주행정보를 이용하여 우회전 신호정보를 수신하여 우회전을 진행할 수 있다. 도 7과 같이, 우회전 차량이 많지 않아 우회전 신호가 별도로 제공되지 않는 교차로에서 안전하게 우회전을 진행하기 위하여, 차량에 장착된 통신모듈(110)과 보행자 감지센서를 포함하는 기지국(120) 사이의 V2X 통신을 통해 우회전을 진행할 수 있다.
처리부(112)는 우회전차선 진입시, 제1 주행정보를 생성하고, 통신부(111)는 우회전차선 진입시 제1 주행정보를 기지국(120)에 송신하고, 기지국(120)으로부터 우회전 신호정보를 수신하고, 처리부(112)는 우회전 신호정보에 따라 우회전 진행여부를 판단한다. 우회전 신호정보는 제1 주행정보에 따른 우회전 경로상 보행자의 감지여부에 따라 달라질 수 있다.
도 7과 같이, 교차로에서 우회전을 진행하고자 하는 경우, 먼저 우회전 차선에 진입하여야 하고, 우회전차선 진입시, 처리부(112)는 제1 주행정보를 생성하고, 통신부(111)가 제1 주행정보를 기지국(120)에 송신한다. 기지국(120)은 제1 주행정보를 수신하여, 우회전 주행 경로(124) 상에 보행자(140)가 위치하는 감지하고, 그에 따라 우회전 신호정보를 생성하여 통신모듈(110)에 송신한다. 통신모듈(110)은 우회전 신호정보를 수신하면 우회전 신호정보에 따라 우회전 진행여부를 판단하여 우회전을 진행할 수 있다. 여기서, 제1 주행정보는 우회전 경로가 안전한지를 판단을 요청하는 정보에 해당한다.
제1 주행정보는 우회전차선 진입 시, 우회전차선에 대응하는 제3 차선식별번호를 포함한다. 여기서, 차선식별번호는 현재 통신모듈(110)이 위치하는 차선의 식별번호로, 차선식별번호는 교차로의 진입차선 및 진출차선마다 서로 다르게 설정될 수 있다. 즉, 우회전차선에 진입시, 해당 우회전차선에 대응하는 차선식별번호인 제3 차선식별번호를 포함하는 제1 주행정보를 생성하여 기지국(120)에 송신함으로써 기지국(120)은 하여금 우회전차선에 통신모듈(110)이 위치하는 것을 알 수 있고, 그에 따라 안전한 우회전이 가능한지, 우회전 경로(124)상 보행자(140)를 감지하고, 보행자 감지여부에 따라 우회전 신호정보를 생성할 수 있다. 차선에 따른 차선식별번호는 기지국(120)으로부터 통신부(111)가 수신하거나 미리 설정될 수 있다.
우회전신호는 앞서 설명한 좌회전 감응신호와 같이 신호등이 점등되지 않는바, 이를 소등하기 위한 제2 주행정보를 필요로 하지 않는다. 다만, 우회전시 우회전 경로(124)상에 위치하는 보행자(140)의 안전이 중요한바, 보행자의 감지여부에 따른 우회전 신호정보를 통신모듈(110)에 제공한다.
우회전 신호정보는 제1 주행정보에 따른 우회전 경로(124)상 보행자(140)가 감지되는 경우 적색신호를 포함하고, 상기 우회전 경로(124)상 보행자(140)가 감지되지 않는 경우 녹색신호를 포함하고, 우회전 진행 중 상기 우회전 경로(124)상 무단횡단이 감지되면 녹색신호를 적색신호로 변경할 수 있다. 우회전 차량보다 보행자가 우선하기 때문에, 보행자(140)가 감지되는 경우, 적색신호를 포함하는 우회전 신호정보를 송신하여 우회전을 진행하지 않도록 하고, 보행자(140)가 감지되지 않아 녹색신호를 포함하는 우회전 신호정보를 송신하여 우회전을 진행 중이 하더라도, 무당횡단 등에 따른 갑작스런 보행자(140)가 감지되면 바로 녹색신호를 적색신호로 변경하여 변경된 우회전 신호정보를 송신하여 우회전 진행을 중지하도록 할 수 있다.
통신부(111)는 브로드캐스트 통신으로 상기 제1 주행정보를 송신할 수 있다. 자율주행을 지원하지 않는 통신모듈(110)의 경우, 기지국(120)과 링크를 연결하지 않는바, 유니캐스트 통신이 아닌 브로드캐스트 통신으로 제1 주행정보를 기지국(120)에 송신할 수 있다. 이때, 제1 주행정보는 제3 차선식별번호를 포함할 수 있다. 상기 제3 차선식별번호에 따라 보행자 감지가 수행될 수 있고, 이를 통해 우회전 신호정보가 생성될 수 있다.
도 8과 같이, 통신모듈(110)은 우회전 차선에 진입시, 브로드캐스 멀티캐스트 서비스(Broadcast Multicast Service)를 통해 제3 차선식별번호(Lane ID #3)를 포함하는 제1 주행정보를 기지국(120)에 송신할 수 있다. 이때, PSCCH(Physical Sidelink Control Channel)로 불리는 제어채널(control channel)과 PSSCH(Physical Sidelink Shared Channel)로 불리는 데이터 채널(data channel)의 물리 계층을 통해 제1 주행정보를 송신할 수 있다. 기지국(120)은 제3 차선식별번호를 확인하고, 그에 따라 센서를 통한 보행자를 감지하고, 보행자 감지여부에 따라 우회전 신호정보를 송신할 수 있다. 보행자가 감지되지 않는 경우, 녹색신호를 포함하는 우회전 신호정보를 송신할 수 있다. 우회전 신호정보는 차량의 디스플레이를 통해 가상신호등을 표시할 수 있다. 기지국(120)은 우회전 진행중, 무단횡단이 감지되면, 바로 적색신호를 포함하는 우회전 신호정보를 송신하여, 우회전 진행을 중지하도록 할 수 있다.
우회전시 보행자 감지여부에 따라 우회전 신호정보를 송신함으로써 안전한 우회전이 가능하다.
제1 주행정보는 우회전요청을 포함할 수 있다. 통신모듈(110)과 기지국(120)이 통신링크를 설정하여 유니캐스트 통신으로 제1 주행정보를 송신할 수 있다. 이 경우, 통신모듈(110)이 특정되는바, 직접적인 우회전요청를 송신하여 기지국(120)으로 하여금 우회전요청에 따라 보행자 감지 및 우회전 신호정보를 생성하도록 할 수 있다.
여기서, 처리부(112)는 어플리케이션 계층(Application Layer. 113)에서 교차로 진입시 상기 기지국과 통신링크를 설정하고, 물리 계층(PHY Layer, 114)에서 상기 제1 주행정보를 송신할 수 있다. V2X 통신 프로토콜은 어플리케이션 계층, IP 계층, PDCP 계층, RLC 계층, MAC 계층, 및 PHY 계층을 포함하되, 교차로 진입시 어플리케이션 계층(Application Layer)에서 기지국(120)과 통신링크를 설정하고, 물리 계층(PHY Layer)에서 제1 주행정보를 송신할 수 있다.
도 9와 같이, 우회전 경로상 보행자 감지가 필요한 상황에서 어플리케이션 계층(113)에서 물리 계층(114)으로 우회전 요청을 전달하면, 물리 계층(114)인 PSCCH 및 PSSCH에서 좌회전 요청을 포함하는 제1 주행정보를 control/TB(Transport Block)으로 송신할 수 있다. 기지국(120)은 제1 주행정보를 수신시 역시 물리 계층(124)에서 피드백 채널(PSFCH)을 통해 ACK 신호를 통신모듈(110)로 송신할 수 있다. 이후, 우회전 요청을 도출하여 어플리케이션 계층(123)으로 전달하고, 그에 따라 센서를 통한 감지되는 보행자가 있는지 판단하고 감지되는 보행자가 없는 경우, 우회전이 가능한 점을 확인(conform)하고, 어플리케이션 계층(123)에서 물리 계층(124)으로 우회전 신호정보를 전달하고, 기지국(120)의 물리 계층(124)은 control/TB(Transport Block)으로 우회전 신호정보를 통신모듈(110)로 송신할 수 있다. 통신모듈(110)은 우회전 신호정보를 수신시 물리 계층(114)에서 피드백 채널(PSFCH)을 통해 ACK 신호를 기지국(120)으로 송신할 수 있다. 이후, 우회전 신호정보에 포함된 우회전이 가능한 점을 확인하여 어플리케이션 계층(113)으로 전달하고, 그에 따라 우회전을 진행할 수 있다.
처리부(112)는 우회전 진행 중 상기 우회전 경로상 무단횡단이 감지되면 긴급제동요청을 수신할 수 있다. 도 10과 같이, 우회전 진행 중 무단횡단이 감지 되면 기지국(120)은 긴급제동요청을 송신한다. 이때, 어플리케이션 계층(123)에서 물리 계층(124)으로 긴급제동요청을 전달하면, 물리 계층(124)인 PSCCH 및 PSSCH에서 긴급제동요청을 control/TB(Transport Block)으로 통신모듈(110)로 송신할 수 있다. 통신모듈(110)은 긴급제동요청 수신시 역시 물리 계층(114)에서 피드백 채널(PSFCH)을 통해 ACK 신호를 기지국(120)으로 송신할 수 있다. 이후, 긴급제동요청을 도출하여 어플리케이션 계층(113)으로 전달하고, 그에 따라 우회전 진행을 중지하여 긴급제동할 수 있다.
처리부(112)는 우회전 진행 중 상기 우회전 경로상 무단횡단이 감지되면 긴급제동요청을 수신하되, 상기 긴급제동요청 수신에 에러가 발생하는 경우, 상기 물리 계층에서 NACK 신호를 송신하여 상기 긴급제동요청을 재송신하도록 할 수 있다. 물리 계층간 데이터 송수신시 데이터 수신이 원활히 이루어지면 ACK 신호를 송신하고, 그렇지 않으면 NACK 신호를 송신한다. 이때, NACK 신호를 수신하면, 물리 계층에서 상기 긴급제동요청을 재전송할 수 있다. 이때, HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request) 방식으로 긴급제동요청의 재전송이 이루어질 수 있다.
도 11과 같이, 통신모듈(110)은 우회전 진행 중, 기지국으로부터 수신하는 데이터에 에러가 발생하는 경우, NACK 신호를 송신하여, 기지국이 해당 신호를 재송신하도록 할 수 있다. 이후, 긴급제동요청을 에러없이 수신하면 ACK 신호를 송신하고, 긴급제동요청에 따라 긴급제동할 수 있다. 이를 통해, 무선 채널환경 조건이 악화된 상황에서 긴급상황발생시 빠른 재전송을 통해 긴급제동이 이루어지도록 할 수 있어, 안전한 우회전이 가능하다.
상기와 같이, 좌회전 감응신호제어시 V2X 기술을 활용하여 차량 내 통신모듈(110)과 기지국(120) 간의 통신을 통해서 효율적으로 좌회전 감응신호제어를 수행할 수 있다. 또한, 차량 우회전 시 기지국(120)의 센서를 활용하여 보행자(140) 유무를 판단하고 통신모듈(110)과의 통신을 통해서 차량 우회전 시 사고위험성을 줄일 수 있다. 나아가, 통신모듈(110)과 기지국(120)의 유니캐스트(Unicast) 통신 및 HARQ를 활용하여 신호제어의 효율 및 보행자 사고발생 감소율을 극대화할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 및 지능형 교통 시스템의 블록도이다. 본 발명의 실시예에 따른 자율주행 및 지능형 교통 시스템(200)에 대한 상세한 설명은 도 1 내지 도 11의 통신모듈 및 기지국에 대한 상세한 설명에 대응하는바, 이하 중복되는 설명은 생략하도록 한다. 본 발명의 실시예에 따른 자율주행 및 지능형 교통 시스템(200)은 교차로에 위치하고, 주기적 신호가 제공되지 않는 좌회전 또는 우회전을 진행하려는 통신모듈(110)에 좌회전 신호 또는 우회전 신호를 제공하는 기지국(120) 및 상기 교차로 진입시, 좌회전 또는 우회전 진행정보를 포함하는 주행정보를 상기 기지국(120)에 송신하고, 상기 기지국(120)으로부터 상기 좌회전 신호 또는 상기 우회전 신호를 제공받아 좌회전 또는 우회전을 진행하는 통신모듈(110)을 포함하고, 상기 통신모듈(110)은, 통신링크가 설정되지 않는 경우, 차선식별번호를 포함하는 주행정보를 브로드캐스트 통신으로 상기 기지국(120)에 송신하고, 통신링크가 설정되는 경우, 좌회전요청 또는 우회전요청을 포함하는 주행정보를 유니캐스트 통신으로 상기 기지국(120)에 송신한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 V2X 통신을 이용한 좌회전 진행방법의 흐름도이고, 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 V2X 통신을 이용한 우회전 진행방법의 흐름도이다. 도 13 및 도 14의 각 단계에서 대한 상세한 설명은 도 1 내지 도 11의 통신모듈 및 기지국에 대한 상세한 설명에 대응하는바, 이하 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
좌회전 감응신호 교차로에서 좌회전 진행을 위하여, S11 단계에서 좌회전차선 진입시 제1 주행정보를 기지국에 송신하고, 그에 따라 좌회전 신호가 점등되면, S12 단계에서 좌회전을 진행한다. 이후, 좌회전 완료 후 S13 단계에서 제2 주행정보를 상기 기지국에 송신하여 좌회전 신호를 소등한다. 여기서, 교차로의 좌회전 신호는 상기 기지국이 상기 제1 주행정보를 수신시 점등될 수 있다. 좌회전요청을 포함하는 제1 주행정보의 송신은 HARQ 방식을 통해 NACK 신호 수신시 바로 재전송이 이루어질 수 있다.
우회전 진행을 위하여, S21 단계에서 우회전차선 진입시 제1 주행정보를 기지국에 송신하고, S22 단계에서 상기 기지국으로부터 우회전 신호정보를 수신하면, 그에 따라 S23 단계에서 우회전을 진행한다. 여기서, 상기 우회전 신호정보는 상기 제1 주행정보에 따른 우회전 경로상 보행자의 감지여부에 따라 달라지고, 우회전 진행 중 무단횡단이 감지되면 긴급제동요청을 수신하여 긴급제동한다. 긴급제동요청의 송신은 HARQ 방식을 통해 NACK 신호 수신시 바로 재전송이 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.
본 실시 예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 좌회전차선 진입시 제1 주행정보를 기지국에 송신하고, 좌회전 완료후 제2 주행정보를 상기 기지국에 송신하는 통신부; 및
    좌회전차선 진입시, 상기 제1 주행정보를 생성하고, 좌회전완료후 상기 제2 주행정보를 생성하는 처리부를 포함하고,
    교차로의 좌회전 신호는 상기 기지국이 상기 제1 주행정보를 수신시 점등되는 통신모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 주행정보는 좌회전차선 진입 시, 좌회전차선에 대응하는 제1 차선식별번호를 포함하고,
    상기 제2 주행정보는 좌회전완료 시, 진출차선에 대응하는 제2 차선식별번호를 포함하고,
    차선식별번호는 교차로의 진입차선 및 진출차선마다 서로 다르게 설정되는 통신모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 통신부는 브로드캐스트 통신으로 상기 제1 차선식별번호 또는 상기 제2 차선식별번호를 송신하는 통신모듈.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 차선식별번호에 따라 좌회전신호가 점등되고, 상기 제2 차선식별번호에 따라 상기 좌회전신호가 소등되는 통신모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 주행정보는 좌회전요청을 포함하고,
    상기 제2 주행정보는 좌회전완료정보를 포함하고,
    상기 통신부는 유니캐스트 통신으로 상기 제1 주행정보 또는 상기 제2 주행정보를 송신하는 통신모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 처리부는,
    어플리케이션 계층(Application Layer)에서 교차로 진입시 상기 기지국과 통신링크를 설정하고,
    물리 계층(PHY Layer)에서 상기 제1 주행정보 또는 상기 제2 주행정보를 송신하는 통신모듈
  7. 제6항에 있어서,
    상기 처리부는,
    상기 제1 주행정보 또는 상기 제2 주행정보를 상기 기지국으로 송신한 이후, 상기 기지국으로부터 NACK 신호를 수신시, 상기 물리 계층에서 상기 제1 주행정보 또는 상기 제2 주행정보를 재전송하는 통신모듈.
  8. 우회전차선 진입시 제1 주행정보를 기지국에 송신하고, 상기 기지국으로부터 우회전 신호정보를 수신하는 통신부; 및
    우회전차선 진입시, 상기 제1 주행정보를 생성하고, 상기 우회전 신호정보에 따라 우회전 진행여부를 판단하는 처리부를 포함하고,
    상기 우회전 신호정보는 상기 제1 주행정보에 따른 우회전 경로상 보행자의 감지여부에 따라 달라지는 통신모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 주행정보는 우회전차선 진입 시, 우회전차선에 대응하는 제3 차선식별번호를 포함하고,
    차선식별번호는 교차로의 진입차선 및 진출차선마다 서로 다르게 설정되는 통신모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 통신부는 브로드캐스트 통신으로 상기 제3 차선식별번호를 송신하는 통신모듈.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 우회전 신호정보는,
    상기 제1 주행정보에 따른 우회전 경로상 보행자가 감지되는 경우 적색신호를 포함하고, 상기 우회전 경로상 보행자가 감지되지 않는 경우 녹색신호를 포함하고, 우회전 진행중 상기 우회전 경로상 무단횡단이 감지되면 녹색신호를 적색신호로 변경하는 통신모듈.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제1 주행정보는 우회전요청을 포함하고,
    상기 통신부는 유니캐스트 통신으로 상기 제1 주행정보를 송신하는 통신모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 처리부는,
    어플리케이션 계층(Application Layer)에서 교차로 진입시 상기 기지국과 통신링크를 설정하고,
    물리 계층(PHY Layer)에서 상기 제1 주행정보 또는 상기 우회전 신호정보를 송수신하는 통신모듈.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 처리부는,
    우회전 진행 중 상기 우회전 경로상 무단횡단이 감지되면 긴급제동요청을 수신하되, 상기 긴급제동요청 수신에 에러가 발생하는 경우, 상기 물리 계층에서 NACK 신호를 송신하여 상기 긴급제동요청을 재송신하도록 하는 통신모듈.
  15. 교차로에 위치하고, 주기적 신호가 제공되지 않는 좌회전 또는 우회전을 진행하려는 통신모듈에 좌회전 신호 또는 우회전 신호를 제공하는 기지국; 및
    상기 교차로 진입시, 좌회전 또는 우회전 진행정보를 포함하는 주행정보를 상기 기지국에 송신하고, 상기 기지국으로부터 상기 좌회전 신호 또는 상기 우회전 신호를 제공받아 좌회전 또는 우회전을 진행하는 통신모듈을 포함하고,
    상기 통신모듈은,
    통신링크가 설정되지 않는 경우, 차선식별번호를 포함하는 주행정보를 브로드캐스트 통신으로 상기 기지국에 송신하고,
    통신링크가 설정되는 경우, 좌회전요청 또는 우회전요청을 포함하는 주행정보를 유니캐스트 통신으로 상기 기지국에 송신하는 자율주행 및 지능형 교통 시스템.
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KR20210147725A (ko) 2020-05-29 2021-12-07 (주)카네비컴 차량용 v2x통신 시스템

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KR20210147725A (ko) 2020-05-29 2021-12-07 (주)카네비컴 차량용 v2x통신 시스템

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