WO2020145438A1 - V2x 통신을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

V2x 통신을 위한 장치 및 방법 Download PDF

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WO2020145438A1
WO2020145438A1 PCT/KR2019/000421 KR2019000421W WO2020145438A1 WO 2020145438 A1 WO2020145438 A1 WO 2020145438A1 KR 2019000421 W KR2019000421 W KR 2019000421W WO 2020145438 A1 WO2020145438 A1 WO 2020145438A1
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sensor
vehicle
information
message
communication device
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PCT/KR2019/000421
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황재호
고우석
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엘지전자 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and method for V2X communication, and more particularly, to a method for a V2X communication device to transmit and receive a CPM (Collective Perception Message) message.
  • CPM Cold Perception Message
  • vehicles are becoming the result of complex industrial technologies in which electrical, electronic, and communication technologies are converged from the center of mechanical engineering.
  • vehicles are also called smart cars.
  • Smart cars have been connected to drivers, vehicles, and transportation infrastructure to provide a variety of user-specific mobility services as well as traditional vehicle technologies such as traffic safety/complexity cancellation.
  • This connectivity can be implemented using V2X (Vehicle to Everything) communication technology.
  • V2X communication Various services can be provided through V2X communication.
  • the ITS system of a vehicle performing V2X communication can provide various services for traffic safety and efficiency.
  • One of them is the Cooperative Awareness (CA) service.
  • CA Cooperative Awareness
  • Cooperative awareness in road traffic means that road users and roadside infrastructure can know about each other's location, dynamics, and attributes. This perception of each other is fundamental to many road safety and traffic efficiency applications.
  • the CA service can support traffic safety by periodically providing its location and status to the surrounding V2X communication devices.
  • this CA service can only share information of the corresponding V2X communication device itself. To compensate for this, it is necessary to develop a new type of service.
  • the present invention proposes an apparatus and method for V2X communication.
  • a method of transmitting a V2X message of a vehicle of a vehicle includes detecting a surrounding object using at least one sensor mounted on the vehicle; Sampling a sensor coverage area of the vehicle; Generating a point indicating a sensor arrival distance by at least one sensor mounted on the vehicle for each sampled sensor coverage area; Generating a CP message including information about the point and the detected surrounding object; And transmitting the CP message.
  • the step of sampling the sensor coverage area may be performed by sampling the sensor coverage area at an equally spaced angle by a predetermined number based on the center of the vehicle.
  • the points may be sequentially generated for each sampled sensor coverage area based on the direction of travel of the vehicle.
  • the information on the detected surrounding objects includes a sensor bit map indicating sensor information on detecting the surrounding objects, and the bits of the sensor bit map are respectively attached to sensors mounted on the vehicle. Can be mapped.
  • the CP message includes sensor data for each sensor mounted in the vehicle, and the generating of the CP message comprises randomizing the order of the center data based on a predetermined random seed value. It may include the step of changing.
  • the step of sampling the sensor coverage area further includes setting an angular offset indicating a reference point for generating the point, and the point is determined for each sampled sensor coverage area based on the angular offset.
  • CP message transmission method generated sequentially.
  • V2X communication device of a vehicle is a memory for storing data; A communication unit that transmits and receives a wireless signal including a collective perception (CP) message; And a processor that controls the memory and the communication unit, wherein the processor detects surrounding objects using at least one sensor mounted on the vehicle; Sampling the sensor coverage area of the vehicle; Generating a point representing a sensor arrival distance by at least one sensor mounted on the vehicle for each sampled sensor coverage area; Generating a CP message including information about the point and the detected surrounding object; And the CP message.
  • CP collective perception
  • the step of sampling the sensor coverage area may be performed by sampling the sensor coverage area at an equally spaced angle by a predetermined number based on the center of the vehicle.
  • the points may be sequentially generated for each sampled sensor coverage area based on the direction of travel of the vehicle.
  • the information on the detected surrounding objects includes a sensor bit map indicating sensor information on detecting the surrounding objects, and the bits of the sensor bit map are respectively attached to sensors mounted on the vehicle. Can be mapped.
  • the CP message includes sensor data for each sensor mounted on the vehicle, and the processor may randomly change the order of the center data based on a predetermined random seed value.
  • the processor may set an angular offset representing a reference point for generating the point, and the points may be sequentially generated for each sampled sensor coverage area based on the angular offset.
  • FIG. 1 shows an exemplary architecture of a V2X communication device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a method of processing a V2X message according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 shows the architecture of a V2X communication device that provides a CP service according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a functional block diagram of a CP service according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 shows a CPM structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 illustrates a method of extracting sensor data by a V2X communication device providing CP service according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view for explaining a CP service as an embodiment to which the present invention can be applied.
  • FIG. 8 is a view for explaining the structure of a CPM message according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a method of operating a CPM message according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a view for explaining a problem occurring according to a conventional sensor coverage expression method.
  • 11 is a view for explaining a method for transmitting sensor coverage according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 12 and 13 are views illustrating an example of a method of expressing a sensing region according to an embodiment of the present invention.
  • 14 and 15 are diagrams for explaining a problem of a sensor information expression method used in conventional object detection.
  • 16 is a diagram illustrating a method for expressing sensor information according to an embodiment of the present invention.
  • 17 and 18 are diagrams for explaining a method of scrambling a sensor index according to an embodiment of the present invention.
  • 19 is a diagram illustrating a method of changing sensor mount information using an angular offset according to an embodiment of the present invention.
  • 20 is a diagram illustrating a method of changing sensor mount information using an angular offset according to an embodiment of the present invention.
  • 21 is a view for explaining the structure of a CPM message according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating an example of a sensor information container according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating a format of sensor data according to an embodiment of the present invention.
  • 24 is a diagram illustrating a format of object data according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 25 is a diagram illustrating an example of a block diagram of a V2X transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 26 is a diagram illustrating an example of a block diagram of a V2X receiver according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 27 is a flowchart illustrating a method of generating a CPM message according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 28 is a flowchart illustrating a method of decoding a CPM message according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 29 shows a configuration of a V2X communication device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 30 is a flowchart illustrating a method for a V2X communication device to transmit an ITS message according to an embodiment of the present invention.
  • the present invention relates to a V2X communication device, the V2X communication device is included in an Intelligent Transport System (ITS) system, and may perform all or some functions of the ITS system.
  • the V2X communication device can perform communication with a vehicle and a vehicle, a vehicle and an infrastructure, a vehicle and a bicycle, and a mobile device.
  • the V2X communication device may correspond to an Onboard Unit (OBU) of a vehicle, or may be included in the OBU.
  • OBU On Board Equipment
  • OBU On Board Equipment
  • the V2X communication device may correspond to an infrastructure roadside unit (RSU) or may be included in the RSU.
  • RSU may also be referred to as RSE (RoadSide Equipment).
  • the V2X communication device may correspond to an ITS station or may be included in the ITS station. Any OBU, RSU and mobile equipment that perform V2X communication may be referred to as ITS stations.
  • the V2X communication device may correspond to a WAVE (Wireless Access in Vehicular) device, or may be included in the WAVE device.
  • the V2X communication device may also be abbreviated as a V2X device.
  • CPM collective perception
  • CPS CP message
  • CPM CP message
  • 1 shows an exemplary architecture of a V2X communication device according to an embodiment of the present invention.
  • 1 may be, for example, an exemplary architecture of a V2X communication device that can be implemented based on a reference architecture of an ITS station that conforms to the European Union (EU) standard.
  • EU European Union
  • the application layer can implement and support various use cases.
  • the application may provide road safety, efficient traffic information, and other application information.
  • the facility layer can support various implementation examples defined in the application layer effectively.
  • the facility layer can basically support the same or similar functions as the top three layers of the OSI model. Furthermore, additionally, facilities for a V2X communication device may be provided. For example, the facility layer may provide facilities such as application support, information support, and session/communication support.
  • the facility means a component that provides functionality, information, and data. The description of the three facilities presented as an example is as follows.
  • the application support facility refers to a facility that supports a basic application set (or message set).
  • the facility layer may support V2X messages, for example, periodic messages such as CAM or event messages such as Decentralized Environmental Notification Messages (DENM).
  • the facility layer may support CPM messages, for example.
  • the information support facility is a facility that provides a common data information or database used for a basic application set (or message set), and may be, for example, a local dynamic map (LDM).
  • LDM local dynamic map
  • the session/communication support facility is a facility that provides a service for communication and session management, and may be an addressing mode and a session support.
  • the facility layer performs supporting application set (or message) set as one of the main functions. That is, the facility layer serves to create a message set (or message) based on information to be transmitted by the application layer or a service to be provided.
  • the message thus generated may be referred to as a V2X message, which will be described in detail below with reference to each drawing.
  • the access layer may transmit the message/data received from the upper layer through a physical channel.
  • the access layer includes a communication technology based on IEEE 802.11 and/or 802.11p standards, a ITS-G5 wireless communication technology based on the physical transport technology of IEEE 802.11 and/or 802.11p standards, and a satellite/wideband wireless mobile communication.
  • Data communication can be performed/supported based on 2G/3G/4G(LTE)/5G wireless cellular communication technology, broadband terrestrial digital broadcasting technology such as DVB-T/T2/ATSC, GPS technology, IEEE 1609 WAVE technology, and the like.
  • the network/transport layer can configure a network for vehicle communication between homogenous/heterogeneous networks by using various transport protocols and network protocols.
  • the transport layer is a connection layer between services provided by the upper layer (session layer, presentation layer, application layer) and lower layers (network layer, data link layer, physical layer).
  • the transport layer can manage the transmission data to accurately arrive at the destination.
  • the transport layer can process data into packets of appropriate size for efficient data transmission, and on the receiving side, the transport layer can perform processing to recover the received packets to an original file.
  • protocols such as Transmission Control Protocol (TCP), User Datagram Protocol (UDP), and Basic Transport Protocol (BTP) may be used as the transport protocol.
  • the network layer can manage logical addresses and determine the route of delivery of packets.
  • the network layer may receive a packet generated at the transport layer and add a logical address of the destination to the network layer header.
  • unicast/broadcast between vehicles, between vehicles and fixed stations, and between fixed stations may be considered as the packet path.
  • geo-networking, mobile mobility (with mobility support) IPv6 networking, and IPv6 over geo-networking may be considered as networking protocols.
  • the exemplary architecture of the V2X communication device may further include a management layer and a security layer.
  • V2X message shows a method of processing a V2X message according to an embodiment of the present invention.
  • the V2X message may also be referred to as an ITS message.
  • the application layer or facility layer may generate a V2X message.
  • CAM, DENM or CPM can be generated as a V2X message.
  • the transport layer generates a BTP packet, and the network layer encapsulates the BTP packet to generate a geo-networking packet.
  • the geo-networking packet can be encapsulated as an LLC packet.
  • the data includes a message set, and the message set can be a basic safety message.
  • the BTP is a protocol for transmitting a V2X message generated by the facility layer to a lower layer.
  • the BTP header is composed of A type and B type.
  • the type A BTP header may include a destination/destination port and a source port, which are necessary for transmission and reception for interactive packet transmission.
  • the B type header may include destination port and destination port information required for transmission for non-interactive packet transmission. The description of the fields/information included in the header is as follows.
  • the destination port identifies a facility entity corresponding to a destination of data (BTP-PDU) included in the BTP packet.
  • Source Port This is a field that is generated in the case of the BTP-A type and indicates the port of the protocol entity of the facility layer at the source where the corresponding packet is transmitted. This field may have a size of 16 bits.
  • Destination Port Info a field generated in the case of the BTP-B type, and may provide additional information when the destination port is the most well-known port. This field may have a size of 16 bits.
  • Geonetworking packet includes a basic header and a common header according to a network layer protocol, and optionally includes an extension header according to a geonetworking mode.
  • the geonetworking header will be described again below.
  • An LLC header is added to the geonetworking packet to generate an LLC packet.
  • the LLC header provides a function of distinguishing and transmitting IP data and geonetworking data.
  • IP data and geonetworking data can be distinguished by SNAP's Ethertype.
  • the ether type when IP data is transmitted, the ether type may be set to 0x86DD and included in the LLC header.
  • the ether type when geonetworking data is transmitted, the ether type may be set to 0x86DC and included in the LLC header.
  • the receiver may check the Ethernet type field of the LLC packet header and forward and process the packet according to the IP data path or the geonetworking path according to the value.
  • FIG 3 shows the architecture of a V2X communication device that provides a CP service according to an embodiment of the present invention.
  • V2X communication devices can provide various services for traffic safety and efficiency.
  • One of them may be a Cooperative Awareness (CA) service.
  • Cooperative awareness in road traffic means that road users and roadside infrastructure can know about each other's location, dynamics, and attributes.
  • road users are all kinds of users on or near roads that serve traffic safety and control such as cars, trucks, motorcycles, bicycles, or pedestrians
  • roadside infrastructure is equipment that includes road signs, traffic lights, or barriers and doorways Can be
  • V2V vehicle to vehicle
  • V2I vehicle to infrastructure
  • I2V infrastructure to vehicle
  • V2X vehicle to everything
  • V2X communication device can develop situational awareness, including the presence and behavior of road users in the vicinity of the V2X communication device.
  • a V2X communication device can develop context awareness through communication with its own sensors and other V2X communication devices.
  • the CA service can specify how the V2X communication device can inform its own location, dynamics, and properties by sending a Cooperative Awareness Message (CAM).
  • CAM Cooperative Awareness Message
  • the CA service can support traffic safety by periodically providing its location and status to the surrounding V2X communication devices.
  • this CA service can only share information of the corresponding V2X communication device itself.
  • it is necessary to develop services such as CP services.
  • This CP service can specify how the V2X communication device can notify other V2X communication devices about the location, dynamics, and attributes of detected neighbor road users and other objects. For example, the CP service can share this information with other V2X communication devices through the transmission of Collective Perception Messages (CPM).
  • the CP service may be an optional facility for all types of V2X communication devices (vehicle V2X communication devices, RSU V2X communication devices, personal V2X communication devices, etc.) participating in road traffic.
  • CPM is a message exchanged between V2X communication devices in a V2X network, and may be used to generate collective perception of road users and other objects detected and/or recognized by the V2X communication device.
  • the detected road user or object may be a road user or object without a V2X communication device, but is not limited thereto.
  • the V2X communication device sharing information through CAM shares only the information about the state recognition of the V2X communication device itself with other V2X communication devices to generate a cooperative recognition.
  • the road user or other objects that are not equipped with the V2X communication device are not part of the system, and thus the view of safety and traffic management related situations is limited.
  • a system capable of recognizing road users and objects equipped with a V2X communication device and not equipped with a V2X communication device can inform other V2X communication devices of the existence and status of road users and objects without such a V2X device.
  • CP service recognizes collaborative recognition of the existence of road users and objects without V2X devices, thereby enabling safety and traffic management capabilities of systems equipped with V2X communication devices. Can be easily increased.
  • the CP service may be a facility layer entity that operates the CPM protocol.
  • the CP service may be part of an application support domain of the facility layer.
  • 3 exemplarily illustrates a logical interface to CP services and other layers in the V2X communication device architecture and potential logical interfaces to entities in the facility layer.
  • This CP service can provide two services, for example, sending and receiving of the CPM. Meanwhile, the CP service may be fundamentally different from the CA service in that it does not receive input data regarding the host V2X communication device from the VDP or POTI unit, for example.
  • the transmission of the CPM includes the creation and transmission of the CPM.
  • the originating V2X communication device configures the CPM, which is then delivered to the networking and transport layers for dissemination.
  • the originating V2X communication device may be referred to as a transmission V2X communication device, a transmission V2X communication device, a host V2X communication device, or the like.
  • the CP service may interface with other entities in the facility layer and V2X applications in the layer.
  • an entity for data collection may be a facility that provides object detection in a host object detector.
  • the CP service may use a service provided by protocol entities of a networking and transport layer to disseminate (or transmit) CPM.
  • the CP service may interface with the network and transport layer (N&T) through NF-SAP to exchange CPM messages with other V2X communication devices.
  • N&T network and transport layer
  • NF-SAP network and transport layer
  • to access security services for CPM dissemination and CPM reception it is possible to interface with security entities through SF-SAP, interface with management entities through MF-SAP, and received CPM data is directly applied to the application. If provided, it can interface with the application layer through FA-SAP.
  • the spread of CPM may vary depending on the communication system applied.
  • the CPM in an ITS-G5 network (defined in ETSI EN 302 663), the CPM can be transmitted by the originating V2X communication device to all V2X communication devices within the communication range. This communication range can be particularly affected in the originating V2X communication device by changing the transmission power according to the relevant area.
  • the CPM is periodically generated at a rate controlled by the CP service in the originating V2X communication device.
  • the generation frequency is not only the radio channel load determined by DCC (Decentralized Congestion Control), but also the detected non-V2X object state, such as dynamic behavior of position, speed or direction, the same (perception by other V2X communication devices). Can be determined by considering the transmission of the CPM to the object.
  • the CP service makes the contents of the CP available to the V2X application and/or the facility in the receiving V2X communication device such as a local dynamic map (LDM).
  • a local dynamic map LDM
  • V2X applications can retrieve this information from the LDM for further processing.
  • FIG. 4 is a functional block diagram of a CP service according to an embodiment of the present invention. Specifically, FIG. 4 illustrates a functional block diagram of a functional block of a CP service and interfaces to other facilities and layers according to an embodiment.
  • the CP service may provide the following sub-functions for CPM transmission and reception.
  • This sub-function can configure or generate CPM according to a predefined format. At this time, the most recent in-vehicle data may be included in the CPM.
  • This sub-function can implement the protocol operation of the originating V2X communication device. In particular, this may include activation and termination of the CPM transmission operation, determination of the frequency of CPM generation, and triggering CPM generation.
  • This sub-function can implement the protocol operation of the receiving V2X communication device.
  • this may include triggering the “CPM decoding” function in CPM reception, providing the received CPM data to the V2X application of the LDM or the receiving V2X communication device, and optionally checking the information of the received CPM.
  • point-to-multipoint communication may be used for CPM transmission.
  • a control channel G5-CCH
  • CPM generation may be triggered and managed by the CP service while the CP service is active.
  • CP service is activated with V2X communication device activation, and may be terminated when the V2X communication device is terminated.
  • the host V2X communication device may transmit a CPM whenever at least one object having a sufficient level of confidence that needs to be exchanged with a neighboring V2X communication device is detected.
  • the CP service must take account of the trade-off between object lifetime (object age) and channel utilization. For example, from the point of view of an application using information received by the CPM, updated information should be provided as often as possible. However, from the perspective of the ITS-G5 stack, channel utilization should be minimized, and therefore, a low transmission period is required. Therefore, the V2X communication device should properly include the detected object or object information in the CPM in consideration of this. On the other hand, in order to reduce the size of the resulting message, objects need to be evaluated before their transmission.
  • the CPM structure may be a basic CPM structure.
  • CPM is a message exchanged between V2X communication devices in a V2X network, and can be used to generate collective perception of road users and/or other objects detected and/or recognized by the V2X communication device. That is, the CPM may be an ITS message for generating a collective perception of an object detected by the V2X communication device.
  • the CPM may include state and attribute information of road users and objects detected by the originating V2X communication device. Its content may vary depending on the type of road user or object detected and the detection capabilities of the originating V2X communication device.
  • the status information may include information about the actual time, location, and motion status to a minimum.
  • the attribute information may include attributes such as dimensions, vehicle types, and roles in road traffic.
  • This CPM may complement CAM and behave similarly to CAM. That is, this may be to increase collaborative awareness.
  • the CPM may include externally observable information about the detected road user or object.
  • the CP service may include a method of reducing duplication or duplication of CPMs sent by different V2X communication devices by checking CPMs sent by other stations.
  • the receiving V2X communication device may recognize the existence, type and state of the road user or object detected by the originating V2X communication device.
  • the received information can be used by the receiving V2X communication device to increase safety and support V2X applications to improve traffic efficiency and travel time. For example, by comparing the detected road user or object status with the received information, the receiving V2X communication device can estimate the risk of collision with the road user or object.
  • the receiving V2X communication device may notify the user through the human-machine interface (HMI) of the receiving V2X communication device, or may automatically take corrective actions.
  • HMI human-machine interface
  • the CPM format may be presented as ASN.1.
  • data elements (DE) and data frames (DF) that are not defined herein may be inferred from the common data dictionary specified in ETSI TS 102 894-2.
  • the CPM may include an ITS protocol data unit (PDU) header and a plurality of containers.
  • PDU ITS protocol data unit
  • the ITS PDU header is a common header that includes protocol version, message type, and information of the ITS ID of the originating V2X communication device.
  • the ITS PDU header is a common header used in the ITS message, and is present at the beginning of the ITS message.
  • the ITS PDU header may be referred to as a common header, header, or the like.
  • the plurality of containers may include an Originating Vehicle Container (OCC), a Perceived Object Container (POC), and/or a Field-of-View Container (FOC) ) (Or may be referred to as a Sensor Information Container (SIC)).
  • OCC Originating Vehicle Container
  • POC Perceived Object Container
  • FOC Field-of-View Container
  • the CPM includes OVC as a mandatory container, and may optionally include FoVC and POC.
  • each container will be described with reference to Tables 1 to 3.
  • Table 1 shows exemplary OVC in CPM.
  • Table 1 shows data elements DE and/or data frames DF included in the exemplary OVC.
  • DE is a data type including one single data.
  • DF is a data type that contains one or more elements in a predefined order.
  • the DF can be a data type that includes one or more DEs and/or one or more DFs in a predefined order.
  • DE/DF can be used to construct a facility layer or V2X application layer message.
  • the facility layer message may include CAM, CPM DENM, and the like. In this specification, these messages may be referred to as V2X messages or ITS messages.
  • OVC includes basic information related to a V2X communication device that supplies CPM.
  • OVC can be interpreted as a scale-down version of CAM, but can only contain the DE required for the coordination transformation process. That is, although similar to CAM, OVC provides basic information of the originating V2X communication device. However, the included information focuses on supporting the coordinate transformation process.
  • Such OVC can provide:
  • DE which indicates a time corresponding to the time of the reference position in the CPM. This can be considered as the time of CPM generation.
  • production delta time may be referred to as production time.
  • Reference location As a DF, indicates the geographical location of the V2X communication device. This represents the geographic point location.
  • the reference location includes information about latitude, longitude, location reliability and/or altitude.
  • latitude represents the latitude of a geographic point
  • longitude represents the longitude of a geographic point
  • location reliability represents the accuracy of a geographic location
  • altitude represents the altitude and altitude accuracy of a geographic point.
  • Direction As DF, it indicates the direction in the coordinate system.
  • the direction includes information about the direction value and/or direction reliability.
  • the direction value represents the traveling direction based on the north
  • the direction reliability represents the accuracy of the reported direction value having a predefined reliability level.
  • the longitudinal velocity includes information about the velocity value and/or velocity accuracy.
  • the velocity value represents the longitudinal velocity value
  • the velocity accuracy represents the accuracy of the reported velocity value.
  • the accuracy of the lateral velocity and velocity information for a moving object can be described.
  • the lateral velocity includes information about velocity values and/or velocity accuracy.
  • the velocity value represents the lateral velocity value
  • the velocity accuracy represents the accuracy of the reported velocity value.
  • Vehicle length DF, indicating vehicle length and accuracy indication.
  • the vehicle length includes vehicle length values and/or information about vehicle length accuracy indications.
  • the vehicle length indicates the length of the vehicle, and the vehicle length accuracy indication indicates the reported length value reliability indication.
  • Vehicle width indicating the width of the vehicle.
  • the vehicle width may indicate the width of the vehicle, including the side mirror.
  • the value should be set to 61. If this information is not available, the value should be set to 62.
  • Table 2 shows exemplary FOCs (or SICs) in CPM.
  • the FOC provides a description of at least one sensor mounted on the originating V2X communication device. When multiple sensors are installed in the V2X communication device, multiple times may be added. For example, FOC provides information on sensory capabilities of the originating V2X communication device. To this end, the sensor type, the range of the sensor and the opening angle (i.e., the frustum of the sensor), as well as the generic position, which provides the mounting position of the sensor on the prevailing V2X communication device Sensor characteristics are included as part of the message. This information can be used by the receiving V2X communication device to select a suitable prediction model according to the performance of the sensor.
  • Sensor ID indicates the unique ID of the sensor used to identify the sensor where the object is perceived (or detected). That is, the sensor ID indicates the unique ID of the sensor that detects the object.
  • the sensor ID is a random number generated when the V2X communication device is activated, and may never change until the V2X communication device is deactivated.
  • Sensor type indicates the type of sensor. That is, enumeration of sensor types.
  • the types of sensors are undefined (0), radar (1), lidar (2), monovideo (3), stereovision (4), nightvision (5), ultrasonic (6), fusedObject (7) or pmd(8) Can be
  • Position X indicates the mounting position of the sensor in the negative x-direction
  • position Y indicates the mounting position of the sensor in the y-direction.
  • Radius Indicates the average recognition range of the sensor as defined by the manufacturer.
  • Opening angle The starting angle indicates the starting angle of the sensor deflector, and the ending angle indicates the ending angle of the sensor deflector.
  • Quality Class Indicates the classification of the sensor that defines the quality of the measured object.
  • Table 3 shows exemplary POCs in the CPM.
  • the POC is used to describe objects perceived by sensors from the perspective of the transmitting V2X communication device.
  • the receiving V2X communication device may perform a coordinate conversion process with the help of OVC to convert the position of the object into a reference frame of the receiving vehicle.
  • OVC optical coherence code
  • several optional DEs are provided, which can be used if the originating V2X communication device can provide this DE.
  • the POC may consist of the selection of DE to provide an abstract description of the perceived (or detected) object. For example, relative distance and speed information and timing information for a perceived object related to an originating V2X communication device may be included in the POC as a mandatory DE. Further, if the sensor of the originating V2X communication device can provide the required data, an additional optional DE can be provided.
  • Measurement time Indicate the time in microseconds from the message reference time. This can define the relative lifetime of the measured object.
  • Object ID indicates a unique random ID assigned to the object. This ID is maintained (i.e., unchanged) as long as the object is tracked (i.e., considered by the data fusion process of the advertised V2X communication device).
  • Sensor ID ID corresponding to the sensor ID DE in Table 2. This DE can be used to associate object information with sensors that provide measurements.
  • the distance value indicates the relative x distance to the object in the sender reference frame
  • the distance reliability In the sender reference frame, indicates the reliability of the relative x distance to the object.
  • the distance value indicates the relative x distance to the object in the sender reference frame
  • the distance reliability In the sender reference frame, indicates the reliability of the relative x distance to the object.
  • Longitudinal velocity Indicate the longitudinal velocity of the detected object according to the reliability.
  • Lateral Velocity Indicates the lateral velocity of the detected object according to the reliability.
  • Object direction If provided by the data fusion process, in the reference frame, indicates the absolute direction of the object.
  • Object length The length value indicates the measured length of the object, and length reliability: indicates the reliability of the measured length of the object.
  • Object width The width value indicates the measured width of the object, and width reliability: indicates the reliability of the measured width of the object.
  • Object type represents the classification of the object, if provided by the data fusion process.
  • FIG. 6 illustrates a method of extracting sensor data by a V2X communication device providing CP service according to an embodiment of the present invention. Specifically, FIG. 6(a) shows a method in which the V2X communication device extracts sensor data at a low level, and FIG. 6(b) shows a method in which the V2X communication device extracts sensor data at a high level.
  • the source of sensor data to be transmitted as part of any CPM needs to be selected according to the requirements of the prospective data fusion process on the receiving V2X communication device.
  • the transmitted data should be as close as possible to the original sensor data.
  • simply transmitting the original sensor data, eg raw data is not a viable solution. This is because it imposes very high requirements on the data rate and transmission period. 6(a) and (b) show a possible implementation example for selecting data to be transmitted as part of the CPM.
  • sensor data is obtained from different sensors and processed as part of a low-level data management entity.
  • This entity can not only select the object data to be inserted as part of the next CPM, but also calculate the plausibility of the detected object.
  • Fig. 5 (a) since the data of each sensor is transmitted, the amount of data transmitted through the V2X network increases, but it has an advantage that sensor information can be efficiently used in the receiving V2X communication device.
  • sensor data or object data provided by a data fusion process specified by the V2X communication device manufacturer is transmitted as part of the CPM.
  • the integrated sensor data aggregated as one is transmitted through the data fusion block, it has the advantage that the amount of data transmitted through the V2X network is small, but the aggregation method of the V2X communication device for collecting sensor information Has the problem of being dependent on. In this case, this implementation is generally not preferred over FIG. 6(a) because different data fusion processes can be implemented by different manufacturers.
  • CAM is a technology that helps more stable driving by periodically transmitting its position and status to vehicles in the surrounding V2X in a vehicle where the V2X module is installed.
  • the existing CAM has a limitation of sharing only the information of its own vehicle, and to compensate for this, a collective perception service (CPS) technology is being discussed.
  • CPS collective perception service
  • ADAS technology is a technology in which ADAS notifies surroundings of sensor data that recognizes the surrounding environment through V2X communication.
  • the present invention proposes an efficient operation method of CPS technology that transmits surrounding vehicle information and a communication algorithm suitable for a V2X communication environment to supplement a CAM message that transmits only its own vehicle information.
  • FIG. 7 is a view for explaining a CP service as an embodiment to which the present invention can be applied.
  • the TxV1 and RxV2 vehicles are equipped with at least one sensor, and each has a sensor range illustrated by a dotted line.
  • TxV1 vehicles with CPS function can recognize RV1 to RV11 vehicles, which are surrounding objects belonging to the sensor radius, by using several ADAS sensors mounted on their vehicles.
  • the obtained object information may be transmitted to nearby vehicles equipped with a V2X receiver through V2X communication.
  • an RxV1 vehicle without a sensor can acquire information of vehicles that follow, and an RxV2 vehicle equipped with a sensor also has an object outside the radius of its sensor or located in a blind spot. You can get information.
  • the above-described CP service may be provided by the facility layer for this purpose. That is, the CP service may be performed in the facility layer, and services existing in the facility layer may be used internally.
  • a local dynamic map (LDM) is a service that provides a map, and may receive map information for a CP service.
  • LDM local dynamic map
  • POTI position and time
  • VDP Vehicle Data provider
  • VDP Vehicle Data provider
  • ADAS vehicles are equipped with various sensors such as cameras, infrared sensors, radars, and lidars to assist the driver. Each sensor can individually recognize an object, and the thus-recognized object information can be collected and fused by a data fusion block and provided to an ADAS application. Referring back to FIG. 6 described above, a method of collecting (or converging) sensor information in an existing ADAS technology for CP service will be described.
  • the existing sensor for ADAS or sensor for CPS can always track surrounding objects and collect related data.
  • the sensor information can be collected in two ways.
  • each sensor value may be individually provided to surrounding vehicles through a CP service.
  • information is transmitted for each sensor.
  • the integrated sensor information collected as one after the data fusion block may be provided to the CP service.
  • FIG. 8 is a view for explaining the structure of a CPM message according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • the CPM message may include a header, an originating station container (OSC), a sensor information container (SIC), and a perceived object container (POC) field (or data, information, and container).
  • OSC originating station container
  • SIC sensor information container
  • POC perceived object container
  • the header may include'protocolVersion','messageID','stationID' and/or'generationDeltaTime' fields. Each field in turn indicates the version of the protocol, the ID for distinguishing the message, the ID for distinguishing the station, and the time the message was generated.
  • the OSC field used to transmit own vehicle information may include a'BasicContainer' field and/or a'StationData' field. Stations can be largely divided into vehicles (Vehicle) and RSU (Road Side Unit), and there may be a ‘StationData’ field. In addition, commonly required departure station information may be included in the'BasicContainer' field.
  • The'basicContainer' field of the OSC may include a'referencePosition' field indicating a reference position of a vehicle transmitting a CPM and a'stationType' field indicating a station type (eg Vehicle, RSU).
  • the “StationData” field of OSC may be defined differently depending on the type of station.
  • the'StationData' field may include an'OrignatingVehicleContainer' field, and the'OrignatingVehicleContainer' field may include'Heading','Speed','OrientationDeltaAngle','driveDirection','Acceleration' and/or It may include a'trailerData' field (or data, information, and container). Each of the fields in turn may indicate the driving direction of the vehicle, the driving speed, the angle between the driving direction of the vehicle and the front of the vehicle, acceleration of the vehicle, and information of the trailer.
  • the station is an RSU
  • the'StationData' field may include an'intersectionReferenceID' and/or a'RoadSegmentationID' field, and each field may indicate an intersection identification ID and a road ID.
  • the SIC represents a container used to convey installation/feature information of a sensor used to detect an object.
  • the SIC may include a vehicle sensor or an RSU sensor field depending on the type of station.
  • the vehicle sensor field includes a sensor ID indicating a sensor ID, a sensor type indicating a sensor type, and offset data indicating the position of the sensor (indicated by offset based on xOffset, yOffset, zOffset, referencePosition) and/or sensor measurement range. It may include data indicating (range, horizontalFrustumStart/End, verticalFrustumStart/End, measurement distance, horizontal measurement range, vertical measurement range).
  • the RSU sensor field indicates the sensor ID representing the sensor, offset information indicating the position of the sensor (displayed as offset based on xOffset, yOffset, zOffset, and referencePosition) and/or the measurement range of the sensor (range, horizontalFrustumStart/End, verticalFrustumStart/End , Measurement distance, horizontal measurement range, vertical measurement range).
  • the POC is a container that contains information of surrounding objects collected through sensors. In accordance with the measured number of objects, an'ObjectData' field including each object information is generated. For example, when 4 objects are measured, the POC field may include 4 object data.
  • the object data is'ObjectID' representing the ID of the object, data representing the sensor and time used for measurement ('SensorID','TimeOfMeasurement'), and location information of the measured object ('xDistance','yDistance','zDistance' ;'referencePosition' indicates the x, y, and z distance), object's motion information ('xSpeed','ySpeed','zSpeed','xAcceleration','yAcceleration','zAcceleration'; x,y,z axis Speed acceleration), object size information ('planarObjectDimension1','planarObjectDimension1','verticalObjectDimension'; informs the size and height of the horizontal plane of the object) and/or object status information ('classification', ' lanePosition','intersectionTopologyPositoin'; vehicle type of the object, lane information of the object, intersection location information of the object).
  • FIG. 9 is a view for explaining sensor information according to an embodiment of the present invention.
  • CP service is a service that informs surrounding information of an object measured (or detected) using a sensor.
  • a V2X vehicle providing CP service informs nearby vehicles of the measured object information, it can also inform information of a sensor used to measure it. This is because it is possible to distinguish whether an object does not exist or is not detected by notifying the detection radius (ie, sensor coverage) of the sensor together. That is, a V2X vehicle that provides CP service can inform surrounding vehicles through a CPM message of coverage by sensors used to detect an object. As described above with reference to FIG. 8, the CPM message may indicate the coverage of the sensor through the SIC indicating the container used to deliver the installation/function information of the sensor used to detect the object.
  • the SIC may include SensorID, SensorType, SensorPosition, Radious, OpeningAngle, and QualityClass fields (or data, parameters) as shown in the table below.
  • the V2X vehicle can inform the surrounding vehicle of the sensor's coverage information as shown in FIG. 9. Redundant description of each field (or data) will be omitted.
  • the sensor position is expressed by using the coordinates of the x-axis direction and the y-exit direction based on the center position of the vehicle in front of the installed position of the sensor.
  • the measurement range of the sensor may be expressed through a radius (Radius) indicating the start angle, the end angle and the measurement distance of the sensor.
  • the angle may be expressed in a clockwise direction up to 360 degrees based on the vehicle front direction.
  • measurement accuracy for each sensor may be expressed through a quality class.
  • POC is data (or container) including information on surrounding objects (ie, objects) collected through a sensor, and the data for each object is measured by the number of measured objects. It may include object data to be represented. At this time, the information of the sensor used for the measurement of the object can be expressed through the sensorID field.
  • the sensor information notation has the following problems in terms of sensor coverage expression, SenserID expression used for object detection, and privacy.
  • each sensor information may include fields such as sensor position, sensor angle, and radius, and each field may have a size of 2 bytes.
  • the ADAS or Autonomous Vehicle goes to the upper level, the number of sensors is gradually increased, and in this case, according to the conventional method, a larger data size is required to represent the sensor information. If the size increases to express sensor information, channel efficiency used for communication between V2X vehicles is inevitably reduced.
  • the method of expressing the coverage of the sensor in the polar coordinate method using the existing angle and radius not only does not express the exact range of the sensor, but also covers various coverages, such as an ultrasonic sensor mounted on a camera or a vehicle. Branches cannot express sensors efficiently. Therefore, a method for reducing the size of data used for signaling sensor information is required.
  • the method of informing the sensor used for the detection of the conventional object detects the object, and when it is detected through a plurality of sensors, there is a problem that it cannot be expressed through the SensorID included in the conventional ObjectData.
  • the SensorID used to guarantee privacy does not have a fixed value, but continuously has a random value.
  • the sensor mount (or sensor installation) information always has a fixed value, which causes a problem that privacy is exposed regardless of the continuously changing SensorID.
  • FIG. 10 is a view for explaining a problem occurring according to a conventional sensor coverage expression method.
  • a radar sensor in the case of a radar sensor, according to a conventional sensor expression method, it can be expressed in a fan shape, but as illustrated in FIG. 10(a), there may be a difference from a range actually sensed.
  • a range sensed by sensors mounted on a vehicle may be referred to as a sensing area, coverage, coverage area, and field of view (FoV).
  • the present invention proposes a new sensor information notation for solving the above-described problems and expressing a more accurate sensor range.
  • the entire sensor coverage area (or sensing area) of the vehicle may be represented by an interpolation method. That is, the transmitter that transmits the CPM message may transmit a sample value sampled in the coverage area of the vehicle sensor, and the receiver that receives this may recognize the sensor field of view of the transmitter through interpolation.
  • the transmitter vehicle may transmit sampled points.
  • the point represents the radius of the sampled sensing area (or the distance of the sensor, the distance from the reference point). It will be described with reference to the drawings below.
  • 11 is a view for explaining a method for transmitting sensor coverage according to an embodiment of the present invention.
  • a sensor coverage area of a vehicle may be expressed using points through sampling.
  • the reference point of sampling may be the center of the vehicle or may be the center of the front of the vehicle.
  • the point in the direction of travel of the vehicle around the reference point may be defined as point[1].
  • the point of the sampled coverage area may be configured as in Equation 1 below.
  • the coverage area may have N points.
  • each point may be expressed as Equation 2 below.
  • each point may be represented using a polar coordinate method.
  • the present invention is not limited to this, and the point may be expressed as a general distance value rather than a polar coordinate method.
  • each point may have an equally spaced angle. The angle can be obtained using the total number of points as shown in Equation 3 below.
  • an angle of equal intervals may be calculated by dividing 360° by the total number of samples.
  • FIGS. 12 and 13 are views illustrating an example of a method of expressing a sensing region according to an embodiment of the present invention.
  • the sensors mounted on the vehicle include a front long radar measuring (or detecting, analyzing) a vehicle or an object in front, a near radar measuring a near field, a side radar and/or a vehicle behind the vehicle, or It may include a rear long-range radar measuring the object.
  • a front camera vision mounted on the front, a side vision mounted on the side mirror, and an ultrasonic sensor mounted on the rear may be further included.
  • the entire sensing area of the vehicle can be effectively expressed using less information.
  • areas that cannot be processed such as vision sensors and ultrasonic sensors, can be easily expressed.
  • the point of the position in front of the vehicle is set to Point[1] to sequentially represent the sensor area using each point at an angle of 360/N.
  • 14 and 15 are diagrams for explaining a problem of a sensor information expression method used in conventional object detection.
  • a first sensor that is a long-range radar, a second sensor that is a front vision, and a third sensor that is a short-range radar are used for front measurement, and when the first object is detected by all of the first to third sensors
  • objects detected through a sensor may be transmitted through a Perceived Object Container (POC).
  • POC Perceived Object Container
  • the POC may include a SensorID indicating information of a sensor used to detect the corresponding object.
  • the CPS message may be generated in a data format as shown in FIG. 15.
  • information on each of the three sensors may be included.
  • the Sensor #1, Sensor #2, and Sensor #3 fields may include information about the first sensor, the second sensor, and the third sensor, respectively.
  • the POC may include information on detected objects.
  • the Object #1 field 15010 included in the POC may include information on the detected first object.
  • the Object #1 field 15010 may include a SensorID field indicating ID information of a sensor used to detect the corresponding object.
  • the present invention proposes a new object detection sensor expression method to solve this problem.
  • 16 is a diagram illustrating a method for expressing sensor information according to an embodiment of the present invention.
  • a V2X vehicle may inform a sensor used for object detection using a sensor bit map.
  • the sensor bit map field (or parameter) may indicate whether or not to use the sensors that detect the object in bit order.
  • the size of the sensor bitmap field may be determined by the maximum number of sensors allowed (or included) in the SIC. If the information on 10 sensors is included in the SIC, the sensor bit map field may have a size of 10 bits. Each sensor data can be defined in bits. As an embodiment, the MSB of the sensor bit map may indicate the first sensor, and the LSB may indicate the tenth sensor.
  • the value of the bit assigned to a specific sensor is 1, it indicates that the corresponding sensor was used for object detection. Conversely, when the value is 0, it indicates that the corresponding sensor is not used for object detection.
  • the first bit from the MSB bit of the sensor bit map is '1'. This can be set and '0' can be set for the remaining bits. As a result, the sensor bit map can be set to 0b1110000000.
  • the receiver that has received the sensor bit map can recognize that the first object has been detected through the first to third sensors. According to an embodiment of the present invention, by using a sensor bit map, it is possible to solve a problem in which only one sensor is matched through an existing SensorID and a privacy problem due to the use of the SensorID.
  • V2X communication since the vehicle information such as sensor mount (or sensor installation) information is periodically transmitted to the surroundings in a broadcast manner, a privacy issue inevitably occurs to protect personal information. .
  • a random value is used as the SensorID so that it does not have a continuous value.
  • the SensorID even in the case of the conventional method, although the SensorID is changed, the sensor mount information always has the same value. Tracking of the vehicle is possible due to sensor mount information having the same value, which causes privacy problems.
  • 17 and 18 are diagrams for explaining a method of scrambling a sensor index according to an embodiment of the present invention.
  • the SIC container may include sensor information as many as the number of sensors mounted on the vehicle.
  • the sensor information may include ID information of the sensor.
  • the V2X vehicle can scramble the order of sensor data, thereby mixing the sensor index.
  • the V2X vehicle may include a scramble device for mixing the sensor index.
  • the seed value of the scrambler can be set to be changed to random to solve this.
  • the sensor ID is randomly changed each time a CPS message is transmitted, and at the same time, the order of the sensors, that is, the sensor index is also randomly changed.
  • the vehicle can change the order of sensor data as shown in FIG. 18.
  • the index of the sensor data included in the sensor information container may change, and the sensor mount information does not have a fixed value, thereby improving privacy.
  • a method of solving a privacy problem using an angle offset when the existing SIC data format described in FIGS. 8 and 2 is used will be described.
  • 19 is a diagram illustrating a method of changing sensor mount information using an angular offset according to an embodiment of the present invention.
  • the start angle parameter and the end angle parameter of the vehicle are expressed based on the front direction of the vehicle.
  • the reference direction may be adjusted through the angle offset, and the start angle parameter and the end angle parameter value may also be changed through this.
  • the V2X vehicle in performing the angle calculation, may use a reference point changed through an angular offset rather than a reference point in the vehicle front direction.
  • the reference point is changed in this way, the angle values of all sensors can be changed, thereby maximizing the privacy function.
  • the above-described angular offset may be included in the CPM message and signaled together, or may be extracted from a sensor ID using a random value at the receiver side and used.
  • a method for improving privacy when expressing a sensing region using the interpolation method described above with reference to FIGS. 11 to 13 will be described.
  • 20 is a diagram illustrating a method of changing sensor mount information using an angular offset according to an embodiment of the present invention.
  • the V2X vehicle may designate a starting point (or a reference point) of a sampled point using an angular offset.
  • the first point may be determined based on the vehicle forward direction. If the reference point is fixed in the vehicle front direction as described above, since the entire sensing area of the vehicle is the same, each point value may be the same.
  • a reference direction for setting the first point through an angular offset may be adjusted, and through this, values of all points may have different values.
  • the above-described angular offset may be included in the CPM message and signaled together, or may be extracted from a sensor ID using a random value at the receiver side and used.
  • 21 is a view for explaining the structure of a CPM message according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • the CPM message may include a header, an originating station container (OSC), a sensor information container (SIC), and a perceived object container (POC) field (or data, information, and container). Descriptions overlapping with those described in FIG. 8 will be omitted.
  • OSC originating station container
  • SIC sensor information container
  • POC perceived object container
  • the SIC may include sensor mount fields and/or sensor data fields. That is, in an embodiment of the present invention, data indicating the coverage of the sensor from the existing sensor data may be separately extracted and commonly expressed through a sensor mount field.
  • the sensor mount field may include coverage data of a sensor included in existing sensor data.
  • the sensor data field may include information for each sensor except for information related to sensor coverage (eg, sensor ID, sensor type, etc.).
  • the sensor ID included in the object data in the POC may be changed according to the method described with reference to FIG. 16 in order to indicate the influence of the multi-sensor.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating an example of a sensor information container according to an embodiment of the present invention.
  • the CPM message may include an SIC as shown in FIG. 22.
  • the data format may be represented by ASN.1.
  • the SIC may include Offset, numPoint, Point and/or SensorData fields (or parameters, data, and data frames).
  • the Offset field indicates a reference point for improving privacy performance, and the method described in FIGS. 19 and 20 above may be applied.
  • the offset field may be defined as an integer, and may be set in a unit of 1 degree in a clockwise direction (or counterclockwise direction) based on a traveling direction. For example, if the offset value is 20, the first point, Point[1], can be set from the 20 degree position based on the reference point.
  • the numPoint field represents the total number of points used and can be defined as an integer.
  • the numPoint value can be calculated using Equation 3 above.
  • the Point field indicates the radius of sensor coverage. At this time, the method described above with reference to FIGS. 11 to 13 may be applied.
  • the Point field may be defined as an integer, and may have a distance value in units of 0.1 meters.
  • the Point field may be configured as a sequence and set as many numPoints.
  • individual characteristics of each sensor may be included in the SensorData field.
  • the SensorData field may include up to 10 fields, and the corresponding data may have a structure of DF_SensorData.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating a format of sensor data according to an embodiment of the present invention.
  • the SensorData data frame included in the SIC may include SensorID, SensorType, and QualityClass fields (or data, parameters).
  • the Sensor ID indicates the ID of the sensor, and may have a random value each time a CPM message is transmitted (or generated).
  • SensorType indicates the type of sensor, and QualityClass indicates the measurement capability of the sensor.
  • 24 is a diagram illustrating a format of object data according to an embodiment of the present invention.
  • the object data includes'ObjectID' representing the ID of the object, sensor bit map, data representing the measurement time of the object ('TimeOfMeasurement'), and position information of the measured object ('xDistance','yDistance', 'zDistance';'referencePosition' indicates x, y, and z distance) fields.
  • the fields described in FIG. 8 may be further included.
  • a SensorBitMap may be included.
  • the SensorBitMap field may be defined as an integer, and sensors may be sequentially displayed from the MSB. As described above, in the case of '1', the corresponding sensor is used, and in the case of '0', it may mean that the sensor is not used.
  • FIG. 25 is a diagram illustrating an example of a block diagram of a V2X transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • signals (or data) sensed through sensor modules 25010, 25020, and 25030 mounted in a vehicle are transmitted to a sensor aggregation/fusion block 25040, and the object information extraction block 25050 is a sensor The object is extracted from the data received from the aggregation/fusion block 25050.
  • the V2X transmission system (or device) 25000 generates a CPS message in the facility layer of the V2X modem 25080 and performs encoding with ASN.1 to perform the network and transport layer (N&T layer) and access layer ( Access layer) can be transmitted by RF.
  • N&T layer network and transport layer
  • Access layer access layer
  • a method for expressing new sensor range information for sensor information of CPM has been described.
  • the V2X transmission system (or device) 25000 may further include a sensor coverage sampling block 25060 and/or a random generator block 25070.
  • the V2X transmission system (or device) 25000 senses surrounding vehicles or objects using a plurality of sensor modules 25010, 25020, and 25030 mounted on the vehicle, and uses the sensed data to collect/converge the sensor block 25040 ) Collects sensor data, and the object information extraction block 25050 extracts an object from data received from the sensor aggregation/fusion block 25040.
  • the sensor coverage sampling block 25060 may perform sampling on the sensor coverage area in consideration of interpolation at the receiver side. If the method of improving the privacy technique according to the embodiments described above with reference to FIGS. 17 to 20 is applied, the starting point of sampling can be changed through this by generating an offset value through the random generator block 25070. have. Thereafter, the facility layer of the V2X modem 25080 may generate a CPS message including sensor coverage sampling information and offset data used according to an embodiment of the present invention along with object information included in a conventional CPM.
  • 26 is a diagram illustrating an example of a block diagram of a V2X receiver according to an embodiment of the present invention.
  • the V2X modem 26070 receives an RF signal and receives (or restores, decodes) CPS messages through an access layer, a network and a transport layer, and a new facility layer according to an embodiment of the present invention.
  • the object information acquisition block 26040 processes the POC included in the received CPS message.
  • the methods described with reference to FIGS. 11 to 13 may be applied. That is, according to an embodiment of the present invention, the sensor coverage acquisition block 26050 may acquire the sensor coverage area from the SIC included in the CPS message based on the methods described with reference to FIGS. 11 to 13 above.
  • the sensor coverage acquisition block 26050 may calculate a sensor coverage area by interpolating a sampled value to indicate the sensor range.
  • the sensor coverage acquisition block 26050 may use an offset (26060) value included in the CPM message during interpolation.
  • the information thus obtained may be processed through the system controller 2630 and then guided to a user through a human interface 2610 or a vehicle may be controlled through an actuator 2620.
  • FIG. 27 is a flowchart illustrating a method of generating a CPM message according to an embodiment of the present invention.
  • the V2X vehicle (or V2X communication device) initializes the system (S27010).
  • the V2X vehicle processes the sensor received through sensing in the initialized sensor module (S27020), and acquires (or extracts and detects) object information around it (S27030).
  • the V2X vehicle calculates sensor coverage to be included in the SIC to generate a CPS message (S27040). If, in the privacy enhanced mode, the V2X vehicle may generate (or determine) an offset (S27050).
  • the V2X vehicle samples the corresponding area to express the sensor coverage area (S27060). If in the privacy enhancement mode, the V2X vehicle may change the reference point to perform sampling using the offset. If not in the privacy enhancement mode, the offset may be basically '0', and the same reference point may be used. Thereafter, a point value of the sampled sensor coverage area may be extracted.
  • the V2X vehicle generates a CPM message (S27070).
  • the CPM message may include sensor coverage information generated in the above-described step.
  • the CPM message generated in step S27070 may be generated as a packet (S27080, S27090) and wirelessly transmitted through the Networks & Transport layer and the Access layer. Thereafter, if the system is not terminated, the V2X vehicle may periodically provide the CPS service through sensor information acquisition.
  • FIG. 28 is a flowchart illustrating a method of decoding a CPM message according to an embodiment to which the present invention is applied.
  • the receiver device initializes the system (S28010).
  • the receiver device can be prepared to start the communication module with the V2X system through system initialization.
  • the receiver device waits for a CPM message to be received through the connected V2X communication modem (S28020).
  • a V2X signal that is, a CPM message is received through a V2X receiver (S28030)
  • data is input through the NF-SAP through the access layer and the network & transport layer, and the CPM message is decoded in the facility layer. This is performed (S28040).
  • the receiver device decodes the CPM message to obtain an SIC including sensor information (S28050), and obtains a POC containing object information (S28090).
  • the receiver device determines whether privacy is applied using the offset information included in the SIC (S28060). If, in the privacy enhanced mode, the V2X vehicle may change the reference point to perform sampling using the offset (S28070).
  • the receiver device performs an interpolation operation using the point value included in the SIC (S28080).
  • the receiver device may extract an object value using a POC (S28090), and may acquire information of sensors used for object extraction using a sensor bit map (S28100). Thereafter, the information calculated through the two paths described above may be delivered to an application layer (S28110), and a CPS service may be provided based on this.
  • V2X communication device 29 shows a configuration of a V2X communication device according to an embodiment of the present invention.
  • the V2X communication device may be referred to as a V2X communication device, V2X device, or the like.
  • the V2X communication device 29000 may include a communication unit 29010, a processor 29020 and a memory 29030.
  • the communication unit 29010 may be connected to the processor 29020 to transmit/receive wireless signals.
  • the communication unit 29010 may upconvert data received from the processor 29020 into a transmission/reception band to transmit a signal or downconvert a received signal.
  • the communication unit 29010 may implement an operation of at least one of a physical layer or an access layer.
  • the communication unit 29010 may include a plurality of sub RF units to communicate according to a plurality of communication protocols.
  • the communication unit 29010 is a ITS-G5 wireless communication technology, satellite based on Dedicated Short Range Communication (DSRC), IEEE 802.11 and/or 802.11p standard, and physical transmission technology of IEEE 802.11 and/or 802.11p standard.
  • Data communication based on 2G/3G/4G(LTE)/5G wireless cellular communication technology including wideband wireless mobile communication, broadband terrestrial digital broadcasting technology such as DVB-T/T2/ATSC, GPS technology, IEEE 1609 WAVE technology, etc. It can be done.
  • the communication unit 29010 may include a plurality of transceivers implementing each communication technology.
  • the processor 29020 may be connected to the RF unit 29030 to implement operations of layers of the V2X communication device.
  • the processor 29020 may be configured to perform operations according to various embodiments of the present invention according to the above-described drawings and descriptions.
  • at least one of modules, data, programs, or software for implementing the operation of the V2X communication device 29000 according to various embodiments of the present invention described above is stored in the memory 29010 and can be executed by the processor 29020. have.
  • the memory 2910 is connected to the processor 2920 and stores various information for driving the processor 2920.
  • the memory 29010 may be included in the processor 2920 or installed outside the processor 2920 to be connected to the processor 2920 by known means.
  • the processor 2920 of the V2X communication device 29000 may generate and transmit the CPM described in the present invention. A method of generating and transmitting the CPM by the V2X communication device 29000 will be described below.
  • the V2X communication device may be a V2X communication device of a vehicle.
  • the vehicle is equipped with a sensor, and the sensor can be used to detect surrounding objects.
  • the V2X communication device detects surrounding objects using at least one sensor mounted on the vehicle (S30010).
  • the V2X communication device performs sampling on the sensor coverage area of the vehicle (S30020).
  • the V2X communication device generates (or determines) a point indicating a sensor arrival distance by at least one sensor mounted in a vehicle for each sampled sensor coverage area (S30030).
  • the V2X communication device generates a CP message including information on the points generated in S30030 and the surrounding objects detected in step S30010 (S30040).
  • the V2X communication device transmits the CP message generated in step S30040 (S30050).
  • the step of sampling the sensor coverage area may be performed by sampling the sensor coverage area at an equally spaced angle by a predetermined number based on the center of the vehicle.
  • the points may be sequentially generated for each sampled sensor coverage area based on the direction of travel of the vehicle.
  • the information on the detected surrounding objects includes a sensor bit map indicating sensor information on detecting the surrounding objects, and the bits of the sensor bit map are respectively attached to sensors mounted on the vehicle. Can be mapped.
  • the CP message includes sensor data for each sensor mounted in the vehicle, and the generating of the CP message comprises randomizing the order of the center data based on a predetermined random seed value. It may include the step of changing.
  • the step of sampling the sensor coverage area further includes setting an angular offset indicating a reference point for generating the point, and the point is determined for each sampled sensor coverage area based on the angular offset. It can be created sequentially.
  • Embodiments according to the present invention may be implemented by various means, for example, hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • one embodiment of the present invention includes one or more application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), FPGAs ( field programmable gate arrays), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • processors controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • an embodiment of the present invention may be implemented in the form of a module, procedure, function, etc. that performs the functions or operations described above.
  • the software code can be stored in memory and driven by a processor.
  • the memory is located inside or outside the processor, and can exchange data with the processor by various means already known.
  • the present invention is used in a series of V2X communication fields.

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Abstract

차량의 V2X 통신 장치가 CPM 메시지를 전송하는 방법이 개시된다. 구체적으로, 차량의 V2X 메시지를 전송하는 방법은, 상기 차량에 장착된 적어도 하나의 센서를 이용하여 주변 오브젝트를 검출하는 단계; 상기 차량의 센서 커버리지(sensor coverage) 영역을 샘플링하는 단계; 상기 샘플링된 센서 커버리지 영역 별로 상기 차량에 장착된 적어도 하나의 센서에 의한 센서 도달 거리를 나타내는 포인트(point)를 생성하는 단계; 상기 포인트 및 상기 검출된 주변 오브젝트에 대한 정보를 포함하는 CP 메시지를 생성하는 단계; 및 상기 CP 메시지를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

V2X 통신을 위한 장치 및 방법
본 발명은 V2X 통신을 위한 장치 및 방법에 대한 것으로, 특히 V2X 통신 장치가 CPM(Collective Perception Message) 메시지를 송수신하는 방법에 대한 것이다.
최근 차량(vehicle)은 기계 공학 중심에서 전기, 전자, 통신 기술이 융합된 복합적인 산업 기술의 결과물이 되어 가고 있으며, 이러한 면에서 차량은 스마트카라고도 불린다. 스마트카는 운전자, 차량, 교통 인프라 등을 연결하여 교통 안전/복잡 해소와 같은 전통적인 의미의 차량 기술뿐 아니라 다양한 사용자 맞춤형 이동 서비스를 제공하게 되었다. 이러한 연결성은 V2X(Vehicle to Everything) 통신 기술을 사용하여 구현될 수 있다.
V2X 통신을 통해 다양한 서비스가 제공될 수 있다. V2X 통신을 수행하는 차량의 ITS 시스템은 교통 안전 및 효율을 위한 다양한 서비스를 제공할 수 있다. 그 중 하나가 협력적 인식(Cooperative Awareness: CA) 서비스이다. 도로 교통 내 협력적 인식은 도로 사용자와 도로변 인프라가 서로의 위치, 역동성(dynamics) 및 속성에 관하여 알 수 있음을 의미한다. 이러한 서로에 대한 인식은 여러 도로 안전 및 교통 효율 어플리케이션의 기본이 된다.
이와 같이, CA 서비스는 V2X 통신 장치가 자신의 위치와 상태를 주기적으로 주변 V2X 통신 장치에 제공함으로써 교통 안전을 지원할 수 있다. 그러나, 이 CA 서비스는 해당 V2X 통신 장치 자체의 정보만을 공유할 수 있다는 제약이 있다. 이를 보완하기 위해 새로운 방식의 서비스의 개발이 필요하다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 V2X 통신을 위한 장치 및 방법을 제안한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차량의 V2X 메시지를 전송하는 방법은, 상기 차량에 장착된 적어도 하나의 센서를 이용하여 주변 오브젝트를 검출하는 단계; 상기 차량의 센서 커버리지(sensor coverage) 영역을 샘플링하는 단계; 상기 샘플링된 센서 커버리지 영역 별로 상기 차량에 장착된 적어도 하나의 센서에 의한 센서 도달 거리를 나타내는 포인트(point)를 생성하는 단계; 상기 포인트 및 상기 검출된 주변 오브젝트에 대한 정보를 포함하는 CP 메시지를 생성하는 단계; 및 상기 CP 메시지를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
실시예로서, 상기 센서 커버리지 영역을 샘플링하는 단계는, 상기 차량의 중심을 기준으로 기설정된 개수만큼 등간격의 각도로 상기 센서 커버리지 영역을 샘플링함으로써 수행될 수 있다.
실시예로서, 상기 포인트는 상기 차량의 진행 방향을 기준으로 상기 샘플링된 센서 커버리지 영역 별로 순차적으로 생성될 수 있다.
실시예로서, 상기 검출된 주변 오브젝트에 대한 정보는 상기 주변 오브젝트를 검출한 센서 정보를 나타내는 센서 비트 맵(sensor bit map)을 포함하고, 상기 센서 비트 맵의 비트는 각각 상기 차량에 장착된 센서에 매핑될 수 있다.
실시예로서, 상기 CP 메시지는 상기 차량에 장착된 센서 별 센서 데이터를 포함하고, 상기 CP 메시지를 생성하는 단계는, 기설정된 랜덤한 시드(seed) 값에 기초하여 상기 센터 데이터의 순서를 랜덤하게 변경하는 단계를 포함할 수 있다.
실시예로서, 상기 센서 커버리지 영역을 샘플링하는 단계는, 상기 포인트를 생성하기 위한 기준점을 나타내는 각도 오프셋을 설정하는 단계를 더 포함하고, 상기 포인트는 상기 각도 오프셋을 기준으로 상기 샘플링된 센서 커버리지 영역 별로 순차적으로 생성되는, CP 메시지 전송 방법.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 V2X 통신 장치는 데이터를 저장하는 메모리; 집단 지각(CP: Collective Perception) 메시지를 포함하는 무선 신호를 송수신하는 통신 유닛; 및 상기 메모리 및 상기 통신 유닛을 제어하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 차량에 장착된 적어도 하나의 센서를 이용하여 주변 오브젝트를 검출하고; 상기 차량의 센서 커버리지(sensor coverage) 영역을 샘플링하고; 상기 샘플링된 센서 커버리지 영역 별로 상기 차량에 장착된 적어도 하나의 센서에 의한 센서 도달 거리를 나타내는 포인트(point)를 생성하고; 상기 포인트 및 상기 검출된 주변 오브젝트에 대한 정보를 포함하는 CP 메시지를 생성하고; 및 상기 CP 메시지를 전송할 수 있다.
실시예로서, 상기 센서 커버리지 영역을 샘플링하는 단계는, 상기 차량의 중심을 기준으로 기설정된 개수만큼 등간격의 각도로 상기 센서 커버리지 영역을 샘플링함으로써 수행될 수 있다.
실시예로서, 상기 포인트는 상기 차량의 진행 방향을 기준으로 상기 샘플링된 센서 커버리지 영역 별로 순차적으로 생성될 수 있다.
실시예로서, 상기 검출된 주변 오브젝트에 대한 정보는 상기 주변 오브젝트를 검출한 센서 정보를 나타내는 센서 비트 맵(sensor bit map)을 포함하고, 상기 센서 비트 맵의 비트는 각각 상기 차량에 장착된 센서에 매핑될 수 있다.
실시예로서, 상기 CP 메시지는 상기 차량에 장착된 센서 별 센서 데이터를 포함하고, 상기 프로세서는, 기설정된 랜덤한 시드(seed) 값에 기초하여 상기 센터 데이터의 순서를 랜덤하게 변경할 수 있다.
실시예로서, 상기 프로세서는, 상기 포인트를 생성하기 위한 기준점을 나타내는 각도 오프셋을 설정하고, 상기 포인트는 상기 각도 오프셋을 기준으로 상기 샘플링된 센서 커버리지 영역 별로 순차적으로 생성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상대적으로 적은 데이터를 이용하여 차량의 센서 커버리지를 효과적으로 표현할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 센서 비트 맵를 사용함으로써, 기존의 SensorID를 통해서 하나의 센서만 매칭되는 문제점과 SensorID 사용에 따른 프라이버시(privacy) 문제를 동시에 해결할 수 있다.
본 발명에 대해 더욱 이해하기 위해 포함되며 본 출원에 포함되고 그 일부를 구성하는 첨부된 도면은 본 발명의 원리를 설명하는 상세한 설명과 함께 본 발명의 실시예를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 V2X 통신 장치의 예시적인 아키텍쳐를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 V2X 메시지의 처리 방법을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 CP 서비스를 제공하는 V2X 통신 장치의 아키텍쳐를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 CP 서비스의 기능 블록도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 CPM 구조를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 CP 서비스를 제공하는 V2X 통신 장치가 센서 데이터를 추출하는 방법을 나타낸다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, CP 서비스를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명이 적용되는 일 실시예에 따른 CPM 메시지의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 CPM 메시지의 운용 방법을 예시하는 도면이다.
도 10은 종래의 센서 커버리지 표현 방식에 따라 발생하는 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 커버리지 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 센싱 영역의 표현 방법의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 14 및 도 15는 종래의 오브젝트 검출에 사용된 센서 정보 표현 방식의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 정보 표현 방법을 예시하는 도면이다.
도 17 및 도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 인덱스의 스크램블 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 각도 오프셋을 이용한 센서 마운트 정보 변경 방법을 예시하는 도면이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 각도 오프셋을 이용한 센서 마운트 정보 변경 방법을 예시하는 도면이다.
도 21은 본 발명이 적용되는 일 실시예에 따른 CPM 메시지의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 정보 컨테이너의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 데이터의 포맷을 예시하는 도면이다.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 오브젝트 데이터의 포맷을 예시하는 도면이다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 V2X 송신 장치 블록도의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 V2X 수신 장치 블록도의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 27은 본 발명의 일 실시예에 따른 CPM 메시지의 생성 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 28은 본 발명이 적용되는 일 실시예에 따른 CPM 메시지의 복호화 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 29는 본 발명의 실시예에 따른 V2X 통신 장치의 구성을 나타낸다.
도 30은 본 발명의 일 실시예에 따른 V2X 통신 장치가 ITS 메시지를 전송하는 방법을 나타내는 순서도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대해 구체적으로 설명하며, 그 예는 첨부된 도면에 나타낸다. 첨부된 도면을 참조한 아래의 상세한 설명은 본 발명의 실시예에 따라 구현될 수 있는 실시예만을 나타내기보다는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위한 것이다. 다음의 상세한 설명은 본 발명에 대한 철저한 이해를 제공하기 위해 세부 사항을 포함하지만, 본 발명이 이러한 세부 사항을 모두 필요로 하는 것은 아니다. 본 발명은 이하에서 설명되는 실시예들은 각각 따로 사용되어야 하는 것은 아니다. 복수의 실시예 또는 모든 실시예들이 함께 사용될 수 있으며, 특정 실시예들은 조합으로서 사용될 수도 있다.
본 발명에서 사용되는 대부분의 용어는 해당 분야에서 널리 사용되는 일반적인 것들에서 선택되지만, 일부 용어는 출원인에 의해 임의로 선택되며 그 의미는 필요에 따라 다음 설명에서 자세히 서술한다. 따라서 본 발명은 용어의 단순한 명칭이나 의미가 아닌 용어의 의도된 의미에 근거하여 이해되어야 한다.
본 발명은 V2X 통신 장치에 대한 것으로, V2X 통신 장치는 ITS(Intelligent Transport System) 시스템에 포함되어, ITS 시스템의 전체 또는 일부 기능들을 수행할 수 있다. V2X 통신 장치는 차량과 차량, 차량과 인프라, 차량과 자전거, 모바일 기기 등과의 통신을 수행할 수 있다. 실시예로서 V2X 통신 장치는 차량의 온보드 유닛(OBU; On Board Unit)에 해당하거나, OBU에 포함될 수도 있다. OBU는 OBE(On Board Equipment)라고 지칭될 수도 있다. V2X 통신 장치는 인프라스트럭처의 RSU(Road Side Unit)에 해당하거나, RSU에 포함될 수도 있다. RSU는 RSE(RoadSide Equipment)라고 지칭될 수도 있다. 또는, V2X 통신 장치는 ITS 스테이션에 해당되거나, ITS 스테이션에 포함될 수 있다. V2X 통신을 수행하는 임의의 OBU, RSU 및 모바일 장비 등을 모두 ITS 스테이션이라고 지칭할 수도 있다. 또는, V2X 통신 장치는 WAVE(Wireless Access in Vehicular) 장치에 해당되거나, WAVE 장치에 포함될 수 있다. V2X 통신 장치는 V2X 장치라고 약칭될 수도 있다.
이하에서는 먼저 V2X 통신 장치에 의해 제공되는 집단 지각(Collective Perception: CP) 서비스 및 이 CP 서비스(이하, CPS로 지칭될 수도 있음)를 위한 CP 메시지(CPM)의 기본 구조에 대하여 설명한다. 또한, CP 서비스의 성능 향상을 위한 CPM 구조의 다양한 실시예들에 대하여 설명한다. 한편, 본 명세서에서는 CPM을 생성하는 V2X 통신 장치가 차량의 V2X 통신 장치라고 가정하고 다양한 실시예들을 설명한다. 다만, 경우에 따라서는, 후술할 실시예들이 RSU의 V2X 통신 장치 또는 개인(personal) V2X 통신 장치에도 동일 또는 유사한 방식으로 적용될 수도 있다. 본 명세서에서, CPM은 CPM 메시지로 지칭될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 V2X 통신 장치의 예시적인 아키텍쳐를 나타낸다. 도 1은 예를 들면, 유럽(EU) 표준을 따르는 ITS 스테이션의 레퍼런스 아키텍쳐를 기반으로 구현 가능한 V2X 통신 장치의 예시적인 아키텍처일 수 있다.
어플리케이션(application) 레이어: 어플리케이션 레이어는 다양한 사용예(use case)를 구현 및 지원할 수 있다. 예를 들면, 어플리케이션은 도로 안전(Road Safety), 효율적 교통 정보(Efficient Traffic Information), 기타 애플리케이션 정보(Other application)를 제공할 수 있다.
퍼실리티(facilities) 레이어: 퍼실리티 레이어는 어플리케이션 레이어에서 정의된 다양한 사용예를 효과적으로 실현할 수 있도록 지원할 수 있다.
이러한 퍼실리티 레이어는 기본적으로 OSI 모델의 상위 3개 계층과 동일 또는 유사한 기능 지원할 수 있다. 나아가 추가적으로, V2X 통신 장치를 위한 퍼실리티를 제공할 수 있다. 예를 들면, 퍼실리티 레이어는 어플리케이션 지원(Application support), 정보 지원(Information support), 세션/통신 지원(Session/communication support) 등과 같은 퍼실리티를 제공할 수 있다. 여기서, 퍼실리티는 기능(functionality), 정보(information), 데이터 (data)를 제공하는 컴포넌트(component)를 의미한다. 예시적으로 제시된 3개의 퍼실리티에 대한 설명은 다음과 같다.
어플리케이션 지원 퍼실리티는 기본적인 어플리케이션 세트(또는 메시지 세트)를 지원하는 퍼실리티를 말한다. 도 1의 V2X 통신 장치의 경우, 퍼실리티 레이어는 V2X 메시지, 예컨대, CAM과 같은 주기적 메시지 또는 DENM(Decentralized Environmental Notification Messages)과 같은 이벤트 메시지를 지원할 수 있다. 또한, 퍼실리티 레이어는 예컨대, CPM 메시지를 지원할 수도 있다.
정보 지원 퍼실리티는 기본적인 어플리케이션 세트(또는 메시지 세트)를 을 위해 사용되는 공통된 데이터 정보나 데이터베이스를 제공하는 퍼실리티로서, 예컨데, 로컬 다이나믹 맵(Local Dynamic Map: LDM) 등일 수 있다.
세션/통신 지원 퍼실리티는 통신 및 세션 관리를 위한 서비스를 제공하는 퍼실리티로서, 어드레싱 모드(addressing mode)와 세션 지원(session support) 등일 수 있다.
상술한 바와 같이, 퍼실리티 레이어는 어플리케이션 세트(또는 메시지) 세트를 지원하는 것을 주요 기능 중의 하나로 수행한다. 즉, 퍼실리티 레이어는 어플리케이션 레이어가 전송하고자 하는 정보 또는 제공하고자 하는 서비스에 근거하여 메시지 세트(또는 메시지)를 만드는 역할을 수행한다. 이렇게 생성된 메시지는 V2X 메시지로 지칭될 수도 있고, 이에 대하여는 이하에서 각 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
액세스(Access) 레이어: 액세스 레이어는 상위 레이어에서 수신한 메세지/데이터를 물리적 채널을 통해 전송할 수 있다. 예를 들면, 액세스 레이어는 IEEE 802.11 및/또는 802.11p 표준 기반 통신 기술, IEEE 802.11 및/또는 802.11p 표준의 피지컬 전송 기술에 기초하는 ITS-G5 무선 통신 기술, 위성/광대역 무선 이동 통신을 포함하는 2G/3G/4G(LTE)/5G 무선 셀룰러 통신 기술, DVB-T/T2/ATSC 등 광대역 지상파 디지털 방송 기술, GPS 기술, IEEE 1609 WAVE 기술 등에 기초하여 데이터 통신을 수행/지원할 수 있다.
네트워크 및 트랜스포트(Networking & Transport) 레이어: 네트워크/트랜스포트 레이어는 다양한 트랜스포트 프로토콜 및 네트워크 프로토콜을 사용함으로써 동종(homogenous)/이종(heterogeneous) 네트워크 간의 차량 통신을 위한 네트워크를 구성할 수 있다.
트랜스포트 레이어는 상위 레이어(세션(session) 레이어, 프리젠테이션(presentation) 레이어, 어플리케이션 레이어)와 하위 레이어(네트워크 레이어, 데이터 링크 레이어, 피지컬 레이어)에서 제공하는 서비스들 간의 연결 계층이다. 트랜스포트 레이어는 전송 데이터가 목적지에 정확히 도착하도록 관리할 수 있다. 송신측에서, 트랜스포트 레이어는 효율적인 데이터 전송을 위해 데이터를 적당한 크기의 패킷으로 프로세싱하고, 수신측에서, 트랜스포트 레이어는 수신된 패킷들을 원래의 파일로 복구하는 프로세싱을 수행할 수 있다. 실시예로서, 트랜스포트 프로토콜로서 TCP(Transmission Control Protocol), UDP(User Datagram Protocol), BTP(Basic Transport Protocol)과 같은 프로토콜이 사용될 수 있다.
네트워크 레이어는 논리적인 주소를 매니징하고, 패킷의 전달 경로를 결정할 수 있다. 네트워크 레이어는 트랜스포트 레이어에서 생성된 패킷을 수신하여 목적지의 논리적인 주소를 네트워크 계층 헤더에 추가할 수 있다. 실시예로서, 패킷 경로는 차량들간, 차량과 고정 스테이션간, 고정 스테이션들 간의 유니캐스트/브로드캐스트가 고려될 수 있다. 실시예로서, 지오-네트워킹(Geo-Networking), 모바일 지원(with mobility support) IPv6 네트워킹, 지오-네트워킹을 거치는(over) IPv6 등이 네트워킹 프로토콜로서 고려될 수 있다.
V2X 통신 장치의 예시적인 아키텍처는 추가로 매니지먼트(Management) 레이어 및 시큐리티(security) 레이어를 더 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 V2X 메시지의 처리 방법을 나타낸다. V2X 메시지는 ITS 메시지로 지칭될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 어플리케이션 레이어 또는 퍼실리티 레이어는 V2X 메시지를 생성할 수 있다. 예를 들면, CAM, DENM 또는 CPM이 V2X 메시지로서 생성될 수 있다.
트랜스포트 레이어는 BTP 패킷을 생성하고, 네트워크 레이어는 BTP 패킷을 인캡슐레이팅하여 지오-네트워킹 패킷을 생성할 수 있다. 지오-네트워킹 패킷은 LLC 패킷으로 인캡슐레이션될 수 있다. 도 2의 실시예에서, 데이터는 메세지 세트를 포함하고, 메세지 세트는 베이직 세이프티 메세지가 될 수 있다.
BTP는 퍼실리티 레이어에서 생성한 V2X 메시지를 하위(lower) 레이어로 전송하기 위한 프로토콜이다. BTP 헤더는 A타입, B타입으로 구성된다. A 타입 BTP 헤더는 인터랙티브(interactive) 패킷 전송을 위해 송수신에 필요한, 목적지/데스티네이션(destination) 포트 및 소스 포트를 포함할 수 있다. B 타입 헤더는 비-인터랙티브(non-interactive) 패킷 전송을 위해 송신에 필요한, 데스티네이션 포트 및 데스티테이션 포트 정보를 포함할 수 있다. 헤더에 포함된 필드/정보에 대한 설명은 아래와 같다.
데스티네이션 포트(Destination Port): 데스티네이션 포트는 BTP 패킷에 포함된 데이터(BTP-PDU)의 목적지에 해당하는 퍼실리티 엔터티를 식별한다.
소스 포트(Source Port): BTP-A 타입의 경우 생성되는 필드로서, 해당 패킷이 전송되는 소스에서의 퍼실리티 레이어의 프로토콜 엔터티의 포트를 지시한다. 이 필드는 16비트의 사이즈를 가질 수 있다.
데스티네이션 포트 정보(Destination Port Info): BTP-B 타입의 경우 생성되는 필드로서, 데스티네이션 포트가 가장 잘 알려진 포트인 경우 추가 정보를 제공할 수 있다. 이 필드는 16비트의 사이즈를 가질 수 있다.
지오네트워킹 패킷(Geonetworking packet)은 네트워크 계층의 프로토콜에 따라서 베이직 헤더 및 커먼 헤더를 포함하고, 지오네트워킹 모드에 따라서 익스텐션(Extension) 헤더를 선택적으로(optional) 포함한다. 지오네트워킹 헤더에 대해서는 이하에서 다시 설명한다.
지오네트워킹 패킷에 LLC 헤더가 부가되어 LLC 패킷이 생성된다. LLC 헤더는 IP 데이터와 지오네트워킹 데이터를 구별하여 전송하는 기능을 제공한다. IP 데이터와 지오네트워킹 데이터는 SNAP의 이더타입(Ethertype)에 의해 구별될 수 있다. 실시예로서, IP 데이터가 전송되는 경우, 이더타입은 0x86DD로 설정되어 LLC 헤더에 포함될 수 있다. 실시예로서, 지오네트워킹 데이터가 전송되는 경우, 이더타입은 0x86DC로 설정되어 LLC 헤더에 포함될 수 있다. 수신기는 LLC 패킷 헤더의 이더타입 필드를 확인하고, 그 값에 따라서 패킷을 IP 데이터 경로 또는 지오네트워킹 경로로 포워딩 및 처리할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 CP 서비스를 제공하는 V2X 통신 장치의 아키텍쳐를 나타낸다.
V2X 통신 장치는 교통 안전 및 효율을 위한 다양한 서비스를 제공할 수 있다. 그 중 하나가 협력적 인식(Cooperative Awareness: CA) 서비스일 수 있다. 도로 교통 내 협력적 인식은 도로 사용자와 도로변 인프라가 서로의 위치, 역동성(dynamics) 및 속성에 관하여 알 수 있음을 의미한다. 여기서, 도로 사용자는 자동차, 트럭, 오토바이, 자전거 또는 보행자와 같은 교통 안전 및 제어 역할을 하는 도로 상의 또는 도로 근처의 모든 종류의 사용자이고, 도로변 인프라는 도로 표지판, 신호등 또는 장벽 및 출입구를 포함하는 장비일 수 있다.
이러한 서로에 대한 인식은 여러 도로 안전 및 교통 효율 어플리케이션의 기본이 된다. 이는 V2X 네트워크라 불리는 무선 네트워크에 기반한 V2V(vehicle to vehicle), V2I(vehicle to infrastructure), I2V(infrastructure to vehicle) 또는 V2X(vehicle to everything) 등에서 도로 사용자 간 정기적인 정보 교환에 의해 이루어질 수 있다.
한편, 협력적 안전 및 교통 효율 어플리케이션은 V2X 통신 장치가 V2X 통신 장치의 주변에 있는 도로 사용자의 존재 및 행동을 포함하는 상황 인식(situational awareness)을 개발(develop)하도록 요구한다. 예를 들면, V2X 통신 장치는 그 자신의 센서 및 다른 V2X 통신 장치와의 통신을 통해 상황 인식을 개발할 수 있다. 이때, CA 서비스는 어떻게 V2X 통신 장치가 협력적 인식 메시지(Cooperative Awareness Message: CAM)를 전송함으로써 그 자신의 위치, 역동성 및 속성을 알릴 수 있는지를 지정할 수 있다.
이와 같이, CA 서비스는 V2X 통신 장치가 자신의 위치와 상태를 주기적으로 주변 V2X 통신 장치에 제공함으로써 교통 안전을 지원할 수 있다. 그러나, 이 CA 서비스는 해당 V2X 통신 장치 자체의 정보만을 공유할 수 있다는 제약이 있다. 이를 보완하기 위해 CP 서비스와 같은 서비스의 개발이 필요하다.
이 CP 서비스는 어떻게 V2X 통신 장치가 검출된(detected) 이웃 도로 사용자 및 다른 오브젝트의 위치, 역동성 및 속성에 관하여 다른 V2X 통신 장치에 알릴 수 있는지를 지정할 수 있다. 예를 들면, CP 서비스는 집단 지각 메시지(Collective Perception Messages: CPM)의 전송을 통해 다른 V2X 통신 장치와 이 정보를 공유할 수 있다. 이러한 CP 서비스는 도로 교통에 참여하는 모든 종류의 V2X 통신 장치 (차량(vehicle) V2X 통신 장치, RSU V2X 통신 장치, 개인(personal) V2X 통신 장치 등)을 위한 선택적 퍼실리티(optional facility)일 수 있다.
이하에서는, 도 3을 참조하여 V2X 네트워크에 참여하는 V2X 통신 장치에 의해 전송되는 CPM 및 CPM을 전송하기 위한 CP 서비스에 대하여 구체적으로 설명한다. 본 명세서에서, CPM은 V2X 네트워크에서 V2X 통신 장치 간에 교환되는 메시지로서, V2X 통신 장치에 의해 검출 및/또는 인식된 도로 사용자 및 다른 오브젝트에 대한 집단 지각을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이때, 검출된 도로 사용자 또는 오브젝트는 V2X 통신 장치가 장착되지 않은 도로 사용자 또는 오브젝트일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상술한 바와 같이, CAM을 통해 정보를 공유하는 V2X 통신 장치는 협력적 인식을 생성하기 위해 V2X 통신 장치 자신의 상태 인식에 대한 정보만을 다른 V2X 통신 장치와 공유한다. 이 경우, V2X 통신 장치가 미장착된(unequipped) 도로 사용자 또는 다른 오브젝트들은 그 시스템의 일부가 아니므로, 안전 및 교통 관리 관련 상황에 대한 시각이 제한되게 된다.
이를 개선하기 위한 한가지 방법은 V2X 통신 장치가 장착되며 V2X 통신 장치가 미장착된 도로 사용자 및 오브젝트를 인식할 수 있는 시스템이 이러한 V2X 장치 미장착된 도로 사용자 및 오브젝트의 존재 및 상태를 다른 V2X 통신 장치에 알리는 것이다. 이처럼 안전 및 교통 관리 성능을 용이하게 증가시키기 위해, CP 서비스는 V2X 장치 미장착된 도로 사용자 및 오브젝트의 존재에 대한 협력적 인식을 인지하고, 그것에 의해 V2X 통신 장치가 장착된 시스템의 안전 및 교통 관리 성능을 용이하게 증가시킬 수 있다.
도 3에 도시된 것과 같이, CP 서비스는 CPM 프로토콜을 운용하는 퍼실리티 레이어 엔티티일 수 있다. 예를 들면, CP 서비스는 퍼실리티 레이어의 어플리케이션 지원 영역(application support domain)의 일부일 수 있다. 도 3은 V2X 통신 장치 아키텍쳐 내 CP 서비스 및 다른 레이어에 대한 논리적 인터페이스와 퍼실리티 레이어 내의 엔티티들에 대한 잠재적인 논리적 인터페이스를 예시적으로 도시한다.
이러한 CP 서비스는 두 개의 서비스, 예컨대, CPM의 전송(sending) 및 수신(receiving)을 제공할 수 있다. 한편, CP 서비스는 그것이 예컨대, VDP 또는 POTI 유닛으로부터 호스트 V2X 통신 장치에 관한 입력 데이터를 수신하지 못한다는 점에서, 근본적으로 CA 서비스와 상이한 것일 수 있다.
CPM의 전송은 CPM의 생성 및 송신을 포함한다. CPM 생성 과정에서, 발신(originating) V2X 통신 장치는 CPM을 구성하고, 그 후 이는 보급을 위해 네트워킹 및 트랜스포트 레이어로 전달된다. 본 명세서에서, 발신 V2X 통신 장치는 전송 V2X 통신 장치, 송신 V2X 통신 장치, 호스트 V2X 통신 장치 등으로 지칭될 수 있다.
한편, CPM 생성을 위한 관련 정보를 수집하기 위해, 그리고 추가 처리를 위해 수신된 CPM 내용을 전달하기 위해, CP 서비스는 퍼실리티 레이어의 다른 엔티티 및 그 레이어 내의 V2X 어플리케이션들과 인터페이싱할 수 있다. 실시예로서, V2X 통신 장치에서, 데이터 수집을 위한 엔티티는 호스트 오브젝트 검출기에서의 오브젝트 검출을 제공하는 퍼실리티일 수 있다.
또한, CP 서비스는 CPM을 보급(dissemination)(또는, 전송)하기 위해 네트워킹 및 트랜스포트 레이어의 프로토콜 엔티티들에 의해 제공되는 서비스를 사용할 수 있다. 예를 들면, CP 서비스는 다른 V2X 통신 장치와 CPM 메시지를 교환하기 위해 NF-SAP를 통해 네트워크 및 트랜스포트 레이어(N&T)와 인터페이싱할 수 있다. 또한, CPM 보급 및 CPM 수신을 위한 보안 서비스에 접근하기 위해 SF-SAP를 통해 보안 엔티티와 인터페이싱할 수 있고, MF-SAP를 통해 관리 엔티티와 인터페이싱할 수 있고, 수신된 CPM 데이터가 어플리케이션에 직접적으로 제공된다면 FA-SAP를 통해 어플리케이션 레이어와 인터페이싱할 수 있다.
이러한 CPM의 보급은 적용된 통신 시스템에 따라 다양할 수 있다. 예를 들면, ITS-G5 네트워크(ETSI EN 302 663에 정의됨)에서, CPM은 발신 V2X 통신 장치에 의해 직접 통신 범위 내의 모든 V2X 통신 장치로 전송될 수 있다. 이 통신 범위는 특히, 관련 영역에 따라 전송 파워를 변경함으로써 발신 V2X 통신 장치에서 영향을 받을 수 있다.
또한, CPM은 발신 V2X 통신 장치에서 CP 서비스에 의해 제어되는 레이트(rate)로 주기적으로 생성된다. 생성 빈도(generation frequency)는 DCC(Decentralized Congestion Control)에 의해 결정된 무선 채널 로드뿐만 아니라, 검출된 비-V2X 오브젝트 상태, 예컨대, 위치, 속도 또는 방향의 동적 행동, 다른 V2X 통신 장치에 의한 동일한 (지각된) 오브젝트에 대한 CPM의 전송을 고려하여 결정될 수 있다.
또한, 수신 V2X 통신 장치가 CPM을 수신하면, CP 서비스는 CP의 내용을 V2X 어플리케이션 및/또는 LDM(Local Dynamic Map)과 같은 수신 V2X 통신 장치 내의 퍼실리티에서 사용할 수 있게 한다. 예를 들면, LDM(Local Dynamic Map)은 수신된 CPM 데이터로 업데이트될 수 있다. V2X 어플리케이션은 추가 처리를 위해 LDM으로부터 이 정보를 검색할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 CP 서비스의 기능 블록도를 나타낸다. 구체적으로, 도 4는 일 실시예에 따른 CP 서비스의 기능 블록 및 다른 퍼실리티와 레이어들에 대한 인터페이스들을 갖는 기능 블록도를 나타낸다.
도 4에 도시된 것처럼, CP 서비스는 CPM 전송 및 수신을 위해 다음의 서브 기능을 제공할 수 있다.
CPM 인코딩(encoding): 이 서브 기능은 미리 정의된 포맷에 따라 CPM을 구성 또는 생성할 수 있다. 이때, 가장 최근의 차량-내 데이터가 CPM에 포함될 수 있다.
CPM 디코딩(decoding): 이 서브 기능은 수신된 CPM을 디코딩할 수 있다.
CPM 송신 관리(transmission management): 이 서브 기능은 발신 V2X 통신 장치의 프로토콜 동작을 구현할 수 있다. 특히, 이는 CPM 송신 동작의 활성화(Activation) 및 종료(termination), CPM 생성 빈도의 결정, CPM 생성을 트리거(trigger)하는 것을 포함할 수 있다.
CP 수신 관리(reception management): 이 서브 기능은 수신 V2X 통신 장치의 프로토콜 동작을 구현할 수 있다. 특히, 이는 CPM 수신에서 “CPM 디코딩” 기능을 트리거, 수신된 CPM 데이터를 LDM 또는 수신 V2X 통신 장치의 V2X 어플리케이션으로 제공, 선택적으로 수신된 CPM의 정보 체크를 포함할 수 있다.
이하에서는, CPM 보급에 대하여 구체적으로 설명한다. 구체적으로, CPM 보급을 위한 요구사항(requirement), CP 서비스 활성화 및 종료, CPM 트리거 조건, CPM 생성 주기, 제약사항(constraint) 등에 대하여 설명한다.
실시예로서, 일대다(Point-to-multipoint) 통신이 CPM 송신에 사용될 수 있다. 예컨대, ITS-G5가 CPM 보급을 위해 사용되는 경우, 제어 채널(G5-CCH)이 사용될 수 있다. 실시예로서, CPM 생성은 CP 서비스가 활성화되어 있는 동안에, CP 서비스에 의해 트리거되고 관리될 수 있다. 예를 들면, CP 서비스는 V2X 통신 장치 활성화와 함께 활성화되고, V2X 통신 장치가 종료될 때 종료될 수 있다.
실시예로서, 호스트 V2X 통신 장치는 이웃 V2X 통신 장치와 교환할 필요가 있는 충분한 수준의 신뢰도(confidence)를 갖는 적어도 하나의 오브젝트가 검출 될 때마다 CPM을 전송할 수 있다. 검출된 오브젝트의 포함과 관련하여, CP 서비스는 오브젝트 수명(오브젝트 age) 및 채널 이용(channel utilisation) 간의 트레이드-오프를 고려해야 한다. 예를 들면, CPM에 의해 수신된 정보를 사용하는 어플리케이션의 관점에서는, 업데이트된 정보가 가능한 자주 제공되어야 한다. 하지만, ITS-G5 스택의 관점에서는, 채널 이용은 최소화되어야 하고, 그러므로, 낮은 전송 주기가 요구된다. 따라서, V2X 통신 장치는 이를 고려하여 검출된 오브젝트 또는 오브젝트 정보를 적절히 CPM 내에 포함시켜야 한다. 한편, 결과(resulting) 메시지 크기를 줄이기 위해서, 오브젝트는 그들의 전송 이전에 평가될 필요가 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 CPM 구조를 나타낸다. 도 5의 실시예의, CPM 구조(structure)는 기본 CPM 구조일 수 있다.
상술한 바와 같이, CPM은 V2X 네트워크에서 V2X 통신 장치 간에 교환되는 메시지로서, V2X 통신 장치에 의해 검출 및/또는 인식된 도로 사용자 및/또는 다른 오브젝트에 대한 집단 지각을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 즉, CPM은 V2X 통신 장치에 의해 검출된 오브젝트에 대한 집단 지각을 생성하기 위한 ITS 메시지일 수 있다.
실시예로서, CPM은 발신 V2X 통신 장치에 의해 검출된 도로 사용자 및 오브젝트의 상태 및 속성 정보를 포함할 수 있다. 그 내용(content)은 검출된 도로 사용자 또는 오브젝트의 유형 및 발신 V2X 통신 장치의 검출 성능에 따라 다를 수 있다. 예컨대, 차량 오브젝트의 경우, 상태 정보는 실제 시간, 위치 및 동작(motion) 상태에 대한 정보를 최소한으로 포함할 수 있다. 또한, 속성 정보는 차원, 차량 유형 및 도로 교통 내의 역할과 같은 속성을 포함할 수 있다.
이러한 CPM은 CAM을 보완하고, CAM과 유사하게 행동하는 것일 수 있다. 즉, 이는 협력적 인식을 증가시키기 위한 것일 수 있다. CPM은 검출된 도로 사용자 또는 오브젝트에 관한 외부에서 관찰 가능한 정보(externally observable information)를 포함할 수 있다. 한편, CP 서비스는 다른 스테이션에 의해 보내진 CPM을 체크함으로써 상이한 V2X 통신 장치에 의해 보내지는 CPM의 복제 또는 중복을 감소시키는 방법을 포함할 수도 있다.
CPM 수신 시, 수신 V2X 통신 장치는 발신 V2X 통신 장치에 의해 검출되었던 도로 사용자 또는 오브젝트의 존재, 유형 및 상태를 인식할 수 있다. 수신된 정보는 안전을 증가시키기 위한 그리고 교통 효율 및 이동 시간을 개선하기 위한 V2X 어플리케이션을 지원하기 위해, 수신 V2X 통신 장치에 의해 사용될 수 있다. 예를 들면, 검출된 도로 사용자 또는 오브젝트의 상태와 수신된 정보를 비교함으로써, 수신 V2X 통신 장치는 이러한 도로 사용자 또는 오브젝트와의 충돌 위험을 추정할 수 있다. 또한, 수신 V2X 통신 장치는 수신 V2X 통신 장치의 HMI(Human-Machine Interface)를 통해 사용자에게 알릴 수 있거나, 또는 자동적으로 개선 조치(corrective actions)를 취할 수 있다.
이하에서는 도 5를 참조하여, CPM의 기본 구조/포맷에 대하여 설명한다. 이러한 CPM 포맷은 CPM 포맷은 ASN.1으로 제시될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 정의되지 않은 DE(Data Element)와 DF(Data Frame)는 ETSI TS 102 894-2에 명시된 공통 데이터 사전으로부터 유추될 수도 있다.
도 5를 참조하면, CPM은 ITS PDU(Protocol Data Unit) 헤더 및 복수의 컨테이너를 포함할 수 있다.
ITS PDU 헤더는 프로토콜 버전, 메시지 타입 및 발신 V2X 통신 장치의 ITS ID의 정보를 포함하는 공통 헤더이다. 이러한, ITS PDU 헤더는 ITS 메시지에서 사용되는 공통 헤더로서, ITS 메시지의 시작 부분에 존재한다. ITS PDU 헤더는 공통 헤더, 헤더 등으로 지칭될 수 있다.
복수의 컨테이너는 발신 차량 컨테이너(Originating Vehicle Container: OVC), 지각된(또는, 검출된) 오브젝트 컨테이너(Perceived 오브젝트 Container: POC) 및/또는 필드-오브-뷰 컨테이너(Field-of-View Container: FOC)(또는 센서 정보 컨테이너(Sensor Information Container: SIC)로 지칭될 수 있음)를 포함할 수 있다. 예를 들면, CPM은 필수(mandatory) 컨테이너로서 OVC를 포함하고, FoVC 및 POC를 선택적으로 포함할 수 있다. 이하에서는 표 1 내지 3을 참조하여 각 컨테이너에 대하여 설명한다.
표 1은 CPM 내의 예시적인 OVC를 나타낸다.
Figure PCTKR2019000421-appb-img-000001
구체적으로, 표 1은 예시적인 OVC에 포함된 데이터 엘리먼트(DE) 및/또는 데이터 프레임(DF)들을 나타낸다. 여기서, DE는 하나의 단일 데이터를 포함하는 데이터 유형이다. DF은 미리 정의된 순서로 하나 이상의 엘리먼트를 포함하는 데이터 유형이다. 예를 들면, DF은 미리 정의된 순서로 하나 이상의 DE 및/또는 하나 이상의 DF를 포함하는 데이터 유형일 수 있다.
DE/DF는 퍼실리티 레이어 또는 V2X 어플리케이션 레이어 메시지를 구성하기 위해 사용될 수 있다. 퍼실리티 레이어 메시지의 예로는 CAM, CPM DENM 등이 있을 수 있다. 본 명세서에서, 이 메시지들은 V2X 메시지 또는 ITS 메시지로 지칭될 수 있다.
표 1에서와 같이, OVC는 CPM을 보급하는 V2X 통신 장치에 관련된 기본 정보를 포함한다. OVC는 CAM의 축소(scale-down) 버전으로서 해석될 수 있지만, 단지 좌표 변환 프로세스(coordination transformation process)를 위해 요구되는 DE 만을 포함할 수 있다. 즉, 비록 CAM과 유사할 지라도, OVC는 발신 V2X 통신 장치의 기본 정보를 제공한다. 그러나, 포함된 정보는 좌표 변환 프로세스를 지원하는데 초점을 둔다.
이러한 OVC는 다음을 제공할 수 있다.
- CPM 생성 시에 CP 서비스에 의해 획득된 발신 V2X 통신 장치의 최신 지리적 위치(latest geographic position)
- 발신 V2X 통신 장치의 측 및 종 방향의 절대 속도 성분(lateral and longitudinal absolute velocity components)
- 발신 V2X 통신 장치의 기하하적 차원(geometric dimensions)
이하에서는 표 1을 참조하여 각 정보(DF 또는 DF)에 대하여 설명한다.
생성 델타 시간: DE로서, CPM 내의 기준 위치의 시간에 대응하는 시간을 지시한다. 이는 CPM 생성의 시간으로서 고려될 수 있다. 본 명세서에서, 생성 델타 시간은 생성 시간으로 지칭될 수도 있다.
기준 위치: DF로서, V2X 통신 장치의 지리적 위치를 지시한다. 이는 지리적 포인트 위치를 나타낸다. 실시예로서, 기준 위치는 위도, 경도, 위치 신뢰도 및/또는 고도에 대한 정보를 포함한다. 여기서, 위도는 지리적 포인트의 위도를 나타내고, 경도는 지리적 포인트의 경도를 나타내고, 위치 신뢰도는 지리적 위치의 정확도를 나타내고, 고도는 지리적 포인트의 고도 및 고도 정확도를 나타낸다.
방향: DF로서, 좌표 시스템에서의 방향을 지시한다. 실시예로서, 방향은 방향 값 및/또는 방향 신뢰도에 대한 정보를 포함한다. 여기서, 방향 값은 북쪽을 기준으로 하는 진행 방향을 나타내고, 방향 신뢰도는 미리 정의된 신뢰도 레벨을 갖는 보고된(reported) 방향 값의 정확도를 나타낸다.
종 방향 속도: DF로서, 이동 오브젝트(예컨대, 차량)에 대한 종 방향 속도 및 속도 정보의 정확도를 설명할 수 있다. 실시예로서, 종 방향 속도는 속도 값 및/또는 속도 정확도에 대한 정보를 포함한다. 여기서, 속도 값은 종 방향의 속도 값을 나타내고, 속도 정확도는 보고된 속도 값의 정확도를 나타낸다.
횡 방향 속도: DF로서, 이동 오브젝트(예컨대, 차량)에 대한 횡 방향 속도 및 속도 정보의 정확도를 설명할 수 있다. 실시예로서, 횡 방향 속도는 속도 값 및/또는 속도 정확도에 대한 정보를 포함한다. 여기서, 속도 값은 횡 방향의 속도 값을 나타내고, 속도 정확도는 보고된 속도 값의 정확도를 나타낸다.
차량 길이: DF로서, 차량 길이 및 정확도 지시를 나타낸다. 실시예로서, 차량 길이는 차량 길이 값 및/또는 차량 길이 정확도 지시에 대한 정보를 포함한다. 여기서, 차량 길이는 차량의 길이를 나타내고, 차량 길이 정확도 지시는 보고된 길이 값 신뢰도의 지시를 나타낸다.
차량 너비: DE로서, 차량의 너비를 지시한다. 예를 들면, 차량 너비는 사이드 미러를 포함하는, 차량의 너비를 나타낼 수 있다. 예컨대, 차량의 너비가 6.1 미터 보다 크거나 같은 경우, 그 값은 61로 설정되어야 한다. 만일 이 정보가 이용가능 하지 않다면, 그 값은 62로 설정되어야 한다.
표 2는 CPM 내의 예시적인 FOC(또는 SIC)를 나타낸다.
Figure PCTKR2019000421-appb-img-000002
FOC는 발신 V2X 통신 장치에 장착된 적어도 하나의 센서에 대한 설명을 제공한다. V2X 통신 장치에 다중 센서가 장착된 경우, 여러 번(several times) 추가될 수 있다. 예를 들면, FOC는 발신 V2X 통신 장치의 센서 성능(sensory capabilities)에 대한 정보를 제공한다. 이를 위해, 센서 유형, 센서의 범위와 개방 각도(opening angle)(즉, 센서의 절두체(frustum)) 뿐만 아니라, 보급 V2X 통신 장치 상의 센서의 설치 위치(mounting position)를 제공하는, 일반(generic) 센서 특성이 메시지의 일부로서 포함된다. 이 정보는 센서의 성능에 따라 적당한 예측 모델을 선택하기 위해 수신 V2X 통신 장치에 의해 사용될 수 있다.
이하에서는 표 2를 참조하여, 각 정보(DE 또는 DF)에 대하여 설명한다.
센서 ID: 오브젝트가 지각된(또는, 검출된) 센서를 식별하기 위해 사용되는 센서의 고유 ID를 지시한다. 즉, 센서 ID는 오브젝트를 검출하는 센서의 고유 ID를 지시한다. 실시예로서, 센서 ID는 V2X 통신 장치가 활성화 될 대 생성된 랜덤 번호(random number)이고, V2X 통신 장치가 비활성화될 때까지 절대 변경되지 않을 수 있다.
센서 유형: 센서의 유형을 지시한다. 즉, 센서 유형의 열거(Enumeration)한다. 예컨대, 센서의 유형은 undefined (0), radar (1), lidar (2), monovideo (3), stereovision (4), nightvision (5), ultrasonic (6), fusedObject (7) 또는 pmd(8)일 수 있다.
센서 위치: 위치 X는 음의 x-방향(negative x-direction)에서 센서의 장착 위치를 지시하고, 위치 Y는 y-방향에서 센서의 장착 위치를 지시한다.
반경: 제조자에 의해 정의된 센서의 평균 인식 범위를 지시한다.
개방 각도: 시작 각도는 센서 절구체의 시작 각도를 지시하고, 종료 각도는 센서 절구체의 종료 각도를 지시한다.
품질 등급(Quality Class): 측정된 오브젝트의 품질을 정의하는 센서의 분류(Classification)를 나타낸다.
표 3은 CPM 내의 예시적인 POC를 나타낸다.
Figure PCTKR2019000421-appb-img-000003
POC는 전송 V2X 통신 장치의 관점에서 센서에 의해 지각된 물체를 설명하기 위해 사용된다. POC의 수신 시, 수신 V2X 통신 장치는 오브젝트의 위치를 수신 차량의 기준 프레임으로 변환하기 위해 OVC의 도움 하에 좌표 변환 프로세스를 수행할 수 있다. 메시지 크기를 감소시키기 위해, 몇 가지 선택 DE가 제공되며, 이는 발신 V2X 통신 장치가 이 DE를 제공할 수 있는 경우에 이용될 수 있다.
POC는 지각된(또는, 검출된) 오브젝트의 추상적 설명(abstract description)을 제공하기 위한 DE의 선택으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 발신 V2X 통신 장치에 관련한 지각된 오브젝트에 대한 상대 거리 및 속도 정보 및 타이밍 정보(timing information)가 필수 DE로서 POC에 포함될 수 있다. 또한, 발신 V2X 통신 장치의 센서가 요구된 데이터를 제공할 수 있는 경우, 추가적인 선택 DE가 제공될 수 있다.
이하에서는 표 3을 참조하여, 각 정보(DE 또는 DF)에 대하여 설명한다.
측정 시간: 메시지 참조 시간으로부터의 마이크로 초 단위의 시간을 지시한다. 이는 측정된 오브젝트의 상대적 수명을 정의할 수 있다.
오브젝트 ID: 오브젝트에 할당된 고유한 랜덤 ID를 지시한다. 이 ID는 오브젝트가 추적되는 한(즉, 보급 V2X 통신 장치의 데이터 융합 프로세스에 의해 고려되는 한) 유지된다(즉, 변경되지 않는다.)
센서 ID: 테이블 2 내의 센서 ID DE에 대응되는 ID이다. 이 DE는 측정을 제공하는 센서와 오브젝트 정보를 관련시키기 위해 사용될 수 있다.
종 방향 거리: 거리 값은 발신자 기준 프레임에서, 오브젝트에 대한 상대 x 거리를 지시하고, 거리 신뢰도: 발신자 기준 프레임에서, 오브젝트에 대한 상대 x 거리의 신뢰도를 지시한다.
횡 방향 거리: 거리 값은 발신자 기준 프레임에서, 오브젝트에 대한 상대 x 거리를 지시하고, 거리 신뢰도: 발신자 기준 프레임에서, 오브젝트에 대한 상대 x 거리의 신뢰도를 지시한다.
종 방향 속도: 신뢰도에 따른 검출된 오브젝트의 종 방향 속도를 지시한다.
횡 방향 속도: 신뢰도에 따른 검출된 오브젝트의 횡 방향 속도를 지시한다.
오브젝트 방향: 데이터 퓨전 프로세스에 의해 제공된다면, 기준 프레임에서, 오브젝트의 절대 방향을 지시한다.
오브젝트 길이: 길이 값은 오브젝트의 측정된 길이를 지시하고, 길이 신뢰도: 오브젝트의 측정된 길이의 신뢰도를 지시한다.
오브젝트 너비: 너비 값은 오브젝트의 측정된 너비를 지시하고, 너비 신뢰도: 오브젝트의 측정된 너비의 신뢰도를 지시한다.
오브젝트 유형: 데이터 퓨전 프로세스에 의해 제공된다면, 오브젝트의 분류를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 CP 서비스를 제공하는 V2X 통신 장치가 센서 데이터를 추출하는 방법을 나타낸다. 구체적으로, 도 6(a)는 V2X 통신 장치가 로우 레벨에서 센서 데이터를 추출하는 방법을 나타내고, 도 6(b)는 V2X 통신 장치가 하이 레벨에서 센서 데이터를 추출하는 방법을 나타낸다.
임의의 CPM의 일부로서 전송될 센서 데이터의 소스는 수신 V2X 통신 장치 상의 예상 데이터 융합 프로세스(prospective data fusion process)의 요구사항에 따라 선택될 필요가 있다. 일반적으로 전송된 데이터는 가능한 오리지날(original) 센서 데이터에 근접해야 한다. 그러나, 오리지널 센서 데이터, 예컨대, 로우 데이터를 단순히 전송하는 것은 실행 가능한(viable) 솔루션이 아니다. 왜냐하면 이는 데이터 레이트 및 전송 주기와 관련하여 매우 높은 요구사항을 부과하기 때문이다. 도 6(a) 및 (b)는 CPM의 일부로서 전송될 데이터를 선택하기 위한 가능한 구현 예를 보여준다.
도 6(a)의 실시예에서는, 센서 데이터가 상이한 센서로부터 얻어지고, 로우-레벨 데이터 관리 엔티티의 일부로서 처리된다. 이 엔티티는 다음 CPM의 일부로서 삽입될 오브젝트 데이터를 선택할 뿐만 아니라, 검출된 오브젝트의 타당성(plausibility)을 계산할 수 있다. 도 5(a)의 경우, 센서 각각의 데이터가 전송되므로, V2X 네트워크를 통해 전송되는 데이터의 양이 늘어나지만, 수신 V2X 통신 장치에서 센서 정보를 효율적으로 이용할 수 있다는 이점을 갖는다.
도 6(b)의 실시예에서는, V2X 통신 장치 제조자(manufacturer)에 특정된 데이터 융합 프로세스에 의해 제공된 센서 데이터 또는 오브젝트 데이터가 CPM의 일부로서 전송된다. 도 6(b)의 경우, 데이터 퓨전 블록을 거쳐 하나로 취합된 통합 센서 데이터가 전송되므로, V2X 네트워크를 통해 전송되는 데이터의 양이 적다는 이점을 가지나, 센서 정보를 취합하는 V2X 통신 장치의 취합 방식에 종속된다는 문제를 갖는다. 이 경우, 상이한 데이터 융합 프로세스가 상이한 제조자에 의해 구현될 수 있기 때문에, 일반적으로 도 6(a)에 비하여 이 구현 방식은 선호되지 않는다.
한편, 구현 유형에 관계없이, 오브젝트가 V2X 통신 장치의 센서에 의해 검출될 때마다, 그 타당성이 계산될 필요가 있다. 오브텍트의 타당성이 주어진 스레시홀드(PLAUS_OBJ)를 초과하는 경우, 전송을 고려해야 한다. 예를 들면, 검출된 물체의 현재 요-각(yaw-angle)과 발신 V2X 통신 장치에 의해 이전에 송신된 CPM 내에 포함된 요-각 간의 절대적 차이가 4°를 초과하는 경우, 발신 V2X 통신 장치와 검출된 오브젝트 간의 현재 위치 간의 상대적 거리 및 발신 V2X 통신 장치와 발신 V2X 통신 장치에 의해 이전에 전송된 CPM에 포함된 검출된 오브젝트 간의 상대적 위치의 차이가 4m를 초과하는 경우 또는 검출된 오브젝트의 현재 속도와 발신 오브젝트에 의해 이전에 송신된 CPM 내에 포함된 속도 간의 절대적 차이가 0.5m/s를 초과하는 경우, 전송이 고려될 수 있다.
CAM은 V2X 모듈이 설치된 차량에서 자신의 위치 및 상태를 주기적으로 주변 V2X 차량에게 전달하여 보다 안정적인 주행을 돕는 기술이다. 그러나, 이러한 기존의 CAM은 자신의 차량의 정보만을 공유하는 제약이 있었기에, 이를 보완하기 위하여 집단 지각 서비스(CPS: Collective Perception Service) 기술이 논의 중이다. ADAS 기술을 장착한 차량들이 계속적으로 늘어나고 있어, 많은 차량들이 카메라, 레이다(Radar), 라이다(Lidar) 등과 같은 센서들을 장착하여 주변 차량들을 인식하며 주행 운전자 보조 기능을 수행한다. CPS 기술은 ADAS에서 주변의 환경을 인식한 센서 데이터를 V2X 통신을 통해 주변에 알려주는 기술이다.
본 발명에서는, 자신의 차량 정보만 전송하는 CAM 메시지를 보완하기 위해 주변의 차량 정보를 전송하는 CPS 기술의 효율적인 운용 방법 및 V2X 통신 환경에 적합한 통신 알고리즘을 제안한다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, CP 서비스를 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, TxV1 및 RxV2 차량은 적어도 하나의 센서를 장착하고 있고, 각각 점선으로 도시된 센서 반경(sensing range)을 가지는 것으로 가정한다.
CPS 기능을 가진 TxV1 차량은 자신의 차량에 장착된 여러 ADAS 센서를 이용하여 센서 반경에 속하는 주변 오브젝트인 RV1~RV11 차량을 인지할 수 있다. 이와 같이 획득된 오브젝트 정보는 V2X 통신을 통해 V2X 수신기를 장착한 주변 차량들로 전달될 수 있다. 예를 들어, CPS 메시지를 수신한 주변 차량들 중에서 센서가 없는 RxV1 차량은 뒤따라 오는 차량들의 정보를 획득할 수 있고, 센서를 장착한 RxV2 차량 역시 자신의 센서 반경을 벗어나거나 사각 지대에 위치하는 오브젝트의 정보를 획득할 수 있다.
앞서 도 3에서 설명한 바와 같이 이를 위해 퍼실리티 레이어에서는 상술한 CP 서비스를 제공할 수 있다. 즉, CP 서비스는 퍼실리티 레이어에서 수행될 수 있으며, 내부적으로 퍼실리티 레이어에 존재하는 서비스들을 이용할 수 있다. 여기서, LDM(Local dynamic map)은 지도를 제공하는 서비스로 CP 서비스를 위한 지도 정보를 제공받을 수 있다. POTI(position and time)는 자동차의 위치와 시간을 제공하는 서비스로 해당 정보를 이용하여 자신의 위치와 정확한 시간을 제공 받을 수 있다. VDP(Vehicle Data provider)는 차량에 대한 정보를 제공하는 서비스로 이를 이용하여 자신 차량의 크기 등과 같은 정보를 CPM 에 실어 전송할 수 있다.
ADAS 차량에는 운전자 운행 보조를 위해 카메라, 적외선 센서, 레이다(radar), 라이다(lidar) 등과 같은 다양한 여러 센서들이 장착되어 있다. 각각의 센서들은 개별적으로 오브젝트를 인식할 수 있으며, 이와 같이 인식된 오브젝트 정보들은 데이터 퓨전 블록(data fusion block)에 의해 취합, 융합되어 ADAS 어플리케이션에 제공될 수 있다. 앞서 설명한 도 6을 다시 참조하여, CP 서비스를 위하여 기존의 ADAS 기술에서 센서 정보를 취합(또는 융합)하는 방법을 설명한다.
기존의 ADAS용 센서 또는 CPS를 위한 센서는 항상 주변 오브젝트를 추적하며 관련 데이터를 수집할 수 있다. 이 경우, CPS 서비스를 위한 센서 값이 이용될 때, 두 가지 방법으로 센서 정보가 취합될 수 있다. 도 6(a)를 참조하면, 각각의 센서 값은 개별적으로 CP 서비스를 통해 주변 차량에 제공될 수 있다. 도 6(a)에 도시된 바와 같이 센서 별로 정보가 전송되기 때문에. V2X를 통해서 전송되는 데이터의 양은 늘어나지만 수신 시스템에서 각각의 센서 정보를 효율적으로 이용할 수 있다는 장점이 있다. 도 6(b)를 참조하면, 데이터 퓨전 블록 이후 하나로 취합된 통합 센서 정보가 CP 서비스에 제공될 수 있다. 이러한 경우, V2X를 통해서 전송되는 CPM 메시지의 크기가 줄어든다는 장점이 있으나 센서 정보를 취합하는 차량의 취합 방식에 종속되는 단점이 있다.
도 8은 본 발명이 적용되는 일 실시예에 따른 CPM 메시지의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, CPM 메시지는 헤더(Header), OSC(Originating Station Container), SIC(Sensor Information Container), POC(Perceived Object Container) 필드(또는 데이터, 정보, 컨테이너)를 포함할 수 있다.
헤더는 ‘protocolVersion’, ‘messageID’, ‘stationID’ 및/또는 ‘generationDeltaTime’ 필드를 포함할 수 있다. 각각의 필드는 차례로 프로토콜의 버전, 메시지를 구별하기 위한 ID, 스테이션(station)을 구별하기 위한 ID, 메시지가 생성된 시간을 나타낸다.
자신의 차량 정보를 전송하는데 이용되는 OSC 필드는 ‘BasicContainer’ 필드 및/또는 ‘StationData’ 필드를 포함할 수 있다. 스테이션은 크게 차량(Vehicle)과 RSU(Road Side Unit)로 구별될 수 있으며, 이에 맞는 ‘StationData’ 필드가 존재할 수 있다. 그리고, 공통적으로 필요한 출발 스테이션(Originating station) 정보는 ‘BasicContainer’ 필드에 포함될 수 있다. OSC의 ‘basicContainer’ 필드는 CPM을 전송하는 차량의 기준 위치를 나타내는 ‘referencePosition’ 필드와 스테이션 종류(예컨대 Vehicle, RSU)를 나타내는 ‘stationType’ 필드를 포함할 수 있다. OSC의 ‘StationData’ 필드는 스테이션의 종류에 따라 다르게 정의될 수 있다. 만약, 스테이션이 차량인 경우, ‘StationData’ 필드는 ‘OrignatingVehicleContainer’ 필드를 포함할 수 있고, ‘OrignatingVehicleContainer’ 필드는 ‘Heading’, ‘Speed’, ‘OrientationDeltaAngle’, ‘driveDirection’, ‘Acceleration’ 및/또는 ‘trailerData’ 필드(또는 데이터, 정보, 컨테이너)를 포함할 수 있다. 각각의 필드는 차례로 차량의 주행 방향, 주행 속도, 차량의 주행 방향과 차량의 전면과의 각도, 차량의 가속도, 트레일러의 정보를 나타낼 수 있다. 만약, 스테이션이 RSU인 경우, ‘StationData’ 필드는 ‘intersectionReferenceID’ 및/또는 ‘RoadSegmentationID’ 필드를 포함할 수 있고, 각각의 필드는 교차로 구별 ID, 도로의 ID를 나타낼 수 있다.
SIC는 오브젝트를 검출하기 위해 사용되는 센서의 설치/기능 정보를 전달하기 위해 이용되는 컨테이너를 나타낸다. SIC는 스테이션 종류에 따라 차량 센서(Vehicle Sensor) 또는 RSU 센서 필드를 포함할 수 있다. 그리고, 차량 센서 필드는 센서의 ID를 나타내는 SensorID, 센서의 종류를 나타내는 SensorType, 센서의 위치를 나태나는 오프셋 데이터(xOffset, yOffset, zOffset, referencePosition을 기준으로 Offset으로 표시) 및/또는 센서의 측정 범위(range, horizontalFrustumStart/End, verticalFrustumStart/End, 측정 거리, 수평 측정 범위, 수직 측정 범위)를 나타내는 데이터를 포함할 수 있다. RSU 센서 필드는 센서를 ID를 나타내는 SensorID, 센서의 위치를 나타내는 오프셋 정보(xOffset, yOffset, zOffset, referencePosition을 기준으로 Offset으로 표시) 및/또는 센서의 측정 범위(range, horizontalFrustumStart/End, verticalFrustumStart/End, 측정 거리, 수평 측정 범위, 수직 측정 범위)를 나타내는 데이터를 포함할 수 있다.
POC는 센서를 통해 수집된 주변 오브젝트의 정보를 포함하는 컨테이너이다. 측정된 오브젝트 수에 맞춰 각각의 오브젝트 정보를 포함하는 ‘ObjectData’ 필드가 생성된다. 예를 들어, 4개의 오브젝트가 측정된 경우, POC 필드에는 4개의 오브젝트 데이터가 포함될 수 있다.
오브젝트 데이터는 Object의 ID를 나타내는 ‘ObjectID’, 측정에 사용된 센서 및 시간을 나타내는 데이터(‘SensorID’, ‘TimeOfMeasurement’), 측정된 오브젝트의 위치 정보(‘xDistance’, ‘yDistance’, ‘zDistance’; ‘referencePosition’ 에서 x, y, z 거리를 나타냄), 오브젝트의 운동 정보(‘xSpeed’, ‘ySpeed’, ‘zSpeed’, ‘xAcceleration’, ‘yAcceleration’, ‘zAcceleration’; x,y,z축으로의 속도 가속도를 나타냄), 오브젝트의 크기 정보(‘planarObjectDimension1’, ‘planarObjectDimension1’, ‘verticalObjectDimension’; 오브젝트가 가지는 수평면의 사이즈와 높이 값을 알려준다) 및/또는 오브젝트의 상태 정보(‘classification’, ‘lanePosition’, ‘intersectionTopologyPositoin’; 오브젝트의 차량 종류, 오브젝트의 차선 정보, 오브젝트의 교차로 위치 정보)를 포함할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 정보를 설명하기 위한 도면이다.
CP 서비스는 센서를 이용하여 측정된(또는 검출된) 오브젝트의 정보를 주변에 알려주는 서비스이다. CP 서비스를 제공하는 V2X 차량은 주변 차량들에게 측정된 오브젝트 정보를 알려줄 때, 이를 측정하는데 사용된 센서의 정보도 함께 알려줄 수 있다. 센서의 검출 반경(즉, 센서의 커버리지)을 함께 알려줌으로써, 오브젝트가 존재하지 않는지 또는 검출하지 못한 것인지 구별이 가능하기 때문이다. 즉, CP 서비스를 제공하는 V2X 차량은 오브젝트를 검출하는데 사용된 센서들에 의한 커버리지를 CPM 메시지를 통해 주변 차량에 알려줄 수 있다. 앞서 도 8에서 설명한 바와 같이, CPM 메시지는 오브젝트를 검출하기 위해 사용되는 센서의 설치/기능 정보를 전달하기 위해 이용되는 컨테이너를 나타내는 SIC를 통해 센서의 커버리지를 표시할 수 있다.
앞서 설명한 표 2를 다시 참조하면, SIC는 아래 표와 같이 SensorID, SensorType, SensorPosition, Radious, OpeningAngle, QualityClass 필드(또는 데이터, 파라미터)를 포함할 수 있다. CPM 메시지에 포함된 데이터를 통해 V2X 차량은 도 9에 도시된 바와 같이 센서의 커버리지 정보를 주변 차량에 알려줄 수 있다. 각각의 필드(또는 데이터)에 관한 중복된 설명은 생략하도록 한다.
센서 위치는 센서의 설치된 위치를 차량 전방 중앙 위치를 기준으로 x축 방향, y출 방향 좌표를 이용하여 표현된다. 이때, 센서의 측정 범위는 시작 각도, 종료 각도 및 센서의 측정 거리를 나타내는 반경(Radius)을 통해 표현될 수 있다. 그리고, 각도는 차량 전방 방향을 기준으로 시계 방향으로 360도까지 표현될 수 있다. 또한, 품질 등급(Quality Class)을 통해 센서별 측정 정밀도가 표현될 수 있다.
앞서 표 3 및 도 8에서 설명한 바와 같이, POC는 센서를 통해 수집된 주변 물제(즉, 오브젝트)에 대한 정보를 포함하는 데이터(또는 컨테이너)로서, 측정된 오브젝트 수만큼 각각의 오브젝트에 대한 데이터를 나타내는 오브젝트 데이터를 포함할 수 있다. 이때, 오브젝트의 측정에 사용된 센서의 정보는 sensorID 필드를 통해 표현될 수 있다.
종래의 CP 서비스에서 센서 정보 표기법은 센서의 커버리지 표현, 오브젝트의 검출에 사용된 SenserID 표현 그리고 프라이버시(privacy)에서 다음과 같은 문제점을 가지게 된다.
첫 번째로, 종래의 센서의 커버리지 표현 방법에 따르면, 사이즈가 증가되는 단점과 해당 표기법으로 모든 표현이 불가능하다는 단점이 있다. 즉, 상술한 바와 같이 종래의 방법에서는, 각각의 센서 정보는 센서 위치, 센서 각도, 반경 등의 필드를 포함할 수 있고, 각각의 필드는 2 Byte의 사이즈를 가질 수 있다. ADAS 또는 자치 차량(Autonomous Vehicle)이 상위 레벨으로 갈수록 센서의 수가 점점 늘어나게 되며, 이 경우 종래의 방법에 따르면 센서의 정보를 표현하기 위해 더욱 큰 데이터 사이즈가 요구된다. 센서 정보를 표현하기 위해 사이즈가 커지면 V2X 차량간 통신에 이용되는 채널 효율이 떨어질 수 밖에 없다.
뿐만 아니라, 기존의 각도와 반경을 이용하여 극좌표 방식으로 센서의 커버리지를 표현하는 방법은 정확한 센서의 범위를 표현하지 못할 뿐만 아니라, 예를 들어, 카메라 또는 차량에 장착된 초음파 센서와 같은 다양한 커버리지를 가지는 센서를 효율적으로 표현할 수 없다. 따라서, 센서 정보 시그널링하기 위해 이용되는 데이터의 사이즈를 줄이는 방법이 요구된다.
두 번째로, 종래의 오브젝트의 검출에 사용된 센서를 알려주는 방법은 오브젝트를 검출하는데 복수 개의 센서를 통해 검출한 경우, 종래의 ObjectData 에 포함되어 있는 SensorID를 통해 표현할 수 없다는 문제가 발생한다.
세 번째로, 프라이버시(Privacy)를 보장하기 위해 사용되는 SensorID는 고정된 값을 갖지 않고, 지속적으로 랜덤(Random) 값을 갖는다. 반면에, 센서 마운트(Sensor Mount)(또는 센서 설치) 정보는 항상 고정된 값을 가지게 되어 지속적으로 변하는 SensorID와 관계없이 프라이버시(privacy)가 노출되는 문제가 발생한다.
도 10은 종래의 센서 커버리지 표현 방식에 따라 발생하는 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 종래의 센서 표현 방법에 따르면, 차량에 장착된(또는 설치된) 센서의 커버리지 영역과 극좌표 방식으로 표현된 영역간 불일치 및 비효율이 발생한다.
구체적으로, 레이다(radar) 센서의 경우, 종래의 센서 표현 방법에 의하면 부채꼴 모양으로 표현이 가능하나, 도 10(a)에 도시된 바와 같이 실제 센싱되는 범위와 차이가 있을 수 있다. 본 발명에서, 차량에 장착된 센서들에 의해 센싱되는 범위는 센싱 영역, 커버리지, 커버리지 영역, 시야(FoV: field of view)로 지칭될 수 있다.
또한, 도 10(b)에 도시된 바와 같이 카메라 모듈 센서의 경우, 광각 필터 또는 소프트웨어 단에서 처리 가능한 센서의 범위는 부채꼴 모양으로 표현이 불가능하다는 문제가 있다. 뿐만 아니라, 도 10(c)에 도시된 바와 같이 많은 센서가 추가되는 경우, 센서의 시야(또는 커버리지)가 오버랩(overlap)되거나 포함되는 경우, 기존의 표현 방법에 따르면 불필요한 데이터가 이용되게 된다. 따라서, 본 발명에서는 상술한 문제점을 해결하고 더 정확한 센서 범위를 표현하기 위한 새로운 센서 정보 표기법을 제안한다.
본 발명의 실시예에서, 차량의 전체 센서 커버리지 영역(또는 센싱 영역)은 보간(Interpolation) 방식으로 표현될 수 있다. 즉, CPM 메시지를 전송하는 송신기는 차량 센서의 커버리지 영역을 샘플링(sampling)된 샘플(sample) 값을 전송할 수 있고, 이를 수신한 수신기는 보간을 통해 송신기의 센서 시야를 인지할 수 있다. 실시예로서, 송신기 차량은 샘플링된 포인트(point)를 전송할 수 있다. 본 발명에서, 포인트는 샘플링된 센싱 영역의 반경(또는 센서의 도달 거리, 기준점으로부터의 거리)를 나타낸다. 아래의 도면을 참조하여 설명한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 커버리지 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참조하면, 차량의 센서 커버리지 영역은 샘플링을 통해 포인트를 이용하여 표현될 수 있다. 샘플링의 기준점은 차량의 중심일 수도 있고, 차량 전방의 중심일 수도 있다. 기준점을 중심으로 차량의 진행 방향의 포인트는 point[1]로 정의될 수 있다. 샘플링된 커버리지 영역의 포인트는 다음의 수학식 1과 같이 구성될 수 있다.
Figure PCTKR2019000421-appb-img-000004
수학식 1을 참조하면, 커버리지 영역은 N개의 포인트를 가질 수 있다. 이때, 각각의 포인트는 다음의 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
Figure PCTKR2019000421-appb-img-000005
수학식 2를 참조하면, 일 실시예에서, 각각의 포인트는 극좌표 방식을 이용하여 표현될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 포인트는 극좌표 방식이 아닌 일반적인 거리 값으로 표현될 수도 있다. 이때, 각각의 포인트는 등간격의 각도를 가질 수 있다. 해당 각도는 아래의 수학식 3과 같이 포인트의 총 개수를 이용하여 획득될 수 있다.
Figure PCTKR2019000421-appb-img-000006
즉, 수학식 3을 참조하면, 360°를 총 샘플 수로 나눔으로써 등간격의 각도가 계산될 수 있다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 센싱 영역의 표현 방법의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 12를 참조하면, ADAS 차량이 가지는 센서들에 의한 센싱 영역을 예시한다. 상기 차량에 장착된 센서들은 전방의 차량 또는 물체를 측정(또는 탐지, 분석)하는 전방 장거리 레이더(long radar), 근거리 영역을 측정하는 근거리 레이더(Near radar), 측면 레이더 및/또는 후방의 차량 또는 물체를 측정을 하는 후방 장거리 레이더를 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 전방에 장착된 전방 카메라 비젼, 사이드 미러에 장착된 측면 비전, 후방에 장착된 초음파 센서 등이 더 포함될 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 많은 센서를 가진 차량의 센싱 영역을 각각의 센서 별로 개별적으로 표현한다면 불필요하게 많은 데이터가 이용될 수 있다. 또한, 전술한 비젼 센서(vision sensor)와 초음파 센서의 경우에는 종래의 표현 기법에 따르면 센싱 영역의 표현이 불가능하다.
그러나, 도 13을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따르면 차량에 장착된 센서 개수와 무관하게 차량의 전체 센싱 영역을 적은 정보를 이용하여 효과적으로 표현할 수 있다. 또한, 비젼 센서, 초음파 센서 등과 같이 처리 불가능한 영역도 쉽게 표현 가능하다. 전술한 바와 같이, 차량의 전방의 위치의 포인트를 Point[1]로 설정하여 360/N의 각도로 각각의 포인트를 이용하여 순차적으로 센서 영역을 표현할 수 있다.
12개의 센서를 이용하는 경우를 예로 들면, 종래의 방법에 따르면, 각각의 센서에 대하여 PositionX(2B), PositionY(2B), BeginAngle(2B), EndAngle(2B) 및 Radius(2B) 필드를 이용함에 따라 총 120Byte의 사이즈가 필요하다. 그러나, 같은 데이터 사이즈로 본 발명에서 제안하는 보간 방식을 적용하는 경우, 총 60개의 포인트를 가질 수 있고, 이 경우 6도 간격으로 포인트를 설정할 수 있다.
도 14 및 도 15는 종래의 오브젝트 검출에 사용된 센서 정보 표현 방식의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 14를 참조하면, 전방 측정을 위하여 장거리 레이더인 제1 센서, 전방 비젼인 제2 센서, 근거리 레이더인 제3 센서가 이용되고, 제1 내지 3 센서에 모두에 의해 제1 오브젝트가 검출되는 경우를 가정한다. CPS에서 센서를 통해 검출된 오브젝트들은 POC(Perceived Object Container)를 통해 정보가 전달될 수 있다. 특히, 전술한 바와 같이 POC는 해당 오브젝트 검출에 사용된 센서의 정보를 나타내는 SensorID를 포함할 수 있다.
CPS 메시지는 도 15에 도시된 바와 같은 데이터 포맷으로 생성될 수 있다. SIC(sensor information container)에서는 3개의 센서 각각에 대한 정보를 포함할 수 있다. Sensor #1, Sensor #2, Sensor #3 필드는 각각 제1 센서, 제2 센서, 제3 센서에 대한 정보를 포함할 수 있다.
그리고, POC는 검출된 오브젝트들에 대한 정보를 포함할 수 있다. POC에 포함된 Object #1 필드(15010)는 검출된 제1 오브젝트의 정보를 포함할 수 있다. 이때, Object #1 필드(15010)는 해당 오브젝트의 검출에 사용된 센서의 ID 정보를 나타내는 SensorID 필드를 포함할 수 있다.
이때, 도 14에 도시된 바와 같이, 다중 센서를 이용하여 해당 오브젝트를 검출한 경우, 어떤 센서 값을 설정해야 되는지 문제가 발생할 수 있다. 즉, 종래의 오브젝트 데이터에 포함된 SensorID 필드에서와 같이 오브젝트를 검출한 센서들 중에서 일부 센서에 대한 정보(또는 1개의 센서 정보)만 표현된다면 차량의 주변 정보를 효과적으로 전송하지 못하며 최대 성능을 발휘하지 못하게 된다. 따라서, 본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 새로운 오브젝트 검출 센서 표현 방법을 제안한다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 정보 표현 방법을 예시하는 도면이다.
도 16을 참조하면, V2X 차량은 센서 비트 맵(sensor bit map)을 이용하여 오브젝트 검출에 이용된 센서를 알려줄 수 있다. 센서 비트 맵 필드(또는 파라미터)는 오브젝트를 검출한 센서들의 이용 여부를 순서대로 비트 단위로 나타낼 수 있다.
일 실시예에서, 센서 비트 맵 필드의 사이즈는 SIC에서 허용되는(또는 포함되는) 센서의 최대 개수로 결정될 수 있다. 만약, SIC에 10개의 센서에 대한 정보가 포함되는 경우, 센서 비트 맵 필드는 10 비트의 사이즈를 가질 수 있다. 각각의 센서 데이터는 비트 단위로 정의될 수 있다. 실시예로서, 센서 비트 맵의 MSB는 첫 번째 센서를 나타내고, LSB는 열 번째 센서를 나타낼 수 있다.
만약, 특정 센서에 할당된 비트의 값이 1인 경우, 오브젝트 검출에 해당 센서가 사용되었음을 지었다는 것을 나타낸다. 반대로 값이 0인 경우, 오브젝트 검출에 해당 센서가 사용되지 않음을 나타낸다.
도 14에서 설명한 실시예에서와 같이, 3개의 센서가 중복하여 오브젝트를 검출한 경우, 제1 내지 3 센서가 오브젝트 검출에 사용되었기 때문에, 센서 비트 맵의 비트 중 MSB 부터 세 번째 비트에 ‘1’이 설정될 수 있고 나머지 비트에 ‘0’이 설정될 수 있다. 결과적으로 센서 비트 맵은 0b1110000000로 설정될 수 있다. 센서 비트 맵을 수신한 수신기는 이를 통해 제1 오브젝트가 제1 내지 3 센서를 통해 검출되었음을 인지할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 센서 비트 맵를 사용함으로써, 기존의 SensorID를 통해서 하나의 센서만 매칭되는 문제점과 SensorID 사용에 따른 프라이버시(privacy) 문제를 해결할 수 있다.
V2X 통신에서는, 주기적으로 주변에 센서 마운트(Sensor Mount)(또는 센서 설치) 정보 등과 같은 차량 정보를 브로드캐스트 방식으로 전송하기 때문에, 개인 정보를 보호하기 위한 프라이버시 이슈(Privacy issue)가 필연적으로 발생한다. 프라이버시 보호를 위하여 기존의 방법에서는 SensorID로 랜덤 값을 사용하여 연속적인 값을 갖지 않도록 설정한다. 하지만 기존의 방법의 경우에도, 비록 SensorID는 변경되지만 센서 마운트 정보는 항상 동일한 값을 가지게 된다. 동일한 값을 갖는 센서 마운트 정보로 인해 차량에 대한 트랙킹(Tracking)이 가능하며, 이로 인해 프라이버시 문제가 야기된다.
따라서, 본 발명에서는, 이러한 문제점을 해결하기 위해, 센서 마운트 정보를 변경함으로써 프라이버시를 강화하는 방법을 제안한다. 먼저, 도 8 및 표 2에서 설명한 기존의 SIC 데이터 포맷이 사용되는 경우에 센서 데이터에 포함된 센서 인덱스를 스크램블(scramble)하는(또는 섞는) 방법을 제안한다.
도 17 및 도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 인덱스의 스크램블 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 17을 참조하면, 종래의 기술(즉, 도 8 및 표 2에서 설명한 방법)에 따르면, SIC 컨테이너는 차량에 장착된 센서의 수만큼 센서 정보를 포함할 수 있다. 이때, 센서 정보는 센서의 ID 정보를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, V2X 차량은 센서 데이터의 순서를 스크램블함으로써, 센서 인덱스를 섞을 수 있다. 실시예로서, V2X 차량은 센서 인덱스를 섞는 스크램블 장치를 포함할 수 있다. 기존의 고정적인 센서 인덱스를 스크램블러(Scrambler)를 통해 섞어줌으로써, 차량의 센서 마운트 정보를 이용하여 차량을 트랙킹하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 다른 일 실시예에서, 고정적인 스크램블러를 사용하게 되면, 이러한 방법에도 패턴이 존재할 수 있기 때문에, 이를 해결하기 위해 스크램블러의 시드(Seed) 값을 랜덤(Random)으로 변하도록 설정할 수 있다.
이처럼, 시드 값이 랜덤으로 변하는 스크램블러를 사용하면, CPS 메시지를 전송할 때 마다 센서 ID가 랜덤으로 변함과 동시에, 센서의 순서, 즉, 센서 인덱스 또한 랜덤으로 변하도록 할 수 있다.
도 18을 참조하면, 차량에 장착된 센서가 3개(제1 센서, 제2 센서, 제3 센서)인 경우를 가정한다. 본 발명에서 제안하는 스크램블러를 이용하여 차량은 도 18에 도시된 바와 같이 센서 데이터의 순서를 변경할 수 있다. 이를 통해, 해커와 같은 주변 차량이 신호를 연속적으로 수신하는 경우, 센서 정보 컨테이너에 포함된 센서 데이터는 인덱스가 변할 수 있고, 센서 마운트 정보가 고정적인 값을 가지지 않아 프라이버시를 향상시킬 수 있다. 이하에서는, 도 8 및 표 2에서 설명한 기존의 SIC 데이터 포맷이 사용되는 경우에 각도 오프셋(Angle Offset)을 이용하여 프라이버시 문제를 해결하는 방법을 설명한다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 각도 오프셋을 이용한 센서 마운트 정보 변경 방법을 예시하는 도면이다.
도 19를 참조하면, 종래의 기술(즉, 도 8 및 표 2에서 설명한 방법)의 SIC 데이터 포맷이 이용되는 경우를 가정한다. 앞서 도 17 및 도 18에서 설명한 방법에 의하면, 스크램블을 통해 센서 인덱스를 섞는 경우 센서 데이터의 순서가 변경되어 전체 데이터는 달라지지만, 동일한 센서에 대한 센서 데이터 블록간에는 동일한 값을 갖기 때문에 프라이버시의 완벽한 보호가 어려울 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는, 이러한 문제점을 개선하기 위하여 각도 오프셋을 이용하여 센서 마운트 정보를 변경하는 방법을 제안한다.
도 19(a)를 참조하면, 종래의 방법에서는 차량의 시작 각도 파라미터와 종료 각도 파라미터는 차량의 정면 방향을 기준으로 표현된다.
도 19(b)를 참조하면, 본 실시예에서는, 각도 오프셋을 통해 기준 방향을 조정할 수 있고 이를 통해 시작 각도 파라미터와 종료 각도 파라미터 값도 함께 변경할 수 있다. 다시 말해, V2X 차량은 각도 계산을 수행함에 있어서, 차량 정면 방향의 기준점이 아닌 각도 오프셋을 통해 변경된 기준점을 이용할 수 있다. 이렇게 기준점이 바뀌면 모든 센서들의 각도 값이 변경될 수 있고, 이를 통해 프라이버시(Privacy) 기능을 극대화할 수 있다.
일 실시예에서, 상술한 각도 오프셋은 CPM 메시지에 포함되어 함께 시그널링될 수도 있고, 수신기 측에서 랜덤 값을 이용하는 센서 ID에서 추출하여 사용할 수도 있다. 이하에서는, 앞서 도 11 내지 도 13에서 설명한 보간 방법을 사용하여 센싱 영역을 표현하는 경우의 프라이버시 개선 방법을 설명한다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 각도 오프셋을 이용한 센서 마운트 정보 변경 방법을 예시하는 도면이다.
도 20을 참조하면, 앞서 도 11 내지 도 13에서 설명한 보간 방법을 사용하여 센싱 영역을 표현하는 경우 V2X 차량은 각도 오프셋을 이용하여 샘플링된 포인트의 시작점(또는 기준점)을 지정할 수 있다.
도 20(a)를 참조하면, 앞서 도 11 내지 도 13에서 설명한 방법에서는 차량 전방 방향을 기준으로 첫 번째 포인트가 결정될 수 있다. 이처럼 기준점이 차량 정면 방향으로 고정된다면, 차량의 전체 센싱 영역은 동일하기 때문에 각각의 포인트 값이 동일할 수 있다.
도 20(b)를 참조하면, 본 실시예에서는, 각도 오프셋을 통해 첫 번째 포인트를 설정하는 기준 방향을 조정할 수 있고 이를 통해 모든 포인트의 값들이 다른 값을 갖도록 할 수 있다. 일 실시예에서, 상술한 각도 오프셋은 CPM 메시지에 포함되어 함께 시그널링될 수도 있고, 수신기 측에서 랜덤 값을 이용하는 센서 ID에서 추출하여 사용할 수도 있다.
도 21은 본 발명이 적용되는 일 실시예에 따른 CPM 메시지의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 21을 참조하면, CPM 메시지는 헤더(Header), OSC(Originating Station Container), SIC(Sensor Information Container), POC(Perceived Object Container) 필드(또는 데이터, 정보, 컨테이너)를 포함할 수 있다. 앞서 도 8에서 설명한 내용과 중복되는 설명은 생략한다.
SIC는 센서 마운트 필드 및/또는 센서 데이터 필드를 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에서, 기존의 센서 데이터에서 센서의 커버리지를 나타내는 데이터는 별도로 추출하여 공통으로 센서 마운트 필드를 통해 표현될 수 있다. 다시 말해, 센서 마운트 필드는 기존의 센서 데이터에 포함된 센서의 커버리지 데이터를 포함할 수 있다. 그리고, 센서 데이터 필드는 센서의 커버리지에 관련된 정보를 제외한 나머지 센서별 정보(예컨대, 센서 ID, 센서의 타입 등)를 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 멀티 센서(Multi sensor)의 영향을 표기하기 위해 POC 내 오브젝트 데이터에 포함된 센서 ID는 앞서 도 16에서 설명한 방법에 따라 변경될 수 있다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 정보 컨테이너의 일 예를 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예에서, CPM 메시지는 도 22에 도시된 바와 같은 SIC를 포함할 수 있다. 이때, 데이터 포맷은 ASN.1으로 표현될 수 있다.
도 22를 참조하면, SIC는 Offset, numPoint, Point 및/또는 SensorData 필드(또는 파라미터, 데이터, 데이터 프레임)를 포함할 수 있다. Offset 필드는 프라이버시 성능을 향상 시키기 위한 기준점을 나타내며, 앞서 도 19 및 도 20에서 설명한 방법이 적용될 수 있다. 실시예로서, Offset 필드는 정수(Interger)로 정의될 수 있고, 진행 방향을 기준으로 시계 방향(또는 반시계 방향)으로 1도 단위로 설정될 수 있다. 예를 들어, Offset 값이 20이라면 기준점을 기준으로 20도 위치부터 첫 번째 포인트인 Point[1]을 설정할 수 있다.
numPoint 필드는 사용된 포인트의 총 개수를 나타내며 정수(Interger)로 정의될 수 있다. numPoint 값은 전술한 수학식 3을 이용하여 계산될 수 있다. 그리고, Point 필드는 센서 커버리지의 반경을 나타낸다. 이때, 앞서 도 11 내지 도 13에서 설명한 방법이 적용될 수 있다. Point 필드는 정수(Interger)로 정의될 수 있고, 0.1 미터 단위로 거리 값을 가질 수 있다. 또한, Point 필드는 시퀀스로 구성되어 numPoint의 개수만큼 설정될 수 있다. 그리고, 기존과 같이 센서 각각의 개별적인 특성은 SensorData 필드에 포함될 수 있다. 일 실시예에서, SensorData 필드는 최대 10개를 포함할 수 있고, 해당 데이터는 DF_SensorData의 구조를 가질 수 있다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 데이터의 포맷을 예시하는 도면이다.
도 23을 참조하면, SIC에 포함되는 SensorData 데이터 프레임은 SensorID, SensorType, QualityClass 필드(또는 데이터, 파라미터)를 포함할 수 있다. 앞서 도 9에서 설명한 바와 같이, Sensor ID는 센서의 ID를 나타내고, CPM 메시지를 전송(또는 생성)할 때마다 랜덤 값을 가질 수 있다. SensorType은 센서의 종류를 나타내고, QualityClass는 센서의 측정 능력을 나타낸다
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 오브젝트 데이터의 포맷을 예시하는 도면이다.
전술한 바와 같이, 멀티 센서(Multi-Sensor)를 이용하여 오브젝트를 검출한 경우, 기존의 SensorID를 통해 표현하는 경우 하나의 센서만을 선택할 수 밖에 없다. 본 발명의 실시예에 따르면, 센서 비트 맵을 이용하여 통해 사용된 센서의 사용 유무를 시그널링 할 수 있다.
도 24를 참조하면, 오브젝트 데이터는 Object의 ID를 나타내는 ‘ObjectID’, 센서 비트 맵, 오브젝트의 측정 시간을 나타내는 데이터(‘TimeOfMeasurement’), 측정된 오브젝트의 위치 정보(‘xDistance’, ‘yDistance’, ‘zDistance’; ‘referencePosition’ 에서 x, y, z 거리를 나타냄) 필드를 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 앞서 도 8에서 설명한 필드들을 더 포함할 수 있다.
즉, 기존의 SensorID 대신, SensorBitMap이 포함될 수 있다. SensorBitMap 필드는 정수로 정의될 수 있고, MSB부터 순차적으로 센서를 표시할 수 있다. 전술한 바와 같이,‘1’인 경우 해당 센서가 사용됨을 의미하고, ‘0’ 인 경우, 센서가 사용되지 않았음을 의미할 수 있다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 V2X 송신 장치 블록도의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 25를 참조하면, 차량에 장착된 센서 모듈(25010, 25020, 25030)을 통해 센싱된 신호(또는 데이터)들은 센서 취합/융합 블록(25040)으로 전달되고, 오브젝트 정보 추출 블록(25050)은 센서 취합/융합 블록(25050)으로부터 전달받은 데이터로부터 오브젝트를 추출한다.
V2X 송신 시스템(또는 장치)(25000)은 V2X 모뎀(25080)의 퍼실리티 레이어(facility layer)에서 CPS 메시지를 생성하고 ASN.1로 인코딩을 수행하여 네트워크 및 트랜스포트 레이어(N&T layer)와 액세스 레이어(Access layer)를 통해 RF로 전송할 수 있다. 본 발명에서는 CPM의 센서 정보(Sensor information)를 위한 위해 새로운 센서 범위 정보 표현 방법을 설명하였다. 이를 위하여 V2X 송신 시스템(또는 장치)(25000)은 센서 커버리지 샘플링(Sensor coverage sampling) 블록(25060) 및/또는 랜덤 생성기(Random generator) 블록(25070)을 더 포함할 수 있다.
V2X 송신 시스템(또는 장치)(25000)은 차량에 장착된 다수의 센서 모듈(25010, 25020, 25030)을 이용하여 주변 차량 또는 물체를 센싱하고, 센싱된 데이터를 이용하여 센서 취합/융합 블록(25040)은 센서 데이터를 취합하고, 오브젝트 정보 추출 블록(25050)은 센서 취합/융합 블록(25040)으로부터 전달받은 데이터로부터 오브젝트를 추출한다.
이때 센서 커버리지 샘플링(Sensor coverage sampling) 블록(25060)은 수신기 측의 보간(interpolation)을 고려하여 센서 커버리지 영역에 대하여 샘플링을 수행할 수 있다. 만약 앞서 도 17 내지 20에서 설명한 실시예에 따라 프라이버시(privacy) 기술을 향상 방법을 적용하는 경우, 랜덤 생성기(Random generator) 블록(25070)을 통해 오프셋 값을 생성함으로써 이를 통해 샘플링의 시작점을 변경할 수 있다. 이후 V2X 모뎀(25080)의 퍼실리티 레이어는 종래의 CPM에 포함되는 오브젝트 정보와 함께 본 발명의 실시예에 따라 생성된 센서 커버리지 샘플링 정보, 사용된 오프셋 데이터를 포함하는 CPS 메시지를 생성할 수 있다.
도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 V2X 수신 장치 블록도의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 26을 참조하면, V2X 모뎀(26070)은 RF 신호를 수신하여 액세스 레이어, 네트워크 및 트랜스포트 레이어, 본 발명의 실시예에 따른 새로운 퍼실리티 레이어를 통해 CPS 메시지를 수신(또는 복원, 복호화)한다.
오브젝트 정보 획득 블록(26040)은 수신된 CPS 메시지에 포함된 POC를 처리한다. CPS 메시지에 포함된 SIC는 앞서 도 11 내지 13에서 설명한 방법이 적용될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따르면 센서 커버리지 획득 블록(26050)은 앞서 도 11 내지 13에서 설명한 방법에 기초하여 CPS 메시지에 포함된 SIC로부터 센서 커버리지 영역을 획득할 수 있다. 센서 커버리지 획득 블록(26050)은 센서 범위를 표시하기 위해 샘플링된 값을 보간함으로써 센서 커버리지 영역을 계산할 수 있다.
또한, 전술한 프라이버시 강화 방법이 적용하는 경우, 만약 privacy 가 강화되어 전송된 경우, 센서 커버리지 획득 블록(26050)은 보간시 CPM 메시지에 포함된 오프셋(offset)(26060) 값을 이용할 수 있다. 이렇게 획득된 정보는 시스템 컨트롤러(26030)를 통해 처리된 후, 휴먼 인터페이스(Human interface)(26010)를 통해 사용자에 안내될 수도 있고, 액추에이터(Actuator)(26020)을 통해 차량을 제어할 수 있다.
도 27은 본 발명의 일 실시예에 따른 CPM 메시지의 생성 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 27을 참조하면, CPS 서비스 제공 시스템이 시작되면 V2X 차량(또는 V2X 통신 장치)은 시스템을 초기화한다(S27010).
V2X 차량은 초기화된 센서 모듈에서 센싱을 통해 수신된 센서를 처리하고(S27020), 주변의 오브젝트 정보를 획득(또는 추출, 검출)한다(S27030).
V2X 차량은 CPS 메시지를 생성하기 위해 SIC에 포함될 센서 커버리지를 계산한다(S27040). 만약, 프라이버시(privacy) 강화 모드일 경우, V2X 차량은 오프셋(Offset)을 생성(또는 결정)할 수 있다(S27050).
V2X 차량은 센서 커버리지 영역을 표현하기 위하여 해당 영역을 샘플링한다(S27060). 만약, 프라이버시(privacy) 강화 모드일 경우, V2X 차량은 오프셋을 이용하여 샘플링을 수행할 기준점을 변경할 수 있다. 만약, 프라이버시 강화 모드가 아닐 경우 오프셋은 기본적으로 ‘0’일 수 있고, 기존과 같은 기준점이 사용될 수 있다. 이후 샘플링된 센서 커버리지 영역의 포인트 값이 추출될 수 있다.
V2X 차량은 CPM 메시지를 생성한다(S27070). 상기 CPM 메시지는 상술한 단계에서 생성된 센서 커버리지 정보를 포함할 수 있다. S27070 단계에서 생성된 CPM 메시지는 네트워크 & 트랜스포트 레이어(Networks & Transport layer) 와 액세스 레이어(Access layer)를 거치면서, 패킷으로 생성되고(S27080, S27090), 무선으로 전송될 수 있다. 이후, 시스템이 종료되지 않으면 다시 센서 정보 획득을 통해 V2X 차량은 주기적으로 CPS 서비스를 제공할 수 있다.
도 28은 본 발명이 적용되는 일 실시예에 따른 CPM 메시지의 복호화 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 28을 참조하면, 수신기 장치는 시스템이 시작되면 시스템의 초기화를 수행한다(S28010). 수신기 장치는 시스템 초기화를 통해 V2X 시스템과 통신 모듈을 시작할 수 있도록 준비할 수 있다.
수신기 장치는 연결된 V2X 통신 모뎀을 통해 CPM 메시지를 수신대기 한다(S28020). V2X 신호, 즉, CPM 메시지를 V2X 수신기를 통해 수신하면(S28030), 입력된 신호는 액세스 레이어와 네트워크 & 트랜스포트 레이어를 거처 NF-SAP를 통해 데이터가 입력되고, 퍼실리티 레이어에서 상기 CPM 메시지의 디코딩이 수행된다(S28040).
수신기 장치는 CPM 메시지를 복호하여 센서 정보를 포함하는 SIC를 획득하고(S28050), 오브젝트 정보를 담고 있는 POC를 획득한다(S28090). 수신기 장치는 SIC에 포함된 오프셋 정보를 이용하여 프라이버시의 적용 유무를 판단한다(S28060). 만약, 프라이버시(privacy) 강화 모드일 경우, V2X 차량은 오프셋을 이용하여 샘플링을 수행할 기준점을 변경할 수 있다(S28070).
수신기 장치는 SIC에 포함된 포인트 값을 이용하여 보간(Interpolation) 동작을 수행한다(S28080). 또한, 수신기 장치는 POC를 이용하여 오브젝트 값을 추출할 수 있고(S28090), 센서 비트 맵을 이용하여 오브젝트 추출에 사용된 센서들의 정보를 획득할 수 있다(S28100). 이후, 상술한 두 가지 경로를 통해 계산된 정보들은 어플리케이션(Application layer)에 전달(S28110)될 수 있고, 이를 기반으로 CPS 서비스가 제공될 수 있다.
도 29는 본 발명의 실시예에 따른 V2X 통신 장치의 구성을 나타낸다. 상술한 바와 같이, V2X 통신 장치는 V2X 통신 장치, V2X 장치 등으로 지칭될 수 있다.
도 29에서, V2X 통신 장치(29000)는 통신 유닛(29010), 프로세서(29020) 및 메모리(29030)을 포함할 수 있다.
통신 유닛(29010)은 프로세서(29020)와 연결되어 무선 신호를 송신/수신할 수 있다. 통신 유닛(29010)은 프로세서(29020)로부터 수신된 데이터를 송수신 대역으로 업컨버팅하여 신호를 전송하거나, 수신 신호를 다운컨버팅할 수 있다. 통신 유닛(29010)은 피지컬 레이어 또는 액세스 레이어 중 적어도 하나의 동작을 구현할 수 있다.
통신 유닛(29010)은 복수의 통신 프로토콜에 따라 통신하기 위해 복수의 서브 RF 유닛을 포함할 수도 있다. 실시예로서, 통신 유닛(29010)은 DSRC(Dedicated Short Range Communication), IEEE 802.11 및/또는 802.11p 표준, IEEE 802.11 및/또는 802.11p 표준의 피지컬 전송 기술에 기초하는 ITS-G5 무선 통신 기술, 위성/광대역 무선 이동 통신을 포함하는 2G/3G/4G(LTE)/5G 무선 셀룰러 통신 기술, DVB-T/T2/ATSC 등 광대역 지상파 디지털 방송 기술, GPS 기술, IEEE 1609 WAVE 기술 등에 기초하여 데이터 통신을 수행할 수 있다. 통신 유닛(29010)은 각 통신 기술을 구현하는 복수의 트랜스시버를 포함할 수도 있다.
프로세서(29020)는 RF 유닛(29030)과 연결되어 V2X 통신 장치의 레이어들의 동작을 구현할 수 있다. 프로세서(29020)는 상술한 도면 및 설명에 따른 본 발명의 다양한 실시예에 따른 동작을 수행하도록 구성될 수 있다. 또한, 상술한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 V2X 통신 장치(29000)의 동작을 구현하는 모듈, 데이터, 프로그램 또는 소프트웨어 중 적어도 하나가 메모리(29010)에 저장되고, 프로세서(29020)에 의하여 실행될 수 있다.
메모리(29010)는 프로세서(29020)와 연결되어, 프로세서(29020)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 메모리(29010)는 프로세서(29020)의 내부에 포함되거나 또는 프로세서(29020)의 외부에 설치되어 프로세서(29020)와 공지의 수단에 의해 연결될 수 있다.
V2X 통신 장치(29000)의 프로세서(29020)는 본 발명에서 설명한 CPM의 생성 및 전송을 수행할 수 있다. V2X 통신 장치(29000)이 CPM을 생성 및 전송하는 방법에 대해서는 이하에서 설명한다.
도 30은 본 발명의 일 실시예에 따른 V2X 통신 장치가 ITS 메시지를 전송하는 방법을 나타내는 순서도이다. 도 30의 실시예에서, V2X 통신 장치는 차량의 V2X 통신 장치일 수 있다. 이 차량은 센서가 장착되고, 이 센서를 이용하여 주변 오브젝트를 검출할 수 있다.
V2X 통신 장치는 차량에 장착된 적어도 하나의 센서를 이용하여 주변 오브젝트를 검출한다(S30010).
V2X 통신 장치는 차량의 센서 커버리지(sensor coverage) 영역에 대하여 샘플링을 수행한다(S30020).
V2X 통신 장치는 상기 샘플링된 센서 커버리지 영역 별로 차량에 장착된 적어도 하나의 센서에 의한 센서 도달 거리를 나타내는 포인트(point)를 생성(또는 결정)한다(S30030).
V2X 통신 장치는 상기 S30030에서 생성된 포인트 및 상기 S30010 단계에서 검출된 주변 오브젝트에 대한 정보를 포함하는 CP 메시지를 생성한다(S30040).
V2X 통신 장치는 상기 S30040 단계에서 생성된 CP 메시지를 전송한다(S30050).
실시예로서, 상기 센서 커버리지 영역을 샘플링하는 단계는, 상기 차량의 중심을 기준으로 기설정된 개수만큼 등간격의 각도로 상기 센서 커버리지 영역을 샘플링함으로써 수행될 수 있다.
실시예로서, 상기 포인트는 상기 차량의 진행 방향을 기준으로 상기 샘플링된 센서 커버리지 영역 별로 순차적으로 생성될 수 있다.
실시예로서, 상기 검출된 주변 오브젝트에 대한 정보는 상기 주변 오브젝트를 검출한 센서 정보를 나타내는 센서 비트 맵(sensor bit map)을 포함하고, 상기 센서 비트 맵의 비트는 각각 상기 차량에 장착된 센서에 매핑될 수 있다.
실시예로서, 상기 CP 메시지는 상기 차량에 장착된 센서 별 센서 데이터를 포함하고, 상기 CP 메시지를 생성하는 단계는, 기설정된 랜덤한 시드(seed) 값에 기초하여 상기 센터 데이터의 순서를 랜덤하게 변경하는 단계를 포함할 수 있다.
실시예로서, 상기 센서 커버리지 영역을 샘플링하는 단계는, 상기 포인트를 생성하기 위한 기준점을 나타내는 각도 오프셋을 설정하는 단계를 더 포함하고, 상기 포인트는 상기 각도 오프셋을 기준으로 상기 샘플링된 센서 커버리지 영역 별로 순차적으로 생성될 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리는 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않고 본 발명에서 다양한 변경 및 변형이 가능함은 당업자에게 이해된다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구항 및 그 동등 범위 내에서 제공되는 본 발명의 변경 및 변형을 포함하는 것으로 의도된다.
본 명세서에서 장치 및 방법 발명이 모두 언급되고, 장치 및 방법 발명 모두의 설명은 서로 보완하여 적용될 수 있다.
다양한 실시예가 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에서 설명되었다.
본 발명은 일련의 V2X 통신 분야에서 이용된다.
본 발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않고 본 발명에서 다양한 변경 및 변형이 가능함은 당업자에게 자명하다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구항 및 그 동등 범위 내에서 제공되는 본 발명의 변경 및 변형을 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (12)

  1. 차량의 V2X 메시지를 전송하는 방법에 있어서,
    상기 차량에 장착된 적어도 하나의 센서를 이용하여 주변 오브젝트를 검출하는 단계;
    상기 차량의 센서 커버리지(sensor coverage) 영역을 샘플링하는 단계;
    상기 샘플링된 센서 커버리지 영역 별로 상기 차량에 장착된 적어도 하나의 센서에 의한 센서 도달 거리를 나타내는 포인트(point)를 생성하는 단계;
    상기 포인트 및 상기 검출된 주변 오브젝트에 대한 정보를 포함하는 CP 메시지를 생성하는 단계; 및
    상기 CP 메시지를 전송하는 단계를 포함하는, CP 메시지 전송 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 센서 커버리지 영역을 샘플링하는 단계는,
    상기 차량의 중심을 기준으로 기설정된 개수만큼 등간격의 각도로 상기 센서 커버리지 영역을 샘플링함으로써 수행되는, CP 메시지 전송 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 포인트는 상기 차량의 진행 방향을 기준으로 상기 샘플링된 센서 커버리지 영역 별로 순차적으로 생성되는, CP 메시지 전송 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 검출된 주변 오브젝트에 대한 정보는 상기 주변 오브젝트를 검출한 센서 정보를 나타내는 센서 비트 맵(sensor bit map)을 포함하고,
    상기 센서 비트 맵의 비트는 각각 상기 차량에 장착된 센서에 매핑되는, CP 메시지 전송 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 CP 메시지는 상기 차량에 장착된 센서 별 센서 데이터를 포함하고,
    상기 CP 메시지를 생성하는 단계는,
    기설정된 랜덤한 시드(seed) 값에 기초하여 상기 센터 데이터의 순서를 랜덤하게 변경하는 단계를 포함하는, CP 메시지 전송 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 센서 커버리지 영역을 샘플링하는 단계는,
    상기 포인트를 생성하기 위한 기준점을 나타내는 각도 오프셋을 설정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 포인트는 상기 각도 오프셋을 기준으로 상기 샘플링된 센서 커버리지 영역 별로 순차적으로 생성되는, CP 메시지 전송 방법.
  7. 차량의 V2X 통신 장치에 있어서,
    데이터를 저장하는 메모리;
    집단 지각(CP: Collective Perception) 메시지를 포함하는 무선 신호를 송수신하는 통신 유닛; 및
    상기 메모리 및 상기 통신 유닛을 제어하는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 차량에 장착된 적어도 하나의 센서를 이용하여 주변 오브젝트를 검출하고;
    상기 차량의 센서 커버리지(sensor coverage) 영역을 샘플링하고;
    상기 샘플링된 센서 커버리지 영역 별로 상기 차량에 장착된 적어도 하나의 센서에 의한 센서 도달 거리를 나타내는 포인트(point)를 생성하고;
    상기 포인트 및 상기 검출된 주변 오브젝트에 대한 정보를 포함하는 CP 메시지를 생성하고; 및
    상기 CP 메시지를 전송하는, 차량의 V2X 통신 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 센서 커버리지 영역을 샘플링하는 단계는,
    상기 차량의 중심을 기준으로 기설정된 개수만큼 등간격의 각도로 상기 센서 커버리지 영역을 샘플링함으로써 수행되는, 차량의 V2X 통신 장치.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 포인트는 상기 차량의 진행 방향을 기준으로 상기 샘플링된 센서 커버리지 영역 별로 순차적으로 생성되는, 차량의 V2X 통신 장치.
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 검출된 주변 오브젝트에 대한 정보는 상기 주변 오브젝트를 검출한 센서 정보를 나타내는 센서 비트 맵(sensor bit map)을 포함하고,
    상기 센서 비트 맵의 비트는 각각 상기 차량에 장착된 센서에 매핑되는, 차량의 V2X 통신 장치.
  11. 제7 항에 있어서,
    상기 CP 메시지는 상기 차량에 장착된 센서 별 센서 데이터를 포함하고,
    상기 프로세서는, 기설정된 랜덤한 시드(seed) 값에 기초하여 상기 센터 데이터의 순서를 랜덤하게 변경하는, 차량의 V2X 통신 장치.
  12. 제7 항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 포인트를 생성하기 위한 기준점을 나타내는 각도 오프셋을 설정하고,
    상기 포인트는 상기 각도 오프셋을 기준으로 상기 샘플링된 센서 커버리지 영역 별로 순차적으로 생성되는, 차량의 V2X 통신 장치.
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