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고속도로에서 차량 안전 통신을 위한 교통사고 위험 예측 알고리즘
A Traffic Hazard Prediction Algorithm for Vehicle Safety Communications on a highway 원문보기

디지털정책연구 = The Journal of digital policy & management, v.10 no.9, 2012년, pp.319 - 324  

오상엽 (가천대학교 IT 대학 인터랙티브미디어)

초록
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차량 안전 통신은 교통사고 예방에 중요한 기술 중 하나이다. 이를 위해 교통사고가 발생하면 연쇄 추돌 사고를 예방하기 위한 안전 메시지를 전달하는 많은 프로토콜이 연구되었다. 이러한 프로토콜은 노드가 안전 메시지를 발생시키는 시점을 교통사고가 발생 했을 경우로 가정한다. 만약, 교통사고 위험을 예측하여 안전 메시지를 전달한다면 운전자는 빠른 대응 조치가 가능하다. 그래서 본 논문에서는 통신 기법을 이용한 교통사고 위험 예측 알고리즘을 제안한다. 결과적으로, 제안된 알고리즘을 기존 프로토콜에 적용한 결과 약 4~5 %의 더 높은 프레임 수신율을 보여주었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Vehicle safety communications is one among the important technologies in order to protect a car accident. For this, many protocols forwarding a safe message have studied to protect a chain-reaction collision when a car accident occurs. most of these protocols assume that the time of generating a saf...

주제어

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 고속도로에서 운전자는 교통사고 위험 요소를 발견하면 급제동을 시도한다. 그래서 본 논문에서는 노드의 가속도를 감시하다가 일정 수치 이하이면 교통사고 위험이 있다고 인식하는 기법을 제안한다. 이를 위해 먼저 다음 수식으로 차량의 현재 속도(Vn)를 Iv초 주기로 계산한다.
  • 이를 위해서는 차량 안전통신을 통해 사고위험을 인식한 노드가 후방노드에게 멀티 홉으로 안전 메시지를 알리는 것이 필요하다. 그래서 본 논문에서는 통신장비를 제외한 추가적인 하드웨어 없이 차량안전통신에 호환될 수 있도록 헬로 메시지 기반한 교통사고 위험 예측 알고리즘을 제안한다.
  • 이를 수신한 노드는 자신이 이동하는 방향 벡터를 계산하여 후방 차량에게서 얻은 위치 정보는 모두 버린다. 그리고 전방 차량이 같은 차선에 있는지 확인하기 위해, 해당 차선에서 전방 차량의 거리를 계산한다. 예를 들어, 차량이 폭이 4인 차선 중앙에서 이동한다고 가정 했을 때 좌표 (0, 0)에서 (100, 0) 지점으로 이동한다고 하자.
  • 본 논문에서는 교통사고 위험을 예측하기 위해 속도의 감속과 제동거리에 관한 연관성으로 시나리오를 제시하였다. 이를 위해 본 절에서는 제동거리에 대해 설명한다.
  • 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 통신 기술을 이용한 교통사고 위험 예측 알고리즘을 제안한다. 다른 프로토콜과 상호 호환성을 높이기 위해 헬로 메시지(Hello message) 기법을 사용하였으며, 차량의 제동거리, 속도, 위치를 이용한다.
  • 이러한 안전 메시지 전달 기법들은 사고 발생 시점이나 운전자의 위험요소 인식으로 안전 메시지를 발생시킨다. 본 논문에서는 이렇게 다양한 안전메시지 전달 프로토콜에 접목 시킬 수 있는 교통사고 위험 예측 알고리즘을 제안한다.
  • 본 논문에서는 일반적인 안전 메시지 전달 프로토콜에 결합할 수 있는 교통사고 위험 예측 알고리즘을 제안하였다. 이 알고리즘은 일반적인 전달 프로토콜에서 사용하는 헬로 메시지를 기반으로 하고 있기 때문에 적용하기에 호환성이 높다.

가설 설정

  • 둘째, 계산된 Va가 임계치인 #값 이하이고 속도에 따른 제동거리와 전방 차량과의 거리가 0 이하일 경우이다.
  • 0초로 분석되었다[8]. 보다 정확한 제동 거리를 위해서는 이러한 공주거리도 고려해야 하지만, 본 논문에서는 제동 거리만을 고려하였다.
  • 본 논문에서는 본 알고리즘이 적용된 장비가 모든 차량에 탑재되어 있으며 음과 같은 상황을 가정한다.
  • 이를 위해 많은 안전 메시지 전달 프로토콜 연구가 진행되었다[5][7][9][11]. 여기서 일반적으로 안전 메시지를 발생시키는 시점을 교통사고가 발생했을 때로 가정한다.
  • 23 m 지점에서 감속을 시작해 0 m 지점에서는 속도가 0 km/h이 될 수 있도록 한다. 이 지점에 도착했을 때 교통사고가 발생한 것이라고 가정한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
자동차 제동거리란? 자동차 제동거리는 운전자가 실제로 브레이크에 의해 제동이 시작한 순간부터 자동차가 멈출 때까지 진행한 거리를 의미한다. 국내의 보안기준에는 최고 80 km/h 이상인 자동차는 승차정원(최대 인원 탑승) 상태에서 처음 속력 50 km/h에서 22 m 이내에서 정지해야 하고, 최고 80 km/h 이하인 자동차는 처음 속력 35 km/h에서 14 m 이내에 정지해야 한다고 규정되어 있다.
차량 통신은 어떠한 조건을 요구하는가? 차량 안전 통신(VSC)은 교통사고 예방을 통해 운전자의 안전성을 높이기 위한 중요 기술 중 하나이다. 차량 통신에서 넓은 대역폭과 고속 데이터 전송이 목적인 다른 응용들과는 다르게 낮은 전송 지연과 높은 메시지 전달 신뢰도를 요구한다[12][13]. 차량의 속도가 증가할수록 교통사고 위험이 높아지기 때문에[1], 고속도로에서는 더 낮은 전송 지연으로 후속차량에게 위험을 알려야 한다.
추가적인 하드웨어 장비 및 센서를 설치하여 해당 차량이 교통사고가 발생했는지의 여부를 파악하는 경우 어떠한 단점을 가지게 되는가? 이러한 경우 다음과 같은 단점을 가지게 된다. 첫째, 추가적인 하드웨어 비용이 든다. 둘째, 대형 교통사고 시에는 장비의 고장으로 동작하지 않을 가능성이 있다. 마지막으로 급정거를 통해 교통사고가 발생하지 않는 경우 여전히 연쇄 추돌 사고에 대한 위험이 있다.
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