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프로브 수집 위치기반 도로위험정보 통합 및 판단 알고리즘
Integration and Decision Algorithm for Location-Based Road Hazardous Data Collected by Probe Vehicles 원문보기

韓國ITS學會 論文誌 = The journal of the Korea Institute of Intelligent Transportation Systems, v.17 no.6, 2018년, pp.173 - 184  

채찬들 (한국교통연구원) ,  심현정 (한국교통연구원) ,  이종훈 (한국교통연구원)

초록
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프로브 차량을 이용한 이동식 교통정보수집체계가 확산되면서, 기존 소통정보 이외에 차량 내 센서를 이용한 포트홀, 낙하물, 노면결빙과 같은 도로위험정보 수집이 가능해지고 있다. 본 연구는 다수의 프로브 차량이 GPS 좌표 기반으로 도로위험정보와 같은 이벤트를 검지했을 때 시간 공간적으로 통합하여 실시간으로 처리하는 복합처리 알고리즘을 개발하였다. 알고리즘의 핵심기능은 특정 지점에 발생된 도로위험정보를 (1)다수의 프로브가 서로 다른 GPS 좌표로 검지한 결과로 부터 동일지점인지 여부를 판단하고, (2)그 지점을 국가표준노드링크 상에 특정하여 이벤트 데이터를 생성하며, (3)생성된 이벤트 데이터가 유효한지 지속적으로 판단하고, (4)도로위험상황이 종료되었을 때 이벤트를 종료시키는 것이다. 이를 위해 프로브 차량이 수집한 도로위험정보를 실시간으로 처리하여 조건부 확률을 지속적으로 갱신하는 과정을 통해 이벤트의 유효성을 판단하고 종료할 수 있도록 개발하였고, 시뮬레이션을 통해 알고리즘의 적용가능성을 검증하였다. 개발된 복합처리 알고리즘은 향후 C-ITS자율주행자동차 등 프로브 기반의 교통정보 수집 및 이벤트 정보 처리에 적용 가능할 것으로 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

As the portable traffic information collection system using probe vehicles spreads, it is becoming possible to collect road hazard information such as portholes, falling objects, and road surface freezing using in-vehicle sensors in addition to existing traffic information. In this study, we develop...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이러한 배경으로 본 연구는 다수의 프로브 차량이 수집한 위치기반 도로위험정보를 통합하여 국가표준노드링크 상에 매칭하고, 실시간으로 추가되는 정보로부터 이벤트 정보의 시작과 종료 정보를 지속적으로 갱신할 수 있는 복합처리 알고리즘을 개발하는 것을 목적으로 수행되었다.
  • 기존의 관련 연구사례들은 주로 위치정보와 교통정보를 생성하는 것에 초점을 맞추고 있어, 실시간으로 수집된 위치기반 도로위험정보로 이벤트 유무를 신속하게 판단하고 발생시간과 지점을 통합하여 이벤트 정보로 생성하는 것에 적용하기에는 한계가 있는 것으로 검토되었다. 이러한 배경으로 본 연구는 프로브 차량이 수집한 위치기반 도로위험정보를, 시공간적으로 통합하며, 이벤트 시작․종료 정보를 복합적으로 처리할 수 있는 알고리즘을 개발함으로서 프로브 차량을 활용하여 수집된 정보를 신속하고 효율적으로 처리할 수 있는 방안을 연구하였다.
  • 한편, 본 연구는 프로브 차량의 GPS 좌표를 국가표준노드링크체계를 포함하는 전자지도 상에 정확하게 맵매칭하는 기술보다는, GPS 좌표 기반으로 수집된 다수의 도로위험정보를 공간적으로 통합하여 동일지점 여부를 판단하고 그 결과를 전자지도 상에 특정하는 알고리즘 개발에 초점을 맞추고 있다. 따라서 도로위험 정보가 입체구간(동일한 방향의 링크가 2개 이상 입체적으로 건설된 경우)에 발생된 경우 복수의 링크에 맵매칭되는 문제점 등의 맵매칭 기술측면의 한계는 고려하지 않는 것으로 가정하였다.

가설 설정

  • 이 경우, GPS 오차범위로 인해 다차로 도로에서 특정차로에 발생된 도로위험정보가 다른 차로에서의 검지결과와 혼재되어 이벤트 발생여부 판단에 영향을 미칠 수 있고, 특히 프로브 차량의 통행량이 적은 도로일수록 이벤트 판단 정확도가 낮아지는 문제가 발생될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 현재 차량들에 보급된 GPS 사양으로는 차량의 위치를 차로 단위로 판단할 수 없는 기술적인 한계를 고려하여 본 연구에서는 이벤트 발생위치 차로는 산출하지 않는 것으로 가정하였다.
  • 한편, 본 연구는 프로브 차량의 GPS 좌표를 국가표준노드링크체계를 포함하는 전자지도 상에 정확하게 맵매칭하는 기술보다는, GPS 좌표 기반으로 수집된 다수의 도로위험정보를 공간적으로 통합하여 동일지점 여부를 판단하고 그 결과를 전자지도 상에 특정하는 알고리즘 개발에 초점을 맞추고 있다. 따라서 도로위험 정보가 입체구간(동일한 방향의 링크가 2개 이상 입체적으로 건설된 경우)에 발생된 경우 복수의 링크에 맵매칭되는 문제점 등의 맵매칭 기술측면의 한계는 고려하지 않는 것으로 가정하였다.
  • (2015)은 프로브 차량 GPS 좌표의 수치지도 매칭방법 연구를 수행하기 위해 GPS 오차 종류 및 범위를 검토한 결과 각 오차들의 최댓값의 합은 약 50m 수준인 것을 확인하였으며, Cho(2014)는 일상생활에서 주로 사용하는 GPS를 활용한 위치측위방식 단말기에 장착된 GPS 모듈의 성능에 따라 5m~50m의 오차범위를 가진다고 주장하였다. 따라서 본 연구에서는 프로브 차량들로부터 수집되는 도로위험정보 역시 GPS 기반 X, Y 좌표형태이기 때문에 복합처리 알고리즘 상에서 이벤트 지점을 특정할 때 GPS 오차범위 한계를 50m로 가정하고 알고리즘을 개발하였다. 이 경우, GPS 오차범위로 인해 다차로 도로에서 특정차로에 발생된 도로위험정보가 다른 차로에서의 검지결과와 혼재되어 이벤트 발생여부 판단에 영향을 미칠 수 있고, 특히 프로브 차량의 통행량이 적은 도로일수록 이벤트 판단 정확도가 낮아지는 문제가 발생될 수 있다.
  • 아직 프로브 활용 도로위험정보 수집기술이 상용화되지 않은 시점에서 어떤 형태로 정보가 수집될지 정의되지 않았기 때문에 입력 값에 대한 가정이 필요하다. 본 연구에서는 프로브 기반 도로위험정보 입력값이 프로브 ID, 검지시간, GPS 좌표, 도로위험정보 검지결과를 기본적으로 포함하는 것으로 가정하였고, 특히 포트홀, 결빙을 포함하는 지점형태의 도로위험정보는 개별 정보로 구분되어 있음(1)/없음(0)과 같은 이진형 데이터로 [Table 1]과 같은 형태로 수집되는 것으로 가정하였다.
  • 블랙박스, ADAS, DTG와 같은 차량 내 센서를 이용하여 프로브 기반 도로위험정보를 실시간으로 검지하는 기술이 아직 개발 전이기 때문에, 알고리즘의 정확한 입력 값을 아직 정의할 수 없는 상황인 점 등을 감안하여 다양한 상황에서 알고리즘이 적용될 수 있도록 다음의 사항을 가정하고 알고리즘을 설계하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
도로위험정보의 1차적인 수요처는 무엇인가? 국토교통부는 ITS 정보의 일관성과 연계성 확보를 위해 교통정보를 생성하는 네트워크 단위를 정의한 국가표준노드링크체계를 개발하여 제공하고 있다. 도로파손, 결빙 등의 도로위험 상황은 해당 도로관리청이 운영․관리 활동을 통해 처리해야하는 점을 고려하면 도로위험정보의 1차적인 수요처는 도로관리청과 같은 공공기관이라고 할 수 있다. 이를 감안하여 본 연구에서는 도로위험정보 맵매칭 대상이 되는 전자지도를 국가표준노드링크체계로 설정하여 알고리즘을 개발하였다.
프로브 차량을 이용한 교통정보 수집방식의 장점은? 프로브 차량을 이용한 교통정보 수집방식은 고정식 장비에 비해 검지범위가 넓고, GPS 기반의 위치정보가 함께 수집되는 장점이 있는데, 이를 이용한 교통정보 생성의 핵심기술은 ①GPS 오차를 반영하여 실시간으로 차량의 위치를 도로 네트워크상의 지점으로 특정 하는 맵매칭(map matching) 기술, ②연속된 차량 위치 정보 중 이상치와 결측치를 처리하여 유의미한 정보로 가공하는 데이터 처리(data processing)기술, ③다수의 차량으로부터 수집된 데이터로부터 통행시간, 속도 등 교통정보의 대푯값을 실시간으로 산출하는 알고리즘 등이라고 할 수 있다.
교통 관련 정보의 수집이 활발해졌지만 미흡한 점은? 프로브 차량을 이용한 교통정보 수집체계의 분야 및 수단이 확대되면서 기존에 수집하지 못했던 교통 관련 정보의 수집이 활발하게 진행되고 있다. 하지만 다수의 프로브 차량이 수집한 이벤트 정보를 해석하고 제공 가능한 형태로 처리하는 기술개발은 상대적으로 부족한 상황이다. 이러한 상황에서 본 연구는 이벤트 검지에 대한 정보수집의 신뢰도를 향상시키고 이를 공간정보로 통합하여 해석할 수 있는 복합처리 알고리즘을 개발하였다는 점에 가치가 있다.
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참고문헌 (10)

  1. Cho Y. H.(2014), "Technology Trends for Improving Location Information Accuracy," Weekly ICT Trends, Institute for Information&communication Technology Promotion(Daejeon, Korea), p.2. 

  2. Chung Y. S. and Choi K. C.(1999), "A development of travel time estimation algorithm fusing GPS probe and loop detector," Journal of Korean Society of Transportation, vol. 17, no. 13, pp.97-116. 

  3. Hwang J. S., Lee Y. J. and Lee C. K.(2017), "Development of Queue Length, Link Travel Time Estimation and Traffic Condition Decision Algorithm using Taxi GPS Data," Journal of the Korea Institute of Intelligent Transport Systems, vol. 16, no. 3, pp.59-72. 

  4. Jeong S. W.(2003), "The Study of CNS(Car Navigation System) focusing on Map matching method," Journal of The Korean Institute of Information Scientists and Engineers, vol. 30, no. 2, pp.397-399. 

  5. Kang J. M.(2016), The Real-time Localization in Urban Area Based on Map Matching Method, Master thesis, Electrical and Electonic Engineering of Younsei Univ., Seoul, pp.5-21. 

  6. Kim E. J., Bae K. S., Ahn Y. J. and Kim D. Y.(2015), UTIS Node Matching Area for Improving Traffic Information Reliability, Korea Road Traffic Authority Traffic Science Institute, pp.7-8. 

  7. Lee S. H., Lee C. K., Yun I. S., Kim N. S. and Kang D. M.(2015), "Study on Map Matching Using Characteristics of Vehicular Movements," International Journal of Highway Engineering, vol. 17, no. 5, pp.75-82. 

  8. Ochieng W. Y., Quddus M. A. and Noland R. B.(2003), "Map-matching in complex urban road networks," J. of Cartography, vol. 55, no. 2, pp.1-14. 

  9. Park J. H., Oh C., Kim T. H. and Joo S. H.(2010), "Extraction of Hazardous Freeway Section Using GPS-Based Probe Vehicle Speed Data," Journal of the Korea Institute of Intelligent Transport Systems, vol. 9, no. 3, pp.73-84. 

  10. Shim S. W. and Choi K. C.(2006), "Link Travel Time Estimation Using Uncompleted Link-passing Probe Data in Congested Traffic Condition," Journal of Korean Society of Transportation, vol. 24, no. 5, pp.7-18. 

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