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인프라-차량(I2V) 통신 기반 서비스 시나리오에 따른 자율협력주행 도로시스템 성능평가 방안 연구

A Study on the Performance Evaluation of C-ARS(Cooperative Automated Roadway System) in Infrastructure to Vehicle (I2V) Communication Based Service Scenario

韓國ITS學會 論文誌 = The journal of the Korea Institute of Intelligent Transportation Systems, v.17 no.4, 2018년, pp.112 - 123  

배명환 (한국지능형교통체계협회) ,  권오용 (한국지능형교통체계협회) ,  김정민 (한국지능형교통체계협회) ,  정홍종 ((주)웨이티즈)

초록
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자율협력주행 도로시스템은 자율주행차와 V2X 통신으로 연결되어 상호정보를 주고받으며 자율주행차의 안전주행을 지원하는 도로인프라 시스템을 말합니다. 본 연구는 자율협력주행 도로시스템 서비스의 성능평가 방안 제시를 목적으로 하며, 도로인프라에서 자율주행차에 정보를 제공하는 I2V 서비스 중 '작업구간 정보제공 서비스'를 예를 들어, 먼저 서비스에 대한 Use Case 분석과 서비스 성능을 확인하기 위해 필요한 요구사항 및 서비스 범위를 정의하고, 이러한 서비스의 성능평가 수행을 위한 평가시스템을 제안하였다. 또한, 본 연구에서 제안한 평가시스템을 활용하여 '작업구간 정보제공 서비스'의 현장시험을 통해 평가 가능여부를 검증하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The C-ARS(Cooperative Automated Roadway System) refers to a road infrastructure system that links automated vehicles with road infrastructure and communicates with each other via V2X communication to support automated vehicles. The purpose of this study is to suggest a performance evaluation method ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • C-ARS의 평가 시나리오는 평가자와 피평가자로 구분하여 각각의 역할을 중심으로 평가절차를 시퀀스하게 제시한 것이다. 평가 준비와 절차는 크게 3단계로 구성되며, 1단계) 사전준비 단계 2단계) 실내평가: 현장평가전 평가시스템과의 인터페이스 연동에 대한 기능 검증을 수행하기 위한 실내 시험, 3단계) 현장평가: 현장에서의 종합성능평가 단계, 4단계) 결과분석 단계로 진행된다.
  • 본 연구는 자율협력주행 도로시스템(C-ARS)의 도로인프라에서 자율주행차에 제공하는 서비스의 품질을 확인하기 위한 수단으로 현장환경에서 적용 가능한 평가시스템과 평가방법을 제안하였다. 평가시스템은 도로인프라에서 제공하는 정보를 자율주행차가 제공받아 자율주행에 활용하는지 여부를 실시간으로 수집 및 평가가 가능하다.
  • 본 연구는 자율협력주행 커넥티드 환경에서 서비스 시나리오를 세분화하고 세부 시나리오에 따른 요구사항을 확인하기 위한 평가방법을 제안하여 검증을 통해 규격화하는 것을 목적으로 한다. 평가방법의 규격화는 사전에 명시된 요구사항을 객관적이고 투명하게 확인하기 위해서 요구된다.
  • 본 연구에서는 고속도로 직선구간의 도로환경에서 주간에 자율주행차(Level 2) 한 대로 현장 평가를 한 것으로 서비스 Use Case가 심플한 조건에서 진행한 것이다. 향후에는 좀 더 다양한 Use Case 시나리오를 구성하여 서비스 품질을 확인할 필요가 있으며, 장기적으로 자율주행차의 기술적 성숙도에 따라 자율주행차가 주행하는 도로인프라의 다양한 주행환경(도로, 교통, 기상 조건)에서도 평가가 가능한 평가기술도 함께 발전시켜나갈 필요가 있다.
  • 본 연구에서는 도로인프라에서 차량에게 제공하는 I2V 서비스인 ‘작업구간 정보제공 서비스’에 대한 Use Case 분석과 서비스 성능을 확인하기 위해 필요한 요구사항 및 서비스 범위를 정의하고, 서비스 성능평가를 위한 평가시스템을 제안하였다.
  • 본 연구에서는 커넥티드 서비스 Use Case정의와 Use Case별 평가시나리오에 따른 서비스 성공 여부를 평가하는 방안을 제시하였으며, 평가항목 및 평가기준은 기존 사례를 참조하되 Use Case를 센터-기지국-차량단 말기-운전자단말기(표출))로 세분화하고, 실제 서비스 환경에서 다양한 Use Case에 따른 서비스 품질을 개선하기 위한 평가방법, 즉 센터에서 서비스 송수신정보를 자동 및 실시간으로 수집하여 실시간 평가가 가능한 시험환경을 구축하고 평가시나리오를 개발 및 현장적용 검증을 통하여 평가의 적절성 여부를 검토하였다.
  • 본 연구의 평가목적은 C-ARS 시스템에서 자율주행차의 주행에 도움이 되는 정보의 수집, 처리, 제공과 관련된 기능과 성능을 시스템 레벨에서 확인하는 것이며, 이는 자율주행차가 단독으로 주행하는 것보다 C-ARS와의 협조를 통해 보다 안전하게 주행하는지 여부에 대한 확인이 가능해야 한다. 이러한 전체적인 기능과 성능을 평가하기 위해서는 센터를 포함한 도로인프라와 자율주행차 자체 성능까지 평가범위가 광범위 하기 때문에 본 연구에서는 평가범위를 C-ARS에서 생성한 정보가 자율주행차에 전달되고 운전자단말기에 표출되는지 여부와 이때의 통신성능을 확인하는 것으로 하였다.
  • 이러한 오버헤드를 줄이기 위하여 본 연구에서는 실내 시험환경을 정의하였다. 실내 시험환경은 실내의 랩환경에서 C-ARS를 구성하는 기지국과 차량단말기의 데이터 송수신 및 데이터 처리에 대한 기본 기능 시험을 목적으로 한다. 다음 그림 [Fig.
  • , 2017)’도 진행 중이다. 이 연구는 자율주행차가 자체센서 기반으로 인식하기 어려운 도로나 사각지대 및 원거리 정보를 도로인프라와의 협력을 통해 제공받음으로써 보다 안전하게 주행할 수 있게 하는 것을 목표로 한다. 여기서 도로인프라는 자율협력주행 도로시스템(C-ARS; Cooperative automated roadway system, 이하 ‘C-ARS’라 함)을 말하며, 도로인프라가 자율주행차와 V2X 통신으로 연결되어 상호정보를 주고받으며 자율주행차의 안전주행을 지원하는 도로인프라 시스템을 말한다.
  • 본 연구의 평가목적은 C-ARS 시스템에서 자율주행차의 주행에 도움이 되는 정보의 수집, 처리, 제공과 관련된 기능과 성능을 시스템 레벨에서 확인하는 것이며, 이는 자율주행차가 단독으로 주행하는 것보다 C-ARS와의 협조를 통해 보다 안전하게 주행하는지 여부에 대한 확인이 가능해야 한다. 이러한 전체적인 기능과 성능을 평가하기 위해서는 센터를 포함한 도로인프라와 자율주행차 자체 성능까지 평가범위가 광범위 하기 때문에 본 연구에서는 평가범위를 C-ARS에서 생성한 정보가 자율주행차에 전달되고 운전자단말기에 표출되는지 여부와 이때의 통신성능을 확인하는 것으로 하였다. 실제 자율주행차 Level 2에서는 차량에서 이벤트 정보 수집시 제어에 반영되는 정보는 운전자단말기에 표출하도록 설계되어 있으므로 자체 센서를 통해 수집한 이벤트 정보가 아닌 도로인프라에서 수집한 정보가 자율주행차에 전달되어 운전자단말기에 표출이되면 자율주행 제어에도 활용된다고 볼 수 있다.
  • 차량과 인프라간 커텍티드 서비스 평가 사례를 살펴보고 본 연구와의 차이점을 제시하였다.
  • 도로작업구간 정보제공 서비스는 자율주행차가 출발시점에서 출발하여 가속하여 속도 80km/h에 도달하여 일정구간 정속주행(80km/h) 하고, C-ARS 시스템이 자율주행차량에게 도로작업구간 정보를 500m 전방에서부터 제공하기 시작하고, 차량은 400m부터 일정감속도로 감속 및 차로변경 메시지를 운전자단말기에 표출하고 100m 전후로 차로변경하여 도로작업구간을 통과하는 것으로 정의한다. 평가시나리오는 이러한 서비스 시나리오와 병행하여 각각 센터, 기지국, 차량단말기를 시간동기화를 하고 시험환경을 구성하여 서비스 과정에서의 로그를 수집・분석하여 사전에 정의한 서비스 시나리오와 비교를 통해 적정시점에 메시지 제공여부 및 정보표출이 이뤄졌는지와 정보전달시 통신지연시간(Latency)과 패킷에러율(PER) 등 통신성능을 확인하는 것이다.

가설 설정

  • C-ARS 성능평가를 위한 테스트베드는 여주시험도로(비공용도로)로 가정하며, 테스트베드는 시험용 장비와 모니터링 장비 등이 설치되어 운용될 수 있는 전원, 네트워크 환경 및 구조물 등이 기반 인프라로 조성되어 있는 것을 전제로 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
실내 시험환경의 목적은 무엇인가? 이러한 현장 시험은 많은 시간과 노력을 필요로 하며, 어떠한 기능상의 문제 발생시 원인을 파악하기도 쉽지 않다. 이러한 오버헤드를 줄이기 위하여 본 연구에서는 실내 시험환경을 정의하였다. 실내 시험환경은 실내의 랩환경에서 C-ARS를 구성하는 기지국과 차량단말기의 데이터 송수신 및 데이터 처리에 대한 기본 기능 시험을 목적으로 한다. 다음 그림[Fig.
C-ARS란 무엇인가? 이 연구는 자율주행차가 자체센서 기반으로 인식하기 어려운 도로나 사각지대 및 원거리 정보를 도로인프라와의 협력을 통해 제공받음으로써 보다 안전하게 주행할 수 있게 하는 것을 목표로 한다. 여기서 도로인프라는 자율협력주행 도로시스템(C-ARS; Cooperative automated roadway system, 이하 ‘C-ARS’라 함)을 말하며, 도로인프라가 자율주행차와 V2X 통신으로 연결되어 상호정보를 주고받으며 자율주행차의 안전주행을 지원하는 도로인프라 시스템을 말한다.
C-ARS 시험과정에서 두 가지 정보흐름은 무엇인가? C-ARS 시험과정에서 크게 두 가지 정보흐름(Data Flow)이 존재한다. 작업구간정보제공 서비스의 기능과 성능 확인을 목적으로 가상 정보 생성 에뮬레이터(Center LDM Emulator)에서 정보를 생성하여 RSE와 OBE에시험데이터를 제공하는 하향 데이터 흐름과 각 RSE, OBE의 송수신 데이터를 로그를 수집하는 상향 데이터 흐름이다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (6)

  1. Choi I. G.(2017), "Development of Roadway Systems based on LDM and V2X for Cooperative Automated Driving," 3th, KAIA. 

  2. ETSI(2016), CTI Plugtests Guide V1.1.1, pp.8-14. 

  3. Kang B. -Y.(2017), "Performance Evaluation of V2X Communication System Under a High -Speed Driving," The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences('17.5), vol. 42, no. 05, pp.1069-1076. 

  4. Ministry of Land, Infrastructure and Transport(2017), Draft Criteria for based RSE/OBE for C-ITS service, pp.14-17. 

  5. SAE(2016), Surface Vehicle Standard J2945/1 On-Board System Requirements for V2V Safety Communications, pp.10-27. 

  6. Virginia Tech Transportation Institute(2016), Virginia Connected Vehicle Test Bed System Performance(V2I System Performance), pp.6-12. 

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