[논문]차량 간 거리 제어를 이용한 군집 주행

박진천; 김민규; 이문혁; 한희주; 이승대

doi:10.13067/jkiecs.2018.13.5.1071

차량 간 거리 제어를 이용한 군집 주행
Community Driving using Distance Control between Vehicles 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.13 no.5, 2018년, pp.1071 - 1078

박진천 (남서울대학교 전자공학과) , 김민규 (남서울대학교 전자공학과) , 이문혁 (남서울대학교 전자공학과) , 한희주 (남서울대학교 전자공학과) , 이승대 (남서울대학교 전자공학과)

초록
AI-Helper

본 논문에서는 드론의 군집 비행을 위한 선행 연구를 위하여 차량 군집 시스템을 구현하였다. 초음파 센서를 이용하여 거리를 측정하였으며, 차량 간의 거리가 20cm 이하일 경우에는 정지, 30cm 이상일 경우에는 팔로우 차량이 출발함으로써 차량 간의 거리를 유지하도록 설계하였다. 주행 중, 돌발 상황으로 인하여 차량 간 거리가 40cm 이상이 될 경우에는 차량거리가 30cm 이하가 되기 전까지 팔로우 차량의 속도를 높여 거리를 줄이게 되며 30cm라는 거리를 유지하며 군집 주행을 하도록 설계하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, we implemented community driving system for auto-vehicles as a preceding research of drone's community flight. We used ultrasonic sensors in order to measure the distance between vehicles, and designed each vehicles to maintain specific distance to each other, by making the following vehicle to stop moving when the distance is closed to less than 20cm, to start moving when the distance increases to more than 30cm. We have also designed vehicle to accelerate until the distance is closed to 30cm when they are apart for more than 40cm due to contingencies during driving.

주제어

표/그림 (7)

그림 그림 1. 시스템 구성도 Fig. 1 System diagram
그림 그림 2. 시스템 흐름도 Fig. 2 System flow chart
그림 그림 3. 차량 속도에 따른 PWM 수치 Fig. 3 PWM value on vehicle velocity
그림 그림 4. 적외선 센서 LCD 표시 Fig. 4 Infrared sensor LCD sign
표 표 1. 리더 차량과의 거리에 따른 PWM 변화 Table 1. PWM change according to the distance from reader vehicle
그림 그림 5. 구간 별 PWM 파형 Fig. 5 Interval PWM waveform
그림 그림 6. 구현한 실험 환경 Fig. 6 Implemented experiment field

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

따라서 본 논문에서는 지능화된 드론 개발의 일환 으로 드론간의 통신 및 기지국과의 통신을 통하여 다수의 드론이 함께 운용될 수 있는 군집 비행에 초점을 두고 기초 데이터를 추출하기 위한 연구를 진행하 고자 한다. 우선 2차원 상태의 물체간 거리 유지 및 상호 통신을 위하여 군집 주행 시스템을 구현하고 여기서 얻을 수 있는 데이터를 3차원 데이터로 확장하고자 하였다.

제안 방법

리더 차량과 팔로우 차량의 거리를 초음파 센서를 이용하여 일정한 거리를 유지하는 군집 주행 시스템을 설계 및 제작하였으며, 차량이 트랙을 벗어나지 않고 주행하기 위하여 적외선 센서를 이용하여 트랙 위를 주행하도록 구성하였다. 팔로우 차량이 리더 차량과의 거리가 30cm 이상일 때에는 속도를 올리고 30cm 이하일 때에는 속도를 줄여 차량간의 거리를 유지하도록 하였으며 리더 차량과 팔로우 차량의 거리가 20cm 이하일 경우에는 팔로우 차량이 정지하도록 하여 두 차량간의 거리 및 속도를 제어하도록 구현하였다.
그림 1은 본 논문에서 제작한 리더 차량과 팔로우 차량의 시스템 구성도를 나타낸 것이다. 본 논문에서는 리더 차량 하부에 달려있는 IR 센서를 활용하여 리더 차량이 라인트레이서로 출발하면 팔로우 차량도 IR 센서를 이용하여 라인트레이서로 출발한다. 리더 차량과 팔로우 차량이 출발하게 되면 팔로우 차량은 센서부에 있는 초음파 센서를 활용하여 리더 차량과의 거리를 인식하고 제어부에서 펄스폭 변조(PWM : Pulse Width Modulation) 수치를 변화하면서 DC 모터의 속도를 제어하고 팔로우 차량이 리더 차량과 일정한 거리를 유지하면서 주행하게 된다.
리더 차량과 팔로우 차량의 거리를 초음파 센서를 이용하여 일정한 거리를 유지하는 군집 주행 시스템을 설계 및 제작하였으며, 차량이 트랙을 벗어나지 않고 주행하기 위하여 적외선 센서를 이용하여 트랙 위를 주행하도록 구성하였다. 팔로우 차량이 리더 차량과의 거리가 30cm 이상일 때에는 속도를 올리고 30cm 이하일 때에는 속도를 줄여 차량간의 거리를 유지하도록 하였으며 리더 차량과 팔로우 차량의 거리가 20cm 이하일 경우에는 팔로우 차량이 정지하도록 하여 두 차량간의 거리 및 속도를 제어하도록 구현하였다. 팔로우 차량에서 초음파 센서를 통하여 리더 차량과의 거리를 파악한 후 MCU에서 거리에 따른 PWM 신호를 상황에 따라 달리 보내 DC 모터 제어를 가능하게 했고, DC 모터가 제어됨에 따라 앞의 리더 차량과의 일정 거리를 유지하는 군집 주행 시스템에 적용할 수 있었다.

성능/효과

그 결과, 각 PWM 신호가 각 상황에 따라 변화되는 값을 추출하였으며 리더 및 팔로우 차량이 일정한 간격을 유지하며 주행하는 것을 확인하였다.

후속연구

본 논문에서는 리더 및 팔로우 차량을 각 1대씩 구현하여 실험하였으나 본 논문에서 도출한 데이터를 기초로 하여 향후에는 다중 경로 군집 주행 기술과 다수 차량을 이용한 군집 주행까지 가능할 것으로 판단되며 초음파 센서 이외에 GPS 센서를 추가하여 좀더 정확한 위치 측위가 가능해진다면 2차원뿐만 아니라 3차원 공간의 드론 군집 비행 또한 가능할 것이라 판단된다. ;

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