[논문]능동형 커넥티드 카를 위한 IoT기반 원격제어 시스템의 설계 및 구현

이윤섭; 장문석; 최상방

doi:10.21289/ksic.2019.22.6.703

능동형 커넥티드 카를 위한 IoT기반 원격제어 시스템의 설계 및 구현
The Design and Implementation of IoT based Remote Control System for Active Connected Cars 원문보기

한국산업융합학회 논문집 = Journal of the Korean Society of Industry Convergence, v.22 no.6, 2019년, pp.703 - 709

이윤섭 (인하대학교 전자공학과) , 장문석 (동의과학대학교 전자과) , 최상방 (인하대학교 전자공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

This paper proposes a monitoring and remote control system, an essential part of In Vehicle Infotainment (IVI) and Human Vehicle Interface (HVI) to provide safety and convenience to a driver. The system utilizes Bluetooth for a short range communication and utilizes WCDMA for a long range communication to enhance efficiency. In this paper, an integrated controller, which integrates a CAN communication module, a Bluetooth communication module, a WCDMA communication module, is designed to control a car. Also, a remote server for managing data is designed to provide real-time monitoring and remote control for a user via smart devices. Experiment results show that all the proposed remote control, driving log, real-time monitoring, and diagnostics functions are working properly. With the proposed system, a driver can drive safely by monitoring and inspecting a car before driving via smart devices, and control conveniently by controlling a car remotely.

주제어

표/그림 (12)

그림 Fig. 1 Remote Control System Diagram for connected cars
그림 Fig. 2 For automotive remote control and monitoring systems ConFiguration
표 Table 1. Data transfer protocol from vehicle to server
표 Table 2. Transfer data from server to vehicle protocol
그림 Fig. 3 Combined Control Board
그림 Fig. 4 Remoted Server
그림 Fig. 5 Smart Application Program
표 Table 3. User Application Program
그림 Fig. 6 Verify vehicle remote control command execution Door Lcok command execution confirmation (left), Door Unlock command execution confirmation (right)
그림 Fig. 7 Verify vehicle remote control command execution Remote start comand execution confirmation (left), Romote start command execution confirmation (right)
그림 Fig. 8 Real-time driving data check with Carnival (left), All-new K7(right)
표 Table 4. Specification of the remote control and monitoring system

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

따라서 본 논문에서는 운전자의 차량 운전에 있어서 안전성과 편리성 제공을 위해 차량의 인포테인먼트와 HVI의 필수 요소인 모니터링, 및 원격제어 시스템을 제안한다. 차량의 원격제어를 위해 원격 시동, 원격 도어/라이트 뷰, 충격 감지 및혼 제어, 저전압감지 및 에어백 감지 후 자동 신고 기능을 구현하고, 차량 운행기록을 위해 주행기록, 실시간 차량 상태 기록을 구현하였다.
본 논문은 운전자의 차량 운전에 있어서 안전성과 편리성 제공을 위해 차량의 인포테이먼트와 HVI의 필수 요소인 모니터링 및 원격제어 시스템을 제안하였다. 특히 효율적인 모니터링 및 원격 제어를 위해 사용자와 차량 간의 근거리일 경우에는 블루투스 통신을 이용하고, 원거리일 경우에는 WCDMA 통신을 이용하여 모니터링 및 원격 제어를 할 수 있도록 제안하였다.

제안 방법

차량의 원격제어를 위해 원격 시동, 원격 도어/라이트 뷰, 충격 감지 및혼 제어, 저전압감지 및 에어백 감지 후 자동 신고 기능을 구현하고, 차량 운행기록을 위해 주행기록, 실시간 차량 상태 기록을 구현하였다. 그리고 차량 자가 진단을 위해 엔진 진단, 소품품 진단, 각종 오린 진단 등을 구현하였다. 본 연구를 통해 단순히 차량을 원격제어하는 기능뿐만 아니라 차량의 상태를 스마트 기기를 통해 안전하고,편리하게 제어할 수 있을 것이다.
이것은 운전자의 차량 운전에 있어서 안전성과 편리성 제공을 위해 차량의 인포테인먼트와 HVI의 필수 요소인 차량 원격제어, 차량 운행기록, 차량 자가진단 기능을 가진 시스템이다. 먼저 차량에 탑재된 통합제어기는 차량 CAN 시스템 중 B-CAN (Body-CAN),C-CAN (Chassis- CAN)의 OBD-II 기능을 이용하여 차량을 진단하고, 무선 통신 모듈(블루투스,WCDMA)을 내장하여 차량시동, 도어제어 등의 차량 원격 제어가 가능하도록 한다. 진단된 데이터는 무선 통신(WCDMA)을 이용하여 원격 서버로 전송하여, 데이터를 관리하도록 한다.
본 논문에서 제안하는 커넥티드 카를 위한 원격제어 시스템의 결과를 확인하기 표 4의 실험 차량에 통합제어기를 차량에 장착하여 각 기능별 동작 실험을 진행하였다. 그림 6은 실험 차량에 문닫힘(왼쪽), 문열림(오른쪽) 명령을 실행하였을 때의 사진을 나타낸다.
진단된 데이터는 무선 통신(WCDMA)을 이용하여 원격 서버로 전송하여, 데이터를 관리하도록 한다. 수집된 정보들은 스마트기기를 통해 사용자에게 실시간으로 제공될 수 있도록 하는데, 사용자가 차량과 근거리에 위치해 있을 경우에는 블루투스를 이용하여 차량과 직접 통신을 시도하고, 그렇지 않은 경우에는 WCDMA망을 이용하여 서버에 접속하여 통신을 하도록 한다.
왼쪽 사진은 실제 제작된 보드를 나타내고, 오른쪽 사진은 실험 차량에 부착한 사진을 나타낸다. 이것은 WCDMA, 블루투스 모듈을 통해 제어 명령을 분석하고, CAN 프로토콜을 내장한 주제어기를 통해 자동차를 제어하고, 자동차에 연결된 다른 모듈 및 센서로 부 터 상태 정보 및 고장 정보를 송신하도록 하였다. 그림 4는 원격 서버를 나타낸다.
그림 5는 스마트기기에서 사용가능한 통합 어플리케이션을 나타낸다. 이것은 사용자 인증을 통해 차량 및 원격 서버와의 통신이 가능하도록하였고, 메인 메뉴(차량제어, 주행기록, 실시간주행, 고장진단) 선택을 통해 표 3에서 설명한 기능들이 동작하도록 하였다.
사용자 응용 프로그램은 스마트 기기를 이용하여 사용자에게 모니터링 및 원격 제어를 제공해주는 프로그램이다. 이것의 전체 프로그램은 차량제어, 주행기록, 실시간주행, 고장진단을 메인 메뉴로 선택하도록 한다. 메인 메뉴별 기능은 표 3과 같다.
먼저 차량에 탑재된 통합제어기는 차량 CAN 시스템 중 B-CAN (Body-CAN),C-CAN (Chassis- CAN)의 OBD-II 기능을 이용하여 차량을 진단하고, 무선 통신 모듈(블루투스,WCDMA)을 내장하여 차량시동, 도어제어 등의 차량 원격 제어가 가능하도록 한다. 진단된 데이터는 무선 통신(WCDMA)을 이용하여 원격 서버로 전송하여, 데이터를 관리하도록 한다. 수집된 정보들은 스마트기기를 통해 사용자에게 실시간으로 제공될 수 있도록 하는데, 사용자가 차량과 근거리에 위치해 있을 경우에는 블루투스를 이용하여 차량과 직접 통신을 시도하고, 그렇지 않은 경우에는 WCDMA망을 이용하여 서버에 접속하여 통신을 하도록 한다.
차량 제어를 위해 CAN 통신, 블루투스 통신,WCDMA 통신을 내장한 통합 제어기를 설계하였으며, 원격 서버를 통해 데이터를 관리하도록 하였고, 스마트 기기를 통해 사용자가 실시간으로 모니터링 및 제어를 할 수 있도록 하였다.
따라서 본 논문에서는 운전자의 차량 운전에 있어서 안전성과 편리성 제공을 위해 차량의 인포테인먼트와 HVI의 필수 요소인 모니터링, 및 원격제어 시스템을 제안한다. 차량의 원격제어를 위해 원격 시동, 원격 도어/라이트 뷰, 충격 감지 및혼 제어, 저전압감지 및 에어백 감지 후 자동 신고 기능을 구현하고, 차량 운행기록을 위해 주행기록, 실시간 차량 상태 기록을 구현하였다. 그리고 차량 자가 진단을 위해 엔진 진단, 소품품 진단, 각종 오린 진단 등을 구현하였다.
본 논문은 운전자의 차량 운전에 있어서 안전성과 편리성 제공을 위해 차량의 인포테이먼트와 HVI의 필수 요소인 모니터링 및 원격제어 시스템을 제안하였다. 특히 효율적인 모니터링 및 원격 제어를 위해 사용자와 차량 간의 근거리일 경우에는 블루투스 통신을 이용하고, 원거리일 경우에는 WCDMA 통신을 이용하여 모니터링 및 원격 제어를 할 수 있도록 제안하였다.

성능/효과

그림 8은 실험 차량인 카니발(왼쪽)과 올뉴K7(오른쪽) 차량을 대상으로 실시간 주행시 확인 할 수 있는 데이터를 나타내고 있다. 본 실험을 통해 2.1절에서 설명한 실제 차량의 주행 환경 중에 발생하는 운전 부하, 자동차의 상태 및 변화추이를 실시간으로 모니터링을 할 수 있었다.
실험 결과, 차량제어, 주행기록, 실시간 주행,고장진단 등 모든 기능이 동작하는 것을 확인 할 수 있었다.

후속연구

ICT와 자동차와 연결된 스마트카는 안전하고 편리한 교통 환경을 확보하고, 교통사고로 인한 인적, 물적 손실을 최소화하여 이동의 욕구를 보다스마트하게 구현하는 방향으로 발전하고 있다. 또한 안전성 및 편의성을 제공할 뿐만 아니라 장애인, 고령자와 같은 교통약자들에게 자유로운 이동성을 제공하며, 이를 위해 운전자 지원, 운전자 수용성, 사회 수용성을 바탕으로 개발이 진행 중이다. 이러한 스마트카 분야 중에 하나인 커넥티드카는 ICT와 자동차를 연결시킨 것으로 확장된 네트워크 연결성을 기반으로 안전서비스, 인포테인먼트(Infotainment) 및 앱(App) 서비스가 서비스를 가능한 차량을 말한다.
본 논문을 통해 차량을 원격으로 제어하는 기능 뿐만아니라 차량의 상태를 스마트기기로 편리하게 모니터링하여 차량 운행 전 점검을 통해 안전 운행을 할 수 있고, 원격 제어를 통해 편리한 차량 제어가 가능할 것으로 판단된다.
그리고 차량 자가 진단을 위해 엔진 진단, 소품품 진단, 각종 오린 진단 등을 구현하였다. 본 연구를 통해 단순히 차량을 원격제어하는 기능뿐만 아니라 차량의 상태를 스마트 기기를 통해 안전하고,편리하게 제어할 수 있을 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	커넥티드 카(Connected Car)란 무엇인가?	최근 자동차 시스템들은 기계 중심의 자동차 기술에 최신의 전기, 전자, 정보통신 기술을 융합하여 고도의 안전과 편의를 제공하는 ICT 기술이 접목된 스마트카로 통신망과 연결된 커넥티드 카(Connected Car)와 자동차 스스로 주행하는 자율 주행자동차를 포함하는 미래형 자동차 변화되고 있다. ICT와 자동차와 연결된 스마트카는 안전하고 편리한 교통 환경을 확보하고, 교통사고로 인한 인적, 물적 손실을 최소화하여 이동의 욕구를 보다스마트하게 구현하는 방향으로 발전하고 있다.
	ICT와 자동차와 연결된 스마트카는 어떠한 것들을 제공하는가?	ICT와 자동차와 연결된 스마트카는 안전하고 편리한 교통 환경을 확보하고, 교통사고로 인한 인적, 물적 손실을 최소화하여 이동의 욕구를 보다스마트하게 구현하는 방향으로 발전하고 있다. 또한 안전성 및 편의성을 제공할 뿐만 아니라 장애인, 고령자와 같은 교통약자들에게 자유로운 이동성을 제공하며, 이를 위해 운전자 지원, 운전자 수용성, 사회 수용성을 바탕으로 개발이 진행 중이다. 이러한 스마트카 분야 중에 하나인 커넥티드카는 ICT와 자동차를 연결시킨 것으로 확장된 네트워크 연결성을 기반으로 안전서비스, 인포테인먼트(Infotainment) 및 앱(App) 서비스가 서비스를 가능한 차량을 말한다.
	커넥티드 카는 어떠한 기능들이 있는가?	이러한 스마트카 분야 중에 하나인 커넥티드카는 ICT와 자동차를 연결시킨 것으로 확장된 네트워크 연결성을 기반으로 안전서비스, 인포테인먼트(Infotainment) 및 앱(App) 서비스가 서비스를 가능한 차량을 말한다. 커넥티드 카는 외부(다른 차량이나 교통 및 통신 기반 시설)에서 원격으로 자동차와 무선으로 연결하여 시동을 끄거나, 히터,네비게이션 등을 실행시킬 수 있으며, 통신망에 접속하여 차량의 상태 등 여러 정보를 제공한다. 따라서, 커넥티드 카를 구현하기 위해서는 주행 상황을 정확히 판단하기 위한 주행 상황 인식 기술, 차량의 동작을 제어하기 위한 제어 기술, 다양한 차량의 정보 획득을 위한 통신 기술 등 다양한 기술의 융합이 되고 있다[1].

참고문헌 (6)

권오용, "컨넥티드카 관련 국가정책 및 서비스 개발 동향", 한국자동차공학회 오토저널, 40, 12, pp.27-31, (2018)
미래자동차 연구회, "자동차 패러다임의 변화-자동차와 IT융합", https://www.samsungsds.com/global/ko/support/insights/car_it_1.html, (2018)
유희수 : 차량정보 실시간 모니터링 및 전송 시스템에 관한 연구, 전남대학교 박사학위 논문, (2012).
김민영, 장종욱, "자동차 주행정보를 활용한 스마트 자동차 자가 점검 시스템 설계 및 구현", 한국정보통신학회 논문지, 17, 9, pp.21 53-2159, (2013)

원문보기 상세보기
박종렬, 정경권, 엄기환, "차량 진단정보를 이용한 연료 소모량 축정", 한국정보통신학회논문지, 15, 12, pp.2582-2589, (2011)
김장주, 장종욱, "차량내부정보와 외부센서를 사용한 블랙박스 구현", 한국정보통신학회논문지, 14, 11, pp.2471-2477, (2011)

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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