[논문]정밀도로지도 제작을 위한 이동식차량측량시스템(MMS) 점군 위치정확도 성능평가 시설 구축

오윤석; 권영삼; 박일석; 홍승환; 이하준; 이태경; 장수영

doi:10.7848/ksgpc.2020.38.4.383

정밀도로지도 제작을 위한 이동식차량측량시스템(MMS) 점군 위치정확도 성능평가 시설 구축
Establishment of Point Cloud Location Accuracy Evaluation Facility for Car-mounted Mobile Mapping System for Mapping of High Definition Road Maps 원문보기

한국측량학회지 = Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography, v.38 no.4, 2020년, pp.383 - 390

오윤석 (Department of Future Technology and Convergence Research, Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology) , 권영삼 (Smart Construction Promotion Center, Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology) , 박일석 (Stryx Inc.) , 홍승환 (Stryx Inc.) , 이하준 (Geographic Information Division, National Geographic Information Institute) , 이태경 (Geographic Information Division, National Geographic Information Institute) , 장수영 (Geographic Information Division, National Geographic Information Institute)

초록
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이동식차량측량시스템(이하 MMS)는 정밀도로지도를 제작하는데 가장 효과적인 도구이다. MMS는 다양한 센서의 조합으로 이루어져 있으며, 제조사별로 제작방법과 처리 소프트웨어가 다르기 때문에 부품의 사양만으로 성능을 예측할 수 없다. 따라서 성능평가를 통해 각 장비가 정밀도로지도 제작에 적합한지 판단을 해야 하며, 주기적인 성능평가를 위한 시설이 필요하다. 본 연구에서는 한국건설기술연구원의 SOC실증연구센터에 구축한 MMS 성능평가시설에 대해 설명하고, 문헌조사와 실험을 통해 평가시설이 갖추어야 할 조건에 대해 분석하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Car-mounted MMS (Mobile Mapping System) is the most effective tool for mapping of high definition road maps(HD Map). The MMS is composed of various sensor combinations, and the manufacturing methods and processing software are different for each manufacturer, performance cannot be predicted only by the specifications of the parts. Therefore, it is necessary to judge whether each equipment is suitable for mapping through performance evaluation, and facilities for periodic performance evaluation. In this paper, we explained the MMS performance evaluation facilities built at the SOC Evaluation Research Center of Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology and analyzed the conditions that the evaluation facilities should have through a literature survey and field tests.

주제어

표/그림 (10)

표 Table 1. MMS Model List which using at Rep .of Korea
표 Table 2. Methods of Accuracy
그림 Fig. 1. SOC Evaluation Research Center of KICT in Yeoncheon-gun, Gyeonggi-do, Rep. of Korea
그림 Fig. 2. Circle type target (a) Circle type target plat on the pole; (b) Point cloud of the circle type target plat; (c) LiDAR survey of the circle type target plat
그림 Fig. 3. Square type target (a) Design of the square type target plat; (b) Square type target plat on the pole;(c) LiDAR survey of the square type target plat; (d) Point cloud of the square type target plat
그림 Fig. 4. Control points in the site (a) Location of control points(20); (b) shape of control point
그림 Fig. 5. Target plates, which for accuracy evaluation of MMS, installation
그림 Fig. 6. Precise survey of targets (a) Precise survey of targets using Total Station; (b) Integration of precision LiDAR models using Leica RTC 360
표 Table 3. Specification of Argos-S
표 Table 4. Results of MMS surveying test

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 정밀도로지도를 생산하기 위해 필요한 수준을 정의하고 MMS 성능평가를 수행할 수 있는 시설을 구축한 결과에 대해 설명하고, 본 시설에서 실험한 결과를 통해 본 시설에서 시행할 수 있는 성능평가 방법에 대해 제안하였다.

가설 설정

정밀도로지도는 한국판 뉴딜의 10대 핵심과제에 포함되어 국도 및 4차선 이상의 지방도를 대상으로 구축하게 될 전망이다(MEF, 2020). 정밀도로지도는 자율주행차에 핵심 인프라로서 최신성이 요구된다. 따라서 구축만큼 갱신도 중요하기 때문에 해외에서는 공공과 민간의 협업을 하는 추세이다.

제안 방법

사각형 타겟의 경우 원형 타겟에 비해 모양을 예측하기 용이 하여 점군데이터에 교차점을 찾기 용이하다. 따라서 본 연구에서는 앞의 두 가지 타겟을 비교해본 결과 원형 타겟보다는 사각형 타겟이 MMS의 점군데이터에서 타겟으로 사용하기 적합한 것으로 판단하여 사각형 타겟을 제작했다. 타겟의 재질은 외부 노출조건을 고려하여 갈바륨(아연합금도금강판)을 사용하여 틀을 제작하고, 두 개의 판이 접합되도록 절곡하여 제작하였다.
그러나 MMS는 LiDAR, GNSS, 카메라, IMU, DMI 등 다양한 센서가 결합되어 있고, 결합방식이 장비제조사별로 상이하며, 장비별 해석 소프트웨어의 성능에 따라 성과의 품질이 좌우되는 특징을 가지고 있다. 따라서 센서의 사양만으로는 성과의 품질을 예측할 수 없기 때문에 점군데이터 정확도에 대한 동일 환경에서의 성능평가가 필요하다 판단되어 본 시설을 구축하게 되었다. 본 연구에서는 점군데이터의 정확도를 측정할 수 있는 성능평가시설을 구축하였고, 차량 속도별 점군데이터 밀도변화에 따른 타겟 인식율의 차이를 측정하는 실험을 실시하였다.
따라서 센서의 사양만으로는 성과의 품질을 예측할 수 없기 때문에 점군데이터 정확도에 대한 동일 환경에서의 성능평가가 필요하다 판단되어 본 시설을 구축하게 되었다. 본 연구에서는 점군데이터의 정확도를 측정할 수 있는 성능평가시설을 구축하였고, 차량 속도별 점군데이터 밀도변화에 따른 타겟 인식율의 차이를 측정하는 실험을 실시하였다. 그 결과 원형 타겟보다는 사각형 타겟이 MMS 점군데이터에서 측점 확인이 용이했으며, 초당 90만 포인트 주사 성능을 갖는 LiDAR의 1회 주행 기준으로 50km/h 등속 주행할 경우에도 MMS 점군데이터 위치정확도 성능평가를 위한 충분한 측점이 관측되었다.
본 타겟판에는 9개 교차점이 있어 다양한 용도로 사용할 수 있도록 제작했으며, 다수의 타겟을 측정할 경우 타겟을 구분하기 위해 점군데이터에서 확인이 가능한 크기의 일련번호를 인쇄하여 제작했다. 본 타겟은 원형 타겟을 측정한 방법과 동일하게 지상 라이다로 측량하여 타겟의 좌표를 측정하였고, MMS를 이용하여 타겟 인식 가능성에 대해 검토하였다. 그 결과 MMS로 측량할 경우 점군데이터의 점밀도가 낮을 경우 타겟점이 보이지 않는 경우가 발생하며, 이 경우 타겟점의 위치를 예측하여 좌표를 추출해야 한다.
실험은 평가주로에서 주행방향을 달리하여 1회씩 측량한 값을 이용하여 타겟 인식 가능성을 평가하였다. 실험은 15km/h, 35km/h, 50km/h 등 3가지 주행속도에서 등속주행으로 측량을 실시하여 타겟 인식가능성을 평가하였다.
실험은 평가주로에서 주행방향을 달리하여 1회씩 측량한 값을 이용하여 타겟 인식 가능성을 평가하였다. 실험은 15km/h, 35km/h, 50km/h 등 3가지 주행속도에서 등속주행으로 측량을 실시하여 타겟 인식가능성을 평가하였다.

대상 데이터

MMS의 성능은 라이다 점군데이터의 위치정확도 측정을 평가를 할 수 있으며, 위치정확도 측정을 위해서는 기준점과 수평 및 수직 편차를 측정하는 것이 일반적이다. 따라서 라이다 점군데이터 취득이 용이하면서 색 구분이 명확하여 타겟 중심점 확인 가능한 검정과 흰색을 배합한 타겟을 설계하였다. 타겟 제작을 위해 원형 타겟판과 사각형 타겟판을 제작하여 비교했다.
본 시설 구역 내 도로의 총 연장은 약 950m이고, 도로 외측에 총 30개의 가로등이 설치되어 있다. 각 가로등은 높이 9m 로 Fig.
타겟은 지면으로부터 수직으로 설치되어 있기 때문에 GNSS 측량으로 불가능하여 기준점 측량과 마찬가지로 인근 2급 기준점을 사용하여 토털스테이션을 이용하여 측량했다. 시설 구역 전역에 대해 점군데이터를 비교할 수 있도록 또한 지상 라이다를 이용하여 41개 지점에서 360도 측량을 실시했으며, 각 점군데이터를 통합하여 하나의 점군데이터 모델을 구축하였다.(Fig 6)
실험에 사용한 장비의 라이다 사양은 초당 점군데이터 240만개를 측량할 수 있다. 각 속도별 타겟 인식 결과는 Table 4와 같다.
실험을 위해 사용한 장비는 국내기업이 개발한 MMS장비인 Argos-S이며, 사양은 Table 3에 설명한 바와 같다.
따라서 본 연구에서는 앞의 두 가지 타겟을 비교해본 결과 원형 타겟보다는 사각형 타겟이 MMS의 점군데이터에서 타겟으로 사용하기 적합한 것으로 판단하여 사각형 타겟을 제작했다. 타겟의 재질은 외부 노출조건을 고려하여 갈바륨(아연합금도금강판)을 사용하여 틀을 제작하고, 두 개의 판이 접합되도록 절곡하여 제작하였다. 전면에는 PVC켈지 출력 및 UV코팅한 타겟 시트를 부착 하여 내구성을 확보했으며, 후면에는 120도 각도를 유지하고, 가로등에 부착하기 위해 보강프레임과 고정용 밴드를 용접하여 부착하였다.
한국건설기술연구원은 경기도 연천군 연천읍 평화로 1709( 옥산리)에 약 69만㎡ 규모의 SOC실증연구센터(Fig. 1)를 구축·운영하고 있다.

성능/효과

본 연구에서는 점군데이터의 정확도를 측정할 수 있는 성능평가시설을 구축하였고, 차량 속도별 점군데이터 밀도변화에 따른 타겟 인식율의 차이를 측정하는 실험을 실시하였다. 그 결과 원형 타겟보다는 사각형 타겟이 MMS 점군데이터에서 측점 확인이 용이했으며, 초당 90만 포인트 주사 성능을 갖는 LiDAR의 1회 주행 기준으로 50km/h 등속 주행할 경우에도 MMS 점군데이터 위치정확도 성능평가를 위한 충분한 측점이 관측되었다. 본 연구에서는 기본 조건에서의 MMS 성능평가 시설 구축에 대해서만 언급하였다.

후속연구

향후, 정밀도로지도 제작 구간별 MMS 측량계획 수립 최적화를 위해 다양한 도로환경 조건별 MMS의 성능 변화 연구가 필요하다. 본 시설이 정밀도로지도의 품질향상과 국내 MMS기술 향상을 위해 활용되기를 기대한다.
본 연구에서는 기본 조건에서의 MMS 성능평가 시설 구축에 대해서만 언급하였다. 향후, 정밀도로지도 제작 구간별 MMS 측량계획 수립 최적화를 위해 다양한 도로환경 조건별 MMS의 성능 변화 연구가 필요하다. 본 시설이 정밀도로지도의 품질향상과 국내 MMS기술 향상을 위해 활용되기를 기대한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	MMS가 부품의 사양만으로 성능을 예측할 수 없는 이유는?	이동식차량측량시스템(이하 MMS)는 정밀도로지도를 제작하는데 가장 효과적인 도구이다. MMS는 다양한 센서의 조합으로 이루어져 있으며, 제조사별로 제작방법과 처리 소프트웨어가 다르기 때문에 부품의 사양만으로 성능을 예측할 수 없다. 따라서 성능평가를 통해 각 장비가 정밀도로지도 제작에 적합한지 판단을 해야 하며, 주기적인 성능평가를 위한 시설이 필요하다.
	이동식 차량측량시스템은 어떻게 구성되나?	(Park and Lee, 2014) MMS 시장은 전 세계적으로 2022년 까지 244억 달러 규모로 성장할 것으로 예상되며, 산업 선점을 위한 선제적 기술도입을 목적으로 기술을 개발하는 추세이다.(Park, 2017) MMS의 구성은 GNSS, LiDAR, IMU, DMI, 카메라 등 다양한 센서 조합으로 구성되며, 측위 및 내비게이션 부문, 레이저 거리측정부문, 차량 좌표 및 이동방향 측정 부문 등으로 나눌 수 있다(Puente et al., 2013)
	국내 자율주행 기술개발 혁신사업의 목표는?	, 2020). 이미 미국 도로교통안전국(NHTSA)기준 Level 2에 해당하는 주행 경로조정과 지능형 크루즈 컨트롤이 결합한 차는 이제 도로에서 흔히 볼 수 있으며, 우리나라에서는 올해 2027년까지 1조 974억 원 규모의 완전 자율주행이 가능한 Level 4 수준의 자율주행자동차 및 관련 기술개발을 목표로 하는‘자율주행 기술개발 혁신사업’이 R&D 예비타당성조사를 통과하여 본격적으로 추진할 예정이다(etnews, 2020). 초기 자율주행자동차의 경우 차량 내부 센서(카메라, 레이더, LiDAR 등)만으로 자율주행이 가능할 것으로 판단하였지만 현재는 V2X 기술을 이용한 도로시설물과의 사물통신, 정밀도로지도 이용 등 보조수단의 필요성을 인식하였으며, 2015년부터 국토지리정보원에서는 정밀도로지도를 구축하고 있다(Won et al.

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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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