[논문]자율주행자동차 실주행 지원을 위한 표준 정밀도로지도 비교 및 활용 레이어 분석

원상연; 전영재; 정현우; 권찬오

doi:10.11108/kagis.2020.23.3.132

자율주행자동차 실주행 지원을 위한 표준 정밀도로지도 비교 및 활용 레이어 분석
A Comparison of Korea Standard HD Map for Actual Driving Support of Autonomous Vehicles and Analysis of Application Layers 원문보기

한국지리정보학회지 = Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies, v.23 no.3, 2020년, pp.132 - 145

원상연 (주식회사 지오앤) , 전영재 (주식회사 지오앤) , 정현우 (주식회사 지오앤) , 권찬오 (주식회사 지오앤)

초록
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4차 산업혁명의 도래로 정밀도로지도는 미래형자동차, 물류, 로봇 등의 분야에서 자율주행의 위치결정을 위한 핵심 인프라로 자리잡고 있다. 특히, 자율주행자동차는 자기위치 결정뿐만 아니라 LiDAR, GNSS, Radar, 스테레오카메라 등 다양한 센서에서 감지하는 대상체의 정확한 위치결정을 위하여 정밀도로지도의 의존도가 더욱 증대되고 있는 실정이다. 현재 자율주행 및 C-ITS 기술이 현실화됨에 따라 정밀도로지도의 정밀한 위치정보에 대한 요구가 증가하고 있으며, 각종 변화정보의 감지 및 실시간 정보 융합에 따른 새로운 정밀지도 생성 기술 요구도 함께 증가하고 있다. 따라서 본 연구에서는 정밀도로지도와 관련된 국내·외 표준 및 관련된 제반 환경의 동향을 분석하고, 이를 기반으로 현재 정밀도로지도를 구축하는 기관별로 표준 정밀도로지도와 비교하여 활용성을 연구하였다. 또한 추가적으로 표준 정밀도로지도에 대하여 실제 자율주행자동차에 적용하기 위한 정밀도로지도를 재가공하여 활용성을 연구하였다. 연구 결과 표준 정밀도로지도는 항법레이어 구축과 교통안전시설의 재가공이 필요하나 다양한 기관이 유용하게 활용할 수 있도록 구축되어 있음을 확인하였다. 향후 본 연구에서 제시한 결과를 기반으로 자율주행 협력모델에서 기관별 레이어 분류와 정의 등에 대하여 추가적인 연구가 진행된다면 보다 효율적인 정밀도로지도 및 도로 주변 공간정보가 구축 및 갱신이 이루어질 것으로 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper

By coming of the 4th industrial revolution era, HD map have became a key infrastructure for determining precise location of autonomous driving in areas of futuristic cars, logistics and robots. Autonomous vehicles have became more dependent on HD map to determine the exact location of objects detected by various sensors such as LiDAR, GNSS, Radar, and stereo cameras as well as self-location decisions. By actualizing autonomous driving and C-ITS technologies, the demand for precise information on HD map have increased. And also the demand for the creation of new information based on the convergence of various changes and real-time information have increased. In this study, domestic and international HD map standards and related environments have analyzed. Based on this, usability has researched which comparison with standard HD map established by various institutions. Additionally, usability of standard HD map have studied for applying actual autonomous vehicles by reworking HD map. By the result of study, standard HD map have well established to use by various institutions. If further research about layer classification and definition by institutions will carried out based on this study, it has expected that and efficient establishment and renewal of HD map will take place.

주제어

표/그림 (13)

그림 FIGURE 1. Flowchart of research process
그림 FIGURE 2. GDF 5.1 Belt data model(NGII, 2019)
그림 FIGURE 3. HD Live map established by TOMTOM(NGII, 2019)
그림 FIGURE 4. Lane Groups established by HERE(NGII, 2019)
그림 FIGURE 5. HD map of NGII(NGII, 2019)
그림 FIGURE 6. Type of HD map
표 TABLE 1. A comparison of various HD maps
그림 FIGURE 7. HD map test area
그림 FIGURE 8. HD map layer established by NGII(2019 Data model)
그림 FIGURE 9. Layer matching for HD map production experiment
표 TABLE 2. Analysis of NGII HD maps application by organization
그림 FIGURE 10. HD map editing test results of autonomous vehicles
그림 FIGURE 11. HD map test results of autonomous vehicles

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 정밀도로지도와 관련된 국내·외 표준 및 관련된 제반 환경의 동향을 분석하고, 이를 기반으로 현재 정밀도로지도를 구축하는 기관별로 표준 정밀도로지도와 비교하여 활용성을 연구하였다. 또한 추가적으로 표준 정밀도로지도에 대하여 실제 자율주행자동차에 적용하기 위한 정밀도로지도를 재가공하여 활용성을 연구하였다. 주요 연구 결과는 다음과 같다.
본 연구에서는 정밀도로지도와 관련된 국내·외 표준 및 관련된 제반 환경의 동향을 분석하고, 이를 기반으로 현재 정밀도로지도를 구축하는 기관별로 표준 정밀도로지도와 비교하여 활용성을 연구하였다.
본 연구에서는 추가적으로 국토지리정보원에서 제공하는 표준 정밀도로지도를 활용하여 실제 자율주행자동차에 적용하기 위한 자율주행자동차용 정밀도로지도를 재가공하여 보았다. 그리고 도출된 결과를 기반으로 자율주행자동차에서 주로 활용하는 레이어를 구분하여 결과를 분석하였다.
본 연구에서는 현재 국가에서 제공하는 표준 정밀도로지도의 활용성을 분석하기 위하여 한국도로공사, 한국국토정보공사, 지자체 및 연구원의 자율주행자동차 등에서 주로 활용하는 레이어를 분석하였다.
본 연구에서는 현재 국가에서 제공하는 표준정밀도로지도의 활용성을 분석하기 위하여 다양한 기관에서 활용하는 레이어를 표 2와 같이 정리하여 분석하였다. 분석결과 한국도로공사의 정밀도로지도와 한국국토정보공사 도로대장은 도로 위 시설물과 도로 선형위주로 레이어들을 구축하고 있다.
한국국토정보공사의 경우 2017년 MMS를 활용한 정밀 도로대장 구축 레이어를 분석하였다. 지자체의 경우 2020년 각 지자체에서 운영하는 자율주행셔틀에 탑재되는 정밀도로지도 레이어를 본 연구에 분석하였다. 분석 레이어 중 표지판, 신호등 등 도로교통안전시설물은 각 기관별로 구축은 하고 있지만 데이터 형태가 서로 상이하여 신규구축을 하고 있기 때문에 본 연구에서 제외하였다.
하지만 여러 선행 연구사례를 분석한 결과 표준 정밀도로지도를 활용하여 실제 자율주행자동차에 활용한 연구는 부족한 실정이였으며, 이에 본 연구에서는 그림 1과 같이 정밀도로지도와 관련된 국내·외 표준 및 관련된 제반 환경의 동향을 분석하고, 이를 기반으로 기 수립되어 있는 데이터 모델 및 정밀도로지도를 활용하여 실제 자율주행자동차에 적용하기 위한 정밀도로지도를 재가공하여 보았다.

제안 방법

본 연구에서는 추가적으로 국토지리정보원에서 제공하는 표준 정밀도로지도를 활용하여 실제 자율주행자동차에 적용하기 위한 자율주행자동차용 정밀도로지도를 재가공하여 보았다. 그리고 도출된 결과를 기반으로 자율주행자동차에서 주로 활용하는 레이어를 구분하여 결과를 분석하였다.
하지만 여러 선행 연구사례를 분석한 결과 표준 정밀도로지도를 활용하여 실제 자율주행자동차에 활용한 연구는 부족한 실정이였으며, 이에 본 연구에서는 그림 1과 같이 정밀도로지도와 관련된 국내·외 표준 및 관련된 제반 환경의 동향을 분석하고, 이를 기반으로 기 수립되어 있는 데이터 모델 및 정밀도로지도를 활용하여 실제 자율주행자동차에 적용하기 위한 정밀도로지도를 재가공하여 보았다. 그리고 도출된 결과를 기반으로 자율주행자동차에서 주로 활용하는 레이어를 구분하여 비교분석하였다.
표준 정밀도로지도와 비교하여 주요 표지정보(안전, 노면)에 대하여 면형으로 표현한 것이 큰 차이점이며, 교차로에 유도선을 추가 하였다. 또한 자율주행자동차가 주행할 수 있도록 항법지도를 추가하였다.
앞서 국제 표준인 ISO TC 204 GDF 5.1 Lane 모델을 참고하여 국외 자율주행자동차 탑재용 정밀도로지도와 국토지리정보원의 표준 정밀도로지도의 주요 특징들을 표 1과 같이 간략히 정리하였다. 국외 자율주행자동차 탑재용 정밀도로지도는 실제 자율주행자동차의 주행을 위해 항법지도가 별도로 존재하고 있으며, 교통안전표지의 경우 면 형태로 제공하고 있다.
표준 정밀도로지도에서 활용하는 레이어 분석을 위하여 지난 3년간 각 기관별 정밀도로지도 구축 사업마다 구축 레이어들을 검토하였고, 주로 공통적으로 활용하는 레이어들을 분류하였다. 그림 6은 각 기관별로 구축하고 있는 정밀 도로지도의 특징들을 표현하였다.
그림 11은 최종적으로 표준 정밀도로지도를 자율주행자동차에 적용하기 위한 정밀도로지도를 재가공한 결과를 비교한 것이다. 표준 정밀도로지도와 비교하여 주요 표지정보(안전, 노면)에 대하여 면형으로 표현한 것이 큰 차이점이며, 교차로에 유도선을 추가 하였다. 또한 자율주행자동차가 주행할 수 있도록 항법지도를 추가하였다.

대상 데이터

실험지역은 정밀도로지도의 데이터 모델이 2019년 이전과 이후를 동시에 확보할 수 있는 지역을 대상으로 고려하였으며, 향후 실제 자율 주행자동차에 정밀도로지도를 탑재하여 실험할 수 있는 인프라가 충분한 지역을 선정하였다. 따라서 본 연구에서는 그림 7과 같이 현재 자율 주행셔틀을 시험운영하고 있는 경기도 성남시에 위치한 판교 테크노밸리 지역을 선정하였으며, 실험에 활용한 표준 정밀도로지도는 2019년 이전 데이터 모델이 적용된 정밀도로지도이다.
실험지역은 정밀도로지도의 데이터 모델이 2019년 이전과 이후를 동시에 확보할 수 있는 지역을 대상으로 고려하였으며, 향후 실제 자율 주행자동차에 정밀도로지도를 탑재하여 실험할 수 있는 인프라가 충분한 지역을 선정하였다. 따라서 본 연구에서는 그림 7과 같이 현재 자율 주행셔틀을 시험운영하고 있는 경기도 성남시에 위치한 판교 테크노밸리 지역을 선정하였으며, 실험에 활용한 표준 정밀도로지도는 2019년 이전 데이터 모델이 적용된 정밀도로지도이다.
자율주행자동차 활용 레이어들은 지자체와 연구원에서 보유하고 있는 자율주행셔틀에 주로 활용되는 Layer들로 구성하였으며, 그림 9와 같이 표준 정밀도로지도에서 제공하는 레이어들과 매칭하여 실험을 수행하였다. 특히, 항법 레이어의 경우 자율주행자동차의 진행과 방향성을 위해 필요한 레이어로 항법 노드와 링크 등의 추가 구축이 필요하며, 신호등과 교통안전표지의 경우 선과 면 형태로 수정이 필요하였다.
그림 6은 각 기관별로 구축하고 있는 정밀 도로지도의 특징들을 표현하였다. 표준 정밀도로지도의 경우 2019년 이후 휴게소와 졸음쉼터를 추가하여 데이터 모델을 개정하였으나, 아직 일부 구간만 반영되어 있기 때문에 본 연구에서는 국토지리정보원에서 무료로 제공하는 2019년 이전의 정밀도로지도를 대상으로 분석하였다. 한국도로공사의 경우 2018년 정밀도로지도 활용 서비스 모델 개발 사업에서 구축한 정밀도로지도 활용 레이어를 본 연구에 분석하였다.
표준 정밀도로지도의 경우 2019년 이후 휴게소와 졸음쉼터를 추가하여 데이터 모델을 개정하였으나, 아직 일부 구간만 반영되어 있기 때문에 본 연구에서는 국토지리정보원에서 무료로 제공하는 2019년 이전의 정밀도로지도를 대상으로 분석하였다. 한국도로공사의 경우 2018년 정밀도로지도 활용 서비스 모델 개발 사업에서 구축한 정밀도로지도 활용 레이어를 본 연구에 분석하였다. 한국국토정보공사의 경우 2017년 MMS를 활용한 정밀 도로대장 구축 레이어를 분석하였다.

성능/효과

국토지리정보원에서 제공하는 표준 정밀도로지도를 활용하여 실제 자율주행자동차에 적용하기 위한 자율주행자동차용 정밀도로지도를 재가공한 결과 표준 정밀도로지도에서 도로 형상을 나타내는 레이어들은 자율주행자동차에서 그대로 활용 가능하나 도로교통시설물은 재가공 하였다. 항법 레이어의 경우 신규 구축을 하여 해당 차선 레이어에 속성을 매칭하여 구축하였다.
둘째, 표준 정밀도로지도를 실제 자율주행자동차용 정밀도로지도로 재가공한 결과 도로 형상을 나타내는 레이어들은 자율주행자동차에서 그대로 활용 가능하나 도로교통시설물은 재가공하여야 한다. 그리고 항법 레이어의 경우 신규 구축을 하여 해당 차선 레이어에 속성을 매칭하여야 한다.
셋째, 안전표지 및 도로주변 시설물 정보의 경우 자율주행자동차에서는 사물의 매칭이나 맵매칭에 활용하기 때문에 자율주행자동차 제조사들마다 구축방법이 다양하며, 해당 관리기관도 경찰청 및 지자체이므로 표준 정밀도로지도의 레이어에 포함하는 것을 제고할 필요가 있음을 확인하였다.
첫째, 표준 정밀도로지도는 다양한 기관들이 활용할 수 있도록 도로 위 대부분의 공간정보가 구축되어 있었고 레이어의 연계성을 검토하였을 때 다양한 기관이 유용하게 활용할 수 있도록 구축되어 있음을 확인하였다.

후속연구

유형 1은 도로형상정보이며 도로형상은 일치하지만 세부 속성은 재편집을 수행하였다. 하지만 향후에는 점차적으로 자율주행자동차에도 표준 정밀도로지도를 가공없이 그대로 활용하려는 추세이기 때문에 항법 레이어 형상의 신규 구축과 항법 레이어 속성 매칭만 추가 구축하면 될 것으로 사료된다. 유형 2는 안전표지 및 주요시설물 정보이다.
향후 본 연구에서 제시한 결과를 기반으로 자율주행 협력모델에서 LDM 플랫폼에 탑재될 때 각 레이어들의 명확한 담당기관별 분류와 정의 등에 대하여 추가적인 연구가 진행된다면 보다 효율적인 정밀도로지도 및 도로 주변 공간정보가 구축 및 갱신이 이루어질 것으로 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	국외 자율주행자동차 탑재용 정밀도로지도의 교통안전표지는 어떤 형태로 제공되고 있는가?	1 Lane 모델을 참고하여 국외 자율주행자동차 탑재용 정밀도로지도와 국토지리정보원의 표준 정밀도로지도의 주요 특징들을 표 1과 같이 간략히 정리하였다. 국외 자율주행자동차 탑재용 정밀도로지도는 실제 자율주행자동차의 주행을 위해 항법지도가 별도로 존재하고 있으며, 교통안전표지의 경우 면 형태로 제공하고 있다. 그에 비하여 국토지리정보원의 표준 정밀도로지도의 경우 항법지도는 존재하지 않으며, 교통안전표지의 경우 점 형태로 구축되어 있다.
	TOMTOM에서는 어떤 개념을 기반으로 정밀도로지도를 구축하고 있는가?	해외의 지도제작 회사 중 하나인 TOMTOM에서는 레이어 개념을 기반으로 자율주행지원을 위한 정밀도로지도를 구성 및 구축하고 있다. TOMTOM에서는 기존 내비게이션에서 활용되던 Road Model과 차로수준의 정밀도를 지원하기 위한 HD Lane Model, 그리고 상위의 개념에서 차량위치의 결정을 지원할 수 있는 HD Localization Model을 개념적으로 구분하여 지도를 구축하고 있으며, 그림 3은 이를 개념적으로 도식화 한 것이다(Mirae Asset Daewoo Research, 2017; Mirae Asset Daewoo Research, 2018).

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상세보기
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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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