[논문]V2X 기반 자율운전을 위한 회전교차로 설계 및 차간 거리 측정

황재정; 오석형

doi:10.5762/kais.2021.22.6.83

초록
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자율운전자동차의 성능을 높이기 위해서는 차량과 차량, 인프라와 차량을 연결하는 통신 기술인 V2X의 도입이 필수적이다. 상대 차량의 움직임 정보를 알고 있더라도 회전교차로에서 정확한 연산을 위해 교차로의 구조와 거리 계산 알고리즘이 필요하다. 이 논문에서는 국가 회전로 설계 규칙을 준수하고 정확한 계산이 가능한 회전교차로 설계 기법을 제안하여 Matlab으로 구현하였다. 제안한 기법은, 첫째, 회전로와 진출입로를 원으로 가정하고 수평 이동에 의해 두 원을 근접시켜 임의의 지점에 있는 차량간 거리 측정 기법을 제안하고 이를 Matlab으로 구현하였다. 둘째로, 가지간 각도와 진출입로의 곡률 반경을 임의로 가변시켜 지형에 적합한 회전교차로를 설계하고 주행하는 두 차량의 충돌이 예상될 때 경고 신호를 전송한다. 가지간 각도와 진출입로의 곡률 반경을 임의로 가변시켜 지형에 적합한 회전교차로를 설계하고 주행하는 두 차량의 충돌이 예상될 때 경고 신호를 전송함으로써 완전 자율운전 차량에서 이용할 수 있음을 제시하였다. 결과는 차량에 설치된 OBU에서 속도를 제어하는 알고리즘으로 사용할 수 있으며 자율운전 차량뿐만 아니라 운전자에게 교통 상황을 알려주는 기능을 제공한다.

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To improve the performance of self-driving cars, the introduction of V2X, a communication technology that connects vehicles, infrastructure, and vehicles, is essential. Even if traffic information of the other vehicle is known, the structure of the intersection and a distance calculation algorithm a...

To improve the performance of self-driving cars, the introduction of V2X, a communication technology that connects vehicles, infrastructure, and vehicles, is essential. Even if traffic information of the other vehicle is known, the structure of the intersection and a distance calculation algorithm are required for accurate calculations at roundabouts. This paper proposes a design algorithm for a rotating intersection and implemented in Matlab that complies with the national design rules and enables accurate calculations. Assuming the roundabout and the entrance/exit path to be a circle, a method for measuring the distance between vehicles at an arbitrary point was proposed using the horizontal shift of the entrance circle to the main circle. The algorithm could be used in fully autonomous vehicles by designing a roundabout suitable for the terrain by arbitrarily varying the angle between branches and the radius of curvature of the entrance and exit roads, and transmitting a warning signal when a collision between two driving vehicles is expected.

주제어

표/그림 (10)

그림 Fig. 1. An example of roundabout in PreScan
그림 Fig. 2. Roundabout design by horizontal shift of entrance circle
그림 Fig. 3. Computation of angle θ_c subtending the circular arc by using tangential theorem
그림 Fig. 4. Computation of circular arc from p₀ to p₁ direction
표 Table 1. Range of (x, y) coordinate in each quadrant
그림 Fig. 5. Roundabout design with uniform branch angles and entrance/exit pathes (N=2~7)
표 Table 2. Pseudo-code for roundabout design using horizontal shift
그림 Fig. 6. Roundabout design with nonuniform branch angles and entrance/exit pathes (N=3~6)
그림 Fig. 7. Warning signal display informing that distance between ego vehicle and target is ot of the safe range
표 Table 3. Roundabout parameters presented by AASHTO

참고문헌 (12)

MOLIT, Rules on the performance and standards of automobiles and auto parts, 2020.12.24.
T.H. Lim, Autonomous driving and V2X communication technology trends, IITP Weekly Reports, 2017.11.
J.B. Kenny, "Dedicated Short-Range Communications (DSRC) Standards in the United States," Proceedings of IEEE, vol. 99, no. 7, pp. 1162-1182, July 2011.

상세보기
ETSI EN 302 637-2 v1.3.1, Intelligent Transport Systems (ITS); Vehicular Communications; Basic Set of Applications; Part 2: Specification of Cooperative Awareness Basic Service, Sept. 2014.
K.D. Kusano and H.C. Gabler, "Safety benefits of forward collision warning, brake assist, and autonomous braking systems in rear-end collisions," IEEE Trans. Intell. Transport. Sys., vol. 13, no. 4, pp. 1546-1555, Dec. 2012. DOI : http://dx.doi.org/10.1109/TITS.2012.2191542

상세보기
MOLIT, Design guidelines for roundabouts, 2014.12.
J. Kennedy, International comparison of roundabout design guidelines, 2007. p. 50.
H. Cho and B.W. Kim, "Performance improvement of collision warning system on curved road based on intervehicle communication," Mathematical Problems in Engineering, Hindawi Pub., vol. 2015. pp. 1-7, 2015. DOI : http://dx.doi.org/10.1155/2015/838929

상세보기
PreScan Users Manual, 2020.
MOLIT, Road structure rules, 2013.
G.W. Lukas, A path following a circular arc to a point at a specified range and bearing, 2006.01.
AASHTO, A Policy on Geometric Design of Highways and Streets, 7th ed., 2018. p. 201.

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