초록 ▼

연구개발 목표 및 내용
최종 목표 :
□ 연구의 필요성
o SAE J3016의 자율주행자동차 분류에 따르면 3단계 자율주행시스템 (ADS, Automated Driving System)은 자율주행 중 인간 운전자가 비운전작업 (NDRT, Non-Driving Related Task)을 수행하는 것을 허락지만, 인간 운전자는 자율주행시스템으로부터 제어권 전환 요청이 발생했을 때 언제라도 수동운전을 재시작할 수 있도록 준비하고 있어야 함. 그러나 비운전작업에서 수동운전으로 전환하는 작업은 주의력과 시간 소모적인 운전자의

연구개발 목표 및 내용
최종 목표 :
□ 연구의 필요성
o SAE J3016의 자율주행자동차 분류에 따르면 3단계 자율주행시스템 (ADS, Automated Driving System)은 자율주행 중 인간 운전자가 비운전작업 (NDRT, Non-Driving Related Task)을 수행하는 것을 허락지만, 인간 운전자는 자율주행시스템으로부터 제어권 전환 요청이 발생했을 때 언제라도 수동운전을 재시작할 수 있도록 준비하고 있어야 함. 그러나 비운전작업에서 수동운전으로 전환하는 작업은 주의력과 시간 소모적인 운전자의 신체 및 인지 상태 재구성을 요구하기 때문에 인간 운전자가 차량제어를 다시 시작하는 것이 어려울 수 있음. 따라서 인간 운전자가 안전하게 수동운전으로 제어권 전환을 수행할 수 있는 인간 운전자 특성을 고려한 자율주행자동차 관련 기술 개발 필요
o 특히, ISO/TR 21959-1에서는 운전준비도 (DR, Driver readiness)을 정의하고 자율주행 중에 운전자가 적정수준의 운전준비도를 유지할 수 있도록 지원하도록 권고함. 운전준비도는 인간 운전자가 자율주행에서 수동운전으로 제어권 전환을 수행할 때 성공적인 제어권 전환에 영향을 미치는 운전자 상태임. 따라서 운전준비도 정량화 연구와 모든 도로 운전자들의 안전한 도로 이용을 위한 제어권 전환 능력평가를 포함하는 포괄적인 자율주행 자동차 인적요인(human factor) 연구가 필요

□ 연구 목표
o 본 연구과제는 다양한 제어권 전환 환경에서 자율주행자동차/도로교통환경/운전자 센싱정보를 시각 동기화하여 저장함으로써 인적요인 연구를 위한 데이터셋을 구축하고, 수집된 차량/교통환경 정보와 운전자의 심리/생리/행동 정보를 실시간으로 분석하여 정량적인 운전자 상태를 추정하는 DVE 모니터링 시스템을 연구개발하고, 제어권전환 시의 최적 사용 경험을 지원하는 동반자적 제어권전환 에이전트를 개발하며, 운전자의 상황인지/상황판단/운전스킬/신체반응/인지부하를 종합적으로 분석평가하는 제어권전환 능력 평가기술을 개발하고, 인적요인 연구를 기반으로 안전한 제어권 전환을 가능하게 하는 제어권 전환 인적요인 가이드라인을 개발하는 L2, L3 자율주행 상황의 제어권 전환 인적요인 심층연구를 목적으로 함

전체 내용 :
□ 1차년도
o 운전자 생체정보 실시간 측정 및 분석 시스템 구조 설계
o 주행상황(차량/환경) 실시간 측정 및 분석 시스템 구조 설계
o 운전자 경험기반 동반자적 에이전트 필요 상황 분석 및 사용 경험요인 도출
o 필요 상황별 운전자 상태 및 모달리티 채널별 부하 분석
o 운전자 에이전트 간 상황별 인터랙션 방법 설계
o 자율주행환경에서의 운전자 심리/행태정보 DB 구축을 위한 실험실/실차기반 시험 설계
o 자율주행 기능 및 주행상황에 따른 계측정보의 구조 설계 및 계측환경 설계
o DB 구축을 위한 실험실/실차 계측환경 구축
o 빅데이터 기반 운전자 심리/행태의 전반적 경향과 개인별 패턴 분석을 위한 머신러닝 기술 개발
o 자율주행모드 상황별 시나리오 정의
o 제어권 전환 STD(State Transition Diagram) 정의
o 운전자 작업부하에 영향을 미치는 심리/생리정보 요인 도출
□ 2차년도
o 운전자 생체정보 실시간 측정 및 분석 시스템 상세설계 및 시험
o 주행상황 실시간 측정 및 분석 시스템 상세설계 및 시험
o 운전자 준비도 추정 방법 개발
o 운전자 상태 및 모달리티 채널별 부하 분석 고도화
o 제어권 전환 상황별 인터랙션 방법 설계
o 제어권 전환 에이전트 개발
o 액티브러닝 기반 운전자 심리 및 행태 예측모델 연구
o 운전자 패턴 분석 및 학습 알고리즘 개발
o 심리/생리 정보 기반 운전자 상태 정의
o 운전자 심리/생리신호 수집
o 제어권 전환 시 심리/생리정보 기반 운전자 작업부하 수량화 모델 개발
o 운전자 생체정보 실시간 측정 및 분석 시스템 구현
o 주행상황 실시간 측정 및 분석 시스템 구현
o 제어권 전환 에이전트 프로토타입 구현
o 운전자 행동 모델링
o 제어권 전환 에이전트 업데이트 기술 개발
□ 3차년도
o 운전준비도 및 상황인지 통합 예측 기술 개발
o 운전준비도 기반 인적요인 연구
o DVE 기반 운전자 행태 예측 알고리즘 개발
o 작업부하 예측을 위한 인지 모델 개발
o DVE 기반 통합적 운전준비도 실시간 평가 시스템 개발
o 운전자 행동 모델링 고도화
□ 4차년도
o DVE 기반 통합적 운전자 제어권 전환 능력 실시간 평가 기술 고도화
o 인적요인 권고안 도출
o DVE 기반 운전자 행태 예측 기술 검증/개선
o 작업부하 수량화 인지 모델 검증
o DVE 기반 통합적 운전자 제어권 전환 능력 실시간 평가 시스템 고도화

연구개발성과
□ 대표성과
o 제어권 전환 인적요인 가이드라인
o DVE(driver, vehicle, environment) 모니터링 기술
o 제어권전환 에이전트 기술
o 제어권전환 능력평가 기술
o 제어권전환 인적요인 실험 데이터셋
□ 연차별 성과
o 1차년도
- 운전자 생체정보 실시간 측정 및 분석 시스템 구조 설계
- 주행상황(차량/환경) 실시간 측정 및 분석 시스템 구조 설계
- 운전자 경험기반 동반자적 에이전트 필요 상황 분석 및 사용 경험요인 도출
- 필요 상황별 운전자 상태 및 모달리티 채널별 부하 분석
- 운전자 에이전트 간 상황별 인터랙션 방법 설계
- 자율주행환경에서의 운전자 심리/행태정보 DB 구축을 위한 실험실/실차 기반 시험 시험방법 연구
- 자율주행 기능 및 주행상황에 따른 계측환경 개발
- 빅데이터 기반 운전자 심리/행태의 전반적 경향과 개인별 패턴 분석을 위
한 머신러닝 기술 개발
- 자율주행모드 상황별 시나리오 정의
- 제어권 전환 STD(State Transition Diagram) 정의
- 운전자 작업부하에 영향을 미치는 심리/생리정보 요인 도출
o 2차년도
- 운전자 생체정보 실시간 측정 및 분석 시스템 상세설계 및 시험
- 주행상황 실시간 측정 및 분석 시스템 상세설계 및 시험
- 운전자 준비도 추정 방법 개발
- 운전자 상태 및 모달리티 채널별 부하 분석 고도화
- 제어권 전환 상황별 인터랙션 방법 설계
- 제어권 전환 에이전트 개발
- 운전자 패턴 분석 및 학습 알고리즘 개발
- 액티브러닝 기반 운전자 심리 및 행태 예측모델 연구
- 심리/생리 정보 기반 운전자 상태 정의
- 운전자 심리/생리신호 수집
- 제어권 전환 시 심리/생리정보 기반 운전자 작업부하 수량화 모델 개발
- 운전자 생체정보 실시간 측정 및 분석 시스템 구현
- 주행상황 실시간 측정 및 분석 시스템 구현
- 제어권 전환 에이전트 프로토타입 구현
- 운전자 행동 모델링
- 제어권 전환 에이전트 업데이트 기술 개발
o 3차년도
- 운전준비도 및 상황인지 통합 예측 기술 개발
- 운전준비도 기반 인적요인 연구
- DVE 기반 운전자 행태 예측 알고리즘 개발
- 작업부하 예측을 위한 인지 모델 개발
- DVE 기반 통합적 운전준비도 실시간 평가 시스템 개발
- 운전자 행동 모델링 고도화
o 4차년도
- DVE 기반 통합적 운전자 제어권 전환 능력 실시간 평가기술 고도화
- 인적요인 권고안 도출
- DVE 기반 운전자 행태 예측 기술 검증/개선
- 작업부하 수량화 인지 모델 검증
- DVE 기반 통합적 운전자 제어권 전환 능력 실시간 평가 시스템 고도화

연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
□ 제어권 전환 인적요인 가이드라인은 자율주행 시스템 제어권 전환 정책 및 기준 제정에활용 가능하며, 일반 운전자의 3단계 자율주행시스템에대한 이해를 높이고 안전하게 자율주행시스템을 사용할 수 있도록 지원하는 교육훈련 자료로 활용 가능
□ 제어권 전환 인적요인 가이드라인은 “부분 자율주행시스템의 안전기준(제111조의3 관련)”안전기준 개정에 활용하고, 권고안 영문버전을 UNECE WP.29에 배포하는 용도로 활용 계획
□ 다양한 제어권 전환 상황에서 다기종 센서를 이용하여 수집한 차량, 운전자, 환경 센싱 정보를 자율주행자동차 인적요인 연구를 위한 데이터셋 수집을 위한 기술로 활용
□ DVE 모니터링 기술은 “부분 자율주행시스템의 안전기준(제111조의3 관련)” 운전자모니터링 시스템 기술 개발을 위한 핵심 요소 기술로 활용
□ 인적요인을 고려한 자율행동차 기술개발의 국제적 리더쉽 확보에 활용
□ 제어권전환 에이전트 기술은 “부분 자율주행시스템의 안전기준(제111조의3 관련)” 운전자와 자동차 간 상호작용(HMI) 기술 개발을 위한 핵심 요소 기술로 활용
□ 제어권전환 에이전트 기술은 운전자의 다양한 모달리티 채널별 반응 특성연구 결과를 활용하여 인간의 인터랙션 방법 연구에 대한 기반 기술로 활용
□ 지자체 실증사업을 추진하여 AI 도시공원 내에 제어권 전환 능력 평가 시스템 설치 및 실증 서비스를 추진하여 국민이 참여, 체감을 통해 자율주행 등 AI 기반 융합기술 보급 확산 및 수용성 증대 추진
□ 자율주행차 운전능력 평가 프로세스 표준화, 운전자 기반 자율주행 운전 능력 및 제어권 전환 운전요소 평가 기술 개발 등 향후 연구에 활용 계획
□ 제어권 전환 능력평가 기술은 운전자의 자율주행시스템 사용 능력을 평가하는 기술로 경찰청과 협력하여 자율주행자동차 운전면허 시험에 적용하기 위한 기반 기술로 활용
□ 본 과제에서 수집된 제어권 전환 인적요인 실험 데이터셋은 고가의 장비를 활용하여 많은 전문 인력이 장기간 투입되어 획득할 수 있는 데이터로 민간 및 학계에서 구축하기 힘든 특징이 있음. 상기 실험 데이터셋을 공유하여 관련 산업계와 학계에서 자율주행자동차 인적요인 연구 개발에 활용 가능
□ 인적요인 실험 데이터셋은 데이터 처리 및 통계 분석을 통하여 가이드라인의 주요 권고항을 도출시 활용하고 자율주행자동차의 운전자와 관련된 향후 연구의 근거자료로 활용

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 3
• 과제 요약서 ... 8
• 목차 ... 16
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 17
• 1) 연구개발 배경 및 필요성 ... 17
• 2) 연구개발 목표 및 범위 ... 19
• 3) 연구추진방법 ... 21
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 22
• 1) 제어권 전환 인적요인 가이드라인 개발 ... 22
• 2) DVE 모니터링 기술 연구 개발 ... 47
• 3) 제어권 전환 에이전트 기술 연구 개발 ... 71
• 4) 제어권 전환 능력평가 기술 연구 개발 ... 80
• 5) 제어권 전환 인적요인 실험 데이터셋 구축 및 공유 ... 99
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 113
• 1) 연구수행 결과 ... 113
• 2) 목표 달성 수준 ... 155
• 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 166
• 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 166
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 167
• 붙임. 참고문헌 ... 169
• 별첨 자료 ... 171
• 끝페이지 ... 172