기술발전에 따라 드라이빙 시뮬레이터는 다양한 용도로 활용되고 있다. 드라이빙 시뮬레이터 실험에서 시나리오 개발은 실험결과의 신뢰를 높이고 연구목표를 달성하며 운전자에게 보다 실제같은 경험을 제공하는데 필수적이다. 그러나 시나리오를 개발하는데 데이터베이스 형성과 실시간 시나리오 운영 등에는 아직도 제약이 많다. 본 연구는 이러한 환경에서 실제 도로에서 실시간 주행속도와 기상데이터를 수집하고 활용하는데 가능성을 확인하고자 한다. 또한 본 연구를 통해 아두이노 센서 데이터와 공공API 데이터를 연계하는 방안도 제시하고자 한다. 연구결과의 검증을 위해 실제도로에서 시험을 실시했으며 본 연구를 통해 드라이빙 시뮬레이터에서 실시간 데이터를 활용한 시나리오 개발에 도움이 될 것으로 기대한다.
자율주행시스템에서 다양한 센서를 기반으로 한 외부환경 인지는 주행안전성과 직접적인 관계가 있다. 최근 머신러닝/심층 신경망 기술의 발전으로 심층 신경망 기반의 인지 모델이 사용됨에 따라, 인지 알고리즘의 올바른 학습과 이를 위한 양질의 학습데이터가 필수적으로 요구된다. 그러나 자율주행에 발생할 수 있는 모든 상황을 데이터를 수집하는 것은 현실적인 어려움이 많다. 해외와 국내의 교통 환경의 차이로 인지 모델의 성능이 저하되기도 하며, 센서가 정상동작을 못하는 악천우에 대한 데이터는 수집이 어려우며 질적인 부분을 보장하지 못한다. 때문에, 실제 도로가 아닌 시뮬레이터 내 가상 도로 환경을 구축하여 합성 데이터를 수집하는 접근법이 필요하다. 본 논문에서는 국내 실정에 맞게 국내 도로 상황을 모사한 시뮬레이터 환경 안에 날씨와 조도, 차량의 종류와 대수, 센서의 위치를 다양화하여 학습데이터를 수집하였고, 보다 더 좋은 성능을 위해 적대적 생성 모델을 활용하여 이미지의 도메인을 보다 실사에 가깝게 바꾸고 다양화 하였다. 그리고 위 데이터로 학습한 인지 모델을 실제 도로 환경에서 수집한 시험 데이터에 성능 평가를 진행하여, 실제 환경 데이터만으로 학습한 모델과 비슷한 성능을 내는 것을 보였다.
안전한 도로교통 환경 조성을 위하여 운전행동에 영향을 미치는 인적요인에 관한 연구가 필요하지만, 실제 주행행태에 영향을 미치는 개인별 인적요인 특성을 도출하기에는 많은 어려움이 있다. 이에, 개별 운전자의 자기 보고를 통하여 도출되는 위험운전성향을 분석하여 주행 행태 특성과 상관성이 있는지 확인하고, 교통상황에 따른 주행행태에 영향을 미치는 운전성향을 추정하는 방법을 제시하고자 하였다. 본 연구에서는 기존에 고안된 설문 기법을 활용하여 실험 참가자들의 위험운전성향을 여러 방법으로 도출하고, 가상환경 기반의 주행 시뮬레이터 실험을 통하여 도출된 주행행태 특성을 분석하여 위험운전성향과 주행행태 특성 간 유의미한 상관관계가 있는지 확인하였다. 실험 결과, 한국형 DBQ를 통하여 도출되는 난폭운전성향이 높은 사람들이 상대적으로 빠른 주행속도와 가속도 행태를 보이는 것을 확인할 수 있었다. 이를 통하여 상대적으로 위험운전행동을 보이는 운전자를 추정할 수 있는 평가 방법을 확인할 수 있었다.
최근 자율주행에서 도로, 차로, 교차로, 도로 표지, 도로 시설물 등을 효과적으로 표현하기 위한 표준화된 정밀도로지도의 데이터 모델링과 더불어 실질적인 적용을 위한 관심이 크게 증가하고 있다. 현재 ISO 22726-1, ISO 14296, HERE HD Live map, NDS open lane model, OpenDRIVE, NGII HD map 등의 다양한 국제 표준 또는 산업계 표준 모델들이 활용되고 있으나, 이들 간의 모델링 방식에서 큰 차이가 존재하여 다양한 표준의 정밀도로지도를 융합하여 활용하는데 많은 어려움이 존재한다. 이에 본 연구에서는 자율주행에서 다양한 정밀도로지도 표준 모델들의 효율적인 융합 활용을 지원하기 위하여 정밀도로지도 모델 간의 변환 방안을 제안하고자 한다. 구체적으로, 국내에서 접근이 용이한 국토지리정보원 정밀도로지도 모델과 산업계에서 활발히 이용되고 있는 OpenDRIVE 모델 간의 변환 방안을 제안하고자 한다. 제안된 방안은 NGII HD map의 각 레이어와 OpenDRIVE의 객체 간 단순 변환을 수행하는 방안, OpenDRIVE에 신규 객체를 생성하는 방안, 그리고 선형 변환 및 데이터 융합을 이용하여 NGII HD map 데이터를 OpenDRIVE 객체로 변환하는 방안으로 구성된다. 끝으로 NGII HD map에서 OpenDRIVE로 변환된 결과 데이터에 대하여 Carla 시뮬레이터를 이용한 가시화를 통하여 검증을 수행하였다. 이러한 NGII HD map 모델의 변환 방안은 향후 자율주행에서 NGII HD map의 활용도를 높이는데 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
본 연구에서는 인공현실감 기술을 이용하여 일종의 시뮬레이터라고 할 수 있는 자동차 주행환경을 개발하였다. 이 시스템은 Pentium PC에서 구현되었고 운전을 위하여 스티어링 휠, 클러치, 브레이크, 액 셀을 사용하였으며 속도출력을 위하여 스피드메타를 사용하였다. 이러한 입출력 장치를 하나의 통합된 모듈로 만들어서 8255 인터페이스 카드를 통하여 컴퓨터와 접속시켰다. 음향효과를 위하여 MIDI 인터페 이스, 샘플러, 스피커를 사용하였고 효과음은 샘플링하여 사용하였다. 이 밖에도 3차원 그래픽 디스플레 이를 위하여 CrystalEyes가 사용되었다. 가상세게 모델링을 위한 소프트웨어로는 Superscape VRT4.0이 사용되었다. 그래픽으로는 도심 시내 주행환경을 구현하였고, 모든 객체들은 실물 크기 비율로 그렸다. 자동차의 운전 메카니즘은 자동차 동역학을 모델링하여 계산하였다. 이러한 시스템은 주행시 운전자의 자세 및 생리신호를 측정하기 위한 환경으로 사용될 수 있으며 또한 교통안전표지나 신호등과 같은 도로 환경의 인간공학적 평가를 위해서도 사용될 수 있다.
반자율 주행상황은 급커브나 도로 장애물과 같이 차량이 제어할 수 없는 상황에서 제어권 전환이 요청되며, 이때 운전자가 수동주행으로 전환하지 못한다면 심각한 사고가 발생할 수 있다. 운전자는 다른 과업으로 분산된 주의를 도로 환경으로 이전하고 도로상황 인식 후 전방의 특정 상황에 적절한 반응을 해야한다. 이를 위해서 상황인식과 의사결정이 필수적이다. 상황인식과 의사결정을 돕는 시청각 메시지 제공 여부에 따른 운전자의 안전감과 인지부하, 신뢰도의 효과를 알아보기 위해 시뮬레이터를 활용한 실험을 진행하였다. 실험은 $2{\times}2$ 피험자간 설계로 구성하였다. 상황인식 정보를 제공하는 경우, 음성안내음으로 제어권 전환 요청이 일어나는 이유를 제공하였고, 제공하지 않는 경우 비프음으로 제어권 전환을 요청하는 알람만 제시되었다. 의사결정 정보는 전방의 도로 상황에 어떻게 대응하여 운전해야 하는지 운전 방법에 대한 예시를 시각유형으로 제공하거나, 예시 없이 제어권 전환 요청 아이콘만 제공하는 것으로 구분하였다. 그 결과, 안전감, 인지부하, 신뢰도 모두 상황인식 정보와 의사결정 정보를 제공하였을 때 효과가 있는 것으로 나타났다. 특히 인지부하의 경우 의사결정 정보와 상황인식 정보를 포함하지 않은 경우 인지부하가 가장 높았으며, 모두 포함한 경우 인지부하가 가장 낮은 것으로 나타났다. 이 연구는 반자율주행 차량에서 운전자의 상황인식과 의사결정을 돕는 정보구성의 효과를 알아보았다는 데에 의의가 있다.
도로기하구조 설계기준은 운전자의 안전성 향상과 원활한 주행능력을 제공할 수 있도록 마련되었으나 지형조건이 열악한 우리나라의 경우 부득이 설계기준이 의도하는 방향과 운전자가 인지하는 특성에 차이를 보임으로써 안전성에 문제점이 있는 경우가 많다. 이러한 교통사고의 위험성을 감소시키기 위한 대책 중에 하나로 도로안전시설물을 설치하지만 설치한 안전시설물에 대한 평가는 제대로 이루어지지 않고 있으며, 특히 도로환경적 요인과 인적요인과의 관련성에 대한 연구는 상당히 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 도로 이용자들이 종단선형구간에서 느끼는 도로안전성 요인을 파악하기 위하여 차량시뮬레이터(Driving Simulator)와 3D 그래픽 화면으로 종단선형구간을 재현하고 도로안전시설물의 설치 유, 무에 따라 운전자가 느끼는 안전성의 변화와 도로 이미지를 조사하였다. 조사된 데이터를 바탕으로 수량화 제II류에 의한 정준상관분석을 실시하여 도로 안전성의 영향 요인을 분석하였으며 수량화제 I류에 의한 모형화를 실시하여 안전성을 예측한 결과 도로안전시설물과 운전자가 느끼는 안전성과의 관계를 명확히 규명할 수 있었다.
본 연구에서는 실시간으로 차량 및 도로교통상황에 대한 정보의 수집 및 전송이 가능한 스마트하이웨이의 도로 및 통신환경이 조성되었을 때를 가정하여, 도로 Infra 기반의 정보제공수단을 통해 전방 도로교통상태정보 및 안전정보를 다수의 운전자에게 공통적으로 제공하여 네트워크 차원의 안전운행을 유도할 수 있는 방안을 마련하고자 하였다. 기존의 델리네이터에서 위험도 등급에 따라 색깔을 달리해 표출하는 기능을 추가한 장비를 스마트 델리네이터(Smart Delineator)로 명명하였다. 스마트 델리네이터는 기존의 델리네이터의 기능과 같은 선형정보 제공 기능 뿐만 아니라, 시시각각 변화하는 도로교통 상황정보 및 노면 상태정보를 실시간으로 제공받아 전방 도로교통상황에 대해 제공된 경고정보를 운전자가 직관적으로 인지하고 이를 수용하여 충분한 여유거리와 시간을 갖고 대응할 수 있도록 안전정보를 제공하는 시설물이다. 운전자의 안전운전 유도에 미치는 영향을 살펴보고자 도로 주행 시뮬레이터를 이용한 모의 시뮬레이션 평가 결과와 만족도 설문조사를 통해 안전운전 유도 효과를 도출해 보았다. 도로 주행 시뮬레이션을 이용한 운전자 반응 평가 결과 스마트 델리네이터는 이벤트 발생 위치에 대한 판단이 가능하며, 사전에 규정된 위험도 등급에 따른 통행속도 감소율 또는 권장속도에 따라 운전자들의 행동을 유도하는 효과가 있었다.
연구목적 : 본 연구의 목적은 뇌졸중 환자에게 운전 시뮬레이터와 Dynavision 훈련의 효과를 인지 평가와 주행 중 운전수행 능력 평가를 통해 비교하고, 두 가지 훈련방법의 차이에 대한 임상적 근거를 제시하는 것이다. 연구방법 : 본 연구를 위해 뇌졸중 환자 21명을 선정하여 무작위로 운전 시뮬레이터 훈련 집단(N=11)과 Dynavision 훈련 집단(N=10)으로 분류하고 각각 15회기의 훈련을 실시하였다. 대상자들의 주행 중 운전수행 능력 측정을 위해 운전 시뮬레이터 시나리오 시스템 평가를 실시하였고, 인지 능력을 측정하기 위해 DriveABLE Cognitive Assessment Tool(DCAT), Trail Making Test-A, Trail Making Test-B 그리고 Mini Mental State Examination-K 평가를 실시하였다. 결과 : 운전 시뮬레이터 훈련 집단은 모든 인지 능력평가와 대부분 운전수행 능력에서 통계적으로 유의미한 향상이 확인되었다. Dynavision 훈련 집단은 Trail Making Test-A를 제외한 모든 인지 능력 평가와 브레이크 페달 반응시간, 중앙선 침범 평균 시간 및 비율, 차선이탈 비율의 운전수행 능력에서 통계적으로 유의미하게 향상 되었다. 그리고 두 가지 훈련의 변화량은 도로주행평가의 결과 예측 지수와, 충돌사고 및 위험상황 발생 횟수에서 유의미한 차이를 보였으며, 이 변수들의 변화량은 두 가지 훈련방법의 적용 차이에 따라 모든 변수가 20% 이상의 인과적 영향력이 있음이 확인되었다. 결론 : 뇌졸중 환자의 운전훈련 방법으로 운전 시뮬레이터와 Dynavision 훈련은 모두 효과적인 중재방법임을 확인하였다. 특히 운전 시뮬레이터는 뇌졸중 환자의 운전수행 능력 전반을 향상시킬 수 있는 효과적인 훈련이며, Dynavision 훈련과는 20%의 설명력으로 훈련효과의 차이가 확인되었다.
우리나라에서도 도로이용자 중심의 패러다임의 전환과 요구수준에 부합할 수 있는 고기능, 초고속환경의 도로건설의 필요성이 대두되고 있으며, 차세대 도로시장에 대한 수요도 급격히 증가할 것으로 예상되고 있다. 따라서 이러한 요구에 부응하기 위한 초고속주행환경의 고속도로 설계기준에 대한 검토 및 연구가 필요하게 되었다. 이에 본 연구에서는 최근 널리 사용되고 있는 미시적 시뮬레이터 중의 하나인 VISSIM을 이용하여 초고속 주행환경에 부합하는 고속도로 진 출입시설 적정 배치간격 설정을 위한 시뮬레이션 평가방법론을 정립하였다. 진출입시설 최소설치 간격에 대한 평가를 위하여 교통량, 설계속도, 차종비율, 진출입시설 이용 교통량 등을 고려하였다. 이에 따른 설치간격에 대한 평가를 위하여 교통상충, 안전성에 영향을 미치는 가속소음을 평가지표로 하여 각각의 설계기준에 따른 시나리오를 시뮬레이션을 이용하여 평가하였다. 분석결과 160kph 수준의 초고속 주행환경에서 교통안전을 고려한 진출입시설 최소설치간격 적정 값은 5km수준으로 평가되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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