본 논문은 상용차의 자율 군집주행 플랫폼을 평가함에 있어 차량 환경용 C-ITS 통신프로토콜인 WAVE 통신 및 LTE-V2X 통신과 상용 이동통신인 Legacy LTE 통신을 결합한 하이브리드 V2X 통신 플랫폼의 설계 방안을 제안하고 설계과정을 제시한다. 안전하고 효율적인 자율 군집주행 플랫폼을 위해 C-ITS 통신 기반의 저 지연 통신기능이 요구되며 또한 이를 관제하기 위해서 상시 연결이 가능한 Legacy LTE 등의 상용 통신기능이 요구된다. 이러한 시스템을 평가하기 위해서 평가 장비는 동일 수준 이상의 통신성능을 가져야 한다. 본 논문에서 제시되는 주요 설계 내용은 기능 평가를 위한 하이브리드 V2X 단말기 구현에 적용될 예정이다.
차량의 자율주행기술과 차량간 무선통신을 통한 정보공유 군집주행 서비스가 실현되고 있다. 군집주행이란 여러대의 차량이 최소한의 안전거리만 유지한 채 일정한 간격을 두고 주행하는 기술이다. 이러한 군집주행은 도로의 용량을 증대시키고, 안전성을 향상시키며, 연료소비를 줄일 수 있는 잠재력을 가지고 있어 교통류 운영효율성, 안전성, 환경성 문제를 해결할 수 대안으로 주목받고 있다. 그러나 군집주행차량과 주변의 일반차량간의 적절한 상호작용이 가능할 때 교통류의 성능은 최적화 될 수 있다. 특히 교통운영 관리자는 화물차가 군집주행을 할 경우 유입연결로에서 비자율차가 안전하게 진입할 수 있도록 군집간간격과 군집크기와 같은 군집주행 파라미터를 조정하여 안전성과 운영효율성을 극대화시킬 수 있어야 한다. 본 연구에서는 고속도로 유입연결로 구간에서 교통류 퍼포먼스를 극대화 시킬 수 있는 화물차 군집 운영전략을 수립할 수 있는 방안을 제시하였다. 운영효율성을 평가하기 위한 지표는 주행속도로 설정하였으며, 안전성 평가를 위해서 비자율차의 차량추종 관계 대비 상충상황에 노출되는 빈도를 나타내는 비자율차 상충률의 개념을 정의하여 적용하였다. 또한 분석결과를 이용하여 최적 군집운영 조건을 판단하는 방법론을 제시하였으며, 군집간간격이 50m이고 군집크기가 6대인 운영시나리오가 최적의 성능을 유도할 수 있음을 확인하였다. 본 연구에서 제시한 운영전략 수립 방안에 따라 운영효율성과 안전성을 고려한 교통상황별 적정 군집주행 파라미터를 도출할 수 있으며, 이는 군집운영 전략을 지원할 수 있는 자료로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
화물차 군집주행이 화물교통량 증가에 따른 문제를 해결할 수 있는 대안으로 떠오르는 가운데, 화물차 군집주행이 교통류에 미치는 영향과 군집주행 전용차로 도입 효과를 분석하는 연구를 수행하였다. 연구결과, 교통량이 많고 화물차 혼입률이 높아질수록 화물차의 군집비율이 높아지고 최대 군집형성 규모가 증가함에 따라 군집주행으로 인한 평균속도 증가효과가 더 크게 나타났다. 하지만, 진출입 등으로 대기행렬이 발생한 경우에는 평균속도 증가효과는 기대하기 어려우며 오히려 처리량이 감소할 수 있는 것으로 분석되었으므로 접속부의 용량 확보 등 접속도로와 연계된 교통운영 전략이 필요하다는 점을 확인할 수 있었다. 군집 전용차로의 효과는 자율주행화물차 비율(MPR)이 100%가 되어 한 개 차로가 완전히 자율주행화물차만으로 운영될 경우에만 미 도입 시 보다 긍정적 효과를 얻을 수 있었다. 본 연구는 국내 도로·교통 조건을 시나리오에 반영하여 군집주행의 영향을 종합적으로 분석하였으므로 구간별, 시간대별로 군집주행 및 전용차로의 영향을 가늠해 볼 수 있으며, 이는 향후 화물차 군집주행을 고려한 도로 운영전략 수립이나 관리에 기초자료로 사용할 수 있을 것으로 판단된다.
협업 사이버-물리 시스템(Collaborative Cyber-Physical Systems, CCPS)은 물리 세계와 사이버 세계가 밀접하게 결합하여 공동의 목표를 달성하기 위하여 협업을 수행하는 시스템이다. 한편, 단일 사이버-물리 시스템(Cyber-Physical System)의 경우에는 ISO 26262 또는 IEC 61508과 같은 표준을 따르거나 다양한 위험 분석 기법을 적용함으로써 그 안전을 확보할 수 있다. 그러나 CCPS에서는 협업을 수행중인 한 CPS의 결함으로 인하여 다른 협업 중인 CPS에게 수많은 결함을 발생시키기 때문에 안전의 확보가 매우 어렵다. 본 논문에서는 이러한 CCPS의 위험을 분석하여 안전을 확보하기 위해 복합적인 위험 분석과 위험 분석 산출물 사이의 관계를 기반으로 하는 위험 치명도 매트릭스(Fault Criticality Matrix, FCM)를 제시한다. FCM에서는 결함, 결함의 치명도, 안전 가드와 안전 가드의 발생 확률, 결함의 영향 및 순위를 나열하여 분석한다. 안전 엔지니어는 이를 통해 시스템의 설계 단계에서 각 결함의 치명도와 영향을 분석하고, 설계된 안전 가드를 통해 식별된 고장을 효과적으로 관리하고 제어함으로써 안전한 CPS를 개발할 수 있다. 제시된 방법의 유용성을 확인하기 위해 CCPS의 대표적 예인 군집주행에 대하여 사례 연구를 수행하였다. 본 연구에서 개발된 도구를 사용하여 군집주행 시스템에 FCM을 적용함으로써 상세한 결함 치명도 분석을 수행하였고, 분석 결과는 적합성과 효과성 관점에서 점검되었다. 또한 군집 주행에 대한 시뮬레이션 수행을 통해 FCM을 사용하여 결함 치명도를 분석한 군집주행 시스템이 발견된 모든 결함을 완화시켜 충돌 가능성을 크게 낮추었음을 보였다.
This paper proposes a method for transmitting instruction between vehicles in a moving situation using RC Car having camera. Information of preceding RC Car was transmitted by LED using Optical Camera Communication(OCC). Rear RC Car follows the preceding one by analyzing transmitted OCC data based on image processing. Through this procedure, the information reception ratio according to the distance change of two RC Cars is confirmed. Through experiments, we showed that our proposed scheme enables the possibility of vehicle platooning.
Advanced Vehicle Control Systems(AVCS) is one of the key elements in Intelligent Transportation Systems(ITS). This paper considers the problem of longitudinal control in vehicle platoon on a straight lane of a highway. In a very simplified situation, longitudinal vehicle dynamics contains many nonlinear elements. The nonlinear characteristics are mainly composed of an engine, a torque converter, and a drag force. In this paper, sliding control, one of nonlinear control methods, is applied to longitudinal automated vehicle control for platooning. Output feedback linearization is also simulated for comparison with the sliding control. Simulations for comparative study for the adopted controllers such as sliding control and output feedback linearization are peformed under the same conditions. This Paper aims at clarifying the characteristics of sliding control and output feedback linearization.
본 논문에서는 EDISON_전산열유체 시스템을 활용하여 군집주행 형태 변화에 따른 항력계수 및 연료효율 변화를 분석하였다. 해석 대상은 자동차 형상을 단순화한 모델인 아흐메드 형상(Ahmed body)을 이용하였다. 동종차량 간 거리변화에 따른 항력계수 및 연료효율의 변화, 이종차량의 배열순서변화에 따른 항력계수 및 연료효율을 분석하며 연구를 수행하였다. 연구 결과, 4대의 동종차량 군집주행시 항력계수를 최대 69% 감소할 수 있으며 이에 따라 km 당 0.073L의 연료를 절감할 수 있다.
$\textbullet$ Introductions $\textbullet$ Sensor system $\textbullet$ Driving System steering system $\textbullet$ Wireless communication system $\textbullet$ O/I (Operation/Interface) system $\textbullet$ Conclusions
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[게시일 2004년 10월 1일]
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