차량 안전 서비스는 무선 환경에서 차량 간 통신(Vehicle-to-Vehicle, V2V)을 통하여 운전 중 발생할 수 있는 위험을 사전에 감지하여 운전자에게 알려줌으로써 교통사고와 교통 체증을 줄이는 서비스이다. 차량 안전 서비스를 위해서 차량은 안전 메시지(Basic Safety Message, BSM)를 주기적으로 브로드캐스트 한다. 하지만, 차량 밀집 지역에서 이는 과도한 네트워크 트래픽의 원인이 되고 안전 메시지의 전송실패 확률과 지연을 급격하게 증가시켜 차량 안전 서비스의 안정성을 떨어뜨린다. 본 논문에서는 차량 안전 서비스를 수행하는 과정에서 발생하는 통신 혼잡 문제를 해결하기 위해 Channel Busy Ratio와 차량 수 간의 관계를 수식적으로 근사하고 이를 이용하여 전체 네트워크 혼잡도를 추정한다. 그리고 이를 기준으로 송신전력을 제어하는 새로운 상황인지 기반 송신전력제어 알고리즘을 제안한다. 제안하는 알고리즘은 네트워크 시뮬레이터인 Qualnet을 이용하여 성능평가를 하였고 그 결과, 전체 네트워크 혼잡도의 추정이 특정 시나리오에서 정확하게 근사 되었으며 송신전력제어를 통해 차량 안전 통신 간 패킷 에러율이 감소한 것을 확인할 수 있었다.
Autonomous cars require the integration of multiple communication systems for driving safety. Many carmakers unveil mirrorless concept cars aiming to replace rear and sideview mirrors in vehicles with camera monitoring systems, which eliminate blind spots and reduce risk. This paper presents optical vehicle-to-vehicle (V2V) communications for autonomous mirrorless cars. The flicker-free light emitting diode (LED) light sources, providing illumination and data transmission simultaneously, and a high speed camera are used as transmitters and a receiver in the OCC link, respectively. The rear side vehicle transmits both future action data and vehicle type data using a headlamp or daytime running light, and the front vehicle can receive OCC data from the camera that replaces side mirrors so as not to prevent accidents while driving. Experimental results showed that action and vehicle type information were sent by LED light sources successfully to the front vehicle's camera via the OCC link and proved that OCC-based V2V communications for mirrorless cars can be a viable solution to improve driving safety.
Ramesh B. Koti;Mahabaleshwar S. Kakkasageri;Rajani S. Pujar
ETRI Journal
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제45권6호
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pp.1065-1078
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2023
In vehicular networks, diverse safety information can be shared among vehicles through internet connections. In vehicle-to-internet communications, vehicles on the road are wirelessly connected to different cloud networks, thereby accelerating safety information exchange. Onboard sensors acquire traffic-related information, and reliable intermediate nodes and network services, such as navigational facilities, allow to transmit safety information to distant target vehicles and stations. Using vehicle-to-network communications, we minimize delays and achieve high accuracy through consistent connectivity links. Our proposed approach uses intermediate nodes with two-hop separation to forward information. Target vehicle detection and routing of safety information are performed using machine learning algorithms. Compared with existing vehicle-to-internet solutions, our approach provides substantial improvements by reducing latency, packet drop, and overhead.
본 논문에서는 대표적인 6대 협력형 차량 안전 시스템 대한 잠재적인 사회적 안전효과를 분석하는 방법론을 제시하고자 한다. 협력형 차량 안전시스템의 도입 및 확산을 위해서는 사회적으로 어떠한 파급효과를 가져올지에 대하여 안전 시스템 별 정량적 분석이 필요하다. 국내에서 사고유형 기반으로 분석이 이루어진 사례들이 있으나, 사고 시나리오를 기반으로 한 분석방법론을 찾아보기 어렵다. 이러한 방법론을 제시하기 위해서 우선 승용차나 승합차만을 대상으로 한 국내 사망교통사고 데이터를 기반으로 사고 시나리오를 분류한다. 다음으로 사고 시나리오를 분석하여 협력형 차량 안전 시스템에 적용 가능한 시나리오를 선정하고 결과적으로 사망 사고 빈도수를 통해 안전 시스템의 잠재적인 사회적 안전효과를 정량적으로 제시한다. 마지막으로 안전효과의 정량적 분석을 이용하여 협력형 차량 안전 시스템의 인증을 위한 대표 평가 시나리오를 제시한다.
ITS 기술의 발전으로 인해 교통 분야에 관련한 서비스들이 제시되고 있다. 그리고 IEEE WG802.11과 P1609에서 추진하고 있는 WAVE가 차량 간 통신 표준으로 제정되고 있다. WAVE는 빠른 연결과정을 가지며 이동성 측면에서 우수한 특성을 나타낸다. 또한 국제적으로 차량 간 통신을 이용한 국가 프로젝트 및 서비스가 제안되고 있으며, 특히 미국 도로교통안전국에서 진행 중인 VSC-A 프로젝트에 다수의 차량 제조사가 참여하고 있고 차량 간 통신을 이용한 안전 서비스 및 측위 기술들이 제안되고 있다. 이러한 안전 서비스에 대한 모델 및 성능을 위한 차량 간 통신 성능에 대한 규격을 분석하고 제시해야 할 필요성이 있다. 따라서, 본 논문에서는 차량 간 통신을 이용한 추월보조 안전 서비스에 대한 시나리오 및 모델을 제안한다. 이를 이용하여 WAVE 환경 하에서의 네트워크 시뮬레이션을 수행하여 통신 성능을 평가하였다. 향후 차량 간 통신을 이용한 추월보조 서비스의 실차 적용을 위해 고려해야 할 요소인 채널별 전송거리 및 지연시간에 대한 결과를 결론에서 제시하였다.
차량 통신 프로토콜은 IEEE 802.11 WG과 P1609에서 진행하고 있는 WAVE(Wireless Access in Vehicular Environments)가 대표적이며, 보안 등을 제외한 MAC과 PHY에 대한 부분은 표준으로 제정되었다. 이러한 차량통신을 이용하여 운전자들의 안전과 전체 교통 흐름의 원활한 통제를 위해 국내외에서 많은 프로젝트가 진행되고 있다. 따라서 본 논문에서는 교차로에서 좌회전 시도 시에 위험 상황이 예상되면 운전자에게 알려주기 위한 차량간 통신 기반 안전서비스 알고리즘을 설계하였고, 이를 실제 구현하였다. 제안하는 알고리즘은 자차와 반대편에서의 접근차량에 대한 모델을 구성하고 충돌 위험이 있을 경우 운전자에게 HMI(Human Machine Interface)를 통해 경고를 주게 된다. 본 안전 서비스의 성능 테스트를 위해 테스트 차량을 이용하여 알고리즘을 시스템에 탑재하였으며, 테스트 케이스를 구성하여 성능 시험장에서 검증하였다. 테스트 결과로써, 우수한 성능을 나타냈으며, 앞으로 차량 통신 인프라가 설치된다면 V2I(Vehicle to Infrastructure) 통신을 이용하여 본 알고리즘을 보다 정밀하게 보완해야 할 것이다.
VSC(Vehicle Safety Communications)는 차량 사고를 방지하기 위한 VANET 응용 중 하나이며, 차량간 통신을 통해 안전과 관련된 메시지들을 주고받는다. 이를 위하여, VSC에서는 여러 종류의 Selective Flooding 기법들이 제안되었다. Selective Flooding 기법은 긴급메시지를 수신한 차량들 중에서 한 차량만이 릴레이 노드로 선정되는 기법이다. 하지만 이러한 기법들은 전송에러 및 동일 긴급 상황에 대한 메시지 중복 생성을 고려하고 있지 않다. 만일 하나의 차량이 전송 에러가 존재하는 환경에서 위험요소를 발견한 경우, 기존의 기법에서는 응급 메시지를 수신하지 못하는 차량들이 존재할 수 있다. 만일 k개의 차량이 위험요소를 발견한다면, k개의 긴급메시지가 중복 생성되고 후방으로 전파되어 메시지 전달의 신뢰성을 증가할 수 있으나 효율성이 감소한다. 본 논문에서는 전송 에러에 강하며 효율적인 긴급메시지 전달 기법을 제안한다. 제안기법은 클러스터링을 활용하여 메시지 통합 및 클러스터 내 재전송을 수행하며, 신뢰성 있는 클러스터간 통신을 위하여 Acknowledgment 기법을 사용한다. 시뮬레이션 결과 제안기법이 Selective Flooding 기법인 Least Common Neighbor Flooding 보다 나은 성능을 보인다.
차량 안전 통신은 교통사고 예방에 중요한 기술 중 하나이다. 이를 위해 교통사고가 발생하면 연쇄 추돌 사고를 예방하기 위한 안전 메시지를 전달하는 많은 프로토콜이 연구되었다. 이러한 프로토콜은 노드가 안전 메시지를 발생시키는 시점을 교통사고가 발생 했을 경우로 가정한다. 만약, 교통사고 위험을 예측하여 안전 메시지를 전달한다면 운전자는 빠른 대응 조치가 가능하다. 그래서 본 논문에서는 통신 기법을 이용한 교통사고 위험 예측 알고리즘을 제안한다. 결과적으로, 제안된 알고리즘을 기존 프로토콜에 적용한 결과 약 4~5 %의 더 높은 프레임 수신율을 보여주었다.
In any mobile ad hoc environment, collision amongst mobile objects is always likely to occur unless there is a certain level of intelligence to detect and avoid the collision. This phenomenon of detection and avoidance is the key attribute for safety applications in vehicle to pedestrian (V2P) communications systems. In this paper, we propose a V2P communications concept for collision detection and avoidance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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