V2I (Vehicle-to-Infrastructure)

V2I란?

https://www.researchgate.net/figure/Representation-of-V2V-and-V2I-technologies-a-V2V-communication-b-V2I-communication_fig2_275220928

차량과 도로 인프라 간의 무선 데이터 교환.

• 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 시스템에 의해 활성화
• 차량에서 생성된 교통 데이터를 캡쳐해 운전자에게 안전, 이동성, 환경 관련 조건 정보 무선으로 제공 (무선 양방향 통신)
• 도로 인프라(차선, 표지판 및 신호등) 구성요소 → 정보 제공 in 차량 (무선)
• 광범위한 안전, 이동성, 환경적 장점을 제공 가능

 

왜 V2I?

자율주행 차량의 장점을 최대한으로 활용하기 위해서는 인프라가 갖추어져야 함

사고, 교통 체증, 급커브 및 권장 속도에 대한 정보 전달 및 공유 등

 

중복성

안전성 및 이동성이 향상됨

모든 차량 시스템이 함께 작동하여 노면 표시, 교통 표지판 및 시설물의 가독성을 개선하여 안전을 향상

 

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자율주행 차량의 돌발사고 방지를 위한 V2I 기반 사고 방지체계

참고논문 : 자율주행 차량의 돌발사고 방지를 위한 V2I 기반의 사고 방지체계 연구

 

 https://www.aitimes.com/news/articleView.html?idxno=136692

레이더와 라이더 센서의 경우 거리 측정 능력에서는 카메라에 비해 월등한 성능을 지님

각각 전파와 레이저(빛) 펄스를 이용하여 대상과의 거리를 측정 = 어두운 환경에서도 확실한 성능을 가짐

일반 도로 주행의 경우 ADAS(Advanced Drivers Assistant System)를 통해 어느 정도 차량 시스템의 도움을 받아 사고를 피할 수 있음

 

문제점: 교차로나 골목길 등에서 돌발적으로 등장한느 보행자, 이륜차, 차량 등의 경우 인지 센서의 사각지대에서 등장하는 경우가 많아 사고를 피하기 쉽지 않음

 

사각지대에서 등장하는 객체와의 사고를 막기 위해 인프라 통신을 이용한 충돌방지체계를 제안함

Vision 센서와 LiDAR 센서를 융합하여 인지 시스템을 구성 → 객체의 종류와 대상과의 거리 측정

교차로나 골목길 등 → 인프라 시스템이 위치하여 사고 위험을 판단

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ROS 통신

인프라와 차량 간 통신은 ROS 통신을 이용

 

 

ROS(Robot Operating System)란?

OS 위에서 미들웨어와 같이 동작하는 메타 운영체제.

master를 통해 노드 간 통신을 통해 토픽을 주고 받으며 통신함

각각의 노드들은 서로 유기적으로 message로 연결되어 사용된다

*message : 노드와 노드가 서로 데이터를 주고 받을 때 사용되는 것. 단방향 메시지 송수신 방식의 토픽과 양방향 메세지 요청/응답 방식의 서비스를 이용함

 

ROS 통신 시스템 구성

Publisher와 Subscriber가 데이터를 주고 받는다.

• Publish : 노드에서 마스터로 토픽을 보내는 단계
• Subscribe : 노드가 토픽을 마스터로부터 전달받는 단계

 

인프라 PC에서 실행되는 object detection 패키지에서 인프라 주변 상황을 인지하여 충돌 위험이 있는 객체들의 종류와 해당 물체와의 거리, 충돌까지 예상되는 시간 등의 정보를 publish 하게되면, 사고위험이 있는 객체는 위험 메시지 토픽을 subscribe 하여 정지하거나 감속하는 등 사고위험을 예측하여 판단할 수 있게 됨

 

ROS 통신 사용 이유

강력한 시각화 툴, 각종 소프트웨어 라이브러리 지원, 다중 통신 가능, 자체지원 패키지를 통해 별도의 데이터 가공 없이 간단하게 데이터를 전송할 수 있기 때문

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결론

자율주행차의 센서로는 미처 발견하지 못한 객체를 인프라를 통해 사전에 감지하고 위험 경보를 전달받음

-> 차량의 진행속도 대비 제동거리를 계산하였을 때, 물체와의 충돌을 피할 수 있는 최소한의 거리를 확보 가능

 

• 정지 혹은 감속 등의 조작을 통해 충돌사고 위험으로부터 사전에 대처함으로써 사고를 예방 가능
• 카메라와 LiDAR 센서를 융합하여 야간에서도 주행 차량으로부터 객체까지의 거리 데이터 안내를 통해 사고 예방 기능이 충분히 가능함
• 자율주행차가 아닌 일반 차량에서도 본 실험을 통해 차량 내에 비교적 간단한 신호 수신 장비를 장착하여 인프라로부터 필요 정보를 수신하여 운전자가 직접 돌발 상황에 대처 가능