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표제지

국문 초록

ABSTRACT

목차

제1장 서론 13

1.1. 연구 배경 13

1.2. 관련 연구 15

1.2.1. 승차감 연구 15

1.2.2. 지능형 교통 시스템 국제 표준 17

1.2.3. 모션 계획 19

1.2.4. 제어 기법 20

1.3. 연구 내용 및 목적 22

1.4. 논문의 구성 23

제2장 승차감 개선을 위한 모션 계획 및 차량 제어 24

2.1. 전체 알고리즘 구성 24

2.2. 모션 계획 25

2.2.1. 경로 계획시 평활화 25

2.2.2. 곡률 탐색 윈도우를 적용한 속도 계획 26

2.2.3. 차량 간 거리 유지를 위한 적응형 순항 제어 29

2.3. 차량 제어 31

2.3.1. 가속도 제한 차량 제어 31

2.3.2. 복합 횡방향 제어기 34

제3장 시스템 구성 36

3.1. 자율주행 차량 설계 및 시스템 36

3.1.1. 자율주행 차량 설계 36

3.1.2. 자율주행 시스템 41

3.2. 환경 인지 43

3.2.1. 카메라 인지 43

3.2.2. 라이다 인지 44

3.2.3. 정밀 지도와 측위 47

제4장 실험 결과 및 분석 49

4.1. 실험 환경 및 방법 49

4.1.1. 실험 환경 및 시나리오 49

4.1.2. 객관적 평가 방법 51

4.1.3. 주관적 평가 방법 53

4.2. 실험 결과 55

4.2.1. 객관적 평가 결과 분석 55

4.2.2. 주관적 평가 결과 분석 69

제5장 결론 및 향후 연구 73

참고문헌 74

표목차

표 1. 국내 자율주행 셔틀 서비스 실증 사례 14

표 2. 기하학적 제어기 비교 22

표 3. 가속도 제한 모듈 알고리즘 33

표 4. 사용 장비 모델명 및 주요 사양 38

표 5. 설문지 평가 척도 54

표 6. 설문지 평가 항목 54

표 7. K-city 횡방향 가속도 비교 60

표 8. K-city 종방향 가속도 비교 60

표 9. K-city 경로 추종 성능 비교 61

표 10. 차량 대 차량 시나리오 평가 63

표 11. 송도 횡방향 가속도 비교 69

표 12. 송도 종방향 가속도 비교 69

표 13. 송도 경로 추종 성능 비교 69

그림목차

그림 1. 국내 자율주행 실증 서비스 후기 중 일부 13

그림 2. 크루즈 사의 자율주행 택시 서비스 중 급격한 조향 상황 14

그림 3. ISO 15622 최대 감속도 18

그림 4. 보행자 회피를 위한 종방향 모션 계획 19

그림 5. 기하학적 횡방향 제어 기법 21

그림 6. 자율주행 모션 계획 및 차량 제어 플로우 차트 24

그림 7. 경로 평활화 결과 비교 25

그림 8. 속도별 곡률 탐색 윈도우 비교 27

그림 9. α에 따른 특성 28

그림 10. 정규화 가중치 곱을 통한 α 결정 28

그림 11. Frenet 좌표계 29

그림 12. 차 간 거리 유지 예시 30

그림 13. 가속도 제한 모듈을 추가한 PID 제어 플로우 차트 32

그림 14. 복합 횡방향 제어기 구성 35

그림 15. 현대 아이오닉 5를 기반으로 한 자율주행 차량 플랫폼 36

그림 16. 자율주행 차량 플랫폼 내부 37

그림 17. 차량 장비 연결 구성도 39

그림 18. 차량 장비 전력 구성도 39

그림 19. 차량 센서 구성도 40

그림 20. 차량 인지 범위 모식도 40

그림 21. 자율주행 시스템 파이프라인 42

그림 22. 신호등 인지 시스템 파이프라인 43

그림 23. 라이다 인지 프로세스 45

그림 24. 자율주행 SW 플랫폼에서의 인지 결과 시각화 46

그림 25. 국토지리정보원 정밀지도 형식 48

그림 26. µ-Lanelet 형식 48

그림 27. 자동차안전연구원 주행시험장 K-city 50

그림 28. 송도 센트럴파크 인근 정밀지도 구역 50

그림 29. 차량 대 차량 시나리오 51

그림 30. 설문 조사 대상 영상의 예시 53

그림 31. K-city 주행 실험 결과 56

그림 32. K-city 주행 실험 결과 비교 57

그림 33. K-city 횡방향 오차 비교 58

그림 34. K-city 헤딩 오차 비교 58

그림 35. K-city 속도 및 횡방향 가속도 비교 59

그림 36. 고속 컷인 시나리오 속도 및 종방향 가속도 비교 62

그림 37. 컷인 후 정체 상황 시나리오 속도 및 종방향 가속도 비교 62

그림 38. 컷인 후 급정지 시나리오 속도 및 종방향 가속도 비교 63

그림 39. 송도 주행 실험 결과 65

그림 40. 송도 주행 실험 결과 비교 66

그림 41. 송도 도심 횡방향 오차 비교 67

그림 42. 송도 도심 헤딩 오차 비교 67

그림 43. 설문 항목별 평균치와 표준편차 비교 71

그림 44. 주관적인 승차감 설문 조사 점수 평균 비교 72

초록보기

 최근 자율주행 기술의 빠른 발전으로 인해 오늘날에 이르러서는 국내에서 다양한 플랫폼과 지역에서 자율주행 셔틀 서비스의 실증이 이루어지고 있다. 하지만 현재의 자율주행 셔틀 서비스는 주행 중 저속 운행과 예민한 가·감속으로 인해 승객들이 느끼기에 불편함을 느끼는 경우가 있다. 이처럼 현재 운행되는 자율주행 셔틀 서비스는 승객의 편안함을 지향하기보다는 기술의 실증에 초점이 맞춰져 있고 이처럼 승객의 승차감을 지향하는 연구는 아직 미비하여 해결해야 할 과제로 남아있다. 이 문제를 개선하기 위해 본 연구에서는 자율주행 실차 플랫폼을 제작하여 실제 도심로에서 자율주행 시 승객이 편안함과 안정감을 느끼는 지에 대한 검증을 목표로 한다. 차량은 주행 중 도로의 현재 상황에 따라 대응하기 위해 다양한 움직임이 발생한다. 이러한 움직임이 과도한 종·횡방향의 가속도를 발생시킨다면 승객에게 불안감을 형성할 수 있다. 따라서 승차감을 위해 가속도를 제한하는 방법을 고려한다. 주행 경로 정보를 활용하여 횡방향 가속도를 제한하는 목표 속도를 계획하고 차량 가·감속 시 종방향 가속도를 제한하는 제어 기법을 이용하여 승차감 개선을 해결하고자 한다. 또한 정상적인 차로 유지를 위해 기존 기하학적 횡방향 제어 기법들을 기반으로 복합 횡방향 제어 기법을 제안하였다. 본 연구의 유효성 검증을 위해 한국교통안전공단의 주행시험장과 인천 연수구 송도동 센트럴파크 인근 실제 일반도로에서 현대 아이오닉 5 로 실험을 수행하였다. 실험 평가는 객관적 평가와 주관적 평가로 나누어 수행하였다. 운전자보조시스템(ADAS) 기술의 성능 요구사항에 관한 ISO 국제 표준을 기반으로 객관적인 승차감의 품질을 평가하였고, 자동차 전공자를 대상으로 한 설문을 통해 주관적인 평가를 수행하였다. 객관적 평가와 주관적 평가 모두에서 승차감의 개선이 일관되게 나타났으며, 이러한 일관된 결과를 통해 본 연구의 승차감 개선 방안이 효과적임을 확인하였다. 이 연구의 결과는 승객이 자율주행 셔틀 서비스를 이용함에 있어 안정감과 편안함을 느낄 것으로 기대되며 자율주행 서비스의 상용화와 사회적 수용성 향상에 중요한 기여를 할 것으로 예상된다.