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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 박장현
- 발행연도
- 2017
- 저작권
- 한양대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수3
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본 연구는 가변적인 주행상황을 갖는 고속도로에서 차로변경 시 발생할 수 있는 심각한 사고를 방지하고 운전자의 차로변경을 보조하기 위한 종, 횡방향 통합제어기 연구에서부터 시작되었다. 기존의 차로변경 통합 제어기는 이상적인 고속도로 상황에서의 차로변경 형태뿐만 아니라 주변차량의 다양한 주행상태를 반영할 수 있도록 개발되었지만, 이는 제어대상차량에서 가장 근접한 목표 차로의 연속하는 두 차량을 Lead, Lag차량으로 정의하고 그 사이의 공간을 이미 차로변경 할 수 있는 최적의 공간이라는 가정이 들어간다. 따라서, 더욱 혼잡한 교통상황 혹은 제어대상차량과 목표차로 차량과의 상태 편차가 심한 상황에서는 기존의 제어기만을 적용하기에 한계가 존재한다. 그러므로, 그 전에 제어대상차량을 기준으로 공간탐색범위 내에 존재하는 목표차로의 연속하는 차량들 중 차로변경이 가능한 최적의 공간을 선정해주는 알고리즘이 필요하다.
본 연구에서는 기존 제어기의 한계를 극복하기 위해 차로변경 시 존재하는 운전자의 난해함과 운전부하를 최소화하며, 또 그들의 인지오류로부터 야기되는 심각한 사고를 미연에 방지하기 위해 가변적 주행환경에 적응가능한 최적의 차로변경 가능공간(Lane Change Feasible Space; LCFS)을 실시간으로 선정해주는 알고리즘을 제안하였다.
최적의 LCFS를 선정하기 위한 방법론으로써 TSK(Takagi-Sugeno-Kang)방식의 Fuzzy system을 적용하였다. 그리고 실제 운전자의 차로변경 행태를 반영하기 위해 운전자를 상대로 설문조사를 실시하였으며, 이를 기반으로 차로변경 전략을 수립하였다. 또한, 추정기(Estimator)를 통해 Fuzzy system의 입력변수들 중 일부인 에너지 변수를 실시간으로 추정하도록 설계하였으며, 4.5% 이내의 MAPE지수를 통해 그 성능을 확인하였다. Matlab /Simulink, Carsim 기반의 시뮬레이션을 구축하여 다양한 Test 시나리오에 대한 결과를 분석하였고, 그 결과가 사전에 수립한 8개의 차로변경 전략과 일치함을 보임으로써 본 알고리즘의 유효성 및 타당성을 검증하였다.
본 연구는 고속도로 합류부나 분류부와 같은 차로변경이 불가피한 곳에서 적극 활용될 수 있으며, 추후 진행될 군집주행연구에 있어서도 제어대상 차량의 Cut-in, Cut-off를 위한 차로변경 알고리즘 개발 시 효과적으로 적용될 것으로 기대된다.
본 연구에서는 기존 제어기의 한계를 극복하기 위해 차로변경 시 존재하는 운전자의 난해함과 운전부하를 최소화하며, 또 그들의 인지오류로부터 야기되는 심각한 사고를 미연에 방지하기 위해 가변적 주행환경에 적응가능한 최적의 차로변경 가능공간(Lane Change Feasible Space; LCFS)을 실시간으로 선정해주는 알고리즘을 제안하였다.
최적의 LCFS를 선정하기 위한 방법론으로써 TSK(Takagi-Sugeno-Kang)방식의 Fuzzy system을 적용하였다. 그리고 실제 운전자의 차로변경 행태를 반영하기 위해 운전자를 상대로 설문조사를 실시하였으며, 이를 기반으로 차로변경 전략을 수립하였다. 또한, 추정기(Estimator)를 통해 Fuzzy system의 입력변수들 중 일부인 에너지 변수를 실시간으로 추정하도록 설계하였으며, 4.5% 이내의 MAPE지수를 통해 그 성능을 확인하였다. Matlab /Simulink, Carsim 기반의 시뮬레이션을 구축하여 다양한 Test 시나리오에 대한 결과를 분석하였고, 그 결과가 사전에 수립한 8개의 차로변경 전략과 일치함을 보임으로써 본 알고리즘의 유효성 및 타당성을 검증하였다.
본 연구는 고속도로 합류부나 분류부와 같은 차로변경이 불가피한 곳에서 적극 활용될 수 있으며, 추후 진행될 군집주행연구에 있어서도 제어대상 차량의 Cut-in, Cut-off를 위한 차로변경 알고리즘 개발 시 효과적으로 적용될 것으로 기대된다.
목차
목 차목 차 i요 지 ii제 1장 서론 １1.１ 연구배경 １1.２ 연구목표 ３제 2장 최적 차로변경 가능공간 선정 ４2.１ 연구의 가정 ６2.２ 설문조사 구축 및 분석 ７2.2.1 설문조사 구축 ７2.2.2 설문조사 분석 １１2.３ 차로변경 전략 수립 １６2.４ 알고리즘 구축 １７2.4.1 TSK Fuzzy System １９2.4.2 TSK Fuzzy System의 변수 설정 ２４2.4.3 소속함수(Membership Function)의 설계 ３９2.4.4 TSK Fuzzy System의 규칙 설계 ４４제 3장 시뮬레이션 ５３3.１ 출구까지의 거리에 따른 전략을 검증하기 위한 시뮬레이션 ５３3.２ 속도편차에 따른 전략을 검증하기 위한 시뮬레이션 ６０3.３ 목표차로의 밀도에 따른 전략을 검증하기 위한 시뮬레이션 ６５제 4장 결론 ７２참고문헌 ７４Abstract ７７
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