V2V통신 기반 군집대열의 차로변경 방법 연구 :Automated Lane Change System in Truck Platooning

김유래

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자료유형: 학위논문

저자정보: 김유래 (국민대학교, 국민대학교 자동차공학전문대학원)

지도교수: 박기홍

발행연도: 2022

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이용수18

이 논문의 연구 히스토리 (2)

2022

V2V통신 기반 군집대열의 차로변경 방법 연구

김유래 자동차공학 2022.01 학위논문

2021

V2V통신 기반 군집대열의 자동차로 변경방법 연구

김유래 , 허찬우 , 허강산 외 1명 한국자동차공학회 추계학술대회 및 전시회 2021.11 학술대회자료

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최근 ICT 기술과 무선통신 기술의 발전으로 인해 V2V통신 및 자율주행 시스템을 융합한 군집주행 기술이 주목받고 있다. V2V통신을 이용하면 환경센서의 한계를 극복할 수 있고 이를 통해 안전하게 차량 간 간격을 좁힐 수 있다. 군집주행을 통해 도로의 안전을 확보하고 환경 및 자원의 이용효율을 높일 수 있다. 따라서 V2V통신을 이용한 화물차 군집주행 기술에 대한 필요성이 증가하고 있다.
군집주행 상황에서 선두차량의 운전자는 대열을 이끌고 주행할 수 있어야 한다. 하지만 혼잡한 고속도로 상황에서 선두차량에서 대열 주변의 상황을 관측하기 어렵고, 만일 잘못된 판단으로 인해 차로변경을 수행한다면 큰 사고로 이어질 수 있다. 이에 따라 차로변경 가능 여부를 판단하는 기능 및 자동으로 차로 변경을 지원해주는 기능의 개발이 요구되고 있다.
본 논문에서는 3대의 차량으로 구성된 SAE Phase2 수준에 준하는 군집 대열을 대상으로 V2V통신 기반 군집대열의 차로변경 판단시스템을 개발하였다. 또한 앞서 내린 판단을 토대로 안정적으로 차로변경을 수행하는 횡방향 제어시스템을 개발하고자 한다.
V2V통신기반 군집대열의 자동 차로변경 제어시스템을 개발하기 위해, V2V를 이용한 군집 대열의 주변 위험원 인지 및 차로변경 가능 여부, 선행차량의 차로변경 의도 판단, 차로변경 완료 판단, 목표 경로 생성 및 추종으로 구성된 세부 기능을 개발하였다. 이와 같이 개발된 세부 기능을 통해 차로변경 판단 시스템 및 차로변경 횡방향 제어시스템을 개발하였다. 개발한 판단 및 제어시스템 통해서 V2V통신기반 군집대열의 자동차로 변경방법에 대한 컨셉을 제안하고자 한다.
본 논문에서 제안한 알고리즘은 Matlab&Simulink와 Trucksim을 활용하여 개발하였으며, MILS(Model In the Loop)환경 및 여주시에 위치한 스마트 하이웨이에서 40ft 트레일러가 연결된 현대자동차의 엑시언트 차량을 활용하여 검증을 진행하였다.

Due to the recent development of ICT technology and wireless communication, truck platooning technology that combines V2V communication and autonomous driving systems is drawing attention. V2V communication can overcome the limitations of environmental sensors and safely narrow the gap between vehicles. Road safety can be secured through truck platooning and efficiency of use of environment and resources can be increased. Therefore, there is an increasing need for a truck platooning technology using V2V communication.
In a truck platooning situation, the driver of the leading vehicle (LV) must be able to drive in a row of trucks. However, it is difficult to observe the situation around the truck platoon from the leading vehicle in a crowded highway situation, and if a lane change is performed due to a wrong judgment, it can lead to a major accident. Accordingly, there is a need to develop a function of determining whether a lane change is possible and a function of automatically supporting lane change.
In this paper, a lane change determination system for V2V communication-based truck platooning was developed for platooning equivalent to the SAE Phase2 level composed of three vehicles. In addition, it is intended to develop a lateral control system that stably performs lane change based on the judgment made earlier.
In order to develop a vehicle lane change control system for V2V communication-based truck platooning, detailed functions consisting of recognition of surrounding risk sources and lane change possible, determination of lane change intention of preceding vehicles, lane change completion, path generation, and path tracking were developed. Through the detailed functions developed in this way, a lane change determination system and a lane change lateral control system were developed. Through the developed judgment and control system, we intend to propose a concept on how to change the V2V communication-based truck platooning to automobiles.
The algorithm proposed in this paper was developed using Matlab & Simulink and Trucksim, verification was conducted with model in the loop system (MILS) and Xcient truck of Hyundai Motor Company connected with a 40ft trailer at smart highway in Yeo-ju.

#군집주행 #V2V통신 #ADAS #횡방향 제어 #화물차 #차로변경

제 1 장 서론 1
1.1 연구 추진 배경 1
1.2 연구 동향 3
1.3 연구 목표 4
제 2 장 V2V통신 기반 군집주행 횡방향 제어 시스템 5
2.1 개요 5
2.2 선행차량 주행궤적 취득 7
2.2.1 자차 주행궤적 추정 7
2.2.2 ICP Algorithm 12
2.3 목표 경로 생성 및 추종 14
제 3 장 군집대열의 자동 차로 변경 방법 15
3.1 군집대열의 자동 차로 변경 시스템 아키텍처 15
3.2 차로변경 가능 여부 판단 시스템 17
3.2.1 차로변경 가능 여부 판단 시스템 아키텍처 17
3.2.2 V2V를 통한 군집대열의 주변 인지 시스템 18
3.2.3 차로변경 가능 여부 판단 시스템 20
3.3 군집주행 주행모드 판단 시스템 26
3.3.1 군집주행 주행모드 판단 시스템 아키텍처 26
3.3.2 선행차량 차로변경 의도판단 27
3.3.3 차로변경 완료판단 33
3.3.4 주행모드 판단 38
3.3.5 주행모드에 따른 경로 생성 40
3.3.6 주행모드에 따른 경로 추종 41
제 4 장 시뮬레이션 검증 45
4.1 시뮬레이션 검증 환경 구성 45
4.1.1 시뮬레이션 검증환경 45
4.1.2 시뮬레이션 시나리오 46
4.2 시뮬레이션 결과 50
4.2.1 차로변경 가능 여부 판단 성능 검증 50
4.2.2 주행모드 판단 시스템 성능 검증 54
4.2.3 자동차로 변경 시스템 성능 검증 60
제 5 장 실차 검증 65
5.1 실차 검증 환경 구성 65
5.1.1 실차 검증환경 65
5.1.2 실차 검증 시나리오 66
5.2 실차 검증 결과 67
제 6 장 결론 77
참고문헌 78
Abstract 79

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