차량 주행궤적을 이용한 후미추돌 가능성 예측 모형

김태진,오철,강경표 대한교통학회 2011 대한교통학회지 Vol.29 No.3

Recent advancement in traffic surveillance systems has allowed the researchers to obtain more detailed vehicular movement such as individual vehicle trajectory data. Understanding the characteristics of interactions between leading and following vehicles in the traffic flow stream is a backbone for designing and evaluating more sophisticated traffic and vehicle control strategies. This study proposes a methodology for estimating rear-end crash potential, as a probabilistic measure, in real-time based on the analysis of vehicular movements. The methodology presented in this study consists of three components. The first predicts vehicle position and speed every second using a Kalman filtering technique. The second estimates the probability for the vehicle’s trajectory to belong to either ‘changing lane’ or ‘going straight’. A binary logistic regression (BLR) is used to model the lane-changing decision of the subject vehicle. The other component calculates crash probability by employing an exponential decay function that uses time-to-collision (TTC) between the subject vehicle and the front vehicle. The result of this study is expected to be adapted in developing traffic control and information systems, in particular, for crash prevention. 최근 교통상황을 정확하게 관측할 수 있는 교통류 검지에 관한 기술개발과 더불어 개별차량 주행궤적을 이용한 교통안전도 평가기법에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구에서는 개별차량의 주행궤적을 이용하여 다음시점(t+1)의 후미추돌 확률을 산출하는 방법론을 제시하였다. 신뢰성 있는 예측 기법인 칼만 필터링(Kalman Filtering)을 이용하여 주행궤적을 예측하고, 예측된 시점에 대한 개별차량의 후미추돌 확률을 산출하였다. 안전도를 평가하는 확률모형을 수립하기 위해서 서해안 고속도로의 동영상 자료로부터 개별차량의 주행궤적을 추출하였다. 추출한 개별차량의 주행궤적 자료를 이항 로지스틱 회귀분석(Binary logistic regression)을 이용하여 차량의 차로변경 결정 확률 모형을 생성하였고, exponential decay function을 이용하여 surrogate safety measure(SSM)의 하나인 time-to-collision(TTC)기반의 추돌확률 모형을 생성하였다. 미시적 교통류 시뮬레이터인 VISSIM에서 추출한 개별차량의 주행궤적 데이터를 이용하여 제안된 방법론을 평가하였다. 본 연구의 결과는 교통류 감시, 제어 및 정보 시스템에 효과적으로 적용될 수 있으며, 나아가 교통사고 예방에 효율적인 대안이 될 수 있을 것으로 판단된다.

무선통신기반 교통정보수집체계하에서의 차량주행궤적정보 결측치 보정방안

연지윤,김현미,오철,김원규 대한교통학회 2009 대한교통학회지 Vol.27 No.4

지능형교통체계(ITS:Intelligent Transportation Systems)는 도로이용자들로 하여금 다양한 교통환경에서 도로를 좀 더 효율적으로 이용하게 해 주었다. 기존의 지점검지체계 기반의 교통정보 수집 및 제공시스템에서 오는 한계점을 극복하기 위해 최근 들어서는 차량-차량간 및 차량-인프라간 통신기술을 바탕으로 하는 교통자료 수집 및 제공에 관한 연구가 다양하게 진행되고 있다. 그러나 차량간 및 차량과 인프라간 통신은 무선으로 이루어지기 때문에 주변 환경의 영향(건물, 날씨, 대형차량 등)으로 인해 통신 실패가 빈번히 발생하여 교통정보수집의 신뢰성을 저하시키고 있다. 본 연구에서는 무선통신기반 교통정보수집시 통신 실패로 인한 차량의 주행궤적정보가 결측되었을 경우 이를 보정할 수 있는 방법론을 개발하였다. 먼저 차량의 주행궤적자료 결측 보정을 위한 기존의 방법들 및 무선통신기반 교통자료 수집을 위한 요구조건들을 검토하였다. 다음으로 AIMSUN을 이용하여 차량의 주행궤적자료를 수집하였고, 이를 바탕으로 임의의 결측치를 생성하였다. 결측된 자료는 기존의 교통자료 결측치 보정 방법과 본 연구에서 수정된 방법을 적용하여 보정한 후 비교⋅분석해 보았다. 분석결과 무선통신기반 교통수집체계하에서 통신 단절로 인한 결측치는 기존의 방법보다는 차량의 주행궤적 특성을 고려해서 수정된 방법으로 보정했을 경우 좀 더 정확한 교통정보를 수집할 수 있었다. Intelligent Transportation Systems(ITS) enables road users to enhance efficiency of their trips in a variety of traffic conditions. As a significant part of ITS, information communication technology among vehicles and between vehicles and infrastructure has been being developed to upgrade current traffic data collection technology through location-based traffic surveillance systems. A wider and detailed range of traffic data can be acquired with ease by the technology. However, its performance level falls with environmental impediments such as large vehicles, buildings, harsh weather, which often bring about wireless communication failure. For imputation of vehicle trajectory data discontinued by the failure, several potential existing methods were reviewed and a new method to complement them was devised. AIMSUN API(Application Programming Interface) software was utilized to simulate vehicle trajectories data and missing vehicle trajectories data was randomly generated for the verification of the method. The method was proven to yield more accurate and reliable traffic data than the existing ones.

연속주행시간과 졸음사고간 통계적 상관관계 분석

김덕녕,김수진,최재헌,조종석,KIM, Ducknyung,KIM, Sujin,CHOI, Jaeheon,CHO, Jongseok 대한교통학회 2017 대한교통학회지 Vol.35 No.5

최근 5년간 집계된 고속도로 교통사고자료에 따르면 전체 사고건수의 20%, 사망자수의 30%가 졸음운전으로 발생되고 있다. 졸음사고는 운전자의 피로도가 누적되었을 때 주행능력을 상실한 운전자의 인적 요인으로부터 발생되며, 정성적으로 체감되는 피로도는 운전자의 연속주행시간을 통해 간접적으로 분석될 수 있다. 본 연구는 2시간 이상 연속 주행한 차량의 비율과 해당 링크에서 집계된 졸음사고간의 통계적 상관관계를 규명하는데 주된 목적을 둔다. 이를 위해 네비게이션 주행 궤적 자료를 활용하여 링크별 연속주행차량의 비율을 산출하였으며, 중부내륙 고속도로의 링크별 졸음사고 건수, 교통량, 구간길이를 변수로 하는 안전성능함수를 추정하였다. 본 연구에서는 다양한 형태의 안전성능함수가 추정되었으며, 도출된 통계치의 비교를 통해 연속주행시간과 졸음사고 발생간의 통계적 상관성이 다각적으로 분석되었다. 본 연구결과는 최근 화물차 및 여객버스 운전자의 연속주행을 단속하는 제도에 학술적 근거를 제공할 수 있을 것으로 판단하며, 궤적자료의 양적 질적 확대를 통해 향후 졸음방지 시설물의 설치 위치를 결정하는 전략 수립에 활용 가능할 것으로 기대한다. During recent 5 years, it was recorded that 20% of total accident frequency and 30% of total number of death have been occurred due to drowsy driving. Drowsy driving accident is result from the loss of driving ability due to driver's accumulated fatigue. Continuous driving time can be measured as a surrogate variable to quantify the level of fatigue. The main purpose of this research is to investigate statistical correlation between the proportion of continuous driving vehicle (more than 2 hours) and the number of drowsy accidents. To carry this out, continuous driving time was measured using GPS route-guidance trajectory data. Also, accident frequency, traffic volume and segment length were collected to estimate safety performance function (SPF) for Jungbunearuk expressway in Korea. Through various types of estimated SPFs, statistical correlation was analyzed based on estimated statistical indices. This research can provide theoretical background for enforcement to regulate commercial vehicle driver's continuous driving time. In addition, throughout the trajectory data expansion, it is expected that strategy for anti-drowsy driving facilities installation can be established based on the suggested methodology.

개별주행궤적 데이터 기반 전동킥보드 종방향 위험주행상황 식별 방법론 개발

김나연(KIM, Nayeon),주신혜(JOO, Shinhye),강희찬(KANG, Heechan),김상훈(KIM, Sanghoon),송태진(SONG, Tai-Jin) 대한교통학회 2022 대한교통학회지 Vol.40 No.5

최근 국내에서 First mile/Last mile을 보완할 수단으로 전동킥보드의 공유서비스가 가장 인기있는 수단으로 급부상하였다. 전동킥보드 공유서비스의 이용 건수가 급증함에 따라 법적 제도미흡으로 인한 다양한 문제가 발생하고 있다. 특히 교통사고의 경우 규제 중심의 교통안전 개선으로 과학적 접근 측면에서 사고 원인을 분석하지 않아 근본적인 문제해결이 불가능한 실정이다. 본 연구는 전동킥보드 이용자가 어디에서, 어떻게 위험한 주행 상황이 발생하는지를 식별하기 위한 방법론을 개발한다. GPS 장치는 각 전동킥보드에 장착되어 있어 우선적으로 본 연구에서는 GPS기반 주행궤적 데이터를 활용한 위험주행 상황 식별 방법론을 개발하였다. 도시환경에서 네 가지 종방향 위험주행 상황이 최종적으로 식별되었다. 위험주행 상황이 발생할 조건은 주거지역, 상업지역, 역세권 등의 토지이용특성별, 이용자의 인적요인별로 상이할 것으로 가정하고 통계분석을 실시하였다. 본 연구가 전동킥보드 서비스의 교통안전을 향상시키기 위한 기초연구로 활용될 것으로 기대한다. E-Scooter sharing service is the most popular service that facilitates users short or first-and-last mile trips in South Korea. While the number of the service uses is rapidly increasing, various problems are occurring due to insufficient legal systems, especially for traffic accident. However, jurisdictions are trying to improve traffic safety with a focus on regulations without analyzing the cause of accidents in terms of scientific approach. This study develops a methodology for identifying where and how the E-scooter users occur hazardous driving events. GPS-based trajectory data are used for developing the methodology because GPS is embedded on each E-scooter device. Four hazardous longitudinal events are eventually identified in a city. A statistical analysis was conducted assuming that the hazardous condition would be different for each human factor by residential, commercial, and station area. It is our hope that this study provides fundamental information to improve traffic safety on the service.

고속 권상운동과 흔들림억제 궤적추종을 위한 천정주행 크레인의 퍼지 비선형 적응제어

박문수(Mun-Soo Park),좌동경(Dongkyoung Chwa),홍석교(Suk-Kyo Hong) 한국지능시스템학회 2007 한국지능시스템학회논문지 Vol.17 No.5

천정주행 크레인의 고속 권상작업 및 흔들림 억제 궤적추종을 위한 비선형 적응제어 방법을 제시한다. 천정주행 크레인의 흔들림 운동은 트롤리의 가속도, 권상로프의 길이 및 권상속도와 강하게 결합되어 있다. 이는 비간섭 제어 기반의 흔들림 억제 궤적추종 제어법칙을 설계하는데 있어 장애요인으로 작용한다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 트롤리의 가속도와 권상속도의 영향을 최소화하는 방법으로 불확실성이 존재하는 경우에도 흔들림 운동의 궁극적 균일 유계성을 보장하는 퍼지 비선형 적응형 흔들림 억제 궤적추종제어법칙을 제안한다. 특히, 제안한 방법은 파라미터 변화, 외란 등을 포함한 시스템 불확실성을 퍼지 불확실성 관측기를 이용하여 보상한다. 따라서, 퍼지 관측기의 근사화 오차가 영으로 수렴할 때 추종오차 및 흔들림 각도의 궁극적 한계치는 영으로 감소한다. 끝으로, 제안한 방법의 성능검증을 위한 모의실험 결과를 제시한다. Nonlinear adaptive control of overhead cranes is investigated for ant -sway trajectory tracking with high-speed hoisting motion. The sway dynamics of two dimensional underactuated overhead cranes is heavily coupled with the trolley acceleration, hoisting rope length, and the hoisting velocity. which is an obstacle in the design of decoupling control based anti-sway trajectory tracking control law. To cope with this obstacle, we propose a fuzzy nonlinear adaptive anti-sway trajectory tracking control law guaranteeing the uniform ultimate boundedness of the sway dynamics even in the presence of uncertainties in such a way that it cancels the effect of the trolley acceleration and hoisting velocity on the sway dynamics. In particular, system uncertainties, including system parameter uncertainty, unmodelled dynamics, and external disturbances, are compensated in an adaptive manner by utilizing fuzzy uncertainty observers. Accordingly, the ultimate bound of the tracking errors and the sway angle decrease to zero when the fuzzy approximation errors decrease to zero. Finally, numerical simulations are performed to confirm the effectiveness of the proposed scheme.

GPU 가속 실시간 시각적 주행 궤적 추정 시스템의 구축

정지만(Jiman Jeong),서웅(Woong Seo),윤제형(Jehyeong Yun),임인성(Insung Ihm) 한국HCI학회 2019 한국HCI학회 학술대회 Vol.2019 No.2

시각적 주행 궤적 추정 기법은 카메라를 통한 주변 환경 인식뿐만 아니라 3 차원 모델 복원 및 가상현실/증강현실, 나아가 혼합현실에서의 응용 등 다양한 분야에서의 요구가 늘어난 만큼 다양한 방법들이 연구되고 있다. 본 논문에서는 영상 스트림형태로 유입되는 색상 이미지와 깊이 정보를 이용한 카메라의 궤적 추정에 적용되는 다양한 방법에 대해 비교 분석 및 검증하기 위하여 각 과정을 모듈화하고 이를 선택적으로 적용 가능한 범용적 시스템을 구축한다. 또한 카메라의 궤적을 실시간으로 정밀하게 추정할 수 있도록 GPU 를 이용하여 가속하는 방법을 제시한다. 실시간 처리를 위하여 ICP(iterative closest potints) 방법에서 사용되는 비선형 방정식을 푸는 일련의 과정들에 다수의 GPU 코어를 사용하여 가속하였다. 이를 통해 기존 연구와 비교해 더욱 정밀한 결과를 실시간에 도출할 수 있다. 또한 연산 장치의 처리량을 분산시킴으로써, 일반응용 프로그램에 적용하거나 향후 자원 및 연산성능에 한계가 있는 구글 탱고(Google Tango)와 같은 모바일 플랫폼에서도 실시간의 처리 성능을 이끌어낼 수 있을 것으로 기대된다.

자동차 주행궤적 데이터를 이용한 도로 길어깨 적정폭 분석

전우훈,양인철 한국디지털콘텐츠학회 2019 한국디지털콘텐츠학회논문지 Vol.20 No.10

Bicycle users are running in the shoulder lane when vehicle runs with a high speed in the road. The width of shoulder lane must be wider than 1.5 meter with some exceptions, but the width in the real-world road is less than 1.5 meter due to the deterioration of pavement, which causes the bicycle users to be in a very dangerous situation. This study proposed a minimum shoulder-lane width for bicycle users’ safe driving using the analysis of separation distance between a vehicle and a bike in a two lane two way road segment of 150 meter long. It is found that 2.08 meter is the minimum shoulder-lane width, which means that vehicles can minimize their trajectory change when passing a bicycle user running in the shoulder-lane. The minimum shoulder-lane width proposed in this study can be applied to the two lane two way road with high traffic volume of bicycles. 자전거도로가 없는 도로상에서 자전거이용자는 차도를 이용하도록 법에 의해 규정되고 있으나, 자동차의 높은 통행속도 등으로 인해 자전거는 길어깨(갓길)을 이용하여 주행하고 있다. 길어깨 폭은 예외적인 경우를 제외하고는 1.5m 이상을 유지하도록 규정하고 있으나, 포장체의 노후화 등으로 인해 실제로는 1.5m를 유지하지 못하고 있다. 길어깨폭이 좁을 경우 자동차는 자전거와의 이격거리를 유지하기 위해 차로를 변경하거나 중앙선을 침범하게 된다. 본 연구에서는 왕복2차로 도로에서 자동차와 자전거의 이격거리 분석을 통해 자전거이용자가 안전하게 주행할 수 있는 길어깨폭을 제시하였다. 길어깨 적정폭 및 일반주행, 추월주행을 정의하고 실제 150m의 공용도로에서 자전거와 자동차의 이격거리 및 주행궤적을 조사 및 분석하였다. 분석결과 최소 길어깨폭은 2.08m이며, 이 값이 의미하는 것은 2.08m의 길어깨가 확보된다면 자동차가 자전거를 추월할 때의 회피행태를 최소화하면서 주행할 수 있다는 것이다. 본 연구에서 제시한 안전을 고려한 최소 길어깨폭은 향후 자전거의 교통량이 많은 왕복2차로 구간에서 적용이 가능하다.

V2V기반 교통정보수집체계 설계 및 요구사항분석

홍승표,오철,김원규,김현미,김태형 대한교통학회 2008 대한교통학회지 Vol.26 No.4

One of the crucial elements to fully facilitate the various benefits of intelligent transportation systems (ITS) is to obtain more reliable traffic monitoring in real time. To date, point and section-based traffic measurements have been available through existing surveillance technologies, such as loops and automatic vehicle identification (AVI) systems. However, seamless and more reliable traffic data are required for more effective traffic information provision and operations. Technology advancements including vehicle tracking and wireless communication enable the acceleration of the availability of individual vehicle travel information. This study presents a UBIquitous PRObe vehicle Surveillance System (UBIPROSS) using vehicle-to-vehicle (V2V) wireless communications. Seamless vehicle travel information, including origin-destination information, speed, travel times, and other data, can be obtained by the proposed UBIPROSS. A set of parameters associated with functional requirements of the UBIPROSS, which include the market penetration rate (MPR) of equipped vehicles, V2V communication range, and travel time update interval, are investigated by a Monte Carlo simulation- (MCS) based evaluation framework. In addition, this paper describes prototypical implementation. Field test results and identified technical issues are also discussed. It is expected that the proposed system would be an invaluable precursor to develop a next-generation traffic surveillance system. 정확하고 신뢰성 있는 실시간 교통자료의 수집은 다양한 교통운영관리 전략의 구현 및 교통정보제공을 위한 필수요소이다. 본 연구에서는 보다 seamless한 고급 교통정보가공을 위해 차량 간 무선통신기술(Vehicle-To-Vehicle Communication; V2V)을 활용한 새로운 교통정보수집체계를 제안하였다. GPS를 이용하여 개별차량의 주행궤적을 추출하고 V2V를 이용한 교통정보수집 방안을 제시하였다. 본 연구에서 제안한 교통정보수집체계의 기술적 요구사항분석을 위해 몬테카를로 시뮬레이션 기반의 평가체계를 개발하였다. 미시적 교통시뮬레이터 AIMSUN으로부터 개별차량의 주행궤적을 추출하고, 이를 이용한 구간통행시간 산출기법을 몬테카를로 시뮬레이션 기반 평가체계에 결합하여 기술적 요구사항을 도출하였다. 구간통행시간 정확도에 영향을 미치는 요인으로서 V2V 및 개별차량 주행궤적 추출이 가능한 equipped vehicle의 market penetration rate, V2V 통신반경, 통행시간 산출주기를 분석하였다. 또한, 제안된 시스템의 기술적 타당성 확인을 위해 prototypical implementation을 수행하였다. 본 연구의 결과물은 보다 seamless하고 정확한 교통정보가공을 위한 차세대 수집시스템 개발 및 구현을 위한 유용한 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.

동적 장애물의 속도를 고려한 이동로봇의 궤적 재생성 기법

문창배(Chang-bae Moon),정우진(Woojin Chung) 대한기계학회 2014 大韓機械學會論文集A Vol.38 No.11

서비스 로봇이 충돌안전성을 확보한 상태에서 고속 주행 임무를 수행하기 위해서는 동적 장애물의 속도를 고려한 궤적 계획이 필요하다. 정적 장애물만을 고려한 상태에서 궤적을 계획하는 경우 장애물과의 상대속도로 인해서 로봇이 장애물과 충돌할 수 있다. 본 연구에서는 동적 장애물의 속도를 고려한 궤적시간조정기법을 제안한다. 제안된 기법을 통해서 기존에 생성된 궤적의 시간을 조정해서 장애물 회피가 가능한지를 평가할 수 있다. 만일 회피가 불가능할 경우 생성된 경로가 아닌 다른 경로를 선택할 수 있다. 모의 시험 결과를 통해서 제안된 기법을 통해서 짧은 시간 내에 장애물 회피를 수행할 수 있음을 보였다. To achieve safe and high-speed navigation of a mobile service robot, velocity of dynamic obstacles should be considered while planning the trajectory of a mobile robot. Trajectory planning schemes without considering the velocity of the dynamic obstacles may collide due to the relative velocities or dynamic constraints. However, the general planning schemes that considers the dynamic obstacle velocities requires long computational times. This paper proposes a velocity control scheme by scaling the time step of trajectory to deal with dynamic obstacle avoidance problem using the RNLVO (Robot Nonlinear Velocity Obstacles). The RNLVO computes the collision conditions on the basis of the NLVO (Nonlinear Velocity Obstacles). The simulation results show that the proposed scheme can deal with collision state in a short period time. Furthermore, the RNLVO computes the collisions using the trajectory of the robot. As a result, accurate prediction of the moving obstacles trajectory does not required.

드론 영상을 활용한 차량궤적자료 기반 고속도로 미시적 교통분석

고은정,김수희,김형주 한국ITS학회 2021 한국ITS학회논문지 Vol.20 No.6

Vehicles experience changes in driving behavior due to the various facilities on the freeway. These sections may cause repetitive traffic congestion when the traffic volume increases, so safety issues may be raised. Therefore, the purpose of this study is to perform microscopic traffic analysis on these sections using drone images and to identify the causes of traffic problems. In the case of drone image, since trajectory data of individual vehicles can be obtained, empirical analysis of driving behavior is possible. The analysis section of this study was selected as the weaving section of Pangyo IC and the sag section of Seohae Bridge. First, the trajectory data was extracted through the drone image. And the microscopic traffic analysis performed on the speed, density, acceleration, and lane change through cell-unit analysis using Generalized definition method. This analysis results can be used as a basic study to identify the cause of the problem section in the freeway. Through this, we aim to improve the efficiency and convenience of traffic analysis. 고속도로를 주행하는 차량은 다양한 시설로 인한 주행행태 변화를 경험한다. 이러한 구간은교통량 증가 시에 반복적인 교통 정체를 유발할 수 있어 이에 따른 안전성 문제가 제기될 수있다. 따라서 본 연구는 드론 영상을 활용하여 고속도로 내 반복적인 정체가 발생하는 구간에대한 미시적인 교통분석을 수행하고 교통문제의 원인을 파악하는 것을 목적으로 한다. 드론영상의 경우 기존 검지기 기반 교통분석 수집체계에서 취득 가능한 집합 형태의 자료에서 벗어나 개별 차량의 궤적자료를 얻을 수 있기 때문에 차량주행행태에 대한 실증 분석이 가능하다. 본 연구의 분석 구간은 차량주행행태 변화가 심한 판교 IC 엇갈림구간과 서해대교 경사구간으로 선정하였다. 드론 영상을 통해 문제 구간을 통과하는 차량의 궤적자료를 추출하고, 일반화 된 정의(Generalized Definition)를 활용한 셀 단위 분석을 통해 속도, 밀도, 가속도, 그리고차로변경에 대한 미시적인 교통분석을 수행하였다. 본 연구 결과는 고속도로 내 문제 구간의원인 파악을 위한 기초 연구로 활용될 수 있으며, 이를 통해 교통분석 업무의 효율성과 편의성향상을 도모하고자 한다.