November 24, 2020

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2015-02-02

[60호]안전거리 이격 시스템

 

60 ict 안전거리 (1)

2019 ICT 융합 프로젝트 공모전 참가상

안전거리 이격 시스템

글 | 명지대학교 이경수

1. 심사평
칩센 차량 안전 시스템에서 가장 기본적으로 적용되고 있는 형태가 개발 작품과 같은 형태입니다. 다만 여기에서 중요한 부분은 차량은 꼭 정지된 피사물이 아닌 움직이는 상대장치가 함께 존재한다는 것이고, 이것에 대하여 수많은 예외 상황이 존재하게 됩니다. 이러한 부분을 보완하고자 수많은 센싱 솔루션들이 검토되고 있고, 개발 작품에도 한가지의 방안뿐 아니라 다른 센싱 방안에 대하여 추가 고려하여 변수에 대한 최소화를 하는 과정이 있었으면 더 좋을 듯 합니다.
뉴티씨 안전에 대한 자동차와 관련된 시스템은 매우 다양한 종류가 있으며, 최근 라이다 등을 이용한 연구도 그 중 하나입니다. 앞차와의 안전거리 등을 알고 사고가 나지 않도록 정지시키는 기술은 목숨과 관련된 매우 중요한 기술입니다. 다양한 연구를 통하여, 앞으로 많이 발전해 나가시기 바랍니다.
위드로봇 전체 시스템 구현까지 완성도 높게 제작이 되었습니다. 기존 시스템에 비해 창의성이 돋보이는 부분이 추가되면 더욱 좋을 것 같습니다.
펌테크 작품에 사용된 로봇을 레고의 마인드스톰 대신 라즈베리 파이 또는 아두이노를 사용해서 독자적인 시스템으로 작품을 구현해보는 것이 좋지 않았을까 생각해봅니다. 학부과정의 학생이 구현하기에 적정한 난이도를 가진 작품이라고 생각합니다.

2. 작품 개요
도로 유형마다 다른 안전거리에 대한 정보 전달과 운전석와 조수석에서 내용을 확인하고 감속을 하여 안전거리를 유지할 수 있도록 하는 시스템이다.

2.1. 필요성

60 ict 안전거리 (2)

위와 같은 관련 자율주행 사고와 안전거리 미확보에 따른 사고 예방을 동시에 충족시키는 방법을 고민했습니다. 기술력의 대부분은 자율주행의 완성을 향해서 나아가고 있지만, 운전자와 주변상황을 모두 사람처럼 즉각적으로 판단하는 것에는 어려움이 있습니다. 특히, 사람을 인식하지만, 어디로 이동하고 있는 지는 파악 못하는 센서처럼 기계가 스마트해지고 자율주행이 된다고 하더라도 안전에 대해서는 사람이 직접적으로 제어할 수 있도록 해야 할 것입니다.
그 방법 중 하나로 현재 발전 중이고 상용화도 되어 있는 커넥티드 카를 중점으로 제어가 가능하도록 만드는 것을 생각했습니다.

2.2. 기대효과
1. 안전성 : 무엇보다도 중요한 사람의 안전을 기계를 직접 제어함으로서 예방과 사고를 방지할 수 있다.
2. 원활한 도로 주행 : 느리지도 빠르지도 않은 속도를 제안하며, 앞차와의 속도를 파악할 수 있어 급작스런 변화에도 대응이 가능하도록 설계한다.

3. 작품 설명
차량 종류에 구애받지 않고 설치할 수 있는 간단한 장치를 이용하여 데이터 값을 앱을 통해서 받고 어플을 통해서 사용자가 도로 유형에 따라 정보를 제공받고 경고를 할 수 있게 합니다.

60 ict 안전거리 (3)

3.1. 주요 동작 및 특징
3.1.1. 주요 동작
1. 도로유형을 선택할 수 있다. (자동차 카메라 연동이 안될 경우)
사용자가 타는 도로를 선택 시 자동으로 해당 안전거리와 속도가 제한이 걸린다. (속도를 과다하게 올릴 경우에는 속도를 자동으로 줄이도록 함 on/off 설정가능)
2. 도로유형 기준치 안전거리가 미만으로 측정될 시에 속도를 줄이도록 경고한다.
3. 안전거리 미만이 될 경우는 속도가 줄어들면서 30~0 km/h으로 진입될 경우 경고를 하지 않도록 하여 편의성을 높였다.(불필요한 기능제거)

3.1.2. 특징
1. 애플리케이션을 이용한 사용자의 편의성이 증가한다.
2. 시스템적인 측면을 애플리케이션이 아닌 자동차 시스템에 이식이 가능하다.
3. 타 사용자(앞서 가는 차량)의 데이터를 통해서 도로상황 파악가능하며 확장성을 지니고 있다.

3.2. 전체 시스템 구성
1. 애플리케이션으로 센서값을 전송받는 IoT

60 ict 안전거리 (4)

기술 실험 시에는 학교의 지원을 받아서 통신 가능한 레고마인드스톰을 이용하였다. 라즈베리파이 혹은 아두이노로도 구동가능 할 정도의 낮은 사양을 요구하지만, 통신이 가능해야한다는 조건이 있다.

2. 애플리케이션 혹은 시스템이 구동가능한 플랫폼

60 ict 안전거리 (5)

데이터를 받기 위한 플랫폼, 스마트폰 혹은 커넥티드카처럼 지속적인 데이터 통신이 가능해야한다.
자체 내부 데이터망이 있는 경우가 해당되야하고, 커넥티드카의 경우 센서를 전달받아서 실시간으로 대응이 가능해야 할 것이다. 현재 개발단계에서는 당장 적용할 수 있는 kit를 이용하였다.

3.3. 개발 환경
· 개발 언어의 경우 접근성이 좋은 앱인벤터를 사용하였다.
· 장비로는 조립 분해가 가능한 레고마인드스톰을 사용하였다.

4. 단계별 제작 과정
· app inventor를 이용한 애플리케이션 제작 : 레고마인드스톰과 연결된 라이브러리를 이용하였습니다.
· 자체모듈에 대해 커넥티드 카 개념 적용 : 레고마인드스톰에 리눅스 경량화 버전이 적용이 되어 블루투스통신이 가능한 것을 이용하였습니다.

도로 변화에 따른 안전거리 변화 설계 소스코드
60 ict 안전거리 (7)

4.1. 제작과정
4.1.1. 레고마인드 스톰 제작
조립 당시 단순한 에듀케이터를 따라서 조립(차량 소형화)하였다.

60 ict 안전거리 (1)

아이디어 구체화 후 불필요한 조향센서와 터치센서를 제거하였다. 추가적으로 안전거리 실험을 위한 추가적인 모듈 조립하였다.

60 ict 안전거리 (2)

4.1.2. 앱 인벤터를 이용한 애플리케이션 제작

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1. 레고마인드스톰과 블루투스 연동
2. 거리 값 계산을 위한 실시간 통신
3. 속도 값을 추가하여 추가적인 통신
4. 정지와 시작 버튼으로 모듈 동작 설정
5. 도로유형에 따라 안전거리 변수를 적용하도록 설정
6. 관련 정보가 나타나도록 이미지 설정

5. 기타
· 블루투스를 이용한 통신
고차원적인 데이터 송수신을 가능하게 하였다.

· 커넥티드 카
차량 데이터 차체 보관 및 통신이 가능하게 하였다.

60 ict 안전거리 (3)

차량용 인포메이션 시스템 중 하나인 내비게이션이 커넥티드카의 일부입니다. 센서들의 정보를 모아서 자체적으로 판단을 가능하게 만드는 단계로 볼 수 있습니다. 특히, 중요한 점은 모든 시스템이 통신을 통해서 하나로 연결될 수 있다는 점입니다.
V2X(vehicle to everything)처럼 모든 것과 연결되는 것이 최종 목적지입니다. 궁극적으로는 자율주행차라고 볼 수 있습니다.

※ 벤츠, 볼보 등의 자동차 업체들은 애플과 파트너십을 맺고 2014 제네바모터쇼에서 카플레이를 탑재했습니다.
※ 독자적인 커넥티드 카 연합인 OAA(Open Automotive Alliance)를 발족했습니다. 혼다, 아우디, 제너럴모터스, 현대기아차 등 세계적인 자동차 업체들을 비롯해 LG전자, 파나소닉, 엔비디아 등이 가입했습니다.

5.1. 결과 및 적용가능성
처음의 목표를 세웠던 것과 동일하게 돌발 상황에 사용자가 언제든 사용가능하도록 애플리케이션의 형식으로 완성하였습니다. 또한, 주행상의 변동물체를 초음파 센서로 인식하여 안전거리와 속도 값까지 실시간 블루투스 통신을 이용하여 핸드폰으로 받는 것을 가능하게 하였습니다.
도로유형(일반 국도, 고속도로 등)에 따라 안전거리 변수를 설정하였으며 커넥티드 카의 운전자와 다른 인원들이 차와 통신연결 후에 돌발 상황 발생 시 제어를 할 수 있도록 하여 안전사고를 막도록 하였습니다.

60 ict 안전거리 (9)

추가적으로 최종 형태인 자율주행차의 안전성 보완을 생각 하였습니다. 자율주행차의 경우에는 운전자가 아닌 인원들이 타고 다니는 운전수단이기 때문에, 조수석 혹은 뒷자리 사용자로 하여금 안전에 대해서 확인과 제어를 할 수 있도록 하는 것을 가능하도록 하였습니다. 즉각적인 대응이 어렵다는 문제를 해결하기 위해서 블루투스로 실시간 통신하여 차량과 사람이 연결되어 적절한 대응을 할 수 있게 만들어 안정성을 높였습니다.
기존의 커넥티드 카는 차량에 탑재는 센서를 이용하기 때문에 갑작스런 돌발 상황에 대해 적절한 대응을 하지 못합니다. 하지만, 불안정함에도 불구하고 자동차기업들의 커넥티드 카의 관심은 매년 점차적으로 증가하고 있는 추세이며 안전성에 대한 커넥티드 카의 연구도 증가하고 있습니다.
안전거리 이격 시스템은 돌발적인 상황이나 도로 유형에 따라 그 정보를 사람과 실시간 통신하여 안전성이 특화되었다는 장점을 지니고 있습니다. 커넥티드 카가 4차 산업혁명을 맞이해 우리의 생활을 180도 바꾸어 줄 미래형 자동차로 주목받고 있는 지금 무엇보다 안전을 위해서는 안전거리 이격 시스템이 필요할 것입니다.
우리의 삶을 더 편리하게 해줄 과학 기술이 있지만, 이에 앞서 충분히 예상되는 안전을 어떻게 해결해나갈지 안전거리 이격 시스템을 비롯한 제품들에 대한 수요가 증가할 것입니다.

5.2. 참고문헌
시현동영상 주소 : https://youtu.be/U1HgzHRUf8g
· http://w3.incom79.com/bbs_data/study_data/drive/summary10.htm
· https://www.sktinsight.com/97717
· http://smartsmpa.tistory.com/4474
· https://github.com/mit-cml/appinventor-sources/blob/master/appinventor/components/src/com/google/appinventor/components/runtime/util/ErrorMessages.java
· http://www.martyncurrey.com/android-mit-app-inventor-auto-connect-to-bluetooth/
· http://appinventor.mit.edu/explore/content/legomindstorms.html
· http://open-roberta.org/
· http://www.itworld.co.kr/news/92201#csidx2beed884a9d96f6abc6dbfc050e424a

 

 

 

 

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