자동차 자율주행 단계별 특성

자율주행 시스템은 빠른 속도로 개발되고 있으며, 이에 따라서 멀 지 않은 미래에 기존 차량과 다양한 수준의 부분 자율주행차량이 도로에 혼재하여 운용되는 상황이 발생할 수 있다. 하지만 이러 한 부분 자율주행 혼재 상황에서의 이슈에 관한 연구나 이러한 상황의 복잡도를 정량적으로 지표 화하는 연구는 미비한 상황이 다. 따라서, 본 논문에서는 부분 자율주행차량과 기존 차량이 혼 재하는 도로 상황의 복잡도를 인적 요소를 고려하여 지표 화하는 연구를 수행하였다. 우선, 부분 자율주행차량 혼재 상황을 시뮬레 이터 환경에서 구현하고, 심박수와 시선 움직임을 추적하는 장치를 통합 구축하여 총 30명의 실험 참가자를 모집하여 human-in-the-loop 실험을 진행하였다. 부분 자율주행 혼재 상 황 5가지와 도로 상황 (합류, 정지, 사고, 일반) 4가지를 독립 변 수로 설정하고, 차량 변수와 생체 변수를 종속변수로 설정하였 다. 자율주행 혼재 비율에 따라서는 심박수만 유의미한 차이 (p = 0.0067)를 보였으며, 도로 상황에 따라서는 심박수 (p= 0.003), 동공 크기 (p=0.003), 시선 이동거리 (p <0.001), 브레 이크(p=0.003), 조향각(p <0.001)이 유의미한 차이를 보였다. 본 실험 결과를 기반으로, 선형 회귀분석을 실시하여 운전자 관점의 자율주행 혼재 상황 복잡도 판단 모델을 제시하였다. 운전자 관 점의 복잡도 판단 모델의 결과 자율주행 혼재 비율에 따른 복잡 도의 차이는 유의미하게 나타나지 않았으며, 도로 상황에 대한 차 이는 p=0.001로 유의 확률 95%에서 유의미한 차이를 보이는 것으로 나타났다. 그에 따라 인적 요소를 고려하였을 때, 자율주 행 혼재 비율에 따른 복잡도의 차이보다는 도로 상황에 따른 복잡 도의 차이가 더 명확한 것으로 나타났다.

 

자율주행 0단계 자율주행 0단계에서의 운전자는 차량의 탑승에서부터 하차까지의 모든 차량 제어와 판단 작업을 수행한다. 시스템은 운전을 보 조해주는 차선이탈 알림(Lane Departure Warning System, LDWS), 전방 추돌 알림(Front Collision Warning System, FCWS)등의 단순한 알람을 주는 역할을 한다.

 

자율주행 1단계

자율주행 1단계에서의 운전자는 시스템에 의해 수행되지 않는 나머지 차량 제어를 수행하며, 시스템의 제어의 on/off여부를 판 달한다. 시스템은 종방향 또는 횡방향 제어 중 한 가지 제어만 가 능하며 운전자에 판단에 의하여 on/off 된다. 시스템 제어는 어뎁티브 크루즈 컨트롤(Adaptive Cruise Control, ACC), 차 선유 지지원 시스템(Lane Keeping Assistance System, LKAS) 등이 있다.

 

자율주행 2단계

자율주행 2단계에서의 운전자는 시스템에 의해 수행되지 않는 나머지 차량 제어를 수행하며, 시스템의 제어의 on/off여부를 판 달한다. 시스템은 종방향과 횡방향 제어 모두를 제어 가능하며 운 전자에 판단에 의해 on/off 된다.

 

자율주행 3단계

자율주행 3단계에서의 운전자는 자율주행 시스템 off시 작동 준비 상태를 확인과 작동 시기를 결정하는 역할을 하며 차량 제어를 수행한다. 자율주행 시스템 on시 자율주행 시스템의 제어권 이양 요청을 대기하는 역할을 한다. 시스템은 모든 차량제어를 수행하며, ODD(OPERATIONAL DESIGN DOMAIN) 내에서만 차량 제어를 수행한다. ODD한계를 스스로 결정하고 한계를 감지하면 사용자에게 제어권을 이양을 요청한다.

 

자율주행 4단계

자율주행 4단계에서의 운전자는 자율주행 시스템 off시 작동 준비 상태를 확인과 작동 시기를 결정하는 역할을 하며 차량 제어를 수행한다. 자율주행 시스템 on시 자율주행 시스템의 제어권 이양 요청을 대기하지 않아도 되며, 승객의 역할을 수행하면 된 다. 시스템은 모든 차량 제어를 수행하며, ODD내에서만 차량제 어를 수행한다. ODD한계를 스스로 결정하고 한계를 감지하면 사용자에게 제어권 이양을 요청한다. 만약 운전자가 요청을 받지 않으면 현재 상태에서 차량이 최소한의 위험상태가 되도록 제어한다.

 

자율주행 5단계

자율주행 5단계에서의 운전자는 자율주행 시스템 off시 작동 준비 상태를 확인과 작동 시기를 결정하는 역할을 하며 차량 제어를 수행한다. 자율주행 시스템 on시 자율주행 시스템의 제어권 이양 요청을 응답하지 않아도 되며, 승객의 역할을 수행하면 된 다. 시스템은 모든 차량 제어를 수행한다.

 

현재 출시되는 자동차들 중 다수가 레벨 0, 1 수준의 자율주행 레벨을 탑재하고 있으며, 레벨 3 자율주행이 가능한 프로토타입 자동차들이 이미 미국, 유럽, 중국, 한국 등의 공도로에서 시험 주 행이 되고 있는 실정이다. 자율주행 기술은 시장에 매우 빨리 진입하고 있으며 미래에는 그 속도가 가속화될 전망이다. 많은 자동차 - 4 - Fig 1.1 미국 ADAS 차량 예상 보급률 제조사들이 2020년부터 고도의 자율주행차량들이 상용화될 것으로 발표하고 있으며, 2030년까지는 다양한 범위의 자율주행차량들이 출시될 것으로 전망하고 있다.

 

이상으로 자동차 자율주행 단계별 특성에 대해서 알아보았습니다. 감사합니다.