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R&D최종보고서

연구과제 상세정보
과제고유번호 201515CTAP-C078772-02
연구사업명 국토교통기술촉진연구사업
연구과제명 V2V 및 V2I에서 Vision 융합형 1 m 내외의 위치 측정 오차를 가지는 차량용 가시광 측위 기술 연구
총 연구기간 2014-08-14 ~ 2016-08-13
연구책임자 한영선
당해년도
참여 연구원수
5명 총 연구기간
참여 연구원수
10명
당해년도
연구비
정부 : 50,000,000 원
기업 : 0 원
계 : 50,000,000 원
총연구비 정부 : 100,000,000 원
기업 : 0 원
계 : 100,000,000 원
연구기관명 경일대학교산학협력단
등록 발간번호 11-1613000-001665-01
ISBN 9791195982103 93530
주요 내용 o 향후 사용될 고도화된 지능형 차량 Navigation 시스템의 경우 보다 정밀한 위치 정보가 요구되며 시스템의 위치추정 안정성을 위해서 GPS를 대신할 수 있는 또 다른 BackUp 시스템도 요구되고 있는 실정임.
o 이를 위해 국가 주도하에 전국 단위로 구축 예정인 LED 조명 인프라를 이용하여 Navigation 및 LBS를 위한 가시광 기반 측위 기술이 가능함.
o 가시광 기반 측위 기술의 경우 기본적으로 구축되어야 할 차량/교통 LED 인프라를 바탕으로 한 IT융합형 기술이므로 구축 비용이 최소화되며, LED(光)을 기반으로 하는 지능형 차량 Navigation 기술이므로 전자파 취약성 문제의 최소화가 가능함.
o 이러한 가시광 기반 측위 기술의 경우, CCD를 기반으로 한 표적검출 및 추적 기술을 활용하여 보다 정밀하고 지능화된 측위 및 데이터 전송 기술 구현이 가능함.
o 따라서, 차량 및 관련 유관 인프라(교통 신호등, 가로등 등) 와 CCD를 활용하여 지능형 차량 Navigation 및 LBS에 필요한 Vision 융합형 가시광 측위 기술에 대한 연구를 수행.

[최종목표]
o 실외의 LED 조명 인프라, 차량용 LED 및 CCD를 활용하여 Navigation 및 LBS에 필요한 1 m 내외의 위치 측정 오차범위를 갖는 Vision 융합형 가시광 측위 기술에 대한 연구를 수행.
o Vision 기반 LED 표식자 검출 및 추적 기술 연구
- Vision 기반 영상 노이즈 및 클러터 제거 기술 연구
- Vision 기반 영상 노이즈 및 클러터 제거 기술 연구
o Vision 영상의 LED 표식자 기반 측위 기술 연구
- V2V 환경에서 Vision 영상의 LED 표식자 기반 측위 기술 연구
- V2I 환경에서 Vision 영상의 LED 표식자 기반 측위 기술 연구
o V2V 및 V2I 시뮬레이터 기반 측위 기술 검증

[연구내용 및 범위]
o 실외의 LED 조명 인프라, 차량용 LED 및 CCD를 활용하여 Navigation 및 LBS에 필요한 1 m 내외의 위치 측정 오차범위를 갖는 Vision 융합형 가시광 측위 기술에 대한 연구를 수행.

o 당해 기술 연구 성과물은 정지환경에서의 Vision 융합형 가시광 측위 알고리즘으로 수학적모사 및 모의실험을 통해 기술을 검증함.

o 최종적 연구개발 성과물은 다양한 환경조건에서도 강인한 Vision 융합형 가시광 측위 요소 기술이고, 이를 V2V 및 V2I 기반의 지능형 Navigation 시뮬레이터를 통해 이론적 아이디어에 대한 기본 성능을 검증토록 함.

o 또한, V2V 및 V2I 환경에서 성능 평가를 수행할 수 있는 시뮬레이터를 통해 향후 차량용 지능형 Navigation 기술 연구 촉진 및 연구 발전 방향을 제시함.

o 본 연구개발과제의 최종목표는 이론적 아이디어를 기반으로 한 TRL 3단계의 기술 개념 검증임.

o V2V 및 V2I 환경에서 Vision 정보를 이용한 가시광 측위 기술 연구는 현재까지 국내의 관련 연구가 전무한 상황이고, 국외의 일부 국가에서도 고성능 카메라를 이용한 성능 및 신뢰도 검증 수준임.

o 본 연구를 통해 지능형 Navigation에 활용될 Vision 융합형 가시광 기반 측위 기술에 대한 보다 실용적인 아이디어를 검증하고 분석하므로 TRL 3단계로 설정함.

o 본 과제에서 나올 구체적 연구개발 성과물은 Vision 융합형 가시광 기반 지능형 Navigation 요소기술이고, 이를 기반으로 한 V2V 및 V2I의 다양한 환경에서의 지능형 Navigation 시뮬레이터를 개발함으로써 이론적 아이디어에 대한 기본 성능을 검증함

o 현재 도로상의 측위 기술로 가장 많이 사용되는 GPS 기술은 위성의 위치에 의존하여 3~10 m 정도의 높은 오차가 발생하므로 보다 정밀하고 다양한 정보를 제공해야할 지능형 Navigation에는 적합하지 않음.

o 도로지상설비 및 차상설비에서 전송하는 LED 가시광 신호를 카메라 렌즈 투과 시 굴절되는 위치 및 이미지 센서의 평면상에 위치하는 픽셀의 좌표를 사용하여 현재 LED 가시광 신호를 보내는 송신기의 위치를 정밀하게 계산할 수 있음.

o 정지환경에서 Vision 기반 영상 노이즈 및 클러터 제거 기술 연구
- 고속 플리커 기반 영상 노이즈 처리 알고리즘 연구
- 수학적모사 및 모의실험을 통해 기술 검증

o 정지환경에서 Vision 기반 LED 표식자 검출 기술 연구
- 고속 플리커 기반 표식자 검출 알고리즘 개발
- 수학적모사 및 모의실험을 통해 기술 검증

o 정지환경에서 V2V 및 V2I Vision 영상의 LED 표식자 기반 측위 기술 연구
- 카메라 기반 시선 통신 채널 특성 분석 및 모델링
- 과소 샘플링 (Under-sampling) 상황에서의 데이터 복조 기술 연구
- 차량용 및 인프라용 LED 특성을 고려한 측위 알고리즘 개발

o 이동환경에서 Vision 기반 영상 노이즈 및 클러터 제거 기술 연구
- 이동하는 LED 광원 특성을 고려한 노이즈처리 알고리즘 연구
- 수학적모사 및 모의실험을 통해 기술 검증

o 이동환경에서 Vision 기반 LED 표식자 검출 및 추적 기술 연구
- 이동하는 LED의 고속 플리커 기반 카메라 요동 및 상변화 보상 기술 연구
- 이동하는 LED 광원 특성을 고려한 표식자 검출 알고리즘 개발
- 수학적모사 및 모의실험을 통해 기술 검증

o 이동환경에서 V2V 및 V2I Vision 영상의 LED 표식자 기반 측위 기술 연구
- 이동하는 차량용 및 인프라용 LED 광원 특성을 고려한 측위 알고리즘 개발
- 카메라 기반 공간 다중 접속 기술 개발

o V2V 및 V2I 환경 시나리오 별 검출, 추적 및 측위 기술 성능 검증
- V2V 및 V2I 시나리오별 실험 및 검증
색인어 한글 비전 융합 가시광 통신 가시광 측위 기술 지능형 교통 서비스 차량간 및 차량인프라간
영문 Vision Technology Visible Light Communication (VLC) VLC based Location Awareness Intelligent Transportation System V2V and V2I (vehicle-to-vehicle/infrastructure)
최종보고서 결과보고서_정리2.pdf
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