자율주행 차량의 위험도 지표를 고려한 차선 변경 최적 제어에 관한 연구

Abstract

본 논문에서는 자율 주행 차량의 ADAS (Advanced Driver Assistance System) 기능 중 하나인 LCS (Lane Change System)에 관한 내용을 다룬다. 최근 세계적으로 자율 주행 자동차에 대한 관심이 높아지면서 ADAS기능에 대한 연구가 활발히 진행 중 이다. 국내외 자동차 제조사들은 운전자의 안전과 편의성 향상을 위한 다양한 연구를 진행하고 있고, 특히 주행 중 운전자와 보행자에게 큰 상해로 이어지는 교통사고를 줄이기 위한 센서와 알고리즘들이 개발되고 있다. 이에 본 논문에서는 운전자의 안전성 향상을 위해 위험도 지표인 TTC (Time to Collision)을 이용하여 위험도를 고려한 LCS제어 전략을 제안한다. 기존의 LCS제어 전략의 경우 Trajectory 설정에 관한 연구와 달리 본 논문에서는 Trajectory가 주어졌을 때 가치함수로 위험도 지표인 TTC를 고려하여 최적 제어를 진행하였다. 전, 측방 차량에 대한 위험도를 고려하기 위해 종, 횡 방향 각각에 대한 거리와 속도를 통한 위험도를 제안하였다. 제안한 위험도를 이용하여 차량의 차선 변경 시 주어진 Trajectory에 운전자의 안전성을 고려하여 제어 하도록 하였다. 이 때 위험도를 Weighting factor로 하는 LQR (Linear Quadratic Regulate) 제어기를 설계, 제안하였다. 본 논문의 목적은 자율 주행 차량의 차선 변경 시 운전자의 위험도를 감소키는 LCS 전략을 제안하는 것이다. Mathlab/Simulink에서 제어 알고리즘을 개발하고 차량 동역학 시뮬레이터인 Carsim을 이용해 시뮬레이션 환경 구축을 진행하였다. 이를 통해 본 논문에서 제시한 제어 성능 검증을 통해 위험도 감소를 확인하였다.