차량 간 통신으로 자동차의 자율주행이 가능한 교차로 제어 알고리듬 및 성능 분석

Abstract

In this paper, in order to support Cooperative Intelligent Transport Systems, we propose and analyze the performance of intersection control algorithm in vehicle-to-vehicle communication environment. Serving the vehicle nodes autonomously in intersections without infrastructure, such as traffic signal lights has become a key research challenge. First of all, we propose a clustering protocol including selecting the Cross Control Owner(CCO) which manages the vehicle nodes in intersection instead of traffic signal lights. We select the CCO using cluster's position, cluster's velocity etc. DSRC’s Control channel at 5.9-GHz band are composed of five subchannels, including Inter-Cluster Head Control channel and Intra-Cluster Control channel. We also define cluster head which assigns their cluster members ICC channels without interfering neighbor cluster's ICC channels. We also study the transmission range and hidden terminal range of vehicles node' position. Lastly, we propose an intersection control algorithm which maximizes the number of serving vehicle nodes, while minimizing the serve time compared with conventional traffic signal systems.;본 논문에서는 C-ITS(Cooperative Intelligent Transport Systems) 실현을 위해서 차량 간 통신으로 차량노드의 자율적인 통행이 가능한 제어/통제하는 알고리듬을 제안하고 분석한다. 차량 간 통신으로 차량노드의 자율적인 통행이 가능하도록 본 논문에서는 먼저, 클러스터를 생성/관리하는 protocol을 제안한다. 그리고 차량 통신 네트워크에서 활용되는 IEEE802.11p의 Control Channel 채널을 Inter-Cluster Head Control 채널과 Intra-Cluster Control 채널로 나누어 인접한 클러스터와 중복되지 않는 채널대역폭을 할당하여 hidden terminal problem를 최소화하는 모델을 제시한다. 또한 probability delivery ratio(PDR)를 고려하여 시스템을 설계하기 위해 이차원적인 시나리오에서 차량노드의 위치에 따라 변하는 transmission range, hidden terminal range를 계산한다. 또한 차량 간 통신으로 차량노드의 자율적인 통행을 위해 추가적인 설비가 없이 차량노드 간 통신으로 차량의 위치, 속력 등의 정보 교환을 이용하여 교차로 통과 우선 순서를 결정해야한다. 따라서 교차로에서 클러스터 헤드(CH)를 제어할 수 있는 Cross Control Owner(CCO)를 선정하는 방법을 제안한다. 그리고 CCO와 CH, CH와 클러스터 멤버 사이의 단계적인 통신을 이용하여 정보를 교환하는 방법을 제안한다. 마지막으로 교차로에 진입하는 차량노드의 대기시간을 최소화하기 위해 교차로로 진입하는 시간에 따라 클러스터의 통과 우선순위를 결정하는 알고리듬을 제안하다. 그리고 제안한 알고리듬을 시뮬레이션하여 단위시간당 교차로를 통과하는 차량노드 수를 기존 신호체계와 비교 분석한다.