05. V2X 메시지

1. V2X 통신 메시지

 

차량이 센서의 한계를 극복하기 위한 방안으로 기존의 충돌회피시스템이 동작하기 어려운 상황을 차량과 인프라 간의 신속하고 정확하게 정보를 교환하여 이를 활용하는데 수많은 데이터중 필요한 정보만 규격화된 형태로 전달하는 것 또한 필수적입니다. 실제로 정보 교환을 위해서 데이터 요소와 프레임을 표준화한 메시지를 사용하고 있습니다.

 

특히 LV.4 수준의 자율주행시스템은 V2X 통신을 활용하여 전방의 신호 정보 (SPaT, Signal Phase And Timing) 및 이동체 정보 (BSM, Basic Safety Message / PVD, Probe Vehicle Data / RSA, Road Side Alert) 등을 제공받아 신호 교차로를 주행할 때 자율주행시스템에서 판단, 제어 및 명령함을 가정합니다.신호 정보 (SPaT)는 실시간 신호 정보를 전달받아 현재 신호 그리고 다음 신호와 남은 시간을 기반으로 자율주행시스템에서 주행 여부를 판단, 제어 및 명령을 하고 충돌 위험 정보 (RSA)는 충돌 위험 정보를 전달받아 사고를 회피할 수 있도록 자율주행시스템에서 주행 여부를 판단, 제어 및 명령을 하며 기본 안전 메시지 (BSM)는 주변 차량의 위치를 기반으로 교차로까지의 TTC (Time To Collision)를 판단하여 사고를 회피할 수 있도록 자율주행시스템에서 주행 여부를 판단, 제어 및 명령함을 가정합니다.

 

아래의 표는 미국자동차기술협회 SAE J2735 표준을 기반으로 정리된 메시지 셋입니다.

정보명	원천소스	정보상세항목	주기	V2V	V2I	I2V
PVD(Prove Vehicle Data) 위치기반 차량 데이터	자율주행차량	- 차량운행행태에 대한 위치기반 차량 정보를 수집하기 위해 사용	1Hz		O
RSA(Road Side Alert) 도로위험 경고	- 돌발검지기 - 경찰청 도시교통센터	- 여행자에게 가까운 위험에 대해 경고하기 위해 사용 - 교통사고 정보, 도로공사 정보 제공	발행시			O
TIM(Traveler Information Message) 여행자 정보 메시지	기상청 - 환경관리공단 - 세종시 도시통합정보 센터	- 기상 정보 - 미세먼지 정보 제공 - 도로 소통정보 제공	발행시			O
SPaT(Signal Phase And Timing Message) 신호 현시 및 주기 메시지	신호제어기(CVIB)	- 교통신호 현시 및 잔여시간을 제공하기 위한 정보 - CVIB가 설치 지점의 신호현시정보	10Hz			O
MAP(MapData) 지도 데이터 메시지	정밀지도	- 교차로 속성 및 위치관련 정보 - SPaT를 사용하기 위한 교차로 형상 정보	10Hz			O
RTCM(RTCMcorrections) 측위 보정 정보	국립해양측위정보원	- GPS 위치 보정용으로 사용되는 정보	1Hz			O
BSM(Basic Safety Message) 기본 안전 메시지	자율주행차량	- 자율주행 차량간 안전운전을 위한 정보	10Hz	O
EVA(Emergency Vehicle Alert 긴급차량 경고	자율주행차량	차량간 긴급차량 메시지 정보	10Hz	O

 

 

2. 신호 교차로 상충회피 시나리오

 

아래의 내용은 V2X 통신 메시지를 활용한 신호 교차로의 상충회피 시나리오입니다.

도심로는 자율주행을 하기에 매우 어려운 구간과 상황이 많이 존재합니다. 빌딩숲 및 고가 도로 으로 음영구간이 존재하고 시시각각 변화하는 공사구간이 존재하며 차도로 갑자기 통행하는 보행자, 차량의 사각지대에서 출현하는 차량, 딜레마존이 존재하는 교차로 등으로 자율주행시스템의 즉각적인 대처가 어렵습니다. 그 중 사고 위험이 높고 운행 중 노출 빈도가 높은 도심지의 신호 교차로를 주행하는 상황을 제시하였으며 교차로에 진출입하는 모두 차량은 V2X를 활용한 자율주행차량이고, 도로 밖은 빌딩숲으로 센서로 다른 차선의 주변을 감지할 수 없지만 V2X 통신을 통해 전달하여 차량간 상충 회피하는 신호 교차로 시나리오 및 사각지대 충돌 위험 교차로 시나리오입니다.

 

신호 교차로 시나리오의 프로세스는 다음과 같습니다.

1) 교차로 (⑤)에서 교차로 (②)로 직진하려는 자차가 교차로에 진입

2) 교차로 내 위치한 자차를 포함한 주변 차량에 BSM을 전송하며 OBU는 수신하고 PVD를 전송하며 RSU는 수신

3) TSC에서는 실시간 신호운영 정보를 RSU로 송신

4) RSU는 PVD 정보 및 신호 정보를 센터에 전달

5) 센터는 위험상황을 검지하고 충돌을 판단하는 충돌 알고리즘은 수신된 지도 정보, 차량 위치 및 속도 정보 등으로 TTC (Time To Collision)을 계산하여 충돌 위험 발생시 RSA 메시지를 생성하여 RSU에 제공

6) RSU는 RSA를 수신하고 SPaT/MAP/RTCM/RSA를 자차를 포함한 주변 차량에 전송

7) 자차는 RSU로부터 수신된 정보를 통해 주행 속도 등을 판단, 제어 및 명령하여 상충 회피

 

교차로 시나리오 및 시나리오 과정

 

 

1. http://www.jungwoo.or.kr/webzine/2022_02/a1.html

2. https://sos.re.kr/pvdDataSharingInfo.do

3. Y. Baek et al. “A Study on the Risk Analysis and Fail-safe Verification of Autonomous Vehicles Using V2X Based on Intersection Scenarios”, J. Korea Inst. Intell. Transp. Syst, Vol 20, No. 6, pp. 299~312, 2021, https://koreascience.kr/article/JAKO202107355966088.pdf