[논문 리뷰] A Right-of-Way Based Strategy to Implement Safe and Efficient Driving at Non-Signalized Intersections for Automated Vehicles

Yadong Xing, Can Zhao외 8명|arXiv (Cornell University)|2019. 04. 22.

Autonomous Vehicle Technology and Safety참고 문헌 19인용 수 6

한 줄 요약

이 논문은 자율주행차의 비신호 교차로에서 안전성과 효율성을 향상시키기 위해 우선권 할당(Right-of-Way Assignment, RWA) 기반 전략을 제안한다. 책임감 있는 안전 기준(RSS) 프레임워크를 개선하여 실시간 조율이 필요로 하는 통신 부담을 줄이면서도 안전성을 유지한다. 평가 결과, RWA 전략은 RSS보다 더 높은 교통 효율성을 달성하지만, 통신 범위 제한과 장기 계획이 부족하여 협동 주행 전략에 미치지 못하며, 통신 비용은 크게 낮다.

ABSTRACT

Non-signalized intersection is a typical and common scenario for connected and automated vehicles (CAVs). How to balance safety and efficiency remains difficult for researchers. To improve the original Responsibility Sensitive Safety (RSS) driving strategy on the non-signalized intersection, we propose a new strategy in this paper, based on right-of-way assignment (RWA). The performances of RSS strategy, cooperative driving strategy, and RWA based strategy are tested and compared. Testing results indicate that our strategy yields better traffic efficiency than RSS strategy, but not satisfying as the cooperative driving strategy due to the limited range of communication and the lack of long-term planning. However, our new strategy requires much fewer communication costs among vehicles.

연구 동기 및 목표

• 비신호 교차로에서 자율주행차 운영의 안전성과 효율성의 균형을 맞추는 데 도전하는 것.
• 우선권 할당(RWA) 메커니즘을 도입하여 책임감 있는 안전 기준(RSS) 전략을 개선하는 것.
• 협동 주행 전략에 비해 통신 부담을 줄이면서도 안전성과 효율성을 유지하는 것.
• 자율 교차로 통과 시나리오에서 통신 비용, 효율성, 안전성 간의 상충 관계를 평가하는 것.

제안 방법

• RWA 기반 전략은 정해진 규칙에 따라 비신호 교차로에서 차량에 우선권을 할당하여 안전성을 우선시하고 갈등을 최소화한다.
• 실시간 조율이 필요로 하지 않는 잠재적 갈등을 해결하기 위해 RWA 논리를 통합함으로써 원래 RSS 프레임워크를 수정한다.
• 차량 간 통신(V2V)을 제한적으로 사용하며, 전체 경로 공유가 아닌 기본적인 우선권 정보에 의존한다.
• 각 차량이 현장 인식과 통신 정보를 바탕으로 자체적으로 우선권 상태를 결정하는 탈중앙화된 의사결정 방식을 사용한다.
• 장기 경로 계획을 피함으로써 계산 및 통신 부담을 줄인다.
• 동일한 조건에서 RSS 및 협동 주행 전략과의 시뮬레이션을 통해 평가한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 우선권 할당이 RSS에 비해 자율주행차의 비신호 교차로에서 안전성과 효율성을 어떻게 향상시킬 수 있는가?
• RQ2 자율 교차로 통과 전략에서 통신 비용과 교통 효율성 간의 상충 관계는 어떠한가?
• RQ3 협동 주행 전략에 비해 RWA 기반 전략의 성능과 확장성은 어떻게 비교되는가?
• RQ4 제한된 통신 범위가 RWA 기반 전략의 성능에 얼마나 큰 영향을 미치는가?
• RQ5 탈중앙화되고 통신을 최소화한 전략이 RSS보다 안전성을 유지하면서 효율성을 향상시킬 수 있는가?

주요 결과

• RWA 기반 전략은 원래 RSS 전략보다 더 높은 교통 효율성을 달성하여 비신호 교차로에서 더 높은 통과 능력을 보여준다.
• 협동 주행 전략에 비해 통신 비용을 크게 줄여 대규모 배포에 더 유연한 확장성을 확보한다.
• 낮은 통신 요구량에도 불구하고, 우선권 규칙을 강제 적용함으로써 높은 수준의 안전성을 유지한다.
• 장기 경로 계획이 부족하고 통신 범위가 제한되어 있어 협동 전략에 비해 성능이 떨어진다.
• 통신 인프라가 부족하거나 신뢰성이 떨어지는 환경에서 실생활 적용 가능성이 높다.
• 시뮬레이션 결과, RWA 접근 방식이 안전성, 효율성, 통신 효율성 간에 유리한 균형을 이루는 것으로 확인되었다.