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자율주행자동차 제어권전환 능력 평가 기술

전수책임자
윤대섭
참여자
기술이전수
0
이전연도
2021
협약과제
자율주행시스템(Automated Driving System, ADS)에서 인간 운전자의 역할은 자율주행 단계에 따라 달라진다. SAE(Society of Automotive Engineers) J3016에 따르면 ADS는 인간 운전자의 역할에 따라 수동 운전인 레벨 0에서 완전 자율 주행인 레벨 5까지 6단계로 분류된다. 레벨 3(조건부 자율 주행)까지가 운전자의 역할이 강조되고 레벨 4(고도 자율 주행) 이상에서는 운전자의 개입이 없어진다. 레벨 3 자율주행시스템 (ADS, Automated Driving System)은 자율주행 중 인간 운전자가 비운전작업 (NDRT, Non-Driving Related Task)을 수행하는 것을 허락지만, 인간 운전자는 자율주행시스템으로부터 제어권 전환 요청이 발생했을 때 언제라도 수동운전을 재시작할 수 있도록 준비하고 있어야 한다. 그러나 비운전작업에서 수동운전으로 전환하는 작업은 주의력과 시간 소모적인 운전자의 신체 및 인지 상태 재구성을 요구하기 때문에 인간 운전자가 차량제어를 다시 시작하는 것이 어려울 수 있다. 따라서 안전한 제어권 전환을 위해서는 제어권 전환 상황에서 운전자의 제어권 전환 능력을 실시간으로 평가할 수 있는 기술이 필요하다.
본 기술은 교통환경 복잡도를 다원화한 실험 조건을 구성하여 레벨 3 자율주행자동차 운전자의 운전준비도, 운전부하, 제어권 전환 반응시간 및 성능을 기초로 과학적 분석을 통한 운전제어권 전환 상황에서 운전자의 제어권 전환 능력을 실시간으로 평가하는데 목적이 있다.
인간 운전자와 ADS가 차량의 제어를 교대로 수행하는 SAE 레벨 2 (부분적 자율 주행)와 레벨 3 (조건부 자율 주행) ADS는 운전자와 ADS 간의 안전한 차량 제어권 전환이 중요하다. 만약 실패 할 경우 사고로 이어진다. 인간 운전자에서 ADS로의 제어권 전환보다 ADS에서 인간 운전자로의 제어권 전환이 더욱 문제가 되는데, 이는 인간 운전자가 ADS로부터 발생하는 제어권 전환 요청(TOR, Take Over Request)을 인지하고 반응하는데 필요한 인지반응시간과 인간 운전자가 주행 중인 자동차의 제어권을 획득한 이후에 안정적으로 차량을 제어할 수 있을 때까지 안정화 시간이 필요하기 때문이다. 따라서 모든 도로 이용자의 안전한 도로 사용을 위해 레벨 2 및 레벨 3 자율주행자동차 운전자의 제어권전환 능력을 평가할 필요가 있다.
운전자의 제어권 전환 능력을 결정하는 것은 크게 3가지 항목으로 분류할 수 있다.
◆ 정신적 인지능력: 주행 상황을 인지하거나, 자율주행 중 인지부하를 관리하는 능력, 상황인지능력과 지각능력으로 구성 됨
◆ 신체적 반응능력: 운전전환요구 알람 등에 반응하고 수동주행을 원활하게 수행하는 능력, 신체반응능력과 운전스킬로 구성됨
◆ 환경적 대응능력: 제어권 전환 직후, 수동 주행 시 외부 환경요인에 적절하게 대응하는 능력
본 자율주행자동차 제어권전환 능력평가 기술은 교통환경 복잡도를 다원화한 실험 조건을 구성하여 교통환경 복잡도별로 운전자의 제어권전환 시간, 수동운전 안정화 시간, 차량 제어 성능, 운전준비도, 전방주시 빈도를 과학적이고 객관적인 방법으로 도출하고 운전자 기본정보, 운전성향, 제어권 전환 시의 운전자의 주관적 운전부하를 수집하여 운전자의 상황인지능력, 지각능력, 신체반응, 운전스킬, 상황판단 능력을 백분위 점수로 산출한다. 따라서 5가지 주요 분석 카테고리별(운전자의 상황인지능력, 지각능력, 신체반응, 운전스킬, 상황판단 능력) 운전자의 능력을 비교 분석하여 모집단 내에서의 상대적인 위치를 제공할 수 있다.
본 자율주행자동차 제어권전환 능력평가 기술은 5가지 카테고리 (운전자의 상황인지능력, 지각능력, 신체반응, 운전스킬, 상황판단 능력)에서 운전자의 제어권 전환 능력을 평가하여 인적요인 종합분석 결과를 radar chart와 종합평가 점수로 제공한다.
가. 기술이전의 내용

A. 기술명 : 자율주행자동차 제어권전환 능력평가 기술
■ 운전자 상황인지능력 평가
■ 운전자 지각능력능력 평가
■ 운전자 신체반응 평가
■ 운전자 운전스킬 평가
■ 운전자 상황판단 능력 평가
■ 운전자 제어권전환능력 종합분석

A. 기술명 : 자율주행자동차 제어권전환 능력평가 기술
- 관련 기술 문서
(1) 자율주행자동차 (SAE 레벨 2, 3)기반 인적요인 심층연구 요구사항 정의서
(2) 자율주행자동차 제어권전환 능력평가 기술 상세설계서
(3) 자율주행자동차 제어권전환 능력평가 기술 시험절차 및 결과서
- 자율주행자동차 제어권전환 능력평가 기술 프로그램 코드
(1) 제어권 전환 평가 및 결과출력 시스템 소스코드
본 기술의 자율주행자동차 제어권전환 능력평가 기술은 다양한 제어권 전환 시나리오에서 운전자, 차량, 환경 데이터를 자동으로 수집하고 운전자의 제어권 전환 능력을 5가지 카테고리별로 평가한 후, 종합분석 결과를 제공한다. 본 기술을 이용하여 평가한 결과는 (1) 다양한 제어권 전환 상황에서 인간 운전자의 인적요인을 분석하고 이해하는데 활용할 수 있으며, (2) 모든 도로사용자의 안전을 위해 자율주행자동차 운전자의 제어권전환 능력 평가기술로 활용할 수 있다.