자율주행시스템(ADS, Automatic Driving System)에서 인간 운전자의 역할은 자율주행 단계에 따라 달라진다. SAE(Society of Automotive Engineers) J3016에 따르면 ADS는 인간 운전자의 역할에 따라 비자동 주행인 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. 수동 주행 모드에서 대부분의 운전 작업은 운전자가 관여를 해야 한다. 자율주행상황에서 운전 작업은 차량 내에 장착된 자율주행시스템인 ADS가 수행하게 된다. 그러나 자율주행모드에서 ADS가 실패할 경우 인간 운전자는 ADS로부터 제어권을 이양 받아서 운전을 수행해야 한다. 안전한 제어권 전환을 위해서는 자율주행상황 및 제어권 전환 상황에서 운전자 상태를 모니터링 할 수 있는 기술이 필요하다.
본 기술은 인간 운전자와 ADS가 차량의 제어를 교대로 수행하는 레벨 2 (부분적 자율 주행)와 레벨 3 (조건부 자율 주행) ADS에 장착되어 인간 운전자, 차량, 주행 환경 정보를 수집하고 모니터링 하는 DVE 시스템 (driver, vehicle and environment monitoring system)에 관한 것이다. DVE 시스템은 자율주행상황에서 차량, 운전자의 상태와 주변상황을 실시간으로 모니터링 하여 제어권 전환 요청이 발생했을 때 인간 운전자가 성공적으로 제어권을 이양 받아 운전할 수 있는 운전 준비도(Driver Readiness)를 예측하기 위한 운전자 생체정보, 움직임 정보, 차량 정보, 환경 정보를 수집하고 모니터링하는데 목적이 있다.
자율주행 중에 인간 운전자는 운전이 아닌 다른 작업 (NDRT, Non-Driving Related Task)을 수행할 수 있다. 인간 운전자들이 선호하는 대표적인 NDRT로는 음악감상, 경치감상, 대화, 읽기, 쓰기, 스마트폰하기, 영화보기, 먹기, 화장하기, 옷입기, 씻기, 잠자기, 아무것도 안하기 등이 있다. NDRT를 수행하는 운전자는 NDRT에 몰입하게 되어 운전 작업에 대한 민감도가 떨어진다. ADS가 자율주행에 실패하여 TOR이 발생해도 인간 운전자는 주어진 임계시간 내에 해당 정보를 인지하고 반응하기 어려울 수 있다. 이러한 반응 지연은 연령, 운전자가 수행중인 NDRT 종류, NDRT 몰입도 등에 따라 다르다. 따라서 인간 운전자가 NDRT에 몰입하지만 ADS의 자율주행 실패 시 인간 운전자의 차량 제어가 필요한 SAE 레벨 2와 레벨 3에서는 인간 운전자의 상태를 모니터링 할 필요가 있다.
본 기술은 다양한 시나리오에서 자율주행차량 정보, 환경정보, 운전자 정보를 수집하고 모니터링 할 수 있는 기술을 제공한다. 모든 수집 정보는 시각동기화되어 저장되므로 특정 이벤트 (예를 들어 TOR) 발생 전후의 운전자 생체 정보 변화와 차량 거동 변화 등의 상관관계를 분석할 수 있다. 데이터는 5msec 의 정밀한 시간 주기로 수집 된다.
DVE 시스템은 데이터의 실시간 수집을 위해 차량시뮬레이터, 생체정보센서, 움직임 정보센서와 통신 지연을 최소화 할 수 있는 시리얼 통신 및 UDP 통신을 채택하여 구현하였다.
한편, DVE 시스템은 시스템 운영자에게 주요 수집 정보를 실시간으로 제공하는 운영자용 UI를 포함한다. 운영자는 수집중인 데이터에 대해 더 잘 이해할 수 있고 수집중인 데이터에서 문제를 발견할 경우 빠르게 대처할 수 있다. 또한 시스템 운영자는 인간운전자를 관찰하는데, 이때 인간 운전자가 정방 주시, 핸들에 손올림 등의 특정 행동을 수행하면 이 행동 이벤트 발생 시점을 저장할 수 있는 입력 기능을 제공한다.
DVE(Driver, Vehicle and Environment Monitoring System) 시스템
. 운영자용 인터페이스 기술
. 운전자 정보 수집 기술
. 차량정보 및 환경정보 수집 기술
. 데이터 시간 동기화 기술
. 제이권 전환 에이전트 연동 기술
- 관련 기술 문서
. DVE 실시간 측정 및 분석 시스템 상세설계서
. DVE 실시간 측정 및 분석 시스템 시험절차서 및 결과서
. DVE 시스템 설치 및 운영 매뉴얼
- DVE 시스템 프로그램 코드
. DVE 시스템 SW 소스코드
본 기술은 인간 관점에서 인간 운전자의 상황인지 및 반응 특성을 분석하고, 운전자의 정신적 부하 등이 포괄된 총체적 인적 요인 규명을 위한 데이터 수집 및 모니터링에 사용될 수 있다. 본 기술은 다양한 시나리오에서 운전자, 차량, 환경 데이터를 자동으로 수집하고 운영자가 인간 운전자의 주요 행동 이벤트를 기록할 수 있는 인터페이스를 제공한다. 본 기술을 이용하여 수집한 데이터는 자율 주행 차량에 탑승한 인간 운전자의 인적요인을 분석하고 이해하는데 활용할 수 있으며 자율주행 안전성 확보를 통해 운전자의 인적 오류를 방지하고 교통사고 발생률을 낮추는데 적용할 수 있다.