차량 인프라 통합
Vehicle infrastructure integration |
차량 인프라 통합(VII)은 무엇보다도 도로 안전을 개선하기 위해 도로 차량을 물리적 환경과 직접 연결하는 일련의 기술에 대한 연구 및 애플리케이션 개발을 촉진하는 이니셔티브다. 이 기술은 운송 공학, 전기 공학, 자동차 공학, 컴퓨터 과학을 포함한 몇 가지 분야를 이용한다. VII는 다른 운송 방식에 대해 유사한 기술이 시행 중이거나 개발 중이지만 특히 도로 운송을 다룬다. 예를 들어 비행기는 자동 안내를 위해 지상 비콘을 사용하여 자동 조종기가 사람의 개입 없이 비행기를 조종할 수 있다. 고속도로 공학에서, 도로의 안전성을 향상시키는 것은 전체적인 효율성을 향상시킬 수 있다. VII는 안전성과 효율성의 개선을 목표로 한다.
차량 인프라 통합은 도로 안전을 개선하기 위해 도로 차량과 물리적 환경을 직접 연결하는 일련의 기법의 연구와 적용을 다루는 공학 분야다.
목표들
VII의 목표는 도로상의 차량(온보드 장비, OBE를 통한)과 차량과 도로변 기반 시설(도로설비, RSE를 통한) 간 통신 링크를 제공하여 교통 시스템의 안전성과 효율성, 편의성을 높이는 것이다. 그것은 IEEE 802.11p를 통합한 전용 단거리 통신(DSRC) 링크의 광범위한 배치를 기반으로 한다. VII의 개발은 관련된 모든 당사자들, 즉 산업, 운송 당국 및 전문 기관의 이익을 지원하는 사업 모델에 의존한다. 이니셔티브에는 세 가지 우선 순위가 있다.
- 사업모형 평가(배치 일정 수립 포함) 및 이해관계자 수용
- 배치 비용 측면에서 기술(특히 통신 시스템)의 검증
- 장기적으로 시스템의 성공 가능성을 높이기 위한 법적 구조와 정책(개인정보 보호에 관한 정책)의 개발.
안전
현재의 능동형 안전 기술은 차량 기반 레이더와 비전 시스템에 의존하고 있다. 예를 들어 이 기술은 차량 앞이나 뒤쪽에 장애물을 추적해 필요할 때 자동으로 브레이크를 밟음으로써 후방 추돌사고를 줄일 수 있다. 이 기술은 카메라와 레이더의 직경 범위 내에서 차량의 거리와 속도만을 감지한다는 점에서 다소 제한적이다. 각진 충돌과 좌회전 충돌에는[citation needed] 거의 완전히 효과가 없다. 그것은 심지어 자동차 운전자가 임박한 정면 충돌의 경우 차량에 대한 통제력을 잃게 할 수도 있다. 오늘날의 기술이 다루는 후방 충돌은 일반적으로 각도, 좌회전 또는 정면 충돌보다 덜 심각하다. 그러므로 기존 기술은 도로 시스템의 전반적인 요구에 불충분하다.
VII는 도로 상의 차량과 정의된 인근 지역의 모든 차량 사이에 직접 연결을 제공한다. 이 차량들은 속도, 방향, 심지어 운전자의 인식과 의도에 관한 데이터를 교환하면서 서로 의사소통을 할 수 있을 것이다. 이는 예를 들어 자동화된 비상 기동(스티어링, 감속, 제동)을 보다 효과적으로 수행함으로써 VII 시스템의 전반적인 민감도를 높이는 동시에 인근 차량에 대한 안전성을 높일 수 있다. 또한, 이 시스템은 도로 기반 시설과 통신하도록 설계되어 있어, 전체 네트워크에 대해 완전한 실시간 교통 정보를 제공할 뿐만 아니라, 대기열 관리와 차량에 대한 피드백도 개선된다. 그것은 궁극적으로 현재 개방형 루프 운송 시스템에 대한 피드백 루프를 닫을 것이다.
VII를 통해, 도로 표시와 도로 표지판은 구식이 될 수 있다. 기존 VII 애플리케이션은 도로의 표시나 도로변을 따라 서명할 수 있는 차량 내 센서를 사용하여 필요에 따라 차량 매개변수를 자동으로 조정한다. 궁극적으로 VII는 그러한 부호와 표시를 시스템 내에 저장된 데이터 이상으로 취급하는 것을 목표로 한다. 이는 도로를 따라 비콘을 통해 획득하거나 중앙집중화된 데이터베이스에 저장되어 모든 VII 장착 차량에 배포되는 데이터 형식일 수 있다.
효율성
위의 모든 요인은 안전성에 주로 대응하지만 VII는 운송망의 운영 효율성에 현저한 이득을 가져올 수 있다. 이에 따른 반응시간 단축과 함께 차량을 연동시키게 돼 도로의 빈 공간이 줄어들 수 있도록 차량 간 우회로를 줄일 수 있게 됐다. 그러므로 교통에 이용 가능한 용량이 증가할 것이다. 차선당 용량이 늘어나면 일반적으로 차선 수가 줄어들어 도로 확장의 영향에 대한 지역사회의 우려를 충족시킬 수 있을 것이다. VII는 차량 플래툰을 추적해 정밀한 교통신호조정을 가능하게 하고, 부피와 밀도, 회전운동을 아우르는 실시간 교통데이터를 도출해 정확한 타이밍의 이점을 얻게 된다.
실시간 교통 데이터는 운송 예측과 교통 운영에서 사용하기 위해 정확한 원점-목적 연구와 회전 이동 계수를 제공하는 데 사용될 수 있기 때문에 새로운 도로의 설계나 기존 시스템의 변경에도 사용될 수 있다. 이러한 기술은 또한 데이터 획득 및 수집 비용을 절감하면서 문제를 해결하는 운송 엔지니어의 개선으로 이어질 수 있다. 톨링은 VII 기술의 또 다른 전망으로, 도로의 자동 철도를 가능하게 할 수 있다. 데이터는 실시간 조건에 기초하여 목적지까지의 최저 비용, 최단 거리 및/또는 가장 빠른 경로를 요약하여 차량 내 디스플레이를 위해 도로 사용자에게 집합적으로 전송될 수 있다.
기존 애플리케이션
어느 정도까지는 GPS, 휴대전화 신호, 차량 등록 번호판 등을 이용해 전 세계에서 시행된 시험에서 이 노선을 따라 성과를 거두고 있다. GPS는 많은 신형 고급 차량에서 표준이 되고 있으며, 대부분의 신형 중저가 차량의 옵션이다. 또한, 많은 사용자들은 추적 가능한 신호를 전송하는 휴대폰을 가지고 있다. (그리고 GPS도 사용할 수 있다.) 휴대전화는 이미 비상 대응 목적으로 추적할 수 있다. 그러나 GPS와 휴대전화 추적은 완전히 신뢰할 수 있는 데이터를 제공하지 못한다. 게다가, 휴대 전화를 차량에 통합하는 것은 엄청나게 어려울 수 있다. 휴대전화의 데이터는 유용하기는 하지만 운전자들이 운전하는 데 집중하기 보다는 휴대전화를 보는 경향이 있기 때문에 운전자들에게 위험을 증가시킬 수도 있다. 자동 등록판 인식은 높은 수준의 데이터를 제공할 수 있지만, 복도를 통해 차량을 지속적으로 추적하는 것은 기존 기술로는 어려운 작업이다. 오늘날의 장비는 데이터 수집과 강제 집행, 톨링 등의 기능을 위해 설계되었으며, 차량이나 자동차 운전자에게 데이터를 반환하여 대응하지 않는다. 그럼에도 불구하고 GPS는 VII 시스템의 핵심 구성 요소 중 하나가 될 것이다.[1]
제한 사항
VII의 개발에는 수많은 한계가 있다. 일반적인 오해는 VII 기술의 가장 큰 도전은 차량 내부에 장착할 수 있는 컴퓨팅 파워라는 것이다. 이것이 정말로 도전인 것은 사실이지만, 컴퓨터를 위한 기술은 급속도로 발전해 왔으며 VII 연구자들에게 특별한 관심사는 아니다. 기술이 이미 가장 기본적인 형태의 VII를 위해 존재한다는 사실을 감안할 때, 아마도 VII 기술의 배치에 가장 큰 장애물은 대중의 수용일 것이다.
프라이버시
VII에 대한 가장 일반적인 신화는 추적 기술을 포함한다는 것이다. 그러나 이것은 그렇지 않다.[2] 이 아키텍처는 차량과 시스템 간의 모든 데이터 교환이 익명으로 발생하면서 개별 차량의 식별을 방지하도록 설계된다. 차량과 OEM, 요금징수기 등 제3자 간 교류가 발생하지만 네트워크 트래픽은 암호화된 터널을 통해 전송돼 VII 시스템으로 해독할 수 없게 된다.
이 시스템은 신호 위반과 속도 위반을 감지할 수 있지만 위반자를 식별해 신고할 수 있는 기능은 갖추지 못한다. 이 탐지는 위반자 및/또는 접근 중인 차량에 경고를 보내 충돌을 방지하기 위한 것이다.
기타 대중적 관심사
다른 대중들의 수용 우려는 레크리에이션 운전 옹호자들뿐만 아니라 토링에 대한 비판자들로부터 나온다. 전자는 VII가 차량의 자동화를 높여 운전자의 즐거움을 떨어뜨릴 것이라고 주장한다. 레크리에이션에 대한 우려는 특히 스포츠카 소유주들 사이에서 만연해 있다. VII가 없는 차량의 존재를 보상하거나 VII가 없는 차량이 주행할 수 있는 도로를 유지함으로써 감쇠할 수 있다.
이에 반대하는 사람들은 모든 사람들에게 평등한 서비스를 제공하고자 하는 일반적인 바람과 상충되는 저소득층의 운전자들에게 운전료가 엄청나게 비싸질 것이라고 믿고 있다. 이에 따라 적격 개인 및/또는 가족에 대해서는 대중교통 할인이나 도로 이용 할인을 고려할 수 있다. 그러한 조항은 현재 수많은 토일형 도로에 대해 존재하며 VII를 통해 토일화된 도로에도 적용할 수 있다. 그러나 VII가 모든 VII 가능 도로의 통행을 허용할 수 있기 때문에 모든 지역에 사용자 효율적인 교통 서비스를 제공해야 하는 필요성이 증가함에 따라 이 조항은 효력이 없을 수 있다.
기술적 문제
조정
VII의 배치가 직면하고 있는 주요 쟁점은 시스템을 어떻게 초기에는 일어설 것인가의 문제다. 차량에 기술을 설치하고 모든 교차로에서 통신과 전력을 제공하는 것과 관련된 비용은 상당하다. 자동차 제조업체들의 협조 없이 도로를 따라 기반시설을 건설하는 것은 역상황처럼 재앙이 될 것이다. 따라서, VII 개념이 작동하도록 하기 위해 양 당사자가 협력해야 할 것이다.
미시간과 캘리포니아에서 실시되는 개념 검증 테스트는 미국 DOT와 자동차 제조업체가 평가할 것이며, 그 당시 시스템의 구현을 진전시킬 것인지에 대한 결정은 공동으로 내려질 것이다.
유지 관리
기술의 유통과 관련하여 고려해야 할 또 다른 요소는 유닛을 어떻게 업데이트하고 유지하느냐이다. 교통 시스템은 매우 역동적이며, 매일 새로운 교통 통제가 시행되고, 매년 도로가 건설되거나 수리된다. 차량 기반 옵션은 인터넷을 통해 업데이트될 수 있지만(우선 무선으로), 이후 모든 사용자가 인터넷 기술에 접근할 것을 요구할 수 있다. 많은 지방 정부 기관들이 예를 들어 휴게소 같은 도시와 도로의 인터넷 시설 배치를 시험해 왔다. 이러한 시스템은 VII 업데이트에 사용될 수 있다.
추가 옵션은 차량이 검사 또는 서비스를 위해 입고될 때마다 업데이트를 제공하는 것이다. 여기서 주요한 제한사항은 업데이트가 사용자의 손에 달려있다는 것이다. 일부 차량 소유자는 차량을 스스로 유지관리하며, 정기적인 검사나 서비스 제공은 VII를 업데이트하기에 너무 빈번하지 않은 것으로 간주된다. 운전자들은 또한 인터넷이 가능한 도시에서 운전할 가능성이 없다면 업데이트를 위해 휴게소에 들르는 것을 꺼릴 수도 있다.
대안적으로, 수신기를 모든 차량에 배치하고 VII 시스템이 주로 길가를 따라 배치된 경우, 정보는 중앙집중화된 데이터베이스에 저장될 수 있다. 이는 담당 기관이 언제든지 업데이트를 발행할 수 있도록 할 것이다. 그리고 나서 이것들은 지나가는 운전자들을 위해 도로변 부대로 전파될 것이다. 운영상 이 방법은 현재 가장 효과적이지만 당국에 많은 비용을 지불하는 것으로 간주되고 있다.
보안
특히 국민 수용 문제에 비춰볼 때 부대 보안은 또 다른 관심사다. 범죄자들은 차량 내부나 길가에 설치된 것과 상관없이 VII 유닛을 조작하거나 제거하거나 파괴할 수 있다. 차량 내부에 배치하면 주행 기록계 조작에 관한 법률과 유사한 법률이 제정될 수 있으며, 검사 또는 서비스 중에 장치를 검사하여 변조 징후를 확인할 수 있다. 이 방법은 점검 빈도 및 자가 수리를 수행하는 운전자와 관련하여 언급된 제한사항이 많다. 또한 검사를 수행하는 차량 기술자의 정직성에 대한 우려도 제기된다. 기술자가 변조 징후를 식별할 수 있는 능력은 VII 시스템 자체에 대한 지식 여부에 따라 달라질 수 있다.
자석, 전기 충격 및 악성 소프트웨어(바이러스, 해킹 또는 방해물)는 차량 내부 또는 도로변에 위치한 장치에 관계없이 VII 시스템을 손상시키는 데 사용될 수 있다. 정비사가 차량 내 VII 유닛을 검사하려면 광범위한 교육과 인증이 필요할 것이다. 도로변에서는 장비가 손상되지 않도록 하고 내구성을 높이기 위해 고도의 보안이 요구될 것이다. 그러나, 도로의 가장자리에 가까운 공공 도로의 우측 통행로에 도로 단위가 잘 배치될 수 있기 때문에 (의도적이든 우발적이든) 차량이 부딪힐 염려가 있을 수 있다. 유닛은 운전자에게 위협을 주지 않도록 제작되어야 할 것이다: 아마도 저인격 및/또는 저질량 물체의 형태로(비교적으로 저렴한 유닛이 수반될 수 있음) 또는 유닛은 가드레일과 같은 장치에 의해 보호되어야 할 것이다. 이는 유닛의 안전 문제를 야기한다.n
데이터 입력
그러나 VII 시스템에 대한 입력의 디지털화에 또 다른 한계가 있다. VII 시스템은 아마도 기존 표지판과 도로 표시를 계속 감지할 것이지만 목표 중 하나는 그러한 표지판과 표시를 완전히 제거하는 것이다. 이를 위해서는 각 항목의 위치와 메시지를 VII 시스템 형식으로 변환해야 한다. 이 작업에 대한 책임은 거의 모두가 자금, 인력 및 가용 시간에 어려움을 겪는 고속도로 기관에 달려 있을 것이다. 따라서 VII 시스템을 구현하고 유지하기 위해서는 국가 차원의 지원이 필요할 수 있다.
통신 및 승인
VII는 주로 수많은 운송기관이 참여하는 공동 연구 기업으로 개발되고 있지만, 초기 제품은 개별 애플리케이션에 맞게 제작될 가능성이 높다. 결과적으로, 시스템이 확장됨에 따라 호환성 및 포맷 문제가 발생할 수 있다. 이러한 어려움을 극복하려면 서로 다른 시스템 간의 복잡한 번역 프로그램이나 보다 포괄적인 접근법을 개발하기 위해 기존 VII 시스템의 전면적인 정비가 필요할 수 있다. 어느 경우든 소프트웨어의 버그 비용과 가능성은 높을 것이다.
법률은 VII 데이터에 대한 제자리 접근과 해당 기관 간의 통신을 설정하도록 요구될 것이다. 예를 들어, 미국에서, 주간 고속도로는 종종 주(州)에 의해 유지되는 연방 도로지만, 지방 자치주나 시 당국도 관여할 수 있다. 그 법률은 각 기관의 권한 수준을 정할 필요가 있을 것이다. 예를 들어 펜실베니아 주의 경우, 인접 메릴랜드 주는 시 단위보다 카운티 단위에서 더 많은 권한을 가지고 있는 반면, 자치단체들은 주 단위 도로들이 거의 주 단위에서 독점적으로 통제되는 경향이 있다. 또한 어떤 다른 기관이 데이터를 사용할 수 있는지(즉, 법 집행 기관, 인구 조사 등)와 정보 사용이 허용되는 정도를 결정해야 할 것이다. 데이터 오용을 최소화하기 위해 법 집행이 필요할 것이다. 다양한 수준의 권한도 비호환성을 높일 수 있다.
최근 개발
현재 연구와 실험의 대부분은 유나이티드 States[3]이 조정은 차량 기반 통합 컨소시엄을 통해 확보될 수 있도록, 자동차 제조사 중(포드, 제너럴 모터스, 다임러 크라이슬러 도요타, 닛산, 혼다, 폭크스바겐, BMW), IT공급자들, 미국 연방 및 주 교통 de에 시행된다.파Tedments, 그리고 전문적인 협회들.[4] 트라이얼링은[5] 미시간과 캘리포니아에서 열리고 있다.[6]
현재 미국 이니셔티브에[7] 따라 개발되고 있는 구체적인 애플리케이션은 다음과 같다.
- 안전하지 않은 상태 또는 충돌이 임박한 경우 운전자에게 경고
- 도로에서 벗어나려고 할 경우 운전자에게 경고하거나 커브를 너무 빨리 돌 경우 경고
- 시스템 운영자에게 실시간 혼잡, 기상 조건 및 사고 정보 제공.
- 운전자에게 실시간 관리, 코리더 범위 권장사항 계획 및 제공을 위한 코리더 용량에 대한 정보 제공.
2007년 중반, 디트로이트 근처의 약 52km2(20평방마일)를 포함하는 VII 환경이 20개의 프로토타입 VII 응용 프로그램을 테스트하기 위해 사용될 것이다. 몇몇 자동차 제조업체들도 자체 VII 연구와 트라이얼링을 실시하고 있다.
