3. 추진실적 상세내용
3.2 세부연구 추진내용
3.2.1 현대엠엔소프트(주)
본 과제의 1차년도 목표인 ETRI원내 정밀지도 구축을 위해 우선 글로벌 선진 업체의 구축 컨텐 츠를 파악하고 우리나라 도로 상황에 맞는 컨텐츠를 정의하였다. 정밀지도의 제작은 자체 보유중인 MMS(Mobile Mapping System)장비를 기반으로 데이터 후처리, 객체추출 및 도화 과정을 거쳐 구축을 진행하였다. 또한 실제 측량한 검증점 과의 비교를 통해 50cm 미만의 정확도를 확보 하였 다.
① 자율주행을 위한 정밀지도 구축 제작 과정
그림 39. 정밀지도 구축 작업 순서 - MMS(Mobile Mapping System) 조사
차량에 탑재된 2대의 Lidar와 정밀IMU(Inertial Measurement Unit), DMI(Distance Measuring Instrument) 그리고 디지털카메라를 이용하여 정밀한 위치 측정이 가능하다.
그림 40. MMS 센서 스팩
- 데이터후처리
데이터 후처리는 GNSS와 국토지리정보원 상시관측소를 연결하여 기선해석을 진행하고 IMU데이 터와의 통합처리 과정을 거쳐 3차원 주행경로데이터(SBET : Smoothed Best Estimate of Trajectory)를 생성하고 이를 기반으로 레이저스캐너와 카메라에서 취득된 영상센서에 3차원 정밀 좌표를 부여해서 최종 LAS(Laser)를 생성하는 과정이다.
그림 41. 후처리 작업 공정
- 객체 추출 및 도화
LAS데이터를 기반으로 레이저 반사강도를 이용하여 MMS도화전용 소프트웨어를 사용하여 객체 를 추출한다. 또한 추출된 객체의 편집 및 속성 입력은 GIS관련 소프트웨어를 이용하여 입력한다.
그림 42. 원내 도화 예시
- 구축 완료
본 연구과제에서는 GIS 공용 포맷인 SHP으로 최종 결과를 산출하였다.
3.2.2 ㈜리얼타임테크
- 로딩용 스키마
2D맵기반 파일(Basemap)의 네트워크 데이터를 메인메모리 DBMS에 로딩하기 위해서 다음과 같은 테이블 스키마를 생성해야 한다. 테이블 스키마에 대한 자세한 정보는 생략한다.
테이블명 설명
LOADING_NODE NODE 정보
LOADING_NODE_SUB1 NODE 회전,통행 정보 LOADING_NODE_SUBSUB1 NODE 시변 통행정보 LOADING_NODE_SUB2 NODE 교차점 묵인 정보 LOADING_NODE_SUB3 NODE 방면 명칭
LOADING_NODE_SUBSUB3 NODE 부방면 명칭
LOADING_LINK LINK 정보
LOADING_LINKSHAPE LINK 형상 정보 LOADING_ADJACENTNOE 인접 NODE 정보
표 4. 2D맵기반 파일(Basemap)의 데이터 적재를 위한 스키마
PROCESSING_NODE_SUB1 NODE 회전,통행 정보 PROCESSING_NODE_SUBSUB1 NODE 시변 통행정보 PROCESSING_NODE_SUB2 NODE 교차점 묵인 정보 PROCESSING_NODE_SUB3 NODE 방면 명칭
PROCESSING_NODE_SUBSUB3 NODE 부방면 명칭 PROCESSING_LINK LINK 정보
PROCESSING_LINKSHAPE LINK 형상 정보 PROCESSING_ADJACENTNOE 인접 NODE 정보
표 5. 네트워크 데이터를 가공하여 적재하기 위한 스키마
스키마는 Loading, Processing, Mapping 으로 진행되는 단계에 따라 구분되며, 테이블의 구분 은 테이블명에 접두어 구분자를 두어서 테이블을 구분한다.
② 2D 맵 기반 파일 및 데이터베이스간 변환/적재 기술 개발
수집된 2D 기반의 네트워크 데이터 파일(Basemap)을 관계형 메인메모리 DBMS로 로딩/변환/적재 하여 제공함으로써, 최종 단말인 클라우드 기반의 네비게이션 시스템에서 이를 활용 할 수 있도록 한다.
본 개발은 다음 그림과 같이 3단계 과정으로 진행 된다.
Loading 단계
Processing 단계
Mapping 단계
그림 46. 파일 및 데이터베이스 간 변환/적재 단계
Ÿ Basemap 데이터 적재를 위한 로딩용 테이블 생성 Ÿ Basemap 에 연결하여 데이터를 버퍼로 로딩 Ÿ 버퍼에 읽어들인 데이터를 로딩용 테이블에 삽입
Ÿ 가공된 데이터 적재를 위한 가공용 테이블 생성 Ÿ 데이터에 대한 통합객체 ID 부여 및 ID 매칭 Ÿ 데이터에 대한 인접노드제거 및 보간점 재정렬 Ÿ 데이터에 대한 통행 관련 정보 가공
Ÿ 가공된 데이터를 가공용 테이블에 삽입
Ÿ 서비스 데이터 적재를 위한 서비스용 테이블 생성 Ÿ 가공된 데이터중 서비스에 필요한 데이터를 버퍼로 로딩 Ÿ 버퍼에 읽어들인 데이터를 서비스용 테이블에 삽입
- Loading 과정
Ÿ 먼저 Basemap 파일의 특징을 알아보면 아래와 같다.
Ÿ Microsoft Access 기반으로 작성된 MDB 파일.
Ÿ 도엽단위 기반으로 네트워크 데이터를 구성.
Ÿ 네트워크 데이터는 2진 바이너리 포맷 형태.
Ÿ 맵 제공 업체에서는 2진 바이너리 포맷 분석을 위한 Library 제공.
Basemap 파일로부터 읽어들인 데이터를 로딩DB에 적재하기 위해서는 ADG 라이브러리를 사용 해야 한다. ADG 라이브러리는 읽어들인 2진 데이터를 분석하며, 분석된 데이터를 앞서 설 계된 로딩용 스키마 테이블에 저장하기 위해서 관계형 데이터 형태로 제공한다. 아래 그림 은 로딩과정을 보여준다.
그림 47. 로딩 과정
- Processing 과정
메인메모리 DBMS에 적재된 네트워크 데이터를 서비스 DB로 적재하기 위해서는 가공 처리과정 을 거쳐야한다.
지도의 각 도엽마다 네트워크 데이터에 ID를 부여하는데 1부터 시작하여 할당 되어있다. 즉, 도 엽이 다른 네트워크 데이터간에는 ID가 중복 되어 있다. 따라서 네트워크 데이터에 통합 ID를 할당해야 한다.
또 네트워크 데이터들이 도엽별로 나뉘어져 있기 때문에 도엽과 도엽 사이에 이어진 링크에는 경계지점에 노드를 생성해 둔다. 이 노드는 다른 정보는 아무것도 없이 도엽의 경계를 나타낼
다음 그림은 인접 노드 데이터의 예이다.
- Mapping 과정 NETWORK_TYPE char(50) nullable NETWORK_CATEGORY char(8) NODE_TYPE char(50) nullable PASS_CTRL_ID int LINK1_RID char(20) nullable LINK2_RID char(20) nullable LINK3_RID char(20) nullable LINK4_RID char(20) nullable LINK5_RID char(20) nullable LINK6_RID char(20) nullable LINK7_RID char(20) nullable LINK8_RID char(20) nullable
NW_LINK
GEOMETRY linestring nullable COST double COST_OPERATOR char(5)
NW_PASS_CTRL
록하기 위해서 색인 대신에 RID(Recordid)를 이용할 수 있도록 한다.
③ 2D 맵 데이터베이스 기반 일관성 검증 기술 개발
본 개발의 수집된 2D 기반의 네트워크 데이터 파일(Basemap)을 관계형 Databse로 로딩/변환/적 재 한 후, 최종 가공된 서비스용 데이터에 대한 일관성 검증을 통해 데이터의 오류를 체크 및 수정 하여 제공함으로써, 최종 단말인 클라우드 기반의 네비게이션 시스템에서 이를 활용 할 수 있도록 한다.
그림 50. 일관성 검증 과정
서비스 DB에 대한 검증 모듈의 검증 항목은 다음과 같다.
w 네트워크 데이터 모델 스키마 검증 w 각 테이블의 레코드 개수 검증 w 노드/링크/통행정보 ID에 대한 검증 w 노드 테이블 레코드 데이터 검증 w 링크 테이블 레코드 데이터 검증 w 노드에 대한 연결링크 개수 검증
w 노드에 대한 각 연결링크 상호간의 통행정보 검증
위 검증 항목에 대하여 검증 모듈은 일련의 순서 또는 검증 항목을 선택하여 검증을 할 수 있 고, 검증에 대한 결과를 확인할 수 있는 기능을 제공한다.
3.3.3 ㈜쿠바
6 차로주행정보 Centerline_Main 차선중심선_본선 Line
7 Centerline_Junction 차선중심선_교차로 Line
shp 데이터의 좌표값을 화면좌표로 변환하여 출력하는데 데이터의 전체 MBR 과 화면 크기의 비율 을 계산하여 변환한다. DB 저장시 좌표값은 shp 데이터의 좌표값 그대로 저장한다.
맵 편집 툴의 Save RoadMark 메뉴로 로드되어 있는 데이터를 로드 네트워크 데이터로 변환하여 DB에 저장한다. 저장 후에는 shp 파일 없이 DB에 저장된 데이터를 불러와 사용할 수 있다.
서비스를 위한 Node 데이터 생성시 지도 데이터와의 정렬 기능을 제공한다.
Node 와 Node를 연결하여 Link를 생성할 수 있으며, Curve Fitting 기능을 제공한다. 노드간 중 점을 직각으로 교차하는 직선상의 점을 중심으로 하고 각 노드를 지나는 Circle을 만들고 마우스 포인터의 위치에 따라 중심점을 직선상에서 이동하여 Curve의 정도를 조절할 수 있다.
그림 52. Link Curve Fitting 방식
아래는 맵 편집 툴에서 Curve Fitting을 실행하는 화면이다.
그림 53. Link Curve Fitting 실행 화면
자율주행 차량의 탑승 및 주차에 활용하기 위해 Building 데이터를 생성할 수 있는데, Building 데 이터는 맵 편집 툴에서 원하는 위치에 마우스로 각 점을 찍는 방식으로 생성한다. 생성한 Building 데이터에는 동 정보를 입력할 수 있으며 입력된 동 정보는 DB에 저장되고 화면에 표출된다.
그림 54. Building 데이터 생성 화면
자율주행 차량의 주차에 활용하기 위해 주차 슬롯 데이터를 생성할 수 있는데, Building 데이터와 같이 직접 그려서 생성하거나 또는 지도 데이터에 맞게 자동 생성할 수 있다. 자동 생성 방식은 맵 화면에 점을 찍어 해당 점과 가장 가까운 상하좌우의 지도 데이터에 맞게 생성하는 Select 방식과 선택한 지도 데이터의 직선들을 추출하여 해당 직선과 가장 가까운 직선을 찾아 생성하는 Auto 방 식이 있다.
그림 55. 주차 슬롯 데이터 생성 방식
아래는 맵 편집 툴에서 ParkingLot 데이터를 생성하는 화면이다. 좌측부터 Select 방식, Auto 방 식.
그림 56. 주차 슬롯 데이터 생성 실행 화면
서비스에 필요한 데이터를 생성한 후, Save Items 메뉴로 DB 에 저장할 수 있다. 저장한 데이터는 Load Items 메뉴로 불러와서 수정할 수 있다.
② 클라우드 서버 시스템
본 과제에서는 자율주행 차량과 자율주행 요청 모바일 기기를 연결 및 관리하기 위한 클라우 드 서버 시스템 개발을 수행하였다. 클라우드 서버 시스템 기능의 요약은 다음과 같다.
ü DB 에 저장된 도로 네트워크 데이터를 맵화면에 표출
ü 차량이 자율주행시 경로를 맵화면에 표출 ü 모바일에서 서비스 맵 요청시 서비스 맵 전송
ü 모바일에서 자율주행 요청시 최단거리 공차 검색 후 차량 할당 및 모바일 위치로 자율주행 요청
ü 모바일에서 서비스 요청시 차량에 경로 전달 및 자율주행 요청 ü 차량에서 위치 보고시 모바일로 전송
ü 차량에서 도착 알림 수신시 모바일로 전송
ü 모바일에서 서비스 종료 요청시 종료 위치 또는 ParkingLot 으로의 경로 전송 및 발렛주행 요청
클라우드 서버 시스템의 최초 실행시 화면은 다음과 같다.
그림 57. 클라우드 서버 시스템 실행 화면
클라우드 서버 시스템 실행시 DB에 접속하여 도로 네트워크 데이터 및 서비스 데이터를 로드 후
클라우드 서버 시스템 실행시 DB에 접속하여 도로 네트워크 데이터 및 서비스 데이터를 로드 후