GPS/INS 센서 자료를 이용한 도로 평면선형인식 알고리즘 개발

Abstract

도로기하구조정보는 도로의 안전성평가 및 도로의 유지관리를 위한 필수적인 요소이다. 본 연구에서는 GPS(Global Positioning System)/INS(Inertial Navigation System)센서가 탑재된 조사차량을 이용하여 기하구조정보를 수집하였으며, 수집된 차량의 자세정보 중 평면선형과 관련된 Roll, Heading 자료를 이용하여 직선, 원곡선, 완화곡선을 구분하는 알고리즘을 개발하였다. 본 연구에서는평면선형 인식 이전에 전처리 과정으로 이동평균법을 통하여 자료를 평활화함으로써 원시자료의 이상치를 제거하여 평면선형 인식의신뢰성을 제고하였다. 유전알고리즘(GA, Genetic Algorithm)을 이용하여 분류정확도(CCR, Correct Classification Rate)를 최대로하는 알고리즘 파라미터를 설정한 결과 100%의 분류정확도를 보였다. 설정된 파라미터를 이용하여 고속도로와 국도 주행자료를 이용하여 알고리즘을 평가한 결과 90.48%와 88.24%의 분류정확도를 보여, 제안된 평면선형인식 알고리즘은 현장에서 적용 시 높은신뢰도를 가지는 정보를 제공 가능한 것으로 분석되었다. 본 연구에서 개발한 평면선형인식 알고리즘은 조사차량에 GPS/INS센서의소프트웨어로 탑재되어 도로 및 교통기술자에게 도로기하구조정보를 보다 용이하게 수집하고 분석할 수 있는 환경을 제공하는데 기여할 것으로 기대된다.

Geometric information is a key element for evaluating traffic safety and road maintenance. This study developed an algorithm to identify horizontal alignment using global positioning system(GPS) and inertial navigation system(INS) data. Roll and heading information extracted from GPS/INS were utilized to classify horizontal alignment into tangent, circular curve, and transition curve. The proposed algorithm consists of two components including smoothing for eliminating outlier and a heuristic classification algorithm. A genetic algorithm(GA) was adopted to calibrate parameters associated with the algorithm. Both freeway and rural highway data were used to evaluate the performance of the proposed algorithm. Promising results, which 90.48% and 88.24% of classification accuracy were obtainable for freeway and rural highway respectively, demonstrated the technical feasibility of the algorithm for the implementation.