International Journal of Highway Engineering (한국도로학회논문집)

Korean Society of Road Engineers (한국도로학회)
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Algorithm for Identifying Highway Horizontal Alignment using GPS/INS Sensor Data

GPS/INS 센서 자료를 이용한 도로 평면선형인식 알고리즘 개발

  • 정은비 (한양대학교 교통공학과) ;
  • 주신혜 (한양대학교 교통공학과) ;
  • 오철 (한양대학교 교통공학과) ;
  • 윤덕근 (한국건설기술연구원 도로연구실) ;
  • 박재홍 (한국건설기술연구원 도로연구실)
  • Received : 2011.04.05
  • Accepted : 2011.05.20
  • Published : 2011.06.15
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Abstract

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.

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 연구에서는 평면선형 인식 이전에 전처리 과정으로 이동평균법을 통하여 자료를 평활화함으로써 원시자료의 이상치를 제거하여 평면선형 인식의 신뢰성을 제고하였다. 유전알고리즘(GA, Genetic Algorithm)을 이용하여 분류정확도(CCR, Correct Classification Rate)를 최대로 하는 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 높은 신뢰도를 가지는 정보를 제공 가능한 것으로 분석되었다. 본 연구에서 개발한 평면선형인식 알고리즘은 조사차량에 GPS/INS센서의 소프트웨어로 탑재되어 도로 및 교통기술자에게 도로기하구조정보를 보다 용이하게 수집하고 분석할 수 있는 환경을 제공하는데 기여할 것으로 기대된다.

Keywords

References

  1. 강승림, 박창호(2003) "고속도로 선형조건과 GIS 기반 교통사고 위험도지수 분석", 대한교통학회 논문집, 대한교통학회, 제21권, 제1호, pp. 21-40.
  2. 노태호, 장호식, 이종출(2002) "RTK GPS/GLONASS 조합에 의한 도로의 평면선형 정확도 분석", 한국지형공간정보학회 논문집, 한국지형공간정보학회, 제10권, 제2호, pp.29-37.
  3. 윤덕근, 정동훈, 성정곤, 이상화(2006) "센서를 장착한 차량을 이용한 도로 횡단경사 측정에 관한 연구", 한국도로학회 논문집, 한국도로학회, 제8권, 제2호, pp.105-116.
  4. 윤덕근, 성정곤(2007) "각종 센서를 장착한 차량을 이용한 종단선형 분석 알고리즘 개발 및 현장 검증에 관한 연구", 대한교통학회 논문집, 제25권, 제2호, pp.157-165.
  5. 이영희(2003) "GIS를 이용한 도로선형의 안전성 평가 ", 석사학위논문, 상주대학교.
  6. 이종출, 이영대, 서정훈(2000) "GPS에 의한 도로의 평면선형분석", 대한토목학회 2000년도 학술발표회논문집(IV), 대한토목학회, pp.553-557.
  7. 이종출, 노태호, 허종호, 김진수(2001) "위성측량에 의한 도로편 경사 자동 추출 알고리즘 개발", 대한토목학회 2001년도 학술발표회 논문집, 대한토목학회, pp.1-4.
  8. 이종출, 차성렬, 이영도, 김세준(2004) "수치영상을 이용한 도로편경사 추출", 한국측량학회 2004년도 춘계학술발표회 논문집, 한국측량학회, pp.233-238.
  9. C. Messer(1979) "Highwy Geometric Design Consistency Related to Driver Expectancy", FHWA-RD-79-53, Vol. 2.
  10. Charles V. Zegeer, J. Richard Stewart, Forrest M. Council, Donald W. Reinfurt, and Elizabeth Hamilton (1992) "Safety Effects of Geometric Improvements on Horizontal Curves", Transportation Research Record 1356.
  11. David L. Harkey, Chang Yi, and John Feaganes (2004) "Evaluation and Validation of Automated In-Vehicle Data Collection System for Developing Roadway Alignment", Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, No. 1897, pp. 164-172.
  12. Lamm, R., E.U. Hiersche, and T. Mailaender (1999) "Examination of the Existing Operating Speed Background of the German Guidelines for the Design of Roads", Highway Design and Traffic Safety Engineering Handbook, McGraw-Hill.
  13. Michael Camer, "GPS/INS Integration", Photogrammetric Week 1997, Institute for Photogrammetry, University of Stuttgart
  14. Salvatore Cafiso and Grazia La Cava (2009) "Driving Performance, Alignment Consistency, and Road Safety", Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, No. 2102, pp. 1-8.
  15. Sunhee Choi, Junggon Sung(2007) "Data Generalization Algorithm for the Extraction of Road Horizontal Alignment Design Elements using the GPS/INS Data", The 1st International conference on Advances in hybrid information technology, Lecture Note in Computer Science, Vol.4413, pp.51-62.