차량 소프트웨어 정의 네트워킹에서 확장 칼만필터를 이용하는 차량 궤적 예측시스템 및 그 방법, 그 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독이 가능한 기록매체
System and Method for Vehicle future trajectory prediction using E-Kalman Filter with IMM in the Soft-Defined Internet of Vehicles
특허 요약
본 발명의 실시예에 따르면, 5G 아키텍처 (23.501 3GGP 기술 사양)에서 사용자 단말기의 요청에 적절히 부합하는 올바른 네트워크 슬라이스 인스턴스를 선택하는 기능을 구현하며, 특히 VNF 오케스트레이션 플랫폼과 통신하여 망의 현재 상태를 알아내어, MME(Mobility Management Entity)/AMF(Access Mobility Function)와의 상호 작용을 위한 네트워크 슬라이스 인스턴스 식별하고 선택하는 네트워크 슬라이스 선택 기능을 제공할 수 있도록 한다.
청구항
번호청구항
1

에지 크라우드 하에서, SDN(Software Defined Networking; 소프트웨어 정의 네트워킹)이 가능한 장치를 구비하는 차량의 위치를 추적하는 시스템에 있어서,차량의 위치의 추적 대상이 되는 특정 지역에 에지 크라우드를 적용하는 차량에 설치되는 SDN 제어장치;상기 차량에서 발생하는 차량 속도, 위치 및 가속도를 포함하는 운행정보를 상기 SDN 제어장치로부터 전송받는 에지 제어기(Edge Controller);상기 에지 제어기는,상기 차량에서 제공되는 상기 운행정보를 바탕으로, IMM(Interacting Multiple Model; 상호작용 다수모델 프로그램)부에 의해 확률밀도함수를 계산하고 누적하여 차량의 예상 위치를 산출하는 확장 칼만필터(Extended Kalman Filter; EKF)모듈;를 포함하고,상기 확장 칼만필터 모듈은,상기 차량의 예상 동적정보에 대한 예상 모델을 제공하는 예측모델 제공부;를 포함하며,상기 예측모델 제공부에서 제공되는 예측모델은,상기 차량이 움직이지 않거나 속도가 '0'인 상황을 나타내는 일정 위치 모델(CL);상기 차량의 현재위치와 차량 이동 방향에 있는 가장 가까운 교차로에서의 거리를 가진 차량이 일정 속도로 이동할 때 차량의 상황을 나타내는 일정 속도 모델(CV);상기 차량이 일정한 가속도(a)를 가지고 이동할 때 차량의 상황을 나타내는 일정 가속도 모델(CA);상기 차량이 일정한 가속도에서 일정 시간 동안 가속도 변화를 가지고 이동할 때의 상황을 나타내는 일정 저크 모델(CJ);상기 차량의 SDN 제어장치에게, 차량이 지속적으로 회전을 하거나, 정션(jungtion), 인터섹션(intersection) 및 가장 오른쪽, 왼쪽 또는 중간의 차선번호의 매개 변수를 사용하여, 동일한 도로 상에서 직진할 것임을 표현하는 차량의 터닝 모델(VT);을 포함하고,상기 확장 칼만필터 모듈의 상기 IMM부는,상기 예측모델 제공부에서 제공하는 상기 예측모델을 이용하여 업데이트 과정을 수행하고, 예측오차를 수정하는 피드백 과정을 반복하며,상기 예측모델에 포함되는 각 상기 일정 위치 모델(CL), 일정 속도 모델(CV), 일정 가속도 모델(CA), 일정 저크 모델(CJ) 및 차량의 터닝 모델(VT)에 따른 발생 확률을 계산하고, 상기 계산된 확률을 사용하여 어느 모델이 차량의 위치 예측에 지배적일지 식별하고,상기 피드백 과정을 통해 지배적 모델을 식별하는 경우,차량의 전체 주행에서 각 반복에 대한 확률을 계속 재계산하여 이전 반복에서 계산된 확률 값에 대해 새로운 확률 값을 가중하는 방식으로 수행하며,이를 통해 산출된 정보를 기반으로 각 모델의 확률을 계산하는,차량 소프트웨어 정의 네트워킹에서 확장 칼만필터를 이용하는 차량 궤적 예측시스템.

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제1항에 있어서,상기 IMM부는,하기의 식 7에 따른 상태 전환 매트릭스를 통해 각 모델의 확률을 계산하는,차량 소프트웨어 정의 네트워킹에서 확장 칼만필터를 이용하는 차량 궤적 예측시스템.{식 7}(CL: 일정 위치모델, CV: 일정 속도모델, CA: 일정 가속도 모델, CJ: 일정 저크 모델, VT: 차량 터닝 모델)

6

제5항에 있어서,상기 IMM부는,Markov 체인 모델을 사용해 확률 밀도 함수(pdf)를 계산한 후 각 모델에 대한 누적 확률을 계산하는,차량 소프트웨어 정의 네트워킹에서 확장 칼만필터를 이용하는 차량 궤적 예측시스템.

7

청구항 1에 따른 시스템을 적용하여, 에지 크라우드 하에서, SDN(Software Defined Networking; 소프트웨어 정의 네트워킹)이 가능한 장치를 구비하는 차량의 위치를 추적하는 방법에 있어서,차량의 SDN 장치를 통해 에지 클라우드의 에지 제어기에 차량의 위치, 속도, 가속도를 포함하는 운행정보를 전송하는 1 단계;상기 에지 제어기 내의 확장 칼만필터(Extended Kalman Filter; EKF) 모듈에서, 상기 운행정보를 바탕으로, IMM(Interacting Multiple Model; 상호작용 다수모델 프로그램)부에 의해 확률밀도함수를 계산하고 누적하여 차량의 예상 위치를 산출하는 2단계; 를 포함하며,상기 2단계는,IMM(Interacting Multiple Model; 상호작용 다수모델 프로그램)부에서,상기 예측모델 제공부에서 제공하는 상기 예측모델을 이용하여 업데이트 과정을 수행하고, 예측오차를 수정하는 피드백 과정을 반복하며,상기 예측모델에 포함되는 각 상기 일정 위치 모델(CL), 일정 속도 모델(CV), 일정 가속도 모델(CA), 일정 저크 모델(CJ) 및 차량의 터닝 모델(VT)에 따른 발생 확률을 계산하고, 상기 계산된 확률을 사용하여 어느 모델이 차량의 위치 예측에 지배적일지 식별하고,상기 피드백 과정을 통해 지배적 모델을 식별하는 경우,차량의 전체 주행에서 각 반복에 대한 확률을 계속 재계산하여 이전 반복에서 계산된 확률 값에 대해 새로운 확률 값을 가중하는 방식으로 수행하며,이를 통해 산출된 정보를 기반으로 각 모델의 확률을 계산하는,차량 소프트웨어 정의 네트워킹에서 확장 칼만필터를 이용하는 차량 궤적 예측 방법.

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제7항에 있어서,상기 2단계는,하기의 {식 7}에 따른 상태 전환 매트릭스를 통해 각 모델의 확률을 계산하는,차량 소프트웨어 정의 네트워킹에서 확장 칼만필터를 이용하는 차량 궤적 예측 방법.{식 7}(CL: 일정 위치모델, CV: 일정 속도모델, CA: 일정 가속도 모델, CJ: 일정 저크 모델, VT: 차량 터닝 모델)

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청구항 13에 의한 차량 소프트웨어 정의 네트워킹에서 확장 칼만필터를 이용하는 차량 궤적 예측 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독이 가능한 기록매체.