교통약자를 위한 도시철도 역사내 맞춤형 스마트 내비게이션 개발
산업자원부, 2022.05.01~2023.12.31
□ 연구개발 목표
본 연구에서는 연구팀의 딥러닝 기반 지자기 실내 측위 기술을 도시철도 역사 내에 적용하여 휠체어 사용 장애인, 시각 장애인 등 교통 약자를 위한 맞춤형 실내 길 안내 서비스를 개발하는 것을 최종 목표로 한다. 교통 약자 맞춤형 스마트 내비게이션 시스템의 전체 개요는 그림 1과 같다. 매년 수시로 발생하는 역사 내 휠체어 리프트 사고, 장애인들을 위한 환승 안내 미흡, 최근 증가하고 있는 장애인들의 이동권 보장 요구 등으로 인해 교통 약자를 위한 정확한 실내 길 안내 서비스가 필요한 실정이다.
이를 해결하기 위해 본 과제에서는 1 단계로, 역사 내에서 측위 오차 1 미터 내외 수준의 기본적인 실내 측위 시스템을 구축한다. 이를 위해 테스트베드 내 자기장 데이터를 수집하고 측위에 필요한 딥러닝, instant localization, PDR 모듈을 최적화하고, 단층에서 다양한 걸음 속도, 보행 자세로 현장 테스트를 통해 검증한다. 또한 다양한 시설 정보 DB 구축을 통해 기본적인 목적지 안내 기능을 개발한다. 2 단계에서는 층간 이동 모듈(계단, 엘리베이터, 에스컬레이터, 층 인식 모듈)을 추가하여 복층을 포함한 역사 내 전체에 실내 측위 시스템을 구축하고, 장애인 유형 별 안전한 길 안내 및 열차 도착 알림 기능, 위험 구역 접근 알림 등 교통 약자를 위한 편의 기능을 개발한다. 만족도 높은 서비스 제공을 위해 장애인 유형 별로 서로 다른 내비게이션 화면을 디자인하고, 장애인 유형에 따라 길 안내 시 엘리베이터, 점자 블록, 음성 유도기 등이 있는 곳을 우선적으로 안내할 수 있도록 하고, 위험 구간 알림 및 열차 도착 알림 등의 기능을 내비게이션 앱에 탑재한다. 휠체어 사용 장애인, 시각 장애인을 대상으로 현장 체험을 통해 교통 약자를 위한 역사 내 맞춤형 스마트 내비게이션 앱을 최종 검증하는 것을 목표로 한다.
□ 연구개발 개요
교통 약자를 위한 역사 내 맞춤형 내비게이션 개발을 위해 다음의 2단계로 나누어 연구 개발을 진행한다.
1. 지구 자기장 기반 실내 측위 테스트베드 구축 및 기본적인 내비게이션 앱 개발 : 지하철 역사 테스트베드(한국철도공사 운영 역사) 내에서 연구팀의 딥러닝 기반 지자기 실내 측위 기술을 적용하여 사용자의 위치 추적, 이동 경로 분석 및 다양한 보행 상태 등을 추정할 수 있는 실내 측위 시스템을 구축한다. 측위 시스템 구축을 위해 테스트베드 내 자기장 데이터를 수집하고, 수집한 자기장 맵을 딥러닝으로 학습한다. 딥러닝 모듈 외에도 측위를 위한 instant localization 엔진, PDR 엔진 등을 현장에 맞게 최적화한다. 1 단계에서는 기본적으로 테스트베드의 단층 환경에서 1 미터 내외의 측위 성능을 제공하는 것을 목표로 하며 다양한 보행 속도와 스마트폰 파지 자세에 모두 대응할 수 있도록 실시간 현장 테스트를 진행하고 성능을 검증한다. 휠체어 리프트, 엘리베이터, 에스컬레이터, 점자 블록, 장애인 화장실 등과 같은 교통 약자 편의 시설의 위치 정보를 DB에 저장하고, 기본적인 목적지 탐색 및 경로 안내 기능을 탑재한 내비게이션을 개발한다.
2. 시스템 통합 및 장애인 유형 별 안전한 길 안내 서비스 개발 : 2 단계에서는 1 단계에서 개발된 측위 엔진(딥러닝, instant localization, PDR)들을 통합하고 계단, 엘리베이터, 에스컬레이터를 포함한 복층 공간에서 실시간으로 층간 이동을 인식할 수 있도록 층간 이동 인식 모듈을 추가하여 복층을 포함한 역사 전체에서 1 미터 내외 의 측위 성능을 제공하는 측위 시스템을 구축한다. 전동 휠체어 사용 지체장애인의 경우 전동 휠체어 전용 추측항법 엔진을 적용하여 이동 속도와 이동 방향을 정확하게 추정할 수 있도록 한다. 내비게이션 앱에서는 그림 2에서와 같이 장애인 유형을 시각 장애인, 휠체어 사용 장애인 등과 같이 세부적으로 나누어 사용자 유형 별 내비게이션 화면 및 메뉴 구성을 다르게 디자인하고, 경로 안내 시 휠체어 사용자에게는 엘리베이터나 휠체어 리프트가 있는 곳을 우선으로, 시각 장애인에게는 점자 블록이나 음성 유도기가 있는 곳을 우선으로 안내하는 등 안전하고 편리한 경로 안내를 제공할 수 있도록 개발한다. 열차 승강장 진입 알림 기능과 시각 장애인을 위한 위험 구역 접근 알림 기능 등을 개발하여 목적지 안내뿐만 아니라 위치 기반 다양한 부가 서비스를 통해 교통 약자들의 앱 사용 만족도를 높인다. 최종적으로 장애인 유형 별 다양한 시나리오를 가정하여 테스트를 진행하고, 장애인 협회의 협조를 통해 시각 장애인, 휠체어 사용 장애인의 현장 체험 및 최종 검증을 진행하고, 교통 약자를 위한 맞춤형 스마트 내비게이션 앱의 만족도 조사를 진행한다.
그림 . 교통 약자 맞춤형 스마트 내비게이션 화면 예시 및 기능
