실도로 주행 궤적 데이터를 활용한 클러스터링 기반 운전행태 분류 연구
Classification of Driving Behaviors Based on Clustering of Real-World Trajectory Data
- 주제(키워드) 실도로 주행 궤적 데이터 , 운전행태 분석 , 주행 지표 분포 , K-means 클러스터링 , 의사결정나무 , 도로 유형별 주행 특성
- 발행기관 아주대학교 일반대학원
- 지도교수 소재현
- 발행년도 2026
- 학위수여년월 2026. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 D.N.A.플러스융합학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000035939
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
본 연구는 최근 자율주행 기술 개발, 교통안전 분석, 교통 운영 및 정책 평가를 위한 기초 자료로 활용이 확대되고 있는 실도로 주행 궤적 데이터를 대상으 로, 각 데이터가 내포하는 운전행태의 구성과 분포 특성을 데이터 단위에서 종합적으로 정리하는 것을 목표로 하였다. 영상 기반 교통 관측 기술의 발전으로 highD, exiD, pNEUMA 등 다양한 도로 환경에서 수집된 대규모 주행 궤적 데이터가 공개되고 있으나, 이들 데이터는 도로 유형, 관측 구간, 교통 상태, 수집 방식의 차이로 인해 서로 상이한 주행 특성을 포함한다. 동일한 주행 지표를 적용하더라도 데이터마다 분포 양상이 다르게 나타나며, 이는 개별 차량이나 단일 궤적 수준의 분석만으로는 충분히 설명되기 어렵다. 이를 위해 고속도로와 도시부 도로 환경을 구분하여, 속도, 가속도, 감속도, jerk 등 종방향 주행 지표를 공통 기준으로 정리하고, 데이터 전반의 분포 특성을 우선적으로 분석하였다. 이후 PCA와 K-means 클러스터링을 적용하여 도로 유형별 운전행태 군집을 도출하고, 의사결정나무 기반 해석을 통해 각 군집이 어떠한 주행 지표 조합에 의해 구분되는지를 분석하였다. 이러한 절차를 통해 개별 지표 수준의 차이를 넘어, 각 데이터가 포함하는 운전행태의 상대적인 구성과 구조적 특성을 운전행태 관점에서 파악하고자 하였다. 분석 결과, 고속도로와 도시부 도로 환경 모두에서 운전행태는 주행 속도 수준과 종방향 조작 강도의 결합에 따라 여러 유형으로 구분되었으며, 안정적, 중 간적, 공격적 성향의 주행 패턴이 각 도로 유형 내부에서 상이한 비율로 분포함을 확인하였다. 특히 주행 지표 분포 분석에서 확인된 데이터별 특성은 클러스터링 결과와 의사결정나무 분류 결과에서 일관되게 반영되어, 각 데이터가 포함하는 주행 맥락과 운전 반응 특성이 운전행태 구성에 직접적으로 연결됨을 보여주었다. 이는 동일한 도로 유형이라 하더라도 데이터의 수집 환경과 포함된 주행 상황에 따라 운전행태 분포가 달라질 수 있음을 의미한다. 종합적으로 본 연구는 실도로 주행 궤적 데이터를 개별 차량 수준이 아닌 데이터 단위에서 해석함으로써, 각 데이터가 대표하는 운전행태의 구성과 경향성을 체계적으로 정리하였다. 이를 통해 기존 연구에서 주로 지표 수준의 차이로 제시되던 분석 결과를 운전행태 관점에서 구조화하여 이해할 수 있는 근거를 제공하며, 향후 실도로 주행 궤적 데이터를 활용한 운전행태 분석이나 데이터 선택 및 해석 과정에서 참고 가능한 기초 정보를 제시한다는 점에서 의의를 가진다.
more목차
제1장 서론 1
제1절 연구의 배경 및 목적 1
1. 연구의 배경 1
2. 연구의 목적 3
제2장 관련 연구 고찰 5
제1절 이론적 고찰 5
1. K-means 클러스터링 5
2. 의사결정나무 6
제2절 선행 연구 고찰 7
제3절 시사점 및 연구의 차별성 11
제3장 연구 방법론 12
제1절 연구의 방법 및 절차 12
제2절 데이터 수집 13
제3절 데이터 전처리 16
제4절 데이터 분석 및 운전행태 도출 18
1. 주행 지표별 분포 분석 18
2. 클러스터링 기반 도로 유형별 데이터 군집화 18
3. 의사결정나무 기반 군집별 운전행태 분석 20
4. 군집 분류 기반 운전행태 도출 21
제5절 모델 평가 지표 22
제4장 분석 결과 24
제1절 주행 지표별 분포 분석 결과 24
1. 고속도로 데이터 분포 분석 결과 24
2. 도시부 데이터 분포 분석 결과 28
제2절 도로 유형별 데이터 군집화 결과 32
1. 고속도로 데이터 군집 분석 결과 32
2. 도시부 데이터 군집 분석 결과 35
제3절 군집별 운전행태 분석 결과 38
1. 고속도로 데이터 군집별 운전행태 분석 결과 38
2. 도시부 데이터 군집별 운전행태 분석 결과 39
제4절 군집 분류 기반 운전행태 도출 결과 41
1. 고속도로 데이터 기반 운전행태 도출 41
2. 도시부 데이터 기반 운전행태 도출 44
제5절 모델 평가 및 검증 47
1. 고속도로 데이터 기반 평가 결과 47
2. 도시부 데이터 기반 평가 결과 49
제5장 결론 및 향후 연구 52
제1절 연구의 결론 52
제2절 연구의 한계점 및 향후 과제 54
참고문헌 56
