자동차용 센서퓨전 기술

1) 보행자 충돌 방지 시스템

 

  보행자 사고를 줄이기 위해서 Front camera를 이용하여 보행자를 검출해 내는 기술이 속속 나오고 있다. 수많은 보행자 표본을 추출하여 machine learning을 통해 학습된 image processing 기술을 사용한다. 카메라만으로는 보행자와의 거리정보를 정확하게 알기는 어려우므로 laser나 radar 센서를 함께 사용하여 이로부터 얻는 거리 정보와 이미지 정보를 융합하여 정확하게 보행자를 검출하게 된다.

 

  보행자 충돌방지 시스템은 보행자와의 충돌 직전, 운전자가 모든 경고에도 반응하지 않으면 자동차가 스스로 멈춰 선다. 이 시스템은 일반적으로 차량 그릴에 통합된 최신형 듀얼모드 레이더 시스템, 백미러 안쪽에 설치된 카메라 시스템 그리고 중앙통제장치로 구성된다.

 

우선 이 시스템은 실시간으로 도로상황이 모니터링 되는 것으로 시작된다. 이때 레 이더 시스템은 전방의 물체와 거리를 측정하고 카메라 시스템은 물체의 형태를 판단한다. 만약 사고가 예상되는 긴급 상황이 발생할 경우, 강력한 음향 경고와 함께 윈드스크린의 헤드업 디스플레이를 통한 빛의 점등으로 최초 경고가 이루어진다.

 

  이때 즉각적이고 직관적인 반응이 이루어질 수 있도록, 시각적인 경고는 브레이크 등과 유사한 형태로 설계되었다. 최종적으로 운전자가 모든 경고에도 반응하지 않고 충돌상황에 직면할 경우, 차가 스스로 브레이크를 작동시켜 멈춰 선다.

 

  이 시스템은 2016년부터 유럽 신차에 의무 장착된다.

 

 

카메라+레이더 모듈

 시스템 자체의 개발도 쉽지 않은 문제지만, 기존의 자동차 디자인은 이 같은 지능형 시스템에 필요한 센서의 장착을 고려하지 않았다. 따라서 자동차 차체에 장착하는 일마저도 해결해야 할 난제이다. 앞으로 미래형 자동차 디자인은 이러한 시스템에 알맞게 진화되는 것이 필요하다.

 

  레이더의 최적 위치는 자동차의 정중앙인데 자동차의 중앙에는 그릴 밑 로고 등으로 레이더 장착이 쉽지 않다. 그리고 카메라와 정보 융합이 필요할 땐 둘 사이가 가까울수록 노이즈나 비용면에서 유리하다. 이러한 여러 문제를 해결하기 위해 Delphi사에서는 카메라와 레이더를 통합한 센서모듈이 Racam을 발표하였다.

 

  이 최신 센서 퓨전 제품인 레이켐(RACam)은 레이더 센싱, 비전 센싱 그리고 퓨전을 위한 데이터 처리 및 계산능력을 단일 모듈에 통합한다. 이는 카메라+레이더의 모든 운전자 지원 시스템들을 단일 모듈로 통합하는 획기적인 기술이다.

  단일 모듈로 통합한 델파이의 Racam은 비 통합형 시스템 대비 현저히 경제적이며 가볍고 작아졌다. 이 레이캠 하나로 차량이나 보행자와의 충동 위험 시 전자동으로 차량을 정지시키는 등 위험한 상황에서 운전자가 미처 대처하지 못할 때에 적절히 대응할 수 있다. 또한, 혁신적인 디자인을 통해 룸미러 뒤쪽의 전면 유리에 장착에 될 정도로 소형화를 이루었다. 기존의 레이더는 차량 앞쪽 그릴 뒷면에 장착되는 반면 델파이의 레이캠은 충돌 부위에서 떨어진 위치에 장착됨에 따라 전면 충돌로 발생하는 수리 비용을 줄일 수 있다.

 

  보행자 충돌 방지 시스템의 의무장착 시대의 도래로 이 카메라+레이더 단일 모듈은 알맞은 솔루션으로 주목받고 있다.

 

 

 

2) Over Speed Prevention (OSP)

 

 

 

OSP는 차량이 현재 달리고 있는 구간의 제한 속도 값을 운전자에게 알려주어 과속방지를 도와주는 시스템이다. OSP는 기본적으로 TSR에 기반을 둔다. 그러나 TSR은 빛의 영향도 많이 받고 다른 차량에 가려진 교통표지판은 놓치게 되는 경우가 많다. Navigation 시스템을 사용할 수도 있는데 이는 GPS 신호를 기반으로 차량의 현재 위치를 계산하고 현재 위치에 적용될 수 있는 제한속도 값을 데이터베이스로부터 찾아서 알려준다. 그러나 시스템의 업데이트가 자주 이루어지지 않아서 공사구간의 임시 제한 속나 새로 생긴 도로의 제한속도를 정확하게 알려주지 못하는 한계점이 있다.

 

  이러한 각 센서의 약점을 서로 보완하기 위해 두 시스템을 융합(fusion)한다. 각 센서의 특성이 다른 만큼 이 둘은 서로의 약점을 아주 잘 커버한다. 융합 알고리즘으로는 Dempster-Shafer belief theory가 자주 사용된다. 각 시스템의 정확도가 70퍼센트정도 된다고 할 때, 융합을 통해서 정확도를 90퍼센트 이상으로 향상할 수 있다.

 

  최근에는 내비게이션 정보 포맷을 표준화하기 위한 움직임이 활발하며 이를 통해 ADASIS 프로토콜이 탄생하였다. 앞으로 내비게이션 정보를 이용한 ADAS개발을 위해서는 이 프로토콜 사용이 불가피할 것으로 예상한다. OSP (TSR) 는 2013년부터 유럽 신차에 의무 탑재된다.