자율주행 기술의 발전, 최근의 자율주행 기술은 운전자의 개입이 점차 축소되는 단계로 발전하고 있습니다.
현재 ADAS 등이 상용 중인 자율주행 2단계에서 조건부 자율주행이 상용화된 3단계로 넘어가는 2.5단계입니다. 자율주행 3단계부터는 차량 시스템이 운전을 하게 되고 필요할 때만 운전자가 개입하게 됩니다. 2030년경에는 Lv3, Lv4의 기술력을 갖출 것으로 예상되는데, 이 경우 자율주행 시장이 전체의 60% 이상으로 예상되고 있습니다.
운전자 개입이 없는 자율주행차는 실제 도로에서 테스트 검증에 한계가 있습니다. 한 대의 양산차가 개발되기 위해 필요한 최소한의 장거리 주행시험도 한계가 있어 다양한 조건에서의 시험과 반복시험, 악의 검증도 불가능해집니다. 또한 주행 시험을 위한 엄청난 시간과 비용도 필요합니다.
따라서 이러한 문제를 해결하는 자율주행 검증을 위한 시뮬레이터 기술이 필요합니다.
시뮬레이션 기술 요소 자율주행 시뮬레이션은 가상 환경에서 주행을 수행하게 되는데 검증 대상 컨트롤러 및 SW는 실제 로직이나 실제 소프트웨어를 사용하고 나머지 부분은 가상 환경을 사용하여 검증을 수행합니다.
<그림 1> 자율주행 시뮬레이션 기술 개요
자율주행 시뮬레이션을 위해서는 가상 센서/지도/차량/시나리오 등이 필요합니다.
가상 센서는 라이다, 에이다, 카메라, 초음파 등 실제 차량에 장착되는 센서를 가상 시뮬레이트하여 데이터를 생성합니다. 가상 지도는 실제 도로와 마찬가지로 가상 도로를 생성하고 사용합니다.
가상 차량은 제어 로직이나 소프트웨어 다이내믹스 등이 포함된 차량을 통해 속도를 조절하거나 조형을 변경하는 일을 수행합니다.
마지막으로 시나리오는 이러한 가상 차량을 도로에 위치시키고 경로와 주변 객체의 위치, 이벤트 등을 배치하여 검증을 하는 것입니다.
이러한 가상 요소가 얼마나 포함되느냐에 따라 검증 단계를 구분할 수 있게 되는데 시뮬레이션을 통해 MIL/SIL/HIL/VIL 등의 검증을 수행할 수 있습니다.
<그림 2> 자율주행 시뮬레이션 기술의 검증
시뮬레이션 제품 소개 우리가 개발한 주행 검증 시뮬레이터는 크게 ‘주행 시나리오’, ‘가상 주행 환경’, ‘가상 차량’으로 나눌 수 있습니다.[주행 시나리오] : 가상맵, 주변환경, 초기값, 경로 등의 설정으로 주행 시나리오 입력
[가상주행환경] : 입력된 시나리오에 대한 지도/주변차량/기후조건/주변객체 등 가상주변환경 작성
[가상차량]: 가상 주변 환경으로부터의 센서 데이터를 고객 차량 모델에 입력하여 시뮬레이션 주행과 검증을 수행한다.
주행 검증 시뮬레이터 실행 절차 시뮬레이터를 사용하기 위해서는 개발자가 모델이나 소프트웨어를 제공하게 되고 그에 맞춰 환경을 설정하게 됩니다.
가상지도, 가상 시나리오 등이 준비돼 사용하고자 하는 가상 센서를 가상 차량에 부착해 주행을 시작하면 시나리오에 대한 검증을 하는 구조입니다. 검증 담당자는 검증 피드백을 개발자에게 제공하여 오류를 수정하고 제어기나 소프트웨어에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다.
주요 기능 및 특징(시나리오/지도/센서/차량 모델) 시나리오 이 제품은 EuroNCAP, ISO, NHTSA, IGLAD 등 주요 산업 표준을 준수하는 400여 종의 Scenario Set을 제공합니다. 제공된 Scenario Set을 활용하여 EuroNCAP/ISO는 자율주행 Level 2~3, NHTSA/IGLAD는 Level 4~5의 기능 검증을 수행합니다.
2) 지도의 국내 주요 20개 지역의 완성된 디지털 트윈 가상 지도를 보유하고 있습니다. 정밀지도의 데이터 소스로 라이더의 Point Cloud Data, Digital TwinMap, Geospatial Data(NGI) 등을 사용하고 있습니다.제작 난이도를 구분하여 지도를 제공할 수 있지만 난이도가 가장 높은 LOD2의 경우는 현실과 유사한 매우 높은 품질의 맵을 제공할 수 있습니다.
3) 센서 저희는 자율주행을 위한 7종의 필수센서(3D/2DLidar, Camera, GPS, IMU, Radar, Ultrasonic) 모델을 개발하여 지원합니다. 벨로디네 VLS-128, HDL-64 등 실제 제품의 사양을 적용한 3DLidar 모델 7종 등 적용하여 제공하고 있으며, 사용자의 요청에 따라 편집 및 추가 생성이 가능합니다.
4) 차량 모델 차량 모델과 관련해서는 고객 컨트롤러 모델과 시뮬레이터 연동을 위한 FMI 인터페이스를 적용합니다. 어떤 모델이나 소프트웨어든 시뮬레이터와 연동 가능하며 주로 Simulink나 가상화 컨트롤러 SW를 통해 연동을 진행할 예정입니다. 또한 사용자 환경을 고려하여 시뮬레이터의 초기 환경 설정 시 연동 시스템을 구축하여 검증을 수행할 수 있습니다.
추가기능(맵제작도구/데이터분석도구) 1)맵제작도구 추가기능으로 맵제작도구를 제공하고 있습니다. 고객 보유 정밀지도 데이터를 이용하여 국내 전 지역에 대한 디지털 트윈지도 생성 및 제작이 가능해져 정밀지도 생성 시 사용자가 데이터를 편리하게 생성·편집할 수 있게 됩니다. 생성 시 발생하는 사소한 오류는 자동 수정되는 MapEditor 기능도 제공하고 있습니다.
2) 데이터 분석 도구도 검증한 후 데이터 분석을 위한 도구도 제공합니다. 시뮬레이션 주행에 대한 차량 내/외부 데이터 수집 및 시각화, 분석이 가능해졌으며 사용자의 필요에 따라 직접 데이터 기반 결함, 시나리오 자동 탐색 기능도 제공하고 있습니다.
시뮬레이션 제품 기대효과 슈어소프트의 주행검증 시뮬레이터는 자동차 주요 표준을 준수하는 시나리오 약 400Set을 제공하고 있으며 실제와 유사한 고품질의 디지털 트윈 가상지도 총 20개 지역을 제공하고 있습니다. 또한 실제 제품 스펙이 적용된 자율주행 필수 센서 총 7종을 제공하고 있으며 고객 제어기/동역학 모델과 직접 연동하기 위한 FMI 인터페이스도 제공하고 있습니다.
따라서 이 제품을 활용하면 컨트롤러 기능에 대해 HILS나 실차 테스트를 대체하여 연구실 내에서 In-LAB 검증이 가능해져 실차 또는 HILS 검증에 대비하여 검증 시간/비용의 90% 절감을 가져올 수 있습니다.
<그림3> 시뮬레이션 제품 기대 효과