테스트 범위

SMVIC는 중국 도로의 안전을 개선하는 것을 최우선 목표로 하는 중국 정부 기관입니다. 따라서 테스트의 초점은 한편으로는 운전자 보조 시스템(ADAS) 기능에, 다른 한편으로는 일반적인 차량 안전에 맞춰졌습니다. 여기에는 ECU의 HIL(hardware-in-the-loop) 테스트, raw 센서 데이터를 사용한 센서 테스트, OTA 자극, 조향 및 제동 시스템의 기계적 테스트가 포함됩니다. 이 모든 테스트는 통합 테스트의 일부로 진행되었습니다: 전체 외부 세계를 시뮬레이션하는 HIL 시뮬레이션 환경을 사용하여 모든 개별 구성 요소에 동시에 데이터를 전송했습니다.

Remote Commissioning

시운전 중에 프로젝트 관리자는 코로나로 인한 여행 제한에 직면했습니다. The solution: dSPACE에서 SMVIC 팀으로의 인수인계는 대부분 가상으로 이루어졌습니다. 양측은 화상 회의를 통해 핵심 사항을 명확히 공유했습니다. 또한 dSPACE China 엔지니어링 직원이 현장에서 인수인계의 마지막 단계를 수행했습니다. dSPACE 프로젝트 매니저인 Henning Elbers는 이러한 타입의 협력에 대해 다음과 같이 말했습니다. “조율도 이런 방식으로 훌륭하게 이루어졌습니다. dSPACE는 이미 사전 시운전 중에 웹캠을 사용하여 SMVIC에 모든 세부 사항을 설명했습니다. dSPACE China 직원이 현장에서 설정을 수행했습니다. 프로젝트 위원회는 문제를 조기에 파악하고 해결하기 위해 매주 회의를 열었습니다. 제 생각에는 이러한 부분이 이번 프로젝트에서 매우 유용했습니다.” SMVIC의 ADS 시뮬레이션 선임 엔지니어인 Xianchao Zhang도 이러한 협력에 대해 확신을 가졌습니다. “이러한 타입의 협업은 시간과 노력을 절약해 줍니다. 코로나19 팬데믹 기간 동안 잘 작동했습니다.”

Solutions Found

목표는 차량의 모든 ECU를 함께 보안 점검하는 통합 테스트를 수행하는 것이었습니다. 이를 위해 차량 환경과 함께 HIL 시뮬레이터에서 실시간으로 시뮬레이션되는 dSPACE 자동차 시뮬레이션 모델(ASM)에 기반한 가상 차량에 연결했습니다. ECU 외에도 액추에이터 및 센서와 같은 구성 요소를 테스트에 포함하기 위해 시뮬레이터를 적절히 확장하여 보완했습니다. 예를 들어, 라이다 및 카메라 센서를 위해 dSPACE AURELION을 사용하여 물리적으로 정확한 환경 시뮬레이션을 수행하고 시뮬레이션된 센서 raw 데이터를 주입해야 했습니다. 또한 무선(OTA) 방식으로 레이더 센서를 테스트했습니다. 뿐만 아니라 기계 부품에 초점을 맞춘 테스트도 있었습니다. 한편으로, Big Ant의 스티어링 시스템은 테스트벤치에서 테스트되었습니다. 반면, SMVIC는 제동 테스트벤치에서 브레이크에 대한 수많은 테스트를 수행했습니다.

Radar Tests on the Physical Level

레이더 센서의 테스트를 수행하기 위해 Radar Test Bench - Compact 3D를 사용하여 가상 주행 시나리오 중 레이더 타겟의 over-the-air 시뮬레이션을 구현했습니다. 수정되지 않은 레이더 센서를 테스트벤치에 설치하고 생성된 레이더 에코로 자극했습니다. 이는 테스트벤치에 설치된 4대의 dSPACE 자동차 레이더 테스트 시스템(DARTS)을 통해 이루어졌습니다. 이 테스트벤치를 사용하면 프로그래밍 가능한 거리, 속도, 크기 및 각도로 레이더 타겟을 시뮬레이션할 수 있습니다. OTA 방법을 사용하면 전체 효과 체인을 고려하여 레이더 센서의 블랙박스 테스트가 가능합니다. 레이더 센서의 출력은 ADAS에 의해 추가 처리되어 조향 또는 제동 시스템을 작동시키는 데 사용되며, 이는 완전 closed-loop 방식으로 dSPACE ASM을 통해 실시간으로 이루어집니다. 이점에 대한 Xianchao Zhang의 설명: “DARTS와 dSPACE 레이더 테스트 벤치를 사용하여 매우 혼잡한 주행 상황의 복잡한 교통 시나리오에서 레이더 센서를 안전 관련 기준에 맞게 테스트할 수 있었습니다. 법에서 요구하는 작업을 효율적이고 쉽게 검증할 수 있는 방식으로 수행하는 데 도움이 됩니다.”

Lidar and Camera Simulation

카메라 센서는 소위 raw 데이터 시뮬레이션으로 테스트하였고, 라이다 센서는 포인트 클라우드 수준에서 시뮬레이션했습니다. dSPACE AURELION의 두 가지 핵심 요소인 물리 기반 렌더링과 확장된 3D 포인트 클라우드를 사용하는 사실적인 센서 시뮬레이션(sensor-realistic simulation)은 이에 필요한 센서 raw 데이터를 생성하는 가장 효율적인 방법입니다. 사실적인 센서 시뮬레이션(sensor-realistic simulation)의 기본 전제는 센서 모델이 동일한 종류의 데이터를 생성하여 실제 센서를 모방한다는 것입니다. 이 데이터는 전기 신호로 변환되어 카메라와 라이다 센서를 시뮬레이션합니다. HIL 시스템의 일부로 dSPACE 환경 센서 인터페이스(ESI) 장치에 연결된 세 대의 고성능 센서 시뮬레이션 PC가 라이다 및 카메라 센서를 위한 작업을 수행하고 동기화했습니다. 이에 대해 Xianchao Zhang은 다음과 같이 말했습니다. “dSPACE의 사실적인 센서 시뮬레이션(sensor-realistic simulation)은 라이다 및 카메라 센서 검증을 크게 개선했습니다. 시뮬레이션의 유연성과 품질이 우리의 요구 사항을 충족합니다.”

Steering and Brakes Put Through Their Paces

조향 테스트벤치 덕분에 SMVIC는 실험실 조건에서 HIL 시뮬레이션을 사용하여 차량의 조향 동작을 현실적으로 테스트할 수 있는 메카트로닉 테스트 환경을 갖췄습니다. 조향 시스템은 스티어링 랙의 변위가 시뮬레이션 모델에 피드백되어 차량 동역학에 직접 영향을 미치는 완전 closed-loop 설정에 통합되어 있습니다. 이러한 방식으로 차선 유지 또는 자동 주차와 같은 ADAS 운영의 맥락에서 Big Ant 차량의 조향 안전에 대한 요구 사항을 객관적으로 평가할 수 있습니다.

제동 테스트를 위한 두 번째 테스트 벤치는 실제 작동 조건에서 전자 유압식 제동 시스템을 테스트할 수 있도록 설계되었습니다. 이를 위해 dSPACE ASM의 차량 동역학 모델이 통합되어 선형 액추에이터를 통해 브레이크의 유효 제동력을 현실적으로 고려할 수 있습니다. 이러한 방식으로 자동 긴급 제동, 어댑티브 크루즈 컨트롤 및 기타 보조 기능 중 제동 동작을 현실적으로 평가할 수 있습니다. 이에 대해 Xianchao Zhang은 다음과 같이 설명했습니다. “크로스 컴포넌트 dSPACE HIL 시스템 덕분에 스티어링 및 브레이크와 같은 기계 부품을 센서와 직접 상호작용하면서 테스트하여 모든 것이 올바르게 작동하는지 확인할 수 있었습니다. 절대 시간 동기화와 완전 closed-loop 설정은 dSPACE 솔루션의 독보적인 장점입니다.”

Expandable for the Future

SMVIC는 위에서 언급한 시스템을 테스트하는 것 외에도 테스터가 테스트 시나리오뿐만 아니라 햅틱 피드백을 직접 경험할 수 있도록 DIL(Driver-in-the-Loop) 환경도 제공합니다. 이를 통해 향후 고객의 다양한 요구 사항을 충족하기 위해 다양한 테스트를 수행할 수 있습니다. 이때 dSPACE 도구는 시뮬레이션 및 검증에서 핵심적인 역할을 합니다.

SMVIC 제공

dSPACE 매거진, 2023년 6월 발행