도시 지역의 교통은 자율 주행 자동차에 엄청난 요구 사항을 안겨줍니다. 가상 테스트 주행은 안전성을 입증하는 데 필수적입니다. 그렇다면 현실적인 테스트를 어떻게 달성할 수 있나요?
레벨 2의 자동 주행에서는 정교한 전자 제어 유닛이 주행 기능을 제어합니다. 고객이 차량에 의존하여 중요한 교통 상황을 자신있게 처리하는 만큼 전자 제어 유닛의 검증은 차량 제조업체에 매우 중요합니다. ZF는 첨단 운전자 지원 시스템/자율 주행(ADAS/AD) 전자 제어 유닛에 대한 최첨단 검증 서비스를 제공합니다.
각 단계를 안전하게 진행하세요: 보고, 생각하고, 행동하세요
ADAS/AD 전자 제어 유닛은 자동 주행을 가능하게 하는 강력한 처리 단계를 갖추고 있습니다.
- 인식(보기) : 카메라, 레이더, 라이다, GNSS, 초음파와 같은 환경 센서의 데이터 처리. 센서는 차량 주변 환경에 대한 정보를 수집하여 전자 제어 유닛으로 전송하고, 전자 제어 유닛은 이를 분석하고 해석합니다.
- 의사 결정 및 이동 계획(생각) : 수집된 데이터를 평가하고 이를 기반으로 차량 제어를 위한 지능적인 의사 결정을 내립니다. 전자 제어 유닛은 최적의 경로를 계획하고, 교통 상황에 대응하며, 안전하고 효율적인 주행을 보장하기 위해 적극적으로 행동합니다.
- 액츄에이터 제어(행동) : 명령이 관련 액츄에이터에 정확하게 전달되어 원하는 차량 응답을 생성하는지 확인합니다.
HIL 시뮬레이션을 사용한 전자 제어 유닛 검증
ZF의 Oliver Maschmann은 “ADAS/AD 전자 제어 유닛은 HIL(hardware-in-the-loop) 시뮬레이션과 같은 혁신적인 기술을 사용하여 검증됩니다. 이를 통해 디지털 트윈이라고도 하는 가상 차량이 현실적으로 작동하는 가상 세계가 만들어집니다. 이 시뮬레이션 환경에서 사실적인 센서 시뮬레이션을 수행하여 전자 제어 유닛의 환경 센서에 정확한 데이터를 제공합니다. Maschmann은 “ZF는 실시간 센서 시뮬레이션에 최적화된 dSPACE 시뮬레이터를 사용하며, 특히 다양한 센서 유형에 대한 데이터를 동기식으로 제공하는 것이 특징입니다.”라고 덧붙입니다.
The HIL simulator generates the environment for radar, lidar, and camera sensors, including their front end, in real time and synchronously. It makes it available to the ADAS/AD control unit. The real-time simulation of the 3D world and the sensor models is calculated with all physical effects in AURELION. The vehicle simulation was generated with the Automotive Simulation Models (ASM) tool suite.
자율 주행을 위한 안전 기능
안전한 자율 주행은 자동차 산업이 직면한 가장 큰 과제 중 하나입니다. 명확하게 정의된 애플리케이션 영역인 운영 설계 도메인(ODD)과 ISO 26262 및 SOTIF(ISO 21448)와 같은 보안 표준은 검증 솔루션에서 중요한 역할을 합니다. 이러한 표준을 준수하면 차량이 최고의 안전 요건을 충족하고 개발 및 검증이 최신 기술에 따라 수행되었음을 입증할 수 있습니다. 이를 위해서는 차량이 예기치 못한 상황에서도 적절하게 대응할 수 있음을 보여주기 위해 가변적이고 중요한 시나리오를 사용한 광범위한 테스트와 시뮬레이션이 필요합니다. 시뮬레이션은 또한 제어 시스템에서 브랜드별 개발 및 검증을 지원합니다.
운영 설계 도메인(ODD)
ODD 정의는 자율 주행 시스템이 제대로 작동해야 하는 특정 작동 조건을 설명합니다. 예를 들어, 기상 조건, 인프라, 위치, 시간대, 주행 기능에 미치는 기타 영향 등 자율 주행 자동차가 처리할 수 있어야 하는 작동 파라미터를 정의합니다. 따라서 ODD는 차량의 안전 개념에서 중요한 부분입니다.
가상 세계 만들기
프리드리히스하펜 교통 지역은 자율 주행 자동차를 위한 매우 현실적인 안전 개념을 개발하기 위해 선택되었습니다. 988개의 도로, 500개의 교차로, 로터리, 다차선 도로, 터널 등으로 구성되어 있습니다. ODD는 무엇보다도 자율 주행 자동차가 사용될 수 있는 영역을 정의합니다. 초기 단계에서 이 ODD로 정확하게 시뮬레이션을 시작하려면 먼저 교통망의 정확한 디지털 이미지를 OpenDrive 형식으로 만들어야 했습니다.
디지털 교통망 개발
교통망은 기본적으로 고화질(HD) 지도를 기반으로 구축되었습니다. 차선, 차선 폭, 교차로, 터널이 있는 모든 도로를 고려했습니다. 누락된 구간과 데이터는 측정 주행으로 확인하여 디지털 HD 교통망에 추가했습니다.
현실적인 가상 3D 세계 구축
자율 주행 자동차의 개발 및 검증에서 중요한 단계는 정적, 가상, 3차원 테스트 환경을 만드는 것입니다. 이 고정밀 3D 세계는 레이더, 라이다 및 카메라로 환경 감지를 확인하고 위치를 파악하는 데 필요합니다.
3D 세계의 현실적인 구축은 측정 주행으로 보완됩니다. 먼저 환경 센서를 사용하여 실제 세계를 디지털 방식으로 캡처하고 기록합니다. 다음 단계에서는 센서 데이터에 레이블을 지정하여 정의된 객체 클래스(도로 표시, 교통 표지판, 건물 등)에 따라 객체와 그 속성을 식별합니다. 그런 다음 레이블이 지정된 센서 데이터를 HD 지도 데이터와 결합하여 3D 객체로 변환하고 표면 텍스처링 및 재료 속성과 함께 제공하여 실제 객체를 정확하게 재구성할 수 있습니다. understand.ai의 라벨링 툴과 3D 설계 툴로 구성된 워크플로우는 고정밀 구현에 사용되며, dSPACE에서 3D 서비스로 제공됩니다. 매핑된 도로 네트워크에서 주변 건물의 정확한 위치도 3D 서비스의 일부입니다. 이 프로세스의 특별한 장점은 시간이 많이 소요되는 추가적인 기준 측정이 필요하지 않다는 것입니다.
기록된 측정 데이터는 검증 프로젝트의 일부로, 다양한 목적으로 사용할 수 있습니다:
- 정적 환경의 3D 세계(디지털 트윈) 생성
- 레이블이 지정된 데이터와 비교하여 인식 검증
- 실제 시나리오와 가상 시나리오를 비교하여 센서 모델 검증
Comparison of simulation and real data: The real vehicle environment (right) is transferred semi-automatically into a detailed digital twin (right) using the dSPACE service for 3D reconstruction. In the reconstruction process based on iterative annotation and generation, realistic 3D models corresponding to the real data are generated on the basis of simple annotations. Non-annotated details are added on the basis of procedural decisions. The digital twin also contains the surface properties relevant for the AURELION sensor simulation.
가상 3D 세계 평가
ZF는 정확성, 디테일에 대한 주의, 사실성 등 다양한 기준에 따라 정적 가상 3D 세계를 포함한 교통망의 적합성을 평가했습니다.
기준점을 사용하여 가상 세계와 실제 세계 간의 허용 편차 내에서 일치하는 것을 시연했습니다. 정확도는 제어기의 위치 추적 알고리즘을 테스트하기에 충분했습니다. ZF는 또한 실제 전자 제어 유닛으로 타당성 검사를 수행하여 모델링된 GNSS 좌표와 교통 인프라의 관련 지점을 검증했습니다. ZF는 dSPACE의 툴과 서비스를 통해 ADAS/AD 제어기의 시뮬레이션 및 검증을 위한 현실적인 OpenDrive 도로 네트워크를 구축할 수 있습니다. 필요한 정확도를 달성하면 센서 데이터를 3D 세계로 효율적으로 변환할 수 있습니다. ZF는 dSPACE의 3D 서비스를 통해 ADAS/AD 검증을 위한 강력한 서비스를 제공할 수 있습니다.
가상 주행: 도시 디지털 교통 지역에 ADAS/AD 도입
정적 가상 HD 테스트 환경이 구축됨에 따라 도시 교통 지역에서 ADAS/AD의 가상 검증을 위한 중요한 이정표에 도달했습니다. 가상 OpenDrive 도로 네트워크의 구조와 3D 세계는 개발을 위한 견고한 기반을 제공합니다. 또한 현재 3D 세계의 동적 교통 시나리오 통합, V2X(차량-사물 간 통신) 통합, 미래 차량 기능 및 시스템 테스트를 위한 커넥티드 서비스와 같이 더욱 복잡한 응용 가능성이 구현되고 있습니다.
ZF는 dSPACE의 툴과 서비스를 통해 ADAS/AD 제어기의 시뮬레이션 및 검증을 위한 현실적인 OpenDrive 도로 네트워크를 구축할 수 있습니다. 필요한 정확도에 도달하면 센서 데이터를 3D 세계로 효율적으로 변환할 수 있습니다.
