ADAS 전문가는 미래 차량의 센서 통합을 고려

보조 운전 시스템(ADAS) 및 자율 주행 차량(AV)을 위한 감지 기술을 구현하는 가장 효과적인 단일 단일 방법은 없을 수 있습니다. 마법의 숫자는 대신 6이 될 수 있습니다. 모든 자동차 제조업체가 고유한 방식으로 달성하는 방법을 결정할 6가지 기본 고려 사항에서와 같이 미래 차량에 센서를 통합하기 위한 고유한 접근 방식을 만들 것입니다. AutoSens Brussels 2020 가상 회의의 폐막 세션에서 전문가 패널은 올바른 센서 조합과 설계가 안전을 타협하지 않도록 하는 방법에 대해 토론했습니다. 그 반대의 경우도 마찬가지입니다.

패널리스트는 자동차 임베디드 공급업체 Valeo의 비전 시스템 및 고급 운전자 지원 시스템 수석 전문가인 Patrick Denny였습니다. Volvo Car Corp.의 기술 리더인 Paul-Henri Matha; Sense Media Group의 전무 이사인 Robert Stead; Carsten Astheimer 디자인 회사 Astheimer Ltd.의 이사 EE Times Europe은 또한 Yole Développement(프랑스 리옹)의 기술 및 시장 분석가인 Pierrick Boulay에게 자동차 시스템에서 다양한 센서 유형의 채택 및 사용에 대한 Yole의 통찰력을 요청했습니다.

숫자 맞추기

안전 문제를 사전에 해결하기 위해 점점 더 많은 센서가 차량 전체에 배치되고 있습니다. 오늘날 우리는 자동차에 얼마나 많은 센서를 가지고 있으며 더 높은 수준의 자율성을 위해 얼마나 많은 센서가 필요합니까? Yole의 Boulay는 EE Times에 "초음파, 레이더, 감지용 카메라, 보기용 카메라, LiDAR 등 ADAS용 센서를 고려하면 차량 유형에 따라 차량에 10~20개의 센서가 있는 것으로 추정합니다"라고 말했습니다. . 당연히 고급형 차량은 저가형 차량이나 성능 및 기능 범위 중간에 있는 차량보다 더 많은 센서를 내장하고 있습니다.

센서는 높은 자동화 수준을 여는 데 중추적인 역할을 할 것이며 센서의 수와 유형은 증가할 것으로 예상됩니다. Boulay는 "이러한 자동화 수준에 대해 35~40개의 센서가 구현될 것으로 예상합니다."라고 말했습니다. “센서는 단거리, 중거리 및 장거리 응용 분야를 위한 센서를 볼 수 있다는 점에서 보다 구체적입니다. 하나의 센서가 모든 애플리케이션을 커버할 수는 없습니다. 각 애플리케이션 또는 사용 사례에는 센서 측면에서 사양과 요구 사항이 있습니다.”

증가하는 센서 수는 빙산의 일각에 불과합니다. 센서는 엄청난 양의 데이터를 생성하고 시스템은 처리 능력에 의해 크게 제한됩니다. Boulay는 앞으로 이러한 센서에서 생성된 모든 데이터를 처리하기에 충분한 컴퓨팅 성능을 갖는 것이 핵심 기능이 될 것이라고 말했습니다. "Intel-Mobileye 칩을 사용하는 일반적인 ADAS 시스템은 새로운 EyeQ4 칩의 경우 0.25 TOPS[고급 노트북 성능의 10배]와 2.5TOPS 사이에서 도약했지만 로봇 자동차는 이미 250TOPS를 넘어섰습니다."라고 그는 말했습니다. 결국 "차량의 E/E[전기/전자] 아키텍처는 센서에서 나오는 원시 데이터의 융합을 관리할 수 있는 도메인 컨트롤러가 있는 분산 아키텍처에서 중앙 집중식 아키텍처로 변경해야 합니다."

센서가 많을수록 더 즐겁습니까? "일부 사람들은 이렇게 생각할 수 있지만 자동차의 센서 수는 비용이나 통합상의 이유로 무한정 증가하지 않을 것입니다."라고 Boulay는 말했습니다. “주된 차이점은 소프트웨어 수준과 엄청난 양의 데이터를 효율적으로 처리할 수 있는 기업의 능력에 있을 것입니다. Tesla와 같은 일부 OEM은 여전히 ​​LiDAR를 사용하지 않고 높은 자동화 수준을 달성하기 위해 센서와 AI 컴퓨팅의 조합에 베팅하고 있습니다.”

객관적으로 "일부 OEM은 더 적은 수의 센서를 사용하여 다른 OEM보다 더 나은 성과를 낼 수 있으며 소프트웨어 및 컴퓨팅 수준에서 차이가 있을 것"이라고 그는 덧붙였습니다.

믹스 최적화

차량은 한 순간에 크고 푸른 하늘 아래에서 운전하고 다음에는 소나기를 통과할 수 있습니다. 센서는 변수를 측정하고 모니터링하기 위해 지속적으로 사용할 수 있어야 합니다. 가용성을 향상시키는 효율적인 방법은 중복 센서를 배치하여 가능한 오류를 보상하는 것입니다. Valeo의 Denny는 패널 세션에서 "환경을 바라보는 시각은 한 가지 이상이어야 합니다."라고 말했습니다. "완전히 어둠 속에 있거나 기상 조건이 끔찍할 때 함께 작동하려면 다양한 방식과 기능이 필요합니다."

센서는 인간의 시력이 좋지 않은 상황에서 도움이 되며 센서의 다양성은 모든 날씨와 조명 조건에서 차량을 안정적으로 만드는 것입니다. Boulay는 "낮에는 카메라가 좋은 반면, 밤이나 안개나 비가 올 때 다른 센서는 [카메라와 같이] '맹인'되지 않으며 차량은 계속 움직일 수 있습니다. 저하된 모드에서."

올바른 배치 보장

인간의 감각과 마찬가지로 센서는 차량 주변에 대한 정보를 지속적으로 피드백하기 위해 전략적으로 배치되어야 합니다. 그러나 센서를 배치할 수 있는 위치에는 기술적인 제한이 있습니다. 예를 들어, 헤드램프의 응결은 LiDAR의 작동을 방해할 수 있습니다. 눈이나 추운 날씨에는 서리가 센서 오작동을 유발할 수 있습니다. 적외선 센서는 유리를 통해 볼 수 없으며 앞유리 뒤에 놓을 수 없습니다. 마찬가지로 초음파 센서 위에 페인팅하면 음향 특성이 변경될 수 있다고 Denny는 말했습니다.

볼보의 Matha는 센서의 전력 소비도 핵심 과제라고 말했습니다. “각 센서는 1~10W를 소비합니다. ADAS 기능을 위한 모든 센서를 추가하면 100 또는 200W에 도달할 수 있으며 최대 4g의 CO₂ . 소비전력을 줄여야 합니다. [예를 들어], 아마도 센서의 기능이 항상 활성화되지는 않을 것입니다.”

열 관리는 고려해야 할 또 다른 제약 조건입니다. 앞유리 뒤의 온도는 90°C에 도달할 수 있으며 적절한 센서를 사용할 수 없을 수 있다고 Matha는 말했습니다. "예를 들어 헤드램프와 같은 다른 영역에 놓으면 냉각 시스템이 있지만 복잡하고 비용이 많이 듭니다."

패널리스트들은 시뮬레이션과 주행 테스트가 센서의 최적 위치를 결정하는 데 도움이 될 수 있다고 말했습니다.

Yole의 Boulay는 무엇보다 “센서의 위치는 OEM이 목표로 하는 사용 사례와 밀접한 관련이 있습니다. 현재 고속도로에서 자동 운전을 위해 LiDAR를 구현하는 차량에서 볼 수 있듯이 LiDAR는 ADAS 카메라 및 장거리 레이더와 거의 일치하는 중앙 위치에 있습니다. 주차나 시내 주행과 같은 다른 사용 사례의 경우 이러한 LiDAR 장치의 위치가 다르며 차량의 측면이나 모서리에 있을 것으로 예상됩니다.”

미학적으로 통합

볼보 자동차는 현재 20가지 유형의 센서를 통합하고 있다고 Matha는 말했습니다. 그들 중 많은 것들이 완전히 숨겨져 있습니다. 예를 들어 볼보 XC90에서 전방 주차 카메라는 그릴에 있고 측면 카메라는 각 도어 미러에 위치하며 후방 카메라는 등록 판 위에 장착됩니다. "우리는 센서를 통합하고 아름답게 보이게 할 수 있습니다."라고 Matha는 말했습니다.

Volvo XC90의 전면 카메라(출처:Volvo)

그러나 우리는 반드시 센서를 숨길 필요가 있습니까? 기능이 될 수 없나요?

Astheimer의 경우 자동차가 지능형 제품이라면 그 모습과 같아야 하며 "모든 것이 숨겨져 있어서는 안 됩니다." 센서는 완전히 통합되어 지금은 거의 눈에 띄지 않을 만큼 충분히 작습니다. 그러나 자동차가 스스로 운전하는 완전한 자율성에 접근함에 따라 일부 센서는 "극도로 눈에 띄어야 할 필요가 있을 것"입니다. 360° LiDAR는 완전한 가시성을 제공해야 하며 그 위치는 타협을 허용하지 않습니다.

더 중요한 것은, Astheimer는 센서를 차량의 정체성에 맞게 만들기 위해 디자이너와 엔지니어가 협력해야 할 필요성을 강조했습니다. Warwick Manufacturing Group(WMG), University of Warwick 및 Astheimer가 공동 개발한 전기 배송 차량 프로토타입인 Deliver-E는 차량 측면에 카메라를 통합하고 차량 뒤쪽에 LiDAR를 눈에 띄게 배치합니다.

외부 포드에 센서를 집중시키는 것과 관련하여 Boulay는 LiDAR, 레이더, 카메라 및 초음파와 같은 센서와 적응형 빔 및 디지털 조명 처리와 같은 LED 기반 조명 기능을 수용할 수 있는 Magneti Marelli의 Smart Corner를 언급했습니다. 그는 "OEM이 제조 과정에서 이러한 포드를 통합하는 것이 더 쉬울 수 있지만 사고의 경우 보험이나 소비자를 위해 이러한 포드를 수리하거나 변경하는 비용이 매우 높을 것"이라고 말했습니다. "통합, 수리 가능성 및 비용 간에 균형을 찾아야 합니다."

인지 과부하 감소

HMI(인간-기계 인터페이스)는 운전자와 자동차를 연결할 뿐만 아니라 운전자와 외부 세계를 연결합니다. 운전자가 모든 기능에 주의가 산만해지고 중요한 운전 정보를 놓칠 위험이 있습니다.

Volta Trucks의 제로 전기 배송 트럭(출처:Volta Trucks)

Volta Trucks의 Zero 전기 배송 트럭 설계에 참여하면서 Astheimer는 운전자의 경계를 강화하는 것의 중요성을 깨달았습니다. 그는 "런던에서는 대형 차량이 전체 교통량의 4% 미만을 차지하지만 보행자와 자전거 이용자와 같은 취약한 도로 이용자 사망의 50% 이상을 차지한다"고 말했다. 직접적인 가시성 부족과 인지 과부하라는 두 가지 주요 이유가 있습니다.

Astheimer는 “인지 과부하는 엄청난 문제입니다. "우리는 ECU[전자 제어 장치] 및 CAN[제어 영역 네트워크] 시스템이 촉각, 오디오 또는 시각에 관계없이 가능한 가장 명확하고 간단한 방법으로 올바른 신호를 읽고 정보를 표시할 수 있는지 확인해야 합니다."

안전함

이전 AutoSens Conference의 패널 논평을 참조하여 Stead는 패널리스트에게 "안전을 시원하게 유지하는 것"이 ​​커넥티드 카 판매의 핵심인지 물었습니다.

Matha는 "우리는 안전한 사업을 하고 있습니다. “고객은 안전을 원하고 우리는 센서로만 안전을 할 수 있습니다. 그래서 우리는 센서가 있는 아름다운 자동차를 만들어야 합니다.”

고려해야 할 또 다른 차원이 있습니다. 사용자는 도로 사용자와 주변 환경에 대한 경계를 유지하기 위해 자신의 자동차 지능 수준을 이해해야 합니다. Astheimer는 "제품을 더 안전하고 안전하게 만들면 운전자가 차량이 하는 일에서 멀어지게 됩니다."라고 말했습니다. “차량에 자율성을 추가하는 것은 운전자에게 단순한 일을 돕는 것이지만 어려운 일을 더 어렵게 만드는 것입니다. 차량이 점점 더 많은 일을 하기 때문에 운전자는 더 이상 주의를 기울이지 않습니다."

Astheimer는 센서와 센서로부터의 피드백이 운전자가 "그냥 외부 세계에서 그를 보호하는 것이 아니라" 무슨 일이 일어나고 있는지 인식할 수 있도록 돕는 것이 중요하다고 말했습니다.

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>> 이 기사는 원래 자매 사이트인 EE Times에 게시되었습니다.