보행자 안전을 위해 ADAS에 LiDAR 추가

오늘날 미국에서 판매되는 대부분의 신차에는 보행자 자동 비상 제동(PAEB)이 기본 또는 옵션으로 장착된 첨단 운전자 지원 시스템(ADAS)이 포함됩니다. 첨단 ADAS가 고속도로 및 고속 주행을 개선했지만 보행자 및 자전거 이용자와의 충돌 완화에 대한 기본적인 요구 사항은 대부분 해결되지 않았습니다.

미국 고속도로 교통 안전국(NHTSA)에 따르면 미국에서 교통 관련 사고로 매년 6000명 이상의 보행자가 사망합니다. 주지사 고속도로 안전 협회 보고서에 따르면 이러한 사망자의 75%는 밤에 발생합니다. 카메라 및 레이더 기술을 기반으로 하는 ADAS를 활용하는 것은 이 문제를 해결하는 데 부적합한 것으로 입증되었습니다. NHTSA와 미국 자동차 협회(AAA)에서 실시한 독립적인 테스트에 따르면 PAEB 시스템은 어두운 환경에서 보행자를 보호하지 못하는 경우가 많습니다.

어두운 조건에서 PAEB 테스트

PAEB 시스템은 어두운 조건에서 성능을 향상시켜 매년 수천 명의 생명을 구할 수 있습니다. 2009년에서 2018년 사이 보행자 사망자는 53% 증가했습니다. 고속도로 안전 보험 연구소(IIHS)와 주지사 고속도로 안전 협회 보고서에 따르면 이 증가 중 90%는 야간 충돌로 인한 것입니다. NHTSA는 2018년에 미국에서 보행자 충돌 사망자 6283명 중 76%가 어두운 환경에서 발생했다고 보고했습니다.

AAA 및 NHTSA의 평가에 따르면 PAEB 기능은 야간에 충돌을 피하지 못하는 경우가 많습니다. AAA 보고서에 따르면 "저조도 환경에서 보행자 감지 시스템의 성능에 대해 공개적으로 이용 가능한 정보가 거의 또는 전혀 없습니다. 차량/보행자 충돌 통계에 따르면 이 환경은 특히 평가해야 합니다." 어두운 조건에서 PAEB 테스트를 추가하면 그 공백을 채울 수 있습니다. "이 매개변수는 매우 까다롭지만 그럼에도 불구하고 많은 자연 환경에서 조명 부족을 고려하면 합리적인 테스트 시나리오입니다."

AAA는 4대의 차량을 테스트한 결과 어두운 조건에서 길을 건너는 보행자에 대해 운전자에게 경고하거나 자동으로 속도를 줄이는 차량이 하나도 없다는 사실을 발견했습니다. 이러한 결과를 바탕으로 AAA는 "운전자는 야간 운전이나 가시성이 떨어지는 기타 환경에서 현재 보행자 감지 시스템의 지원에 의존해서는 안 된다"고 조언합니다. 분석을 마무리하면서 AAA의 보고서는 “각 테스트 차량의 소유자 매뉴얼에 통합 보행자 감지 시스템이 야간이나 비, 눈, 진눈깨비 또는 안개와 같은 악천후에서 보행자를 식별하지 못할 수 있다고 명시되어 있지만… 보행자 감지 시스템은 야간 조건에 도움이 될 것이며 아마도 가장 필요한 시간이 될 것입니다.”

그러나 NHTSA의 신차 평가 프로그램(NCAP), 유럽 신차 평가 프로그램(Euro NCAP) 및 IIHS에서 사용하는 현재 프로토콜을 검토하면 야간 조건에서의 성능이 차량 안전 등급 및 수상의 근거로 테스트되는 경우가 거의 없음을 알 수 있습니다.

따라서 Velodyne LiDAR(San Jose, CA)는 평가 기관이 PAEB 테스트 프로토콜에 어두운 조건에서 수행되는 시나리오를 포함할 것을 제안합니다. 이 접근 방식을 취하면 PAEB 기능이 장착된 차량의 소비자가 차량 성능의 한계를 이해하고 자동차 제조업체가 연간 수천 명의 생명을 구할 수 있는 ADAS 기능을 개선하도록 장려할 것입니다. 보다 정확하게는 이러한 테스트는 테스트 차량의 로우빔 헤드라이트를 사용하고 가로등의 도움 없이 주변 조도가 1럭스 미만인 상태에서 수행해야 합니다.

LiDAR와 카메라/레이더 PAEB 시스템 비교

LiDAR 기반 PAEB 솔루션은 카메라와 레이더 조합에 비해 고유한 장점이 있습니다.

카메라는 해상도가 매우 높을 수 있지만 일반적으로 차량에서 물체까지의 거리를 계산하기 위해 여러 모듈과 추가 처리가 필요합니다. 또한 사람의 눈과 마찬가지로 카메라는 어두운 조건에서 상대적으로 성능이 떨어집니다. 2018년 교통부(DOT) 보고서에 따르면 "비전 기반 시스템은 [레이더 기반 시스템보다] 고정된 사람을 더 잘 감지할 수 있지만 조명이 밝은 환경에서는 주간 작동으로 제한됩니다."

카메라와 비교하여 DOT 보고서에 따르면 레이더는 야간에 잘 작동하며 거리 측정을 제공할 수 있습니다. 그러나 레이더는 물체의 정확한 위치를 인식하거나 서로 가까이 있는 여러 물체를 구별할 만큼 충분히 높은 해상도를 가지고 있지 않습니다. 레이더는 또한 정지하거나 느리게 움직이는 물체를 감지하지 못할 수 있습니다. 이러한 단점으로 인해 카메라 및 레이더 기반 PAEB 기능은 야간 조건에서 보행자를 보호하는 데 어려움을 겪고 있습니다.

열화상은 PAEB 애플리케이션에서 카메라와 레이더에 대한 잠재적인 보완책으로 때때로 제안되었습니다. 그러나 이 기술은 자체적인 약점이 있으며 현재의 카메라 및 레이더 시스템의 약점을 적절하게 해결하지 못합니다. 광학 카메라와 마찬가지로 차량 시스템이 열 센서 데이터로 물체를 감지하는 능력은 물체와 주변 환경 간의 대비를 올바르게 인식하고 전송하는 센서의 능력에 달려 있습니다. 결과적으로 두 감지 방식 모두 배경과 조화를 이루는 물체를 놓칠 수 있습니다. 열화상 이미지의 경우 이는 카메라에서와 같이 유사한 색상이나 착시 현상이 아니라 유사한 열 특성이 혼합된 결과입니다.

대조적으로, LiDAR는 카메라, 레이더 및 열 센서의 이러한 특징적인 단점을 겪지 않습니다. LiDAR는 자체 광원 역할을 하므로 어둠과 낮 모두에서 잘 작동합니다. 또한 장면 내에서 여러 개체를 추적하면서 정확한 실시간 자유 공간 감지를 위해 충분한 고해상도로 빠르고 정확한 측정 데이터를 제공합니다.

현재 사용 가능한 저렴한 LiDAR 기반 PAEB 솔루션은 모든 조명 조건에서 성능을 크게 향상시킵니다. 이는 규제 기관 및 테스트 기관이 평가 프로토콜에 다크 테스트를 추가하면 확인될 것입니다.

카메라 및 레이더 기반 기술에 대한 LiDAR 기반 PAEB 시스템 테스트

쉽게 사용 가능한 기술을 구현하여 향상된 야간 PAEB 성능을 달성할 수 있음을 입증하기 위해 Velodyne은 카메라와 레이더를 중심으로 구축된 높은 등급의 PAEB 시스템에 대해 LiDAR 기반 PAEB 시스템을 테스트했습니다. 테스트는 일몰 후 1시간 후 주변 조명이 1럭스 미만인 직선 트랙에서 30mph를 목표로 하는 운전자 제어 속도로 수행되었습니다.

두 대의 테스트 차량은 각각 시운전 중에 하향등 헤드라이트를 켰습니다. 테스트에 사용된 고정된 어린이 및 성인 보행자 더미 타겟은 IIHS 및 Euro NCAP와 같은 조직에서 규정한 현재 테스트 프로토콜과 호환됩니다.

차량이 평가된 시나리오는 다음과 같습니다.

1. 50% 오버랩으로 성인 횡단(시험 차량 너비 중앙)

2. 25% 겹치는 성인 횡단

3. 50% 겹치는 자식 교차

4. 어린이 횡단 25%, 성인 @ 75%, 어린이 뒤 10피트

5. 운전석 코너에서 성인 횡단

6. 50% 겹치는 성인 낙상

Velodyne은 표적과 차량의 피해를 최소화하기 위해 각 시나리오에서 차량을 5번 또는 차량이 표적과 3번 충돌할 때까지 두 차량을 모두 테스트했습니다.

야간 테스트 결과는 카메라와 레이더 기반의 AAA 및 NHTSA 결과를 뒷받침합니다.

PAEB 시스템은 어두운 조건에서 자주 실패합니다. 테스트 결과, 어린이, 한 명 이상의 보행자, 차량 코너에 있는 성인 또는 차량 앞에서 넘어진 성인과 관련된 시나리오에서 고장률이 특히 분명함을 발견했습니다.

대조적으로 Velodyne의 Velarray H800 센서와 Vella™ 소프트웨어가 장착된 Velodyne LiDAR 기반 PAEB 시스템은 테스트된 모든 시나리오에서 5번 중 5번 충돌을 피하기 위해 정시에 성공적으로 정지했습니다. 이러한 하드웨어 및 소프트웨어 구성 요소는 ISO-26262 표준에 정의된 자동차 기능 안전 요구 사항을 준수하도록 개발되고 있습니다. Vella와 Velarray를 결합한 Velodyne의 PAEB 솔루션은 최대 80mph로 주행하는 도시, 교외 및 고속도로를 위해 설계되었습니다.

결론

어두운 야간 조건은 보행자에게 위험한 것으로 나타났으므로 Velodyne은 차량 평가 기관이 PAEB 테스트를 1럭스 미만의 주변 조명 조건을 포함하도록 확장할 것을 제안합니다. AAA 및 NHTSA에서 수행한 테스트는 야간 성능이 현재 PAEB 시스템의 개선을 위한 주요 기회임을 보여줍니다. 테스트 결과 LiDAR 기반 솔루션이 효과적이고 구현 준비가 된 것으로 나타났습니다.

이 기사는 Velodyne LiDAR(캘리포니아 산호세)의 창립자이자 이사회 회장인 David Hall이 작성했습니다. 자세한 내용은 이 이메일 주소는 스팸봇으로부터 보호되고 있습니다.에서 Mr. Hall에게 문의하십시오. 그것을 보려면 JavaScript가 활성화되어 있어야 합니다. 또는 여기를 방문하십시오. .