자율주행자동차의 의미
자율주행자동차는 다양한 주변환경 인지 센서 즉 카메라센서, 라이더, 레이더, 초음파, GPS/INS 등을 통해 주변 환경을 인식하여 주행 경로를 자체적으로 결정하며 운전자의 개입 없이 자동차가 부분적 또는 완전히 자동화되어 스스로 주행이 가능한 자동차 입니다.
자율주행자동차는 크게 운전자가 주행상황에 주의를 기울여야 하는 단계와 주의가 필요없는 자율주행단계로 나뉠 수 있습니다.
| 0 레벨 (NoAutomation) | 자율주행 기능 없는 일반 차량. |
| 1레벨 (DriverAssistance) | 자동브레이크, 자동속도조절 등 운전 보조기능이 탑재된 차량. |
| 2레벨 (PartialAutomation) | 부분 자율주행으로 운전자의 상시 감독 필요. |
| 3레벨 (ConditionalAutomation) | 조건부 자율주행으로 주행 중 조향, 가감속 조작, 차량과 도로를 모니터링 하여 차선변경 및 차량회전 기능. |
| 4레벨 (HighAutomation) | 대부분의 동적주행 기능을 수행하며, 운전자의 개입이 필요한 경우 적절한 대응을 하지 않더라도 무리가 없는 고도 자율주행. |
| 5레벨 (FullAutomation) | 모든 주행환경과 도로상에서 자율주행시스템이 완전한 항시 자율주행기능을 수행. |
자율주행자동차의 구성
자율주행자동차는 각기 자율주행에 필요한 역할을 담당하고 있는 첨단 전자장비로 구성되어 있습니다.
① GPS
위성항법장치로 단독으로 쓰이기 보다는 정확한 차량 위치를 추출하기 위해 고도계, 타이어 각속도계, 자이로스코프(각속도 측정), 속도계 등과 결합하여 사용되고 있습니다.
② 초음파센서
초음파를 송수신하여 차량 근방에 있는 장애물의 위치를 측정하며, 자동주차시스템의 센서로 사용되어 주차 시 연석 및 주변 차량을 검지하여 주차공간을 찾는데 사용합니다.
③ 중앙컴퓨터
장착된 센서로부터 측정된 다양한 정보를 분석하여 주행 경로 결정합니다. 경로를 추적하기 위한 명령조향각, 속도 제어를 위한 명령 토크값들을 계산하고 각각 조향 액츄에이터, 가감속 액츄에이터에 입력하는 역할을 담당합니다.
④ 레이더(Radar)
Radio 파(밀리미터 파)를 쏘고 반사된 파를 이용하여 근처 차량의 위치를 측정하며, 적응형 차간거리제어시스템에 이미 사용 중입니다. 장거리용 레이더(ACC)와 중/단거리용 레이더(AEB,BSD)로 나누어 적용하고 있습니다.
⑤ 비디오 카메라
차선, 교통신호등, 표지판, 도로상의 장애물, 보행자 감지 및 타 차량 트래킹을 수행합니다. 날씨 조건에 민감하다는 특징을 가지고 있습니다.
⑥ 라이더(Lidar)
주변에 레이저를 쏘고 반사된 펄스를 수신기에서 측정하여 주변 물체와의 거리 측정 및 차선 표시, 도로 연석 등을 감지하는 역할로 기본적인 원리는 레이더와 같으나 보다 날시 조건에 민감하고 레이더 대비 정밀한 위치 정보를 획득할 수 있습니다.
자율주행자동차의 기술
각종 센서와 컴퓨터장치등으로 ADAS(Advanced Driver Assistance System)라는 첨단운전보조시스템 기술을 구현하고 있습니다. 이러한 기술을 바탕으로 자동 주차나, 제동, 자동차간 거리 제어, 차선유지 등의 자율주행을 할 수 있으며 크게 종방향 ADAS와 횡방향 ADAS 기술로 분류할 수 있습니다.
종방향 ADAS
– Adaptive Cruise Control : 운전자 지정 속도에 따라 전방 차량과의 거리 유지 주행
– Autonomous Emergency Braking : 충돌 위험 시 비상제동을 통해 충돌 회피 및 완화
– High Beam Assist : 맞은편 혹은 선행차량의 광원을 인식,자동으로 점등/소등 수행
– Traffic Sign Recognition : 교통 표지판 인식 (속도제한,방향 전환, 추월 등)
횡방향 ADAS
– Lane Keeping Assist System : 흰선∙중앙선 등을 센서로 인식, 차선을 유지하거나 경고 수행
– Automatic Parking : 초음파 센서를 이용, 주차 공간을 탐색하여 주차지원 수행
– Lane Change Assist : 사이드 미러의 사각지대에 있는 차량 또는 접근하는 차량 감지하여 차선변경보조
– Rear Cross Traffic Alert : 주차 공간에서 후진할 때 주변에 접근하는 차량 및 이동 물체 감지
차선유지지원 시스템(LKA)
차선유지지원 시스템은 카메라와 같은 영상처리도구를 통한 도로영상을 입력 받아서 차선을 강조하는 필터링 연산을 통해 Candidate Point 추출하여 전방차선을 인식하게 도됩니다. 이러한 전방차선 인식 결과값을 토대로 도로 파라메타(이탈거리, 도로폭, 이탈각 등)를 계산하여 전자조향장치 EPS(Electric Power Steering)와 전자제어장치 (ECU, Electronic Control Unit)에 명령 토크와 조향각을 입력시켜서 차선을 유지하게 합니다.
자동긴급제동 시스템(AEB)
레이더와 전방 카메라를 이용해 주행 경로상의 차량과 보행자를 인식하여 전방 물체와의 거리, 상대 속도, 횡 위치 등의 정보를 수집해 충돌 가능성이 있으면 운전자에게 경보를 내려 위험 상황 을 알려 줍니다. 위험 정도가 높다고 판단되면 긴급 제동해 사고를 회피하거나 피해를 경감시켜 줍니다.
자동주차 시스템(APAS)
차량 전후 측면에 장착한 초음파센서로 거리를 측정하고 주차공간과 장애물 위치 정보 입력받아 측정한 주차 공간 정보를 바탕으로 충돌 가능성을 점검합니다. 주차가 가능한지 결정한 다음 주차 궤적을 계산, 운전대를 어떤 방향으로 돌려 차를 움직이고 전진 또는 후진이 필요한지, 평행 또는 수직으로 차를 움직여야 하는지 파악하여 실행합니다.
적응형차간거리제어 시스템(ACC)
레이더 센서는 전방 주행 차량과의 거리를 측정하여 거리 정보 및 자차의 속도를 바탕으로 엔진제어모듈에서 가속이 필요한 경우 적절한 가속 토크를 제어합니다. 브레이크 제어모듈에서 감속이 필요한 경우 적절한 브레이크 압 제어를 수행하여 운전자가 설정한 차간거리 및 순항 속도를 유지하도록 차량의 속도를 제어합니다.
후측방 정보 및 충돌 회피 시스템
차량 외부 사각지대의 다른 차량 및 장애물을 감지해 운전자에게 경고하는 시스템으로 뒷 범퍼 좌우 두 개의 레이더 센서가 후측방 접근 차량을 감지, 차량의 속도와 위치를 측정해 아웃사이드 미러에 경보합니다.