KR102117037B1 - 차량의 aeb 구동을 위한 센서 통합 시스템 - Google Patents

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(주) 모토텍
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Abstract

본 발명의 차량의 AEB(Autonomous Emergency Braking) 구동을 위한 센서 통합 시스템에서, 차량에 장착되어, 주변을 촬영하기 위한 카메라 모듈, 차량에 장착되어, 주변을 스캐닝하여 객체를 인식하고, 인식된 객체와의 거리를 감지하기 위한 라이다 모듈, 차량용 배터리 전원을 안정화하여 상기 카메라 모듈 및 상기 라이다 모듈에 공급하는 전압 안정화 회로, 상기 센서 통합 시스템의 내부 구성요소들에 차량용 배터리 전원이 정상적으로 공급되는지를 모니터링하기 위한 배터리 모니터링부, 상기 전압 안정화 회로로부터 안정화된 전원이 상기 카메라 모듈에 정상적으로 공급되는지 여부를 모니터링하기 위한 카메라 모듈 배터리 모니터링부, 상기 전압 안정화 회로로부터 안정화된 전원이 상기 라이다 모듈에 정상적으로 공급되는지 여부를 모니터링하기 위한 라이다 모듈 배터리 모니터링부 및 상기 카메라 모듈 배터리 모니터링부와 상기 라이다 모듈 배터리 모니터링부에서 정해진 전원 범위를 초과하는 폴트(fault)를 감지하면, CAN(Controller Area Network) 통신을 통해 미리 정해진 시간 내에 폴트 메시지를 ADAS(Advanced Driver Assistance System)로 전송하는 MCU(Micro Controller Unit)를 포함한다.

Description

차량의 AEB 구동을 위한 센서 통합 시스템 {Sensor fusion system for controlling autonomous emergency braking in car}
본 발명은 AEB(Autonomous Emergency Braking) 구동을 위한 센서 통합 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량에 장착된 카메라 모듈 및 라이다(LiDAR) 모듈을 기반으로 AEB 구동을 제어하는 센서 통합 시스템에 관한 것이다.
자율주행 차량이란 운전자가 핸들과 가속페달, 브레이크 등을 조작하지 않아도 스스로 목적지까지 찾아가는 차량으로, 항공기와 선박 등에 적용된 자율주행 기술이 접목된 스마트 차량을 일컫는다.
차량의 자율주행을 실현하기 위해서는 차간 거리를 자동으로 유지해 주는 HDA(Highway Driving Assist) 기술, 차선이탈 경보 시스템(LDWS; Lane Departure Warning System), 차선유지 지원 시스템(LKAS; Lane Keeping Assist System), 후측방 경보 시스템(BSD; Blind Spot Detection), 어드밴스트 스마트 크루즈 컨트롤(ASCC), 자동 긴급제동 시스템(AEB; Autonomous Emergency Braking) 등과 같은 차량 기술이 필요하며, 이외에 차량과 기지국사이의 통신기술, 차량과 위성 사이의 통신기술 등 진보된 다양한 기술들이 필요하다.
한편, 자율주행 상황은 운전자가 차량의 페달(가속페달, 브레이크페달)을 조작하지 않는 상황으로, 만약에 자율 주행 중에 운전자가 페달을 조작하게 되면 차량 제어기는 운전자가 자율주행을 종료하고 운전자가 직접 운전을 원하는 상황으로 판단하여 자율주행을 위한 제어를 종료하게 된다.
AEB(Advanced Emergency Braking) 시스템 기술은 차량의 자동긴급제동시스템으로서, 차량의 전방 또는 후방에 센서를 부착하여, 차량 주변의 타 차량 또는 장애물 등을 감지하고, 이를 이용하여 차량이 장애물과 충돌할 가능성이 있는 경우, 차량을 자동으로 제동시키는 기술을 말한다.
근래의 AEB 기술은 단순한 근접센서로 장애물을 인식하는 단계를 넘어서, 영상 카메라, GPS 등을 복합적으로 이용함으로써, 차량 주변의 타 차량 또는 장애물을 더욱 정밀하게 감지하고, 충돌가능성을 정확하게 판단하여, 차량을 효과적으로 제동시키는 단계에 이르고 있다.
이처럼 AEB 기술은 센서를 통해 전방의 물체를 인식하여 운행 중인 차량을 자동으로 제동하는 기술로서, 선행 차량이 속도를 줄이거나 정지할 경우 또는 보행자 등의 장애물이 갑자기 나타날 경우 작동하는 적극적 안전 장비이다. 이러한 AEB는 추돌 사고를 약 27%까지 감소시킬 수 있는 것으로 보고되고 있으며, 차량 속도나 감지 거리에 따라 시가지용 AEB, 외곽용 AEB, 보행자용 AEB 등으로 구분되기도 한다.
이와 관련하여, 유로 NCAP(New Car Assessment Program)은 2014년부터 AEB 기능을 자동차 안전도 등급 판정 항목에 포함시키고, 이후 단계적으로 AEB의 의무 장착을 규제하기로 결정하였으며, 그에 따라 자동차 생산 업체들도 AEB 기능이 탑재된 차량의 생산을 시작하고 있다. 이처럼, 최근에는 자율주행차량에서 차량 운전시 안전도를 향상시키기 위한 필요성이 요구되고 있는 실정이다.
대한민국 공개특허 10-2016-0134656
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 차량의 AEB 구동을 위해, 카메라 모듈 및 라이다 모듈의 오류를 감지하여 주행 안정성을 향상시키고, 기술 안전 컨셉(Technical safety concept)을 적용하여 안정성을 향상시킨 센서 통합 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량의 AEB(Autonomous Emergency Braking) 구동을 위한 센서 통합 시스템에서, 차량에 장착되어, 주변을 촬영하기 위한 카메라 모듈, 차량에 장착되어, 주변을 스캐닝하여 객체를 인식하고, 인식된 객체와의 거리를 감지하기 위한 라이다 모듈, 차량용 배터리 전원을 안정화하여 상기 카메라 모듈 및 상기 라이다 모듈에 공급하는 전압 안정화 회로, 상기 센서 통합 시스템의 내부 구성요소들에 차량용 배터리 전원이 정상적으로 공급되는지를 모니터링하기 위한 배터리 모니터링부, 상기 전압 안정화 회로로부터 안정화된 전원이 상기 카메라 모듈에 정상적으로 공급되는지 여부를 모니터링하기 위한 카메라 모듈 배터리 모니터링부, 상기 전압 안정화 회로로부터 안정화된 전원이 상기 라이다 모듈에 정상적으로 공급되는지 여부를 모니터링하기 위한 라이다 모듈 배터리 모니터링부 및 상기 카메라 모듈 배터리 모니터링부와 상기 라이다 모듈 배터리 모니터링부에서 정해진 전원 범위를 초과하는 폴트(fault)를 감지하면, CAN(Controller Area Network) 통신을 통해 미리 정해진 시간 내에 폴트 메시지를 ADAS(Advanced Driver Assistance System)로 전송하는 MCU(Micro Controller Unit)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 카메라 모듈이 정상적으로 동작하는지 여부를 모니터링하기 위한 카메라 모듈 폴트 모니터링부, 상기 라이다 모듈이 정상적으로 동작하는지 여부를 모니터링하기 위한 라이다 모듈 폴트 모니터링부 및 상기 카메라 모듈 폴트 모니터링부와 상기 라이다 모듈 폴트 모니터링부로부터 신호를 수신하는 것을 포함하여, 상기 센서 통합 시스템의 전반적인 동작에 대한 장애 여부를 모니터링하기 위한 폴트 모니터링부를 더 포함할 수 있다.
상기 카메라 모듈 폴트 모니터링부는 상기 카메라 모듈에서 수평 FOV(Field of View)가 140°이내에서 객체를 감지하는지 여부와, 객체 인식 시간에 있어서 66.7ms 이내에 객체를 인식하는지 여부를 모니터링하고, 오류를 감지하면, 이에 대한 폴트 메시지를 상기 MCU로 전송하고, 상기 MCU는 상기 카메라 모듈 폴트 모니터링부로부터 폴트 메시지를 수신하면, 미리 정해진 시간 내에 CAN 통신을 통해 상기 AEB에 폴트 메시지에 대한 제어신호를 전송하여 구동을 제어할 수 있다.
상기 라이다 모듈 폴트 모니터링부는 상기 라이다 모듈에서 객체 인식 범위에 있어서 전방 60m 이내에 수평 FOV가 140°이내이고, 수직 FOV가 5°이내에서 정상적으로 객체를 인식하여 정보를 제공하는지를 모니터링하고, 오류를 감지하면, 이에 대한 폴트 메시지를 상기 MCU로 전송하고, 상기 MCU는 상기 라이다 모듈 폴트 모니터링부로부터 폴트 메시지를 수신하면, 미리 정해진 시간 내에 CAN 통신을 통해 상기 AEB에 폴트 메시지에 대한 제어 신호를 전송하여 구동을 제어할 수 있다.
본 발명에 의하면, 차량의 AEB 구동을 위한 센서 통합 시스템에서 카메라 모듈 및 라이다 모듈의 오류를 감지하여 주행 안정성을 향상시키고, 기술 안전 컨셉(Technical safety concept)을 적용하여 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 통합 시스템의 내부 구성을 보여주는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈과 라이다 모듈의 동기화 과정을 보여주는 흐름도이다.
본 결과물은 산업통산자원부의 재원으로 산업기술평가관리원의 산업기술혁신사업[자동차산업핵심기술개발사업]의 지원을 받아 연구되었음을 밝힌다(과제고유번호 10067476).
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 갖는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명은 차량의 AEB(Autonomous Emergency Braking) 구동을 위한 센서 통합 시스템에 대한 것이다.
차량 운행의 안전에 영향을 미치는 기능을 식별하고 해당 기능의 오동작을 유발할 수 있는 결함 요소를 안전 매커니즘을 통해 제거하거나 감소시키기 위해서, 어떤 기능이 안전과 관련되어 있으며 이에 대해 어떤 안전 설계가 수행되어야 하는지에 대한 식별을 수행하기 위해 기술 안전 컨셉(TSC, Technical Safety Concept)이 마련되어야 한다.
기술 안전 컨셉의 도출 항목으로는 필요 입력, 검출 타겟, 잠재 고장 원인, 검출 방법, 고장 확인, 반응 경고, 반응 시간, 회복 조건, 지연 고장 고려 등이 포함될 수 있다.
본 발명의 센서 통합 시스템의 센서 모듈 전원에 대한 기술 안전 컨셉은, AP(Application Processor)의 전원오류에 대해서는 정해진 범위에서 벗어난 Fault는 ADAS에 100ms 이내에 정보를 송신하여 경고(alert)를 발생하도록 설계하고, 이종 센서 모듈 전원 오류에 대해서는 MCU에서 CAN을 통하여 전원 오류에 대한 정보를 100ms이내에 전송하여 ADAS에 경고(alert)를 발생하도록 설계하고, AP는 100ms 동안 전원 고장 지속 시 리셋을 수행하도록 설계할 수 있다.
본 발명의 카메라 센서 모듈에 대한 기술 안전 컨셉은, MCU가 카메라 센서 모듈에 대해 데이터 전송속도 30FPS로 모니터링하여, 영상데이터 전송에 이상 여부를 체크하는 알고리즘을 구현한다. 문제 발생시에 Fault Monitoring 기능에 error message를 전송하고 이를 AEB 클러스터에서 출력되도록 하여 모니터링이 수행되도록 설계할 수 있다.
본 발명의 라이다 센서 모듈에 대한 기술 안전 컨셉은, 주어진 Horizontal FOV내에서 객체를 인식하고 SFS(Sensor Fusion System)에 30ns이내에 15FPS 속도로 AP로 정보를 전송하고, AP에 의한 전송 오류는 Fault monitoring에 의해 감지되고, SFS에 의해 감지된 오류정보는 MCU와 CAN을 통하여 50ms이내에 ADAS에 전송되도록 설계할 수 있다.
본 발명의 AP 오류에 대한 기술안전 컨셉은, AP에 대한 정상동작을 위한 안전 메커니즘으로 MCU의 Watchdog 기능을 이용하여 일정 주기(100ms)단위로 AP에 대한 동작 오류를 모니터링 하고, 오류 시 CAN을 통해서 ADAS에 100ms이내에 오류를 전송하도록 설계할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 기술 안전 컨셉을 수행하는 센서 통합 시스템의 내부 구성을 보여주는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 통합 시스템(10)은 카메라 모듈(110), 라이다(LiDAR) 모듈(120), 보드(Board)(20) 등을 포함한다.
보드(20)는 AP(Application Processor)(30), 전원 공급 모듈(300), MCU(Micro Controller Unit)(50) 등을 포함한다.
AP(30)는 파워 관리부(180), 모니터링부(40)를 포함한다.
모니터링부(40)는 데이터 동기화부(190), 폴트 모니터링부(200) 등을 포함한다.
카메라 모듈(110)은 차량에 장착되어, 주변을 촬영하는 역할을 한다.
AHD 디코더 인터페이스부(130)는 카메라 모듈(210)에서 촬영된 AHD(Analog High Definition) 규격의 영상 데이터(image data)를 MIPI(Mobile Industry Processor Interface) 규격으로 변환하는 역할을 한다.
라이다(LiDAR) 모듈(120)은 광신호를 이용한 레이저 모듈로서, 차량에 장착되어, 주변을 스캐닝하여 객체를 인식하고, 인식된 객체와의 거리를 감지하는 역할을 한다.
전압 안정화 회로(160)는 차량용 배터리 전원을 안정화하여 카메라 모듈(110) 및 라이다 모듈(120)에 공급하는 역할을 한다.
배터리 모니터링부(150)는 센서 통합 시스템(10)의 내부 구성요소들에 차량용 배터리 전원이 정상적으로 공급되는지를 모니터링하는 역할을 한다. 예를 들어, 차량용 배터리는 12V의 전원을 제공할 수 있다.
파워 모니터링부(170)는 전압 안정화 회로(160)로부터 안정화된 전원이 카메라 모듈(110) 및 라이다 모듈(120)에 정상적으로 공급되는지를 모니터링하는 역할을 한다.
카메라 모듈 배터리 모니터링부(310)는 전압 안정화 회로(160)로부터 안정화된 전원이 카메라 모듈(110)에 정상적으로 공급되는지 여부를 모니터링하는 역할을 한다.
라이다 모듈 배터리 모니터링부(320)는 전압 안정화 회로(160)로부터 안정화된 전원이 라이다 모듈(120)에 정상적으로 공급되는지 여부를 모니터링하는 역할을 한다.
데이터 동기화부(190)는 AHD 디코더 인터페이스부(130)로부터 수신한 카메라 데이터와 라이다 모듈(120)로부터 수신한 라이다 데이터를 시간 동기(Time sync) 신호에 맞춰 동기화하는 역할을 한다.
모니터링부(40)에서는 데이터 동기화부(190)에서 동기화된 데이터를 이용하여 차량 주변의 위험 물체를 판별하고, 이를 통해 위험 여부를 판단한다.
MCU(Micro Controller Unit)(50)는 모니터링부(40)에서 판단된 위험 여부에 따라 AEB를 포함하는 구성요소에 제어 신호를 전송하여 구동을 제어한다.
본 발명에서 MCU(50)는 카메라 모듈 배터리 모니터링부(310)와 라이다 모듈 배터리 모니터링부(320)에서 정해진 전원 범위를 초과하는 폴트(fault)를 감지하면, CAN(Controller Area Network) 통신(220, 250)을 통해 미리 정해진 시간 내에 폴트 메시지를 ADAS(Advanced Driver Assistance System)로 전송한다. 여기서, ADAS(Advanced Driver Assistance System)는 AEB(Autonomous Emergency Braking)을 포함하는 차량 구동 보조 시스템이다. 예를 들어, MCU(50)는 카메라 모듈 배터리 모니터링부(310)와 라이다 모듈 배터리 모니터링부(320)에서 정해진 전원 범위를 초과하는 폴트(fault)를 감지하면, CAN(Controller Area Network) 통신(220, 250)을 통해 100ms 내에 폴트 메시지를 ADAS(Advanced Driver Assistance System)로 전송할 수 있다.
보다 구체적으로 MCU(50)는 카메라 모듈 배터리 모니터링부(310)에서 전원 오류를 감지하면, 이를 100ms 이내에 ADAS에 알린다. 그리고, MCU(50)는 라이다 모듈 배터리 모니터링부(320)에서 전원 오류를 감지하면, 이를 50ms 이내에 ADAS에 알린다.
본 발명에서 AP(30)는 일정 시간 이상 전원 고장이 지속되는 경우, 리셋(reset)을 수행할 수 있다. 예를 들어, 100ms 이상 전원 고장이 지속되면, AP(30)는 리셋을 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, AP(30)는 20ms 주기로 전원 고장 여부를 판단하고, 5회 이상 연속으로 전원 고장이 지속되면 리셋을 수행할 수 있다. 이때, 전원 고장을 판단하는 대상은, 배터리 모니터링부(150)에서 모니터링되는 주 전원, 카메라 모듈 배터리 모니터링부(310)에서 모니터링되는 카메라 모듈에 공급되는 전원, 라이다 모듈 배터리 모니터링부(320)에서 모니터링되는 라이다 모듈에 공급되는 전원이다.
CAN 트랜시버(Transceiver)(250)는 MCU(50)의 TTL(Transistor Transistor Logic) 레벨의 CAN(Controller Area Network) 신호를 12V 차량용 CAN 신호로 변환하는 역할을 한다.
카메라 모듈 폴트 모니터링부(330)는 카메라 모듈(110)이 정상적으로 동작하는지 여부를 모니터링하는 역할을 한다.
라이다 모듈 폴트 모니터링부(340)는 라이다 모듈(120)이 정상적으로 동작하는지 여부를 모니터링하는 역할을 한다.
폴트 모니터링부(200)는 카메라 모듈 폴트 모니터링부(330)와 라이다 모듈 폴트 모니터링부(340)로부터 신호를 수신하는 것을 포함하여, 센서 통합 시스템의 전반적인 동작에 대한 장애 여부를 모니터링하는 역할을 한다.
그리고, 폴트 모니터링부(200)는 카메라 모듈(110)에서 정해진 속도로 카메라 데이터가 전송되는지를 모니터링하고, 라이다 모듈(120)에서 정해진 속도로 라이다 데이터가 전송되는지를 모니터링하고, 카메라 데이터와 라이다 데이터의 시간 동기에 대한 이상 여부를 모니터링한다.
디코더 폴트 모니터링부(350)는 AHD 디코더 인터페이스부(130)에서의 오동작 여부를 모니터링하고, 오동작이 발생하면, 폴트 메시지를 MCU(50)에 전달한다.
본 발명에서 배터리 모니터링부(150)에서 차량용 배터리 전원의 공급에 오류가 있음을 감지하면, 모니터링부(40)는 CAN(Controller Area Network) 통신을 통해 미리 정해진 시간 내에 폴트 메시지를 ADAS(Advanced Driver Assistance System)로 전송한다.
그리고, 파워 모니터링부(160)에서 카메라 모듈(110) 및 라이다 모듈(120)에 공급되는 전원에 오류를 감지하면, 모니터링부(40)는 CAN 통신을 통해 미리 정해진 시간 내에 폴트 메시지를 ADAS로 전송할 수 있다.
모니터링부(40)는 전압 안정화 회로(10)를 통해 카메라 모듈(110) 및 라이다 모듈(120)에 12V의 전원이 공급되는지 여부를 모니터링하고, 오류가 발생하면, 센서 통합 시스템(10)을 미리 정해진 횟수만큼 재부팅하고, 재부팅 후에도 오류가 지속되면 센서 통합 시스템(10)에 공급되는 전원을 오프(off)시킬 수 있다.
본 발명에서 카메라 모듈 폴트 모니터링부(330)는 카메라 모듈(110)에서 수평 FOV(Field of View)가 140°이내에서 객체를 감지하는지 여부와, 객체 인식 시간에 있어서 66.7ms 이내에 객체를 인식하는지 여부를 모니터링하고, 오류를 감지하면, 이에 대한 폴트 메시지를 MCU(50)로 전송한다.
그리고, MCU(50)는 카메라 모듈 폴트 모니터링부(330)로부터 폴트 메시지를 수신하면, 미리 정해진 시간 내에 CAN 통신을 통해 AEB에 폴트 메시지에 대한 제어신호를 전송하여 구동을 제어할 수 있다.
폴트 모니터링부(200)는 카메라 모듈(110)에서 30 FPS(Frame Per Second)의 전송속도로 데이터를 전송하는지를 모니터링하고, 오류가 발생하면 폴트 메시지를 MCU(50)에 전송한다. 그리고, MCU(50)는 CAN 통신을 통해 AEB에 폴트 메시지에 대한 제어 신호를 전송하여 구동을 제어한다.
본 발명에서 라이다 모듈 폴트 모니터링부(340)는 라이다 모듈(120)에서 객체 인식 범위에 있어서 전방 60m 이내에 수평 FOV가 140°이내이고, 수직 FOV가 5°이내에서 정상적으로 객체를 인식하여 정보를 제공하는지를 모니터링하고, 오류를 감지하면, 이에 대한 폴트 메시지를 MCU(50)로 전송한다.
그리고, MCU(50)는 라이다 모듈 폴트 모니터링부(340)로부터 폴트 메시지를 수신하면, 미리 정해진 시간 내에 CAN 통신을 통해 AEB에 폴트 메시지에 대한 제어 신호를 전송하여 구동을 제어할 수 있다.
본 발명에서 라이다 모듈 폴트 모니터링부(340)는 라이다 모듈(120)에서 수평 FOV가 140°이내이고, 수직 FOV가 5°이내의 시야각을 갖고, 15 FPS의 전송속도로 라이다 데이터를 전송하는지를 모니터링하고, 오류가 발생하면 폴트 메시지를 MCU(50)에 전송한다. 그리고, MCU(50)는 CAN 통신을 통해 AEB에 폴트 메시지에 대한 제어 신호를 전송하여 구동을 제어할 수 있다.
본 발명에서 데이터 동기화부(190)는 카메라 모듈(110)에서 30 FPS의 전송속도로 전송되는 카메라 데이터를 라이다 모듈에서 전송되는 15 FPS의 전송속도에 맞춰 동기화한다. 이때, 폴트 모니터링부(200)는 데이터 동기화부(190)에서 15 FPS의 속도로 동기화하는지 이상 유무를 모니터링하고, 오류가 발생하면 50ms 이내에 ADAS로 송신한다.
MCU(50)는 클럭 신호를 발생시키는 타임 클럭(Time clock)(230)과, AP(30)의 동작을 정해진 주기로 모니터링하기 위한 와치독 타이머(Watchdog Timer)(240)를 포함한다.
본 발명에서 MCU(50)는 와치독 타이머(240)를 이용하여 100ms 주기로 AP(30)의 비정상 동작을 모니터링하고, 오류가 발생하면 센서 통합 시스템(10)을 리셋(reset)하고, 해당 오류 정보를 ADAS로 50ms 이내에 송신할 수 있다.
예를 들어, 라이다 모듈(120)은 초당 40만개 이상의 데이터 포인트를 처리하는데, 본 발명에서 보드(20)는 카메라 모듈(110)의 1080p의 영상 데이터에 라이다 모듈의 초당 40만개 이상의 전방 객체에 대한 포인트를 매칭하여 처리할 수 있다. 이때, 보드(20) 내에서 256개 이상의 스레드(thread)를 동시에 처리가 가능하여, 영상 정보와 라이다 객체 포인트 정보를 처리하는데 문제가 없어야 한다.
예를 들어, 라이다 모듈(120)의 LD 드라이버(driver)에서 펄스 레이저를 10 나노 세컨드(nano second) 단위로 모아서 쏘아 주며, 초당 40만개 이상의 데이터 포인트(클라우드 포인트)로 수신되는 데이터 포인트를 처리한다. 그리고, 이러한 라이다 모듈 데이터는 전방 객체에 대한 카메라 센서로부터 획득된 영상정보와 매칭하여, 전방 객체를 인식하고 처리하는 동기화 작업을 수행한다. 동기화 작업은 라이다 데이터의 시간(time) 정보와 공간(Space) 정보에 대한 3D 데이터를 2D 데이터로 변환한 후, 카메라 데이터의 영상 정보와 맵핑(mapping)을 한다.
본 발명에서 MCU(50)는 카메라 모듈(110)에서 데이터 전송속도가 30FPS인지를 모니터링하여, 영상데이터 전송에 이상이 있는지 여부를 체크하고, 이상이 있으면, 에러메시지를 AEB 클러스터에 전송한다.
그리고, 카메라 모듈 폴트 모니터링부(330)는 카메라 모듈(110)에 의해 입력되는 영상 데이터에 대하여 영상객체 검출을 위한 소멸점과 초기 ROI의 높이가 같은지 확인하고, 30FPS로 영상정보가 전송되는지 확인하며, 이에 대한 오류가 발생하면, 이를 MCU(50)에 전송한다. 그리고, MCU(50)는 CAN 통신을 통해 오류 메시지를 ADAS에 100ms 이내에 알린다.
본 발명에서 라이다 모듈 폴트 모니터링부(340)는 라이다 모듈(120)이 주어진 수평 FOV 내에 객체를 인식하고, 30ns 이내에 15FPS 속도로 AP(30)에 정보를 전송하는지 여부를 확인한다.
라이다 모듈 폴트 모니터링부(340)는 라이다 모듈의 인식범위가 전방 60m 이내이고, 수평 FOV가 140°이내이고, 수직 FOV가 5°이내의 거리, 각도, 높이를 포함하는 객체인식 정보를 제공하는데 오류가 있는지 여부를 모니터링한다. 그리고, 오류가 발생하면 100ms 이내에 폴트 메시지를 AEB에 전송한다.
그리고, 라이다 모듈 폴트 모니터링부(340)는 카메라 모듈(110)에서 전송되는 30FPS 속도의 데이터와, 라이다 모듈(120)에서 전송되는 15FPS 속도의 데이터를 15FPS 속도에 맞춰 동기화되는지 여부를 모니터링하고, 동기화 오류가 발생하면, 이를 감지하여 AEB에 100ms 이내에 송신한다.
그리고, 라이다 모듈 폴트 모니터링부(340)는 라이다 센서(120)에서 측정한 장애물의 종류, 매질, 색상에 따라 표면의 반사율을 수신하고, 데이터베이스에 따른 정보분류에 오류가 없는지 확인하고, 오류가 있으면 이를 감지하여 100ms 이내에 AEB에 송신한다.
MCU(50)는 와치독 타이머(240) 기능을 이용하여 일정 주기(예를 들어 20ms) 단위로 AP(30)에 대한 동작 오류를 모니터링하고, 동작 오류시 100ms 이내에 CAN을 통해 ADAS에 오류를 송신하고, 리셋을 수행한다.
본 발명에서 라이다 모듈(120)의 데이터와 카메라 모듈(110)의 영상 데이터를 동기화하는 과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈과 라이다 모듈의 동기화 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 데이터 동기화부(190)는 카메라 모듈(110)과 라이다 모듈(120)의 데이터에 대하여 시간 동기(Time sync)를 맞추어 동기화한다.
그리고, 동기화된 데이터에 대하여 데이터 파싱(data parcing)을 한다.
그리고, 카메라 데이터의 영상 ROI(Region of Interest)를 설정하고(S201), 라이다 데이터의 ROI를 설정한다(S203).
그리고, 포인트 클라우드(Point Cloud)를 통해 상대속도와 각도 정보를 산출하고(S205), 3D 객체(object)의 위치를 판별하고(S207), 3D 좌표를 2D 좌표로 변환한다(S209). 여기서, 시간(time) 및 공간(space) 정보를 맵핑(mapping)하는 방식으로 3D 좌표를 2D 좌표로 변환한다.
다음, 라이다 ROI 정보와 카메라 ROI 정보를 맵핑(mapping)한다(S211). 여기서, 맵핑에 실패(fail)하면, 실패 정보를 알린다(S213).
다음, 객체(object)를 인식한다(S215). 예를 들어, 3종의 동적객체와, 5종의 정적객체에 대해 인식할 수 있다.
그리고, 동적 객체와 정적 객체를 판별한다(S217).
그리고, 객체 추적(object tracing)을 하여(S219), 위험 물체를 판별한다(S221). 예를 들어, 총 8종 31개의 객체에 대해 동시 추적할 수 있다. 여기서 객체 추적에 실패하면, 실패 정보를 회신한다.
그리고, 판별된 위험 물체의 위험도를 판별하여, 위험한 것으로 판단되면, 이를 AEB를 포함하는 ADAS로 전송한다(S223).
본 발명의 센서 통합 시스템에서 기술 안전 컨셉에 의해 요구되는 사항과, 이를 테스트하는 내용을 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 센서 통합 시스템에서 카메라 모듈(110)로부터 전방의 정적, 동적 객체정보를 수신하여, AHD 디코더 인터페이스부(130)를 통해서 AEB를 위한 ECU의 신호동기화(Sync) 기능까지 20ms이내에 정보를 송신하여야 한다. 이러한 내용을 테스트 하기 위하여, 본 발명에서는 카메라 모듈(110)의 전원을 시험하고, 카메라 모듈(110)의 데이터 처리 속도를 시험하고, 카메라 모듈(110)의 전방 인식 범위를 시험한다.
본 발명의 센서 통합 시스템에서 라이다 모듈(120)은 전방 객체(정적, 동적객체) 정보를 수신하여 기가 이더넷(Giga Ethernet)을 통해서 AEB를 위한 ECU의 신호동기화(Sync) 기능까지 20ms이내에 정보를 송신하여야 한다. 이러한 내용을 테스트 하기 위하여, 본 발명에서는 라이다 모듈(120)의 전원을 시험하고, 라이다 모듈(120)의 데이터 처리 속도를 시험하고, 라이다 모듈(120)의 전방 인식 범위를 시험한다.
본 발명의 센서 통합 시스템에서 카메라 모듈(110)과 라이다 모듈(120)의 데이터를 15FPS의 데이터 처리 속도에 맞춰 동기화를 처리해야 한다. 이러한 내용을 테스트하기 위하여, 동기화 및 전송속도 확인을 시험한다.
본 발명의 센서 통합 시스템에서 내부 전원에 대한 안전 메커니즘을 설계하고, 정해진 전원 범위에 대한 폴트를 감지하고 판단하여, 폴트를 MCU(50)에서 CAN을 통해서 ADAS로 100ms이내에 전송하여야 한다. 이러한 내용을 테스트하기 위하여, 본 발명에서는 12V의 배터리 전원을 센서 통합 시스템에 인가하고, 0.25V 단위로 전압을 변화시키면서 정상적으로 동작되는지를 확인한다.
본 발명의 센서 통합 시스템에서 AP(30)는 구성된 회로의 입력 값을 통해 시스템에 전원 범위가 들어오는지 20ms주기로 판단해서 문제 발생시 100ms내에 CAN을 통해 ADAS에게 센서 통합 시스템의 고장정보를 전송하여야 한다. 이러한 내용을 테스트하기 위하여, 본 발명에서 AP(30)가 구성된 회로의 입력값을 통해 정상 전원 범위인지 20ms 주기로 판단하는 방식으로 시험을 진행한다.
본 발명에서 AP(30)는 카메라 모듈(110)을 통해 수신된 영상 데이터에 대해 정해진 범위로 수신하는지에 대한 오류를 감지하고, 감지된 오류 정보를 MCU(50)에 전송한다. 구체적으로 MCU(50)는 오류 정보를 CAN을 통해 AEB에 100ms 이내에 전송한다. 그리고, 카메라 모듈(110)에 의해 입력되는 영상 데이터는 영상객체 검출을 위해 소멸점과 초기 ROI의 높이가 같아야 하며, 30FPS 범위로 영상정보가 전송되어야 하고, 정해진 범위에 대한 오류가 발생하면, 폴트 모니터링부(200)에 의해 감지되고, MCU(50)에 의해 처리되어 CAN을 통해 ADAS에 100ms 이내에 알려야 한다.
이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.
10 센서 통합 시스템 20 보드
30 AP 40 모니터링부
50 MCU 110 카메라 모듈
120 라이다 모듈 130 AHD 디코더 인터페이스부
190 데이터 동기화부 200 폴트 모니터링부
310 카메라 모듈 배터리 모니터링부
320 라이다 모듈 배터리 모니터링부
330 카메라 모듈 폴트 모니터링부
340 라이다 모듈 폴트 모니터링부
350 디코더 폴트 모니터링부

Claims (4)

  1. 차량의 AEB(Autonomous Emergency Braking) 구동을 위한 센서 통합 시스템에서,
    차량에 장착되어, 주변을 촬영하기 위한 카메라 모듈;
    차량에 장착되어, 주변을 스캐닝하여 객체를 인식하고, 인식된 객체와의 거리를 감지하기 위한 라이다 모듈;
    차량용 배터리 전원을 안정화하여 상기 카메라 모듈 및 상기 라이다 모듈에 공급하는 전압 안정화 회로;
    상기 센서 통합 시스템의 내부 구성요소들에 차량용 배터리 전원이 정상적으로 공급되는지를 모니터링하기 위한 배터리 모니터링부;
    상기 전압 안정화 회로로부터 안정화된 전원이 상기 카메라 모듈에 정상적으로 공급되는지 여부를 모니터링하기 위한 카메라 모듈 배터리 모니터링부;
    상기 전압 안정화 회로로부터 안정화된 전원이 상기 라이다 모듈에 정상적으로 공급되는지 여부를 모니터링하기 위한 라이다 모듈 배터리 모니터링부; 및
    상기 카메라 모듈 배터리 모니터링부와 상기 라이다 모듈 배터리 모니터링부에서 정해진 전원 범위를 초과하는 폴트(fault)를 감지하면, CAN(Controller Area Network) 통신을 통해 미리 정해진 시간 내에 폴트 메시지를 ADAS(Advanced Driver Assistance System)로 전송하는 MCU(Micro Controller Unit)를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 통합 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 카메라 모듈이 정상적으로 동작하는지 여부를 모니터링하기 위한 카메라 모듈 폴트 모니터링부;
    상기 라이다 모듈이 정상적으로 동작하는지 여부를 모니터링하기 위한 라이다 모듈 폴트 모니터링부; 및
    상기 카메라 모듈 폴트 모니터링부와 상기 라이다 모듈 폴트 모니터링부로부터 신호를 수신하는 것을 포함하여, 상기 센서 통합 시스템의 전반적인 동작에 대한 장애 여부를 모니터링하기 위한 폴트 모니터링부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 통합 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 카메라 모듈 폴트 모니터링부는 상기 카메라 모듈에서 수평 FOV(Field of View)가 140°이내에서 객체를 감지하는지 여부와, 객체 인식 시간에 있어서 66.7ms 이내에 객체를 인식하는지 여부를 모니터링하고, 오류를 감지하면, 이에 대한 폴트 메시지를 상기 MCU로 전송하고,
    상기 MCU는 상기 카메라 모듈 폴트 모니터링부로부터 폴트 메시지를 수신하면, 미리 정해진 시간 내에 CAN 통신을 통해 상기 AEB에 폴트 메시지에 대한 제어신호를 전송하여 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 센서 통합 시스템.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 라이다 모듈 폴트 모니터링부는 상기 라이다 모듈에서 객체 인식 범위에 있어서 전방 60m 이내에 수평 FOV가 140°이내이고, 수직 FOV가 5°이내에서 정상적으로 객체를 인식하여 정보를 제공하는지를 모니터링하고, 오류를 감지하면, 이에 대한 폴트 메시지를 상기 MCU로 전송하고,
    상기 MCU는 상기 라이다 모듈 폴트 모니터링부로부터 폴트 메시지를 수신하면, 미리 정해진 시간 내에 CAN 통신을 통해 상기 AEB에 폴트 메시지에 대한 제어 신호를 전송하여 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 센서 통합 시스템.
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