KR102643975B1 - 가상 주행 환경 기반 충돌 모사 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
가상 주행 환경 기반 충돌 모사 시스템 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 충돌 모사 시스템은 가상 차량의 주행을 위한 가상 주행 환경을 제공하고, 가상 차량의 주행 중 발생하는 제1 충돌 이벤트를 출력하는 시뮬레이션 장치; 및 제1 충돌 이벤트를 수신하고, 가상 차량과 연동되는 시험 차량과 연결된 하나 이상의 센서로부터 제1 충돌 이벤트에 대응되는 제2 충돌 이벤트를 발생시키기 위한 물리적인 충격을 발생시키는 충돌 모사 장치를 포함한다.
Description
개시되는 실시예들은 가상 주행 환경 기반 충돌 모사 시스템 및 방법과 관련된다.
자동차 디지털 포렌식 기술 개발을 위한 연구 중 실제 차량 기반의 실험을 수행한 연구들은 IVI(in-vehicle infotainment) 시스템 관련 디지털 포렌식 기술을 주로 개발하고 있다.
이러한 연구들은 차량과 관련된 특정 이벤트를 발생시키기 위해 실제 도로를 주행하며 실험을 수행하고 있다. 상술한 실험 방법은 실제 도로를 주행하며 다양한 상황에 대해 반복적으로 실험을 수행하는 방안을 적용해야 함에 따라, 기술 개발에 필요한 데이터를 획득하는 과정이 비효율적이고, 실제 위험에 노출될 수 있다.
EDR과 같은 사고기록장치를 위한 디지털 포렌식 기술을 개발하기 위해서는 실제 사고가 발생 된 차량에서 EDR을 확보하거나, 또는 실험을 위해 사고를 발생시켜야 한다. 이러한 실험은 반복적 실험에 드는 비용이 매우 크기 때문에 EDR 디지털 포렌식을 위한 대량의 실험 데이터를 획득하는 것은 사실상 불가능할 수 있다.
개시된 실시예들은 실험실 환경에서 다양한 충돌 사고 시뮬레이션에 대응되는 실제 충돌 사고를 모사하고, 이를 통해 사고 데이터를 획득할 수 있도록 하기 위한 가상 주행 환경 기반 충돌 모사 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
일 실시예에 따른 충돌 모사 시스템은, 가상 차량의 주행을 위한 가상 주행 환경을 제공하고, 상기 가상 차량의 주행 중 발생하는 제1 충돌 이벤트를 출력하는 시뮬레이션 장치; 및 상기 제1 충돌 이벤트를 수신하고, 상기 가상 차량과 연동되는 시험 차량과 연결된 하나 이상의 센서로부터 상기 제1 충돌 이벤트에 대응되는 제2 충돌 이벤트를 발생시키기 위한 물리적인 충격을 발생시키는 충돌 모사 장치를 포함한다.
상기 하나 이상의 센서는, 에어백 제어 센서, 충돌 센서, 레이더 센서, 라이다 센서, 초음파 센서, 위치 측정 센서 및 압력 센서 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 제2 충돌 이벤트는, 상기 시험 차량과 연결된 에어백 컨트롤 유닛(airbag control unit, ACU)을 활성화하기 위한 이벤트일 수 있다.
상기 충돌 모사 장치는, 상기 하나 이상의 센서가 안착되는 지그; 상기 지그와 이격 대향되게 위치하는 벽체; 및 상기 제1 충돌 이벤트가 수신됨에 따라, 상기 지그가 상기 벽체에 충돌하도록 제어하는 마이크로 컨트롤러를 포함할 수 있다.
상기 마이크로 컨트롤러는, 상기 제1 충돌 이벤트 발생 시점에서의 상기 가상 차량의 속도에 기반하여 상기 지그의 충돌 속도를 제어할 수 있다.
상기 충돌 모사 장치는, 상기 지그의 일측을 고정시키기 위한 고정부재; 충돌 모사 전 상기 지그의 타측을 상기 벽체와 이격시켜 준비 상태를 유지시키고, 충돌 모사 시 상기 지그에 상기 가상 차량의 충돌 속도에 대응되는 목표 충격 가속도량을 발생시키기 위한 무한궤도 체인; 및 충돌 모사 시 상기 준비 상태의 상기 지그를 상기 벽체에 충돌시키기 위한 장력을 발생시키기 위한 고무 텐셔너를 더 포함할 수 있다.
상기 시험 차량은, 상기 제2 충돌 이벤트의 발생을 인지함에 따라, 사고기록장치(event data recorder, EDR) 또는 자율주행데이터 저장 시스템(data storage system for automated driving, DSSAD) 중 적어도 하나에 기 설정된 사고 데이터를 저장할 수 있다.
다른 실시예에 따른 충돌 모사 방법은, 가상 차량의 주행을 위한 가상 주행 환경을 제공하는 시뮬레이션 장치에서, 상기 가상 차량의 주행 중 발생하는 제1 충돌 이벤트를 출력하는 단계; 및 충돌 모사 장치에서, 상기 제1 충돌 이벤트를 수신하고, 상기 가상 차량과 연동되는 시험 차량과 연결된 하나 이상의 센서로부터 상기 제1 충돌 이벤트에 대응되는 제2 충돌 이벤트를 발생시키기 위한 물리적인 충격을 발생시키는 단계를 포함한다.
상기 하나 이상의 센서는, 에어백 제어 센서, 충돌 센서, 레이더 센서, 라이다 센서, 초음파 센서, 위치 측정 센서 및 압력 센서 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 시험 차량은, 상기 제2 충돌 이벤트의 발생을 인지함에 따라, 사고기록장치(event data recorder, EDR) 또는 자율주행데이터 저장 시스템(data storage system for automated driving, DSSAD) 중 적어도 하나에 기 설정된 사고 데이터를 저장할 수 있다.
이 외에도, 개시되는 실시예를 구현하기 위한 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록하는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 더 제공될 수 있다.
개시되는 실시예들에 따르면, 실험실 환경에서 특정 지역을 주행하는 가상 주행이 가능하여 충돌 이벤트 기반 데이터 생성 및 획득에 걸리는 시간을 단축할 수 있으며, 실험을 수행하는 연구원의 안전성도 보장할 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 개시되는 실시예들에 따르면, 사고기록장치(EDR) 및 자율주행데이터 저장 시스템(DSSAD)과 같은 사고 관련 정보 저장 장치를 대상으로 가상의 사고를 제한 없이 반복적으로 발생시킬 수 있으므로 기술 개발에 필요한 많은 양의 데이터를 확보할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 데이터 충돌 모사 시스템을 설명하기 위한 블록도
도 2는 일 실시예에 따른 시뮬레이션 장치의 동작을 설명하기 위한 예시도
도 3 및 도 4는 일 실시예에 따른 운전 로봇의 동작을 설명하기 위한 예시도
도 5 및 도 6은 일 실시예에 따른 충돌 모사 장치의 동작을 설명하기 위한 예시도
도 7은 일 실시예에 따른 충돌 모사 방법을 설명하기 위한 흐름도
도 8은 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치를 포함하는 컴퓨팅 환경을 예시하여 설명하기 위한 블록도
도 2는 일 실시예에 따른 시뮬레이션 장치의 동작을 설명하기 위한 예시도
도 3 및 도 4는 일 실시예에 따른 운전 로봇의 동작을 설명하기 위한 예시도
도 5 및 도 6은 일 실시예에 따른 충돌 모사 장치의 동작을 설명하기 위한 예시도
도 7은 일 실시예에 따른 충돌 모사 방법을 설명하기 위한 흐름도
도 8은 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치를 포함하는 컴퓨팅 환경을 예시하여 설명하기 위한 블록도
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.
도 1은 일 실시예에 따른 데이터 충돌 모사 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
이하에서는, 일 실시예에 따른 시뮬레이션 장치의 동작을 설명하기 위한 예시도인 도 2, 일 실시예에 따른 운전 로봇의 동작을 설명하기 위한 예시도인 도 3 및 도 4, 일 실시예에 따른 충돌 모사 장치의 동작을 설명하기 위한 예시도인 도 5 및 도 6을 참고하여 설명하기로 한다.
본 실시예에서 개시하는 충돌 모사 시스템(1)은 가상 주행 환경 기반 자동차 포렌식 리빙랩(living lab)을 구축하여 정의된 이벤트를 발생시키고, 이벤트 발생을 통해 데이터를 수집할 수 있다. 이를 위해, 충돌 모사 시스템(1)은 고정된 상태로 구현되는 실제 차량(이하, 시험 차량(300))을 이용하여 자율주행 시뮬레이션이 가능하도록 리빙랩을 구축할 수 있다.
충돌 모사 시스템(1)은 시뮬레이션을 통해 기 설정된 특정 지역의 지도를 활용하여 가상 차량의 가상 주행을 수행하고, 실제의 시험 차량(300)에 탑재된 속도, 가속도, 충돌 센서 등을 제어하여 가상의 사고를 발생시킬 수 있으며, 가상의 충돌 사고 이벤트를 반복적으로 발생시킬 수 있다.
상술한 충돌 모사 시스템(1)의 구체적인 역할은 후술 하기로 한다.
도 1을 참고하면, 충돌 모사 시스템(1)은 시뮬레이션 장치(100), 충돌 모사 장치(200), 시험 차량(300) 및 운전 로봇(400)을 포함한다.
도 1에 도시된 구성요소들은 본 개시에 따른 충돌 모사 시스템(1)을 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서 상에서 설명되는 충돌 모사 시스템(1)은 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다. 도 1에 도시된 구성요소들은 통신 네트워크(미도시)를 통해 서로 간에 통신 가능하게 연결될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 통신 네트워크는 인터넷, 하나 이상의 로컬 영역 네트워크(local area networks), 광역 네트워크(wire area networks), 셀룰러 네트워크, 모바일 네트워크, 그 밖에 다른 종류의 네트워크들, 또는 이러한 네트워크들의 조합을 포함할 수 있다.
시뮬레이션 장치(100)는 가상 환경 주행 시뮬레이션이 구현되는 구성일 수 있다.
시뮬레이션 장치(100)는 가상 차량의 주행을 위한 가상 주행 환경을 제공하고, 가상 차량의 주행 중 발생하는 제1 충돌 이벤트를 출력할 수 있다. 상기 제1 충돌 이벤트는 가상 주행 환경에서 가상 차량의 주행 중 발생한 충돌 사고를 의미할 수 있다.
구체적으로, 도 2를 참고하면, 시뮬레이션 장치(100)는 시험 차량(300)을 직접 조작하지 않고 차량 운행 데이터를 획득하기 위해 가상 주행 환경을 제공하고, 가상 주행 환경 내에서 가상 차량을 통해 주행을 수행하면서 제1 충돌 이벤트를 비롯한 차량 운행 데이터를 수집하는 시뮬레이션을 구현할 수 있다. 상기 차량 운행 데이터는 제1 충돌 이벤트 뿐만 아니라, 가상 차량이 가상 주행 환경 내 도로를 운행하면서 수집되는 각종 정보를 포함할 수 있다.
시뮬레이션 장치(100)는 시뮬레이션 구현 시 발생하는 제1 충돌 이벤트, 운전 모드(수동 모드/자동 모드 여부), 속도, 기어 정보, 브레이크 정보, 액셀 정보 및 조향각 정보를 비롯한 차량 운행 데이터를 생성하여, 타 구성(충돌 모사 장치(200), 시험 차량(300), 운전 로봇(400))으로 전송할 수 있다.
도 2를 참고하면, 시뮬레이션 장치(100)는 HD 정밀 지도와 물리 엔진으로 구현된 3D 디지털 트윈 환경, 다양한 차량 동역학 및 센서 모델 제공, 시나리오 테스트, 데이터셋 자동 생성 등의 기능을 지원하는 시뮬레이션 기능을 적용할 수 있다. 이때, 시뮬레이션 기능은 API(application programming interface)를 통해 개발자가 직접적으로 활용할 수 있다. 즉, 개발자는 API를 통해 시뮬레이션 구현과 관련된 각종 제어를 수행할 수 있다.
시뮬레이션 장치(100)는 제1 충돌 이벤트를 비롯한 차량 운행 데이터를 수집할 때, 시험자가 직접 시험 차량(300)을 조작하거나, 또는 시뮬레이션 장치(100)에서 구현되는 가상 주행 환경 내 가상 차량의 움직임에 따라 운전 로봇(400)이 시험 차량(300)을 조작할 수 있다. 이때, 시험 차량(300), 시뮬레이션 장치(100) 및 운전 로봇(400)은 유선으로 연결될 수 있다.
시뮬레이션 장치(100)는 가상의 특정 지역의 지도(예를 들어, 상암동 지도)를 화면에 나타내며 가상 차량의 주행에 따라 변경되는 위도 및 경도를 인지하고, 출력할 수 있다.
상기 운전 로봇(400)은 시뮬레이션 장치(100)에서 구현되는 시뮬레이션과 연동되어 동작할 수 있다. 운전 로봇(400)은 시험자가 직접 시험 차량(300)을 조작하는 경우에는 생략 될 수 있다.
도 3 및 도 4를 참고하면, 운전 로봇(400)은 시뮬레이션 장치(100)에서 생성된 차량 운행 데이터를 수신하면, 차량 제어부(미도시)를 통해 시험 차량(300)의 스티어링 휠(410)을 회전시키거나, 액추에이터(440)를 이용하여 페달을 밟는 행위를 수행하도록 하는 구성일 수 있다.
자동 모드(또는 자동 운전 모드)는 시뮬레이션 장치(100)를 통해 시험 차량(300)을 작동하는 상황으로 사람의 조작 없이 시험 차량(300)을 운전하는 행위를 만들 수 있다. 시뮬레이션 장치(100)에서 생성된 데이터는 MCU(미도시)를 통해 전송되어 운전 로봇(400)을 동작시킬 수 있다. 운전 로봇(400)은 스티어링 휠(410) 조작을 위한 서보 모터(420), 액셀 페달(도 4의 액셀)(431) 및 브레이크 페달(도 4의 브레이크)(433) 조작을 위한 액추에이터(440), 로봇에서 기어를 조작하기 위한 기어 센서 조작 장치(미도시)로 구성될 수 있다.
서보 모터(420)는 모터를 사용하여 위치, 속도 및 가감 속도를 제어할 수 있다. 운전 로봇(400)은 서보 모터(420)를 통해 스티어링 휠(410)을 희망하는 각도로 제어할 수 있다.
운전 로봇(400)은 액추에이터(440)를 통해 액셀 페달(431) 및 브레이크 페달(433)에 압력을 가하여 각각의 조작을 제어할 수 있다.
운전 로봇(400)은 기어 센서 조작 장치를 통해 P단, R단, N단 및 D단에 대해 각각 설정된 듀티 사이클(duty cycle(%))에 따라 기어를 변경할 수 있다.
도 3을 참고하면, 자동 모드에서 운전 로봇(400)은 서보 모터(420)를 이용하여 스티어링 휠(410)을 움직일 수 있다. 운전 로봇(400)은 시뮬레이션 장치(100)에서 생성된 차량 조향각 데이터를 MCU로부터 연계되어 수신받고, 듀티 사이클에 따라 DC 모터를 작동해 시험 차량(300)의 스티어링 휠(410)을 조향각에 맞게 좌우로 회전시킬 수 있다. 이때, 최대 조향각을 목표로 듀티 사이클에 따라 회전하는 토크의 값이 정해질 수 있다. 예를 들면, 가상 주행 환경 내 가상 차량이 완만한 곡선을 주행할 때는 낮은 최대조향각과 듀티 사이클로 인해 스티어링 휠이 천천히 회전할 수 있고, 급격한 곡률의 도로를 주행할 때는 최대조향각과 듀티 사이클의 값이 커져 스티어링 휠이 빠르게 회전할 수 있다.
도 4를 참고하면, 운전 로봇(400)은 액추에이터(440)를 이용하여 액셀 페달(431) 및 브레이크 페달(433)에 압력을 가할 수 있다. 액추에이터(440)는 모터의 회전을 통해 페달(431, 433)에 연결된 액추에이터(440)의 기구부를 앞뒤로 움직여 페달을 밟았다 떼는 동작을 수행할 수 있다. 운전 로봇(400)은 시뮬레이션 장치(100)로부터 MCU를 통해 전송받은 액셀값 및 브레이크 작동 유무에 따라 액추에이터(440)를 작동시켜 시험 차량(300)의 액셀 페달(431) 및 브레이크 페달(433)을 작동할 수 있다.
수동 모드(또는 수동 운전 모드)는 시험자가 직접 시험 차량(300)을 운전하여 시험 차량(300)에서 발생한 데이터를 기반으로 시뮬레이션 장치(100)에서 동일하게 모사하는 방식을 의미할 수 있다. 즉, 시험자가 스티어링 휠(410)을 회전시키고 액셀 페달(431) 및 브레이크 페달(433)을 밟거나 기어를 변경하는 행위를 통해 시뮬레이션 장치(100)에서 구현되는 가상 주행 환경 내 가상 차량을 주행시킬 수 있다.
충돌 모사 장치(200)는 가상 주행 환경 내 가상 차량의 운행 중 제1 충돌 이벤트가 발생할 경우, 시험 차량(300)에서도 동일하게 제2 충돌 이벤트가 발생하도록 할 수 있다.
구체적으로, 충돌 모사 장치(200)는 제1 충돌 이벤트를 수신하고, 가상 차량과 연동되는 시험 차량(300)과 연결된 하나 이상의 센서로부터 상기 제1 충돌 이벤트에 대응되는 제2 충돌 이벤트를 발생시키기 위한 물리적인 충격을 발생시키는 구성일 수 있다.
상기 하나 이상의 센서는 에어백 제어 센서, 충돌 센서, 레이더 센서, 라이다 센서, 초음파 센서, 위치 측정 센서 및 압력 센서 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 에어백 제어 센서는 에어백 컨트롤 유닛(airbag control unit, ACU)(211) 내에 구비될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 또한, 에어백 제어 센서는 충돌 센서를 포함하거나, 또는 별도로 구현될 수 있다.
일 예로, 하나 이상의 센서는 시험 차량(300) 내부에 장착되어야 할 센서를 시험 차량(300)으로부터 분리하여 별도로 구현할 것일 수 있다. 즉, 시험 차량(300)에 장착되어야 할 하나 이상의 센서를 시험 차량(300)으로부터 탈착하여 충돌 모사 장치(200)에 사용한 것일 수 있다.
다른 예로, 하나 이상의 센서는 시험 차량(300) 내부에 장착된 센서와 동일하게 추가로 구현한 것일 수 있다. 즉, 시험 차량(300)에 장착된 하나 이상의 센서를 그대로 유지한 상태에서, 시험 차량(300)에 적용한 하나 이상의 센서와 동일한 센서를 추가로 구현하여 충돌 모사 장치(200)에 사용한 것일 수 있다. 이때, 시험 차량(300) 내부에 장착된 센서와 별도로 동일하게 구현된 센서 각각은 서로 대응되는 센서끼리 동일한 역할을 수행할 수 있다.
즉, 본 실시예에서의 하나 이상의 센서는 시험 차량(300)에 구현되어 충돌을 비롯한 각종 사고 이벤트를 감지하는 역할을 수행하기 위한 것으로, 시험 차량(300)과 통신 연결되게 구현되되, 시험 차량(300)으로부터 이격되게 설치될 수 있다.
상기 제2 충돌 이벤트는 제1 충돌 이벤트를 물리적 충돌 사고로 모사하여 발생된 것일 수 있다. 상기 제2 충돌 이벤트는 시험 차량(300)과 연결된 에어백 컨트롤 유닛(211)을 활성화하기 위한 이벤트일 수 있다.
일 예로, 제2 충돌 이벤트는 에어백 제어 센서 또는 충돌 센서를 통한 충격 감지를 통해서 발생하거나, 또는 초음파 센서를 통한 타 대상과의 이격 거리 감지를 통해서도 발생할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 초음파 센서를 적용한 경우의 제2 충돌 이벤트는 후술하는 벽체(220)와 기준치 이내로 이격 거리가 급격히 짧아지는(가까워지는) 것을 감지하여 발생할 수 있다.
도 5를 참고하면, 충돌 모사 장치(200)는 지그(210), 벽체(220), 마이크로 컨트롤러(230), 고정부재(240), 무한궤도 체인(250) 및 고무 텐셔너(260)를 포함할 수 있다.
지그(210)는 하나 이상의 센서가 안착되는 구성일 수 있다. 이때, 하나 이상의 센서가 안착된다는 것은 지그(210) 내부에 안착되는 것에 한정되지 않고, 지그(210)의 내측면 또는 외측면을 비롯하여 지그(210)에 장착되는 경우를 모두 포함하는 것을 의미할 수 있다.
예를 들어, 도 5 및 도 6을 참고하면, 지그(210) 내부에는 에어백 제어 센서를 포함하는 에어백 컨트롤 유닛(airbag control unit, ACU)(211)이 안착될 수 있다. 도시하지 않았지만, 적어도 하나 이상의 충돌 센서가 지그(210)의 내측면 또는 외측면에 장착될 수 있다.
도 6을 참고하면, 충돌 모사 시, 지그(210)는 벽체(220)와 충돌함에 따라, 실제로 사고가 발생한 상황을 모사하여 제2 충돌 이벤트를 생성할 수 있다.
벽체(220)는 지그(210)의 타측과 충돌하는 구성일 수 있다.
벽체(220)는 지그(210)와 이격 대향되게 위치하는 구성일 수 있다. 도 5를 참고하면, 충돌 모사 전, 지그(210)는 벽체(220)와 이격 대향된 위치에 고정될 수 있다.
벽체(220)와 지그(210)는 각각 충돌면이 고무 재질로 이루어질 수 있다.
마이크로 컨트롤러(MCU)(230)는 제1 충돌 이벤트가 수신됨에 따라, 지그(210)가 벽체(220)에 충돌하도록 제어하는 구성일 수 있다.
마이크로 컨트롤러(230)는 제1 충돌 이벤트 발생 시점에서의 가상 차량의 속도에 기반하여 지그(210)의 충돌 속도를 제어할 수 있다.
한편, 본 실시예에서, 마이크로 컨트롤러(230)는 충돌 모사 장치(200) 내 다른 구성들과 함께 일체형으로 구현되는 경우를 예로 들어 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 충돌 모사 장치(200) 내 다른 구성들로부터 독립된 별도의 구성으로 구현되는 경우도 가능할 수 있다. 이러한 경우, 마이크로 컨트롤러(230)는 독자적으로 별도의 구성으로 구현되거나, 또는 충돌 모사 장치(200) 외 다른 구성(시험 차량(300) 등)의 내부에 구현될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
일 예로, 마이크로 컨트롤러(230)는 시뮬레이션 장치(100)와 시험 차량(300) 사이에 통신 연결된 상태로 구현될 수 있다. 마이크로 컨트롤러(230)는 시험 차량(300)과 시뮬레이션 장치(100) 사이에서 DBC 구조에 따라 신호 데이터를 전달할 수 있다. 시험 차량(300)에서 시뮬레이션 장치(100)로 신호 데이터를 전달할 때와 시뮬레이션 장치(100)에서 시험 차량(300)으로 신호 데이터를 전달할 때의 DBC 구조가 다를 수 있다.
마이크로 컨트롤러(230)와 시뮬레이션 장치(100) 간의 연결은 CAN 데이터를 USB로 변경하여 모니터링할 수 있도록 하는 하드웨어(예를 들어, Kvaser)를 통해 연결될 수 있다.
일 예로, 수동 운전 시, 마이크로 컨트롤러(230)는 시험 차량(300)에서 생성되는 액셀, 브레이크, 조향각 등의 데이터를 CAN 트랜시버를 통해 수신하면, 시험 차량 DBC 연계 데이터를 시뮬레이션 장치 DBC 연계 데이터로 변환하고, 이를 CAN to USB 역할을 하는 상술한 하드웨어(예를 들어, Kvaser)를 통해 시뮬레이션 장치(100)로 전송할 수 있다. 즉, 시험 차량(300)과 마이크로 컨트롤러(230)는 CAN 통신을 통해 연결될 수 있다. 상기 시험 차량 DBC 연계 데이터는 운전 모드(자동 모드/수동 모드), 브레이크 값, 액셀 값, 기어 값, 핸들 조향값을 포함할 수 있다.
다른 예로, 자동 운전 시, 마이크로 컨트롤러(230)는 시뮬레이션 장치(100)에서 생성되는 시뮬레이션 장치 DBC 연계 데이터를 USB to CAN 역할을 하는 하드웨어(예를 들어, Kvaser)와 CAN 트랜시버를 통해 수신하면, 시뮬레이션 장치 DBC 연계 데이터를 차량 DBC 연계 데이터로 변환하고, 이를 CAN 통신을 통해 시험 차량(300)으로 전달할 수 있다. 시뮬레이션 장치 DBC 연계 데이터는 운전 모드(자동 모드/수동 모드), 브레이크 값, 액셀 값, 기어 값, 차량 속도, 핸들 조향값, 사고 여부를 포함할 수 있다.
추가로, 마이크로 컨트롤러(230)는 시뮬레이션 장치(100), 시험 차량(300) 및 충돌 모사 장치(200) 간의 데이터 송수신을 비롯하여, 전체적인 동작을 제어할 수 있다.
마이크로 컨트롤러(230)는 시뮬레이션 장치(100) 또는 시험 차량(300)으로부터 생성된 CAN 데이터(제1 충돌 이벤트 및 제2 충돌 이벤트 포함)를 데이터 형식(예를 들어, DBC)에 맞추어 가공 및 전송할 수 있다.
마이크로 컨트롤러(230)는 연결된 다수의 구성들(시뮬레이션 장치(100), 시험 차량(300) 및 충돌 모사 장치(200) 등)과 CAN 통신선을 통해 연결될 수 있다.
고정부재(240)는 지그(210)의 일측을 고정시키기 위한 구성일 수 있다.
무한궤도 체인(250)은 충돌 모사 전 지그(210)의 타측을 벽체(220)와 이격시켜 준비 상태를 유지시키고, 충돌 모사 시 지그(210)에 가상 차량의 충돌 속도에 대응되는 목표 충격 가속도량을 발생시키기 위한 구성일 수 있다. 무한궤도 체인(250)은 체인을 움직이는 당김 버튼(270)을 이용하여 지그(210)의 위치를 도 5의 준비 위치로 세팅할 수 있다.
도 5에서 도시하는 바와 같이, 무한궤도 체인(250)은 상부에 지그(210), 벽체(220), 고정부재(240) 및 고무 텐셔너(260)를 위치시킬 수 있다. 이때, 무한궤도 체인(250)은 상부면 중 일부 영역이 관통된 케이스 내부에 설치되는 형태로 구현될 수 있다. 이때, 무한궤도 체인(250)은 상기 케이스 상부면의 관통된 일부 영역을 통해 노출된 상태로 설치될 수 있다. 지그(210)는 상기 일부 영역을 통해 노출된 무한궤도 체인(250)과 접촉되도록 설치될 수 있다.
고무 텐셔너(260)는 충돌 모사 시 상기 준비 상태의 지그(210)를 벽체(220)에 충돌시키기 위한 장력을 발생시키기 위한 구성일 수 있다.
추가로, 충돌 모사 장치(200)는 무한궤도 체인(250)의 체인을 이동시키기 위한 당김 버튼(270) 및 마이크로 컨트롤러(230)와 릴레이 연결된 충돌 모사 장치 제어보드(280)를 더 포함할 수 있다.
시험 차량(300)은 제2 충돌 이벤트의 발생을 인지함에 따라, 사고기록장치(event data recorder, EDR) 또는 자율주행데이터 저장 시스템(data storage system for automated driving, DSSAD) 중 적어도 하나에 기 설정된 사고 데이터를 저장할 수 있다. 시험 차량(300)은 기 설정된 사고 데이터를 저장할 때, 각각을 식별할 수 있는 식별정보와 매칭하여 저장할 수 있다.
시험 차량(300)은 실내에 고정상태로 설치되어, 실제 주행 환경에서 하나 이상의 센서(미도시)를 통해 주행 중 주행 관련 상태를 감지하고, 충돌 모사 장치(200)로부터 전달되는 제2 충돌 상황 이벤트를 수신함에 따라 해당 사고 시점으로부터 기 설정된 사고 데이터를 기록하는 구성일 수 있다. 이때, 기 설정된 사고 데이터는 충돌 관련 데이터를 포함할 수 있다.
시험 차량(300)은 CAN(controller area network) 프로토콜을 통해 시험 차량 내 장치들 간에 통신을 수행할 수 있다. 상기 시험 차량(300) 내 장치들은 하나 이상의 센서, 자동 모드/수동 모드 상태 리턴을 위한 자동 스위치, 브레이크, 액셀, 기어, 스티어링 휠 등을 포함할 수 있다.
시험 차량(300)은 제2 충돌 상황 이벤트의 발생을 인지하면, 인지된 제2 충돌 상황 이벤트에 대한 충격량을 산출하고, 산출된 충격량에 따라 영상, 음성 및 문자 중 적어도 하나 이상을 포함하는 기 설정된 사고 데이터를 차별화 기록할 수 있다. 예를 들어, 시험 차량(300)은 충격량을 단계별 기준으로 사전 설정하고, 충격량이 작은 하위 단계일수록 상대적으로 간단한 정보를 포함하는 사고 데이터를 기록하고, 충격량이 큰 상위 단계일수록 보다 자세한 정보를 포함하는 사고 데이터를 기록할 수 있다. 상기 간단한 정보를 포함하는 사고 데이터는 식별정보, 충격량, 사고와 관련된 간단 정보 등을 포함할 수 있으며, 포함되는 정보는 운용자의 설정에 따라 변경될 수 있다. 상기 자세한 정보를 포함하는 사고 데이터는 식별정보, 충격량, 사고와 관련된 상세 정보, 상세 정보와 대응되는 가상 차량의 해당 사고 시점(충돌 시점)의 데이터를 매칭한 데이터 등을 포함할 수 있으며, 포함되는 정보는 운용자의 설정에 따라 변경될 수 있다.
본 실시예의 시험 수행 단계는 다음과 같을 수 있다.
충돌 모사 시스템(1)은 시뮬레이션 장치(100)와 시험 차량(300) 간의 속도, 스티어링 휠, 액셀, 브레이크, 기어 정보를 서로 동기화 시켜 일치되는 상황에서 기본 준비 상태를 형성할 수 있다.
시뮬레이션 장치(100)는 가상 주행 환경에서 사고 발생 시, 시뮬레이터 DBC를 이용해 제1 충돌 이벤트를 CAN 데이터 프레임에 맞게 마이크로 컨트롤러(MCU)(230)로 전송할 수 있다. 이때, 마이크로 컨트롤러(230)는 해당 ACCIDENT CALL을 수신할 수 있다.
마이크로 컨트롤러(230)는 충돌 모사 장치(200)와 연결된 릴레이를 통해 충돌 모사 장치 제어보드(280)로 GPIO Output Message를 송신할 수 있다.
충돌 모사 장치 제어보드(280)는 GPIO 신호를 수신하여 고정부재(240)의 고정 상태를 해제함에 따라, 고무 텐셔너(260)를 통해 생성된 장력으로 인해 지그(210)가 벽체(220)를 향해 이동하여 충돌할 수 있다. 예를 들어, 벽체(220)와의 접촉 순간 30kg/s2의 충격 가속도가 발생할 수 있다(ACU Ignition 최소값).
시험 차량(300)에 연결된 에어백 컨트롤 유닛(211)은 충돌이 발생함을 인지하여 시험 차량(300)에 제2 충격 이벤트를 전송할 수 있다. 즉, 충돌 모사 장치(200)는 제2 충격 이벤트를 시험 차량(300)으로 전송할 수 있다.
시험 차량(300)은 제2 충격 이벤트를 감지하면, 기 설정된 사고 데이터를 생성하여, 사고기록장치 또는 자율주행데이터 저장 시스템에 저장할 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 충돌 모사 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 7에 도시된 방법은 예를 들어, 전술한 충돌 모사 시스템(1)에 의해 수행될 수 있다. 도시된 흐름도에서는 상기 방법을 복수 개의 단계로 나누어 기재하였으나, 적어도 일부의 단계들은 순서를 바꾸어 수행되거나, 다른 단계와 결합되어 함께 수행되거나, 생략되거나, 세부 단계들로 나뉘어 수행되거나, 또는 도시되지 않은 하나 이상의 단계가 부가되어 수행될 수 있다.
1100 단계에서, 충돌 모사 시스템(1)은 시뮬레이션 장치(100)를 통해 가상 차량의 주행을 위한 가상 주행 환경을 제공할 수 있다. 시뮬레이션 장치(100)는 가상 주행 환경 내에서 주행 모드에 따라 가상 차량을 주행시킬 수 있다.
1200 단계에서, 충돌 모사 시스템(1)은 시뮬레이션 장치(100)를 통해 가상 차량의 주행 중 발생하는 제1 충돌 이벤트를 출력할 수 있다.
1300 단계에서, 충돌 모사 시스템(1)은 충돌 모사 장치(200)를 통해 제1 충돌 이벤트를 수신하고, 가상 차량과 연동되는 시험 차량(300)과 연결된 하나 이상의 센서로부터 상기 제1 충돌 이벤트에 대응되는 제2 충돌 이벤트를 발생시키기 위한 물리적인 충격을 발생시킬 수 있다.
상기 하나 이상의 센서는 에어백 제어 센서, 충돌 센서, 레이더 센서, 라이다 센서, 초음파 센서, 위치 측정 센서 및 압력 센서 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 제2 충돌 이벤트는 시험 차량(300)과 연결된 에어백 컨트롤 유닛(airbag control unit, ACU)을 활성화하기 위한 이벤트일 수 있다.
상술한 충돌 모사 장치(200)는 에어백 컨트롤 유닛(211)이 안착되는 지그(210), 지그(210)와 이격 대향되게 위치하는 벽체(220) 및 제1 충돌 이벤트가 수신됨에 따라, 지그(210)가 벽체(220)에 충돌하도록 제어하는 마이크로 컨트롤러(230)를 포함할 수 있다.
상기 마이크로 컨트롤러(230)는 제1 충돌 이벤트 발생 시점에서의 가상 차량의 속도에 기반하여 지그(지그(210))의 충돌 속도를 제어할 수 있다. 즉, 충돌 모사 장치(200)는 제2 충돌 이벤트를 모사할 때, 제1 충돌 이벤트와 동일한 물리적 충돌을 발생시키기 위해, 지그(210)의 충돌 속도 역시 시뮬레이션 상황에서 발생하는 가상 차량의 속도와 일치시키는 것이다. 이에 따라, 본 실시예에서 구현되는 충돌 이벤트 실험은 실험이 요구되는 조건의 사고 상황을 발생시킬 수 있다는 효과를 기대할 수 있다. 또한, 본 실시예는 발생된 사고 상황의 조건에 대한 신뢰성이 높기 때문에, 이를 통해 획득된 사고 데이터의 신뢰성 역시 높을 수 있다.
1400 단계에서, 충돌 모사 시스템(1)은 시험 차량(300)을 통해 제2 충돌 이벤트의 발생을 인지함에 따라, 사고기록장치(event data recorder, EDR) 또는 자율주행데이터 저장 시스템(data storage system for automated driving, DSSAD) 중 적어도 하나에 기 설정된 사고 데이터를 저장할 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치를 포함하는 컴퓨팅 환경을 예시하여 설명하기 위한 블록도이다. 도시된 실시예에 서, 각 컴포넌트들은 이하에 기술된 것 이외에 상이한 기능 및 능력을 가질 수 있고, 이하에 기술된 것 이외에도 추가적인 컴포넌트를 포함할 수 있다.
도시된 컴퓨팅 환경(10)은 컴퓨팅 장치(12)를 포함한다. 컴퓨팅 장치(12)는 일 실시예에 따른 충돌 모사 시스템(1)에 포함된 하나 이상의 컴포넌트일 수 있다.
컴퓨팅 장치(12)는 적어도 하나의 프로세서(14), 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16) 및 통신 버스(18)를 포함한다. 프로세서(14)는 컴퓨팅 장치(12)로 하여금 앞서 언급된 예시적인 실시예에 따라 동작하도록 할 수 있다. 예컨대, 프로세서(14)는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)에 저장된 하나 이상의 프로그램들을 실행할 수 있다. 상기 하나 이상의 프로그램들은 하나 이상의 컴퓨터 실행 가능 명령어를 포함할 수 있으며, 상기 컴퓨터 실행 가능 명령어는 프로세서(14)에 의해 실행되는 경우 컴퓨팅 장치(12)로 하여금 예시적인 실시예에 따른 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다.
컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)는 컴퓨터 실행 가능 명령어 내지 프로그램 코드, 프로그램 데이터 및/또는 다른 적합한 형태의 정보를 저장하도록 구성된다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)에 저장된 프로그램(20)은 프로세서(14)에 의해 실행 가능한 명령어의 집합을 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)는 메모리(랜덤 액세스 메모리와 같은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 또는 이들의 적절한 조합), 하나 이상의 자기 디스크 저장 디바이스들, 광학 디스크 저장 디바이스들, 플래시 메모리 디바이스들, 그 밖에 컴퓨팅 장치(12)에 의해 액세스되고 원하는 정보를 저장할 수 있는 다른 형태의 저장 매체, 또는 이들의 적합한 조합일 수 있다.
통신 버스(18)는 프로세서(14), 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)를 포함하여 컴퓨팅 장치(12)의 다른 다양한 컴포넌트들을 상호 연결한다.
컴퓨팅 장치(12)는 또한 하나 이상의 입출력 장치(24)를 위한 인터페이스를 제공하는 하나 이상의 입출력 인터페이스(22) 및 하나 이상의 네트워크 통신 인터페이스(26)를 포함할 수 있다. 입출력 인터페이스(22) 및 네트워크 통신 인터페이스(26)는 통신 버스(18)에 연결된다. 입출력 장치(24)는 입출력 인터페이스(22)를 통해 컴퓨팅 장치(12)의 다른 컴포넌트들에 연결될 수 있다. 예시적인 입출력 장치(24)는 포인팅 장치(마우스 또는 트랙패드 등), 키보드, 터치 입력 장치(터치패드 또는 터치스크린 등), 음성 또는 소리 입력 장치, 다양한 종류의 센서 장치 및/또는 촬영 장치와 같은 입력 장치, 및/또는 디스플레이 장치, 프린터, 스피커 및/또는 네트워크 카드와 같은 출력 장치를 포함할 수 있다. 예시적인 입출력 장치(24)는 컴퓨팅 장치(12)를 구성하는 일 컴포넌트로서 컴퓨팅 장치(12)의 내부에 포함될 수도 있고, 컴퓨팅 장치(12)와는 구별되는 별개의 장치로 컴퓨팅 장치(12)와 연결될 수도 있다.
개시된 실시예들은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 저장하는 기록매체의 형태로 구현될 수 있다. 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행되었을 때, 프로그램 모듈을 생성하여 개시된 실시예들의 동작을 수행할 수 있다. 기록매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로 구현될 수 있다.
이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
1: 충돌 모사 시스템
10: 컴퓨팅 환경
12: 컴퓨팅 장치
14: 프로세서
16: 컴퓨터 판독 가능 저장 매체
18: 통신 버스
20: 프로그램
22: 입출력 인터페이스
24: 입출력 장치
26: 네트워크 통신 인터페이스
100: 시뮬레이션 장치
200: 충돌 모사 장치
210: 지그
220: 벽체
230: 마이크로 컨트롤러
240: 고정부재
240: 무한궤도 체인
260: 고무 텐셔너
270: 당김 버튼
280: 충돌 모사 장치 제어보드
300: 시험 차량
400: 운전 로봇
10: 컴퓨팅 환경
12: 컴퓨팅 장치
14: 프로세서
16: 컴퓨터 판독 가능 저장 매체
18: 통신 버스
20: 프로그램
22: 입출력 인터페이스
24: 입출력 장치
26: 네트워크 통신 인터페이스
100: 시뮬레이션 장치
200: 충돌 모사 장치
210: 지그
220: 벽체
230: 마이크로 컨트롤러
240: 고정부재
240: 무한궤도 체인
260: 고무 텐셔너
270: 당김 버튼
280: 충돌 모사 장치 제어보드
300: 시험 차량
400: 운전 로봇
Claims (10)
- 가상 차량의 주행을 위한 가상 주행 환경을 제공하고, 상기 가상 차량의 주행 중 발생하는 제1 충돌 이벤트를 출력하는 시뮬레이션 장치; 및
상기 제1 충돌 이벤트를 수신하고, 상기 가상 차량과 연동되는 시험 차량과 연결된 하나 이상의 센서로부터 상기 제1 충돌 이벤트에 대응되는 제2 충돌 이벤트를 발생시키기 위한 물리적인 충격을 발생시키는 충돌 모사 장치를 포함하고,
상기 충돌 모사 장치는, 상기 하나 이상의 센서가 안착되는 지그, 상기 지그와 이격 대향되게 위치하는 벽체, 및 상기 제1 충돌 이벤트가 수신됨에 따라, 상기 지그가 상기 벽체에 충돌하도록 제어하는 마이크로 컨트롤러를 포함하며,
상기 마이크로 컨트롤러는, 상기 제1 충돌 이벤트 발생 시점에서의 상기 가상 차량의 속도에 기반하여 상기 지그의 충돌 속도를 제어하는, 충돌 모사 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 하나 이상의 센서는, 에어백 제어 센서, 충돌 센서, 레이더 센서, 라이다 센서, 초음파 센서, 위치 측정 센서 및 압력 센서 중 하나 이상을 포함하는, 충돌 모사 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제2 충돌 이벤트는, 상기 시험 차량과 연결된 에어백 컨트롤 유닛(airbag control unit, ACU)을 활성화하기 위한 이벤트인, 충돌 모사 시스템.
- 삭제
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 충돌 모사 장치는,
상기 지그의 일측을 고정시키기 위한 고정부재;
충돌 모사 전 상기 지그의 타측을 상기 벽체와 이격시켜 준비 상태를 유지시키고, 충돌 모사 시 상기 지그에 상기 가상 차량의 충돌 속도에 대응되는 목표 충격 가속도량을 발생시키기 위한 무한궤도 체인; 및
충돌 모사 시 상기 준비 상태의 상기 지그를 상기 벽체에 충돌시키기 위한 장력을 발생시키기 위한 고무 텐셔너를 더 포함하는, 충돌 모사 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 시험 차량은,
상기 제2 충돌 이벤트의 발생을 인지함에 따라, 사고기록장치(event data recorder, EDR) 또는 자율주행데이터 저장 시스템(data storage system for automated driving, DSSAD) 중 적어도 하나에 기 설정된 사고 데이터를 저장하는, 충돌 모사 시스템.
- 가상 차량의 주행을 위한 가상 주행 환경을 제공하는 시뮬레이션 장치에서, 상기 가상 차량의 주행 중 발생하는 제1 충돌 이벤트를 출력하는 단계; 및
충돌 모사 장치에서, 상기 제1 충돌 이벤트를 수신하고, 상기 가상 차량과 연동되는 시험 차량과 연결된 하나 이상의 센서로부터 상기 제1 충돌 이벤트에 대응되는 제2 충돌 이벤트를 발생시키기 위한 물리적인 충격을 발생시키는 단계를 포함하고,
상기 충돌 모사 장치는, 상기 하나 이상의 센서가 안착되는 지그, 상기 지그와 이격 대향되게 위치하는 벽체, 및 상기 제1 충돌 이벤트가 수신됨에 따라, 상기 지그가 상기 벽체에 충돌하도록 제어하는 마이크로 컨트롤러를 포함하며,
상기 마이크로 컨트롤러는, 상기 제1 충돌 이벤트 발생 시점에서의 상기 가상 차량의 속도에 기반하여 상기 지그의 충돌 속도를 제어하는, 충돌 모사 방법.
- 청구항 8에 있어서,
상기 하나 이상의 센서는, 에어백 제어 센서, 충돌 센서, 레이더 센서, 라이다 센서, 초음파 센서, 위치 측정 센서 및 압력 센서 중 하나 이상을 포함하는, 충돌 모사 방법.
- 청구항 8에 있어서,
상기 시험 차량은,
상기 제2 충돌 이벤트의 발생을 인지함에 따라, 사고기록장치(event data recorder, EDR) 또는 자율주행데이터 저장 시스템(data storage system for automated driving, DSSAD) 중 적어도 하나에 기 설정된 사고 데이터를 저장하는, 충돌 모사 방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020230170363A KR102643975B1 (ko) | 2023-11-30 | 2023-11-30 | 가상 주행 환경 기반 충돌 모사 시스템 및 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR1020230170363A KR102643975B1 (ko) | 2023-11-30 | 2023-11-30 | 가상 주행 환경 기반 충돌 모사 시스템 및 방법 |
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| KR20220087240A (ko) | 2020-12-17 | 2022-06-24 | 현대자동차주식회사 | 자율 주행 차량의 시뮬레이션 장치 및 방법 |
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2023
- 2023-11-30 KR KR1020230170363A patent/KR102643975B1/ko active IP Right Grant
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