자동 운전 자동차

한국대학생자동차연합 동아리 ‘KUSARF 10기 합격 설 연휴가 시작되는 날 같이 지원한 동기가 메일 온 적 없냐’고 연락이 와서… 나 떨어졌나 봐 하고 있다가 10분 후에 최종 결과 합격 메일을 받았어.가족들이랑 같이 있었는데 소리 지르고 난리났어 ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ 아무튼! 내가 공부하고 싶었던 분야 공부 드디어 시작

고등학교 때 보고 주제 정해서 작성하기까지 너무 재밌었는데

특송의 눈과 2021.09.16.

덕분에 1학년 때 전자통신공학개론 최신 ICT 기술동향을 주제로 한 과제도 더 조사하고 덧붙여서 제출했고, 2학기에는 멘토형이 라인트레이서 키트 만들어보라고 해서 재미있게 만들어보기도 했다.

ICT 기술의 집합체, 자율주행자동차 정보통신기술(ICT)의 융합으로 이루어지는 차세대 산업혁명으로, ‘조연결’, ‘조진능’, ‘조윤합’으로 대표되는 4차 산업혁명. 인공지능(AI·Aartificial Intelligence), 사물인터넷(loT·internet of things), 자율주행차, 가상현실(VR·Virtual Reality), 드론(Drone) 중 하나이다. 최근 인공지능(AI), 5G 통신의 발달로 더욱 부각되고 있는 것.운전자가 차를 운전하지 않고도 스스로 움직이는 자동차로 다음 표와 같이 5단계로 나눈 것. 우리가자주자주주행자동차라고언급할수있는단계는3단계부터. 센서나 레이더를 통해 도로 상황을 분석해 자동차가 운전자 개입 없이 일정 구간을 달릴 수 있는 데다 특수한 경우에만 운전자가 개입돼 있다. 물론 차량 시스템이 주행을 통제하지만 운전자는 언제 일어날지 모르는 돌발 상황에 대처하기 위해 항상 대비해야 한다. 우리가 최종 꿈꾸는 진정한 자율주행 자동차는 5단계. 도로에서 일어날 수 있는 모든 상황을 인공지능과 각종 센서가 대응하는 바람에 운전자는 사라지고 단지 탑승자만 존재하며 심지어 사람이 탑승하고 있지 않더라도 차량 소유자가 원하는 위치에 차를 보낼 수 있는 상태여서 이 단계가 차량에 상용화되려면 2040년까지 약 20년 정도가 더 걸릴 것으로 예상된다고 한다.

단계012345완전수동뚝천기능자동조합기능자동적조건부자율주행고도자율주행의완전자율주행운전자가모든모니터조작을직접하는단계차선유지장치와오토크루즈등하나의자율주행기능을수행상황에맞는속도조절,장애물회피등두가지이상의자율주행기능을어울리게수행하며특정교통환경에서자동차가모든기능을제어할필요한경우,운전자는특수한수동승자만있는경우에는특수밖에없는

자율주행자동차 원리: 인지-판단-제어3단계

認知인지 단계, 주변 상황과 정보를 신속 정확하게 파악할 수 있어야 적절한 판단과 제어가 가능하기 때문에 가장 중요한 기술. GPS와 카메라, 레이더 등을 활용해 주변상황 정보를 인식하고 수집한다. 오차가 1m 이내 수준인 정확한 GPS 정보가 필요하다. 음파 장비와 3D 카메라, 레이더 장비 등 원격 레이저 시스템이 촘촘히 들어있는 라이더(LiDAR)는 자율 주행 자동차의 눈으로 알려져 있다.GPS 영상센서 레이저 스캐너 라이더 위성을 통해 내 위치와 지형을 파악할 때 사용된다.차선 이탈을 방지하기 위해 사용되며 보행자 등 모든 것을 영상으로 판독하는 장치로 사용된다.전자파 센서로 장애물을 스캔하여 적당한 거리와 속도를 측정하는 용도로 사용된다.전자파 센서가 없어 빛을 이용한 측정 방식으로 사각지대까지 체크 가능.判断판단 단계인지 정보를 바탕으로 주행 전략을 결정. 자동차가 어떤 환경에 놓여 있는지를 파악하고 이미지를 분석한 뒤 주행 환경과 목표 지점에 맞는 주행 전략을 수립해 판단. 판단은 인지와 밀접하게 관련되기 때문에 두 기술이 얼마나 조화를 잘 이루느냐에 따라 자율주행의 완성도가 좌우된다.

制御제어 단계, 엔진에 의한 구동과 주행 방향등을 결정해, 본격적으로 주행을 개시. 차량을 움직이는 제어에는 크게 조향과 가감속기술이 있지만, 조향은 스티어링 방향이 조작하는 기술, 가감 속은 가속과 브레이크를 통해서 차량을 달리거나 정지시키는 기술.

자율주행자동차의 발전방향 자동차산업 측면에서 다양한 규제 때문에 대중교통을 중심으로 자율주행기술이 발전할 가능성이 높다. 일반 차량과는 달리 제한된 공간에서의 활용.고속 주행보다 저속 주행에 적합한 모빌리티 서비스.

자주 주행 자동차의 현황 2020년 중반을 경계로, 동시에 스티어링과 가감 속을 자동적으로 하는”레벨 2″의 기능 즉, 천장률 주행 기능은, 대부분의 완성차 메이커에 의해서 상용화되어, 자동차에 기본 사양 또는 선택 사양으로 제공되고 있는 것.

자율주행자동차 기술 V2X Vehicle to Everything의 약자. 운전 중 유무선망을 통해 타 차량이나 도로 등 인프라가 구축된 물건과 교통정보와 같은 정보를 교환하는 통신기술에 V2X는 차량간 통신(V2V, Vehicle to Vehicle), 차량과 도로 인프라간 통신(V2I, Vehicle to Infra), 차량과 보행자간 Vehicle(V2Prie, Ve, Ve위와 같은 V2X 통신기술은 우리의 생활을 편리하고 안전하게 해준다. 그러나 네트워크 인프라 구축 미비 해킹 및 정보 유출 주파수 간섭 등의 문제점이 존재한다. 현재 도로 위에서의 네트워크 인프라 구축 미비 문제로 차량 간 무선통신 기술을 차량에 적용해도 실제 차량 간 무선통신은 할 수 없다. 또 수천 대가 넘는 자동차가 도로 위를 달리며 V2X 통신을 할 경우 네트워크에 걸리는 부하는 상당한 규모가 될 것으로 예상된다. 또, V2X는 무선 통신이므로 차량 통신 메시지 도청의 위험이 있어, 이것에 의해 개인정보 유출 뿐만이 아니라 OBU 또는 RSU의 비밀 소프트웨어에 대한 기밀 누설 사고가 일어날 수 있다. V2X 통신망이 해킹될 경우엔 해커가 교통정보를 임의로 조작해 교통사고를 발생시킬 수 있다.마지막으로 V2X에서 사용하는 DSRC 등의 무선통신 프로토콜은 주파수를 이용해 통신을 하게 되는데, 만약 해당 주파수가 V2X 이외의 용도로 사용될 경우 상호 간섭으로 사고가 발생할 수도 있다. 또 이 같은 통신 프로토콜은 주파수 영역이 알려져 해커가 악의적으로 OBU 및 차량 내부 통신망에 대해 DDOS 공격을 실시해 차량 통신망을 마비시키는 등 전파 방해 공격을 할 수 있다.

BSD 운행 중 차선변경 또는 차량 이동이 필요한 경우 사이드미러를 통해 사각지대 또는 측후방으로 접근하는 차량이 감지되면 미러를 통해 센서가 작동하여 운전자에게 알려주는 기능을 함사각지대의 위험으로부터 안전사고를 줄이고 운전자에게 편리함을 제공하기 위해 최근 출시되는 자동차에 기본으로 장착되는 시스템 중 하나다.

ᅡ 長所 장점 : 뒤쪽 차량이 감지되고 센서에 의해 운전자가 인지했더라도 빠르게 달려오는 차량의 속도를 사람의 눈으로 가늠해야 차선 변경 타이밍을 계산하고 예측할 수 있다.즤 주의사항: BSD 시스템이 작동하여 뒤쪽 차량을 감지하는 거리를 벗어난 차량에 대해서는 운전자가 미러를 통해 육안과 속도를 계산하여 예측할 수 있다.

감지센서에 의존해 후방에 차량이 없다고 판단해 차선을 변경하면 급속히 접근해 오는 차량과 사고 발생 우려→사고를 미연에 방지하기 위해 운전자가 통제하지 않아도 차체에서 직접 개입해 차선이동 중 충돌이 예상되는 경우 반대편 휠미브레이크로 충돌을 피할 수 있도록 지원하는 후방충돌회피지원시스템까지 개발된다.

ASCC Advanced Smart Cruise Control 크루즈 컨트롤 기능과 함께 앞차가 정지하면 자동적으로 차간 거리를 조절해 브레이크를 밟지 않고도 스스로 멈추는 기능을 갖춘 첨단 주행 시스템을 말한다.

앞차와의 거리를 감지해 설정한 속도로 앞차와의 거리를 유지해 차가 정지한 후에도 앞차가 출발하면 설정속도까지 가속하는 기능이다. 기존 크루즈 컨트롤은 차량의 정지 기능이 아니라 일정한 속도로 주행할 수 있도록 하는 기능이어서 차량이 많은 상황에서 이 기능은 유용하지 않다. 반면 ASCC는 앞차와의 거리를 레이더로 계산해 거리를 유지하고 앞차가 정지해 출발하면 함께 출발하기 때문에 차의 정지와 출발이 반복되는 상황에서 유용하게 쓰인다.

AEBAutonomous Emergency Braking System 전방 추돌이 예상되는 경우 차량이 자동으로 전방의 물체나 보행자를 인식해 능동적으로 브레이크를 작동하는 시스템.차량에 달린 카메라와 레이더가 앞쪽 상황을 인식해 스스로 속도를 늦추거나 브레이크를 작동시켜 정지한다.이를 통해 졸음운전, 전방 주시 태만 등 운전자의 부주의나 돌발 상황에 대처해 사고를 예방하거나 최대한 피해를 줄이는 역할.

ᅡ 作動 작동 과정: AEB는 차간 거리를 자동으로 측정하고 조절하는 어댑티브 크루즈 컨트롤에 사용하는 렌더 및 스테레오 카메라를 응용한 장치.차간 거리가 일정 거리 이하로 줄어들 경우 두 차례 경고 후 긴급 브레이크를 밟는다. 1차로 전방주의 경고를 보내고 2차로 추돌주의, 3차경고를 보내 긴급제동을 한다.

①전방을 인식하는 방식에 따라 종류가 나뉜다.레이저광선을 활용한 라이더(Light Detection And Ranging, LiDAR) 레이저광선을 발사하고 돌아오는 시간을 측정해 앞차와의 거리를 계산하는 방식 저속이나 짧은 거리에서도 효과가 크다

②카메라 및 레이더를 사용하는 방식 음파를 발사하거나 카메라를 통해 전방을 주시하고 브레이크를 조작하는 방식 빠른 속도로 사용가능 측정거리가 길다는 장점

기업의 자율주행자동차 발전현황(1) BMW 최초의 자율주행자동차 개념을 도입. 2006년 독일의”북켄하임링 서킷”을 인간의 개입없이 완벽하게 주행하는 것에 성공. 2009년 세계적으로도 가장 험난한 레이싱 트랙으로 유명한 독일 뉘르부르크링 북부 서킷에서 ‘BMW 트럭 트레이너(BTT, BMW Track Trainer)’라 명명된 연구 프로젝트를 통해 최첨단 자율주행을 성공시켰으며, 2011년에는 아우토반 일부 구간에서 실제 상황하의 자율주행 테스트를 실시하여 자율주행 1년여간선도로 도입, ‘1iveltevel 차량 1년여간선 테스트’과 ‘자율 적용, 플랫폼의 성능을 향상, 다양한 도로환경 데이터 수집하여 자율주행 알고리즘(Dathanevel1.줌 개발. 이미 인텔, 모빌아이, 컨티넨탈, 마그마 등의 제조사와 자율주행차를 공동 개발 중이며, 위치 정보 관련 지도 데이터에 대한 기술적 한계를 극복하기 위해 히아(Here Technologies)와 협력 개발 중입니다. 레벨3 자동차는 iNEXT 모델로 2021년 상용화를 목표로 하고, 레벨4 자율주행차는 다임러 벤츠처럼 공동개발을 발표하기로 했다.그러나 2019년 중반 센서 개발, 데이터 수집, 관리 및 처리 소프트웨어 개발을 위한 공동 데이터센터 구축 등에 중점을 두고 있으며, 양사가 공동으로 2024년까지 ‘레벨 4’ 상용화를 목표로 했던 벤츠와의 자율주행기술 공동개발은 2020년 중반 공유기술 플랫폼 개발에 따른 비용과 글로벌 경제상황을 고려해 프로젝트를 일시 중단하기로 결정했다.

(2) 벤츠 1886년 세계 최초의 내연기관 자동차”페이턴트 모터 바겐”을 특허 등록. 1888년 세계 최초로 독자동력 장거리 주행에 성공한 벤츠는 2013년 연구차량으로 100㎞ 자율주행에 성공.2019년 공개된 벤츠 안전실험차량 ESF 2019(Experimental Safety Vehicle 2019)는 자율주행차의 신뢰도와 안전을 높이기 위한 기술이 다수 장착되었으나 충돌시 운전자의 부상 위험을 줄이기 위해 핸들과 각종 페달이 차체 안으로 들어가 교통상황을 넘어 사각지대의 보행자를 감지하여 도로상의 위험사항을 주변 차량으로 전송한다.벤츠는 독일과 미국에 이어 중국에서도 ‘레벨 4’ 자율주행차 테스트 면허를 받아 개발 중이며, 벤츠의 모회사인 다임러그룹은 부품업체 보쉬와 함께 자율주행 실증프로그램을 진행하고 있으며, 2019년에는 도시형 자율주행 실증프로그램을 진행하는 한편 BMW와 공동개발에 착수, 2020년 초 벤츠는 완전 자율주행기술의 우선적용 대상자를 승용차에서 트럭으로 바꾸기로 했다고 발표했다.2017년 7월 ‘레벨3’ 자율주행 기능을 탑재한 A8모델을 양산하기 시작했으나 각국의 규제 및 기타 이유로 2020년 ‘레벨3’ 기능을 취소한 아우디가 속한 폴크스바겐그룹은 2019년 ‘레벨4’ 수준의 자율주행을 시험하고 양산형 모델도 선보였다.

(3)테슬라 2019년 4월 이후 출시되는 테슬라 자동차는 1개 전방레이더, 8개의 카메라, 12개의 초음파 센서, Tesla FSD 칩이 장착된 테슬라 뉴럴넷 자율주행판이 장착됐다. 다른 자율주행 시스템의 경우 Lidar 장치를 사용하는데 테슬라는 Lidar 없이도 자율주행 레벨 5가 가능하다고 주장한다.테슬라는 ADAS(첨단드라이버보조시스템) 기능을 2개로 나누어 판매중-자동운행(Autopilot) : 자율주행2(드라이버의 적극적인 제어가 필요)-자율주행(FSD, Full Self Driving Capability) : 추가옵션으로 구입

(4) 구글 테슬라와의 큰 차이는 라이더(LiDAR, Light Detection And Ranging)를 사용.카메라 기반 자율주행차의 주요 문제점이 집약적인 피드를 읽어내는 AI(AI는 밀리초 안에 모든 상황을 인식해야 한다고 한다)가 라이이다. 기반은 가격경쟁력에서 밀린다. 처음 나왔을 때보다는 싸졌지만 아직도 높은 비용.구글 무인자동차는 약 개비에 해당하는 장비를 갖고 있으며 여기에는 개비에 해당하는 LIDAR(레이저 레이더) 시스템을 포함하고 있다. 그리고 크기도 약점으로 차 지붕을 달리는 라이더, 부피를 줄이는 데 한계가 있어 차의 외관 디자인에 영향을 미칠 수 있다.

자율주행자동차의 장점 1) 인간의 편의성 및 접근성 확대 : 신체적인 이유로 부득이하게 운전을 할 수 없는 교통약자들도 접근이 용이하다. 자율주행차는 이동권을 보장하여 보다 쾌적한 생활을 할 수 있도록 도와준다. 뿐만 아니라 고령으로 인해 순간대처능력이 떨어져 운전에 어려움을 겪는 이용자도 도움을 받을 수 있다.ᄋ여가시간 증대 : 자율주행 자동차의 등장은 바쁘게 운전하는 사람에게 차량 내 여유로운 시간을 제공할 수 있다. 자율주행으로 차량 내 여유시간이 늘어난 만큼 신속하게 업무를 처리해 업무를 능률을 높일 수 있고, 커피나 간식 등을 굶을 때도 편안하게 식사를 하여 스트레스를 줄일 수 있다.ᅯ 円滑 원활한 이동 가능: 도로 상황 정보, 목적지까지 가기 위한 최적의 진로 설정이 효율적으로 가능해 이동이 용이하고 교통 체증도 크게 줄어들 것.

2)효율성◎교통사고 감소: 운전자가 당황하거나 도로상황을 파악하지 못한 경우 등에 의한 사고를 줄일 수 있다.사고 발생 요인 중 상당수는 사람에 의한 사고인 졸음, 중앙선 침범, 거리미확보, 과속, 신호위반 등에서 발생하지만 자율주행 자동차는 이 같은 실수를 방지할 수 있어 이에 따른 교통사고를 줄일 수 있다.ᅪᄀ 環境 환경오염, 유지비용 감소 : 환경문제가 세계적으로 대두되고 있는 만큼 자동차에 드는 연료 절감, 효율성을 많은 기업들이 내세우고 있다. 특히 자율주행자동차의 경우 전기, 수소를 이용한 방식으로 탄소 배출을 줄이고 환경오염도도 낮춰 소요 연비까지 줄일 수 있다.

자율주행자동차의 문제점 1) 윤리적 문제 트롤리 딜레마 : 자율주행자동차 제조사가 직면한 윤리적 문제에 대해 가장 많이 언급하는 시나리오 중 하나. 이는 사고가 불가피할 때 자동차 소프트웨어가 어떤 방향을 잡을지 결정해야 하는 상황을 뜻한다. 트롤리 시나리오는 5명이 있는 선로를 향해 달리는 고장난 열차와 선로전환기 전 한 사람에 관한 문제로 전환기 전의 결정권을 가진 사람이 아무런 행동도 하지 않으면 5명이 죽고 전환기를 당겨 방향을 돌리면 한 명이 죽게 된다.라는 얘기 이제 자율주행 자동차 시대에서는 전환기 앞사람을 자동차 소프트웨어가 담당하게 된다.

2)실질적인 문제, 프로그램 해킹: IT의 발전이 편의를 가져온 것은 사실이지만 개인정보 노출, 해킹 등의 문제점이 보이고 있다. 특히 자율주행 자동차 시스템을 누군가가 악의적으로 해킹해 도로를 달리면 큰 사고를 일으킬 수 있어 보안과 대책이 필요하다.ᄀᄅ 関連 관련 법안 부족: 관련 법규와 제도가 없어야 하고 현재 도로교통망이 자율주행 자동차와 연동되지 않아 도로 인프라 구축도 시급한 과제.3) 기타 음주 멀미: 미국 미시간대 연구팀이 구글과 애플까지 참여한 자율주행 자동차와 관련해 흥미로운 연구 결과를 내놓았다. 연구팀 관계자는 자율주행자동차 탑승자는 기존 차량에 비해 매우 심각한 멀미를 느낄 것이라며 직접 운전하면서 한 가지 행동 이상에 몰두하는 것과 달리 자율주행자동차는 신체의 균형과 반응, 시각 등이 전혀 달라 심한 멀미가 유발된다고 말했다. 연구팀은 이를 위해 자율주행 자동차 회사가 멀미 가능성을 줄이기 위한 차량 디자인을 고려해야 한다.「대형 투명창으로 시야를 최대화하고, 머리의 흔들림을 제한할 수 있도록 시트를 디자인하는 등의 보완이 필요하다」라고 주장했다.

라인트레이서킷만들기

프레임을 연결해서 모터와 바퀴도 달고 여러 부품을 직접 연결해서 보고 아두이노 코딩도 직접 써보고 바닥에 라인을 그려보고 직접 굴려볼 때까지 사실 혼자 할 때는 모터 속도 조절 숫자 때문인지 욕전이 없었는데 멘토 오빠가 잘 고쳐줘서 영상처럼 위윈 성공했다

가끔 드라이빙 센터에 가서 가끔 전시에 가서 구경하곤 했지만 아직 나는 모르는 것 투성이다.주변에 자동차를 잘 아는 사람이 더 많지만 나도 노력해야겠어.

내 자율주행차의 시작은 이 정도! 앞으로 스터디, 정말 열심히 공모전도 나가고, 사람들과 모터쇼도 가보고 싶다. 두쿤