자율주행의 핵심, 정밀지도(1)

heyda씨가 블로그에 올려주신 리포트.

자료출처 : https://www.ktb.co.kr/common/download.jspx?cmd=viewPDF&path=/attach_file/RESEARCH/61685/1/20170410_B2510_ykmoon_106.pdf 2017년 KTB투자증권에서 만든 리포트 정리.

  • 독일 3사의 here 공동 인수, 일본 자동차 메이커 다이나믹 맵플래닝(DMP) 공동 설립, 네이버 에피폴라 인수.
  • 왜 그들은 지도 소프트웨어 회사를 인수하는가?
  • [오토데일리 이상원 기자]다임러 벤츠와 BMW, 아우디 등 독일 고급차 3사가 통신기기 제조업체인 핀란드 노키아사의 자동차 위치.정보서비스 부문인 ‘노키아(HERE)’를 공동 인수할 것으로 알려졌다.www.autodaily.co.kr [뉴스핌=서양덕 기자]텐센트가 스마트카 시장 선점을 위해 독일 인터넷 기반 지도 개발업체 인수에 나선다. 27일 중국 경제매체 차이신은 텐센트가 중국 1위 지도제작사인 나비인포와 손잡고 독일 스마트지도업체 HEREM.newspim.com 플랫폼은 ‘Startup’s Story Platform’을 모토로 하는 스타트업 전문 매체입니다.platum.kr
  • 1) 안전성 : 센서의 인지 한계 보완 및 자율주행 성능 향상 2) 시대성 : 배터리 충전, 방전 예측 관리 3) 사업성 : 실시간 위치 기반 서비스 플랫폼. 돈이 될 수밖에 없는 산업 결국 기술력과 자본력에 따라 지도 서비스 산업도 재편된다.국내에서는 네이버, 현대엠앤소프트, T맵을 보유한 SKT가 기술력과 자본력을 갖춘 업체. 해외는 here와 mobileye에 주목.
  • 자율주행은 Handoff→Eyeoff→Mindoff 단계로 발전.완전자율주행을 실현하기 위해서는 ‘인지→판단→제어’ 프로세스에서 정확한 인지가 선행돼야 한다.인지능력 향상을 위해 카메라, 라이다 등 다양한 센서가 상호 보완재로 적용되고 있는 이유도 한 센서에서는 인지단계에서 오차가 발생할 수 있기 때문이다.

기능, 역할 중복을 뜻하는 Redundancy는 그동안 비효율을 의미해 왔다.인공지능 소프트웨어가 인간을 대신해 오차와 오류를 최소화하기 위해 기술 레드undancy가 중요하며 정밀지도는 이에 부합.

정밀지도는 오차범위 10~20cm 이내에서 도로 및 주변환경을 3D로 구현한다.기존 지도보다 10배 이상 정확하고 상세한 도로 환경 정보를 제공해준다.

따라서 기존 측위 센서와 정밀 지도를 통해 획득한 정보를 자율주행 차량이 매칭시켜 정밀한 주변 환경 인지가 가능하다.

정밀지도 시장표준(Defacto) 선점을 위한 기업들의 전략적 움직임이 가속화되고 있다.

인터넷/통신업계도 정밀지도 확보에 주력, 네이버는 3차원 공간정보시스템 업체 ‘에피폴라’를 인수해 3차원 정밀지도 제작 로봇 ‘M1’을 출시했다.

M1은 정밀한 지도 데이터를 수집하기 위해 △실시간(real-time) 2DSLAM△인도어 3D 맵 제너레이션 기술을 적용하고 있다. 2DSLAM은 지도를 데이터화하고 측위까지 할 수 있는 기술이다. M1에 장착된 2차원 레이저 스캐너가 실시간으로 실내 지도를 만든다. 카메라가 주변 이미지 정보를 수집하는 데 이는 로봇 위치 추정에 활용된다.

M1 상단에 있는 3차원 레이저 스캐너가 고정밀 공간 데이터를 모으고 360 카메라가 촬영한 영상과 함께 최종적으로 3차원 지도가 생성된다. M1의 자유로운 실내 주행을 위한 ‘패스 플래닝(Path Planning)’ 기술과 장애물 회피 기능도 갖췄다.M1이 제작한 3차원 맵은 네이버 클라우드로 전송되며 ‘어라운드(AROUND)’와 같은 실재 자율주행 서비스 로봇이 이를 다운로드해 활용한다. 어라운드는 인공지능 기반 이미지 인식 기술을 적용해 M1과 함께 실내 지도 데이터를 실시간으로 업데이트해 지도의 정확성을 유지한다.

네이버랩 측은 “M1은 네이버랩에서 개발하고 있는 다양한 미래 기술 중에서도 매우 상징적인 로봇”이라며 “공간을 디지털 라이즈하는 혁신적인 매핑 기술은 미래에 찾아올 새로운 공간 기반 서비스의 출발점”이라고 설명했다.

네이버는 지난해 2월 초대밀도 지도·위치 서비스 업체인 HERE와 업무협약을 맺었다. 양사는 실내지도 구축 과정을 자동화하는 프로젝트를 진행하기로 했다. 국가별 랜드마크 실내 지도를 확보하는 것이 목표다. 특히 희아는 대규모 지하주차장 데이터에 관심이 높은 것으로 나타났다.

네이버 로봇 연구의 최종 목표는 사람들이 사는 공간에서 도움이 되는 로봇을 개발하는 것이다.http://www.ajunews.com/view/20190808144413540

  1. 초정밀지도 필요성
  2. 자율주행 프로세스는 ‘인지-판단-제어’로 구성된다.정확한 인지가 없으면 완전 자율주행은 불가능하다. 정확한 인지를 위해 GPS, 카메라, 레이더 라이더 등 수많은 센서가 보완재로 적용되고 있는 이유도 특정 개별 센서에서는 인지 과정에서 오차가 발생할 수 있기 때문이다.
  3. 라다는 악천후, 야간에도 사용 가능하고 측정거리가 길다는 장점이 있어 카메라 보완재 성격을 갖는다.그러나 탐지 물체의 종류를 인식하기가 어렵고 신호를 다시 흡수하는 과정에서 난반사가 일어날 경우 정보의 정확성이 훼손되기 때문에 레이더도 완벽하다고 할 수 없다.
  4. 라이다(LIDAR)는 레이저를 대기 중으로 보내고 반사해 돌아오는 레이저 빔의 시간, 파장, 세기에 따른 흡수 차이, 파장 이동 등을 분석해 대기 상태나 물질을 검출한다. 전파 대신 레이저 빔(빛)을 사용해 물체와의 거리나 위치를 측정하고 주변 환경을 3차원으로 인지하는 장점이 있다.(레이더가 보이지 않는 사각지대까지 관측) 그러나 악천후나 물체의 색상 등에 민감해 내구성이 상대적으로 약하다는 단점이 있다. 또 센서가 넓은 시야각을 요구하기 때문에 차량에 장착할 때 디자인 측면에서 떨어지고 고가의 라이다 광원도 대중화에 큰 장벽이다.
  5. 카메라의 경우 사람의 눈을 대신하여 전면 차량, 신호등 및 교통표지 등을 인식한다.따라서 우수한 물체 판독 능력이 장점이며 레이더로는 인식 불가능한 노면에 그려진 차선이나 표지판 정보를 인식할 수 있다.차선이탈방지 관련 기술과 교통표지판 인식 기술 구현을 위해서는 카메라 센서가 필요하다. 하지만 야간 악천후에는 성능이 떨어지고 사각지대 또는 가시거리 외 상황인지 능력이 약하다는 단점이 존재한다.
  6. 이처럼 현재 자율주행 실현을 위해 사용되는 측위센서는 모두 장단점을 갖고 있어 아직 완벽한 인지능력과 다소 거리가 있다. 이러한 측위 센서의 한계가 부각되면서 자율주행에서 가외성이 필요하다는 점을 상기시킨 대표적인 사례가 2016년 테슬라 모델S 사고다.

2016년 5월 7일 플로리다주 윌리스턴에서 Autopilot 주행 중이던 Model S와 대형 트럭이 충돌하는 사고가 발생했다.도로 양쪽 방향이 중앙분리대로 나뉜 신호등이 없는 고속도로 사거리에서 Model S는 직진 중이었고 트럭은 좌회전을 시도하고 있었다. Autopilot 주행 중이던 Model S의 자율주행 센서는 흰색 대형 트럭 트레일러를 인식하지 못해 충돌 사고가 발생했다.

TESLA 측에 따르면 자율주행 센서가 트레일러의 흰 면을 하늘로 인식해 사고를 방지하지 못한 것으로 파악된다. 이 사고 이후 ModelS 등에 영상 기반 자율주행 칩 아이큐를 공급해온 모빌리는 테슬라와 결별하게 된다. 결별 사유가 정확히 무엇인지 밝혀진 바는 없지만, 모빌리는 오토필롯이 완벽한 자율주행이 아님에도 테슬라가 이를 ‘자율주행’으로 홍보하는 데 불편한 마음을 나타낸 바 있어 상기 오토필롯 사고가 영향을 줬을 가능성이 높다.

2021년 4월 사고.운전자 없이 ‘오토파일럿(자율주행)’ 모드로 운행 중이던 것으로 보이는 테슬라 모델S 차량이 미국 휴스턴 북부에서 나무를 들이받아 탑승하던 남성 2명이 숨졌다고 로이터통신과 휴스턴 현지 방송국 KHOU 등이 18일(현지시간) 보도했다. 이번 사고는 최근 테슬라 차량 사고가 잇따르고 반자율주행 시스템에 대한 정밀조사가 확대되면서 최신 ‘완전자동 biz.chosun.com’

2) 정밀지도란?

자율주행 중인 차량이 자신이나 주변 차량, 지형물 측정에 오차가 발생할 경우 이는 인명사고로 이어질 가능성이 높다.정밀 지도를 통해 차량의 기존 센서를 보완하고 오차 범위를 대폭 축소시킬 수 있다.

  1. 자율주행차 오류 감소 – 자동차 측위센서와 정밀지도 정보를 매칭시켜 현재 위치를 정밀하게 측정하여 자율주행차 측위 오류 감소
  2. 2) 자율주행차 AI 학습능력 향상 – 도로 위 점선/실선 등을 디지털화 시키면 자율주행차가 학습능력(AI)을 통해 자율주행 효율 향상
  3. 3) 실시간으로 분석해야 하는 데이터 용량 감소-정밀지도는 주행 경로에 대한 다양하고 상세한 정보를 사전에 제공한다.- 자율주행 소프트웨어가 주행 중 실시간으로 습득해 분석해야 할 데이터 용량이 크게 줄어든다.(이는 대당 필요한 측위 센서의 수를 줄여 양산성 향상에 도움이 된다.)
  4. 4) 친환경성 향상 및 배터리 효율 관리 지원-주행도로 경사, 곡률, 폭 등을 정밀 지도를 통해 사전에 파악할 수 있다. 이를 통해 자율주행차는 지형에 맞는 최적 운행이 가능하다. 이는 관성주행안내(Coasting Guide) 및 배터리 충방전 예측 관리 기술을 통해 자동차 연비 및 친환경차 배터리 효율 향상에 기여한다.
  5. 5) 정적, 동적 정보 제공-현재 내비게이션 시스템은 내재된 정적 정보(지형지물 위치, 도로 위치 등)만을 제공하지만 향후 정밀지도는 V2X 기술이 적용돼 실시간으로 도로 상황, 주변 차량의 위치 및 주행 정보를 알려주는 동적 정보도 제공할 수 있게 될 것이다.

향후 정밀지도가 측위센서와 결합해 정확한 실시간 측위가 가능해지면 완전 자율주행 기술 구현이 가능할 것으로 기대된다.

● 국내는 네이버, 현대엠앤소프트

해외는 구글, 아마존, 애플, 우버 등이 있을 것이다.

아마존, 구글을 사야 하는 이유가 더 생긴다.

신기한 세상… 재밌는 게 너무 많아

‘가상공간에서 자율주행 안전테스트’…모라이, 국내 유일의 ‘AI 기반 시뮬레이션 플랫폼’을 출시하고 ‘도로의 다양한 돌발상황 설정, 매일 수십만㎞ 가상주행시험’ KAIST 연구진이 2018년 창업 네이버·현대차로부터 투자를 받아 미국 GPU 기업 엔비디아와 협업 www.hankyung.com

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