- 자율 주행 차의 역사
- 자율 주행 / 자율 주행 차에 사용되는 다양한 센서
- 자율 주행 차량의 레이더
- 자율 주행 차량의 LiDar
- 자율 주행 차량의 카메라
- 자율 주행 차량의 다른 유형의 센서
좋은 아침에 당신은 반대편에있는 사무실에 도달하기 위해 길을 건너고 있습니다. 반쯤지나 가면 무인 금속 조각, 로봇이 앞으로 나아가고 건너 가기로 결정하는 딜레마에 빠집니다. 도로 여부? “차가 나를 알아 차렸나요?”라는 강한 질문이 당신의 마음을 사로 잡습니다. 그런 다음 차량 속도가 자동으로 느려지고 당신을 위해 탈출구를 만드는 것을 보았을 때 당신은 안도감을 느낍니다. 하지만 방금 일어난 일을 붙잡 으세요? 기계는 어떻게 인간 수준의 지능을 얻었습니까?
이 기사에서는 자율 주행 자동차에 사용되는 센서 와 이들이 우리 미래의 자동차를 운전할 준비를하는 방법을 자세히 살펴봄으로써 이러한 질문에 답해 보겠습니다. 이에 뛰어 들기 전에 자율 주행 차 의 기본 사항, 주행 기준, 주요 주요 업체, 현재 개발 및 배치 단계 등을 살펴 보겠습니다.이 모든 것을 위해 자율 주행 차가 주요 시장을 형성하기 때문에 고려할 것입니다. 자율 주행 차의 몫.
자율 주행 차의 역사
무인 자율 주행 자동차는 처음에는 공상 과학 소설에서 나왔지만 이제는 거의 도로를 달릴 준비가되었습니다. 그러나 기술은 하룻밤 사이에 등장하지 않았습니다. 자율 주행 차에 대한 실험은 1920 년대 후반에 전파의 도움을 받아 원격으로 제어되는 차량으로 시작되었습니다. 그러나 이러한 자동차에 대한 유망한 시험은 1950-1960 년대에 DARPA 와 같은 연구 기관의 자금 지원과 지원을 받아 나오기 시작했습니다.
2000 년대에 구글과 같은 기술 거인들이 제너럴 모터스, 포드 등과 같은 라이벌 필드 회사에 타격을주기 시작하면서 현실적으로 시작되었습니다. Google은 현재 Google waymo 라고하는 자율 주행 자동차 프로젝트를 개발하기 시작했습니다. 택시 회사 우버 는 또한 도요타, BMW, 메르세데스 벤츠 및 시장의 다른 주요 업체들과의 경쟁과 함께 자율 주행 자동차를 연속으로 선보이고 있으며, 엘론 머스크가 주도한 테슬라 도 시장을 강타하여 물건을 만들었습니다. 짜릿한.
운전 기준
자율 주행 차와 완전 자율 주행 차에는 큰 차이가 있습니다. 이 차이는 아래에 설명 된 주행 수준 수준을 기반으로합니다. 이러한 표준은 국제 엔지니어링 및 자동차 산업 협회의 J3016 섹션 인 SAE (자동차 엔지니어 협회)와 유럽의 연방 고속도로 연구소에서 제공합니다. 레벨 0에서 레벨 5까지의 6 단계 분류입니다. 그러나 레벨 0은 자동화가 아니라 차량에 대한 완전한 인간 제어를 의미합니다.
레벨 1-운전자 지원: 가속 제어 또는 스티어링 제어와 같은 차량의 낮은 레벨 지원이지만 동시에 둘다는 아닙니다. 여기에서 스티어링, 브레이크, 주변 파악과 같은 주요 작업은 여전히 운전자가 제어합니다.
레벨 2-부분 자동화: 이 레벨에서 자동차는 스티어링과 가속을 모두 지원할 수 있으며 대부분의 중요한 기능은 운전자가 계속 모니터링합니다. 이것은 오늘날 도로에있는 자동차에서 찾을 수있는 가장 일반적인 수준입니다.
레벨 3- 조건부 자동화: 자동차가 센서를 사용하여 환경 조건을 모니터링하고 조향시 제동 및 롤링과 같은 필요한 조치를 취하는 레벨 3으로 이동하는 반면, 예상치 못한 상황이 발생하면 사람 운전자가 시스템에 개입합니다.
레벨 4-높은 자동화: 이것은 자동차가 사람의 입력없이 전체 여정을 완료 할 수있는 높은 수준의 자동화입니다. 그러나이 경우에는 시스템이 교통 상황이 안전하고 교통 체증이 없음을 감지 한 경우에만 운전자가 차량을이 모드로 전환 할 수있는 자체 조건이 있습니다.
레벨 5- 완전 자동화 : 이 레벨은 현재까지 존재하지 않는 완전 자동화 된 자동차를위한 것입니다. 엔지니어들은이를 실현하기 위해 노력하고 있습니다. 이를 통해 스티어링이나 브레이크에 대한 수동 제어 입력없이 목적지에 도달 할 수 있습니다.
자율 주행 / 자율 주행 차에 사용되는 다양한 센서
자율 주행 차에 사용되는 센서에는 다양한 유형이 있지만 그 중 주로 카메라, RADAR, LIDAR 및 초음파 센서를 사용합니다. 자율 주행 차에 사용되는 센서 의 위치와 유형 은 다음과 같습니다.
위에서 언급 한 모든 센서 는 주변 환경의 360도 정보를 얻기 위해 데이터가 처리되는 Fusion ECU 라고도하는 전자 제어 장치에 실시간 데이터를 공급 합니다. 자율 주행 차량의 심장과 영혼을 형성하는 가장 중요한 센서는 RADAR, LIDAR 및 카메라 센서 이지만 초음파 센서, 온도 센서, 차선 감지 센서 및 GPS와 같은 다른 센서의 기여도 무시할 수 없습니다..
아래 그래프 는 자율 주행 차 또는 자율 주행 차의 센서 사용에 초점을 맞춘 Google Patents에서 수행 한 연구에서, 각 기술에 대한 특허 분야 수를 분석 한 연구에서 가져온 것입니다 (라이다, 소나, 레이더 및 모든 자율 주행 차량에 사용되는 기본 센서를 사용하여 물체 및 장애물 감지, 분류 및 추적 용 카메라).
위의 그래프는 센서 활용에 초점을 맞춘 자율 주행 차 특허 출원 동향을 보여주고있다. 센서를 활용 한 차량 개발이 1970 년 대경부터 시작된 것으로 해석 할 수있다. 개발 속도가 충분히 빠르지는 않았지만 매우 느린 속도로 증가했습니다. 그 이유는 미개발 된 공장, 미개발 된 적절한 연구 시설 및 실험실, 하이 엔드 컴퓨팅의 사용 불가, 물론 자율 주행 차량의 계산 및 의사 결정을위한 고속 인터넷, 클라우드 및 에지 아키텍처의 사용 불가와 같은 수많은 것일 수 있습니다.
에서 2007년부터 2010년까지이 기술의 급격한 성장이 있었다. 왜냐하면이 기간 동안 제너럴 모터스와 같은 책임을 맡은 회사는 단 하나 였고, 다음 해에이 경주는 거대 기술 기업인 Google과 합류하여 현재 다양한 회사에서이 기술을 연구하고 있습니다.
앞으로 몇 년 동안 완전히 새로운 기업이이 기술 분야에 합류하여 다양한 방식으로 연구를 진행할 것으로 예상 할 수 있습니다.
자율 주행 차량의 레이더
레이더는 차량이 시스템을 이해하는 데 중요한 역할을합니다. 우리는 이미 간단한 초음파 Arduino 레이더 시스템을 이미 구축했습니다. 레이더 기술은 제 2 차 세계 대전 중에 처음으로 널리 사용되었으며 독일 발명가 Christian Huelsmeyer의 특허 '텔레 모빌 스코프'를 적용하여 최대 3000m 떨어진 선박을 탐지 할 수있는 레이더 기술을 초기에 구현했습니다.
오늘날 빠르게 진행된 레이더 기술의 발전은 군대, 비행기, 선박 및 잠수함에서 전 세계적으로 많은 사용 사례를 가져 왔습니다.
레이더는 어떻게 작동합니까?
레이더 의 약자입니다 라 디오 D 금 속 탐 차 r에 anging, 그리고 거의 그 이름에서 전파에 작동하는 것을 알 수있다. 송신기는 모든 방향으로 무선 신호를 전송하고 방해물이나 장애물이있는 경우 이러한 전파는 레이더 수신기로 다시 반사되며 송신기와 수신기 주파수의 차이는 이동 시간에 비례하며이를 측정하는 데 사용할 수 있습니다. 거리와 다른 유형의 물체를 구별합니다.
아래 이미지는 레이더 전송 및 수신 그래프를 보여줍니다. 여기서 빨간색 선은 전송 된 신호이고 파란색 선은 시간에 따라 다른 물체에서 수신 된 신호입니다. 송수신 신호의 시간을 알기 때문에 FFT 분석을 수행하여 센서에서 물체까지의 거리를 계산할 수 있습니다.
자율 주행 차 에서 RADAR 사용
RADAR는 자율 주행을 위해 자동차의 판금 뒤를 타는 센서 중 하나이며, 20 년 동안 자동차를 생산해온 기술이며, 자동차에 적응 형 크루즈 컨트롤 과 자동 비상 제동. 카메라와 같은 비전 시스템과 달리 야간이나 악천후에서도 볼 수 있으며 수백 야드에서 물체의 거리와 속도를 예측할 수 있습니다.
RADAR의 단점은 고도로 발전된 레이더조차도 환경을 명확하게 예측할 수 없다는 것입니다. 당신이 차 앞에 서있는 자전거 타는 사람이라고 생각하면 레이더는 당신이 자전거 타는 사람이라는 것을 확실하게 예측할 수 없지만 당신을 물체 또는 장애물로 식별 할 수 있으며 필요한 조치를 취할 수 있으며 방향을 예측할 수 없습니다. 당신이 향하고있는 것은 당신의 속도와 이동 방향만을 감지 할 수 있습니다.
사람처럼 운전하려면 차량은 먼저 사람처럼 봐야합니다. 안타깝게도 RADAR는 자율 주행 차량의 다른 센서와 함께 사용해야하는 세부 사항이 그다지 구체적이지 않습니다. Google, Uber, Toyota 및 Waymo와 같은 대부분의 자동차 제조 회사 는 세부 사항이 구체적이지만 범위가 수백 미터에 불과하기 때문에 LiDAR 라는 다른 센서에 크게 의존 합니다. 이것은 자율 주행 자동차 제조업체 TESLA의 유일한 예외이며, RADAR을 주요 센서로 사용하고 Musk는 시스템에 LiDAR이 필요하지 않을 것이라고 확신합니다.
이전에는 레이더 기술이 많이 개발되지 않았지만 이제는 자율 주행 차량에서 그 중요성이 커졌습니다. RADAR 시스템의 고도화는 다양한 기술 기업과 스타트 업에 의해 촉진되고 있습니다. 모빌리티에서 RADAR의 역할을 재창조하고 있는 회사 는 다음과 같습니다.
보쉬
Bosch의 최신 RADAR 버전은 차량이 운전할 수있는 지역지도를 만드는 데 도움이됩니다. 그들은 도로 표지판 을 만드는 것과 유사한 GPS 및 RADAR 정보를 기반으로 위치를 파악할 수있는 RADAR과 함께지도 레이어를 사용하고 있습니다.
GPS 및 RADAR의 입력을 추가함으로써 Bosch의 시스템은 실시간 데이터를 가져와 기본지도와 비교하고, 둘 사이의 패턴을 일치시키고, 위치를 높은 정확도로 결정할 수 있습니다.
이 기술의 도움으로 자동차는 카메라와 LiDAR에 크게 의존하지 않고 악천후에서도 스스로 운전할 수 있습니다.
WaveSense
WaveSense는 보스턴에 기반을 둔 RADAR 회사로 자율 주행 자동차가 주변을 사람과 동일하게 인식 할 필요가 없다고 믿습니다.
RADAR는 다른 시스템과 달리 도로 표면의지도를 생성하여 도로를 통해 볼 수 있도록 지상을 관통하는 파도 를 사용합니다. 그들의 시스템 은 도로 10 피트 아래 에서 전파를 전송하고 토양 유형, 밀도, 암석 및 인프라를 매핑하는 신호를 다시받습니다.
지도는 도로의 독특한 지문입니다. 자동차는 자신의 위치를 미리로드 된지도와 비교하여 수평으로 2cm, 수직으로 15cm 이내에서 위치를 파악할 수 있습니다.
waveense 기술은 또한 기상 조건에 의존하지 않습니다. 지상 관통 레이더는 전통적으로 고고학, 파이프 라인 작업 및 구조에 사용됩니다. wavesense는 자동차 용도로 사용하는 최초의 회사입니다.
Lunewave
구형 안테나 는 1940 년 독일 물리학 자 Rudolf Luneburg에 의해 출현 한 이래 RADAR 업계에서 인정 받고 있습니다. 360도 감지 기능을 제공 할 수 있지만 지금까지 문제는 자동차 용으로 작은 크기로 제조하기가 어려웠습니다.
3D 프린팅의 결과로 쉽게 설계 할 수있었습니다. Lunewave는 대략 탁구 공 크기의 3D 프린팅을 통해 360도 안테나를 설계하고 있습니다.
독특한 안테나 설계 덕분에 RADAR는 380 야드 거리에서 장애물을 감지 할 수 있습니다. 이는 일반 안테나로 달성 할 수있는 거의 두 배입니다. 또한 구형은 기존의 20도보기가 아닌 단일 장치에서 360도 감지 기능을 허용합니다. 크기가 작기 때문에 시스템에 통합하기가 더 쉽고 RADAR 장치를 줄이면 프로세서에 대한 다중 이미지 스티칭로드가 줄어 듭니다.
자율 주행 차량의 LiDar
라이다는 약자 리 GHT D 금 속 탐 ND R의 anging 그것이 촬상 기술 단지 RADAR 등 대신 주변을 이미징는 광 (레이저)을 사용하는 전파의 사용이다. 포인트 클라우드의 도움으로 주변의 3D지도를 쉽게 생성 할 수 있습니다. 그러나 그것은 카메라의 해상도와 일치 할 수 없지만 여전히 물체가 향하는 방향을 말할 수있을만큼 명확합니다.
LiDAR는 어떻게 작동합니까?
LiDAR은 일반적으로 자율 주행 차량의 상단에서 회전 모듈로 볼 수 있습니다. 회전하면서 초당 15 만 펄스의 고속으로 빛을 내고 앞의 장애물에 부딪힌 후 돌아 오는 데 걸리는 시간을 측정합니다. 빛이 초당 300,000km의 고속으로 이동할 때 거리 = (빛의 속도 x 비행 시간) / 2 공식을 사용하여 장애물의 거리를 쉽게 측정 할 수 있습니다. 환경이 수집되어 3D 이미지로 해석 될 수있는 포인트 클라우드를 형성하는 데 사용됩니다. LiDAR는 일반적으로 자동차에 사용되는 경우 플러스 포인트를 제공하는 물체의 실제 치수를 측정합니다. 이 기사에서 LiDAR에 대해 자세히 알아볼 수 있습니다.
자동차에서 LiDar 사용
LiDAR는 흠 잡을 데없는 이미징 기술로 보이지만 다음과 같은 자체 단점이 있습니다.
- 높은 운영 비용과 힘든 유지 보수
- 폭우시 효과 없음
- 태양 각도가 높거나 반사가 큰 장소에서 이미징 불량
이러한 단점 외에도 Waymo와 같은 회사는 차량에이 기술에 크게 의존하고 있기 때문에이 기술에 많은 투자를하고 있으며 Waymo 조차도 LiDAR를 환경 이미징을위한 기본 센서로 사용 합니다.
그러나 여전히 차량에 LiDAR 사용을 반대하는 Tesla와 같은 회사가 있습니다. Tesla의 CEO 인 Elon Musk는 최근 LiDAR의 " lidar는 바보의 심부름이며 lidar에 의존하는 사람은 모두 파멸 할 것 입니다."라고 언급했습니다. 그의 회사 인 Tesla는 LiDAR없이 자율 주행을 달성 할 수 있었으며, Tesla에 사용 된 센서 와 커버 범위는 아래와 같습니다.
이것은 Ford, GM Cruise, Uber 및 Waymo와 같이 LiDAR가 센서 제품군의 필수 부분이라고 생각하는 회사에 직접적으로 발생합니다. musk " LiDAR은 절름발이입니다. LiDAR를 버리고 내 말을 표시합니다. 그것이 제 예측 입니다.” 또한 대학은 차량 양쪽에있는 두 개의 저렴한 카메라가 LiDAR 비용의 일부만으로 거의 LiDAR의 정확도로 물체를 감지 할 수 있기 때문에 LiDAR를 덤핑하려는 musk의 결정을 뒷받침하고 있습니다. Tesla 차량의 양쪽에 설치된 카메라는 아래 이미지에 나와 있습니다.
자율 주행 차량의 카메라
모든 자율 주행 차량은 여러 대의 카메라를 사용하여 주변 환경을 360도 볼 수 있습니다. 전방, 후방, 좌, 우와 같이 각 측면에서 여러 대의 카메라를 사용하고 마지막으로 이미지를 연결하여 360도 시야를 확보합니다. 반면 일부 카메라는 120 도의 넓은 시야와 더 짧은 범위를 가지며 다른 카메라는 더 좁은 시야에 초점을 두어 장거리 영상을 제공합니다. 이 차량의 일부 카메라에는 어안 효과가있어 초광각 파노라마 뷰를 제공합니다. 이 모든 카메라는 차량에 대한 모든 분석 및 감지를 수행하는 일부 컴퓨터 비전 알고리즘 과 함께 사용됩니다. 이전에 다룬 다른 이미지 처리 관련 기사를 확인할 수도 있습니다.
자동차에서 카메라 사용
차량 내 카메라는 주차 지원 및 차량 후방 모니터링과 같은 애플리케이션으로 오랫동안 사용되고 있습니다. 이제 자율 주행 차량의 기술이 발전함에 따라 차량에서 카메라의 역할이 재검토되고 있습니다. 주변 환경에 대한 360도 시야를 제공하는 동시에 카메라는 도로를 통해 차량을 자율적으로 운전할 수 있습니다.
도로를 서라운드 뷰로보기 위해 차량의 여러 위치에 카메라를 통합하고, 전방에는 쌍안 비전 시스템 이라고도하는 와이드 뷰 카메라 센서를 사용 하고, 왼쪽 및 오른쪽에는 단안 비전 시스템 을 사용하고 후방에는 주차 카메라가 사용됩니다. 이 모든 카메라 장치는 이미지를 제어 장치로 가져오고 이미지를 연결하여 서라운드 뷰를 갖습니다.
자율 주행 차량의 다른 유형의 센서
위의 세 가지 센서 외에도 차선 감지, 타이어 압력 모니터링, 온도 제어, 외부 조명 제어, 텔레매틱스 시스템, 헤드 라이트 제어 등과 같은 다양한 목적으로 자율 주행 차량에 사용되는 다른 유형의 센서가 있습니다.
자율 주행 차량의 미래는 흥미롭고 아직 개발 중입니다. 앞으로 많은 회사가 경주를 진행할 것이며,이 기술을 안전하게 사용하기 위해이 많은 새로운 법률과 표준이 만들어 질 것입니다.