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‘자율주행차 시대’를 만들
센서융합 측위 기술

우리 회사는 2021년 양산될 고속도로 자율주행 시스템에 사용되는 카메라,
RADAR, LiDAR센서 개발에 매진하고 있다.
그중 위성항법 시스템을 기반으로 위치 정확도를
수십 센티미터 수준으로 향상시키는 센서융합 측위 기술을 소개한다.

글 김동욱 책임연구원 (DAS제어설계팀) 일러스트 조성호

자율주행차

오래전부터 개발되어 온 측위 기술

측위(Localization) 기술은 GPS와 같은 항법센서를 통해 획득한 정보로 위치를 파악하는 기술이다. 이러한 기술은 지금과 같은 최첨단 위성항법 측위 기술을 개발하기 훨씬 전부터 다양한 도구를 활용해 개발되어왔다.

우리 선조들은 대양으로 나오면서부터 하늘에 떠 있는 별의 위치를 육분의(두 점 사이의 각도를 정밀하게 측정하는 광학기계)로 측정하고 자신의 위치를 파악했다. 하지만 관측자의 능력에 따라 큰 오차가 있고 기상 조건에 따라 측위 자체가 불가능한 문제점이 있었다. 그러던 중 전파 기술의 발달로 이를 활용한 전파측위 시스템이 개발되었고, 가장 최근에는 첨단 전자 기술과 우주공학의 발달에 힘입어 완벽에 가깝다고 할 수 있는 위성항법시스템(GPS)이 실용화되었다. 그 결과 측위 기술은 현대인의 필수품이라고 할 수 있는 휴대폰에 적용되었고, 내비게이션을 통해 우리 일상에서 널리 사용되고 있다.

그림 1

그림 1

1990년대부터 측위 기술 적극 적용해

측위 기술이 차량에 적용되기 시작한 것은 1960년대다. 하지만 이 시기의 측위 기술은 정확도가 떨어졌고 사용자 역시 극소수였다.

본격적으로 차량에 적용된 시기는 1990년대로, 우리나라에서도 1997년에 첫 내비게이션 프로그램이 만들어졌다. 이 프로그램은 목적지를 설정하면 현재 위치로부터 목적지로 가기 위한 최단 경로 정보를 제공했고,현재는 여기에 IT 기술이 접목되면서 실시간 교통 정보를 수신하여 최단시간 경로 정보를 제공하는 수준에 이르렀다.

하지만 측위의 관점에서 보면 현재의 기술은 아직 차량이 어느 도로에 있는지 파악할 수 있는 정도이며, 이는 약 10m 이상의 위치 오차를 포함하고 있다. 이러한 성능은 기존 내비게이션 기능을 수행하기 위해서는 충분하지만 최근 대두되고 있는 자율주행이 요구하는 성능에는 미치지 못한다.

자율주행의 필수 조건, 센서융합 측위 기술

자율주행을 위한 측위 시스템은 차량이 도로의 몇 차선에 위치하는지 판단할 수 있어야 한다. 물론 위성 신호를 방해하는 도로 구조물(빌딩, 방음벽, 터널 등)이 없는 곳이라면 위성항법 시스템만으로도 요구 성능을 만족시킬 수 있다. 하지만 차량을 사용하는 환경에는 많은 빌딩 숲과 터널이 존재하므로, 위성항법 시스템만으로는 차선 수준의 위치 정보를 획득하는 것이 불가능하다. 즉 자율 주행을 위해서는 이를 보완할 기술이 필요하며, 학계와 기업들은 이 문제에 대한 답을 센서융합 측위 기술에서 찾고 있다.

그림1은 센서융합 측위 기술이 어떠한 방법으로 작동하는지를 나타내고 있다. 이 기술을 위해서는 도로의 구조물과 차선에 대한 정보를 가진 고정밀 지도가 필요하다. 이러한 지도는 사전에 고가의 인지 센서(3D라이다, 카메라, DGPS)가 장착된 특수 차량을 이용해 제작된다.

고정밀 지도를 기반으로 한 신기술

센서융합 측위 기술은 고정밀 지도를 기반으로 한다. 현재 차량 주변의 고 정밀 지도 정보를 호출하고 실시간으로 주행하면서 수집한 센서정보를 비교하여 차량의 위치를 보정하는 방식이다. 이때 비교에 사용되는 센서 정보는 전방 카메라와 어라운드 뷰 카메라로 획득한 차선, 정지선, 도로 표식 정보와 RADAR, LiDAR 등을 통해 얻은 도로 구조물에 대한 정보들이다. 센서융합 측위 시스템은 이러한 정보를 활용하여 위치정확도를 수십 센티미터 수준으로 향상시킨다.

현재 우리 회사에서는 센서융합 측위 기술 개발을 위해서 고속도로 및 일반 도로 약 300km 정도 구간의 고정밀 지도를 구축했고, 이 구간에서 실차 테스트를 진행 중에 있다. 그리고 이 테스트를 위해 작년 자동차 부품 회사 최초로 자율주행면허를 획득했다.

센서융합 측위를 위한 인지 기술

AVM(차선 인식) AVM(차선 인식)
전방 카메라(도로 표식 인식) 전방 카메라(도로 표식 인식) 전방 카메라(차선 인식) 전방 카메라(차선 인식)

그림 2

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