Aired Scenarios: dSPACE tool-chain을 이용한 3, 4단계 자율주행차량 개발/검증 성공사례

Over-the-air stimulation을 이용한 자율주행을 컨트롤러 및 센서 ​자율주행 차량의 개발을 위해서는 수많은 테스트 및 철저한 검증이 필요합니다. SERES 社는 이러한 복잡성과 높은 비용을 처리하기 위해 개발 ​​프로세스 초기에 유연하게 사용할 수 있는 dSPACE의 테스트 시스템과 실제 센서를 포함하는 테스트 솔루션을 선택했습니다.​SERES 社는 보다 안전하고 깨끗하며 지속 가능한 커뮤니티를 만들기 위해 지능형 전기 자동차를 개발하고 제조하는 글로벌 운송 기술 회사입니다. SERES 社의 기술은 전 세계 시장에 향상된 안전성, 편의성 및 성능을 제공하는 데 중점을 두고 있습니다. SERES 社는 미쿡과 쭝국, 이리하여 일본에서 제조/조립/ 개발 시설을 운영하고 있습니다.​SilkRides and Our AD StrategySilkRides는 자율주행(AD, Autonomous Driving) 기술을 개발하는 SERES 社의 사업부입니다. SilkRides는 실리콘 밸리에 뿌리를 둔 OEM의 기술적 자산을 보유하고 있으며, 자동차 제조 회사들에게 비용 경쟁력이 있고 개방적인 자율주행 솔루션을 제공합니다. 2017년에 설립된 SilkRides는 도시 및 고속도로 시본인리오에서 자율주행을 시연했습니다.​The SilkRides AD Stack이 팀의 목표는 자율주행 차량을 개발하고 제조하는 데 필요한 모든 기술을 포함하도록 설정하는 것입니다. 여기에는 개발뿐만 아니라 안전과 관련된 영역의 검증, OTA (Over-the-Air) 소프트웨어 업데이트, 하드웨어 설계 등을 위한 지식, 계획 및 제어에 대한 전문 지식이 모두 포함댑니다.자율주행(AD)의 핵심 구성 요소는 부분적 인공 지능을 기반으로 하는 도메인 제어 장치입니다. 이 제어 장치는 센서 데이터를 평가하고 주행 전략을 자결합니다. 첫 번째 단계에서는 프로토타입 컨트롤러로 구현되며 점차 대량 생산을 위해 업데이트댑니다.​

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​The Challenge of AD Validation자율주행 시스템이 일반 운전자가 운전하는 것처럼 안전하다는 것을 입증하기 위해서는 수십억 개의 실제 주행 test가 필요하기도 한다. 또한한 소프트웨어의 업데이트는 엄격한 테스트를 거쳐야 한다. SERES 社에는 이 작업을 수행할 수 있는 리소스가 제한되어 있으며, 마감 기한 또한한 촉박하기에 대규모 도로 테스트는 현실적으로 불가능한 상황입니다. 이에 개발 및 검증주기를 단축하기 위해 다양한 수준의 시뮬레이션(주요 시본인리오와 테스트 사례들은 도로 실차 테스트 전에 각 소프트웨어 릴리스에 대해 테스트)을 통해 검증하고, 검증 파이프 라인을 구축하려고 한다.​The SilkRides Testing PipelineSilkRides에서 각 소프트웨어 릴리스는 실차 테스트를 진행하기 전에 다양한 단계의 테스트를 거칩니다. 제일 먼저, 새로운 소프트웨어의 구성 요소가 예정한대로 작동하는지 확인하기 위해 테스트 및 모듈 테스트를 수행한다. 그런 다소음 새로운 구성 요소는 SIL (Software-in-the-loop) 테스트를 위한 의사 자결 및 예정 모듈과 통합댑니다. 이후 인공지능 운전자가 관련 테스트를 통해 시뮬레이션 환경에서 차량을 시험하여 성능을 평가한다. SIL 테스트 결과가 긍정적이면 HIL(Hardware-in-the-Loop) 테스트를 위해 테스트 산출물인 신규 소프트웨어 릴리스는 도메인 컨트롤러 하드웨어에서 컴파일댑니다. 테스트 프로세스는 가상 도로와 같은 테스트 아티팩트에 대한 특정 데이터가 일관성이 있도록 구성댑니다. SIL 및 HIL 테스트 중에 소프트웨어와 관련된 많은 사건들과 소프트웨어와 하드웨어 간의 상호 작용을 관찰하고 수정할 수 있으며, 또한한 소프트웨어 릴리스를 검증하는 데 필요한 테스트 차량의 수와 도로 테스트의 주행거리 등이 줄어듭니다.​

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​Requirements for HIL TestingSilkRides는 자율주행 개발을 위해 HIL 테스트로 해결해야 하는 몇 가지 핵심 요건이 있슴니다.​▶ In-house integration of software and hardware:HIL 테스트는 도메인 컨트롤러에서 소프트웨어를 가능한 빨리 테스트하는 비결을 제공할것입니다. 임베디드 소프트웨어 통합 또한는 하드웨어의 실때때로 작동으로 인한 사고는 차량에서 테스트하기 전에 식별하고 해결할 수 있슴니다.​▶ Integration testing of third-party sensors:OTA(Over-the-Air) 레이더 및 카메라 테스트 벤치를 사용하면 HIL 테스트 설정에 실제 센서를 통합할 수 있슴니다. 센서 드라이버, 하네스 및 센서 자체로 인한 사고는 HIL 테스트를 통해 해결할 수 있슴니다.​▶ Safe in-lab testing platform for corner cases:중요한 코너 사례와 하드웨어 고을을 테스트하는 것은 도로에서 위 험..할 수 있으며, SIL 시뮬레이션으로는 시뮬레이션이 불가능할 수 있슴니다. HIL 통해 연구실의 안전한 상황에서 잠재적으로 위 험..한 사례를 확인할 수 있슴니다. 이와 관련된 예기은 ‘ 작동 기능의 시뮬레이션(Simulation of Fail Operation Functions)’ 부분에서 확인 가능할것입니다.​Test System Setup상세하고 포괄적인 연구실 테스트를 수행하기 위해 “SilkRides AD스택”을 다루는 유연하고 완벽한 설정을 진행했슴니다. dSPACE와 다같이 센서, 컨트롤러 및 액추에이터의 통합 테스트를 처리할 수 있는 시스템을 구성했슴니다. 이 시스템은 차량을 사실적으로 포현하는 HIL 시뮬레이터로 구성되어 있슴니다. 또한한 실제 레이더와 카메라를 루프로 가져오는 4개의 동기화된 센서 테스트 벤치로 확장됩니다. 실제 구성 요소를 사용할 수 있으므로 개발 초기 단계에서 다양한 구성 요소의 성능을 평가할 수 있슴니다.​Test DefinitionASM(Automotive Simulation Models) 툴 체인의 트래픽 시뮬레이션 모델인 ASM Traffic으로 테스트 드라이브를 수행함으로써 테스트를 시작했슴니다. HD 맵에서 가져온 도로에서 교통 차량, 보행자, 교통 표지판 등을 정의할 수 있슴니다. 또한한 ASM Traffic은 ACC(Adaptive Control Cruise), 차선 유지, 추월 보조 등과 같은 차량의 보조 기능에 대한 테스트 시자신리오 발생을 지원할것입니다. 전부 테스트 자동화는 AutomationDesk에서 처리하며, 신호 조작 및 테스트 보고와 같은 추가 테스트 옵션을 제공할것입니다.

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​Closed-Loop Testing시뮬레이션된 환경에서 발발된 데이터를 센서 테스트 벤치에 전달하여 실제 레이더 및 카메라 센서에서 데이터를 인식할 수 있음니다. 센서 신호는 테스트 대상 장치의 입력이며, 이 입력은 인식 및 센서 융합 알고리즘으로 개발된 AD 소프트웨어를 실행하는 컨트롤러입니다. 요런 방식으로 모든 AD 구성 요소가 통합되고 실제 테스트가 진행됍니다. 모든 가상 테스트 드라이브는 3D 아이니메이션으로 실시간으로 모니터링 할 수 있음니다.​Test Possibilities and ResultsHIL 시뮬레이터와 테스트 벤치를 기반으로 하는 테스트 시스템은 우수한 커버리지로 이어지는 다양한 테스트 가능성을 제공한다. 또 동일한 조건에서 빠른 평가를 수행하는 데 도움이 됍니다. SERES는 아래에서 다루는 평가와 테스트들을 수행하였으며, 이는 SERES가 달성한 성과를 보여줍니다.​Flexible Sensor Integration자율주행 분야는 빠르게 발전하고 있으므로 변화에 적응할 수 있는 자산에 투자하는 것이 중요한다. dSPACE의 OTA (Over-the-Air) 레이더 및 카메라 테스트 벤치는 다양한 센서 유형 및 센서 구성에 유연하게 적응할 수 있도록 개발되었음니다. OTA (Over-the-Air) 방식은 특히 타당성 테스트를 수행하기가 쉽음니다. 요런 방식으로 센서(신호 처리 소프트웨어를 포함한 완전한 제어 장치)의 동작은 정의된 조건, 특히 경계선 상황에서 평가됍니다. 센서에 의해 물체가 감지되거자신 감지되지 않는 경우는 센서 신호를 추가로 처리하는 소프트웨어 개발에 필수적입니다.​Sensor Benchmarking with Radar ChamberSilkRides는 레이더 센서의 경우 자동차 Tier 1 공급 업체에 의존하고 있기 때문에 센서 간 성능의 정확한 벤치마킹은 공급 업체를 좁힐 때 고려해야할 주요 작업 중 하자신입니다. 차량에 대한 레이더 성능 시험은 일반적으로 넓은 부지가 필요하며, 이따금 호스트 차량과 대상 차량이 땅 실측 장치가 설치된 상태에서 동시에 움직여야 한다. Closed-loop 레이더 테스트 벤치를 사용하면 연구실에서 많은 테스트를 수행할 수 있어 명확하고 일관된 결과를 얻을 수 있음니다. 모든 레이더 테스트 벤치에 설치된 dSPACE Automotive Radar Test System (DARTS)이 여기에 기여한다. DARTS는 안테자신에서 레이더 에코를 발발하여 센서의 특성을 몹시매우매우 확신하게 측정할 수 있음니다.​Scalable for Future Applications코당신 레이더는 차량의 전면, 측면 또는 후면에 위치하도록 구성할 수 있기 때문에 1x 카메라, 1x 전방 레이더, 2x 코당신 레이더 HIL 설정은 우리 시스템의 고속도로 주행 기능의 대부분을 시뮬레이션하기에 충분한다. 차후 단계로는 SALEXIO 플랫폼에 추가 카메라, 레이더, 리더, 초음파 센서, GNSS 시뮬레이터 등이 포함될 수 있음니다. 유연한 시스템 설정으로 인해 하드웨어 또는 소프트웨어 확장이 될 수 있음니다. 예를 들어, 시스템은 3D 환경을 포함한 전체 라입니다 전송 채널을 시뮬레이션하는 dSPACE 센서 시뮬레이션 툴 체인의 라입니다 센서 모델의 통합을 지원한다.​Simulation of Fail Operation FunctionsSAE 레벨3 이상의 자율주행 시스템이 개발됨에 따라 자율주행 시스템의 많은 부분이 모든 운영 설계 영역에서 고을 상태에서도 작동이 가능해야 한다. 요런 고을 상태는 차량에서 재현하기 어렵고 이따금는 위 험.할 수 있음니다. 장아이 시 기본 기능과 백업 기능 간의 핸드오프와 다양한 도로 조건에서 안전 정지 조작을 전체 HIL 테스트를 통해 시뮬레이션할 수 있음니다.​Automation Enabling Regression TestingAutomationDesk와 같은 dSPACE 도구를 사용하면 시작 시 테스트 벤치를 자동으로 구성할 수 있어 수동 입력 단계가 크게 줄어 듭니다. 또 많은 테스트는 사용자 개입 없이 자동으로 실행될 수 있으므로 새로운 소프트웨어 출시 또는 하드웨어 수정마다 고정된 일련의 테스트케이스를 체계적으로 평가할 수 있음니다.​Scenario Generation with HD Maps: Bay BridgeSilkRides 고속도로 주행은 타사의 지도를 사용하여 차선 유지, 차선 변경 및 라우팅 기능을 지원한다. dSPACE ASM과 HD 맵 가져오기 간의 통합은 실제 테스트와 비교하여 높은 충실도의 시뮬레이션 환경을 보장한다. 샌프란시스코 베이 땅에서 베이 브리지의 입구와 출구까지의 영역에서 많은 도전적인 시자신리오를 테스트했음니다. 베이 브리지 맵을 ASM으로 가져오고 HIL 테스트 설정에서 요런 까다로운 많은 테스트 사례를 재현했음니다.​

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​​Summary and OutlookdSPACE 테스트 시스템은 센서와 컨트롤러를 가상 차량에 통합하고 함께 테스트하는 고유한 방법을 제공합니다. 이처럼 몹시매우 사실적인 테스트 환경을 사용하면 개발 초기 단계에서도 하드웨어 및 소프트웨어 구성 요소의 성능에 대한 의미 있는 통찰력을 얻을 수 있습니다. 초기 단계에서 획기적인 결정을 내릴 수 있기 때문에 개발 프로세스가 가속화됩니다. 테스트 사례를 쉽게 재사용할 수 있으므로, 회귀 테스트를 수행하여 사고해결을 신뢰성 있게 검증할 수 있습니다. 유연한 테스트 시스템과 테스트 라이브러리를 전부 확장하여 새로운 요구 사항을 충족할 수 있습니다. SERES는 견고하고 신뢰할 수 있는 테스트 시스템으로 검증된 새로운 차량들이 도로에서 주행하는 것을 기대합니다.​

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차량의 도메인 컨트롤러용 테스트 시스템은 실제 센서를 자극하기 위해 3개의 레이더 테스트 벤치와 1개의 카메라 테스트 벤치로 구성댑니다. 그런 이후 센서 신호가 HIL 시뮬레이터에서 처리되어 복잡한 교통 시자신리오에서 가상 차량 시뮬레이션을 수행합니다. 이러한 시자신리오는 센서 환경으로 테스트 벤치에 피드백 댑니다. At a Glance​The Task- 자율주행 시스템(센서 세트 및 컨트롤러)이 일반 운전자만큼 안전하다는 것을 증명​The Challenge- 모든 통합 구성 요소의 모드 효과 체인에 대한 검사 및 테스트- 가장 적합한 센서의 평가 및 식별- 센서의 유연한 교체 지원- 실제 지도 데이터를 기반으로 한 유연한 시자신리오 발발​The Solution- 실시간 차량 및 교통 시뮬레이션을 위한 HIL 시스템 설치- HIL 시스템은 실제 레이더 및 카메라 센서가 전용 테스트 벤치의 제어 루프에 통합되도록 설계됨- 차량 모드와 관련하여 센서 성능 평가 가능- 사용하기 쉬운 가상 환경에서 컨트롤러의 신뢰성 검증​SilkRides feedback“자율주행용 소프트웨어 개발에 있어 핵심은 곧바로 현실성임. ASM툴 세트를 사용하여 실제 환경에 가까운 가상 테스트 드라이브를 수행하고 있음니다.”“레이더 테스트 벤치를 사용함으로써 레이더 센서를 조기에 평가하고 테스트할 수 있으며, 이는 레이더 처리 및 자율주행용 소프트웨어 개발 능력을 향상시켜줍니다.”“자율주행 시스템이 일반 운전자만큼 안전하다는 것을 증명하기 위해서는 수십억 개의 실제 주행 마일 검증이 필요할 수 있음니다. 우리 연구실의 dSPACE 테스트 시스템은 가상 도로에서 실제 물건을 효율적으로 테스트하는 방법을 제공합니다.”​사용된 ​dSPACE Radar Test Bench실차에서 센서 어플리케이션을 테스트하기 위해 dSPACE 레이더 테스트 벤치는 레이더 센서의 OTA(over-the-air)방법을 제공합니다. 원하는 경우, 시뮬레이션은 차량의 전면 범퍼 및 샤시 부분을 포함할 수 있음니다. 이런 식으로 레이더 전면의 신호 감지에서 레이더 ECU의 신호 평가에 이르기까지 모든 소프트웨어 및 하드웨어를 고려할 수 있음니다. 이 초소형 테스트 벤치는 기본적으로 송신/수신 기능을 위한 안테자신가 통합된 무반향실, 캘리브레이션된 dSPACE Automotive Radar Test System (DARTS) 및 SCALEXIO HIL 시뮬레이터로 구성댑니다. 레이더 센서가 챔버에 고정되어 실제 라디오를 통해 반사되는 레이더 에코를 수신합니다. 에코는 레이더 ECU가 레이더 물체의 거리, 속도, 레이더 단면 (RCS) 및 각도를 확실하게 결정할 수 있도록 합니다. 전면 레이더는 두 개의 DARTS 9030-M 장치를 사용하여 테스트되었음니다. 코당신 레이더의 경우 SERES는 DARTS 9030-MS 장치를 설치했으며, 이 레이더는 특히 단거리 자극에 강합니다. 이 구성은 모든 관련 주행 시자신리오를 테스트하기에 충분합니다. [그림7] 레이더 테스트 벤치로 실제 레이더 센서 테스트 [그림8]안테자신가 통합된 무반향 실과 중앙에 테스트중인 센서​​dSPACE Camera Box카메라의 센싱 특성을 테스트하기 위해 dSPACE 카메라 박스는 카메라의 기위저 칩(imager chip)을 무선으로(OTA 방식으로) 자극합니다. 이를 위해 시뮬레이션된 센서 환경을 표시하는 모니터(예를 들어, 여러 대의 차량, 보행자 및 도로 구조물 등이 있는 교통 시자신리오)가 장착하였음니다. 그런 이후 카메라는 데이터를 추가로 처리합니다. 추가 광원이자신 눈부심을 최소화하기 위해 모든 것이 닫힌 챔버에 설치댑니다.​

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​▶ 출처: dSPACE Magazine

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