SDV 조사자료/ADAS

ADAS(1)

남광식 2024. 7. 10. 15:27

자율주행 레벨 5단계

 

ADAS란? 

첨단 운전자 보조 시스템

Advanced Driver Assistance System(ADAS)

  1. 센서나 카메라가 위험상황을 감지하여 사고의 위험을 운전자에게 경고하고 운전자가 판단하여 대처 할 수 있도록 도와주는 능동형 안전장치
  2. 일반적으로 레벨 2 자율주행 기술을 ADAS라고 부름.
  3. 테슬라의 오토파일럿, GM의 슈퍼크루즈, 현대차의 HDA가 ADAS 기술에 해당
  4. 자율주행 확산 속도
    1. 레벨 1: 22년 기준 점유율 45%로 여전히 주류
    2. 레벨 2: 23년부터 보급형 차량으로 점차 확산, 26년 56% 점유율로 주류 전망
    3. 레벨 3: 22년 틈새 영역으로 시작, 29년 돼야 47% 점유율로 주류 전망
    4. 레벨 4 & 레벨 5: 초기 추가 비용 상당하다는 점 고려, 먼저 로보택시에 적
  5. 세부 기능들
    1. 안전 관련 기능: FCW(Forward Collision Warning system), FCA(Forward Collision-Avoidance Assist),   LDW(Lane Departure Warning), BSW(Blind Spot Warning system), RCCA(Rear Cross-Traffic Collision-Avoidance Assist), LKAS(Lane Keeping Assist System), 
    2. 주행 편의성 관련 기능: ACC(Adaptive Cruise Control), SCC(Smart Cruise Control), NSCC(Navigation-based Smart Cruise Control), HDA(Highway Driving Assist)
    3. 주차 편의성 관련 기능: PCAA(Parking Collision-Avoidance Assist), SPA(Smart Parking Assist), RSPA(Remote Smart Parking Assist)
    4. 안전 및 편의성 향상을 위한 그외 기능: BCA(Blind-Spot Collision-Avoidance Assist), SEA(Safety Exit Assist), DAW(Driver Attention Warning), BVM(Blind-spot View Monitor), SVM(Surround View Monitor), RCCA(Rear Cross-Traffic Collision-Avoidance Assist)
  6. 센서: 카메라, 레이다, 라이다, 초음파 센서
  7. 센서들의 입력값을 받아 센서퓨징 후에 브레이크, 조향, 가속을 통해 출력
  8. 주요 이슈: 센서퓨전, AI(Artificial Intelligence) 및 머신 러닝, Vehicle-to-Everything (V2X) Communication, 향상된 유저 인터페이스, 사이버 보안, 규제 및 표준화, SDV와의 통합(Integration with SDV)

ADAS에 사용되는 센서와 구조

FCA -KIA

FCA (Forward Collision-Avoidance Assist)

  1. 전방의 자동차나 보행자, 자전거 탑승자와의 충돌 위험을 감지하면 경고를 울리고 운전자가 브레이크 조작을 하지 않을 경우 자동으로 브레이크를 제어해 피할 수 있도록 도와주는 주행 안전 기술
  2. 현대·기아차는 안전을 최우선으로 고려해, 2018년부터 출시되는 완전 신차부터 FCA 시스템(전방 자동차와 보행자 대상)을 옵션이 아닌 기본 항목으로 제공
  3. 도로에서 정체가 발생하거나 돌발 상황으로 앞차가 갑자기 속도를 줄이거나 멈추는 경우 앞서가던 차량과 충돌을 방지하기 위해 작동
  4. 미국 IIHS(고속도로안전보험협회)가 보험사 및 경찰 자료를 분석한 결과를 보면, ADAS의 주요 안전기술 중 하나인 전방 충돌방지 보조 장치(FCA: Forward Collision-Avoidance Assist)를 장착한 경우 사고율이 41%나 줄어든다고 나옴.
  5. 전방 카메라와 더불어 전방 레이더까지 추가해 자동차와 보행자 뿐만 아니라 자전거를 탄 사람까지 인식하고 전측방 레이더로 옆에서 다가오는 물체나 사람을 감지하여 충돌을 방지
  6. 몇 가지 추가 기능으로 발전
    1. FCA-JT(Junction Turning): 전방 카메라와 전방 레이더를 이용해 교차로 전방의 상황을 인지한 후 교차로에서 좌회전시 맞은편에서 차가 달려와 충돌이 예상되면 자동으로 제동을 도와줌. 운전자의 좌회전 의도를 시스템이 파악하기 위해 반드시 좌회전 방향 지시등을 켜야 함. 일반적으로 교차로에서 좌회전을 할 때 차의 속도를 줄인다는 사실에 착안하여 FCA-JT의 작동 속도는 30km/h 이내로 한정.
    2. FCA-JC(Junction Crossing): 전방 카메라와 전방 레이더에 추가로 전측방 레이더를 이용해 좌우 상황을 살피며 교차로에서 좌우에서 다가오는 차를 감지하고 충돌 위험이 있는 경우에 자동으로 제동을 도와줌
    3. FCA-LCO(Lane-Change Oncoming): 추월을 위해 좌측 차로로 차로 변경 시 마주오는 차와 충돌 위험이 있는 경우 우측으로 조향해 원래 차로로 복귀시켜줌, 우측으로 복귀할 때 2차 사고의 위험이 있는 경우 경고만으로 운전자에게 위험을 알림. 
    4. FCA-LCS(Lane-Change Side): 전방 카메라와 전방 레이더 그리고 전측방 레이더, 후측방 레이더를 이용해 측면에서 다가오는 차와 충돌이 예상될 경우 자동 조향으로 사고를 예방, 2차 사고의 위험이 있는 경우 자동 조향을 하지 않고 경고만으로 운전자에게 위험 상황을 알림.
  7. 전방 충돌방지 보조 - 회피조향 보조(FCA w/ ESA, Evasive Steering Assist): 2가지 기능 제공
    1. 전방에 있는 차량, 보행자 그리고 자전거 탑승자와 충돌 경고 상황이 발생했을 때 운전자는 사고 회피를 위해 스티어링 휠을 조작하게 되는데, 이때 같은 방향으로 조향에 힘을 더해줌
    2. 전방의 차로 가장자리에 보행자 또는 자전거 탑승자가 있고, 충돌 위험을 감지하면 경고를 하고 주행하고 있는 차로 내에서 회피 가능한 공간이 있으면 자동으로 회피 조향을 도와줌 

 

FCA의 주요 기능
FCA 경고 및 설정

 

 

LKA(Lane Keeping Assist System)와 LFA(Lane Following Assist)

  1. LKA는 자동차가 차로를 벗어나기 전 최종적으로 작동하기 때문에 편의성 측면에서 LFA보다 떨어지지만 안전을 위해 꼭 필요한 시스템
  2. LFA 시스템이 강력하게 개입하여 스티어링 휠이 잠기는 듯한 느낌을 주고, 오히려 운전에 방해가 될 수 있으므로 운전자가 알아채기 힘든 약한 힘으로 제어
  3. LKA는 차가 차로를 벗어나 옆차로로 넘어가려는 순간에 보다 강한 힘으로 차로 이탈을 방지
  4. 자연스럽게 운전을 돕는 LFA는 최소한의 힘으로 스티어링 휠을 미세 조정하면서 차가 차로 중앙으로 달리도록 보조
  5. LKA와 LFA는 작동 속도도 다름, ‘더 뉴 그랜저’의 LKA는 약 60~200km/h에서만 작동하는 반면, LFA는 약 0~200km/h 범위에서 작동, 자동차에 따라 속도 대역은 조금씩 다름
  6. LKA와 LFA가 작동하는 최저 속도의 차이가 큰 것은 작동 원리 때문
    1. LKA의 작동 속도를 60km/h 이상으로 제한한 이유 
      1. 카메라로 차선 정보만을 인식해 기능을 수행
      2. 앞 차 바로 뒤에 붙어서 운전할 경우 차선이 앞 차에 가려져 LKA 작동이 힘듦, 차의속도가 어느정도 높아져 자연스럽게 앞 차와의 거리가 벌어진 순간부터 카메라가 차선을 인식할 수 있기 때문에 60km/h 이상에서 작동하도록 설정
      3. 도심에서는 자동차들이 저속으로 운행할 뿐만 아니라 차선이 거미줄처럼 복잡하게 얽혀 있기 때문에 복잡한 차선을 제대로 감지해 정확한 제어를 하기 어려움. 
    2. LFA가 차선 인식이 어려운 60km/h 이하 속도에서도 작동가능한 이유
      1. 차선을 인식해 차로 중앙을 유지하다가, 차선이 없어지면 앞 차를 추종하는 기능이 작동
      2. 차선 정보뿐 아니라 탑승자를 최대한 안전하게 보호하기 위해 앞서 가는 차를 인식해 최대한 차로를 벗어나지 않도록 개발
      3. 차선이 선명할 경우에는 차선 정보를 이용해 차로 중앙을 유지하지만 차선 인식이 힘들 경우 부가적으로 앞서가는 차의 정보를 같이 활용하기 때문에 차선 인식이 어려운 60km/h 이하 속도에서도 차의 대열을 벗어나지 않도록 도와줌
  7. 급격한 커브길을 돌 때 LFA 혹은 LKA가 해제되는 경우
    1. 센서 감지 범위의 영향도 있지만 무엇보다 탑승자의 안전을 우선시 했기 때문
    2. 급격한 커브길을 돌기 위해서는 조향각이 커야 함. 이 때, 제어 시스템은 차로를 유지하기 위해 스티어링 휠에 훨씬 큰 힘을 가함
    3. 만약 급격한 커브길에서 제어 시스템은 차로를 유지하기 위해 스티어링 휠에 큰 힘으로 자동 조향이 되고 있는 중에 돌발 상황이 생겨 옆 차로로 긴급 회피를 해야하는 상황이 발생할 수 있음. 운전자는 스티어링 휠의 강한 저항 때문에 제대로 조향을 하지 못해 충분히 피할 수 있는 장애물과 충돌할 수도 있음

LKA와 LFA의 차이
LFA의 작동 방식