[오토저널] 자율주행 차량의 인지 센서 국제표준 동향

글로벌오토뉴스 2024.05.02 조회수

자율주행 차량에서 주변 환경을 인식하기 위한 센서에 관한 표준화는 라이다, 레이더, 카메라의 센서 성능 시험 방법에 관한 표준 개발과 이들 센서와 센서 데이터를 이용하여 차량 주변의 장면을 해석하는 융합장치 간의 논리 인터페이스 표준 개발이 ISO TC22 SC31, SC32와 IEEE VT(Vehicle Technology) Society에서 진행 중이다. 주요 표준 목록은 <표 1>과 같다.

ISO TC22(도로차량) SC32(전기/전자 부품과 시스템)에서는 임시 작업반을 운영하여, 자율주행 차량을 위한 라이다와 레이더의 성능 시험 표준 범위를 확정하고 2023년 6월 SC32 총회에서 차량용 인지 센서 작업반(가칭)을 신설하기로 협의하였고, 승인을 위한 투표는 2024년 3월까지 진행하고 1차 회의 개최를 5월로 계획하고 있다.

IEEE VT Society 산하 AVS(Automated Vehicles Standards) 위원회에서는 2020년부터 ADAS 및 자율주행용 라이다와 레이더의 성능 요구사항 및 시험 방법에 관한 표준화가 시작되었다. ITS 위원회에서는 차량 ADAS 시스템의 이미지 품질에 관한 표준화가 2016년 시작되어 2023년 Draft 표준안을 발간하고, 2024년 IEEE 승인을 받은 최종 표준안을 발간할 계획이다.

차량용 라이다 성능 시험 방법 국제표준
ISO/TC22/SC32/AHG1에서는 차량용 라이다 성능 시험 방법에 관한 표준화 이슈를 2021년부터 논의하였고, 2023년 6월, SC32 총회에서 정식 신규 표준 항목을 승인받기 위해 NP 투표를 진행하기로 하였다. SC32 총회 결정사항에 따르면 AHG1(라이다 성능시험), AHG2(레이더 간섭완화), AHG3(레이더 검지 성능시험)를 통합하여 차량용 인지 센서 작업반에서 표준개발을 진행할 예정이다.

●ISO/PWI 13228 라이다 성능 시험 표준화 대상
이 표준은 차량 주변을 측정하거나 감지하기 위해 모든 유형의 도로용 차량에 설치된 라이다 센서에 적용된다. 이 표준은 라이다의 성능을 평가하는 데 도움이 되는 일련의 시험 방법을 설명하며, 시험에는 다음 사항을 포함한다.

•공통 성능 사양(예 : 범위 성능, 범위 정밀도)

•공통 성능 특성(예 : 간섭 방지, 고스트 포인트)
•환경 조건으로 인한 성능 시험의 변경 가능성
•ADAS/AD 애플리케이션 시나리오의 결합을 위한 라이다 성능

다만, 이 표준은 신뢰성, 기능 안전과 사이버 보안에 대한 시험 방법을 다루지 않는다. 또한, 이 표준에서는 차량용 라이다의 적용 가능한 시나리오에 대한 정보를 제공한다. 이 표준에 정의된 라이다는 외부 감지에 적용할 수 있으며, 차량용 라이다 설치 위치에 관한 정보도 제공한다. 현재는 논의 대상이 되는 라이다는 차량 내부 감지에는 적용되지 않는다.

●IEEE P2936 라이다 성능 시험 표준화 대상
IEEE P2936은 차량용 라이다 성능 지표를 측정하기 위한 시험 방법을 정의하고, OEM, 시스템 통합과 부품 공급업체 간의 표준 기반 커뮤니케이션이 가능하고 차량 라이다 성능 비교를 용이하게 하는 도구와 시험 방법을 규정하는 것을 목표로 한다. IEEE P2936에서는 포인트 클라우드에 초점을 맞춘 라이다 성능 시험 방법을 정의하며, 성능지표에는 거리 정확도/정밀도/해상도, 최대/최소 검지 범위, 검출 확률, 각도 정확도/정밀도/해상도, 반사율 등이 포함된다. 시험 방법에는 시나리오, 사용 사례, 도구, 환경 및 통계 방법이 포함된다. IEEE P2936의 프로젝트 리더는 Hesaitech의 Xin Zhao인데, ISO/PWI 13228 프로젝트 리더도 맡고 있어, 현재 IEEE P2936은 더는 진행되지 않고 있으며, ISO/PWI 13228 표준안으로 대체될 것으로 예상한다. ISO/PWI 13228 프로젝트는 Hesaitech(중국)과 Valeo(독일)에서 공동으로 맡아 진행하고 있다.

차량용 레이더 검지 성능 시험방법 국제표준
ISO/TC22/SC32/AHG3에서는 차량용 레이더 성능 시험 방법에 관한 표준화 이슈를 논의하고 있다. 정식 신규 표준 항목을 승인받기 위해 NP 투표가 진행 중이며, 본 절에서는 표준 초안으로 제안된 내용에 대해 간략히 설명한다.

●ISO/PWI 13389 레이더 성능 시험 표준화 대상
이 표준은 차량 주변을 측정하거나 검지하기 위해 모든 유형의 도로 차량에 장착된 밀리미터파 레이더(3D 및 4D 포함)에 적용된다. 이 표준은 차량용 밀리미터파 레이더(3D 및 4D 포함)의 외부 검지 성능을 위한 시험 방법에 적용하기 위한 것이며, 시험은 다음을 포함한다.

•단일 대상 검지 시험(예 : 최소/최대 검지 거리 시험)
•다중 대상 검지 시험(예 : 레이더 검지 범위 분해능 시험)
•ADAS 및 자율주행 애플리케이션 시나리오에 대한 밀리미터파 레이더의 성능

이외에도 레이더 관련 표준은 ETSI에서 개발되었으며, ETSI EN 303 3961 표준은 자동차 및 감시(Surveillance) 레이더 장비가 해당 환경에서 목표물을 탐지하고 특성화할 수 있는 저전력 밀리미터 파장 장치에 관한 것이다. 이 표준에서는 ACC(Adaptive Cruise Control), BSD(Blind Spot Detection), 주차지원 및 충돌 예방을 위한 차량 ADAS와 트래픽 모니터링을 위한 고정형 인프라 레이더 등을 포함한다.

ETSI EN 303 396 표준은 자동차 및 감시 레이더 장비에 적용할 수 있는 적합성 측정을 위한 가능한 측정 기법 및 절차를 규정한다. 또한 시험 조건(극한 상황에서 시험 조건), 테스트를 위한 설정 및 절차, 테스트 결과 해석에 대한 방법 등을 포함한다.

●IEEE P3116 레이더 성능 시험 표준화 대상
IEEE P3116은 ADAS 및 자율주행 애플리케이션의 차량용 레이더 품질에 기여하는 기본 속성을 다룬다. 레이더를 안전에 중요한 구성요소로 지정하고, 다양한 자율주행 기능에서 레이더를 안전하게 배치하는데 필요한 성능 메트릭을 정의한다. 여기서 레이더 센서는 범위, 속도 및 각도 분해능과 같은 정적인 특징을 가진 센서일 뿐만 아니라 사용 사례와 다양한 시험 시나리오에 따라 특정 요건을 충족해야 하는 동적 요소로도 고려된다. IEEE P3116 표준 개발은 <그림 1>과 같이 4개의 작업반으로 구성되어 관련 이슈 사항을 논의하고 있다.

IEEE P3116 표준은 정적 매개 변수와 동적 또는 시나리오 관련 성능 메트릭을 모두 지정한다. 전자는 범위, 속도 및 각도 분해능, 또는 최소 검지 가능 범위 및 가시 범위(FoV)를 포함하며, 후자는 특정 기동에서 다른 궤도로 여러 개의 표적을 해결할 수 있는 레이더의 기능에 해당한다. 이러한 측정 기준을 평가하려면 통일된 테스트 솔루션이 필요하다. 이 표준은 재현성을 높이고 균일한 이해를 만들어내며 다양한 유형의 레이더 센서 간에 비교 가능한 검증 결과를 만드는 차량용 레이더의 평가 및 테스트 방법을 제공한다.

표준화된 시험 방법의 주요 목적 중 하나는 차량용 레이더 표적 시뮬레이터(RTS)와 같은 시험 장치의 핵심 요건을 정의하는 것이다. 이 표준의 마지막 부분은 동일한 차량에 장착된 레이더와 차량 사이의 간섭 효과를 다룬다. 레이더의 성능에 미치는 간섭 영향을 조사하기 위한 것이다. 또한, 다양한 레이더에 구현된 간섭 완화 기술의 평가를 위한 표준화된 방법을 제공한다.

차량시스템 카메라(이미지 품질) 표준
IEEE P2020은 일관성을 보장하고 산업간 기준점을 생성하기 위해 차량시스템에서 이미지 품질을 측정하고 테스트하는 방법과 성능 기준을 규정하기 위한 것이다.
IEEE P2020에서는 차량 ADAS 응용 프로그램의 이미지와 품질에 기여하는 기본 속성뿐만 아니라 이러한 속성과 관련된 기존 메트릭 및 기타 유용한 정보를 식별한다. 차량용 카메라 이미지 품질 속성을 측정하기 위한 표준화된 주요 테스트 방법을 정의하며, OEM과 Tier 1 시스템 통합업체와 부품 공급업체 간의 자동차 ADAS 이미지 품질 관련 표준 기반 커뮤니케이션 및 비교를 용이하게 하는 도구와 테스트 방법을 규정한다. 이 표준은 장면(Scene)에서 카메라 시스템 하드웨어 경계를 벗어나는 신호 출력까지 이미지 전송 체인을 포괄하는 평가에 중점을 둔 일련의 이미지 품질 계수(IQF, Image Quality Factor) 평가 절차를 제공한다.

이 표준에서 다루는 카메라 차량용 애플리케이션에 부과된 특정 과제의 예로는 어안 렌즈를 사용한 넓은 시야, HDR(high dynamic range), 더 넓은 작동 온도 범위 등이 있다. 이 표준은 자동차 이미지 품질에 관련 메트릭과 핵심 성과 지표(KPI)를 적용하여 고객과 공급업체가 이미지 처리 시스템의 이미지 품질을 효율적으로 정의, 측정, 전달할 수 있게 하려고 개발되었다.

자율주행을 위한 센서 데이터 인터페이스 표준
ISO TC22(도로차랑)/SC31(데이터통신)/WG9(센서 인터페이스)에서는 자율주행 기능을 위한 센서 인터페이스 표준(ISO 23150)을 2021년도에 제1판을 발행하였고, 이후 추가되는 기능을 보완하기 위해 <그림 2>와 같이 지속적인 개정 작업을 진행하고 있다. 최근 제2판(2023년 6월)까지 발간하였다. WG9 작업반의 주요 목표는 자율주행차에서 주변 상황인지를 위한 라이다, 레이더, 카메라, 초음파 등 다양한 센서와 이를 융합하여 판단하기 위한 컴퓨팅 시스템(융합장치)의 논리적 인터페이스를 제공하는 것이다. 표준개발의 주도국은 독일이며, 다음과 같은 기업/기관에서 참여하여 표준화를 진행 중이다.

●ISO 23150 센서 인터페이스 표준화 대상
이 표준은 자율주행 기능이 있는 도로 차량에 적용된다. 이 표준은 차량 내 환경 인식 센서(예를 들면, 레이더, 라이더, 카메라, 초음파)와 서라운드 모델을 생성하고, 센서 데이터에 기초한 차량 주변의 장면을 해석하는 융합 장치간 논리적 인터페이스를 규정한다. 인터페이스는 모듈식/의미론적 표현으로 설명되며 센서 기술별 정보에 기반한 피처(feature)와 검지 수준에 대한 정보뿐만 아니라 객체 수준(예를 들면, 동적 객체, 도로 객체, 정적 객체)에 대한 정보를 제공한다. 이 표준은 전기/기계 인터페이스 명세는 제공하지 않는다. 원시 데이터 인터페이스 또한 제외된다.

ISO 23150 표준은 제1판 발간 직후, 추가 기능 요구사항이 제안되어 2022년도부터 2판 표준개발을 시작하였고, ECU(융합장치)에서 센서로 데이터 입력을 위한 인터페이스와 객체 수준의 인터페이스에서 빈공간(Free space) 객체, 교통표지판 등과 같은 정보를 추가하는 것을 목표로 하였다.

자율차 표준화 포럼 핵심부품 국가표준 개발
국내에서는 자율주행차의 핵심 부품군에 대한 산업 표준을 추진하여 완성차 업체와 부품사간 협력 생태계를 조성하고 국내 자율차 실증단지들에서 성능 실증 수행에 대한 목표를 제시하기 위한 자율차 표준화 포럼 산하 핵심부품(라이다, 레이더, 카메라) 국가표준 작업반이 운영되고 있다. 국제표준 대응위원회(Mirror committee)의 역할과 국내 산업체의 기술을 집약하여 국가표준 개발을 위한 노력을 하고 있으며, 자율차 부품에 대한 안전성과 성능 요구사항에 대한 국제표준화에 대응하기 위한 국내 표준안 정립 및 대응 준비가 될 수 있을 것으로 기대한다.

글 / 윤현정 (한국전자통신연구원)
출처 / 오토저널 2024년 4월호