정밀도로기반 자율주행 테스트베드용 VILS 시스템 구현

rnfms2370·2024년 9월 6일

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연구 주제

정밀도로지도를 이용하여 VILS(Vehicle-in-the-Loop) 시스템의 구현 및 검증
정밀도로지도 기반 자율주행 테스트베드용 VILS 구현 방법 제안

연구가 필요한 이유

자율주행 자동차의 자동운전 불능 및 기타 요인들의 검출, 복잡한 자율주행 시스템을 검증하기 위해

결론

1. VILS 시스템을 통해 정밀도로지도 기반으로 구축된 테스트베드에서 정밀도로지도를 신뢰도 있는 지표로서 유효성 검증
2. 실차와 가상환경이 동기화된 시스템을 구축하여 실시간성 확보
=> 추후 가상 장애물을 추가하여 테스트 가능

논문 내용

1. 정밀도로지도 구축

벡터 데이터와 점군 데이터를 자체 구축(국토지리정보원의 정밀도로지도 제작 매뉴얼 참고)

1.1 벡터 데이터 기반 지도 제작

차량에 GNSS, INS(Inertial Navigation System), LiDAR 센서를 탑재하여 지형지물 위치 및 시각정보 취득
벡터 데이터는 점군 데이터 제작 이전의 참고 자료로 활용

1.2 점군 데이터 기반 지도 제작

주행경로 이외의 주변 지형지물(차선 정보, 노면 표시, 신호등, 횡단보도 등)을 포함한 데이터를 만들기 위해 LiDAR 센서 데이터를 활용함
LiDAR, GNSS, RTK를 기반으로 수집된 데이터는 GICP, NDT 알고리즘을 이용하여 누적된 점군 데이터를 지도 형식과 같이 제작함

1.3 최종 지도데이터 작성 및 제작

국토지리정보원에서 제공하는 정밀도로지도 제작 매뉴얼을 참고함

2. VILS 시스템 구축 및 평가

VILS는 가상 모의환경에서 실제 환경을 모사한 구역에서 차량과 연동을 통해 실차 평가 및 검증을 수행할 수 있는 시뮬레이션 방법
실차의 위치, 차속, 전륜 휠 각도, 물체 인지정보를 주고 받고, 주변 환경과 상호작용을 한다는 특징이 있음
ex) 가상환경에 설치된 LiDAR 센서를 통해 얻은 정보를 실차에서 수신함. 이후 실차 기반의 Localization 및 자율주행 정보를 UDP 통신으로 가상환경으로 전달
정밀도로지도를 MORAI 시뮬레이터와 연계하여 테스트베드용 맵을 구축함
시뮬레이션 속 LiDAR 데이터는 UDP 통신으로 차량 시스템의 인식을 위한 전처리 데이터로 수신됨
ROS 환경에서 구동되여 ROS Bridge를 이용하여 실차에서 생성된 데이터를 시뮬레이션으로 전달

정리

1. 정밀도로지도를 직접 제작하여 MORAI 시뮬레이션과 연계
2. MORAI 시뮬레이션 내부의 센서 데이터를 UDP 통신을 이용하여 실차로 송신
3. 받은 데이터를 개발한 알고리즘을 사용하여 적용한 값과 자율주행 자동차에서 적용한 알고리즘의 출력 데이터와 비교했을 때 동기화가 되는 것을 확인