KR-20260060706-A - Electro magnetic compatibility test system of radar sensor for autonomous vehicles and method thereof

Abstract

본 발명은 가상 주행 시뮬레이터유닛으로부터 전달받은 가상 주행정보와 가상 장애물정보를 기반으로 레이다 시뮬레이터유닛이 레이다 개체 정보를 생성하고, 레이다 시뮬레이터유닛에서 생성된 레이다 개체 정보를 기반으로 상기 가상 주행 시뮬레이터유닛의 미리 설정된 가상 주행 시나리오와 동기화된 레이다 신호를 생성하여 자율주행차에 장착된 레이다 센서로 레이다 안테나유닛을 통해 전송하여 자율주행차가 전자파 차폐 챔버유닛의 내부에서 실제 도로에서 운행하는 상황을 가상으로 모사한 상태에서 자율주행차에 장착된 레이다 센서의 전자파 적합성 시험을 수행하여 전자파 적합성 시험 정확성과 신뢰도를 향상하고, 전자파 적합성 시험 시간과 비용을 감소하고, 자율주행차의 상용화를 도모할 수 있는 자율주행차용 레이다 센서의 전자파 적합성 시험 시스템 및 방법에 관한 것이다.

Inventors

• 이준병
• 김형주
• 권지훈
• 허관회
• 김종민
• 조성완
• 이강민
• 정혁
• 김성섭
• 박진우
• 류지일

Assignees

• 주식회사 테크웨이즈
• 한국교통안전공단

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20241025

Claims (12)

1. 자율주행차에 장착된 레이다 센서의 전자파 적합성 시험을 위한 전자파 차폐 챔버유닛; 미리 설정된 가상 주행 시나리오에 기초하여 상기 자율주행차에 대한 가상 주행정보와 가상 장애물정보를 생성하는 가상 주행 시뮬레이터유닛; 상기 가상 주행 시뮬레이터유닛으로부터 전달받은 가상 주행정보와 가상 장애물정보를 기반으로 레이다 개체 정보를 생성하는 레이다 시뮬레이터유닛; 상기 레이다 시뮬레이터유닛에서 생성된 레이다 개체 정보를 기반으로 상기 가상 주행 시뮬레이터유닛의 미리 설정된 가상 주행 시나리오와 동기화된 레이다 신호를 생성하여 상기 자율주행차에 장착된 레이다 센서로 전송하는 레이다 안테나유닛; 상기 전자파 차폐 챔버유닛 내부에 설치되어 상기 가상 주행 시뮬레이터유닛과 동기화되어 상기 자율주행차의 주행상태를 모사하는 구동유닛; 상기 자율주행차에 장착된 레이다 센서의 전자파 적합성을 시험하는 전자파 적합성 시험유닛; 및 상기 가상 주행 시뮬레이터유닛, 상기 레이다 시뮬레이터유닛, 상기 레이다 안테나유닛, 상기 구동유닛, 및 상기 전자파 적합성 시험유닛을 제어하는 제어유닛;을 포함하고, 상기 자율주행차가 상기 전자파 차폐 챔버유닛의 내부에서 실제 도로에서 운행하는 상황을 가상으로 모사한 상태에서 상기 자율주행차에 장착된 레이다 센서의 전자파 적합성 시험을 수행하는 것을 특징으로 자율주행차용 레이다 센서의 전자파 적합성 시험 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 레이다 시뮬레이터유닛에서 생성하는 상기 레이다 개체 정보는 상기 자율주행차의 주행중에 상기 자율주행차 이외의 물체에 대한 이동정보 및 레이다 반사특성정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행차용 레이다 센서의 전자파 적합성 시험 시스템.
3. 제2항에 있어서, 상기 전자파 적합성 시험유닛은, 상기 전자파 차폐 챔버유닛 내부에 설치되어 상기 자율주행차에 장착된 레이다 센서의 전자파 적합성 시험을 수행하기 위해 상기 제어유닛의 제어에 따라 소정 대역의 전자파를 송출하고 수신하는 테스트 안테나부; 및 상기 테스트 안테나부의 작동에 따른 상기 자율주행차에 장착된 레이다 센서의 반응에 대한 데이터를 저장하고 분석하여 상기 자율주행차용 레이다 센서의 전자파 적합성을 테스트하는 테스트부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행차용 레이다 센서의 전자파 적합성 시험 시스템.
4. 제3항에 있어서, 상기 레이다 안테나유닛은, 길이방향으로 연장 형성되는 하우징부; 상기 제어유닛의 제어를 통해 상기 레이다 시뮬레이터유닛과 유선 또는 무선을 통해 연결되어 상기 레이다 시뮬레이터유닛에서 생성된 레이다 개체 정보를 전달받는 레이다 에코 발생부; 및 상기 하우징부의 후방 내측에 배치되고 상기 레이다 에코 발생부와 유선 또는 무선을 통해 연결되어 상기 레이다 에코 발생부를 통해 전달받은 레이다 개체 정보를 기반으로 상기 가상 주행 시뮬레이터유닛의 미리 설정된 가상 주행 시나리오와 동기화된 레이다 신호를 생성하여 상기 자율주행차에 장착된 레이다 센서로 전송하는 레이다 에코 안테나부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행차용 레이다 센서의 전자파 적합성 시험 시스템.
5. 제4항에 있어서, 상기 하우징부는 전방은 개방되고 후방은 폐쇄되도록 단면이 사각형 형상의 직육면체 형상으로 형성되고, 상기 하우징부의 내측면은 전자파 흡수체로 차폐되고, 상기 하우징부의 외측면은 전자파 투과체로 코팅되며, 상기 하우징부의 전방은 길이방향을 따라 개방부가 좁혀지도록 테이퍼지게 형성되는 것을 특징으로 하는 자율주행차용 레이다 센서의 전자파 적합성 시험 시스템.
6. 제5항에 있어서, 상기 레이다 안테나유닛은, 상기 하우징부의 전방에 탈부착 가능하게 배치되고, 상기 하우징부의 전방에 부착된 상태에서 레이저를 송출하여 상기 레이다 에코 안테나부의 중심과 상기 자율주행차에 장착된 레이다 센서의 중심을 일치되게 정렬시키는 정렬부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행차용 레이다 센서의 전자파 적합성 시험 시스템.
7. 제6항에 있어서, 상기 레이다 안테나유닛은, 상기 하우징부의 하부에 설치되어 상기 하우징부를 높이방향으로 승하강시키는 조절부; 및 상기 하우징부 및 상기 조절부에 연결 설치되어 상기 하우징부의 틸팅각도를 조절하는 틸팅부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행차용 레이다 센서의 전자파 적합성 시험 시스템.
8. 제7항에 있어서, 상기 레이다 안테나유닛은, 상기 조절부의 하부에 설치되어 상기 하우징부를 길이방향을 따라 이동시키는 이동부;를 더 포함하고, 상기 제어유닛은 상기 이동부를 제어하여 상기 자율주행차에 장착된 레이다 센서의 전자파 적합성 시험 진행상황에 따라 상기 레이다 안테나유닛을 대기위치, 셋업위치, 및 시험위치로 자동으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 자율주행차용 레이다 센서의 전자파 적합성 시험 시스템.
9. 제8항에 있어서, 상기 조절부는, 상기 하우징부와 높이방향을 따라 이격하여 배치되는 베이스부; 상기 베이스부의 전방에 선회 가능하게 결합되는 제1 힌지부; 상기 베이스부의 후방에 선회 가능하게 결합되는 제2 힌지부; 일측이 상기 하우징부의 전방 하부에 결합되고 타측이 상기 제1 힌지부에 결합되어, 상기 하우징부를 상기 베이스부에 대해 승하강시키는 제1 액츄에이터부; 일측이 상기 하우징부의 후방 하부에 결합되고 타측이 상기 제2 힌지부에 상기 제1 액츄에이터부와 대응하도록 결합되어, 상기 하우징부를 상기 제1 액츄에이터부와 연동하여 상기 베이스부에 대해 승하강시키는 제2 액츄에이터부; 및 상기 하우징부의 하부와 상기 베이스부 사이에 접철 가능하게 배치되어 상기 제1 액츄에이터부와 상기 제2 액츄에이터부의 작동에 연동하여 접철되면서 상기 하우징부를 지지하는 접철부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행차용 레이다 센서의 전자파 적합성 시험 시스템.
10. 제9항에 있어서, 상기 틸팅부는, 상기 하우징부의 전방 하부에 연결되고, 타측이 상기 제1 힌지부에 선회 가능하게 연결되는 제1 링크부; 일측에 슬롯부가 형성되어 상기 하우징부의 후방 하부에 상기 슬롯부를 통해 슬라이딩 가능하게 연결되고, 타측이 상기 제1 링크부와 대응하도록 상기 제2 힌지부에 선회 가능하게 연결되는 제2 링크부; 및 상기 하우징부의 후방에 설치되어 상시 하우징부의 기울기 각도를 센싱하고 센싱값을 상기 제어유닛으로 전송하는 센싱부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행차용 레이다 센서의 전자파 적합성 시험 시스템.
11. 자율주행차가 전자파 차폐 챔버유닛의 내부에서 실제 도로에서 운행하는 상황을 가상으로 모사한 상태에서 자율주행차에 장착된 레이다 센서의 전자파 적합성 시험을 수행하기 위한 데이터를 저장하는 단계; 레이다 센서가 장착된 자율주행차를 구동유닛에 안착하는 단계; 가상 주행 시뮬레이터유닛, 레이다 시뮬레이터유닛, 레이다 안테나유닛, 구동유닛, 전자파 적합성 시험유닛, 및 제어유닛을 통신으로 연결하는 단계; 상기 레이다 안테나유닛을 상기 자율주행차에 장착된 레이다 센서의 전자파 적합성 시험을 수행하기 위해 대기위치에서 셋업위치로 이동시키는 단계; 상기 레이다 안테나유닛을 정렬시키는 단계; 상기 레이다 안테나유닛의 정렬시에 장착된 정렬부를 탈착하고 상기 레이타 안테나유닛을 셋업위치에서 시험위치로 이동시키는 단계; 상기 가상 주행 시뮬레이터유닛에서 미리 설정된 가상 주행 시나리오에 기초하여 상기 자율주행차에 대한 가상 주행정보와 가상 장애물정보를 생성하는 단계; 상기 가상 주행 시뮬레이터유닛으로부터 전달받은 가상 주행정보와 가상 장애물정보를 기반으로 상기 레이다 시뮬레이터유닛에서 레이다 개체 정보를 생성하는 단계; 상기 레이다 시뮬레이터유닛에서 생성된 레이다 개체 정보를 기반으로 상기 가상 주행 시뮬레이터유닛의 미리 설정된 가상 주행 시나리오와 동기화된 레이다 신호를 상기 레이다 안테나유닛에서 생성하여 상기 자율주행차에 장착된 레이다 센서로 전송하는 단계; 상기 레이다 안테나유닛으로부터 전송받은 레이다 신호에 의해 상기 자율주행차에 장착된 레이다 센서가 정상 동작하는지 확인하는 단계; 확인결과 상기 자율주행차에 장착된 레이다 센서가 정상 동작하는 경우에 상기 전자파 적합성 시험유닛에서 소정 대역의 전자파를 송출하는 단계; 및 상기 자율주행차가 상기 전자파 차폐 챔버유닛의 내부에서 실제 도로에서 운행하는 상황을 가상으로 모사한 상태에서 상기 자율주행차에 장착된 레이다 센서의 반응에 대한 데이터를 저장하고 분석하여 상기 자율주행차용 레이다 센서의 전자파 적합성을 테스트하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행차용 레이다 센서의 전자파 적합성 시험 방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 자율주행차용 레이다 센서의 전자파 적합성 시험 방법은 전자파 적합성 시험 중에서 전자파 내성 시험에 적용되는 것을 특징으로 하는 자율주행차용 레이다 센서의 전자파 적합성 시험 방법.

Description

자율주행차용 레이다 센서의 전자파 적합성 시험 시스템 및 방법{Electro magnetic compatibility test system of radar sensor for autonomous vehicles and method thereof} 본 발명은 자율주행차용 레이다 센서의 전자파 적합성 시험 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가상 주행 시뮬레이터유닛으로부터 전달받은 가상 주행정보와 가상 장애물정보를 기반으로 레이다 시뮬레이터유닛이 레이다 개체 정보를 생성하고, 레이다 시뮬레이터유닛에서 생성된 레이다 개체 정보를 기반으로 상기 가상 주행 시뮬레이터유닛의 미리 설정된 가상 주행 시나리오와 동기화된 레이다 신호를 생성하여 자율주행차에 장착된 레이다 센서로 레이다 안테나유닛을 통해 전송하여 자율주행차가 전자파 차폐 챔버유닛의 내부에서 실제 도로에서 운행하는 상황을 가상으로 모사한 상태에서 자율주행차에 장착된 레이다 센서의 전자파 적합성 시험을 수행하여 전자파 적합성 시험 정확성과 신뢰도를 향상하고, 전자파 적합성 시험 시간과 비용을 감소하고, 자율주행차의 상용화를 도모할 수 있는 자율주행차용 레이다 센서의 전자파 적합성 시험 시스템 및 방법에 관한 것이다. 자율주행이란 운전자의 개입 없이 주변 환경을 인식하고, 주행 상황을 판단하여, 차량을 제어함으로써 스스로 주어진 목적지까지 주행하는 것을 말한다. 자율주행차는 차량에 설치된 각종의 센서(LiDAR, Radar, GPS, 카메라 센서, 초음파 센서 등)들로부터 감지되는 센서 데이터에 기초하여 운전자의 개입이 없이 주행 가능한 차량을 의미한다. 최근 자율주행 기술의 발달에 따라 국제자동차기술협회는 자율주행기능을 6단계로 나누고 있다. 레벨0은 자율주행기능을 갖지 않는 단계다. 레벨1은 자동 브레이크, 차선이탈경고, 속도 조절 등의 운전자 보조 장치에 의해 수행되는 기능을 갖는 단계이다. 레벨2는 운전자가 손을 놓고 별다른 간섭 없이 앞차와 간격을 유지하고 방향과 속도를 스스로 컨트롤 하는 크루즈 컨트롤 등의 기능을 갖는 단계이다. 레벨 3은 운전자의 개입 없이 앞차를 추월하거나 장애물을 피할 수 있는 기능을 갖는 단계이다. 레벨 4는 운전자 탑승 없이 무인으로 주행이 가능한 수준이며 주행을 모두 컨트롤하고 도로 등의 환경을 인식하며 비상상황 발생시 대처까지 가능한 단계다. 레벨 5는 마지막 단계로 무인으로 주행이 가능하며 목적지를 입력시 자동으로 주행이 가능한 단계이다. 자동차 기술의 발달과 더불어 운전자의 조작 없이 스스로 운행할 수 있는 자율주행차의 개발 및 보급이 급속히 진행되고 있다. 구체적으로 자율주행 기술은 환경인지, 판단 및 경로 생성, 차량 제어 단계로 구성될 수 있다. 이 중 환경인지는 다양한 센서 등을 이용하여 주행 중 도로, 기상환경 등을 인식하는 것으로 자율주행을 위한 정보를 탐지하는 것이다. 이와 같이 자율주행차는 다양한 환경인지센서와 디바이스들의 동작으로 상황을 인식하고, 이를 기반으로 주행을 위한 구동기를 동작시킨다. 그런데, 환경인지센서(카메라, 라이다, 레이다 등)를 통해 들어오는 입력 정보가 오류를 포함하거나 환경인지센서가 동작을 하지 않는 경우, 상황 인지에 오류가 발생하고, 이는 심각한 피해를 유발하는 사고로 이어질 수 있다. 자율주행차는 카메라(Camera) 센서, 레이다(Radar) 센서 및 라이다(LiDAR) 센서 등과 같은 환경인지센서의 신호처리 등을 통해 주변의 사물을 탐지하고, 이를 기반으로 주행 조향각을 제어하거나 속도를 제어하며 주행한다. 그러나 이러한 장치들이 정상적으로 동작한다고 하더라도 환경인지센서의 탐지기능이 저하되는 경우 사물 인지에 실패하여 사고를 유발할 수 있고, 이와 같은 교통사고로 인한 인명손실과 자율주행차의 안정성에 대한 불안감 조성 등 사회적인 문제가 발생하게 된다. 또한, 이러한 자율주행차에 장착된 레이다 센서는 전자파를 발사하여 반사되는 신호에 의해 주변 환경을 인식하는 방식으로 운영됨에 따라 자율주행차에 장착된 레이다는 필수적으로 전자파를 발생시킨다. 이러첨, 자율주행차를 포함한 장비나 시스템에 의해 발생되는 전자기적 교란은 인간의 건강과 환경에 위협을 가할 수 있다. 전자파 적합성(EMC: Electromagnetic Compatibility)이란 어떤 전자 장치 또는 시스템이 임의의 전자파 환경에서 정상적으로 동작하고 다른 기기에게 전자파 영향을 주지 않는 능력을 의미한다. 이로 인해 많은 나라에서 전자파 적합성(EMC: Electromagnetic Compatibility) 시험을 의무적으로 실시하고 있다. 일반적으로 시장에 출시되는 모든 무선 및 통신제품은 전자파 시험을 통과하여 안전을 입증하여야 한다. 즉, 전자파 적합성(EMC) 준수는 전 세계 주요시장의 강제 요구사항으로 전자파 적합성(EMC) 시험은 법률적인 요구사항을 충족시키고, 제품의 성능을 향상하며 부적합의 위험을 줄이기 위해 반드시 필요한 과정이다. 자동차는 더 이상 기계 엔진 제품이 아니고, 전자제품이라 할 정도로 전장화나 스마트화가 빠르게 진행되고 있다. 즉, 자동차 분야에서도 전자제어기술의 급속한 발전으로 많은 전자제어시스템이 적용되면서 이러한 전자제어시스템에도 동일한 전자파 적합성 성능이 요구되고 있다. 국내의 경우 자동차 전자파 적합성 관련 법령 개정을 통해 전기차 및 하이브리드 차량에 대한 전자파 적합성 시험 규정이 강화되었고, 최근 자율주행차와 같은 미래형 자동차 및 첨단 운전자 지원 시스템이 적용된 차량에 대한 전자파 적합성을 검증하기 위한 시험에 대한 요구가 증가되고 있다. 자동차의 전자파 적합성을 확보하기 위해서는 자동차와 모든 전장품이 본래의 기능을 수행하면서 자체에서 발생하는 전자파 방사를 억제하면서도 외부의 다른 전자파에는 오동작을 하지 않은 내성을 갖도록 설계하고 관리하여야 한다. 전자파 적합성(EMC) 시험은 세부적으로 전자파장해를 의미하는 전자파 방사(EMI, Electromagnetic Interference) 시험과 전자파 감응성을 의미하는 전자파 내성(EMS, Electromagnetic susceptibility) 시험으로 구분할 수 있다. 이러한 전자파 적합성(EMC) 시험의 세부 분류에 따라 자동차, 특히 자율주행차의 전자파 적합성 시험규격은 크게 전자파 방사시험(EMI)과 전자파 내성시험(EMS)으로 구분할 수 있다. 전자파 방사시험(EMI)은 국제무선장해특별위원회(CISPR)에서 주관하며, 전자파 내성시험은 국제표준화기구(ISO)에서 관리하고 있다. 일반적으로 자동차의 전자파 적합성 국제 기준은 세부 시험항목에 따라 크게 3가지로 구분한다. 구체적으로 자동차 광대역 전자파 방사는 CISPR 12, 협대역 전자파 방사는 CISPR 25, 전자파 내성시험은 ISO 11451에서 관리하고 있다. 일반적으로 전자파 적합성(EMC) 시험에서 의무적으로 지켜야 하는 강제 사항은 국제 법규 UN/ECE Regulation 10에 규정되어 있고, 국내에는 이 국제 법규와 상충되지 않도록 조화되어 자동차 안전기준에 관한 규칙과 전파법 등에 명시되어 있다. 국내의 자동차 전자파 적합성 관련 기준과 법규는‘자동차 및 자동차부품의 성능과 기준에 관한 규칙 제 107조에 의해 정의되며,"자동차는‘별표 24’의 기준에 따라 전자파 적합성 기준에 적합해야 한다."고 규정하고 있다. 국내 규정의 경우, 자동차 기준에서 전자파 적합성이 만족할 경우, 전장품 단위 부품도 기준에 적합한 것으로 본다. 종래 자율주행차용 레이다 센서의 전자파 적합성 시험 시스템 및 방법은 자율주행차가 다이나모미터에서 주행하는 상태에서 시험하는 경우에도 실제 도로에서 운행하는 상황을 가상으로 모사한 상태에서 자율주행차에 장착된 레이다 센서의 전자파 적합성 시험을 수행하지 않고 단순히 특정 주파수를 방사하는 안테나를 설치하고 시험을 수행하여 전자파 적합성 시험 정확도와 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다. 또한, 종래 자율주행차용 레이다 센서의 전자파 적합성 시험 시스템 및 방법은 실제 도로에서 운행하는 상황을 가상으로 모사한 상태로 진행하기 위해 레이다 센서가 인식할 수 있는 가상 상황을 다른 전자파 간섭 없이 모사하고, 자율주행차에 장착된 레이다 센서에서 발생되는 전자파는 전자파 적합성 시험을 위해 오작동이나 간섭없이 수집하여 분석을 가능하게 할 수 없어 시험 정확도와 신뢰성이 감소하고, 전자파 적합성 시험을 위한 가상 주행 상황 구현을 위한 장비 제작과 설치 및 운영에 많은 비용과 시간이 소모되는 문제점이 있었다. 더욱이, 종래 자율주행차용 레이다 센서의 전자파 적합성 시험 시스템 및 방법은 전자파 적합성 시험의 특성상 이동과 측정의 반복 수행을 진행해야 함에도 전자파 간섭 등에 의해 가상 주행 상황을 구현하는 장비의 이동 등에 많은 시간과 인력이 소모되어 시험 효율성이 저하되고, 실험자나 관리자의 불편을 초래하고, 안전사고의 위험도를 증가시키는 문제점이 있었다. 이에 따라 자율주행차가 전자파 차폐 챔버유닛의 내부에서 실제 도로에서 운행하는 상황을 가상으로 모사한 상태에서 다른 전자파의 간섭 없이 자율주행차에 장착된 레이다 센서에 가상 상황을 안전하게 전송하고, 자율주행차에 장착된 레이다 센서에서 발생하는 전자파 신호를 수집하여 빠르고 정확하고 신속하게 분석하여 자율주행차의 전자파 적합성 시험을 수행할 수 있는 자율주행차용 레이다 센서의 전자파 적합성 시험 시스템 및 방법에 대한 개발이 시급한 실정이다. 도 1은 본 발명에 의한 자율주행차용 레이다 센서의 전자파 적합성 시험 시스템의 개념도를 나타낸다. 도 2는 본 발명에 의한 자율주행차용 레이다 센서의 전자파 적합성 시험 시스템에서 레이다 안테나유닛이 대기위치에 있는 상태에서의 개념도를 나타낸다. 도 3은 본 발명에 의한 자율주행차용 레이다 센서의 전자파 적합성 시험 시스템에서 레이다 안테나유닛이 셋업위치에 있는 상태에서의 개념도를 나타낸다. 도 4는 본 발명에 의한 자율주행차용 레이다 센서의 전자파 적합성 시험 시스템에서 레이다 안테나유닛이 시험위치에 있는 상태에서의 개념도를 나타낸다. 도 5는 본 발명에 의한 자율주행차용 레이다 센서의 전자파 적합성 시험 시스템에서 레이다 안테나유닛이 시험위치에 시험중인 상태에서의 개념도를