자율주행 인지 기술과 제어 기술, 어떻게 다를까요?

자율주행 기술은 운전자의 개입 없이 차량이 스스로 주행하는 능력을 갖추는 기술을 의미합니다. 이러한 자율주행 기술은 다양한 기술 요소로 구성되어 있는데요. 그중에서도 주변 상황이나 객체를 인식하기 위해 사용되는 기술과 차량(로봇)을 제어하는 기술은 자율주행의 핵심적인 역할을 수행합니다. 본문에서는 자율주행의 핵심 기술인 인지 기술과 제어 기술의 개념과 사용하는 기술을 알아보고 실제 주행 상황에 따라 어떤 차이가 있는지 알아 볼까요? 

 

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카메라로 자동차와 사람을 인식하는 모습 @shuttuerstock

 

 

자율주행 인지 기술

인지 기술은 자율주행 차량이 주변 환경을 인식하고 이해하는 데 사용되는 기술로 센서 퓨전, 컴퓨터 비전, 객체 인식 및 추적, 지도 및 위치 추정 등이 있습니다. 이를 통해 차량은 주변의 객체, 도로 상황, 교통 상황, 장애물, 보호자, 신호 등을 감지하고 분석합니다. 이를 활용하여 상황을 판단해 객체 탐지, 신호 인식, 주변 차량 간의 거리 계산 등을 통해 운전 조작을 결정합니다. 

주요 인지 기술 : 

센서 퓨전: 자율주행 차량은 다양한 센서를 사용하여 주변 환경을 감지합니다. 주로 사용되는 센서로는 레이더, 라이다, 카메라, 초음파 센서 등이 있습니다. 이러한 센서들은 차량 주변의 객체, 거리, 속도 등을 측정하고 인식하는 데 사용됩니다.

컴퓨터 비전: 컴퓨터 비전은 카메라와 이미지 처리 기술을 이용하여 주변 환경을 인식하는 기술입니다. 컴퓨터 비전을 통해 차량은 도로 표지판, 차선, 신호등, 보행자 등을 감지하고 분석할 수 있습니다.

객체 인식 및 추적: 객체 인식 기술은 센서 데이터를 분석하여 주변의 다양한 객체를 인식합니다. 이를 통해 차량은 차량, 보행자, 자전거 등과 같은 다른 도로 사용자를 식별하고 추적할 수 있습니다.

지도 및 위치 추정: 정확한 위치 정보는 자율주행 차량의 핵심 요소입니다. 측위 기술을 사용하여 차량의 위치를 추정하고, 미리 작성된 디지털 지도와 결합하여 차량의 주행 경로를 계획합니다.

 

 

자율주행 제어 기술 

제어 기술은 인지된 정보를 기반으로 자율주행 차량의 움직임을 제어하는 기술로 경로 계획 및 추종, 속도 제어, 충돌 회피, 차선 유지, 차간 거리 유지 등이 있습니다. 인지된 정보를 바탕으로 주행 경로 계획, 속도 제어, 조향 제어 등을 통해 운전 조작을 결정하여 차량이 적절한 주행 결정을 내릴 수 있도록 합니다. 

주요 제어 기술 :

경로 계획 및 추종: 인지된 정보와 지도 데이터를 활용하여 차량의 주행 경로를 계획하고, 해당 경로를 따라가도록 합니다. 이를 위해 최적의 경로, 차선 변경, 회전 등을 결정합니다.

속도 제어: 자율주행 차량은 주변 환경에 맞춰 적절한 속도로 주행해야 합니다. 제어 기술은 속도 제어 알고리즘을 통해 차량의 속도를 조절하고, 앞차와의 거리를 유지합니다.

충돌 회피: 제어 시스템은 인지된 정보를 기반으로 차량이 잠재적인 충돌 위험을 감지하면 이를 회피하기 위해 적절한 조치를 취합니다. 예를 들어, 급정거, 회피 조향 등의 기능을 사용하여 충돌을 피합니다.

차선 유지 및 차간 거리 유지: 제어 시스템은 차량이 올바른 차선을 유지하고, 앞차와의 안전한 거리를 유지하도록 합니다. 이를 위해 차량의 조향과 가속을 조절합니다.

 

두 기술을 요약 정리해 볼게요.  

 

 

실제 주행 상황에서는 어떤 차이가 있을까요? 

🚗 자동차가 차선을 따라서 주행할 때,

인지 기술 : 카메라를 통해 차선 및 주행 중인 차량을 인지합니다. 가령 끊어진 차선, 가려진 차선, 빛 반사 및 야간 주행 등 카메라 노이즈로 잘 보이지 않는 차선을 인식하고 주변에 같은 방향으로 주행 중인 차량을 인지하여 충돌 방지합니다. 

제어 기술 : 차선을 벗어나지 않도록 주행하며 주변 차량의 경로를 예측하여 차선 이동시 충돌을 방지합니다. 차선이 사라졌을 때 멈춰야 할지 목적지 방향으로 주행해야 할지 결정하며, 고속에서의 조향시 안정적으로 주행할 수 있도록 IMU센서를 추가적으로 활용합니다. 

 

🚗 센서를 활용하여 장애물과 충돌하지 않고 주행할 때,

인지 기술 : 각종 센서(Camera, LiDAR, Ladar)를 활용하여 데이터를 수집합니다. 이를 통해 객체를 분류하거나 감지하며 객체와 차량으로부터의 거리를 추정하기도 합니다. 

제어 기술 : 탐지된 객체와 충돌하지 않도록 주행하며, 표지판 및 신호등을 보고 어떻게 주행할지 결정합니다. 갑작스러운 돌발상황이 발생했을 시 급제동이 걸립니다. 

 

🤖 식당에서 서빙하는 서빙 로봇의 주행

인지 기술 : 센서로 탐지되는 주변 객체(사람, 사물)를 인식하며 주행합니다. 

제어 : 실내 주행 환경을 맵핑하여 현재 나의 위치를 추정해, 출발지에서 목적지까지의 경로를 계획해 주행합니다. 갑작스러운 돌발상황이 발생했을 시 급제동이 걸립니다. 

 

🚗 좁은 골목에 주차되어 있는 차량이 있다면

인지 기술 : 카메라를 통해 주차된 차량의 정보를 습득하여 거리를 추정하여 충돌 위험을 감지합니다. 

제어 : 속도를 제어하여 충돌하지 않도록 주행하며, 차선을 잃은 상태에서 골목길을 빠져나오도록 경로를 수정 계획합니다. 

 

자율주행 기술의 핵심인 인지 기술과 제어 기술에 대해 알아봤는데요. 이러한 기술들은 센서, 컴퓨터 비전, 최적 제어 알고리즘 등을 통해 주변 환경을 인식하고 차량의 움직임을 안전하게 제어합니다. 가까운 미래에는 이러한 기술들이 우리의 일상을 편리하게 만들어줄 것으로 기대됩니다. 자율주행 데브코스는 자율주행의 핵심 기술인 인지 기술과 제어 기술을 중점적으로 알려드리고 있으니, 미래의 자율주행 엔지니어를 꿈꾼다면 도전해 보세요!