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*레벨 4란?

레벨 4 자율주행은 특정 조건과 구간 내에서 운전자 개입 없이 차량이 스스로 주행할 수 있는 고도 자율주행 단계입니다.

기존 대중교통 시스템과 공공 도로 환경에 이러한 자율주행 셔틀을 도입하는 것은 현대 자율주행 기술에서 가장 어려운 과제 중 하나로 평가됩니다.

Overview

기존 공공 도로의 대중교통 체계에 자율주행 셔틀을 배치하는 작업은 현대 자동 운전 시스템이 직면한 중대한 도전 과제로 여겨집니다.

한 제조사는 실제 교통 흐름 속에서 최대 시속 70km의 속도로 주행하며 A지점과 B지점 사이의 15km 구간을 연결하는 자율주행 전기 셔틀버스를 선보였습니다. 이 셔틀은 4주 동안 실제 승객을 태우고 도로 주행 테스트를 거쳤으며, 이를 통해 시스템의 성능을 입증하고 향후 개발에 필요한 통찰력을 확보했습니다.

이 자율주행 셔틀버스 시스템은 ROS(Robot Operating System) 및 ADTF(Automotive Data and Time-Triggered Framework)를 기반으로 구축되었으며, 다양한 환경에서도 신뢰할 수 있는 작동을 보장하기 위해 GNSS(글로벌 위성 항법 시스템), LiDAR, 카메라 및 레이더를 포함한 이중화(Redundant) 센서 구조가 도입되었습니다.

Challenges

자율주행 차량 애플리케이션의 복잡성으로 인해, 차량 주변의 모든 카메라와 센서를 수용하기 위해 여러 대의 컴퓨터가 필요할 수 있습니다.

시스템은 하나의 장치에 문제가 발생하더라도 즉시 대체할 수 있도록 이중화 구조로 설계됩니다. 여러 시스템이 동시에 온라인 상태를 유지해야 하며, 필요 시 끊김 없는 전환(Handover)을 수행해야 하기 때문에 매우 효율적이고 강력한 컴퓨팅 시스템이 요구됩니다.

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또한 시스템은 카메라, 센서, LiDAR, 레이더, GNSS와의 연결성을 충분히 제공해야 합니다. 이와 함께 셔틀 내부 상태를 실시간으로 모니터링하여 배터리 상태, 전력 소비량, 그리고 승객 안전과 관련된 다양한 정보를 기반으로 예측 유지보수를 수행할 수 있어야 합니다.

자율주행 차량이 실시간으로 상황을 인식하고 판단하기 위해서는 대량의 영상 데이터를 처리할 수 있는 고성능 컴퓨터가 필요하며, 일반적으로 이를 위해 강력한 GPU가 사용됩니다.

차량은 또한 V2X 기능을 갖춰야 합니다. 이를 통해 차량은 운행 구역 내 무선 네트워크와 연결되며, 주변 인프라와 센서로부터 사전 정보를 전달받을 수 있습니다. 이러한 기능은 자율주행 셔틀이 외부 데이터에 크게 의존하기 때문에 매우 중요한 요소입니다.

그리고 일반적인 차량용 컴퓨터와 마찬가지로, 시스템은 지속적인 충격과 진동을 견뎌야 하며 차량 전원 환경에 안정적으로 대응할 수 있어야 합니다. 또한 차량 내부 및 외부 환경에서 발생하는 다양한 온도 조건에서도 안정적으로 동작해야 합니다.

Solution

이처럼 복잡한 차량 자동화 시스템을 구현하기 위해 시스템 통합업체는 데이터 융합 분석용으로 Nuvo GC 시리즈 컴퓨터를 사용하고, 차량 내부 및 외부에 배치된 카메라, LiDAR, 센서 연결용으로 두 대의 Nuvo VTC 시리즈 컴퓨터를 적용했습니다.

Nuvo GC 시리즈는 최대 두 개의 NVIDIA® RTX GPU를 지원하여, 데이터 융합 분석에 필요한 강력한 AI 추론 성능을 제공합니다. 또한 차량 환경에 맞춰 조정 가능한 전용 GPU 브래킷을 적용하여, 지속적인 충격과 진동 속에서도 GPU가 안정적으로 고정될 수 있도록 설계되었습니다.

두 대의 Nuvo VTC 시스템은 PoE+, GigE, USB, COM, CAN Bus 등 다양한 인터페이스를 제공하여 차량 곳곳에 배치된 센서와 안정적으로 연결됩니다. 또한 내부 확장 슬롯을 통해 WiFi 6/5 또는 4G/5G 무선 통신 모듈을 장착할 수 있어, V2X 통신 및 다양한 자율주행 애플리케이션을 위한 이상적인 온보드 컴퓨터 플랫폼으로 활용됩니다.

Neousys Nuvo 시리즈 러기드 임베디드 시스템은 자율주행 차량의 요구사항에 맞춰 다양한 사양으로 제공됩니다. 공간 제약이 있는 환경을 위한 로우 프로파일 버전도 제공되며, 컴팩트한 크기에서도 Intel® Core™ i9 프로세서를 지원하여 높은 성능을 유지합니다.

이외에도 Neousys Nuvo 임베디드 시스템은 광범위 온도 지원, 점화 전원 제어, MIL-STD-810G 충격 및 진동 인증 등 차량 환경에 최적화된 다양한 기능을 기본적으로 제공합니다.

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