글│위르겐 루터 (Jurgen Luther)*
    한스-베르너 샬 (Hans-Werner Schaal)** <hans-werner.schaal@vector-informatik.de>
    *Daimler AG 연구 및 선행개발 과학자문위원
    **Vector Informatik 오픈 네트워크 제품 사업개발 매니저

기존 CAN 네트워크를 보완하기 위해 LIN, MOST, FlexRay와 같은 특화된 버스 시스템이 추가되면서 멀티버스 시스템을 분석할 수 있는 개발 툴이 필요하게 되었다. 이번 프로젝트와도 관련이 있는 주요 목표 중 하나는 게이트웨이를 통해 네트워크화된 여러 개의 시스템과 버스 분기들로부터 시간 동기화(time-synchronous) 메시지를 하나의 분석 툴을 이용해 수집하고 표시하는 것이었다.
새로운 시도

운전자 보조 시스템(driver assistance systems) 분야에서 현재 이루어지는 개발들은 기능적으로 괄목할만한 성장을 거두고 있다. 단순한 편의 기능으로부터 보조 제동(brake assistant), 지능형 적응순항제어(Adaptive Cruise Control, ACC) 등 안전성 관련 시스템까지 모두 이 분야에 속한다. 이러한 시스템들은 마이크로웨이브 레이더, 적외선 또는 초음파와 같은 기술에 기반한 센서들을 활용하고 있으며, 여전히 한 대의 차량에 국한되어 독립적으로 작동하고 있다. 그러나 개발 및 테스트 부서는 여러 대의 차량들이 많은 이벤트를 수반하는 상황에 직면해 있다. 차량 한 대만 고려하더라도 검증을 할 경우에는 수많은 도전에 직면하게 된다[1]. 더욱이 이제는 각 차량을 개별적으로 고려하는 것만으로 충분하지 않다. 관련된 모든 차량의 CAN 버스 정보와 측정된 값을 고려할 필요가 있다.
지금까지는 차량 내에서 이동이 용이한 모바일 컴퓨터에 물리적인 유선 연결을 전제로 하여 버스 데이터를 수집했다. 따라서 데이터 수집 범위는 한 대의 차량으로 제한된다. “무선 연결(air interface)”은 여러 대의 차량이 포함된 통신의 경우에 정확한 인과관계 및 시간 표현이 거의 넘을 수 없는 장애물이다. 지금까지는 “선이 없이” 버스 데이터 수집의 꿈을 실현하기 위한 중요한 전제 조건의 성취가 부족했다.

무선 연결에도 불구,
동기화된 측정에 도전

다임러(Daimler AG)의 측정기술 전문가들은 무선으로 측정 데이터를 수집하는 것과 관련해 제기된 문제와 씨름하고 있다. 다임러는 운전자 보조 시스템을 검증하기 위한 복잡한 필드 테스트를 수행 중이다. 이렇게 복잡한 시스템을 시장 성숙도에 맞추기 위해서는 수많은 실험과 개발과정에 없어서는 안 될 주행 테스트가 반드시 필요하다. 보조 시스템은 있을 수 있는 모든 제약조건 하에서 지속적으로 그 신뢰성을 입증해야만 한다(그림 1).
현재 ACC 프로젝트에서 효율성 개선을 추구할 때, 테스트하는 차량과 교통상황에 속한 타깃 차량의 CAN 데이터가 무선으로 시간을 동기화해 기록될 필요가 있다. 특별히 테스트 트랙 주위에 위치한 통제 센터에서 실시간으로 시각화가 가능했기 때문에, 시간을 동기화해 위치 및 속도 정보를 기록하는 것은 주행 테스트 시 평가 및 기록에 있어 매우 중요했다. 제어 알고리즘을 평가하고 최적화하는 일은 상대적인 거리, 속도, 수평 가속도 등 최대한 정확한 지식을 필요로 한다. 여기서 알아야 할 정보는 차량이 정확히 어디에 있었는지, 보조 시스템의 반응 지연 시간은 얼마였는지, 그리고 더 중요한 것은 시스템이 반응해야 할 때만 반응했는지 등이다.

주행 로봇이
방향 조정의 재생을 보장

보조 시스템을 검증하려면 엄청난 기술적 노력이 요구된다. 1초도 안 되는 짧은 시간이 차량의 움직임과 반응에 대한 성공 여부를 결정할 수 있고, 방향 조정(Maneuver) 역시 그대로 재생되어야만 한다. 그래서 다임러가 주행 로봇을 사람 대신 이용하는 것은 안전 때문만은 아니다(그림 2). 이 로봇은 가속, 제동, 조향 등과 같은 필요한 모든 운전 기능을 조작할 수 있으며 까다로운 방향 조정은 물론 충돌과 같은 상황까지도 아무 감정 없이 정확하게 수행한다.
연구 및 선행개발 부서에 있는 위르겐 루터와 그의 동료들은 다임러 내부에서 보조 시스템의 새로운 테스트 방법을 수립하고 테스트 시도를 위해 필요한 측정 장비를 제공하는 업무를 맡고 있다. 활용된 주행 로봇은 차동 GPS 신호를 기반으로 5 cm 이하의 최대 좌우편차와 100 밀리세컨드(ms) 범위 내의 시간편차를 가지고 경로를 운전할 수 있다. ACC 테스트에서는 미리 지정된 경로 위로 두 대의 차량이 다른 접근 속도로, 가끔은 꽤 빠른 속도로 10 cm 정도의 매우 작은 좌우 간격차를 두고 운전하는 것을 가능케 한다. 차선 변경 등의 방향 조종 또한 각기 다른 속도와 간격 차이를 두고 테스트된다. 지금까지 다임러 개발자들은 테스트 중인 차량과 타깃 차량의 서로 다른 CAN 버스 간에 기준 시간을 설정하는 방법이 미숙했다. 추적창(Trace Window)에 그것들을 함께 표시할 수 없었다. 초당 20 m의 속도로 움직이는 두 대의 차량 내 데이터 간에 불과 5 ms의 시간편차는 주행 시 방향 조종의 정확성을 위해 요구되는 10 cm의 공간 오프셋(spatial offset)과 같은데도  말이다.

AEM_Automotive Electronics Magazine