레이더 센서는 센서 주변의 3D 공간을 넓게 “볼” 수 있다는 장점이 있다. 특히, 밀리미터파(mmWave) 센서는 차량 도어 내 보이지 않을 만큼 작은 크기로 장착되기 때문에 차량 디자인에 영향을 미치지 않으며, 음파 주파수 범위 내 초음파 센서와 같은 노이즈 간섭에도 비교적 안정적으로 성능을 수행한다
- 140' 방위각 확보
- 노이즈 간섭에 안정적
- 눈,비 등의 환경 악조건 최소화
아마 한 번쯤은 자동차 문을 열다가 옆 차량의 문이나 기둥을 미쳐 발견하지 못하고 부딪히거나 혹은 자동차 트렁크를 자동으로 열다 차고 지붕에 부딪힌 경험이 있을 것이다. 이런 경우, 자동차의 손상과 함께 고가의 수리비가 발생하는 안타까운 상황으로 연결될 것이다.
자동차 제조사들은 위와 같은 문제를 해결하기 위해 과거 여러 가지의 센싱 솔루션을 검토한 바 있다. 대다수의 센서들은 다양한 환경 조건이나 장소에서 자동차 주변의 전방위에 위치한 물체를 신뢰할 수 있는 수준으로 감지하기에는 한계가 있었다. 일례로 어떤 센서들은 한 방향으로만 물체를 감지하기도 했다.
이에 비해, 레이더 센서는 센서 주변의 3D 공간을 넓게 “볼” 수 있다는 장점이 있다. 특히, 밀리미터파(mmWave) 센서는 차량 도어 내 보이지 않을 만큼 작은 크기로 장착되기 때문에 차량 디자인에 영향을 미치지 않으며, 음파 주파수 범위 내 초음파 센서와 같은 노이즈 간섭에도 비교적 안정적으로 성능을 수행한다.
[그림 1] 차량 도어의 밀리미터파 센서가 외부 장애물을 감지하고 있다
[그림 2] 리프트 게이트의 밀리미터파 센서가 차고 지붕을 감지하고 있다
대표적인 비젼센싱 장비인 카메라의 경우, 어두운 곳에서나 혹은 렌즈를 가리는 눈이나 먼지, 또는 진흙이 묻어 있을 때 물체를 감지하기 어렵다는 제약이 있으다. 하지만, 밀리미터파 센서는 렌즈가 필요하지 않아 눈과 비, 눈부심을 일으키는 빛 등 다양한 환경 조건에서도 차량 도어와 트렁크 주변의 장애물을 정밀하게 감지할 수 있다.
또한 밀리미터파 센서는 스마트 도어 개방 기능과 함께 측면 충격 레이더 역할을 수행하며 자동차가 움직이고 있을 때 주변의 다른 자동차들이나 보행자 혹은 고정된 장애물을 감지할 수 있다.
TI의 오토모티브 레이더 제품 매니저인 키쇼어 라마이아씨는 "TI의 AWR1642 센서는 멀티 모드 프로그래머블 디지털 신호 처리기(digital signal processor, DSP)를 보유하고 있어, 스마트 도어 개방을 고려해 주차 시, 자동차의 도어나 트렁크 주변에 최대 1~2m까지의 3D 공간내의 물체를 감지하도록 센서를 구성할 수 있으며, 또한 주행 시에도 센서가 작동해서 차량 측면 충격을 감지할 수 있다"고 한다. 또한 "밀리미터파 센서를 사용함으로써 비젼 환경의 악조건에서도 회피될 수 있다"고 한다.
이 외에도 AWR1642 밀리미터파 센서는 연석과 연석 높이 감지, 주차 지원 등의 기능이 구현 가능하며, 차량 전면에 센서를 탑재할 경우, 과속방지턱과 노면의 움푹 패인 곳과 같은 장애물까지도 인식할 수 있다.
장애물 감지
아래는 TI의 AWR1642 밀리미터파 센서가 플라스틱 파이프와 나무 판자, 금속 물체, 원뿔 도로 표지판과 같은 물체들을 얼마나 정밀하게 감지하는지 다양한 거리와 시야에서 실험을 진행하는 데모이다. 장애물 감지 센서를 지표면에서 0.5m 높이의 삼각대에 올려놓고 실험하는 장면으로, 여러 각도에서 0.5m 거리와 1m 거리로 물체들을 배치한 후 감지 능력을 관찰했다.
[그림 3] 해당 실험 환경에서 장애물 감지 센서가 나무 판자를 감지 중이다
실험 결과, 대부분 ±70° 방위각 까지 정확하게 장애물을 감지할 수 있었다.
연석 높이 감지
[그림 4]의 경우 장애물로 배치한 연석의 높이 감지를 위한 실험 환경이며, 19cm 높이의 연석을 센서로부터 30cm 떨어진 곳에 배치, 센서는 일반적인 자동차의 도어 핸들 높이와 비슷하도록 지면에서 90cm의 높이에 배치하였다.
[그림 5]는 센서에서 측정된 범위 프로파일로, 하나는 연석 가장자리에서 나온 반사이고, 다른 하나는 지면-연석 접점이 만든 코너에서 나온 반사이다. 이러한 반사에 상응하는 각도를 측정하여 연석 높이를 추측할 수 있다. 해당 실험을 통해 추측된 높이는 최대 20.5cm였는데, 이는 실제 장애물로 배치된 연석 높이인 19cm에 근접한 결과이다.
이 정보를 자동 도어 경보에 활용할 수 있는데, 도어가 열릴 때 자동차 외부에 있을 수 있는 장애물을 운전자와 동승자에게 미리 알려주는 것이다.
[그림 4] 19cm 높이 연석 앞에 놓인 장애물 감지 센서 평가 모듈, 센서 거리는 30cm
[그림 5] 연석의 감지 지점, 연석 가장자리와 지면-연석 접점을 가공된 데이터로 확인할 수 있다
[그림 6]의 장애물 감지 센서 평가 모듈 (EVM)은 AWR1642 센서를 사용하고 있는데, 이는 단일 패치 안테나를 통해 근거리에서도 넓은 시야를 구현한다. 또한 방위각과 고도 방향을 모두 감지할 수 있어 3D 공간 내의 장애물을 파악할 수 있다는 장점이 있다.
[그림 6] AWR1642센서에 기반한 장애물 감지 센서 평가 모듈
[표 1] AWR1642BOOST-ODS 평가 모듈 파라미터
위의 테스트들을 통해 자동차 도어와 트렁크, 자동차 주변에 센서가 위치했을 때 운전자가 주차 구역과 도로에서 장애물을 신뢰할 만한 수준으로 감지하고 사전에 피할 수 있도록 도울 수 있음을 보여준다.
이 기사는 텍사스 인스트루먼트의 키쇼어 라마이아(Kishore Ramaiah) TI 오토모티브 레이더 제품 매니저의 ‘밀리미터파(mmWave) 센서로 차량 ‘문콕’ 방지하는 방법’라는 제목의 글을 정리한 것입니다.
