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Ep.3
운전을 하다 보면 “너무 귀찮은데 누가 운전 대신해 줬으면 좋겠다.” “경로를 선택하면 자동차가 스스로 운전해서 목적지까지 가면 좋을 텐데.” 이런 생각이 들곤 합니다. 많은 사람들이 자율주행에 큰 관심을 갖고 있는 만큼, 대부분의 자동차 회사에서는 자율주행 자동차 완성을 위해 열심히 연구 중입니다. 자동차가 완성도 높은 자율주행을 하기 위해서는 많은 기술들이 필요한데, 오늘은 그중 자율주행에 꼭 필요한 정밀 지도에 대해 얘기해 보겠습니다.
운전 중 여러분들이 보는 내비게이션 속 지도의 명칭을 아시나요? 사실 우리가 일반적으로 보는 내비게이션 지도의 이름은 SD Map(Standard Definition Map)입니다. SD Map 외에도, 도로의 곡률과 경사에 대한 정보를 담아 ADAS 시스템을 보조하는 ADAS 지도, 자율주행을 위한 참조 데이터를 포함하고 약 0.2m의 정밀도를 지원하는 HD Map(High Definition Map)이 있습니다.
이렇듯 도로를 나타내는 여러 지도 중에서 자율주행에 필요한 지도는 도로에 존재하는 모든 정보를 담고 있는 HD Map입니다. HD Map은 자동차 운전, 드론 비행, 로봇 자율주행 등 다양한 분야에서 목적을 이루기 위해 꼭 필요한 지도이죠. 그렇다면 자율주행에 필요한 HD Map은 어떻게 만들어질까요?
HD Map 제작을 위해서는 우선 MMS 차량이 필요합니다. MMS는 Mobile Mapping System의 약자로, 지리 정보 수집을 위한 기술 및 장비를 의미해요. MMS는 차량 또는 드론에 설치된 다양한 센서와 기기를 사용해 지리 정보를 수집합니다. 수집한 지리 정보는 지도 작성, 도로 및 건물 모델링 등에 활용됩니다. MMS는 위치 데이터를 수신하는 GNSS 수신기, 차량의 움직임 및 차량의 방향을 측정하는 IMU(관성 측정 장치), 차량의 속도를 측정하는 DMI, 조사 지역을 시각적으로 나타낼 수 있는 카메라, 고정밀 3D 점군 데이터를 취득하는 LiDAR 센서로 구성되어 있으며, 이 모든 센서와 장비들로 도로를 주행하면서 지속적으로 데이터들을 자세하게 취득하여 실제 세계와 1:1 매칭이 가능하게 합니다.
아이나비시스템즈가 보유한 MMS 장비는 크게 차량 장착용 함체와 데이터처리용 SW로 구분됩니다. 차량 장착용 함체는 차량 내부 설비를 최소화하여 차종에 제한 없이 어떠한 차량에도 장착이 가능한 유연성 있는 시스템으로, 1인 실차가 가능한 최적의 정밀 도로 지도 구축 솔루션입니다. 함체는 레이저 스캐너 1대와 카메라 4대, 관성 항법 장치 1대로 구성되어 있으며 센서 제어 및 센서 데이터의 실시간 동기화 및 저장을 위한 컨트롤 시스템을 포함하고 있어요.
MMS 차량을 이용한 HD Map 제작 과정을 모두 설명하면 너무 복잡할 테니, 단계별로 간단하게 설명해 보겠습니다. 아이나비시스템즈의 HD Map 제작 과정은 크게 9개의 단계로 진행됩니다.
- 조사계획: MMS 조사를 시작하기 전, 구축 대상 지역에 대한 상세한 조사 계획을 수립합니다.
- MMS 조사: MMS 차량을 이용해 실 조사 시에는 구간에 대한 데이터의 결측이 발생하지 않도록 주의해서 수행하여야 하며, 장비의 모든 센서가 정상적으로 운용되고 있는지 수시 확인이 필요합니다.
- 기준점 측량: 조사에서 취득한 데이터를 실제 위치와 절대 정합하기 위해 기준점을 선점하고 측량을 실시합니다.
- 데이터 후처리: 측량한 기준점을 이용하여 3D 점군 데이터의 위치 정확성을 높입니다.
- 데이터 보정 정합: 후처리 된 데이터에 대한 상대 정합 및 절대 정합을 수행합니다.
- 포인트 클라우드 생성: 정합이 끝난 데이터를 3D 점군 데이터로 추출합니다.
- 도화: 3D 점군 데이터를 이용해 실제 도로와 똑같은 정밀 지도를 그립니다.
- 속성 구조화: 도화가 끝난 데이터에 대한 무결성 검증 및 오류를 수정합니다.
- 결과물: 최종 HD Map을 완성합니다.
그렇다면, 이렇게 많은 센서를 이용하고 후처리 과정을 진행하여 HD Map을 왜 만드는 걸까요? 그 이유는 자율주행차량이 자신의 위치를 정확하게 파악하고 주변 환경을 이해하며 안전하고 효율적인 경로를 계획하는 데 HD Map이 필수적이기 때문입니다. HD Map은 기존 내비게이션 지도와는 다르게 차선, 도로 노면의 화살표, 신호등 등 도로에 존재하는 모든 객체들의 정보를 담고 있어요. 이러한 복합적인 정보들은 자율주행 자동차가 도로의 복잡한 환경을 안전하고 효율적으로 탐색할 수 있게 하고, 다양한 상황에 대응할 수 있게끔 하는 필수적인 데이터입니다.
또한, 정밀 지도는 자율주행 자동차뿐만 아니라 식당에서 음식을 자리까지 서빙해주는 로봇, 병원에서 병균들을 방역하는 로봇 등 모든 산업분야에서 목적을 달성하기 위한 자율주행에 꼭 필요합니다. 아이나비시스템즈에서는 자율주행을 위한 HD Map, 실내 자율주행을 위한 실내 Map 등 다양한 산업분야의 자율주행 필요 지도 제작을 위해 노력 중입니다.
하지만 복잡한 제작 과정만큼이나, HD Map은 높은 제작비용과 오랜 제작 시간이 소요됩니다. 상용화를 위해서는 구축비용 절감과, 갱신 속도 향상을 위한 연구가 필요해요. 신속한 데이터 갱신과 효율적인 비용 절감을 위해 아이나비시스템즈는 Point Cloud 기반 HD Map 자동 구축 기술, 이미지 기반 변화탐지 기술, 그리고 그룹사의 블랙박스를 활용한 변화 감지 및 지도 데이터 자동 업데이트 기술을 연구하고 있습니다.
- 머신 러닝 기반 포인트 클라우드 자동 도화 기술
아이나비시스템즈가 자체 개발한 포인트 클라우드 자동 도화 기술로 차선, 연석 등 노면 정보를 자동으로 생성합니다. 고속도로 기준 노면 정보의 약 90% 이상을 자동으로 생성 중이에요.
2. 카메라 센서를 통한 변화 탐지 기술
또한 MMS 조사 영상 및 현장에서 수집된 이미지를 활용하여 신호등, 속도 제한 표지 등 도로에 있는 다양한 객체를 인식 학습하여 도로의 변화 정보를 자동으로 파악하는 기술을 연구 중에 있습니다.
3. 블랙박스 기반 변화 감지 데이터 실시간 반영 기술
자율주행 차량의 센서 정보(LiDAR, 레이더, 카메라) 및 그룹사의 AI 블랙박스를 활용하여 자동으로 변화를 감지하고 지도 데이터를 갱신하는 기술을 연구 중입니다.
자율주행 서비스를 위해서는 HD Map 외에도 HD Map과 mapping된 SD Map과, 교통정보 및 사고 정보와 같은 동적 정보가 필요해요. 동적 정보는 자율주행 시스템이 실시간으로 주변 환경을 파악하고 상황을 판단하는데 중요한 역할을 합니다. SD Map은 정적인 지리적 정보를 나타내고, HD Map은 그 위에 정밀한 차선과 도로 특성을 추가해 정확한 위치 결정과 경로 계획을 지원해요. 동적 정보는 실시간 교통 현황, 사고 정보, 날씨 상황 등과 같은 변수를 포함해 차량이 상황에 따라 반응하고 조절하는 데 도움을 줍니다. 이러한 종합 정보 시스템은 자율주행차량이 안전하게 운행하고 스마트한 결정을 내릴 수 있도록 핵심적인 역할을 합니다.
아이나비시스템즈는 이 같은 연구와 개발로 미래의 자율주행 시대를 준비하고 있습니다. 자율주행 차량이 우리의 일상을 변화시키고, 안전하고 편리한 모습으로 적용될 수 있는 그 순간이 기다려지는데요. 도로에서 안전하게 자율 주행 차량을 이용하고, 교통 체증과 교통사고가 줄어드는, 가족과 친구들과 더 많은 시간을 함께 보낼 수 있는 세상을 상상합니다.
그 이상적인 미래를 위해 아이나비시스템즈가 끊임없이 노력하겠습니다.
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by 아이나비시스템즈 모빌리티Map3팀
