[OPERA Sim] 자율주행 차량의 안전성 검증을 위한 S/W
오픈소스 Carla 시뮬레이터 기반의 검증/평가 플랫폼인 오페라 시뮬레이터(OPERA Sim)
자율주행 차량은 기본적으로 운전자가 없는 상태에서 운행되기 때문에, 우리는 이를 실제 도로에서 운행하기 위해 많은 테스트 및 검증 과정을 거쳐야 합니다.
이러한 과정에서 가장 중요한 고려 요소는 안전입니다. 수많은 사고 상황에 대한 시나리오를 만들어서 완성된 자율주행 차량을 실제 도로에서 본격적으로 운행하기 전에 테스트를 진행합니다.
이러한 테스트는 보통 일반 도로에서 진행하기 보다는 별도의 테스트 트랙에서 진행되며, 국내에도 이러한 테스트 트랙이 많이 존재합니다.
일반적으로 테스트를 위해서는 위와 같은 형태로 구축된 도로에서 많이 진행하지만, 100% 모든 검증과 테스트를 완료할 수는 없으며, 실제 도로에서는 수행하지 못하는 테스트 사양들도 많습니다. 실제 일어날 수 없는 사고 상황까지도 재현하여 테스트를 수행하여 테스트의 신뢰성을 높여야 하는 문제도 있습니다.
이러한 문제를 해결하기 위해서는 다양한 조건, 시나리오, 환경에서 반복적인 테스트를 지속적으로 진행해야 하지만, 실제 환경에서 세밀한 조건들을 만들어서 지속적으로 테스트를 수행하는 것은 쉽지 않습니다. 물리적인 측면과 비용적인 측면을 모두 고려해야 하기 때문입니다.
그래서 이러한 문제들을 해결하고 조건, 시나리오, 환경에 구애 받지 않는 테스트를 통한 안정성 평가를 위해 “시뮬레이터”를 이용합니다.
위와 같은 화면으로 구성된 Carla 시뮬레이터는 자율주행 차량의 안전성 검증 및 테스트를 위한 다양한 시나리오를 제공합니다. 이 시뮬레이터는 오픈소스로 제공되어 누구나 다운로드 후 설치하여 사용할 수 있습니다.
시뮬레이터를 사용하는 이유는 여러 가지가 있습니다. 첫째, 시간과 공간에 제약이 없이 언제 어디서든 테스트가 가능합니다. 둘째, 실 도로와 동일한 환경을 그래픽 툴로 렌더링한 후 적용하여 다양한 차량과 시나리오를 적용하여 지속적으로 테스트가 가능하며, 날씨에 따른 안전성 검증 및 테스트도 가능합니다. 셋째, 시나리오에 대한 생성 및 적용, 이를 기반으로 한 다양한 시나리오 기반의 테스트도 가능하며, 또한 별도의 API도 제공하여 가상의 보행자나 다른 차량 등을 배치하여 검증 및 테스트를 진행할 수 있습니다.
이러한 시뮬레이터를 사용하여 저희 스프링클라우드에서는 자율주행 차량의 안전성 검증 및 테스트를 진행하고 있습니다. 또한, 실제 차량을 개발하는 일도 진행하고 있으며, 내부에서도 이러한 개발차량에 대한 검증 프로세스를 만들기 위해 2022년부터 오픈소스 Carla 시뮬레이터 기반의 검증/평가 플랫폼인 “오페라 시뮬레이터(OPERA Sim)”을 개발하고 있습니다.
위의 화면은 스프링클라우드가 현재 개발 중인 OPERA Sim의 화면으로, 윈도우 기반에서 동작하며 Carla 시뮬레이터를 활용하여 다양한 환경에서 자율주행 차량의 안전성을 검증하는 것을 목표로 개발을 진행하고 있습니다.
이를 위해 OPERA Sim은 실제 도로 환경에서 구현할 수 없는 다양한 악의적인 조건을 반영한 시나리오를 Carla 시뮬레이터에서 검증/평가하는 것과, Autoware 기반의 가상화에서 실제 차량 검증 파이프라인을 구성하는 것을 중점으로 개발하고 있습니다.
위 그림은 초기 OPERA Sim의 기본 구조도입니다. 다양한 조건에서 검증 및 테스트를 진행하기 위해서는 여러 다양한 시나리오가 존재해야 합니다. 이를 위해 시나리오 생성기가 필요하며, 아직은 개발 중입니다.
시나리오 생성기에서 시나리오 생성을 완료하면, 시나리오를 기반으로 검증 및 테스트를 위한 시뮬레이션을 하기 위해 Carla 시뮬레이터로 시나리오를 전달합니다. 이후 검증을 위한 시뮬레이션 과정이 시작되고, Carla 시뮬레이터에서 자체적으로 제공하는 평가 기준과 mAP 2가지를 기준으로 평가를 진행합니다.
이를 기반으로 평가 데이터를 얻을 수 있으며, 이 데이터를 기반으로 실제 차량 적용 여부를 결정하거나 추가적인 연구/개발용으로 활용할 수 있습니다.
위의 그림은 스프링클라우드에서 개발한 어플리케이션인 STEP에서 제공하는 인지성능평가 리포트의 일부입니다.
이와 같이 현재 개발 중인 OPERA Sim도 알고리즘과 Autoware를 기반으로 한 평가 리포트를 제공하여, 실제 차량 적용 전에 활용할 수 있는 평가 지표를 제공하는 역할을 할 것입니다.
다음 기고에서는 OPERA Sim이 시스템적으로 어떻게 구성되어 있는지, 어떠한 기술들을 이용하여 개발되었는지에 대해 더 자세히 다룰 것입니다.
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