차량 안전 향상을 위한 첨단 운전자 지원 시스템 및 솔루션

ADAS는 차량의 안전성, 편안함, 그리고 편리성을 크게 향상시키는 다양한 응용 프로그램을 제공합니다. 이러한 응용 프로그램에는 Adaptive Cruise Control, 장애물 감지, 충돌 회피, 차선 이탈 경고, 표지판 읽기, 비상 제동, 보행자 감지, 자율 주행, 교통/신호등 인식, 보안 편안함, 차량 점유, 객체 및 존재 감지가 포함됩니다. ADAS 시스템은 최신 인터페이스 표준을 갖추고 있으며, 여러 비전 기반 알고리즘을 실행할 수 있습니다. 이를 통해 실시간 멀티미디어, 비전 코프로세싱, 센서 융합 하위 시스템을 지원할 수 있습니다. 이러한 시스템의 주요 목표는 자동차 사고의 발생 수를 줄이고 피할 수 없는 사고의 심각한 영향을 완화함으로써 사고와 부상을 예방하는 것입니다.   ADAS의 작동은 이미지 센서, LiDAR, 레이더, 초음파 센서 등의 다양한 구성 요소에 크게 의존합니다. ADAS 시스템은 전방/주변 센싱과 객실 내 센싱 기술 간의 복잡한 상호 작용에 의존합니다. 센싱 시스템은 시스템의 눈과 귀 역할을 하며 LiDAR, 레이더, 초음파, 카메라와 같은 기술을 활용하여 주변 환경에 대한 중요한 데이터를 수집합니다. 이 원시 데이터는 처리되어 보기 기능을 통해 운전자에게 제공됩니다. 정보는 전면 유리에 투사된 헤드업 디스플레이(HUD)로 표시되어 방해를 최소화하거나 잠깐의 시선으로 볼 수 있는 전통적인 대시보드 디스플레이에 표시될 수 있습니다.   카메라는 현대 차량에서 사용되는 ADAS 센서 중 가장 흔한 유형 중 하나입니다. 도로상의 자동차, 자전거 타는 사람, 보행자를 포함한 객체를 감지하는 데 중요한 역할을 합니다. 카메라가 없다면 차량은 주위 세계에 대해 사실상 눈이 멀게 될 것입니다.   기술이 계속 발전함에 따라 ADAS는 교통의 미래를 형성하는 데 점점 더 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다. 이미지 센서, LiDAR, 초음파, 레이더를 결합하여 ADAS는 운전자에게 귀중한 통찰력을 제공하여 도로에서 더 잘 정보가 풍부한 결정을 내리는 데 도움을 줄 수 있습니다. 이 혁신적인 기술은 운전을 자동화하고 차량 안전을 향상시켜 안전하고 더 효율적인 교통의 미래를 열어갈 것을 약속합니다.

ADAS는 운전자 안전을 향상시키고 전체 운전 경험을 개선하기 위해 설계된 다양한 기능을 제공합니다

ADAS는 자동차 기술의 획기적인 발전을 나타내며, 운전자의 안전성을 높이고 전체적인 운전 경험을 개선하기 위해 설계된 다양한 기능을 제공합니다. ADAS의 주요 구성 요소에는 Adaptive Cruise Control (ACC), 보행자 감지, 주차 감지, 주변 뷰 카메라, 차선 감지, 및 사각지대 감지가 포함됩니다.   Adaptive Cruise Control (ACC)은 전통적인 크루즈 컨트롤을 기반으로 한 고급 기능입니다. 레이더, LiDAR 또는 카메라와 같은 센서를 사용하여 ACC는 앞길의 다른 차량의 존재와 속도를 지속적으로 모니터링합니다. 차량 앞의 안전 거리를 유지하기 위해 자동으로 차량의 속도를 조정하거나 제동 시스템을 작동합니다.   차선 감지 / 차선 유지 보조는 고속도로 주행을 연장하는 데 필수적인 기능입니다. 앞유리에 위치한 카메라는 지속적으로 도로의 차선 표시를 촬영합니다. 고급 이미지 처리 소프트웨어는 이 비디오 피드를 분석하여 차선 경계를 식별하고 점선과 같은 특정 패턴을 파악합니다. 차량이 방향 신호를 작동하지 않고 차선을 이탈할 경우, 시스템은 경고를 발동하며, 이는 경보 음이나 스티어링 휠의 진동일 수 있으며, 스티어링을 보조할 수도 있습니다.   보행자 장애물 감지는 중요한 안전 구성 요소입니다. 고급 컴퓨터 비전 소프트웨어가 있는 카메라는 보행자와 장애물을 감지하기 위해 도로를 스캔합니다. 모양, 열 카메라의 열 신호 및 움직임 패턴을 분석하여 시스템은 보행자, 장애물 및 잠재적 충돌 상황을 식별할 수 있습니다.   주변 뷰 카메라는 차량 주변에 전략적으로 배치되어 포괄적인 360도 뷰를 제공합니다. 이 새의 눈으로 보는 시점은 차량 내 화면에 표시되어 운전자가 정상적인 시야에서 숨겨진 잠재적 장애물을 시각화하는 데 도움을 줍니다. 이 기능은 주차 및 저속 기동 시 상황 인식을 향상시키고 제한된 공간을 탐색하는 스트레스를 줄이는 데 크게 도움을 줍니다.

ADAS는 완전 자율 차량의 빠른 발전을 추진합니다

ADAS는 완전 자율주행 차량의 개발을 촉진하고 있습니다. 자율주행은 여섯 단계로 분류될 수 있으며, 각 단계는 완전한 자율성을 향한 한 걸음을 나타냅니다. 운전자에게 제공되는 자동화의 정도는 SAE 운전 자동화 수준이라고 알려진 정의된 척도가 있으며, 이는 레벨 0(운전 자동화 없음)부터 레벨 5(완전한 운전 자동화)까지 범위가 있습니다. 레벨 0은 운전자가 조향, 가속, 제동 등의 모든 운전 작업을 수행함을 의미합니다. 레벨 1은 운전자가 종방향 또는 횡방향 제어를 계속적으로 수행하는 것입니다. 레벨 2는 운전자가 시스템을 항상 모니터링해야 합니다. 레벨 3은 운전자가 항상 시스템을 모니터링할 필요는 없지만, 언제든지 제어를 재개할 수 있는 위치에 있어야 함을 의미합니다. 레벨 4는 정의된 사용 사례 동안 운전자가 필요 없습니다. 레벨 5에서는 차량이 모든 조건에서 모든 운전 작업을 수행하며, 인간의 개입이 전혀 필요하지 않습니다.   기술이 계속 발전함에 따라, 자동차는 계속해서 SAE 수준의 사다리를 오르며 시간이 지남에 따라 더 많은 자동화된 운전 기능을 추가하게 될 것입니다. 한 가지 확실한 것은 더 높은 수준으로 갈수록 더 진보된 이미지 센서가 필요하다는 것입니다.   ADAS 또는 자율주행 시스템(ADS)이 장착된 차량이 고속으로 주행하기 위해서는 먼 거리에서 물체를 감지할 수 있어야 합니다. 예를 들어, 시속 35마일로 주행 중 도로를 건너는 어린이를 감지하려면 약 50미터의 감지 범위가 필요합니다. 그러나 시속 62마일로 주행 중 같은 어린이를 감지하려면 160미터의 감지 범위가 필요합니다. 속도와 감지 범위 사이의 관계는 선형적이지 않습니다. 이 관계는 차량의 질량, 관성, 안전한 조작을 수행하는 데 필요한 시간과 관련이 있기 때문입니다. 차량의 속도가 증가함에 따라, 감지 범위는 더 많은 양으로 증가합니다.   또한, 최고 속도로 주행하기 위해서는 낮과 밤 모두에서 거리의 물체를 신뢰성 있게 인식해야 합니다. 자율주행의 야간 조건은 매우 복잡하여 몇 가지 명확한 과제를 제시합니다. 먼저, 센서는 일부 주변 조명이 있는 도시 환경에서 주변 조명이 전혀 없는 시골 환경에 이르기까지 큰 조명 변화를 수용해야 합니다. 조명이 없는 차량 측면의 물체를 감지하는 것이 가장 어려운 점입니다.   그 다음으로 헤드라이트 과제가 있습니다. 헤드라이트는 저광 및 고광 모드로 작동할 수 있으며, 그 밝기는 나라마다 다를 수 있습니다. 작은 물체를 감지하는 것은 특히 어려운데, 이는 헤드라이트에서 오는 현장 조명이 거리의 제곱에 반비례하여 감소하기 때문입니다. 밤에는 일정 거리 이상에서 인간은 헤드라이트 조명에도 불구하고 도로 위에 놓인 타이어나 작은 돌을 볼 수 없지만, ADAS 시스템은 '볼 수' 있어야 합니다. 모든 다양한 변수를 고려할 때, 야간에 물체를 감지하는 것은 도전적이지만 ADAS와 자율주행의 안전을 위해 필수적입니다.

ADAS 및 자율주행차 적용에 적합한 CMOS 디지털 이미지 센서

onsemi는 Hyperlux라는 작은 화소, 고해상도, 저전력 소비의 CMOS 디지털 이미지 센서 제품군을 개발했습니다. 이 제품군의 일원인 AR0823AT (2.1 μm, 8.3 MP, 1/1.8인치)는 ADAS 및 자율 주행 차량 애플리케이션에 이상적으로 적합합니다. AR0823AT는 150 dB의 고역동 범위(HDR) 작동, LED 깜빡임 완화(LFM), 저조도 성능, 높은 화소 감도, 선명도 및 해상도 등 뛰어난 성능을 제공합니다.   onsemi는 자동차 애플리케이션에서의 적용 가능성을 입증하기 위해 AR0823AT를 실험실 및 다양한 낮과 밤 시나리오에서 실외에서 측정 및 테스트했습니다. 예를 들어, 교통 약자(VRU) 및 작은 물체에 대한 감지 능력을 확인하는 테스트가 진행되었습니다. 연구는 고/저광 헤드라이트로 일몰 및 농촌 야간 조건을 중심으로 수행되었습니다. 세 가지 다른 카메라 시야각(FOV)이 사용되었습니다: 30도, 60도, 120도.   AR0823AT 센서는 HDR과 LFM으로 이미지를 캡처합니다. 2.1 μm 슈퍼 노출 화소는 자동 노출 조절 없이 최대 150 dB의 역동 범위를 가능하게 합니다. 이로 인해 장면 의존적인 중요한 자동차 시스템에서 지연이 크게 감소되며, 중단 없이 데이터 수집과 의사 결정이 빠르고 안전하게 이루어질 수 있습니다.   또한, AR0823AT는 후면 조명(BSI) 센서의 높은 감도, 전자 노이즈 바닥, -40°C에서 +125°C 접합 온도까지 전체 자동차 온도 범위에서 뛰어난 열 안정성 덕분에 저조도 환경에서 일류 성능을 제공합니다.   AR0823AT 센서는 또한 높은 색상 충실도 덕분에 감지 및 보기 애플리케이션을 위한 카메라의 동시 사용이 가능하며, 더 긴 거리에서의 더 나은 감지를 제공하는 고정밀 스테레오 카메라를 지원합니다.   게다가, onsemi는 1/2인치 CMOS 디지털 이미지 센서인 AR0820AT도 출시했습니다. 이 고급 자동차 센서는 롤링 셔터 판독과 함께 선형 또는 고역동 범위로 이미지를 캡처합니다.   AR0820AT는 2.1 µm DR−Pix BSI 화소와 센서 내 140 dB HDR 캡처 기능을 통해 저조도 및 복잡한 고역동 장면 성능을 위해 최적화되었습니다. 이 센서는 인화소 바이닝, 창화, 비디오 및 단일 프레임 모드 등 고급 기능을 포함하여 극저조도 환경에서 성능 향상을 위해 유연한 관심 영역(ROI) 또는 특정 해상도를 제공합니다. 복잡한 센서 탐지 기능 및 AR0820AT 내장 데이터는 카메라 ASIL B 규정을 준수하도록 설계되었습니다. 이 장치는 간단한 두 선의 직렬 인터페이스를 통해 프로그래밍 가능하며 MIPI 출력 인터페이스를 지원합니다.   AR0820AT는 DR−Pix™ 기술을 갖춘 고성능 2.1 µm 자동차 등급 후면 조명(BSI) 화소를 특징으로 합니다. 이를 통해 유연한 노출 비율 제어로 센서 내 HDR 재구성을 지원하며, 최대 40 fps의 3노출 HDR 및 4노출 HDR에서 30 fps의 3840 x 2160 풀 해상도 비디오 캡처를 빠르게 수행할 수 있습니다. 또한 ASIL-B 규정을 준수하는 센서 탐지를 위한 T1/T2/T3/T4 출력의 선간 인터리브 및 센서 결함 탐지를 지원합니다. 2 x 2 인화소 바이닝 모드 및 색상 바이닝 모드를 지원합니다.   AR0820AT는 또한 1.8 Gbps/레인 데이터 인터페이스, 4레인 MIPI CSI-2 인터페이스, 선택 가능한 자동 또는 사용자 제어 블랙 레벨 제어, 최대 4개의 컨텍스트 간의 프레임 간 전환을 통해 다기능 시스템을 지원하는 멀티 카메라 동기화를 제공합니다. RGB, RCCC, RCCB를 포함한 다양한 CFA 옵션을 제공하며, Pb-Free 장치입니다. AR0820AT는 ADAS 및 자율주행 차량의 전방 카메라에 적용될 수 있습니다. 최종 제품에는 전방 ADAS, 주변 감지 카메라, 실내 카메라, 로봇 택시, 로봇 배송, 자율 트럭 등이 포함됩니다.

결론

차량 안전성을 향상시키기 위한 Advanced Driver Assistance Systems (ADAS) 및 솔루션은 기술 진보의 구현일 뿐만 아니라 지능형 교통 및 자율 주행을 미래로 추진하는 중요한 단계입니다. 센서 융합, 인공지능 판단, 실시간 통신의 협력을 통해 ADAS는 운전 위험을 효과적으로 줄이고, 사고율을 감소시키며, 운전자와 승객에게 더 높은 수준의 안전 보장을 제공합니다. 차량 연결성 및 자율 주행 기술이 성숙해짐에 따라 onsemi에서 ADAS 애플리케이션을 위해 특별히 도입한 고품질 이미지 센서는 포괄적이고 예방적이며 지능적인 안전 관리 달성을 지원하며, 더 안전하고 효율적인 교통 환경을 만들기 위한 견고한 기반을 마련합니다.