최종목표 기술개발의 최종 목표는 차량에서의 탑승자의 보호를 위한 안전시스템으로서 비전 센서 융합 기술기반 탑승자 상태 인식이 가능하며 탑승자 체형, 자세, 머리추적, 거리감지, 차량 운행정보를 기반으로 능동형 SMART Airb...
최종목표 기술개발의 최종 목표는 차량에서의 탑승자의 보호를 위한 안전시스템으로서 비전 센서 융합 기술기반 탑승자 상태 인식이 가능하며 탑승자 체형, 자세, 머리추적, 거리감지, 차량 운행정보를 기반으로 능동형 SMART Airbag에 적용 가능한 임베디드 부품개발을 목표로 한다.
개발내용 및 결과 ○ 주요 개발 내용 - 충돌시 주행 상태 및 탑승자 상황에 따른 사고 유형 분석 ▪NHTSA(미국도로교통안전국) 발행 문서 및 분석을 바탕으로 사고 유형분석을 위한 변수 선정 ▪탑승자 상황 및 주행상태에 따른 사고 유형 분석 보고서 작성 ▪NHTSA 등의 관련 법규 및 표준 사항 분석 ▪탑승자 상황 및 주행상태에 따른 사고 유형 분석 PC-CRASH 기반 시뮬레이션 보고서 작성
- 비전센서 융합 기반 탑승자 상태 인식 센서 플랫폼 설계 ▪FPGA와 DSP 신호처리 칩을 사용 비디오 신호처리 및 센서신호처리 회로 플랫폼 구현 ▪DSP 보드 센서 및 게이트웨이 데이터 입력 프로그램 개발 및 검증 ▪센서1<->카메라, IR, 초음파센서 센서2 <-> IR 거리센서 : 회로 설계 및 구현 ▪센서 & DSP 모듈 시제품 제작 및 검증 ▪차량 장착 기구 샘플 제작
- 탑승자 얼굴인식 및 머리추적, 체형, 자세, 거리감지 알고리즘 설계 및 구현 ▪SQI, Histogram Equalization, Flattenning 등 ▪멀티코어 PC기반 병렬 컴퓨팅 구현 ▪Otsu 알고리듬, Blob 해석, Grab-Cut 알고리듬, SVM 알고리듬 개발 ▪IR 및 초음파 센서부분 Schematic 블록 FPGA 작업 ▪DSP 칩의 영상데이터 처리, FPGA에서의 센서 데이터 처리를 통한 실시간 처리 알고리즘 개발 ▪탑승자의 머리추적을 위한 모듈, 차량주변의 광원의 영향 유무를 판별하는 광포화 검출 모듈, 그리고 이러한 모듈의 처리결과를 외부에 전달하기 위한 모듈의 통합 알고리즘 구현 ▪시스템 통합을 위한 세부 알고리즘 SoC화 장애 요인 제거 및 이식 ▪개발된 신호처리모듈에 알고리즘을 탑재 및 통합 실험 ▪실제 차량 환경에서의 실험으로 승객위치 인식률 향상
- 차량 내부 네트워크 인터페이스 모듈 설계 및 구현 ▪ 차량 내부 (IVN) 의 CAN네트워크 접속 장비 개발 ▪게이트웨이 모둘과 타겟보드간의 통신속도 최적화 ▪테스트카에서 제공되는 OBD-II 커넥터를 통해 차량 정보 습득 및 데이터 관리 기술 개발 ▪센서보드간 전송 프로토콜을 설계하여 데이터 송수신 안정화
- 비전센서(IR 포함), 거리센서 모듈 설계 및 구현 ▪카메라 모듈/IR_BOARD/IR_PWR 3개로 구성이 되며 S/W + H/W적으로 IR 필터 설계 ▪IR 단일카메라와 초음파 거리센서 이용 방식 연구 ▪IR 카메라 및 IR거리센서 이용모듈 구현 및 기능 검증 ▪센서1, 센서2 보드를 이용 센서 모듈과 플랫폼과의 인터페이스 구현
- 탑승자 상태 인식 센서 최적 위치 연구 ▪승객의 전방에 초전센서와 초음파 거리센서 배치 ▪승객의 상부 천장에 IR 거리센서 어레이 배치 ▪탑승자 인식을 위한 영상 특성 조사 ▪카메라 모듈의 위치선정 실험 ▪선정 위치에 따른 탑승자 영상 비교 분석
- 탑승자 안전 진단 모니터링 연구 ▪센서 데이터 및 영상 데이터를 융합한 탑승자 위치 인식 알고리즘 개발 ▪동승자 안전 평가 기준 및 상해규정 자료 조사, 동승자 안전상태 판단
- T-CAR/VRDS 기반의 복합센서 모듈 통합 시험 평가 및 환경구축 ▪운전보조석 탑승자 실험용 기구 제작을 위한 제반 사항 분석 ▪피시험체 탑승 기구물 기초 설계 도면 ▪피시험체 탑승 실험용 더미 제작 ▪피시험체 탑승 기구물 제작 ▪서보모터를 기반으로 하는 4축 모션 기구물 설계 ▪4축 모션 기반의 피시험자 탑승 로봇 제어 프로그램 개발 ▪4축 모션 기반 피시험자 탑승 기구물을 활용한 센서 정확도 측정 및 평가 ▪차량용 DAQ 시스템 및 통합시험 로봇을 활용한 통합 시험 평가
○ 결과 - 시스템 체형 및 자세, 거리인식 오차 : ±20mm, ±40mm - 머리 및 체형, 자세, 거리 Update rate : 30Hz - 차량용 정보 수집 주기 : 3Hz - DSP의 시스템 전체 처리 속도 : 30Hz - 개발 제품 인증 : KC(센서, 영상)
기술개발 배경 국산 차에 에어백을 도입한 것은 1994년 뉴그랜저가 처음이며 이후 국내 에어백 시장은 IMF 이후 계속되고 있는 국내경기의 침체에도 불구하고 중소형 및 경형 승용차로의 장착 확대와 측면 및 후면 에어백의 장착 증가, 운전자의 제반여건에 따라 팽창압력이 자동 제어되는 스마트 에어백의 개발 예정 등으로 수요의 지속적인 확대가 예상된다.
에어백은 충돌시 일정 이상의 속도에서 충돌이 발생하면 무조건 에어백이 작동하여 승객을 보호하는 시스템이었지만 이런 에어백의 작동원리로 인해 상해를 입는 경우도 종종 발생하고 있으며 이런 문제를 해소하기 위해 스마트 에어백 등 첨단 신기술을 응용한 새로운 시스템 개발의 필요성이 대두되고 있다.
미국의 도로교통안전국(NHTSA; National Highway Traffic Safety Administration) 보고 자료에 의하면 1990년부터 약 9,325명이 에어백으로 생명을 구한 반면, 215명은 에어백 때문에 목숨을 잃었다. 따라서 NHTSA는 FMVSS(Federal Motor Vehicle Safety Standard) 208-승객충돌보호(Occupant Crash Protection) 법규를 제정하여, “2004년부터 어린이나 에어백에 근접해 있거나, 정상위치가 아닌 것을 인식하여 에어백으로 빠른 정보를 알려주는 하드웨어 및 소프트웨어를 20% 이상 장착해야 한다.”고 요구하고 있으며, 2007년부터 새로운 차량은 스마트 에어백의 장착을 권고하고 있다. 따라서 스마트 에어백 시장규모 확대가 기대되므로 이에 대한 기술 확보가 시급한 상태이다.
핵심개발 기술의 의의 차량에 적용되고 있는 에어백의 경우 단순 팽창기능에서 탑승자의 상태, 위치 등을 감안하여 점점 지능형화되어 가고 있다. 이러한 변화에 맞춰 본 과제에서는 Soc기반 차량용 탑승자 상태 측정 복합센서 모듈을 개발하였으며 이로서 시장의 변화에 대응하며 관련 분야에 적용할 수 있는 기반 기술을 확보하였다.
단순 에어백의 팽창이 아닌 탑승자의 상태를 측정하여 상태에 따라 에어백이 전개하도록 도와줌으로서 에어백으로 인한 2차 사고를 방지할수 있는 제품을 개발하였다. (에어백 제조사와의 연계를 통해 제품에 대한 시운전과 신뢰성 확보를 위한 개발기간을 거친 후 사업화로 이어질 것)
이를 통해 선진기술과의 기술수준의 격차를 해소하였으며 보유기술을 관련분야로 확대 적용이 가능하다. 또한 해당분야 제품의 수입대체 효과 및 수출증대를 위한 기술을 개발하였다.
적용 분야 Soc기반의 차량용 탑승자 상태 측정 복합센서 모듈은 에어백의 전개시에 탑승자의 상태를 복합센서를 통해 측정하여 위치 및 상태 정보를 에어백으로 전개하여 에어백의 팽창을 조절하게 함으로서 에어백으로 인한 2차사고를 예방하는 기능을 제공한다. 본 기술은 자동차 메이커의 신차에 적용하여 국내·외 마케팅에 활용 할 수 있으며 자동차 안전시스템인 운전자 시각 측정, 졸음방지 등의 기술과 연계함으로서 시장에서 기술 선점을 할 수 있다.
탑승자 생체인식 센서 개발은 세계의 시장성이 매우 크기 때문에 이의 기술 확보가 절실하다. 일단 기술이 확보되면 기존 에어백 제품을 고부가화 하여 경제적인 수익을 올릴 수 있고, 자동차의 다른 응용분야에도 적용될 수 있으므로 많은 응용제품을 창출할 수 있을 것으로 예상된다. 그리고 이의 기술이 국내에서 확보되어야 해외로의 기술료(royalty) 이전을 막을 수 있고, 세계적인 경쟁력을 가질 수 있을 것으로 예상된다.
