보고서 정보
주관연구기관 |
청주대학교 Chengju University |
연구책임자 |
김희석
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2017-07 |
과제시작연도 |
2016 |
주관부처 |
산업통상자원부 Ministry of Trade, Industry and Energy |
등록번호 |
TRKO201800040249 |
과제고유번호 |
1711041080 |
사업명 |
전자정보디바이스산업원천기술개발 |
DB 구축일자 |
2018-09-22
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키워드 |
영상인식.그래픽프로세서.플랫폼.제어면적 네트워크.영상보정.AUTOSAR 플랫폼.FlexRay.
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초록
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핵심기술
자율주행을 위한 스마트 자동차용 ADAS SW-SoC 플랫폼 개발
최종목표
ADAS의 영상 전처리, 보정 및 인식 가속화를 위한 SoC에 탑재되는 하드웨어를 설계하고, AVM, LDW, LKAS, PGS 등 인식 알고리즘을 위해 소프트웨어를 개발, 영상압축을 위한 스칼라 코덱 IP 설계, SoC 외부에 있는 Flash 저장장치를 위한 메모리 제어기 개발, GPU를 SIMT 구조로 인식 알고리즘을 실시간으로 처리할 수 있는 고성능 GPGPU와 컴파일러 개발, 각종 센서와 출력장치를 연결하는 FlexR
핵심기술
자율주행을 위한 스마트 자동차용 ADAS SW-SoC 플랫폼 개발
최종목표
ADAS의 영상 전처리, 보정 및 인식 가속화를 위한 SoC에 탑재되는 하드웨어를 설계하고, AVM, LDW, LKAS, PGS 등 인식 알고리즘을 위해 소프트웨어를 개발, 영상압축을 위한 스칼라 코덱 IP 설계, SoC 외부에 있는 Flash 저장장치를 위한 메모리 제어기 개발, GPU를 SIMT 구조로 인식 알고리즘을 실시간으로 처리할 수 있는 고성능 GPGPU와 컴파일러 개발, 각종 센서와 출력장치를 연결하는 FlexRay, CAN 네트워크 인터페이스 설계, AutoSAR/MCAL/MCU 환경에서 설계를 검증하고 세부 분야별로 ADTF를 이용하여 ADAS 플랫폼을 개발한다.
개발내용 및 결과
⚫ AVM(Advanced View Monitoring)
- 차량 주변의 카메라 영상을 통해 운전자 부주의에 의한 사고를 예방, 왜곡 보정, 투영 변환, 이미지 정합, 출력을 통해 Top view 제공
⚫ TSR
- 전방의 표지판 검출을 통해 운전자에게 표지판 안내, 표지판 세그멘테이션, HoG를 이용한 특징점 검출, SVM 분류를 통한 표지판 인식
⚫ FCWS
- 전방에 차량이 있을 시 일정거리 내에서 상대속도를 이용하여 추돌 경보, 전방 블랙박스 카메라 영상 정보를 이용하여 차선검출, 차량후보 검출, 차량 검출, 충돌 검출 수행
⚫ PGS
- 운전자 보조 시스템, 차량의 AVM 영상을 이용하여 주차공간 검출, 주차경로 설정, 차량 제어를 통한 주차 보조
⚫ 차선 인식 알고리즘
- 도로의 차선 경계선의 특징 정보를 이용하여 관심 영역 분리, Λ-ROI 설정 및 차선 인식 및 추적 단계로 차선 인식을 진행
⚫ LKAS(Lane Keeping Assist System)
- 차선이탈시 일반적 주행 상태, 이탈 주의 상태, 이탈 경고 상태로 경고 신호 및 차선 이탈 률에 근거한 차량의 경고 메시지 및 조향 신호 송출
⚫ 알고리즘 구현 및 임베디드 보드에서의 실시간 검증
- 일반 도로 상황과 악조건(야간, 우설 등) 각종 현상들을 포함한 블랙박스 영상에서 차선 인식을 가능케 하고, 차선 이탈 경고 정확도를 내보냄
⚫ 차량용 저장장치 개발
- 실시간 4채널 영상 저장을 위한 저장장치 성능요구사항 분석, 영상정보의 순차적 접근 특성을 고려한 저장장치 성능향상 기법 연구, 고속 읽기/쓰기를 지원하는 Toggle NAND Flash 제어기 개발, RAID 5를 지원하는 다중채널/다중웨이 NAND Flash 저장장치 설계
⚫ 비디오 코덱 코프로세서 개발
- 고효율 비디오 코덱 복잡도 및 연산량 분석, 비디오 코덱 ASIP 개발, Multi-core ASIP 구조 설계 및 코덱 SW 병렬화
⚫ 국산 CPU 기반 SoC 플랫폼 구축
- 국산 CPU를 포함하는 SW-SoC 구조 설계, SW-SoC 검증 플랫폼 보드 개발 및 검증, HW/SW 시스템 통합 및 최적화
⚫ 고성능 GPGPU와 컴파일러 개발
- 영상 인식 가속화 응용 가능 GPGPU 구조, SIMT 구조 기반 Multi core / Multi thread Stream processor 설계, OpenCL 컴파일러 개발, IP 검증 플랫폼 구축
⚫ FlexRay Controller 개발
- 주행 중에 안전도를 높이기 위해 ECU간의 통신 중 10Mbps의 속도를 가진 기존 FlexRay의 에러 검출률 향상
⚫ CAN Controller
- 기존 CAN controller의 방식을 직렬방식에서 병렬방식으로 설계를 함으로써 약 60%의 Clock cycles과 50%의 Iteration bound 향상
기술개발 배경
ADAS(Advanced Driver Assistance Systems)는 탑승자, 보행자 및 주변차량의 안전에 초점을 맞춘 최신 전자 기술을 의미한다. 이러한 기술 주변환경을 인식할 수 있는 지능형 자동차를 만들기 위해 카메라, 센서, GPS, 레이더 등 다양한 입력을 결합하는 융합센서를 사용한다.
ADAS는 이러한 실시간 시스템을 지속적으로 모니터링하여 사고를 예측하고 방지한다.
핵심개발 기술의 의의
⚫ AVM(Advanced View Monitoring)
- 기존 HD급 AVM보다 높은 해상도인 FullHD급 AVM 개발로 차별성
⚫ TSR
- 기계 학습중 하나인 SVM을 이용한 표지판 검출 방식으로 Adaboost 등과 같은 알고리즘 보다 높은 인식률 보유
⚫ FCWS
- 높은 인식률의 CNN을 이용해 전방 차량의 높은 인식률 보유
⚫ PGS
- AVM을 이용하여 기존의 후방카메라를 이용한 PGS 보다 더 나은 시야각 제공, PC 기반의 PGS 시뮬레이터를 이용해 알고리즘 검증
⚫ 차선 인식 알고리즘
- Λ-ROI 설정으로 실시간 고효율 알고리즘 검증
⚫ LKAS(Lane Keeping Assist System)
- 차량이 차선 경계선의 좌우 10% 범위로 치우쳐서 주행하면 이탈 주의, 차량의 바퀴가 차선을 넘어서는 순간 이탈 경고 메시지와 조향 정보를 내보냄
⚫ 알고리즘 구현 및 임베디드 보드에서의 실시간 검증
- 주간, 야간, 우설 등 실제 주행 중 발생되는 각종 현상들을 포함한 블랙박스 영상에서 차선 인식률 98%, 차선 이탈 경고 정확도 91.6%로 동작 검증, Linux 기반의 임베디드 시스템에서 하드웨어 가속기 없이 29fps로 동작하여 실시간 동작 검증
⚫ 차량용 저장장치 개발
- 차량용 시스템에 특화된 고성능/고신뢰성 NAND Flash 기반 저장장치 신규개발을 통한 기술 선점
⚫ 국산 CPU 기반 SoC 플랫폼 구축
- 국산 CPU 코어 기반 차량용 SoC 설계를 통해 차량용 시스템 국산화에 기여
⚫ 고성능 GPGPU와 컴파일러 개발
- 영상 인식 가속화 응용 가능 GPGPU 구조, SIMT 구조 기반 Multi core / Multi thread Stream processor 설계, OpenCL 컴파일러 개발, IP 검증 플랫폼 구축
⚫ FlexRay Controller 개발
- 기존에 나와 있던 FlexRay 오류 검출 알고리즘을 EEDC 알고리즘으로 대체하여 오류 검출률 향상
⚫ CAN Controller
- 기존 CAN controller의 방식을 직렬방식에서 병렬방식으로 설계를 함으로써 약 60%의 Clock cycles과 50%의 Iteration bound 향상
적용 분야
블랙박스, 차량용 인포테인먼트 시스템, 운전자 보조 시스템, 차량 ECU간 통신의 안전도 향상, GPGPU를 이용해 실시간 처리 및 많은 연산량을 요구하는 다양한 분야에도 적용
(출처 : 최종보고서 초록 6p)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 제출문 ... 2
- 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 3
- 기술개발사업 주요 연구성과 ... 12
- 목차 ... 23
- 제 1 장 서론 ... 24
- 제 1 절 과제의 개요 ... 24
- 제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과(기술개발 내용 및 방법) ... 30
- 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 30
- 제 2 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 32
- 제 3 절 수행 결과의 보안등급 ... 77
- 제 3 장 결과 ... 78
- 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 78
- 연구개발 추진 일정 ... 78
- 연구개발 추진 실적 ... 82
- 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 139
- 각 기관/기업별 역할 및 추진 내역 ... 139
- 제 3 절 자체보안관리진단표 ... 145
- 끝페이지 ... 151
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