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연구개요
본 연구과제는 디지털 트윈을 손쉽게 생성하고, 변경사항을 갱신하고, 분석하기 위한 멀티모달 센서융합 기반 모바일 매핑 시스템을 연구개발하는 것이다. 디지털 트윈은 물리적 세계에 존재하는 사물을 디지털 세계에 쌍둥이처럼 똑같이 재현하는 기술이며, 모바일 매핑 시스템은 사용자가 언제 어디서든 휴대하여 손쉽게 디지털 트윈을 생성하고 환경에 변화가 생겼을 때 즉각적으로 반영하는 장치를 말한다. 특히, 라이다, 카메라, IMU, GPS 등 다양한 센서로부터 획득한 데이터를 융합하여 다양한 환경에서 안정적으로 디지털 트윈을 생

연구개요
본 연구과제는 디지털 트윈을 손쉽게 생성하고, 변경사항을 갱신하고, 분석하기 위한 멀티모달 센서융합 기반 모바일 매핑 시스템을 연구개발하는 것이다. 디지털 트윈은 물리적 세계에 존재하는 사물을 디지털 세계에 쌍둥이처럼 똑같이 재현하는 기술이며, 모바일 매핑 시스템은 사용자가 언제 어디서든 휴대하여 손쉽게 디지털 트윈을 생성하고 환경에 변화가 생겼을 때 즉각적으로 반영하는 장치를 말한다. 특히, 라이다, 카메라, IMU, GPS 등 다양한 센서로부터 획득한 데이터를 융합하여 다양한 환경에서 안정적으로 디지털 트윈을 생성하는 것이 본 연구과제의 특징이다.

연구 목표대비 연구결과
[1차년도] 모바일 매핑 시스템 개발 및 캘리브레이션
라이다, 카메라, IMU, GPS 등 멀티모달 센서를 장착한 모바일 매핑 시스템을 설계 및 제작하였으며, 특히 라이다 센서를 360도 회전시켜서 전방향을 점구름을 획득하였다. 또한 센서 캘리브레이션을 통해서 라이다-카메라, 라이다-IMU와 같이 센서간 좌표변환 관계를 구하고 다양한 환경에서 벤치마크 데이터세트를 구축하였다.
[2차년도] 라이다-IMU기반 SLAM 기술 개발
라이다 데이터와 IMU 데이터를 융합하여 주위환경의 지도를 작성하고 매핑 시스템의 위치를 추정하는 SLAM 기술을 개발하였다. 특히, 기존의 라이다만을 이용한 SLAM 방법은 제자리에서 회전하는 경우 실패하는 경우가 많았으나 IMU와의 융합으로 보다 안정적으로 동작하였다.
[3차년도] 라이다-카메라-IMU기반 SLAM 기술 개발
앞서 개발한 라이다-IMU기반의 지도작성 및 위치추정 기술에 카메라 데이터를 융합하여 복도, 터널, 개활지 등 기하학적으로 단순한 공간에서도 강인하게 동작하는 SLAM 기술을 개발하였으며, 카메라의 컬러 이미지에 라이다의 3차원 점구름을 투영하여 컬러풀한 디지털트윈을 생성하였다.

연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
[활용계획]
본 연구과제에서 개발된 멀티모달 센서융합 기반 모바일 매핑 시스템은 원소스-멀티유즈의 성격을 가지는 기술로서 다양한 분야에 활용할 계획이다.
(1) 자율주행자동차, 지능형 이동로봇, 드론 등과 같은 지능형 무인 이동체에 모바일 매핑 시스템을 장착하여 자율주행하는 기술에 접목시킬 예정이다.
(2) 현실세계의 사물을 복제하여 가상공간에서 컴퓨터 시뮬레이션과 딥러닝기반 인공지능을 활용하여 분석하는 기술에 활용할 계획이다.
(3) 가상현실 헤드셋, 증강현실 안경 등에 적용하여 현실세계에 가상의 디지털 트윈을 시각화하는 데에 활용할 계획이다.
[기대효과]
(1) 기존의 매핑 시스템은 장비가 매우 크고 무거워서 주로 삼각대에 고정해서 사용했다. 그러나 본 연구과제에서 개발된 모바일 매핑 시스템은 사용자가 손에 휴대하여 언제 어디서는 원하는 환경을 디지털 트윈으로 복제할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 따라서 디지털 트윈을 생성하기 위해 데이터를 획득하기가 훨씬 수월하고 계단, 언덕 등 기존에 무거운 장비를 들고 이동하기 힘든 환경에서도 쉽게 사용할 수 있다.
(2) 기존의 매핑 시스템은 라이다와 같이 하나의 센서만을 이용했다. 그러나 본 연구과제에서 개발된 멀티모달 기반 매핑 시스템은 라이다, 카메라, IMU 등 다양한 센서를 융합하였다. 따라서 복도, 터널, 개활지와 같이 라이다만으로 매핑하기 힘든 환경이나 어두운 공간, 사방이 흰 벽으로 둘러싸인 공간과 같이 카메라만으로 매핑하기 힘든 환경에서도 안정적으로 작동한다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1 최종 연구목표 ... 4
• 1.2 연구의 필요성 및 개요 ... 4
• 1.3 연구 방법 및 계획 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 2.1 1차년도 연구 과정 및 수행 내용 ... 5
• 2.2 2차년도 연구 과정 및 수행 내용 ... 8
• 2.3 3차년도 연구 과정 및 수행 내용 ... 9
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 12
• 3.1 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 12
• 3.2 세부 정량적 연구개발성과 ... 13
• 3.3 목표 달성 수준 ... 13
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 참고문헌 ... 14
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 17
• 끝페이지 ... 22