지난 10년 동안 자율주행 차량은 제한된 환경에서 일반 도로로 전환되었으며, 특히 샌프란시스코에서는 로봇택시 서비스가 안전하게 운영되고 있습니다. 그러나 미세 충돌과 교통 지연이 증가하고 있으며 이에 대한 보고와 개선 사항의 부재는 공공의 신뢰를 저하시키고 있습니다.

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자율주행 연구에서 시뮬레이션은 매우 중요한 역할을 합니다. 특히 자동차 경주에서는 극한 조건에서 소프트웨어 스택이 작동하는 방식을 테스트합니다. 이러한 상황은 일반적인 운전과 크게 다르며, 진동이나 기계적 스트레스가 많습니다.

본 논문은 안전성이 중요한 자율주행 애플리케이션에서 자동화된 테스트의 효율성을 높이는 방법을 제시합니다. 이를 통해 실제 경주 환경과 같은 극한 조건에서도 시스템의 성능을 분석하고 개선할 수 있습니다.

FMU 및 스택 초기화

FMU 시뮬레이터

Functional Mock-up Unit (FMU)는 모델 교환 및 공동 시뮬레이션을 용이하게 하는 표준화된 소프트웨어 컴포넌트입니다. 본 연구에서는 FMU를 사용하여 차량 다체 모델을 표현하고, 실제 데이터와의 비교에서 높은 정확도를 보여주는 고정밀 시뮬레이션을 수행합니다.

FMU 초기화

차량을 특정 위치에 초기화하기 위해 Frenet 좌표가 필요하며, 이는 다음과 같이 정의됩니다:

• s: 트랙 참조선(일반적으로 중앙 선)을 따라 길이 방향 위치
• d: 참조선에서의 횡방향 오프셋

차량의 초기 yaw 각도도 제공되어야 합니다. 이를 통해 차량은 올바른 위치와 방향으로 초기화됩니다.

스택 통합

FMU 시뮬레이터가 시작될 때 모든 노드가 이미 실행 중이어야 하며, 이를 위해 초기화 과정에서 몇 가지 문제가 해결되었습니다.

로컬라이제이션 모듈

센서 데이터를 받아 차량의 위치와 속도를 추정합니다. 초기화 시간을 줄이기 위해 새로운 멀티플렉서 노드가 추가되었습니다.

안전성 모듈

모든 오류를 수집하고 필요한 경우 차량을 정지시킵니다. 자동 시뮬레이션에서는 처음 3초 동안 발생하는 모든 오류를 무시하도록 설정됩니다.

임무 모듈

차량의 행동을 관리하며, 트랙 시작점에서 초기화되도록 구성되었습니다.

컨트롤러 모듈

차량의 제어기를 관리합니다. FMU와 같은 기어로 초기화하여 시뮬레이션의 시작 순간에 갑작스런 반응을 방지하도록 설정되었습니다.

시뮬레이션 속도 조절

시뮬레이션은 실제 시간보다 빠르게 실행되도록 설계되어 있으며, 이를 위해 FMU 시뮬레이터 타임 스텝과 스택 노드의 주파수를 조정합니다. 이러한 방법을 통해 개발 및 테스트 시간을 크게 줄일 수 있습니다.