VIL(Vehicle-in-the-Loop)이란 동기식 가상 및 실제 테스트 드라이브를 사용하여 운전자 지원 시스템을 검증하는 것을 말한다.

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전기차 전자 장치 실증 시 가장 좋은 방법은 가능한 한 정확하게 실제 상황을 시뮬레이션할 수 있는 가상 테스트를 진행하는 것이다. dSPACE 도구 체인을 사용하여, 현대모비스 유효성 검사 프로세스 최적화를 현실과 가상 시험을 결합한 접근 방식으로 수행할 수 있었다.

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첨단 운전자 지원 시스템(이하 ADAS)과 자율 주행(이하 AD) 기술의 시장은 매우 역동적인 성장기를 경험하고 있다. 운전자를 보조하거나 자율 운전을 지원하는 기능은 오늘날의 자동차에서 구현되고 있음에도 불구하고 점점 더 복잡해지고 있다. 전자 제어 장치 프로토타입을 설계하고 검증할 때 개발자는 상세하고 유연하며 뛰어난 개발 방법을 사용할 필요가 있다. 모델 인 더 루프(MIL), 소프트웨어 인 더 루프(SIL), 하드웨어 인 더 루프(HW-In-The-Loop)에기반을둔 프로세스는 시뮬레이션과 검증에 있어서는 상당히 효과적이라는 것이 입증되었다. 제어 시스템의 복잡성과 다양한 전자 제어 장치와 액츄에이터 사이의 정확한 상호작용 때문에, 특정 영역의 품질과 안전성에 대한 정확한 검증은 실제 테스트 드라이브로만 이루어질 수 있다. 그러나 실제 테스트 드라이브는 충돌 위험이 높아 현실적으로 많은 테스트 시나리오를 수행할 수 없기 때문에 ADAS/AD 기능의 검증에 완전히 적합하지는 않은 것이 사실이다.따라서그러한 경우에 충분히 효율적이고 경제적이며 안전지향적인 새로운 시험 방법이 필요하게 되었다.

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증강현실 기반의 테스트

바람직한 것은 실제 테스트 드라이브의 리얼함이다. 즉, 현실 세계와 가상 세계를 결합한 접근 방식을 통해 결합의 정도가 깊어야 하는 특성상 HIL 테스트 방법의 유연하고 거의 무제한적인 가능성은 (이러한 조합을 흔히 증강현실 또는 혼합현실이라고 하는데) 특히 시각적 인식의 측면에서 리얼함이 더 강해진다. 인지 능력은 또한 ADAS/AD 기능의 테스트에서 중요한 역할을 한다. 기능은 레이더, 라이더, 카메라 센서로부터 입력 신호를 받기 때문에확장된테스트 옵션을 구현하기 위해 센서를 사용하는 것이다. 이러한 접근법은 센서가 가상 세계에서 정보를 수집하여 실제 차량을 제어하고 조종하는 데 사용되는 것을 의미한다. 따라서, 엔지니어는 실생활에서 빠른 속도로 차량을 주행할 수 있게 하고 동시에 가상 세계에서 어린아이를 거리로 뛰쳐나가게 할 수 있다. 가상으로 포착되는 이 물체는 ADAS/AD 함수에 의해 분석되며, 그 후 실제 차량에서 적절한 조치를 취할 수 있도록 한다. 현대모비스는이러한방식을 채택하여, 국내 dSPACE 대리점인 한컴MDS와 dSPACE의 전문가들과 함께 협력하여 구현해 내었다.

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테스트 환경 설정

시험 장비에는 시험 대상 차량의 트렁크에 설치된 dSPACE AutoBox 실시간 시스템이 포함되어 있다. 차량, 보행자, 교통 표지판, 도로 표지판, 도로 주변 및 구조물 등을 포함하는 복잡한 시뮬레이션이 실시간 시스템에서 실행된다. 이 가상의 세계는 실제 센서 데이터 대신 ADAS/AD 제어 장치의 입력 역할을 한다. 이는 기본적으로 실제 테스트 차량의 디지털 클론 역할을 하는 자율 차량이 가상 세계를 여행함으로써 달성된다. 에고 차량과시험차량에는 동일한 센서 세트가 장착되어 있다. 시뮬레이션은 자동차 시뮬레이션 모델(ASM) 도구 제품군으로 생성된다. ASM은 Radar, Lidar, Camera 센서들을 시뮬레이션 할 수 있는 센서 모델을 포함하고 있다. ASM은 또한 시험 엔지니어가 시뮬레이션을 위해 다수의 차량, 교차로, 보행자가 임의의 방향으로 걷는 등의 환경을 실시간으로 정의할 수 있도록 지원한다. 이 시뮬레이션은 IMU(Inertial MeasurementUnit)및 GNSS(Global Navigation Satellite System)를 통해 실제 차량과 동기화되어 여러 방향의 메뉴바들이 움직이는 것을 현실 세계에서 가상 세계로 변환할 수 있다. 이는 클로즈 루프를 생성하므로 테스트 방법은 차량 내부 루프(VIL)로 분류될 수 있다.

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VIL을 사용한 차량 테스트

VIL테스트는 현대모비스 서산 프루빙 그라운드에서 진행되며, 이곳은 테스트에 방해받지 않는 충분한 공간이 있는 지역이다. 자동차 트렁크에 오토박스를 넣어둔 채 운전자와 동승자가 실제 차량에 앉아 있다. 차량이 이동 중일 때, 동승자는 가상 센서 데이터가 실제 센서 또는 ADAS/AD 컨트롤 유닛에 입력되는 테스트 시나리오를 시작한다. 예를 들어, 이러한 시나리오는 장애물, 교차로, 도로 위를 걷는 보행자 등을 포함할 수 있다. 이러한 것들은충돌위험이 너무 높거나 충돌에 관련된 지표(충돌 지점, 충돌 속도)를 분석해야 하기 때문에 실제 세계에서는 적절하게 테스트할 수 없는 시나리오의 유형이다. 테스트 시나리오는 EuroNCAP를 준수하는 것과 같은 표준화된 테스트와 특수 기능의 검증을 위한 전용 테스트에서 도출된다. 구현된 ADAS 솔루션을 테스트하기 위해 AEB(Automatic Emergency Brake) 및 LSS(Lane Support System)와 관련된 시나리오를사용한다.현대모비스는 이미 여러 대의 dSPACE HIL 시스템을 사용하고 있었기 때문에 dSPACE 툴 체인의 호환성을 통해 차량 내 VIL의 유효성 검사에 쉽게 적용할 수 있었다.

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VIL 접근 방식의 혁신 및 평가

VIL 테스트 방법은 ADAS/AD 기능의 분석 및 검증을 목적으로 실제 테스트와 가상 테스트의 장점을 결합한 것이다. VIL은 기존 방법보다 훨씬 깊이 있으며 넓은 적용 범위를 제공하는 동시에 비교 가능한 실제 테스트(더미, 여러 실제 차량 등)에 수반되는 복잡성과 비용을 줄이는 테스트 환경을 제공한다. VIL 테스트는 또한 시리즈로 제작된 제어 장치와 프로토타입 장치들을 조합하여 수행할 수 있으며, 실제 동작을 나타내지 않을 수 있는Rest-bus시뮬레이션을 모델링할 필요가 없다. 왜냐하면 제3자 제어 장치의 실제 동작이 테스트에 포함되기 때문이다. 예를 들어, 시스템 동작을 결정하는 실제 딜레이 때문에 테스트의 높은 완성도와 사실성은 지속적으로 더 정확한 데이터를 생성한다.

MIL, SIL 및 HIL 테스트 시나리오의 재사용성은 이미 정립된 개발 프로세스에 매끄럽고 일관성 있게 통합되는 효율적인 검증 방법을 추가로 제공한다.

VIL은 단순하고 정밀하며 재현 가능한 테스트 방법에서 예상할 수 있는 모든 장점을 제공한다. VIL 테스트 방법은 차량 고유의 동작을 포함시켜 HIL의 잘 알려진 장점을 강화하며, ADAS/AD 제어장치에 대해 매우 높은 수준의 리얼리즘을 가진 새로운 검증 테스트 옵션을 제공한다고 말할 수 있다.