[논문 리뷰] Implementing an Autonomous Emergency Braking with Simulink using two Radar Sensors

Ritesh Kapse, S Adarsh|arXiv (Cornell University)|2019. 02. 19.

Software Reliability and Analysis Research참고 문헌 3인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 서로 다른 각도 커버리지 특성을 가진 두 개의 레이더 센서를 사용하여, Simulink 기반의 자율 비상 브레이킹(AEB) 시스템을 구현한다. MATLAB R2018b의 AEBTestBench 모듈에서 생성한 합성 레이더 데이터를 활용하고, 임베디드 칼만 필터를 통해 센서 데이터를 융합하며, 다섯 개의 EURO NCAP 시나리오에서 성능을 평가하여 10초 이내의 시뮬레이션 윈도우 내에서 효과적인 전방 충돌 경고 및 AEB 작동을 입증한다.

ABSTRACT

In this paper we have implemented the autonomous emergency braking using two radar sensors with different angle of coverage. The synthetic radar data is generated by radar detection generator block available in AEBTestBench simulation module. AEBTestBench is autonomous emergency simulation module available in Matlab 2018b version under ADAS toolbox. From different EURO NCAP standard scenarios available, we have covered 5 scenarios with their results analysis showing where forward collision warning is displayed and what is the AEB status. The observation of simulation results are carried out for 10 seconds. Data fusion for two radar sensors is carried by Kalman filter algorithm present inside the simulation module.

연구 동기 및 목표

• 다른 시야각 특성을 가진 이중 레이더 센서를 활용하여 신뢰성 있는 AEB 시스템을 개발하는 것.
• 합성 레이더 데이터를 사용하여 표준화된 EURO NCAP 시나리오에서 AEB 성능을 시뮬레이션하고 평가하는 것.
• AEBTestBench 환경 내에서 칼만 필터를 활용해 두 레이더 센서 간의 데이터 융합을 구현하는 것.
• 10초 시뮬레이션 기간 동안 시스템 동작, 특히 전방 충돌 경고 및 AEB 간섭 여부를 분석하는 것.
• MATLAB의 ADAS 툴박스를 활용해 다수의 충돌 시나리오에서 AEB 시스템 반응을 검증하는 것.

제안 방법

• MATLAB R2018b의 AEBTestBench 시뮬레이션 모듈 내 레이더 탐지 생성 블록을 사용해 합성 레이더 데이터를 생성하였다.
• 실제 환경의 센서 다양성을 반영하고 탐지 신뢰도를 향상시키기 위해 서로 다른 각도 커버리지 특성을 가진 두 개의 레이더 센서를 사용하였다.
• AEBTestBench 모듈 내장 칼만 필터 알고리즘을 활용해 두 레이더 센서 간의 데이터 융합을 수행하였다.
• AEB 동작 분석을 위한 시뮬레이션 및 분석을 위해 다섯 개의 표준 EURO NCAP 테스트 시나리오를 선정하였다.
• 각 시나리오별 시뮬레이션 시간은 10초이며, 시스템 출력으로는 전방 충돌 경고 및 AEB 작동 상태가 기록되었다.
• 성능 분석을 위해 탐지 정확도, 경고 시점, 충돌 조건에 따른 브레이킹 간섭 여부를 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 서로 다른 각도 커버리지 특성을 가진 두 레이더 센서의 통합이 시뮬레이션된 충돌 시나리오에서 AEB 시스템 성능에 미치는 영향은 무엇인가?
• RQ2 칼만 필터링이 AEB 시스템에서 두 개의 서로 다른 레이더 센서로부터의 데이터 융합에 있어 목표 추적 정확도 향상에 얼마나 효과적인가?
• RQ3 AEB 시스템은 다양한 EURO NCAP 테스트 시나리오에서 충돌 경고 및 브레이킹 간섭 측면에서 어떻게 반응하는가?
• RQ4 10초 시뮬레이션 윈도우 내에서 전방 충돌 경고 및 AEB 작동의 시점과 신뢰성 특성은 어떠한가?
• RQ5 AEBTestBench 모듈에서 생성한 합성 레이더 데이터는 실제 AEB 행동을 얼마나 정확하게 대변하는가?

주요 결과

• AEB 시스템은 테스트한 다섯 개의 EURO NCAP 시나리오 전부에서 잠재적 충돌을 성공적으로 탐지하였으며, 표준 안전 기준에 부합하는 경고 임계값 기준으로 전방 충돌 경고를 발령하였다.
• 칼만 필터링을 통해 두 레이더 센서의 데이터 융합이 효과적으로 이루어져 목표 추적 정확도가 향상되고 가짜 경고 수가 감소하였다.
• 충돌까지의 시간이 사전 정의된 임계값 이하일 경우 AEB 간섭이 활성화되어 적절한 브레이킹 반응을 보였다.
• 모든 시나리오에서 일관된 성능을 유지하였으며, 10초 시뮬레이션 윈도우 내에서 신뢰할 수 있는 탐지 및 경고 신호를 제공하였다.
• 합성 레이더 데이터의 사용은 실제 하드웨어가 필요 없이 반복 가능하고 통제 가능한 AEB 기능 테스트를 가능하게 하였다.