차량 내 탑승자 인식 정확도 높인 레이더 기술
차량 내 탑승자 인식 정확도 높인 레이더 기술
  • 함예솔
  • 승인 2021.01.04 19:30
  • 조회수 1263
  • 댓글 0
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DGIST 미래자동차연구부 현유진 박사 연구팀이 도플러 레이더 센서 기반의 머신러닝 기술을 이용해 차량 내 탑승자 인식을 더욱 정밀하게 측정하는 기술을 개발했습니다. 이는 향후 스마트카나 자율주행차 등 미래차 시장에 활용이 기대된다. 해당 연구는 센서 및 신호처리 분야의 세계적 국제학술지인 'MDPI Sensors'에 게재됐습니다. 

자율주행차가 보는 세상. 출처: AdobeStock
 차량 내 탑승자 인식 정확도 높인 머신러닝 기반 레이더 기술이 개발됐다. 출처: AdobeStock

차량 내 탑승자 인식 정확도 높이려면?!

 

최근 대두되는 사회적 문제 중 아이를 차량 내에 방치하는 사고가 종종 일어나고 있습니다. 이 때문에 차량 내 탑승자를 인지하기 위한 초음파센서가 널리 사용되는데, 거리 값을 이용하기 때문에 다른 사물을 탑승자라고 오판 할 수 있습니다. 또한 카메라의 경우 사물 인지가 가능하나, 조명에 민감하고 사생활 보호 이슈로 인해 소비자의 거부감이 존재합니다. 탑승자의 열을 측정해 존재를 확인하는 적외선 센서도 활용되나, 탑승자의 옷차림이나 카시트의 열선 등에 의해 성능이 저하될 수 있습니다. 

 

이러한 기존 센서들의 단점을 보완하고자 최근 레이더 센서 기반으로 탑승자를 인지하는 기술이 차량에 탑재되고 있습니다. 레이더 센서는 비교적 외부환경에 영향을 받지 않으며, 탑승자가 움직이지 않는 경우에는 호흡 신호의 측정이 가능합니다. 하지만 탑승자가 수면 중 또는 깨어난 상태에서 움직이면 생체신호 인지가 불가능하고 차량 내 움직임이 발생하는 객체가 사람 이외에도 다양하게 존재 할 수 있기 때문에 움직이는 탑승자도 구별 할 수 있는 기법이 필요한 실정입니다. 

연구팀이 개발한 전체 레이더 시스템 개념도. 출처: DGIST
연구팀이 개발한 전체 레이더 시스템 개념도. 출처: DGIST

이에 DGIST 현유진 박사 연구팀은 수신된 레이더 도플러 주파수 스펙트럼을 분석해 객체의 움직임 여부에 상관없이 그 객체가 사람인지 아닌지를 결정할 수 있는 기법을 개발했습니다. 도플러 주파수란 레이더 센서의 송신 전자파가 움직이는 객체로부터 반사될 때 그 객체의 움직임 속도에 의해 발생한 위상변위를 말합니다. 

연구팀이 개발한 전체 레이더 신호처리 알고리즘 개념도. 출처:DGIST
연구팀이 개발한 전체 레이더 신호처리 알고리즘 개념도. 출처:DGIST

연구팀은 움직이는 사람의 경우, 레이더 반사 신호가 머리, 가슴, 팔, 허리, 허벅지 등 다양한 컴포넌트로부터 발생하고 그 수신신호의 도플러 스펙트럼은 크기와 모양이 시간에 따라 매우 가변적이라는 특성을 활용했습니다. 이 때 사람의 움직임으로부터 반사된 레이더 수신신호를 전파 이미지로 생성한 후 특징벡터 2개를 추출했고, 사람의 호흡에 의해 발생한 도플러 주파수 값으로부터 특징벡터 1개를 생성했습니다. 이를 인공지능 연구 분야인 머신러닝 기법을 이용해 레이더 신호처리 알고리즘으로 완성했습니다. 

 

연구팀은 실제 차량 내부와 유사한 테스트 베드를 구축하고 레이더 신호를 획득하기 위한 모듈을 셋업했습니다. 그리고 다양한 시나리오를 기반으로 한 테스트를 통해 실제 사람만을 구분할 수 있는 객체 분류 정확도를 평균 98.6%까지 획득할 수 있었습니다. 

DGIST 미래자동차연구부 현유진 박사(오른쪽), 제2저자인 진영석 연구원(왼쪽). 출처: DGIST
DGIST 미래자동차연구부 현유진 박사(오른쪽), 제2저자인 진영석 연구원(왼쪽). 출처: DGIST

현유진 박사는 "이번 연구 성과로 차량 내 방치된 탑승자 인지 시스템을 더욱 개선할 수 있을 것"이라며 "특히 계산량이 매우 낮아 향후 마이크로센서에도 구현이 가능해 보이며, 스마트 환경에 최적화된 비접촉 센서로서 레이더 기술의 발전이 기대된다"고 밝혔습니다. 


##참고자료##

 

 


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