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차량 간(V2V = 차량 대 차량)의 정보 공유와 트래픽 인프라(V2I

= 차량 대 인프라)로부터 공유되는 정보는 미래의 모빌리티 발전

에서 가장 중요한 요인 중 하나다. 이런 발전은 성능을 개선하고

기능 범위를 확장함으로써 이미 시장에 나와 있는 기존의 운전자

보조 시스템에 도움이 될 것이다.

오늘날의 운전자 보조 시스템의 한계

교통량이 많은 도로에서 운전할 때 앞에 있는 자동차가 고장나는

경우 (하지만 곡선 도로여서 잘 보이지 않는 경우) 뒤따르는 차량

의 운전자가 상황을 너무 늦게 인지하거나 전혀 감지하지 못해

충돌이 발생할 위험이 있다. 고급 레이더 기반 ADAS(Advanced

Driving Assistance Systems)를 갖춘 차량이어도 감지 범위를 벗

어난다면 교통사고에 대한 정보에 접근할 수 없어 이와 같은 상

황에서 한계에 봉착하게 된다. 그러나 V2X가 장착된 차량은 주변

의 모든 교통 사용자들이 시기적절하게 반응하도록 무선 메시지

를 통해 알릴 수 있다.

V2X는 현재 ADAS 컴포넌트의 다른 한계들도 극복할 수 있다. 예

를 들어 오늘날의 도로 표지판과 교통 신호등은 이미 카메라로

감지될 수 있다. 그러나 안개나 폭우에 의해 감지가 제한될 수 있

다. 또한 오늘날의 운전자 보조 시스템은 이미 일어난 상황에 대

해서만 반응할 수 있다. 예를 들어, 신호등이 언제 바뀔지 “예측”

하지 못한다. 반면에 무선 기반 V2X 시스템은 예측 지원 기능을

제공한다. V2X 시스템은 보조 시스템이 모퉁이 주변과 건물을 관

통하여 “감지”할 수 있게 해주고, 반응해야 하는지 여부와 반응해

야 한다면 언제 반응해야 하는지를 더 빨리 안다. 그럼에도 불구

하고 V2X “센서”의 추가 정보는 운전자 보조 시스템의 복잡성과

테스트에 요구되는 노력을 증가시킨다. 다음 섹션에서는 테스트

엔지니어가 V2X 기반 운전자 보조 시스템을 테스트할 때 효율적

이며 재현 가능하도록 하는 방법과 테스트 툴에 대하여 추가된

요구 사항들을 설명한다.

V2X 메시지 및 내용 처리

1세대 V2X ECU에는 송수신기, V2X 통신 스택, V2X 기반 운전자

보조 기능이 포함되어 있다. 블랙박스 테스트 시 외부에서 접근

가능한 ECU의 인터페이스를 통해 이런 기능을 테스트하기 위해

테스트 툴은 V2X 메시지를 송신 및 수신할 수 있어야 한다. 이를

위해 테스트 시스템에는 통신 동작의 쉬운 구성과 테스트 툴의

Tx/Rx 기능과 같은 물리적인 파라미터들을 표시 가능하게 해주는

인터페이스 장비가 있어야 한다. 또한 상위 계층의 통신 프로토

콜이 명확하고 이해할 방법으로 지원되고 해석돼야 한다. 테스트

툴에 대한 또 다른 요구 사항은 차량 위치 및 센서 정보와 같은

실제 정보를 전달하는 어플리케이션 전용 메시지를 해석할 수 있

어야 한다는 것이다.

숨겨진 이면

V2X 기반 운전자 보조 시스템 테스트V2X 어플리케이션의 개발 및 테스트는 테스트 절차가 차량 자체의 전기/전자 시스템뿐만 아니라 V2X 네트워크와 관련한 요소에 대

해서도 해결해야 하므로 자동차 OEM과 공급업체에 완전히 새로운 도전을 제시한다. 이 글에서는 어떻게 엔지니어들이 적절한 툴을

사용하여 복잡한 V2X 시나리오의 테스트 및 검증을 효과적으로 구현할 수 있을지 설명할 것이다.

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기술기사 / V2X 기반 운전자 보조 시스템 테스트

ECU를 시뮬레이션하기 위해서는 테스트 툴의 V2X 메시지가 PKI

인증서에 따라 표시되어야 한다. 따라서 테스트 툴은 인증서를

처리할 수 있고,관련된 암호화 알고리즘을 지원하며 V2X 패키지

의 관련 보안 헤더를 생성할 수 있어야 한다. 인증서 전환에 대한

표준이 제공되기 때문에, 테스트 툴 역시 어플리케이션 테스트

기간 동안 유효하거나 유효하지 않은 인증서 간 전환 옵션을 제

공해야 한다. 이로 인해 ECU에서 수신한 유효하지 않은 메시지

가 실제로 거부되는지 테스트할 수도 있다. 인증서 생성 기능이

있는 테스트 툴은 추가적인 장점이 있다. 이런 인증서는 테스트

단계 동안 사용될 수 있다. 나중에 생산된 차량에서는 이런 인증

서를 사용하여 표시된 V2X 메시지가 테스트 루트에 기반하여 무

시될 수 있다.

루트 인증서뿐만 아니라 중간 및 익명 인증서(인증 티켓)를 관리

하고 표시하는 것도 유용하다. 인증서 검증을 위한 보안 관련 알

고리즘은 유효한 서명을 위해 들어 오는 메시지의 즉각적인 확인

을 허용하고, 필요한 경우 테스트 보고서에 결과 기록이 가능하

다.

V2X - 운전자 보조 시스템을 위한 추가 데이터 소스

오늘날의 운전자 보조 시스템은 카메라 데이터와 레이더 및 광

선 레이더 센서의 데이터에 기반한 환경 지도(환경 모델)를 계산

한다. 이 데이터 자료는 센서 융합 알고리즘으로 알려진 것에 대

한 토대로 사용된다. 즉, 개별 센서에서 감지한 개체는 상호 관

련되고, 가중되고, 마침내 환경 모델로 매핑된다. 이 환경 모델은

환경의 전반적인 지도를 재현하고 안전 기능의 데이터 기반이

된다.

위치 추적 - 테스터가 포괄적인 관점을 갖는 방법

운전자 보조 시스템의 작동 모드를 자세히 들여다보면 개별 차량

운전자가 서로 지리적 위치 추적을 통해 중요한 역할을 한다는

것을 알 수 있다. 예를 들어, 브레이크 보조 장치는 앞 차량과의

거리와 자체 제동 감속도가 정의된 범위 내에 있을 때만 활성화

된다. ECU의 기능은 동일한 방향으로 운전하고 있든 반대 방향

으로 운전하고 있든, 충돌 위험이 있든 없든, 특정한 시간 지점에

서 차량 간 거리를 계산한다.

그런 복잡한 운전 시나리오의 개요를 유지하기 위해서는 위치,

운전 방향, 지도에서 각 개체의 상태를 시각화하는 것이 좋다. 그

러면 개발 및 테스트 엔지니어는 연관성이 올바른지(예: 차량 간

거리), V2X 메시지의 위치 매개 변수가 올바르게 설정되었는지를

한 눈에 알 수 있다. 또한 이벤트 특정 메시지를 ECU가 전송한 시

간의 위치를 시각화할 수도 있다. 교통 신호등과 같은 인프라 장

비에서 도착하는 V2X 메시지도 마찬가지이다. 그래픽 재현이 없

으면 차량이 교차로에 도착하는 순간 교차로의 배치 또는 특정

신호등의 신호 상태를 이해하기가 매우 어렵다(그림 1).

보안 지원

유효한 V2X 통신은 통신에 속한 모든 ECU가 V2X 메세지를 수신

할 때 달성된다. V2X 메시지가 동일한 공공 키 인프라(Public Key

Infrastructure, PKI)에 기반하여 표시되는 경우가 바로 이런 경우

이다. 제어 장치는 유효한 서명이 없는 V2X 메시지를 차단하고

어플리케이션 계층으로 라우팅하지 않는다. 이 작업은 “Virtual

stone thrower”와 같은 권한 없는 발신자가 메시지 전송을 통해

보조 시스템을 방해하지 못하게 한다.

그림 1: 루트비히스부르크의 V2X 지원 신호등 장치의 차량, 이벤트 및 교차로 정보의 CANoe .Car2x 화면

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기술기사 / V2X 기반 운전자 보조 시스템 테스트

련시키고 시간이 지나면서 시나리오의 동작을 매개 변수화할 수

있는 툴이 이 지점에서 매우 유용하다. 벡터의 CANoe.Car2x 테

스트 툴에 포함된 Car2x 시나리오 에디터는 그와 같은 편집 툴이

고, 그래픽 유저 인터페이스를 통해 테스트 시나리오를 생성하는

옵션을 제공한다. 에디터는 경유 지점 설정으로 정의한 경로 생

성을 도와준다. 차량 및 고정 송신기는 이런 경로상에 위치할 수

있고, 차량은 이동할 수 있다. 경로를 따르는 속도와 다른 차량과

의 관계, 시간 및 장소의 기능으로서 V2X 이벤트의 전송, 방향 지

시 신호 또는 가속 페달의 활성화 여부 등 차량의 동작을 구성할

수도 있다.

이후에 CANoe .Car2x 테스트 툴은 사용자가 생성된 테스트 시나

리오를 로드하게 해주고 유효한 V2X 통신을 생성한다. 이렇게 되

면 어플리케이션 테스트를 쉽고 빠르게 생성하고 실행할 수 있다

(그림 2).

결론

테스트 엔지니어는 V2X 기반 운전자 보조 기능을 분석하고 시뮬

레이션하고 테스트할 때 여러 가지 특별한 도전에 직면하게 된

다. 훌륭한 테스트 툴은 관련 범위의 기능을 사용하여 엔지니어

를 지원한다. 이 툴에는 송신 및 수신을 위한 물리적 인터페이스

를 갖춘 인터페이스 하드웨어가 포함된다. 테스트 툴은 또한 V2X

특정 통신 프로토콜을 지원하고 도메인 전용 어플리케이션 메시

지를 해석해야 한다. 테스트 툴의 보안 지원이 없으면 테스트 중

에 ECU를 시뮬레이션하거나 자체 보안 기능을 테스트하는 것이

불가능할 수 있다.

센서로부터 발생한 데이터는 Ethernet, CAN(FD) 및 FlexRay 네트

워크를 통해 공급된다. V2X 기술이 사용될 때, 환경에 대한 보완

정보의 다른 소스가 추가된다. 이 데이터는 센서 융합 알고리즘

으로 통합되기도 하고, 그 다음 어플리케이션으로 전달된다. 따

라서, V2X 테스트 툴은 다양한 네트워크에서 전달되는 광범위한

데이터를 처리할 수 있어야 한다. ADAS 기능의 시뮬레이션 역시

동시에 생성하는 기능, 즉 ADAS ECU에서 사용하는 모든 네트워

크에 대해 전체 데이터 트래픽을 생성하는 기능이 필요하다.

V2X 테스트 시스템의 또 다른 과제는 계측 인터페이스에서 수신

하는 데이터의 타임 스탬프를 다양한 데이터가 서로를 평가할 수

있도록 모든 네트워크에 대해 동기화하는 것이다. 이것은 정의된

시간 지점에서 다양한 센서가 감지하는 개체들의 위치를 분석하

고 그에 따라 융합 알고리즘이 위치 결과를 계산할 때 특히 중요

하다.

어플리케이션 테스트 생성 및 실행

V2X 기반 어플리케이션을 테스트할 때 커다란 난점은 재현 가능

한 시나리오와 테스트 매개 변수를 제공하는 적합한 V2X 환경을

생성하는 것이다. 교통체증에 대한 사전 경고, (전방의) 느린 차

량에 대한 경고 또는 비상 전자 제동(브레이크 경고) 등과 같은

안전 기능을 테스트하기 위해서는, ECU에서 어플리케이션을 시

뮬레이션하는 V2X 통신이 생성돼야 한다. 더 중요한 사항은 다음

과 같다. 생성된 시나리오에 실제 운전 상황의 어떠한 측면도 결

여되어서는 안 된다. 차량 간 거리, 속도, 가속도 및 감속도, 어플

리케이션 메시지의 내용은 매우 정확해야 한다. 차량을 상호 관

그림 2: CANoe .Car2x 및 VN4610 V2X 테스트 인터페이스를 사용한 V2X 기반 어플리케이션 테스트의 생성 및 실행

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기술기사 / V2X 기반 운전자 보조 시스템 테스트

내부 차량 네트워크가 보조 기능의 동작에 영향을 주기 때문에

테스트 툴이 Ethernet과 CAN(FD)과 같은 네트워크에서 받은 데

이터를 테스트에 포함될 수 있도록 처리할 필요도 있다. 복잡한

시나리오의 구성은 체계적으로 생성하고 유지하기가 매우 어려

우므로 테스트 시나리오 생성 기능도 테스트 엔지니어에게 매우

큰 도움이 된다. 테스트 자동화 기능은 필수이다. 이 기능은 처음

에 생성된 테스트가 추후에 확장될 수 있게 하며, ECU가 다양한

파라미터 구성으로 시뮬레이션 및 테스트 될 수 있게 한다.

Dipl.-Ing. (FH) Thomas LöfflerVector Informatik GmbH에서 네트워크 및 분산 시스템 분야 팀장이며

CANoe .Car2x의 제품 매니저이다.

Jens Buttgereit, M.Sc.Vector Informatik GmbH의 소프트웨어 개발자로 V2X 통신 및 ADAS에

서 테스트 툴 개발을 담당한다.

이미지 권리: Vector Informatik GmbH

독일 출판물 “Hanser Automotive“ 2018년 11월호 기사 번역판