관리번호

2023-자율주행차-일반-02

산업

기술

분류

중분류Ⅰ

중분류Ⅱ

과제유형

□ 원천기술   ■ 혁신제품

자동차/철도차량

-

융합유형

■ 산업고도화형 □ 사회문제해결형  □ 신산업창출형  □ 해당없음

해당여부

□ IP연계  □ 표준연계  □ 디자인연계  □ BI연계  □ 경쟁형  □ 복수형    □ 국가핵심기술  □ 서비스형  □ 안전과제  □ 탄소중립  □ 국제공동    □ BM형  □ 원스톱형  □ 챌린지형  □ 통합형  □ 실증형

R&D

샌드박스유형

■ R&D 샌드박스(일반)  □ R&D 샌드박스(지정)

과제명

자율주행차 인지성능 향상을 위한 MEMS 마이크로폰 기반 긴급차량 인식 기술 개발

품목코드

(HSK10)

류

호

소호

통계부호

(TRL :  [시작] 4단계 〜 [종료] 7단계)

1. 개념 및 정의

ㅇ 차량용 MEMS 마이크로폰이 수집하는 외부 음향 데이터를 활용하여 다양한 주행상황(특히, 긴급차량(경찰차, 구난차량 등))에서 청각장애운전자 및 자율주행차의 인지성능 향상 기술

ㅇ 차량 주행 환경에 강건하고 긴급차량의 음향정보와 환경센서 정보를 융합하여, 자율주행차의 인식성능 향상을 기반으로 긴급차량 회피주행, 주행차선 변경 등 자율주행차 성능 고도화 지원 기술

* (NVIDIA) ‘22년 비상대응 차량의 사이렌 소리를 포착하여 심층신경망, 인공지능을 활용하여 이동방향 및 비상대응 결정 특허 출원

* (NHTSA) 자율주행시스템 가이드라인 2.0은 자율주행차의 OEDR(Object and Event Detection and Response) 수행시 긴급차량을 인식-대응하는 내용 포함

2. 연구목표 및 내용

□ 최종 목표

ㅇ MEMS 마이크로폰을 자율주행차 탑재하여 음향데이터를 수집, 학습을 통해 다양한 주행상황(특히, 긴급차량(경찰차, 구난차량 등))에서 비상차량의 종류와 방향을 식별, 외부 도로이용자에게 공유하고 자율주행차의 인지 성능을 향상시키는 기술 개발

ㅇ 정량적 목표

핵심 기술/제품 성능지표			단위	달성목표	국내최고 수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	MEMS 마이크로폰 모듈	Sensitivity (94dBSPL@1㎑)	dB	-10 (IEC60268-4)	-	-
2		SNR(Signal Noise Ratio) (94dBSPL@1㎑)	dB	-65 (IEC60268-4)	-	-
3		외부 방수등급	cm	100 IP67 (IEC60529)	-	-
4		염수 침수시험	min	5min/10회 ISO 16750-1	-	-
5	긴급차량 최대 감지거리		m	30 이상	-	-
6	긴급차량 분류 정확도1) (경찰차, 소방차, 앰블런스 등)		%	90 이상	-	-

1) 다양한 주행상황(긴급차량, 날씨, 노면특성(과속방지턱, 포트홀 등))에서 외부 음향 DB를 구축하고, 분류 정확도 평가

□  개발 내용

ㅇ 차량 외부 탑재형 음향 인식용 MEMS 마이크로폰 모듈 개발

- 외부 환경에 강건한 마이크로폰 모듈 개발(방수실링, 오염방지 등)

- 방진 기능이 있는 MEMS 마이크로폰 차량 부착용 마운트 기구부 개발

- 인식 기술 향상을 위한 MEMS 마이크로폰 위치 및 개수 설계 알고리즘 개발

- 다양한 주행환경(주행속도, 도로유형, 날씨, 주변차량 등)내 외부음향 DB 구축 및 분석

ㅇ 외부음향 DB 학습 기반 긴급차량 인식 기술 개발

- 자율주행 제어권 전환을 위한 음원추척 및 음향패턴 분석을 통한 긴급차량 인식* 기술 개발

*긴급차량 종류, 접근형태(방향, 거리) 등의 주행공간내 위치 예측

- 긴급차량 인지 관련 Sound Quality Index 개발 및 학습 알고리즘 적용

- 차내 긴급차량 공간정보 제공 HMI 기능* 개발

*차내 디스플레이, 사운드, 햅틱 등의 운전자 정보제공 기능

- 긴급차량 인식정보의 외부 도로이용자(차량, 보행자 등) 공유* 기술 개발

*외부 디스플레이, 빔포밍 스피커, 무선통신 등

ㅇ 차량 외부 탑재형 마이크로폰 기반 주행상황 인식시스템 통합평가기술 개발

- 긴급차량 포함 도로 주행 시나리오 및 평가사양 개발

- 시나리오 기반 외부음향 DB 가공-복합 등 주행상황 생성 기술 개발

- 주행 시뮬레이터 평가 환경 구축을 통한 긴급차량 인식/분류 성능 검증

- 자율주행차 실도로 실증을 통한 긴급차량 인식/분류 성능 검증

□ TRL 핵심기술요소(CTE)

핵심 기술요소		최종단계	생산수준 또는 결과물	시험평가 환경
1	MEMS 마이크로폰 신뢰성	7	시제품/성능시험결과	실험실
2	긴급차량 인식 성능	7	시제품/성능시험결과	실험실/주행시험장

3. 국내외 기술 동향

ㅇ (구글) ‘17년, 애리조나주에서 차량 외부 마이크로폰을 이용하여 경찰차, 앰플런스, 소방차 등을 검출하여 차량을 제어기하는 기술을 개발 적용 중이며, 관련 특허 출원

ㅇ (도요타) 자율주행차에 카메라-마이크로폰을 탑재. 영상을 통해 긴급차량을 검출하고, 오디오 데이터를 이용해 긴급모드 유무를 판별하여 자율주행차의 거동을 제어하는 특허 출원

- 특히, 카메라로 검출되지 않는 긴급차량의 위치를 외부 오디오 데이터로 검출하는 기술 적용

ㅇ (인피니언) 자동차에 청각을 부여하는 첨단 센싱 솔루션 개발

- 기존 센서 시스템에 MEMS 마이크로폰을 추가하여 사각지대 차량이나 접근중인 응급 차량을 감지하고 경고

ㅇ (현대차) ’19년 청각장애인을 위한 차량주행지원시스템(ATC : Audio-Tactile Conversion) 프로젝트 개발 시연

- 차량 내외부의 모든 소리정보를 시각·촉각으로 변환해 전달하는 감각 변환 기술 적용

4. 지원 필요성

□ 기술적 지원필요성

ㅇ 일반적인 자율주행차는 사람의 눈을 대신하는 카메라, 레이더, 라이다 등의 부품은 국산화 개발이 십수년간 진행되어 왔으나, 사람의 귀 역할을 하는 센서는 국산화 개발이 전무하여 기술개발 시급

- 음향 데이터를 활용하면 자율주행차의 인식 성능 향상과 도로상황(긴급차량주행)에 최적화된 자율주행이 가능하여 자율주행 기술고도화에 기여

* 구글, 도요타 등 해외 선진기업은 이미 관련 기술개발과 특허를 출원하여 기술 선점 중

□ 경제적 지원필요성

ㅇ MEMS 마이크로폰의 다양한 장점(낮은 출력 임피던스, 소형화, 환경신뢰성 등)으로 ECM 마이크를 대체 중

ㅇ 차량용 MEMS 마이크로폰의 수요가 증가하고 있어, 고부가가치 MEMS 마이크로폰 모듈·시스템 기술 개발을 통해 국내외 부품 시장 선점 가능

□ 정부/정책적 지원필요성

ㅇ 국내 차량용 마이크로폰은 중소기업이 주도적으로 개발하고 있어, 자체 기술개발 여력(인력, 연구개발비 등)이 부족하여 정부지원이 절실

ㅇ 환경신뢰성 확보시 공공연구기관의 고가 장비를 활용하고, 법/제도 맞춤형 기술개발, 연구소-대학의 핵심기술 적용을 위해서는 정부지원을 통한 산학연 컨소시엄형 정부과제 추진이 필요함

5. 활용방안 및 기대효과

□ 활용방안

ㅇ 첨단운전보조시스템(ADAS, Advanced Driver Assist Systems) 및 자율주행차의 인식성능 고도화에 활용

□ 기술적 기대효과

ㅇ 자율주행차의 긴급차량 인식 성능 고도화를 통해 국산 자율주행차의 기술경쟁력 강화 및 해외 규제/표준 대응력 강화

□ 경제적 기대효과

ㅇ 차량 실내에 제한적으로 활용되고 있는 MEMS 마이크로폰의 차량 활용성을 확장하여, 국내 중소중견기업이 개발/제작하는 마이크로폰의 보급 확대로 중소중견기업 내수/수출 향상 기대

□ 기타 사회․문화적 측면의 기대효과 및 파급효과

ㅇ 도로내의 긴급구난차량(경찰차, 소방차, 앰블런스 등)에 대해 빠른 인식과 정보공유를 통해 긴급구난 상황에 민첩하게 대응하여, 인명구난, 사회적 비용 저감 등 긴급상황 대처능력 강화

6. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 기간 : 45개월 이내 (1차년도 개발기간 : 9개월, 2~4차년도 : 12개월)

ㅇ 정부출연금 :  ‘23년 20억원 이내(총 정부출연금 80억원 이내)

ㅇ 주관기관 :  중소·중견 기업

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수