최근 자율주행을 위한 정밀 측위와 환경 인식 센서를 융합한 정밀 항법 기술의 중요성이 증가하고 있으며, 이를 모두 포함하는 복합측위 모듈의 연구가 진행되고 있다. 복합측위 모듈을 구성하는 핵심 부품은 절대 측위를 위한 GPS/DR, 상대 측위를 위한 카메라, 라이다 센서가 있으며, 융합 측위 알고리즘을 통해 자차의 위치 측위를 결정하게 된다. 복합측위 모듈은 자율주행 플랫폼 차량의 9대 핵심 부품 중 하나로써, 고정밀 맵 전송 모듈에 정확한 측위 정보를 제공해야 하며, 이를 위해서는 고정밀 Ref. 시스템과 3D 형식의 HD-Map을 통한 성능 평가가 반드시 이루어져야 한다. 또한, 기만 신호/음영 지역/기상 환경 별 가상 시뮬레이션 환경을 구성하여 지속적인 성능 평가를 통해 복합측위 모듈 알고리즘을 개선해야 한다. 본 논문에서는 복합측위 모듈의 자율주행 플랫폼 통합 환경에서의 성능 평가 와 복합측위 모듈 알고리즘 개선을 위해 복합측위 모듈, 고정밀 Ref. 시스템, 가상 시뮬레이션, 고정밀 맵 구축 시스템을 구성했다. 자율주행 플랫폼 통합 환경에서 복합측위 모듈과 고정밀 Ref. 시스템의 데이터와 가상 시뮬레이션 성능 평가 환경을 통해 기만 신호/음영 지역/기상 환경 별 데이터를 수집했다. 고정밀 Ref. 시스템은 국토지리정보원의 기준국 (Base Station) 후처리 데이터와 Forward/Backward Simulation을 통해 측위 정확도를 향상시켰다. 성능 평가용 고정밀 HD-Map은 MMS/지상/항공 측량으로 취득한 Point Cloud Data와 이미지를 정합하여 구축했고, 위치 정확도는 1.5 cm/pixel이다. 위치 정확도/횡방향 정확도/속도/방향/출력 주기/항법 무결성/가용성/기만 대응률에 대해 각 항목별 융합 항법해 수식이 적용된 평가 S/W에 *.shp 형태의 고정밀 HD-Map을 적용하여 평 가 결과를 산출했다. 자율주행 통합 플랫폼 실차 환경에서의 성능 평가 결과는 복합측위 모듈의 알고리즘 개선에 활용했고, 정량적 목표 대비 만족한 평가 결과를 얻었다.

A Study on Performance Evaluation Method of the Complex Positioning Module for Autonomous Vehicle in the Integrated Environment of the Autonomous Driving Platform

Yui-Hwan Sa*, Sung-Hyun Cho, Sung-Jin Kim

Recently, the importance of precision navigation technology that combines precision positioning for autonomous driving and environmental recognition sensors is increasing, and research on complex positioning modules including all of them is being conducted. The core components that make up the composite positioning module include GPS/DR for absolute positioning, cameras and lidar sensors for relative positioning, and the positioning of the vehicle is determined through the fusion positioning algorithm. The complex positioning module is one of the nine core components of an autonomous platform vehicle, and accurate positioning information provide to the high-precision map transmission module, and which must be evaluated through a high-precision Ref system and 3D format HD-Map. In addition, it is necessary to improve the complex positioning module algorithm through continuous performance evaluation by configuring a virtual simulation environment for each deceptive signal/shaded area/weather environment. In this paper, in order to evaluate the performance of complex positioning modules in the integrated autonomous driving platform environment and improve complex positioning module algorithm, complex positioning modules, high-precision Ref systems, virtual simulation environments, and high-precision map construction systems were constructed. Data from complex positioning modules and high-precision Ref systems in an integrated autonomous driving platform environment and data by deceptive signal/shaded area/weather environment were collected through a virtual simulation performance evaluation environment.  The high-precision Ref system improved positioning accuracy through post-processing data of the Base Station and forward/backward simulation of the National Geographic Information Service. The high-precision HD-Map for performance evaluation was built by matching images with Point Cloud Data acquired by MMS/ground/air surveying, and the location accuracy is 1.5 cm/pixel. For location accuracy/transverse accuracy/speed/direction/output cycle/navigation integrity/availability/manage response rate, the evaluation result was calculated by applying high-precision HD-Map in the form of *.shp to evaluation S/W to which the fusion navigation formula was applied. The performance evaluation results in the actual environment of the integrated autonomous driving platform were used to improve the algorithm of the complex positioning module, and satisfactory evaluation results were obtained compared to the quantitative goal.

Keywords: autonomous vehicle, complex positioning module, actual vehicle evaluation, HD-map

Speaker 사의환* 한국자동차연구원