Ansys AVxcelerate Sensors 소프트웨어가 HIL(Hardware-in-the-Loop) 테스트에 NI-RDMA를 활용합니다

OEM(Original Equipment Manufacturer)과 공급업체는 자율주행 기술을 발전시키기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다. 레벨 2를 완전히 넘어 레벨 3(주시하지 않음) 기능으로 이동하거나 이를 넘어서기 위해 필요한 마찰력을 얻는 것은 운영 설계 영역(ODD)의 진화 또는 자율주행 차량이 안전하게 작동할 수 있는 일련의 작동 조건에 달려 있습니다.

운전자가 운전석에 앉아 있지만 도로에서 눈을 뗄 수 있는 지점에 도달하기 위해 업계는 의도된 기능의 안전(SOTIF) 및 자율주행을 위한 안전제일(SAFAD) 요구사항에 따른 시스템 안전의 증거를 보여야 합니다. SOTIF(ISO 21448)와 SAFAD(ISO/TR 4804) 모두 HiL 테스트 중에 먼저 검증된 후 선택한 사용 사례에 대해 실제 도로 주행 테스트 중에 검증되는 자율주행 차량에 대한 검증을 통해 안전의 중요성을 강조합니다.

ODD가 계속 진화하고 확장됨에 따라 수백만 개의 시나리오와 기록하기 어려운 엣지 케이스에서 인지 성능을 테스트하는 것이 더욱 중요해질 것입니다. 이러한 새로운 인식 문제를 해결하기 위해 시장은 고해상도 카메라(8메가픽셀 이상), 고해상도 이미징 레이더 및 고해상도 라이다로 전환하고 있습니다. 또한 확장된 ODD 검증 범위는 시뮬레이션에 중점을 둡니다. 이러한 솔루션은 시뮬레이션과 최종 차량 모두에서 스트리밍하고 처리할 대량의 데이터를 생성합니다.

Ansys AVxcelerate Sensors 2024 R1 자율주행 차량 센서 시뮬레이션 소프트웨어에는 시뮬레이션과 실제 시스템을 결합한 Hardware-in-the-loop 환경에서의 인지 소프트웨어 테스트를 위한 중요한 기능 개선 사항이 포함되어 있습니다. 이 물리 기반 솔루션은 이제 NI가 제공하는 RoCE(Remote Direct Memory Access over Converged Ethernet) 기반 HiL 인프라와 호환되어 높은 수준의 인식을 검증하는 데 필요한 대규모의 실시간 저지연 데이터 교환을 지원합니다. 칩에 업계 등급의 인지 소프트웨어가 탑재된 프로덕션 환경에서 이미 Ansys 카메라 시뮬레이션이 사용되고 있기 때문에 RDMA 호환성은 솔루션의 유용성을 높일 것입니다.

합성 시뮬레이션 데이터를 사용한 HiL 벤치 테스트로 안전 규정 준수를 최우선으로 확보

생산이 가까워짐에 따라 복잡한 소프트웨어 시스템을 테스트하고 검증하기 위해 HiL 벤치에서의 테스트는 필수적인 절차가 됩니다. HiL 테스트 벤치는 카메라, 라이다, 레이더 등 다양한 센서의 합성 시뮬레이션 데이터 입력을 통합하여 자율주행 차량(AV) 시스템을 보다 적절하게 평가합니다.

HiL 테스트를 통해 시스템 검증의 가장 까다로운 측면인 데이터에 대해 훈련된 심층 신경망을 기반으로 센서 인식을 평가하는 문제를 해결할 수 있습니다. 대량 생산에 가장 가까운 전조 단계이기 때문에 개발 중에 사용되는 도구 중 매우 귀중한 것입니다. HiL 테스트에서 발생하는 모든 문제는 이 단계에서 특정 기능을 제어하는 전자 제어 장치(ECU) 또는 임베디드 시스템을 사용하여 해결할 수 있습니다.

인식 알고리즘의 복잡성 때문에 이론적 성격이 있거나 OTA(Over-the-air) 카메라 및 HiL 모니터링과 같은 한계를 보이는 기존 기술을 기반으로는 검증할 수 없습니다. 대신 대량의 합성 시뮬레이션 데이터에 대해 테스트해야 합니다. 시뮬레이션을 통한 직접 데이터 주입은 전송 중에도 주입된 데이터의 품질을 유지하면서 카메라가 보정을 모니터링할 필요가 없도록 합니다.

시뮬레이션을 통한 직접 데이터 주입으로 벤치의 정확성 가속화

오늘날의 고해상도 센서는 HiL 벤치에 대한 기술적 제약을 만듭니다. 이러한 어려움은 HDMI 또는 DisplayPort를 통해 합성 비디오 데이터를 HiL 벤치로 전송하는 전통적인 방법과 관련이 있습니다. 이러한 포트에서 제공하는 Full HD 해상도 및 데이터 전송 제한은 자율주행 환경에서 요구하는 실시간 응답 속도에 대한 요구를 충족하기에 부적절합니다.

HiL 벤치에 대한 인식을 테스트하기 위해 시뮬레이션에서 나오는 원시 신호를 기반으로 직접 데이터 주입이 실행 가능한 솔루션을 제시합니다. OTA(Over-the-air)와 같은 카메라 칩을 테스트하기 위한 기존 HiL 기법을 사용하면 특히 야간 주행 시나리오에서는 실제 카메라 이미지의 고다이나믹을 보존하거나 시뮬레이션할 수 없습니다. 또한 이러한 고다이나믹 범위의 부족으로 인해 카메라의 이미지 신호 처리(ISP)를 적절하게 자극할 수 없으므로 칩에서 들어오는 백 채널 데이터를 시뮬레이션 루프에 통합할 수 없습니다.

직접 데이터 주입을 사용하여 센서의 환경과 하드웨어/광학 측면을 완전히 시뮬레이션하면 원시 신호만 처리 하드웨어와 소프트웨어의 마지막 부분에 주입되므로 AV 인식을 보다 정확하게 테스트하고 검증할 수 있습니다. 원시 데이터 주입을 통해 칩과 이미지 신호 프로세서(ISP)가 관련 데이터로 자극됩니다. 결과적으로 전체 거동이 현실과 일치하며, 시뮬레이션 루프에서 백 채널 데이터를 고려할 수 있습니다. 즉, 테스트하기 전에 특수 "HiL mode"에서 설정할 필요 없이 원래 시리즈 펌웨어로 ECU를 테스트할 수 있습니다.  

고해상도 카메라 또는 다중 센서 시뮬레이션의 경우 CPU 집약적 데이터 전송은 종종 HiL 벤치의 절대 실시간 요구사항에 대한 과제가 됩니다. 2024 R1에서 AVxcelerate 소프트웨어에는 이러한 문제를 해결하고 원활한 데이터 흐름을 촉진하는 NI RDMA 전송 기능이 포함되어 있습니다.

Ansys AVxcelerate Sensors 소프트웨어 + NI RDMA

Ansys와 NI(현재 Emerson의 일부)는 HiL 검증을 위해 물리적으로 정확한 실시간 고해상도 카메라 합성 데이터를 제공하여 테스트 제약 조건을 해결하고 있습니다. 이를 위해 NI RDMA 및 Ansys AVxcelerate Sensors 소프트웨어로 구현되는 폐쇄 루프 시뮬레이션을 개발했습니다. 이를 통해 고객은 NI 실시간 하드웨어 카메라 인터페이스 보드를 통해 실제 시뮬레이션 데이터를 테스트 중인 장치(DUT)의 입력 포트에 직접 주입할 수 있습니다. 테스트 중인 ECU의 관련 동작을 평가하려면 정확한 합성 데이터를 주입해야 합니다. 이것이 물리적으로 정확한 시뮬레이션이 필요한 주된 이유입니다. AVxcelerate 소프트웨어의 고충실도, 물리 기반 시뮬레이션은 24비트 원시 데이터 이미지의 전체 동적 전반에 걸쳐 전체 장면 정보를 보존하는 데 도움이 됩니다. 따라서 이미저 스펙트럼 범위 적응, HDR 이미저/DSP 시뮬레이션 및 다중 노출 인식 전략을 적용할 수 있습니다.

그런 다음, AVxcelerate Sensors 애플리케이션 내에서 실시간으로 이미지의 부분 집합을 생성하여 빠르고 검증 가능한 결과를 얻을 수 있습니다. Ansys 소프트웨어는 기존 시뮬레이션 기법을 사용할 때보다 훨씬 짧은 시간 내에 검증된 카메라 컴퓨터 비전(CV)을 지원합니다.

NI RDMA는 짧은 지연 시간과 높은 대역폭으로 대량의 합성 데이터를 전송하여 고해상도 카메라 피드를 실시간으로 호스팅할 수 있는 이 폐쇄 루프 시스템의 요소입니다. 기본적으로 NI RDMA 드라이버 소프트웨어는 RDMA 기술(RoCE)을 사용하여 통합 이더넷을 통해 데이터를 교환할 수 있는 두 개 이상의 시스템에 대한 지원을 제공합니다. RDMA 호환 인터페이스 프로그래밍의 하위 수준 세부 정보를 추상화하고 데이터 전송을 위한 간단하고 효율적인 API(응용 프로그래밍 인터페이스)를 제공합니다. 또한 NI는 개방성 및 시스템 호환성에 대한 동일한 접근법을 따르는 시뮬레이션 환경에 쉽고 빠르며 벤더에 구애받지 않는 연결을 가능하게 하는 SDK(Software Development Kit)의 개발을 통해 이러한 기능을 더욱 확장했습니다.

AV 인식을 더욱 선명한 초점으로 제공하는 성공적인 조합

Ansys AVxcelerate Sensors 시뮬레이션 소프트웨어, NI 하드웨어 및 융합형 이더넷 링크를 통한 RDMA는 OEM이 추가 테스트 및 검증을 위해 실제 차량에 센서를 배치할 수 있도록 물리적 세계와의 연결 또는 루프를 생성합니다. 이 폐쇄 루프 솔루션을 통해 고객은 가상 프로토타입이 인식 알고리즘을 실행하는 하드웨어 및 실시간 시스템과 어떻게 상호 작용하는지 시각화, 분석 및 검증할 수 있습니다. 테스트 환경과 인터페이스 기능을 확장하여 전체 운영 체제, 애플리케이션 스택 및 하드웨어를 포함합니다. 또한 인식 알고리즘을 테스트하고 첨단 운전자 지원 시스템(ADAS) ECU를 완전히 자극하여 시뮬레이션 데이터를 기록된 실제 데이터와 비교하고 대조하는 리플레이 테스트로 확장할 수 있습니다.

Ansys-NI 파트너십은 차량 인식을 더욱 명확하게 초점을 맞추는 데 도움이 되며, 자동차 회사가 개발 중에 빠르고 안전하게 속도를 높일 수 있도록 지원함으로써 상당한 이점을 제공합니다.

카메라 외에도, Ansys와 NI는 레이더 및 라이다 기술을 포함한 ADAS 및 AV 분야의 다른 센서를 위한 유사한 폐쇄 루프 솔루션을 개발하고 있습니다. 파트너십에 대한 자세한 내용은 여기를 참조하십시오.