자율주행차량 기술 입문 (하드웨어와 소프트웨어 아키텍처부터 안전&보안에 이르기까지 | 2022년도 대한민국학술원 선정 교육부 우수학술도서)

행키샤프리

저자:행키샤프리(HankySjafrie)
ADAS(AdvancedDriverAssistanceSystem)와AD(AutonomousDriving)분야에서자동차소프트웨어엔지니어링을전문으로하는독립엔지니어링컨설팅회사인SGEC의CEO다.센서기술(레이더,라이다,초음파등)부터자동차사이버보안까지자동차제조업체와자동차기술공급업체의다양한R&D프로젝트를수행하면서풍부한관련경험을쌓았다.
SGEC에몸담기전에는BMW와아우디에서ADAS/AD및인포테인먼트시스템영역내의다양한시리즈를연구개발하는프로젝트와실리콘밸리에기반을둔자율주행스타트업에적극적으로참여했다.자동차업계의고객들과협력하는것외에도지멘스(Siemens),보스턴컨설팅그룹(BostonConsultingGroup),프라이스워터하우스쿠퍼스(PricewaterhouseCoopers),롤랜드버거(RolandBerger)등에자율주행기술에대한인사이트를제공하고있다.

역자:김은도
한양대학교ERICA에서응용물리학과를졸업한뒤,과학기술연합대학원대학교(UST)를통해한국전자통신연구원(ETRI)표준연구본부에근무하며정보통신네트워크공학을전공으로박사학위를취득했다.현재는KT융합기술원인프라연구소에선임연구원으로재직중이며,주연구분야는네트워크AI기술이다.ICT-DIY활동에관심이많아대학원생시절ICT-DIY커뮤니티의리더를역임하기도했으며,AI,IoT,빅데이터,블록체인등의다양한대회수상경력이있다.

역자:남기혁
고려대컴퓨터학과에서학부와석사과정을마친후한국전자통신연구원에서선임연구원으로재직하고있다.한빛미디어에서출간한『Make:센서』(2015),『메이커매뉴얼』(2016),『이펙티브디버깅』(2017),『전문가를위한C++』(2019),『리팩토링2판』(2020)과에이콘출판사에서출간한『현대네트워크기초이론』(2016),『도커컨테이너』(2017),『스마트IoT프로젝트』(2017),『파이썬으로배우는인공지능』(2017),『메이커를위한실전모터가이드』(2018),『Go마스터하기』(2018),『자율주행자동차만들기』(2018),『TheHundred-PageMachineLearningBook』(2019),『스콧애론슨의양자컴퓨팅강의』(2021)등을번역했다.

역자:서영빈
고려대컴퓨터학과에서학부와석사과정을마친후한국전자통신연구원에서선임연구원으로재직하고있다.한빛미디어에서출간한『Make:센서』(2015),『메이커매뉴얼』(2016),『이펙티브디버깅』(2017),『전문가를위한C++』(2019),『리팩토링2판』(2020)과에이콘출판사에서출간한『현대네트워크기초이론』(2016),『도커컨테이너』(2017),『스마트IoT프로젝트』(2017),『파이썬으로배우는인공지능』(2017),『메이커를위한실전모터가이드』(2018),『Go마스터하기』(2018),『자율주행자동차만들기』(2018),『TheHundred-PageMachineLearningBook』(2019),『스콧애론슨의양자컴퓨팅강의』(2021)등을번역했다.

역자:이승열
부산대학교IT응용공학과를졸업하고현재과학기술연합대학원대학교(UST)박사과정에재학중이다.한국전자통신연구원(ETRI)표준연구본부5G표준화팀에서근무중이며,주연구분야는인공지능을이용한네트워크지능화/자동화기술이다.

1장.개요
__1.1SDV기술의간략한역사
__1.2SDV란무엇인가?
__1.3SDV기술의기대효과
__1.4기존자율주행차량관련서적과다른점
__1.5이책의대상독자
__1.6이책의구성
__1.7당부의말
__참고문헌

2장.하드웨어
__2.1센서
____2.1.1핵심고려사항
____2.1.2센서의종류
______2.1.2.1레이더
______2.1.2.2라이다
______2.1.2.3초음파센서
______2.1.2.4카메라
______2.1.2.5위성항법시스템
______2.1.2.6IMU
______2.1.2.7오도메트리센서
__2.2컴퓨팅플랫폼
____2.2.1핵심고려사항
____2.2.2컴퓨팅플랫폼의예
__2.3액추에이터인터페이스
____2.3.1액추에이터인터페이스의구성요소
____2.3.2드라이브바이와이어시스템실현
__2.4차량내부네트워크
__2.5요약
__참고문헌

3장.인지
__3.1로컬라이제이션
____3.1.1GNSS기반로컬라이제이션
____3.1.2휠오도메트리기반로컬라이제이션
____3.1.3INS기반로컬라이제이션
____3.1.4외부참조정보를이용한로컬라이제이션
____3.1.5라이다기반로컬라이제이션
____3.1.6카메라기반로컬라이제이션
____3.1.7다중센서융합기반로컬라이제이션
__3.2매핑
____3.2.1점유격자지도
____3.2.2특징지도
____3.2.3관계지도
____3.2.4다른유형의지도
__3.3SLAM
____3.3.1점유격자지도
______3.3.1.1칼만필터
______3.3.1.2파티클필터
____3.3.2최적화접근방법
______3.3.2.1그래프기반SLAM
______3.3.2.2번들조정
__3.4개체탐지
____3.4.1특징추출
______3.4.1.1HOG
______3.4.1.2SIFT
______3.4.1.3MSER
____3.4.2분류
______3.4.2.1서포트벡터머신
______3.4.2.2랜덤포레스트
______3.4.2.3인공신경망
__3.5다중센서데이터융합
____3.5.1분류
____3.5.2기술
______3.5.2.1확률적접근
______3.5.2.2증거접근방식
______3.5.2.3다른접근방법
__3.6요약
__참고문헌

4장.아키텍처
__4.1기능적아키텍처
____4.1.1인지
____4.1.2계획
______4.1.2.1경로계획
______4.1.2.2행동계획
______4.1.2.3동작계획
____4.1.3차량제어
______4.1.3.1차로유지
______4.1.3.2어댑티브크루즈컨트롤
______4.1.3.3차로변경
__4.2시스템아키텍처
____4.2.1하드웨어계층
____4.2.2미들웨어계층
____4.2.3애플리케이션계층
__4.3SDV미들웨어의예
____4.3.1로봇운영체제
____4.3.2ADTF
____4.3.3AUTOSAR
__4.4요약
__참고문헌

5장.모든구성요소결합하기
__5.1준비
____5.1.1차량선택
____5.1.2차량네트워크
____5.1.3센서선택및교정
__5.2개발
____5.2.1OSCC:OpenSourceCarControl
______5.2.1.1OSCC제어기
______5.2.1.2X바이와이어(X-by-wire)시스템
______5.2.1.3OSCC소프트웨어
____5.2.2미들웨어및장치드라이버설치
______5.2.2.1ROS
______5.2.2.2센서드라이버
______5.2.2.3CAN드라이버
____5.2.3소프트웨어구현
______5.2.3.1핸드코딩개발
______5.2.3.2모델기반개발
____5.2.4맵구축과로컬라이제이션
____5.2.5차량데이터읽기
____5.2.6차량명령전송
____5.2.7기록과시각화
______5.2.7.1데이터기록및재생
______5.2.7.2RViz툴을사용한시각화
__5.3시험
____5.3.1단위시험
____5.3.2통합시험
____5.3.3시스템시험
____5.3.4인수시험
__5.4요약
__참고문헌

6장.그외기술들
__6.1기능안전
____6.1.1왜기능안전이중요한가?
____6.1.2ISO26262
______6.1.2.1안전관리
______6.1.2.2엔지니어링프로세스와요구사항
______6.1.2.3차량안전무결성레벨
______6.1.2.4제품개발
______6.1.2.5제품생산및안전라이프사이클
______6.1.2.6지원프로세스
____6.1.2남아있는문제
__6.2사이버보안
____6.2.1왜사이버보안이중요한가?
____6.2.2자율주행차량사이버보안표준
____6.2.3안전한SDV설계
______6.2.3.1안전한하드웨어
______6.2.3.2안전한소프트웨어
______6.2.3.3차량내부네트워크통신보안
______6.2.3.4차량외부통신보안
____6.2.4남아있는문제
__6.3V2X통신
____6.3.1왜V2X가중요한가?
____6.3.2V2X표준
____6.3.3V2I적용사례
______6.3.3.1도로공사경고
______6.3.3.2도로위험과사고경고
______6.3.3.3신호등단계이벤트
____6.3.4V2V적용사례
______6.3.4.1교차로이동보조경고
______6.3.4.2잘못된방향주행경고
______6.3.4.3추월금지경고
____6.3.5V2P적용사례
______6.3.5.1VRU경고
____6.3.6남아있는문제
__6.4백엔드시스템
____6.4.1왜백엔드시스템이중요한가?.
____6.4.2백엔드시스템기능
______6.4.2.1SOTA업데이트
______6.4.2.2고화질맵
______6.4.2.3차량관리
____6.4.3남아있는문제
__6.5요약
__참고문헌

7장.응용과전망
__7.1SDV기술응용SDV
____7.1.1교통수단적용사례
______7.1.1.1자가용
______7.1.1.2공공셔틀
______7.1.1.3라스트마일배송
______7.1.1.4도로화물운송
____7.1.2비교통수단적용사례
______7.1.2.1무인트랙터
______7.1.2.2비상대응로봇
______7.1.2.3보안로봇
__7.2SDV개발전략동향
____7.2.1진화전략
____7.2.2혁신전략
____7.2.3변형전략
__7.3SDV를위한딥러닝동향
____7.3.1SDV를위한딥러닝적용
______7.3.1.1시맨틱추상화학습
______7.3.1.2종단간학습
____7.3.2남아있는질문들
__7.4요약
__참고문헌

작가의말
자율주행차량(SDV,Self-DrivingVehicle)은현재뜨거운화두다.그러나SDV는복잡한기술을바탕으로구성돼있으며,정확한작동방식에대한정보를얻기가어렵다.이책은SDV를가능하게하는핵심개념을알려준다.자율주행차량기술의겉만훑는것이아니라,기술적으로깊은인사이트를제공한다.
이흥미로운분야에서경력을쌓길원하고SDV알고리즘의기초를더자세히알고싶은소프트웨어개발자또는엔지니어라면이책은좋은출발점이될것이다.마찬가지로SDV에전문지식을적용하고SDV프로토타입을구축하는데무엇이필요한지알고싶은학계의연구원이라면이책이좋은참고서가될수있다.더불어SDV관련기술에대한명확하고읽기쉬운전반적개요를원하는모든기술마니아와저널리스트에게도적합하다.센서및인지기능뿐만아니라기능안전과사이버보안에이르기까지모든기초지식을다룬다.또한몇가지실용적인노하우를전수하고기술이나아가는방향에대한논의와함께구체적인SDV애플리케이션을살펴본다.
안타깝게도이신흥산업에서기술적인세부사항을언급하는것에대한우려와거부감이있다.SDV회사들은차량테스트중에수집한시스템이나데이터의세부정보를공유하지않으려고하는데,이데이터는자동차를운전하도록가르치는경쟁에서귀중하기때문이다.바라건대이책이이러한정보공유의불균형을해소할수있는길을가길기대한다.