기계/항공/조선/해양

자동운전의 전체 윤곽을 파악
자동 운전 시스템 구성과 요소기술
2016. 1. 25
Hosaka Akio / 森北出版株式会社 (www.morikita.co.jp)/ 183P


오랫동안 자동운전은 자동차에 있어서 궁극적인 꿈으로 되어 있다. 사회의 요구는 높아지고 기술의 진전에 따라, 가까운 장래에 실현될 것이 기대되므로, 많은 관계자가 적극적으로 연구개발에 임하고 있다.

본서는 자동운전이 필요하게 된 배경, 지금까지의 연구개발의 대응 역사, 자동운전의 기술, 자동운전 기술의 응용, 자동운전의 과제에 대하여 정리하여, 자동운전의 연구개발에 종사하는 사람들의 기본적 지식으로 이용되는 것을 목적으로 하고 있다.

자동차는 출발지로부터 목적지까지의 전체를 생각하면 대단히 편리한 교통수단으로, 사회생활의 고도화에 크게 공헌하고 있다. 그러나 그의 보급에 따른 안전(교통사고), 교통정체, 연료소비, 배기가스 등의 사회적 과제가 많이 발생하고 있다.

현재의 자동차는, 운전에 관한 외부정보의 검출과 상황인식 (인지), 상황으로 취해야 할 행동의 판단 (판단), 운전제어 목표의 생성 (계획), 운전제어 조작 (조작) 등의 정보처리와 조작의 모든 것을 운전자가 행하고 있다. 인간은 매우 뛰어난 정보처리능력과 조작능력을 갖고 있지만, 인간의 능력과 주의력에는 한계가 있어, 많은 문제의 주요인으로 되어 있다. 예를 들면, 안전에 있어서 사고의 원인이 운전자의 발견의 늦음과 판단의 미스에 의한 것이 90% 이상으로 되어 있고, 교통정체에 있어서도 운전자에 기인하는 것이 많고, 그 결과 연료소비, 배기가스 등의 악영향을 초래하고 있다.

운전의 기본기능은, 인간의 행동의 기본기능과 같게 「인지」「판단」「계획」「실행(조작)」이다. 자동차 관계자 사이에서는 이러한 기능을 「인지」「판단」「조작」으로 정리하는 것이 통례이기 때문에, 판단과 계획을 한가지로 통합하여 취급한다.
자동차가, 이러한 기능의 거의 대부분을 운전자에 대신하여 행하여 주는 고도의 기능을 준비하는 것으로, 운전자의 운전을 지원·대행하여 안전하고, 원활하게, 환경에 조화된 자동차교통을 실현하는 「자동 운전」의 조기 실현이 기대되고 있다.

본서에서 다루는 자동운전 시스템은, 차량의 종 방향제어 (가속, 감속, 속도제어)와 횡 방향제어 (차선유지, 차선변경)을 시스템이 자동으로 행하는 것이다. 그때 인간 (운전자)이 운전석에 있어 언제라도 바로 운전을 교체할 수 있도록 주의하는 시스템으로부터, 운전자는 통상은 운전에서 해방되어 있지만 환경이나 교통상황 등으로 자동운전을 계속하기 곤란하다고 시스템이 판단하여 운전자로 운전을 바꾸는 시스템, 그리고 모든 것을 자동으로 시스템이 행하는 것 (완전 자동운전)까지를 포함한다.

차량의 자동운전이 역할을 하는 곳은 광범위하여, 도로를 달리는 자동차만이 아닌, 공장이나 비행장 등의 특별하고 전용적 환경이 되어 있는 장소의 차량과, 전장의 지뢰 지대와 같은 위험한 장소를 달리는 차량, 그리고 혹성탐사차량 등의 많은 장면에서의 자동운전이 개발되어 있지만, 본서는 도로를 주행하는 자동차의 자동운전에 한정하여 기술한다.

운전에 관한 기능은, 목적이나 행할 것을 정한 다음에 리얼타임으로 실행하는 반사적 기능 (소뇌적 기능)과, 운전을 개시하기 전 또는 운전 중에 향후의 행동을 고려하여 실행하는 사고적 기능 (대뇌적 기능)의 두 가지가 있다. 지금까지의 연구개발과 가까운 장래의 실용화가 전자의 경우가 대상이므로, 본서에서는 주로 전자를 대상으로 기술하고, 운전의 전부를 자동화하는 경우는 후자도 필요하기 때문에, 향후의 과제 등은 후자를 포함하여 기술한다.

필자는 1970년대의 지능자동차로부터 PVS (Personal Vehicle system), IMTS (Intelligent Multimode Transit System), AHS (Advanced cruise-assist Highway System), 게다가 ITS 등의 많은 자동운전 시스템의 연구개발과 관련프로젝트에 오랫동안 관련되어 온 경험과 지견으로 집필하였다.

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