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운전자 모니터링 시스템으로 차량 충돌 위험을 예방하자 (1부 편)


모든 운전자는 운전시 이런 저런 방식으로 동승자들로 조언을 들거나 주의를 환기 당한 경험이 있을 것이다. 예를 들면 장거리 주행 중일 때 “좀 쉬었다 가면 어떨까?’ 하고 묻는 배우자의 조언을 접할 때가 있다. 또는 옆 자리의 친구가 “운전 괜찮아?”라고 묻거나 위험 징조를 경고한 적이 있을 것이다.

이런 식의 주의 환기는 물론이고 장애물과 닥칠 위협에 대한 주변 동승자의 경고는 운전자에게 큰 도움이 되지만 또 한편으로 보면 동승자의 운전자 모니터링은 때로는 비실용적이기도 하다. 하지만 바로 이 때가 운전자의 주의가 산만해지는 순간으로 사고를 일으킬 수 있는 가장 중요한 실수를 할 때이다.

유럽 신차 평가 프로그램 (Euro New Car Assessment Program:NCAP) 2025 로드맵 보고서에 따르면 연례 도로 사고의 약 90 %는 사람의 실수로 인한 것이라고 한다. 이 보고서에 따르면 일반적으로 두 가지 종류의 실수가 자동차 사고를 유발한다고 한다. 첫 번째는 알코올이나 마약 복용의 영향으로 속도나 운전 법규를 위반하는 실수가 가장 보편적인 사례이며 부주의, 피로, 산만함, 그리고 경험 부족 등 운전자 과실도 한 몫 한다고 한다. 고령화 사회에서 노인 운전자의 급격한 의학적 무력감도 도로 사고의 증가 원인이 되기도 한다.

자동차 사고의 대부분은 기계 오작동 때문이 아니라 운전자 과실이 가장 큰 원인이기 때문에 일반적인 운전자 실수를 없애기 위한 더 많은 연구 조사와 Euro NCAP 안전 수칙 준수 운동을 더욱 활발히 진행해야 할 필요가 있다 
부분이나 완전 자율 주행 운전 기능이 운전자의 실수를 줄이는 데 도움이 될 수 있지만 최근에 보도되는 뉴스를 보면 예측불허의 도로 환경이나 장애물, 즉 보행자나 자전거, 도로 위에 버려진 이물질들이 아직 자동차 추돌 사고를 많이 야기시키고 있다는 것을 알 수 있다. 완전 자율 주행 기능이 이런 알려지지 않은 사고 요인들을 극복할 수 있게 해 때까지 운전자는 차량 제어 루프에 있어야 한다.

비전 기반의 운전자 모니터링 시스템 (DMS)은 운전 보조시스템인 ADAS (Advanced Driver Assistance System), 전자 제어 장치인 ECU (Electronic Control Unit) 및 자율 주행 시스템에 상당한 수준의 피드백을 제공하여 운전자가 범하는 일반적인 오류를 보완하고 해결하도록 도와준다. 예를 들어 운전자의 주의력이 산만해질 때 자동차가 운전자에게 추돌을 피하라는 경고메시지를 보낸다.

DMS 솔루션은 운전자 쪽으로 향해 있는 적외선 조명 장치가 내장된 하나, 또는 그 이상의 카메라로 구성되어 있기 때문에 최적의 상태에 미치지 못하는 조명 환경 하에서도 고품질 이미지를 포착하고 처리 할 수 ​​있다.

TDA3 자동차용 프로세서는 초당 20 ~ 60 프레임의 속도로 카메라 이미지를 컴퓨팅 장치로 스트리밍 할 수 있으며 운전자의 존재 여부와 주요 얼굴 표식, 즉 눈과 입의 열린 크기, 눈동자 주시 및 머리 위치 등을 감지할 있다 (그림 1 참조). 예를 들어 운전자의 졸음은 눈을 감싸는 지점이 위나 아래로 움직이는 속도, 또는 머리의 방향이 위나 오른쪽, 또는 어느 쪽으로 기울어 졌는지를 판단하여 감지할 수 있다.


그림 1: DMS 상의 운전자 얼굴


DMC 시스템에 내장된 비전 알고리즘은 주요 얼굴 표식을 지속적으로 수집하고 분석하기 때문에 경계 정도, 피로, 주의산만, 시선 집중 영역 등 운전자 상태에 대한 주요 인식 지표들을 출력할 수 있다. ADAS와 ECU는 이런 지표들을 분석하여 자동차 추돌 위험을 최소화하거나 줄이기 위해 자동 주행 및 제동장치 제어를 도와준다. 뿐만 아니라 자동 운전 기능은 운전자의 주의력에 따라 비활성화되거나 활성화 될 수 있어 추돌 예방에 큰 도움이 될 수 있다.

DMC 시스템에서 계속 제공하는 피드백 정보는 운전자의 주의 집중 여부 등 자동 주행이 허용되는 환경 내에서 운전 자율 모드가 여전히 작동하는지 여부를 해석하여 자율 주행이 제공하는 편리함, 예를 들면 운전대에서 손을 떼는 동작 등 운전자의 편리성을 향상시킨다.

이 시스템은 또한 주행 환경이 자율 운전 조건에 적합하지 않을 경우 운전자에게 운전 통제 및 제어 기능을 다시 운전자에게 넘긴다는 경고를 하기 위한 필요한 조치를 취한다. 이 시스템은 운전자가 잠들거나 무능력 해지는 비상 사태가 발생하면 앞의 상황과 반대되게 운전 제어 및 통제 기능을 자동으로 넘겨받아 차량을 안전한 위치로 주행 후 정차시키는 기능을 수행한다.

DMS는 차량 조향 및 제어 시스템에 정확한 실시간 피드백 정보를 제공하는 중추적인 역할을 한다. DMS 피드백이 정확함은 물론 효율적으로 작동하기 위해서는 고성능 컴퓨팅 플랫폼이 필요하다. 그러나 시스템은 차량의 비좁은 공간 제약 조건을 잘 맞추어 설계되어야 한다.  다음 블로그 게시물은 드라이버 모니터링 시스템을 개발하기 위한 시스템 레벨 요구 사항에 대한 여러 지침 및 준수 사항에 대한 설명을 제공한다.

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