전자식 동작으로 수평 이동 물체까지 시뮬레이션하는 로데슈바르즈의 혁신적인 차량용 레이더 센서 테스트 시스템

로데슈바르즈(Rohde & Schwarz)는 차량용 레이더 센서의 측정을 지원하는 R&S RTS 레이더 테스트 시스템을 신규 발표했다. RTS 레이더 테스트 시스템은 운전자 보조 시스템(ADAS: Advanced Driver Assistance Systems)과 자율주행 자동차(AD: Autonomously Driving Cars)의 핵심을 이루는 레이더 센서의 검증을 위해 다양한 주행 시나리오를 무선(OTA: Over the Air)으로 시뮬레이션할 수 있도록 지원한다. RTS 레이더 테스트 솔루션은 신규 발표된 R&S AREG800A Automotive Radar Echo Generator 를 백엔드(Backend)로, R&S QAT100 안테나 어레이를 프론트엔드(Frontend)로 구성한다. R&S RTS의 가장 큰 특징은 전자식으로 동작되는 시뮬레이션이다. 기존의 레이더 시뮬레이터는 수평 이동 물체, 즉 측면에서 접근하는 물체를 시뮬레이션하기 위해 안테나를 기계적으로 이동시켜 동작하였다. 반면에 R&S RTS는 프론트엔드(Frontend)의 개별 안테나를 전자식으로 스위칭하는 방식으로 이러한 기계적 동작을 대체하기 때문에 고속으로 차량의 측면에서 이동하는 물체까지 안정적으로 시뮬레이션할 수 있다. 또한 R&S RTS는 사용자의 필요에 따라 시뮬레이션되는 물체의 크기(Radar Cross Section)와 속도(도플러 편이)를 변경할 수 있으며, 거리 또한 아주 가까운 거리까지 설정할 수 있다. 심지어, 다수의 R&S AREG800A를 백엔드(Backend)에서 연동시하 극도로 많은 수의 물체(Object)를 생성하는 것도 가능하다. 결과적으로 R&S RTS를 통해 실제 도로에서 수행하던 주행 테스트를 실험실에서 진행할 수 있어 조기에 오류를 파악하고, 개발 및 생산 비용을 절감할 수 있다.

레이더 센서는 자율주행의 핵심 구성요소이다. 최근에는 NCAP(New Car Assessment Program)에서 요구하는 장거리 레이더 뿐만 아니라 측면에서 움직이는 물체를 모니터링하기 위한 다수의 코너 레이더까지 사용되고 있어, 차량에 설치되는 레이더 센서의 수는 계속해서 증가하는 추세이다. 또한 최신 레이더 센서들은 물체를 인식하는 신호 처리 프로세서와 RF 안테나를 통합하여 하나의 칩으로 구현되고 있어 무선(Over-the-Air)으로 처리하는 객체(Object) 시뮬레이션이 레이더 센서를 시험하는 필수 사항으로 인식되는 추세이다. 로데슈바르즈에서 새롭게 발표한 R&S RTS는 레이더 타겟 시뮬레이터 솔루션으로 동적인 레이더 에코 생성 기능이 특징이다. R&S AREG800A Radar Target Simulator를 백엔드(Backend)로, R&S QAT100 Antenna Array를 프론트 엔드(Frontend)로 구성하는 솔루션으로써 사전 개발 단계에서 HiL(Hardware-in-the-Loop) 테스트, 유효성 검증을 위한 차량 통합 ADAS/AD 기능 시험까지 차량 레이더 센서의 개발에서 생산까지 모든 단계에서 필요한 테스트를 수행할 수 있다.

R&S RTS를 구성하는 AREG800A는 많은 수의 인공적인 객체(Object)들을 시뮬레이션한다. 시물레이션되는 객체들은 각각 독립적으로 생성되며, 거리(Range)와 크기(Radar Cross Section), 속도(Radial Velocity)를 각각 동적으로 변경시킬 수 있다. 또한 76GHz에서 81GHz 사이에서 4GHz 주파수 대역폭을 지원하므로 현재의 차량용 레이더 센서의 요구 사항 뿐만 아니라 미래의 레이더 센서 요구사항까지 모두 만족할 수 있다.

R&S RTS의 QAT100은 최대 192개의 독립적인 동작이 가능한 안테나를 사용한다. 따라서 극도로 정밀한 분해능과 고속 스위칭 및 높은 반복성을 제공하며 이를 통해 차량 이동 방향과 수평으로 이동하는 물체까지 시뮬레이션 할 수 있다. 전자식으로 구현된 안테나 스위칭 동작은 기존 테스트 시스템의 기계적인 안테나 동작으로 유발되는 RF 케이블 및 다른 동작 부품의 마모를 발생시키지 않는다. 옵션으로 제공되는 Transmit Array를 적용할 경우 차량과 수평으로 매우 가깝게 이동하는 물체를 시뮬레이션하는 것도 가능하다. 소형 패치 안테나와 흡수체로 구성된 표면으로 구성된 Low Noise RF Frontend를 적용하였기 때문에 매우 작은 레이더 반사면(Radar Cross Section)을 가진다. 이를 통해, 센서 자체의 노이즈를 감소시키고, 근거리 객체 발생 및 잠재적인 다중 경로 반사를 줄일 수 있다. 안테나 간격은 3.7mm에 불과하여, 극도로 세밀한 각도 분해능을 제공한다. 또한 다수의 QAT100을 결합하여 0.5° 미만의 각도 분해능을 유지하면서 레이더 센서의 넓은 시야각을 지원하는 것도 가능하다.

모듈(Module)화 구성된 R&S RTS는 뛰어난 확장성을 가진다. AEB(Automatic Emergency Breaking) 같은 간단한 시나리오 구성에서 다중 레이더 센서를 이용하는 매우 복잡한 시나리오 구성까지 확장이 가능하다. R&S QAT100과 R&S AREG800A는 사용자의 필요에 맞춰 결합하여 사용할 수 있다. 시스템에 설치된 모든 구성 요소들은 하나의 AREG800A에 동기화하여 동작하며, 터치 스크린과 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)로 테스트 설정을 쉽게 구성할 수 있다.

R&S RTS는 ASAM 오픈 시뮬레이션 인터페이스(Open Simulation Interface) 사양을 준수하는 HiL(Hardware-in-the-Loop) 인터페이스를 제공하여 산업계 표준 툴(Industry-standard tool)을 이용하는 테스트 자동화를 지원한다.

R&S AREG800A 및 R&S QAT100은 2021년 6월 24일부터 로데슈바르즈에서 공급한다.

사진설명: R&S RTS는 프론트엔드의 전자식 스위칭으로 동작하는 개별 안테나를 적용하여 기존 시스템의 기계식 동작을 대체한다.

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