자율주행차량 기술 입문(임베디드 시스템)

★ 이 책에서 다루는 내용 ★

■ 하드웨어, 소프트웨어, 기능 안전, 사이버 보안에 이르기까지 실제 SDV 개발에서 중요한 사항
■ ADAS(Advanced Driver Assistance Systems)와 자율주행 분야에서 연구 및 개발 경험이 풍부한 현업 실무자 집필
■ 최신 SLAM, 다중 센서 데이터 융합, 기타 SDV 알고리즘의 이론적 기초
■ 로봇 운영체제(ROS), 오픈소스 자동차 제어(OSCC)와 함께 실용적인 정보와 실습 자료
■ 기업들이 추구하는 전략과 관련 동향, 애플리케이션 소개와 업계로부터 얻을 수 있는 기술적 인사이트

★ 이 책의 대상 독자 ★

자율주행차 분야에서 경력을 쌓길 원하고 SDV 알고리즘의 기초를 더 많이 배우고 싶어 하는 소프트웨어 개발자, 엔지니어, 학술 연구원, 기술 애호가, 언론인에게 적합하다.

★ 옮긴이의 말 ★

오늘날 인공지능 기술은 하루가 다르게 빠른 성장을 거듭하고 있으며, 안정적인 초고속 통신 기술까지 더해져 급기야 어릴 적 상상 속에만 존재했던 자율주행 기술을 현실로 만들기에 이르렀습니다. 이 책은 특히 글만으로는 이해하기 힘든 복잡한 이론을 그림으로 친절하게 설명하고 있어서 학계와 산업계를 막론하고 자율주행 기술을 공부하고자 하는 모든 사람에게 좋은 입문서가 될 것입니다. 대한민국의 수많은 공학도가 미래의 자율주행 산업을 선도하는 데 이 책이 조금이나마 도움이 될 수 있길 희망합니다. 저 역시 이러한 훌륭한 기술 서적의 번역 출판 작업에 기여하게 돼 매우 큰 보람을 느낍니다.
- 김은도

2018년에 출간된 자율주행 관련 서적을 함께 번역했던 팀과 또 다시 작업할 기회를 갖게 돼 즐거웠습니다. 각자 회사 일로 바쁘고 COVID-19로 어수선한 상황임에도 온라인 협업을 통해 무사히 출간돼서 더 기쁩니다. 지난 책의 경험을 반영해 나름 정성을 쏟은 만큼 독자들에게 작게나마 도움이 되길 바랍니다.
- 남기혁

좋은 인연을 만나 함께 번역할 수 있어서 즐거웠습니다. 지난 긴 시간 동안 COVID-19는 우리의 삶을 크게 뒤흔들었습니다. 일상 곳곳에서 사람이 하는 일을 기계가 대체하고 있으며, 자율주행 기술은 그 결실을 맺어가는 듯합니다. 시대의 흐름은 빠르고, 우리가 공부해야 할 요소들은 하루가 다르게 늘어나고 있습니다. 독자들이 격변하는 세상을 읽어내는 안목을 키우는 데 이 책이 도움이 되면 좋겠습니다.
- 서영빈

인공지능 기술이 나날이 발전함에 따라 우리 삶의 많은 부분이 자동화되고 지능화돼 가고 있습니다. 더욱이 COVID-19로 인해 자동화에 대한 수요가 폭발적으로 늘어나고 있는 상황입니다. 이러한 시대적 변화의 흐름 속에서 자율주행 기술은 화려한 등장을 예고하고 있습니다. 멀지 않은 미래에 자율주행 기술은 우리의 삶 속에서 많은 부분을 변화시킬 것입니다. 독자들이 이 책을 통해 자율주행 기술에 입문해서 다가올 자율주행 시대에 조금이라도 앞서 나갈 수 있길 바랍니다.
- 이승열

1장. 개요
__1.1 SDV 기술의 간략한 역사
__1.2 SDV란 무엇인가?
__1.3 SDV 기술의 기대 효과
__1.4 기존 자율주행차량 관련 서적과 다른점
__1.5 이 책의 대상 독자
__1.6 이 책의 구성
__1.7 당부의 말
__참고 문헌

2장. 하드웨어
__2.1 센서
____2.1.1 핵심 고려 사항
____2.1.2 센서의 종류
______2.1.2.1 레이더
______2.1.2.2 라이다
______2.1.2.3 초음파 센서
______2.1.2.4 카메라
______2.1.2.5 위성 항법 시스템
______2.1.2.6 IMU
______2.1.2.7 오도메트리 센서
__2.2 컴퓨팅 플랫폼
____2.2.1 핵심 고려 사항
____2.2.2 컴퓨팅 플랫폼의 예
__2.3 액추에이터 인터페이스
____2.3.1 액추에이터 인터페이스의 구성 요소
____2.3.2 드라이브 바이 와이어 시스템 실현
__2.4 차량 내부 네트워크
__2.5 요약
__참고 문헌

3장. 인지
__3.1 로컬라이제이션
____3.1.1 GNSS 기반 로컬라이제이션
____3.1.2 휠 오도메트리 기반 로컬라이제이션
____3.1.3 INS 기반 로컬라이제이션
____3.1.4 외부 참조 정보를 이용한 로컬라이제이션
____3.1.5 라이다 기반 로컬라이제이션
____3.1.6 카메라 기반 로컬라이제이션
____3.1.7 다중 센서 융합 기반 로컬라이제이션
__3.2 매핑
____3.2.1 점유 격자 지도
____3.2.2 특징 지도
____3.2.3 관계 지도
____3.2.4 다른 유형의 지도
__3.3 SLAM
____3.3.1 점유 격자 지도
______3.3.1.1 칼만 필터
______3.3.1.2 파티클 필터
____3.3.2 최적화 접근 방법
______3.3.2.1 그래프 기반 SLAM
______3.3.2.2 번들 조정
__3.4 개체 탐지
____3.4.1 특징 추출
______3.4.1.1 HOG
______3.4.1.2 SIFT
______3.4.1.3 MSER
____3.4.2 분류
______3.4.2.1 서포트 벡터 머신
______3.4.2.2 랜덤 포레스트
______3.4.2.3 인공 신경망
__3.5 다중 센서 데이터 융합
____3.5.1 분류
____3.5.2 기술
______3.5.2.1 확률적 접근
______3.5.2.2 증거 접근 방식
______3.5.2.3 다른 접근 방법
__3.6 요약
__참고 문헌

4장. 아키텍처
__4.1 기능적 아키텍처
____4.1.1 인지
____4.1.2 계획
______4.1.2.1 경로 계획
______4.1.2.2 행동 계획
______4.1.2.3 동작 계획
____4.1.3 차량 제어
______4.1.3.1 차로 유지
______4.1.3.2 어댑티브 크루즈 컨트롤
______4.1.3.3 차로 변경
__4.2 시스템 아키텍처
____4.2.1 하드웨어 계층
____4.2.2 미들웨어 계층
____4.2.3 애플리케이션 계층
__4.3 SDV 미들웨어의 예
____4.3.1 로봇 운영체제
____4.3.2 ADTF
____4.3.3 AUTOSAR
__4.4 요약
__참고 문헌

5장. 모든 구성 요소 결합하기
__5.1 준비
____5.1.1 차량 선택
____5.1.2 차량 네트워크
____5.1.3 센서 선택 및 교정
__5.2 개발
____5.2.1 OSCC: Open Source Car Control
______5.2.1.1 OSCC 제어기
______5.2.1.2 X 바이 와이어(X-by-wire) 시스템
______5.2.1.3 OSCC 소프트웨어
____5.2.2 미들웨어 및 장치 드라이버 설치
______5.2.2.1 ROS
______5.2.2.2 센서 드라이버
______5.2.2.3 CAN 드라이버
____5.2.3 소프트웨어 구현
______5.2.3.1 핸드 코딩 개발
______5.2.3.2 모델 기반 개발
____5.2.4 맵 구축과 로컬라이제이션
____5.2.5 차량 데이터 읽기
____5.2.6 차량 명령 전송
____5.2.7 기록과 시각화
______5.2.7.1 데이터 기록 및 재생
______5.2.7.2 RViz 툴을 사용한 시각화
__5.3 시험
____5.3.1 단위 시험
____5.3.2 통합 시험
____5.3.3 시스템 시험
____5.3.4 인수 시험
__5.4 요약
__참고 문헌

6장. 그 외 기술들
__6.1 기능 안전
____6.1.1 왜 기능 안전이 중요한가?
____6.1.2 ISO 26262
______6.1.2.1 안전 관리
______6.1.2.2 엔지니어링 프로세스와 요구 사항
______6.1.2.3 차량 안전 무결성 레벨
______6.1.2.4 제품 개발
______6.1.2.5 제품 생산 및 안전 라이프사이클
______6.1.2.6 지원 프로세스
____6.1.2 남아있는 문제
__6.2 사이버 보안
____6.2.1 왜 사이버 보안이 중요한가?
____6.2.2 자율주행차량 사이버 보안 표준
____6.2.3 안전한 SDV 설계
______6.2.3.1 안전한 하드웨어
______6.2.3.2 안전한 소프트웨어
______6.2.3.3 차량 내부 네트워크 통신 보안
______6.2.3.4 차량 외부 통신 보안
____6.2.4 남아있는 문제
__6.3 V2X 통신
____6.3.1 왜 V2X가 중요한가?
____6.3.2 V2X 표준
____6.3.3 V2I 적용 사례
______6.3.3.1 도로 공사 경고
______6.3.3.2 도로 위험과 사고 경고
______6.3.3.3 신호등 단계 이벤트
____6.3.4 V2V 적용 사례
______6.3.4.1 교차로 이동 보조 경고
______6.3.4.2 잘못된 방향 주행 경고
______6.3.4.3 추월 금지 경고
____6.3.5 V2P 적용 사례
______6.3.5.1 VRU 경고
____6.3.6 남아있는 문제
__6.4 백엔드 시스템
____6.4.1 왜 백엔드 시스템이 중요한가?.
____6.4.2 백엔드 시스템 기능
______6.4.2.1 SOTA 업데이트
______6.4.2.2 고화질 맵
______6.4.2.3 차량 관리
____6.4.3 남아있는 문제
__6.5 요약
__참고 문헌

7장. 응용과 전망
__7.1 SDV 기술 응용 SDV
____7.1.1 교통 수단 적용 사례
______7.1.1.1 자가용
______7.1.1.2 공공 셔틀
______7.1.1.3 라스트 마일 배송
______7.1.1.4 도로 화물 운송
____7.1.2 비교통 수단 적용 사례
______7.1.2.1 무인 트랙터
______7.1.2.2 비상 대응 로봇
______7.1.2.3 보안 로봇
__7.2 SDV 개발 전략 동향
____7.2.1 진화 전략
____7.2.2 혁신 전략
____7.2.3 변형 전략
__7.3 SDV를 위한 딥러닝 동향
____7.3.1 SDV를 위한 딥러닝 적용
______7.3.1.1 시맨틱 추상화 학습
______7.3.1.2 종단 간 학습
____7.3.2 남아있는 질문들
__7.4 요약
__참고 문헌

행키 샤프리 Hanky Sjafrie
ADAS(Advanced Driver Assistance System)와 AD(Autonomous Driving) 분야에서 자동차 소프트웨어 엔지니어링을 전문으로 하는 독립 엔지니어링 컨설팅 회사인 SGEC의 CEO다. 센서 기술(레이더, 라이다, 초음파 등)부터 자동차 사이버 보안까지 자동차 제조업체와 자동차 기술 공급업체의 다양한 R&D 프로젝트를 수행하면서 풍부한 관련 경험을 쌓았다.
SGEC에 몸담기 전에는 BMW와 아우디에서 ADAS/AD 및 인포테인먼트 시스템 영역 내의 다양한 시리즈를 연구 개발하는 프로젝트와 실리콘밸리에 기반을 둔 자율주행 스타트업에 적극적으로 참여했다. 자동차 업계의 고객들과 협력하는 것 외에도 지멘스(Siemens), 보스턴 컨설팅 그룹(Boston Consulting Group), 프라이스워터하우스쿠퍼스(PricewaterhouseCoopers), 롤랜드 버거(Roland Berger) 등에 자율주행 기술에 대한 인사이트를 제공하고 있다.