다중 반송파 기반의 DS/CDMA 다중 접속 및 데이터 전송 기법은 여러 종류의 모바일 통신과 무선 통신 분야에 적용 가능한 것으로 알려지고 있다. 특히, 다양한 센서를 탑재한 차세대 지능형 자동차에서 이들 무선 센서 간의 통신 및 네트워킹을 수행함에 있어서 MC-DS/CDMA 기술은 가장 먼저 고려 될 수 있는 기법중의 하나이다. 본 논문에서는 자동차 내부의 센서간의 통신 및 네트워킹을 위해서 부심벌 단위로 순환 접두부를 삽입하는 새로운 방식의 MC-DS/CDMA 기법을 제안하고 우리가 제안한 기법의 간섭 잡음 제한 성능을 주파수 밴드 사용 효율, 코드화 이득 및 동시 접속 센서의 개수 등의 파라미터를 대상으로 비교 평가하였다. 차량의내부는 일반적인 모바일 통신 환경에 비하여 채널 지연 확산이 매우 작은 경우이므로 본 논문에서 제안한 기법은 다수의 무선 센서가 동시에 작동하는 지능형 차량의 센서 간의 통신과 네트워킹에 효과적인 적용이 가능할 것으로 사료된다.
자율주행 기술이 발전함에 따라 차량에 탑재되는 외부접점 센서의 수가 증가하고 있으며 특히 차량용 초음파 센서는 버스 토폴로지 형태로서 LIN 프로토콜을 사용하여 연결되며 주변을 감지하고 상태 메시지를 전송하여 차량 내부 네트워크에 접근한다. LIN은 프로토콜의 보안성이 검증되지 않아 공격에 취약하기 때문에 안전성을 평가하기 위한 테스트가 필요하지만, 물리적인 제약으로 인해 실제 차량을 이용한 분석에 한계가 있으며 이를 위한 테스트 환경이 부족하기 때문에 테스트에 어려움이 있다. 따라서, 본 논문에서는 LIN 프로토콜 분석 및 테스트를 위해 CAN과의 연동 분석이 가능한 테스트베드를 개발하고 초음파 센서를 이용하여 그 효용성을 검증하였다.
본 논문은 차량 컨트롤러 메인보드 개발에 있어 DC-PLC 방식으로 One-wire만으로 전원 공급 및 접지로 사용하도록 하여 센서 데이터 처리 및 구동 장치를 작동시키는 방법을 제안한다. 복잡한 배선을 피하기 위해 별도의 통신선을 설치하지 않고 기존 배선(wire)를 이용하며, 센서로부터 수집된 데이터를 처리하여 구동 장치를 작동시키는 명령을 전달하도록 설계한다. 본 논문은 제어장치에 들어가는 배선을 간단히 하고 차량 내부 상태를 점검하고 제어하는 기술을 설계하고 구현코자 한다.
현재 자율주행 차량 연구들은 긴급상황이 대처 가능한 4레벨의 자율주행 차량을 개발하기 위해 매진하고 있다. 차량이 긴급상황에 유연하게 대처하기 위해서는 피해를 최소화하는 방향으로 움직여야 하는데, 이는 주변 보행자, 도로 상태, 주변 차량의 상태 등 주행 중인 도로의 모든 상태를 판단하여 진행되어야 한다. 따라서 본 논문에서는 자율차량 내부의 탑승객 상황을 탐지하고, 그것을 V2V로 주변 차량에 공유하여 이 긴급상황에서 주행을 결정하는 데 도움을 줄 수 있는 자율차량의 주행을 보조하기 위한 탑승객 탐지 및 공유 시스템을 제안한다. 탑승객 탐지 및 공유 시스템은 현재 차량에서 탑승객을 인식하는 무게 측정 방식을 개선하여 정확하게 차량 내부의 승객 위치를 식별할 수 있고, 각 차량의 승객 위치를 주변의 다른 차량과 공유하기 때문에 긴급상황이 발생할 때 차량의 주행 결정에 도움을 줄 수 있다. 실험 결과, 탑승객 인식 서브 모듈에 적용된 체압 센서는 기존의 공진형 센서보다 약 8%, 압전형 센서보다 약 17% 높은 정확도를 보였다.
차량 내부에서는 컨트롤러, 센서, 텔레매틱스 단말기, 내비게이션, 오디오 및 비디오 등 다양한 모듈들이 CAN이나 MOST와 같은 차량 네트워크를 통해 연결되어 있다. 게다가, 사용자는 이동 중에 무선 모바일 네트워크를 이용하여 ITS나 인터넷에 접속할 수도 있다. 이러한 네트워크의 다양한 활용은 데이터 해킹, 프라이버시 침해, 위치 추적 등과 같은 많은 보안 문제를 야기하게 된다. 또한, 차량 운영 데이터(센서, 제어 데이터)를 해킹함으로써 차량을 고장 내거나 사고를 유발할 수 있는 가능성도 점차 커지고 있다. 본 논문에서는 CAN이나 MOST와 같은 차량 네트워크에 적용할 수 있는 암호화 기능을 가지는 보안 모듈을 제안한다. 이 보안 모듈은 DES, 3-DES, SEED, ECC 및 RSA와 같은 일반적인 암호화 알고리듬과 전자서명 기능을 제공하게 된다.
자동차센서는 차량제어에 필요한 인자들을 모니터링하여 얻어진 정보로부터 최적의 제어가 가능하도록 하는 역할을 하고 있다. 이러한 센서 중에서 운전자의 주행환경을 결정 짓는 것은 차량 내부의 온도 및 습도이며, 순간적으로 급변하는 특성이 있다. 이에 따라 차량 공조 시스템은 온도제어가 매우 복잡한데, 그 중에서도 온도 및 습도에 대한 관계를 명확히 규명하면 제어변수를 줄일 수 있다. 따라서 본 논문에서는 차량 내 온도 및 습도의 관계에 대해 서술하고 차량 내부의 온습도 제어 방식을 사례를 들어 제어 기술 측면에서의 문제해결 방법에 대해 제시한다.
차량의 윈드실드 유리 외면에서의 빗방울에 의한 산란광을 수신하여 빗방울 존재 유무를 판별하는 우적감지 센서를 제안한다. 기존의 윈드실드 유리를 광도파관으로 이용하는 우적감지 센서는 신호광을 윈드실드 유리 내부로 주입하기 위하여 정밀한 광학계를 필요로 하며 외부 진동이나 충격에 의해 광결합률에 영향을 주어 오작동되는 경우가 있었다. 제안하는 광도파관 외부에 존재하는 빗방울에 의한 산란광을 이용하는 우적감지 센서는 광도파관 내부에 신호광을 주입할 필요가 없으므로 별도의 광학계가 필요 없으며 외부 충격이나 진동의 영향을 받지 않는 장점이 있다. 스프레이어를 이용한 가상강우 환경에서, 제작된 광도파관 외부 산란광을 이용한 우적감지 센서에 대한 실험결과는 빗방울뿐만 아니라 안개와 같은 미세한 입자에도 반응하여 차량용 우적감지 센서로 이용할 수 있는 가능성을 보여주었다.
CAN(Controller Area Network)은 차량내부의 제어하기 위하여 디바이스, 센서, 액츄에이터 등을 연결하는 비동기 직렬버스 네트워크이다. 이 CAN은 ECU들 사이에 통신을 위해 효율적으로 사용되고 있다. 또한 CAN은 엔진 진단, ABS, 에어백 등과 같은 메시지를 전송하며 창문 조작, 전조등 등의 제어 명령들을 전송한다. 본 논문에서는 차량 네트워크 환경으로부터 차량상태를 WiFi 통신을 이용하여 운전자에게 스마트폰으로 제공하는 시스템을 구현하였다. 또한 차량의 연비관리, 차량 관리하는 차계부, 블랙박스 기능이 포함된 안드로이드 애플리케이션을 구현하였다.
운전자의 편의성 및 안전성 향상을 위하여, 과거 기계적으로 제어되던 차량의 많은 기능들이 최근에는 전자제어장치에 의하여 전자적으로 제어되고 있다. 고급 차량의 경우에는 약 100개의 전자제어장치가 탑재되어 있다고 알려져 있으며, 이러한 전자제어장치는 CAN 통신 프로토콜을 이용하여 자동차 내부에서 네트워크를 형성하여 센서 정보나 제어 요청 등이 송·수신된다. 하지만, 자동차의 많은 기능이 전자적으로 제어됨에 따라, 이를 타겟으로 하는 차량 사이버공격에 대한 위협도 함께 증가하고 있다. 실제로 2015년에 사전 조작 없는 차량을 대상으로 원격에서 제어하는 사이버공격이 시연되기도 하였다. 따라서, 유엔유럽경제위원회 (UNECE)에서는 자동차 사이버 보안 요구사항에 관한 내용을 법규로 지정하였고, 2022년 7월 유럽에서 생산되는 모든 차량에 자동차 사이버 보안을 위한 기술적 조치가 의무화되어야 한다. 이로 인해, 자동차 사이버보안은 산업계와 학계 모두 실제 차량에 적용 가능한 자동차 보안기술 개발에 집중하고 있다. 본 고에서는 국제 학술대회를 중심으로 차량에 대한 사이버보안 취약점 및 보안기술 연구 동향을 산업계와 학계를 구분지어 설명하도록 하겠다.
현재 차량의 현재 위치와 진행방향 이동거리를 알려주는 내비게이션이 사용되고 있다. 이러한 내비게이션의 센서 중 차량의 현재 위치를 측위 하기 위해 GPS 센서를 사용 하는데, 이 GPS 센서는 위성신호의 삼각측량에 의해 얻은 좌표 값으로 현재 위치를 측위하게 된다. 이러한 특성 때문에 GPS의 위성신호가 닫지 않는 터널이나 고층 건물이 둘러싸인 지역에서는 그 위치를 측위 하기 힘들다. 또한 GPS 수신율이 떨어지는 지역에 대해서는 위치 이탈 현상이 발생하기도 한다. 이에 GPS의 문제점에 대해 보완하고, 차량내부에 있는 CAN 센서와 스마트폰의 지자기 센서를 이용한 측위를 이용하였고 주변의 WiFi의 AP 정보를 이용한 위치 측위 방식을 이용하여 위성신호가 닫지 않는, GPS 음영지역에 대해서 위치를 측위하고 GPS 가 불안정한 지역에 있어서는 위치 보정이 되는 시스템을 설계 및 구현하였다. 그 결과 GPS신호를 보정 할 수 있었으며 GPS 음영지역에 대해서는 다른 데이터로 차량의 위치를 측위 할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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