Prescan으로 센서를 시뮬레이션하는 방법: AIR Sensor

 자율주행차의 눈은 센서입니다. 그런데 이 눈이 완벽하게 보이려면 수많은 테스트와 튜닝이 필요합니다. 실제 도로에서 모든 상황을 시험할 수는 없기에, 우리는 시뮬레이션이라는 가상 환경을 활용합니다.

오늘 소개할 것은 Simcenter Prescan의 특별한 센서, 바로 AIR Sensor (Actor Information Receiver)입니다. 

이 센서는 현실의 센서처럼 '보는' 것이 아니라, 시뮬레이션 내의 객체 정보를 직접 받아오는 센서입니다.

1. AIR Sensor란?

[AIR = Actor Information Receiver]

 이 센서는 말 그대로 다른 객체(Actor)의 정보를 수신하는 역할을 합니다. 즉, 센서가 직접 물리적인 데이터를 '측정'하지 않고 시뮬레이션 상에 존재하는 객체의 위치, 속도, 방향 등의 정보를 내부적으로 받아오는 방식입니다.

주요 활용 포인트

1. 빠른 자율주행 알고리즘 프로토타이핑

2. Ground Truth 데이터 기반 테스트

3. V2X, V2V 통신 시뮬레이션에 적합

4. 센서 오차 없이 '정확한 데이터' 확보 가능

2. AIR Sensor의 동작 원리

AIR 센서는 객체를 물리적으로 감지하는 대신, 다음 정보를 받아옵니다:

- Range: 센서 축에서 객체까지의 거리

- Azimuth / Elevation: 센서 기준 방향에서의 상대 위치

- ID: 객체의 고유 번호

- Velocity: 객체의 종방향 속도

- Heading: 객체의 진행 방향

AIR 센서는 매번 프레임마다 설정된 시야각과 탐지 범위 내에서 객체들을 인식하고 정보를 출력합니다.

3. 탐지 방식 (Detection Range Types)

AIR 센서는 어떤 지점을 기준으로 객체를 탐지할지 설정할 수 있습니다.

- BBox: 객체의 바운딩 박스 외곽점 기준

- Center: 바운딩 박스 중심점 기준

- CoG: 객체의 무게 중심 (Center of Gravity) 기준

* BBox: 센서 빔이 바운딩 박스의 모서리를 스치면 감지됨

* Center: 센서가 객체 중심을 포착해야 감지

* CoG: 물리적 무게 중심 기준 → 주로 물리 시뮬레이션에 유리

위 그림과 같이 동일 객체지만 어떤 기준을 선택하느냐에 따라 감지 결과가 달라질 수 있습니다.

위 그림은 AIR 센서가 객체를 어떻게 감지하는지를 보여주는 테스트 장면입니다.

✅ 감지 성공: 센서 빔이 바운딩 박스의 점 또는 중심을 포함

❌ 감지 실패: 감지점이 센서 빔 밖이거나, 객체가 회전되어 detection point가 범위를 벗어남

✅ 모든 객체 감지됨: AIR 센서는 가림(occlusion)을 고려하지 않기 때문

주의사항: AIR 센서는 가림 효과(occlusion)를 무시하기 때문에 현실의 센서처럼 장애물에 가려 인식하지 못하는 상황은 구현되지 않습니다.

4. 설정 방법 (Configuration)

Prescan에서 AIR 센서를 설정할 때 주요 파라미터는 다음과 같습니다

- Range: 감지 거리 (ex. 50m)

- Sweep Angle: 시야각 (ex. 45°)

- Detection Type: BBox / Center / CoG 선택

- Max. number of Objects : 한 번에 감지할 수 있는 최대 객체 수

이 설정들은 [Object Configuration] 창에서 조절할 수 있습니다. Show beams 기능을 활용하면 시각적으로 빔 방향도 확인 가능합니다.

5. Simulink 연동

AIR 센서는 Prescan 시뮬레이션 결과를 Simulink에 그대로 전달합니다. 출력 값은 다음과 같이 정리할 수 있습니다.

- Range, Azimuth, Elevation

- ID, Velocity, Heading

Simulink에서는 AIR Demux 블록을 사용하여 이 신호들을 쉽게 분리해 사용할 수 있습니다.

6. AIR Sensor, 언제 쓰면 좋을까?

AIR 센서는 다음과 같은 경우에 특히 유용합니다:

1. 자율주행 알고리즘 초안 테스트 시, 센서 오류 없이 정확한 데이터를 쓰고 싶을 때

2. V2X 기반 통신이나 다중 객체 간 정보 공유 시나리오를 만들고 싶을 때

3. 물리 센서보다 빠르게 테스트 결과를 확인하고 싶을 때