KR20240087930A - 오류주입을 통한 차량 레이더센서 분석 플랫폼 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오류주입을 통한 차량 레이더센서 분석 플랫폼에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량에 설치되는 레이더센서를 테스트하기 위한 플랫폼으로서, 차량을 모사하여 제작된 테스트 베드; 상기 테스트 베드의 전방범퍼, 후방범버에 설치되는 테스트의 대상이 되는 적어도 하나의 레이더 센서; 상기 레이더 센서에 오류를 주입시키는 오류주입 지그; 및 오류 주입에 따른 상기 레이더 센서의 데이터를 수집, 분석하여 상기 레이더 센서를 테스트하는 분석수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 오류주입을 통한 차량 레이더 센서 분석 플랫폼에 관한 것이다.

Description

오류주입을 통한 차량 레이더센서 분석 플랫폼{Vehicle Radar sensor analysis platform to Identify Vulnerabilities through Vehicle Radar Error Injection}

본 발명은 오류주입을 통한 차량 레이더센서 분석 플랫폼에 관한 것이다. 보다 상세하게는 차량 레이더 오류 주입을 통한 취약점 도출용 차량 레이더 분석 플랫폼 구축에 대한 것이다.

최근 자율주행 자동차 연구가 활발해짐에 따라 차량에 탑재되는 외부접점 센서에 대한 중요도도 높아지고 있다. 그중 차량용 레이더(RADAR)는 현재 다수의 차량에 기본적으로 탑재되어있으며 자율주행에 있어서 필요한 센서 중 하나이다. 레이더는 운전자에게 상대 차량과의 거리와 장애물의 위치를 알려주며 그 외에도 주차 보조, 충돌 방지 알림 등 주행에 필요한 기능을 지원한다. 자율주행 자동차의 핵심 요소인 레이더 센서를 대상으로 주파수 교란 공격이나 오류 주입 공격이 발생할 경우, 센서는 문제가 발생하거나 정상적으로 작동하지 않아 차량 제어가 안 되거나 운전자의 안전성을 위협받을 수 있다. 따라서 이러한 위험성을 사전에 방지하기 위해 차량용 레이더 센서를 대상으로 하는 오류 주입 공격 테스트를 위한 테스트 지그가 필요하며 이를 통해 레이더의 취약점을 도출하고 차량용 레이더 센서 분석에 필요한 플랫폼을 설계하여 테스트 환경을 구축할 필요가 있다.

도 1 및 도 2는 종래 차량용 레이더 실험방법의 블록도와 흐름도를 도시한 것이다. 기존의 차량용 레이더 실험방법은 레이더 장치를 이용하여 목표물을 검출하는 회로도를 구성하는 방식이다. 이 종래기술은 간섭 신호를 효과적으로 검출할 수 있으며 차량 레이더 장치가 레이더 신호를 수신하여 복원하는 동작을 나타낸 회로도이다. 간섭 신호 검출부는 수신된 차량 레이더 신호에 포함된 간섭 신호를 검출하는 것으로서, 수신신호의 특성을 추출하고 분석하여 간섭 영역을 검출한다. 차량 레이더 신호 복원부는 검출된 간섭신호를 제거하여 원 신호로 복원하는 것으로서, 제거된 신호 주변으로부터 보간법에 의해 복원된다. 목표물 검출부는 송신된 차량 레이더 신호와, 수신 및 복원된 차량 레이더 신호를 토대로 목표물의 위치, 이동 방향 및 속도 등을 감지하는 것으로서, 송신 신호와의 비교를 통해 목표물을 검출한다.

이러한 종래기술은 차량 레이더의 간섭 신호를 검출하는 장치이며 차량용 레이더 분석 플랫폼 시스템이 구축되어 있지 않아 간섭하는 신호들에 따른 차량 내부 네트워크의 변화 과정을 분석할 수 없으며 정밀한 상황에서의 레이더 간섭 신호들에 대한 테스트가 불가능하다.

일본공개특허 JP 2015-078873 미국공개특허 US 2017-0115378 미국등록특허 US 6,392,586 한국등록특허 KR 1809324

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 실시예에 따르면, 차량용 레이더센서 분석을 위해 실제 차량과 유사한 상황을 가정하여 레이더센서와 물체 간의 거리를 위치할 수 있으며 이에 따라 레이더센서로부터 검출되는 데이터의 비교 분석이 가능한 플랫폼을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 개발중이거나 출시된 차량용 레이더센서를 대상으로 통신 환경을 구성하여 데이터를 수집하고 수집된 데이터를 통하여 물리적인 위치에 따른 주파수 오류 주입 공격, 센서 교란 등의 테스트가 가능한, 차량용 레이더 센서 분석 플랫폼을 제공하는데 그 목적이 있다.

그리고 본 발명의 실시예에 따르면, 차량 외부에 탑재되는 센서 중 레이더(RADAR) 센서에 대한 분석을 위해 테스트 베드 및 오류주입 지그를 통해 차량용 레이더센서가 탑재된 차량의 안전성을 평가하고 검증하기 위해 쓰이는 차량용 레이더 분석 플랫폼을 제공하는데 그 목적이 있다.

차량용 레이더센서는 자율주행 자동차에 있어서 필요로 하는 센서로 차량과 차량 간의 거리, 속도 등을 추정하여 차량을 제어하고 운전자에게 경고를 알리는 등 주행하는 데에 있어서 보조하는 역할을 한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 실제 차량과 유사한 상황에서 발생 가능한 레이더의 물체 감지 및 주파수 수신 상황에서 발생하는 레이더 센서 데이터를 기반으로 물체의 위치에 따라 데이터의 변화량을 확인하고 분석하여 차량용 레이더센서의 상태나 정보를 확인할 수 있으며, 물체의 위치에 따라 레이더센서 내부 데이터를 분석하고 물체의 위치를 변화하여 발생 가능한 레이더 센서의 취약점을 도출해낼 수 있는 차량용 레이더센서 분석 플랫폼을 제공하는데 그 목적이 있다.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 제1목적은 차량에 설치되는 레이더센서를 테스트하기 위한 플랫폼으로서, 차량을 모사하여 제작된 테스트 베드; 상기 테스트 베드의 전방범퍼, 후방범버에 설치되는 테스트의 대상이 되는 적어도 하나의 레이더 센서; 상기 레이더 센서에 오류를 주입시키는 오류주입 지그; 및 오류 주입에 따른 상기 레이더 센서의 데이터를 수집, 분석하여 상기 레이더 센서를 테스트하는 분석수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 오류주입을 통한 차량 레이더 센서 분석 플랫폼으로서 달성될 수 있다.

그리고 상기 오류주입지그는 상기 테스트 베드에 설치된 레이더 센서 각각에 대하여 특정간격 이격되어 위치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 분석수단은, 각각의 상기 레이더센서의 CAN 신호를 기반으로 하여 상기 레이더센서를 분석하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고 상기 오류주입지그는, 프레임; 및 상기 프레임 상에서 위치 이동이 가능하도록 설치되며 상기 테스트 베드 측으로 레이더를 발생시켜 레이더 교란을 인가하는 적어도 하나의 레이더 발생기;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 프레임은, 지지프레임, 상기 지지프레임 상에 수직으로 연결된 수직프레임과, 상기 수직프레임 상측에 연결되는 상단 전후방프레임과, 상기 상단 전후방프레임 상에 설치된 이동레일을 포함하고, 상기 레이더 발생기는 상기 이동레일 상에서 전후방향으로 이동가능하도록 마련된 거치부 상에 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고 상기 거치부가 수직축을 기준으로 회전가능하도록 마련된 회전수단을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 분석수단은, 실제 레이더발생기와 레이더센서와의 거리값에 대한 정상제어신호와, 측정된 거리정보를 기반으로 CAN신호를 대비하여 상기 레이더센서를 테스트하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고 상기 이동레일 상에서 상기 레이더발생기의 전후 위치 변화, 및 상기 거치부의 회전 중 적어도 어느 하나를 통해 상기 레이더 발생기의 위치를 변화시키고, 상기 분석수단은 위치 마다 발생하는 레이더센서의 데이터를 수집하여 상기 레이더센서를 분석하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 분석수단은, 상기 레이더발생기와 상기 레이더센서의 거리별, 상황별로 상기 레이더센서의 데이터를 수집하고 변화량을 파악하여 상기 레이더 센서의 특성을 분석하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고 상기 분석수단은 기능별로 상기 레이더센서의 데이터를 수집, 분석하여 상기 레이더센서의 기능을 테스트하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제2목적은, 차량에 설치되는 레이더센서를 테스트하기 위한 방법으로서, 차량을 모사하여 테스트 베드를 제작하는 단계; 실제 설치될 위치의 상기 테스트 베드의 전방범퍼, 후방범버에 테스트의 대상이 되는 적어도 하나의 레이더센서를 설치하는 단계; 상기 레이더센서의 동작조건을 확인하고 조건을 설정하는 단계; 상기 레이더센서 각각과 특정간격 이격되게 오류주입 지그를 위치시키는 단계; 오류주입 지그에 설치된 레이더발생기를 통해 상기 레이더센서에 레이더 교란신호를 주입시키는 단계; 및 분석수단이 레이더 교란신호에 따른 상기 레이더센서의 데이터를 수집, 분석하여 상기 레이더센서를 테스트하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 오류주입을 통한 차량 레이더 센서 분석방법으로서 달성될 수 있다.

그리고 상기 테스트하는 단계는, 이동레일 상에서 레이더발생기의 전후 위치 변화, 및 거치부의 회전 중 적어도 어느 하나를 통해 상기 레이더 발생기의 위치를 변화시키고, 상기 분석수단이 위치 마다 발생하는 레이더센서의 데이터를 수집하여 상기 레이더센서를 분석하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 테스트하는 단계는, 상기 분석수단이, 상기 레이더발생기와 상기 레이더센서의 거리별, 상황별로 상기 레이더센서의 데이터를 수집하고 변화량을 파악하여 상기 레이더 센서의 특성을 분석하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고 상기 테스트하는 단계는, 상기 분석수단이 기능별로 상기 레이더센서의 데이터를 수집, 분석하여 상기 레이더센서의 기능을 테스트하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제3목적은 컴퓨터에 의해 판독되어 실행되는 프로그램으로서, 앞서 언급한 제2목적에 따른 분석방법을 실행시키는 것을 특징으로 하는 오류주입을 통한 차량 레이더 센서 분석 프로그램으로서 달성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 차량용 레이더 센서 분석 플랫폼에 따르면, 차량용 레이더센서 분석을 위해 실제 차량과 유사한 상황을 가정하여 레이더센서와 물체 간의 거리를 위치할 수 있으며 이에 따라 레이더센서로부터 검출되는 데이터의 비교 분석이 가능한 효과를 갖는다.

본 발명의 실시예에 따른 차량용 레이더 센서 분석 플랫폼에 따르면, 개발중이거나 출시된 차량용 레이더센서를 대상으로 통신 환경을 구성하여 데이터를 수집하고 수집된 데이터를 통하여 물리적인 위치에 따른 주파수 오류 주입 공격, 센서 교란 등의 테스트가 가능한 효과를 갖는다.

그리고 본 발명의 실시예에 따른 차량용 레이더 센서 분석 플랫폼에 따르면, 차량 외부에 탑재되는 센서 중 레이더(RADAR) 센서에 대한 분석을 위해 테스트 베드 및 오류주입 지그를 통해 차량용 레이더센서가 탑재된 차량의 안전성을 평가하고 검증할 수 있는 효과를 갖는다.

차량용 레이더센서는 자율주행 자동차에 있어서 필요로 하는 센서로 차량과 차량 간의 거리, 속도 등을 추정하여 차량을 제어하고 운전자에게 경고를 알리는 등 주행하는 데에 있어서 보조하는 역할을 한다. 본 발명의 실시예에 따른 차량용 레이더 센서 분석 플랫폼에 따르면, 실제 차량과 유사한 상황에서 발생 가능한 레이더의 물체 감지 및 주파수 수신 상황에서 발생하는 레이더 센서 데이터를 기반으로 물체의 위치에 따라 데이터의 변화량을 확인하고 분석하여 차량용 레이더센서의 상태나 정보를 확인할 수 있으며, 물체의 위치에 따라 레이더센서 내부 데이터를 분석하고 물체의 위치를 변화하여 발생 가능한 레이더 센서의 취약점을 도출해낼 수 있는 효과를 갖는다.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1 및 도 2는 종래 차량용 레이더 실험방법의 블록도와 흐름도,
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 오류주입을 통한 차량 레이더센서 분석 플랫폼의 블록도,
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 전방측에 3개의 오류주입 지그가 놓인 상태의 오류주입을 통한 차량 레이더 센서 분석 플랫폼의 개념도,
도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 후방측에 2개의 오류주입 지그가 놓인 상태의 오류주입을 통한 차량 레이더 센서 분석 플랫폼의 개념도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 오류주입 지그의 사시도,
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 오류주입 지그의 평면도,
도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 오류주입 지그의 정면도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 오류주입을 통한 차량 레이더 센서 분석방법의 흐름도를 도시한 것이다.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 오류주입을 통한 차량 레이더센서 분석 플랫폼의 구성, 기능 및 분석방법에 대해 설명하도록 한다.

도 3는 본 발명의 실시예에 따른 오류주입을 통한 차량 레이더센서 분석 플랫폼의 블록도를 도시한 것이다.

그리고 도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 전방측에 3개의 오류주입 지그가 놓인 상태의 오류주입을 통한 차량 레이더 센서 분석 플랫폼의 개념도, 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 후방측에 2개의 오류주입 지그가 놓인 상태의 오류주입을 통한 차량 레이더 센서 분석 플랫폼의 개념도를 도시한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 오류주입을 통한 차량 레이더 센서 분석 플랫폼은, 차량에 설치되는 레이더센서를 테스트하기 위한 것으로, 차량을 모사하여 제작된 테스트 베드(10); 이러한 테스트 베드(10)의 전방범퍼, 후방범버에 설치되는 테스트의 대상이 되는 복수의 레이더 센서(20); 레이더 센서(20)에 오류를 주입시키는 오류주입 지그(30); 및 오류 주입에 따른 레이더 센서(20)의 데이터를 수집, 분석하여 상기 레이더 센서(20)를 테스트하는 분석수단(40); 등을 포함할 수 있다.

이러한 오류주입지그는 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 테스트 베드(10)에 설치된 레이더 센서(20) 각각에 대하여 특정간격 이격되어 위치되게 된다.

본 발명의 실시예에서는 차량용 레이더센서(20) 근처에서 물체를 가변적으로 움직이기 위해 고안된 오류주입 지그(30)를 포함하여 구성된다. 보다 상세하게는 분석수단(40)이 차량용 레이더센서(20)의 데이터를 수집하는 경우 레이더센서 앞에 존재하는 물체의 위치에 따라 수집되는 데이터의 변화를 측정하고, 물체의 거리에 따른 레이더 교란을 하기 위해 설계된 지그이다.

차량용 레이더센서(20)는 밀리미터파를 사용하며 운전자 차량에서 전파 신호를 송신하면 상대 차량이나 장애물로부터 반사돼 돌아온 전파를 수신하여 두 신호 간의 왕복 시간을 이용하여 상대 차량과의 거리를 추정할 수 있으며, 도플러 효과를 이용한 도플러 주파수의 변화량을 이용해 상대 차량과의 상대속도를 추정하는 것이 레이더의 기본 동작 원리이다.

차량용 레이더센서(20)는 모델에 따라 상이하지만 일반적으로 전방에 1개가 존재하며 옵션 여부에 따라 좌측후방, 우측후방에 각각 1개씩 총 3개의 레이더센서(30)가 차량에 탑재될 수 있다. 전방 레이더센서(20)는 전방 충돌방지 보조(FCA), 스마트 크루즈 컨트롤(SCC) 기능이 있으며 주행할 때 앞 차량과의 거리 유지와 잠재적 장애물을 식별해내며, 후방 레이더센서(20)는 후측방 충돌 경고(BCW), 후측방 충돌 방지 보조(BCA), 후방 교차 충돌 경고(RCCW), 후방 교차 충돌방지 보조(RCCA), 안전 하자 보조(SEA) 기능을 지원하여 차량과의 거리 및 속도를 측정하고 사각 지역의 장애물을 탐지한 후 운전자에게 경고신호음을 통해 주의를 전달한다.

차량용 레이더센서의 분석은 테스트를 해야 될 경우마다 실제 차량을 사용하기에는 사용자의 안전성과 테스트 공간의 한계가 존재한다. 따라서 본 발명의 실시예에 따르면, 조건과 상관없이 실제 차량이 없어도 간이 테스트 베드(10)를 통해 테스트가 가능하며 원하고자 하는 결과를 도출해낼 수 있다.

기존에는 차량용 레이더센서 테스트를 위한 테스트베드가 구축되어 있지 않아 레이더를 기준으로 물체의 가변적인 위치에 따른 센서 데이터들을 확인할 수 없는 어려움이 있다. 따라서 본 발명의 실시예에 따른 테스트베드(10)는 프로파일을 사용하여 실제 차량에서 레이더센서가 탑재되어 있는 전방 및 후방 범퍼를 기준으로 삼아 사이즈를 측정하고 크기에 맞게 차량 레이더센서(20)의 위치를 고려하여 설계되었다.

본 발명의 실시예에 따른 오류주입 지그(30)는 전방 또는 후방에 설치할 수 있으며, 전후 방향으로 움직일 수 있도록 형성되었으며 전방에 설치된 지그(30)는 전방 레이더센서(20)의 개수에 맞게 총 3개의 지그(30)가 위치될 수 있으며 차량의 측면과 정면을 활용하여 테스트할 수 있다. 후방 또한 총 2개의 지그(30)가 위치될 수 있으며 설치된 지그(30)는 차량의 측면에서 테스트할 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 오류주입 지그의 사시도를 도시한 것이다. 그리고 도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 오류주입 지그의 평면도, 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 오류주입 지그의 정면도를 도시한 것이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 오류주입 지그(30)는 레이더발생기(70)를 설치할 수 있는 거치부(36)가 설치되어 있으며 브라켓으로 레이더발생기를 고정할 수 있고 이동레일(35)을 사용하여 전후방으로 이동할 수 있으며 거리를 조절할 수 있다. 레이더센서(20)의 테스트를 위해 설계되었고 거치부(36)에 레이더발생기(70)를 탑재하여 사용자가 원하는 위치로 옮길 수 있으며 레이더센서(20)는 레이더발생기(70)와의 거리값으로부터 아날로그 신호를 처리하게 되고 데이터를 생성하게 된다.

본 발명의 실시예에 따른 오류주입 지그는, 프레임과, 프레임 상에서 위치 이동이 가능하도록 설치되며 테스트 베드 측으로 레이더를 발생시켜 레이더 교란을 인가하는 적어도 하나의 레이더 발생기를 포함하여 구성된다.

도 5, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 프레임은, 지면상에 지지되는 지지프레임(31), 이러한 지지프레임(31) 상에 수직으로 연결된 수직프레임(32)과, 지지프레임(31)의 전방측에 연결된 받침프레임(33)을 포함하여 구성될 수 있음을 알 수 있다. 그리고 수직프레임(32) 상측에 상단 전후방프레임(34)이 연결되며, 이러한 상단 전후방프레임(34) 상에 이동레일(35)이 형성되어진다.

그리고 레이더 발생기(70)는 이동레일(35) 상에서 전후방향으로 이동가능하도록 마련된 거치부(36) 상에 설치된다. 그리고 회전수단(60)을 통해 거치부(36)는 수직축을 기준으로 회전가능하도록 구성된다. 따라서 위치조정수단(50)과 회전수단(60)을 통해 자동 또는 수동으로 레이더발생기(70)의 전후방향 위치와, 각도를 변화시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 오류주입 지그의 거치부에 설치되는 레이더 발생기(70)는 레이더 센서 교란을 위해 Infineon 사의 ‘DISTANCE2GO 레이더 개발 보드’를 부착하여 테스트를 진행하였다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 오류주입을 통한 차량 레이더 센서 분석방법의 흐름도를 도시한 것이다.

먼저 차량을 모사하여 테스트 베드를 제작한다. 그리고 실제 설치될 위치의 테스트 베드의 전방범퍼, 후방범버에 테스트의 대상이 되는 복수의 레이더센서를 설치한다.

그리고 레이더센서의 동작조건을 확인하고 조건을 설정한다. 즉, 테스트를 수행하기에 앞서 레이더센서(20)의 동작 조건을 확인하고 조건에 맞게 설정을 해주어야 CAN 메시지를 확인할 수 있다. 차량용 레이더센서(20)는 차량에 기본적으로 전방/후방에 각각 2개 이상 탑재되어 있으며 주행 중인 상황에 차선을 변경하거나 충돌할 위기가 있거나, 후진 중인 상황일 때 레이더는 동작하게 된다. 먼저, 차량용 레이더센서(20)의 구조 및 사양을 확인하고 연결되는 핀의 맵을 확인한 후에 CAN 신호를 수집하기 위해 레이더 모듈에 전원을 공급하고 2개의 꼬인쌍선을 이용하여 CAN 네트워크에 접근한다. 레이더센서(20)의 초기 및 기본적인 CAN 메시지가 들어온 것을 확인한 후에 짜여진 시나리오대로 오류 주입을 진행한다.

그리고 레이더센서(20) 각각과 특정간격 이격되게 오류주입 지그(30)를 위치시키고, 오류주입 지그(30)에 설치된 레이더발생기(70)를 통해 레이더센서(20)에 레이더 교란신호를 주입시킨다. 그리고 분석수단(40)은 레이더 교란신호에 따른 레이더센서(20)의 데이터를 수집, 분석하여 레이더센서(20)를 테스트한다.

이동레일 상에서 레이더발생기의 전후 위치 변화, 및 거치부의 회전 중 적어도 어느 하나를 통해 레이더 발생기(70)의 위치를 변화시키고, 분석수단(40)은 위치 마다 발생하는 레이더센서(20)의 데이터를 수집하여 레이더센서(20)를 분석하게 된다.

그리고 분석수단(40)은 레이더발생기(70)와 레이더센서(20) 사이의 거리별, 상황별로 레이더센서(20)의 데이터를 수집하고 변화량을 파악하여 레이더 센서(20)의 특성을 분석하게 된다.

또한 분석수단(40)이 기능별로 레이더센서(20)의 데이터를 수집, 분석하여 상기 레이더센서의 기능을 테스트할 수있다.

즉, 차량용 레이더센서(20)는 차량이 자율주행을 하기에 있어서 주변 차량을 인식하는 데에 필요한 센서로써 차량 레이더센서에 대한 임의로 오작동을 발생시키거나 교란하게 될 경우 정상적인 작동이 이루어지지 않아 문제점을 발생시킬 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예에 따른 오류주입 지그를 통해 모의로 차량 레이더센서에 오작동 및 레이더 교란을 발생시켜 차량의 취약점을 도출해내어 레이더센서의 문제점을 강화할 수 있는 솔루션을 제시할 수 있다.

따라서 실제 주행하는 데에 발생할 수 있는 상황을 가정하여 물체가 비스듬하게 위치한 경우와, 각각의 물체가 레이더 앞에서 서로 다른 위치에 있을 때 차량용 레이더센서가 물체를 어떻게 인식하고 신호를 처리하는지를 테스트해볼 수 있으며 이러한 상황에서 레이더센서는 서로 다른 ECU(1)에 어떠한 데이터 값을 생성하고 송신하고 있는지 분석할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 실체 차량을 대신해 레이더 센서(20)를 교란하거나 오류 주입 테스트를 통해 레이더 센서(20)의 취약점을 도출해내고 안전성을 검증하고 평가할 수 있으며 레이더 뿐만 아니라 카메라, 초음파 센서 등에도 본 발명이 적용될 수 있으며 실제 차량에서 테스트할 수 없는 상황에 대한 한계를 극복할 수 있으며 다양한 결과를 도출해낼 수 있다.

차량용 레이더센서(20)는 수신되는 값에 따라 거리를 계산하고 CAN(Controller Area Network) 프로토콜을 통해 차량 내부 네트워크에 상태 메시지를 전달한다. 차량용 레이더센서(20)는 첨단 운전 보조 시스템의 기능을 실현시키는 하나의 ECU(1)로써 전방 및 후방에 걸쳐 사각지대에 있는 차량 및 장애물을 식별해내며 선행 차량과의 거리를 계산하여 거리 조절을 유지한다.

또한, 레이더센서(20)는 신호 간섭을 없애기 위해 무선통신에서 사용하는 CDMA, TDMA 등의 기술이 적용된다. 하지만, 이러한 전후방 차량 충돌방지 및 사각지대 감지의 기능을 수행하는 차량용 레이더센서(20)에 레이더 재밍(jamming) 공격을 진행할 경우 방해전파를 발사하여 차량이 인식한 물체를 사라지게 하거나, 유사한 RF 시그널을 통해 레이더를 스푸핑하여 물체와의 거리를 조작하는 등의 레이더 교란이 발생할 수 있다.

예를 들어, 차량용 레이더 오류주입을 통한 테스트의 시나리오는 다음과 같다.

1. 차량용 레이더 오류 주입 지그(30)에 레이더 개발 보드(레이더 발생기(70)를 부착하여 레이더센서에 모듈 단위 테스트를 수행하고 센서 교차를 통한 교란을 실시한다.

2. 주변 차량의 위치를 가정하여 거치부(36)를 360도 회전시키고, 전후방향 위치를 변화시키고, 위치마다 발생하는 레이더센서(20)의 데이터를 수집하여 상태 메시지를 확인한다.

3. 거리별, 상황별 수집되는 레이더센서(20) 데이터를 수집하고 변화량을 파악하여 차량별 레이더센서 데이터 특징을 분석할 수 있으며 기능에 따른 레이더 사용 데이터를 확인한다.

차량용 레이더센서(20)는 사각지대 및 선행 차량과의 거리를 유지하며 속도를 조절하기 때문에 데이터를 고속으로 처리해야 하므로 CAN 통신을 사용한다. 이러한 차량용 레이더 센서(20)를 무력화하는 공격자의 의도적인 재밍 및 기만 공격은 차량 내부 네트워크에 잘못된 메시지를 전달하게 되고, 잘못된 정보를 표시하여 운전자에게 예기치 못한 환경을 만들어줄 뿐만 아니라 치명적인 사고로 이어진다.

차량용 레이더센서(20)는 주행을 제어하는 부분과 관련된 전자 제어 장치와 동일한 CAN 네트워크를 사용하기 때문에 오류가 포함된 CAN 메시지를 전달하게 된다면 연결된 다른 전자 제어 장치에도 오류를 일으킬 가능성이 커진다.

또한, 차량 내부에 CAN 통신의 Gateway 역할을 담당하는 ICU(Integrated Control Unit)에도 공격받은 메시지가 전달되어 차량 내부 네트워크의 통신 처리가 비정상적으로 처리되어 최종적으로 운전자에게 시각적으로 경고창을 발생하게 하고 경고음을 통해 불안성을 증가시키고 차량 내부의 오류 발생을 예측할 수 있다.

따라서, 해당 오류주입 센서 교란 프레임워크를 통해 시나리오를 가정하고 직접 실험을 해봄으로써 레이더 센서(20)의 취약점을 분석하고 해결책을 도출해낼 수 있다.

또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

1:ECU
10:테스트 베드
20:레이더 센서
30:오류주입 지그
31:지지프레임
32:수직프레임
33:받침프레임
34:상단 전후방프레임
35:이동레일
36:거치부
40:분석수단
50:위치조정수단
60:회전수단
70:레이더 발생기
100:오류주입을 통한 차량 레이더 센서 분석 플랫폼

Claims (15)

1. 차량에 설치되는 레이더센서를 테스트하기 위한 플랫폼으로서,
   차량을 모사하여 제작된 테스트 베드;
   상기 테스트 베드의 전방범퍼, 후방범버에 설치되는 테스트의 대상이 되는 적어도 하나의 레이더 센서;
   상기 레이더 센서에 오류를 주입시키는 오류주입 지그; 및
   오류 주입에 따른 상기 레이더 센서의 데이터를 수집, 분석하여 상기 레이더 센서를 테스트하는 분석수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 오류주입을 통한 차량 레이더 센서 분석 플랫폼.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 오류주입지그는 상기 테스트 베드에 설치된 레이더 센서 각각에 대하여 특정간격 이격되어 위치되는 것을 특징으로 하는 오류주입을 통한 차량 레이더 센서 분석 플랫폼.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 분석수단은,
   각각의 상기 레이더센서의 CAN 신호를 기반으로 하여 상기 레이더센서를 분석하는 것을 특징으로 하는 오류주입을 통한 차량 레이더 센서 분석 플랫폼.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 오류주입지그는,
   프레임; 및 상기 프레임 상에서 위치 이동이 가능하도록 설치되며 상기 테스트 베드 측으로 레이더를 발생시켜 레이더 교란을 인가하는 적어도 하나의 레이더 발생기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 오류주입을 통한 차량 레이더 센서 분석 플랫폼.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 프레임은,
   지지프레임, 상기 지지프레임 상에 수직으로 연결된 수직프레임과, 상기 수직프레임 상측에 연결되는 상단 전후방프레임과, 상기 상단 전후방프레임 상에 설치된 이동레일을 포함하고,
   상기 레이더 발생기는 상기 이동레일 상에서 전후방향으로 이동가능하도록 마련된 거치부 상에 설치되는 것을 특징으로 하는 오류주입을 통한 차량 레이더 센서 분석 플랫폼.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 거치부가 수직축을 기준으로 회전가능하도록 마련된 회전수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오류주입을 통한 차량 레이더 센서 분석 플랫폼.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 분석수단은,
   실제 레이더발생기와 레이더센서와의 거리값에 대한 정상제어신호와, 측정된 거리정보를 기반으로 CAN신호를 대비하여 상기 레이더센서를 테스트하는 것을 특징으로 하는 오류주입을 통한 차량 레이더 센서 분석 플랫폼.
   
8. 제 7항에 있어서,
   상기 이동레일 상에서 상기 레이더발생기의 전후 위치 변화, 및 상기 거치부의 회전 중 적어도 어느 하나를 통해 상기 레이더 발생기의 위치를 변화시키고, 상기 분석수단은 위치 마다 발생하는 레이더센서의 데이터를 수집하여 상기 레이더센서를 분석하는 것을 특징으로 하는 오류주입을 통한 차량 레이더 센서 분석 플랫폼.
   
9. 제 8항에 있어서,
   상기 분석수단은, 상기 레이더발생기와 상기 레이더센서의 거리별, 상황별로 상기 레이더센서의 데이터를 수집하고 변화량을 파악하여 상기 레이더 센서의 특성을 분석하는 것을 특징으로 하는 오류주입을 통한 차량 레이더 센서 분석 플랫폼.
   
10. 제 9항에 있어서,
    상기 분석수단은 기능별로 상기 레이더센서의 데이터를 수집, 분석하여 상기 레이더센서의 기능을 테스트하는 것을 특징으로 하는 오류주입을 통한 차량 레이더 센서 분석 플랫폼.
    
11. 차량에 설치되는 레이더센서를 테스트하기 위한 방법으로서,
    차량을 모사하여 테스트 베드를 제작하는 단계;
    실제 설치될 위치의 상기 테스트 베드의 전방범퍼, 후방범버에 테스트의 대상이 되는 적어도 하나의 레이더센서를 설치하는 단계;
    상기 레이더센서의 동작조건을 확인하고 조건을 설정하는 단계;
    상기 레이더센서 각각과 특정간격 이격되게 오류주입 지그를 위치시키는 단계;
    오류주입 지그에 설치된 레이더발생기를 통해 상기 레이더센서에 레이더 교란신호를 주입시키는 단계;
    분석수단이 레이더 교란신호에 따른 상기 레이더센서의 데이터를 수집, 분석하여 상기 레이더센서를 테스트하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 오류주입을 통한 차량 레이더 센서 분석방법.
    
12. 제 11항에 있어서,
    상기 테스트하는 단계는,
    이동레일 상에서 레이더발생기의 전후 위치 변화, 및 거치부의 회전 중 적어도 어느 하나를 통해 상기 레이더 발생기의 위치를 변화시키고, 상기 분석수단이 위치 마다 발생하는 레이더센서의 데이터를 수집하여 상기 레이더센서를 분석하는 것을 특징으로 하는 오류주입을 통한 차량 레이더 센서 분석방법.
    
13. 제 12항에 있어서,
    상기 테스트하는 단계는,
    상기 분석수단이, 상기 레이더발생기와 상기 레이더센서의 거리별, 상황별로 상기 레이더센서의 데이터를 수집하고 변화량을 파악하여 상기 레이더 센서의 특성을 분석하는 것을 특징으로 하는 오류주입을 통한 차량 레이더 센서 분석방법.
    
14. 제 13항에 있어서,
    상기 테스트하는 단계는,
    상기 분석수단이 기능별로 상기 레이더센서의 데이터를 수집, 분석하여 상기 레이더센서의 기능을 테스트하는 것을 특징으로 하는 오류주입을 통한 차량 레이더 센서 분석방법.
    
15. 컴퓨터에 의해 판독되어 실행되는 프로그램으로서,
    제 11항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 따른 분석방법을 실행시키는 것을 특징으로 하는 오류주입을 통한 차량 레이더 센서 분석 프로그램.

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