ToxuTech의 맞춤형 GNSS+V2X+4G 통합 상어 지느러미 안테나자율 주행 광산 트럭 솔루션의 핵심 과제 해결

이전에는 국내 대형 노천광산용 자율 주행 채굴 트럭 솔루션 제공업체인 고객사가 "간헐적인 차량 간(V2V) 통신" 및 "위치 데이터 동기화 오류"와 같은 문제에 직면했습니다. 이러한 문제로 인해 운행 중 "과도한 근접 주행"이나 "경로 이탈"이 빈번하게 발생했으며, 심지어 적재/하역 효율까지 저해되었습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 톡슈테크 맞춤형으로 개발했습니다.GNSS+V2X+4G 통합형 샤크핀 안테나."기능 통합과 시나리오별 맞춤화를 통해 이 안테나는 앞서 언급한 문제점들을 성공적으로 해결했습니다. 현재 산시성 탄광의 100대에 달하는 채굴 트럭에 고객사의 기존 솔루션과 함께 대규모로 설치되어 사용되고 있습니다."

수요 분석: 고객 솔루션의 3가지 핵심 문제점, "안테나 협업" 과제 지적

고객사의 자율 주행 광산 트럭 솔루션은 "다중 차량 운행, 실시간 위치 정보 공유 및 비상 연결"을 목표로 했습니다. 그러나 초기 테스트 과정에서 기존 안테나 솔루션은 상당한 단점을 드러냈습니다.

1. V2V 통신 지연 시간이 500ms를 초과하여 함대 운용에 차질이 발생했습니다.

처음에 고객은 "독립형 V2X 안테나 + 독립형 4G 안테나"를 사용하는 분리형 솔루션을 채택했습니다. V2X는 단거리 차량 간 통신(예: 차간 거리, 제동 신호)을 처리하고, 4G는 장거리 데이터 전송을 담당했습니다. 그러나 가파른 경사와 높은 고도차가 특징인 광산 지형으로 인해 분리형 안테나에 "신호 사각지대"가 발생하여 차량 간 통신 지연 시간이 500ms를 초과하는 경우가 빈번했습니다. 채굴 트럭이 시속 20km로 주행할 때 500ms의 지연 시간은 차량이 추가로 3m를 이동하게 하여, 연쇄 추돌 사고 위험을 크게 증가시키거나 차간 거리가 지나치게 멀어져 운송 효율을 저하시켰습니다.

2. GNSS 위치 측정 및 V2X 데이터가 "비동기화"되었으며, 상호 작용 편차가 1미터를 초과했습니다.

채굴 트럭의 적재/하역 작업 중에는 정밀한 정렬이 필수적이었습니다(예: 여러 대의 트럭이 분쇄기 스테이션에서 동시에 석탄을 하역할 때 1.5미터의 간격을 유지해야 함). 이를 위해서는 GNSS 위치 데이터와 V2X를 통해 전송되는 "차량 위치 정보" 간의 실시간 매칭이 필요했습니다. 그러나 기존 솔루션에서는, GNSS 안테나 트럭의 서로 다른 위치(GNSS는 지붕 앞쪽, V2X는 뒤쪽)에 V2X 안테나가 설치되어 신호 수신에 "시간 차이"가 발생했습니다. 이로 인해 위치 데이터 상호 작용 편차가 1미터를 초과하여 다중 차량 정렬 시 반복적인 조정이 필요했고, 적재/하역 주기당 소요 시간이 4~6분 증가했습니다.

3. 번거로운 안테나 설치, 높은 트럭 개조 비용

GNSS, V2X, 4G용 안테나를 각각 설치하려면 채굴 트럭 지붕에 3~4개의 구멍을 뚫어야 했습니다. 이는 차량 구조를 손상시킬 뿐만 아니라 방수 처리도 어렵게 만들었습니다. 먼지가 많거나 비, 눈이 오는 광산 환경에서는 구멍으로 물이 쉽게 스며들어 단락을 일으켰습니다. 그 결과, 안테나 고장률이 3개월 만에 25%에 달했습니다. 또한, 세 개의 안테나 배선 및 디버깅 작업에 추가 인력이 투입되어 트럭 한 대당 800위안, 총 100대 기준 8만 위안의 개조 비용이 발생했습니다.

맞춤형 혁신: 수요의 근본 원인을 해결하는 ToxuTech의 통합 상어 지느러미 안테나 3가지 핵심 설계

고객의 애로사항을 해결하기 위해 ToxuTech는 전담 기술팀을 구성했습니다. 세 차례의 현장 광산 조사를 거쳐, 팀은 "GNSS+V2X+4G 트리플 모드 통합" 샤크핀 안테나 솔루션을 최종 확정했습니다. 핵심 설계는 "지연 시간 단축, 데이터 동기화 및 설치 간소화"에 중점을 두었습니다.

1. 트리플 모드 신호 동시 적분 설계: 통신 지연 시간을 100ms 미만으로 단축

맞춤형 상어 지느러미 안테나 GNSS 모듈(BDS, GPS, GLONASS를 통한 3중 모드 위치 측정 지원), V2X 모듈(단거리 통신용 PC5 프로토콜 지원), 4G 모듈(장거리 전송용 LTE Cat.4 지원)의 세 가지 모듈을 하나의 하우징에 통합했습니다. 이 세 모듈은 "신호 필터링 회로"와 "RF 채널"을 공유합니다.

● V2X 및 4G 신호는 간섭을 방지하기 위해 "동적 주파수 전환" 기술을 사용했습니다(V2X는 5.9GHz, 4G는 1.8/2.6GHz에서 작동). 이를 통해 단거리 통신과 장거리 전송이 서로 영향을 미치지 않도록 했습니다.

● 통합 설계로 V2X 신호 전송 경로를 80% 단축했습니다. 복잡한 광산 지형에서의 현장 테스트 결과, V2V 통신 지연 시간이 80~100ms로 안정적으로 유지되었으며, 이는 기존 솔루션의 1/5 수준에 불과합니다. 광산 트럭이 주행할 때 100ms의 지연으로 인한 추가 거리는 0.6m 미만으로, 안전한 차량 간 거리 유지를 위한 필수 요건(1.5m 안전 거리)을 완벽하게 충족합니다.

2. 위치-통신 데이터의 "밀리초 수준 동기화"를 통해 상호 작용 편차를 30cm 이내로 제어

GNSS 위치 측정과 V2X 데이터 간의 비동기화를 해결하기 위해 안테나에는 세 가지 기능 간의 "클록 정렬"을 달성하는 "시간 동기화 칩"이 통합되었습니다.

● GNSS 모듈에서 획득한 위치 데이터(위도, 경도, 고도)는 내부 고속 버스를 통해 V2X 모듈로 직접 전송되어 단 5ms 만에 전송됩니다. 이는 "위치 데이터가 먼저 온보드 단말기로 전송된 후 V2X 모듈로 전달되는" 기존 솔루션의 지연 시간을 방지합니다.

● 동시에 안테나 출력 위치 데이터는 V2X 신호에 포함된 "차량 ID 및 주행 속도"와 연동되어 수신 트럭이 "1초 내에 위치와 차량 상태를 일치시킬 수 있도록" 했습니다. 이를 통해 상호 작용 오차가 1미터 이상에서 30cm 이내로 줄어들어 여러 대의 차량을 정렬할 때 반복적인 조정이 필요 없어지고 적재/하역 주기당 소요 시간이 4분 단축되어 트럭 한 대당 하루에 2~3회 추가 운행이 가능해졌습니다.

3. 통합 설치 + IP6K9K 보호 등급: 개조 비용 30% 절감

번거로운 설치와 높은 고장률 문제를 해결하기 위해 안테나는 구조 및 보호 측면에서 두 가지 핵심적인 최적화를 특징으로 합니다.

● 단일 구멍 설치 설계: 전체 크기가 280mm×180mm×80mm(기존 샤크핀 안테나와 유사)인 이 안테나는 배선 및 고정을 위해 트럭 지붕에 직경 50mm의 구멍 하나만 뚫으면 되므로 기존 방식보다 구멍을 2~3개 적게 뚫으면 됩니다. 덕분에 트럭 한 대당 개조 시간이 4시간에서 1시간 30분으로 단축되었고, 개조 비용도 30% 절감되었습니다(트럭 한 대당 800위안에서 560위안으로).

● 초고도 보호 기준: 본체는 내충격성 ABS+PC 합금에 자외선 차단 코팅(강렬한 광산 햇빛에 적응)을 적용하여 제작되었습니다. 내부 인터페이스에는 이중 실리콘 개스킷과 나사식 잠금 장치를 사용하여 IP6K9K 등급의 방수/방진 기능을 구현하여 고압수 분사 세척 및 90℃ 고온 분무 세척을 견딜 수 있습니다. 회로 기판에는 석탄 분진 부식 및 곰팡이 방지를 위한 3중 코팅이 적용되었습니다.

2025년 8월 기준, ToxuTech의 고객 맞춤형 GNSS+V2X+4G 샤크핀 안테나가 산시성 탄광에서 고객 솔루션과 함께 3개월 동안 안정적으로 작동했습니다.

현재, 톡슈테크 당사는 자율 주행 채굴 트럭 시나리오에 맞춘 두 가지 표준화된 맞춤형 솔루션인 "GNSS+V2X+4G"와 "GNSS+V2X+5G"를 개발했습니다. 이 솔루션들은 고객의 채굴 트럭 운행 환경(예: 고지대, 높은 전자기 간섭)에 따라 보호 수준과 신호 매개변수를 조정할 수 있습니다. 납기 또한 기존 45일에서 25일로 단축되어 고객 솔루션의 신속한 구현을 지원합니다.