KR100667995B1 - 차량의 예상 코스 영역을 결정하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

차량의 예상 코스 영역을 결정하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하나의 거리 센서를 장착한 제1 차량(700)의 예상 코스를 결정하기 위한 방법에 관한 것이고, 거리 센서를 이용하여 결정하거나 선택 가능한 시점에 즈음하여 제1 차량(700)에 대해서, 적어도 하나의 선행 차량(702, 703)의 적어도 상대적 위치(707, 708)를 결정하는 단계와, 적어도 상기 지정된 상대 위치(707, 708)를 적어도 하나의 메모리 내에 저장하는 단계와, 메모리 내에 저장된 상기 상대 위치(707, 708)는 그에 상응하는 차량(702, 703)의 하나의 궤도(709, 710)를 항상 형성하는 단계와, 제1 차량(700)의 예상 코스는 적어도 선행 차량(702, 703)의 궤도(709, 710)에 따라 결정하는 단계를 포함한다. 선행 차량(702, 703)의 궤도(709, 710)가 제1 차량(700)의 위치 방향으로 투영된다.
예상 코스, 크루즈 콘트롤, 조향 각도, 휠 각도, 요 레이트, 궤도.

Description

차량의 예상 코스 영역을 결정하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING THE FUTURE COURSE OF A MOTOR VEHICLE}
본 발명은 자동차의 예상 코스 영역을 결정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명은 예컨대 차량의 적응 주행 속도 조정 또는 적응 차간 거리 조정, 적응 헤드라이트 범위 조정의 범주에서, 또는 위기 상황을 간단하게 검출하기 위해 적용될 수 있다. 그 전제 조건으로는 차량이, 차량의 전방 영역에서 선행하는 차량 및 고정된 대상을 검출하며 적어도 상기 선행 차량 및 고정된 대상의 위치를 결정할 수 있는 적어도 하나의 센서를 장착하고 있어야 한다는 것이다. 상기와 같은 센서들은 예컨대 레이더, 레이저, 또는 비디오 센서로서 형성될 수 있다. 본 발명은 바람직하게는 차량의 적응 주행 속도 조정 또는 적응 차간 거리 조정과 관련하여 이용되는데, 이는, 상기와 같은 적용에 있어서 상기 유형의 센서들이 이미 사용되고 있기 때문이다.
선행하는 차량들에 대한 거리를 고려하면서 자동차의 속도를 자동으로 조절하는 점에 역점을 둔 무수히 많은 공개들이 수 년 전부터 공지되어 왔다. 이러한 시스템은 오늘날 적응 크루즈 컨트롤(ACC)로서 또는 독일에서는 적응 또는 다이내믹 크루즈 컨트롤로서 명명된다. 상기 시스템의 경우, 오늘날 교통 조건에서 선행하는 많은 차량들로부터 속도 조절 또는 차간 거리 조절을 위해 중요하거나 또는 가장 중요한 자동화 결정이 문제가 된다. 제어되는 차량이 이동하는 도로가 복수의 차선으로서 커브가 있는 경우에 상기의 결정은 특히 중요하다. 이러한 경우, 무엇보다 선행하는 차량을 검출하는 역할을 하는 거리 센서를 통해, 통상 인접한 차선 상에 있고 그에 상응하는 차간 거리 조정에 있어 단지 하위의 중요성을 가지는 차량이 검출된다.
그에 상응하게 ACC 시스템에서, 제어되는 차량의 예상 코스 영역 또는 예상 궤도(trajectory)를 결정할 필요가 있는데, 이는 상기 영역의 검출에 대해 각각 가장 중요한 선행하는 차량 또는 그 반대로, 헌재 시점에서 가장 위험한 장애물을 결정하기 위한 것이다. 상기 두 변수, 다시 말해 궤도 뿐 아니라 코스 영역은 원칙적으로 도로의 특성 곡선으로 지향되지만, 최적의 경우에는 경우에 따라, 제어되는 차량의 개시되는 주행 차선 변경 과정 또는 선회 과정을 고려한다. 이러한 점에서 "예상 코스 영역"이란 개념은 이하 제어되는 차량이 이동하게 될 것으로 예측되는 전체적인 공간상의 영역을 포함한다는 점에서 "예상 궤도"의 개념과 구분된다. 이러한 점은 상기 예상 코스 영역이 차량에 의해 항상 요구되는 폭을 고려한다는 것을 의미한다.
앞서 언급한 문제점에 대한 현재 공지되어 있는 해결 방법은 예컨대 SAE에서 1996년 2월26일에서 29일 SAE 기술 문서 일련 번호 961010으로서 공개된, 빈너(Winner) 비테(Witte) 등의 "적응 크루즈 컨트롤 - 시스템 관점과 개발 경향(Adaptive Cruise Control - System Aspects and Development Trends)"의 공개물에 기술되어 있다. 상기 공개에 따르면 제어되는 차량의 예상 코스 영역을 예측하는 가장 간단한 유형은 직선 이동의 가정이다. 그러나, 상기 유형의 예측은 커브의 경우 또는 차선 변경 시에는 확실하게 작동하지 못한다. 넓은 영역에 대해 충분한 결과를 제공하는 더욱 복잡한 경우라면, 일정한 커브를 가지는 코스의 가정이다. 이러한 점은 예컨대 휠속도의 차이에 따라서, 조향 각도 또는 스티어링 휠 각도에 따라서, 횡방향 가속도 및/또는 요 레이트(yaw rate)에 따라서 측정된다. 그에 상응하는 방법은 구동 다이내믹 제어의 영역으로부터 공지되어 있다. 상기 방법의 단점은 예상 궤도 또는 예상 코스 영역이 단지 실제 코스 영역에 따라서만 각각 평가된다는 것이다. 그러므로, 이러한 점에서 코스의 매 변경 시마다, 예컨대 커브 내 진입 또는 커브로부터 벗어날 시에 에러가 발생하게 된다. 마찬가지로 상기 공개에 언급되어 있는 궤도를 예측하기 위한 또 다른 가능성은 네비게이션 시스템을 이용하는 것이다. 그러나 상기 방법의 한계는 이용되는 지도의 현실성과 정확도 및 차량 각각의 실제 위치를 측정하기 위한 시스템의 성능에 따른다. 상기 예측은 특히 공사 영역에서 또는 신설 도로에서는 결함이 있다. 추가적 가능성으로서 언급한 공개에서는 도로 궤도 또는 차선의 예측은 레이더 데이터에 기초하여 언급된다. 신호 프로세서에 의해 검출되는 반사판(reflector) 또는 가드레일(guardrail)과 같은 고정된 대상은 도로 경계를 재구성하기 위해 이용된다. 하지만 지금까지 공개에 상응하게 상기 방법의 품질 및 신뢰도에 대해서는 공지되어 있지 않다.
미국 특허 제4,786,164호에는 동일한 차선 내에서 이동하는 2대의 차량 간의 간격을 검출하기 위한 시스템 및 방법이 기술되어 있다. 이러한 점에서 두 차량 각각이 이동하는 차선의 결정은 도로의 양 측면에 분포되어 있는 반사판들이 검출되는 각도를 비교함으로서 이루어진다. 그러나, 여기서 기술되는 방법은 단지 실제로 도로의 양 측면에 적합한 반사판들이 이용될 수 있으며, 이로써 기본 설비 상의 조건에 따를 때에만 적용 가능하다.
독일 특허 제196 14 061호에는 설정 가능한 확률 분포에 기초하여 선행하는 차량과의 간격을 제어하기 위한 시스템이 기술되어 있다. 상기 시스템은 도로의 곡률을 조향 각도 및 차량 속도에 따라 결정하는 곡률 결정 장치(curvature determining device)를 포함한다. 신뢰성을 개선하기 위해, 제1 변경에 따라, 조향 각도는 지정된 고정 대상의 이동을 기초로 결정된다. 또한, 고정된 대상의 장소는 이동하는 시스템 차량에 대해 상대적으로 동일한 시간 간격으로 감시된다. 그런 다음 상기 장소는 시스템 차량이 주행하는 도로의 곡률을 산출할 수 있도록 원호(circular arc)로서 정의된다. 제2 변경에 따라 도로의 급커브는 마찬가지로 고정된 대상에 의해 인식될 수 있다. 제4 변경에 따라, 방향 지시기가 우측 또는 좌측 방향을 지시하면, 산출된 곡률은 상승되거나 감소될 수 있다. 제10 변경에 따라, 네비게이션 시스템에 의하여, 예컨대 GPS-시스템에 의하여 커브가 시스템 차량의 진행 방향에 존재하는 지의 여부가 결정된다. 그러나, 상기 공보에서 공개되는 방법들은 각각 언급된 단점들을 제거하지 못한다.
독일 특허 제41 33 882호에는 완전히 결정된 선행하는 차량의 차선 상에서 차량을 자율적으로 트래킹(tracking) 하기 위한 방법이 공지되어 있다. 또한 전자 카메라를 이용하여 선행 차량의 중요한 후미 영역이 감시되며, 상세하게는 상기 후미 영역에 대한 사이드 오프셋(side offset)이 결정된다. 목적은 카메라를 장착하고 있는 차량의 조향을 위한 제어 신호를 획득하는 것이다.
독일 특허 제43 41 689호에는 선행하는 차량을 검출하기 위한 시스템이 공지되어 있다. 상기 검출은 차량축의 연장부를 나타내는 중심선에서부터 시작된다. 상기 중심선을 중심으로, 검출된 목표를 차선 내에 위치하는 것으로 또는 중요하지 않는 것으로 식별하는데 사용되는 다양한 확률 영역이 정의된다. 위치하는 도로의 곡률은 실제 조향 각도 및 실제 차량 속도에 따라서 산출된다. 상기와 같이 진단된 곡률에 따라 또 다른 차량이 검출되었던 간격에서 변위가 결정되며, 그리고 이전에 결정된 확률 분포는 상기 값만큼 변위된다.
독일 특허 출원 제197 22 947.6-32호에는 차량의 예상 코스 영역을 결정하기 위한 방법 및 장치가 공지되어 있다. 여기서, 선행 차량의 검출 위치에 따라 상기 차량의 궤도가 관찰되며, 그리고 항상 자신의 위치에 대한 횡방향 변위가 결정된다. 이러한 점은 항상, 상응하는 선행 차량의 제1 위치가 저장되었던 지점을 자신의 차량이 통과하게되는 시점부터 발생한다. 상기 횡방향 변위 및 저장된 선행 차량의 코스의 정보에서 자신의 예상 코스 영역이 결정될 수 있다.
자신의 예상 코스 영역을 결정하기 위한 지금까지의 단서들의 단점은 가장 이른 시간에 이루어지는 코스 결정의 시점이 선행하는 차량의 한 위치가 검출되었던 지점을 통과하는 시점이라는 점에 있다.
본 발명의 목적은 제1 차량의 예상 코스 영역을 신뢰성 있게 결정할 수 있는 방법 및 이 방법에 기초한 장치를 제공하는 것이다. 상기 코스 영역은 특히 선행하는 차량이 최초로 검출되면, 신뢰성 있으면서도 조기에 결정될 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 목적은 제1 차량의 예상 코스 영역이 적어도 제1 차량의 위치의 방향으로 투영된 선행하는 차량의 궤도에 따라서 결정됨으로써 달성된다. 이는 선행 차량의 검출된 궤도가, 선행하는 차량의 위치가 측정되지 않는, 제1 차량의 전방 영역 내에 투영되는 것을 의미한다.
본 발명에 따른 방법 내지 본 발명에 따른 장치의 장점은, 제1 차량의 코스 영역의 결정이 이미 선행하는 차량이 검출되었던 소정의 위치에 도달되기 전에 가능하다는 점에 있다. 본 발명에 의해, 각각 자신의 차량의 속도 및 거리 센서의 도달 영역에 따라서 지금까지의 방법 및 장치에 비해 앞서 자신의 차량의 예상 코스 영역의 결정이 가능한 2초까지 획득될 수 있다. 이러한 점은 제1 차량의 운전자의 부담 감소 및 일반적인 주행 안전성의 향상에 기여할 수 있다.
바람직하게는 선행하는 차량의 궤도의 투영은 제1 차량이 존재하는 위치에까지 이루어질 수 있다. 이러한 점은, 시스템이 제1 차량의 예상 코스 영역을 결정하기 위해 저장된 데이터를 최대로 활용하는 것을 가능케 한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서, 선행하는 차량의 투영된 코스와 제1 차량의 실제 코스간에 횡방향 변위 및/또는 곡률이 결정된다. 제1 차량의 코스의 횡방향 변위 및/또는 곡률을 이용하여 제1 차량의 예상 코스 영역이 결정된다. 상기 실시예는 제1 차량의 예상 코스 영역의 결정을 위해서, 제1 차량과 동일한 주행 차선에 위치하지 않는, 선행하는 차량의 투영된 코스가 이용될 수 있다는 장점을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 예상 코스 영역은 선행하는 복수의 차량들의 투영된 궤도들에 따라서 결정된다. 이러한 점에서, 각각의 선행하는 차량의 주행 차선 변경은 모든 선행하는 차량들의 투영된 궤도의 비교, 상호 연관성 또는 평균화를 통해 필터링된다. 상기 실시예는 특히 수많은 도로 사용자가 존재하는 경우에 본 발명에 따른 방법 내지 본 발명에 따른 장치의 신뢰도를 개선시킨다. 그러므로 제1 차량의 코스를 결정하기 위해 선행하는 차량의 모든 투영된 궤도들이 이용될 수 있으며, 이러한 점은 결정된 코스 영역의 신뢰도를 개선시킨다.
또한, 바람직하게는 선행하는 차량의 저장된 궤도들을 선택하며, 그리고/또는 임의로 선택 가능한 시점들을 제1 차량의 실제 좌표계에 적응시킨다. 이러한 점은 선행하는 차량들의 투영된 레도들을 기록하기 위한 메모리가 매우 양호하게 이용될 수 있다는 장점을 갖는데, 이는, 제1 차량의 실제 좌표계로 환산되는, 선행하는 차량의 검출된 위치가 제1 차량의 상대 위치를 나타내며, 그리고 저장될 데이터들은 예컨대 단지 간격 정보 및 각도 정보로만 이루어질 수 있기 때문이다.
바람직하게는, 선행하는 차량의 궤도의 투영은 저장된 상대 위치 데이터들의 통계학적 분석 및/또는 수학적 내삽법을 통해 이루어진다. 상기 분석 가능성 내지 상기 내삽법은 투영되어질 궤도의 매우 정확한 측정을 가능케 한다.
선행하는 차량의 투영된 궤도들을 통계적 성분 뿐 만 아니라 예측 불가능한 할당률 및 예측 가능한 성분을 포함하는 적어도 하나의 품질 판단 기준을 통해 평가하는 것이다. 그러므로 바람직하게는 소정의 임계값 하에 있는 품질 판단 기준을 갖는 선행하는 차량의 투영된 궤도가 메모리로부터 삭제되며, 그리고/또는 제1 차량의 예상 코스 영역을 결정하는데 함께 고려되지 않는 것이 가능케 된다. 이러한 방식으로, 한편으로는 메모리의 활용이 개선되는데, 이는 제1 차량의 예상 코스 영역을 결정하는데 부적절한 데이터들이 메모리로부터 삭제되기 때문이다. 다른 한편으로는 이에 의해 부적절한 데이터들은 코스를 결정하는데 고려되지 않을 수 있으며, 이러한 점은 더 정확한 결정을 유도한다.
일 실시예에 따라서, 메모리는 링 메모리로서 구조화된다. 이러한 구성은 메모리 관리가 간소화되며, 그로 인해 자신의 차량의 예상 코스 영역의 결정이 가속화되는 장점을 갖는다. 특히 상기 유형의 메모리 구조화는 메모리 내에서 데이터의 변환을 필요로 하지 않는다. 명료하게 말하자면, 선행하는 차량의 궤도를 위해 저장된 기존의 데이터 값은 실제 검출된 값으로 대체되며, 그리고 단지 메모리 위치에 대한 그에 상응하는 참조만이 변경된다.
또한 바람직하게는 메모리가 가득 찬 경우, 또 다른 선행하는 차량의 적어도 하나의 새로운 궤도, 다시 말해 그에 상응하게 예측 가능한 성분을 기초로 하는 추가적 품질 판단 기준을 저장하기 위해 지금까지 저장된 궤도들 중 적어도 하나의 궤도 및/또는 적어도 하나의 새로운 궤도가 삭제되는 지의 여부가 결정된다. 이러한 점은, 메모리가 가득 찬 경우 품질 판단 기준을 이용하여 지금까지 저장된 궤도가 삭제되는지의 여부, 또는 새로 검출된 데이터가 메모리 내에 저장된 모든 궤도들보다 바람직하지 못한 품질을 갖는지의 여부 및 그로 인해 새로 검출된 데이터들이 제거되는지의 여부가 결정됨을 의미한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 예상 코스 영역은 위치들로부터 검출되는 고정된 대상에 따라서 또는 위치들로부터 검출되는 반대 차선에서 다가오는 차량들에 따라 제한된다. 상기 실시예는, 제1 차량의 예상 코스 영역의 결정이 적당한 방식으로 한정될 수 있다는 장점이 있으며, 이러한 점은 소정의 코스 영역의 정확도를 확실히 상승시킨다. 그 외에도 상기와 같은 방식으로 독립적인 추가 데이터들이 예상 코스 영역을 측정하는데 고려된다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에 따라 결정되는 제1 예상 코스 영역에 추가적으로 적어도 하나의 추가 예상 코스 영역이 조향 각도, 스티어링 휠 각도, 요 레이트, 휠 속도들의 차이 또는 제어되는 차량의 횡방향 가속도에 따라서 또는 고정된 대상에 따라서 또는 제1 차량의 거리 센서로부터 검출되는, 반대 차선에서 다가오는 차량에 따라서 측정된다. 이러한 점은 분명하게 말해서 제어되는 차량의 예상 코스 영역이 상이하면서도 서로에 대해 비종속적인 방법에 따라서 결정됨을 의미한다. 상기 각각의 결정되는 예상 코스 영역들을 조합함으로써 각각의 방법들에 있어서 발생하는 에러들은 수정될 수 있으며, 그럼으로써 검증된 예상 코스 영역은 실제 코스의 최적의 예측을 포함하게 된다.
본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 장치의 특별한 장점은, 예상 코스 영역이 실제로 제어되는 차량의 앞쪽 영역 내에 위치하는 측정 데이터에 의해 결정되며 그리고 상기 데이터들은 자신의 위치 방향으로 투영된다는 것이다. 현재 상황의 외삽법을 통한 평가 대신에 실제로 차량의 앞쪽 영역 내에 존재하는 상황의 평가가 이루어진다. 이러한 방식으로 특히 커브 시작 또는 종료를 더욱 이른 시점에서 식별할 수 있게 된다. 그럼으로써 지금까지 공지된 방법들에 비해 에러 비율은 분명하게 감소된다. 또 다른 장점은, 본 발명은 도로변에 있는 예컨대 별도로 제공되어 있는 반사판들과 같은 특수한 기본 설비 상의 조건들과는 무관하다. 그 외에도 본 방법은 적응 크루즈 컨트롤을 장치하고 있는 차량의 경우 특별한 비용 없이, 특히 추가 카메라 장치 및 이미지 평가 장치 없이 실현된다.
분명하게 말하자면, 자신의 예상 궤도 내지 코스 영역을 결정하기 위해 하나 이상의 선행하는 차량들의 이동이 관찰된다. 이러한 점에서 자신의 차량을 이용하여 선행하는 차량의 검출 위치에 도달되지 않는 점에 한해서 선행하는 차량의 검출되는 궤도는 자신의 위치 방향으로 투영된다. 그러므로 이미 선행하는 차량이 검출되었던 한 위치에 도달되기 전에 자신의 차량을 위한 코스 측정이 가능하게 된다.
다음에서 본 발명의 실시예들은 도면에 따라 상세하게 설명된다.
도1은 본 발명에 따른 장치에 관한 기본 블록 선도이다.
도2 및 도3은 본 발명에 따른 방법을 설명하기 위한 2개의 개략도이다.
도4는 앞서 언급한 배경 기술에 따른 흐름도이다.
도5는 앞서 언급한 배경 기술에 따른 또 다른 흐름도이다.
도6은 본 방법을 상세화하여 설명하기 위한 앞서 언급한 배경 기술에 따른 또 다른 흐름도이다.
도7은 본 발명에 따른 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도1은 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위한 장치의 블록 선도이다. 하나의 거리 센서(10), 예컨대 레이더 또는 레이저 센서는 평가 및 제어 장치(11)와 연결되어 있다. 상기 평가 및 제어 장치(11)는 복수의 다른 신호들을 획득하며, 상기 신호들 중에서 여기서 예시적으로 차량 속도용 입력부(13), 조향 각도용 입력부(14) 및 요 레이트용 입력부(15)가 도시되어 있다. 또한 상기 평가 및 제어 장치(11)는 하나 이상의 액추에이터(12)와 연결되어 있다. 상기 모든 장치는 하나의 제1 차량 내에 장착되어 있다. 거리 센서(10)를 이용하여, 공지된 방법에 따라 선행하는 차량, 반대 차선에서 다가오는 차량 및 도로와 도로 양측면에 있는 고정된 대상이 검출된다. 그에 해당되는 측정 데이터들은 편집되어 평가 및 제어 장치(11)에 공급된다. 상기 장치는 후술되는 방법에 따라 제1 차량의 적어도 하나의 예상 코스 영역을 결정한다. 적응 속도 제어의 범주 내에서 평가 및 제어 장치(11)는 하나 이상의 액추에이터(12)를 통해 차량의 속도를 제어하거나 조절한다. 대안적 또는 추가적으로, 상기 평가 및 제어 장치는 액추에이터(12)를 통해 예컨대 차량 헤드라이트의 광폭(light width) 또는 원추형 광원을 제어하거나 또는 위기 상황을 지시하는 하나의 경고 신호를 생성한다.
도2는 2대의 차량(21, 22)이 동일한 방향으로 이동하고 있는 2차선 도로(20)를 도시하고 있다. 차량(21)은 본 발명에 따른 장치를 갖는 차량을 표시한다. 차량(21)의 전방으로부터의 거리 센서(10)의 검출 영역을 표시하는 각도 영역(24)이 도시되어 있다. 일점 쇄선(26)은 차량(21)의 예상 궤도를 나타낸다. 두 개의 실선(27)은 차량(21)의 예상 코스 영역을 표시하는 것이다. 상기 예상 코스 영역은 차량 폭만큼 그리고 경우에 따라서는 추가적 연장부만큼 확장된 차량(21)의 예상 궤도(26)로부터 생성된다. 구간(23)은 차량(21, 22) 사이의 측면 횡방향 변위(q)를 지정한다. 도면 부호(25)는 고정된 대상, 예컨대 도로변에 있는 나무를 도시한 것이다.
도3은 마찬가지로 2개의 상이한 시점(t0과 t1)에서 3대의 차량(31, 32, 33)이 도시되는 2차선 도로(30)를 도시하고 있다. 시점(t0)에 있는 차량들의 위치는 파단선으로 도시되고, 도면 부호(31a, 32a, 33a)로 표시되어 있다. 시점(t1)에 있는 차량들의 위치는 도면 부호(31b, 32b, 33b)로 표시되어 있다. 2개의 구간(34, 35)은 각각 차량(31, 32)들의 사이 및 차량(31, 33)들 사이의 횡방향 변위(q1, q2)이다.
도4는 앞서 언급한 배경기술에 따르는 흐름도이다. 단계(41)에 따라 거리 센서(10)를 이용하여 선행하는 차량(Fvi)이 검출된다. 이러한 점에서 도2와 도3에 따라서 차량 (22, 32, 33)이 검출된다. 단계(42)에서 각각 선행하는 차량의 위치(Pvi)가 측정된다. 상기 단계는 거리 센서(10) 내에 있는 평가 회로의 실현 또는 평가 및 제어 장치(11)의 실현에 따라서 실행될 수 있다. 선행하는 차량(Fvi)의 소정의 위치들은 간격(di)과 각도(αi)를 포함하고 있다. 단계(43)에 따라서 도2 및 도3 에서 간격(23, 34, 35)에 의해 지시되는 횡방향 변위(qi)가 결정된다. 순수 수학적 계산에 따라 아래의 관계식과 같이 횡방향 변위(qi)가 생성된다 :
qi = di * sinαi.
그러나 상기 관계에서 도로(20 내지 30)의 곡률 및 그로부터 발생하는 차량(Fvi)의 추가적 횡방향 변위는 고려되지 않기 때문에, 각각의 횡방향 변위(qi)는 시점(t1)에서의 차량(31)의 위치(P)와 시점(t0)에서의 선행하는 차량(32, 33)의 위치(Pvi)에 따라서 결정된다. 다시 말해서 이때 횡방향 변위(qi)는, 각각의 선행하는 차량이 하나 이상의 측정 시점들을 사전에 가지는 위치 또는 이 위치 옆의 위치에 제1 차량(31)이 위치하게 될 때 비로소 결정된다.
단계(44)에 따라서, 제어되는 차량(21, 31)의 예상 코스 영역(KB)은 제1 차량의 예측되는 폭(b)에 근거하여, 선행하는 차량(Fvi)의 궤도(KVi)에 따라서, 상기 차량의 각각의 횡방향 변위(qi)에 따라서 그리고 경우에 따라서는 사전에 지정된 궤도에 따라서 결정된다. 이때 예측은 제1 차량이 선행하는 차량 또는 차량들과 같은 정도로 이동하게 된다는 점에 기초한다. 예컨대 방향 지시기에 따라서 제1 차량의 의도되거나 또는 개시되는 차선 변경의 식별 시에 지정된 예측 코스는 그에 상응하는 방향으로 확장된다. 이러한 점으로 소정의 예상 코스 영역(KB)은 도로 궤도의 순수 예측과 구분된다. 단계(47)에 따르면, 제1 차량의 예상 코스 영역(KB)의 결정이 반복해서 이루어지는데, 이는 새로운 결정 주기가 이어진다는 것을 의미한다. 단계(45)에 따르면, 고정된 대상(25) 및 도2와 도3에는 도시되어 있지 않은 반대 방향에서 다가오는 차량(FG)에 따라 결정된 예상 코스 영역이 제한된다.
다음 단계(46)는 적응 주행 속도 제어 및 차간 거리 제어의 범주에서의 적용예에 관계한다. 이러한 경우 선행하는 차량의 선택은 차간 거리 제어를 위한 제어 목표로서 이루어진다. 이때, 결정된 예상 코스 영역(KB) 내에 위치하는 선행하는 차량들만이 고려된다. 다수의 차량들이 상기 영역 내에 위치한다면, 선행하는 차량들 중 어느 차량이, 제어되는 차량에 있어서 최소 목표 가속 내지 최대 목표 감속을 필요로 하는 지에 따라서 선택이 이루어진다. 그러나 상기 선택은 대안적 또는 추가적으로 다른 기준에 따라 이루어질 수 있다. 예를 들어 상기 선택은, 선행하는 차량들 중 어느 차량이, 제어되는 제1 차량에 대한 최소 거리를 가지는 지에 따라서 이루어질 수 있다. 본 방법의 반복에 대해서는 도면 부호(48)로 도시되어 있다.
도5는 위에서 언급한 배경 기술에 따른 또 다른 흐름도이다. 이러한 점에서 단계(51 내지 54)는 도4에 따른 배경 기술에 따른 단계(41 내지 44)에 일치한다. 배경 기술의 제2 실시예에 상응하게 단계(55)에서는 검증된 예상 코스 영역(KBver)의 결정이 이루어진다. 이러한 목적으로, 단계(56)에 따라 다른 측정 데이터, 특히 다른 방식으로 결정된 예상 코스 영역(KB2)이 이용된다. 다른 방식으로 결정되는 상기 예상 코스 영역(KB2)은 예를 들어 배경 기술에서 공지된 방법에 따라 요 레이트 또는 횡방향 가속도를 이용하여 결정될 수 있다. 상호 독립적으로 결정되는 복수의 예상 코스 영역들을 조합함으로써 에러 확률이 감소된다. 가장 단순하게는, 소정의 최소 대수의 선행하는 차량들이 검출되는 경우에 결정된 제1 코스 영역(KB)이 이용됨으로써 지정된 두 개의 예상 코스 영역(KB, KB2)들의 조합이 이루어진다. 상기 지정된 수보다 더욱 적은 수의 선행하는 차량들이 검출된다면, 예상 코스 영역(KB2)이 이용된다. 대안적으로, 상기 두 개의 지정된 코스 영역(KB, KB2)들의 데이터는 또한 검증된 코스 영역(kbver)을 획득하기 위해 상호 연관될 수 있다. 단계(58)에 따라서는 또한 검증된 예상 코스 영역의 결정이 반복해서 이루어진다. 단계(57)는 도4의 단계(46)에 상응하는 것이며, 다시금 적응 주행 속도 제어 및 차간 거리 제어의 범주에서 하나의 선행하는 차량의 목표 선택을 그 내용으로 한다.
도6은 위에서 언급한 배경 기술에 따른 또 다른 흐름도로서, 도4와 도5의 단계(44, 54)에 따른 예상 코스 영역(KB)을 결정하기 위한 진행 단계들을 상세하게 도시한 것이다. 그에 상응하는 도4 및 도5에서 단계(44, 54) 대신에 단계(61 내지 63)가 삽입될 수 있다. 단계(61)에서는 검출된 선행 차량(Fvi)들의 위치(Pvi)가 결정된 관련 횡방향 변위(qi)로 계산되는 지지점(si, support point)이 결정된다. 그런 다음 이상적인 경우에는 모든 지정된 지지점(si)이 제1 차량의 예상 궤도(KV)에 해당되는 하나의 곡선 상에 위치한다. 단계(62)에서는, 가능한 한 모든 지지점(si)을 적어도 근사법으로 파악하는 하나의 함수가, 예컨대 다항식의 형태로 상기 궤도(KV)가 결정된다. 상기 지정된 함수는 예상 궤도(KV)를 나타내게 된다. 그 다음 단계(63)에서는 제1 차량의 폭(b) 만큼 상기 궤도(KV)가 확장되면서 예상 코스 영역(KB)이 결정된다. 추가로 경우에 따라서는 제1 차량의 식별된 차선 변경 신호에 Ekfk 추가 확산(E)이 이루어진다.
도7은 본 발명에 따른 방법을 설명하기 위한 개략도이다. 상기 도7에 있어서 다중 차선의 도로(701) 상에서 주행하는 제1 차량이 (700)으로 표시되어 있다. 도로(701)의 또 다른 코스에는 2대의 선행하는 차량(702, 703)들이 도시되어 있다. 도로(701)의 가장 자리에는 계속해서, 교통 표지판(704), 안내판(705) 및 (706)으로 식별 표시되는 나무들이 위치한다. 제1 차량(700)은 3차선 도로(701)의 가운데 차선 상에서 이동하고 있음을 알 수 있다. 선행하는 차량(702)은 차량(700)에 상대적으로 우측 차선 상에서 이동하며, 반면에 선행하는 차량(703)은 제1 차량(700)에 상대적으로 좌측 차선에서 주행한다. 제1 차량(700)은 선행하는 차량들의 위치를 검출하는 하나의 거리 센서를 장치하고 있다. 선행하는 차량(702)의 검출되는 위치들은 십자 표시로서 도시되어 있으며, 도면 부호(707)로 표시된다. 선행하는 차량(703)의 검출되는 위치들도 마찬가지로 십자 표시로서 도시되어 있으며, 도면 부호(708)로 표시된다. 선행하는 차량(702)의 경우에 있어서, 분명하게 제1 차량(700)으로부터 이미 차량(702)의 위치들이 검출되었으며, 상기 위치들은 적어도 제1 차량(700)과 동일한 높이 상에 또는 더욱이 통과한 경로 상에 위치한다. 메모리 내에 저장되어 있는 상기와 같이 검출된 위치(707)를 이용하면서 선행하는 차량(702)의 궤도를 나타내는 보상 곡선(compensating curve)이 결정된다. 선행하는 차량(702)의 궤도 및 제1 차량(700)의 인지된 위치의 정보로 용이하게 제1 차량(700)과 선행하는 차량(702)의 궤도(70)간의 횡방향 변위(711)가 결정된다. 선행하는 차량(702)이 하나의 선행하는 차량이라는 가정 하에 선행하는 차량(702)의 인지된 궤도(709) 및 인지된 횡방향 변위(711)에 근거하여 제1 차량(700)의 예상 궤도의 결정이 가능하게 될 수 있다. 제1 차량(700)의 상기 예상 궤도는 단지 하나의 선행하는 기준 차량(702)에 있어서 궤도(709)에 대해 횡방향 변위(711) 정도 평행하게 변위되어 이동할 수 있게 된다.
선행하는 차량(703)의 경우에는 여전히 적어도 제1 차량(700)과 동일한 높이 상에 위치하는 검출되는 위치(708)는 존재하지 않는다. 차량(703)의 검출된 제1 위치는 도면 부호(708.a)로 식별 표시되어 있으며, 아직 제1 차량(700)의 현 위치 앞쪽에 위치한다. 차량(703)의 검출된 위치(708)에 기초하여 차량(702)에서의 접근과 유사하게 선행하는 차량(703)의 궤도를 나타내는 보상 곡선(710)이 결정된다. 차량(703)의 궤도가 제1 차량(700)의 방향으로 투영되면, 제1 차량(700)의 실제 위치까지 이어지는 코스(710.a)를 포함하게 되는 궤도(710)의 연장이 이루어진다. 차량(703)의 투영된 상기 궤도(710.a)의 정보로 제1 차량(700)의 현재 위치와 차량(703)의 투영된 궤도(710.a) 사이의 횡방향 변위를 결정할 수 있게 된다. 그러므로 차량(703)에 대한, 도면 부호(712)로 표시되는 횡방향 변위는, 비록 제1 차량(700)이 도면 부호(708.a)로 식별 표시되는 차량(703)의 제1 검출 위치에 여전히 도달하지 않았다고 하더라도 결정 가능하다. 그러므로 제1 차량(700)의 시점에도 선행하는 차량(702, 703)들에 대한 2개의 횡방향 변위(711, 712)가 인지되어진다. 또한 선행하는 차량(702, 703)들의 두 궤도(709, 710)가 인지되어 있다. 그런 후에는 상기 인지되는 두 데이터를 이용하여 2대의 선행하는 차량들에 따라서 검증되는 제1 차량(700)의 예상 궤도를 결정할 수 있게 된다. 그 외에도 그에 상응하게 횡방향 변위(711, 712)을 고려하면서 궤도(709, 710)의 평균값이 형성된다. 도7에 도면 부호(713)으로 식별 표시되어 있는 제1 차량(700)의 하나의 지정된 예상 궤도가 생성된다. 상기 지정된 예상 궤도(713)는 도6에 따른 배경기술과 유사하게 차량 폭 및 경우에 따른 확장부 만큼 확산된다. 제1 차량(700)의 상기와 같이 확대된 궤도(713)는 제1 차량(700)의 추구되는 예상 코스 영역을 나타낸다. 상기 지정된 예상 코스 영역은 개요적인 도해를 위해 도7에는 도시되어 있지 않다.
대안적으로, 제1 차량(700)과 선행하는 차량(702, 703)들의 궤도(709, 710) 사이의 횡방향 변위를 결정하는 것 대신에 또한 제1 차량(700)의 실제 궤도와 선행하는 차량(702, 703)들의 지정된 궤도(709, 710) 사이의 곡률이 결정될 수도 있다. 선행하는 차량들의 궤도들에 대해 상기와 같이 인지된 곡률의 정보로 마찬가지로 제1 차량(700)의 예상 궤도의 결정이 가능하게 된다.
제1 차량(700)의 예상 궤도의 결정은, 더욱 많은 선행하는 차량이 검출되고, 검출된 차량의 궤도가 더 많이 결정될수록 더욱 정확해진다. 이러한 경우 모든 선행하는 차량들의 투영된 궤도들의 비교, 상호 연관성 또는 평균화를 통해 제1 차량(700)의 하나의 검증된 예상 궤도를 결정할 수 있게 된다. 이러한 점에서, 예컨대 선회하거나 또는 각각의 주행 차선들 간의 바른 차선 변경에 의해 예상 코스 영역의 결정에 적합한 신뢰있는 궤도를 제공하지 못하는 선행하는 차량들의 투영된 궤도들은 여과될 수 있다.
분석적인 면에 있어서, 선행하는 차량(702, 703)들의 검출되는 상대 위치 데이터(707, 708)의 전환은 통계적 분석 및/또는 수학적 내삽법에 의해 이루어진다. 상기 방법의 결과는 선행하는 차량들의 투영된 궤도들로, 제1 차량(700)의 거리 센서의 메모리 내에 저장된다. 바람직하게는 링 메모리로서 구성되어 있는 메모리 내에서는 저장된, 선행하는 차량들의 투영된 궤도들이 선택되거나 혹은 임의로 선택 가능한 시점에 즈음하여 제1 차량의 실제 좌표계에 적응된다. 상기 전환을 통해 선행하는 차량들의 투영된 궤도들은 근사법에 의해 각각의 시점에 제1 차량(700)의 좌표계와 동일한 좌표계 내에 존재하게 된다. 제1 차량(700)의 예상 궤도를 결정할 시에 선행하는 차량들의 지정되며, 투영된 궤도들 중 가능 중요한 궤도로부터 개시할 수 있도록 하기 위해 선행하는 차량들의 투영된 궤도들은, 통계학적 할당률 뿐 아니라 예측 불가능한 할당률 및 예측 가능한 성분을 포함하는 품질 판단 기준에 의해 평가된다. 상기 품질 판단 기준에 근거하여 품질이 지정된 임계값 이하인 경우에는, 하나의 선행하는 차량의 투영된 궤도가 덜 중요한 것으로 결정되며, 그로 인해 메모리로부터 삭제되는 지의 여부, 또는 예컨대 투영된 궤도의 중요성이 단지 제한적으로만 제공되어 있으며, 상기 궤도는 제1 차량의 예상 코스 영역을 결정하는데 고려되지 않는 지의 여부가 결정된다. 제1 차량(700)의 거리 센서 메모리가 가득 차고, 그리고 추가 선행하는 차량들의 검출된 상대 위치 데이터들이 존재하는 경우에는, 이러한 점에서 단지 예측 가능한 성분에만 기인하는 추가 품질 판단 기준에 상응하게, 선행하는 차량의 새로이 검출되는 궤도가, 지금까지 저장된, 선행하는 차량의 투영된 궤도가 삭제될 수 있을 만큼 중요한지의 여부, 또는 새로이 검출된 상대 위치 데이터들이 제거되어야하는 지의 여부가 결정된다.
상기 방법을 통해 각각의 시점에 선행하는 차량들의 투영된 궤도들 중 가장 중요한 궤도가 메모리 내에 존재하는 점이 보장된다.
특별한 조건 또는 상황에 기초하여 제1 차량(700)의 지정된 예상 코스 영역의 도로(701)의 영역을 넘어서는 경우에는 예상 코스 영역은 고정된 대상에 따라서 제한된다. 상기 대상은 예컨대 도7에 도시된 바와 같이 도로 표지(704), 시선 유도표 또는 나무 및/또는 숲(706)이 될 수 있다. 마찬가지로 지정된 예상 코스 영역의 제한은 검출되는, 반대 방향 차선에서 다가오는 차량의 위치에 근거하여 이루어질 수 있다. 이러한 마지막 가능성은 도7 내에 도시되어 있지 않다.
제1 차량(700)의 추가 예상 코스 영역이 결정된다면, 제1 차량(700)의 예상 코스 영역의 검증이 가능하다. 제1 차량(700)의 상기 추가 예상 코스 영역은 예컨대 조향 각도, 스티어링 휠 각도, 요 레이트, 휠속도들의 차이 또는 제1 차량의 횡방향 가속도에 따라서, 또는 고정된 대상 또는 반대 방향 차선에서 다가오는 차량에 따라서 결정될 수 있다. 상기 방식으로 제1 차량(700)의 예상 궤도 내지 예상 코스 영역은 완전히 상호 독립적인 상이한 방법들에 의해 검증된다. 이러한 점은 제1 차량(700)의 예상 코스 영역을 결정하는데 최대 가능성을 제공한다.

Claims (14)

  1. 지정된 시점 또는 선택 가능한 시점에서, 거리 센서로써 제1 차량(700)에 대한 적어도 하나의 선행 차량(702, 703)의 상대적인 위치(707, 708)를 결정하는 단계와,
    결정된 상대 위치(707, 708)를 적어도 하나의 메모리 내에 저장하는 단계와,
    메모리 내에 저장된 상대 위치(707, 708)는 그에 상응하는 선행 차량(702, 703)의 궤도(709, 710)를 각각 형성하는 단계와,
    제1 차량(700)의 예상 코스 영역은 선행 차량(702, 703)의 궤도(709, 710)에 따라 결정되는 단계를 포함하는, 거리 센서가 장착된 제1 차량(700)의 예상 코스를 결정하기 위한 방법이고,
    선행 차량(702, 703)의 궤도(709, 710)가 제1 차량(700)의 위치 방향으로 투영되는 것을 특징으로 하는 차량의 예상 코스를 결정하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서, 선행 차량(702, 703)의 궤도의 투영은 제1 차량이 존재하는 위치까지 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량의 예상 코스를 결정하기 위한 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 선행 차량(702, 703)의 투영된 궤도(709, 710, 710.a)와 제1 차량(700)의 실제 궤도 사이에서 횡방향 변위(711, 712) 또는 곡률이 결정되는 것을 특징으로 하는 차량의 예상 코스를 결정하기 위한 방법.
  4. 제3항에 있어서, 선행 차량(702, 703)의 투영된 궤도(709, 710, 710.a)에 대한 제1 차량(700)의 궤도의 곡률 또는 횡방향 변위(711, 712)를 이용하여 제1 차량(700)의 예상 코스 영역이 결정되는 것을 특징으로 하는 차량의 예상 코스를 결정하기 위한 방법.
  5. 제4항에 있어서, 예상 코스 영역이 복수의 선행 차량(702, 703)들의 투영된 궤도(709, 710, 710.a)에 따라 결정되며, 선행 차량(702, 703) 중 한대의 주행 차선 변경이 모든 선행 차량(702, 703)들의 투영된 궤도들의 비교, 상호 연관 또는 평균화를 통해 필터링되는 것을 특징으로 하는 차량의 예상 코스를 결정하기 위한 방법.
  6. 제1항에 있어서, 선행 차량(702, 703)들의 저장된 궤도(709, 710, 710.a)가 선택된 또는 임의로 선택 가능한 시점에서 제1 차량(700)의 실제 좌표계에 적응되는 것을 특징으로 하는 차량의 예상 코스를 결정하기 위한 방법.
  7. 제1항에 있어서, 선행 차량(702, 703)의 궤도(709, 710, 710.a)의 투영은 저장된 상대 위치 데이터(707, 708)의 통계적 분석 또는 수학적 내삽법을 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량의 예상 코스를 결정하기 위한 방법.
  8. 제1항에 있어서, 선행 차량(702, 703)들의 투영된 궤도(709, 710, 710.a)는, 통계적 성분 뿐 아니라 예측 불가능한 성분 및 예측 가능한 성분을 포함하는 적어도 하나의 품질 판단 기준에 의해 평가되는 것을 특징으로 하는 차량의 예상 코스를 결정하기 위한 방법.
  9. 제8항에 있어서, 결정된 임계값 이하의 품질 판단 기준을 갖는 선행 차량(702, 703) 중 한 대의 투영된 궤도(709, 710, 710.a)는 메모리로부터 삭제되거나, 제1 차량(700)의 예상 코스 영역을 결정하는 데 고려되지 않는 것을 특징으로 하는 차량의 예상 코스를 결정하기 위한 방법.
  10. 제1항에 있어서, 메모리가 링 메모리로서 구성되는 것을 특징으로 하는 차량의 예상 코스를 결정하기 위한 방법.
  11. 제1항에 있어서, 메모리가 가득 찬 경우, 선행 다른 차량의 적어도 하나의 새로운 궤도를 저장하기 위해 예측 가능한 성분만을 기초로 하는 다른 품질 판단 기준에 상응하게, 지금까지 저장된 궤도들 중 적어도 하나의 궤도 또는 적어도 하나의 새로운 궤도가 삭제되는 지의 여부가 결정되는 것을 특징으로 하는 차량의 예상 코스를 결정하기 위한 방법.
  12. 제1항에 있어서, 예상 코스는 고정된 대상(704, 705, 706)들의 검출된 위치에 따라서, 또는 반대 방향 차선에서 다가오는 차량의 검출된 위치에 따라서 제한되는 것을 특징으로 하는 차량의 예상 코스를 결정하기 위한 방법.
  13. 제1항에 있어서, 제1 차량(700)의 적어도 하나의 다른 예상 코스 영역은, 제1 차량(700)의 조향 각도, 스티어링 휠 각도, 요 레이트, 휠 속도들의 차이 또는 횡방향 가속도에 따라서, 또는 고정된 대상 또는 제1 차량(700)의 거리 센서에 의해 검출되는 반대 방향 차선에서 다가오는 차량들에 따라서 결정되며, 최종 예상 코스 영역은 제1 예상 코스 영역 및 결정된 다른 예상 코스 영역에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 차량의 예상 코스를 결정하기 위한 방법.
  14. 지정된 시점 또는 선택 가능한 시점에서, 제1 차량(700)에 대한 적어도 하나의 선행 차량(702, 703)의 상대적인 위치(707, 708)를 결정하는 거리 센서와,
    결정된 상대 위치(707, 708)가 저장되는 적어도 하나의 메모리와,
    메모리 내에 저장된 상기 상대 위치(707, 708)로부터 그에 상응하는 선행 차량(702, 703)의 궤도(709, 710)를 각각 형성하기 위한 수단과,
    제1 차량(700)의 예상 코스 영역을 적어도 선행 차량(702, 703)의 궤도(709, 710)에 따라 결정하기 위한 수단을 포함하는, 제1항에 따른 방법을 실행하기 위한 장치이고,
    선행 차량(702, 703)의 궤도(709, 710)를 제1 차량(700)의 위치 방향으로 투영하기 위한 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 차량의 예상 코스를 결정하기 위한 장치.
KR1020017006779A 1998-12-01 1999-10-06 차량의 예상 코스 영역을 결정하기 위한 방법 및 장치 KR100667995B1 (ko)

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