KR100670164B1 - 유비쿼터스 환경에서의 자동주행을 위한 통합차량거동 시스템 및 방법 - Google Patents

유비쿼터스 환경에서의 자동주행을 위한 통합차량거동 시스템 및 방법 Download PDF

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양승태
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Abstract

본 발명은 제어차량의 주행속도, 길이 및 주변차량의 주행속도, 도로상태 및 교통상황등을 포함하는 외부적요소를 입력받는 데이터입력부;제어차량의 위치변화, 주변상황 그리고 전방 또는 후방차량의 주행속도 및 이격거리를 실시간 감지하는 데이터감지모듈;제어차량으로부터 전방 또는 후방차량이 존재하는 경우에, 주행속도를 입력받아 제어차량의 가속도를 산출한 후, 차량간의 이격거리를 비교하는 가속도산출부;제어차량이자율주행, 추종거동 또는 차로변경을 연속적으로 실행하기 위해 전방 또는 후방차량과의 적용거리를 산출하여 추종거동 또는 차로변경을 선택하는 데이터생성/선택부;제어차량과 전방 또는 후방차량의 이격거리를 측정하여 차량의 충돌여부를 판단하는 차량충돌판단부;제어차량의 주행속도, 길이, 주변차량의 주행속도, 도로상태 및 교통상황을 저장하고, 산출된가속도, 적용거리 및 안전거리를 저장하는 데이터메모리부; 및 제어차량의 현재상태 및 주변상황을 실시간으로 운전자가 확인할 수 있도록 출력하는 데이터출력부;를 포함하고, 차량의 존재 여부에 따라 주행속도에 의한 적용거리를 자동으로 계산함으로써 유비쿼터스 환경에서의 자율주행, 추종거동 또는 차로변경을 연속적으로 구동할 수 있는 효과가 있다.
자동주행, 추종거동, 차로변경, 안전거리, 적용거리

Description

유비쿼터스 환경에서의 자동주행을 위한 통합차량거동 시스템 및 방법 {System for movementing integration vehicle with the automatic driving in a ubiquitous computing environment and therefor method}
도 1a 는 본 발명의 일실시예에 따른 유비쿼터스 환경에서의 자동주행을 위한 통합차량거동 시스템에 관한 블록도.
도 1b 는 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 생성/선택부를 나타내는 상세 블럭도.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 유비쿼터스 환경에서의 자동주행을 위한 통합차량거동방법을 나타내는 흐름도.
도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 추종거동에서 차로변경을 실행하는 경우에 전방차량에 대한 적용거리를 나타내는 도면.
도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 추종거동에서 차로변경을 실행하는 경우에 후방차량에 대한 적용거리를 나타내는 도면.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***
100 : 센서장치 200 : 스티어링장치
300 : 브레이킹장치 400 : 출력장치
500 : 네비게이션 600 : 제어장치
610 : 데이터 입력부 620 : 데이터 감지부
630 : 가속도 산출부 640 : 데이터 생성/선택부
650 : 차량충돌 판단부 660 : 데이터 메모리부
670 : 데이터 출력부
본 발명은 유비쿼터스 환경에서의 자동주행을 위한 통합차량거동방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전·후방차량의 존재 여부에 따라 주행속도에 의한 적용거리를 자동으로 계산함으로써 자율주행, 추종거동 또는 차로변경을 연속적으로 구동할 수 있도록 한, 유비쿼터스 환경에서의 자동주행을 위한 통합차량거동방법에 관한 것이다.
최근, 유비쿼터스 환경내의 도로상에서 운전 중인 운전자에게 운전에 대한 집중력과 동시에 정보수신에 대한 관심이 요구되는 실정이다. 따라서, 운전자가 정보수신을 하는 동안에 운전에 대한 집중력이 감소하여 운전에 대한 판단착오 또는 도로 및 주변상황에 따른 위험을 감지 못함으로써, 안전에 대한 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 보완하기 위해서 사용자가 운전을 하는 동안에, 추종(Car-Following)거동, 차로변경(Lane Changing), 진입(Merging) 또는 진출(Exiting) 등에 대하여 자동으로 운전가능하게 함으로써, 안전제고와 편리성을 향상시키는 효과가 있었다.
그런데, 상술한 자동운전을 실행하는데 있어서, 차량 간의 충돌을 방지하기 위해서 자동으로 실행되는 추종, 차로변경, 진입 및 진출 등이 서로 연동되거나, 연속적으로 구동되지 못하는 문제점이 있었다.
그리고, 선·후방차량과 서로 충돌하지 않기 위해서 안전거리를 유지하지만, 연속적으로 차량의 거동이 실행될 때, 안전거리만을 유지하여 자동운전을 실행하면 연속적인 차량의 거동이 실행되지 못하는 문제점도 있었다.
본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전방 또는 후방차량의 존재 여부에 따라 주행속도에 의한 적용거리를 자동으로 계산함으로써 자율주행, 추종거동 또는 차로변경을 연속적으로 유비쿼터스 환경에서 구동할 수 있도록 함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 차량 간의 충돌을 방지하기 위해 주행속도에 따른 적용거리를 유지할 수 있도록 함에도 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 차량의 연속적인 거동을 통해서 차량을 제어함으로써, 위험감지요소로부터 운전자를 보호하고, 운전의 편리성을 향상시킬 수 있도록 함에도 있다.
이와 같은 특징적인 기술적 사상을 구현하기 위한 본 발명에 따른 유비쿼터스 환경에서의 자동주행을 위한 통합차량거동 시스템에 있어서, 제어차량의 주행속도, 상기 제어차량의 길이 및 주변차량의 주행속도 그리고, 도로상태 및 교통상황 등을 포함하는 외부적 요소를 입력받는 데이터 입력부(610); 상기 제어차량의 위치변화, 상기 제어차량의 주변상황 그리고 전방차량 또는 후방차량의 주행속도 및 이격거리를 실시간 감지하는 데이터 감지모듈(620); 상기 제어차량으로부터 상기 전방차량 또는 상기 후방차량이 존재하는 경우에, 그에 따른 주행속도를 입력받아 상기 제어차량의 가속도를 산출한 후, 차량간의 이격거리를 비교하는 가속도 산출부(630); 상기 제어차량이 자율주행, 추종거동 또는 차로변경을 연속적으로 실행하기 위해 상기 전방차량 또는 상기 후방차량과의 적용거리를 산출하여 상기 추종거동 또는 상기 차로변경을 선택하는 데이터 생성/선택부(640); 상기 제어차량과 상기 전방차량 또는 상기 후방차량의 이격거리를 측정하여 차량의 충돌여부를 판단하는 차량충돌 판단부(650); 상기 제어차량의 주행속도, 상기 제어차량의 길이, 상기 주변차량의 주행속도, 상기 도로상태 및 상기 교통상황을 저장하고, 산출된 가속도, 적용거리 및 안전거리를 저장하는 데이터 메모리부(660); 및 상기 제어차량의 현재상태 및 주변상황을 실시간으로 운전자가 확인할 수 있도록 출력하는 데이터 출력부(670); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 제어차량에 장착되어 전방, 후방, 좌측 또는 우측에 존재하는 상기 주변차량으로부터의 주행속도, 이격거리 그리고 상기 제어차량의 회전속도 및 진행방향을 감지하는 센서장치(100); 상기 제어차량이 자율 주행중에 상기 추종거동 또는 상기 차로변경에 의해 진행방향이 변경되는 경우에 상기 제어차량 앞바퀴의 회전축방향을 변경시켜 진행방향을 변경시키는 스티어링장치(200); 주행중인 상기 제어차량의 주행속도를 감속시키거나 정지시키고, 상기 추종거동 또는 상기 차로변경을 실행하는 경우에, 상기 전방차량 또는 상기 후방차량과의 충돌을 방지하기 위해서 적절한 주행속도를 유지하는 브레이킹장치(300); 및 상기 추종거동 또는 상기 차로변경에 따른 상기 제어차량의 주행속도, 상기 주변차량과의 이격거리, 안전거리, 적용거리, 도로상황 및 긴급상황 등을 운전자가 인식할 수 있도록 출력하는 출력장치(400); 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게 출발지에서 목적지까지의 도로를 안내하며, 그에 따른 상기 도로정보 및 상기 교통정보를 상기 운전자에게 제공하는 네비게이션(500); 을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게 데이터 생성/선택부(640)는, 상기 제어차량을 중심으로 전방에 차량이 존재하는지를 확인하는 제 1 차량확인모듈(411)과, 상기 전방차량의 주행속도 및 상기 제어차량과의 이격거리를 확인하는 제 1 속도/거리확인모듈(412)과, 상기 전방차량의 주행속도가 상기 제어차량의 주행속도보다 느린 경우에 상기 추종거동을 실행하기 위해서 적용거리를 산출하는 제 1 적용거리산출모듈(413)과, 상기 전방차량과 상기 제어차량 간의 주행속도 및 이격거리를 비교 및 판단하는 제 1 비교판단모듈(414)과, 상기 전방차량의 주행속도가 상기 제어차량의 주행속도보다 느린 경우에 상기 추종거동을 실행하고, 상기 제어차량의 주행속도와 일정하거나 빠른 경우에 상기 자율주행을 그대로 유지하며, 차량 간의 이격거리가 적용거리보다 큰 경우에 상기 자율주행을 유지하고, 이격거리가 적용거리와 같아지는 경우에 상기 추종거동을 실행하는 제 1 적용모듈(415)을 포함하는 자율주행모듈부(410); 상기 제어차량을 중심으로 전방에 차량이 존재하는지 여부를 확인하는 제 2 차량확인모듈(421)과, 상기 전방차량의 주행속도 및 상기 제어차량간의 이격거리를 확인하는 제 2 속도/거리확인모듈(422)과 상기 전방차량의 주행속도가 상기 제어차량의 주행속도보다 느린 경우에 상기 추종거동을 실행하기 위해서 적용거리를 산출하는 제 2 적용거리산출모듈(423)과, 상기 전방차량과 제어차량 간의 주행속도 및 이격거리를 비교 및 판단하는 제 2 비교판단모듈(424)과, 상기 전방차량의 주행속도가 상기 제어차량의 주행속도보다 빠른 경우에 상기 자율주행을 그대로 실행하고, 상기 제어차량이 상기 전방차량보다 빠른 경우에 상기 추종거동을 실행하며, 차량 간의 이격거리가 적용거리보다 큰 경우에 상기 자율주행을 유지하고, 이격거리가 적용거리와 같아지는 경우에 상기 추종거동을 실행하는 제 2 적용모듈(425)을 포함하는 추종거동모듈부(420); 및 상기 제어차량을 중심으로 목표차로의 전방 및 후방에 차량이 존재하는지 여부를 확인하는 제 3 차량확인모듈(431)과, 목표차로의 전방차량 및 상기 후방차량의 주행속도 및 상기 제어차량간의 이격거리를 확인하는 제 3 속도/거리확인모듈(432)과, 상기 제어차량이 상기 목표차로의 전방차량보다 느리거나, 상기 목표차로의 후방차량보다 빠른 경우에 상기 차로변경을 실행하기 위해서 안전거리를 산출하는 안전거리산출모듈(433)과 상기 제어차량이 차로변경을 실행하기 위해서 적용거리를 산출하는 제 3 적용거리산출모듈(434)과 상기 목표차로의 전방차량 및 후방차량과 상기 제어차량 간의 주행속도 및 이격거리를 비교 및 판단하는 제 3 비교판단모듈(435)과, 상기 목표차로의 후방차량과 안전거리를 유지하면서, 상기 목표차로의 전방차량과의 이격거리가 적용거리보다 작은 경우에 현재 상태를 유지하고, 이격거리가 적용거리보다 큰 경우에 차로변경을 실행하는 제 3 적용모듈(436)을 포함하는 차로변경모듈부(430); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 바람직하게 상기 센서장치(100)는, 초음파 센서, 휠 스피드 센서 또는 스티어링 조타각 센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 청구항 제 1 항에 기재된 시스템을 이용한 유비쿼터스 환경에서의 자동주행을 위한 통합차량거동방법에 있어서, (a) 자율주행을 실행하는 단계; (b) 주행차로에 전방차량 또는 후방차량이 존재하는지를 감지하는 단계; (c) 상기 주행차로에 전방차량 또는 후방차량이 존재하는 경우, 상기 전방 또는 상기 후방차량의 주행속도 및 제어차량과의 이격거리를 수신하여 제어차량과의 감속도를 산출하는 단계; (d) 상기 전방차량 또는 상기 후방차량과 상기 제어차량간의 주행속도를 비교하여 적용거리를 산출하는 단계; (e) 상기 적용거리와 상기 전방차량 또는 상기 후방차량과 상기 제어차량간의 이격거리를 비교하는 단계; (f) 상기 전방차량과의 이격거리가 적용거리와 같아지는 경우에 추종거동을 실행하는 단계; 및 (g) 상기 전방차량과의 이격거리가 적용거리보다 큰 경우에 차로변경을 실행하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 제 (a) 단계 이전에, (a-1) 상기 제어차량의 주행속도, 상기 제어차량의 길이 및 상기 전방차량 또는 상기 후방차량의 주행속도 그리고, 외부적 요소를 수신받는 단계; 및 (a-2) GPS 정보를 수신받는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게 상기 (d) 단계는, 상기 전방차량의 주행속도가 상기 제어차량의 주행속도보다 느리거나, 상기 후방차량의 주행속도가 상기 제어차량의 주행속 도보다 빠른 경우, 적용거리를 산출하는 것을 특징으로 한다.
그리고 바람직하게 상기 (g) 단계는, (g-1) 목표차로에 전방차량 또는 후방차량의 존재여부를 확인한 후, 상기 목표차로의 전방차량 또는 후방차량의 주행속도 및 상기 제어차량과의 이격거리를 수신하는 단계; (g-2) 상기 목표차로 전방차량의 주행속도가 상기 제어차량의 주행속도보다 느리고, 상기 목표차로 후방차량의 주행속도가 상기 제어차량보다 빠른 경우에 차량 간의 충돌을 방지하기 위해서 안전거리를 산출하는 단계; (g-3) 상기 목표차로 전방차량의 주행속도가 상기 제어차량의 주행속도보다 빠르고, 상기 목표차로 후방차량의 주행속도가 상기 제어차량보다 느린 경우에, 상기 차로변경에 대한 적용거리를 산출하는 단계; 및 (g-4) 상기 목표차로의 전방차량 또는 후방차량과 상기 제어차량간의 이격거리가 적용거리보다 큰 경우에 상기 차로변경을 실행하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 일실시예에 따른 유비쿼터스 환경에서의 자동주행을 위한 통합차량거동 시스템에 관하여 도 1a 및 도 1b 를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1a 는 본 발명의 일실시예에 따른 유비쿼터스 환경에서의 자동주행을 위한 통합차량거동 시스템에 관한 블록도이고, 도 1b 는 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 생성/선택부를 나타내는 상세 블럭도이다.
삭제
우선, 도 1a 에 도시된 바와 같이 본 발명이 적용되는 통합차량거동 시스템은 센서장치(100; Sensor Apparatus), 스티어링장치(200; Steering Apparatus), 브레이킹장치(300; Braking Apparatus), 출력장치(400; Output Apparatus), 네비게이션(500) 및 제어장치(600; Control Apparatus)를 포함한다.
먼저, 센서장치(100)는 제어차량에 장착되어 전방, 후방, 좌측 또는 우측에 존재하는 주변차량으로부터의 주행속도, 이격거리 그리고 제어차량의 회전속도 및 진행방향을 감지하는 기능을 수행한다.
더욱 구체적으로, 초음파 센서는 앞·뒤 범퍼의 모서리 및 중간부에 소정간격으로 설치됨으로써, 반사된 초음파가 수신정보를 통해 좌우차선에 전방 또는 후방차량의 존재여부 및 전방 또는 후방차량이 존재한다면 제어차량과의 이격거리가 얼마인지를 감지하여, 이를 일정한 전기적 신호로 변환한 후, 제어장치(600)로 전송하며, 휠 스피드 센서는 자동차 바퀴에 설치됨으로써, 제어차량 바퀴의 회전속도를 감지하여, 이를 일정한 전기적 신호로 변환한 후, 제어장치(600)로 전송하고, 스티어링 조타각 센서는 제어차량 스티어링 핸들의 조타각을 감지하고, 이를 일정한 전기적 신호로 변환하여 제어장치(600)로 전송한다.
또한, 스티어링장치(200)는 제어차량이 자율 주행 중에 추종거동 또는 차로변경에 의해 진행방향이 변경되는 경우에 제어차량 앞바퀴의 회전축방향을 변경시켜 진행방향이 변경시키는 기능을 수행한다.
부연하여, 스티어링장치(200)는 상술한 스티어링 조타각 센서에 의해 감지되는 스티어링 휠 조타각에 따라 핸들에 조향 보조력을 제공함으로써, 스티어링 휠의 조작력을 가볍게 하는 장치이다. 예를 들면, 파워 스티어링 유닛으로 전기 파워 스티어링 장치(Electronic Power Steering apparatus)를 구비함으로써, 전기 파워 스티어링 장치는 스티어링조타각 센서에 의해 감지되는 조타각에 비례하여 콘트롤러에 의해 모터의 구동력을 제어함으로써 운전자의 의지대로 스티어링 휠이 가볍게 조작될 수 있도록 한다.
또한, 브레이킹장치(300)는 주행 중인 제어차량의 주행속도를 감속시키거나 정지시키는 기능을 수행하며, 예를 들면, 추종거동을 실행하는 경우에, 전방차량과 충돌을 방지하거나 또는 차로변경을 실행하는 경우에, 전방 및 후방차량과의 충돌을 방지하기 위해서 적절한 주행속도를 유지할 수 있는 기능을 수행한다.
즉, 제어차량이 자율주행에서 추종거동 또는 차로변경을 실행하는 경우에, 차량 간의 충돌을 방지하기 위해서 목표차량과의 주행속도 및 이격거리를 확보하기 위해서 브레이킹장치(300)를 통해서 제어차량의 주행속도를 줄인다.
이때, 엔진브레이크, 펌핑브레이크 및 핸드브레이크 등이 있는데, 엔진브레 이크는 엔진의 힘을 이용하여 구동력을 발생시키거나 감속시키고, 펌핑브레이크는 브레이크를 펌프질하듯 밟아 주행속도를 감속시키고, 핸드브레이크는 브레이크의 고장 또는 방향을 전환하는 경우에 스핀터 기술이 사용된다.
여기서, 제어차량이 장애물의 발생 또는 교통사고에 따른 긴급 제동이 필요한 경우에 엔진브레이크 또는 펌핑브레이크 등을 실행할 수 없을 때, ABS 브레이킹을 사용하여 제동거리를 줄일 수 있다.
또한, 출력장치(400)는 추종거동 또는 차로변경에 따른 제어차량의 주행속도, 주변차량과의 이격거리, 안전거리, 적용거리, 도로상황 및 긴급상황 등을 운전자가 인식할 수 있도록 출력하는 기능을 수행하며, 방향지시등, 비상 경고등, 클렉션 또는 부가장치 등을 포함한다.
구체적으로, 방향지시등을 통해서 차로변경 방향을 알 수 있고, 비상 경고등을 통해서 긴급상황여부를 알 수 있다.
본 실시예에서, 부가장치를 네비게이션(500)으로 설정하였으나, 본 발명이 이에 국한되지 않는다.
또한, 네비게이션(500)은 출발지에서 목적지까지의 도로를 안내하며, 그에 따른 도로정보 및 교통정보를 운전자에게 제공하는 기능을 수행한다.
즉, GPS(Global Positioning System)정보를 수신받아 제어차량이 주행하고 있는 도로에 관한 정보를 제공한다.
그리고, 제어장치(600)는 제어차량이 자율 주행시 추종거동 또는 차로변경을 실행하는 경우에 전방차량 또는 후방차량의 주행속도를 감지한 후, 제어차량의 가 속도를 산출하고, 차량 간의 충돌을 방지하기 위해 적용거리를 산출함으로써, 추종거동 또는 차로변경을 연속적으로 실행할 수 있도록 하며, 데이터 입력부(610), 데이터 감지부(620), 가속도 산출부(630), 데이터 생성/선택부(640), 차량충돌 판단부(650), 데이터 메모리부(660) 및 데이터 출력부(670)를 포함한다.
먼저, 데이터 입력부(610)는 제어차량의 주행속도, 제어차량의 길이 및 주변차량의 주행속도를 입력받는 것으로 설정하였으나, 본 발명이 이에 한정되지 않고, 날씨, 도로상태 또는 교통상황 등의 외부적 요소의 수신도 가능하다.
이때, 주변차량의 주행속도에는 추종거동을 실행하는 경우에 전방차량의 주행속도 그리고 차로변경을 실행하는 경우에 목표차로에 존재하는 전방 및 후방차량의 주행속도를 입력받는다. 여기서 입력받은 주변차량의 주행속도는 제어차량이 자율주행을 실행하다가 추종거동 또는 차로변경을 연속적으로 실행할 때, 전방차량 또는 후방차량과의 충돌을 방지하기 위해서 적용거리를 유지할 수 있도록 한다.
추가적으로, GPS정보를 수신받아 제어차량이 주행하고 있는 도로에 관한 정보를 수신받는다.
또한 데이터 감지모듈(620)은 제어차량의 위치변화, 제어차량의 주변상황 그리고 전방 또는 후방차량의 주행속도 및 이격거리를 실시간 감지하는 기능을 수행한다.
즉, CCD 카메라(Charge-Coupled Device Camera)를 제어차량의 전방에 설치함으로써, 주행로에 차선 이외에 불규칙한 패턴(방지턱, 폐기물, 비닐 등)이 있는지 감지한다. 이때, CCD 카메라는 촬영되는 영상이 CCD 반도체 소자에 저장되어 필요 시 디스플레이할 수 있도록 형성된 카메라이며, 본 실시예에서 이에 한정되지 않는다.
또한 가속도 산출부(630)는 제어차량으로부터 전방차량 또는 후방차량이 존재하는 경우에, 그에 따른 주행속도를 입력받아 제어차량의 가속도를 산출하는 기능을 수행한다.
이때, 제어차량의 가속도가 낮은 경우에 차로변경을 실행하고, 제어차량의가속도가 높은 경우에 추종거동을 실행하는 것으로 설정하였으나, 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
또한 도 1b 를 참고하여 살펴보면, 데이터 생성/선택부(640)는 제어차량이 자율주행, 추종거동 또는 차로변경을 연속적으로 실행하기 위해 전방차량 또는 후방차량과의 적용거리를 산출한 후, 차량간의 이격거리를 비교하여 추종거동 또는 차로변경을 선택하는 기능을 수행하며, 자율주행모듈부(410), 추종거동모듈부(420) 및 차로변경모듈부(430)를 포함한다.
자율주행모듈부(410)는 제어차량의 주행시 전방차량이 존재하는 경우에 전방차량과의 주행속도 및 이격거리를 감지한 후, 전방차량의 주행속도가 제어차량의 주행속도와 일정하거나 빠른 경우 자율주행을 실행하는 기능을 수행한다.
먼저, 제 1 차량확인모듈(411)은 제어차량을 중심으로 전방에 차량이 존재하는지를 확인하는 기능을 수행한다.
다음으로, 제 1 속도/거리확인모듈(412)은 전방차량의 주행속도 및 제어차량과의 이격거리를 확인하는 기능을 수행한다.
다음으로, 제 1 적용거리산출모듈(413)은 전방차량의 주행속도가 제어차량의 주행속도보다 느린 경우에 추종거동을 실행하기 위해서 적용거리를 다음의 수학식 1 을 통해서 산출하는 기능을 수행한다.
Figure 112006043203800-pat00001
이때, VHV,0 는 제어차량의 현재주행속도를 나타내고, ∇V0 는 전방차량과 제어차량의 초기상태속도를 나타내며, α, m, l 은 매개변수를 나타내고, αlimited 는 제한가속도인 -3m/s2 를 나타내는 것으로 설정하였으나, 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
즉, 제어차량이 전방차량과의 주행속도를 일정하게 유지하기 위해서 상대적으로 큰 감속도를 가지기 때문에, 전방차량과 제어차량 사이의 안전거리를 유지해야한다.
다음으로, 제 1 비교판단모듈(414)은 전방차량과 제어차량간의 주행속도 및 이격거리를 비교 및 판단하는 기능을 수행한다.
마지막으로, 제 1 적용모듈(415)은 전방차량의 주행속도가 제어차량의 주행속도보다 느린 경우에 추종거동을 실행하고, 제어차량의 주행속도와 일정하거나 빠른 경우에 자율주행을 그대로 유지하며, 차량 간의 이격거리가 적용거리보다 큰 경우에 자율주행을 유지하고, 이격거리가 적용거리와 같아지는 경우에 추종거동을 실 행하는 기능을 수행한다.
추종거동모듈부(420)는 자율주행시에 전방에 차량이 존재하는 경우에 전방차량과의 이격거리 및 주행속도를 감지하여 적용거리를 산출한 후, 전방차량의 주행속도가 제어차량의 주행속도보다 느리고, 전방차량과의 이격거리가 산출한 적용거리와 같아지는 경우에 추종거동을 실행하는 기능을 수행한다.
먼저, 제 2 차량확인모듈(421)은 제어차량을 중심으로 전방에 차량이 존재하는지 여부를 확인하는 기능을 수행한다.
다음으로, 제 2 속도/거리확인모듈(422)은 전방차량의 주행속도 및 제어차량간의 이격거리를 확인하는 기능을 수행한다.
다음으로, 제 2 적용거리산출모듈(423)은 전방차량의 주행속도가 제어차량의 주행속도보다 느린 경우에 추종거동을 실행하기 위해서 적용거리를 산출하는 기능을 수행한다.
다음으로, 제 2 비교판단모듈(424)은 전방차량과 제어차량간의 주행속도 및 이격거리를 비교 및 판단하는 기능을 수행한다.
마지막으로, 제 2 적용모듈(425)은 전방차량의 주행속도가 제어차량의 주행속도보다 빠른 경우에 자율주행을 그대로 실행하고, 제어차량이 전방차량보다 빠른 경우에 추종거동을 실행하며, 차량 간의 이격거리가 적용거리보다 큰 경우에 자율주행을 유지하고, 이격거리가 적용거리와 같아지는 경우에 추종거동을 실행한다.
차로변경모듈부(430)는 자율주행 또는 추종거동을 실행할 때 전방에 차량이 존재하는 경우, 목표차로의 전방 및 후방차량과의 이격거리 및 주행속도를 감지하 여 적용거리를 산출한 후, 목표차로 전방차량의 주행속도가 제어차량의 주행속도보다 빠르고, 목표차로 후방차량의 주행속도가 제어차량보다 느리며, 목표차로 전방 및 후방차량과의 이격거리가 적용거리보다 큰 경우에 차로변경을 실행하는 기능을 수행한다.
먼저, 제 3 차량확인모듈(431)은 제어차량을 중심으로 목표차로의 전방 및 후방에 차량이 존재하는지 여부를 확인하는 기능을 수행한다.
다음으로, 제 3 속도/거리확인모듈(432)은 목표차로 전방 및 후방차량의 주행속도 및 제어차량간의 이격거리를 확인하는 기능을 수행한다.
다음으로, 안전거리산출모듈(433)은 제어차량이 목표차로의 전방차량보다 느리거나, 목표차로의 후방차량보다 빠른 경우에 차로변경을 실행하기 위해서 다음의 수학식 2 를 이용하여 안전거리를 산출하는 기능을 수행한다.
Figure 112006043203800-pat00002
Figure 112006043203800-pat00003
Figure 112006043203800-pat00004
이때, VHV는 제어차량의 주행속도를 나타내고, LHV는 차량의 길이를 나타내며, VLV2는 목표차로상의 전방차량의 주행속도를 나타내며, VFV2는 목표차로상의 후방 차량의 주행속도를 나타내고, SRHV,LV2는 목표차로 상의 전방차량과의 안전거리를 나타내며, SRHV,FV2는 목표차로 상의 후방차량과의 안전거리를 나타내고, ARHV,LV2는 목표차로 상의 전방차량과의 적용거리를 나타내고, ARHV,FV2는 목표차로 상의 후방차량과의 적용거리를 나타내며,
Figure 112006043203800-pat00005
는 목표차로 상의 전방차량과의 상대속도를 나타내고,
Figure 112006043203800-pat00006
는 목표차로 상의 후방차량과의 상대속도를 나타내는 것으로 설정하였으나, 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
다음으로, 제 3 적용거리산출모듈(434)은 제어차량이 목표차로의 전방차량보다 느리거나, 목표차로의 후방차량보다 빠른 경우에 차로변경을 실행하기 위해서 적용거리를 산출하는 기능을 수행한다.
다음으로, 제 3 비교판단모듈(435)은 목표차로의 전방 및 후방차량과 제어차량 간의 주행속도 및 이격거리를 비교 및 판단하는 기능을 수행한다.
마지막으로, 제 3 적용모듈(436)은 목표차로의 후방차량과 안전거리를 유지하면서 전방차량과의 이격거리가 적용거리보다 작은 경우에 현재 상태를 유지하고, 이격거리가 적용거리보다 큰 경우에 차로변경을 실행하는 기능을 수행한다.
추가적으로, 목표차로의 전방차량과 안전거리를 유지하면서, 후방차량과의 이격거리가 적용거리보다 작은 경우에 현재 상태를 유지하고, 이격거리가 적용거리보다 큰 경우에 차로변경을 실행한다.
참고적으로, 추종거동으로 주행 중 차로변경을 수행할 경우에 제어차량은 적 절한 주행속도와 차간거리가 변경차로 상의 공간에 확보될 때 차로변경을 시작하게 되며, 이 때, 차로변경이 가능한 환경으로 유도하기 위해 차량의 주행속도를 조절하게 된다.
즉, 전방차량과 제어차량의 주행속도가 다르더라도 목표차로의 전방차량과 후방차량이 적절한 위치에 도달했을 때 차로변경을 수행하면, 제어차량의 주행속도가 느릴 경우에 목표차로의 후방차량과 충돌하게 되고 제어차량의 주행속도가 빠를 경우에 목표차로의 전방차량과 충돌하게 된다. 따라서 제어차량과의 충돌을 예방하면서 안전한 차로변경을 수행하기 위해서 안전공간을 포함한 적용거리를 반영한다.
또한 차량충돌 판단부(650)는 제어차량과 전방 또는 후방차량의 이격거리를 측정하여 차량의 충돌여부를 판단한다.
또한 데이터 메모리부(660)는 제어차량의 주행속도, 제어차량의 길이, 주변차량의 주행속도, 도로상태 및 교통상황을 저장하고, 산출된 가속도, 적용거리 및 안전거리를 저장하는 기능을 수행한다.
그리고 데이터 출력부(670)는 제어차량의 현재 상태 및 주변상황을 실시간으로 운전자가 확인할 수 있도록 출력하는 기능을 수행한다.
본 실시예에서, 네비게이션(500)을 통해서 출력하는 것으로 설정하였으나, 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
이하, 상술한 바와 같은 구성으로 이루어진 응용소프트웨어를 통해서 유비쿼터스 환경에서의 자동주행을 위한 자동차의 통합차량거동방법에 대하여 도 2 내지 도 4 를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 유비쿼터스 환경에서의 자동주행을 위한 자동차의 통합차량거동방법을 나타내는 흐름도이고, 도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 추종거동에서 차로변경을 실행하는 경우에 전방차량에 대한 적용거리를 나타내는 도면이며, 도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 추종거동에서 차로변경을 실행하는 경우에 후방차량에 대한 적용거리를 나타내는 도면이다.
먼저, 도 2 에 도시된 바와 같이, 운전자는 유비쿼터스 환경에서 목적지에 도착하기 위해서 제어차량을 자유롭게 주행한다(S2).
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이때, 제어장치는 센서장치를 통해서 제어차량의 주행속도, 제어차량의 길이 및 외부적 요소를 입력받는다. 또한, 제어장치는 네비게이션을 통해서 출발지로부터 목적지까지의 거리, 시간, 교통상황 및 도로상황을 실시간으로 수신받는 것으로 설정하였으나, 본 발명이 이에 국한되지 않는다.
다음으로, 제어장치(600)는 주행중인 제어차량을 중심으로 전방 또는 후방에 차량이 존재하는지 여부를 확인한 후(S4), 전방 또는 후방에 차량이 존재하는 경우에 그에 해당하는 전방 또는 후방차량의 주행속도 및 제어차량과의 이격거리를 수신한다(S6).
다음으로, 제어장치(600)는 전방 또는 후방차량의 주행속도와 제어차량의 주행속도를 이용하여 감속도를 산출한다(S8).
제어장치(600)는 전방 또는 후방차량과 제어차량간의 주행속도를 비교한다(S10).
즉, 전방에 차량이 존재하는 경우에 전방차량의 주행속도가 제어차량의 주행속도보다 느리거나, 후방에 차량이 존재하는 경우에 후방차량의 주행속도가 제어차량의 주행속도보다 빠르면, 제어장치(600)는 제어차량과의 적용거리를 산출한다(S12).
산출한 적용거리를 이용하여 전방 또는 후방차량과 제어차량간의 이격거리를 비교한다(S14).
즉, 전방에 차량이 존재하는 경우에 전방차량과 제어차량간의 이격거리를 통해서 제어장치(600)는 추종거동의 실행여부를 판단한다(S16).
제 S16 단계의 판단결과, 전방차량과 제어차량간의 이격거리가 적용거리에 도달하면, 제어장치(600)는 추종거동을 실행한다(S18).
한편, 제 S16 단계의 판단결과, 전방차량과 제어차량간의 이격거리가 적용거리보다 작지 않다면, 제어장치(600)는 차선 변경여부를 판단한다(S20).
이때, 제어장치는 이격거리 및 적용거리 이외에도 도로장애물 등에 의하여 차로변경여부를 판단할 수도 있다.
다음으로, 제어장치(600)는 제어차량을 중심으로 차로변경이 이루어질 목표차로에 있어서 전방 또는 후방차량이 존재하는 여부를 확인한다(S22).
목표차로의 전방 또는 후방에 차량이 존재한다면, 그 해당차량의 주행속도 및 제어차량과의 이격거리를 수신한다(S24).
목표차로 전방차량의 주행속도가 제어차량의 주행속도보다 빠르고, 목표차로 후방차량의 주행속도가 제어차량보다 느린 경우에, 제어장치(600)는 차로변경에 대 한 적용거리를 산출하며(S26), 만약, 목표차로 전방차량의 주행속도가 제어차량의 주행속도보다 느리고, 목표차로 후방차량의 주행속도가 제어차량보다 빠른 경우에, 제어장치(600)는 차량 간의 충돌을 방지하기 위해서 차량 간의 안전거리를 산출한다(S28).
더욱 구체적으로 차로변경을 실행할 때, 안전거리를 제어차량의 주행속도에 따라 유동적으로 변화시킬 경우에 제어차량의 주행속도 그리고 제어차량과 목표차로의 전방 및 후방차량간의 주행속도차이를 이용하여 안전거리를 산출하는데, 만약 제어차량의 주행속도가 목표차로의 전방 및 후방차량의 주행속도보다 느릴 경우에, 차로변경 후, 목표차로의 전방차량과 충돌할 위험은 없지만 도 3 를 참고하여 살펴보면, 목표차로의 후방차량과 추돌위험이 있으므로 목표차로 전방차량과의 거리는 안전거리 대신 적용거리를 사용하여야 한다. 반면에 제어차량의 주행속도가 빠르면 목표차로의 후방차량이 차량과 추돌하진 않지만 도 4 를 참고하여 살펴보면, 제어차량이 목표차로의 전방차량과 추돌할 위험이 있으므로 목표차로의 전방차량과의 안전거리를 적용거리로 대체한다.
다음으로, 제어장치(600)는 차량 간의 이격거리가 적용거리보다 큰 경우에 차로변경을 실행한다(S30).
다시 말하면, 목표차로의 후방차량과 안전거리를 유지하면서, 전방차량과의 이격거리가 적용거리보다 작은 경우에 현재 상태를 유지하고, 이격거리가 적용거리보다 큰 경우에 차로변경을 실행하고, 목표차로의 전방차량과 안전거리를 유지하면서, 후방차량과의 이격거리가 적용거리보다 작은 경우에 현재 상태를 유지하고, 이 격거리가 적용거리보다 큰 경우에 차로변경을 실행한다.
한편, 제 S22 단계의 판단결과, 제어차량을 중심으로 차로변경이 이루어질 목표차로에 있어서 전방 또는 후방차량이 존재하지 않는 경우에 제어장치(600)는 추종거동을 실행한다.
또한, 제 S20 단계의 판단결과, 차로변경을 하지 않는 경우에 제어장치(600)는 추종거동을 실행한다.
또한, 제 S4단계의 판단결과, 전방 또는 후방에 차량이 존재하지 않는 경우에 제어장치(600)는 제 S2 단계로 리턴한다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
상기와 같은 본 발명에 따르면 유비쿼터스 환경에서의 자동주행을 위한 통합차량거동방법에 있어서, 전방 또는 후방차량의 존재 여부에 따라 주행속도에 의한 적용거리를 자동으로 계산함으로써 자율주행, 추종거동 또는 차로변경을 연속적으로 구동할 수 있는데 효과가 있다.
또한 본 발명에 따르면, 차량 간의 충돌을 방지하기 위해 차량의 주행속도에 따른 안전거리를 포함한 적용거리를 유지할 수 있도록 함으로써, 위험감지요소로부터 운전자를 보호하고, 운전의 편리성을 향상시킬 수 있는데 그 효과가 있다.
그리고 본 발명에 따르면, 불필요한 차량 간의 공간을 축소시켜, 최적의 안전공간을 유지함으로써, 도로를 효율적으로 이용할 수 있도록 함에 그 특징적인 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 제어차량의 주행속도, 상기 제어차량의 길이 및 주변차량의 주행속도 그리고, 도로상태 및 교통상황 등을 포함하는 외부적 요소를 입력받는 데이터 입력부(610)와, 상기 제어차량의 위치변화, 상기 제어차량의 주변상황 그리고 전방차량 또는 후방차량의 주행속도 및 이격거리를 실시간 감지하는 데이터 감지부(620)와, 상기 제어차량으로부터 상기 전방차량 또는 상기 후방차량이 존재하는 경우에, 그에 따른 주행속도를 입력받아 상기 제어차량의 가속도를 산출한 후, 차량간의 이격거리를 비교하는 가속도 산출부(630)와, 상기 제어차량이 자율주행, 추종거동 또는 차로변경을 연속적으로 실행하기 위해 상기 전방차량 또는 상기 후방차량과의 적용거리를 산출하여 상기 추종거동 또는 상기 차로변경을 선택하는 데이터 생성/선택부(640)와, 상기 제어차량과 상기 전방차량 또는 상기 후방차량의 이격거리를 측정하여 차량의 충돌여부를 판단하는 차량충돌 판단부(650)와, 상기 제어차량의 주행속도, 상기 제어차량의 길이, 상기 주변차량의 주행속도, 상기 도로상태 및 상기 교통상황을 저장하고, 산출된 가속도, 적용거리 및 안전거리를 저장하는 데이터 메모리부(660)와, 상기 제어차량의 현재상태 및 주변상황을 실시간으로 운전자가 확인할 수 있도록 출력하는 데이터 출력부(670)를 포함하는 제어장치(600)에 있어서,
    상기 데이터 생성/선택부(640)는,
    상기 제어차량을 중심으로 전방에 차량이 존재하는지를 확인하는 제 1 차량확인모듈(411)과, 상기 전방차량의 주행속도 및 상기 제어차량과의 이격거리를 확인하는 제 1 속도/거리확인모듈(412)과, 상기 전방차량의 주행속도가 상기 제어차량의 주행속도보다 느린 경우에 상기 추종거동을 실행하기 위해서 적용거리를 산출하는 제 1 적용거리산출모듈(413)과, 상기 전방차량과 상기 제어차량 간의 주행속도 및 이격거리를 비교 및 판단하는 제 1 비교판단모듈(414)과, 상기 전방차량의 주행속도가 상기 제어차량의 주행속도보다 느린 경우에 상기 추종거동을 실행하고, 상기 제어차량의 주행속도와 일정하거나 빠른 경우에 상기 자율주행을 그대로 유지하며, 차량 간의 이격거리가 적용거리보다 큰 경우에 상기 자율주행을 유지하고, 이격거리가 적용거리와 같아지는 경우에 상기 추종거동을 실행하는 제 1 적용모듈(415)을 포함하는 자율주행모듈부(410);
    상기 제어차량을 중심으로 전방에 차량이 존재하는지 여부를 확인하는 제 2 차량확인모듈(421)과, 상기 전방차량의 주행속도 및 상기 제어차량 간의 이격거리를 확인하는 제 2 속도/거리확인모듈(422)과 상기 전방차량의 주행속도가 상기 제어차량의 주행속도보다 느린 경우에 상기 추종거동을 실행하기 위해서 적용거리를 산출하는 제 2 적용거리산출모듈(423)과, 상기 전방차량과 제어차량 간의 주행속도 및 이격거리를 비교 및 판단하는 제 2 비교판단모듈(424)과, 상기 전방차량의 주행속도가 상기 제어차량의 주행속도보다 빠른 경우에 상기 자율주행을 그대로 실행하고, 상기 제어차량이 상기 전방차량보다 빠른 경우에 상기 추종거동을 실행하며, 차량 간의 이격거리가 적용거리보다 큰 경우에 상기 자율주행을 유지하고, 이격거리가 적용거리와 같아지는 경우에 상기 추종거동을 실행하는 제 2 적용모듈(425)을 포함하는 추종거동모듈부(420); 및
    상기 제어차량을 중심으로 목표차로의 전방 및 후방에 차량이 존재하는지 여부를 확인하는 제 3 차량확인모듈(431)과, 목표차로의 전방차량 및 상기 후방차량의 주행속도 및 상기 제어차량 간의 이격거리를 확인하는 제 3 속도/거리확인모듈(432)과, 상기 제어차량이 상기 목표차로의 전방차량보다 느리거나, 상기 목표차로의 후방차량보다 빠른 경우에 상기 차로변경을 실행하기 위해서 안전거리를 산출하는 안전거리산출모듈(433)과 상기 제어차량이 차로변경을 실행하기 위해서 적용거리를 산출하는 제 3 적용거리산출모듈(434)과 상기 목표차로의 전방차량 및 후방차량과 상기 제어차량 간의 주행속도 및 이격거리를 비교 및 판단하는 제 3 비교판단모듈(435)과, 상기 목표차로의 후방차량과 안전거리를 유지하면서, 상기 목표차로의 전방차량과의 이격거리가 적용거리보다 작은 경우에 현재 상태를 유지하고, 이격거리가 적용거리보다 큰 경우에 차로변경을 실행하는 제 3 적용모듈(436)을 포함하는 차로변경모듈부(430); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 환경에서의 자동주행을 위한 통합차량거동 시스템.
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  6. 청구항 제 1항에 기재된 시스템을 이용한 유비쿼터스 환경에서의 자동주행을 위한 통합차량거동방법에 있어서,
    (a) 자율주행을 실행하는 단계;
    (b) 주행차로에 전방차량 또는 후방차량이 존재하는지를 감지하는 단계;
    (c) 상기 주행차로에 전방차량 또는 후방차량이 존재하는 경우, 상기 전방 또는 상기 후방차량의 주행속도 및 제어차량과의 이격거리를 수신하여 제어차량과의 감속도를 산출하는 단계;
    (d) 상기 전방차량의 주행속도가 상기 제어차량의 주행속도보다 느리거나, 상기 후방차량의 주행속도가 상기 제어차량의 주행속도보다 빠른 경우에 대해 상기 전방차량 또는 상기 후방차량과 상기 제어차량 간의 주행속도를 비교하여 적용거리를 산출하는 단계;
    (e) 상기 적용거리와 상기 전방차량 또는 상기 후방차량과 상기 제어차량 간의 이격거리를 비교하는 단계;
    (f) 상기 전방차량과의 이격거리가 적용거리와 같아지는 경우에 추종거동을 실행하는 단계; 및
    (g) 상기 전방차량과의 이격거리가 적용거리보다 큰 경우에 차로변경을 실행하는 단계; 를 포함하되,
    상기 제 (g) 단계는,
    상기 (g) 단계는,
    (g-1) 목표차로에 전방차량 또는 후방차량의 존재여부를 확인한 후, 상기 목표차로의 전방차량 또는 후방차량의 주행속도 및 상기 제어차량과의 이격거리를 수신하는 단계;
    (g-2) 상기 목표차로 전방차량의 주행속도가 상기 제어차량의 주행속도보다 느리고, 상기 목표차로 후방차량의 주행속도가 상기 제어차량보다 빠른 경우에 차량 간의 충돌을 방지하기 위해서 안전거리를 산출하는 단계;
    (g-3) 상기 목표차로 전방차량의 주행속도가 상기 제어차량의 주행속도보다 빠르고, 상기 목표차로 후방차량의 주행속도가 상기 제어차량보다 느린 경우에, 상기 차로변경에 대한 적용거리를 산출하는 단계; 및
    (g-4) 상기 목표차로의 전방차량 또는 후방차량과 상기 제어차량 간의 이격거리가 적용거리보다 큰 경우에 상기 차로변경을 실행하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 환경에서의 자동주행을 위한 통합차량거동방법.
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