KR100752044B1 - 차량 자동 운행장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 자동 운행장치 및 방법에 관한 것으로, 개시된 차량 자동 운행장치는 GPS 위성이 송신하는 위치 좌표 데이터를 수신하는 GPS 수신기와, 제어 차량의 주행 속도를 검출하는 차속 센서와, 제어 차량의 진행 방향을 검출하는 자이로스코프 센서와, 다른 차량이 전송한 운행 데이터를 수신하는 무선 수신기와, 무선 수신기를 통해 다른 차량으로부터 수신된 운행 데이터와 차속 센서 및 자이로스코프 센서의 감지값과 위치 좌표 데이터에 근거한 제어 차량의 현재 위치 계산값에 따라 목적지까지의 자동 운행을 제어하는 중앙처리부와, 중앙처리부의 동작 프로그램이 저장된 메모리부와, 중앙처리부의 차량 운행 제어신호에 따라 트로틀과 브레이크와 스티어링 및 트랜스미션을 구동하는 차량 구동부를 포함하며, 주변의 운행 여건에 대한 상황 판단이 선행 차량의 운전자에 의해 수행되므로 주행 중의 돌발 변수들에 대해 능동적인 대처가 가능함으로써 높은 주행 안정성이 제공되는 이점이 있다.

Description

차량 자동 운행장치 및 방법{APPARATUS FOR AUTOMATIC DRIVING VEHICLES AND METHOD THEREFOR}

도 1은 종래 기술에 따른 차량 자동 운행장치의 블록 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 차량 자동 운행장치의 블록 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 차량 자동 운행장치의 수동 제어모드에서의 운행 과정을 보인 흐름도,

도 4는 본 발명에 따른 차량 자동 운행장치의 자동 제어모드에서의 운행 과정을 보인 흐름도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110 : GPS 수신기 120 : 차속 센서

130 : 자이로스코프 센서 210 : 무선 송신기

220 : 무선 수신기 300 : 중앙처리부

410 : 메모리부 420 : 운행 데이터 생성부

500 : 차량 구동부

본 발명은 차량 자동 운행장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량간의 통신을 통해 선행 주행 차량의 운행 데이터를 전달받아서 후행 차량을 목적지까지 자동으로 운행하는 차량의 자동 운행장치 및 방법에 관한 것이다.

종래 기술에 따른 차량의 자동 운행장치 및 방법으로서 한국공개특허공보 제10-2001-0026896호에는 "차량 항법장치를 이용한 차량의 자동 운행방법 및 운행장치"가 개시되어 있다.

동호에 개시된 차량의 자동 운행장치는 도 1의 블록 구성도에 나타낸 바와 같이, 목적지까지 차량의 자동 운행을 제어하는 중앙처리장치(1)와, 중앙처리장치(1)에 연결되어 중앙처리장치(1)의 동작 프로그램 및 작업 데이터를 저장하고 출력하는 메모리 수단(2)과, 중앙처리장치(1)와의 데이터를 인터페이스하는 인터페이스부(3)와, 지도 데이터를 미리 저장하고 인터페이스부(3)를 통해 중앙처리장치(1)에 입력시키는 지도 저장장치(4)와, GPS 위성이 송신하는 GPS 위성의 좌표 데이터 및 시각 데이터를 수신하여 인터페이스부(3)를 통해 중앙처리장치(1)로 입력시키는 GPS 수신기(5)와, 차량의 주행 속도를 검출하는 차속 센서(6)와, 차량의 진행 방향을 검출하는 자이로스코프 센서(7)와, 차량의 주행 전방을 촬영하여 촬영한 영상을 인터페이스부(3)를 통해 중앙처리장치(1)에 입력시키는 촬영수단(8)과, 지도 저장장치(4)에서 독출된 지도 데이터 및 차량의 현재 위치를 표시하는 영상 표시수단(9)과, 다른 차량이 전송한 데이터 및 교통 정보를 수신하여 인터페이스부(3)를 통해 중앙처리장치(1)에 입력시키는 고주파 수신기(10)와, 다른 차량으로 전송할 데이터 및 교통정보를 송신하는 고주파 송신기(11)와, 사용자의 동작 명 령을 인터페이스부(3)를 통해 중앙처리장치(1)에 입력시키는 명령 입력부(12)와, 중앙처리장치(1)의 제어에 따른 소정의 음성신호를 출력하는 음성 출력수단(13)과, 중앙처리장치(1)의 제어에 따라 차량의 운행을 제어하는 차량 구동수단(14)으로 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 종래의 차량 자동 운행장치는, 시간에 따른 이미지 변화량을 계산하여 상대속도 및 장애물의 유무를 검출함으로써 하나의 카메라(전방 카메라)로 차량의 주행로 전방을 촬영하면서 운행시킬 수 있고, 차량 항법장치를 이용하여 차량의 현재 위치 및 목적지까지의 경로를 구하며, 교통 상황 및 전방 주행 차량의 상태를 무선 통신으로 취득한 후 차량의 비정체 지역으로 경로를 재 탐색하여 안내하거나 전방 차량의 갑작스런 움직임에 대응할 수 있도록 하여 차량의 주행 안전성과 교통 흐름을 가능하게 한다.

또한, 전방 차량의 속도가 상대적으로 낮을 경우 후방 카메라를 이용하여 현재 차량의 주변 상황을 촬영하면서, 자동적으로 안전하게 차로를 변경할 수도 있다.

그러나, 전술한 바와 같은 종래의 차량 자동 운행장치는 차량의 운행 제어를 위해 필수적으로 요구되는 주변 영상 정보를 획득하기 위한 전/후방 카메라와 획득된 영상 정보를 신호 처리하는 디지털 신호 처리부로 구성된 촬영수단이 필수 구성 요소로 포함되는 데, 이러한 고가의 장비로 인하여 차량 자동 운행장치의 제작비가 과도하게 소요되는 문제점이 있었다.

아울러, 현재의 기술력으로는 차량의 운행 중에 발생되는 돌발적인 변수들을 컴퓨터에만 의존하여 모두 처리하기 어려워서 주행 안전성이 낮으며, 이로 인해 실용화에 있어서는 한계점에 봉착된 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안한 것으로, 차량간의 통신을 통해 선행 주행 차량의 운행 데이터를 전달받아서 후행 차량을 목적지까지 자동으로 운행함으로써, 주변의 운행 여건에 대한 상황 판단이 선행 차량의 운전자에 의해 수행되므로 주행 중의 돌발 변수들에 대해 능동적인 대처가 가능하도록 하여 높은 주행 안정성을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 종래 기술의 필수 구성 요소인 촬영수단의 제거가 가능하도록 하여 차량 자동 운행장치의 제작비가 절감되도록 하는 데 있다.

이와 같은 목적들을 실현하기 위한 본 발명의 한 견지로서 차량 자동 운행장치는, GPS 위성이 송신하는 위치 좌표 데이터를 수신하는 GPS 수신기와, 제어 차량의 주행 속도를 검출하는 차속 센서와, 상기 제어 차량의 진행 방향을 검출하는 자이로스코프 센서와, 다른 차량이 전송한 운행 데이터를 수신하는 무선 수신기와, 상기 무선 수신기를 통해 다른 차량으로부터 수신된 운행 데이터와 상기 차속 센서 및 자이로스코프 센서의 감지값과 상기 위치 좌표 데이터에 근거한 상기 제어 차량의 현재 위치 계산값에 따라 목적지까지의 자동 운행을 제어하는 중앙처리부와, 상기 중앙처리부의 동작 프로그램이 저장된 메모리부와, 상기 중앙처리부의 차량 운행 제어신호에 따라 트로틀과 브레이크와 스티어링 및 트랜스미션을 구동하는 차량 구동부를 포함한다.

본 발명의 다른 견지로서 차량 자동 운행방법은, 제어 차량의 자동 운행을 위해 다른 차량의 운행 데이터를 수신하는 단계와, GPS 위성으로부터 위치 좌표 데이터를 수신하여 상기 제어 차량의 현재 위치를 계산하는 단계와, 상기 수신된 운행 데이터에 포함되어 있는 다른 차량의 위치 정보와 상기 계산된 제어 차량의 현재 위치 정보를 비교하여 일치 여부를 판단하는 단계와, 상기 다른 차량과 제어 차량의 위치 정보가 일치하면 상기 다른 차량으로부터 수신한 운행 데이터에 근거하여 상기 제어 차량을 자동 운행시키는 단계를 포함한다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이 실시예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 보다 잘 이해할 수 있게 된다. 본 발명은 그러나 이러한 실시예로 제한되는 것이 아님은 물론이다.

본 발명에 따른 차량 자동 운행장치는 도 2의 블록 구성도에 나타낸 바와 같이, GPS 위성이 송신하는 위치 좌표 데이터 및 시각 데이터를 수신하는 GPS 수신기(110)와, 제어 차량의 주행 속도를 검출하는 차속 센서(120)와, 상기 제어 차량의 진행 방향을 검출하는 자이로스코프 센서(130)와, 다른 차량이 전송한 운행 데이터를 수신하는 무선 수신기(220)와, 수동 제어 모드에서는 상기 제어 차량에서 발생된 운전 조작에 따라 차량 운행을 제어하며 자동 제어 모드에서는 무선 수신기(220)를 통해 다른 차량으로부터 수신된 운행 데이터와 차속 센서(120) 및 자이로스코프 센서(130)의 감지값과 상기 제어 차량의 현재 위치 계산값에 근거하여 목적지까지의 자동 운행을 제어하는 중앙처리부(300)와, 중앙처리부(300)의 동 작 프로그램이 저장된 메모리부(410)와, 중앙처리부(300)의 차량 운행 제어신호에 따라 트로틀과 브레이크와 스티어링 및 트랜스미션을 구동하는 차량 구동부(500)와, 상기 수신된 GPS 위치 좌표 데이터에 근거하여 상기 제어 차량의 현재 위치를 계산하며 차량 구동부(500)의 구동 신호를 수집하여 상기 제어 차량의 운행 데이터를 생성하는 운행 데이터 생성부(420)와, 상기 생성된 운행 데이터를 다른 차량의 자동 제어 운행을 위해 외부로 전송하는 무선 송신기(210)를 포함하여 구성된다.

차량 구동부(500)는 중앙처리부(300)의 차량 운행 제어신호에 따라 트로틀 장치를 구동하는 트로틀 구동부(510)와, 상기 트로틀 장치의 구동을 검출하여 중앙처리부(300)로 전달하는 트로틀 센서(515)와, 중앙처리부(300)의 차량 운행 제어신호에 따라 브레이크 장치를 구동하는 브레이크 구동부(520)와, 상기 브레이크 장치의 구동을 검출하여 중앙처리부(300)로 전달하는 브레이크 센서(525)와, 중앙처리부(300)의 차량 운행 제어신호에 따라 스티어링 장치를 구동하는 스티어링 구동부(530)와, 상기 스티어링 장치의 구동을 검출하여 중앙처리부(300)로 전달하는 스티어링 센서(535)와, 중앙처리부(300)의 차량 운행 제어신호에 따라 트랜스미션 장치를 구동하는 트랜스미션 구동부(540)와, 상기 트랜스미션 장치의 구동을 검출하여 중앙처리부(300)로 전달하는 트랜스미션 센서(545)를 포함하여 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 차량 자동 운행장치에 의한 제어차량의 운행 과정을 도 2 내지 도 4를 참조하여 아래에서 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 제어 차량의 초기화 상태에서 운전자가 별도의 모드 선택 명령을 입력하여 수동 제어 모드로 진입하면 중앙처리부(300)는 운전자의 수동 운전 조작에 의 거하여 해당하는 차량 운행 제어신호를 출력한다(S601∼S603).

이러한 차량 운행 제어신호에 따라 차량 구동부(500)의 트로틀 구동부(510)와 브레이크 구동부(520), 스티어링 구동부(530) 및 트랜스미션 구동부(540)에 의해 트로틀 장치와 브레이크 장치, 스티어링 장치 및 트랜스미션 장치가 구동되어 제어 차량이 운행된다(S605).

이때, 트로틀 센서(515)와 브레이크 센서(525), 스티어링 센서(535) 및 트랜스미션 센서(545)는 각각 트로틀 장치와 브레이크 장치, 스티어링 장치 및 트랜스미션 장치의 구동을 검출하여 중앙처리부(300)로 전달한다.

한편, 위와 같은 제어 차량의 운행 중에 GPS 수신기(110)는 GPS 위성이 송신하는 위치 좌표 데이터 및 시각 데이터를 수신하여 중앙처리부(300)로 전달하며, 차속 센서(120)는 제어 차량의 주행 속도를 검출하여 중앙처리부(300)로 전달하고, 자이로스코프 센서(130)는 제어 차량의 진행 방향을 검출하여 중앙처리부(300)로 전달한다.

중앙처리부(300)는 주변으로부터 전달받은 제어 차량의 운행에 관련된 모든 데이터를 운행 데이터 생성부(420)로 전달하고, 운행 데이터 생성부(420)는 GPS 위치 좌표 데이터에 근거하여 제어 차량의 현재 위치를 계산한 후에 중앙처리부(300)로부터 전달받은 차량 구동부(500)의 구동 신호를 수집하여 차량 구동 정보와 차량 위치 정보 및 목적지 정보가 취합된 운행 데이터를 생성한다(S607∼S609).

그리고, 운행 데이터 생성부(420)에서 생성된 운행 데이터는 무선 송신기(210)에 의해 외부로 전송되어 다른 차량의 자동 제어 운행을 위해 이용된다(S611).

다음으로, 제어 차량의 초기화 상태에서 운전자가 별도의 모드 선택 명령을 입력하여 자동 제어 모드로 진입하면 무선 수신기(220)는 다른 차량으로부터 수신된 운행 데이터를 중앙처리부(300)로 전달하며, GPS 수신기(110)는 GPS 위성이 송신하는 위치 좌표 데이터 및 시각 데이터를 수신하여 중앙처리부(300)로 전달한다(S702∼S706).

그리고, 중앙처리부(300)는 GPS 위치 좌표 데이터를 운행 데이터 생성부(420)로 전달하여 제어 차량에 대한 현재 위치의 계산을 요청하며, 운행 데이터 생성부(420)는 GPS 위치 좌표 데이터에 근거하여 제어 차량의 현재 위치를 계산한 후에 중앙처리부(300)로 전달한다(S708).

중앙처리부(300)는 무선 수신기(220)를 통해 수신된 다른 차량의 운행 데이터에 포함되어 있는 다른 차량의 위치 정보와 운행 데이터 생성부(420)에서 계산된 제어 차량의 현재 위치 정보 및 목적지 정보를 비교하여 일치 여부를 판단하며, 두 위치 정보가 일치하면 다른 차량으로부터 수신한 운행 데이터에 근거하여 제어 차량을 위한 차량 운행 제어신호를 출력한다(S710).

이러한 차량 운행 제어신호에 따라 차량 구동부(500)의 트로틀 구동부(510)와 브레이크 구동부(520), 스티어링 구동부(530) 및 트랜스미션 구동부(540)에 의해 트로틀 장치와 브레이크 장치, 스티어링 장치 및 트랜스미션 장치가 구동되어 제어 차량이 자동 운행된다(S712).

이때, 트로틀 센서(515)와 브레이크 센서(525), 스티어링 센서(535) 및 트랜 스미션 센서(545)는 각각 트로틀 장치와 브레이크 장치, 스티어링 장치 및 트랜스미션 장치의 구동을 검출하여 중앙처리부(300)로 전달하며, 차속 센서(120)는 제어 차량의 주행 속도를 검출하여 중앙처리부(300)로 전달하고, 자이로스코프 센서(130)는 제어 차량의 진행 방향을 검출하여 중앙처리부(300)로 전달한다.

이로서, 중앙처리부(300)는 주변으로부터 전달받은 제어 차량의 운행 상태 감지값들, 즉 트로틀, 브레이크, 스티어링, 트랜스미션, 차속, 차량 진행 방향 등의 감지값에 의거하여 차량 운행 제어신호를 보정하여 출력하며, 이러한 궤환제어에 따라 제어 차량은 무선 송신기(210)를 통해 차량 운행 데이터를 전송한 다른 차량과 동일하게 자동 운행된다.

상기에서는 본 발명의 일 실시예에 국한하여 설명하였으나 본 발명의 기술이 당업자에 의하여 용이하게 변형 실시될 가능성이 자명하다. 이러한 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.

전술한 바와 같이 본 발명은 차량간의 통신을 통해 선행 주행 차량의 운행 데이터를 전달받아서 후행 차량을 목적지까지 자동으로 운행함으로써, 주변의 운행 여건에 대한 상황 판단이 선행 차량의 운전자에 의해 수행되므로 주행 중의 돌발 변수들에 대해 능동적인 대처가 가능함으로써 높은 주행 안정성이 제공된다.

또한, 종래 기술의 필수 구성 요소인 촬영수단이 제거됨으로써 차량 자동 운행장치의 제작비가 절감되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. GPS 위성이 송신하는 위치 좌표 데이터를 수신하는 GPS 수신기와,

   제어 차량의 주행 속도를 검출하는 차속 센서와,

   상기 제어 차량의 진행 방향을 검출하는 자이로스코프 센서와,

   다른 차량이 전송한 운행 데이터를 수신하는 무선 수신기와,

   상기 무선 수신기를 통해 다른 차량으로부터 수신된 운행 데이터와 상기 차속 센서 및 자이로스코프 센서의 감지값과 상기 위치 좌표 데이터에 근거한 상기 제어 차량의 현재 위치 계산값에 따라 목적지까지의 자동 운행을 제어하는 중앙처리부와,

   상기 중앙처리부의 동작 프로그램이 저장된 메모리부와,

   상기 중앙처리부의 차량 운행 제어신호에 따라 트로틀과 브레이크와 스티어링 및 트랜스미션을 구동하는 차량 구동부

   를 포함하는 차량 자동 운행장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 운행장치는,

   상기 수신된 GPS 위치 좌표 데이터에 근거하여 상기 제어 차량의 현재 위치를 계산하며 상기 차량 구동부의 구동 신호를 수집하여 상기 제어 차량의 운행 데이터를 생성하는 운행 데이터 생성부와,

   상기 생성된 운행 데이터를 다른 차량의 자동 제어 운행을 위해 외부로 전송하는 무선 송신기

   를 더 포함하는 것을 특징으로 한 차량 자동 운행장치.
3. 제어 차량의 자동 운행을 위해 다른 차량의 운행 데이터를 수신하는 단계와,

   GPS 위성으로부터 위치 좌표 데이터를 수신하여 상기 제어 차량의 현재 위치를 계산하는 단계와,

   상기 수신된 운행 데이터에 포함되어 있는 다른 차량의 위치 정보와 상기 계산된 제어 차량의 현재 위치 정보를 비교하여 일치 여부를 판단하는 단계와,

   상기 다른 차량과 제어 차량의 위치 정보가 일치하면 상기 다른 차량으로부터 수신한 운행 데이터에 근거하여 상기 제어 차량을 자동 운행시키는 단계

   를 포함하는 차량 자동 운행방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 운행방법은,

   상기 제어 차량의 운행 중에 상기 제어 차량의 운행 데이터를 수집한 후에 상기 계산된 차량 위치 정보와 취합된 차량 운행 데이터를 생성하여 다른 차량의 자동 제어 운행을 위해 외부로 전송하는 단계

   를 더 포함하는 것을 특징으로 한 차량 자동 운행방법.

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