KR100899820B1 - 자율 이동 차량용 지면/장애물 판별장치 및 판별방법 - Google Patents

자율 이동 차량용 지면/장애물 판별장치 및 판별방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100899820B1
KR100899820B1 KR1020090018131A KR20090018131A KR100899820B1 KR 100899820 B1 KR100899820 B1 KR 100899820B1 KR 1020090018131 A KR1020090018131 A KR 1020090018131A KR 20090018131 A KR20090018131 A KR 20090018131A KR 100899820 B1 KR100899820 B1 KR 100899820B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
laser radar
ground
obstacle
detected
distance data
Prior art date
Application number
KR1020090018131A
Other languages
English (en)
Inventor
최덕선
채정숙
박용운
김준
Original Assignee
국방과학연구소
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 국방과학연구소 filed Critical 국방과학연구소
Priority to KR1020090018131A priority Critical patent/KR100899820B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100899820B1 publication Critical patent/KR100899820B1/ko
Priority to US13/254,099 priority patent/US8736820B2/en
Priority to PCT/KR2010/001300 priority patent/WO2010101393A2/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0231—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means
    • G05D1/0238—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using obstacle or wall sensors
    • G05D1/024—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using obstacle or wall sensors in combination with a laser
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R21/00—Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q—ARRANGEMENT OF SIGNALLING OR LIGHTING DEVICES, THE MOUNTING OR SUPPORTING THEREOF OR CIRCUITS THEREFOR, FOR VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q9/00—Arrangement or adaptation of signal devices not provided for in one of main groups B60Q1/00 - B60Q7/00, e.g. haptic signalling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R1/00—Optical viewing arrangements; Real-time viewing arrangements for drivers or passengers using optical image capturing systems, e.g. cameras or video systems specially adapted for use in or on vehicles
    • B60R1/02—Rear-view mirror arrangements
    • B60R1/08—Rear-view mirror arrangements involving special optical features, e.g. avoiding blind spots, e.g. convex mirrors; Side-by-side associations of rear-view and other mirrors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/87—Combinations of systems using electromagnetic waves other than radio waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/93—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S17/931—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/87—Combinations of systems using electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/875—Combinations of systems using electromagnetic waves other than radio waves for determining attitude

Abstract

본 발명은 2개의 2Ｄ 레이저 레이다를 사용하는 자율 이동 차량의 지면/장애물 판별장치 및 판별방법에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 동일 축선 상에 상하로 배치하여 전방을 지향하게 하되 각각 지향하는 각도를 다르게 한 2개의 2Ｄ 레이저 레이다로부터 획득된 거리데이터에 근거하여 피검출 대상물의 실측 기울기를 계산하고, 계산해 낸 실측 기울기에 따라 피검출 대상물이 지면인지 장애물인지를 판정하여, 피검출 대상물이 지면으로 판정된 경우, 해당 2Ｄ 레이저 레이다가 가질 수 있는 거리에 대한 임의의 최대값을 하부측 2Ｄ 레이저 레이다와 동일 위치상에 배치되었다고 가정된 가상의 2Ｄ 레이저 레이다에 대한 거리데이터로 취함과 아울러, 피검출 대상물이 장애물로 인식되지 않게 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 자율 이동 차량용 지면/장애물 판별방법은, 자율 이동 차량의 정면에 설치된 상부측 2Ｄ 레이저 레이다(1)와 하부측 2Ｄ 레이저 레이다(2)를 사용하여, 상부측 2Ｄ 레이저 레이다(1) 및 하부측 2Ｄ 레이저 레이다(2)로부터 피검출 대상물까지의 거리데이터(r1, r2)를 각각 획득하는 거리데이터 획득단계; 거리데이터(r1, r2)와 상부측 2Ｄ 레이저 레이다(1)의 지향각도(θ1) 및 상부측 2Ｄ 레이저 레이다(1)와 하부측 2Ｄ 레이저 레이다(2) 간의 수직거리(doffset)를 사용하여, 자율 이동 차량용 지면/장애물 판별장치의 연산유닛(10)의 기울기 계산부(12)가 피검출 대상물의 실측 기울기(g)를 계산하는 기울기 계산단계와; 실측 기울기(g)가 기준 기울기보다 크면 연산유닛(10)의 지면/장애물 판단처리부(13)가 피검출 대상물을 장애물로 판정하고, 실측 기울기(g)가 기준 기울기보다 작으면 연산유닛(10)의 지면/장애물 판단처리부(13)가 피검출 대상물을 지면으로 판정하는 지면/장애물 판단단계; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
자율 이동 차량, 2Ｄ 레이저 레이다, 지면, 장애물, 기울기

Description

자율 이동 차량용 지면/장애물 판별장치 및 판별방법 {The discriminative apparatus and method of ground/obstacle for autonomous mobile vehicle}
본 발명은 차량 기준 원통좌표계를 사용하는 2차원 월드 모델(World Model)을 기반으로 하여, 2Ｄ 레이저 레이다에 의해 검출된 피검출 대상물이 자율 이동 차량(예를 들면, 군용 차량)의 주행에 방해가 되는 장애물인지 또는 평탄한 지면(地面)인지를 판별해서 자율 주행이 가능하게 하는 자율 이동 차량용 지면/장애물 판별장치 및 판별방법에 관한 것이다.
여기서 차량 기준 원통좌표계는 자율 이동 차량의 수평면과 평행하게 배치되거나 자율 이동 차량의 전방을 지향하도록 배치된 2Ｄ 레이저 레이다로부터 획득되는 거리데이터를 사용함으로써 생성될 수 있다.
또한, 월드 모델이라 함은 고도(Elevation) 정보가 포함된 3차원 지도나 장애물의 유무 표시만 있는 2차원 지도를 의미하는데, 이러한 월드 모델은 한 종류 또는 여러 종류의 센서(ＣＣＤ, ＩＲ, 2Ｄ Laser Radar, Radar, 3Ｄ Laser Radar 등)를 하나 또는 여러 개 사용하여 주변 환경을 인식한 후, 인식한 주변 환경을 직교좌표계 또는 원통좌표계에 표시함으로써 생성될 수 있다.
종래의 자율 이동 차량을 위한 장애물 탐지방법은, 다양한 센서(ＣＣＤ, 2Ｄ 레이저 레이다 등)를 사용하여 탐지하는 주행 환경이, 비교적 평탄하다는 가정하에, 평탄하지 않은 것으로 검출된 피검출 대상물은 모두 장애물인 것으로 판단한다 (비특허문헌 1, 2 참조). 이러한 종래의 장애물 탐지방법은 실내 또는 도시환경에 적합한 방법이며, 처리해야 하는 데이터의 양이 적어 계산시간이 비교적 짧다.
또한, 비포장도로나 야지에 대해서는 이들 센서(ＣＣＤ, ＩＲ, Laser Radar, Radar 등)를 사용하여 고도 정보가 포함된 3차원 월드 모델을 생성하고, 이러한 월드 모델을 기반으로 주행성을 분석하여 장애물을 탐지한다 (비특허문헌 3, 4 참조). 이러한 방법은 다양한 센서로부터 다수의 데이터를 획득하고 처리해야 하기 때문에, 많은 계산시간을 필요로 한다.
또한, 근거리에서 긴급히 나타나는 장애물을 탐지하고 회피하는 응용분야에서는, 빠른 응답성을 위해, 주행 환경이 비교적 평탄하다는 가정하에, 단일 또는 다수의 2Ｄ 레이저 레이다를 사용하여 장애물을 탐지하고, 이를 기반으로 회피를 수행한다 (비특허문헌 5, 6 참조).
그러나 이러한 종래의 장애물 탐지방법은 자율 이동 차량에 탑재된 하나의 2Ｄ 레이저 레이다를 사용하거나, 자율 이동 차량의 수평면에 대해 평행하게 배치된 다수의 2Ｄ 레이저 레이다를 사용하므로, 비포장도로나 야지에서 급격한 기동을 수행하는 장갑차와 같은 자율 이동 차량에는 적합하지 않다. 그 이유는 방향의 전환이나 속도의 변화가 급격히 이루어져 자율 이동 차량에 관성력이 작용할 경우, 그 관성력에 의해, 자율 이동 차량이 좌우방향(Roll방향) 또는 앞뒤방향(Pitch방향)으 로 기울어져 비교적 평탄한 지면도 장애물로 오인하는 경우가 발생하기 때문이다.
도 5는 자율 이동 차량이 급격한 조향에 의해 좌우 현수장치의 눌림 정도가 다를 경우, 자율 이동 차량의 수평면에 대해 평행하게 배치된 2Ｄ 레이저 레이다에서 조사되는 빔을 형상화한 도면이다. 이 도면에 나타낸 바와 같이, 자율 이동 차량이 좌우로 기울어진 경우, 지면이 평평함에도 좌우의 거리데이터가 다르게 들어오는 것을 알 수 있다. 그 결과, 자율 이동 차량이 좌우로 많이 기울어지면, 평탄한 지면도 장애물로 오인될 수 있고, 이 때문에, 실제로는 장애물이 없음에도 자율 이동 차량의 충돌회피가 수행되어 버린다.
[종래기술의 문헌정보]
[비특허문헌 1] Badal, S., Ravela, S., Draper, B. and Hanson, A., "A Practical Obstacle Detection and Avoidance System", In 2nd IEEE Workshop on Application of Computer Vision, 1994.
[비특허문헌 2] Broggi, A., Bertozzi, M., Fascioli, A., Guarino Lo Bianco, C. and Piazzi, A., "Visual Perception of Obstacles and Vehicles for Platooning", IEEE Trans. Intell. Transport. Sys. 1(3), 2000.
[비특허문헌 3] Lacaze, A., Murphy, K. and Del Giorno, M., "Autonomous Mobility for the DEMO III Experimental Unmanned Vehicle.", Association for Unmanned Vehicle Systems - Unmanned Vehicle, 2002.
[비특허문헌 4] Hong, T., Abrams, M., Chang, T. and Shneirer, M. O., "An intelligent World Model for Autonomous Off-Road Driving", Computer Vision and Image Understanding, 2000.
[비특허문헌 5] 김재환, “다수 레이저 스캐너를 이용한 무인차량의 장애물 검출 및 경로생성”, 국민대학교 자동차공학전문대학원, 석사학위논문, 2008.
[비특허문헌 6] Won-Jong Sohn, Keum-Shik Hong, "Moving Obstacle Avoidance Using a LRF Sensor", SICE-ICASE 2006 International Joint Conference, pp 5957-5962, 18-21 Oct. 2006.
이상과 같은 종래의 장애물 탐지방법에 의하면, 자율 이동 차량의 급격한 조향이나 속도 변화시, 자율 이동 차량에 작용하는 관성력에 의해 자율 이동 차량이 좌우방향(Roll방향)이나 앞뒤방향(Pitch방향)으로 기울어지게 되고, 이 과정에서 2Ｄ 레이저 레이다의 지향각도가 변하게 된다. 그 결과, 자율 이동 차량이 기울어졌을 때 계측된 피검출 대상물(예를 들면, 전방(前方)에 있는 장애물이나 지면)까지의 거리(거리데이터)는, 자율 이동 차량이 기울어지지 않았을 때 계측된 거리보다 작은 값이 된다. 이 때문에, 종래의 장애물 탐지방법에서는 평탄하다고 보기 어려운 비포장도로나 야지에서 자율 이동 차량이 자율 주행을 할 때, 지면을 장애물로 오인하는 일이 종종 발생하였다.
따라서, 본 발명은 자율 이동 차량이 비포장도로나 야지를 주행할 때 발생할 수 있는 이러한 문제점을 해결하는데 목적이 있다.
본 발명은 동일 축선 상에 상하로 배치하여 동일한 전방을 지향하되 각각 지향각도를 다르게 배치한 2개의 2Ｄ 레이저 레이다로부터 획득되는 거리데이터를 사용하여, 이들 2Ｄ 레이저 레이다가 검출한 피검출 대상물의 실측 기울기를 계산한 후, 이 실측 기울기에 따라, 피검출 대상물이 지면인지 장애물인지를 판정하고, 지면으로 판정한 경우에, 해당 2Ｄ 레이저 레이다가 가질 수 있는 거리에 대한 임의의 최대값을 하부측 2Ｄ 레이저 레이다와 동일 위치상에 배치되었다고 가정된 가상 의 2Ｄ 레이저 레이다에 대한 거리데이터로 변경(저장)함으로써 자율 이동 차량이 주행할 수 있는 비교적 평탄한 지면이 장애물로 인식되지 않도록 하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 본 발명에 따른 자율 이동 차량용 지면/장애물 판별장치는, 자율 이동 차량의 수평면(또는 지면)에 대해 소정의 지향각도를 가지도록 상기 자율 이동 차량의 정면 상부에 설치하는 상부측 2Ｄ 레이저 레이다와, 상부측 2Ｄ 레이저 레이다의 수직 하방으로 소정의 수직거리만큼 떨어져서 위치하도록 자율 이동 차량의 정면 하부에 설치하되 상기 자율 이동 차량의 수평면에 대해 평행한 지향각도를 가지도록 설치하는 하부측 2Ｄ 레이저 레이다와, 자율 이동 차량 내에 설치되어 소정의 데이터처리를 수행하는 연산유닛으로 이루어지며, 그중 연산유닛은, 상부측 2Ｄ 레이저 레이다와 하부측 2Ｄ 레이저 레이다에 의해 검출된 피검출 대상물까지의 거리데이터를 수신하는 거리데이터 수신부와; 거리데이터 수신부로부터 수신된 상기 거리데이터와 상기 지향각도 및 상기 수직거리에 근거하여, 피검출 대상물의 실측 기울기를 계산하는 기울기 계산부와; 기울기 계산부로부터 수신된 피검출 대상물의 실측 기울기와 미리 설정해 둔 기준 기울기를 비교하여 피검출 대상물이 지면인지 장애물인지를 판단함과 아울러, 하부측 2Ｄ 레이저 레이다와 동일 위치상에 배치되었다고 가정된 가상의 2Ｄ 레이저 레이다에 대한 거리데이터를 생성하는 지면/장애물 판단처리부; 및 상기 지면/장애물 판단처리부에 의해 생성되는 하부측 2Ｄ 레이저 레이다와 동일 위치상에 배치되었다고 가정된 가상의 2Ｄ 레이저 레이다에 대한 거리데이터를 상기 자율 이동 차량의 충돌회피처리유닛에 송신하 는 송신부; 를 포함하여 구성된다. 여기서, 미리 설정해 둔 기준 기울기는 자율 이동 차량에 위험한 일반적인 인공 장애물들에 대한 실측 기울기로부터 얻어진다.
또한, 본 발명에 따른 자율 이동 차량용 지면/장애물 판별방법은, 자율 이동 차량의 정면에 설치된 상부측 2Ｄ 레이저 레이다와 하부측 2Ｄ 레이저 레이다를 사용하여, 피검출 대상물까지의 거리데이터를 각각 획득하는 거리데이터 획득단계와; 상기 거리데이터와 상부측 2Ｄ 레이저 레이다의 지향각도 및 상·하부측 2Ｄ 레이저 레이다 간의 수직거리를 사용하여, 상기 연산유닛의 기울기 계산부가 피검출 대상물의 실측 기울기를 계산하는 기울기 계산단계와; 실측 기울기가 기준 기울기보다 크면 연산유닛의 지면/장애물 판단처리부가 피검출 대상물을 장애물로 판정하고, 실측 기울기가 기준 기울기보다 작으면 연산유닛의 지면/장애물 판단처리부가 피검출 대상물을 지면으로 판정하는 지면/장애물 판단단계; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 지면/장애물 판단단계는, 실측 기울기가 기준 기울기보다 크면 상기 거리데이터 중 최소값을 하부측 2Ｄ 레이저 레이다와 동일 위치상에 배치되었다고 가정된 가상의 2Ｄ 레이저 레이다에 대한 거리데이터로 저장하고, 실측 기울기가 기준 기울기보다 작으면 해당 2Ｄ 레이저 레이다가 가질 수 있는 거리에 대한 임의의 최대값을 하부측 2Ｄ 레이저 레이다와 동일 위치상에 배치되었다고 가정된 가상의 2Ｄ 레이저 레이다에 대한 거리데이터로 저장하는 과정이 더 행해지는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 지향각도를 다르게 배치한 2개의 2Ｄ 레이저 레이다로부터 거리데이터를 획득한 후, 그 거리데이터에 기초하여, 이들 2Ｄ 레이저 레이다가 검출해 낸 피검출 대상물이 장애물인지 아닌지를 판별함으로써, 자율 이동 차량의 급격한 방향전환이나 속도변화로 인해 실제로는 장애물이 아님에도 피검출 대상물이 장애물로 오인되는 현상을 제거할 수 있다.
또한, 주행로(예를 들면, 지면)의 기울기를 측정하여 급격한 굴곡이 있는 경우, 그 굴곡을 장애물로 처리함으로써, 비포장도로나 야지(野地)에 대한 자율 이동 차량의 자율 주행성을 향상시킬 수 있다.
또한, 이러한 주행로의 기울기는 자율 이동 차량의 자율 주행성을 분석하는데 자료로 제공될 수 있으며, 자율 이동 차량의 주행 환경에 따른 속도제어를 위한 하나의 파라미터로 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에서 제안하는 자율 이동 차량용 지면/장애물 판별장치는, 단지 2개의 레이저 레이다와 하나의 연산유닛에 의해 구현이 가능하므로, 비용 측면에서 매우 경제적이다.
이하, 첨부도면을 참조하여, 본 발명에 따른 자율 이동 차량용 지면/장애물 판별장치 및 판별방법을 상세히 설명한다.
먼저, 첨부된 도 1은 본 발명에 따른 자율 이동 차량용 지면/장애물 판별장치의 블록도이고, 도 2는 자율 이동 차량용 지면/장애물 판별장치를 구성하는 2개의 2Ｄ 레이저 레이다가 자율 이동 차량에 설치된 상태를 나타내는 측면도 및 정면 도이며, 도 3은 자율 이동 차량용 지면/장애물 판별장치에 의해 피검출 대상물의 실측 기울기가 계산되는 과정을 나타낸 흐름도이고, 도 4는 자율 이동 차량용 지면/장애물 판별장치가 피검출 대상물의 실측 기울기를 계산하는데 필요한 거리데이터를 어떻게 획득하는지를 설명하기 위한 개념도이다.
이들 도면에 나타나 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 자율 이동 차량용 지면/장애물 판별장치는, 자율 이동 차량의 수평면에 대해 소정의 지향각도(θ1)를 갖도록 자율 이동 차량의 정면 상부에 설치한 상부측 2Ｄ 레이저 레이다(1)와, 상부측 2Ｄ 레이저 레이다(1)로부터 소정의 수직거리(doffset)만큼 수직 하방으로 떨어져서 자율 이동 차량의 정면 하부에 설치하되 자율 이동 차량의 수평면에 대해 평행한 지향각도를 갖도록 설치한 하부측 2Ｄ 레이저 레이다(2)와, 자율 이동 차량 내에 설치되어 소정의 데이터처리를 수행하는 연산유닛(10)으로 이루어져 있다.
그리고 상기 연산유닛(10)은, 상부측 2Ｄ 레이저 레이다(1)와 하부측 2Ｄ 레이저 레이다(2)에 의해 검출된 피검출 대상물까지의 거리데이터(r1, r2)를 수신하는 거리데이터 수신부(11)와, 이 거리데이터 수신부(11)에서 수신된 거리데이터(r1, r2)와 상기 지향각도(θ1) 및 수직거리(doffset)에 근거하여 피검출 대상물의 실측 기울기(g)를 계산하는 기울기 계산부(12)와, 기울기 계산부(12)로부터 수신된 피검출 대상물의 실측 기울기(g)와 미리 설정해 둔 기준 기울기를 비교하여 피검출 대상물이 지면인지 장애물인지를 판단함과 아울러, 그 판단 결과에 따라, 상기 거리데이 터(r1, r2) 중 최소값 또는 해당 2Ｄ 레이저 레이다가 가질 수 있는 거리에 대한 임의의 최대값을 하부측 2Ｄ 레이저 레이다와 동일 위치상에 배치되었다고 가정된 가상의 2Ｄ 레이저 레이다에 대한 거리데이터로 생성하는 지면/장애물 판단처리부(13), 및 이 지면/장애물 판단처리부(13)에 의해 생성된 하부측 2Ｄ 레이저 레이다와 동일 위치상에 배치되었다고 가정된 가상의 2Ｄ 레이저 레이다에 대한 거리데이터를 자율 이동 차량의 충돌회피처리유닛(20)에 송신하는 송신부(14)로 구성되어 있다.
따라서, 피검출 대상물이 장애물로 판정된 경우, 충돌회피처리유닛(20)이 자율 이동 차량의 각부(各部)를 제어하여 충돌을 회피하게 된다.
도 2에 나타나 있듯이, 비포장도로나 야지를 주행할 수 있는 자율 이동 차량에 2Ｄ 레이저 레이다(1, 2)를 장착해서 사용할 경우, 이들 2Ｄ 레이저 레이다(1, 2)는 상하로 동일 축선 상에 장착되며, 각각의 2Ｄ 레이저 레이다(1, 2)는 동일한 방향(전방)을 지향한다. 하지만, 지향각도는 서로 다르다. 이는 각각의 2Ｄ 레이저 레이다(1, 2)로부터 획득되는 거리데이터(r1, r2)를 사용하여 피검출 대상물의 실측 기울기를 계산하기 위함이다. 여기서는 좌우로 100°이상 스캔할 수 있는 2Ｄ 레이저 레이다를 사용하였다.
이러한 구성으로 된 본 발명의 자율 이동 차량용 지면/장애물 판별장치는 다음과 같은 각각의 단계를 거쳐 피검출 대상물이 장애물인지 아닌지를 판별한다.
먼저, 자율 이동 차량에 설치된 상·하부측 2Ｄ 레이저 레이다(1, 2)로부터, 피검출 대상물까지의 거리데이터(r1, r2)를 각각 획득한다 (거리데이터 획득단계).
다음으로, 이 거리데이터(r1, r2)와 상부측 2Ｄ 레이저 레이다(1)의 지향각도(θ1) 및 상·하부측 2Ｄ 레이저 레이다(1, 2) 사이의 수직거리(doffset)를 사용하여, 연산유닛(10)의 기울기 계산부(12)가 피검출 대상물의 실측 기울기(g)를 계산한다 (기울기 계산단계).
이어서, 상기 실측 기울기(g)가 기준 기울기보다 클 경우 연산유닛(10)의 지면/장애물 판단처리부(13)가 피검출 대상물을 장애물로 판정하고, 실측 기울기(g)가 기준 기울기보다 작을 경우 상기 지면/장애물 판단처리부(13)가 피검출 대상물을 지면으로 판정한다 (지면/장애물 판단단계).
이와 같이 구성되는 본 발명의 자율 이동 차량용 지면/장애물 판별방법에 대한 하나의 예를 설명하면 아래와 같다.
실시예
도 3에서, 먼저, 자율 이동 차량에 장착된 2개의 2Ｄ 레이저 레이다(1, 2)로부터 가공되지 않은 전방의 거리데이터를 획득한다.
획득된 거리데이터는 소정의 데이터처리를 위해 연산유닛(10)에 제공된다.
연산유닛(10)에서는 각각의 2Ｄ 레이저 레이다(1, 2)로부터 거리데이터의 수신 여부를 확인하고, 각각의 2Ｄ 레이저 레이다(1, 2)에 대해 각도별 거리데이터 저장을 위한 변수와, 이미 처리된 데이터를 저장하기 위해 하부측 2Ｄ 레이저 레이다와 동일 위치상에 배치되었다고 가정된 가상의 2Ｄ 레이저 레이다를 위한 변수를 각각 생성한다. 예를 들면, 상부측 2Ｄ 레이저 레이다(1)의 각도별 거리데이터는 LRF1로 저장하고, 하부측 2Ｄ 레이저 레이다(2)의 각도별 거리데이터는 LRF2로 저장하며, 하부측 2Ｄ 레이저 레이다와 동일 위치상에 배치되었다고 가정된 가상의 2Ｄ 레이저 레이다를 위한 변수는 LRF0로 저장한다.
다음으로, 각(各) 2Ｄ 레이저 레이다(1, 2)의 각도별 거리데이터와, 상부측 2Ｄ 레이저 레이다(1)의 지면 지향각도와, 상·하부측 2Ｄ 레이저 레이다(1, 2) 간의 높이 차이를 사용하여 피검출 대상물의 실측 기울기를 계산하는 과정에서, LRF1과 LRF2의 동일 각도별 거리데이터를 비교하여 실측 기울기를 계산한다.
도 4를 참조하여, 실측 기울기를 계산하는 구체적인 방법을 설명하면 이하와 같다.
하부측 2Ｄ 레이저 레이다(2)에서 수신되는 거리데이터를 r2, 상부측 2Ｄ 레이저 레이다(1)에서 수신되는 거리데이터를 r1라고 하고, 상부측 2Ｄ 레이저 레이다(1)의 Pitch방향 각도(지면 지향각도)를 θ1, 이들 두 2Ｄ 레이저 레이다(1, 2)의 수직방향의 높이 차이를 doffset라고 하였을 경우, 피검출 대상물의 수직방향의 거리차이 dv는 다음과 같다.
dv = doffset - r1sinθ1 (1)
또한, 피검출 대상물의 수평방향의 거리차이 dh도 아래와 같이 구할 수 있다.
dh = r1cosθ1 - r2 (2)
이로 부터, 피검출 대상물의 실측 기울기(g)는 아래 식에 의해 구해진다.
Figure 112009013115138-pat00001
다음으로, 해당 각도에서의 실측 기울기(g)가 미리 설정해 둔 기준 기울기보다 클 경우, 획득된 거리데이터(r1, r2) 중 최소값을 하부측 2Ｄ 레이저 레이다와 동일 위치상에 배치되었다고 가정된 가상의 2Ｄ 레이저 레이다의 해당 각도에 대한 거리데이터로 저장한다. 그러나 실측 기울기(g)가 기준 기울기보다 작을 경우에는, 해당 2Ｄ 레이저 레이다가 가질 수 있는 거리에 대한 임의의 최대값을 하부측 2Ｄ 레이저 레이다와 동일 위치상에 배치되었다고 가정된 가상의 2Ｄ 레이저 레이다의 해당 각도에 대한 거리데이터로 저장한다.
또한, 실측 기울기(g)가 기준 기울기보다 클 경우, 피검출 대상물은 장애물로 판정되며, 하부측 2Ｄ 레이저 레이다와 동일 위치상에 배치되었다고 가정된 가상의 2Ｄ 레이저 레이다의 LRF0 변수에는 해당 각도에 대한 거리데이터 중 최소값이 채워진다. 이에 대해, 실측 기울기(g)가 기준 기울기보다 작을 경우, 피검출 대상물은 지면으로 판정되며, 하부측 2Ｄ 레이저 레이다와 동일 위치상에 배치되었다고 가정된 가상의 2Ｄ 레이저 레이다의 LRF0 변수에는 해당 각도에 대한 거리데이터로서 해당 2Ｄ 레이저 레이다가 가질 수 있는 거리에 대한 임의의 최대값이 채워진다.
도 1은 본 발명에 따른 자율 이동 차량용 지면/장애물 판별장치의 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 자율 이동 차량용 지면/장애물 판별장치에서, 2개의 2Ｄ 레이저 레이다가 자율 이동 차량에 설치된 상태를 나타내는 측면도 및 정면도.
도 3은 본 발명에 따른 자율 이동 차량용 지면/장애물 판별장치에서, 피검출 대상물의 실측 기울기가 계산되는 과정을 나타낸 흐름도.
도 4는 본 발명에 따른 자율 이동 차량용 지면/장애물 판별장치에서, 피검출 대상물의 실측 기울기를 계산하는데 필요한 거리데이터가 어떻게 획득되는지는 설명하기 위한 개념도.
도 5는 자율 이동 차량이 급격한 조향에 의해 좌우 현수장치의 눌림 정도가 다를 경우, 자율 이동 차량의 수평면에 대해 평행하게 배치된 2Ｄ 레이저 레이다에서 조사되는 빔을 형상화한 도면.
[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]
1...상부측 2Ｄ 레이저 레이다
2...하부측 2Ｄ 레이저 레이다
10...연산유닛
11...거리데이터 수신부
12...기울기 계산부
13...지면/장애물 판단처리부
14...송신부
20...충돌회피처리유닛

Claims (3)

  1. 자율 이동 차량용 지면/장애물 판별장치에 있어서,
    자율 이동 차량의 수평면에 대해 소정의 지향각도(θ1)를 가지도록 상기 자율 이동 차량의 정면 상부에 설치하는 상부측 2Ｄ 레이저 레이다(1)와,
    상기 상부측 2Ｄ 레이저 레이다(1)의 수직 하방으로 소정의 수직거리(doffset)만큼 떨어져서 위치하도록 자율 이동 차량의 정면 하부에 설치하되 상기 자율 이동 차량의 수평면에 대해 평행한 지향각도를 가지도록 설치하는 하부측 2Ｄ 레이저 레이다(2)와,
    상기 자율 이동 차량 내에 설치되어 소정의 데이터처리를 수행하는 연산유닛(10)으로 이루어지며,
    상기 연산유닛(10)은,
    상기 상부측 2Ｄ 레이저 레이다(1)와 상기 하부측 2Ｄ 레이저 레이다(2)에 의해 검출된 피검출 대상물까지의 거리데이터(r1, r2)를 수신하는 거리데이터 수신부(11)와;
    상기 거리데이터 수신부(11)로부터 수신된 상기 거리데이터(r1, r2)와 상기 지향각도(θ1) 및 상기 수직거리(doffset)에 근거하여, 상기 피검출 대상물의 실측 기울기(g)를 계산하는 기울기 계산부(12)와;
    상기 기울기 계산부(12)로부터 수신된 상기 피검출 대상물의 실측 기울기(g)와 미리 설정해 둔 기준 기울기를 비교하여 상기 피검출 대상물이 지면인지 장애물인지를 판단함과 아울러, 하부측 2Ｄ 레이저 레이다와 동일 위치상에 배치되었다고 가정된 가상의 2Ｄ 레이저 레이다에 대한 거리데이터를 생성하는 지면/장애물 판단처리부(13); 및
    상기 지면/장애물 판단처리부(13)에 의해 생성되는 하부측 2Ｄ 레이저 레이다와 동일 위치상에 배치되었다고 가정된 가상의 2Ｄ 레이저 레이다에 대한 거리데이터를 상기 자율 이동 차량의 충돌회피처리유닛(20)에 송신하는 송신부(14);
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자율 이동 차량용 지면/장애물 판별장치.
  2. 제 1 항에 기재된 자율 이동 차량용 지면/장애물 판별장치를 사용하여, 피검출 대상물이 장애물인지 아닌지를 판별하는 자율 이동 차량용 지면/장애물 판별방법으로서,
    자율 이동 차량의 정면에 설치된 상부측 2Ｄ 레이저 레이다(1)와 하부측 2Ｄ 레이저 레이다(2)를 사용하여, 상기 상부측 2Ｄ 레이저 레이다(1) 및 상기 하부측 2Ｄ 레이저 레이다(2)로부터 피검출 대상물까지의 거리데이터(r1, r2)를 각각 획득하는 거리데이터 획득단계와;
    상기 거리데이터(r1, r2)와 상기 상부측 2Ｄ 레이저 레이다(1)의 지향각도 (θ1) 및 상기 상부측 2Ｄ 레이저 레이다(1)와 상기 하부측 2Ｄ 레이저 레이다(2) 사이의 수직거리(doffset)를 사용하여, 상기 자율 이동 차량용 지면/장애물 판별장치의 연산유닛(10)의 기울기 계산부(12)가 피검출 대상물의 실측 기울기(g)를 계산하는 기울기 계산단계와;
    상기 실측 기울기(g)가 기준 기울기보다 크면 상기 연산유닛(10)의 지면/장애물 판단처리부(13)가 피검출 대상물을 장애물로 판정하고, 상기 실측 기울기(g)가 기준 기울기보다 작으면 상기 연산유닛(10)의 지면/장애물 판단처리부(13)가 피검출 대상물을 지면으로 판정하는 지면/장애물 판단단계;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자율 이동 차량용 지면/장애물 판별방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 지면/장애물 판단단계는,
    상기 실측 기울기(g)가 기준 기울기보다 크면 상기 거리데이터(r1, r2) 중 최소값을 하부측 2Ｄ 레이저 레이다와 동일 위치상에 배치되었다고 가정된 가상의 2Ｄ 레이저 레이다에 대한 거리데이터로 저장하고,
    상기 실측 기울기(g)가 기준 기울기보다 작으면 해당 2Ｄ 레이저 레이다가 가질 수 있는 거리에 대한 임의의 최대값을 하부측 2Ｄ 레이저 레이다와 동일 위치상에 배치되었다고 가정된 가상의 2Ｄ 레이저 레이다에 대한 거리데이터로 저장하 는 과정이 더 행해지는 것을 특징으로 하는 자율 이동 차량용 지면/장애물 판별방법.
KR1020090018131A 2009-03-03 2009-03-03 자율 이동 차량용 지면/장애물 판별장치 및 판별방법 KR100899820B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090018131A KR100899820B1 (ko) 2009-03-03 2009-03-03 자율 이동 차량용 지면/장애물 판별장치 및 판별방법
US13/254,099 US8736820B2 (en) 2009-03-03 2010-03-03 Apparatus and method for distinguishing ground and obstacles for autonomous mobile vehicle
PCT/KR2010/001300 WO2010101393A2 (en) 2009-03-03 2010-03-03 Apparatus and the method for distinguishing ground and obstacles for autonomous mobile vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090018131A KR100899820B1 (ko) 2009-03-03 2009-03-03 자율 이동 차량용 지면/장애물 판별장치 및 판별방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100899820B1 true KR100899820B1 (ko) 2009-05-27

Family

ID=40862588

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090018131A KR100899820B1 (ko) 2009-03-03 2009-03-03 자율 이동 차량용 지면/장애물 판별장치 및 판별방법

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8736820B2 (ko)
KR (1) KR100899820B1 (ko)
WO (1) WO2010101393A2 (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101133037B1 (ko) 2011-12-01 2012-04-04 국방과학연구소 자율이동차량용 충돌회피를 위한 경로갱신방법 및 그 장치
KR101207903B1 (ko) 2010-10-11 2012-12-04 국방과학연구소 자율 이동 차량용 장애물 정보 제공장치 및 그 방법
KR101273245B1 (ko) * 2013-02-26 2013-06-11 국방과학연구소 자율이동 차량용 자율주행 시스템 및 이를 이용한 주행가능 경로 생성방법
WO2016200169A1 (ko) * 2015-06-11 2016-12-15 서울대학교 산학협력단 장애물 검지장치 및 이를 이용한 검지방법
US11815603B2 (en) 2019-11-19 2023-11-14 Samsung Electronics Co., Ltd. LiDAR device and operating method of the same

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102963299B (zh) * 2012-10-31 2015-10-28 樊红娟 一种高可靠低误报警率的高速公路汽车防撞方法
US9256852B1 (en) * 2013-07-01 2016-02-09 Google Inc. Autonomous delivery platform
US8825260B1 (en) * 2013-07-23 2014-09-02 Google Inc. Object and ground segmentation from a sparse one-dimensional range data
JP2015106254A (ja) * 2013-11-29 2015-06-08 トヨタ自動車株式会社 自律移動体、その制御方法及び制御プログラム
EP2897014B1 (en) * 2014-01-16 2023-11-29 Volvo Car Corporation A vehicle adapted for autonomous driving and a method for detecting obstructing objects
JP5962689B2 (ja) * 2014-02-14 2016-08-03 トヨタ自動車株式会社 自律移動体、及びその故障判定方法
CN105898003A (zh) * 2014-05-15 2016-08-24 聚晶半导体股份有限公司 防撞警示方法及其系统
KR101610502B1 (ko) * 2014-09-02 2016-04-07 현대자동차주식회사 자율주행차량의 주행환경 인식장치 및 방법
JP6365140B2 (ja) * 2014-09-04 2018-08-01 株式会社Ｓｏｋｅｎ 車載装置、車載システム
JP6270746B2 (ja) * 2015-01-06 2018-01-31 オムロンオートモーティブエレクトロニクス株式会社 物体検出装置、及び、車両用衝突防止制御装置
US10093312B2 (en) * 2015-07-27 2018-10-09 Sharp Kabushiki Kaisha Obstacle determining apparatus, moving body, and obstacle determining method
CN105291978B (zh) * 2015-11-27 2016-09-14 安徽工程大学 车辆变道辅助预警系统及其控制方法
CN108431715B (zh) * 2016-07-21 2021-08-10 苏州宝时得电动工具有限公司 自动识别前方物体的自移动设备及其识别方法
JP6658413B2 (ja) * 2016-09-07 2020-03-04 株式会社デンソー 物体検出装置
US10514690B1 (en) 2016-11-15 2019-12-24 Amazon Technologies, Inc. Cooperative autonomous aerial and ground vehicles for item delivery
JP6757676B2 (ja) * 2017-02-14 2020-09-23 日立建機株式会社 運搬車両及び路面推定方法
US10345818B2 (en) 2017-05-12 2019-07-09 Autonomy Squared Llc Robot transport method with transportation container
US10807660B2 (en) 2018-05-30 2020-10-20 Waymo Llc Systems and methods for automatic air and electrical connections on autonomous cargo vehicles
US11643154B2 (en) 2018-05-30 2023-05-09 Waymo Llc Systems and methods for automatic air and electrical connections on autonomous cargo vehicles
CN109669191A (zh) * 2018-11-27 2019-04-23 河南科技大学 基于单线激光雷达的车辆前向地形构建方法
US11392130B1 (en) 2018-12-12 2022-07-19 Amazon Technologies, Inc. Selecting delivery modes and delivery areas using autonomous ground vehicles
JP7257814B2 (ja) * 2019-02-21 2023-04-14 日立Astemo株式会社 走行路認識装置
US11560153B2 (en) 2019-03-07 2023-01-24 6 River Systems, Llc Systems and methods for collision avoidance by autonomous vehicles
US10796562B1 (en) 2019-09-26 2020-10-06 Amazon Technologies, Inc. Autonomous home security devices
US11260970B2 (en) 2019-09-26 2022-03-01 Amazon Technologies, Inc. Autonomous home security devices
CN110928315A (zh) * 2019-12-20 2020-03-27 深圳市杉川机器人有限公司 自主机器人及其控制方法
CN115356747B (zh) * 2022-10-19 2023-01-24 成都朴为科技有限公司 一种多线激光雷达障碍物识别方法和装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050054632A (ko) * 2003-12-05 2005-06-10 기아자동차주식회사 차량의 후방 감지장치 및 방법

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0687377A (ja) 1992-09-04 1994-03-29 Yazaki Corp 車両周辺監視装置
JPH08122060A (ja) * 1994-10-21 1996-05-17 Mitsubishi Electric Corp 車両周辺監視システム
JP3708650B2 (ja) 1996-06-11 2005-10-19 トヨタ自動車株式会社 障害物検知装置を用いた乗員保護装置
US6963661B1 (en) * 1999-09-09 2005-11-08 Kabushiki Kaisha Toshiba Obstacle detection system and method therefor
JP3521892B2 (ja) * 2001-08-14 2004-04-26 株式会社デンソー 障害物検知装置
US6888622B2 (en) * 2002-03-12 2005-05-03 Nissan Motor Co., Ltd. Method for determining object type of reflective object on track
JP2007178183A (ja) * 2005-12-27 2007-07-12 Mazda Motor Corp 車両の障害物検知装置
FR2915304B1 (fr) * 2007-04-20 2009-06-05 Thales Sa Procede de calcul de trajectoire d'approche pour aeronef

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050054632A (ko) * 2003-12-05 2005-06-10 기아자동차주식회사 차량의 후방 감지장치 및 방법

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101207903B1 (ko) 2010-10-11 2012-12-04 국방과학연구소 자율 이동 차량용 장애물 정보 제공장치 및 그 방법
KR101133037B1 (ko) 2011-12-01 2012-04-04 국방과학연구소 자율이동차량용 충돌회피를 위한 경로갱신방법 및 그 장치
KR101273245B1 (ko) * 2013-02-26 2013-06-11 국방과학연구소 자율이동 차량용 자율주행 시스템 및 이를 이용한 주행가능 경로 생성방법
WO2016200169A1 (ko) * 2015-06-11 2016-12-15 서울대학교 산학협력단 장애물 검지장치 및 이를 이용한 검지방법
US11815603B2 (en) 2019-11-19 2023-11-14 Samsung Electronics Co., Ltd. LiDAR device and operating method of the same

Also Published As

Publication number Publication date
US20110309967A1 (en) 2011-12-22
WO2010101393A2 (en) 2010-09-10
US8736820B2 (en) 2014-05-27
WO2010101393A3 (en) 2010-11-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100899820B1 (ko) 자율 이동 차량용 지면/장애물 판별장치 및 판별방법
US9481982B1 (en) Method and control system for surveying and mapping a terrain while operating a bulldozer
JP7082545B2 (ja) 情報処理方法、情報処理装置およびプログラム
CN107272021B (zh) 使用雷达和视觉定义的图像检测区域的对象检测
US9129523B2 (en) Method and system for obstacle detection for vehicles using planar sensor data
CN110389586B (zh) 用于地面和自由空间探测的系统和方法
WO2020258721A1 (zh) 智能巡航车导航方法及系统
US6819779B1 (en) Lane detection system and apparatus
KR102056147B1 (ko) 자율주행차량을 위한 거리 데이터와 3차원 스캔 데이터의 정합 방법 및 그 장치
CN107422730A (zh) 基于视觉导引的agv运输系统及其驾驶控制方法
EP3346237B1 (en) Information processing apparatus, information processing method, and computer-readable medium for obstacle detection
US20100053593A1 (en) Apparatus, systems, and methods for rotating a lidar device to map objects in an environment in three dimensions
CN108481327B (zh) 一种增强视觉的定位装置、定位方法及机器人
CN106569225B (zh) 一种基于测距传感器的无人车实时避障方法
KR100901311B1 (ko) 자율이동 플랫폼
CN109946703A (zh) 一种传感器姿态调整方法及装置
JP2009175932A (ja) 移動ロボットの走行領域判別装置及び走行領域判別方法
JP2018048949A (ja) 物体識別装置
JP6204782B2 (ja) オフロードダンプトラック
JP4116116B2 (ja) 移動体の測距原点認識装置
KR102003387B1 (ko) 조감도 이미지를 이용한 교통 장애물의 검출 및 거리 측정 방법, 교통 장애물을 검출하고 거리를 측정하는 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독가능 기록매체
KR101868898B1 (ko) 자율주행을 위한 차선 인식 방법 및 장치
KR101396886B1 (ko) 다중 레이어 레이저 거리센서를 이용한 주행로 최적 인식방법 및 그 장치
Yin et al. Development of an obstacle avoidance system for a field robot using a 3D camera
CN215495425U (zh) 复眼摄像系统及使用复眼摄像系统的车辆

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130502

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140502

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150504

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160504

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170504

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180503

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190503

Year of fee payment: 11