KR101391608B1 - 차선 유지 보조 시스템 - Google Patents

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주식회사 만도
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Abstract

차선 유지 보조 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 차선 유지 보조 시스템은 전방 카메라, DSM 장치, 제어부를 포함한다. 전방 카메라는 차량의 전방에 관한 영상을 촬영하고, DSM 장치는 상기 차량의 운전자에 관한 영상을 촬영하여 상기 운전자의 상태를 판단하고, 제어부는 상기 촬영된 차량의 전방에 관한 영상을 이용하여 상기 차량이 주행하는 차선 정보를 획득하고, 상기 획득된 차선 정보를 이용하여 상기 차량이 현재 차선을 이탈하거나 이탈이 예상되는지 판단하고, 상기 차량이 현재 차선을 이탈하거나 이탈이 예상되는 경우 상기 운전자의 상태에 따라 차선 유지 제어 및 차선 이탈 경고를 상이하게 제어한다.

Description

차선 유지 보조 시스템 {LANE KEEPING ASSIST SYSTEM}
본 발명은 현재 차선에서 차량의 위치를 판단하여 조향 장치를 능동적으로 제어하는 차선 유지 보조 시스템에 관한 것이다.
운전자 상태 감지(DSM; Drive State Monitoring)는 차량의 실내에 설치된 카메라를 이용하여 운전자의 얼굴 등에 관한 영상을 촬영하고, 촬영된 운전자의 얼굴
등에 관한 영상에서 얼굴의 방향, 안구의 움직임 등을 획득하여 운전자가 졸음 또는 피로로 인한 부주의 상황인지 판단하는 장치이다.
차선 유지 보조 시스템(LKAS; Lane Keeping Assist System)은 차량에 설치된 전방 카메라를 이용하여 차량의 전방에 관한 영상을 촬영하고, 촬영된 차량의 전방에 관한 영상에서 차량이 주행하는 현재 차선 정보를 획득하고, 차량이 현재 차선을 이탈하지 않도록 조향 장치를 능동적으로 제어하는 장치이다.
종래의 차선 유지 보조 시스템은 차량이 현재 차선을 이탈하거나 이탈이 예상되는지 판단하고, 차량이 현재 차선을 이탈하거나 이탈이 예상되는 경우 차량이 현재 차선을 유지할 수 있도록 차선 유지 제어를 수행하거나, 운전자에게 차량이 현재 차선을 이탈하거나 이탈이 예상된다는 것을 알릴 수 있도록 차선 이탈 경고를 수행한다.
그러나, 운전자가 졸음 또는 피로로 인한 부주의 상황인 경우, 차선 유지 보조 시스템의 차선 유지 제어, 차선 이탈 경고에도 불구하고, 운전자가 적시에 차량의 주행을 정상화시킬 수 없어 주행의 안전성이 확보되지 못하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, DSM 장치와 차선
유지 보조 시스템을 연동하여 운전자 부주의 상황인 경우 차선 이탈 경고, 차선 유지 제어, 곡선로 진입 경고를 조기에 수행하는 차선 유지 보조 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 차선 유지 보조 시스템은 차량의 전방에 관한 영상을 촬영하는 전방 카메라, 상기 차량의 운전자에 관한 영상을 촬영하여 상기 운전자의 상태를 판단하는 DSM 장치, 및 상기촬영된 차량의 전방에 관한 영상을 이용하여 상기 차량이 주행하는 차선 정보를 획득하고, 상기 획득된 차선 정보를 이용하여 상기 차량이 현재 차선을 이탈하거나 이탈이 예상되는지 판단하고, 상기 차량이 현재 차선을 이탈하거나 이탈이 예상되는 경우 상기 운전자의 상태에 따라 차선 유지 제어 및 차선 이탈 경고를 상이하게 제어하는 제어부를 포함한다.
또한, 상기 제어부는 상기 운전자의 상태에 따라, 운전자 주의 상황의 경우 상기 차량의 위치가 제1 차선 이탈 경고 영역의 경계선에 도달하면 차선 이탈 경고하고, 운전자 부주의 상황의 경우 상기 차량의 위치가 제2 차선 이탈 경고 영역의 경계선에 도달하면 차선 이탈 경고하며, 상기 제1 차선 이탈 경고 영역은 상기 제2 차선 이탈 경고 영역에 비하여 현재 차로의 중심으로부터 외측에 위치한다.
또한, 상기 제어부는 상기 차량의 위치가 차선 유지 제어 영역의 경계선에 도달하면 차선 유지 제어하고, 상기 차선 이탈 경고 영역의 경계선은 현재 차로의 중심으로부터 차선 유지 제어 영역의 경계선의 외측에 위치한다.
또한, 상기 제어부는 상기 운전자의 상태에 따라, 운전자 주의 상황의 경우상기 차량의 위치가 제1 차선 유지 제어 영역의 경계선에 도달하면 차선 유지 제어하고, 운전자 부주의 상황의 경우 상기 차량의 위치가 제2 차선 유지 제어 영역의 경계선에 도달하면 차선 유지 제어하며, 상기 제1 차선 유지 제어 영역은 상기 제2
차선 유지 제어 영역에 비하여 현재 차로의 중심으로부터 외측에 위치한다.
또한, 상기 제어부는 상기 차량의 위치가 차선 이탈 경고 영역의 경계선에 도달하면 차선 이탈 경고하고, 상기 차선 이탈 경고 영역의 경계선은 현재 차로의 중심으로부터 상기 차선 유지 제어 영역의 경계선의 외측에 위치한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 차선 유지 보조 시스템은 차량의 전방에 관한 영상을 촬영하는 전방 카메라, 상기 차량의 운전자에 관한 영상을 촬영하여 상기 운전자의 상태를 판단하는 DSM 장치, 및 상기 촬영된 차량의 전방에 관한 영상을 이용하여 상기 차량이 주행하는 차선의 곡률 정보를 획득하고, 상기 획득된 곡률 정보를 이용하여 상기 차량이 곡선로에 진입하는지 판단하고, 상기 차량이 곡선로에 진입하는 경우 상기 운전자의 상태에 따라 곡선로 진입 경고를 상이하게 제어하는 제어부를 포함한다.
또한, 상기 제어부는 상기 운전자의 상태가 운전자 부주의 상황인 경우, 상기 차량의 위치가 상기 차량을 기준으로 상기 곡선로 시작 위치보다 가까운 곡선로 진입 경고 위치에 도달하면 곡선로 진입 경고한다.
본 발명에 따르면, DSM 장치와 차선 유지 보조 시스템을 연동하여 운전자 부주의 상황인 경우 차선 이탈 경고, 차선 유지 제어, 곡선로 진입 경고를 조기에 수행하므로, 운전자가 졸음 또는 피로로 인한 부주의 상황의 경우에도 편안하고 안전한 주행이 가능하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차선 유지 보조 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 차선 유지 보조 시스템의 차선 이탈 경고 방식을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 차선 유지 보조 시스템의 차선 유지 제어 방식을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 차선 유지 보조 시스템의 곡선로 진입 경고 방식을 개략적으로 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차선 유지 보조 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차선 유지 보조 시스템(100)은 전방 카메라(110), DSM 장치(120), 제어부(130), 경고 장치(140), 조향 장치(150)을 포함한다.
전방 카메라(110)는 차선 유지 보조 시스템(100)이 설치된 차량의 전방에 관한 영상을 촬영한다. 전방 카메라(110)는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 또는 CCD(Charge-Coupled Device) 이미지 센서를 구비하여 디지털 영상 정보를 획득하거나, 아날로그 영상 정보를 획득하고 아날로그-디지털 컨버터를 이용하여 상기 아날로그 영상 정보를 디지털 영상 정보로 변환할 수 있다.
DSM 장치(120)는 차량의 운전자의 상태를 감지하여, 운전자 주의 상황 또는 운전자 부주의 상황인지를 판단한다. 이를 위해, DSM 장치(120)는 차량의 실내에 설치되어, 운전자의 얼굴 등에 관한 영상을 촬영하는 카메라를 구비할 수 있다.
DSM 장치(120)는 카메라를 이용하여 촬영된 운전자의 얼굴 등의 영상 정보를
기초로 운전자 상황을 판단한다. 예를 들어, DSM 장치(120)는 촬영된 운전자의 얼굴등의 영상 정보에서 운전자의 상태 정보(얼굴의 방향, 안구의 움직임 등)를 획득할 수 있다. DSM 장치(120)는 획득된 운전자의 상태 정보를 기초로 일련의 알고리즘에 따라 운전자가 졸음 또는 피로 상태인지 판단한다. DSM 장치(120)는 운전자의 전방 주시 상태를 판정하는 알고리즘을 수행하여 운전자가 졸음 또는 피로 상태로 판단되는 경우 운전자 부주의 상황으로 판단한다.
제어부(130)는 차선 유지 보조 시스템(100)의 전반적인 동작을 제어하는 마이컴으로서, 차량이 현재 차선을 이탈하거나 이탈이 예상되는지 판단하고, 차량이 현재 차선을 이탈하거나 이탈이 예상되는 경우, 차량이 현재 차선을 유지할 수 있도록 조향 토크 제어 명령을 생성한다. 또한, 제어부(130)는 운전자에게 차량이 현재 차선을 이탈하거나 이탈이 예상된다는 것을 알릴 수 있도록 경고 제어 명령을
생성한다.
보다 상세하게, 제어부(130)는 전방 카메라(110)로부터 전송된 차량의 전방에 관한 영상 정보를 이용하여 차량의 전방에 위치하는 차선 정보를 획득한다. 여기서, 차선 정보에는 차선의 위치, 차선의 지향각, 차선의 곡률 중 적어도 하나가 포함된다.
제어부(130)는 획득된 차선 정보를 이용하여 차량이 현재 차선을 이탈하거나
이탈이 예상되는지 판단한다. 제어부(130)는 차량의 위치(예를 들어, 차량의 측면의 위치)가 현재 차선을 기초로 판단 영역의 경계선에 도달하면, 차량이 현재 차선을 이탈하거나 이탈이 예상되는 것으로 판단할 수 있다.
판단 영역의 경계선은 현재 차선으로부터 차로의 중심 방향으로 일정 거리만큼 떨어져서 위치하거나, 현재 차로의 중심으로부터 차선 방향으로 일정 거리만큼 떨어져서 위치할 수 있다. 또한, 판단 영역의 경계선의 위치는 동일한 폭의 차선이라고 하더라도 차량의 속도나 주행 방향 등에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에서 제어부(130)는 DSM 장치(120)로부터 전송된 운전자의 상태에 따라 경고 장치(140)와 조향 장치(150)를 상이하게 제어할 수 있다.
이와 관련된 구체적인 내용은 도 2 내지 도 4에서 보다 상세하게 설명하기로 한다.
경고 장치(140)는 제어부(130)로부터 전송된 경고 제어 명령에 따라 운전자에게 차량이 차선을 이탈하고 있거나 이탈이 예상된다는 것을 알린다.
경고 장치(140)는 일 예로 부저(buzzer)를 구동하여 경고음을 발생시킴으로써 운전자에게 차량의 차선 이탈을 경고하거나, 다른 일 예로 경고등을 구동하여 차량의 운전자 및 주변 차량의 운전자에게 차량의 차선 이탈을 경고할 수 있다. 여기서, 경고 장치(140)는 특정한 실시예에 한정되지 않고, 운전자에게 차량의 차선 이탈을 경고할 수 있는 다양한 HMI(Human Machine Interface) 장치일 수 있다.
조향 장치(150)는 제어부(130)로부터 전송된 조향 토크 제어 명령에 따라 차량이 현재의 차선을 유지할 수 있도록 조향 토크를 생성한다. 이에 따라 차량의 조향력이 조정되고 현재의 차선을 이탈하지 않게 된다. 여기서, 조향 장치(150)는 전기식 파워 스티어링 장치(EPS; Electric Power Steering)일 수 있다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 차선 유지 보조 시스템에서 차선 이탈
경고 방식을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 차선 유지 보조 시스템(100)의 제어부(130)는 차량의 위치가 현재 차선을 기초로 차선 유지 제어 영역의 경계선에 도달하면, 차량이 현재 차선을 유지할 수 있도록 조향 토크 제어 명령을 생성한다.
제어부(130)는 차선 유지 제어에도 불구하고, 차량이 차선 유지 제어 영역에
진입한 경우, 차량의 위치가 차선 이탈 경고 영역의 경계선에 도달하는지를 판단하여, 차량이 현재 차선을 이탈하거나 이탈이 예상된다 것을 알릴 수 있도록 경고 제어 명령을 생성한다. 여기서, 차선 이탈 경고 영역의 경계선은 현재 차로의 중심으로부터 차선 유지 제어 영역의 경계선의 외측에 일정 거리만큼 떨어져서 위치한다.
차선 이탈 경고 영역은 제1 차선 이탈 경고 영역과 제2 차선 이탈 경고 영역으로 구별되며, 제1 차선 이탈 경고 영역은 제2 차선 이탈 경고 영역에 비하여 현재 차로의 중심으로부터 외측에 위치한다.
제어부(130)는 DSM 장치(120)로부터 전송된 운전자의 상태에 따라, 운전자 주의 상황의 경우 차량의 위치가 제1 차선 이탈 경고 영역의 경계선에 도달하면 경고 제어 명령을 생성하고, 운전자 부주의 상황의 경우 차량의 위치가 제2 차선 이탈 경고 영역의 경계선에 도달하면 경고 제어 명령을 생성하여, 운전자가 졸음 또는 피로로 인해 부주의한 상황의 경우 조기에 차선 이탈 경고가 가능하도록 한다.
한편, 제어부(130)의 조향 토크 제어 명령에 따라 차량이 현재 차선을 유지하고 차량이 차선 이탈 경고 영역에 진입하지 않는 경우 차선 이탈 경고는 수행되지 않을 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 차선 유지 보조 시스템에서 차선 유지
제어 방식을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 차선 유지 보조 시스템(100)의 제어부(130)는 차량의 위치가 현재 차선을 기초로 차선 유지 제어 영역의 경계선에 도달하면, 차량이 현재 차선을 유지할 수 있도록 조향 토크 제어 명령을 생성한다.
차선 유지 제어 영역은 제1 차선 유지 제어 영역과 제2 차선 유지 제어 영역으로 구별되며, 제1 차선 유지 제어 영역은 제2 차선 유지 제어 영역에 비하여 현재 차로의 중심으로부터 외측에 위치한다.
제어부(130)는 DSM 장치(120)로부터 전송된 운전자의 상태에 따라, 운전자 주의 상황의 경우 차량의 위치가 제1 차선 유지 제어 영역의 경계선에 도달하면 조향 토크 제어 명령을 생성하고, 운전자 부주의 상황의 경우 차량의 위치가 제2 차선 유지 제어 영역의 경계선에 도달하면 조향 토크 제어 명령을 생성하여, 운전자가 졸음 또는 피로로 인해 부주의한 상황의 경우 조기에 차선 유지 제어가 가능하도록 한다.
제어부(130)는 차선 유지 제어에도 불구하고, 차량이 차선 유지 제어 영역에
진입한 경우, 차량의 위치가 차선 이탈 경고 영역의 경계선에 도달하는지를 판단하여, 차량이 현재 차선을 이탈하거나 이탈이 예상된다 것을 알릴 수 있도록 경고 제어 명령을 생성한다. 여기서, 경고 영역의 경계선은 현재 차로의 중심으로부터 차선 유지 제어 영역의 경계선의 외측에 일정 거리만큼 떨어져서 위치한다.
한편, 제어부(130)의 조향 토크 제어 명령에 따라 차량이 현재 차선을 유지하고 차량이 차선 이탈 경고 영역에 진입하지 않는 경우 차선 이탈 경고는 수행되지 않을 수 있다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 차선 유지 보조 시스템에서 곡선로 진입 경고 방식을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 차선 유지 보조 시스템(100)의 전방 카메라(110)는 차량의 전방에 관한 영상을 촬영하고, 제어부(130)는 전방 카메라(110)로부터 전송된 차량의 전방에 관한 영상 정보를 이용하여 차량의 전방에 위치하는 차선 정보를 획득한다.
차선정보에는 상술한 바와 같이 차선의 곡률 정보가 포함되며, 이에 따라 제어부(130)는 차량이 진입하는 차로의 형태를 예측할 수 있다. 즉, 제어부(130)는 차선의 곡률 정보를 기초로 차량이 곡선로에 진입하는지 판단할 수 있다.
제어부(130)는 차량의 위치가 직선로 종료 위치, 즉 곡선로 시작 위치에 도달하는 경우 경고 제어 명령을 생성하여, 경고 장치(140)가 운전자에게 곡선로 진입 경고를 수행하도록 제어할 수 있다.
제어부(130)는 획득된 차선의 곡률이 미리 정한 임계값을 초과하거나, DSM 장치(120)로부터 전송된 운전자의 상태가 운전자 부주의 상황인 경우, 차량의 위치가 직선로 종료 위치보다 앞서 곡선로 진입 경고 위치에 도달하는 경우 경고 제어 명령을 생성한다.
여기서, 곡선로 진입 경고 위치는 운전자에 대한 곡선로 진입 경고를 조기에 수행할 수 있도록 차량을 기준으로 직선로 종료 위치보다 가까운 위치에 존재한다.
110: 전방 카메라 120: DSM 장치
130: 제어부 140: 경고 장치
150: 조향 장치

Claims (7)

  1. 차량의 전방에 관한 영상을 촬영하는 전방 카메라;
    상기 차량의 운전자에 관한 영상을 촬영하여 상기 운전자의 상태를 판단하는
    DSM 장치; 및
    상기 촬영된 차량의 전방에 관한 영상을 이용하여 상기 차량이 주행하는 차선 정보와 차선의 곡률 정보를 획득하고, 상기 획득된 차선 정보와 차선의 곡률 정보를 이용하여 상기 차량이 현재 차선을 이탈하거나 이탈이 예상되는지 판단하면서 상기 차량이 곡선로에 진입하는지 판단하고, 상기 차량이 현재 차선을 이탈하거나 이탈이 예상되는 경우 상기 운전자의 상태에 따라 차선 유지 제어 및 차선 이탈 경고를 상이하게 제어하며, 상기 차량이 곡선로에 진입하는 경우 상기 운전자의 상태에 따라 곡선로 진입 경고를 상이하게 제어할 때에 상기 운전자의 상태가 운전자 부주의 상황인 경우 상기 차량의 위치가 상기 차량을 기준으로 상기 곡선로 시작 위치보다 가까운 곡선로 진입 경고 위치에 도달하면 곡선로 진입 경고하는 제어부; 를 포함하는 차선 유지 보조 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 운전자의 상태에 따라, 운전자 주의 상황의 경우 상기 차량의 위치가 제1 차선 이탈 경고 영역의 경계선에 도달하면 차선 이탈 경고하고, 운전자 부주의 상황의 경우 상기 차량의 위치가 제2 차선 이탈 경고 영역의 경계선에 도달하면 차선 이탈 경고하며, 상기 제1 차선 이탈 경고 영역은 상기 제2 차선 이탈 경고 영역에 비하여 현재 차로의 중심으로부터 외측에 위치하는 차선 유지 보조 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 차량의 위치가 차선 유지 제어 영역의 경계선에 도달하면 차선 유지 제어하고, 상기 차선 이탈 경고 영역의 경계선은 현재 차로의 중심으로부터 차선 유지 제어 영역의 경계선의 외측에 위치하는 차선 유지 보조 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 운전자의 상태에 따라, 운전자 주의 상황의 경우 상기 차량의 위치가 제1 차선 유지 제어 영역의 경계선에 도달하면 차선 유지 제어하고, 운전자 부주의 상황의 경우 상기 차량의 위치가 제2 차선 유지 제어 영역의 경계선에 도달하면 차선 유지 제어하며, 상기 제1 차선 유지 제어 영역은 상기 제2 차선 유지 제어 영역에 비하여 현재 차로의 중심으로부터 외측에 위치하는 차선 유지 보조 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 차량의 위치가 차선 이탈 경고 영역의 경계선에 도달하면 차선 이탈 경고하고, 상기 차선 이탈 경고 영역의 경계선은 현재 차로의 중심으로부터 상기 차선 유지 제어 영역의 경계선의 외측에 위치하는 차선 유지 보조 시스템.
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