KR101499956B1 - 차선이탈 경보시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 차선이탈 경보시스템은 핸들의 조향 각도를 감시하는 조향 휠 센서부와, 차량의 속도를 감시하는 차속 센서부와, 방향 지시등 및 비상등을 감지하는 신호 센서부와, 상기 조향휠 센서부, 차속 센서부 및 신호 센서부로부터 신호를 제공받아, SVM 학습 기법에 의해 주행 궤적을 예측하여 차량의 주행 방향을 측정하고, 측정된 차량의 주행 방향이 정상 주행인지 비정상 주행인지 판단하는 제어부와, 상기 비정상 주행일 경우 경보를 발생시키는 경보부를 포함한다.
상기와 같은 발명은 기계학습기법에 의해 운전자의 주행 상태를 판단하고 경보를 발생시킴으로써, 차량이 차선을 이탈하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
SVM, 센서부, 제어부, 경보부, 주행 궤적

Description

차선이탈 경보시스템{WARNING SYSTEM OF TRAFFIC LANE DEPARTURE}
본 발명은 차선이탈 경보시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기계학습기법에 의해 차량의 주행 상태를 판단하는 차선이탈 경보시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 운전자는 차량의 운행 중에 차량이 차선 중앙으로부터 벗어나지 않도록 즉, 차선 이탈을 하지 않고 해당 주행 차선을 계속 유지하도록 주의를 기울이며 운전을 하게 된다. 이와 같이 운전 중에 차량이 차선이 차선 중앙으로부터 벗어나지 않도록 운전자가 계속 주의를 기울이는 이유는 차선 이탈 시 발생할 수 있는 교통 사고를 방지하기 위함이다.
하지만, 운전자는 비정상 도로 구간을 주행하거나, 악천 후 및 졸음 운전 등으로 인해 차선의 이탈을 운전자가 미처 인식하지 못해 대형 사고를 초래하는 문제점이 발생된다.
이를 해결하기 위해 차량에는 차선이탈 경보시스템(Lane Departure Warning System; LDWS)이 구비되어 있으며, 이러한 차선이탈 경보시스템은 차량 전방부에 탑재된 카메라로 전방 영상을 촬영하고, 화상처리부를 이용하여 주행 차선을 검출하여 차량의 주행 차선 이탈시 부저음이나 음성 안내 등을 통해 운전자에게 경보하 고 있다.
하지만, 종래 차선이탈 경보시스템은 주행중인 차량이 차선을 이탈 시에만 경보음이 발생되기 때문에 사고가 발생할 가능성이 높아지며 특히, 고속 도로 주행시에는 대형 사고를 초래하는 문제점이 발생된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 주행 중인 차량이 차선을 이탈하여 사고가 발생하는 것을 방지하기 위한 차선이탈 경보시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 차선이탈 경보시스템은 핸들의 조향 각도를 감지하는 조향 휠 센서부와, 차량의 속도를 감지하는 차속 센서부와, 방향 지시등 및 비상등을 감지하는 신호 센서부와, 상기 조향휠 센서부, 차속 센서부 및 신호 센서부로부터 신호를 제공받아, SVM 학습 기법에 의해 주행 궤적을 예측하여 차량의 주행 방향을 측정하고, 측정된 차량의 주행 방향이 정상 주행인지 비정상 주행인지 판단하는 제어부와, 상기 비정상 주행일 경우 경보를 발생시키는 경보부를 포함한다.
상기 측정된 주행 방향이 기준 범위를 벗어나는지 여부를 판단하여 정상 주행인지 비정상 주행인지 판단할 수 있다.
상기 기준 범위는 차량의 속도에 따라 결정되고, 차량의 속도가 증가할수록 기준 범위는 작아질 수 있다.
상기 신호 센서부로부터 신호가 입력되면 측정된 주행 방향이 기준 범위를 벗어나더라도 정상 주행으로 판단할 수 있다.
상기 경보부는 비정상 주행 회수가 일정 회수 이내인 경우, 1차 경보를 발생 시키고, 비정상 주행 회수가 일정 회수를 초과한 경우 2차 경보를 발생시킬 수 있다.
상기 1차 경보는 핸들과 시트에 진동을 출력하여 경보를 발생시키고, 2차 경보는 경보음 발생 및 안전 장치를 조기 경계 모드로 작동시킬 수 있다.
본 발명은 기계학습기법에 의해 운전자의 주행 상태를 판단하고 경보를 발생시킴으로써, 차량이 차선을 이탈하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 운전자의 주행 습관에 따라 상이하게 경보를 발생시킴으로써, 사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 차선이탈 경보시스템을 나타낸 블럭도이고, 도 2는 본 발명에 따른 차선이탈 경보시스템의 작동을 나타낸 순서도이고, 도 3 내지 도 6은 본 발명에 따른 차선이탈 경보시스템의 세부적인 작동을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 차선이탈 경보시스템은 센서부(100)와, 상기 센서부(100)로부터 센싱된 값을 제공받아 기계학습기법(Support Vector Machine; SVM)에 의해 차량의 주행 궤적을 예측하여 차량이 정상 주행인지 비정상 주행인지 판단하는 제어부(200)와, 상기 제어부(200)로부터 차량이 비정상 주행이라고 판단되면 경보를 발생시키는 경보부(300)를 포함한다.
센서부(100)는 조향 휠 센서부(110)와, 차속 센서부(120)와, 신호 센서부(130)를 포함하고, 이러한 센서부(100)는 차량의 상태를 감지하는 역할을 한다.
조향 휠 센서부(110)는 핸들의 조향 각도에 의한 신호를 측정하는 역할을 하며, 이로 인해 조향 휠 센서부(110)로부터 측정된 값을 통해 차량의 주행 방향을 예측할 수 있다.
차속 센서부(120)는 차량의 주행 속도를 측정하는 역할을 하며, 측정된 값은 캔 통신에 의해 제공될 수 있다. 이로 인해 차속 센서부(120)로부터 측정된 값은 차량의 속도에 따른 최대 기준 범위(Margin) 구간을 설정할 수 있다.
신호 센서부(130)는 방향 지시등과 비상등의 신호를 감지하는 역할을 하며, 방향 지시등과 비상등의 점멸 신호를 제공받아 입력 신호를 측정할 수 있다. 이로 인해 신호 센서부(130)로부터 측정된 값을 통해 차량이 차선을 변경할 것인지 여부를 판단할 수 있다.
제어부(200)는 센서부로부터 측정된 값을 제공받아 차량의 주행 방향이 정상 주행인지 비정상 주행인지 판단하는 역할을 하며, 이를 위해 센서부(100)로부터 신호를 제공받고, 제공된 신호를 SVM에 의해 주행 신호의 패턴을 분석하고, 운전 모드를 결정한다.
이러한 제어부(200)는 조향 휠 센서(110)로부터 센싱된 값에 의해 차량의 주행 궤적을 예측할 수 있으며, 주행 궤적은 함수 근사법에 의해 측정될 수 있다. 또한, 차속 센서(120)로부터 센싱된 값에 의해 차량의 정상 주행 여부를 판단할 수 있도록 기준 범위를 측정할 수 있다. 여기서, 기준 범위는 차량의 속도가 증가할수 록 작아지는 것이 바람직하다. 또한, 신호 센서부(130)로부터 센싱된 값에 의해 운전자가 차선을 변경할 의지가 있는지 판단할 수 있다.
따라서, 주행 궤적에 의해 차량의 주행 방향이 측정되면 차량의 주행 방향이 기준 범위 내에서 주행되는지 기준 범위를 벗어나 주행되는지 여부를 판단할 수 있다. 여기서, 신호 센서부(300)로부터 센싱된 값이 입력되면 운전자는 차선을 변경할 의지를 있다고 판단하여 차량의 주행 방향이 비정상적으로 주행하더라도 정상 주행이라고 판단할 수 있다.
경보부(300)는 차량의 주행이 비정상 주행일 경우 운전자에게 경보를 발생시켜 차량의 주행 상태를 알려주는 역할을 하며, 이를 위해 핸들의 진동, 시트의 진동, 경보음 발생, 안전 장치 조기 경계 모드 진입과 같은 방법을 통해 운전자에게 차량의 주행 상태를 알려줄 수 있다.
차량의 비정상 주행 회수가 일정 회수 이내 예컨대 3회 이내일 경우, 시트, 핸들의 진동을 통해 1차 경보를 수행할 수 있으며, 비정상 주행 회수가 일정 회수를 초과 예컨대 3회 이상일 경우, 차속 감소, 경보음 발생, 안전 장치 조기 경계 모드로 진입시켜 2차 경보를 수행할 수 있다. 이와 같은 경보 방법은 이에 한정되지 않으며, 다양한 방법으로 변경될 수 있음은 물론이다.
이하에서는 도 2 내지 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 차선이탈 경보시스템의 작동 과정을 설명한다.
먼저, 센서부로부터 조향각 신호, 차량의 속도 신호, 턴 신호가 측정되면 측정된 센싱값을 입력받는 단계(S100)를 수행한다.
이어서, SVM 학습 기법에 의해 학습하는 단계(S200)를 수행한다. 여기서, SVM 학습 기법에 의한 학습은 조향각 신호와 차속 신호를 사용하여 학습될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 조향 휠 센서부(110)로부터 측정된 좌우의 조향각 신호(112, 114)를 입력하고, 입력된 신호를 함수 근사법을 통해 차량의 주행 궤적(400)을 측정한다. 이로 인해 차량의 주행 방향을 측정할 수 있다.
좌측의 조향각 신호(112)와 우측의 조향각 신호(114)는 각각 (+)와 (-)값을 가지며 각각의 신호값을 도 4에 도시된 바와 같이, 제1그룹(A) 및 제2그룹(B)으로 나누어 패턴을 분류할 수 있다. 이로 인해 정상적인 신호 데이터와 비정상적인 신호 데이터를 분류하여 센서의 오작동 및 고장을 진단할 수 있다. 이때, (+),(-)값은 미리 설정된 신호를 기준으로 기준 신호보다 초과하는 신호는 (+)값으로 기준 신호보다 작은 신호는 (-)의 값을 가지도록 설정할 수 있다.
또한, 측정된 주행 궤적(400)이 정상적으로 주행되는지 비정상적으로 주행되는지 판단하기 위해 차량의 주행 방향에 따라 기준 범위를 설정한다. 여기서, 기준 범위는 차량의 속도에 따라 가변적일 수 있으며, 예컨대, 차량의 속도가 20km/h 내지 40km/h 미만일 경우 기준 범위는 1로 설정할 수 있으며, 차량의 속도가 40km/h 이상 80km/h 미만일 경우 기준 범위는 0.8로 설정할 수 있으며, 차량의 속도가 80km/h 이상 120km/h 미만일 경우 기준 범위는 0.5로 설정할 수 있으며, 차량의 속도가 120km/h 이상일 경우, 기준 범위를 0.2로 설정할 수 있다. 이때, 차량의 속도가 20km/h 미만인 경우에는 기준 범위를 설정하지 않는 것이 바람직하다.
이어서, 측정된 주행 궤적이 기준 범위 내에 존재하는지 존재하지 않는 지에 따라 차량의 주행 방향이 비정상 주행인지 판단하는 단계(S300)를 수행한다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 측정된 주행 궤적(400)이 기준 범위(500) 내에 존재한다면 차량은 정상 주행이라고 판단할 수 있으며, 도 5b에 도시된 바와 같이, 차량의 주행 궤적(400)이 기준 범위(500)를 벗어나 위치(C)되면 차량은 비정상 주행이라고 판단할 수 있다.
여기서, 차량의 정상 주행과 비정상 주행 여부는 신호 센서부(130)로부터 측정된 값에 따라 변경될 수 있다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 차량의 주행 궤적(400)이 기준 범위(500) 내에 있으면 신호 센서부(130)의 신호와 관계없이 정상 주행으로 인식할 수 있다.
도 6b에 도시된 바와 같이, 차량의 주행 궤적(400)이 기준 범위(500)를 벗어나고 신호 센서부(130)로부터 턴신호가 있으면 운전자가 차선을 변경을 위해 주행한 결과로 정상 주행으로 인식하고, 차량의 주행 궤적(400)이 기준 범위(500)를 벗어나고 신호 센서부(130)로부터 턴신호가 없으면 비정상 주행으로 인식할 수 있다.
도 6c에 도시된 바와 같이, 차량의 주행 궤적(400)이 기준 범위(500)를 왕복해서 벗어나는 경우 신호 센서부(130)의 신호와 관계없이 비정상 주행으로 인식할 수 있다.
상기와 같이 차량의 정상 주행 또는 비정상 여부를 판단하고, 차량이 비정상 주행이라고 판단되면 위험 운전 정도를 확인하는 단계(S400)를 수행한다. 여기서, 위험 운전 정도를 확인하는 단계(S400)는 차량의 주행 궤적(400)이 기준 범위(500) 로부터 벗어난 회수로 판단할 수 있으며, 비정상 주행 시 GPS 정보와 운전 패턴은 저장될 수 있다. 반면, 차량이 정상 주행이라고 판단되면 센서값을 입력받는 단계(S100)로 되돌아간다.
이어서, 위험 운전 정도를 확인하는 단계(S400)를 마치면 경보를 발생시키는 단계(S500)를 수행한다. 여기서, 경보는 위험 운전 정도에 따라 상이하게 경보를 발생시킬 수 있으며, 예컨대, 차량의 주행 궤적(400)이 기준 범위(500)로부터 1 내지 3회 벗어나면 시트 및 핸들의 진동을 통해 1차 경보를 발생시킬 수 있으며, 차량의 주행 궤적(400)이 기준 범위(500)로부터 3회 이상 벗어나면 차속 감속, 경보음 발생 및 안전 장치 예컨대, 에어백, ABS, ESP, VDC를 조기 경계 모드로 작동시켜 경보를 발생시키는 단계(S500)를 마친다.
상기와 같은 발명은 기계학습기법에 의해 운전자의 주행 상태를 판단하고 경보를 발생시킴으로써, 차량이 차선을 이탈하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 운전자의 주행 습관에 따라 상이하게 경보를 발생시킴으로써, 사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
상기에서는 SVM 학습 기법을 이용하여 차선의 주행 상태를 판단하였지만, 이에 한정되지 않고, 신경망이나 베이시안 분류기 또는 에이다부스트 학습 분류기를 사용하여 차선의 주행 상태를 판단할 수 있음은 물론이다.
상기에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명은 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음은 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 차선이탈 경보시스템을 나타낸 블럭도.
도 2는 본 발명에 따른 차선이탈 경보시스템의 작동을 나타낸 순서도.
도 3 내지 도 6은 본 발명에 따른 차선이탈 경보시스템의 세부적인 작동을 나타낸 도면.
< 도면 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100: 센서부 110: 조향휠 센서부
120: 차속 센서부 130: 신호 센서부
200: 제어부 300: 경보부
400: 주행 궤적 500: 기준 범위

Claims (6)

  1. 핸들의 조향 각도를 감지하는 조향 휠 센서부;
    차량의 속도를 감지하는 차속 센서부;
    방향 지시등 및 비상등을 감지하는 신호 센서부;
    상기 조향 휠 센서부에 의해 감지된 조향 각도에 의해 상기 차량의 주행 궤적을 예측하며, 상기 차량의 주행이 정상 주행인지 비정상 주행인지 여부를 판단하는 기준인 주행 궤적의 기준 범위를 설정하여 상기 차량이 정상 주행 중인지 비정상 주행 중인지 여부를 판단하는 제어부; 및
    상기 비정상 주행일 경우 경보를 발생시키는 경보부를 포함하며,
    상기 기준 범위는 차속 센서부에 의해 감지된 상기 차량의 속도에 따라 가변하는,
    차선이탈 경보시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 신호 센서부로부터 신호가 입력되면, 상기 차량이 기준 범위를 벗어나 주행하더라도 정상 주행으로 판단하는 것을 특징으로 하는, 차선이탈 경보시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 경보부는 비정상 주행 회수가 일정 회수 이내인 경우, 1차 경보를 발생시키고, 비정상 주행 회수가 일정 회수를 초과한 경우 2차 경보를 발생시키는 차선이탈 경보시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 1차 경보는 핸들과 시트에 진동을 출력하여 경보를 발생시키고, 2차 경보는 경보음 발생 및 안전 장치를 조기 경계 모드로 작동시키는 차선이탈 경보시스템.
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