KR101701050B1

KR101701050B1 - 전방 카메라를 이용한 주행 차량 휠 얼라인먼트 경보 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR101701050B1
Application number: KR1020150114495A
Authority: KR
Inventors: 허오철
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2015-08-13
Filing date: 2015-08-13
Publication date: 2017-02-13

Abstract

본 발명은 차량의 전방 카메라를 통해 전방 영상을 획득하여 전방 영상에 나타난 차선 정보와 차량의 위치를 이용하여 차선의 직선 정도를 인식하고 조향 각도와 차량의 움직임을 분석하여 차량의 휠 얼라인먼트 이상 유무를 운전자에게 경보해 줄 수 있도록 하는 전방 카메라를 이용한 주행 차량 휠 얼라인먼트 경보 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 전방 카메라를 이용한 주행 차량 휠 얼라인먼트 경보 시스템은, 전방 카메라를 통해 차량의 전방을 촬영하여 전방 영상을 획득하는 영상 획득부; 상기 전방 영상에서 차선을 인식하는 차선 인식부; 상기 차량의 방향을 조절하는 스티어링(Steering)의 조향각을 검출하는 조향각 검출부; 상기 차량의 속도를 검출하는 차속 검출부; 상기 차량의 요각이 변하는 속도에 관한 요율을 검출하는 요율 검출부; 상기 차선 정보에 근거해 주행 차선이 직진 차선인지를 판단하고, 차량의 휠 속도(Wheel Speed)와 요율(Yaw Rate)을 분석해 직진 주행 여부를 판단하며, 조향각을 누적하여 직진 주행 시에도 누적 조향각이 편향 상태로 일정 시간 이상 유지되면 휠 얼라인먼트 이상으로 판단해 경보해 주도록 제어하는 제어부; 및 상기 제어부의 경보 제어에 따라 휠 얼라인먼트 이상을 음향이나 화면으로 경보해 주는 경보부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전방 카메라를 이용한 주행 차량 휠 얼라인먼트 경보 시스템 및 방법{Method and system for alarming a wheel alignment of driving vehicle}

본 발명은 전방 카메라를 이용한 주행 차량 휠 얼라인먼트 경보 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 편의 기능 또는 경고 기능을 장착한 차량의 전방 카메라를 통해 전방 도로의 영상을 획득하여 전방 영상에 나타난 차선 정보와 전방 영상에서 추정된 차량의 위치를 이용하여 차선의 직선 정도를 인식하고 조향 각도와 차량의 움직임을 분석하여 차량의 휠 얼라인먼트 이상 유무를 운전자에게 경보해 줄 수 있도록 하는 전방 카메라를 이용한 주행 차량 휠 얼라인먼트 경보 시스템 및 방법에 관한 것이다.

최근의 차량은 자체 진단 시스템이라는 것이 구비되어 차체의 이상이 발생하는 경우, 운전자가 쉽게 인지하여 적절한 조치를 취할 수 있도록 되어 있다. 예를들면, 냉각수가 부족하거나 과열되는 경우나 오일이 부족한 경우, 이를 각종 센서가 감지하여 계기판 상에 표시하여 줌으로써 운전자는 쉽게 차량의 이상 유무를 인지하여 적절한 조치를 취할 수 있는 것이다.

그러나, 일반적인 차량에 구비되는 자체 진단 시스템은 주로 냉각수나 오일 등의 상태를 감지하는 엔진 계통, 또는 각종 센서류의 이상을 감지하는 것으로서, 그외 운행에 중요한 영향을 미치는 타이어 밸런스나 휠 얼라인먼트의 이상 유무를 감지하는 구성은 갖고 있지 않았다.

종래의 휠 얼라인먼트 측정 방법은 주행 중인 차량에 이상이 발생하였는지를 검출하는 것이 아니라 정해진 위치에서 특정 검사 장치를 이용하는 방법 밖에 없었다.

따라서, 차량의 주행 중에는 운전자가 주행 중 이상을 느끼고 진단을 받아야만 휠 얼라인먼트 이상 유무를 알 수 있었기에 운전자의 감각적, 경험적 방법에 의존함으로써 타이어 밸런스나 휠 얼라인먼트의 이상으로 인한 안전 사고의 위험이 존재하고 있었다.

또한, 운전자마다 휠 얼라인먼트 이상을 느끼는 민감도가 다르기 때문에 둔감한 운전자의 경우에 휠 얼라인먼트가 크게 틀어질 때까지 보정을 하지 못하는 상황에 이르게 되어 차량의 손상 및 사고의 위험에 노출되는 문제점이 있었다.

한국등록특허 제0774669호(등록일 : 2007. 11. 01)

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 편의 기능 또는 경고 기능을 장착한 차량의 전방 카메라를 통해 전방 도로의 영상을 획득하여 전방 영상에 나타난 차선 정보와 전방 영상에서 추정된 차량의 위치를 이용하여 차선의 직선 정도를 인식하고 조향 각도와 차량의 움직임을 분석하여 차량의 휠 얼라인먼트 이상 유무를 운전자에게 경보해 줄 수 있도록 하는 전방 카메라를 이용한 주행 차량 휠 얼라인먼트 경보 시스템 및 방법을 제공함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 전방 카메라를 통해 차량의 전방을 촬영하여 전방 영상을 획득하는 영상 획득부; 상기 전방 영상에서 차선을 인식하여 차선 정보를 획득하는 차선 인식부; 상기 차량의 방향을 조절하는 스티어링(Steering)의 조향각을 검출하는 조향각 검출부; 상기 차량의 휠 속도를 검출하는 차속 검출부; 상기 차량의 중심을 통하는 수직선 주위의 회전각인 요각이 변하는 속도에 관한 요율을 검출하는 요율 검출부; 상기 차선 정보에 근거해 주행 차선이 직진 차선인지를 판단하고, 차량의 휠 속도(Wheel Speed)와 요율(Yaw Rate)을 분석해 직진 주행 여부를 판단하며, 조향각을 누적하여 직진 주행 시에도 누적 조향각이 편향 상태로 일정 시간 이상 유지되면 휠 얼라인먼트 이상으로 판단하는 제어부; 및 상기 제어부의 경보 제어에 따라 휠 얼라인먼트 이상을 음향이나 화면으로 경보해 주는 경보부를 포함하는 전방 카메라를 이용한 주행 차량 휠 얼라인먼트 경보 시스템이 제공된다.

또한, 상기 제어부는, 상기 차선 정보에서 좌·우 차선의 곡률(Curvature) 및 곡률 파생(Curvature Derivative) 값이 제로(0)이고, 좌·우 차선의 헤딩 앵글(Heading Angle)이 서로 동일한 경우에 직진 차선으로 판단하게 된다.

또한, 상기 제어부는, 상기 차량의 직진 주행 여부에 대해, 좌·우측 차선과 차량의 거리(Left/Right Line Lateral Offset)가 일정한 값으로 유지되는 정도와, 상기 요율 검출부를 통해 검출된 차량의 요율 값으로 판단하게 된다.

또한, 상기 제어부는, 상기 차선 정보에 근거해 좌·우측 차선의 인식 여부와, 인식된 좌·우측 차선이 직진 차선인지 여부, 상기 차량의 직진 주행 여부를 판단해 모두 참인 경우에 그 시점에 상기 조향각 검출부를 통해 검출된 조향각을 누적하게 된다.

또한, 상기 제어부는, 상기 휠 얼라인먼트로 판단된 경우 상기 경보부를 통해 경보해 주도록 제어하게 된다.

또한, 상기 제어부는, 상기 누적 조향각에 대한 평균 조향각을 산출해, 산출된 평균 조향각 만큼 편차 각도를 보정하게 된다.

또한, 상기 제어부는, 상기 누적된 조향각이 A 보다 크고 B 보다 작은 경우에 상기 휠 얼라인먼트 이상에 대한 제1 단계 경보가 출력되도록 제어하고, 상기 누적된 조향각이 B 보다 크고 C 보다 작은 경우에 상기 휠 얼라인먼트 이상에 대한 제2 단계 경보가 출력되도록 제어하며, 상기 누적된 조향각이 C 보다 큰 경우에 상기 휠 얼라인먼트 이상에 대한 제3 단계 경보가 출력되도록 제어하게 된다.

그리고, 상기 제어부는, 상기 차선 정보에 근거해 좌·우측 차선의 인식 여부와, 인식된 좌·우측 차선이 직진 차선인지 여부, 상기 차량의 직진 주행 여부를 판단해 한가지 조건에서라도 거짓인 경우에 상기 누적된 조향각 값을 초기화 하게 된다.

한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 영상 획득부와 차선 인식부, 조향각 검출부, 차속 검출부, 요율 검출부, 제어부 및 경보부를 포함하는 시스템의 전방 카메라를 이용한 주행 차량 휠 얼라인먼트 경보 방법으로서, (a) 상기 영상 획득부가 전방 카메라를 통해 차량의 전방을 촬영하여 전방 영상을 획득하는 단계; (b) 상기 차선 인식부가 전방 영상에서 차선을 인식하여 차선 정보를 획득하는 단계; (c) 상기 조향각 검출부가 상기 차량의 방향을 조절하는 스티어링(Steering)의 조향각을 검출하는 단계; (d) 상기 차속 검출부가 상기 차량의 휠 속도를 검출하는 단계; (e) 상기 요율 검출부가 상기 차량의 중심을 통하는 수직선 주위의 회전각인 요각이 변하는 속도에 관한 요율을 검출하는 단계; (f) 상기 제어부가 상기 차선 정보에 근거해 주행 차선이 직진 차선인지를 판단하는 단계; (g) 상기 제어부가 차량의 휠 속도(Wheel Speed)와 요율(Yaw Rate)을 분석해 직진 차선에 대해 직진 주행 여부를 판단하는 단계; (h) 상기 제어부가 조향각을 누적하여 직진 주행 시에도 누적 조향각이 편향 상태로 일정 시간 이상 유지되면 휠 얼라인먼트 이상으로 판단하는 단계; (i) 상기 제어부는 상기 횔 얼라인먼트 이상으로 판단 시, 상기 휠 얼라인먼트 이상을 경보하도록 상기 경보부를 제어하는 단계; 및 (j) 상기 경보부가 상기 제어부의 제어에 따라 상기 휠 얼라인먼트 이상을 경보해 주는 단계를 포함하는 전방 카메라를 이용한 주행 차량 휠 얼라인먼트 경보 방법이 제공된다.

또한, 상기 (f) 단계는, 상기 제어부가 상기 차선 정보에서 좌·우 차선의 곡률(Curvature) 및 곡률 파생(Curvature Derivative) 값이 제로(0)이고, 좌·우 차선의 헤딩 앵글(Heading Angle)이 서로 동일한 경우에 직진 차선으로 판단하게 된다.

또한, 상기 (g) 단계는, 상기 제어부가 상기 차량의 직진 주행 여부에 대해, 좌·우측 차선과 차량의 거리(Left/Right Line Lateral Offset)가 일정한 값으로 유지되는 정도와, 상기 요율 검출부를 통해 검출된 차량의 요율 값으로 판단하게 된다.

또한, 상기 (h) 단계는, 상기 제어부가 상기 차선 정보에 근거해 좌·우측 차선의 인식 여부와, 인식된 좌·우측 차선이 직진 차선인지 여부, 상기 차량의 직진 주행 여부를 판단해 모두 참인 경우에 그 시점에 상기 조향각 검출부를 통해 검출된 조향각을 누적하게 된다.

또한, 상기 (i) 단계는, 상기 제어부가 상기 누적된 조향각이 A 보다 크고 B 보다 작은 경우에 상기 휠 얼라인먼트 이상에 대한 제1 단계 경보가 출력되도록 제어하고, 상기 누적된 조향각이 B 보다 크고 C 보다 작은 경우에 상기 휠 얼라인먼트 이상에 대한 제2 단계 경보가 출력되도록 제어하며, 상기 누적된 조향각이 C 보다 큰 경우에 상기 휠 얼라인먼트 이상에 대한 제3 단계 경보가 출력되도록 제어하게 된다.

또한, 상기 (i) 단계는, 누적 조향각에 대한 평균 조향각을 산출해, 산출된 평균 조향각 만큼 편차 각도를 보정하게 된다.

그리고, 상기 (h) 단계는, 상기 제어부가 상기 차선 정보에 근거해 좌·우측 차선의 인식 여부와, 인식된 좌·우측 차선이 직진 차선인지 여부, 상기 차량의 직진 주행 여부를 판단해 한가지 조건에서라도 거짓인 경우에 상기 누적된 조향각 값을 초기화 하게 된다.

본 발명에 의하면, 전방 카메라를 통해 차량이 주행하는 차선이 직진 차선인지를 인식할 수 있으며, 운전자의 조향 각도를 누적하여 휠 얼라인먼트의 이상 상태를 검출하여 운전자에게 경보해 줄 수 있다.

따라서, 주행 중 휠 얼라인먼트의 이상을 느끼는 민감도가 둔감한 운전자라고 할지라도 휠 얼라인먼트의 이상을 경보해 주게 됨에 따라 신속히 대처할 수 있어 차량의 손상 및 사고를 미연에 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 주행 차량 휠 얼라인먼트 경보 시스템의 기능 블럭을 개략적을 나타낸 구성도이다.
도 2은 본 발명의 실시예에 따른 전방 카메라를 이용한 주행 차량 휠 얼라인먼트 경보 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차선 정보에 근거해 직진 차선으로 인식한 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 차량의 직진 주행 여부를 판단하는 예를 나타낸 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 수반되지 않는다.

제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.

여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

"아래", "위" 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 보다 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 "아래"에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 "위"에 있는 것으로 설명된다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90˚ 회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 주행 차량 휠 얼라인먼트 경보 시스템의 기능 블럭을 개략적으로 나타낸 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 주행 차량 휠 얼라인먼트 경보 시스템(100)은, 영상 획득부(110), 차선 인식부(120), 조향각 검출부(130), 차속 검출부(140), 요율 검출부(150), 경보부(160) 및 제어부(170)를 포함한다.

영상 획득부(110)는 전방 카메라를 비롯해 후방 카메라, 측방 카메라를 구비하고, 전방 카메라를 통해 차량의 전방을 촬영하여 전방 영상을 획득한다.

차선 인식부(120)는 전방 영상에서 차선을 인식하여 차선 정보를 획득한다.

조향각 검출부(130)는 차량의 방향을 조절하는 스티어링(Steering)의 조향각을 검출한다.

차속 검출부(140)는 차량의 휠 속도를 검출한다.

요율 검출부(150)는 차량의 중심을 통하는 수직선 주위의 회전각인 요각이 변하는 속도에 관한 요율을 검출한다.

경보부(160)는 제어부(170)의 경보 제어에 따라 휠 얼라인먼트 이상을 음향이나 화면으로 경보해 준다.

제어부(170)는 차선 정보에 근거해 주행 차선이 직진 차선인지를 판단하고, 차량의 휠 속도(Wheel Speed)와 요율(Yaw Rate)을 분석해 직진 주행 여부를 판단하며, 조향각을 누적하여 직진 주행 시에도 누적 조향각이 편향 상태로 일정 시간 이상 유지되면 휠 얼라인먼트 이상으로 판단해 경보해 주도록 제어하고, 누적 조향각에 대한 평균 조향각을 산출해, 산출된 평균 조향각 만큼 편차 각도를 보정한다.

또한, 제어부(170)는, 차선 정보에서 좌·우 차선의 곡률(Curvature) 및 곡률 파생(Curvature Derivative) 값이 제로(0)이고, 좌·우 차선의 헤딩 앵글(Heading Angle)이 서로 동일한 경우에 직진 차선으로 판단하게 된다.

또한, 제어부(170)는, 차량의 직진 주행 여부에 대해, 좌·우측 차선과 차량의 거리(Left/Right Line Lateral Offset)가 일정한 값으로 유지되는 정도와, 요율 검출부를 통해 검출된 차량의 요율 값으로 판단하게 된다.

또한, 제어부(170)는, 차선 정보에 근거해 좌·우측 차선의 인식 여부와, 인식된 좌·우측 차선이 직진 차선인지 여부, 차량의 직진 주행 여부를 판단해 모두 참인 경우에 그 시점에 조향각 검출부를 통해 검출된 조향각을 누적하게 된다.

또한, 제어부(170)는, 누적된 조향각이 A 보다 크고 B 보다 작은 경우에 상기 휠 얼라인먼트 이상에 대한 제1 단계 경보가 출력되도록 제어하고, 누적된 조향각이 B 보다 크고 C 보다 작은 경우에 휠 얼라인먼트 이상에 대한 제2 단계 경보가 출력되도록 제어하며, 누적된 조향각이 C 보다 큰 경우에 상기 휠 얼라인먼트 이상에 대한 제3 단계 경보가 출력되도록 제어하게 된다.

그리고, 제어부(170)는, 차선 정보에 근거해 좌·우측 차선의 인식 여부와, 인식된 좌·우측 차선이 직진 차선인지 여부, 차량의 직진 주행 여부를 판단해 한가지 조건에서라도 거짓인 경우에 상기 누적된 조향각 값을 초기화 하게 된다.

도 2은 본 발명의 실시예에 따른 전방 카메라를 이용한 주행 차량 휠 얼라인먼트 경보 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 주행 차량 휠 얼라인먼트 경보 시스템(100)은, 영상 획득부가 전방 카메라를 통해 차량의 전방을 촬영하여 전방 영상을 획득한다(S210).

이어, 차선 인식부가 전방 영상에서 차선을 인식하여 차선 정보를 획득한다(S220).

이어, 조향각 검출부가 차량의 방향을 조절하는 스티어링(Steering)의 조향각을 검출한다(S230).

이때, 차속 검출부는 차량의 휠 속도를 검출하고, 요율 검출부는 차량의 중심을 통하는 수직선 주위의 회전각인 요각이 변하는 속도에 관한 요율을 검출한다.

이어, 제어부가 차선 정보에 근거해 주행 차선이 직진 차선인지를 판단한다(S240).

여기서, 제어부(170)는 차선 정보에서 좌·우 차선의 곡률(Curvature) 및 곡률 파생(Curvature Derivative) 값이 제로(0)이고, 좌·우 차선의 헤딩 앵글(Heading Angle)이 서로 동일한 경우에 도 3에 도시된 바와 같이 직진 차선으로 판단하게 된다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차선 정보에 근거해 직진 차선으로 인식한 예를 나타낸 도면이다.

이때, 제어부(170)는 좌측 차선(Left Line)에 대해 다음 수학식 1에 따른 함수를 통해 산출한다.

수학식 1에서, C_0l은 Left Line Lateral Offset을 나타내고, C_1l은 Left Line Heading Angle을 나타내며, C_2l은 Left Line Curvature를 나타내며, C_3l은 Left Line Curvature Derivative를 나타낸다.

또한, 제어부(170)는 우측 차선(Right Line)에 대해 다음 수학식 2에 따른 함수를 통해 산출한다.

수학식 2에서, C_0r은 Right Line Lateral Offset을 나타내고, C_1r은 Right Line Heading Angle을 나타내며, C_2r은 Right Line Curvature를 나타내며, C_3r은 Right Line Curvature Derivative를 나타낸다.

이어, 제어부(170)는 직진 차선으로 인식된 경우(S242-예), 차량의 휠 속도(Wheel Speed)와 요율(Yaw Rate)을 분석해 직진 차선에 대해 직진 주행 여부를 판단한다(S250).

즉, 제어부(170)는 차량의 직진 주행 여부에 대해, 도 4에 도시된 바와 같이 좌·우측 차선과 차량의 거리(Left/Right Line Lateral Offset)가 일정한 값으로 유지되는 정도와, 요율 검출부를 통해 검출된 차량의 요율 값으로 판단하게 된다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따라 차량의 직진 주행 여부를 판단하는 예를 나타낸 도면이다. 즉, 차량이 직진 차선에서 직진으로 주행하게 될 경우에 운전자가 좌우로 조향하지 않고 일정 시간 동안 직진 상태를 지속하게 되므로 스티어링의 조향 각도는 0도에 가까운 값을 가진다.

그러나, 휠 얼라인먼트에 이상이 발생한 경우에는 직진 주행에 대해 왼쪽(-방향)이나 오른쪽(+방향)으로 조향각이 편향된 상태를 유지하게 된다. 또한, 일시적인 오류(Error)가 발생한 경우에도 직진 주행에 대해 왼쪽(-방향)이나 오른쪽(+방향)으로 조향각이 편향될 수 있다.

조향 각도 값을 일정 시간 동안 누적하게 되면 - 또는 + 값을 가지게 된다. 일시적인 오류에 의한 조향각은 다시 복원하여 직진 주행 상태를 유지하게 되지만, 일정 시간이 경과되는 동안에 조향각을 누적함으로써, 조향각이 일시적으로 편향되는지 아니면 일정 시간 이상으로 편향되는지를 판단할 수 있다.

따라서, 제어부(170)는 이 누적된 조향각 값의 절대 값이 큰 정도에 따라 휠 얼라인먼트의 이상 정보를 판단할 수 있다.

이어, 제어부(170)는 조향각을 누적하여 직진 주행 시에도 누적 조향각이 편향 상태로 일정 시간 이상 유지되면 휠 얼라인먼트 이상으로 판단한다(S260).

이때, 제어부(170)는 차선 정보에 근거해 좌·우측 차선의 인식 여부와, 인식된 좌·우측 차선이 직진 차선인지 여부, 차량의 직진 주행 여부를 판단해 모두 참인 경우에 그 시점에 조향각 검출부를 통해 검출된 조향각을 누적하게 된다.

또한, 제어부(170)는 차선 정보에 근거해 좌·우측 차선의 인식 여부와, 인식된 좌·우측 차선이 직진 차선인지 여부, 차량의 직진 주행 여부를 판단해 한가지 조건에서라도 거짓인 경우에 누적된 조향각 값을 초기화 하게 된다.

이어, 제어부(170)는 횔 얼라인먼트 이상으로 판단 시, 휠 얼라인먼트 이상을 경보하도록 경보부를 제어하고, 누적 조향각에 대한 평균 조향각을 산출해, 산출된 평균 조향각 만큼 편차 각도를 보정한다(S270).

즉, 제어부(170)는 누적된 조향각이 A 보다 크고 B 보다 작은 경우에 휠 얼라인먼트 이상에 대한 제1 단계 경보가 출력되도록 제어하고, 누적된 조향각이 B 보다 크고 C 보다 작은 경우에 휠 얼라인먼트 이상에 대한 제2 단계 경보가 출력되도록 제어하며, 누적된 조향각이 C 보다 큰 경우에 휠 얼라인먼트 이상에 대한 제3 단계 경보가 출력되도록 제어하게 된다.

그리고, 경보부(160)는 제어부의 제어에 따라 휠 얼라인먼트 이상을 경보해 준다(S280).

즉, 경보부(160)는 제어부(170)의 제어에 따라 휠 얼라인먼트 이상에 대해, 제1 단계 경보나, 제2 단계 경보, 제3 단계 경보 중 하나를 운전자에게 음향으로 출력하거나, 화면 상에 디스플레이하여 경보해 주게 된다.

전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 차량의 전방 카메라를 통해 전방 도로의 영상을 획득하여 전방 영상에 나타난 차선 정보와 전방 영상에서 추정된 차량의 위치를 이용하여 차선의 직선 정도를 인식하고 조향 각도와 차량의 움직임을 분석하여 차량의 휠 얼라인먼트 이상 유무를 운전자에게 경보해 줄 수 있도록 하는 전방 카메라를 이용한 주행 차량 휠 얼라인먼트 경보 시스템 및 방법을 실현할 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 주행차량 휠 얼라인먼트 경보시스템 110 : 영상 획득부
120 : 차선 인식부 130 : 조향각 검출부
140 : 차속 검출부 150 : 요율 검출부
160 : 경보부 170 : 제어부

Claims

전방 카메라를 통해 차량의 전방을 촬영하여 전방 영상을 획득하는 영상 획득부;
상기 전방 영상에서 차선을 인식하여 차선 정보를 획득하는 차선 인식부;
상기 차량의 방향을 조절하는 스티어링(Steering)의 조향각을 검출하는 조향각 검출부;
상기 차량의 휠 속도를 검출하는 차속 검출부;
상기 차량의 중심을 통하는 수직선 주위의 회전각인 요각이 변하는 속도에 관한 요율을 검출하는 요율 검출부;
상기 차선 정보에 근거해 주행 차선이 직진 차선인지를 판단하고, 차량의 휠 속도(Wheel Speed)와 요율(Yaw Rate)을 분석해 직진 주행 여부를 판단하며, 조향각을 누적하여 직진 주행 시에도 누적 조향각이 편향 상태로 일정 시간 이상 유지되면 휠 얼라인먼트 이상으로 판단하는 제어부; 및
상기 제어부의 경보 제어에 따라 휠 얼라인먼트 이상을 음향이나 화면으로 경보해 주는 경보부;를 포함하고,
(수학식1)

상기 수학식 1에서, C_0l은 Left Line Lateral Offset을 나타내고, C_1l은 Left Line Heading Angle을 나타내며, C_2l은 Left Line Curvature를 나타내며, C_3l은 Left Line Curvature Derivative이고,
(수학식2)

상기 수학식 2에서, C_0r은 Right Line Lateral Offset을 나타내고, C_1r은 Right Line Heading Angle을 나타내며, C_2r은 Right Line Curvature를 나타내며, C_3r은 Right Line Curvature Derivative이고,
상기 제어부는 상기 수학식 1, 2에 기초하여 차량의 직진 주행 여부를 판단하는 전방 카메라를 이용한 주행 차량 휠 얼라인먼트 경보 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는, 상기 차선 정보에서 좌·우 차선의 곡률(Curvature) 및 곡률 파생(Curvature Derivative) 값이 제로(0)이고, 좌·우 차선의 헤딩 앵글(Heading Angle)이 서로 동일한 경우에 직진 차선으로 판단하는 것을 특징으로 하는 전방 카메라를 이용한 주행 차량 휠 얼라인먼트 경보 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는, 상기 차량의 직진 주행 여부에 대해, 좌·우측 차선과 차량의 거리(Left/Right Line Lateral Offset)가 일정한 값으로 유지되는 정도와, 상기 요율 검출부를 통해 검출된 차량의 요율 값으로 판단하는 것을 특징으로 하는 전방 카메라를 이용한 주행 차량 휠 얼라인먼트 경보 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는, 상기 휠 얼라인먼트 이상으로 판단된 경우 상기 경보부를 통해 경보해 주도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전방 카메라를 이용한 주행 차량 휠 얼라인먼트 경보 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는, 상기 누적 조향각에 대한 평균 조향각을 산출해, 산출된 평균 조향각 만큼 편차 각도를 보정하는 것을 특징으로 하는 전방 카메라를 이용한 주행 차량 휠 얼라인먼트 경보 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는, 상기 차선 정보에 근거해 좌·우측 차선의 인식 여부와, 인식된 좌·우측 차선이 직진 차선인지 여부, 상기 차량의 직진 주행 여부를 판단해 모두 참인 경우에 그 시점에 상기 조향각 검출부를 통해 검출된 조향각을 누적하는 것을 특징으로 하는 전방 카메라를 이용한 주행 차량 휠 얼라인먼트 경보 시스템.
청구항 6에 있어서,
상기 제어부는, 상기 누적된 조향각이 A 보다 크고 B 보다 작은 경우에 상기 휠 얼라인먼트 이상에 대한 제1 단계 경보가 출력되도록 제어하고, 상기 누적된 조향각이 B 보다 크고 C 보다 작은 경우에 상기 휠 얼라인먼트 이상에 대한 제2 단계 경보가 출력되도록 제어하며, 상기 누적된 조향각이 C 보다 큰 경우에 상기 휠 얼라인먼트 이상에 대한 제3 단계 경보가 출력되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전방 카메라를 이용한 주행 차량 휠 얼라인먼트 경보 시스템.
청구항 6에 있어서,
상기 제어부는, 상기 차선 정보에 근거해 좌·우측 차선의 인식 여부와, 인식된 좌·우측 차선이 직진 차선인지 여부, 상기 차량의 직진 주행 여부를 판단해 한가지 조건에서라도 거짓인 경우에 상기 누적된 조향각 값을 초기화 하는 것을 특징으로 하는 전방 카메라를 이용한 주행 차량 휠 얼라인먼트 경보 시스템.
영상 획득부와 차선 인식부, 조향각 검출부, 차속 검출부, 요율 검출부, 제어부 및 경보부를 포함하는 시스템의 전방 카메라를 이용한 주행 차량 휠 얼라인먼트 경보 방법으로서,
(a) 상기 영상 획득부가 전방 카메라를 통해 차량의 전방을 촬영하여 전방 영상을 획득하는 단계;
(b) 상기 차선 인식부가 전방 영상에서 차선을 인식하여 차선 정보를 획득하는 단계;
(c) 상기 조향각 검출부가 상기 차량의 방향을 조절하는 스티어링(Steering)의 조향각을 검출하는 단계;
(d) 상기 차속 검출부가 상기 차량의 휠 속도를 검출하는 단계;
(e) 상기 요율 검출부가 상기 차량의 중심을 통하는 수직선 주위의 회전각인 요각이 변하는 속도에 관한 요율을 검출하는 단계;
(f) 상기 제어부가 상기 차선 정보에 근거해 주행 차선이 직진 차선인지를 판단하는 단계;
(g) 상기 제어부가 차량의 휠 속도(Wheel Speed)와 요율(Yaw Rate)을 분석해 직진 차선에 대해 직진 주행 여부를 판단하는 단계;
(h) 상기 제어부가 조향각을 누적하여 직진 주행 시에도 누적 조향각이 편향 상태로 일정 시간 이상 유지되면 휠 얼라인먼트 이상으로 판단하는 단계; 및
(i) 상기 제어부는 상기 횔 얼라인먼트 이상으로 판단 시, 상기 휠 얼라인먼트 이상을 경보하도록 상기 경보부를 제어하는 단계; 및
(j) 상기 경보부가 상기 제어부의 제어에 따라 상기 휠 얼라인먼트 이상을 경보해 주는 단계;를 포함하고,
(수학식1)

상기 수학식 1에서, C_0l은 Left Line Lateral Offset을 나타내고, C_1l은 Left Line Heading Angle을 나타내며, C_2l은 Left Line Curvature를 나타내며, C_3l은 Left Line Curvature Derivative이고,
(수학식2)

상기 수학식 2에서, C_0r은 Right Line Lateral Offset을 나타내고, C_1r은 Right Line Heading Angle을 나타내며, C_2r은 Right Line Curvature를 나타내며, C_3r은 Right Line Curvature Derivative이고,
상기 수학식 1, 2에 기초한 요율(Yaw Rate)을 분석하여 차량의 직진 주행 여부를 판단하는 전방 카메라를 이용한 주행 차량 휠 얼라인먼트 경보 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 (f) 단계는, 상기 제어부가 상기 차선 정보에서 좌·우 차선의 곡률(Curvature) 및 곡률 파생(Curvature Derivative) 값이 제로(0)이고, 좌·우 차선의 헤딩 앵글(Heading Angle)이 서로 동일한 경우에 직진 차선으로 판단하는 것을 특징으로 하는 전방 카메라를 이용한 주행 차량 휠 얼라인먼트 경보 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 (g) 단계는, 상기 제어부가 상기 차량의 직진 주행 여부에 대해, 좌·우측 차선과 차량의 거리(Left/Right Line Lateral Offset)가 일정한 값으로 유지되는 정도와, 상기 요율 검출부를 통해 검출된 차량의 요율 값으로 판단하는 것을 특징으로 하는 전방 카메라를 이용한 주행 차량 휠 얼라인먼트 경보 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 (h) 단계는, 상기 제어부가 상기 차선 정보에 근거해 좌·우측 차선의 인식 여부와, 인식된 좌·우측 차선이 직진 차선인지 여부, 상기 차량의 직진 주행 여부를 판단해 모두 참인 경우에 그 시점에 상기 조향각 검출부를 통해 검출된 조향각을 누적하는 것을 특징으로 하는 전방 카메라를 이용한 주행 차량 휠 얼라인먼트 경보 방법.
청구항 12에 있어서,
상기 (i) 단계는, 상기 제어부가 상기 누적된 조향각이 A 보다 크고 B 보다 작은 경우에 상기 휠 얼라인먼트 이상에 대한 제1 단계 경보가 출력되도록 제어하고, 상기 누적된 조향각이 B 보다 크고 C 보다 작은 경우에 상기 휠 얼라인먼트 이상에 대한 제2 단계 경보가 출력되도록 제어하며, 상기 누적된 조향각이 C 보다 큰 경우에 상기 휠 얼라인먼트 이상에 대한 제3 단계 경보가 출력되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전방 카메라를 이용한 주행 차량 휠 얼라인먼트 경보 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 (h) 단계는, 상기 제어부가 상기 차선 정보에 근거해 좌·우측 차선의 인식 여부와, 인식된 좌·우측 차선이 직진 차선인지 여부, 상기 차량의 직진 주행 여부를 판단해 한가지 조건에서라도 거짓인 경우에 상기 누적된 조향각 값을 초기화 하는 것을 특징으로 하는 전방 카메라를 이용한 주행 차량 휠 얼라인먼트 경보 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 (i) 단계는, 상기 누적 조향각에 대한 평균 조향각을 산출해, 산출된 평균 조향각 만큼 편차 각도를 보정하는 것을 특징으로 하는 전방 카메라를 이용한 주행 차량 휠 얼라인먼트 경보 방법.