KR101734234B1 - 레이더와 지도를 활용한 차량 위치 및 주행 차로 검출 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

레이더와 지도를 활용한 차량 위치 및 주행 차로 검출 장치 및 방법을 공개한다. 본 발명은 차량 주행 중 전파를 방사하고, 반사된 전파를 수신하여 타겟의 좌표에 대한 데이터를 생성하는 레이더 센서부, 데이터를 인가받아 고정 물체에 대한 데이터를 필터링하여 누적 저장하는 데이터 누적부, 누적 저장된 데이터를 분석하여, 차량이 주행중인 현재 도로의 형상에 대응하는 추종 방정식을 획득하는 도로 형상 추정부, 지도 데이터가 저장된 지도 저장부 및 추종 방정식을 기저장된 지도 데이터와 비교하여, 차량의 현재 위치를 판별하는 위치 판별부를 포함한다.

Description

레이더와 지도를 활용한 차량 위치 및 주행 차로 검출 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR RECOGNIZING POSITION AND TRAFFIC LANE OF VEHICLE USING RADAR AND MAP}

본 발명은 차량 위치 및 주행 차로 검출 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 레이더와 지도를 활용한 차량 위치 및 주행 차로 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근 스마트 카(smart car)에 대한 기술이 발전함에 따라 차량은 다양한 주변 정보를 인식하고, 인식된 주변 정보에 기초하여 운전자의 차량 운행을 보조할 수 있도록 구현되고 있다. 그리고 현재 주행중인 차로 또한 차량이 인식해야 하는 중요한 주변 정보 중 하나이다. 특히 자율 주행 차량과 같이 운전자의 도움없이 주행되는 차량에서 주행 차로 인식은 필수적인 기술이다.

기존의 주행 차로 인식은 기본적으로 차선을 우선 인식함으로써 주행 차로를 인식하며, 차선 인식은 대부분 영상 센서 또는 라이더를(LIDAR)를 통해 영상 정보를 획득하여 획득된 영상 정보를 기반으로 수행된다. 그러나 영상 센서나 라이더의 경우, 고가의 비용이 소모되어 양산이 용이하지 않다. 뿐만 아니라 영상 센서를 이용하는 경우에는 다양한 문제가 발생할 수 있다.

우선 터널의 진입이나 진출과 같이 조도가 순간적으로 변하거나 야간 또는 우천의 경우 차선의 인식률이 현저히 낮아진다. 즉, 영상 센서의 특성상 빛이 없는 환경에서는 인식률이 낮아지는 것을 방지할 수 없다. 특히 갑자기 조도가 변할 경우 영상 센서의 성능에 따라 현재 조도 상태를 인식하여 장상적으로 영상 정보를 획득하기까지 시간 지연이 발생할 수 있다. 그리고 야간과 같은 특수 상황의 경우 헤드라이트를 통해 전방 시야를 확보한다고 하여도 영상 센서를 통해 인식 가능한 차선거리가 상당히 짧아지게 된다. 더욱이 악천우와 같은 우천 상황에서 영상 센서를 통해 차선의 높은 인식률을 기대하기는 어렵다.

또한 주행 차로의 차선이 흐릿하거나 오염 또는 사라진 경우 차선을 파악하기 어렵다는 문제점이 있다. 즉, 차선의 도색이 오래되어 흐릿해지거나 새로 아스팔트가 입혀져 아직 차선이 도색되지 않은 경우 차선 위에 타이어의 스퀴즈 마크나 기타 오염으로 인해 더럽혀진 경우 차선의 인식률은 현저히 낮아지게 된다. 그리고 국가마다 다른 차선 규격도 영상 센서를 통해 차선 인식률을 낮추는 역할을 한다.

뿐만 아니라 렌즈의 이물질 및 온도, 습도 변화에 따라 회득된 영상 정보가 오염되는 문제점이 있다. 즉, 영상 센서는 카메라의 렌즈를 통해 영상 정보를 획득하기 때문에 렌즈에 습기, 물방울, 이물질 등과 같은 오염물이 부착될 경우 영상의 원본 자체가 소실된 상태이기 때문에 정상적으로 차선 정보를 취득할 수 없게 된다.

상기한 영상 센서의 문제는 라이더에서도 유사하게 발생하므로, 환경의 변화에도 인식 성능의 저하를 줄일 수 있는 대안이 필요하다.

한국 등록 특허 제10-1511859호 (2015.04.07 등록)

본 발명의 목적은 저가의 레이더와 지도를 이용하여 차량이 현재 주행 중인 차로를 검출할 수 있을 뿐만 아니라 차량의 정확한 위치를 인식할 수 있도록 하는 차량 위치 및 주행 차로 검출 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 목적을 달성하기 위한 차량 위치 및 주행 차로 검출 방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 차량 위치 및 주행 차로 검출 장치는 차량 주행 중 전파를 방사하고, 반사된 전파를 수신하여 타겟의 좌표에 대한 데이터를 생성하는 레이더 센서부; 상기 데이터를 인가받아 고정 물체에 대한 데이터를 필터링하여 누적 저장하는 데이터 누적부; 누적 저장된 상기 데이터를 분석하여, 상기 차량이 주행중인 현재 도로의 형상에 대응하는 추종 방정식을 획득하는 도로 형상 추정부; 지도 데이터가 저장된 지도 저장부; 및 상기 추종 방정식을 기저장된 지도 데이터와 비교하여, 상기 차량의 현재 위치를 판별하는 위치 판별부; 를 포함한다.

상기 데이터 누적부는 누적된 상기 데이터 각각의 위치 변화와 상기 차량의 속도를 비교하여 상기 고정 물체에 대한 필터링을 수행하는 것을 특징으로 한다.

상기 데이터 누적부는 상기 도로 형상 추정부에서 이전 획득된 상기 도로의 형상 또는 상기 위치 판별부에서 이전 사용된 상기 지도 데이터를 이용하여 상기 도로의 가장자리를 판별하고, 판별된 상기 도로의 가장자리에서 기설정된 제1 범위 이내인 것으로 판별되는 데이터를 상기 고정 물체에 대한 데이터로 필터링하는 것을 특징으로 한다.

상기 데이터 누적부는 상기 도로 형상 추정부에서 이전 획득된 상기 도로의 형상 또는 상기 위치 판별부에서 이전 사용된 상기 지도 데이터를 이용하여, 상기 도로의 중심에서 기설정된 제2 범위 이내인 것으로 판별되는 데이터를 상기 고정 물체에 대한 데이터가 아닌 것으로 판별하여 제외하는 것을 특징으로 한다.

상기 도로 형상 추정부는 누적 저장된 상기 데이터에 대해 회귀 분석 방법을 적용하여, 1차 또는 2차 방정식 형태의 상기 추종 방정식을 획득하는 것을 특징으로 한다.

상기 도로 형상 추정부는 상기 추종 방정식이 2차 방정식을 초과하지 않도록, 상기 도로가 곡선 도로이면, 상기 곡선 도로의 구간을 구분하여 상기 추종 방정식을 생성하는 것을 특징으로 한다.

상기 차량 위치 및 주행 차로 검출 장치는 GPS 신호를 수신하는 GPS 수신기를 더 구비하고, 상기 위치 판별부는 상기 GPS 신호를 분석하여 상기 지도 저장부에서 상기 GPS 신호에 대응하는 지역의 지도 데이터를 획득하는 것을 특징으로 한다.

상기 위치 판별부는 상기 추종 방정식의 계수와 상기 지도 데이터에서 분석되는 도로의 형상 방정식의 계수와 비교하여, 상기 차량이 현재 주행중인 도로의 위치를 판별하는 것을 특징으로 한다.

상기 차량 위치 및 주행 차로 검출 장치는 상기 도로 양측 가장자리에 대한 상기 추종 방정식의 계수를 비교하여, 상기 차량이 상기 도로 상에서 현재 주행 중인 위치를 분석하고, 분석된 상기 위치를 상기 지도 데이터로부터 획득되는 도로의 폭 및 차로 개수 정보에 대입하여 상기 차량이 현재 주행중인 차로를 판별하는 차로 판별부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 차량 위치 및 주행 차로 검출 장치는 상기 도로 양측 가장자리에 대한 상기 추종 방정식의 계수를 상기 지도 데이터에서 획득되는 도로의 형상 방정식의 계수와 비교하여, 상기 차량이 상기 도로 상에서 현재 주행 중인 위치를 분석하고, 분석된 상기 위치를 상기 지도 데이터로부터 획득되는 도로의 폭 및 차로 개수 정보에 대입하여 상기 차량이 현재 주행중인 차로를 판별하는 차로 판별부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 차량 위치 및 주행 차로 검출 장치는

레이더 센서부, 데이터 누적부, 도로 형상 추정부, 지도 저장부 및 위치 판별부를 포함하는 차량 위치 및 주행 차로 검출 장치의 차량 위치 및 주행 차로 검출 방법에 있어서, 상기 레이더 센서부가 차량 주행 중 전파를 방사하고, 반사된 전파를 수신하여 타겟의 좌표에 대한 데이터를 생성하는 단계; 상기 데이터 누적부가 상기 데이터를 인가받아 고정 물체에 대한 데이터를 필터링하여 누적 저장하는 단계; 상기 도로 형상 추정부가 누적 저장된 상기 데이터를 분석하여, 상기 차량이 주행중인 현재 도로의 형상에 대응하는 추종 방정식을 획득하는 단계; 및 상기 위치 판별부가 상기 추종 방정식을 상기 지도 저장부에 기저장된 지도 데이터와 비교하여, 상기 차량의 현재 위치를 판별하는 단계; 를 포함한다.

상기 차량 위치 및 주행 차로 검출 방법은 상기 도로 양측 가장자리에 대한 상기 추종 방정식의 계수를 상기 지도 데이터에서 획득되는 도로의 형상 방정식의 계수와 비교하여, 상기 차량이 상기 도로 상에서 현재 주행 중인 위치를 분석하는 단계; 및 분석된 상기 위치를 상기 지도 데이터로부터 획득되는 도로의 폭 및 차로 개수 정보에 대입하여 상기 차량이 현재 주행중인 차로를 판별하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명의 레이더와 지도를 활용한 차량 위치 및 주행 차로 검출 장치 및 방법은 레이더를 이용하여 도로 주변 고정물의 위치를 판별하고, 판별된 데이터를 누적하여 차량을 중심으로 도로 양측의 진행 방향에 대한 추종 방정식을 획득한 후, 미리 저장된 지도 상의 주변 도로에 대한 도로 형상 방정식과 비교하여, 차량의 현재 위치를 정확하게 추정 할 수 있을 뿐만 아니라 현재 주행 차로를 검출할 수 있다. 그러므로 저비용의 레이더와 지도를 이용하여 정확한 위치 인식 및 차로 감지가 가능하다. 뿐만 아니라 누적된 감지 데이터는 실제 차량이 주행하면서 획득하는 차로의 정보이므로, 이후 지도의 정밀 측위 보정을 위한 입력값으로 활용할 수 있다.

도1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 위치 및 주행 차로 검출 장치의 구성을 나타낸다.
도2 는 도1 의 도로 형상 추정부가 도로의 형상을 추정하는 방법의 일예를 나타낸다.
도3 은 도1 의 데이터 누적부가 고정 물체에 대한 데이터를 획득하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도4 는 본 발명의 차량 위치 및 주행 차로 검출 장치가 곡선 도로를 처리하는 방법의 일예를 나타낸다.
도5 는 도1 의 차로 판별부가 차량이 주행중인 차로를 판별하는 방법의 일예를 나타낸다.
도6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 위치 및 주행 차로 검출 방법을 나타낸다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.

명세서 전체에서, 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. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 위치 및 주행 차로 검출 장치의 구성을 나타낸다.

도1 을 참조하면, 본 발명의 차량 위치 및 주행 차로 검출 장치는 레이더 센서부(10), 데이터 누적부(20), 도로 형상 추정부(30), 위치 판별부(40), 지도 저장부(50), GPS 수신부(60) 및 차로 판별부(70)를 구비한다.

레이더 센서부(10)는 전파를 방사하고, 표적에 반사된 전파를 수신하는 안테나, 특정 신호를 변조하여 안테나를 통해 전파를 방사하거나 수신된 전파의 신호를 복조하는 RF(Radio Frequency) 모듈, 복조된 신호를 디지털 데이터로 변환하는 ADC(Analog Digital Converter), 변환된 데이터를 처리하여 그 처리한 결과로 타겟의 좌표를 추출하여 데이터를 생성하는 신호 처리 모듈 등을 구비하여 구성될 수 있다.

데이터 누적부(20)는 레이더 센서부(10)에서 생성된 데이터를 누적하여 저장한다. 이때 데이터 누적부(20)는 레이더 센서부(10)에서 생성된 데이터를 모두 누적하여 저장하는 것이 아니라 기설정된 방식으로 필터링함으로써, 도로 주변의 고정물체에 대한 데이터만을 추출하여 저장할 수 있다. 여기서 도로주변의 고정물체로는 일예로 가드레일, 가로수, 가로등과 같이 도로 안전을 위해 규칙성을 갖고 배치되는 다양한 물체가 사용될 수 있다. 즉 데이터 누적부(20)는 획득되는 레이더 센서부(10)에서 획득되는 복수개의 타겟에 대한 데이터 중 규칙성을 갖고 반복적으로 획득되는 데이터를 추출함으로써, 고정 물체에 대한 데이터를 1차로 필터링 할 수 있다. 데이터 누적부(20)는 우선적으로 감지된 물체의 위치 변화를 이동하는 차량의 속도 및 방향에 대비하여 고정 물체를 판별할 수 있다. 또한 데이터 누적부(20)는 위치 판별부(50)에서 제공되는 지도 데이터를 참조하여 고정 물체에 대한 데이터를 필터링 할 수도 있으며, 도로 형상 추정부(30)에서 이전 추정한 도로 형상을 기초로 고정 물체에 대한 데이터를 필터링할 수도 있다. 데이터 누적부(20)는 위치 판별부(50)에서 가장 최근에 사용된 지도 데이터에 포함된 도로의 형상 정보로부터 도로 가장자리에 대한 정보를 획득하고, 도로 가장자리로부터 기설정된 제1 범위(예를 들면 1m) 이내인 것으로 판별되는 데이터만을 고정 물체에 대한 데이터로 판별하여 누적할 수 있다. 또한 일반적으로 고정 물체는 도로의 가장자리에 배치되어 있으며, 도로는 그 특성상 급격하게 변화되는 경우가 매우 드물다. 따라서 도로 형상 추정부(30)가 이전 추정한 도로 형상을 연장함으로써, 도로 가장자리를 추정할 수 있고, 추정된 도로 가장자리에서 기설정된 범위 이내의 데이터를 누적하도록 구성될 수 있다.

또한 레이더 센서부(10)에서 획득된 데이터 중 기설정된 제2 범위(예를 들면 2m) 이내의 데이터는 도로 상의 다른 차량에 대한 데이터인 것으로 판별하여, 제외하거나 추적 대상으로 설정할 수도 있다.

도로 형상 추정부(30)는 데이터 누적부(20)에 누적된 타겟의 데이터를 이용하여 차량이 직전 주행한 도로의 형상 및 주행중인 도로의 형상을 추정한다. 도로 형상 추정부(30)는 도로 주변 고정 물체에 대해 필터링되고 누적된 데이터로부터 추종 방정식을 생성하여 도로의 형상을 추정할 수 있다.

본 발명에서 도로 형상 추정부(30)는 도로 형상을 추정하기 위한 추종 방정식을 생성할 때, 계산의 편의성을 향상시키고, 이후 지도 상의 도로 형상과 비교가 용이하도록 1차 또는 2차 방정식으로 생성한다. 특히 곡선 도로일지라도 가급적 1차 방적식으로 생성하여, 차로 판별이 용이하도록 한다.

지도 저장부(40)는 지도 데이터가 미리 저장되어 있으며, 여기서 지도 데이터는 단순히 도로의 배치 위치 정보만 포함된 기존의 지도와 달리, 도로의 형상 정보가 포함된 지도이다. 여기서 도로의 형상 정보는 도로 정보 및 도로 형상 방정식이 포함될 수 있다. 도로 정보에는 도로 폭 정보와 차로 정보가 포함될 수 있으며 도로 형상 방정식은 직선 도로나 곡선 도로와 같이 도로의 형태에 대응하는 방정식이 저장된다.

위치 판별부(50)는 도로 형상 추정부(30)에서 생성한 추종 방정식을 지도 저장부(40)에 저장된 지도 데이터와 비교하여 대응하는 위치의 지도 데이터를 탐색한다. 대응하는 지도 데이터가 탐색되면, 위치 판별부(50)는 탐색된 지도 데이터로부터 차량의 현재 위치를 판별할 수 있다. 이때 위치 판별부(50)는 지도 데이터의 탐색 속도를 높이기 위해 GPS 수신부(60)에서 인가되는 GPS 위치 데이터를 함께 이용할 수 있다. 위치 판별부(50)는 GPS 수신부(60)에서 인가되는 GPS 위치 데이터를 이용하여 차량의 위치를 1차적으로 판별한다. GPS는 알려진 바와 같이, 정확한 위치를 제공하는 것이 아니라 상당한 오차 범위(예를 들면 10m)를 갖고 있을 뿐만 아니라, 음영 지역 등이 존재하여 GPS 신호를 수신하지 못하는 경우가 수시로 발생할 수 있다. 이에 위치 판별부(50)는 지도 저장부(40)에 저장된 대량의 지도 데이터 중 GPS 위치 데이터를 이용하여 1차로 판별되는 차량의 위치를 기준으로 주변 기설정된 탐색 범위(예를 들면 30m) 내의 지도 데이터를 탐색하여 대응하는 지도 데이터를 획득할 수 있다. 즉 GPS 위치 데이터를 이용하여 지도의 탐색 범위를 제한함으로써, 차량의 현재 위치를 빠르게 탐색할 수 있도록 한다. 또한 현재 위치에 대응하는 지도 데이터의 도로 정보를 데이터 누적부(20)로 전달하여, 데이터 누적부(20)가 고정물체에 대한 필터링을 더욱 용이하게 수행할 수 있도록 한다.

한편 위치 판별부(50)는 도로 형상 추정부(30)로도 현재 위치에 대응하는 지도 데이터의 도로 정보를 전달하여, 도로 형상 추정부(30)가 도로의 형상에 대응하는 추종 방정식을 더욱 용이하게 생성하도록 할 수 있다.

GPS 수신부(60)는 GPS 위성으로부터 GPS 신호를 수신하여 현재 위치에 대한 GPS 데이터를 생성하고, 생성된 GPS 데이터를 위치 판별부(50)로 전송하여, 위치 판별부(50)가 차량의 현재 위치를 1차적으로 판별할 수 있도록 한다.

차로 판별부(70)는 위치 판별부(50)에서 획득한 추종 방정식의 계수와 대응하는 지도 데이터에 포함된 방정식의 계수를 비교하고, 계수의 차를 이용하여 차량의 도로 내에서의 위치를 판별한다. 그리고 판별된 도로 내에서의 위치와 도로 정보에 포함된 도로 폭 정보와 차로 정보를 이용하여 차량이 현재 주행중인 차로를 판별한다.

따라서 본 발명의 차량 위치 및 주행 차로 검출 장치는 레이더를 이용하여 감지되는 도로 주변 고정 물체의 데이터를 누적하여, 현재 주행 중인 도로의 형상을 1차 또는 2차 방정식 형태의 추종 방정식으로 생성하고, 생성된 추종 방정식을 지도 데이터의 도로 형상 정보와 매칭함으로써, 차량의 현재 위치를 정확하게 추정할 수 있을 뿐만 아니라, 추종 방정식과 도로 형상 정보의 도로 형상 방정식 사이의 계수를 비교함으로써, 차량이 주행중인 차로까지 판별할 수 있다.

도2 는 도1 의 도로 형상 추정부가 도로의 형상을 추정하는 방법의 일예를 나타낸다.

도2 는 차량이 직선 도로를 주행하는 경우의 일예를 나타낸다.

도2 의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이, 차량이 직선 도로를 주행하는 경우, 도로 가장자리는 일정한 기울기를 갖는 직선의 1차 방정식 형태(y = ax + b)로 표현될 수 있다. 여기서 차량이 주행하고 있는 도로의 왼쪽 가장자리(RL)은 오른쪽으로 기울어진 직선의 형태로 나타나며, 도로의 오른쪽 가장자리(RR)는 왼쪽으로 기울어진 직선의 형태라 할 수 있다.

따라서 데이터 누적부(20)에 고정물체에 대한 누적된 데이터(DATA) 또한 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이, 직선과 유사한 형태로 감지된다. 레이더 센서(10)를 이용하여 획득되는 고정물체의 좌표에 대한 데이터는 오차를 내포하고 있으며, 실제 고정물체 자체도 정확한 간격이나 위치에 배치되지 않고 오차를 갖고 배치되므로, 고정물체에 대한 누적된 데이터(DATA)를 단순히 연결하는 것만으로 도로 형상에 대한 방정식을 곧바로 획득할 수 없다. 그러나 기존에 수행된 다양한 데이터 처리 연구 및 통계학 분야에서는 획득된 데이터에서 유의미한 데이터를 추출하고, 회귀 분석(regression analysis) 방식으로 추종 방정식을 획득하는 다양한 기법이 이미 연구된 바 있다. 따라서 도로 형상 추정부(30)는 누적된 데이터(DATA)로부터 용이하게 도로의 형상에 대한 추종 방정식을 생성할 수 있다.

다만 누적된 데이터(DATA)로부터 획득되는 추종 방정식은 도로 내에서 차량이 주행중인 위치에 따라 서로 다르게 획득될 수 있다. 도2 에서 (a)에 도시된 바와 같이, 차량이 직선 도로의 정중앙을 주행 중이라면, 도로의 왼쪽 가장자리(RL)에 대응하는 추종 방정식과 도로의 오른쪽 가장자리(RR)에 대응하는 추종 방정식은 서로 좌우 대칭인 1차 방정식으로 획득된다. 즉 도로의 오른쪽과 왼쪽 가장자리에 대한 추종 방정식에서 기울기를 나타내는 계수(a)의 절대값(|a|)이 서로 동일하게 나타나고, 상수(b) 또한 동일하게 나타난다.

그러나 (b)와 같이, 차량이 도로의 오른쪽으로 치우쳐져서 주행 중이라면, 도로의 오른쪽 가장자리(RR)에 대응하는 추종 방정식은 차량이 도로의 정중앙을 주행중인 경우에 비해 계수(a)의 절대값이 더 커지는 반면, 도로의 왼쪽 가장자리(RL)에 대응하는 추종 방정식에서 계수(a)의 절대값이 더 작아진다.

또한 (c)와 같이, 차량이 도로의 왼쪽으로 치우쳐져서 주행 중이라면, 도로의 오른쪽 가장자리(RR)에 대응하는 추종 방정식은 차량이 도로의 정중앙을 주행중인 경우에 비해 계수(a)의 절대값이 더 작아지는 반면, 도로의 왼쪽 가장자리(RL)에 대응하는 추종 방정식에서 계수(a)의 절대값이 더 커진다.

실제 차량이 도로의 정중앙을 주행하는 경우는 극히 드물기 때문에, 도로 형상 추정부(30)는 두 개의 직선의 기울기, 즉 계수(a)의 절대값이 상이하게 나타나는 경우에, 동일한 절대값을 갖도록 보정을 수행하여 도로의 형상에 대한 추종 방정식을 획득할 수 있다.

상기에서는 간단한 일예로서 직선 도로에 대한 추종 방정식을 생성하는 방법만을 도시하고 설명하였으나, 곡선 도로에 대해서도 유사한 방식으로 추종 방정식을 생성할 수 있음은 자명하다.

도3 은 도1 의 데이터 누적부가 고정 물체에 대한 데이터를 획득하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

상기한 바와 같이, 데이터 누적부(20)는 레이더 센서부(10)에서 생성된 데이터를 인가받아 고정 물체에 대한 데이터를 필터링하고, 누적하여 저장한다. 이때 데이터 누적부(20)는 고정 물체에 대한 데이터를 필터링하기 위해, 도로 형상 추정부(30)에서 이전 추정한 도로의 형상 또는 위치 판별부(50)가 획득한 현재 위치에 대응하는 지도 데이터로부터 차량 전방의 도로 형상을 유추할 수 있다.

이때 도로 형상은 도로의 폭과 함께 직선 도로인지 곡선 도로인지 여부와 곡선 도로인 경우에 곡률이 유추될 수 있다. 이에 데이터 누적부(20)는 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 유추된 도로의 형상의 도로 양측 가장자리를 따라 기설정된 반지(sr)(예를 들면 1m)을 갖는 복수개의 제1 가상 원(sc)을 서로 인접하도록 연속하여 배치하고, 제1 가상 원의 범위 내에서 감지되는 타겟의 데이터만을 고정 물체에 대한 데이터로서 누적하도록 할 수 있다. 한편, 데이터 누적부(20)는 추가적으로 도로의 중앙에서 가장자리까지의 거리에 대응하는 반지름(lr)을 갖는 복수개의 제2 가상 원(lc)을 유추된 도로의 형상의 도로 중앙을 따라 서로 인접하도록 연속하여 배치하고, 제2 가상원(lc) 내에서 감지된 타겟의 데이터는 도로상을 주행중인 다른 차량에 대한 데이터로 판별하여 저장하지 않을 수 있다. 그러나 경우에 따라서 주변 차량에 대한 정보를 필요로 하는 경우가 있으므로, 제2 가상원(lc) 내에서 감지된 타겟의 데이터는 추적 대상 데이터로 누적하여 저장할 수도 있다. 그리고 제1 가상원(sc)과 제2 가상원(lc)이 서로 중첩되는 영역에서는 제1 가상원(sc)를 우선 시하여 고정 물체에 대한 타겟으로 누적하거나, 제1 가상원(sc)과 제2 가상원(lc) 사이의 영역과 함께 모호성 영역으로 지정하여 고정 물체에 대한 데이터에서 제외할 수 있다.

또한 제2 가상원(lc)의 반경(lr)을 도로의 폭(W)의 절반(1/2W)에서 제1 가상원의 반경(sc)만큼 차감된 길이(lr = 1/2W - sc)로 설정함으로써, 제1 가상원(sc)와 제2 가상원(lc)가 중첩되는 영역이 발생하지 않도록 설정할 수도 있다.

도4 는 본 발명의 차량 위치 및 주행 차로 검출 장치가 곡선 도로를 처리하는 방법의 일예를 나타낸다.

도로 형상 추정부(30)는 상기한 바와 같이, 1차 또는 2차 방정식으로 도로 형상을 추정하기 위한 추종 방정식을 생성한다. 그러나 실제 도로는 1차 또는 2차 방정식으로 완전히 표현되기 어렵다. 또한 계산의 편의성을 위해서는 방정식을 가급적 낮은 차수의 방정식으로 생성할 필요가 있다. 이에 본 발명에서는 도4 에 도시된 바와 같이, 도로에 대한 지도 데이터를 이용하여 미리 도로의 각 구간을 분할하여 1차 방정식으로 획득되는 추종 방정식을 지도 저장부(40)에 저장한다. 여기서 지도 저장부(40)는 추종 방정식의 계수와 함께 해당 추종 방정식의 계수가 획득되는 도로상의 위치(도4 에서는 원의 중심)를 함께 저장한다. 그리고 이후 위치 판별부(50)가 차량의 위치를 판별하고자 하는 경우, 1차 방정식으로 획득된 추종 방정식의 계수를 지도에 저장된 계수와 비교하여 대응하는 계수를 판별하고, 판별된 계수에 매칭되어 저장된 도로 상의 위치를 이용하여 차량의 위치를 판별할 수 있도록 한다.

도5 는 도1 의 차로 판별부가 차량이 주행중인 차로를 판별하는 방법의 일예를 나타낸다.

도2 에 도시한 바와 같이, 차량이 직선 도로를 주행중인 경우에는 도로 양측 가장자리는 일정한 기울기를 갖는 직선의 1차 방정식 형태(y = ax + b)로 표현될 수 있다. 특히 (a)와 도로의 중앙을 주행중일 때, 양측 가장자리에 대한 1차 방정식은 서로 대칭으로 나타나는 반면, 우측 또는 좌측에서 주행중일 때, 1차 방정식의 기울기가 서로 상이하게 나타나게 된다. 차로 판별부(70)는 도로 양측 가장자리에 대한 기울기의 차이를 비교하거나, 지도 데이터에 저장된 도로의 계수를 비교함으로써, 도로 상에서 차량의 현재 위치를 개략적으로 판별할 수 있다. 그리고 지도 데이터에는 도로의 폭과 함께 차로의 개수에 대한 정보가 포함되어 있으며, 차로는 기본적으로 균등한 폭을 가지므로, 개략적으로 판별된 차량의 위치에 대응하는 현자 차량이 주행중인 차로를 용이하게 판별할 수 있다.

도6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 위치 및 주행 차로 검출 방법을 나타낸다.

도1 내지 도5 를 참조하여, 도6 의 차량 위치 및 주행 차로 검출 방법을 설명하면, 먼저 차량이 주행 중 레이더 센서부(10)가 전파를 방사하고, 반사된 전파를 복조하여 타겟의 좌표를 추출하여 데이터를 획득한다(S11).

그리고 데이터 누적부(20)가 레이더 센서부(10)에서 획득된 데이터 중 고정 물체에 대한 데이터를 필터링하고, 누적하여 저장한다(S12). 이때 데이터 누적부(20)는 다양한 방법으로 데이터를 필터링할 수 있다. 데이터 누적부(20)는 차량의 주행 방향 및 속도를 기초로 획득된 데이터 중 고정 물체를 구분하여 필터링할 수 있으며, 이전 위치 판별부(50)에서 획득한 지도 데이터를 참조하여 고정 물체에 대한 데이터를 필터링할 수도 있으며, 도로 형상 추정부(30)에서 이전 추정한 도로 형상을 기초로 고정 물체에 대한 데이터를 필터링할 수도 있다.

고정 물체에 대한 데이터가 획득되면, 도로 형상 추정부(30)는 획득된 고정 물체에 대한 누적 데이터를 이용하여 회귀 분석 방식으로 도로의 형상을 추종하여 추종 방정식을 생성한다(S13).

한편 레이더 센서부(10)가 데이터를 획득하고, 데이터 누적부(20)가 데이터를 누적하며, 도로 형상 추정부(30)가 도로의 형상에 따른 추종 방정식을 생성하는 것과 별도로, GPS 수신부(60)는 GPS 신호를 수신한다(S14). 그리고 위치 판별부(50)는 수신된 GPS 신호로부터 차량의 개략적인 위치를 파악하고, 파악된 위치에 대응하는 지도 데이터를 지도 저장부(40)에서 탐색하여 획득한다(S15).

이에 위치 판별부(50)는 도로 형상 추정부(30)에서 생성한 추종 방정식을획득된 지도 데이터와 비교하여, 지도 상에서 차량의 현재 위치를 정확하게 판별한다(S16).

그리고 차로 판별부(70)는 지도 데이터로부터 차량의 현재 위치의 도로 폭과 차로 개수를 확인하고, 도로 양측 가장자리에 대한 추종 방정식의 계수를 비교하여, 계수 차에 대응하는 차량의 현재 차로를 판별한다(S17).

결과적으로 본 발명의 차량 위치 및 주행 차로 검출 방법은 GPS와 더불어 차량의 레이더를 이용하여 차량의 정확한 위치를 확인할 수 있을 뿐만 아니라, 차량이 현재 주행중인 차로를 판단할 수 있다.

본 발명에 따른 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (16)

1. 차량 주행 중 전파를 방사하고, 반사된 전파를 수신하여 타겟의 좌표에 대한 데이터를 생성하는 레이더 센서부;
   상기 데이터를 인가받아 고정 물체에 대한 데이터를 필터링하여 누적 저장하는 데이터 누적부;
   누적 저장된 상기 데이터를 분석하여, 상기 차량이 주행중인 현재 도로의 형상에 대응하는 추종 방정식을 획득하는 도로 형상 추정부;
   지도 데이터가 저장된 지도 저장부;
   상기 추종 방정식을 기저장된 지도 데이터와 비교하여, 상기 차량의 현재 위치를 판별하는 위치 판별부; 및
   도로 양측 가장자리에 대한 상기 추종 방정식의 계수를 지도 데이터에서 획득되는 도로의 형상 방정식의 계수와 비교하여, 차량이 도로상에서 현재 주행 중인 위치를 분석하고, 그 분석된 상기 위치를 상기 지도 데이터로부터 획득되는 도로의 폭 및 차로 개수 정보에 대입하여 차량이 현재 주행중인 차로를 판별하는 차로 판별부;
   를 포함하는 차량 위치 및 주행 차로 검출 장치.
2. 제1 항에 있어서, 상기 데이터 누적부는
   누적된 상기 데이터 각각의 위치 변화와 상기 차량의 속도를 비교하여 상기 고정 물체에 대한 필터링을 수행하는 것을 특징으로 하는 차량 위치 및 주행 차로 검출 장치.
3. 제1 항에 있어서, 상기 데이터 누적부는
   상기 도로 형상 추정부에서 이전 획득된 상기 도로의 형상 또는 상기 위치 판별부에서 이전 사용된 상기 지도 데이터를 이용하여 상기 도로의 가장자리를 판별하고, 판별된 상기 도로의 가장자리에서 기설정된 제1 범위 이내인 것으로 판별되는 데이터를 상기 고정 물체에 대한 데이터로 필터링하는 것을 특징으로 하는 차량 위치 및 주행 차로 검출 장치.
4. 제1 항에 있어서, 상기 데이터 누적부는
   상기 도로 형상 추정부에서 이전 획득된 상기 도로의 형상 또는 상기 위치 판별부에서 이전 사용된 상기 지도 데이터를 이용하여, 상기 도로의 중심에서 기설정된 제2 범위 이내인 것으로 판별되는 데이터를 상기 고정 물체에 대한 데이터가 아닌 것으로 판별하여 제외하는 것을 특징으로 하는 차량 위치 및 주행 차로 검출 장치.
5. 제1 항에 있어서, 상기 도로 형상 추정부는
   누적 저장된 상기 데이터에 대해 회귀 분석 방법을 적용하여, 1차 또는 2차 방정식 형태의 상기 추종 방정식을 획득하는 것을 특징으로 하는 차량 위치 및 주행 차로 검출 장치.
6. 제5 항에 있어서, 상기 도로 형상 추정부는
   상기 추종 방정식이 2차 방정식을 초과하지 않도록, 상기 도로가 곡선 도로이면, 상기 곡선 도로의 구간을 구분하여 상기 추종 방정식을 생성하는 것을 특징으로 하는 차량 위치 및 주행 차로 검출 장치.
7. 제1 항에 있어서, 상기 차량 위치 및 주행 차로 검출 장치는
   GPS 신호를 수신하는 GPS 수신기를 더 구비하고,
   상기 위치 판별부는
   상기 GPS 신호를 분석하여 상기 지도 저장부에서 상기 GPS 신호에 대응하는 지역의 지도 데이터를 획득하는 것을 특징으로 하는 차량 위치 및 주행 차로 검출 장치.
8. 제1 항에 있어서, 상기 위치 판별부는
   상기 추종 방정식의 계수와 상기 지도 데이터에서 분석되는 도로의 형상 방정식의 계수와 비교하여, 상기 차량이 현재 주행중인 도로의 위치를 판별하는 것을 특징으로 하는 차량 위치 및 주행 차로 검출 장치.
9. 삭제
10. 삭제
11. 레이더 센서부, 데이터 누적부, 도로 형상 추정부, 지도 저장부 및 위치 판별부를 포함하는 차량 위치 및 주행 차로 검출 장치의 차량 위치 및 주행 차로 검출 방법에 있어서,
    상기 레이더 센서부가 차량 주행 중 전파를 방사하고, 반사된 전파를 수신하여 타겟의 좌표에 대한 데이터를 생성하는 단계;
    상기 데이터 누적부가 상기 데이터를 인가받아 고정 물체에 대한 데이터를 필터링하여 누적 저장하는 단계;
    상기 도로 형상 추정부가 누적 저장된 상기 데이터를 분석하여, 상기 차량이 주행중인 현재 도로의 형상에 대응하는 추종 방정식을 획득하는 단계;
    상기 위치 판별부가 상기 추종 방정식을 상기 지도 저장부에 기저장된 지도 데이터와 비교하여, 상기 차량의 현재 위치를 판별하는 단계;
    도로 양측 가장자리에 대한 상기 추종 방정식의 계수를 지도 데이터에서 획득되는 도로의 형상 방정식의 계수와 비교하여, 차량이 도로상에서 현재 주행 중인 위치를 분석하는 단계; 및
    분석된 상기 위치를 상기 지도 데이터로부터 획득되는 도로의 폭 및 차로 개수 정보에 대입하여 차량이 현재 주행중인 차로를 판별하는 단계;
    를 포함하는 차량 위치 및 주행 차로 검출 방법.
12. 제11 항에 있어서, 상기 누적 저장하는 단계는
    상기 도로 형상 추정부에서 이전 획득된 상기 도로의 형상 또는 상기 위치 판별부에서 이전 사용된 상기 지도 데이터를 이용하여 상기 도로의 가장자리를 판별하는 단계; 및
    판별된 상기 도로의 가장자리에서 기설정된 제1 범위 이내인 것으로 판별되는 데이터를 상기 고정 물체에 대한 데이터로 필터링하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 위치 및 주행 차로 검출 방법.
13. 제11 항에 있어서, 상기 추종 방정식을 획득하는 단계는
    누적 저장된 상기 데이터에 대해 회귀 분석 방법을 적용하여 상기 추종 방정식을 획득하는 단계; 및
    상기 추종 방정식이 3차 방정식 이상으로 획득되면, 상기 도로 구간을 구분하여 2차 방정식 이하의 상기 추종 방정식으로 획득하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 위치 및 주행 차로 검출 방법.
14. 제11 항에 있어서, 상기 현재 위치를 판별하는 단계는
    상기 추종 방정식의 계수와 상기 지도 데이터에서 분석되는 도로의 형상 방정식의 계수와 비교하여 상기 차량이 현재 주행중인 도로의 위치를 판별하는 것을 특징으로 하는 차량 위치 및 주행 차로 검출 방법.
15. 제14 항에 있어서, 상기 차량 위치 및 주행 차로 검출 장치는
    GPS 신호를 수신하는 GPS 수신기를 더 구비하고,
    상기 차량 위치 및 주행 차로 검출 방법은
    상기 GPS 신호를 수신하는 단계;
    상기 위치 판별부가 상기 GPS 신호를 분석하여 차량의 위치를 판별하는 단계; 및
    상기 지도 저장부에서 판별된 상기 위치에 대응하는 지역의 지도 데이터를 획득하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 위치 및 주행 차로 검출 방법.
16. 삭제

Images