KR101778560B1 - 운전자 보조 시스템 및 이를 포함하는 차량, 운전자 보조 시스템의 제어방법 - Google Patents

운전자 보조 시스템 및 이를 포함하는 차량, 운전자 보조 시스템의 제어방법 Download PDF

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Abstract

개시된 발명은 지도 기반의 운전자 보조 시스템(Map based ADAS) 및 이를 포함하는 차량, 운전자 보조 시스템의 제어방법을 제안한다.
이를 위해 본 발명의 일 측면에 의한 지도 기반의 운전자 보조 시스템 및 이를 포함하는 차량, 운전자 보조 시스템의 제어방법에 의하면, 도로 DB 내에 있는 고도 정보를 이용하여 경사도 변화를 계산하고, 계산된 경사도 변화를 바탕으로 구간을 나누어 해당 구간 정보를 송출함으로써 시스템 효율을 향상시키고, 네트워크 부하를 절감할 수 있다. 또한 캘리브레이션의 최소화가 가능하고, 최소 구간 거리 확보를 위한 별도의 후처리가 불필요하여 차량 제어와 같은 실시간 제어가 필요한 시스템에 적합하다.

Description

운전자 보조 시스템 및 이를 포함하는 차량, 운전자 보조 시스템의 제어방법{ADVANCED DRIVER ASSIST SYSTEM AND VEHICLE COMPRISING THE SAME, CONTROL METHOD FOR THE ADVANCED DRIVER ASSIST SYSTEM}
개시된 발명은 지도 기반의 운전자 보조 시스템(Map based ADAS) 및 이를 포함하는 차량, 운전자 보조 시스템의 제어방법에 관한 것이다.
차량은 기본적인 주행 기능 외에도 오디오 기능, 비디오 기능, 내비게이션 기능, 공조 제어, 시트 제어, 조명 제어 등의 사용자 편의를 위한 부가적인 기능을 포함한다.
이러한 기능을 수행하기 위해 오디오와 멀티미디어 장치 및 내비게이션 장치 등이 통합되어 하나의 시스템으로 구현된 장치로서, 라디오, CD(Compact Disk) 등의 오디오 서비스, DVD(Digital Versatile Disk) 등의 비디오 서비스와, 목적지 안내 기능과 같은 내비게이션 서비스 등을 제공하는 차량용 에이브이엔 장치(Audio Video Navigation; 이하, AVN라 한다)가 차량 내에 구비된다.
최근에는 차량 IT 기술의 발달로 차량의 주행 안정성 향상 및 운전자의 편의 확보를 위해 첨단 운전자 보조 시스템(Advanced Driver Assist System, ADAS)이 도입되고 있다. 운전자 보조 시스템(ADAS)은 AVN 장치의 내비게이션(Navigation)을 통해 획득한 지도(map) 정보와 위치 정보를 이용하여 다양한 기능을 수행할 수 있는 내비게이션 연동 운전자 보조 시스템(Map based ADAS)으로 발전되고 있다.
지도 정보를 이용한 내비게이션 연동 운전자 보조 시스템(Map based ADAS)을 개발하기 위해서는 주행 경로 상의 정밀 지도에 존재하는 연속성 또는 비연속성을 갖는 도로 지형 정보로부터 주행 상황 예측에 필요한 구배/곡률 형상 및 차속 정보가 필요하다. 따라서 내비게이션 연동 운전자 보조 시스템(Map based ADAS)에서 필요로 하는 지도 정보의 양이 기하 급수적으로 증가하므로 지도 정보를 송출하고, 모델링하는 과정에서 시스템에 과도한 부하가 발생하기 때문에 이를 개선하기 위한 방안이 필요하다.
본 발명의 일 측면은, 경사도 변화를 이용하여 지도 정보(고도, 구배 정보) 송출 데이터의 정확성을 향상시키고 시스템 부하를 절감할 수 있는 지도 기반의 운전자 보조 시스템(Map based ADAS) 및 이를 포함하는 차량, 운전자 보조 시스템의 제어방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의한 운전자 보조 시스템은, 지도 DB를 저장하는 저장부; 지도 DB에 있는 GPS 좌표를 이용하여 경로 상의 이동 거리에 따른 고도 정보를 업데이트하고, 고도 정보를 이용하여 경사도 변화를 계산하고, 계산된 경사도 변화를 바탕으로 구간을 나눌지, 연속한 구간으로 볼지를 결정하고, 해당 구간 정보를 송출하는 도로 모델링부; 송출된 구간 정보에 기초하여 차량을 제어하는 제어 장치;를 포함하고, 도로 모델링부는, 차량의 현재 위치에서 목적지까지의 주행 경로를 탐색하고, 탐색된 주행 경로를 지도에 매칭시켜 도로 모델링 DB 정보를 추출하고, 추출된 도로 모델링 DB 정보를 입력 받아 지도 정보 선형 단순화 알고리즘을 이용하여 단거리/장거리 구배 도로 모델을 연산하고, 차량이 주행하는 도로 형상을 3가지 타입으로 정의하고, 주행 경로를 전방 3개의 구간으로 구분하여 단거리/장거리 도로 모델 정보를 이벤트 신호로 송출하고, 주행 경로 상의 3개의 지점 정보를 이용하여 구간을 나눌지 여부를 결정하고, 업데이트된 지도 DB를 이용하여 1번, 2번, 3번 메모리에 누적 이동 거리와 고도 값을 저장하고, 마지막에 송출했던 지점부터 1번 메모리에 있는 지점까지의 구간 정보를 송출한다.
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삭제
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삭제
도로 모델링부는, 1번, 2번, 3번 메모리에 있는 정보를 이용하여 2번 메모리 정보의 송출 여부를 판단한다.
또한, 도로 모델링부는, 2번 메모리의 정보가 구간이 나뉘는 조건을 만족하면 2번 메모리를 1번 메모리로 이동하고, 3번 메모리 정보를 2번 메모리로 이동하고, 지도 DB로부터 업데이트된 정보를 3번 메모리로 이동한다.
또한, 도로 모델링부는, 2번 메모리의 정보가 구간이 나뉘는 조건을 만족하지 않으면 1번 메모리 정보를 유지하고, 2번 메모리 정보를 삭제하고, 3번 메모리 정보를 2번 메모리로 이동하고, 지도 DB로부터 업데이트된 정보를 3번 메모리로 이동한다.
삭제
그리고, 본 발명의 일 측면에 의한 운전자 보조 시스템의 제어방법은, 통신부를 통해 차량의 위치 정보를 수신하고; 위치 정보에 기초하여 차량의 현재 위치를 계산하고, 계산된 현재 위치에서 목적지까지의 주행 경로를 탐색하고; 탐색된 주행 경로 상의 지도 DB에 있는 GPS 좌표를 이용하여 주행 경로 상의 이동 거리에 따른 고도 정보를 업데이트하고; 고도 정보를 이용하여 경사도 변화를 계산하고; 계산된 경사도 변화를 바탕으로 구간을 나눌지, 연속한 구간으로 볼지를 결정하고, 해당 구간 정보를 송출하는 것;을 포함하고, 구간 정보를 송출하는 것은, 탐색된 주행 경로를 지도에 매칭시켜 도로 모델링 DB 정보를 추출하고; 지도 정보 선형 단순화 알고리즘을 이용하여 추출된 도로 모델링 DB 정보로부터 단거리/장거리 구배 도로 모델을 모델링하는 것;을 포함하고, 도로 모델을 모델링하는 것은, 차량이 주행하는 도로 형상을 3가지 타입으로 정의하고; 주행 경로를 전방 3개의 구간으로 구분하여 단거리/장거리 도로 모델 정보를 이벤트 신호로 송출하고; 주행 경로 상의 3개의 지점 정보를 이용하여 상기 구간을 나눌지 여부를 결정하고, 업데이트된 지도 DB를 이용하여 1번, 2번, 3번 메모리에 누적 이동 거리와 고도 값을 저장하고, 마지막에 송출했던 지점부터 1번 메모리에 있는 지점까지의 구간 정보를 송출하는 것;을 포함한다.
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또한, 본 발명의 일 측면에 의한 운전자 보조 시스템의 제어방법은, 단거리/장거리 구배 도로 모델을 모델링하기 이전에 도로 모델링 DB 정보를 필터링하는 것;을 더 포함한다.
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또한, 도로 모델을 모델링하는 것은, 1번, 2번, 3번 메모리에 있는 정보를 이용하여 2번 메모리 정보의 송출 여부를 판단한다.
또한, 도로 모델을 모델링하는 것은, 2번 메모리의 정보가 구간이 나뉘는 조건을 만족하면 2번 메모리를 상기 1번 메모리로 이동하고, 3번 메모리 정보를 2번 메모리로 이동하고, 지도 DB로부터 업데이트된 정보를 3번 메모리로 이동한다.
또한, 도로 모델을 모델링하는 것은, 2번 메모리의 정보가 구간이 나뉘는 조건을 만족하지 않으면 1번 메모리 정보를 유지하고, 2번 메모리 정보를 삭제하고, 3번 메모리 정보를 2번 메모리로 이동하고, 지도 DB로부터 업데이트된 정보를 3번 메모리로 이동한다.
운전자 보조 시스템은, CAN 통신을 통해 차량을 제어한다.
본 발명의 일 측면에 의한 지도 기반의 운전자 보조 시스템 및 이를 포함하는 차량, 운전자 보조 시스템의 제어방법에 의하면, 도로 DB 내에 있는 고도 정보를 이용하여 경사도 변화를 계산하고, 계산된 경사도 변화를 바탕으로 구간을 나누어 해당 구간 정보를 송출함으로써 시스템 효율을 향상시키고, 네트워크 부하를 절감할 수 있다. 또한 캘리브레이션의 최소화가 가능하고, 최소 구간 거리 확보를 위한 별도의 후처리가 불필요하여 차량 제어와 같은 실시간 제어가 필요한 시스템에 적합하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량의 외관을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 내비게이션 연동 운전자 보조 시스템(Map based ADAS)의 제어 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 운전자 보조 시스템에서 도로 형상을 3가지 타입으로 정의한 표를 도시한 도면이다.
도 5는 도 4에서 정의한 구배 타입으로 표현한 실제 도로의 구배 프로파일을 도시한 도면이다.
도 6은 도 5에서 중복되는 유형을 제거한 구배 프로파일을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 운전자 보조 시스템에서 선형 단순화 구배 도로 모델링을 위한 도로의 예를 도시한 도면이다.
도 8은 도 7에서 모델링한 구배 도로의 전체 구배 변화를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 운전자 보조 시스템에서 선형 단순화 도로 모델링 알고리즘을 도시한 동작 순서도이다.
도 10은 도 9의 선형 단순화 도로 모델링 알고리즘에서 window 내 정보를 업데이트하는 예를 도시한 도면이다.
도 11은 도 10에서 업데이트한 도로 정보를 이용하여 누적 이동 거리와 고도 값을 저장하는 메모리의 예를 도시한 도면이다.
도 12는 도 11의 메모리에 있는 정보를 이용하여 2번 메모리의 정보를 삭제하는 예를 도시한 도면이다.
도 13은 도 11의 메모리에 있는 정보를 이용하여 2번 메모리의 정보를 이동하는 예를 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 의한 운전자 보조 시스템에서 경사도 변화를 이용하여 선형 단순화 도로 모델링한 예를 도시한 도면으로, SP 지점, CP 지점, RP 지점이 오르막 → 내리막을 나타낼 경우를 도시한 도면이다.
도 15는 도 14에서 CP 지점의 구간이 나뉘는 조건을 만족하는 도로 모델링 예를 도시한 도면이다.
도 16은 도 14에서 CP 지점의 구간이 나뉘는 조건을 만족하지 않는 도로 모델링 예를 도시한 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 의한 선형 단순화 도로 모델링에서 SP 지점, CP 지점, RP 지점이 내리막 → 오르막을 나타낼 경우를 도시한 도면이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 의한 선형 단순화 도로 모델링에서 SP 지점, CP 지점, RP 지점이 내리막 → 평지를 나타낼 경우를 도시한 도면이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 의한 선형 단순화 도로 모델링에서 SP 지점, CP 지점, RP 지점이 오르막 → 평지를 나타낼 경우를 도시한 도면이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 의한 선형 단순화 도로 모델링에서 SP 지점, CP 지점, RP 지점이 평지 → 오르막을 나타낼 경우를 도시한 도면이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 의한 선형 단순화 도로 모델링에서 SP 지점, CP 지점, RP 지점이 평지 → 오르막을 나타낼 경우를 도시한 도면이다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 의한 선형 단순화 도로 모델링에서 SP 지점, CP 지점, RP 지점이 연속된 내리막을 나타낼 경우를 도시한 도면이다.
도 23은는 본 발명의 일 실시예에 의한 선형 단순화 도로 모델링에서 SP 지점, CP 지점, RP 지점이 연속된 오르막을 나타낼 경우를 도시한 도면이다.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 의한 운전자 보조 시스템에서 도로 모델링 및 신호 송출 알고리즘을 도시한 동작 순서도이다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 의한 운전자 보조 시스템에서 도로 모델링 결과를 도시한 도면이다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.
또한, 본 명세서의 각 도면에서 제시된 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낸다.
또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다.
또한, 본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 개시된 지도 기반의 운전자 보조 시스템(Map based ADAS) 및 이를 포함하는 차량, 운전자 보조 시스템의 제어방법에 관한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량의 외관을 도시한 도면이다.
도 1에서, 본 발명의 일 실시예에 의한 차량(1)은 차량(1)의 외관을 형성하는 본체(10), 차량(1)을 이동시키는 차륜(21, 22), 차륜(21, 22)을 회전시키는 구동 장치(미도시), 차량(1) 내부를 외부로부터 차폐시키는 도어(14), 차량(1) 내부의 운전자에게 차량(1) 전방의 시야를 제공하는 전면 유리(17), 운전자에게 차량(1) 후방의 시야를 제공하는 사이드 미러(18, 19)를 포함한다.
차륜(21, 22)은 차량의 전방에 마련되는 전륜(21), 차량의 후방에 마련되는 후륜(22)을 포함하며, 구동 장치(24)는 본체(10)가 전방 또는 후방으로 이동하도록 전륜(21) 또는 후륜(22)에 회전력을 제공한다. 이와 같은 구동 장치(24)는 화석 연료를 연소시켜 회전력을 생성하는 엔진(engine) 또는 축전기(미도시)로부터 전원을 공급받아 회전력을 생성하는 모터(motor)를 채용할 수 있다.
도어(14)는 본체(10)의 좌측 및 우측에 회동 가능하게 마련되어 개방 시에 운전자가 차량(1)의 내부에 탑승할 수 있도록 하며, 폐쇄 시에 차량(1)의 내부를 외부로부터 차폐시킨다.
전면 유리(17)는 본체(10)의 전방 상측에 마련되어 차량(1) 내부의 운전자가 차량(1) 전방의 시각 정보를 획득할 수 있도록 하는 것으로서, 윈드쉴드 글래스(windshield glass)라고도 한다.
또한, 사이드 미러(18, 19)는 본체(1)의 좌측에 마련되는 좌측 사이드 미러(18) 및 우측에 마련되는 우측 사이드 미러(19)를 포함하며, 차량(1) 내부의 운전자가 차량(1) 측면 및 후방의 시각 정보를 획득할 수 있도록 한다.
이외에도 차량(1)은 후방의 장애물 내지 다른 차량을 감지하는 근접 센서, 강수 여부 및 강수량을 감지하는 레인 센서 등의 감지 장치를 포함할 수 있다.
근접 센서의 일 예로서, 차량의 측면 또는 후면에 감지 신호를 발신하고, 다른 차량 등의 장애물로부터 반사되는 반사 신호를 수신한다. 또한 수신된 반사 신호의 파형을 기초로 차량(1) 후방의 장애물의 존재 여부를 감지하고, 장애물의 위치를 검출할 수 있다. 이와 같은 근접 센서는 초음파를 발신하고, 장애물에 반사된 초음파를 이용하여 장애물까지의 거리를 검출하는 방식을 채용할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 2에서, 차량(1)의 내부에는 탑승자가 앉는 시트(DS, PS), 차량(1)의 동작을 제어하고 차량(1)의 운행 정보를 표시하는 각종 계기가 마련되는 대시 보드(30; dashboard), 차량(1)의 방향을 조작하는 스티어링 휠(60)이 마련될 수 있다.
시트(DS, PS)는 운전자가 앉는 운전석(DS), 동승자가 앉는 조수석(PS), 차량(1) 내 후방에 위치하는 뒷좌석(미도시)을 포함할 수 있다.
대시 보드(30)에는 주행과 관련된 정보를 표기하는 속도 계기, 연료 계기, 자동 변속 선택 레버 표시등, 타코 미터, 구간 거리계 등의 계기판(31)과, 기어박스(40), 센터페시아(50) 등이 마련될 수 있다.
기어박스(40)에는 차량 변속을 위한 변속 기어(41)가 설치된다. 또한, 도면에 도시된 것처럼, 사용자가 AVN 장치(51)나 차량의 주요 기능의 수행을 제어하기 위한 사용자 명령을 입력하기 위한 입력부(110)가 설치된다
센터페시아(50)에는 공조 장치, 시계, AVN 장치(51) 등이 설치될 수 있다. 공조 장치는 차량(1) 내부의 온도, 습도, 공기의 청정도, 공기의 흐름을 조절하여 차량(1)의 내부를 쾌적하게 유지한다. 공조 장치는 센터페시아(50)에 설치되고 공기를 토출하는 적어도 하나의 토출구를 포함할 수 있다. 센터페시아(50)에는 공조 장치 등을 제어하기 위한 버튼이나 다이얼 등이 설치될 수 있다. 운전자 등의 사용자는 센터페시아(50)에 배치된 버튼이나 다이얼을 이용하여 차량(1)의 공조 장치를 제어할 수 있다.
AVN 장치(51)는 차량(1) 내 오디오와 멀티미디어 장치 및 내비게이션 장치 등이 통합되어 하나의 시스템으로 구현된 장치로서, 차량(1) 내에서 사용자에게 지상파 라디오 신호에 기초하여 라디오를 재생하는 라디오 서비스, CD(Compact Disk) 등을 재생하는 오디오 서비스, DVD(Digital Versatile Disk) 등을 재생하는 비디오 서비스와, 사용자에게 목적지까지의 경로를 안내하는 내비게이션 서비스, 차량(1)과 연결된 이동 단말의 전화 수신 여부를 제어하는 전화 서비스 등을 제공한다. 또한, AVN 장치(51)는 사용자의 조작이 아닌 음성을 입력받아 상술한 라디오 서비스, 오디오 서비스, 비디오 서비스, 내비게이션 서비스, 전화 서비스를 제공하는 음성 인식 서비스 또한 제공할 수 있다.
또한, AVN 장치(51)는 USB(Universal Serial Bus) 포트 등을 장착하여 PMP(Portable Multimedia Player), MP3(MPEG Audio Layer-3) 플레이어, PDA(Personal Digital Assistants) 등의 멀티미디어용 휴대 장치와 연결되며 오디오 및 비디오 파일을 재생시킬 수도 있다.
이러한 AVN 장치(51)는 대시보드(30) 상에 거치식으로 설치될 수 있고, 센터페시아(50) 내부에 매립되어 설치될 수도 있다.
사용자는 AVN 장치(51)를 통해 라디오 서비스, 오디오 서비스, 비디오 서비스, 및 내비게이션 서비스를 제공 받을 수 있다.
여기서, AVN 장치(51)는 내비게이션 단말로 지칭될 수 있으며, 그 밖에 당업자들에게 사용되는 다양한 용어로 지칭될 수 있다.
또한, 센터페시아(50)에는 일 실시예에 의하면 AVN 장치(51)를 제어하기 위한 입력부가 설치될 수도 있다. 실시예에 따라서 AVN 장치(51)의 입력부는 센터페시아(50)가 아닌 다른 위치에 설치될 수도 있다. 예를 들어, AVN 장치(51)의 입력부는 AVN 장치(51)의 디스플레이부(120) 주변에 형성될 수도 있다. 또한 다른 예로 AVN 장치(51)의 입력부는 기어 박스(40) 등에 설치될 수도 있다.
스티어링 휠(60)은 차량의 주행 방향을 조절하기 위한 장치로, 운전자에 의해 파지되는 림(61) 및 차량의 조향 장치와 연결되고 림(61)과 조향을 위한 회전축의 허브를 연결하는 스포크(62)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라서 스포크(62)에는 차량(1) 내의 각종 장치, 일례로 AVN 장치(51) 등을 제어하기 위한 조작 장치가 형성될 수 있다.
한편, 디스플레이부(120)는 사용자의 조작에 따라 제공되는 AVN 장치(51) 내 다양한 기능의 실행 영상을 표시한다. 예를 들어, 라디오 화면, 오디오 화면, 비디오 화면, 내비게이션 화면, 전화 화면 중 적어도 하나를 선택적으로 표시할 수 있을 뿐만 아니라, 차량(1)의 제어와 관련된 각종 제어 화면 또는 AVN 장치(51)에서 실행할 수 있는 부가 기능과 관련된 화면을 표시할 수도 있다.
일 실시예에 따르면, AVN 장치(51)는 상술한 공조 장치와 연동하여 디스플레이부(120)를 통해 공조 장치의 제어와 관련된 각종 제어 화면을 표시할 수 있다. 뿐만 아니라, AVN 장치(51)는 공조 장치의 동작 상태를 제어하여 차량(1) 내의 공조 환경을 조절할 수 있다. 또한, AVN 장치(51)는 디스플레이부(120)를 통해 운전자에게 목적지까지의 경로가 표시된 지도를 표시할 수 있다. 이에 관한 구체적인 설명은 후술하도록 한다.
이러한 디스플레이부(120)는 기어 박스(40)에 마련된 입력부(110)와 함께 사용자 인터페이스(100)를 구성한다.
사용자 인터페이스(100)는 차량(1)에 마련된 AVN 장치(51)와 사용자 간에 상호 작용이 가능하도록 하는 장치로, 키 패드, 리모컨, 조그 다이얼(노브), 터치 패드 등을 이용하여 사용자 명령을 입력 받고, 디스플레이부(120) 상에 표시되는 문자나 메뉴가 선택됨으로써 사용자 명령을 입력 받는 장치이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 내비게이션 연동 운전자 보조 시스템(Map based ADAS)의 제어 구성도이다.
도 3에서, 본 발명의 일 실시예에 의한 내비게이션 연동 운전자 보조 시스템(1000)은 사용자 인터페이스(100), 통신부(200), 경로 정보 송출 장치(300) 및 운전 보조 제어 장치(400)를 더 포함한다.
사용자 인터페이스(100)는 사용자로부터 원하는 목적지를 입력 받고, 경로 안내를 위한 지도, 도로 환경 정보 및 사용자의 명령에 대한 동작 정보를 표시하는 것으로, 입력부(110)와 디스플레이부(120)를 포함한다.
입력부(110)는 경로 안내 명령 및 사용자로부터 목적지 정보를 입력 받고, 입력된 목적지 정보를 경로 정보 송출 장치(300)에 전송한다.
디스플레이부(120)는 입력부(110)를 통해 사용자가 조작한 경로 정보 송출 장치(300)의 기능을 표시하고, 사용자에 의해 선택된 기능의 동작 정보를 표시한다.
또한, 디스플레이부(120)는 사용자의 명령 정보를 입력받기 위한 조작 모드의 영상을 표시할 수 있고, 경로 안내를 위한 지도, 도로 환경 정보 등의 내비게이션 기능의 동작 정보를 표시할 수 있으며, 디엠비의 방송 영상을 표시할 수 있고, 오디오의 음악 정보를 표시할 수 있으며, 인터넷 검색을 위한 검색 영상을 표시할 수도 있다.
또한, 디스플레이부(120)는 지도 표시 시, 사진 지도 또는 그래픽 지도를 표시할 수 있으며, 사용자의 명령에 따라 사진 지도와 그래픽 지도를 듀얼로 함께 표시하는 것도 가능하다.
또한, 디스플레이부(120)는 전화 통화와 관련된 정보를 표시하거나, 음악 재생과 관련된 정보를 표시하는 것도 가능하고 외부의 방송 신호를 영상으로 표시하는 것도 가능하다.
이때, 디스플레이부(120)는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display: LCD) 패널, 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED) 패널, 또는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode: OLED) 패널 등으로 구현될 수 있다.
또한, 디스플레이부(120)는 실시 형태에 따라 사용자로부터 제어 명령을 입력 받고, 입력 받은 제어 명령에 대응하는 동작 정보를 표시하는 터치 스크린 패널(Touch Screen Panel: TSP)을 채용할 수 있다.
터치 스크린 패널은 동작 정보 및 사용자가 입력할 수 있는 제어 명령을 표시하는 디스플레이, 사용자의 신체 일부가 접촉한 좌표를 검출하는 터치 패널(touch panel), 터치 패널이 검출한 접촉 좌표를 기초로 사용자가 입력한 제여 명령을 판단하는 터치 스크린 컨트롤러 등을 포함할 수 있다.
터치 스크린 컨트롤러는 터치 패널을 통하여 검출하는 사용자의 터치 좌표와 디스플레이부(120)를 통하여 표시하는 제어 명령의 좌표를 비교하여 사용자가 입력한 제어 명령을 인식할 수 있다.
통신부(200)는 무선 접속 장치(Access Point) 등을 통하여 근거리 통신망(Local Area Network: LAN)에 접속하는 와이파이(Wireless Fidelity: WiFi) 통신 모듈(210), 단일의 외부 장치와 일-대-일로 통신하거나 소수의 외부 장치와 일-대-다로 통신하는 블루투스(Bluetooth) 통신 모듈(220), 디지털 방송 신호를 수신하는 방송신호 수신 모듈(230) 및 위성 등으로부터 차량(1)의 위치 정보를 수신하는 위치 정보 수신 모듈(240) 등을 포함할 수 있다.
또한, 통신부(200)는 GSM/3GPP 계열의 통신 방식(GSM, HSDPA, LTE 어드밴스드), 3GPP2 계열의 통신 방식(CDMA 등) 또는 와이맥스 등의 무선 통신 프로토콜을 이용하여 다른 장치와 연결될 수도 있다.
또한, 통신부(200)는 GPS 위성과 데이터를 송수신하여 현재 차량(1)의 위치 정보를 GPS 위성으로부터 송수신하거나, 원격지에 위치한 서버로부터 지도 정보를 송수신할 수 있다. 이와 같은 차량(1)의 위치 정보 및 지도 정보는 사용자가 설정한 목적지로 이동하기 위한 경로의 제공에 이용될 수 있다.
또한, 통신부(200)는 다른 장치와 연결되어 멀티미디어 데이터를 송수신할 수 있다. 구체적으로, 통신부(200)는 차량(1) 근처에 위치한 이동 단말 또는 원격지에 위치한 서버와 연결되어, 이동 단말 또는 서버로부터 멀티미디어 데이터를 송신할 수 있다. 예를 들어, 통신부(200)는 사용자의 스마트 폰과 연결되어 스마트 폰에 저장된 멀티미디어를 수신 받을 수 있다.
경로 정보 송출 장치(300)는 통신부(200)를 통해 전송된 위치 정보에 기초하여 차량(1)의 현재 위치를 계산하고, 현재 위치에서 목적지까지 주행 경로 상의 지도 정보를 선형 단순화한 도로 모델을 연산하여 도로 모델 정보를 송출하는 내비게이션으로, 저장부(310), 경로 정보 추출부(320) 및 도로 모델링부(330)를 포함한다.
저장부(310)는 경로 정보 송출 장치(300)의 동작에 필요한 각종 데이터를 저장한다. 즉, 저장부(310)는 경로 정보 송출 장치(300)의 구동에 필요한 운영 체제 또는 정보의 제공을 위해 필요한 각종 어플리케이션을 저장할 수 있다.
구체적으로, 저장부(310)는 경로 정보 송출 장치(300)를 제어하기 위한 제어 프로그램(311) 및 경로 정보 송출 장치(300)의 동작을 제어하기 위한 제어 데이터(312), 맵 데이터와 로드 데이터를 포함하는 맵 데이터 베이스(313), 사용자가 입력한 목적지와 관련된 목적지 정보(314)를 저장한다.
여기서, 맵 데이터는 경로 정보 송출 장치(300)가 사용자에게 경로를 안내하기 위한 지도이고, 로드 데이터는 경로 정보 송출 장치(300)가 사용자에게 경로를 안내하기 위하여 사용자에게 표시하는 지도에 포함된 도로와 관련된 정보이다.
로드 데이터는 도로의 위치, 도로의 길이 및 도로의 제한 속도 등 차량의 주행 및 경로 안내를 위하여 필요한 도로 DB 정보를 포함할 수 있다. 또한, 지도에 포함된 도로를 거리 또는 다른 도로와의 교차 여부 등을 기준으로 복수의 도로 구간으로 구획하고, 로드 데이터는 각각 구분된 도로 구간별로 도로의 정보를 포함할 수 있다.
목적지 정보(314)는 사용자가 경로 정보 송출 장치(300)를 통하여 경로를 검색한 목적지와 관련된 정보이다. 목적지 정보(314)는 사용자가 목적지를 검색한 날짜, 목적지의 명칭, 목적지의 주소, 목적지의 경도 및 위도 등을 포함할 수 있다.
구체적으로, 사용자가 경로 정보 송출 장치(300)에 목적지를 입력하고, 경로 정보 송출 장치(300)를 통하여 목적지까지의 경로 안내를 제공받으면 경로 정보 송출 장치(300)는 자동으로 해당 목적지와 관련된 정보를 저장부(310)에 저장할 수 있다. 이와 같이 저장부(310)에 저장된 목적지 관련 정보는 목적지 정보(314)가 된다.
이외에도, 저장부(310)는 경로 정보 송출 장치(300)가 소정의 동작을 수행하는 중에 발생되는 동작 데이터 등을 저장할 수 있다.
이러한 저장부(310)는 플래시 메모리(flash memory), 하드디스크(hard disc), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(RAM: Random Access Memory), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ROM: Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광 디스크 중 적어도 하나의 저장 매체를 포함할 수 있다.
경로 정보 추출부(320)는 사용자로부터 목적지를 입력 받고 경로 탐색 알고리즘을 이용하여 현재 위치부터 목적지까지의 주행 경로를 탐색하고, 탐색된 주행 경로를 지도에 매칭시켜 도로 모델링 DB 정보를 추출한다. 도로 모델링 DB 정보는 주행 경로 상의 정밀 지도에 존재하는 연속성 또는 비연속성을 갖는 도로 지형(x축 좌표, y축 좌표, z축 좌표) 정보로부터 추출한 거리, 구배, 곡률 및 차속 정보를 포함한다.
도로 모델링부(330)는 경로 정보 추출부(320)에서 추출된 도로 모델링 DB 정보를 입력 받고 지도 정보 선형 단순화 알고리즘을 이용하여 단거리/장거리 구배 도로 모델 및 곡률 도로 모델을 연산한다.
또한, 도로 모델링부(330)는 도로 모델링을 수행하기 위해 도로 형상을 3가지 타입으로 정의하고, 주행 경로를 전방 3개의 구간으로 구분하여 최대 모델링 거리까지 구간 밴드를 이용하여 실시간으로 구간을 판단한 후, 전방 3구간을 기반으로 도로 모델별 구간 거리, 평균 유효 구배, 평균 유효 곡률, 평균 유효 차속 정보를 이벤트 신호로 송출한다.
또한, 도로 모델링부(330)는 도로 DB 내에 있는 고도 정보를 이용하여 경사도 변화를 계산하고, 계산된 경사도 변화를 바탕으로 구간을 나누어 해당 구간 정보를 송출한다.
운전 보조 제어 장치(400)는 경로 정보 송출 장치(300)에서 송출된 도로 모델 정보를 이용하여 운전자의 운전 또는 운행을 보조하기 위한 데이터를 생성하거나, 운전자의 운전 또는 운행을 제어하는 것으로, 경로 정보 보정부(410) 및 ADAS 제어부(420)를 포함한다.
경로 정보 보정부(410)는 경로 정보 송출 장치(300)에서 송출된 도로 모델 정보를 수신하여 도로 모델 정보의 유효성을 판단하고, 유효한 구간으로 판단된 정보의 도로 모델별 전방 구간 잔여 거리, 전방 구간 평균 유효 구배, 전방 구간 평균 유효 곡률, 전방 구간 평균 유효 차속 정보를 저장한다.
ADAS 제어부(420)는 경로 정보 보정부(410)에서 판단된 유효 경로 정보를 이용하여 차량 제어기(430)의 각종 ADAS 기능(에너지 예측 관리, 관성 주행 안내, LDC 가변 제어, 예측 변속 등)을 제어한다.
그리고, 경로 정보 송출 장치(300)와 운전 보조 제어 장치(400) 간에는 차량(1) 내 네트워크를 통해 각종 데이터를 주고 받을 수 있다. 일 실시예에 따르면, 차량(1) 내 네트워크는 계측 제어기 통신망(Controller Area Network, CAN)을 의미한다. 계측 제어기 통신망은 차량(1)의 각종 제어 장비들 간에 디지털 직렬 통신을 제공하기 위한 차량용 네트워크로서, 차량(1) 내 전자 부품의 복잡한 전기 배선과 릴레이를 직렬 통신선으로 대체하여 실시간 통신을 제공하는 통신망을 의미한다. 그러나, 네트워크는 일 실시예에 한정되지 않으며, 차량(1) 내에서 이용 가능한 다양한 네트워크를 통해 경로 정보 송출 장치(300)와 운전 보조 제어 장치(400) 간에 각종 데이터를 주고 받을 수 있음은 물론이다.
한편, 운전자 보조 시스템(1000)은 음향을 입력 받는 음향 입력부 및 음향을 출력하는 음향 출력부를 더 포함할 수 있다.
음향 입력부는 경로 정보 송출 장치(300) 외부의 음향 신호를 수신하고, 수신된 음향 신호를 전기적 신호로 변환하는 마이크로 폰을 포함한다. 이외에도 음향 입력부는 마이크로 폰에 의하여 변환된 전기적 신호를 증폭하는 증폭기 및 마이크로 폰에 의하여 변환된 전기적 신호를 디지털화하는 아날로그-디지털 변환기(Analog-to-Digital Convertor: ADC) 등을 더 포함할 수 있다.
음향 출력부는 전기적 신호를 음향 신호로 변환하고, 변환된 음향 신호를 경로 정보 송출 장치(300) 외부로 출력하는 스피커를 포함한다. 이외에도 음향 출력부는 디지털화된 전기적 신호를 아날로그화하는 디지털-아날로그 변환기(Digital-to-Analog Convertor: DAC), 디지털-아날로그 변환기에 의하여 아날로그화된 전기적 신호를 증폭하는 증폭기 등을 더 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 운전자 보조 시스템 및 이를 포함하는 차량, 운전자 보조 시스템의 제어방법의 동작 과정 및 작용 효과를 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 운전자 보조 시스템에서 도로 형상을 3가지 타입으로 정의한 표를 도시한 도면이고, 도 5는 도 4에서 정의한 구배 타입으로 표현한 실제 도로의 구배 프로파일을 도시한 도면이며, 도 6은 도 5에서 중복되는 유형을 제거한 구배 프로파일을 도시한 도면이다.
도 4에서, 도로의 구배 타입은 크게 내리막, 평지, 오르막으로 구분할 수 있다.
실제 도로의 구배 프로파일은 연속된 3가지의 구배 타입의 조합으로 모든 구배 도로의 유형은 총 27(3^3)가지로 표현할 수 있으며, 중복 유형을 제거하면 총 21가지로 표현할 수 있다. 결론적으로 연속적인 경로 전방 3개의 구간 정보만으로 주행 상황을 예측하는데 충분하다는 결과를 도출하였다.
또한, 도로의 곡률 타입은 좌곡선, 직선, 우곡선으로 구분할 수 있으며, 곡률 도로의 모델링 또한 구배 도로의 모델링과 동일한 결과를 도출할 수 있다.
그리고, 도로 모델링부(330)는 도로 DB에 있는 GPS 좌표를 이용하여 주행 경로 상의 이동 거리에 따른 고도 정보를 이용하여 경사도 변화를 계산하고, 계산된 경사도 변화를 바탕으로 구간을 나누어 해당 구간 정보를 송출한다.
경로 상 이동 거리는 연속하는 두 지점 간의 거리를 누적하여 구할 수 있으며, 연속하는 두 지점 간의 거리는 아래의 [식 1]과 같이, 구할 수 있다.
[식 1]
여기서, x, y, z는 GPS 좌표이다.
본 발명의 일 실시예에서 선형 단순화 구배 도로 모델링 방법을 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 운전자 보조 시스템에서 선형 단순화 구배 도로 모델링을 위한 도로의 예를 도시한 도면이고, 도 8은 도 7에서 모델링한 구배 도로의 전체 구배 변화를 도시한 도면이다.
도 7과 같은 형태의 도로가 있을 때, 전체 구배 변화를 잘 나타내면서도 송출 정보를 최소화하는 포인트는 (a0, b0), (a3, b3), (a5, b5), (a7, b7)이다(도 8 참조).
도로 모델링부(330)에서 한 번에 처리할 수 있는 데이터 양의 한계가 있기 때문에 차량(1)이 주행함에 따라 window 끝의 정보가 도로 DB에서 AVN 제어기 즉, 경로 정보 송출 장치(300)로 업데이트되고, 도로 선형화 연산을 수행한다. 구간이 (a0, b0), (a3, b3), (a5, b5), (a7, b7) 지점에서 나누어지면 나누어진 각 구간의 속성 정보 (구간 거리, 구간 평균 구배)를 송출한다.
본 발명은 실시간으로 (a0, b0), (a3, b3), (a5, b5), (a7, b7) 지점을 찾아내는 알고리즘을 제공한다. RDP 알고리즘과 같은 연산 부하가 큰 선형화 알고리즘을 사용할 경우, 도 7과 같은 형태의 도로 상의 모든 경로 데이터를 가져온 다음 연산하여 한 번에 (a0, b0), (a3, b3), (a5, b5), (a7, b7) 지점을 찾아낸다. 본 발명에서는 실시간으로 차량(1)이 주행함에 따라 (a0, b0) → (a3, b3) → (a5, b5) → (a7, b7) 순서로 구간을 찾아낸다.
이와 같이, 실시간으로 (a0, b0), (a3, b3), (a5, b5), (a7, b7) 지점을 찾아내는 선형 단순화 구배 도로 모델링 알고리즘을 도 9 내지 도 13을 참조하여 설명한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 운전자 보조 시스템에서 선형 단순화 도로 모델링 알고리즘을 도시한 동작 순서도이고, 도 10은 도 9의 선형 단순화 도로 모델링 알고리즘에서 window 내 정보를 업데이트하는 예를 도시한 도면이고, 도 11은 도 10에서 업데이트한 도로 정보를 이용하여 누적 이동 거리와 고도 값을 저장하는 메모리의 예를 도시한 도면이고, 도 12는 도 11의 메모리에 있는 정보를 이용하여 2번 메모리의 정보를 삭제하는 예를 도시한 도면이고, 도 13은 도 11의 메모리에 있는 정보를 이용하여 2번 메모리의 정보를 이동하는 예를 도시한 도면이다.
도 9에서, 차량(1)의 이동에 따라 지도 DB에서 AVN 제어기 즉, 경로 정보 송출 장치(300)로 도로 정보가 업데이트된다(600, 도 10 참조).
차량(1)의 최초 구동 시엔 도 10에 도시한 바와 같이, window 내 정보를 순서대로 모두 업데이트한다.
그리고, 경로 정보 송출 장치(300)의 1번, 2번, 3번 메모리에 차량(1)의 누적 이동 거리와 고도 값이 저장된다(602, 도 11 참조).
이어서, 도로 모델링부(330)는 마지막에 송출했던 지점부터 1번 메모리에 있는 지점까지의 구간 정보(평균 구배, 구간 거리)를 송출한다(604).
그리고, 도로 모델링부(330)는 1번, 2번, 3번 메모리에 있는 정보를 이용하여 2번 메모리 정보의 송출 여부를 판단한다(606).
단계 606의 판단 결과, 2번 메모리의 정보가 구간이 나뉘는 조건을 만족하지 않으면, 1번 메모리의 정보를 유지하고, 2번 메모리의 정보를 삭제하며, 3번 메모리의 정보를 2번 메모리로 이동시키고, 지도 DB로부터 업데이트된 정보(4번 지점 정보)를 3번 메모리로 이동시킨다(608, 도 12 참조).
단계 608에서 2번 메모리 정보를 스킵했지만 다음 번에 구간이 나뉘면 바로 구간 평균 구배 값을 송출해야 하므로 2번 메모리의 정보를 Weighted average로 평균 구배 값 계산에 사용한다.
한편, 단계 606의 판단 결과, 2번 메모리의 정보가 구간이 나뉘는 조건을 만족하면, 2번 메모리의 정보를 1번 메모리로 이동시키고, 3번 메모리의 정보를 2번 메모리로 이동시키고, 지도 DB로부터 업데이트된 정보(4번 지점 정보)를 3번 메모리로 이동시킨다(610, 도 13 참조).
그리고, 마지막 송출 지점에서 1번 메모리에 있는 지점까지의 구간 거리, 평균 구배 값을 계산한다. 마지막 송출 지점은 바로 직전까지 1번 메모리를 차지하고 있던 지점을 의미한다.
다음, 2번 메모리의 구간이 나뉘는 조건을 도 14를 참조하여 설명한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 의한 운전자 보조 시스템에서 경사도 변화를 이용하여 선형 단순화 도로 모델링한 예를 도시한 도면으로, SP 지점, CP 지점, RP 지점이 오르막 → 내리막을 나타낼 경우를 도시한 도면이다.
본 발명의 도로 선형화에서는 3개의 지점 정보를 이용하여 구간을 나눌지, 연속한 구간으로 볼지를 결정한다.
구간은 1번 메모리의 정보가 새롭게 업데이트 될 때 나뉜다. 구간의 거리는 이전에 1번 메모리를 차지하고 있던 지점부터 새롭게 1번 메모리를 차지하는 지점 간의 거리이다.
도 14에서, SP 지점의 정보가 1번 메모리를 차지하고 있는 정보일 때, 이 SP 지점을 기준으로 구간이 나뉘어지기 때문에 기준 포인트(Saved Point)라고 지칭한다.
CP 지점은 이 지점에서 구간을 나눌지 결정하는 지점으로 결정 포인트(Checking point)라고 지칭한다. RP 지점은 CP 지점이 구간이 나뉘어지는 조건을 만족하는지 확인할 때 참조하는 정보로 참조 포인트(Reference point)라고 지칭한다.
CP 지점에서 구간이 나뉘는 조건을 만족할 경우, CP 지점은 SP 지점이 되어 다음 번 CP 지점의 구간이 나뉘는 조건을 판단하는 기준이 된다. 그리고, RP 지점은 CP 지점이 되어 구간이 나뉠지, 연속한 구간으로 될지 판별된다. 그 다음, 지도 DB로부터 다음 지점 정보를 읽어와 RP 지점을 만든다.
한편, CP 지점에서 구간이 나뉘는 조건을 만족하지 못할 경우, SP 지점은 그대로 유지되고, RP 지점이 새로운 CP 지점이 된다. 그 다음, 지도 DB로부터 다음 지점 정보를 읽어와 RP 지점을 만든다.
즉, CP 지점이 구간이 나뉘는 조건을 만족할 때, CP 지점은 SP 지점이 되고, 직전에 SP 지점에 있던 지점부터 현재 새롭게 업데이트되는 지점 사이 거리가 구간 거리가 된다. 이때 구간 평균 구배 값은 CP 지점에서 구간이 나뉘어지든 나뉘어지지 않든 CP 지점 정보가 새롭게 업데이트 될 때마다 weighted average로 실시간으로 연산하여 구간이 나뉘어 질 때 송출한다.
이러한 동작은 더 이상 경로상 정보가 없을 때 즉, 도착지에 도착했거나 다른 사유로 운전자가 설정한 경로 안내가 끝날 때까지 반복한다.
CP 지점에서 구간이 나뉘는 조건을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
CP 지점이 아래의 두 조건 중 하나라도 만족할 경우에는 구간을 나눈다. 그 외의 경우에는 구간을 나누지 않는다.
θTh1, Th2는 ADAS 제어에 주요한 영향을 미치기 시작하는 도로 구배 값(캘리브레이션 값)이고, LTh는 ADAS 제어 시 확보되어야 하는 최소 구간 거리를 나타낸다.
<조건 1>
θa * b <= 0 이고, a, b의 절대값 중 큰 값이 보다 Th1 크고, L1, L2 중 큰 값이 LTh 거리보다 크면, CP 지점에서 구간을 나누고, CP 지점 → SP 지점으로 이동한다.
즉, θa * b <= 0 는 오르막(내리막) → 내리막(오르막) 또는 평지(오르막, 내리막) → 오르막, 내리막(평지)의 경우를 의미한다.
이때, 오르막 또는 내리막의 구배가 ADAS 제어에 주요한 영향을 미치는 각도보다 크고, 지점 사이 거리가 제어 시 확보되어야 하는 최소 구간 거리보다 클 경우 구간을 나눈다.
<조건 2>
θa * b > 0이고, ac 절대값이 Th2 보다 크고, L1, L2 중 큰 값이 LTh 거리보다 크면, CP 지점 에서 구간을 나누고, CP 지점 → SP 지점으로 이동한다.
즉, θa * b > 0 는 오르막 → 오르막, 내리막 → 내리막의 경우를 의미한다.
이때, 오르막 또는 내리막이 연속될 때, 연속되는 오르막의 구배 차이가 ADAS 제어가 영향을 줄 만큼 크고, 지점 사이 거리가 제어 시 확보되어야 하는 최소 구간 거리보다 클 경우 구간을 나눈다.
다음에는 CP 지점의 구간이 나뉘는 예를 보다 구체적으로 설명한다.
먼저, SP 지점, CP 지점, RP 지점이 오르막 → 내리막을 나타낼 경우, CP 지점의 구간이 나뉘는 예를 도 14 내지 도 16을 참조하여 설명한다.
도 15는 도 14에서 CP 지점의 구간이 나뉘는 조건을 만족하는 도로 모델링 예를 도시한 도면이고, 도 16은 도 14에서 CP 지점의 구간이 나뉘는 조건을 만족하지 않는 도로 모델링 예를 도시한 도면이다.
먼저, 도 14는 SP 지점, CP 지점, RP 지점이 오르막 → 내리막을 나타낼 경우를 도시한 것이다.
도 14에 도시한 바와 같이, SP 지점, CP 지점, RP 지점이 되어 있다면, 조건 1을 만족하는지를 판별한다.
판별 결과, 조건 1을 만족하는 경우에는 도 15에 도시한 바와 같이, CP 지점이 새로운 SP 지점이 되어 다른 CP 지점의 판별 기준이 된다.
한편, 조건 1을 만족하지 않는 경우에는 도 16에 도시한 바와 같이, SP 지점은 유지한 상태로 CP 지점과 RP 지점을 다음으로 옮겨 조건을 만족하는지를 다시 한번 확인한다.
다음, SP 지점, CP 지점, RP 지점이 내리막 → 오르막을 나타낼 경우, CP 지점의 구간이 나뉘는 예를 도 17을 참조하여 설명한다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 의한 선형 단순화 도로 모델링에서 SP 지점, CP 지점, RP 지점이 내리막 → 오르막을 나타낼 경우를 도시한 도면이다.
도 17에 도시한 바와 같이, SP 지점, CP 지점, RP 지점이 되어 있다면, 조건 1을 만족하는지를 판별한다.
판별 결과, 조건 1을 만족하는 경우에는 도 15에 도시한 바와 같이, CP 지점이 새로운 SP 지점이 되어 다른 CP 지점의 판별 기준이 된다.
한편, 조건 1을 만족하지 않는 경우에는 도 16에 도시한 바와 같이, SP 지점은 유지한 상태로 CP 지점과 RP 지점을 다음으로 옮겨 조건 1을 만족하는지를 다시 한번 확인한다.
다음, SP 지점, CP 지점, RP 지점이 내리막 → 평지를 나타낼 경우, SP 지점, CP 지점, RP 지점이 오르막 → 평지를 나타낼 경우, SP 지점, CP 지점, RP 지점이 평지 → 내리막을 나타낼 경우, SP 지점, CP 지점, RP 지점이 평지 → 오르막을 나타낼 경우, CP 지점의 구간이 나뉘는 예를 도 18 내지 도 21을 참조하여 설명한다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 의한 선형 단순화 도로 모델링에서 SP 지점, CP 지점, RP 지점이 내리막 → 평지를 나타낼 경우를 도시한 도면이고, 도 19는 본 발명의 일 실시예에 의한 선형 단순화 도로 모델링에서 SP 지점, CP 지점, RP 지점이 오르막 → 평지를 나타낼 경우를 도시한 도면이고, 도 20은 본 발명의 일 실시예에 의한 선형 단순화 도로 모델링에서 SP 지점, CP 지점, RP 지점이 평지 → 오르막을 나타낼 경우를 도시한 도면이고, 도 21은 본 발명의 일 실시예에 의한 선형 단순화 도로 모델링에서 SP 지점, CP 지점, RP 지점이 평지 → 오르막을 나타낼 경우를 도시한 도면이다.
도 18 내지 도 21에 도시한 바와 같이, SP 지점, CP 지점, RP 지점이 되어 있다면, 조건 1을 만족하는지를 판별한다.
판별 결과, 조건 1을 만족하는 경우에는 CP 지점이 새로운 SP 지점이 되어 다른 CP 지점의 판별 기준이 된다.
한편, 조건 1을 만족하지 않는 경우에는 SP 지점은 유지한 상태로 CP 지점과 RP 지점을 다음으로 옮겨 조건 1을 만족하는지를 다시 한번 확인한다.
다음에는, SP 지점, CP 지점, RP 지점이 연속된 내리막 또는 오르막을 나타낼 경우, CP 지점의 구간이 나뉘는 예를 도 22 및 도 23을 참조하여 설명한다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 의한 선형 단순화 도로 모델링에서 SP 지점, CP 지점, RP 지점이 연속된 내리막을 나타낼 경우를 도시한 도면이고, 도 23은는 본 발명의 일 실시예에 의한 선형 단순화 도로 모델링에서 SP 지점, CP 지점, RP 지점이 연속된 오르막을 나타낼 경우를 도시한 도면이다.
도 22 및 도 23에 도시한 바와 같이, SP 지점, CP 지점, RP 지점이 되어 있다면, 조건 2을 만족하는지를 판별한다.
판별 결과, 조건 2을 만족하는 경우에는 CP 지점이 새로운 SP 지점이 되어 다른 CP 지점의 판별 기준이 된다.
한편, 조건 2을 만족하지 않는 경우에는 SP 지점은 유지한 상태로 CP 지점과 RP 지점을 다음으로 옮겨 조건 2을 만족하는지를 다시 한번 확인한다.
이와 같이, 도 14 내지 도 23에 도시한 선형 단순화 도로 모델링은 세 지점으로 만들 수 있는 모든 경우의 수를 나타낸다.
다음에는, 운전자 보조 시스템(1000)에서 지도 정보를 선형 단순화 도로 모델링하고 신호를 송출하는 방법에 대하여 도 24를 참조하여 설명한다.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 의한 운전자 보조 시스템에서 도로 모델링 및 신호 송출 알고리즘을 도시한 동작 순서도이다.
도 24에서, 사용자는 사용자 인터페이스(100)를 통해 목적지를 입력한다(500). 목적지를 입력하는 방법은, 목적지 검색 화면을 통해 목적지의 명칭 또는 목적지의 주소 등의 검색어를 입력할 수 있으며, 검색어가 입력되면 경로 정보 송출 장치(300)는 디스플레이부(120)에 표시된 목적지 입력 화면의 목적지 표시 영역에 사용자가 입력한 검색어를 표시할 수 있다.
또한, 사용자는 음성을 통하여 목적지를 입력할 수 있다.
사용자가 목적지의 검색어를 발성하면, 경로 정보 송출 장치(300)는 음성 입력부를 통하여 사용자의 음성을 수신하고, 사용자의 음성을 분석하여 사용자가 발성한 검색어를 인식할 수 있다.
목적지가 입력되면, 경로 정보 송출 장치(300)는 통신부(200)를 통해 전송된 위치 정보에 기초하여 차량(1)의 현재 위치를 계산하고, 경로 탐색 알고리즘을 이용하여 현재 위치부터 목적지까지의 주행 경로를 탐색한다(502). 이어서 사용자는 탐색된 주행 경로를 선택한다(504).
주행 경로가 선택되면, 경로 정보 송출 장치(300)는 선택된 주행 경로의 유효성을 판단하여(506), 유효하다고 판단되면 탐색된 주행 경로를 지도에 매칭시켜 표시한다(508).
이때, 경로 정보 추출부(310)에서는 주행 경로 상의 지도 정보를 선형 단순화한 도로 모델을 연산하여 도로 모델링 DB 정보(구배 정보, 곡률 정보)를 추출한다(510).
경로 정보 추출부(310)에서 추출된 도로 모델링 DB 정보를 도로 모델링부(330)에서 수신하여 필터링하고(512), 도로 모델링부(330)는 지도 정보 선형 단순화 알고리즘을 이용하여 단거리/장거리 구배 도로 모델 및 곡률 도로 모델을 모델링한다(514).
또한, 도로 모델링부(330)는 도로 DB에 있는 GPS 좌표를 이용하여 주행 경로 상의 이동 거리에 따른 고도 정보를 이용하여 경사도 변화를 계산하고, 계산된 경사도 변화를 바탕으로 구간을 나누어 해당 구간 정보를 송출한다(516).
경로 상 이동 거리는 연속하는 두 지점 간의 거리를 누적하여 구할 수 있으며, 연속하는 두 지점 간의 거리는 아래의 [식 1]과 같이, 구할 수 있다.
[식 1]
여기서, x, y, z는 GPS 좌표이다.
경로 정보 보정부(410)는 도로 모델링부(330)에서 모델링된 단거리/장거리 구배 도로 모델 정보 및 곡률 도로 모델 정보를 수신하여 도로 모델 정보의 유효성을 판단하고, 유효한 구간으로 판단된 정보의 도로 모델별 전방 구간 잔여 거리, 전방 구간 평균 유효 구배, 전방 구간 평균 유효 곡률, 전방 구간 평균 유효 차속 정보를 저장한다(518).
이어서, 경로 정보 송출 장치(300)는 경로 및 구간 정보가 변경되었는가를 판단하여(520), 경로 및 구간 정보가 변경되면 단계 502로 피드백하여 이후의 동작을 진행한다.
단계 520의 판단 결과, 경로 및 구간 정보가 변경되지 않으면, 차량(1)이 목적지에 도착하였는가를 판단한다(522).
단계 522의 판단 결과, 목적지에 도착하지 않으면 단계 520로 피드백하여 이후의 동작을 진행하고, 목적지에 도착하면 동작을 종료한다.
한편, ADAS 제어부(420)는 경로 정보 보정부(410)에서 보정된 유효 경로 정보를 이용하여 차량 제어기(430)의 각종 ADAD 기능(에너지 예측 관리, 관성 주행 안내, LDC 가변 제어, 예측 변속 등)을 제어할 수도 있다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 의한 운전자 보조 시스템에서 도로 모델링 결과를 도시한 도면이다.
도 25는 제1서해안 고속도로 비봉IC에서 둔대 JC 구간(약, 9km)을 모델링한 결과이다.
도 25에서, 차량(1)이 주행하는 경로 상의 정밀 지도에 존재하는 연속성 또는 비연속성을 갖는 도로 지형 정보로부터 주행 상황을 예측할 수 있도록 전방 구간을 모델링한다. 모델링한 결과, 주행 경로 구간은 n구간, n+1구간, n+2구간, n+3구간, n+4구간, n+5구간, n+6구간, n+7구간으로 구분할 수 있다.
이어서, 각 구간별 도로 모델링 DB 정보를 추출하여 도로 모델별 구간 거리, 구간 평균 유효 구배, 구간 평균 유효 곡률, 구간 평균 유효 차속 등을 추출할 수 있게 된다.
1 : 차량 30 : 대시보드
40 : 기어박스 51 : AVN 장치
100 : 사용자 인터페이스 110 : 입력부
120 : 디스플레이부 200 : 통신부
300 : 경로 정보 송출 장치 310 : 저장부
320 : 경로 정보 추출부 330 : 도로 모델링부
400 : 운전 보조 제어 장치 410 : 경로 정보 보정부
420 : ADAS 제어부 430 : 차량 제어기

Claims (19)

  1. 지도 DB를 저장하는 저장부;
    상기 지도 DB에 있는 GPS 좌표를 이용하여 경로 상의 이동 거리에 따른 고도 정보를 업데이트하고, 상기 고도 정보를 이용하여 경사도 변화를 계산하고, 상기 계산된 경사도 변화를 바탕으로 구간을 나눌지, 연속한 구간으로 볼지를 결정하고, 해당 구간 정보를 송출하는 도로 모델링부;
    상기 송출된 구간 정보에 기초하여 차량을 제어하는 제어 장치;를 포함하고,
    상기 도로 모델링부는,
    차량의 현재 위치에서 목적지까지의 주행 경로를 탐색하고, 상기 탐색된 주행 경로를 지도에 매칭시켜 도로 모델링 DB 정보를 추출하고, 상기 추출된 도로 모델링 DB 정보를 입력 받아 지도 정보 선형 단순화 알고리즘을 이용하여 단거리/장거리 구배 도로 모델을 연산하고, 상기 차량이 주행하는 도로 형상을 3가지 타입으로 정의하고, 상기 주행 경로를 전방 3개의 구간으로 구분하여 단거리/장거리 도로 모델 정보를 이벤트 신호로 송출하고, 상기 주행 경로 상의 3개의 지점 정보를 이용하여 상기 구간을 나눌지 여부를 결정하고, 업데이트된 지도 DB를 이용하여 1번, 2번, 3번 메모리에 누적 이동 거리와 고도 값을 저장하고, 마지막에 송출했던 지점부터 상기 1번 메모리에 있는 지점까지의 구간 정보를 송출하는 운전자 보조 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 도로 모델링부는,
    상기 1번, 2번, 3번 메모리에 있는 정보를 이용하여 상기 2번 메모리 정보의 송출 여부를 판단하는 운전자 보조 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 도로 모델링부는,
    상기 2번 메모리의 정보가 구간이 나뉘는 조건을 만족하면 상기 2번 메모리를 상기 1번 메모리로 이동하고, 상기 3번 메모리 정보를 상기 2번 메모리로 이동하고, 상기 지도 DB로부터 업데이트된 정보를 상기 3번 메모리로 이동하는 운전자 보조 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 도로 모델링부는,
    상기 2번 메모리의 정보가 구간이 나뉘는 조건을 만족하지 않으면 상기 1번 메모리 정보를 유지하고, 상기 2번 메모리 정보를 삭제하고, 상기 3번 메모리 정보를 상기 2번 메모리로 이동하고, 상기 지도 DB로부터 업데이트된 정보를 상기 3번 메모리로 이동하는 운전자 보조 시스템.
  9. 삭제
  10. 통신부를 통해 차량의 위치 정보를 수신하고;
    상기 위치 정보에 기초하여 상기 차량의 현재 위치를 계산하고, 상기 계산된 현재 위치에서 목적지까지의 주행 경로를 탐색하고;
    상기 탐색된 주행 경로 상의 지도 DB에 있는 GPS 좌표를 이용하여 상기 주행 경로 상의 이동 거리에 따른 고도 정보를 업데이트하고;
    상기 고도 정보를 이용하여 경사도 변화를 계산하고;
    상기 계산된 경사도 변화를 바탕으로 구간을 나눌지, 연속한 구간으로 볼지를 결정하고, 해당 구간 정보를 송출하는 것;을 포함하고,
    상기 구간 정보를 송출하는 것은,
    상기 탐색된 주행 경로를 지도에 매칭시켜 도로 모델링 DB 정보를 추출하고;
    지도 정보 선형 단순화 알고리즘을 이용하여 상기 추출된 도로 모델링 DB 정보로부터 단거리/장거리 구배 도로 모델을 모델링하는 것;을 포함하고,
    상기 도로 모델을 모델링하는 것은,
    상기 차량이 주행하는 도로 형상을 3가지 타입으로 정의하고;
    상기 주행 경로를 전방 3개의 구간으로 구분하여 단거리/장거리 도로 모델 정보를 이벤트 신호로 송출하고;
    상기 주행 경로 상의 3개의 지점 정보를 이용하여 상기 구간을 나눌지 여부를 결정하고;
    업데이트된 지도 DB를 이용하여 1번, 2번, 3번 메모리에 누적 이동 거리와 고도 값을 저장하고, 마지막에 송출했던 지점부터 상기 1번 메모리에 있는 지점까지의 구간 정보를 송출하는 것;을 포함하는 운전자 보조 시스템의 제어방법.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서,
    상기 단거리/장거리 구배 도로 모델을 모델링하기 이전에 상기 도로 모델링 DB 정보를 필터링하는 것;을 더 포함하는 운전자 보조 시스템의 제어방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제10항에 있어서,
    상기 도로 모델을 모델링하는 것은,
    상기 1번, 2번, 3번 메모리에 있는 정보를 이용하여 상기 2번 메모리 정보의 송출 여부를 판단하는 운전자 보조 시스템의 제어방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 도로 모델을 모델링하는 것은,
    상기 2번 메모리의 정보가 구간이 나뉘는 조건을 만족하면 상기 2번 메모리를 상기 1번 메모리로 이동하고, 상기 3번 메모리 정보를 상기 2번 메모리로 이동하고, 상기 지도 DB로부터 업데이트된 정보를 상기 3번 메모리로 이동하는 운전자 보조 시스템의 제어방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 도로 모델을 모델링하는 것은,
    상기 2번 메모리의 정보가 구간이 나뉘는 조건을 만족하지 않으면 상기 1번 메모리 정보를 유지하고, 상기 2번 메모리 정보를 삭제하고, 상기 3번 메모리 정보를 상기 2번 메모리로 이동하고, 상기 지도 DB로부터 업데이트된 정보를 상기 3번 메모리로 이동하는 운전자 보조 시스템의 제어방법.
  19. 제10항에 있어서,
    상기 운전자 보조 시스템은, CAN 통신을 통해 상기 차량을 제어하는 운전자 보조 시스템의 제어방법.
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