KR101798053B1

KR101798053B1 - Ｖ２ｖ 기반 차량 충돌 회피 제어 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR101798053B1
Application number: KR1020100087016A
Authority: KR
Inventors: 박수환
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2010-09-06
Filing date: 2010-09-06
Publication date: 2017-11-15
Also published as: KR20120024230A

Abstract

본 발명은 V2V 기반 차량 충돌 회피 제어 시스템 및 방법에 대하여 개시한다. 본 발명의 일면에 따른 V2V 기반 차량 충돌 회피 제어 시스템은, 일 차량의 GPS 위치좌표, 진행방향 및 현재속도를 포함하는 정보 데이터를 생성하는 데이터 생성부; V2V(Vehicular communication systems) 통신을 통해 상기 정보 데이터를 주변의 다른 차량으로 송신하며, 상기 다른 차량으로부터 정보 데이터를 수신하는 V2V 통신부; 및 상기 정보 데이터들을 이용하여 상기 일 차량과 상기 다른 차량과의 충돌 가능성을 예측하는 충돌 예측부를 포함하며, 일 차량에 구비된 것을 특징으로 한다.

Description

Ｖ２Ｖ 기반 차량 충돌 회피 제어 시스템 및 방법{System and Method for Vehicle Control for Collision Avoidance on the basis of Vehicular communication systems}

본 발명은 차량 충돌 회피 제어 시스템에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 차량 간의 충돌을 예측하고, 예측 결과에 따라 충돌 회피를 자동 제어할 수 있는 V2V 기반 차량 충돌 회피 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 차량 운전자는 자신의 직관에만 의존하여 위험상황을 판단하고 있다.

그런데, 운전자가 위험상황을 시각적으로 인식하고 그에 대해 반응하는 데는 일정 지연시간이 발생한다. 즉, 지연시간[즉, 공주시간(t)]은 사람의 인지반응과정인 PIEV 즉, 위험상황을 인식하는 Perception 단계, 위험상황을 식별 및 이해하는 Identification 단계, 위험상황에 대한 반응을 의사결정하는 Emotion 단계, 의사 결정을 수행하는 Volition 단계를 고려할 때 하기의 수학식 1과 같이 산출될 수 있다.

여기서, t1은 운전자가 위험을 인지하고 오른발이 가속페달로부터 떨어질 때까지의 시간, t2는 오른발이 가속페달에서 떨어져 브레이크로 옮겨지는 시간, t3은 제동페달을 밟기 시작해 실제 제동력이 발휘되기까지의 시간이다.

교통사고공학연구소의 조사치에 따르면, t1은 약 0.4~0.5초, t2는 약 0.2~0.3초, t3은 약 0.1~0.2초이므로, 전체 공주시간(t)은 약 0.7~1.0초가 되어, 속도가 높을 경우 공주거리가 매우 길어질 수 있는 만큼의 시간이 된다. 이는 운전자가 위험상황을 이미 예측하지 못할 경우, 심각한 교통사고와 인명피해로 이어지기에도 충분한 시간이므로, 이에 대한 대책이 필요하다.

본 발명은 전술한 바와 같은 기술적 배경에서 안출된 것으로서, V2V 통신을 통해 송수신 되는 데이터를 이용하여 차량 간의 충돌 가능성을 예측할 수 있는 V2V 기반 차량 충돌 회피 제어 시스템 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은 차량 간의 충돌 가능성이 있다고 감지하면 충돌 회피를 위해 차량의 구동을 자동 제어할 수 있는 V2V 기반 차량 충돌 회피 제어 시스템 및 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

본 발명의 일면에 따른 V2V 기반 차량 충돌 회피 제어 시스템은, 일 차량의 GPS 위치좌표, 진행방향 및 현재속도를 포함하는 정보 데이터를 생성하는 데이터 생성부; V2V(Vehicle-to-Vehicle Communication System: Vehicular communication systems) 통신을 통해 상기 정보 데이터를 주변의 다른 차량으로 송신하며, 상기 다른 차량으로부터 정보 데이터를 수신하는 V2V 통신부; 및 상기 정보 데이터들을 이용하여 상기 일 차량과 상기 다른 차량과의 충돌 가능성을 예측하는 충돌 예측부를 포함하며, 일 차량에 구비된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 면에 따른 V2V 기반 차량 제어 방법은, 일 차량에 구비된 시스템에 의한 V2V 기반 차량 제어 방법으로서, 상기 일 차량의 GPS 위치좌표, 진행방향 및 현재속도를 포함하는 정보 데이터를 생성하는 단계; V2V(Vehicular communication systems) 통신을 통해 상기 정보 데이터를 주변의 다른 차량으로 송신하고, 상기 다른 차량으로부터 정보 데이터를 수신하는 단계; 및 상기 정보 데이터들을 이용하여 상기 일 차량과 상기 다른 차량과의 충돌 가능성을 예측하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 인간의 인지반응 속도보다 빨리 차량의 충돌을 예측하고, 그에 대한 회피 제어를 할 수 있어, 심각한 차량 사고와 인명 피해가 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

특히, 본 발명은 날씨가 좋지 않을 경우나, 시야가 나쁜 환경에서 충돌 예측과 충돌 회피에 효과적일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 V2V 기반 차량 충돌 회피 제어 시스템을 도시한 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 V2V 기반 차량 충돌 회피 제어 시스템의 적용 예를 도시한 도면.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 충돌 예측 방법을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 V2V 기반 차량 제어 방법을 도시한 흐름도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이제 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 V2V 기반 차량 충돌 회피 제어 시스템을 도시한 구성도이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 V2V 기반 차량 충돌 회피 제어 시스템의 적용 예를 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 V2V 기반 차량 충돌 회피 제어 시스템(10)은 일 차량에 구비되며, GPS 모듈(110), 데이터 생성부(120), V2V 통신부(130), 충돌 예측부(140) 및 회피 제어부(150)를 포함한다.

데이터 생성부(120)는 도 1과 같이, 일 차량의 GPS 위치좌표(x, y), 진행방향(θ) 및 현재속도(v)를 포함하는 정보 데이터(x, y, θ, v)를 생성한다.

이때, GPS 위치좌표는 GPS 모듈(110)을 통해 추출될 수도 있으며, 진행방향은 현재 차량의 이동방향을 절대각도로 추출한 것일 수 있으며, 현재속도는 GPS 모듈(110) 또는 차량의 속도계로부터 확인될 수 있다.

V2V 통신부(130)는 도 2와 같이, V2V 통신을 통해 주변의 다른 차량으로 정보 데이터를 송신하며, 다른 차량으로부터 다른 차량의 V2V 기반 차량 충돌 회피 제어 시스템에 의하여 생성된 다른 차량의 정보 데이터(x', y', θ', v')를 수신한다.

충돌 예측부(140)는 일 차량 및 다른 차량의 정보 데이터를 이용하여 두 차량 간에 충돌 교점이 존재하는지를 확인하고, 충돌 교점이 존재하면 두 차량의 속도를 비교하여 충돌 가능성을 예측한다. 이때, 충돌 예측부(140)는 충돌 가능성이 있으면 문자, 그림 또는 음성으로 충돌 가능성을 경고한다.

회피 제어부(150)는 충돌 가능성이 있다고 예측되면, 충돌하기까지의 시간에 따라 미리 설정된 충돌 회피 제어를 수행한다. 여기서, 충돌 회피 제어는 일 차량이 충돌 교점을 향해 그대로 진행하지 못하도록 제어하는 것으로서, 예컨대 급제동, 방향전환, 위험에 대한 경고 등일 수 있다.

이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 충돌 예측부의 처리 방법에 대하여 설명한다. 도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 충돌 예측 방법을 도시한 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 충돌 예측부(140)는 하기의 수학식 2에 의하여 차량 A와 차량 B 간의 충돌 교점이 존재하는지를 확인한다. 여기서, x₀, y₀은 차량 A의 위치좌표, θ은 차량 A의 진행방향의 절대각, x'₀, y'₀은 차량 B의 위치좌표, θ'은 차량 B의 진행방향의 절대각이다.

충돌 예측부(140)는 상기의 수학식 2로부터 유추되는 하기 수학식 3의 ①, ②, ③에 따라 차량 A와 차량 B 간에 충돌 교점(x, y)이 존재하는지 여부 즉, 충돌 가능성이 있는지를 확인한다.

충돌 예측부(140)는 ①과 같이 하나의 충돌 교점이 존재하는 경우와, ③과 같이 즉, 두 차량이 동일 도로선상에 위치하여 무수히 많은 충돌 교점이 존재하는 경우에는 차량 A와 차량 B가 충돌 가능성이 있다고 판단하며, ②와 같이 충돌 교점이 존재하지 않는 경우에는 두 차량 간에 충돌 가능성이 전혀 없다고 판단한다.

충돌 예측부(140)는 하기의 수학식 4에 따라 차량 A의 현재속도에 따른 t시간 후의 위치좌표를 확인하며, 충돌하기까지의 시간을 예측한다.

이때, 충돌 예측부(140)는 하기 수학식 5의 범위 내에 즉, t시간 후의 위치좌표에 도달하기 이전에 충돌 교점(x, y)이 존재하면, t시간 이내에 충돌이 발생한다고 예측한다. 여기서, x₀, y₀는 차량의 초기 위치이며, x_t, y_t는 t시간 후의 차량의 위치이다.

이때, 차량 B도 마찬가지의 과정을 통해 차량 A와 충돌이 발생하는지 여부를 판단할 수 있다.

표 1과 같이, 회피 제어부(150)는 기설정된 차량 제어 테이블(Vehicle Control Table)을 참조하여 충돌하기까지의 시간(Collision Time)에 따라 차량의 움직임을 충돌 회피 제어한다.

예컨대, 회피 제어부(150)는 충돌하기까지 1초의 시간이 남아있을 경우에는 차량을 제동해도 충돌이 발생하므로, 충돌 교점이 적어지는 방향으로 차량의 방향을 전환한다.

또한, 회피 제어부(150)는 2초의 시간이 남아 있을 경우에는 차량을 제동하여 충돌을 방지하며, 3초의 시간이 남아 있을 경우 별도로 차량을 제어하지 않고, 다만 운전자에게 충돌 발생을 경보할 수 있다.

이때, 차량 제어 테이블은 반복적인 검증된 실험을 통해서 설정된 충돌하기까지의 시간에 대응하는 충돌을 방지하기 위한 제어형태들을 포함한다. 따라서, 회피 제어부(150)는 차량 제어 테이블로부터 충돌하기까지의 시간에 따른 설정을 참조하여 차량을 제어할 수 있다.

또한, 차량의 현재속도에 따라 충돌 회피 제어의 긴급도가 달라지므로, 차량 제어 테이블은 차량의 속도에 따라 각기 구비되는 것이 좋다.

이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 V2V 기반 차량 제어 방법에 대하여 설명한다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 V2V 기반 차량 제어 방법을 도시한 흐름도이다.

도 5를 참조하면, V2V 기반 차량 충돌 회피 제어 시스템(10)은 GPS 모듈로부터 전달받은 위치좌표, 진행방향 및 속도를 참조하여 일 차량의 정보 데이터를 생성한다(S510).

또한, V2V 기반 차량 충돌 회피 제어 시스템(10)은 V2V 통신을 통해 다른 차량의 정보 데이터를 수신한다(S520).

그 다음으로, V2V 기반 차량 충돌 회피 제어 시스템(10)은 일 차량의 정보 데이터와 다른 차량의 정보 데이터를 이용하여 일 차량과 다른 차량 간의 충돌 교점이 존재하는지를 확인한다(S530).

V2V 기반 차량 충돌 회피 제어 시스템(10)은 충돌 교점이 존재하면, 상기의 수학식 3에 따라 충돌 교점의 좌표를 산출한다(S540).

V2V 기반 차량 충돌 회피 제어 시스템(10)은 충돌 교점에 도달하여 충돌하기까지의 시간을 산출한다(S550).

V2V 기반 차량 충돌 회피 제어 시스템(10)은 차량 제어 테이블에 기록된 내용을 참조하여 충돌하기까지의 시간에 따른 충돌 회피 제어를 한다(S560).

한편, 전술한 실시예에서는 1000m 통신 거리를 제공하며 5.9GHz 대역을 사용하는 V2V 통신 프로토콜을 이용하여 차량 간에 정보 데이터를 송수신하는 경우를 예로 들어 설명하였지만, 차량 간의 정보 데이터 송수신은 다른 전용 단거리 통신(DSRC) 장치에 의해 구현될 수 있음은 물론이다.

이와 같이, 본 발명은 인간의 인지반응 속도보다 빨리 차량의 충돌을 예측하고, 그에 대한 회피 제어를 할 수 있어, 심각한 차량 사고와 인명 피해가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

이상, 본 발명의 구성에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 보호 범위는 전술한 실시예에 국한되어서는 아니되며 이하의 특허청구범위의 기재에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims

자 차량의 GPS 위치좌표, 진행방향 및 현재속도를 포함하는 정보 데이터를 생성하는 데이터 생성부;
V2V(Vehicular communication systems) 통신을 통해 상기 생성된 자 차량의 정보 데이터를 주변의 다른 차량으로 송신하며, 상기 다른 차량으로부터 생성된 정보 데이터를 수신하는 V2V 통신부; 및
상기 수신되는 다른 차량의 정보 데이터와 상기 생성된 자 차량의 정보 데이터들을 이용하여 상기 자 차량과 다른 차량의 충돌 교점을 확인하고, 상기 자 차량과 다른 차량의 현재 속도를 고려하여 충돌 가능성을 예측하며, 충돌 가능성이 예측되면 자 차량과 다른 차량간의 충돌 예측시간을 산출하는 충돌 예측부; 및
차량간 충돌 예측 시간에 따른 차량의 자동 회피 제어 종류 정보를 미리 설정하고, 상기 충돌 예측부에서 산출된 충돌 예측 시간에 대응되는 상기 미리 설정된 자동 회피 제어 종류 정보에 따른 자 차량의 충돌 회피 제어를 자동으로 수행하는 회피 제어부;
를 포함하는 V2V 기반 차량 충돌 회피 제어 시스템.
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제1항에 있어서, 상기 충돌 예측부는,
상기 충돌 가능성이 예측되는 경우, 충돌 가능성을 문자, 영상 또는 소리로 알리는 것인 V2V 기반 차량 충돌 회피 제어 시스템.
차량에 구비된 시스템에 의한 V2V 기반 차량 제어 방법으로서,
차량간 충돌 예측 시간에 따른 차량의 자동 회피 제어 종류 정보를 미리 설정하는 단계;
자 차량의 GPS 위치좌표, 진행방향 및 현재속도를 포함하는 정보 데이터를 생성하는 단계;
V2V(Vehicular communication systems) 통신을 통해 상기 생성된 자 차량의 정보 데이터를 주변의 다른 차량으로 송신하고, 상기 다른 차량으로부터 생성된 정보 데이터를 수신하는 단계;
상기 수신되는 다른 차량의 정보 데이터와 상기 생성된 자 차량의 정보 데이터들을 이용하여 상기 자 차량과 다른 차량의 충돌 교점을 확인하고, 상기 자 차량과 다른 차량의 현재속도를 고려하여 충돌 가능성을 예측하는 단계;
충돌 가능성이 예측되면, 자 차량과 다른 차량간의 충돌 예측 시간을 산출하는 단계; 및
상기 산출된 충돌 예측 시간에 대응되는 상기 미리 설정된 자동 회피 제어 종류 정보에 따른 자 차량의 충돌 회피 제어를 자동으로 수행하는 단계;
를 포함하는 V2V 기반 차량 충돌 회피 제어 방법.
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제6항에 있어서,
상기 충돌 가능성이 예측되는 경우, 충돌 가능성을 문자, 영상 또는 소리로 상기 충돌 가능성을 경고하는 단계
를 더 포함하는 것인 V2V 기반 차량 충돌 회피 제어 방법.
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