KR101803648B1 - 자율주행제어장치 및 자율주행제어방법 - Google Patents

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임해승
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Abstract

본 발명은 레이더센서로부터 수신된 레이더정보를 분석하여 클러터(Clutter) 구조물 및 전방차량을 감시하는 감지부와; 클러터 구조물이 감지되면, 자차량으로부터 미리 설정된 가상거리 앞에 미리 설정된 가상속도로 주행하는 가상차량을 설정하는 설정부 및 클러터 구조물이 감지되고 전방차량이 감지되지 않으면 가상차량을 타겟으로 설정하여 자차량을 제어하고, 클러터 구조물이 감지되고 전방차량이 감지되면 전방차량의 위치와 가상차량의 위치를 비교하여 전방차량 또는 가상차량을 타겟으로 설정하여 자차량을 제어하는 제어부를 포함하는 자율주행제어장치에 관한 것이다.

Description

자율주행제어장치 및 자율주행제어방법{AUTONOMOUS DRIVING CONTROL APPARATUS AND AUTONOMOUS DRIVING CONTROL METHOD}
본 발명은 자율주행제어기술에 관한 것이다.
차량용 레이더센서가 점차 대중화되고 있는 상황에서 이를 이용한 다양한 운전자 편의를 제공할 수 있는 기술이 개발되고 있다. 이 중 하나로서, ACC(Adaptive Cruise Control) 또는 SCC(Smart Cruise Control)로 명명되는 자율주행제어기술은 감지된 전방의 상황(전방차량이 존재하는 상황을 포함할 수 있음)에 기초하여 차량의 속도 또는 조향을 자동으로 제어한다.
이러한 자율주행제어기술은 앞서가는 전방차량이 없을 때는 자차량으로 하여금 설정된 속도로 제어하고, 전방차량이 발견되면 상기 전방차량과 일정한 거리를 유지하기 위해 자차량으로 하여금 상기 전방차량과의 속도에 맞추도록 제어한다.
여기서, 앞서가는 전방차량이 존재하는 것으로 판단함은 일반적인 환경에서 설정된 인식거리 내에 차량이 존재하는 경우를 의미하고, 앞서가는 전방차량이 존재하지 않는 것으로 판단함은 상기 설정된 인식거리 내에 차량이 존재하지 않는 경우를 의미한다.
한편, 레이더센서의 인식거리는 시야가 확보되지 않는 폭우나 안개 상황과는 별개이나, 도로상에 다양한 철제 구조물이 존재하는 상황에서는 떨어지는 현상이 발생할 수 있다. 이러한 현상은 레이더센서에서 송신되는 송신신호에 대한 반사율이 높은 철제 구조물이 일정 간격으로 다수 배치된 환경에서 더 심해질 수 있다.
이러한 현상에 의해, 레이더센서에 기초하는 일반적인 자율주행제어기술은 도로상에 다양한 철제 구조물이 존재하는 구간을 주행하는 자차량을 안전하게 제어하지 못하는 문제점이 발생할 수 있다.
하지만, 현재, 이러한 문제점을 해결하는 자율주행제어기술은 개발되지 못하고 있으며, 단순히 경고문구를 제공하여 운전자로 하여금 주변에 철제 구조물이 많은 경우 일반적인 자율주행제어기술을 사용하지 않도록 권고하는 선에서 그치고 있다.
이러한 배경에서, 본 발명의 목적은, 일 측면에서, 도로상에 다양한 철제 구조물이 존재하는 구간을 주행하는 자차량을 안전하게 제어할 수 있는 자율주행제어기술을 제공하는 것이다.
일 측면에서, 본 발명은 레이더센서로부터 수신된 레이더정보를 분석하여 클러터(Clutter) 구조물 및 전방차량을 감시하는 감지부와; 클러터 구조물이 감지되면, 자차량으로부터 미리 설정된 가상거리 앞에 미리 설정된 가상속도로 주행하는 가상차량을 설정하는 설정부 및 클러터 구조물이 감지되고 전방차량이 감지되지 않으면 가상차량을 타겟으로 설정하여 자차량을 제어하고, 클러터 구조물이 감지되고 전방차량이 감지되면 전방차량의 위치와 가상차량의 위치를 비교하여 전방차량 또는 가상차량을 타겟으로 설정하여 자차량을 제어하는 제어부를 포함하는 자율주행제어장치를 제공한다.
다른 일 측면에서, 본 발명은 레이더센서로부터 수신된 레이더정보를 분석하여 클러터(Clutter) 구조물 및 전방차량을 감시하는 감지부; 및 클러터 구조물이 감지되고 전방차량이 감지되지 않으면 자차량의 속도를 미리 설정된 가상속도로 제어하고, 클러터 구조물이 감지되고 전방차량이 감지되면 전방차량의 위치와 미리 설정된 가상위치를 비교하여 자차량의 속도를 전방차량의 속도 또는 가상속도로 제어하는 제어부를 포함하는 자율주행제어장치를 제공한다.
또 다른 일 측면에서, 본 발명은 레이더센서로부터 수신된 레이더정보를 분석하여 클러터(Clutter) 구조물 및 전방차량을 감시하는 감지단계와; 클러터 구조물이 감지되면, 자차량으로부터 미리 설정된 가상거리 앞에 미리 설정된 가상속도로 주행하는 가상차량을 설정하는 설정단계; 및 클러터 구조물이 감지되고 전방차량이 감지되지 않으면 가상차량을 타겟으로 설정하여 자차량을 제어하고, 클러터 구조물이 감지되고 전방차량이 감지되면 전방차량의 위치와 가상차량의 위치를 비교하여 전방차량 또는 가상차량을 타겟으로 설정하여 자차량을 제어하는 제어단계를 포함하는 자율주행제어방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 도로상에 다양한 철제 구조물이 존재하는 구간을 주행하는 자차량을 안전하게 제어할 수 있는 자율주행제어기술을 제공할 수 있다.
도 1은 클러터 구조물에 따른 레이더센서의 감지 성능 열화를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자율주행제어장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 클러터 구조물을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고속 퓨리에 변환을 통해 추출한 주기성정보를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어부의 동작을 설명하기 위한 일 예를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어부의 동작을 설명하기 위한 다른 일 예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어부의 동작을 상세하게 설명하기 위한 일 예를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 자율주행제어장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자율주행제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 발명은 레이더센서에 기초한 자율주행제어장치 및 자율주행제어방법을 개시한다.
차량용 레이더센서가 점차 대중화되고 있는 상황에서 이를 이용한 다양한 운전자 편의를 제공할 수 있는 기술이 개발되고 있다. 이 중 하나로서, ACC(Adaptive Cruise Control) 또는 SCC(Smart Cruise Control)로 명명되는 자율주행제어기술은 감지된 전방의 상황(전방차량이 존재하는 상황을 포함할 수 있음)에 기초하여 차량의 속도 또는 조향을 자동으로 제어한다.
이러한 자율주행제어기술이 정상적으로 동작하기 위해서는 전방의 상황을 감지하는 레이더센서의 고 신뢰성이 매우 중요하다.
레이더센서는 시야가 확보되지 않는 폭우나 안개 상황에서 카메라 등의 타 센서보다 높은 신뢰성을 가진다. 하지만, 레이더센서는 도로상에 다양한 철제 구조물이 존재하는 상황에서는 반사신호의 증가에 따라 발생하는 열화에 의해 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해서 클러터 구조물이 다수 존재하는 환경에서도 안정적으로 차량의 자율주행을 도모할 수 있는 레이더센서에 기초한 자율주행제어장치 및 자율주행제어방법에 대해서 설명한다.
일반적으로, 클러터(Clutter)는 레이더 기술에서 지면, 해면, 빗방울 등으로부터 발생하는 불필요한 반사파에 의해 나타나는 반향(Echo) 등의 반사 장애를 의미한다. 본 명세서에서의 클러터 구조물은 클러터의 원인이 되는 물체를 의미하며, 클러터 신호는 불필요한 반사파에 의해서 레이더로 수신되는 신호성분을 의미한다. 클러터 신호는 노이즈 신호와 구분되는 것으로 전방의 물체에 의한 신호보다 더 강한 세기로 수신될 수 있어서, 전방의 물체를 검출하지 못하도록 방해한다.
이하에서, 기재하는 클러터 구조물은 레이더 신호가 수신될 때 클러터 신호를 발생시키는 도로 주변 또는 도로상의 구조물을 의미할 수 있다.
도 1은 클러터 구조물에 따른 레이더센서의 감지 성능 열화를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 자차량은 철제 터널로 진입하는 상황(100)이 발생할 수 있다. 이 경우, 레이더센서는 철제 터널에 의해서 발생되는 클러터 신호로 인해 감지 성능이 열화될 수 있다.
따라서, 자차량이 철제 터널로 진입한 경우, 레이더센서가 수신하는 수신신호의 주파수 스펙트럼(150)은 다수의 클러터 신호가 포함될 수 있다. 이러한 다수의 클러터 신호 성분은 레이더센서로 하여금 전방차량(110)에 의해서 수신되는 전방차량신호(160)의 감지를 어렵게 만들 수 있다. 이러한 현상은 레이더센서에서 송신되는 송신신호에 대한 반사율이 높은 철제 구조물이 일정 간격으로 다수 배치된 환경에서 더 심해질 수 있다.
이러한 현상에 의해, 레이더센서에 기초하는 일반적인 자율주행제어기술은 철제 터널 안에서 주행하는 자차량을 하게 제어하지 못하는 문제점이 발생할 수 있다.
이러한 문제점에 의해, 경고문구를 제공하여 운전자로 하여금 주변에 금속 구조물이 많은 경우(철제 터널에 주행하는 경우 포함) 일반적인 자율주행제어기술을 사용하지 않도록 권고하는 선에서 그치고 있다.
본 발명은 주변에 금속 구조물이 많은 경우(철제 터널에 주행하는 경우 포함)에도 자차량이 정상적으로 자율주행 할 수 있게 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자율주행제어장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 자율주행제어장치(200)는 레이더센서(10)로부터 수신된 레이더정보를 분석하여 클러터(Clutter) 구조물 및 전방차량을 감시하는 감지부(210)와; 클러터 구조물이 감지되면, 자차량으로부터 미리 설정된 가상거리 앞에 미리 설정된 가상속도로 주행하는 가상차량을 설정하는 설정부(220); 및 클러터 구조물이 감지되고 전방차량이 감지되지 않으면 가상차량을 타겟으로 설정하여 자차량을 제어하고, 클러터 구조물이 감지되고 전방차량이 감지되면 전방차량의 위치와 가상차량의 위치를 비교하여 전방차량 또는 가상차량을 타겟으로 설정하여 자차량을 제어하는 제어부(230)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 자율주행제어장치(200)의 감지부(210)는 레이더센서로부터 수신된 레이더정보의 주파수스펙트럼정보를 산출하고, 주파수스펙트럼정보의 주기성을 확인하기 위한 주기성정보를 추출하며, 추출된 주기성정보에 기초하여 클러터 구조물을 감지할 수 있다.
주파수스펙트럼정보는 수신신호(레이더정보에 포함될 수 있음)의 퓨리에 변환을 통해서 산출될 수 있다. 이 경우, 도 1에서의 150과 같이 다수의 클러터 신호가 존재할 수 있다. 따라서, 감지부(210)는 산출된 주파수스펙트럼정보를 이용하여 주기성정보를 추출할 수 있다. 일 예를 들어, 감지부(210)는 주파수스펙트럼정보를 고속 퓨리에 변환(fast Fourier transform, FFT)하여 주기성정보를 추출할 수 있다. 다른 예로, 감지부(210)는 주파수스펙트럼정보와 바이너리 기준값을 이용하여 바이너리 주파수스펙트럼정보를 산출하고, 산출된 바이너리 주파수스펙트럼정보를 고속 퓨리에 변환(fast Fourier transform, FFT)하여 주기성정보를 추출할 수 있다. 또 다른 예로, 감지부(210)는 주파수스펙트럼정보와 바이너리 기준값을 이용하여 바이너리 피크 주파수스펙트럼정보를 산출하고, 산출된 바이너리 피크 주파수스펙트럼정보를 고속 퓨리에 변환(Fast fourier transform, FFT)하여 주기성정보를 추출할 수 있다. 또 다른 예로, 감지부(210)는 주파수스펙트럼정보를 역 고속 퓨리에 변환(Inverse fast Fourier transform, IFFT)하여 주기성정보를 추출할 수도 있다. 또 다른 예로, 감지부(210)는 주파수 스펙트럼 정보에 로그를 취한 후 고속 퓨리에 변환(fast Fourier transform, FFT)하여 주기성정보를 추출할 수 있다. 즉, 감지부(210)는 레이더정보의 캡스트럼(Cepstrum)을 구하여 이를 주기성정보로 사용할 수도 있다. 이 외에도 감지부(210)는 주파수스펙트럼정보를 다른 도메인으로 변경하여 주파수스펙트럼의 주기성정보를 추출할 수 있다. 다른 도메인으로 변경하는 방법은 전술한 FFT, 바이너리 FFT, IFFT 등 다양한 방법이 사용될 수 있으며, 특정 방법에 한정되는 것은 아니다.
더 나아가, 감지부(210)는 전술한 바와 같이 추출된 주기성정보에 기초하여 클러터 구조물을 감지할 수 있다. 구체적으로, 감지부(210)는 주기성정보에 포함되는 피크(peak) 성분을 이용하여 클러터 구조물의 존재 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 감지부(210)는 주기성정보에 포함되는 피크 성분이 일정한 간격으로 나타나는 경우에 클러터 구조물에 의한 클러터 신호가 레이더정보에 포함되었다고 판단할 수 있다. 즉, 감지부(210)는 주파수스펙트럼정보에서는 확인되지 않는 피크 성분의 주기적 발현을 주기성정보를 이용하여 확인하고, 주기성정보를 이용하여 해당 레이더정보에 클러터 신호가 포함되었다는 것을 판단함으로써 클러터 구조물을 감지할 수 있다.
여기서, 도 3 및 도 4를 더 이용하여 감지부(210)가 감지하는 클러터 구조물에 대해 자세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 클러터 구조물을 예시적으로 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고속 퓨리에 변환을 통해 추출한 주기성정보를 예시적으로 도시한 도면이다.
본 명세서에서의 클러터 구조물은 클러터 신호를 발생시키는 철제 터널, 철제 방음벽 및 철제 구조물 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 다시 말해, 클러터 구조물은 레이더센서가 물체를 감지하기 위해 송신하는 송신신호에 대해 다수의 반사파를 생성할 수 있는 철제 구조물을 의미할 수 있으며, 도로 상에 설치된 철제 터널 또는 도로의 일측면 또는 양측면에 설치되는 철제 방음벽 등을 의미할 수도 있다. 여기서, 클러터 구조물은 철제로 이루어진 구조물에 한정되는 것은 아니다. 즉, 클러터 구조물은 재질과 상관없이 다수의 반사파를 생성하여 클러터 신호를 생성할 수 있는 어떠한 구조물일 수 있다.
도 3을 참조하면, 자차량이 철제 다리(300) 상에서 주행할 때, 철제 다리(300)의 좌우 또는 상부에 위치하는 철제 기둥(301)이 클러터 구조물이 될 수 있다. 철제 기둥(301)은 송신신호의 반사율이 높아서 다수의 클러터 신호 발생의 요인이 될 수 있다. 다른 예로, 자차량이 현수교(310)를 주행할 때에도 현수교(310)의 와이어(311)에 의해서 클러터 신호가 생성될 수 있다. 또 다른 예로, 자차량이 철제 터널(320)을 주행할 때에도 철제 터널(320)을 구성하는 철제 기둥(321)에 의해서 클러터 신호가 생성될 수 있다. 이와 같이, 클러터 구조물은 송신신호에 대한 반사율이 높은 재질(예를 들어, 철제)이 연속적으로 존재하는 구조물을 의미한다. 예를 들어, 철제 다리(300)의 철제 기둥(301), 현수교(310)의 철제 와이어(311) 및 철제 터널(320)의 철제 기둥(321) 등은 일정한 간격으로 연속적으로 존재하여 클러터 신호를 발생시킬 수 있다. 즉, 철제 다리(300), 현수교(310) 및 철제 터널(320) 등을 클러터 구조물로 볼 수 있다.
감지부(110)는 전술한 클러터 구조물에 의해 발생된 클러터 신호, 전방차량을 포함하는 물체에 의한 신호 및 노이즈 신호가 혼합된 레이더정보의 주파수스펙트럼정보를 산출할 수 있다.
예를 들어, FMCW(Frequency Modulation Continuous Wave) 레이더센서의 경우 감지부(110)가 주파수스펙트럼정보를 산출하는 방법은 다음과 같다.
FMCW 레이더센서에서 송신한 신호가 L 개의 물체에 의해 반사되어 수신되는 채널 별 신호는 다음의 수학식 1과 같이 정의할 수 있다.
Figure 112016054778787-pat00001
여기서, Ak(i)는 각각의 물체에 반사된 신호의 크기(amplitude)이다. f(i)는 물체의 거리에 의한 주파수의 차이값인 fr(i)와 상대속도에 의해 발생하는 fd(i)의 합 또는 차이며 각각 수학식 2와 수학식 3으로 구할 수 있다. f(i)는 신호의 up-chrip 또는 down-chirp에 따라 fr(i)와 fd(i)의 합 또는 차로 결정될 수 있다.
Figure 112016054778787-pat00002
Figure 112016054778787-pat00003
여기서, B는 bandwidth, T는 chirp의 duration, c는 빛의 속도, fc는 center frequency를 의미하며 R(i)와 Vr(i)는 각각 거리 및 상대 속도이다. 또한, φk(i)는 각각의 수신 신호의 채널 별 phase 성분을 의미한다.
이에, Sk(t)의 Discrete-time 신호인 Sk(n)은 다음 수학식 4와 같이 정의될 수 있다.
Figure 112016054778787-pat00004
여기서, n은 single scan 동안의 수신 신호의 discrete-time index를 의미할 수 있다.
수학식 4와 같이 정의된 Sk(t)를 short-time Fourier transform(STFT) 또는 FFT하면 수학식 5와 같이 표현할 수 있다.
Figure 112016054778787-pat00005
여기서, f는 주파수 index를 의미하고, m은 scan index를 의미하며, N은 single scan 동안 수신 신호의 총 sample 수를 의미한다.
수신 채널 별 frequency domain 신호를 더한 magnitude response를 수학식 6과 같이 구할 수 있다.
Figure 112016054778787-pat00006
이상에서 설명한 바와 같이 감지부(210)는 레이더정보의 주파수스펙트럼정보를 산출할 수 있다.
위에서는 주파수스펙트럼정보를 산출하는 예를 설명하였으나, 이외에도 주파수응답정보 등 다양한 주파수 관련 응답정보를 산출할 수 있다.
또한, 감지부(210)는 전술한 바와 같이 산출된 주파수스펙트럼정보를 고속 퓨리에 변환을 동해 도 4와 같은 주기성정보를 추출할 수 있다.
도 4를 참조하면, 레이더정보의 주파수스펙트럼(400)은 클러터 신호에 의해서 다수의 피크 값을 포함한다. 따라서, 클러터 구조물이 존재하는 상황에서 주파수스펙트럼(400) 분석을 통해서는 전방물체의 신호(401) 검출이 어려울 수 있다. 즉, 전방물체의 신호보다 큰 크기를 가지는 다수의 피크 값에 의해서 전방 물체의 검출이 어려울 수 있다. 이를 해결하기 위해서, 감지부(210)는 주파수스펙트럼(400)을 FFT하여 주기성정보(410)를 추출할 수 있다. 본 발명에서의 주기성정보의 X축과 Y축은 각각 인덱스로 표현하며, 주기성정보를 추출하기 위한 신호처리 방법에 따라 단위 등은 다양하게 변경될 수 있다. FFT를 통해서 추출한 주기성정보(410)의 경우 다수의 피크 값 성분(411, 412, 413, 414, 415, 416)을 포함한다. 감지부(210)는 주파수스펙트럼(400)을 이용하여 주기성정보(410)를 추출하고, 추출된 주기성정보(410)의 피크 값 성분(411, 412, 413, 414, 415, 416)이 일정 간격으로 나타나는지를 확인함으로써 클러터 구조물의 존재를 확인할 수 있다. 410의 경우, 클러터 구조물이 존재하는 경우의 주기성정보를 도시하였다.
또한, 감지부(210)는 레이더정보를 분석하여 전방차량을 감지할 수 있다. 이는 일반적인 레이더기술을 이용한 물체감지에 관한 것이므로 자세한 설명은 생략한다. 여기서, 전방차량은 클러터 구조물보다 가까운 위치에 있기 때문에, 클러터 신호의 영향은 무시할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 자율주행제어장치(200)의 설정부(220)는 클러터 구조물이 감지되면, 자차량으로부터 미리 설정된 가상거리 앞에 미리 설정된 가상속도로 주행하는 가상차량을 설정할 수 있다. 상기 가상거리는 실험 데이터에 기초하여 설정되는 거리로서, 클러터 구조물에 의해 감지부(210)가 초기에 전방차량을 감지할 수 있는 최대 거리일 수 있다. 또한, 상기 가상속도는 실험 데이터에 기초하여 설정되는 속도로서, 클러터 구조물에 의해 감지부(210)의 저하된 인식거리에서 안전을 확보할 수 있는 속도일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 자율주행제어장치(200)의 제어부(230)는 클러터 구조물이 감지되고 전방차량이 감지되지 않으면 가상차량을 타겟으로 설정하여 자차량을 제어하고, 클러터 구조물이 감지되고 전방차량이 감지되면 상기 전방차량의 위치와 가상차량의 위치를 비교하여 전방차량 또는 가상차량을 타겟으로 설정하여 자차량을 제어할 수 있다.
이에 대해 도 5를 이용하여 자세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어부의 동작을 설명하기 위한 일 예를 도시한 도면이다.
도 5에서 (A)는 클러터 구조물(미도시), 자차량(510) 및 설정된 가상차량(520)이 존재하는 상황을 도시하고, (B)는 클러터 구조물(미도시), 자차량(510), 설정된 가상차량(520) 및 자차량(510)과 가상차량(520) 사이에 전방차량(531)이 존재하는 상황을 도시하며, (C)는 클러터 구조물(미도시), 자차량(510), 설정된 가상차량(520) 및 가상차량(520)보다 자차량(510)에 떨어진 위치에 있는 전방차량(531)이 존재하는 상황을 도시한다. (C)에서, D는 전방차량(533)의 위치와 가상차량(520)의 위치 차이(전방차량과 가상차량의 거리와 같음)를 의미하고, VV는 가상(Virtual)차량의 속도를 의미하며, VD는 감지된 전방차량의 속도를 의미한다.
도 5를 참조하면, (A)와 같은 상황과 같이 클러터 구조물(미도시)만 감지되면, 제어부(230)는 생성된 가상차량(520)을 타겟으로 설정하여 자차량(510)을 제어할 수 있다. 일 예를 들어, 자차량(510)은 가상차량(520)의 속도인 가상속도로 주행되도록 제어될 수 있다.
여기서, 가상차량(520)에 설정되는 가상거리 및 가상속도 각각은 클러터 구조물에 의해 감지부(210)가 초기에 전방차량을 감지할 수 있는 거리의 최대치이고, 클러터 구조물에 의해 저하된 인식거리에서 안전을 확보할 수 있는 속도라는 점에서, 가상차량(520)을 타겟으로 하여 가상속도로 주행되도록 제어되는 자차량(510)은 안전하게 자율주행 할 수 있다.
반면, (B)의 상황과 같이 클러터 구조물(미도시)과 가상차량(520)보다 자차량(510)에 근접한 위치에 있는 전방차량(531)이 감지되면, 제어부(230)는 전방차량(531)을 타겟으로 설정하여 자차량(510)을 제어할 수 있다.
감지되는 전방차량(531)을 타겟으로 설정하여 자차량(510)을 제어하는 것은 일반적인 자율주행제어기술에 해당할 수 있으므로 자세한 설명은 생략한다.
반면, (C)의 상황과 같이 클러터 구조물(미도시)과 가상차량(520)보다 자차량(510)에 떨어진 위치에 있는 전방차량(533)이 감지되면, 제어부(230)는 전방차량(533)의 속도(VD)와 가상차량(520)의 속도(VV)를 더 비교하여 전방차량(533) 또는 가상차량(520)을 타겟으로 설정하여 자차량(510)을 제어할 수 있다. 한편, 클러터 구조물에 의해 레이더센서의 인식거리가 가상거리만큼 감소한다고 하였으나, 이는 초기에 감지하는 경우일 뿐이다. 즉, 감지부(210)는 감지된 물체(최초감지가 아닌 물체)에 대해서는 상기 가상거리보다 더 멀리 감지할 수 있으므로, 가상차량(520)보다 멀리 위치하는 전방차량(533)은 감지될 수 있다.
(C)의 상황에 대해, 도 6을 이용하여 자세하게 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어부의 동작을 설명하기 위한 다른 일 예를 도시한 도면이다.
도 6은 도 5(C)에서 전방차량(533)의 위치와 가상차량(520)의 위치 차이(D)는 다르되, 전방차량의 속도(VD)는 동일한 상황을 도시한다. 여기서, 전방차량의 속도(VD)는 가상차량(520)의 속도(VV)보다 느린 상황일 수 있다.
이와 같은 상황에서, 제어부(230)는 도 7과 같은 데이터에 기초하여 동작할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어부의 동작을 상세하게 설명하기 위한 일 예를 도시한 도면이다. 도 7에서, 3개의 전방차량의 속도(VD1, VD2 및 VD3)에 대한 데이터만을 도시하였으나, 이는 설명의 편의상 3개로 한정한 것일 뿐 제한되는 것은 아니다. 즉, 가상차량의 속도보다 느린 모든 전방차량의 속도에 대해 도 7과 유사한 패턴을 가지는 데이터를 포함할 수 있다. 또한 도 7에서, 자차량의 속도가 가상속도인 경우는 제어부(230)가 가상차량을 타겟으로 설정하는 것을 의미하고, 자차량의 속도가 전방차량의 속도(VD1, VD2 또는 VD3)인 경우 제어부(230)가 전방차량을 타겟으로 설정하는 것을 의미할 수 있다.
도 7을 참조하면, 제어부(230)는 가상차량의 속도와 전방차량의 속도 차이가 전방차량의 위치와 가상차량의 위치 차이에 대응되는 설정속도보다 크면 전방차량을 타겟으로 설정할 수 있다. 이와 달리, 상기 속도 차이가 설정속도보다 작으면 가상차량을 타겟으로 설정할 수 있다. 상기 설정속도는 실험데이터에 기초하여 설정되는 것으로서, 상기 위치 차이와 비례관계에 있을 수 있다.
자세히 설명하면, 제어부(230)는 상기 위치 차이(D)가 클수록 설정속도는 증가되고, 가상차량의 속도와 전방차량의 속도 차이(고정된 값임)가 상기 설정속도보다 작은 값으로 되어, 전방차량에서 가상차량으로 타겟을 바꿔 설정할 수 있다.
도 6의 상황과 연계하면, 제어부(230)는 (C-1)와 같이 가상차량(520)과 전방차량(533-1)의 거리(D1)인 상황에서 도 7의 데이터에 기초하여 전방차량(533-1)을 타겟으로 설정하여 자차량(510)의 속도를 전방차량(533-1)의 속도(VD-1)로 제어할 수 있다. 이와 달리, 제어부(230)는 (C-2)와 같이 가상차량(520)과 전방차량(533-2)의 거리(D2)인 상황에서 가상차량(520)을 타겟으로 설정하여 자차량(510)의 속도를 가상차량(520)의 속도(VV)로 제어할 수 있다.
전술한 바와 유사하게, 제어부(230)는 전방차량의 위치와 가상차량의 위치 차이가 같더라도 전방차량의 속도가 달라지는 경우, 설정되는 타겟을 바꿀 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 자율주행제어장치는 자차량이 클러터 구조물이 존재하는 도로를 주행하는 경우 상기 자차량을 안전하게 자율주행제어 할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 자율주행제어장치는 클러터 구조물에 의해 인식거리가 감소되면 감소된 인식거리에 적합한 속도인 가상속도로 자차량을 제어함으로써, 상기 자차량은 안전할 수 있는 효과가 있다.
이하 도 8에서는 도 1 내지 도 7을 이용하여 설명한 본 발명의 일 실시 예에 따른 자율주행제어장치와 유사하게 동작하는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 자율주행제어장치에 대해 간략하게 설명한다.
도 8은 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 자율주행장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 자율주행장치(800)는 레이더센서(10)로부터 수신된 레이더정보를 분석하여 클러터(Clutter) 구조물 및 전방차량을 감시하는 감지부(810); 및 클러터 구조물이 감지되고 전방차량이 감지되지 않으면 자차량의 속도를 미리 설정된 가상속도로 제어하고, 클러터 구조물이 감지되고 전방차량이 감지되면 전방차량의 위치와 미리 설정된 가상위치를 비교하여 자차량의 속도를 전방차량의 속도 또는 가상속도로 제어하는 제어부(820)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 자율주행제어장치(800)의 감지부(810)는 레이더센서로부터 수신된 레이더정보의 주파수스펙트럼정보를 산출하고, 주파수스펙트럼정보의 주기성을 확인하기 위한 주기성정보를 추출하며, 추출된 주기성정보에 기초하여 클러터 구조물을 감지할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 도 3, 도 4 및 이와 관련된 설명을 참조할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 자율주행제어장치(800)의 제어부(820)는 클러터 구조물이 감지되고 상기 전방차량이 감지되지 않으면 자차량의 속도를 미리 설정된 가상속도로 제어하고, 클러터 구조물이 감지되고 전방차량이 감지되면 전방차량의 위치와 미리 설정된 가상위치를 비교하여 자차량의 속도를 상기 전방차량의 속도 또는 상기 가상속도로 제어할 수 있다. 상기 가상거리는 클러터 구조물에 의해 감지부(810)가 초기에 전방차량을 감지할 수 있는 거리의 최대치일 수 있다. 또한, 상기 가상속도는, 클러터 구조물에 의해 감지부(810)의 저하된 인식거리에서 안전을 확보할 수 있는 속도일 수 있다.
일 예를 들어, 제어부(820)는 클러터 구조물이 감지되고 미리 설정된 가상위치보다 자차량에 근접한 위치에 있는 상기 전방차량이 감지되면 자차량의 속도를 전방차량의 속도로 제어할 수 있다.
다른 일 예를 들어, 제어부(820)는 클러터 구조물이 감지되고 가상위치보다 자차량에 떨어진 위치에 있는 전방차량이 감지되면 전방차량의 속도와 미리 설정된 가상속도를 더 비교하여 자차량의 속도를 전방차량의 속도 또는 상기 가상속도로 제어할 수 있다. 여기서, 가상속도와 전방차량의 속도 차이가, 전방차량의 위치와 가상위치의 차이에 대응되는 설정속도보다 크면 제어부(820)는 자차량의 속도를 전방차량의 속도로 제어할 수 있다. 이와 달리, 가상속도와 전방차량의 속도 차이가, 전방차량의 위치와 가상위치의 차이에 대응되는 설정속도보다 작거나 같으면 자차량의 속도를 가상속도로 제어할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 도 5 내지 도 7와 이와 관련된 설명을 참조할 수 있다.
도 8에서 설명한 바와 같이 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 자율주행제어장치는 클러터 구조물이 존재하는 도로를 주행하는 자차량을 안전하게 자율주행제어 할 수 있다. 즉, 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 자율주행제어장치는 클러터 구조물에 의해 인식거리가 감소되면 감소된 인식거리에 적합한 속도인 가상속도로 자차량을 제어함으로써, 상기 자차량은 안전할 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 도 1 내지 도 8을 이용하여 설명한 자율주행제어장치가 수행하는 동작인 자율주행제어방법에 대해서 간략하게 설명한다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자율주행제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 자율주행제어방법은 레이더센서로부터 수신된 레이더정보를 분석하여 클러터(Clutter) 구조물 및 전방차량을 감시하는 감지단계(S900)와; 클러터 구조물이 감지되면, 자차량으로부터 미리 설정된 가상거리 앞에 미리 설정된 가상속도로 주행하는 가상차량을 설정하는 설정단계(S910); 및 클러터 구조물이 감지되고 전방차량이 감지되지 않으면 가상차량을 타겟으로 설정하여 자차량을 제어하고, 클러터 구조물이 감지되고 전방차량이 감지되면 전방차량의 위치와 가상차량의 위치를 비교하여 전방차량 또는 가상차량을 타겟으로 설정하여 자차량을 제어하는 제어단계(S920)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 자율주행제어방법의 감지단계(S900)는 레이더센서로부터 수신된 레이더정보의 주파수스펙트럼정보를 산출하고, 주파수스펙트럼정보의 주기성을 확인하기 위한 주기성정보를 추출하며, 추출된 주기성정보에 기초하여 클러터 구조물을 감지할 수 있다.
일 예를 들어, 감지단계(S900)는 수신신호(레이더정보에 포함될 수 있음)의 퓨리에 변환을 통해서 주파수스펙트럼정보를 산출하고, 상기 주파수스펙트럼정보를 고속 퓨리에 변환(fast Fourier transform, FFT)하여 주기성정보를 추출할 수 있다.
이후, 감지단계(S900)는 추출된 주기성정보에 포함되는 피크(peak) 성분을 이용하여 클러터 구조물의 존재 여부를 판단할 수 있다.
예를 들어, 감지부(210)는 주기성정보에 포함되는 피크 성분이 일정한 간격으로 나타나는 경우에 클러터 구조물에 의한 클러터 신호가 레이더정보에 포함되었다고 판단할 수 있다. 즉, 감지부(210)는 주파수스펙트럼정보에서는 확인되지 않는 피크 성분의 주기적 발현을 주기성정보를 이용하여 확인하고, 주기성정보를 이용하여 해당 레이더정보에 클러터 신호가 포함되었다는 것을 판단함으로써 클러터 구조물을 감지할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 자율주행제어방법의 설정단계(S910)는 클러터 구조물이 감지되면, 자차량으로부터 미리 설정된 가상거리 앞에 미리 설정된 가상속도로 주행하는 가상차량을 설정할 수 있다. 상기 가상거리는 실험 데이터에 기초하여 설정되는 거리로서, 클러터 구조물에 의해 감지단계(S900)에서 초기에 전방차량을 감지할 수 있는 최대 거리일 수 있다. 또한, 상기 가상속도는 실험 데이터에 기초하여 설정되는 속도로서, 클러터 구조물에 의해 저하된 인식거리에서 안전을 확보할 수 있는 속도일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 자율주행제어방법의 제어단계(S920)는 클러터 구조물이 감지되고 전방차량이 감지되지 않으면 가상차량을 타겟으로 설정하여 자차량을 제어하고, 클러터 구조물이 감지되고 전방차량이 감지되면 상기 전방차량의 위치와 가상차량의 위치를 비교하여 전방차량 또는 가상차량을 타겟으로 설정하여 자차량을 제어할 수 있다.
일 예를 들어, 클러터 구조물만 감지되면, 제어단계(S900)는 생성된 가상차량을 타겟으로 설정하여 자차량을 제어할 수 있다. 이에, 자차량은 가상차량의 속도인 가상속도로 주행되도록 제어될 수 있다.
다른 일 예를 들어, 클러터 구조물과 가상차량보다 자차량에 근접한 위치에 있는 전방차량이 감지되면, 제어단계(S920)는 전방차량을 타겟으로 설정하여 자차량을 제어할 수 있다. 이에 자차량은 전방차량의 속도로 주행되도록 제어될 수 있다.
또 다른 일 예를 들어, 클러터 구조물과 가상차량보다 자차량에 떨어진 위치에 있는 전방차량이 감지되면, 제어단계(S920)는 전방차량의 속도와 가상차량의 속도를 더 비교하여 전방차량 또는 가상차량을 타겟으로 설정하여 자차량을 제어할 수 있다. 한편, 클러터 구조물에 의해 레이더센서의 인식거리가 가상거리만큼 감소한다고 하였으나, 이는 초기에 감지하는 경우일 뿐이다. 즉, 감지단계(S900)에서 감지된 물체(최초감지가 아닌 물체)에 대해서는 상기 가상거리보다 더 멀리 감지할 수 있으므로, 가상차량보다 멀리 위치하는 전방차량은 감지될 수 있다.
예를 들어, 제어단계(S920)는 가상차량의 속도와 전방차량의 속도 차이가 전방차량의 위치와 가상차량의 위치 차이에 대응되는 설정속도보다 크면 전방차량을 타겟으로 설정할 수 있다. 이와 달리, 상기 속도 차이가 설정속도보다 작으면 가상차량을 타겟으로 설정할 수 있다. 상기 설정속도는 실험데이터에 기초하여 설정되는 것으로서, 상기 위치 차이와 비례관계에 있을 수 있다.
상세한 예를 들어, 제어단계(S920)는 상기 위치 차이가 클수록 설정속도는 증가되고, 가상차량의 속도와 전방차량의 속도 차이(고정된 값임)가 상기 설정속도보다 작은 값으로 되어, 전방차량에서 가상차량으로 타겟을 바꿔 설정할 수 있다. 이와 유사하게, 제어단계(S920)는 전방차량의 위치와 가상차량의 위치 차이가 같더라도 전방차량의 속도가 달라지는 경우, 설정되는 타겟을 바꿀 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 자율주행제어방법은 자차량이 클러터 구조물이 존재하는 도로를 주행하는 경우 상기 자차량을 안전하게 자율주행제어 할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 자율주행제어방법은 클러터 구조물에 의해 인식거리가 감소되면 감소된 인식거리에 적합한 속도인 가상속도로 자차량을 제어함으로써, 상기 자차량은 안전할 수 있는 효과가 있다.
이 외에도 본 발명의 자율주행제어방법은 도 1 내지 도 8에 기초하여 설명한 본 발명의 자율주행제어장치가 수행하는 각 동작을 모두 수행할 수 있다.
이상에서의 설명 및 첨부된 도면은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 나타낸 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 구성의 결합, 분리, 치환 및 변경 등의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (14)

  1. 레이더센서로부터 수신된 레이더정보를 분석하여 클러터(Clutter) 구조물 및 전방차량을 감지하는 감지부;
    상기 클러터 구조물이 감지되면, 자차량으로부터 미리 설정된 가상거리 앞에 미리 설정된 가상속도로 주행하는 가상차량을 설정하는 설정부; 및
    상기 클러터 구조물이 감지되고 상기 전방차량이 감지되지 않으면 상기 가상차량을 타겟으로 설정하여 상기 자차량을 제어하고, 상기 클러터 구조물이 감지되고 상기 전방차량이 감지되면 상기 전방차량의 위치와 상기 가상차량의 위치를 비교하여 상기 전방차량 또는 상기 가상차량을 타겟으로 설정하여 자차량을 제어하는 제어부를 포함하는 자율주행제어장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 클러터 구조물이 감지되고 상기 가상차량보다 상기 자차량에 근접한 위치에 있는 상기 전방차량이 감지되면 상기 전방차량을 타겟으로 설정하는 것을 특징으로 하는 자율주행제어장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 클러터 구조물이 감지되고 상기 가상차량보다 상기 자차량에 떨어진 위치에 있는 상기 전방차량이 감지되면 상기 전방차량의 속도와 상기 가상속도를 더 비교하여 상기 전방차량 또는 상기 가상차량을 타겟으로 설정하는 것을 특징으로 하는 자율주행제어장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 클러터 구조물이 감지되고 상기 가상차량보다 상기 자차량에 떨어진 위치에 있는 상기 전방차량이 감지되고 상기 가상속도와 상기 전방차량의 속도 차이가, 상기 전방차량의 위치와 상기 가상차량의 위치 차이에 대응되는 설정속도보다 크면 상기 전방차량을 타겟으로 설정하는 것을 특징으로 하는 자율주행제어장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 클러터 구조물이 감지되고 상기 가상차량보다 상기 자차량에 떨어진 위치에 있는 상기 전방차량이 감지되고 상기 가상속도와 상기 전방차량의 속도 차이가, 상기 전방차량의 위치와 상기 가상차량간 위치 차이에 대응되는 설정속도보다 작거나 같으면 상기 가상차량을 타겟으로 설정하는 것을 특징으로 하는 자율주행제어장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 가상거리는, 상기 클러터 구조물에 의해 상기 감지부가 초기에 감지할 수 있는 최대거리인 것을 특징으로 하는 자율주행제어장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 클러터 구조물은, 일정간격으로 배치되는 하나 이상의 철제 구조물을 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행제어장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 감지부는,
    상기 레이더정보의 주파수스펙트럼정보를 산출하고, 상기 주파수스펙트럼정보의 주기성을 확인하기 위한 주기성정보를 추출하며, 상기 주기성정보에 기초하여 상기 클러터 구조물을 감지하는 것을 특징으로 하는 자율주행제어장치.
  9. 레이더센서로부터 수신된 레이더정보를 분석하여 클러터(Clutter) 구조물 및 전방차량을 감지하는 감지부; 및
    상기 클러터 구조물이 감지되고 상기 전방차량이 감지되지 않으면 자차량의 속도를 미리 설정된 전방의 가상차량의 가상속도로 제어하고, 상기 클러터 구조물이 감지되고 상기 전방차량이 감지되면 상기 전방차량의 위치와 미리 설정된 전방의 가상차량의 가상위치를 비교하여 상기 자차량의 속도를 상기 전방차량의 속도 또는 상기 전방의 가상차량의 가상속도로 제어하는 제어부를 포함하는 자율주행제어장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 클러터 구조물이 감지되고 상기 가상위치보다 상기 자차량에 근접한 위치에 있는 상기 전방차량이 감지되면 상기 자차량의 속도를 상기 전방차량의 속도로 제어하는 것을 특징으로 하는 자율주행제어장치.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 클러터 구조물이 감지되고 상기 가상위치보다 상기 자차량에 떨어진 위치에 있는 상기 전방차량이 감지되면 상기 전방차량의 속도와 상기 가상속도를 더 비교하여 상기 자차량의 속도를 상기 전방차량의 속도 또는 상기 가상속도로 제어하는 것을 특징으로 하는 자율주행제어장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 클러터 구조물이 감지되고 상기 가상위치보다 상기 자차량에 떨어진 위치에 있는 상기 전방차량이 감지되고 상기 가상속도와 상기 전방차량의 속도 차이가, 상기 전방차량의 위치와 상기 가상위치의 차이에 대응되는 설정속도보다 크면 상기 자차량의 속도를 상기 전방차량의 속도로 제어하는 것을 특징으로 하는 자율주행제어장치.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 클러터 구조물이 감지되고 상기 가상위치보다 상기 자차량에 떨어진 위치에 있는 상기 전방차량이 감지되고 상기 가상속도와 상기 전방차량의 속도 차이가, 상기 전방차량의 위치와 상기 가상위치의 차이에 대응되는 설정속도보다 작거나 같으면 상기 자차량의 속도를 상기 가상속도로 제어하는 것을 특징으로 하는 자율주행제어장치.
  14. 레이더센서로부터 수신된 레이더정보를 분석하여 클러터(Clutter) 구조물 및 전방차량을 감지하는 감지단계;
    상기 클러터 구조물이 감지되면, 자차량으로부터 미리 설정된 가상거리 앞에 미리 설정된 가상속도로 주행하는 가상차량을 설정하는 설정단계; 및
    상기 클러터 구조물이 감지되고 상기 전방차량이 감지되지 않으면 상기 가상차량을 타겟으로 설정하여 상기 자차량을 제어하고, 상기 클러터 구조물이 감지되고 상기 전방차량이 감지되면 상기 전방차량의 위치와 상기 가상차량의 위치를 비교하여 상기 전방차량 또는 상기 가상차량을 타겟으로 설정하여 자차량을 제어하는 제어단계를 포함하는 자율주행제어방법.
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