KR101807397B1 - Method and device for avoiding obstacles based on risk of obstacles - Google Patents
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Abstract
이동체와 장애물의 충돌 위험도를 고려하여, 장애물 사이의 통과 지점을 결정하는 장애물 회피 방법 및 장치가 개시된다. 개시된 장애물 회피 방법은, 제1장애물 및 제2장애물 각각에 대한 충돌 위험도 값을 생성하는 단계; 상기 제1 및 제2장애물의 충돌 위험도 값을 비교하여, 상기 충돌 위험도 값이 상대적으로 작은 장애물에 가깝도록, 상기 제1 및 제2장애물 사이의 통과 지점을 결정하는 단계; 및 상기 통과 지점을 포함하는 상기 이동체의 이동 경로를 생성하는 단계를 포함한다.A method and an apparatus for avoiding obstacles that determine a passing point between obstacles in consideration of the risk of collision between a moving object and an obstacle are disclosed. The disclosed obstacle avoidance method includes: generating a collision risk value for each of a first obstacle and a second obstacle; Comparing collision risk values of the first and second obstacles to determine a passing point between the first and second obstacles such that the collision risk value is close to a relatively small obstacle; And generating a movement path of the moving object including the passing point.
Description
본 발명은 장애물의 위험도에 기반한 장애물 회피 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이동체와 장애물의 충돌 위험도를 고려하여, 장애물 사이의 통과 지점을 결정하는 장애물 회피 방법 및 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method and apparatus for avoiding an obstacle based on the risk of an obstacle, and more particularly, to a method and apparatus for avoiding obstacles that determine a passing point between obstacles in consideration of the risk of collision between the obstacle and a moving object.
최근 자율 주행 자동차, 무인 로봇, 드론 등, 무인 이동체에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이러한 무인 이동체의 상용화를 위해서는 안전에 대한 고려가 필수 적이다. 안전 주행에 있어서 가장 위협이 되는 것은 주행중 장애물과의 충돌 사고 이므로, 장애물을 검출하고 회피할 수 있는 방법에 대한 연구 또한 병행해서 이루어지고 있다.Recently, autonomous vehicles, unmanned robots, drones, and unmanned vehicles have been actively studied. In order to commercialize such unmanned mobile objects, consideration of safety is essential. The main threat to safe driving is a collision with an obstacle while driving, so research on how to detect and avoid obstacles is also being conducted in parallel.
기존 장애물을 회피하고 이동체의 경로를 생성하는 방법으로 SVM(Support Vector Machine)을 이용하는 방법이 있다. SVM은 머신 러닝 분야에서 많이 이용되는 알고리즘으로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 다수의 데이터들 중에서 가장 외곽에 위치한 데이터를 서포트 벡터(support vector)로 결정하고, 서포트 벡터 사이를 통과하는 선을 통해 데이터를 분류한다.There is a method of using a SVM (Support Vector Machine) as a method of avoiding existing obstacles and generating a path of a moving object. SVM is an algorithm widely used in the field of machine learning. As shown in FIG. 1, the SVM determines a support vector at the outermost data among a plurality of data, Classify the data.
SVM을 이용하는 장애물 회피 방법은 전술된 데이터를 장애물로 간주하고, 서포트 벡터 사이를 통과하는 선을 이동체의 이동 경로로 결정함으로써 장애물을 회피한다.The obstacle avoiding method using the SVM avoids obstacles by considering the above-described data as obstacles and determining a line passing through the support vectors as a moving path of the moving object.
다만 전술된 방법은 장애물의 이동을 고려하지 않기 때문에, 실제 이동체의 주행 환경을 반영하지 못하며 장애물과 이동체의 충돌 가능성이 높은 문제가 있다.However, since the above-described method does not consider the movement of the obstacle, it does not reflect the traveling environment of the actual moving object, and there is a high possibility of collision between the obstacle and the moving object.
관련된 선행문헌으로 대한민국 공개특허 2013-0118116호가 있다.A related prior art document is Korean Patent Publication No. 2013-0118116.
본 발명은 이동체와 장애물의 충돌 위험도를 고려하여 장애물 사이의 통과 지점을 결정하고, 장애물 회피 경로를 생성하는 장애물 회피 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides an obstacle avoidance method and apparatus for determining a passing point between obstacles in consideration of the risk of collision between a moving object and an obstacle and generating an obstacle avoidance path.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 장애물의 위험도에 기반한 이동체의 장애물 회피 방법에 있어서, 제1장애물 및 제2장애물 각각에 대한 충돌 위험도 값을 생성하는 단계; 상기 제1 및 제2장애물의 충돌 위험도 값을 비교하여, 상기 충돌 위험도 값이 상대적으로 작은 장애물에 가깝도록, 상기 제1 및 제2장애물 사이의 통과 지점을 결정하는 단계; 및 상기 통과 지점을 포함하는 상기 이동체의 이동 경로를 생성하는 단계를 포함하는 장애물 회피 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for avoiding an obstacle in a mobile object based on a risk of an obstacle, the method comprising: generating a collision risk value for each of the first obstacle and the second obstacle; Comparing collision risk values of the first and second obstacles to determine a passing point between the first and second obstacles such that the collision risk value is close to a relatively small obstacle; And generating a movement path of the moving object including the passing point.
또한 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 장애물의 위험도에 기반한 이동체의 장애물 회피 방법에 있어서, 제1장애물 및 제2장애물 각각에 대한 충돌 위험도 값을 생성하는 단계; 상기 충돌 위험도 값에 따라서, 상기 제1장애물 및 제2장애물 사이의 통과 지점을 결정하는 단계; 및 상기 이동체의 현재 위치와 상기 통과 지점 사이의 소정 지점, 상기 이동체의 현재 위치 및 상기 통과 지점을 이용하여, 곡선 형태의 상기 이동 경로를 생성하는 단계를 포함하는 장애물 회피 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for avoiding an obstacle in a mobile object based on a risk of an obstacle, the method comprising: generating a collision risk value for each of the first obstacle and the second obstacle; Determining a passing point between the first obstacle and the second obstacle according to the collision risk value; And generating the curved path using a predetermined point between the current position of the moving object and the passing point, the current position of the moving object, and the passing point.
또한 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 장애물의 위험도에 기반한 장애물 회피 장치에 있어서, 센서를 이용하여, 제1장애물 및 제2장애물 각각에 대한 충돌 위험도 값을 생성하는 위험도 결정부; 상기 충돌 위험도 값에 따라서, 상기 제1장애물 및 제2장애물 사이의 통과 지점을 결정하는 통과 지점 결정부; 및 상기 통과 지점을 포함하는 이동 경로를 생성하는 이동 경로 생성부를 포함하는 장애물 회피 장치가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for avoiding obstacles based on the risk of an obstacle, the apparatus including a sensor for generating a collision risk value for each of the first obstacle and the second obstacle, A risk determination section; A passing point determining unit that determines a passing point between the first obstacle and the second obstacle according to the collision risk value; And a movement path generation unit for generating a movement path including the passing point.
본 발명에 따르면, 위험도가 상대적으로 장애물 대비 위험도가 상대적으로 큰 장애물과 멀리 떨어져 차량이 이동하도록 경로를 생성함으로써, 차량이 장애물과 충돌할 가능성을 감소시킬 수 있다.According to the present invention, it is possible to reduce the possibility of a vehicle colliding with an obstacle by generating a path such that the risk moves relatively far away from the obstacle and relatively far from the obstacle.
또한 본 발명에 따르면, 장애물의 동적 상태를 고려하여 장애물 회피 경로를 생성함으로써 돌발적인 상황에서도 장애물과 차량의 충돌 위험을 줄일 수 있다.Also, according to the present invention, the obstacle avoidance path can be created in consideration of the dynamic state of the obstacle, thereby reducing the risk of collision between the obstacle and the vehicle even in an unexpected situation.
도 1은 SVM 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 장애물의 위험도에 기반한 장애물 회피 방법의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 장애물의 위험도에 기반한 장애물 회피 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 위험도 값 결정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 장애물 사이의 통과 지점 결정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 곡선 형태의 이동 경로 생성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 장애물의 위험도에 기반한 장애물 회피 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 구체적 실시예에 따른 장애물의 위험도에 기반한 장애물 회피 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram for explaining an SVM algorithm.
2 is a diagram for explaining the concept of the obstacle avoidance method based on the risk of an obstacle according to the present invention.
3 is a diagram for explaining an obstacle avoidance apparatus based on the risk of an obstacle according to an embodiment of the present invention.
4 and 5 are views for explaining a risk value determination method according to an embodiment of the present invention.
6 and 7 are views for explaining a method of determining a passing point between obstacles according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram for explaining a curved path generation method according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
FIG. 9 is a view for explaining an obstacle avoidance method based on the risk of an obstacle according to an embodiment of the present invention.
10 is a view for explaining an obstacle avoidance method based on the risk of an obstacle according to a specific embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 장애물의 위험도에 기반한 장애물 회피 방법의 개념을 설명하기 위한 도면이다.2 is a diagram for explaining the concept of the obstacle avoidance method based on the risk of an obstacle according to the present invention.
이하에서는 이동체가 차량인 경우가 일실시예로서 설명되지만, 본 발명은 자율 주행 차량, 이동 로봇, 드론 등 다양한 이동체에 적용될 수 있다.Hereinafter, the case where the moving object is a vehicle is described as an embodiment, but the present invention can be applied to various moving objects such as an autonomous vehicle, a mobile robot, and a drone.
본 발명은 장애물을 회피하면서 장애물 사이를 통과하는 차량의 이동 경로를 생성한다. 이 때, 본 발명은 차량과 장애물에 대한 충돌 위험도를 고려하여 장애물 사이의 차량의 통과 지점을 결정하며, 충돌 위험도가 상대적으로 작은 장애물에 가깝도록, 장애물들 사이의 통과 지점을 결정한다. 장애물은 정적 상태뿐만 아니라 동적 상태일 수도 있으므로, 본 발명은 장애물의 이동 상태를 고려하여 충돌 위험도를 결정한다.The present invention creates a path of travel of a vehicle passing between obstacles while avoiding obstacles. At this time, the present invention determines the passage point of the vehicle between the obstacles in consideration of the collision risk against the vehicle and the obstacle, and determines the passing point between the obstacles so that the collision risk is close to the relatively small obstacle. Since the obstacle may be a dynamic state as well as a static state, the present invention determines the collision risk in consideration of the moving state of the obstacle.
도 2를 참조하면, 차량(240)과 제1장애물(210)의 충돌 위험도, 차량(240)과 제2장애물(220)의 충돌 위험도가 동일할 경우, 본 발명은 제1 및 제2장애물(210, 220) 사이의 중심점(230)을 차량(240)의 통과 지점으로 결정할 수 있다. 중앙 지점(230)에서 제1 및 제2장애물(210, 220) 사이의 거리는 동일하다.2, when the risk of collision between the
하지만, 차량(240)과 제1장애물(210)의 충돌 위험도가 제2장애물(220)과의 충돌 위험도보다 큰 경우, 본 발명은 차량(240)의 통과 지점을 제2장애물(220)과 중심점(230) 사이로 결정할 수 있다. 반대로 차량(240)과 제1장애물(210)의 충돌 위험도가 제2장애물(220)과의 충돌 위험도보다 작은 경우, 본 발명은 차량(240)의 통과 지점을 제1장애물(210)과 중심점(230) 사이로 결정할 수 있다.However, when the risk of collision between the
결국 본 발명에 따르면, 위험도가 상대적으로 장애물 대비 위험도가 상대적으로 큰 장애물과 멀리 떨어져 차량이 이동하도록 경로를 생성함으로써, 차량이 장애물과 충돌할 가능성을 감소시킬 수 있다.As a result, according to the present invention, it is possible to reduce the possibility of the vehicle colliding with an obstacle by generating a path such that the risk moves relatively far from the obstacle and relatively far from the obstacle.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 장애물의 위험도에 기반한 장애물 회피 장치를 설명하기 위한 도면이다. 3 is a diagram for explaining an obstacle avoidance apparatus based on the risk of an obstacle according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 장애물 회피 장치는 위험도 결정부(310), 통과 지점 결정부(320) 및 이동 경로 생성부(330)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the obstacle avoidance apparatus according to the present invention includes a
위험도 결정부(310)는 센서를 이용하여, 제1장애물 및 제2장애물 각각에 대한 충돌 위험도 값을 생성한다. 위험도 결정부(310)는 센싱값을 이용하여 제1 및 제2장애물의 속도, 가속도 등을 검출하고, 검출된 정보를 이용하여 차량과의 충돌 위험도 값을 생성한다.The
센서는 장애물을 감지하는 센서이며, 일실시예로서 LIDAR 또는 초음파 센서 등일 수 있다. 센서는 장애물 회피 장치 또는 차량에 포함될 수 있다. The sensor is a sensor for detecting an obstacle, and may be an LIDAR or an ultrasonic sensor as an example. The sensor may be included in an obstacle avoidance device or vehicle.
통과 지점 결정부(320)는 충돌 위험도 값에 따라서, 제1장애물 및 제2장애물 사이의 통과 지점을 결정한다. 이 때, 통과 지점 결정부(320)는, 충돌 위험도 값이 상대적으로 작은 장애물에 가깝도록, 제1 및 제2장애물 사이의 통과 지점을 결정한다. The passing
이동 경로 생성부(330)는 통과 지점을 포함하는 차량의 이동 경로를 생성한다. 이 때, 이동 경로 생성부(330)는 차량의 자연스러운 주행을 위해 곡선 형태의 이동 경로를 생성한다.The movement
한편, 본 발명에 따른 장애물 회피 장치는 장애물의 가속도 및 차량과 장애물 사이의 충돌 예상 시간을 이용하여, 충돌 예상 시간 이후 장애물의 위치를 예측하고, 예측된 위치와 차량 사이의 거리가 임계값 이하인 경우, 충돌 위험도 값을 생성하며 장애물 회피를 위한 일련의 동작을 수행할 수 있다.Meanwhile, the obstacle avoidance apparatus according to the present invention estimates the position of the obstacle after the collision prediction time by using the acceleration of the obstacle and the expected collision time between the vehicle and the obstacle, and if the distance between the predicted position and the vehicle is less than the threshold value , A collision risk value is generated, and a series of operations for obstacle avoidance can be performed.
본 발명에 따르면, 장애물의 동적 상태를 고려하여 장애물 회피 경로를 생성함으로써 돌발적인 상황에서도 장애물과 차량의 충돌 위험을 줄일 수 있다.According to the present invention, by creating an obstacle avoidance route in consideration of the dynamic state of the obstacle, the risk of collision between the obstacle and the vehicle can be reduced even in an unexpected situation.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 위험도 값 결정 방법을 설명하기 위한 도면이다.4 and 5 are views for explaining a risk value determination method according to an embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 위험도 결정부(310)는 제1 및 제2장애물의 가속도 및 차량과의 충돌 예상 시간을 이용하여, 충돌 위험도 값을 결정할 수 있다. 이 때, 충돌 예상 시간은 차량과 장애물 사이의 거리 및 상대 속도에 따라 결정될 수 있다.The
전술된 바와 같이, 장애물의 가속도 및 속도는 센서의 센싱값을 통해 결정될 수 있으며, 현재 차량의 속도 및 위치를 기준으로 차량과 장애물 사이의 거리 및 상대 속도가 결정될 수 있다. 충돌 예상 시간은, 차량과 장애물 사이의 거리에 비례하고 상대 속도에 반비례한다.As described above, the acceleration and speed of the obstacle can be determined through the sensing value of the sensor, and the distance and relative speed between the vehicle and the obstacle can be determined based on the current speed and position of the vehicle. The expected collision time is proportional to the distance between the vehicle and the obstacle and inversely proportional to the relative speed.
일실시예로서, 충돌 위험도 값은 도 4에 도시된 바와 같이, 7개의 값으로 정의될 수 있으며, 값이 클수록 충돌 위험도가 높음을 나타낸다. 충돌 위험도 값은 가속도(ACC)의 크기에 비례하고 충돌 예상 시간(TTC)에 반비례할 수 있다. 충돌 위험도 값은 장애물 사이의 중심점을 기준으로 계산될 수 있으며, 이 경우 도 3에서 마이너스(-)는 장애물이 중심점으로부터 멀어지는 방향으로 이동함을 나타낸다. 가속도 또는 충돌 예상 시간이 마이너스(-)인 경우, 차량과 장애물의 거리가 멀어지므로 충돌 위험도 값은 작아진다.As an example, the collision risk value can be defined by 7 values as shown in FIG. 4, and the larger the value, the higher the collision risk. The collision risk value is proportional to the magnitude of the acceleration (ACC) and may be inversely proportional to the estimated collision time (TTC). The collision risk value can be calculated based on the center point between the obstacles. In this case, a minus (-) in FIG. 3 indicates that the obstacle moves in a direction away from the center point. If the acceleration or the collision expected time is minus (-), the collision risk value becomes smaller because the distance between the vehicle and the obstacle becomes longer.
예를 들어, 제1 및 제2장애물(510, 520)이 도 5에 도시된 상태로 이동하며, 차량(540)이 제1 및 제2장애물(510, 520)의 사이로 이동하는 경우, 제2장애물(520)의 가속도 및 속도가 제1장애물(510)의 가속도 및 속도보다 작지만, 차량(540) 및 제2장애물(520)이 중심점(530) 방향으로 이동하고 있으므로, 위험도 결정부(310)는 제1장애물(510)의 충돌 위험도 값보다 제2장애물(520)의 충돌 위험도 값이 크도록 장애물에 대한 충돌 위험도 값을 생성한다. For example, if the first and
도 5에서 실선 화살표는 속도를 나타내며, 점선 화살표는 가속도를 나타낸다. 화살표의 길이는 속도 또는 가속도의 크기를 나타낸다. 제1장애물(510)의 가속도 및 충돌 예상 시간은 마이너스 값이 된다.In Fig. 5, solid arrows indicate speed, and dashed arrows indicate acceleration. The length of the arrow indicates the magnitude of the velocity or acceleration. The acceleration of the
도 6 및 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 장애물 사이의 통과 지점 결정 방법을 설명하기 위한 도면이다. 6 and 7 are views for explaining a method of determining a passing point between obstacles according to an embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 통과 지점 결정부(320)는 차량과 장애물의 충돌 위험도 값 및 충돌 위험도 값의 차이를 이용하여 차량의 통과 지점을 결정할 수 있다. 일실시예로서, 통과 지점은 충돌 위험도 값 및 충돌 위험도 값의 차이에 비례하여, 충돌 위험도 값이 상대적으로 작은 장애물에 가까워질 수 있다.The passing
예를 들어, 차량과 제1장애물(610)의 충돌 위험도 값이 제2장애물(620)의 충돌 위험도 값보다 작은 경우, 도 2에서 설명된 바와 같이, 통과 지점은 제2장애물(620)보다 제1장애물(610)에 가깝도록 결정된다. 이 때, 제1 및 제2장애물(610, 620)의 충돌 위험도 값이 크고 충돌 위험도 값의 차이가 클수록 제1장애물(610)에 더욱 가깝도록 통과 지점이 결정될 수 있다. For example, when the collision risk value of the vehicle and the
도 6을 참조하면, 지점 B는 지점 A보다 제1 및 제2장애물(610, 620)의 충돌 위험도 값이 큰 경우의 통과 지점이며, 지점 C는 지점 B보다 제1 및 제2장애물(610, 620)의 충돌 위험도 값의 차이가 큰 경우의 통과 지점일 수 있다.6, point B is a passing point when the collision risk value of the first and
이 때, 통과 지점 결정부(320)는 제1 및 제2장애물 사이에 가상의 직선(640)을 생성하여, 가상의 직선 상에 위치하는 통과 지점을 결정할 수 있다. 여기서, 가상의 직선은 제1 및 제2장애물을 연결하는 최단 거리의 직선이며, 도 7에서 붉은 점이, 각각의 장애물 사이를 연결하는 최단 거리 직선의 시점과 종점을 나타낸다. 도 7의 붉은 점은 전술된 SVM 알고리즘의 서포트 벡터와 대응될 수 있다.At this time, the passing
그리고, 실시예에 따라서, 통과 지점 결정부(320)는 제1 및 제2장애물(610, 620)의 충돌 위험도 값이 임계값 이하인 경우에는, 빠른 연산을 위해 제1 및 제2장애물(610, 620)의 충돌 위험도 값을 비교하지 않고, 제1 및 제2장애물(610, 620) 사이의 중심점, 즉 중앙 지점(630)을 통과 지점으로 결정할 수 있다.According to the embodiment, when the collision risk value of the first and
한편, 통과 지점 결정부(320)는 도 7과 같이, 2개 이상의 장애물이 존재하는 경우, 어떤 장애물 사이의 통과 지점(X)을 차량(750)이 경유할지를 판단하기 위해 비용 함수를 이용할 수 있다. 즉, 통과 지점 결정부(320)는 복수의 빨간색 경로 중에서 하나의 경로를 선택하기 위해 비용 함수를 이용할 수 있다. 도 7에서 장애물은 차량 장애물(710, 720) 외에 도로의 가드레일 장애물(730, 740)을 포함하며, 비용 함수(Ci)는 일실시예로서 [수학식 1]과 같을 수 있다.On the other hand, the passing
여기서, α는 0에서 1사이에서 결정되는 상수이며, 는 각 경로에서 장애물 사이의 통과 지점에 대한 충돌 위험도 값을 나타내며,는 도로의 식별 표지와 차량의 이동 경로 간 거리 차이 값을 나타낸다. 도로의 식별 표지는 예를 들어, 차선, 중앙선 등일 수 있다.Here,? Is a constant determined from 0 to 1, Represents the collision risk value for the passage point between obstacles in each path, Represents the distance difference value between the identification mark of the road and the movement path of the vehicle. The identification mark of the road may be, for example, a lane, a center line, and the like.
즉, 통과 지점 결정부(320)는 비용 함수를 이용하여, 최소 비용을 나타내는 장애물 사이를 통과하는 것으로 결정할 수 있으며, 비용에 따라서 장애물 사이의 통과를 결정하지 않고, 도로의 식별 표지를 추종하는 통과 지점을 결정할 수 있다.That is, the passing
어떤 장애물 사이를 통과할지 결정한 경우, 차량은 결정된 경로의 통과 지점을 경유하여 이동할 수 있다.If it is decided to pass between obstacles, the vehicle can move via the passing point of the determined path.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 곡선 형태의 이동 경로 생성 방법을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 8 is a diagram for explaining a curved path generation method according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
본 발명에 따른 이동 경로 생성부(330)는 차량의 현재 위치와 통과 지점 사이의 소정 지점, 차량의 현재 위치 및 통과 지점을 이용하여, 곡선 형태의 이동 경로를 생성할 수 있다. The movement
이동 경로 생성부(330)는 일실시예로서, Line and arc 알고리즘, Spline curve 알고리즘, Clothoid curve 알고리즘, Bezier curve 알고리즘 등을 이용하여 곡선을 생성할 수 있는데, Bezier curve 알고리즘을 이용할 경우 [수학식 2]에 따라 이동 경로를 생성할 수 있다. The movement
여기서, P0는 차량의 현재 위치(810)를 나타내며, P1는 차량의 현재 위치와 통과 지점 결정부(320)에서 통과 지점 사이의 소정 지점(820)을 나타낸다. 그리고 P2는 통과 지점 결정부(320)에서 결정된 통과 지점(830)을 나타낸다. P1는 이동 경로가 곡선 형태가 되도록 다양하게 결정될 수 있다.Here, P 0 represents the
2차 함수인 [수학식 2]에 따라 포물선 형태의 곡선이 생성될 수 있으며, t는 변수로서 t가 0인 경우 곡선의 시점, t가 1인 경우 곡선의 종점을 나타낸다.A curved line in the form of a parabola can be generated according to a quadratic function (Equation 2), where t is a variable when t is 0 and the end point of a curve when t is 1.
도 8(b)와 같이, 제1 및 제2동적 장애물(840, 850) 사이에서 통과 지점(830)이 결정된 경우, 소정 지점 P1은 제1동적 장애물(840)과 정적 장애물(860) 사이의 중심점(820)이 될 수 있다. 또는 소정 지점 P1은, 통과 지점 결정부(320)에서 충돌 위험도 값에 따라 결정된 제1동적 장애물(840)과 정적 장애물(860) 사이의 통과 지점이 될 수도 있다.8 (b), when the
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 장애물의 위험도에 기반한 장애물 회피 방법을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 9 is a view for explaining an obstacle avoidance method based on the risk of an obstacle according to an embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 장애물 회피 방법은 전술된 장애물 회피 장치 또는 이동체에서 수행될 수 있으며, 도 9에서는 차량의 장애물 회피 방법이 일실시예로서 설명된다.The obstacle avoidance method according to the present invention can be performed in the above-described obstacle avoiding device or moving object, and in Fig. 9, a vehicle obstacle avoiding method will be described as an embodiment.
본 발명에 따른 차량은 제1장애물 및 제2장애물 각각에 대한 충돌 위험도 값을 생성(S910)한다. 이 때, 차량은 제1 및 제2장애물의 가속도 및 차량과의 충돌 예상 시간을 이용하여, 충돌 위험도 값을 결정할 수 있다. The vehicle according to the present invention generates a collision risk value for each of the first obstacle and the second obstacle (S910). At this time, the vehicle can determine the collision risk value using the acceleration of the first and second obstacles and the expected collision time with the vehicle.
그리고 차량은 충돌 위험도 값에 따라서, 제1장애물 및 제2장애물 사이의 통과 지점을 결정(S920)하는데, 제1 및 제2장애물의 충돌 위험도 값을 비교하여, 충돌 위험도 값이 상대적으로 작은 장애물에 가깝도록, 제1 및 제2장애물 사이의 통과 지점을 결정할 수 있다. 그리고 통과 지점은 충돌 위험도 값 및 충돌 위험도 값의 차이에 비례하여, 충돌 위험도 값이 상대적으로 작은 장애물에 가까워지는 지점일 수 있다.Then, the vehicle determines the passing point between the first obstacle and the second obstacle (S920) according to the collision risk value, and compares the collision risk values of the first and second obstacles so that the collision risk value is relatively small So as to determine a passing point between the first and second obstacles. The passing point may be a point at which the collision risk value approaches a relatively small obstacle in proportion to the difference between the collision risk value and the collision risk value.
차량은 제1 및 제2장애물 사이에 가상의 직선을 생성하여, 가상의 직선 상에 위치하는 통과 지점을 결정할 수 있으며, 이 때, 가상의 직선은 제1 및 제2장애물을 연결하는 최단 거리의 직선이다. The vehicle can create a virtual straight line between the first and second obstacles to determine a passing point located on an imaginary straight line where the imaginary straight line is the shortest distance connecting the first and second obstacles It is a straight line.
또한 차량은 제1 및 제2장애물의 충돌 위험도 값이 임계값 이하인 경우에는, 제1 및 제2장애물 사이의 중앙 지점을 통과 지점으로 결정할 수 있다.Also, the vehicle may determine a center point between the first and second obstacles as a passing point when the collision risk value of the first and second obstacles is equal to or less than the threshold value.
차량은 통과 지점이 결정되면, 통과 지점을 포함하는 차량의 이동 경로를 생성(S930)한다. 이 때, 차량은 이동체의 현재 위치와 통과 지점 사이의 소정 지점, 이동체의 현재 위치 및 통과 지점을 이용하여, 곡선 형태의 이동 경로를 생성할 수 있다.When the passing point is determined, the vehicle generates a traveling path of the vehicle including the passing point (S930). At this time, the vehicle can generate a curved travel path using a predetermined point between the current position of the moving object and the passing point, the current position of the moving object, and the passing point.
도 10은 본 발명의 구체적 실시예에 따른 장애물의 위험도에 기반한 장애물 회피 방법을 설명하기 위한 도면이다.10 is a view for explaining an obstacle avoidance method based on the risk of an obstacle according to a specific embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 차량은 LIDAR 센서를 이용하여 장애물에 대한 데이터를 수집(S1010)하고, 장애물의 가속도 및 충돌 예상 시간을 이용하여, 충돌 예상 시간 이후 제1 및 제2장애물의 위치를 예측(S1020)한다. 그리고 예측된 위치와 차량 사이의 거리가 임계값 이하인 경우, 단계 S1030을 진행한다.The vehicle according to the present invention estimates the positions of the first and second obstacles (S1020) after the estimated collision time using the acceleration and the estimated collision time of the obstacle by collecting data on the obstacle using the LIDAR sensor (S1010) do. If the distance between the predicted position and the vehicle is less than or equal to the threshold value, the process proceeds to step S1030.
LIDAR 센서를 이용할 경우, 장애물은 레이저를 반사시키는 부분에 따라서 복수의 점 형태로 검출되는데, 본 발명에 따른 차량은 SVM 알고리즘을 이용하여, 복수의 점 중에서 서포트 벡터를 결정하고, 차량이 장애물 사이를 통과할 수 있는지 여부를 판단(S1030)한다. 일예로서, 장애물 사이의 최단 거리가 임계값 이상인 경우 차량은 장애물 사이를 통과할 수 있는 것으로 판단할 수 있다.When the LIDAR sensor is used, the obstacle is detected in a plurality of dot shapes along the portion reflecting the laser. The vehicle according to the present invention determines the support vector among the plurality of points using the SVM algorithm, It is determined whether or not it can pass (S1030). As an example, if the shortest distance between obstacles is greater than or equal to a threshold value, the vehicle can be determined to be able to pass between obstacles.
이후, 차량은 장애물 사이의 중심점을 기준으로, 장애물의 가속도와 충돌 예측 시간을 계산하고 장애물에 대한 충돌 위험도 값을 생성(S1040)한다. 차량은 위험도 값에 따라 가중치를 부여하여, 차량의 통과 지점을 결정(S1050)한다. 가중치에 따라서 차량의 통과 지점은 제1장애물 또는 제2장애물과 가까워질 수 있다.Then, the vehicle calculates the acceleration and the collision prediction time of the obstacle based on the center point between the obstacles and generates the collision risk value for the obstacle (S1040). The vehicle is weighted according to the risk value to determine the passing point of the vehicle (S1050). Depending on the weight, the passing point of the vehicle can be close to the first obstacle or the second obstacle.
차량과 임계 거리 이하의 장애물이 2개 이상인 경우, 차량은 비용 함수를 이용하여, 어느 장애물 사이로 이동할지, 즉 어느 경로를 선택할지 결정(S1060)하고, 선택된 이동 경로를 곡선 형태로 스무딩(smoothing)하여 최종적으로 차량의 이동 경로를 생성(S1070)한다.If there are two or more obstacles less than the critical distance, the vehicle uses the cost function to determine which obstacle to move, that is, which route to select (S1060), smoothens the selected route in a curved shape, And finally generates a moving route of the vehicle (S1070).
앞서 설명한 기술적 내용들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예들을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 하드웨어 장치는 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The above-described technical features may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be those specially designed and constructed for the embodiments or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, the present invention has been described with reference to particular embodiments, such as specific elements, and specific embodiments and drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the above- And various modifications and changes may be made thereto by those skilled in the art to which the present invention pertains. Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .
Claims (12)
제1장애물 및 제2장애물 각각에 대한 충돌 위험도 값을 생성하는 단계;
상기 제1 및 제2장애물의 충돌 위험도 값을 비교하여, 상기 충돌 위험도 값이 상대적으로 작은 장애물에 가깝도록, 상기 제1 및 제2장애물 사이의 통과 지점을 결정하는 단계; 및
상기 통과 지점을 포함하는 상기 이동체의 이동 경로를 생성하는 단계를 포함하며,
상기 통과 지점은
상기 충돌 위험도 값 및 상기 충돌 위험도 값의 차이에 비례하여, 상기 충돌 위험도 값이 상대적으로 작은 장애물에 가까워지되,
상기 통과 지점을 결정하는 단계는
상기 제1 및 제2장애물의 충돌 위험도 값이 임계값 이하인 경우, 상기 제1 및 제2장애물 사이의 중앙 지점을 상기 통과 지점으로 결정하는
장애물 회피 방법.
A method for avoiding an obstacle of a mobile object based on a risk of an obstacle,
Generating a collision risk value for each of the first obstacle and the second obstacle;
Comparing collision risk values of the first and second obstacles to determine a passing point between the first and second obstacles such that the collision risk value is close to a relatively small obstacle; And
And creating a movement path of the moving object including the passing point,
The passage point
In proportion to the difference between the collision risk value and the collision risk value, the collision risk value approaches a relatively small obstacle,
The step of determining the pass point
Determining a center point between the first and second obstacles as the passing point when the collision risk value of the first and second obstacles is less than or equal to a threshold value
Obstacle avoidance method.
상기 충돌 위험도 값을 생성하는 단계는
상기 제1 및 제2장애물의 가속도 및 상기 이동체와의 충돌 예상 시간을 이용하여, 상기 충돌 위험도 값을 결정하며,
상기 충돌 예상 시간은
상기 이동체와 상기 장애물 사이의 거리 및 상대 속도에 따라 결정되는
장애물 회피 방법.
The method according to claim 1,
The step of generating the collision risk value
Determining the collision risk value using the acceleration of the first and second obstacles and the expected collision time with the moving object,
The estimated collision time is
The distance between the moving object and the obstacle, and the relative speed
Obstacle avoidance method.
상기 가속도 및 상기 충돌 예상 시간을 이용하여, 상기 충돌 예상 시간 이후 상기 제1 및 제2장애물의 위치를 예측하는 단계를 더 포함하며,
상기 충돌 위험도 값을 생성하는 단계는
상기 예측된 위치와 상기 이동체 사이의 거리가 임계값 이하인 경우, 상기 충돌 위험도 값을 생성하는
장애물 회피 방법.
3. The method of claim 2,
Further comprising: predicting a position of the first and second obstacles after the collision expected time using the acceleration and the collision expected time,
The step of generating the collision risk value
And when the distance between the predicted position and the moving object is equal to or less than a threshold value,
Obstacle avoidance method.
상기 통과 지점을 결정하는 단계는
상기 제1 및 제2장애물 사이에 가상의 직선을 생성하여, 상기 가상의 직선 상에 위치하는 상기 통과 지점을 결정하며,
상기 가상의 직선은
상기 제1 및 제2장애물을 연결하는 최단 거리의 직선인
장애물 회피 방법.
The method according to claim 1,
The step of determining the pass point
Creating a virtual straight line between the first and second obstacles to determine the passing point located on the imaginary straight line,
The imaginary straight line
A straight line of the shortest distance connecting the first and second obstacles
Obstacle avoidance method.
상기 이동 경로를 생성하는 단계는
상기 이동체의 현재 위치와 상기 통과 지점 사이의 소정 지점, 상기 이동체의 현재 위치 및 상기 통과 지점을 이용하여, 곡선 형태의 상기 이동 경로를 생성하는
장애물 회피 방법.
The method according to claim 1,
The step of generating the movement path
Using the predetermined position between the current position of the moving body and the passing point, the current position of the moving body and the passing point,
Obstacle avoidance method.
센서를 이용하여, 제1장애물 및 제2장애물 각각에 대한 충돌 위험도 값을 생성하는 위험도 결정부;
상기 제1 및 제2장애물의 충돌 위험도 값을 비교하여, 상기 충돌 위험도 값이 상대적으로 작은 장애물에 가깝도록, 상기 제1장애물 및 제2장애물 사이의 통과 지점을 결정하는 통과 지점 결정부; 및
상기 통과 지점을 포함하는 이동 경로를 생성하는 이동 경로 생성부를 포함하며,
상기 통과 지점은
상기 충돌 위험도 값 및 상기 충돌 위험도 값의 차이에 비례하여, 상기 충돌 위험도 값이 상대적으로 작은 장애물에 가까워지되,
상기 통과 지점 결정부는, 상기 제1 및 제2장애물의 충돌 위험도 값이 임계값 이하인 경우, 상기 제1 및 제2장애물 사이의 중앙 지점을 상기 통과 지점으로 결정하는
장애물 회피 장치.
An obstacle avoidance apparatus based on the risk of an obstacle,
A risk determination unit for generating a collision risk value for each of the first obstacle and the second obstacle using the sensor;
A passing point determining unit for comparing a collision risk value of the first and second obstacles to determine a passing point between the first obstacle and the second obstacle so that the collision risk value approaches a relatively small obstacle; And
And a movement path generation unit for generating a movement path including the passage point,
The passage point
In proportion to the difference between the collision risk value and the collision risk value, the collision risk value approaches a relatively small obstacle,
Wherein the passing point determining unit determines the center point between the first and second obstacles as the passing point when the collision risk value of the first and second obstacles is equal to or less than the threshold value
Obstacle avoidance device.
상기 이동 경로 생성부는
상기 장애물 회피 장치를 이용하는 이동체의 현재 위치와 상기 통과 지점 사이의 소정 지점, 상기 이동체의 현재 위치 및 상기 통과 지점을 이용하여, 곡선 형태의 상기 이동 경로를 생성하는
장애물 회피 장치.
11. The method of claim 10,
The movement path generation unit
The moving path in a curved shape is generated by using the predetermined position between the current position of the moving object using the obstacle avoiding device and the passing point, the current position of the moving object, and the passing point
Obstacle avoidance device.
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---|---|---|---|
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E601 | Decision to refuse application | ||
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GRNT | Written decision to grant |