KR101987632B1 - 차량의 횡방향 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

차량의 횡방향 제어 장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 횡방향 제어 장치는 운전자 탑승 시 차량에 설치된 적어도 하나의 센서를 이용하여 상기 운전자를 식별하는 운전자 인식부; 미리 저장된 복수의 운전자들에 대한 운전 패턴들로부터 상기 식별된 상기 운전자의 운전 패턴을 검출하는 운전자 패턴 검출부; 및 상기 검출된 상기 운전자의 운전 패턴을 이용하여 상기 차량의 횡방향 제어를 수행하는 횡방향 제어부를 포함하고, 상기 횡방향 제어부는 상기 차량에 탑승한 상기 운전자에 의한 전자식 조향장치(MDPS)의 토크가 미리 결정된 임계 값 미만인 경우 상기 검출된 상기 운전자 패턴을 이용하여 상기 차량의 횡방향 제어를 수행함으로써, 차량 운전석에 앉은 운전자의 운전 성향에 맞춰 차량의 횡방향 제어를 수행할 수 있고, 복수의 운전자에 의해 차량이 주행될 경우 발생할 수 있는 운전자의 성향 인식 불량을 제거하며, 횡방향 제어 시 발생될 수 있는 차선 미인식에 대한 문제점을 제거할 수 있다.

Description

차량의 횡방향 제어 장치 및 그 방법 {Apparatus for controlling lateral direction of vehicle and method thereof}
본 발명은 차량 횡방향 제어에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 운전자를 식별하고, 운전자별 운전 패턴을 이용하여 차량의 횡방향 제어를 수행할 수 있는 차량의 횡방향 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 운전자 및 탑승자 보호와 운행 보조 및 승차감의 향상을 위한 다양한 시스템이 탑재되어 있다.
여러 가지 시스템 중 자율주행 제어시스템은 카메라를 이용하여 차선을 인식하고 자동 조향을 행하는 기술이다.
자율주행 제어시스템은 카메라의 이미지 프로세싱을 기반으로 차선 폭, 차량의 횡방향 위치, 양측 차선까지의 거리, 차선의 형태 및 도로의 곡률 반경을 측정하고, 이와 같이 얻어진 차량의 위치와 도로의 정보를 사용하여 차량의 주행 궤적을 추정하고, 조향 장치를 작동시켜 차량이 차선을 유지 또는 변경할 수 있도록 작동한다.
그러나, 상술한 자율주행 제어시스템은 센서로부터 얻는 정보만을 이용하여 자율 주행을 수행한다는 점에서 운전자의 특성을 반영할 수 없다는 문제가 있었으며, 이를 해결하기 위한 종래 일 실시예에 따른 기술은 자율 주행 차량의 경로 탐색 및 주행 동작에 대해 운전자의 행동 특성을 반영하였다.
하지만, 이런 종래 기술은 운전자의 특성을 파악하는 과거 주행 패턴을 결정할 때 복수 운전자의 주행 데이터일 경우 또는 과거 주행 데이터 습득 중 돌발상황이 발생하여 주행 특성이 평소와 현저하게 다른 경우에 대한 대비책이 없으며, 이러한 경우 오히려 잘못된 과거의 주행 패턴을 반영함으로써 일반적인 자율 주행보다 더 운전자에게 거부감을 주게 되는 문제점이 있었다.
또한, 차량에 탑재된 차선 유지 제어 시스템은, 전방 카메라를 이용하여 좌측 및 우측 차선을 감지하고, 이러한 차선 감지 결과에 근거하여 차량의 차선 이탈을 방지하여 차선을 유지할 수 있도록 하는 보조 조향 토크를 조향 제어 장치에 발생시켜 주는 장치이다. 이러한 차선 유지 제어 시스템 중에는, 도로 중심을 추종하도록 제어해줌으로써 차선 유지 제어 기능을 수행하는 도로 중심 추종 제어 시스템도 개발되고 있다.
한편, 운전자마다 각기 다른 운전 성향을 가지고 있다. 예를 들어, 곡선도로 주행 시, 도로 안쪽에 밀착하여 선회하는 운전 성향을 가진 운전자가 있고, 도로중심으로 선회하는 운전 성향을 가진 운전자도 있으며, 도로 바깥쪽에서 선회하는 운전 성향을 가진 운전자도 있다.
차선 유지 제어 시스템은, 단순히 감지된 차선의 이탈을 방지하도록 제어하거나 도로중심을 추종하도록 제어하여 차선 유지 제어 기능을 수행하기 때문에 위에서 언급한 운전자마다 각기 다른 운전 성향을 반영해주지 못하는 단점이 있고, 운전자의 운전 성향을 반영하여 차선 유지 제어를 수행하지 않기 때문에 특정 지점에서 운전자의 조향 의지에 따라 차선 유지 제어에 따라 이루어지는 조향 제어에 문제가 발생할 수도 있다. 이는, 차선 유지 제어 시스템에서의 제어 기능 오동작을 유발할 수 있고, 심각한 경우 사고를 일으킬 수도 있다.
이런 차선 유지 제어 시스템에 대한 문제점을 해결하기 위한, 종래 일 실시예에 따른 기술은, 운전자의 운전성향을 반영하여 차량이 추종할 기준 추종 위치를 설정하기 위한 기준 추종 위치 설정 방법과, 이러한 방법으로 설정된 기준 추종 위치를 차량이 추종하도록 제어해줌으로써 운전자의 운전 성향을 반영한 차선 유지 제어 기능을 수행하였다.
하지만, 이런 종래 기술은 복수의 운전자가 차량을 운전할 경우 여러 사람의 횡방향 옵셋 특징을 구분없이 한명의 운전자 운전성향으로 판단하게 되는 문제점이 있었다.
따라서, 복수의 차량 운전자 중 현재 차량 운전자에 대한 운전 성향을 고려하여 차량을 제어할 수 있는 장치의 필요성이 대두된다.
한국공개특허 제2011-0104682호 (공개일 2011.09.23) 한국공개특허 제2012-0022305호 (공개일 2012.03.12)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 본 발명의 실시예에 따른 목적은, 차량 운전석에 앉은 운전자의 운전 성향에 맞춰 차량의 횡방향 제어를 수행할 수 있는 차량의 횡방향 제어 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.
구체적으로, 본 발명은 횡방향 제어 시스템인 LGS(Lane Guidance System), LKAS(Lane Keeping Assist System), LCS(Lane Change System)의 제어를 차량 운전자의 운전 성향에 기초하여 제어함으로써, 차량 횡방향 제어에 대한 안전성과 신뢰성을 향상시킬 수 있는 차량의 횡방향 제어 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 목적은, 복수의 운전자에 의해 차량이 주행될 경우 발생할 수 있는 운전자의 성향 인식 불량을 제거하고, 횡방향 제어 시 발생될 수 있는 차선 미인식에 대한 문제점을 제거할 수 있는 차량의 횡방향 제어 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 횡방향 제어 장치는 운전자 탑승 시 차량에 설치된 적어도 하나의 센서를 이용하여 상기 운전자를 식별하는 운전자 인식부; 미리 저장된 복수의 운전자들에 대한 운전 패턴들로부터 상기 식별된 상기 운전자의 운전 패턴을 검출하는 운전자 패턴 검출부; 및 상기 검출된 상기 운전자의 운전 패턴을 이용하여 상기 차량의 횡방향 제어를 수행하는 횡방향 제어부를 포함한다.
상기 횡방향 제어부는 상기 차량에 탑승한 상기 운전자에 의한 전자식 조향장치(MDPS)의 토크가 미리 결정된 임계 값 미만인 경우 상기 검출된 상기 운전자 패턴을 이용하여 상기 차량의 횡방향 제어를 수행할 수 있다.
상기 운전자 인식부는 상기 차량의 운전 좌석에 설치된 센서에 의해 감지된 정보를 이용하여 상기 운전자를 식별할 수 있다.
상기 운전자 패턴 검출부는 상기 식별된 상기 운전자의 운전 패턴들을 검출하고, 상기 검출된 상기 운전 패턴들 중 이상 상황에 대한 운전 패턴을 분리할 수 있다.
상기 횡방향 제어부는 상기 검출된 상기 운전자의 운전 패턴들에 대한 평균 값을 계산하고, 상기 계산된 상기 평균 값에 기초하여 상기 차량의 횡방향 제어를 수행할 수 있다.
상기 횡방향 제어부는 상기 차량의 차선 유도 시스템(Lane Guidance System)을 제어하는 경우 상기 검출된 상기 운전자의 운전 패턴 중 좌측 또는 우측 차선으로의 편향 정보에 기초하여 상기 차선 유도 시스템을 제어할 수 있다.
상기 횡방향 제어부는 상기 차량의 차선 유지 보조 시스템(Lane Keeping Assistant System)을 제어하는 경우 정지 장애물이 존재하는지 판단하고, 상기 정지 장애물이 존재하는 경우 상기 정지 장애물로부터 일정 거리 이격된 위치에 가상선을 형성하여 상기 가상선에 기초하여 상기 차선 유지 보조 시스템을 제어할 수 있고, 상기 가상선과 상기 운전자의 운전 패턴 중 상기 정지 장애물과의 이격 거리에 기초하여 상기 차선 유지 보조 시스템을 제어할 수 있다.
상기 횡방향 제어부는 상기 차량의 차선 변경 시스템(Lane Change System)을 제어하는 경우 상기 운전자의 운전 패턴 중 차선 간의 x축 변화량과 y축 변화량에 의해 계산된 상기 운전자의 차선 변경률에 기초하여 상기 차선 변경 시스템을 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 차량의 횡방향 제어 장치는 운전자 탑승 시 차량에 설치된 적어도 하나의 센서를 이용하여 상기 운전자를 식별하는 운전자 인식부; 상기 운전자의 횡방향 운전 특성을 추출하고, 상기 추출된 상기 횡방향 운전 특성을 상기 식별된 상기 운전자의 식별 정보에 매핑시켜 상기 운전자의 횡방향 운전 정보를 생성하는 운전 정보 생성부; 및 상기 생성된 상기 횡방향 운전 정보와 미리 저장된 상기 식별 정보에 매핑된 적어도 하나 이상의 횡방향 운전 정보를 이용하여 상기 운전자의 횡방향 운전 패턴을 생성하는 운전 패턴 생성부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 횡방향 제어 방법은 운전자 탑승 시 차량에 설치된 적어도 하나의 센서를 이용하여 상기 운전자를 식별하는 단계; 미리 저장된 복수의 운전자들에 대한 운전 패턴들로부터 상기 식별된 상기 운전자의 운전 패턴을 검출하는 단계; 및 상기 검출된 상기 운전자의 운전 패턴을 이용하여 상기 차량의 횡방향 제어를 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 차량 운전석에 앉은 운전자의 운전 성향에 맞춰 차량의 횡방향 제어를 수행하고, 복수의 운전자에 의해 차량이 주행될 경우 발생할 수 있는 운전자의 성향 인식 불량 및 횡방향 제어 시 발생될 수 있는 차선 미인식에 대한 문제점을 제거할 수 있다.
즉, 본 발명은 LGS(Lane Guidance System), LKAS(Lane Keeping Assist System), LCS(Lane Change System)의 제어 시 현재 운전석의 운전자에 대한 운전 성향 또는 운전 패턴을 이용하여 차량의 횡방향 제어를 수행하고, 가드레일 등에 의해 발생될 수 있는 차선 미인식에 대한 문제점을 초음파 센서에 의한 거리 인식과 운전자의 운전 성향을 고려함으로써, 미인식된 차선을 인식하여 운전자에게 안전성과 신뢰성을 줄 수 있다.
또한, 본 발명은 운전자별 식별 번호를 부여하고, 운전자별 운전 성향을 분석/저장함으로써, 복수의 운전자에 의해 차량이 주행될 경우 발생할 수 있는 운전자의 성향 인식 불량을 제거할 수 있으며, 돌발 상황 등과 같은 이상 상황에 대한 운전 정보를 제거한 후 운전자의 운전 성향을 분석함으로써, 운전자의 운전 패턴을 정확하게 생성하고, 이를 통해 운전자의 횡방향 제어를 신뢰성 있게 수행할 수 있다.
또한, 본 발명은 횡방향 제어 시스템과 별도의 신호 처리부로 적용할 수 있기에, 통합 무인 차량 제어기에도 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 횡방향 제어 장치에 대한 구성을 나타낸 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 LKAS의 제어를 설명하기 위한 일 예시도를 나타낸 것이다.
도 3은 도 1에 도시된 LCS의 제어를 설명하기 위한 일 예시도를 나타낸 것이다.
도 4는 도 1에 도시된 LGS의 제어를 설명하기 위한 일 예시도를 나타낸 것이다.
도5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 차량의 횡방향 제어 장치에 대한 구성을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 횡방향 제어 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
도 7은 도 6에 도시된 단계 S650에 대한 일 실시예 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
도 8은 도 6에 도시된 단계 S650에 대한 다른 일 실시예 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
도 9는 도 6에 도시된 단계 S650에 대한 또 다른 일 실시예 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
도10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 차량의 횡방향 제어 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백히 드러나게 될 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 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 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 횡방향 제어 장치 및 그 방법을 첨부된 도 1 내지 도 10을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 횡방향 제어 장치에 대한 구성을 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 차량의 횡방향 제어 장치는 센서부(110), 신호 처리부(120), 저장부(130) 및 횡방향 제어부(140)를 포함한다.
센서부(110)는 초음파 센서(111), 영상 카메라(112), 좌석 압력센서(113), 토크 센서(114), 변위 센서(115) 등을 포함하는 차량에 구비된 모든 센서에 대한 구성을 의미한다.
여기서, 초음파 센서(111)는 초음파를 이용하여 주변 이동 차량 또는 주변 정지 장애물 등과의 거리를 파악하기 위해 사용될 수 있고, 영상 카메라(112)는 주변 차량, 주변 장애물, 차선 등을 인식하기 위하여 사용될 수 있으며, 좌석 압력센서(113)는 차량 운전자를 식별하기 위해 사용될 수 있고, 토크 센서(114)는 전자식 조향 장치(MDPS: motor-driven power steering)의 토크를 검출하기 위해 사용될 수 있으며, 변위 센서(115)는 차량의 페달 변위 등을 검출하는데 사용될 수 있다.
물론, 영상 카메라(112)는 차량 운전자를 식별하는데 사용될 수도 있으며, 영상 카메라(112)를 이용하여 차량 운전자를 식별하기 위해서는, 영상 이미지 처리를 수행하고, 이를 통해 차량 운전자를 인식할 수 있는 영상 처리 기술이 필요하다.
저장부(130)는 센서부(110)에 의해 검출된 정보, 신호 처리부(120)에 의해 처리된 정보 즉, 운전자별 운전 성향에 대한 정보들과 운전자별 운전 성향에 의해 생성된 운전 패턴 등에 대한 정보를 저장한다. 물론, 저장부(130)는 상술한 정보에 한정되지 않으며, 본 발명과 관련된 모든 정보를 저장할 수 있다.
이 때, 저장부(130)에 저장된 운전자에 대한 운전 성향 정보는 운전자 식별 번호와 매핑되어 저장될 수 있고, 센서부(110)에 의해 검출된 정보와 결합되어 직선 주행 시의 차선 편향 정보, 차선 변경 시의 차선 변경률 정보, 가드레일 등의 정지 장애물 근처에서 직선 주행 시 정지 장애물로부터의 이격 거리 등에 대한 정보가 저장될 수 있으며, 이 뿐만 아니라 차량 운전 시 생성될 수 있는 모든 정보를 저장할 수 있다.
신호 처리부(120)는 본 발명의 핵심이 되는 기술로서, 운전자 인식부(121) 및 운전자 패턴 검출부(122)를 포함한다.
운전자 인식부(121)는 센서부(110)로부터 수신된 정보에 기초하여 차량의 운전석에 탑승한 운전자를 식별한다.
이 때, 운전자 인식부(121)는 운전석에 설치된 좌석 압력센서(113)에 의해 검출된 정보를 이용하여 차량 운전자를 식별할 수도 있으며, 필요에 따라 차량 운전석을 촬영하는 영상 카메라(112)에 의해 촬영된 운전자의 얼굴을 영상 처리함으로써, 차량 운전자를 식별할 수도 있다.
운전자 패턴 검출부(122)는 저장부(130)에 미리 저장된 복수의 운전자들에 대한 운전 패턴들로부터 운전자 인식부(121)에 의해 식별된 운전자에 대한 운전 패턴을 검출하고, 횡방향 제어부(140)로 제어하고자 하는 횡방향 기능에 대한 운전자 성향 정보를 제공한다.
이 때, 운전자 패턴 검출부(122)는 운전자 인식부(121)에 의해 식별된 운전자에 대한 적어도 하나 이상의 운전 패턴들 또는 운전 성향들을 검출하고, 검출된 운전 패턴들 중 이상 상황에 대한 운전 패턴을 분리 또는 제거할 수 있으며, 이상 상황에 대한 운전자의 성향 정보가 제거된 상태에서 운전자의 운전 패턴들에 대한 평균 값을 계산함으로써, 차량 운전자에 대한 운전 패턴을 결정할 수 있다.
횡방향 제어부(140)는 신호 처리부(120)로부터 수신되는 현재 차량 운전자의 운전 패턴 정보에 기초하여 차량의 횡방향을 제어한다.
이 때, 횡방향 제어부(140)는 차량 운전자의 운전 패턴 정보에 기초하여 LGS(Lane Guidance System)(142), LKAS(Lane Keeping Assist System)(141), LCS(Lane Change System)(143)의 제어를 수행할 수 있다.
나아가, 횡방향 제어부(140)는 센서부(110)에 위해 검출된 MDPS 토크가 미리 설정된 임계 값 미만인 경우 차량 운전자의 운전 패턴 정보에 기초하여 횡방향 제어를 수행할 수 있으며, MDPS 토크가 임계 값 이상인 경우에는 차량 운전자의 운전 패턴 정보를 업데이트하기 위하여 횡방향 제어를 해제하고 신호 처리부(120)를 제어하여 차량 운전자의 운전 패턴 정보를 수집할 수 있다.
이 때, 신호 처리부(120)에 의해 수집된 운전 패턴 정보를 이용하여 이전에 저장된 운전자의 운전 패턴 정보를 업데이트함으로써, 차후 운전자의 운전 패턴 정보 예를 들어, 운전자의 업데이트된 LGS 편향 정보, LKAS 이격 거리, LCS 차선변경률을 이용하여 횡방향 제어를 수행할 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여, LKAS, LGS, LCS를 제어하는 과정을 설명한다.
1) LKAS 제어
횡방향 제어부(140)는 LKAS를 제어하고자 하는 경우 초음파 센서를 이용하여 측방 물체를 인식하여 경고를 제공할 뿐만 아니라 차량 운전자의 운전 패턴에 기초하여 측방 물체와 일정간격을 두고 제어를 수행함으로써, LKAS 제어 시 운전자의 불안감을 제거한다.
즉, 횡방향 제어부(140)는 전측방/후측방에 장착된 초음파 센서를 이용하여 좌우에 가드레일, 동일 속도의 차량 등과 같은 정지 장애물의 존재 유무를 판단한다. 이 때, 정지 장애물과 이동 장애물의 구분은 전측방 초음파 센서와 후측방 초음파 센서가 일정 시간 동안 동일한 값이 나오면 정지 장애물로 판단하고, 전후 값이 다르거나 장애물인지 여부가 같지 않으면 이동 장애물로 판단할 수 있다.
그리고, 횡방향 제어부(140)는 좌우 차선 인식 여부를 판단하여 정지 장애물이 존재하는 쪽의 차선이 인식이 안되더라도 초음파 신호를 바탕으로 차선폭 정보와 함께 가상선(또는 가상 차선)을 보상한다. 여기서, 가상선은 미인식되는 차선을 가상으로 형성한 차선으로, 전방카메라의 미인식 되는 상황인 터널 주행 시에도 가상선 보상을 통해 해결될 수 있다.
예컨대, 도 2에 도시된 예와 같이, 차량의 좌측에 정지 장애물인 가드레일이 존재하는 경우, 기존 LKAS의 제어는 가드레일과 가까운 위치(210)에서 제어를 수행하였지만, 본 발명에서는 가드레일 등과 같은 정지 장애물이 존재하는 경우의 운전자의 운전 성향 또는 패턴으로부터 가드레일에서 일정 거리만큼 이격된 위치(220)에서 LKAS 제어를 수행한다. 즉, 횡방향 제어부(140)는 초음파 센서를 통해 검출된 정지 장애물과 차량의 거리, 그리고 차량 운전자의 운전 성향에 기초하여 LKAS 제어를 수행한다.
따라서, 운전자에 따라 가드레일에 너무 가까이 운전한다고 느껴 횡방향 제어에 불안감을 갖는 운전자의 경우에도, 해당 운전자의 운전 성향을 고려하여 LKAS 횡방향 제어를 수행하기 때문에 횡방향 제어에 대한 불안감을 해소할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 횡방향 제어부(140)는 정지 장애물 또는 이동 장애물이 존재하는 경우 운전자가 장애물에 얼마만큼 떨어져서 운전하는지 학습된 거리값을 이용하여 LKAS 제어를 수행할 수 있다.
2) LCS 제어
횡방향 제어부(140)는 차선 변경에 대한 턴 시그널이 수신되는 경우 차량 운전자가 차선을 변경하고자 하는 것으로 판단하고, 차량 운전자의 운전 패턴 중 차선 간의 x축 변화량과 y축 변화량을 이용하여 운전자의 차선 변경률을 계산하고, 계산된 운전자의 차선 변경률에 기초하여 LCS를 제어한다.
이 때, 횡방향 제어부(140)는 도 3에 도시된 바와 같이, 차량 운전자의 운전 성향으로 미리 저장된 차선 변경 시작(310) 시 전후 측방 선행 차량과의 거리, 초기 헤딩각(θ)과 차선 옵셋, 시작 시각(t1)과 차선 변경이 완료(320) 되는 시점(헤딩각이 0이 되는 시점)의 차선 옵셋, 종료 시각(t2) 등을 이용하여 운전자의 차선 변경률을 계산할 수 있다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 두 점(310, 320)의 기하학적 관계를 통해 헤딩각과 횡방향 거리를 알 수 있다면 시간당 횡방향 변화량(Δx) 및 종방향 변화량(Δy)을 계산하고, 이를 통해 차선 변경률을 계산한다.
물론, 운전자의 차선 변경률은 운전자의 차량 운행 횟수가 증가할 때마다 평균 값을 이용하여 계산될 수 있으며, 차량 운행 횟수가 일정 횟수 이상 증가하게 되면 운전자의 차선 변경률은 일정 값으로 수렴될 수 있고, 이 값은 운전자마다 고유한 값일 수 있다.
즉, 본 발명의 횡방향 제어부(140)는 운전자가 차선 변경을 위해 조향각을 주는 시점(t1)부터 차선을 변경하여 최종적으로 조향각을 0으로 복원하는 시점(t2)까지 x축 변화량과 y축 변화량을 이용하여 계산된 운전자의 차선 변경률 또는 차선 변경률을 계산하기 위한 정보들을 이용하여 LCS를 제어한다.
3) LGS 제어
횡방향 제어부(140)는 운전자에 따라 차선의 좌우 편향 정도가 상이하기 때문에 신호 처리부(120)로부터 수신된 차량 운전자의 운전 패턴 또는 성향에서 좌측 또는 우측 차선으로의 편향 정보에 기초하여 LGS를 제어한다.
이 때, 운전자의 편향 정보는 좌측 또는 우측에 장애물이 존재할 때 상이할 수도 있으며, 따라서 주변 장애물 여부에 따라 편향 정보가 달라질 수도 있고, 이런 운전자의 편향 정보 또한 운전자의 운전 횟수가 증가할수록 특정 값에 수렴될 수 있다.
물론, LGS를 제어하기 위해, 차량이 차선에서 위치를 확인하기 위하여 영상 카메라에 의해 촬영된 차선의 이미지 정보를 이용하여 차량의 현재 위치를 확인하고, 확인된 차량의 현재 위치와 운전자의 편향 정보에 기초하여 LGS 제어를 수행하는 것이 바람직하다.
예컨대, 운전자가 도 4에 도시된 바와 같이 좌측 차선으로 편향된 경우 횡방향 제어부(140)는 차량의 중앙이 차선 중앙부(420)에서 좌측(410)으로 편향되도록 LGS를 제어하고, 운전자가 우측 차선으로 편향된 경우 차량의 중앙이 차선 중앙부(420)에서 우측(430)으로 편향되도록 LGS를 제어한다.
이와 같이, 본 발명에 따른 차량의 횡방향 제어 장치는 운전자별 운전 성향을 파악하고, 이를 통해 차량의 횡방향 제어를 수행함으로써, 횡방향 제어에 의해 발생될 수 있는 운전자의 불안감을 해소시킬 수 있고, 이를 통해 횡방향 제어 장치에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
나아가, 본 발명은 가드레일, 터널 진입 시 등과 같이 차선이 미인식되는 경우에 발생될 수 있는 문제 또한 제거함으로써, 운전자에게 횡방향 제어에 대한 신뢰성과 안정감을 제공할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 차량의 횡방향 제어 장치에 대한 구성을 나타낸 것으로, 운전자별 횡방향 제어를 수행하기 위한 운전 패턴을 생성하는 구성을 나타낸 것이다.
도 5를 참조하면, 차량의 횡방향 제어 장치는 센서부(110), 운전자 인식부(510), 운전 정보 생성부(520), 운전 패턴 생성부(530) 및 저장부(540)를 포함한다.
센서부(110)는 도 1에서 상세히 설명하였기에 그 설명은 생략한다.
운전자 인식부(510)는 센서부(110)에 의해 검출된 정보 예를 들어, 좌석 압력센서로부터 수신된 압력 정보에 기초하여 차량 운전자를 식별한다.
운전 정보 생성부(520)는 차량 운전자가 차량을 운전하면서 해당 운전자의 횡방향 운전에 대한 특성을 추출하고, 추출된 운전자의 횡방향 특성 정보를 식별된 운전자의 식별 정보에 매핑시켜 운전자의 횡방향 운전 정보를 생성한다.
여기서, 운전자의 식별 정보는 저장부(540)에 미리 저장된 좌석 압력 정보와 매핑된 운전자별 식별 정보로부터 획득될 수 있다. 물론, 저장부(540)에 해당 운전자의 식별 정보가 미저장된 경우에는 새로운 식별 정보를 생성하여 저장할 수 있다.
이 때, 운전 정보 생성부(520)는 ID-01-UL1R0-RL1R1-RL1R0-S와 같은 형식으로 운전자의 운전 특성 정보를 생성할 수 있다.
여기서, 01은 미리 저장되어 있는 첫번째 운전자를 의미하고, UL1R0는 초음파 센서에 의해 좌측에 물체가 있고 우측에 물체가 없음을 의미하고, FL1R1은 전측방에 대한 부분으로 전좌측에 물체가 있고 전우측에도 물체가 있음을 의미하고, RL1R0은 후측방에 대한 부분으로 후좌측에 물체가 있고 후우측에는 물체가 없음을 의미하고, S는 직선을 의미한다. 이 때, 차량이 직선이 아닌 곡선으로 주행할 때는 S 대신 C를 이용하여 운전자의 운전 특성 정보를 생성할 수 있다. 물론, 이 뿐만 아니라 거리에 대한 정보, 영상에 대한 정보 또한 함께 저장되어 운전자의 운전 정보를 생성할 수 있다.
운전 패턴 생성부(530)는 운전 정보 생성부(520)에 의해 생성된 운전자의 운전 정보와 저장부(540)에 미리 저장된 현재 차량의 운전자에 대한 적어도 하나 이상의 운전 정보 즉, 횡방향 운전 정보를 이용하여 해당 운전자의 횡방향 운전 패턴을 생성하여 저장부(540)에 저장한다.
이 때, 운전 패턴 생성부(530)는 해당 운전자의 운전 정보들 중에서 돌발 상황 등과 같은 이상 상황에 대한 운전 정보를 제거하고, 이상 상황 운전 정보가 제거된 운전자의 운전 정보를 이용하여 운전자의 운전 패턴을 생성할 수 있다.
여기서, 운전자의 운전 패턴은 LGS, LKAS, LCS를 운전자별로 제어하기 위한 운전 정보 모두를 포함할 수 있다.
저장부(540)는 센서부(110)에 의해 검출된 정보, 운전 패턴 생성부(530)에 의해 생성된 운전자별 운전 정보, 운전자별 식별 정보 등 본 발명에 필요한 모든 정보를 저장한다.
저장부(540)에 저장되는 운전자별 운전 패턴은 해당 운전자의 차량 운전 횟수가 증가할수록 명확해질 수 있다.
도 5에서 설명한 운전자의 운전 패턴을 생성하는 장치는, 운전자에 의한 MDPS 토크가 임계 값 이상인 경우에 동작하는 장치로서, 운전자가 운전하고자 하는 의지가 있을 때에 운전자별 성향에 따른 횡방향 제어를 위한 운전자의 운전 패턴을 생성하는 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 횡방향 제어 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 차량의 횡방향 제어 방법은 차량에 탑승한 현재 운전자를 차량에 구비된 적어도 하나의 센서 예를 들어, 운전 좌석 압력 센서 및/또는 영상 카메라를 이용하여 식별한다(S610).
차량 운전자가 식별되면, 식별된 차량 운전자에 대한 운전 패턴을 미리 저장된 복수의 운전자들에 대한 운전 패턴들로부터 검출한다(S620).
이 때, 해당 운전자의 운전 패턴의 검출은 해당 운전자에 대응하는 식별 정보 예를 들어, ID를 이용하여 해당 운전자에 대한 운전 패턴 또는 운전 정보들을 검출하고 획득할 수 있다.
복수의 운전자들 중 해당 운전자에 대한 운전 패턴이 검출되면, 검출된 해당 운전자의 운전 정보들 또는 운전 패턴들 중에서 이상 상황에 대한 운전 패턴을 분리 또는 제거한다(S630).
여기서, 이상 상황에 대한 운전 패턴은 해당 운전자의 평균적인 운전 성향에서 일정 범위를 벗어나는 운전 패턴을 의미할 수 있으며, 이상 상황에 대한 운전 패턴은 이 뿐만 아니라 다른 방법에 의해 검출될 수도 있다.
차량 운전자의 운전 성향을 이용한 횡방향 제어 여부를 판단하기 위하여, MDPS 토크가 미리 설정된 임계 값보다 작은지 판단한다(S640).
상기 단계 S640 판단결과, MDPS 토크가 임계 값 이상인 경우에는 운전자의 운전 의지가 있는 것으로 판단하여 운전자의 운전 패턴을 업데이트하기 위한 운전 정보를 수집하고, MDPS 토크가 임계 값 미만인 경우에는 이상 상황의 운전 패턴이 분리 또는 제거된 차량 운전자의 운전 패턴을 고려하여 차량의 횡방향 제어를 수행한다(S650, S660).
여기서, 차량의 횡방향 제어는 LGS, LKAS, LCS 제어가 있으며, 각각에 대한 횡방향 제어를 도 7 내지 도 9를 참조하여 설명한다.
도 7은 도 6에 도시된 단계 S650에 대한 일 실시예 동작 흐름도를 나타낸 것으로, LGS 제어에 대한 것이다.
도 7을 참조하면, 운전자의 운전 패턴을 이용하여 차량의 횡방향을 제어하는 단계(S650)는 해당 운전자의 운전 패턴에서 해당 운전자의 차선 편향 정보 즉, 좌측 차선으로 편향되어 운전하는지 우측 차선으로 편향되어 운전하는지에 대한 정보를 검출한다(S710).
여기서, 검출되는 편향 정보는 좌측 또는 우측 차선으로부터의 옵셋일 수도 있으며, 차선 중앙으로부터의 옵셋일 수도 있다.
해당 운전자의 편향 정보가 검출되면, 검출된 편향 정보에 기초하여 차량의 차선 유도를 제어한다(S720).
도 8은 도 6에 도시된 단계 S650에 대한 다른 일 실시예 동작 흐름도를 나타낸 것으로, LKAS 제어에 대한 것이다.
도 8을 참조하면, 운전자의 운전 패턴을 이용하여 차량의 횡방향을 제어하는 단계(S650)는 LKAS 제어를 수행하기 위하여, 차량 주변에 정지 장애물이 존재하는지 판단한다(S810).
차량 주변에 정지 장애물이 존재하는 경우 정지 장애물을 기준으로 정지 장애물로부터 일정 거리 이격된 위치에 가상선 즉, 가상 차선을 형성한다(S820).
이 때, 가상선은 상황에 따라 보정될 수 있으며, 가상선의 형성은 해당 차량 운전자가 정지 장애물이 있는 경우에서의 운전 성향에 기초하여 형성될 수도 있다.
즉, 정지 장애물과 이격 거리에 따라 가상선이 형성되는 위치가 달라질 수도 있다.
가상선이 형성되면, 형성된 가상선에 기초하여 차량의 차선을 유지하는 LKAS 제어를 수행한다(S830).
도 9는 도 6에 도시된 단계 S650에 대한 또 다른 일 실시예 동작 흐름도를 나타낸 것으로, LCS 제어에 대한 것이다.
도 9를 참조하면, 운전자의 운전 패턴을 이용하여 차량의 횡방향을 제어하는 단계(S650)는 해당 운전자의 운전 패턴에서 차량 운전자의 차선 변경률에 대한 정보를 검출하고, 검출된 정보를 이용하여 차선 변경률을 계산한다(S910).
물론, 차선 변경률이 운전 패턴에 저장되어 있는 경우에는 차선 변경률을 검출함으로써, 해당 운전자의 차선 변경 성향을 획득할 수 있다.
해당 운전자의 차선 변경률이 계산되면, 계산된 차선 변경률에 기초하여 차량의 차선 변경에 대한 LGS 제어를 수행한다(S920).
이 때, 차량의 LGS 제어는 차선 변경에 대한 턴 시그널이 수신되었을 때 수행될 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 차량의 횡방향 제어 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것으로, 도 5에 도시된 장치에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것이며, 운전자의 운전 의지가 있는 경우 즉, MDPS 토크가 임계값 이상인 경우에 대한 것이다.
도 10을 참조하면, 현재 차량에 탑승한 운전자가 적어도 하나의 센서에 의해 식별되면, 식별된 차량 운전자에 의해 주행되는 운전 특성 여기서는, 횡방향 운전 특성을 추출 또는 생성한다(S1010, S1020).
여기서, 해당 운전자의 식별 정보는 미리 저장된 복수의 운전자들에 대한 식별 정보들로부터 검색하여 획득할 수 있으며, 이에 대한 것은 장치에서 상세히 설명하였기에 그 설명은 생략한다.
운전자의 횡방향 운전 특성이 생성되면, 횡방향 운전 특성과 운전자 식별 정보를 매핑시켜 횡방향 운전 정보를 생성한다(S1030). 여기서, 횡방향 운전 정보는 LGS, LCS, LKAS 제어에 필요한 운전 정보를 포함할 수 있다.
차량 운전에 의해 운전자의 횡방향 운전 정보가 생성되면, 생성된 횡방향 운전 정보와 미리 저장된 해당 운전자의 적어도 하나 이상의 횡방향 운전 정보를 이용하여 해당 운전자의 운전 패턴을 생성한다(S1040).
여기서, 운전자의 운전 패턴은 이상 상황에 대한 운전 정보를 제외한 운전 정보의 평균 값을 계산하여 생성될 수 있으며, 이렇게 생성된 운전자의 운전 패턴은 미리 설정된 저장 수단에 저장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 횡방향 제어 방법은 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 본 발명을 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. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
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 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (18)

  1. 운전자 탑승 시 차량에 설치된 적어도 하나의 센서를 이용하여 상기 운전자를 식별하는 운전자 인식부;
    미리 저장된 복수의 운전자들에 대한 운전 패턴들로부터 상기 식별된 상기 운전자의 운전 패턴을 검출하는 운전자 패턴 검출부; 및
    상기 검출된 상기 운전자의 운전 패턴을 이용하여 상기 차량의 횡방향 제어를 수행하는 횡방향 제어부;를 포함하되,
    상기 횡방향 제어부는,
    차량의 차선 변경 시스템(Lane Change System)을 제어하는 경우 상기 운전자의 운전 패턴 중 차선 간의 x축 변화량과 y축 변화량에 의해 계산된 상기 운전자의 차선 변경률에 기초하여 상기 차선 변경 시스템을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량 횡방향 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 횡방향 제어부는
    상기 차량에 탑승한 상기 운전자에 의한 전자식 조향장치(MDPS)의 토크가 미리 결정된 임계 값 미만인 경우 상기 검출된 상기 운전자 패턴을 이용하여 상기 차량의 횡방향 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 차량 횡방향 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 운전자 인식부는
    상기 차량의 운전 좌석에 설치된 센서에 의해 감지된 정보를 이용하여 상기 운전자를 식별하는 것을 특징으로 하는 차량 횡방향 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 운전자 패턴 검출부는
    상기 식별된 상기 운전자의 운전 패턴들을 검출하고, 상기 검출된 상기 운전 패턴들 중 이상 상황에 대한 운전 패턴을 분리하는 것을 특징으로 하는 차량 횡방향 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 횡방향 제어부는
    상기 검출된 상기 운전자의 운전 패턴들에 대한 평균 값을 계산하고, 상기 계산된 상기 평균 값에 기초하여 상기 차량의 횡방향 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 차량 횡방향 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 횡방향 제어부는
    상기 차량의 차선 유도 시스템(Lane Guidance System)을 제어하는 경우 상기 검출된 상기 운전자의 운전 패턴 중 좌측 또는 우측 차선으로의 편향 정보에 기초하여 상기 차선 유도 시스템을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량 횡방향 제어 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 횡방향 제어부는
    상기 차량의 차선 유지 보조 시스템(Lane Keeping Assistant System)을 제어하는 경우 정지 장애물이 존재하는지 판단하고, 상기 정지 장애물이 존재하는 경우 상기 정지 장애물로부터 일정 거리 이격된 위치에 가상선을 형성하여 상기 가상선에 기초하여 상기 차선 유지 보조 시스템을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량 횡방향 제어 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 횡방향 제어부는
    상기 가상선과 상기 운전자의 운전 패턴 중 상기 정지 장애물과의 이격 거리에 기초하여 상기 차선 유지 보조 시스템을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량 횡방향 제어 장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 운전자 탑승 시 차량에 설치된 적어도 하나의 센서를 이용하여 상기 운전자를 식별하는 단계;
    미리 저장된 복수의 운전자들에 대한 운전 패턴들로부터 상기 식별된 상기 운전자의 운전 패턴을 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 상기 운전자의 운전 패턴을 이용하여 상기 차량의 횡방향 제어를 수행하는 단계;를 포함하되,
    상기 횡방향 제어를 수행하는 단계는,
    차량의 차선 변경 시스템(Lane Change System)을 제어하는 경우 상기 운전자의 운전 패턴 중 차선 간의 x축 변화량과 y축 변화량를 이용하여 상기 운전자의 차선 변경률을 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 상기 운전자의 차선 변경률에 기초하여 상기 차선 변경 시스템을 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 횡방향 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 횡방향 제어를 수행하는 단계는
    상기 차량에 탑승한 상기 운전자에 의한 전자식 조향장치(MDPS)의 토크가 미리 결정된 임계 값 미만인 경우 상기 검출된 상기 운전자 패턴을 이용하여 상기 차량의 횡방향 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 차량 횡방향 제어 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 검출하는 단계는
    상기 식별된 상기 운전자에 대응하는 적어도 하나 이상의 운전 패턴을 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 상기 적어도 하나 이상의 운전 패턴 중 이상 상황에 대한 운전 패턴을 분리하는 단계
    를 포함하고,
    상기 횡방향 제어를 수행하는 단계는
    상기 이상 상황에 대한 운전 패턴이 분리된 상기 적어도 하나 이상의 운전 패턴을 이용하여 상기 차량의 횡방향 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 차량 횡방향 제어 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 횡방향 제어를 수행하는 단계는
    상기 차량의 차선 유도 시스템을 제어하는 경우 상기 검출된 상기 운전자의 운전 패턴 중 좌측 또는 우측 차선으로의 편향 정보에 기초하여 상기 차선 유도 시스템을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량 횡방향 제어 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 횡방향 제어를 수행하는 단계는
    상기 차량의 차선 유지 보조 시스템을 제어하는 경우 정지 장애물이 존재하는지 판단하는 단계;
    상기 정지 장애물이 존재하는 경우 상기 정지 장애물로부터 일정 거리 이격된 위치에 가상선을 형성하는 단계; 및
    상기 형성된 상기 가상선에 기초하여 상기 차선 유지 보조 시스템을 제어하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 횡방향 제어 방법.
  17. 삭제
  18. 제12항 내지 제16항 중 어느 한 항의 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록되어 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체.
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