KR102132899B1 - 교차로에서의 경로 생성 장치 및 교차로에서의 차량 제어 장치 및 방법 - Google Patents

교차로에서의 경로 생성 장치 및 교차로에서의 차량 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 실시예는 교차로에서의 차량 경로 생성 장치 및 교차로에서의 차량 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 지도정보 및/또는 이미지 정보를 이용하여 교차로 영역 내부에서의 차선의 절단 위치 또는 차선의 교점인 교차점의 정확한 위치를 산출하고, 그를 기초로 교차로 내에서의 차량 주행 경로(직진, 좌회전, 우회전)를 정밀하게 산출하며, 산출된 차량 주행 경로에 따라 차량 주행을 자동 제어함으로써, 교차로에서의 안전한 자율 주행을 제공할 수 있다.

Description

교차로에서의 경로 생성 장치 및 교차로에서의 차량 제어 장치 및 방법 {Route Generation Apparatus at Crossroad, Method and Apparatus for Controlling Vehicle at Crossroad}
본 발명은 교차로에서의 차량 경로 생성 장치 및 교차로에서의 차량 제어 장치 및 방법, 더 상세하게는 교차로 내의 교차점 위치를 산출하고 그를 기초로 차량 이동 경로를 생성하며, 그를 통해 교차로에서의 차량 이동을 자동으로 제어하는 기술에 관한 것이다.
최근 차량 제어 기술의 향상으로 인하여 다앙한 운전자 보조 시스템(Driver Assistance System; DAS)이 개발되고 있으며, 이러한 DAS 시스템 중에서 차량의 조향각 또는 제동력을 운전자의 의도에 무관하게 제어하여 차량의 안정성을 확보하거나 편의성을 증대시키는 기능이 개발되고 있다.
이러한 조향과 관련된 DAS 시스템으로는 차량이 주행차선을 유지하도록 보조하는 차선유지 보조시스템(Lane Keeping Assistance System; LKAS), 차선 변경시 타차량과의 충돌방지 및 위험 경고 등을 수행하는 차선변경 보조 시스템(Lane Changing Assistance System; LCAS) 등이 있다.
또한, 제동과 관련된 DAS 시스템으로는, 차량 전방 또는 후방 충돌이 예측되는 경우 운전자의 개입없이 차량을 자동 제동시키는 자동 긴급 충돌 방지(Autonomous Emergency Braking; AEB) 시스템 등이 있다.
또한, 차량이 교차로 구간에 진입하는 상태에서 교차로임을 인식한 후 경고하는 교차로 경고 시스템(Cross Traffic Alter or Assist; CTA system) 등이 개발되고 있다.
한편, 최근 자율 주행 차량의 개발이 진행되면서, 운전자의 개입을 최소화하면서 차량을 정해진 경로를 따라 자동으로 주행할 수 있는 기능의 개발이 필요해지면서 기존의 DAS 시스템 들의 기능을 통합 또는 업그레이드 할 필요성이 대두되고 있다.
자율 주행을 위해서는 차량이 차선을 유지하면서 정해진 경로를 따라 자동으로 주행하여야 하는 바, 직선 또는 곡선과 같은 일방 주행 도로에서는 비교적 자율 주행 제어가 용이할 수 있으나, 교차로 등에서 좌/우회전 선회하거나 직진 주행하는 경우 장애물과의 충돌 등의 위험성이 커질 수 있으며, 그를 방지하기 위하여 교차로에서의 차량 주행에 대한 정밀한 제어가 필요하다.
특히, 교차로 영역에서는 다수 종류의 주행 안내 차선(직진 안내, 좌회전 안내선 등)이 혼재하고, 일부 교차로 구간에서는 이러한 안내 차선마저 없는 경우가 있어서 차량 자율 주행 제어가 극히 어려운 실정이다.
이러한 배경에서, 본 발명의 일 실시예에 의한 목적은, 교차로에서 차선의 교점인 교차점의 정확한 위치를 산출하고, 그를 기초로 차량 주행 경로를 산출함으로써, 교차로 영역에서의 차량 이동 가능 경로의 정밀도를 향상시킬 수 있는 차량 주행 경로 산출 장치를 제공하는 것이다.
본 실시예의 다른 목적은, 교차로에서 다수의 교차점의 위치와 그를 통한 차량 이동 경로를 산출하고, 그를 기초로 차량 주행을 자동 제어함으로써, 교차로에서의 안전한 자율 주행을 제공할 수 있는 차량 제어 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서의 본 발명은, 차량에 배치되고 차량 외부에 시야를 가지며 이미지 데이터를 캡처하는 이미지 센서와, 차량 주변의 지도정보를 저장하는 지도 저장부, 및 이미지 센서에 의하여 캡처된 이미지 데이터를 처리하기 위한 프로세서를 포함하는 컨트롤러를 포함하며, 상기 컨트롤러는 상기 이미지 선서에 의하여 캡처된 이미지 데이터 처리를 적어도 부분적으로 기초하여 교차로 영역을 확인하고, 상기 컨트롤러는 상기 이미지 선서에 의하여 캡처된 이미지 데이터 처리를 적어도 부분적으로 기초하여교차로 영역에서의 복수 교차점에 대한 교차점 정보를 산출하고, 상기 컨트롤러는 산출된 상기 교차점 정보를 이용하여 교차로 영역 내에서의 1 이상의 차량 진행 경로를 산출하고, 산출된 차량 진행 경로를 따라 차량의 주행을 제어하도록 동작가능한 차량 제어 장치를 포함한다.
여기서 상기 차선 연속 특성은 교차로 영역에서 일정 길이 이상 절단된 차선의 절단 지점 정보를 포함하며, 상기 차선 교차 특성은 2개의 차선이 교차하는 차선 교차 지점 정보를 포함하며, 상기 교차점 정보 산출부는 상기 차선 절단 지점 및 상기 교차 지점을 상기 교차점으로 결정할 수 있다.
또한, 교차로 영역에서의 감지된 차선의 개수 정보 및 신호등 종류 정보 중 하나 이상을 기초로 상기 교차로에서의 주행 가능 차선의 개수 및 교차로 형태 중 하나 이상을 결정하는 교차로 형태 판정부를 더 포함할 수도 있다.
한편, 상기 진행 경로 산출부는, 상기 교차점 중 주행 차로의 좌우측 교차점인 제1-1교차점 및 제1-2교차점의 위치를 제1기준위치로 설정하고, 상기 주행 차로의 좌측 원거리에 배치되는 좌측 원거리 차로의 좌우측 제2-1교차점 및 제2-2교차점의 위치와, 상기 주행 차로의 우측 근거리에 배치되는 우측 근거리 차로의 좌측 교차점인 제3-1교차점의 위치와, 상기 주행 차로의 대향 차로의 좌우측 교차점인 제4-1교차점 및 제4-2교차점의 위치 중 하나를 제2기준위치로 설정하고, 상기 제1기준위치와 제2기준위치를 통과하는 차량 진행 경로 정보를 생성할 수 있다.
이 때, 차량 진행 경로 정보는, 일정한 제1곡률반경을 가지면서 상기 제1-1교차점과 상기 제2-1교차점을 통과하는 제1-1곡선과, 상기 제2곡률반경을 가지면서 상기 제1-2교차점과 상기 제2-2교차점을 통과하는 제1-2곡선으로 이루어진 좌회전 주행 경로 정보를 포함할 수 있으며, 제1곡률반경은 상기 제1-1교차점과 상기 제2-1교차점 사이의 제1거리이며, 제2곡률반경은 상기 제1-2교차점과 상기 제2-2교차점 사이의 제2거리일 수 있다.
또한, 진행 경로 산출부는, 교차로 진입 직전 차량의 횡방향 오프셋 정보, 차량의 차선에 대한 헤딩각 정보 및 교차로에서의 차량 진행 경로의 곡률을 기초로 차선내 차량 진행 경로를 산출할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 차량에 배치되고 차량 외부에 시야를 가지며 이미지 데이터를 캡처하는 이미지 센서로부터의 이미지 데이터를 적어도 이용하여 교차로 영역을 확인하는 교차로 확인부와, 상기 교차로 영역 내의 차선 연속 특성 및 차선 교차 특성을 기초로 복수의 교차점의 위치 및 교차점의 개수를 산출하는 교차점 정보 산출부, 및 상기 교차점의 위치 및 개수를 기초로, 상기 교차로 영역 내에서의 1 이상의 차량 진행 경로를 산출하는 진행 경로 산출부를 포함하는 차량 경로 산출 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 또다른 실시예에 의하면, 지도정보 및 이미지 센서 정보 중 하나 이상의 정보를 기초로 교차로 영역을 확인하는 교차로 확인 단계와, 상기 교차로 영역 내의 차선 연속 특성 및 차선 교차 특성을 기초로 복수의 교차점의 위치 및 교차점의 개수를 산출하는 교차점 정보 산출 단계와, 상기 교차점의 위치 및 개수를 기초로, 상기 교차로 영역 내에서의 1 이상의 차량 진행 경로를 산출하는 진행 경로 산출 단계, 및 상기 산출된 차량 진행 경로를 따라 차량의 주행을 제어하는 차량 주행 제어 단계를 포함하는 차량 제어 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 또다른 실시예에 의하면, 차량에 배치되고 차량 외부에 시야를 가지며 이미지 데이터를 캡처하는 이미지 센서와, 차량에 배치되어 차량 주위 물체 중 하나를 감지하기 위하여 센싱 데이터를 캡처하는 비-이미지 센서와, 차량에 배치되어 차량 주행과 관련된 정보를 감지하기 위한 차량 동역학 센서 및 이미지 센서에 의하여 캡처된 이미지 데이터 및 비-이미지 센서에서 캡처된 센싱 데이터 중 하나 이상을 처리하기 위한 통합 컨트롤러를 포함하며, 상기 통합 컨트롤러는 상기 이미지 선서에 의하여 캡처된 이미지 데이터 처리를 적어도 부분적으로 기초하여 (i) 교차로 영역을 확인하고, (ii) 교차로 영역 내의 차선 연속 특성 및 차선 교차 특성을 기초로 복수의 교차점의 위치 및 교차점의 개수를 산출하며, (iii) 산출된 상기 교차점 정보를 이용하여 교차로 영역 내에서의 1 이상의 차량 진행 경로를 산출하고, (iv) 산출된 차량 진행 경로를 따라 차량의 주행을 제어하도록 동작가능한 차량 제어 장치를 제공한다.
아래에서 설명할 바와 같은 본 발명의 일실시예에 의하면, 교차로에서 차선의 교점인 교차점의 정확한 위치를 산출하고, 그를 기초로 차량 주행 경로를 산출함으로써, 교차로 영역에서의 차량 이동 가능 경로의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 교차로에서 다수의 교차점의 위치와 그를 통한 차량 이동 경로를 산출하고, 그를 기초로 차량 주행을 자동 제어함으로써, 교차로에서의 안전한 자율 주행을 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 실시예에 의한 차량 경로 생성 장치 및 그를 포함하는 차량 제어 장치의 전체 시스템 구성을 도시한다.
도 2는 본 실시예가 적용되는 교차로 상태를 예시하는 도면이다.
도 3은 본 실시예에 의하여 교차로 영역에 다수의 교차점을 특정하는 구성을 도시한다.
도 4는 본 실시예에 따라, 교차로의 교차점을 기초로 차량의 좌회전 주행 경로를 산출하는 예를 도시한다.
도 5는 본 실시예에 따라, 교차로의 교차점을 기초로 차량의 우회전 주행 경로를 산출하는 예를 도시한다.
도 6은 도 3 내지 도 5와 상이한 교차로 환경에서의 교차점 및 차량 주행 경로의 예를 도시한다.
도 7은 본 실시예에 의한 차량 주행 경로 산출을 위한 차선 모델링을 도시한다.
도 8은 본 실시예에 의한 차량 제어 방법의 전체 흐름을 도시하는 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.
도 1은 본 실시예에 의한 차량 경로 생성 장치 및 그를 포함하는 차량 제어 장치의 전체 시스템 구성을 도시한다.
본 실시예에 의한 차량 제어 장치는 이미지 센서로서의 카메라(120), 차량 동역학 센서(140) 등의 차량 센서들과, 지도정보를 포함하는 내비게이션 장치(110)와, 본 실시예에 의하여 교차로 확인, 교차로에서의 교차점 인식 및 차량 경로 생성 등을 수행하는 차량 경로 생성 장치(200)와, 생성된 차량 경로에 따라서 차량이 주행하도록 차량의 엔진, 조향, 제동부 등을 제어하는 차량 주행 제어부(300)를 포함하여 구성될 수 있다.
카메라(120)는 차량 주위의 영상을 촬영한 이미지를 분석하여, 차량 주위의 물체를 인식하는 기능을 수행하며, 본 실시예에 의한 카메라(120)는 차량 전방 및 전측방의 이미지로부터 차선을 인식하여 차선 정보를 생성/출력하는 기능과, 차량 주위의 정지선에 대한 정지선 정보를 제공하는 기능과, 차량 전방의 신호등을 감지하여 신호등의 종류(예를 들면, 녹색 신호의 개수)에 대한 신호등 정보를 생성/출력하는 기능을 수행할 수 있어야 한다.
본 실시예에 적용되는 차량용 카메라는 이미지 시스템 또는 비전 시스템, 이미지 센서 등의 다른 용어로 표현될 수 있으며, 이러한 차량용 카메라는 차량 전방을 시야로 가지는 전방 카메라와, 차량 후방을 시야로 가지는 후방 카메라와, 차량 측방 또는 후측방을 시야로 가지는 후측방 카메라 등을 포함할 수 있으며, 경우에 따라서는 이러한 여러 방향의 카메라 중 1개 이상을 선택적으로 포함할 수 있다.
이러한 카메라는 차량 주의 이미지 데이터를 캡처하여 프로세서 또는 컨트롤러로 전달하는 기능을 수행하며, 본 실시예에 의한 비전 시스템 또는 이미지 센서는 캡처된 이미지 데이터를 처리하고 디스플레이 등에 표시하는 기능의 ECU 또는 이미지 프로세서를 더 보유할 수 있다.
또한, 본 실시예에서의 비전 시스템 또는 이미지 센서 등은 카메라로부터 이미지 프로세서로의 데이터 전송 또는 신호 통신은 차량 네트워크 버스 등과 같은 적절한 데이터 링크 또는 통신 링크가 더 포함될 수 있다.또한, 본 실시예가 적용되는 차량에는 레이더 센서 또는 초음파 센서 등과 같은 비-이미지 센서(104)를 더 포함할 수 있다.
특히, 차선 정보는 아래에서 설명할 바와 같이, 교차점 정보 산출부가 교차로 영역 내의 교차점을 식별할 수 있도록, 차선 연속 특성 정보 및 차선 교차 특성 정보를 포함할 수 있다.
이 때, 차선 연속 특성 정보는 차선(중앙차선, 갓길차선 포함)이 일정 거리 이상 불연속 구간이 존재하는 지 여부와, 불연속 구간이 존재하는 경우 불연속 구간의 시작 지점과 종료 지점의 위치 정보를 포함할 수 있다.
또한, 차선 교차 특성 정보는 차선 중 좌우 끝 차선이 직교하는 다른 차선과 교차하는지 여부와, 교차하는 경우 그 교차지점의 위치정보를 포함할 수 있다.
내비게이션 장치(110)에 포함되는 지도정보는 차량이 주행하는 도로 등의 좌표, 주행로의 차선 개수 및 형태(곡률) 등에 대한 정보를 포함하며, 내비게이션 장치는 GPS를 통해 인식된 차량의 현재 위치를 지도정보 상에 표시할 수 있는 기능을 구비한다.
또한, 본 실시예에 의한 차량 제어 장치는 차량 부근의 물체 감지를 위하여 이미지 센서 이외에, 레이더 센서(130), 초음파 센서 등의 비-이미지 센서를 더 포함할 수 있다.
레이더 센서는 수십 GHz의 고주파 레이더 신호를 송출하고, 물체에서 반사되어 수신되는 반사신호를 수신하며, 수신된 반사신호의 수신시점과 송출시점 사이의 기간, 전자파의 위상 변화 등으로부터 물체까지의 거리, 각도, 상대속도 등을 산출하는 센서를 의미한다.
본 발명에 사용되는 레이더 센서 또는 레이더 시스템은 적어도 하나의 레이더 센서 유닛, 예를 들어 차량의 정면에 장착되는 정면 감지 레이더 센서, 차량의 후방에 장착되는 후방 레이더 센서 및 차량의 각 측방에 장착되는 측방향 또는 측후방 감지 레이더 센서 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이러한 레이더 센서 또는 레이더 시스템은 송신신호 및 수신신호를 분석하여 데이터를 처리하며, 그에 따라 객체에 대한 정보를 검출할 수 있고, 이를 위한 전자 또는 제어 유닛(ECU) 또는 프로세서를 포함할 수 있다. 레이더 센서로부터 ECU로의 데이터 전송 또는 신호 통신은 적절한 차량 네트워크 버스 등과 같은 통신 링크를 이용할 수 있다.
이러한 레이더 센서는 레이더 신호를 송신하는 1 이상의 송신 안테나와 객체로부터 수신된 반사신호를 수신하는 1 이상의 수신 안테나를 포함한다.
한편 본 실시예에 의한 레이더 센서는 실제 안테나 개구(Apeture)보다 큰 가상 안테나 개구를 형성하기 위하여 다차원 안테나 배열 및 다중 입력 다중 출력(Multiple Input Multiple Output)의 신호 송수신 방식을 채택할 수 있다.
예를 들면, 수평 및 수직의 각도 정밀도 및 해상도를 달성하기 위해, 2 차원 안테나 어레이가 사용된다. 2 차원 레이더 안테나 어레이를 이용하면 수평 및 수직으로 개별적으로 (시간 다중화 된) 2 회의 스캔에 의해 신호를 송수신하며, 2 차원 레이더 수평 및 수직 스캔 (시간 다중화)과 별도로 MIMO가 이용될 수 있다.
더 구체적으로, 본 실시예에 의한 레이더 센서에서는, 총 12개의 송신 안테나(Tx)를 포함하는 송신안테나부와 16개의 수신안테냐(Rx)를 포함하는 수신안테나부로 구성된 2차원 안테나 어레이 구성을 채택할 수 있으며, 결과적으로 총 192개의 가상 수신 안테나 배치를 가질 수 있다.
이 때, 송신안테나부는4개의 송신 안테나를 포함하는 송신 안테나 그룹을 3개 구비하되, 제1송신 안테나 그룹은 제2송신안테나 그룹과 수직방향으로 일정 거리 이격되고, 제1 또는 2 송신 안테나 그룹은 제3송신 안테나 그룹과 수평방향으로 일정 거리(D)만큰 이격될 수 있다.
또한, 수신안테나부는 4개의 수신 안테나를 포함하는 4개의 수신 안테나 그룹을 포함할 수 있고, 각 수신안테나 그룹은 수직방향으로 이격되도록 배치되고, 이러한 수신 안테나부는 상기 수평방향으로 이격된 제1 송신안테나 그룹 및 제3송신 안테나 그룹 사이에 배치될 수 있다.
또한, 다른 실시예에서는, 레이더 센서의 안테나가 2차원 안테나 어레이로 배치되며, 그 예로서 각 안테나 패치가 롬버스 격자(Rhombus) 배치를 가짐으로써 불필요한 사이드 로브를 감소시킬 수 있다.
또는, 2차원 안테나 배열이 다수의 방사 패치가 V자 형상으로 배치되는 V-shape 안테나 어레이를 포함할 수 있으며, 더 구체적으로는 2개의 V자 안테나 어레이를 포함할 수 있다. 이 때에는, 각 V자 안테나 어레이의 꼭지점(Apex)으로 단일 피드(Single Feed)가 이루어진다.
또는, 2차원 안테나 배열이 다수의 방사 패치가 X자 형상으로 배치되는 X-shape 안테나 어레이를 포함할 수 있으며, 더 구체적으로는 2개의 X자 안테나 어레이를 포함할 수 있다. 이 때에는, 각 X자 안테나 어레이의 중심으로 단일 피드(Single Feed)가 이루어진다.
또한, 본 실시예에 의한 레이더 센서는 수직 및 수평방향의 감지 정확도 또는 해상도를 구현하기 위하여, MIMO 안테나 시스템을 이용할 수 있다.
더 구체적으로, MIMO 시스템에서는 각각의 송신안테나는 서로 구분되는 독립적인 파형을 가지는 신호를 송신할 수 있다. 즉, 각 송신안테나는 다른 송신 안테나들과 구분되는 독립적인 파형의 신호를 송신하고, 각각의 수신 안테나는 이 신호들의 상이한 파형으로 인해 객체에서 반사된 반사 신호가 어떠한 송신 안테나에서 송신된 것인지 결정할 수 있다.
또한, 본 실시예에 의한 레이더 센서는 송수신 안테나를 포함하는 기판 및 회로를 수용하는 레이더 하우징과, 레이더 하우징의 외관을 구성하는 레이돔(Radome)을 포함하여 구성될 수 있다. 이 때, 레이돔은 송수신되는 레이더 신호의 감쇄를 감소시킬 수 있는 재료로 구성되며, 레이돔은 차량의 전후방 범퍼, 그릴이나, 측면 차체 또는 차량 구성요소의 외부 표면으로 구성될 수 있다.
즉, 레이더 센서의 레이돔은 차량 그릴, 범퍼, 차체 등의 내부에 배치될 수도 있고, 차량 그릴, 범퍼, 차체 일부와 같이 차량의 외부 표면을 구성하는 부품의 일부분으로 배치됨으로써, 차량 미감을 좋게 하면서도 레이더 센서 장착의 편의성을 제공할 수 있다.
초음파 센서 역시 음파보다 주파수가 큰 초음파를 방출하고, 물체에서 반사된 반사신호를 수신/분석함으로써, 물체까지의 거리, 각도, 상대속도 등을 산출하는 센서를 의미한다.
이러한 이미지 센서, 레이더 센서 또는 초음파 센서는 차량의 센서로 널리 이용되는 것을 사용할 수 있으므로, 그 구체적인 설명은 생략한다.
또한, 본 실시예에 의한 차량 제어 장치는 차량 주행과 관련된 정보를 감지하기 위한 차량 동역학 센서(140)를 더 포함할 수 있다.
차량 동역학 센서(140)는 차속센서, 요각도(요레이트) 센서, 가속도 센서(G센서) 등을 포함할 수 있으나 그에 한정되는 것은 아니며, 본 실시예에 의하여 생성된 차량 진행 경로를 따라 차량이 주행하는 경우 차량의 거동을 감지하기 위하여 사용되는 모든 종류의 센서를 포함할 수 있다.
본 실시예에 의한 차량 경로 생성 장치(200)는 지도정보 및 이미지 센서 정보 중 하나 이상의 정보를 기초로 교차로 영역을 확인하는 교차로 확인부(210)와, 교차로 영역 내의 차선 연속 특성 및 차선 교차 특성을 기초로 복수의 교차점의 위치 및 교차점의 개수를 산출하는 교차점 정보 산출부(220) 및 교차점의 위치 및 개수를 기초로, 교차로 영역 내에서의 1 이상의 차량 진행 경로를 산출하는 진행 경로 산출부(230)를 포함하여 구성될 수 있다.
이러한 차량 경로 생성 장치(200)를 구성하는 교차로 확인부(210), 교차점 정보 산출부(220) 및 진행 경로 산출부(230)는 통합하여 하나의 컨트롤러로 기능할 수 있으며, 이러한 컨트롤러는 카메라에 의하여 캡처된 이미지 데이터를 처리하기 위한 프로세서를 포함할 수 있다.
또한, 이러한 컨트롤러는 이미지 선서에 의하여 캡처된 이미지 데이터 처리를 적어도 부분적으로 기초하여 교차로 영역을 확인하고, 교차로 영역에서의 복수 교차점에 대한 교차점 정보를 산출하고, 산출된 상기 교차점 정보를 이용하여 교차로 영역 내에서의 1 이상의 차량 진행 경로를 산출하고, 산출된 차량 진행 경로를 따라 차량의 주행을 제어하도록 동작할 수 있다.
이러한, 컨트롤러는 여러 차량용 센서의 정보를 수신하여 처리하거나, 센서 신호의 송수신을 중개하는 기능과, 본 실시예에 의한 교차로에서의 차량 진행 경로 생성과 그를 기초로 하는 차량 주행 제어 생성하여 조향 제어 모듈 또는 제동 제어 모듈로 전송하여 차량의 거동을 제어하는 기능 등을 통합하여 구비하는 통합 제어 유닛(Domain Control Unit; DCU) 또는 통합 컨트롤러로 구현될 수 있으나 그에 한정되는 것은 아니다.
이러한 통합 컨트롤러(DCU)는 이미지 센서에 의하여 캡처된 이미지 데이터 및 비-이미지 센서에서 캡처된 센싱 데이터 중 하나 이상을 처리하는 기능과, 이미지 선서에 의하여 캡처된 이미지 데이터 처리를 적어도 부분적으로 기초하여, (i) 교차로 영역을 확인하고, (ii) 교차로 영역 내의 차선 연속 특성 및 차선 교차 특성을 기초로 복수의 교차점의 위치 및 교차점의 개수를 산출하며, (iii) 산출된 상기 교차점 정보를 이용하여 교차로 영역 내에서의 1 이상의 차량 진행 경로를 산출하고, (iv) 산출된 차량 진행 경로를 따라 차량의 주행을 제어하도록 동작 가능하다.
아래에서는 본 실시예에 의한 차량 경로 생성 장치(200)를 구성하는 각 부분의 기능을 상세하게 설명한다.
교차로 확인부(210)는 내비게이션으로부터 수신받은 지도정보와 GPS를 통한 차량의 현재 위치로부터 차량 전방에 교차로 영역이 존재하는 경우와, 이미지 센서로부터 수신된 차량 전방 이미지 정보에 신호등 정보 및 정지선 정보가 포함되는 경우 중 하나 이상을 만족하는 경우 차량이 교차로 영역에 진입하는 것으로 판정할 수 있다.
내비게이션 장치(110)는 지도정보를 포함하고 있으며, 차량에 장착된 GPS 수신장치를 이용하여 차량의 현재 위치정보를 산출하여 지도정보 중 어느 지점에 위치하는지 확인할 수 있다. 따라서, 교차로 확인부(210)는 이러한 내비게이션으로부터 수신한 지도정보와 차량의 현재 위치 정보를 기초로 차량이 교차로 영역에 진입하는지 여부를 판정할 수 있다.
또한, 이미지 센서(120)는 촬영한 이미지로부터 차량 전방 또는 측방의 근거리 또는 원거리에 있는 정지선 및 횡단보도를 식별할 수 있으며, 신호 인식 기능(Traffic Signal Recognition; TSR)을 이용하여 차량 전방에 배치되는 신호등의 존재 및 신호등의 종류 등을 식별할 수 있다.
따라서, 교차로 확인부(210)는 이미지 센서(120)로부터 수신한 정보로부터 차량 전방에 신호등 및 정지선이 존재하는 것으로 판정되는 경우 교차로 영역으로 진입하는 것으로 판정할 수 있다. 물론, 이 때의 신호등 정보는 좌회전 또는 우회전과 같은 방향 전환 신호를 포함하는 경우로 한정될 수 있다.
다음으로, 본 실시예에 의한 차량 경로 생성 장치(200)에 포함되는 교차점 정보 산출부(220)는 교차로 영역 내의 차선 연속 특성 및 차선 교차 특성을 기초로 복수의 교차점의 위치 및 교차점의 개수를 산출하는 기능을 수행한다.
이 때, 차선 연속 특성은 교차로 영역 내의 차선 중 일정 길이 이상 절단된 단절 차선이 존재하는지 여부 및 일정 길이 이상 절단된 단절차선의 절단 지점 정보를 포함할 수 있다.
또한, 차선 교차 특성은 교차로 영역 내에서 2개의 차선이 교차하는 차선 교차 지점 정보를 포함할 수 있다.
이 때, 교차점 정보 산출부(220)는 단절차선의 절단 지점 및 교차 지점을 상기 교차점으로 결정할 수 있다.
차선 연속 특성 및 차선 교차 특성은 내비게이션장치로부터 수신한 지도정보 또는 이미지 센서로부터 수신한 이미지 감지 정보로부터 확인할 수 있다.
즉, 교차점 정보 산출부(220)는 수신한 지도정보를 기초로 절단 차선이 존재하는지 여부와 그 단절 위치의 좌표 등을 확인하거나, 이미지 센서가 촬영한 이미지에서 차선의 단절 여부 및 단절 위치의 정보를 획득할 수 있다.
또한, 교차점 정보 산출부(220)는 수신한 지도정보를 기초로 교차되는 차선이 존재하는지 여부와 그 교차지점의 좌표 등을 확인하거나, 이미지 센서가 촬영한 이미지에서 차선의 교차 여부 및 교차지점의 위치 정보를 획득할 수 있다.
이러한 교차점 정보 산출부(220)는 현재 차량의 위치를 기준점으로 하는 교차점의 좌표 정보와, 직진영역/좌측영역/우측영역에 존재하는 교차점의 개수 정보를 산출할 수 있으며, 이에 대해서는 아래에서 도 3 등을 기초로 더 상세하게 설명한다.
또한, 도시하지는 않았지만, 본 실시예에 의한 차량 경로 생성 장치(200)는 교차로 영역에서의 감지된 차선의 개수 정보 및 신호등 종류 정보 중 하나 이상을 기초로 교차로 영역에서의 주행 가능 차선의 개수를 결정하는 교차로 형태 판정부 판정부를 더 포함할 수 있다.
이러한 교차로 형태 판정부는 교차로에서의 주행 가능 차선의 개수 정보 이외에 교차로의 형태, 즉 몇 개의 도로가 교차되는지 여부를 더 판정할 수 있다.
이러한 교차로 형태 판정부는 교차로 영역에서 자차량이 주행하는 방향의 주행 방향 차선 개수(이는 교차로의 대향측에 있는 직진 주행로의 개수와 동일)와, 차량의 주행방향의 좌측 및 우측의 주행 차선 개수를 각각 결정할 수 있다.
예를 들면, 교차로 형태 판정부는 내비게이션장치로부터 지도정보 또는 이미지 센서 정보를 이용하여, 교차로 영역에서 자차량이 주행하는 방향의 주행 방향 차선 개수 및 교차로의 대향측에 있는 직진 주행로의 개수가 편도 1차선 내지 3차선 중 하나 임을 인식하고, 마찬가지로 차량의 주행방향의 좌측 및 우측의 주행 차선 개수가 편도 1차선 내지 3차선 중 하나 임을 인식할 수 있다.
이를 위하여, 교차로 형태 판정부는 주행 가능 차선 개수 정보 이외에 교차로 형태를 판정하기 위하여 이미지 센서 정보에 포함되는 신호등 종류 정보를 더 이용할 수 있다.
예를 들면, 이미지 센서 정보에 포함되는 신호등 종류 정보가 녹색(직진) 신호, 좌회전 신호, 황색(대기) 신호, 적색(정지) 신호의 4개 신호 종류를 포함하는 경우에는 교차로의 형태가 직진차로에서 좌회전 차로가 분기된 삼거리 또는 직진차로와 좌우 주행 차로가 교차하는 네거리로 판정한다.
또한, 이미지 센서 정보에 포함되는 신호등 종류 정보가 녹색(직진) 신호, 좌회전 신호, 우회전 신호, 황색(대기) 신호, 적색(정지)의 5개 신호 종류를 포함하는 경우에는 교차로의 형태가 5개의 도로가 교차되는 오거리로 판정할 수 있다.
이와 같은 교차로 형태 판정부에 의하여 판정된 주행 가능 차선 개수 정보 또는 교차로 형태 정보는 아래에서 설명할 바와 같이, 진행 경로 산출부의 교차로에서의 차량 주행 경로 산출 과정에 이용될 수 있다.
또한, 본 실시예에 의한 차량 경로 생성 장치(200)에 포함되는 진행 경로 산출부(230)는 교차점 정보 산출부(220)가 산출한 교차로 영역 내의 교차점의 위치 및 개수를 기초로, 교차로 영역 내에서의 1 이상의 차량 진행 경로를 산출하는 기능을 수행한다.
이러한 진행 경로 산출부(230)는 차량의 진행방향을 설정하기 위하여 차량의 방향 지시등 동작 정보를 더 이용할 수 있다.
더 구체적으로, 진행 경로 산출부(230)는 교차점 중 현지 차량의 주행 차로의 좌우측 교차점인 제1-1교차점 및 제1-2교차점의 위치를 제1기준위치로 설정하고, 주행 차로의 좌측 원거리에 배치되는 좌측 원거리 차로의 좌우측 제2-1교차점 및 제2-2교차점의 위치와, 상기 주행 차로의 우측 근거리에 배치되는 우측 근거리 차로의 좌측 교차점인 제3-1교차점의 위치와, 상기 주행 차로의 대향 차로의 좌우측 교차점인 제4-1교차점 및 제4-2교차점의 위치 중 하나를 제2기준위치로 설정하고, 제1기준위치와 제2기준위치를 통과하는 차량 진행 경로 정보를 생성할 수 있다.
이 때, 차량 진행 경로 정보는, 일정한 제1곡률반경을 가지면서 상기 제1-1교차점과 상기 제2-1교차점을 통과하는 제1-1곡선과, 상기 제2곡률반경을 가지면서 상기 제1-2교차점과 상기 제2-2교차점을 통과하는 제1-2곡선으로 이루어진 좌회전 주행 경로 정보를 포함할 수 있다.
또한, 이 경우 제1곡률반경은 상기 제1-1교차점과 상기 제2-1교차점 사이의 직선 거리인 제1거리이며, 제2곡률반경은 상기 제1-2교차점과 상기 제2-2교차점 사이의 직선 거리인 제2거리일 수 있으며, 이에 따라 제1곡률 및 제2곡률은 상기 제1/2곡률반경의 역수가 될 수 있다.
진행 경로 산출부(230)는, 교차로 진입 직전 차량의 횡방향 오프셋 정보, 차량의 차선에 대한 헤딩각 정보 및 교차로에서의 차량 진행 경로의 곡률반경을 기초로 차선내 차량 진행 경로를 산출할 수 있으며, 이를 위하여 도 7에 도시한 바와 같은 경로 생성 모델을 이용할 수 있다.
이와 같은 진행 경로 산출부(230)의 차량 진행 경로 산출에 대해서는 도 4 내지 도 7을 기초로 아래에서 더 상세하게 설명한다.
또한, 본 실시예에 의한 차량 제어 장치에 포함되는 차량 주행 제어부(300)는 진행 경로 생성부(230)에서 생성된 차량 진행 경로에 따라서 차량이 주행하도록 차량의 엔진, 조향, 제동부 등을 제어하는 기능을 수행하며, 이를 위하여 차량 주행 제어부(300)는 엔진 제어부, 조향제어부, 제동제어부에 각각 제어 명령을 제공할 수 있다.
한편, 이상과 같은 본 실시예에 의한 차량 제어 장치 또는 차량 경로 생성 장치(200)에 포함되는 교차로 확인부(210), 교차점 정보 산출부(220), 진행 경로 산출부(230), 차량 주행 제어부(300) 등은 본 실시예에 의한 차량 제어 시스템을 구성하는 일부 모듈 또는 그를 위한 ECU의 일부 모듈로서 구현될 수 있다.
이러한 차량 제어 시스템을 구성하는 모듈 또는 ECU는 프로세서와 메모리 등의 저장장치와 특정한 기능을 수행할 수 있는 컴퓨터 프로그램 등을 포함할 수 있으며, 전술한 교차로 확인부(210), 교차점 정보 산출부(220), 진행 경로 산출부(230), 차량 주행 제어부(300) 등은 각각의 고유한 기능을 수행할 수 있는 소프트웨어 모듈로서 구현될 수 있을 것이다.
이러한 소프트웨어는 본 명세서에서 기재된 사항으로부터 당업자가 충분히 코딩할 수 있으므로, 구체적인 소프트웨어의 형태에 대해서는 설명을 생략한다.
도 2는 본 실시예가 적용되는 교차로 상태를 예시하는 도면이고, 도 3은 본 실시예에 의하여 교차로 영역에 다수의 교차점을 특정하는 구성을 도시한다.
도 2의 상부 도면은 4개의 도로가 교차하는 사거리 교차로를, 도 2의 하부 도면은 T자형 삼거리 교차로를 예시한다.
도 2와 같이, 본 실시예가 적용되는 교차로 영역에는 자차량이 주행하는 주행로의 교차로 진입 위치에 정지선 마크(412)과 횡단보도 마크(418)가 위치하며, 차량 전방에는 신호등(422)가 배치된다.
또한, 차량 주행 방향의 좌측에는 근거리측의 역방향 좌측 주행 차로(422')와 좌측 원거리에는 정방향 좌측 주행 차로(422)가 배치되며, 역방향 좌측 주행 차로(422') 상에는 좌측 정지선 마크(414')가 표시되어 있다.
마찬가지로, 차량 주행방향의 우측에는 근거리측의 정방향 우측 주행 차로와 우측 원거리의 역방향 우측 주행 차로가 배치되며, 역방향 우측 주행차로에는 우측 정지선 마크(414)가 표시되어 있다.
차량 주행방향의 대향측에는 차량 주행 차선과 직선으로 이어지는 정방향 직진 주행 차로와, 그 옆의 역방향 직진 주행 차로가 배치되며, 역방향 직진 주행 차로상에는 정지선 마크(416)가 표시되어 있다.
이와 같이, 현재 차량의 주행로를 기준으로 직진/좌측/우측 차로 중 차량이 주행할 수 없는 역방향 주행 차로에만 정지선이 표시되는 것이 일반적이다.
도 3은 본 실시예에 의하여 교차로 영역에 다수의 교차점을 특정하는 구성을 도시하는 것으로서, 각 주행로가 편도 1차선인 경우를 예시한다.
본 실시예에 의한 교차점 정보 산출부(220)는 내비게이션 장치로부터 수신한 지도 정보 및/또는 이미지 센서 정보로부터 교차로 영역 내의 차선 연속 특성 및 차선 교차 특성을 기초로 복수의 교차점의 위치 및 교차점의 개수를 산출할 수 있으며, 도 3에서 교차점은 P1C, P1L, P1R등으로 표시한다.
교차점을 표시하는 방식에 있어서, Pij의 i는 교차로의 4개 변 중에서 하나를 표시하는 인덱스로서 차량 주행측을 1, 좌측을 2, 대향측을 3, 우측을 4로 표시하며, j는 해당 변에서 교차점의 좌우 위치를 나타내는 것으로서 C는 중앙, L은 좌측, R은 우측을 표시한다.
도 3과 같이, 교차점 정보 산출부(220)는 지도정보 또는 이미지 정보로부터 획득한 단절 차선의 절단 위치 또는 차선 교차 지점의 좌표를 기초로, 차량의 현재 위치를 기준으로 하는 다수의 교차점 Pij의 좌표를 결정할 수 있다.
예를 들면, 차량이 주행하는 차로의 중앙차선이 근거리 중앙차선(512')와 원거리 중앙차선(512)로 일정 거리 이상 단절되어 있음을 확인하고, 그 절단 지점인 P1C, P3C를 각각 교차점으로 특정한다.
또한, 주행하는 주행차로의 우측 차선(524)와 우측차로의 우측 차선(524)의 교차 지점인 P1R을 교차점으로 특정한다.
이와 같은 방식으로, 도 3과 같은 편도 1차선의 사거리 교차로에서는 총8개의 교차점이 특정된다.
즉, 차량이 주행하는 측의 3개의 교차점인 P1C, P1R, P1L의 위치를 특정하고, 차량 주행의 대향측에 3개의 교차점인 P3C, P3R, P3L을 특정하며, 차량 주행의 좌측에 3개의 교차점인 P2C, P2R, P2L을 특정하며, 차량 주행의 우측에 3개의 교차점인 P4C, P4R, P4L를 특정한다.
물론, 2개의 변이 교차되는 교차점은 2가지의 다른 표시로 표시될 수 있으며, 예를 들면 대향측의 맨 우측 교차점인 P3R은 좌측의 맨 우측 교차점인 P3L과 동일한 의미로 사용될 수 있다.
이러한 교차점 각각은 차량의 현재 위치 또는 차량 주행 차로의 교차점 중 하나를 원점으로 하는 2차원 좌표계에서의 좌표값인 (x,y)로 표현될 수 있다.
이러한 교차점 중에서 차량이 주행하는 주행차로의 좌우측 교차점은 각각 P1C, P1R가 되며, 차량이 직진 주행할 수 있는 대향측의 정방향 직진 주행 차로(LS)의 좌우측 교차점은 각각 P3C, P3L이 되며, 차량이 좌회전하여 주행할 수 있는 정방향 좌측 주행 차로(LL)의 좌우측 교차점은 각각 P2C, P2R이 되며, 정방향 우측 주행 차로(LR)의 좌우측 교차점은 각각 P1C, P1R이 된다.
도 3과 같이, 본 실시예에 의한 교차점 정보 산출부(220) 및 진행 경고 산출부(230)는 차량의 현재 위치를 기준으로 주행 가능한 정방향 주행 차로를 역방향 주행 차로와 구분하기 위하여 정지선 마크 유무를 기준으로 할 수 있다.
즉, 현재 차량의 위치를 기준으로 직진/좌회전/우회전할 수 있는 3개의 정방향 주행 차로에는 정지선 마크가 없으며, 이를 기준으로 주행가능한 차로의 좌우측 교차점을 특정할 수 있게 되는 것이다.
특히, 본 실시예에 의한 교차점 정보 산출부(220)는 확인된 교차점의 신뢰도를 향상시키기 위하여, 인접하는 교차점 사이의 간격이 일정 임계값 이상이 되는지 여부 및 각 교차점 사이에 정지선 마크가 배치되는지 여부 등을 확인할 수 있다.
예를 들면, 교차점 정보 산출부(220)는 대향측에서 특정된 3개의 교차점인 P3C, P3R, P3L의 오류 또는 정확성을 확인하기 위하여, P3C-P3R, P3C-P3L 사이의 이격 거리가 일정 이상인지 여부와, P3C-P3R 사이 및 P3C-P3L 사이 중 하나에는 정지선 마크가 존재하고 나머지 하나에는 정지선 마크가 없는지를 확인한 후 2가지 조건을 모두 만족하는 경우 해당되는 3개의 교차점 P3C, P3R, P3L이 정당한 것으로 판정할 수 있다.
또한, 교차점 정보 산출부(220)는 특정된 3개의 교차점으로 정의되는 2개의 차로 중에서 정지선 마크가 존재하는 차로를 정방향 주행 차로로 특정할 수 있다.
이와 같이, 특정된 교차점의 좌표 정보는 해당 교차로 영역의 교차로 인덱스 정보로서 저장/관리될 수 있으며, 이러한 교차점의 좌표정보를 기초로 진행 경로 산출부(230)가 차량의 주행 가능 경로를 산출한다.
도 4는 본 실시예에 따라, 교차로의 교차점을 기초로 차량의 좌회전 주행 경로를 산출하는 예를 도시하며, 도 5는 본 실시예에 따라, 교차로의 교차점을 기초로 차량의 우회전 주행 경로를 산출하는 예를 도시한다.
본 실시예에 의한 진행 경로 산출부(230)는 교차점 정보 산출부(220)가 산출한 교차로 영역 내의 교차점의 위치 및 개수를 기초로, 교차로 영역 내에서의 1 이상의 차량 진행 경로를 산출하며, 이에 대한 세부 구성을 아래와 같은 도 4 내지 도 6를 기초로 더 상세하게 설명한다.
도 4, 도 5는 도 3과 같이 편도 1차선의 교차로 영역을 예시하는 것으로서, 도 4에서는 좌회전 주행 경로를, 도 5에서는 우회전 주행 경로를 산출하는 예를 도시한다.
진행 경로 산출부(230)는 차량의 진행방향을 결정하기 위하여 차량의 방향 지시등 동작 정보를 이용하여 교차로에서의 진행 방향을 예측하며, 좌회전 방향 지시등이 활성화된 경우, 교차점 중 현재 차량의 주행 차로의 좌우측 교차점인 제1-1교차점(P1C) 및 제1-2교차점(P1R)의 위치를 제1기준위치로 설정하고, 주행 차로의 좌측 원거리에 배치되는 좌측 원거리 차로(즉, 정방향 좌측 주행 차로)의 좌우측 제2-1교차점(P2C) 및 제2-2교차점(P2R)의 위치를 제2기준위치로 설정하고, 제1기준위치와 제2기준위치를 통과하는 차량 진행 경로 정보를 생성한다.
즉, 현재 차량의 주행 차로의 좌측 교차점인 제1-1교차점(P1C)과 그에 대응되는 정방향 좌측 주행 차로의 좌측 제2-1교차점(P2C) 사이를 연결하면서 제1곡률반경을 가지는 제1-1곡선(C1)과, 현재 차량의 주행 차로의 우측 교차점인 제1-2교차점(P1R)과 그에 대응되는 정방향 좌측 주행 차로의 우측 제2-2교차점(P2R) 사이를 연결하면서 제2곡률반경을 가지는 제1-2곡선(C2)으로 이루어진 주행 경로를 산출한다.
이 때, 제1-1곡선(C1)의 제1곡률반경(R1)은 제1-1교차점(P1C)과 제2-1교차점(P2C)사이의 직선 거리인 제1거리일 수 있고, 제1-2곡선(C2)의 제2곡률반경(R2)은 제1-2교차점(P1R)과 제2-2교차점(P2R) 사이의 직선 거리인 제2거리일 수 있으나 그에 한정되는 것은 아니다.
또한, 도 5와 같이, 우회전 방향 지시등이 활성화된 경우, 현재 차량의 주행 차로의 우측 교차점인 제1-2교차점(P1R)을 중심으로, 현재 차량의 주행 차로의 좌측 교차점인 제1-1교차점(P1C)과 그에 대응되는 정방향 우측 주행 차로의 좌측 제4-1교차점(P2C) 사이를 연결하면서 제3곡률반경을 가지는 제1-3곡선(C3)으로 이루어진 주행 경로를 산출한다.
이 때, 제1-3곡선(C3)의 제3곡률반경(R3)은 제1-1교차점(P1C)과 제4-1교차점(P2C)사이의 직선 거리인 제3거리일 수 있으나 그에 한정되는 것은 아니다.
도 6은 도 3 내지 도 5와 상이한 교차로 환경에서의 교차점 및 차량 주행 경로의 예를 도시하는 것으로서, 주행 방향으로는 편도 2차선, 좌우측으로는 편도 3차선인 교차로 영역을 예시한다.
이 경우, 도 3과 같은 방식으로, 교차점 정보 산출부(220)는 차선의 단절 여부 및 절단 지점의 위치, 차선의 교차여부 및 교차 지점 위치를 기초로, 총 20개의 교차점의 위치를 특정한다.
이 경우, 좌회전을 위한 좌회전 주행 경로는 2개 이상 형성될 수 있다.
즉, 차량이 주행 차로에서 정방향 좌측 주행 차로 중 가장 안쪽에 있는 제1 정방향 좌측 주행 차로(LL1)으로 주행하기 위한 제1 좌회전 주행경로(C4, C5)와, 주행 차로에서 정방향 좌측 주행 차로 중 바깥쪽에 있는 제2 정방향 좌측 주행 차로(LL2)으로 주행하기 위한 제2 좌회전 주행경로(C4', C5')를 생성할 수 있다.
즉, 제1 좌회전 주행경로를 형성하는 제4-1곡선(C4)는 교차점 P1C와 교차점 P2CC를 연결하면서 P1C-P2CC 사이의 직선거리를 곡률반경으로 하는 곡선으로 형성되며, 제1 좌회전 주행경로를 형성하는 제4-2곡선(C5)는 교차점 P1CR와 교차점 P2CL를 연결하면서 P1CR-P2CL 사이의 직선거리를 곡률반경으로 하는 곡선으로 형성된다.
또한, 주행 경로 생성부(230)는 도 6과 같은 상태에서 방향 지시등이 활성화되어 있지 않는 경우에는, 진진 주행을 위하여 주행 차로의 좌우측 교차점인 P1CR 및 P1RR과 대향측 정방향 주행 차로의 좌우측 교차점인 P3CL 및 P3LL을 각각 연결하는 2개의 직선인 L1, L2로 이루어진 진진 진행 경로를 생성할 수 있다.
도 7은 본 실시예에 의한 차량 주행 경로 산출을 위한 차선 모델링을 도시한다.
진행 경로 산출부(230)는, 교차로 진입 직전 차량의 횡방향 오프셋 정보, 차량의 차선에 대한 헤딩각 정보 및 교차로에서의 차량 진행 경로의 곡률반경을 기초로 차선내 차량 진행 경로를 산출할 수 있으며, 이를 위하여 도 7에 도시한 바와 같은 경로 생성 모델을 이용할 수 있다.
즉, 도 4 내지 도 6에 의하여 교차점을 통한 차량 진행 경로를 산출한 후, 해당되는 차선 또는 진행 경로 내에서의 차량의 세부적인 위치 제어를 위하여 차선내 차량 진행 경로를 추가로 산출할 수 있으며, 이를 위하여 진행 경로 차선 진입 직전 차량의 횡방향 오프셋 정보, 차량의 차선에 대한 헤딩각 정보 및 교차로에서의 차량 진행 경로의 곡률반경을 기초로 할 수 있다.
즉, 도 7과 같이 차량 진행 경로는 가상 중앙선(710)과, 좌측 차선(712) 및 우측 차선(714)로 이루어질 수 있다.
이 상태에서 현재 차량의 헤딩각도(C11), 차량의 차선에 대한 횡방향 옵셋값(C01), 차선의 곡률(2C21)을 기초로, 차선 내에서 차량 진행 경로(Y)는 아래와 같은 수학식 1에 의한 차선 모델에 의하여 결정될 수 있다.
[수학식 1]
Y=C0l+C1lX+C2lX2+C3lX3
수학식 1은 에서 C01는 차선을 기준으로 한 차량 중심의 횡방향 옵셋량으로서 좌측 차선, 가상 중앙선, 우측 차선 중 하나로부터 차량 중심이 횡방향으로 어긋난 정도를 나타낸다.
또한, C11는 차량 진행방향과 가상 중앙선(710) 또는 직선 구간인 좌우측 차선(712, 714)와 차선이 이루는 각도인 헤딩각을 의미한다.
2C21는 차선의 곡선 구간의 곡률을 의미하며, 6C31은 상기 곡률의 시변량(미분값)을 의미한다.
수학식 1에 의하여 차선내 차량 진행 경로가 산출되면, 본 실시예에 의한 차량 제어 장치에 포함되는 차량 주행 제어부(300)가 엔진 제어부, 조향제어부, 제동제어부를 제어하여, 차량이 차선내 차량 진행 경로로 자율적으로 주행하도록 제어하게 된다.
이상과 같은 차량 제어 장치 및 차량 진행 경로 산출 장치를 이용하면, 교차로에서 차선의 교점인 교차점의 정확한 위치와 교차로 내에서의 차량 주행 경로(직진, 좌회전, 우회전)를 정밀하게 산출할 수 있고, 그를 기초로 차량 주행을 자동 제어함으로써, 교차로에서의 안전한 자율 주행을 제공할 수 있게 된다.
도 8은 본 실시예에 의한 차량 제어 방법의 전체 흐름을 도시하는 흐름도이다.
본 실시예에 의한 차량 제어 방법은, 도 8에 도시된 바와 같이, 지도정보 및 이미지 센서 정보를 수신하고(S810), 그 정보들을 기초로 교차로 영역을 확인하는 교차로 확인 단계(S820)와, 교차로 영역 내의 차선 연속 특성 및 차선 교차 특성을 기초로 복수의 교차점의 위치 및 교차점의 개수를 산출하는 교차점 정보 산출 단계(S830)와, 교차점의 위치 및 개수를 기초로, 상기 교차로 영역 내에서의 1 이상의 차량 진행 경로를 산출하는 진행 경로 산출 단계(S840) 및, 산출된 차량 진행 경로를 따라 차량의 주행을 제어하는 차량 주행 제어 단계(S850)를 포함할 수 있다.
교차점 정보 산출 단계(S830)에서의 차선 연속 특성은 교차로 영역에서 일정 길이 이상 절단된 차선의 절단 지점 정보를 포함하며, 차선 교차 특성은 2개의 차선이 교차하는 차선 교차 지점 정보를 포함하며, 교차점 정보 산출부는 상기 차선 절단 지점 및 상기 교차 지점을 상기 교차점으로 결정될 수 있다.
또한, 본 실시예에 의한 차량 제어 방법은 교차로 영역에서의 감지된 차선의 개수 정보 및 신호등 종류 정보 중 하나 이상을 기초로 교차로에서의 주행 가능 차선의 개수 및 교차로 형태 중 하나 이상을 결정하는 교차로 형태 판정 단계를 더 포함할 수 있다.
차량 진행 경로 산출 단계(S840)에서는 교차점 정보 산출 단계(S830)에서 산출된 교차점 정보와 차량 방향 지시등 작동 정보를 이용하여 차량의 직진 주행 경로, 좌회전 진행 경로, 우회전 진행 경로 중 하나를 생성할 수 있다.
또한, 차량 진행 경로 산출 단계(S840)에서는, 산출된 차량 진행 경로(차선) 내에서의 차량의 목표 이동 경로인 차선내 차량 진행 경로를 더 산출할 수 있으며, 이러한 차선내 차량 진행 경로는 차량의 횡방향 오프셋 정보, 차량의 차선에 대한 헤딩각 정보 및 교차로에서의 차량 진행 경로의 곡률을 기초로 수학식 1과 같은 차선 모델에 의하여 결정될 수 있다.
또한, 본 실시예에 의한 차량 제어 방법에서의 교차점 정보의 구체적인 산출 구성과, 차량 진행 경로 산출의 구체적인 구성은 도 3 내지 도 7을 기초로 앞에서 설명한 바와 중복되므로, 상세한 설명은 생략한다.
또한, 이상에서는 교차로에서의 차량 제어 장치 및 방법으로 설명하였으나, 다른 실시예에 의하면, 교차로 영역을 확인하고, 교차점 정보와 그를 기초로 하는 차량 진행 경로를 산출하는 차량 경로 산출 장치 역시 본 명세서의 범위에 포함되는 것으로 해석된다.
즉, 본 명세서에 의한 차량 경로 산출 장치(200)는 수신한 지도정보 및 이미지 센서 정보 중 하나 이상의 정보를 기초로 교차로 영역을 확인하는 교차로 확인부(210)와, 교차로 영역 내의 차선 연속 특성 및 차선 교차 특성을 기초로 복수의 교차점의 위치 및 교차점의 개수를 산출하는 교차점 정보 산출부(220)와, 교차점의 위치 및 개수를 기초로, 상기 교차로 영역 내에서의 1 이상의 차량 진행 경로를 산출하는 진행 경로 산출부(230)를 포함하여 구성될 수 있다.
이러한, 차량 경로 산출 장치(200)는 반드시 교차로에서의 차량 주행 제어 시스템을 위해서만 이용될 필요는 없으며, 다른 운전자 보조 시스템(DAS) 또는 교통 관제 시스템 등 교차로에서의 차량 경로를 정밀하게 생성해야 모든 분야의 시스템 및 장치와 연동되어 사용될 수 있을 것이다.
이상과 같이, 본 실시예에 의한 차량 제어 장치 및 차량 진행 경로 산출 장치를 이용하면, 교차로에서 차선의 절단 위치 또는 차선의 교점인 교차점의 정확한 위치와 교차로 내에서의 차량 주행 경로(직진, 좌회전, 우회전)를 정밀하게 산출할 수 있고, 그를 기초로 차량 주행을 자동 제어함으로써, 교차로에서의 안전한 자율 주행을 제공할 수 있는 효과를 가진다.
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 (18)

  1. 차량에 배치되고 차량 외부에 시야를 가지며 이미지 데이터를 캡처하는 이미지 센서;
    차량 주변의 지도정보를 저장하는 지도 저장부; 및,
    이미지 센서에 의하여 캡처된 이미지 데이터를 처리하기 위한 프로세서를 포함하는 컨트롤러;를 포함하며,
    상기 컨트롤러는 상기 이미지 센서에 의하여 캡처된 이미지 데이터 처리를 적어도 부분적으로 기초하여 교차로 영역을 확인하고,
    상기 컨트롤러는 상기 이미지 센서에 의하여 캡처된 이미지 데이터 처리를 적어도 부분적으로 기초하여 교차로 영역에서의 복수 교차점에 대한 교차점 정보를 산출하고,
    상기 컨트롤러는 산출된 상기 교차점 정보 및 정지선 마크 정보를 이용하여, 교차로 영역 내에서 상기 차량의 위치를 기준으로 주행 가능한 1 이상의 차량 진행 경로를 산출하고, 산출된 차량 진행 경로를 따라 차량의 주행을 제어하도록 동작가능하고,
    상기 컨트롤러는 상기 차량의 현재 주행 차로의 좌측 교차점 및 우측 교차점을 교차로에서 방향 지시등에 기초하여 좌회전 차로, 직진 차로 및 우회전 차로 중에 어느 하나의 차로의 좌측 교차점 및 우측 교차점과 연결하는 가상의 좌측 차선과 가상의 우측 차선을 생성하고
    상기 가상의 좌측 차선과 상기 가상의 우측 차선은 각각 상기 현재 주행 차로 내에서 상기 차량의 횡방향 오프셋과 상기 차량의 헤딩 각도와 가상의 차선의 곡률과 상기 가상의 차선의 곡률의 변화율을 포함하는 3차 방정식으로 모델링한 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 지도정보 및 이미지 센서 정보 중 하나 이상의 정보를 기초로 교차로 영역을 확인하는 교차로 확인부와, 상기 교차로 영역 내의 차선 연속 특성 및 차선 교차 특성을 기초로 복수의 교차점의 위치 및 교차점의 개수를 산출하는 교차점 산출부, 및 상기 교차점의 위치 및 개수를 기초로, 상기 교차로 영역 내에서의 1 이상의 차량 진행 경로를 산출하는 진행 경로 산출부를 포함하는 차량 경로 산출 장치; 및,
    상기 산출된 차량 진행 경로를 따라 차량의 주행을 제어하는 차량 주행 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 차선 연속 특성은 교차로 영역에서 일정 길이 이상 절단된 차선의 절단 지점 정보를 포함하며, 상기 차선 교차 특성은 2개의 차선이 교차하는 차선 교차 지점 정보를 포함하며, 상기 교차점 정보 산출부는 상기 차선 절단 지점 및 상기 교차 지점을 상기 교차점으로 결정하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 교차로 영역에서의 감지된 차선의 개수 정보 및 신호등 종류 정보 중 하나 이상을 기초로 상기 교차로에서의 주행 가능 차선의 개수 및 교차로 형태 중 하나 이상을 결정하는 교차로 형태 판정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 진행 경로 산출부는, 상기 교차점 중 주행 차로의 좌우측 교차점인 제1-1교차점 및 제1-2교차점의 위치를 제1기준위치로 설정하고, 상기 주행 차로의 좌측 원거리에 배치되는 좌측 원거리 차로의 좌우측 제2-1교차점 및 제2-2교차점의 위치와, 상기 주행 차로의 우측 근거리에 배치되는 우측 근거리 차로의 좌측 교차점인 제3-1교차점의 위치와, 상기 주행 차로의 대향 차로의 좌우측 교차점인 제4-1교차점 및 제4-2교차점의 위치 중 하나를 제2기준위치로 설정하고, 상기 제1기준위치와 제2기준위치를 통과하는 차량 진행 경로 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 차량 진행 경로 정보는, 일정한 제1곡률반경을 가지면서 상기 제1-1교차점과 상기 제2-1교차점을 통과하는 제1-1곡선과, 제2곡률반경을 가지면서 상기 제1-2교차점과 상기 제2-2교차점을 통과하는 제1-2곡선으로 이루어진 좌회전 주행 경로 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1곡률반경은 상기 제1-1교차점과 상기 제2-1교차점 사이의 제1거리이며, 상기 제2곡률반경은 상기 제1-2교차점과 상기 제2-2교차점 사이의 제2거리인 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 진행 경로 산출부는, 교차로 진입 직전 차량의 횡방향 오프셋 정보, 차량의 차선에 대한 헤딩각 정보 및 교차로에서의 차량 진행 경로의 곡률을 기초로 차선내 차량 진행 경로를 산출하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
  9. 차량에 배치되고 차량 외부에 시야를 가지며 이미지 데이터를 캡처하는 이미지 센서로부터의 이미지 데이터를 적어도 이용하여 교차로 영역을 확인하는 교차로 확인부;
    상기 교차로 영역 내의 차선 연속 특성 및 차선 교차 특성을 기초로 복수의 교차점의 위치 및 교차점의 개수를 산출하는 교차점 정보 산출부;
    상기 교차점의 위치, 개수 및 정지선 마크 정보를 기초로, 상기 교차로 영역 내에서 상기 차량의 위치를 기준으로 주행 가능한 1 이상의 차량 진행 경로를 산출하고, 상기 차량의 현재 주행 차로의 좌측 교차점 및 우측 교차점을 교차로에서 방향 지시등에 기초하여 좌회전 차로, 직진 차로 및 우회전 차로 중에 어느 하나의 차로의 좌측 교차점 및 우측 교차점과 연결하는 가상의 좌측 차선과 가상의 우측 차선을 생성하는 진행 경로 산출부;를 포함하고,
    상기 진행 경로 산출부는 상기 가상의 좌측 차선과 상기 가상의 우측 차선은 각각 상기 현재 주행 차로 내에서 상기 차량의 횡방향 오프셋과 상기 차량의 헤딩 각도와 가상의 차선의 곡률과 상기 가상의 차선의 곡률의 변화율을 포함하는 3차 방정식으로 모델링하는 것을 특징으로 하는 차량 경로 산출 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 차선 연속 특성은 교차로 영역에서 일정 길이 이상 절단된 차선의 절단 지점 정보를 포함하며, 상기 차선 교차 특성은 2개의 차선이 교차하는 차선 교차 지점 정보를 포함하며, 상기 교차점 정보 산출부는 상기 차선 절단 지점 및 상기 교차 지점을 상기 교차점으로 결정하는 것을 특징으로 하는 차량 경로 산출 장치.
  11. 지도정보 및 이미지 센서에서 캡처된 이미지 데이터 중 하나 이상의 정보를 기초로 교차로 영역을 확인하는 교차로 확인 단계;
    상기 교차로 영역 내의 차선 연속 특성 및 차선 교차 특성을 기초로 복수의 교차점의 위치 및 교차점의 개수를 산출하는 교차점 정보 산출 단계;
    상기 교차점의 위치, 개수 및 정지선 마크 정보를 기초로, 상기 교차로 영역 내에서 차량의 위치를 기준으로 주행 가능한 1 이상의 차량 진행 경로를 산출하는 진행 경로 산출 단계;
    상기 차량의 현재 주행 차로의 좌측 교차점 및 우측 교차점을 교차로에서 방향 지시등에 기초하여 좌회전 차로, 직진 차로 및 우회전 차로 중에 어느 하나의 차로의 좌측 교차점 및 우측 교차점과 연결하는 가상의 좌측 차선과 가상의 우측 차선을 생성하는 단계; 및,
    상기 산출된 차량 진행 경로를 따라 차량의 주행을 제어하는 차량 주행 제어 단계;를 포함하고,
    상기 가상의 좌측 차선과 상기 가상의 우측 차선은 각각 상기 현재 주행 차로 내에서 상기 차량의 횡방향 오프셋과 상기 차량의 헤딩 각도와 가상의 차선의 곡률과 상기 가상의 차선의 곡률의 변화율을 포함하는 3차 방정식으로 모델링하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 차선 연속 특성은 교차로 영역에서 일정 길이 이상 절단된 차선의 절단 지점 정보를 포함하며, 상기 차선 교차 특성은 2개의 차선이 교차하는 차선 교차 지점 정보를 포함하며, 상기 교차점 정보 산출부는 상기 차선 절단 지점 및 상기 교차 지점을 상기 교차점으로 결정하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 교차로 영역에서의 감지된 차선의 개수 정보 및 신호등 종류 정보 중 하나 이상을 기초로 상기 교차로에서의 주행 가능 차선의 개수 및 교차로 형태 중 하나 이상을 결정하는 교차로 형태 판정 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 진행 경로 산출 단계에서는, 상기 교차점 중 주행 차로의 좌우측 교차점인 제1-1교차점 및 제1-2교차점의 위치를 제1기준위치로 설정하고, 상기 주행 차로의 좌측 원거리에 배치되는 좌측 원거리 차로의 좌우측 제2-1교차점 및 제2-2교차점의 위치와, 상기 주행 차로의 우측 근거리에 배치되는 우측 근거리 차로의 좌측 교차점인 제3-1교차점의 위치와, 상기 주행 차로의 대향 차로의 좌우측 교차점인 제4-1교차점 및 제4-2교차점의 위치 중 하나를 제2기준위치로 설정하고, 상기 제1기준위치와 제2기준위치를 통과하는 차량 진행 경로 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 차량 진행 경로 정보는, 일정한 제1곡률반경을 가지면서 상기 제1-1교차점과 상기 제2-1교차점을 통과하는 제1-1곡선과, 제2곡률반경을 가지면서 상기 제1-2교차점과 상기 제2-2교차점을 통과하는 제1-2곡선으로 이루어진 좌회전 주행 경로 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1곡률반경은 상기 제1-1교차점과 상기 제2-1교차점 사이의 제1거리이며, 상기 제2곡률반경은 상기 제1-2교차점과 상기 제2-2교차점 사이의 제2거리인 것을 특징으로 하는 차량 제어 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 진행 경로 산출부 단계에서, 교차로 진입 직전 차량의 횡방향 오프셋 정보, 차량의 차선에 대한 헤딩각 정보 및 교차로에서의 차량 진행 경로의 곡률을 기초로 차선내 차량 진행 경로를 산출하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 방법.
  18. 차량에 배치되고 차량 외부에 시야를 가지며 이미지 데이터를 캡처하는 이미지 센서;
    차량에 배치되어 차량 주위 물체 중 하나를 감지하기 위하여 센싱 데이터를 캡처하는 비-이미지 센서;
    차량에 배치되어 차량 주행과 관련된 정보를 감지하기 위한 차량 동역학 센서; 및,
    이미지 센서에 의하여 캡처된 이미지 데이터 및 비-이미지 센서에서 캡처된 센싱 데이터 중 하나 이상을 처리하기 위한 통합 컨트롤러;를 포함하며,
    상기 통합 컨트롤러는 상기 이미지 센서에 의하여 캡처된 이미지 데이터 처리를 적어도 부분적으로 기초하여 (i) 교차로 영역을 확인하고, (ii) 교차로 영역 내의 차선 연속 특성 및 차선 교차 특성을 기초로 복수의 교차점의 위치 및 교차점의 개수를 산출하며, (iii) 산출된 상기 교차점 정보 및 정지선 마크 정보를 이용하여, 교차로 영역 내에서 상기 차량의 위치를 기준으로 주행 가능한 1 이상의 차량 진행 경로를 산출하고, (iv) 산출된 차량 진행 경로를 따라 차량의 주행을 제어하도록 동작가능하고,
    상기 통합 컨트롤러는 상기 차량의 현재 주행 차로의 좌측 교차점 및 우측 교차점을 교차로에서 방향 지시등에 기초하여 좌회전 차로, 직진 차로 및 우회전 차로 중에 어느 하나의 차로의 좌측 교차점 및 우측 교차점과 연결하는 가상의 좌측 차선과 가상의 우측 차선을 생성하고
    상기 가상의 좌측 차선과 상기 가상의 우측 차선은 각각 상기 현재 주행 차로 내에서 상기 차량의 횡방향 오프셋과 상기 차량의 헤딩 각도와 가상의 차선의 곡률과 상기 가상의 차선의 곡률의 변화율을 포함하는 3차 방정식으로 모델링하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
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