KR102208269B1 - 차량 안전주행 제어장치 및 방법 - Google Patents

차량 안전주행 제어장치 및 방법 Download PDF

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주식회사 만도
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Abstract

차량 안전주행 제어장치 및 방법이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 차량 안전주행 제어장치는 차량의 주위 정보를 감지하는 감지부, GPS 위성으로부터 GPS 정보를 수신하는 GPS 수신부, 내비게이션의 맵 정보가 저장된 저장부, 감지부, GPS 수신부 및 저장부와 통신적으로 연결되는 제어부를 포함한다. 여기서, 제어부는 감지부의 감지 결과를 이용하여 차선 곡률을 산출하고, GPS 정보 및 맵 정보 중 어느 하나를 이용하여 지형 곡률을 산출하며, 감지부에 의해 감지된 곡선 도로에 현재 주행 중인 물체에 의한 주행 곡률을 산출하며, 곡선 도로에 진입하기 이전에 차선 곡률, 지형 곡률 및 주행 곡률에 따라 도로 곡률을 산출하도록 구성된다.

Description

차량 안전주행 제어장치 및 방법{Apparatus for controlling safety driving of vehicle and method thereof}
본 발명은 차량 안전주행 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
최근, 차량의 성능에 대한 요구뿐만 아니라 차량의 안전 및 편의에 대한 요구가 증가하고 있다. 이에 따라, 차량에 장착된 센서 등을 통해 획득된 정보를 기반으로 차량의 제어를 보조하는 ADAS(Advanced Driver Assist System)이 거의 모든 차량에 적용되어 운전중 운전자를 지원한다. ADAS는 차량 시스템을 적응, 자동화 및 개선함으로써 부드럽고 안전한 주행 경험을 가능하게 한다.
한편, 곡선 도로에서의 주행은 직선 도로에서의 주행과 달리 조향 휠의 조작 횟수가 증가한다. 특히, 도로의 곡률에 따라 조향 휠의 조작뿐만 아니라 속도가 조정되어야 하기 때문에 안전운전 제어를 위해서는 도로 곡률의 산출이 필수적이다.
그러나 곡선 도로를 주행하면서 도로 곡률을 산출하여 대처하는 것은 도로 주변의 상황을 충분히 고려하지 못하기 때문에 안전운전을 저해할 수 있다. 따라서 곡선 도로에 진입하기 전에 보다 정확하게 도로 곡률을 산출하는 방안이 요구되고 있다.
KR 1998-0050756 A
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예는 곡선 도로에 진입 전에 도로의 곡률을 산출하여 곡률 기반의 안전운전을 수행할 수 있는 차량 안전주행 제어장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 차량의 주위 정보를 감지하는 감지부; GPS 위성으로부터 GPS 정보를 수신하는 GPS 수신부; 내비게이션의 맵 정보가 저장된 저장부; 및 상기 감지부, 상기 GPS 수신부 및 상기 저장부와 통신적으로 연결되는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 감지부의 감지 결과를 이용하여 차선 곡률을 산출하고, 상기 GPS 정보 및 상기 맵 정보 중 어느 하나를 이용하여 지형 곡률을 산출하며, 상기 감지부에 의해 감지된 곡선 도로에 현재 주행 중인 물체에 의한 주행 곡률을 산출하며, 곡선 도로에 진입하기 이전에 상기 차선 곡률, 상기 지형 곡률 및 상기 주행 곡률에 따라 도로 곡률을 산출하도록 구성되는 차량 안전주행 제어장치가 제공된다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 차선 곡률 및 상기 지형 곡률 중 적어도 하나가 제1기준치보다 크면 전방에 진입할 도로를 곡선 도로로 판단하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 산출된 도로 곡률이 제2기준치보다 크면 상기 산출된 도로 곡률을 기반으로 안전주행을 제어하기 위해 안전주행 모듈을 활성화하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 물체의 개수가 기준개수 미만이면, 상기 차선 곡률 및 상기 지형 곡률을 이용하여 상기 도로 곡률을 산출하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 차량 안전주행 제어장치는 정보를 제공하는 디스플레이부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 차선 곡률 및 상기 지형 곡률을 이용하여 산출된 도로 곡률이 제3기준치보다 크면 상기 디스플레이부를 통하여 안전주행을 알림하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제3기준치는 상기 제2기준치보다 작을 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 주행 중인 물체의 위치 및 속도 정보를 상기 도로 맵 상의 좌표로 변환하고, 피팅(fitting)하여 각 물체의 곡률을 산출하고 평균하여 상기 주행 곡률을 산출하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 하기의 식에 따라 상기 도로 곡률을 산출하도록 구성되며,
도로 곡률 = {(차선 곡률 + 지형 곡률)/2 × FACTOR_1} + (주행 곡률 × FACTOR_2)
여기서, FACTOR_2는 주행 물체의 개수에 따른 가중치이며, FACTOR_1+FACTOR_2는 1일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 감지부는 차량 주변의 이미지를 촬영하는 이미지 센서; 및 적어도 하나의 레이더(RADAR) 또는 라이다(LIDAR)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 차량의 주위에 대한 감지 결과를 이용하여 차선 곡률을 산출하고 GPS 위성으로부터 수신된 GPS 정보 및 내비게이션의 맵 정보 중 어느 하나를 이용하여 지형 곡률을 산출하는 제1산출 단계; 상기 차량의 주위에 대한 감지 결과에 따른 곡선 도로에 현재 주행 중인 물체에 의한 주행 곡률을 산출하는 제2산출 단계; 및 곡선 도로에 진입하기 이전에 상기 차선 곡률, 상기 지형 곡률 및 상기 주행 곡률에 따라 도로 곡률을 산출하는 제3산출 단계;를 포함하는 차량 안전주행 제어방법이 제공된다.
일 실시예에서, 상기 제1산출 단계는 상기 차선 곡률 및 상기 지형 곡률 중 적어도 하나가 제1기준치보다 크면 전방에 진입할 도로를 곡선 도로로 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 차량 안전주행 제어방법은 상기 산출된 도로 곡률이 제2기준치보다 크면 상기 산출된 도로 곡률을 기반으로 안전주행을 제어하도록 안전주행 모듈을 활성화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제3산출 단계는 상기 물체의 개수가 기준개수 미만이면, 상기 차선 곡률 및 상기 지형 곡률을 이용하여 상기 도로 곡률을 산출할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 차량 안전주행 제어방법은 상기 차선 곡률 및 상기 지형 곡률을 이용하여 산출된 도로 곡률이 제3기준치보다 크면 디스플레이부를 통하여 안전주행을 알림하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제3기준치는 상기 제2기준치보다 작을 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2산출 단계는 상기 주행 중인 물체의 위치 및 속도 정보를 상기 도로 맵 상의 좌표로 변환하고, 피팅하여 각 물체의 곡률을 산출하고 평균하여 상기 주행 곡률을 산출할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제3산출 단계는 하기의 식에 따라 상기 도로 곡률을 산출하도록 구성되며,
도로 곡률 = {(차선 곡률 + 지형 곡률)/2 × FACTOR_1} + (주행 곡률 × FACTOR_2)
여기서, FACTOR_2는 주행 물체의 개수에 따른 가중치. FACTOR_1+FACTOR_2는 1일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량 안전주행 제어장치 및 방법은 곡선 도로에 진입하기 전에 도로의 곡률을 산출하여 곡률 기반의 안전운전을 수행함으로써, 운전자의 부주의나 곡선 도로 주행이 미숙한 경우에도 안전운전을 지원할 수 있음으로 운전자의 편의성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 안전주행 제어장치 및 방법은 차량에 장착된 감지부나 도로 맵 정보를 이용한 도로 곡률의 1차 산출과 주변 주행 물체를 이용한 도로 곡률의 2차 산출의 결과를 상이한 가중치로 합산함으로써, 도로 곡률을 정확하게 산출할 수 있으므로 안전운전을 더 효과적으로 지원할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 안전주행 제어장치 및 방법은 주변 주행 물체가 기준개수 이하이면, 1차 산출 결과만을 이용하고 안전주행 알림을 수행함으로써, 운전자가 곡선 도로의 진입을 인식하게 할 수 있으므로 운전자의 편의성을 향상시키고 주행 안전성을 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 안전주행 제어장치를 구비한 차량이 곡선 도로에 진입하는 과정을 나타낸 예시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 안전주행 제어장치의 블록도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 안전주행 제어방법의 순서도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 안전주행 제어방법에서 주행 곡률의 가중치가 큰 경우를 도시하는 도면이며,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 안전주행 제어방법에서 주행 곡률의 가중치가 작은 경우를 도시하는 도면이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 안전주행 제어방법에서 주행 곡률의 가중치가 0인 경우를 도시하는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이며, 아래에 설명되는 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 발명을 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.　
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 영역 및/또는 부위들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부위들은 이들 용어에 의해 한정되지 않음은 자명하다. 이들 용어는 특정 순서나 상하, 또는 우열을 의미하지 않으며, 하나의 부재, 영역 또는 부위를 다른 부재, 영역 또는 부위와 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서 이하 상술할 제1 부재, 영역 또는 부위는 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2 부재, 영역 또는 부위를 지칭할 수 있다.
본 명세서에서, "또는", "적어도 하나" 등의 용어는 함께 나열된 단어들 중 하나를 나타내거나, 또는 둘 이상의 조합을 나타낼 수 있다. 예를 들어, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나"는 A 또는 B 중 하나만을 포함할 수 있고, A와 B를 모두 포함할 수도 있다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 안전주행 제어장치를 구비한 차량이 곡선 도로에 진입하는 과정을 나타낸 예시도이다.
도 1을 참조하면, 차량(10)은 곡선 도로를 주행하면 원심력이 작용하기 때문에 안전운전을 위해서는 도로 곡률에 따라 조향각이나 주행 속도를 조정해야 한다. 이때, 차량(10)은 요 레이트(yaw rate)나 차속을 이용하여 곡률을 판단할 수도 있지만, 이는 곡선 도로를 주행하면서도 이루어지기 때문에 안전주행을 보장하기 곤란하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량 안전주행 제어장치(100)는 곡선 도로의 시작지점(S)에 진입하기 전에 선제적으로 도로 곡률을 산출하고, 산출된 도로 곡률에 기반하여 안전한 곡선 도로 주행이 가능하도록 어시스트할 수 있다. 이때, 차량 안전주행 제어장치(100)는 차량에 장착된 감지부나 도로 맵 정보를 이용하여 도로 곡률을 산출할 수 있다.
이에 더하여, 차량 안전주행 제어장치(100)는 곡선 도로를 주행 중인 차량(11)에 대한 위치 및 속도를 곡선 도로의 종료지점(E)에 도착할 때까지 연속적으로 추출하여 이를 기반으로 곡선 도로를 주행 중인 각 차량(11)에 대한 주행 곡률을 산출할 수 있다. 이때, 차량 안전주행 제어장치(100)는 감지부나 도로 맵 정보를 이용한 도로 곡률과 주행 곡률을 가중치로 합산하여 최종적인 도로 곡률을 정확하게 산출할 수 있다.
이에 의해, 차량 안전주행 제어장치(100)는 운전자의 부주의나 곡선 도로 주행이 미숙한 경우에도 산출된 도로 곡률을 기반으로 안전주행 모듈에 의해 안전운전을 지원할 수 있음으로 운전자의 편의성을 향상시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 안전주행 제어장치의 블록도이다.
도 2를 참조하면, 차량 안전주행 제어장치(100)는 감지부(110), GPS 수신부(120), 제어부(130), 저장부(140), 디스플레이부(150) 및 안전주행 모듈(160)을 포함할 수 있다.
감지부(110)는 차량(10)의 주위 정보를 감지할 수 있다. 감지부(110)는 이미지 센서 및 레이더(RADAR) 또는 라이다(LIDAR)를 포함할 수 있다.
상기 이미지 센서는 차량(10)의 전방에 구비될 수 있다. 여기서, 상기 이미지 센서는 진입하는 곡선 도로 상에 주행 중인 전방 차량(11)의 이미지를 획득할 수 있다.
상기 레이더(RADAR) 또는 상기 라이다(LIDAR)는 차량(10)의 전방 또는 측방 에 복수로 구비될 수 있다. 여기서, 상기 레이더(RADAR) 또는 상기 라이다(LIDAR)는 감지대상의 거리, 위치 및 속도를 감지할 수 있다.
GPS 수신부(120)는 GPS 위성으로부터 GPS 정보를 수신할 수 있다. 여기서, GPS 정보는 차량(10)의 현재 위치에 따른 지형 및 도로 정보를 포함할 수 있다. 또한, GPS 수신부(120)는 수신된 GPS 정보를 저장부(140)에 저장할 수 있다.
저장부(140)는 내비게이션의 맵 정보가 저장될 수 있다. 또한, 저장부(140)는 GPS 수신부(120)로부터 수신된 GPS 정보가 저장될 수 있다.
디스플레이부(150)는 제어부(130)의 제어에 따라 운전자에게 주행 정보를 포함하는 다양한 정보를 제공할 수 있다. 이때, 디스플레이부(150)는 운전자에게 안전주행 알림을 디스플레이할 수 있다. 일례로, 디스플레이부(150)는 HMI((Human Machine Interface)일 수 있다.
안전주행 모듈(160)은 차량(10)의 안전주행을 제어하기 위한 모듈일 수 있다. 안전주행 모듈(160)은 차량(10)의 엔진 및 조향장치를 제어할 수 있다. 이때, 안전주행 모듈(160)은 산출된 도로 곡률에 기반하여 차량(10)의 주행을 제어할 수 있다.
제어부(130)는 감지부(110), GPS 수신부(120), 저장부(140), 디스플레이부(150) 및 안전주행 모듈(160)에 통신적으로 연결될 수 있다. 여기서, 제어부(130)는 차량(10)의 ECU일 수 있다. 선택적으로, 제어부(130)는 차량의 안전주행 제어를 위해 별도로 구비된 컨트롤러 일 수도 있다.
또한, 제어부(130)는 곡선 도로에 진입하기 이전에 도로 곡률을 산출하도록 구성될 수 있다. 이때, 제어부(130)는 차량(10)에 장착된 감지부(110) 및 도로 맵 정보를 이용하여 도로 곡률을 1차로 산출하도록 구성될 수 있다.
먼저, 제어부(130)는 감지부(110)의 감지 결과를 이용하여 차선 곡률을 산출하도록 구성될 수 있다. 이때, 제어부(130)는 차량(10)의 전방에 구비된 이미지 센서를 이용하여 주행시 실시간으로 차선을 감지하고, 곡선 도로에 진입하기 전에 차선 기반의 곡률을 산출하도록 구성될 수 있다.
또한, 제어부(130)는 GPS 수신부(120)로부터 수신된 GPS 정보 및 저장부(140)에 저장된 내비게이션의 맵 정보 중 어느 하나를 이용하여 지형 곡률을 산출하도록 구성될 수 있다.
이와 같이, 제어부(130)는 차선 곡률 또는 지형 곡률에 의해 도로 곡률의 변화가 발생하는 시작지점(S)을 판단할 수 있다.
또한, 제어부(130)는 차선 곡률 및 지형 곡률 중 적어도 하나가 제1기준치보다 크면 전방에 진입할 도로를 곡선 도로로 판단하도록 구성될 수 있다.
이때, 제어부(130)는 감지부(110)에 의해 감지된 곡선 도로에 현재 주행 중인 차량 등의 물체(11)에 의한 주행 곡률을 산출하도록 구성될 수 있다. 여기서, 제어부(130)는 차량(10)의 전방에 설치된 이미지 센서, 차량(10)의 전방 또는 측방 레이더 또는 라이다를 통하여 곡선 도로 상에 주행 중인 물체(11)의 위치 및 속도를 추출하고 이를 기반으로 물체에 대한 주행 곡률을 연속적으로 산출하도록 구성될 수 있다.
일례로, 제어부(130)는 주행 중인 물체(11)의 위치 및 속도 정보를 이용하여 물체별 주행 방향 벡터를 산출하도록 구성될 수 있다. 또한, 제어부(130)는 물체(11)의 위치를 도로 맵 상의 좌표로 변환하고, 피팅(fitting)하여 각 물체(11)의 곡률을 산출하도록 구성될 수 있다. 여기서, 피팅은 원의 방정식 또는 곡선의 방정식 등을 이용하여 수행될 수 있다. 최종적으로, 제어부(130)는 이동 물체별 곡률을 평균하여 주행 곡률을 산출하도록 구성될 수 있다.
또한, 제어부(130)는 차선 곡률, 지형 곡률 및 주행 곡률을 종합적으로 고려하여 도로 곡률을 산출하도록 구성될 수 있다. 이때, 제어부(130)는 차선 곡률과 지형 곡률의 평균 및 주행 곡률에 대한 가중치를 고려하여 최종적인 도로 곡률을 산출하도록 구성될 수 있다.
일례로, 제어부(130)는 하기의 수학식 1에 따라 도로 곡률을 산출하도록 구성될 수 있다.
Figure 112019121943273-pat00001
여기서, FACTOR_2는 주행 물체의 개수에 따른 가중치이며, FACTOR_1+FACTOR_2는 1이다.
FACTOR_2는 곡선 도로 상에 주행 중인 물체(11)가 많을수록 주행 곡률의 정확도가 높아질 수 있다. 일례로, FACTOR_2는 0~0.3의 값을 가질 수 있다. 즉, FACTOR_1와 FACTOR_2의 합이 1이기 때문에, FACTOR_1은 0.7~1의 값을 가질 수 있다.
결과적으로, 제어부(130)는 1차 산출된 차선 곡률과 지형 곡률의 평균과 2차 산출된 주행 곡률을 상이한 가중치(FACTOR_1, FACTOR_2)로 합산할 수 있다. 이에 의해, 차량 안전주행 제어장치(100)는 도로 곡률을 정확하게 산출할 수 있으므로 차량(10)의 안전운전을 더 효과적으로 지원할 수 있다.
또한, 제어부(130)는 수학식 1에 의해 산출된 도로 곡률이 제2기준치보다 크면 산출된 도로 곡률을 기반으로 안전주행을 제어하기 위해 안전주행 모듈(160)을 활성화하도록 구성될 수 있다.
이때, 안전주행 모듈(160)은 산출된 도로 곡률을 기반으로 안전 주행을 위해 요구되는 차량(10)의 속도와 조향각을 제어하도록 구성될 수 있다. 즉, 안전주행 모듈(160)은 운전자의 수동 조작을 감지하여 안전 주행에 필요한 차이에 대한 어시스트를 수행하도록 구성될 수 있다.
이와 같이, 안전주행 모듈(160)은 일시적인 자율 주행을 적용하여 곡률이 큰 곡선 도로를 차량(10)이 안전하게 주행하도록 제어할 수 있다. 일례로, 안전주행 모듈(160)은 차량(10)의 엔진 및 조향장치를 제어할 수 있다.
한편, 제어부(130)는 전방 이미지 센서에 의한 차선 곡률 또는 맵 정보를 이용한 지형 곡률을 통하여 곡선 도로의 종료지점(E)이 결정되면, 곡선 도로에서 직선 도로에 진입시 안전주행 모듈(160)의 안전주행 제어 기능이 자동으로 종료될 수 있다.
또한, 제어부(130)는 물체개수가 기준개수 미만이면, 차선 곡률 및 지형 곡률을 이용하여 도로 곡률을 산출하도록 구성될 수 있다. 여기서, 곡선 도로 상에 주행하는 물체(11)가 기준개수 미만이면 정확한 주행 곡률을 산출할 수 없다. 따라서 제어부(130)는 물체개수가 기준개수 미만이면, 주행 물체(11)에 의해 산출된 주행 곡률을 제외하고 차선 곡률 및 지형 곡률만을 이용하여 도로 곡률을 산출하도록 구성될 수 있다. 즉, 수학식 1에서 FACTOR_2는 0이다.
이때, 제어부(130)는 주행 곡률을 제외하고 차선 곡률 및 지형 곡률만으로 산출된 도로 곡률이 제3기준치보다 크면, 디스플레이부(150)를 통하여 안전주행을 알림하도록 구성될 수 있다. 즉, 물체개수가 기준개수 미만이기 때문에, 물체(11)에 대한 주행 곡률이 산출되지 않으므로 운전자에게 알림만하고 안전주행 모듈(160)에 의한 안전주행 제어는 작동하지 않을 수 있다.
이에 의해, 차량 안전주행 제어장치(100)는 도로 곡률의 정확도가 낮음에 따라 안전주행 모듈(160)에 의한 안전주행 제어를 수행하지 않으므로 운전자에게 알림하여 운전자가 곡선 도로의 진입을 인식하게 할 수 있다. 따라서 차량 안전주행 제어장치(100)는 사용자의 편의성을 향상시키고 주행 안전성을 도모할 수 있다.
여기서, 안전주행 모듈(160)에 의한 안전주행 제어를 하지 않고 운전자에게 알림만 하기 때문에, 알림 제어가 더 민감하도록 상기 제3기준치는 상기 제2기준치보다 작을 수 있다.
이와 같은 구성에 의해, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 안전주행 제어장치(100)는 운전자의 부주의나 곡선 도로 주행이 미숙한 경우에도 안전운전을 지원할 수 있음으로 운전자의 편의성을 향상시킬 수 있으며, 도로 곡률을 정확하게 산출할 수 있으므로 안전운전을 더 효과적으로 지원할 수 있고, 운전자가 곡선 도로의 진입을 인식하게 할 수 있으므로 운전자의 편의성을 향상시키고 주행 안전성을 도모할 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 안전주행 제어방법을 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 안전주행 제어방법의 순서도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 안전주행 제어방법에서 주행 곡률의 가중치가 큰 경우를 도시하는 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 안전주행 제어방법에서 주행 곡률의 가중치가 작은 경우를 도시하는 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 안전주행 제어방법에서 주행 곡률의 가중치가 0인 경우를 도시하는 도면이다.
차량 안전주행 제어방법(200)은 곡선 도로에 대한 1차 곡률을 산출하는 단계(S210), 곡선 도로에 대한 2차 곡률을 산출하는 단계(S211 및 S212), 및 도로 곡률을 산출하는 단계(S213 내지 S217)를 포함한다.
보다 상세히 설명하면, 도 3에 도시된 바와 같이, 먼저, 차량 안전주행 제어장치(100)는 차선 곡률 및 지형 곡률을 산출한다(단계 S210). 이때, 차량 안전주행 제어장치(100)는 차량의 주위에 대한 감지 정보를 이용하여 차선 곡률을 산출할 수 있다. 여기서, 차량 안전주행 제어장치(100)는 차량(10)의 전방에 구비된 이미지 센서를 이용하여 주행시 실시간으로 차선을 감지하고, 곡선 도로에 진입하기 전에 차선 기반의 곡률을 산출할 수 있다.
또한, 차량 안전주행 제어장치(100)는 GPS 위성으로부터 수신된 GPS 정보 및 미리 저장된 내비게이션의 맵 정보 중 어느 하나를 이용하여 지형 곡률을 산출할 수 있다.
이와 같이, 차량 안전주행 제어장치(100)는 차선 곡률 또는 지형 곡률에 의해 도로 곡률의 변화가 발생하는 시작지점(S)을 판단할 수 있다.
다음으로, 차량 안전주행 제어장치(100)는 산출된 차선 곡률 및 지형 곡률 중 적어도 하나가 제1기준치보다 큰지를 판단하여(단계 S211), 작으면, 지속적으로 차선 곡률 및 지형 곡률을 산출할 수 있다.
단계 S211의 판단결과, 산출된 차선 곡률 및 지형 곡률 중 적어도 하나가 제1기준치보다 크면, 차량 안전주행 제어장치(100)는 전방에 진입할 도로를 곡선도로로 판단하여 곡선 도로에 현재 주행 중인 물체(11)에 의한 주행 곡률을 산출한다(단계 S212). 이때, 차량 안전주행 제어장치(100)는 전방에 설치된 이미지 센서, 전방 또는 측방 레이더 또는 라이다를 통하여 곡선 도로 상에 주행 중인 물체(11)의 위치 및 속도를 추출하고 이를 기반으로 물체에 대한 주행 곡률을 연속적으로 산출할 수 있다.
일례로, 차량 안전주행 제어장치(100)는 주행 중인 물체(11)의 위치 및 속도 정보를 이용하여 물체별 주행 방향 벡터를 산출할 수 있다. 또한, 차량 안전주행 제어장치(100)는 물체(11)의 위치를 도로 맵 상의 좌표로 변환하고, 피팅하여 각 물체의 곡률을 산출할 수 있다. 여기서, 피팅은 원의 방정식 또는 곡선의 방정식 등을 이용하여 수행될 수 있다. 최종적으로, 차량 안전주행 제어장치(100)는 이동 물체별 곡률을 평균하여 주행 곡률을 산출할 수 있다.
다음으로, 차량 안전주행 제어장치(100)는 물체개수가 기준개수보다 큰지를 판단하여(단계 S213), 기준개수보다 크면, 곡선 도로에 진입하기 이전에 도로 곡률을 산출한다(단계 S214). 여기서, 차량 안전주행 제어장치(100)는 차선 곡률, 지형 곡률 및 주행 곡률을 종합적으로 고려하여 도로 곡률을 산출할 수 있다.
이때, 차량 안전주행 제어장치(100)는 차선 곡률과 지형 곡률의 평균 및 주행 곡률에 대한 가중치를 고려하여 최종적인 도로 곡률을 산출하도록 구성될 수 있다. 일례로, 차량 안전주행 제어장치(100)는 상술한 수학식 1에 따라 도로 곡률을 산출할 수 있다.
다음으로, 차량 안전주행 제어장치(100)는 산출된 도로 곡률이 제2기준치보다 큰지를 판단하여(단계 S215), 제2기준치보다 크면, 산출된 도로 곡률을 기반으로 안전주행을 제어하기 위해 안전주행 모듈(160)을 활성화한다(단계 S216).
이때, 차량 안전주행 제어장치(100)는 산출된 도로 곡률을 기반으로 안전 주행을 위해 요구되는 차량(10)의 속도와 조향각을 제어하도록 구성될 수 있다. 즉, 차량 안전주행 제어장치(100)는 운전자의 수동 조작을 감지하여 안전 주행에 필요한 차이에 대한 어시스트를 수행할 수 있다.
이와 같이, 차량 안전주행 제어장치(100)는 일시적인 자율 주행을 적용하여 곡률이 큰 곡선 도로를 차량(10)이 안전하게 주행하도록 제어할 수 있다. 일례로, 차량 안전주행 제어장치(100)는 차량(10)의 엔진 및 조향장치를 제어할 수 있다.
다음으로, 차량 안전주행 제어장치(100)는 산출된 차선 곡률 또는 지형 곡률이 제1기준치보다 작은지를 판단하여(단계 S217), 작으면, 안전주행 제어를 종료한다. 이와 같이, 차량 안전주행 제어장치(100)는 차선 곡률 또는 지형 곡률을 통하여 곡선 도로의 종료지점(E)을 결정할 수 있다.
단계 S217의 판단결과, 산출된 차선 곡률 또는 지형 곡률이 제1기준치보다 크면, 차량 안전주행 제어장치(100)는 단계 S212로 복귀하여 단계 S212 내지 단계 S216 또는 단계 S218 내지 단계 S220을 반복적으로 수행할 수 있다.
단계 S215의 판단결과, 산출된 도로 곡률이 제2기준치보다 작으면, 단계 S217로 진행하여 차량 안전주행 제어의 종료여부를 판단할 수 있다.
단계 S213의 판단결과, 물체개수가 기준개수 미만이면, 차량 안전주행 제어장치(100)는 주행 곡률을 제외하여 도로 곡률을 산출한다(단계 S218). 여기서, 곡선 도로 상에 주행하는 물체(11)가 기준개수 미만이면 정확한 주행 곡률을 산출할 수 없기 때문에, 차량 안전주행 제어장치(100)는 수학식 1에서, FACTOR_2에 0을 대입함으로써, 주행 물체(11)에 의해 산출된 주행 곡률을 제외하고 차선 곡률 및 지형 곡률만을 이용하여 도로 곡률을 산출할 수 있다.
다음으로, 차량 안전주행 제어장치(100)는 단계 S218에서 산출된 도로 곡률이 제3기준치보다 큰지를 판단한다(단계 S219). 여기서, 물체개수가 기준개수 미만으로 주행 곡률이 정확하지 않은 경우, 안전주행 제어를 하지 않고 운전자에게 알림만 하기 때문에, 알림 제어가 더 민감하도록 상기 제3기준치는 상기 제2기준치보다 작을 수 있다.
단계 S219의 판단결과, 산출된 도로 곡률이 제3기준치보다 크면, 차량 안전주행 제어장치(100)는 디스플레이부를 통하여 안전주행을 알림한다(단계 S220). 이때, 차량 안전주행 제어장치(100)는 물체개수가 기준개수 미만이기 때문에, 물체(11)에 대한 주행 곡률이 산출되지 않으므로 안전주행 제어를 수행하지 않고 운전자에게 알림만 수행할 수 있다.
단계 S219의 판단결과, 단계 S218에서 산출된 도로 곡률이 제3기준치보다 작으면, 단계 S217로 진행하여 차량 안전주행 제어의 종료여부를 판단할 수 있다.
도 4를 참조하면, 도로 맵으로 변환된 좌표계(X-Y 좌표계)에서 곡선 도로 상에 주행 중인 물체(11)가 5개인 경우, 물체(11)에 의해 산출되는 곡선(L1)은 곡선 도로의 형태를 잘 반영하고 있음을 알 수 있다. 따라서 곡선(L1)에 따른 주행 곡률은 정확도가 매우 높은 수준일 수 있다. 이 경우, 주행 물체의 개수에 따른 가중치(FACTOR_2)는 최대값(일례로 0.3)을 가질 수 있다.
도 5를 참조하면, 도로 맵으로 변환된 좌표계(X-Y 좌표계)에서 곡선 도로 상에 주행 중인 물체(11)가 3개인 경우, 물체(11)에 의해 산출되는 곡선(L2)은 곡선 도로의 형태의 일부를 반영하고 있지만 정확한 곡률을 산출하기에는 정보가 부족한 상태임을 알 수 있다. 따라서 곡선(L2)에 따른 주행 곡률은 정확도가 중간 수준일 수 있다. 이 경우, 주행 물체의 개수에 따른 가중치(FACTOR_2)는 0~최대값 사이의 값을 가질 수 있다.
도 6을 참조하면, 도로 맵으로 변환된 좌표계(X-Y 좌표계)에서 곡선 도로 상에 주행 중인 물체(11)가 1개인 경우, 물체(11)에 의해 산출되는 곡선(L3, L3')은 직선으로 나타남을 알 수 있다. 따라서 곡선(L3, L3')에 따른 주행 곡률은 정확도가 매우 낮은 수준일 수 있다. 이 경우, 주행 물체의 개수에 따른 가중치(FACTOR_2)는 "0"일 수 있다. 즉, 도로 곡률의 산출시 물체(11)에 의한 주행 곡률을 반영하지 않을 수 있다.
이와 같은 방법에 의해, 본 발명은 운전자의 부주의나 곡선 도로 주행이 미숙한 경우에도 안전운전을 지원할 수 있음으로 운전자의 편의성을 향상시킬 수 있으며, 도로 곡률을 정확하게 산출할 수 있으므로 안전운전을 더 효과적으로 지원할 수 있고, 운전자가 곡선 도로의 진입을 인식하게 할 수 있으므로 운전자의 편의성을 향상시키고 주행 안전성을 도모할 수 있다.
상기와 같은 방법들은 도 1에 도시된 바와 같은 차량 안전주행 제어장치(100)에 의해 구현될 수 있고, 특히, 이러한 단계들을 수행하는 소프트웨어 프로그램으로 구현될 수 있으며, 이 경우, 이러한 프로그램들은 컴퓨터 판독가능한 기록 매체에 저장되거나 전송 매체 또는 통신망에서 반송파와 결합된 컴퓨터 데이터 신호에 의하여 전송될 수 있다. 이때, 컴퓨터 판독가능한 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의해 판독가능한 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함할 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
100 : 차량 안전주행 제어장치 110 : 감지부
120 : GPS 수신부 130 : 제어부
140 : 저장부 150 : 디스플레이부
160 : 안전주행 모듈

Claims (17)

  1. 차량의 주위 정보를 감지하는 감지부;
    GPS 위성으로부터 GPS 정보를 수신하는 GPS 수신부;
    내비게이션의 맵 정보가 저장된 저장부; 및
    상기 감지부, 상기 GPS 수신부 및 상기 저장부와 통신적으로 연결되는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 감지부의 감지 결과를 이용하여 차선 곡률을 산출하고,
    상기 GPS 정보 및 상기 맵 정보 중 어느 하나를 이용하여 지형 곡률을 산출하며,
    상기 감지부에 의해 감지된 곡선 도로에 현재 주행 중인 물체에 의한 주행 곡률을 산출하며,
    곡선 도로에 진입하기 이전에 상기 차선 곡률, 상기 지형 곡률 및 상기 주행 곡률에 따라 도로 곡률을 산출하고,
    상기 물체의 개수가 기준개수 미만이면, 상기 차선 곡률 및 상기 지형 곡률을 이용하여 상기 도로 곡률을 산출하도록 구성되는 차량 안전주행 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 차선 곡률 및 상기 지형 곡률 중 적어도 하나가 제1기준치보다 크면 전방에 진입할 도로를 곡선 도로로 판단하도록 구성되는 차량 안전주행 제어장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 산출된 도로 곡률이 제2기준치보다 크면 상기 산출된 도로 곡률을 기반으로 안전주행을 제어하기 위해 안전주행 모듈을 활성화하도록 구성되는 차량 안전주행 제어장치.
  4. 삭제
  5. 제3항에 있어서,
    정보를 제공하는 디스플레이부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 차선 곡률 및 상기 지형 곡률을 이용하여 산출된 도로 곡률이 제3기준치보다 크면 상기 디스플레이부를 통하여 안전주행을 알림하도록 구성되는 차량 안전주행 제어장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제3기준치는 상기 제2기준치보다 작은 차량 안전주행 제어장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 주행 중인 물체의 위치 및 속도 정보를 상기 도로 맵 상의 좌표로 변환하고, 피팅(fitting)하여 각 물체의 곡률을 산출하고 평균하여 상기 주행 곡률을 산출하도록 구성되는 차량 안전주행 제어장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 하기의 식에 따라 상기 도로 곡률을 산출하도록 구성되며,
    도로 곡률 = {(차선 곡률 + 지형 곡률)/2 × FACTOR_1} + (주행 곡률 × FACTOR_2),
    여기서, FACTOR_2는 주행 물체의 개수에 따른 가중치, FACTOR_1+FACTOR_2는 1인 차량 안전주행 제어장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 감지부는,
    차량 주변의 이미지를 촬영하는 이미지 센서; 및
    적어도 하나의 레이더(RADAR) 또는 라이다(LIDAR)를 포함하는 차량 안전주행 제어장치.
  10. 차량의 주위에 대한 감지 결과를 이용하여 차선 곡률을 산출하고 GPS 위성으로부터 수신된 GPS 정보 및 내비게이션의 맵 정보 중 어느 하나를 이용하여 지형 곡률을 산출하는 제1산출 단계;
    상기 차량의 주위에 대한 감지 결과에 따른 곡선 도로에 현재 주행 중인 물체에 의한 주행 곡률을 산출하는 제2산출 단계; 및
    곡선 도로에 진입하기 이전에 상기 차선 곡률, 상기 지형 곡률 및 상기 주행 곡률에 따라 도로 곡률을 산출하는 제3산출 단계;
    를 포함하고,
    상기 제3산출 단계는 상기 물체의 개수가 기준개수 미만이면, 상기 차선 곡률 및 상기 지형 곡률을 이용하여 상기 도로 곡률을 산출하는 차량 안전주행 제어방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1산출 단계는 상기 차선 곡률 및 상기 지형 곡률 중 적어도 하나가 제1기준치보다 크면 전방에 진입할 도로를 곡선 도로로 판단하는 차량 안전주행 제어방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 산출된 도로 곡률이 제2기준치보다 크면 상기 산출된 도로 곡률을 기반으로 안전주행을 제어하도록 안전주행 모듈을 활성화하는 단계를 더 포함하는 차량 안전주행 제어방법.
  13. 삭제
  14. 제12항에 있어서,
    상기 차선 곡률 및 상기 지형 곡률을 이용하여 산출된 도로 곡률이 제3기준치보다 크면 디스플레이부를 통하여 안전주행을 알림하는 단계를 더 포함하는 차량 안전주행 제어방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제3기준치는 상기 제2기준치보다 작은 차량 안전주행 제어방법.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 제2산출 단계는 상기 주행 중인 물체의 위치 및 속도 정보를 상기 도로 맵 상의 좌표로 변환하고, 피팅하여 각 물체의 곡률을 산출하고 평균하여 상기 주행 곡률을 산출하는 차량 안전주행 제어방법.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 제3산출 단계는 하기의 식에 따라 상기 도로 곡률을 산출하도록 구성되며,
    도로 곡률 = {(차선 곡률 + 지형 곡률)/2 × FACTOR_1} + (주행 곡률 × FACTOR_2),
    여기서, FACTOR_2는 주행 물체의 개수에 따른 가중치, FACTOR_1+FACTOR_2는 1인 차량 안전주행 제어방법.
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