KR102279309B1 - 운전 제어권 전환 불응에 따른 차량 안전 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 운전 제어권 전환 불응에 따른 차량 안전 제어 방법으로, 특히 자율 주행을 하다 특정 상황으로 인해 운전자에게 수동운전을 요구하는 경우 운전자가 제어권에 불응한 경우 차로를 변경하기 위해 차량 간격을 조절하는 기술에 관한 것이다. 본 발명은, 자율주행차량과 변경차로차량의 속도에 의해 상기 자율주행차량의 종방향 속도 제어로 안전거리를 산출하는 운전 제어권 전환 불응에 따른 차량 안전 제어 방법에 있어서, 상기 자율주행차량이 목적지로 향하기 위해 변경하여야 할 변경차로에 상기 변경차로차량이 있는지 판단하여 차로 변경 시 필요한 상기 변경차로차량과의 안전거리를 산출하는 단계; 상기 자율주행차량과 상기 변경차로차량과의 상대 속도에 의해 산출된 상대 거리와 상기 안전거리를 비교하여 위험도를 산출하는 단계; 및 상기 위험도가 허용 범위이면 차로를 변경하고, 허용 범위가 아니라면 상기 상대 거리를 조절하여 상기 위험도를 상기 허용 범위에 포함되도록 조절하는 단계를 포함하는 운전 제어권 전환 불응에 따른 차량 안전 제어 방법을 제공한다. 전술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 운전자에게 제어권 위임이 이루어지지 않는 상황에서 차간 거리 조절을 통해 차로 변경 시 자율주행 차량의 안전성을 확보할 수 있는 이점이 있다.

Description

운전 제어권 전환 불응에 따른 차량 안전 제어 방법{VEHICLE SAFETY CONTROL METHOD ACCORDING TO FAILURE TO EXCHANGE DRIVING CONTROL RIGHT}

본 발명은 운전 제어권 전환 불응에 따른 차량 안전 제어 방법으로, 특히 자율 주행을 하다 특정 상황으로 인해 운전자에게 수동운전을 요구하는 경우 운전자가 제어권에 불응한 경우 차로를 변경하기 위해 차량 간격을 조절하는 기술에 관한 것이다.

자동차의 빠른 보급에 따라 통계에 의하면 도로망이 확장속도보다 자동차 대수의 증가 속도가 훨씬 크다. 따라서, 도로 상에서의 차량간 충돌 위험성이 날로 증가함에 따라 보다 안정하고, 지능적인 자동차를 원하는 소비자의 욕구와 자동차 관련산업의 발전 추이가 접목되어 다양한 지능형 안전 시스템이 개발되어 적용되고 있다. 특히, 자차와 선행차량간의 충돌경고 및 회피에 관한 많은 연구가 진행되었으며, 이에 따른 차간 거리 제어 시스템은 복잡한 도로상황 속에서 보다 안전하고 쾌적한 운전환경을 보장받을 수 있도록 하고 있다.

하지만, 충돌 경고 및 회피 시점과 방법에 대한 확실한 해답이 없기 때문에 앞으로도 많은 연구와 시험이 진행되어야 하는 과제가 산재하고 있는 실정이다. 상기한 차간거리 제어 시스템은 운전자가 주행하고자 하는 속도를 설정하게 되면 제어수단은 차량에 미치는 다양한 부하조건과 차속을 분석하여 스로틀 액츄에이터 및 브레이크 액츄에이터를 제어하여 설정된 속도에 맞게 주행을 유지한다.

그리고, 안전 주행거리를 유지할 수 있는 타임 갭(Time Gap)을 설정한다. 이와 같이 차량이 정속으로 주행하는 과정에서 제어수단은 차량의 전방 소정의 위치에 설치되는 거리 감지수단을 통해 선행 차량과의 거리를 감지하여, 자차와 선행차량간의 상대거리와 상대속도를 추출한다. 상기 추출되는 상대거리 및 상대속도가 충돌 위험성이 있는 상대거리 및 상대속도의 상태이면 설정된 타임 갭을 적용하여 거리 제어를 수행한다.

이와 관련, 종래의 차량 간격을 조절하는 기술은 많지만, 차로 변경 시 위험도를 기 설정된 거리를 일정 간격의 포인트로 변환하여 산출하기 위해 위험도에 따라 차량 간격을 조절하는 기술은 없는 실정이다.

본 발명은 차로 변경 시 자율주행 차량 전방 또는 후방에 차량이 있는 경우 이들 차량들과 차간 거리를 조절하여 조향각을 제어하는 것을 일 목적으로 한다.

또한 조향각 제어 시, 각 차간 거리를 포인트 구간에 따라 연산하여 충돌 방지를 통해 목적지에 도달하기 위한 경로를 생성하는 것을 다른 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 자율주행차량과 변경차로차량의 속도에 의해 상기 자율주행차량의 종방향 속도 제어로 안전거리를 산출하는 운전 제어권 전환 불응에 따른 차량 안전 제어 방법에 있어서, 상기 자율주행차량이 목적지로 향하기 위해 변경하여야 할 변경차로에 상기 변경차로차량이 있는지 판단하여 차로 변경 시 필요한 상기 변경차로차량과의 안전거리를 산출하는 단계; 상기 자율주행차량과 상기 변경차로차량과의 상대 속도에 의해 산출된 상대 거리와 상기 안전거리를 비교하여 위험도를 산출하는 단계; 및 상기 위험도가 허용 범위이면 차로를 변경하고, 허용 범위가 아니라면 상기 상대 거리를 조절하여 상기 위험도를 상기 허용 범위에 포함되도록 조절하는 단계를 포함하는 운전 제어권 전환 불응에 따른 차량 안전 제어 방법을 제공한다.

상기 허용 범위에 포함되도록 조절하는 단계는, 상기 차로 변경 시 위험도를 기 설정된 거리를 일정 간격의 포인트로 변환하여 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 안전거리를 산출하는 단계는, 상기 자율주행차량과 비교하여 상기 변경차로차량이 변경차로의 전방인지 후방인지 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.

실시 예에 따라, 상기 변경차로차량이 변경차로의 전방에 있는 경우 상기 안전거리는 전방 위험도에 의해 산출하되 단계를 더 포함하고, 상기 전방 위험도는, 상기 자율주행차량이 차로 변경 시 전방 차량과의 상대속도로 산출될 수 있다.

실시 예에 따라, 상기 변경차로차량이 변경차로의 후방에 있는 경우 상기 안전거리는 후방 위험도에 의해 산출되는 단계를 더 포함하고, 상기 후방 위험도는, 상기 자율주행차량이 차로 변경 시 후방 차량과의 상대속도와 기 설정된 시간 갭 및 최소요구 안전거리에 의해 산출될 수 있다.

실시 예에 따라, 상기 자율주행차량에 장착된 카메라 센서, 레이더 센서 및 라이다 센서의 결함을 검출하여 운행 중 운전 제어권 전환 시기를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.

전술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 운전자에게 제어권 위임이 이루어지지 않는 상황에서 차간 거리 조절을 통해 차로 변경 시 자율주행 차량의 안전성을 확보할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 운전 제어권 전환 불응에 따른 차량 안전 제어 방법의 순서도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 변경차로차량이 변경차로의 전방에 있는 경우 전방 위험도에 의해 안전 거리를 산출하는 모습을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 변경차로차량이 변경차로의 후방에 있는 경우 후방 위험도에 의해 안전 거리를 산출하는 모습을 나타낸다.

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, "그 중간에 다른 구성을 사이에 두고" 연결되어 있는 경우도 포함한다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

도 1은 본 발명의 운전 제어권 전환 불응에 따른 차량 안전 제어 방법의 순서도를 나타낸다.

도 1을 참조하면, 본 발명은 변경차로차량의 안전거리를 산출하는 단계(S10), 상대 거리와 안전 거리를 비교하여 위험도를 산출하는 단계(S20) 및 상대 거리를 조절하여 위험도를 허용 범위에 포함되도록 조절하는 단계(S30)를 포함할 수 있다.

변경차로차량의 안전거리를 산출하는 단계(S10)는, 상기 자율주행차량이 목적지로 향하기 위해 변경하여야 할 변경차로에 상기 변경차로차량이 있는지 판단하는 과정이다. 이는 자율주행차량과 변경차로차량의 속도에 의해 상기 자율주행차량의 종방향 속도 제어로 안전거리를 산출하는 과정이다.

자율주행차량이 운행 중 운전자에게 제어권 위임을 시행해야 하는 상황에서 운전자는 이에 불응할 경우 자율주행차량은 안전지대로 이동하기 위해 차량에 장착된 환경 인식 센서를 통해 주변 도로 상황에 대한 정보를 취득하고 취득된 데이터를 기반으로 위험도 판단 및 안전지대 이동 경로를 생성한다.

전방 차량에 대한 종 방향 위험도를 고려한 요구 가속도를 생성하여 자율주행차량 종 방향 제어기로부터 가/감속 제어를 수행하고, 주변 오브젝트의 위험도를 고려하여 생성된 경로를 추종할 수 있는 요구 조향각을 생성하여 자율주행차량 횡 방향 제어기로부터 조향 제어를 수행한다.

상대 거리와 안전 거리를 비교하여 위험도를 산출하는 단계(S20)는, 상기 자율주행차량과 상기 변경차로차량과의 상대 속도에 의해 산출된 상대 거리와 상기 안전거리를 비교하는 과정이다.

상대 거리를 조절하여 위험도를 허용 범위에 포함되도록 조절하는 단계(S30)는, 상기 위험도가 허용 범위이면 차로를 변경하고, 허용 범위가 아니라면 상기 상대 거리를 조절하는 과정이다.

상기 차로 변경 시 위험도를 기 설정된 거리를 일정 간격의 포인트로 변환하여 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 안전거리를 산출하는 단계는, 상기 자율주행차량과 비교하여 상기 변경차로차량이 변경차로의 전방인지 후방인지 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 변경차로차량이 변경차로의 전방에 있는 경우 전방 위험도에 의해 안전 거리를 산출하는 모습을 나타낸다.

도 2를 참조하면, 변경차로의 전방에 차량이 있는 경우, 차선 변경을 위한 지역 경로를 생성하는데, 실시 예에 따라 0.1m 단위의 포인트를 배열하여 각 거리에 따라 경로상 위험 구간을 설정할 수 있다.

포인트의 경우, 전방 구간 30m를 확인하여, 300개의 포인트로 설정할 수 있으며, 변환된 위험도 포인트와 지역 경로의 다음 빗금친 부분에 해당하는 부분을 위험도 계수(R(x)=Risk(x))로 도출할 수 있다.

위험도 계수의 경우 빗금친 부분은 차량이 차로변경을 수행하는 경우 전방 차량과 추돌이 가능할 수 있는 영역으로, R(x) > 0 인 경우, 차간 거리 제어를 수행한다.

상기 변경차로차량이 변경차로의 전방에 있는 경우 상기 안전거리는 전방 위험도에 의해 산출하되 단계를 더 포함하고, 상기 전방 위험도는, 상기 자율주행차량이 차로 변경 시 전방 차량과의 상대속도로 산출될 수 있다.

우측 전방 차량을 target으로 한 following 모드를 수행하고, 이 때,

으로 산출될 수 있으며, 각 파라미터는 도 2에 도시된 바와 같다. 튜닝 파라미터는 위험도 오차가 보정될 수 있으며 target 차량의 속도를 반영하여 설정될 수 있다.

실 시간(real-time) 기반으로 차선 변경을 위한 local path가 최신화됨에 따라 RDset을 설정하기 때문에 Ego 차량은 target 차량과 서서히 거리가 벌어질 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 변경차로차량이 변경차로의 후방에 있는 경우 후방 위험도에 의해 안전 거리를 산출하는 모습을 나타낸다.

도 3을 참조하면, 상기 변경차로차량이 변경차로의 후방에 있는 경우 상기 안전거리는 후방 위험도에 의해 산출되는 단계를 더 포함할 수 있다.

안전지대로 이동하기 위한 차선변경 가능 여부에 대한 후방 위험도는 상기 자율주행차량이 차로 변경 시 후방 차량과의 상대 속도와 기 설정된 시간 갭 및 최소요구 안전거리에 의해 산출될 수 있다.

변경하고자 하는 차선의 차량에 대한 전방 안전거리와 후방 안전거리를 다음과 같은 식을 통해 도출하였으며, 도출된 안전거리를 기반으로 차선변경을 위해 생성된 지역 경로와 비교를 통하여 차선변경 가능 여부를 판단하였다.

전방 안전 거리는, 타입 갭에 각 속도차의 최고치를 곱하고, 최소 안전 거리를 더하여 산출될 수 있다.

차선변경 불가능일 경우 불가능에 대한 위험도 계수를 선정하고 변경하고자 하는 차선의 차량을 타겟으로 하여, 선정된 위험도 계수의 가중치를 반영한 설정 상대거리를 나타내어 차간 거리 제어를 수행할 수 있다.

또한 본 발명은, 상기 자율주행차량에 장착된 카메라 센서, 레이더 센서 및 라이다 센서의 결함을 검출하여 운행 중 운전 제어권 전환 시기를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다.

Claims (6)

1. 자율주행차량과 변경차로차량의 속도에 의해 상기 자율주행차량의 종방향 속도 제어로 안전거리인 설정 상대 거리(Rd_set)를 산출하는 운전 제어권 전환 불응에 따른 차량 안전 제어 방법에 있어서,
   상기 자율주행차량이 목적지로 향하기 위한 차로변경 시, 상기 자율주행차량의 차선 변경을 위해 생성한 지역 경로 중 상기 자율주행차량으로부터 기설정된 거리의 지역 경로가 변경하고자 하는 차로에 있는 상기 변경차로차량의 안전 거리와 겹치는 영역을 위험도로서 산출하는 단계;
   상기 위험도가 허용 범위가 아님에 따라, 차로변경이 불가능한 경우 차로변경을 위해 요구되는 상기 설정 상대 거리(RD_set)를 산출하는 단계; 및
   상기 변경차로차량을 타겟으로, 상기 설정 상대 거리에 기초하여 상기 자율주행차량의 차간 거리 제어를 수행함에 따라, 차로변경을 가능하게 하는 단계를 포함하고,
   상기 설정 상대 거리를 산출하는 단계는,
   상기 자율주행차량과 상기 변경차로차량 간의 상대 거리, 상기 위험도, 차선 변경을 위해 미리 설정된 상기 자율주행차량의 차로 변경 마진(Lane_Change_margin), 및 상기 변경차로차량의 속도와 상기 변경차로차량과 관련하여 미리 설정된 시간을 곱한 결과를 합하여, 상기 설정 상대 거리를 산출하는 단계를 포함하는,
   운전 제어권 전환 불응에 따른 차량 안전 제어 방법.
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