KR102286174B1 - 운전 지원 장치 및 운전 지원 방법 - Google Patents

운전 지원 장치 및 운전 지원 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전방물체의 폭, 전방물체와의 거리, 전방물체의 속도 및 자차량의 속도 중 적어도 하나를 감지하는 제1 감지부와 전방물체와의 거리, 전방물체의 속도 및 자차량의 속도에 기초하여 전방물체와의 충돌위험을 판단하는 제1 판단부와 제1 판단부가 충돌위험이 있는 것으로 판단하면, 전방물체의 제1 모서리와의 거리인 제1 거리 및 전방물체의 제2 모서리와의 거리인 제2 거리를 감지하는 제2 감지부와 전방물체의 폭, 제1 거리 및 제2 거리에 기초하여 전방물체의 비틀림 각을 산출하는 산출부와 비틀림 각이 미리 설정된 임계각 이상이면, 제1 거리 및 제2 거리 중 작은 거리, 전방물체의 속도 및 자차량의 속도에 기초하여 충돌위험을 더 판단하는 제2 판단부 및 제2 판단부가 충돌위험이 있는 것으로 판단하면 알림장치, 제동장치 및 조향장치 중 적어도 하나를 제어하는 제어부를 포함하는 운전 지원 장치에 관한 것이다.

Description

운전 지원 장치 및 운전 지원 방법{DRIVING ASSISTANCE APPARATUS AND DRIVING ASSISTANCE METHOD}
본 발명은 운전 지원 기술에 관한 것이다.
최근 자동차는 운송수단으로서 연비 및 성능의 향상뿐만 아니라 운전자의 부주의로 인한 운행상의 위험을 예방 또는 회피할 수 있는 제어장치에 대한 연구가 다양하게 이루어지고 있다.
대표적으로 적응형 순향 제어장치(Smart Cruise Control, SCC), 고속도로 주행 보조(Highway Driving Assist, HDA) 장치 및 교통 체증 보조(Traffic Jam Assist) 장치 등이 있다.
이러한 제어장치는 자차량의 동일차선 전방에 주행하는 전방차량과의 거리를 감지하고, 상기 전방차량과의 거리를 일정한 거리로 유지하도록 자차량의 가속장치 또는 제동장치를 제어한다.
즉, 전술한 제어장치는 전방차량과의 거리를 정확하게 감지하느냐에 따라 정상 또는 비정상으로 동작한다.
일반적으로 자차량에 설치되어 전방차량을 감지하는 수단으로써, 멀리까지 감지할 수 있는 레이더 및 카메라를 사용한다.
하지만, 레이더는 자차량을 기준으로 비스듬하게 위치한 전방차량에 대해 충돌 포인트를 정확하게 감지하지 못하는 한계가 있다. 이와 유사하게, 카메라는 자차량을 기준으로 비스듬하게 위치한 전방차량에 대해 근거리에서 인식하지 못하는 한계가 있다.
이러한 한계에 의해, 전방차량과의 거리를 정확하게 감지할 수 없게 되어, 전술한 제어장치는 비정상으로 동작할 수 있다.
반면, 초음파센서를 이용함으로써 자차량을 기준으로 비스듬하게 위치한 전방차량을 정확하게 인식할 수는 있는 장점이 있으나, 초음파센서는 감지거리가 짧다는 단점이 있다.
이러한 배경에서, 본 발명의 목적은, 일 측면에서 자차량을 기준으로 비스듬하게 위치한 전방차량을 보다 정확하게 감지하여 차량을 정상 제어하는 기술을 제공하는 것이다.
이러한 배경에서, 본 발명의 목적은, 일 측면에서, 전방물체의 폭, 전방물체와의 거리, 전방물체의 속도 및 자차량의 속도 중 적어도 하나를 감지하는 제1 감지부와 전방물체와의 거리, 전방물체의 속도 및 자차량의 속도에 기초하여 전방물체와의 충돌위험을 판단하는 제1 판단부와 제1 판단부가 충돌위험이 있는 것으로 판단하면, 전방물체의 제1 모서리와의 거리인 제1 거리 및 전방물체의 제2 모서리와의 거리인 제2 거리를 감지하는 제2 감지부와 전방물체의 폭, 제1 거리 및 제2 거리에 기초하여 전방물체의 비틀림 각을 산출하는 산출부와 비틀림 각이 미리 설정된 임계각 이상이면, 제1 거리 및 제2 거리 중 작은 거리, 전방물체의 속도 및 자차량의 속도에 기초하여 충돌위험을 더 판단하는 제2 판단부 및 제2 판단부가 충돌위험이 있는 것으로 판단하면 알림장치, 제동장치 및 조향장치 중 적어도 하나를 제어하는 제어부를 포함하는 운전 지원 장치를 제공한다.
다른 일 측면에서, 본 발명은 전방물체의 폭, 전방물체와의 거리, 전방물체의 속도 및 자차량의 속도를 감지하는 제1 감지단계와 전방물체와의 거리, 전방물체의 속도 및 자차량의 속도에 기초하여 전방물체와의 충돌위험을 판단하는 제1 판단단계와 제1 판단부가 충돌위험이 있는 것으로 판단하면, 초음파센서를 이용하여 전방물체의 제1 모서리와의 거리인 제1 거리 및 전방물체의 제2 모서리와의 거리인 제2 거리를 감지하는 제2 감지단계와 제1 거리 및 제2 거리에 기초하여 전방물체의 비틀림 각을 산출하는 산출단계와 비틀림 각이 미리 설정된 임계각 이상이면, 제1 거리 및 제2 거리 중 작은 거리, 전방물체의 속도 및 자차량의 속도에 기초하여 충돌위험을 더 판단하는 제2 판단단계 및 제2 판단부가 충돌위험이 있는 것으로 판단하면 알림장치, 제동장치 및 조향장치 중 적어도 하나를 제어하는 제어단계를 포함하는 운전 지원 방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 자차량을 기준으로 비스듬하게 위치한 전방차량을 보다 정확하게 감지할 수 있고, 이에 따라 차량을 정확하게 제어할 수 있는 운전 지원 기술을 제공할 수 있다.
도 1은 일반적인 운전 지원 장치의 동작을 설명하기 위한 일 예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 운전 지원 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 운전 지원 장치의 동작을 설명하기 위한 일 예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 산출부의 동작을 설명하기 위한 일 예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 산출부의 동작을 설명하기 위한 다른 일 예를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 운전 지원 방법의 흐름도를 도시한 도면이다.
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 일반적인 운전 지원 장치의 동작을 설명하기 위한 일 예를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 운전 지원 장치는 감지센서를 이용하여 자차량(110)의 전방에 위치하는 전방물체(120)를 감지하며 전방물체(120)와의 거리 및 전방물체(120)와의 충돌시간 등에 기초하여 충돌위험을 판단하고, 판단 결과에 기초하여 자차량(110)에 포함되는 알림장치, 제동장치 및 조향장치 중 적어도 하나를 작동하여 충돌사고를 방지한다.
일반적으로 감지센서는 레이더 감지영역(111)을 갖는 레이더 및 카메라 감지영역(113)을 갖는 카메라를 사용한다. 상기 레이더 감지영역(111)의 거리 및 카메라 감지영역(113)의 거리는 약 50[m] 이상일 수 있다.
하지만, 레이더 및 카메라는 (A)와 같이 균일한 감지면(131a)을 가지는 전방차량(120a)을 정확하게 인지할 수 있는 반면, (B)와 같이 균일하지 않는 감지면(121b)을 가지는 전방차량(120b)은 정확하게 인지할 수 없다. 상기 균일함은 거리에 기초한 의미로서, 균일한 감지면(131a)은 면을 구성하는 각 점들과 자차량(110)과의 거리가 비슷한 반면, 균일하지 않는 감지면(121b)은 면을 구성하는 각 점들과 자차량(110)의 거리가 비슷하지 않음을 의미한다.
이에 따라, (B)와 같이 균일하지 않는 감지면(121b)을 가지는 전방차량(120b)을 감지하는 레이더는 충돌 포인트를 검출하는데 한계를 가질 수 있으며, 전방차량(120b)를 감지하는 카메라는 일정거리에서 인식하지 못하는 한계가 있다.
이러한 한계에 따라, 일반적인 운전 지원 장치는 (B)와 같이 자차량(110)을 기준으로 비틀림 각을 갖는 전방차량(120b)과의 종방향 거리 등을 정확하게 인지하지 못하여 충돌사고를 방지할 수 없는 문제점이 있다. 이러한 문제점은 초음파센서를 사용함으로써 해결될 수 있으나, 초음파센서는 초음파 감지영역의 거리가 짧기 때문에 초음파센서만을 사용하면 초음파 감지영역 밖에 위치하는 자차량(110)과 동일한 방향을 갖는 전방차량(120a)을 감지할 수 없다.
이하에서는, 자차량(110)과 동일한 방향을 갖는 전방차량(120a)은 감지영역의 거리가 긴 카메라 및 레이더를 이용하여 감지하고, 비틀림 각을 갖는 전방차량(120b)은 감지영역의 거리가 짧지만 상기 전방차량(120b)를 정확하게 감지할 수 있는 초음파센서를 이용하여 충돌위험을 판단하고 이에 따라, 충돌을 방지할 수 있는 본 발명의 운전 지원 장치에 대해 자세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 운전 지원 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 운전 지원 장치(200)는 전방물체의 폭, 전방물체와의 거리, 전방물체의 속도 및 자차량의 속도 중 적어도 하나를 감지하는 제1 감지부(210)와 전방물체와의 거리, 전방물체의 속도 및 자차량의 속도에 기초하여 전방물체와의 충돌위험을 판단하는 제1 판단부(220)와 제1 판단부(220)가 충돌위험이 있는 것으로 판단하면, 전방물체의 제1 모서리와의 거리인 제1 거리 및 전방물체의 제2 모서리와의 거리인 제2 거리를 감지하는 제2 감지부(230)와 전방물체의 폭, 제1 거리 및 제2 거리에 기초하여 전방물체의 비틀림 각을 산출하는 산출부(240)와 산출된 비틀림 각이 미리 설정된 임계각 이상이면 감지된 제1 거리 및 상기 제2 거리 중 작은 거리, 전방물체의 속도 및 자차량의 속도에 기초하여 충돌위험을 더 판단하는 제2 판단부(250) 및 제2 판단부(250)가 충돌위험이 있는 것으로 판단하면 알림장치, 제동장치 및 조향장치 중 적어도 하나를 제어하는 제어부(260)를 포함할 수 있다.
제1 감지부(210)는 레이더 및 카메라 중 적어도 하나를 이용하여 전방물체의 폭, 상기 전방물체와의 거리 및 상기 전방물체의 속도를 감지하고, 차속센서를 이용하여 자차량의 속도를 감지할 수 있으나, 이에 제한되지 않고 다른 센서를 이용하여 전방물체의 폭, 전방물체와의 거리, 전방물체의 속도 및 자차량의 속도를 감지할 수 있다.
레이더는 전자기파를 발사하고 발사된 전자기파가 물체에 맞고 반사된 전자기파를 분석함으로써 물체를 감지하는 장치이다. 발사하는 전자기파의 파장이 긴 저주파이면, 전파의 감쇄가 작고 먼 곳까지 탐지할 수가 있지만 정밀한 측정되지 않아 해상도는 나빠질 수 있다. 반면, 발사하는 전자기파의 고주파는 공기 중에 포함되는 수증기, 눈, 비 등에 흡수 또는 반사되기 쉽기 때문에 감쇄가 커서 먼 곳까지 탐지하지 못하지만 높은 해상도를 얻을 수가 있다.
반면, 카메라는 빛을 받아들이는 집광부와 받아들인 빛을 이미지로 담는 촬상부 및 여러가지 상태를 조절하는 조절장치 등을 포함할 수 있다. 집광부는 빛을 받아 들여 촬상부에 상이 맺히게 한다. 촬상부는 집광부에 의해 맺힌 상을 이용하여 이미지를 저장하는 것으로서, 필름 카메라는 감광성이 있는 필름을 촬상부로 이용하며, 디지털 카메라는 빛의 신호를 전기신호로 변환하는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 또는 CCD(Charge Coupled Device)를 촬상부로 이용한다. 조절장치는 구멍크기를 조절하는 조리개, 빛을 받아들이거나 차단하는 셔터, 어두운 곳에서 촬영하기 위한 플래쉬, 촬영할 대상을 미리 살필 수 있는 뷰파인더 및 연속촬영하기 위한 파노라마 등을 포함할 수 있다.
차속센서는 트랜스미션 출력축의 회전을 플렉시블한 축에 의해 속도계의 구동축까지 전달하여 지침을 움직이는 기계식 및 전자 픽업, 홀 소자, 리드 스위치, 자기 저항 소자 등을 이용하여 트랜스미션 출력축의 회전을 검출하는 전자식을 포함할 수 있다.
제1 판단부(220)는 제1 감지부(210)에서 감지된 전방물체의 속도 및 자차량의 속도에 기초하여 상대속도를 산출하고, 산출된 자차량의 속도와 제1 감지부(210)에서 감지된 전방물체와의 거리에 기초하여 충돌시간(Time To Collision, TTC)을 산출하며, 산출된 충돌시간이 미리 설정된 제1 임계충돌시간 이하이면 전방물체와 충돌위험이 있는 것으로 판단할 수 있다.
상기 상대속도는 전방물체의 속도에서 자차량의 속도를 뺄셈 연산함으로써 산출할 수 있으며, 상기 충돌시간은 전방물체와의 거리를 상대속도로 나눗셈 연산함으로써 산출될 수 있다.
상기 제1 임계충돌시간은 실험데이터에 기초하여 설정되는 시간으로서, 레이더 및 카메라가 비틀림 각을 갖는 전방차량을 감지함에 있어 발생될 수 있는 에러 등이 고려될 수 있다.
제2 감지부(230)는 초음파센서를 이용하여 전방물체의 제1 모서리와의 거리인 제1 거리 및 상기 전방물체의 제2 모서리와의 거리인 제2 거리를 감지할 수 있다.
초음파센서는 사람의 귀에 들리지 않을 정도로 높은 주파수(약 20K[Hz] 이상)의 소리인 초음파가 가지고 있는 특성을 이용한 센서로서, 공기, 액체 및 고체인 매질에 사용할 수 있으며, 속도, 거리, 농도 및 점성도 등을 측정할 수 있다. 반면, 레이더와 카메라보다 감지영역의 길이가 짧다는 단점이 있다.
즉, 제2 감지부(230)는 하나 이상의 초음파센서를 이용하여 전방물체의 제1 모서리와의 거리인 제1 거리 및 상기 전방물체의 제2 모서리와의 거리인 제2 거리를 감지할 수 있다.
예를 들어, 초음파센서를 이용하여 감지한 거리가 일 방향에 대해 감소하다 증가하는 점과 다른 일 방향에 대해 선형적으로 증가하다 비선형적으로 증가하는 점 또는, 상기 일 방향에 대해 선형적으로 증가하다 비선형적으로 증가하는 점과, 다른 일 방향에 대해 감소하다 증가하는 점을 각각 제1 모서리 및 제2 모서리로 판단하고, 이에 대한 거리를 각각 제1 거리 및 제2 거리로 감지할 수 있다.
이는, 초음파센서가 비틀림 상태인 차량을 포함하는 사면체를 감지하면, 초음파센서 측의 2개의 모서리(2개의 면이 이루는 모서리) 중 하나는 2개의 면이 관측되는 반면, 다른 하나는 1개의 면만 관측됨을 기초한 결과일 수 있다.
산출부(240)는 제2 감지부(230)에서 감지한 제1 거리 및 제2 거리에 기초하여 전방물체의 비틀림 각을 산출할 수 있다.
일 예를 들어, 제1 감지부(210)에서 감지한 전방물체의 폭, 제2 감지부(230)에서 감지한 제1 거리와 제2 거리의 차이를 삼각함수에 기초하여 비틀림 각을 산출할 수 있다. 비틀림 상태를 고려하지 않은 전방물체의 가상 폭과 제1 거리와 제2 거리의 차이는 비틀림 각에 대한 탄젠트(Tangent)의 관계가 있으며, 비틀림 상태를 고려한 실제 폭과 제1 거리와 제2 거리의 차이는 비틀림 각에 대한 싸인(Sine)의 관계에 있을 수 있다. 이러한 관계를 이용함으로써, 산출부(240)는 전방물체의 비틀림 각을 산출할 수 있다.
제2 판단부(250)는 산출부(240)에서 산출된 비틀림 각이 미리 설정된 임계각 이상이면, 제2 감지부(230)가 감지한 제1 거리 및 제2 거리 중 작은 거리와 제1 감지부(210)가 감지한 전방물체의 속도 및 자차량의 속도에 기초하여 충돌위험을 더 판단할 수 있다.
일 예를 들어, 제2 판단부(250)는 전방물체의 속도에 대해 자차량의 속도로 뺄셈 연산하여 상대속도를 산출하고, 제1 거리 및 제2 거리 중 작은 거리를 상대속도로 나눗셈 연산하여 충돌시간을 산출하며, 충돌시간이 미리 설정된 제1 임계충돌시간 이하이면 충돌위험이 있는 것으로 판단할 수 있다.
이는, 전방물체가 임계각 이상의 비틀림 각을 가짐에 따라, 제1 감지부(210)가 에러(Error)인 전방물체와의 종방향 거리를 감지할 수 있기 때문에 제2 감지부(230)가 감지한 거리를 이용함으로써 제2 판단부(250)는 정확하게 충돌위험을 판단할 수 있다.
제어부(260)는 제2 판단부(250)에서 판단된 충돌위험에 따라 자차량에 포함된 알림장치, 제동장치 및 조향장치 중 적어도 하나를 제어하여 전방물체와의 충돌을 방지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 운전 지원 장치의 동작을 설명하기 위한 일 예를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 감지부는 전방물체의 폭, 전방물체와의 거리, 전방물체의 속도 및 자차량의 속도를 감지할 수 있다(S300).
일 예를 들어, 제1 감지부는 레이더 및 카메라 중 적어도 하나를 이용하여 전방물체의 폭, 전방물체와의 거리 및 전방물체의 속도를 감지하며, 속도센서를 이용하여 자차량의 속도를 감지할 수 있다.
전방물체 중 하나인 전방차량을 감지하는 예를 들면, 제1 감지부는 카메라를 이용하여 전방차량의 양쪽 후미등의 사이 거리를 감지함으로써 전방물체의 폭을 감지할 수 있으나, 이에 제한하지 않고 폭을 감지하는데 기준이 될 수 있는 형상 및 색상 등을 감지함으로써 전방물체의 폭을 감지할 수 있다.
이후, 제1 판단부가 S300 단계에서 감지된 전방물체의 속도 및 자차량의 속도를 다음 수학식 1에 기초하여 상대속도를 산출하며, S300 단계에서 감지된 전방물체와의 거리와 산출된 상대속도를 다음 수학식 2에 기초하여 충돌시간을 산출할 수 있다(S311).
[수학식 1]
상대속도[m/s] = 전방물체의 속도[m/s] - 자차량의 속도[m/s]
[수학식 2]
충돌시간[s] = 전방물체와의 거리[m] / 상대속도[m/s]
또한, 제1 판단부는 S311 단계에서 산출된 충돌시간이 미리 설정된 제1 임계충돌시간 이하인지 판단한다(S313).
제1 판단부는 S311 단계 및 S313 단계를 포함하는 S310 단계를 수행함으로써, 감지된 전방물체와의 충돌위험을 판단할 수 있다. 상기 충돌위험이 있음은 산출된 충돌시간이 제1 임계충돌시간 이하인 상황을 의미할 수 있다.
S313 단계에서 충돌시간이 제1 임계충돌시간 이하인 것으로 판단되면(YES), 제2 감지부가 전방물체의 제1 모서리와의 거리인 제1 거리 및 동일한 전방물체의 제2 모서리와의 거리인 제2 거리를 감지한다(S320).
일 예를 들어, 제2 감지부는 초음파센서를 이용하여 감지한 거리가 일 방향에 대해 감소하다 증가하는 점과 다른 일 방향에 대해 선형적으로 증가하다 비선형적으로 증가하는 점 또는, 상기 일 방향에 대해 선형적으로 증가하다 비선형적으로 증가하는 점과, 다른 일 방향에 대해 감소하다 증가하는 점을 각각 제1 모서리 및 제2 모서리로 판단하고, 이에 대한 거리를 각각 제1 거리 및 제2 거리로 감지할 수 있다.
이는, 초음파센서가 비틀림 상태인 차량을 포함하는 사면체를 감지하면, 초음파센서 측의 2개의 모서리(2개의 면이 이루는 모서리) 중 하나는 2개의 면이 관측되는 반면, 다른 하나는 1개의 면만 관측됨을 기초한 결과일 수 있다.
S320 단계가 수행되면, 산출부가 S300 단계에서 감지된 전방물체의 폭과 S320 단계에서 감지된 제1 거리 및 제2 거리를 다음 수학식 3 또는 수학식 4에 기초하여 전방물체의 비틀림 각을 산출할 수 있다(S330).
[수학식 3]
전방물체의 비틀림 각[degree] = tan-1((제1 거리[m] - 제2 거리[m]) / 가상 폭[m])
상기 가상 폭은 전방물체의 비틀림 상태를 고려하지 않은 것으로서, 제1 감지부가 보이는 면에 대한 폭을 의미한다.
[수학식 4]
전방물체의 비틀림 각[degree] = sin-1((제1 거리[m] - 제2 거리[m]) / 실제 폭[m])
상기 실제 폭은 전방물체의 비틀림 상태를 고려한 것으로서, 실제 전방물체의 폭을 의미한다.
S330 단계에 대해 도 4 내지 도 5를 이용하여 자세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 산출부의 동작을 설명하기 위한 일 예를 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 산출부의 동작을 설명하기 위한 다른 일 예를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 제2 감지부가 초음파 감지영역(410)을 갖는 초음파센서를 이용하여 비틀림 각을 갖는 전방물체(120b)의 제1 모서리와의 거리인 제1 거리(D1)와 제2 모서리와의 거리인 제2 거리(D2)를 감지할 수 있다. 이러한 상태에서, 전방물체(120b)의 폭, 제2 거리(D2)와 제1 거리(D1)의 차이는 각각 비틀림 각(θ)을 포함하는 직각삼각형(420)의 일 선분 및 다른 일 선분에 대응될 수 있다.
도 5의 (A)를 참조하면, 전방물체(120b)의 가상 폭(W1) 및 제2 거리(D2)와 제1 거리(D1)의 차이(D2 - D1)는 각각 비틀림 각(θ)을 포함하는 직각삼각형(420)의 밑변 및 높이에 대응될 수 있다. 이에 따라, 제2 거리(D2)와 제1 거리(D1)의 차이(D2 - D1)를 가상 폭(W1)으로 나눗셈 연산한 값은 비틀림 각(θ)에 대한 탄젠트로 표현할 수 있으며, 이러한 관계를 역탄젠트를 이용함으로써 상기 수학식 3을 얻을 수 있다. 제1 감지부가 카메라를 사용하는 경우를 예로 들면, 상기 가상 폭은 카메라가 촬영한 영상에서 전방물체의 폭으로서, 실제 폭과 같거나 작을 수 있다.
도 5의 (B)를 참조하면, 전방물체(120b)의 실제 폭(W2) 및 제2 거리(D2)와 제1 거리(D1)의 차이(D2 - D1)는 각각 비틀림 각(θ)을 포함하는 직각삼각형(420)의 빗변 및 높이에 대응될 수 있다. 이에 따라, 제2 거리(D2)와 제1 거리(D1)의 차이(D2 - D1)를 실제 폭(W2)으로 나눗셈 연산한 값은 비틀림 각(θ)에 대한 싸인으로 표현할 수 있으며, 이러한 관계를 역싸인을 이용함으로써 상기 수학식 4를 얻을 수 있다.
전술한 바와 같이 비틀림 각을 산출되면, 제2 판단부가 S330 단계에서 산출된 비틀림 각이 미리 설정된 임계각 이상인지 판단한다(S341).
레이더는 일 비틀림 각 이상을 갖는 물체의 일 모서리를 검출하지 못하는 한계가 있을 수 있으며, 카메라는 다른 일 비틀림 각 이상을 갖는 물체를 일 거리에서 인식하지 못하는 한계를 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 임계각은 전술한 한계를 가지게 되는 비틀림 각에 관한 것으로서 실험데이터를 이용하여 산출될 수 있다.
S341 단계에서 비틀림 각이 임계각 이상인 것으로 판단되면(YES), 제2 판단부는 S320 단계에서 감지된 제1 거리 및 제2 거리 중 작은 거리에 기초하여 충돌시간을 산출한다(S343).
이는, S311 단계에서 수학식 2를 이용하여 충돌시간을 구한 것과 유사할 수 있다. 다만, S311 단계에서 전방물체와의 거리를 이용하여 충돌시간은 구한 것과 달리, S343 단계는 제1 거리 및 제2 거리 중 작은 거리를 이용한다.
이후, 제2 판단부는 S343 단계에서 산출된 충돌시간이 미리 설정된 제2 임계충돌시간 이하인지 판단한다(S345).
제2 임계충돌시간은 제2 감지부의 감지영역의 거리에 기반하여 산출될 수 있는 시간으로서 실험데이터에 기초하여 산출될 수 있다. 또한, 제2 임계충돌시간은 S313 단계에서 사용하는 제1 임계충돌시간보다 적은 시간일 수 있다.
제2 판단부는 S341 단계 내지 S345 단계를 포함하는 S340 단계를 수행함으로써, 전방물체와의 충돌위험을 정확하게 판단할 수 있다. 상기 충돌위험이 있음은 산출된 충돌시간이 제2 임계충돌시간 이하인 상황을 의미할 수 있다.
S345 단계에서 충돌시간이 제2 임계충돌시간 이하인 것으로 판단되면(YES), 제어부가 자차량에 포함되는 알림장치, 제동장치 및 조향장치 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
일 예를 들어, 제어부는 알림장치를 제어함으로써, 알림을 제공하여 자차량 내부의 운전자 또는 차량 외부의 보행자가 주의하도록 상기시킬 수 있다.
다른 일 예를 들어, 제어부는, 제동장치를 제어함으로써, 전방물체와의 충돌을 예방할 수 있다. 이는, 운전자가 상황을 인식하고 제동을 입력하는 시간이 감소되어 충돌을 예방할 수 있다.
또 다른 일 예를 들어, 제어부는 조향장치를 제어함으로써, 전방물체와의 충돌을 회피하여 충돌을 예방할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 운전 지원 장치는 비틀림 각을 갖는 전방물체와의 거리를 정확하게 감지할 수 있다. 또한, 감지값의 오류에 의해 알림장치, 제동장치 및 조향장치가 오작동되는 문제점을 해결할 수 있다.
이하에서는 도 2 내지 도 5를 이용하여 설명한 운전 지원 장치가 수행하는 동작인 운전 지원 방법에 대해서 간략하게 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 운전 지원 방법의 흐름도를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 운전 지원 방법은 전방물체의 폭, 전방물체와의 거리, 상기 전방물체의 속도 및 자차량의 속도 중 적어도 하나를 감지하는 제1 감지단계(S600)와 전방물체와의 거리, 전방물체의 속도 및 자차량의 속도에 기초하여 전방물체와의 충돌위험을 판단하는 제1 판단단계(S610)와 제1 판단부가 상기 충돌위험이 있는 것으로 판단하면, 초음파센서를 이용하여 전방물체의 제1 모서리와의 거리인 제1 거리 및 전방물체의 제2 모서리와의 거리인 제2 거리를 감지하는 제2 감지단계(S620)와 제1 거리 및 제2 거리에 기초하여 전방물체의 비틀림 각을 산출하는 산출단계(S630)와 산출된 비틀림 각이 미리 설정된 임계각 이상이면, 제1 거리 및 제2 거리 중 작은 거리, 전방물체의 속도 및 자차량의 속도에 기초하여 충돌위험을 더 판단하는 제2 판단단계(S640) 및 제2 판단부가 충돌위험이 있는 것으로 판단하면 알림장치, 제동장치 및 조향장치 중 적어도 하나를 제어하는 제어단계(S650)를 포함할 수 있다.
제1 감지단계(S600)는 레이더 및 카메라 중 적어도 하나를 이용하여 전방물체의 폭, 상기 전방물체와의 거리 및 상기 전방물체의 속도를 감지하고, 차속센서를 이용하여 자차량의 속도를 감지할 수 있으나, 이에 제한되지 않고 다른 센서를 이용하여 전방물체의 폭, 전방물체와의 거리, 전방물체의 속도 및 자차량의 속도를 감지할 수 있다.
레이더는 전자기파를 발사하고 발사된 전자기파가 물체에 맞고 반사된 전자기파를 분석함으로써 물체를 감지하는 장치이다. 발사하는 전자기파의 파장이 긴 저주파이면, 전파의 감쇄가 작고 먼 곳까지 탐지할 수가 있지만 정밀한 측정되지 않아 해상도는 나빠질 수 있다. 반면, 발사하는 전자기파의 고주파는 공기 중에 포함되는 수증기, 눈, 비 등에 흡수 또는 반사되기 쉽기 때문에 감쇄가 커서 먼 곳까지 탐지하지 못하지만 높은 해상도를 얻을 수가 있다.
반면, 카메라는 빛을 받아들이는 집광부와 받아들인 빛을 이미지로 담는 촬상부 및 여러가지 상태를 조절하는 조절장치 등을 포함할 수 있다. 집광부는 빛을 받아 들여 촬상부에 상이 맺히게 한다. 촬상부는 집광부에 의해 맺힌 상을 이용하여 이미지를 저장하는 것으로서, 필름 카메라는 감광성이 있는 필름을 촬상부로 이용하며, 디지털 카메라는 빛의 신호를 전기신호로 변환하는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 또는 CCD(Charge Coupled Device)를 촬상부로 이용한다. 조절장치는 구멍크기를 조절하는 조리개, 빛을 받아들이거나 차단하는 셔터, 어두운 곳에서 촬영하기 위한 플래쉬, 촬영할 대상을 미리 살필 수 있는 뷰파인더 및 연속촬영하기 위한 파노라마 등을 포함할 수 있다.
차속센서는 트랜스미션 출력축의 회전을 플렉시블한 축에 의해 속도계의 구동축까지 전달하여 지침을 움직이는 기계식 및 전자 픽업, 홀 소자, 리드 스위치, 자기 저항 소자 등을 이용하여 트랜스미션 출력축의 회전을 검출하는 전자식을 포함할 수 있다.
제1 판단단계(S610)는 제1 감지단계(S600)에서 감지된 전방물체의 속도 및 자차량의 속도에 기초하여 상대속도를 산출하고, 산출된 자차량의 속도와 제1 감지단계(S600)에서 감지된 전방물체와의 거리에 기초하여 충돌시간(Time To Collision, TTC)을 산출하며, 산출된 충돌시간이 미리 설정된 제1 임계충돌시간 이하이면 전방물체와 충돌위험이 있는 것으로 판단할 수 있다.
상기 상대속도는 전방물체의 속도에서 자차량의 속도를 뺄셈 연산함으로써 산출할 수 있으며, 상기 충돌시간은 전방물체와의 거리를 상대속도로 나눗셈 연산함으로써 산출될 수 있다.
상기 제1 임계충돌시간은 실험데이터에 기초하여 설정되는 시간으로서, 레이더 및 카메라가 비틀림 각을 갖는 전방차량을 감지함에 있어 발생될 수 있는 에러 등이 고려될 수 있다.
제2 감지단계(S620)는 초음파센서를 이용하여 전방물체의 제1 모서리와의 거리인 제1 거리 및 상기 전방물체의 제2 모서리와의 거리인 제2 거리를 감지할 수 있다.
초음파센서는 사람의 귀에 들리지 않을 정도로 높은 주파수(약 20K[Hz] 이상)의 소리인 초음파가 가지고 있는 특성을 이용한 센서로서, 공기, 액체 및 고체인 매질에 사용할 수 있으며, 속도, 거리, 농도 및 점성도 등을 측정할 수 있다. 반면, 레이더와 카메라보다 감지영역의 길이가 짧다는 단점이 있다.
즉, 제2 감지단계(S620)는 하나 이상의 초음파센서를 이용하여 전방물체의 제1 모서리와의 거리인 제1 거리 및 상기 전방물체의 제2 모서리와의 거리인 제2 거리를 감지할 수 있다.
예를 들어, 초음파센서를 이용하여 감지한 거리가 일 방향에 대해 감소하다 증가하는 점과 다른 일 방향에 대해 선형적으로 증가하다 비선형적으로 증가하는 점 또는, 상기 일 방향에 대해 선형적으로 증가하다 비선형적으로 증가하는 점과, 다른 일 방향에 대해 감소하다 증가하는 점을 각각 제1 모서리 및 제2 모서리로 판단하고, 이에 대한 거리를 각각 제1 거리 및 제2 거리로 감지할 수 있다.
이는, 초음파센서가 비틀림 상태인 차량을 포함하는 사면체를 감지하면, 초음파센서 측의 2개의 모서리(2개의 면이 이루는 모서리) 중 하나는 2개의 면이 관측되는 반면, 다른 하나는 1개의 면만 관측됨을 기초한 결과일 수 있다.
산출단계(S630)는 제2 감지단계(S620)에서 감지한 제1 거리 및 제2 거리에 기초하여 전방물체의 비틀림 각을 산출할 수 있다.
일 예를 들어, 제1 감지단계(S600)에서 감지한 전방물체의 폭, 제2 감지단계(S620)에서 감지한 제1 거리와 제2 거리의 차이를 삼각함수에 기초하여 비틀림 각을 산출할 수 있다. 비틀림 상태를 고려하지 않은 전방물체의 가상 폭과 제1 거리와 제2 거리의 차이는 비틀림 각에 대한 탄젠트(Tangent)의 관계가 있으며, 비틀림 상태를 고려한 실제 폭과 제1 거리와 제2 거리의 차이는 비틀림 각에 대한 싸인(Sine)의 관계에 있을 수 있다. 이러한 관계를 이용함으로써, 산출단계(S630)는 전방물체의 비틀림 각을 산출할 수 있다.
제2 판단단계(S640)는 산출단계(S630)에서 산출된 비틀림 각이 미리 설정된 임계각 이상이면, 제2 감지단계(S620)가 감지한 제1 거리 및 제2 거리 중 작은 거리와 제1 감지단계(S600)가 감지한 전방물체의 속도 및 자차량의 속도에 기초하여 충돌위험을 더 판단할 수 있다.
일 예를 들어, 제2 판단단계(S640)는 전방물체의 속도에 대해 자차량의 속도로 뺄셈 연산하여 상대속도를 산출하고, 제1 거리 및 제2 거리 중 작은 거리를 상대속도로 나눗셈 연산하여 충돌시간을 산출하며, 충돌시간이 미리 설정된 제1 임계충돌시간 이하이면 충돌위험이 있는 것으로 판단할 수 있다.
이는, 전방물체가 임계각 이상의 비틀림 각을 가짐에 따라, 제1 감지단계(S600)가 에러(Error)인 전방물체와의 종방향 거리를 감지할 수 있기 때문에 제2 감지단계(S620)가 감지한 거리를 이용함으로써 제2 판단단계(S640)는 정확하게 충돌위험을 판단할 수 있다.
제어단계(S650)는 제2 판단단계(S640)에서 판단된 충돌위험에 따라 자차량에 포함된 알림장치, 제동장치 및 조향장치 중 적어도 하나를 제어하여 전방물체와의 충돌을 방지할 수 있다.
이 외에도 본 발명의 운전 지원 방법은 도 2 내지 도 5에 기초하여 설명한 본 발명의 운전 지원 장치가 수행하는 각 동작을 모두 수행할 수 있다.
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 (11)

  1. 전방물체의 폭, 상기 전방물체와의 거리, 상기 전방물체의 속도 및 자차량의 속도 중 적어도 하나를 감지하는 제1 감지부;
    상기 전방물체와의 거리, 상기 전방물체의 속도 및 상기 자차량의 속도에 기초하여 상기 전방물체와의 충돌위험을 판단하는 제1 판단부;
    상기 제1 판단부가 상기 충돌위험이 있는 것으로 판단하면, 상기 전방물체의 제1 모서리와의 거리인 제1 거리 및 상기 전방물체의 제2 모서리와의 거리인 제2 거리를 감지하는 제2 감지부;
    상기 전방물체의 폭, 상기 제1 거리 및 상기 제2 거리에 기초하여 상기 전방물체의 비틀림 각을 산출하는 산출부;
    상기 비틀림 각이 미리 설정된 임계각 이상이면, 상기 제1 거리 및 상기 제2 거리 중 작은 거리, 상기 전방물체의 속도 및 상기 자차량의 속도에 기초하여 상기 충돌위험을 더 판단하는 제2 판단부; 및
    상기 제2 판단부가 상기 충돌위험이 있는 것으로 판단하면 알림장치, 제동장치 및 조향장치 중 적어도 하나를 제어하는 제어부를 포함하는 운전 지원 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 감지부는, 레이더 및 카메라 중 적어도 하나를 이용하여 상기 전방물체의 폭, 상기 전방물체와의 거리 및 상기 전방물체의 속도를 감지하고, 상기 제2 감지부는, 초음파센서를 이용하여 상기 제1 거리 및 상기 제2 거리를 감지하는 운전 지원 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 판단부는,
    상기 전방물체의 속도 및 상기 자차량의 속도에 기초하여 상대속도를 산출하고, 상기 전방물체와의 거리 및 상기 상대속도에 기초하여 충돌시간을 산출하며, 상기 충돌시간이 미리 설정된 제1 임계충돌시간 이하이면, 상기 전방물체와 상기 충돌위험이 있는 것으로 판단하는 운전 지원 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 판단부는,
    상기 전방물체의 속도 및 상기 자차량의 속도에 기초하여 상대속도를 산출하고, 상기 제1 거리 및 상기 제2 거리 중 작은 거리 및 상기 상대속도에 기초하여 충돌시간을 산출하며, 상기 충돌시간이 미리 설정된 제2 임계충돌시간 이하이면, 상기 전방물체와 상기 충돌위험이 있는 것으로 판단하는 운전 지원 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 판단부가 상기 충돌위험을 판단하는 기준인 제1 임계충돌시간은 상기 제2 판단부가 상기 충돌위험을 판단하는 기준인 제2 임계충돌시간보다 긴 시간인 것을 특징으로 하는 운전 지원 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 산출부는,
    상기 전방물체의 폭, 상기 제1 거리(D1) 및 상기 제2 거리(D2)를 삼각함수에 기초하여 상기 비틀림 각(θ)을 산출하는 것을 특징으로 하는 운전 지원 장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 전방물체의 폭은, 비틀림 상태를 고려한 상기 전방물체의 실제 폭이 아닌 상기 비틀림 상태를 고려하지 않은 상기 전방물체의 가상 폭(W1)이며, 상기 비틀림 각(θ)는,
    θ = tan-1((D1 - D2) / W1)
    인 것을 특징으로 하는 운전 지원 장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 전방물체의 폭은, 비틀림 상태를 고려한 상기 전방물체의 실제 폭(W2)이며, 상기 비틀림 각(θ)는,
    θ = sin-1((D1 - D2) / W2)
    인 것을 특징으로 하는 운전 지원 장치.
  9. 전방물체의 폭, 상기 전방물체와의 거리, 상기 전방물체의 속도 및 자차량의 속도를 감지하는 제1 감지단계;
    상기 전방물체와의 거리, 상기 전방물체의 속도 및 상기 자차량의 속도에 기초하여 상기 전방물체와의 충돌위험을 판단하는 제1 판단단계;
    제1 판단부가 상기 충돌위험이 있는 것으로 판단하면, 초음파센서를 이용하여 상기 전방물체의 제1 모서리와의 거리인 제1 거리 및 상기 전방물체의 제2 모서리와의 거리인 제2 거리를 감지하는 제2 감지단계;
    상기 제1 거리 및 상기 제2 거리에 기초하여 상기 전방물체의 비틀림 각을 산출하는 산출단계;
    상기 비틀림 각이 미리 설정된 임계각 이상이면, 상기 제1 거리 및 상기 제2 거리 중 작은 거리, 상기 전방물체의 속도 및 상기 자차량의 속도에 기초하여 상기 충돌위험을 더 판단하는 제2 판단단계; 및
    제2 판단부가 상기 충돌위험이 있는 것으로 판단하면 알림장치, 제동장치 및 조향장치 중 적어도 하나를 제어하는 제어단계를 포함하는 운전 지원 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제1 판단단계는,
    상기 전방물체의 속도 및 상기 자차량의 속도에 기초하여 상대속도를 산출하고, 상기 전방물체와의 거리 및 상기 상대속도에 기초하여 충돌시간을 산출하며, 상기 충돌시간이 미리 설정된 임계충돌시간 이하이면, 상기 전방물체와 상기 충돌위험이 있는 것으로 판단하는 운전 지원 방법.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 전방물체의 속도 및 상기 자차량의 속도에 기초하여 상대속도를 산출하고, 상기 제1 거리 및 상기 제2 거리 중 작은 거리 및 상기 상대속도에 기초하여 충돌시간을 산출하며, 상기 충돌시간이 미리 설정된 임계충돌시간 이하이면, 상기 전방물체와 상기 충돌위험이 있는 것으로 판단하는 운전 지원 방법.
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