KR102286747B1

KR102286747B1 - Hda 시스템의 시험 평가 장치 및 방법, hda 시스템

Info

Publication number: KR102286747B1
Application number: KR1020200073963A
Authority: KR
Inventors: 이선봉; 배건환; 김봉주
Original assignee: 계명대학교 산학협력단
Priority date: 2020-06-18
Filing date: 2020-06-18
Publication date: 2021-08-06

Abstract

본 발명은 HDA 시스템의 시험 평가 장치 및 방법, HDA 시스템에 관한 것으로서, 테스트 차량의 전방 영상을 촬영하는 촬영부, 촬영부에 의해 촬영된 테스트 차량의 전방 영상에 테스트 차량과 전방 차량 간의 상대적 위치를 반영하는 제1 기하 모델을 적용하는 방식과, 테스트 차량의 전방 영상에 테스트 차량의 주행차로의 차선과 테스트 차량 간의 상대적 위치를 반영하는 제2 기하 모델을 적용하는 방식을 이용하여 테스트 차량에 적용된 HDA(Highway Driving Assist) 시스템의 제어를 위한 제1 및 제2 제어 파라미터를 산출하는 제어 파라미터 산출부, 및 테스트 차량이 주행하는 상태에서, HDA 시스템을 통해 센싱된 테스트 차량의 주행 상태의 실측치와, 제어 파라미터 산출부에 의해 산출된 제1 및 제2 제어 파라미터를 비교하여 제1 및 제2 기하 모델을 검증하는 검증부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

HDA 시스템의 시험 평가 장치 및 방법, HDA 시스템{APPARATUS FOR EVALUATING HIGHWAY DRIVE ASSIST SYSTEM AND METHOD THEREOF, HIGHWAY DRIVE ASSIST SYSTEM}

본 발명은 HDA 시스템의 시험 평가 장치 및 방법, HDA 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 HDA 시스템에 적용하기 위한 제어 로직을 수립하여 그 성능을 검증하는 HDA 시스템의 시험 평가 장치 및 방법, HDA 시스템에 관한 것이다.

자율 주행 차량이란 주행 시 외부정보 감지 및 처리기능을 통해 주변의 환경을 인식하여 주행 경로를 자체적으로 결정하고, 자체 동력을 이용하여 독립적으로 주행하는 차량을 말한다. 자율 주행 차량은 운전자가 조향휠, 가속페달 또는 브레이크 등을 조작하지 않아도, 주행 경로 상에 존재하는 장애물과의 충돌을 방지하고 도로의 형상에 따라 차속과 주행 방향을 조절하면서 스스로 목적지까지 주행할 수 있다. 예를 들어, 직선 도로에서는 가속을 수행하고, 곡선 도로에서는 도로의 곡률에 대응하여 주행 방향을 변경하면서 감속을 수행할 수 있다.

이러한 자율 주행 차량에는 운전자의 주행을 보조하기 위한 복수의 운전자 지원 시스템(ADAS: Advanced Driver Assistance System)이 적용되고 있으며, 운전자 지원 시스템으로는 ACC(Adaptive Cruise Control), LDWS(Lane Departure Warning System), LKAS(Lane Keeping Assist System), HBA(High Beam Assist) 및 AEB(Autonomous Emergency Braking), HDA(Highway Drive Assist) 등이 있다.

이러한 운전자 지원 시스템 중 HDA 시스템은 고속도로에서 앞차와의 간격과 차선을 인식해 차량 스스로 현재 주행 상태를 유지하고 보완하는 기능을 수행한다. HDA 시스템을 비롯한 ADAS에는 레이더(radar), 라이다(lidar), GPS(Global Positioning System)와 같은 센서가 적용되고 있으나, 이러한 센서들은 고가에 해당하여 상용화에 현실적인 어려움이 따른다. 이에 반해, 카메라 센서는 데이터 처리가 쉽고 객체에 대한 검출이 용이하며 가격이 저렴하여 사용 접근성이 용이한 장점이 있다. 이에, 카메라 센서를 ADAS에 적용하기 위한 관련 연구들이 진행되고 있다. 그러나, 단안 카메라를 HDA 시스템에 적용할 경우 그 안전성 평가에 대한 연구는 미흡한 실정이다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2019-0115503호(2019. 10. 14. 공개)에 개시되어 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 목적은 센서에 대한 사용 접근성이 용이한 단안 카메라를 활용하여 HDA 시스템에 적용할 수 있는 제어 모델을 제시하고 그 성능을 검증하여 실제 차량의 HDA 시스템에 적용함으로써, HDA 시스템의 신뢰성을 확보할 수 있는 HDA 시스템의 시험 평가 장치 및 방법, HDA 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 HDA 시스템의 시험 평가 장치는 테스트 차량의 전방 영상을 촬영하는 촬영부, 상기 촬영부에 의해 촬영된 상기 테스트 차량의 전방 영상에 상기 테스트 차량과 전방 차량 간의 상대적 위치를 반영하는 제1 기하 모델을 적용하는 방식과, 상기 테스트 차량의 전방 영상에 상기 테스트 차량의 주행차로의 차선과 상기 테스트 차량 간의 상대적 위치를 반영하는 제2 기하 모델을 적용하는 방식을 이용하여 상기 테스트 차량에 적용된 HDA(Highway Driving Assist) 시스템의 제어를 위한 제1 및 제2 제어 파라미터를 산출하는 제어 파라미터 산출부, 및 상기 테스트 차량이 주행하는 상태에서, 상기 HDA 시스템을 통해 센싱된 상기 테스트 차량의 주행 상태의 실측치와, 상기 제어 파라미터 산출부에 의해 산출된 제1 및 제2 제어 파라미터를 비교하여 상기 제1 및 제2 기하 모델을 검증하는 검증부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 촬영부는, 상기 테스트 차량의 폭 방향을 기준으로 중앙에 설치되고, 지면과 수평으로 설치되며, 상기 테스트 차량의 보닛을 촬영할 수 있도록 설치되는 단안 카메라를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 제1 기하 모델은, 상기 전방 영상으로부터 검출되는 차선을 토대로 획득되는 차선 폭 정보, 및 상기 단안 카메라의 위치 정보를 토대로 상기 테스트 차량으로부터 상기 전방 차량까지의 차간 거리를 상기 제1 제어 파라미터로서 산출하도록 설계된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 차선 폭 정보는, 상기 전방 차량의 차륜을 기준으로 하는 제1 차선 폭(I1)과, 상기 테스트 차량의 보닛을 기준으로 하는 제2 차선 폭(I2)을 포함하고, 상기 단안 카메라의 위치 정보는, 지면을 기준으로 하는 상기 단안 카메라의 제1 높이(h1), 상기 테스트 차량의 보닛을 기준으로 하는 상기 단안 카메라의 제2 높이(h2), 지면과 평행한 방향을 기준으로 상기 보닛으로부터 상기 단안 카메라까지의 제1 거리(b), 및 지면과 평행한 방향을 기준으로 상기 테스트 차량의 최전단으로부터 상기 단안 카메라까지의 제2 거리(c)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 제어 파라미터 산출부는, 상기 제1 기하 모델을 토대로, 상기 테스트 차량의 최전단으로부터, 상기 테스트 차량의 종방향을 기준으로 상기 테스트 차량의 보닛에 의해 형성되는 상기 단안 카메라의 사각지대의 종단 지점까지의 거리(a)와, 상기 종단 지점으로부터 상기 전방 차량의 차륜까지의 거리(d_image)를 산출한 후, 상기 산출된 거리(a, d_image)와 상기 전방 차량의 재원 정보를 이용하여 상기 차간 거리(d_front)로서 상기 테스트 차량의 최전단으로부터 상기 전방 차량의 최후단까지의 거리를 산출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 제어 파라미터 산출부는, 상기 제1 기하 모델을 토대로, 상기 제1 및 제2 높이(h1, h2)와 상기 제1 및 제2 거리(b, c)를 이용하여 상기 거리(a)를 산출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 제어 파라미터 산출부는, 상기 제1 기하 모델을 토대로, 상기 제1 및 제2 차선 폭(I1, I2)을 이용하여, 상기 종단 지점에서 지면으로부터 상기 단안 카메라와 상기 전방 차량의 차륜을 연결하는 제1 직선까지의 높이(l)를 산출하고, 상기 거리(a), 상기 제2 거리(c) 및 상기 제1 높이(h1)를 이용하여, 상기 단안 카메라와 상기 종단 지점을 연결하는 제2 직선이 지면과 수직인 직선과 이루는 제1 각도(β)를 산출하며, 상기 제1 각도(β), 상기 거리(a), 상기 제2 거리(c) 및 상기 제1 높이(h1)를 이용하여, 상기 제1 직선 및 상기 제2 직선이 이루는 제2 각도(α)를 산출한 후, 상기 높이(l), 상기 제1 각도(β) 및 상기 제2 각도(α)를 이용하여 상기 거리(d_image)를 산출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 제어 파라미터 산출부는, 상기 거리(a) 및 상기 거리(d_image)를 합산한 값에서 상기 전방 차량의 재원 정보로서 리어 오버행(rear overhang) 길이(d_OH)를 감산하여 상기 차간 거리(d_front)를 산출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 제2 기하 모델은, 상기 테스트 차량의 전방 영상에서의 차선 폭 정보와, 상기 테스트 차량의 재원 정보 및 주행 방향 정보를 인자로 하여, 상기 테스트 차량의 차륜으로부터 상기 주행차로의 차선까지의 최단 거리를 산출하고, 상기 산출된 최단 거리를 토대로 상기 테스트 차량의 좌우측 전륜 중심으로부터 상기 주행차로의 중앙까지의 거리를 상기 제2 제어 파라미터로서 산출하도록 설계된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 차선 폭 정보는, 상기 전방 영상에서의 상기 테스트 차량의 보닛의 상단을 기준으로, 상기 전방 영상 중심으로부터 좌우측 차선까지의 거리(I_2,left, I_2,right)와, 상기 전방 영상의 수평 방향 길이(I)를 포함하고, 상기 재원 정보는, 상기 테스트 차량의 전륜으로부터 상기 테스트 차량의 최전단까지의 거리(d_f,wh), 상기 테스트 차량의 차폭(w_car), 상기 테스트 차량의 최전단으로부터 상기 테스트 차량의 종방향을 기준으로 상기 테스트 차량의 보닛에 의해 형성되는 상기 단안 카메라의 사각지대의 종단 지점까지의 거리(a), 지면과 평행한 방향을 기준으로 상기 테스트 차량의 최전단으로부터 상기 단안 카메라까지의 거리(c), 및 상기 단안 카메라의 화각(θ)을 포함하며, 상기 주행 방향 정보는 상기 테스트 차량 및 상기 주행차로의 차선 간의 상대 헤딩각(ψ)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 제2 기하 모델은, 상기 차선 폭 정보, 상기 재원 정보 및 상기 주행 방향 정보를 토대로 수립되는 제1 내지 제4 관계 모델을 포함하고, 상기 제어 파라미터 산출부는, 상기 제1 내지 제4 관계 모델을 토대로 상기 테스트 차량의 차륜으로부터 상기 주행차로의 차선까지의 최단 거리를 산출하되, 상기 제1 관계 모델은 상기 전방 영상에서의 좌측 차선까지의 거리(I_2,left), 상기 수평 방향 길이(I), 및 상기 좌측 차선까지의 거리(I_2,left) 및 상기 수평 방향 길이(I)에 각각 해당하는 실제 거리(L_2,left, L) 간의 관계 모델이고, 상기 제2 관계 모델은 상기 단안 카메라의 화각(θ) 및 상기 실제 거리(L_2,left, L) 간의 관계 모델이며, 상기 제3 관계 모델은 상기 상대 헤딩각(ψ)으로부터 도출되는, 상기 테스트 차량의 전륜으로부터 상기 테스트 차량의 주행 방향과 수직인 방향으로 상기 주행차로의 차선까지 거리(d_left''), 및 상기 종단 지점으로부터 상기 테스트 차량의 주행 방향과 수직인 방향으로 상기 주행차로의 차선까지의 거리(d_left')에 대한 관계 모델이고, 상기 제4 관계 모델은 상기 제1 내지 제3 관계 모델로 도출되는, 상기 테스트 차량의 차륜으로부터 상기 주행차로의 차선까지의 최단 거리에 대한 관계 모델인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 제1 내지 제4 관계 모델은 각각 하기 수학식 1 내지 4에 따르는 것을 특징으로 한다.

(수학식 1)

(수학식 2)

(수학식 3)

(수학식 4)

본 발명에 있어 제어 파라미터 산출부는, 상기 제2 기하 모델에 따른 하기 수학식 5에 따라 상기 테스트 차량의 좌우측 전륜 중심으로부터 상기 주행차로 중앙까지의 거리(d_center)를 산출하는 것을 특징으로 한다.

(수학식 5)

본 발명에 있어 상기 검증부는, 상기 HDA 시스템을 통해 센싱된, 상기 테스트 차량의 주행차로의 차선까지의 거리 및 상기 테스트 차량의 좌우측 전륜 중심으로부터 상기 주행차로 중앙까지의 거리를 상기 실측치로 결정하고 상기 제1 및 제2 제어 파라미터와 각각 비교하여 상기 제1 및 제2 기하 모델을 검증하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 검증부는, 상기 실측치와 상기 제1 및 제2 제어 파라미터 간의 오차율을 분석하여 상기 기하 모델을 검증하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 HDA 시스템의 시험 평가 방법은 촬영부가, 테스트 차량의 전방 영상을 촬영하는 단계, 제어 파라미터 산출부가, 상기 촬영부에 의해 촬영된 상기 테스트 차량의 전방 영상에 상기 테스트 차량과 전방 차량 간의 상대적 위치를 반영하는 제1 기하 모델을 적용하는 방식과, 상기 테스트 차량의 전방 영상에 상기 테스트 차량의 주행차로의 차선과 상기 테스트 차량 간의 상대적 위치를 반영하는 제2 기하 모델을 적용하는 방식을 이용하여 상기 테스트 차량에 적용된 HDA(Highway Driving Assist) 시스템의 제어를 위한 제1 및 제2 제어 파라미터를 산출하는 단계, 및 검증부가, 상기 테스트 차량이 주행하는 상태에서, 상기 HDA 시스템을 통해 센싱된 상기 테스트 차량의 주행 상태의 실측치와, 상기 제어 파라미터 산출부에 의해 산출된 제1 및 제2 제어 파라미터를 비교하여 상기 제1 및 제2 기하 모델을 검증하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 HDA 시스템은 차량의 전방 영상을 촬영하는 촬영부, 상기 촬영부에 의해 촬영된 상기 차량의 전방 영상에 상기 차량과 전방 차량 간의 상대적 위치를 반영하는 제1 기하 모델을 적용하는 방식과, 상기 차량의 전방 영상에 상기 차량의 주행차로의 차선과 상기 차량 간의 상대적 위치를 반영하는 제2 기하 모델을 적용하는 방식을 이용하여 상기 차량에 적용된 HDA(Highway Driving Assist) 시스템의 제어를 위한 제1 및 제2 제어 파라미터를 산출하고, 상기 산출된 제1 및 제2 제어 파라미터를 이용하여 상기 HDA 시스템을 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는, 상기 제1 기하 모델을 기반으로, 상기 전방 영상으로부터 검출되는 차선을 토대로 획득되는 차선 폭 정보, 및 상기 차량에 설치된 촬영부의 위치 정보를 토대로 상기 차량으로부터 상기 전방 차량까지의 차간 거리를 상기 제1 제어 파라미터로서 산출하고, 상기 제어부는, 상기 제2 기하 모델을 기반으로, 상기 차량의 전방 영상에서의 차선 폭 정보와, 상기 차량의 재원 정보 및 주행 방향 정보를 인자로 하여, 상기 차량의 차륜으로부터 상기 주행차로의 차선까지의 최단 거리를 산출하고, 상기 산출된 최단 거리를 토대로 상기 차량의 좌우측 전륜 중심으로부터 상기 주행차로의 중앙까지의 거리를 상기 제2 제어 파라미터로서 산출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 단안 카메라를 통해 촬영된 차량의 전방 영상에, 전방 차량과의 상대적 위치와, 주행 차로 내에서 차량의 상대적 위치를 반영하는 기하 모델을 적용하여 HDA 시스템의 제어를 위한 제어 파라미터를 산출하고 그 정확도를 검증함으로써, HDA 시스템의 제어를 위한 보다 신뢰성 있는 제어 로직을 제공할 수 있고, 검증된 제어 로직을 실제 차량의 HDA 시스템에 적용함으로써 보다 정확한 HDA 시스템의 동작을 확보할 수 있으며, 제시된 제어 로직은 단안 카메라를 활용하는 점에서 그 상용화 용이성 측면에서도 현실적인 이점을 갖는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 HDA 시스템의 시험 평가 장치를 설명하기 위한 블록구성도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 HDA 시스템의 시험 평가 장치에서 제1 제어 파라미터를 산출하는 제1 기하 모델을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 HDA 시스템의 시험 평가 장치에서 제2 제어 파라미터를 산출하기 위한 제2 기하 모델을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 HDA 시스템의 시험 평가 장치에서 복수의 시나리오를 보인 예시도이다.
도 8 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 HDA 시스템의 시험 평가 장치에서 기하 모델의 검증 결과를 보인 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 HDA 시스템의 시험 평가 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 HDA 시스템을 설명하기 위한 블록구성도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 HDA 시스템의 시험 평가 장치 및 방법, HDA 시스템의 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 HDA 시스템의 시험 평가 장치를 설명하기 위한 블록구성도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 HDA 시스템의 시험 평가 장치에서 제1 제어 파라미터를 산출하는 제1 기하 모델을 설명하기 위한 예시도이며, 도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 HDA 시스템의 시험 평가 장치에서 제2 제어 파라미터를 산출하기 위한 제2 기하 모델을 설명하기 위한 예시도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 HDA 시스템의 시험 평가 장치에서 복수의 시나리오를 보인 예시도이며, 도 8 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 HDA 시스템의 시험 평가 장치에서 기하 모델의 검증 결과를 보인 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 HDA 시스템의 시험 평가 장치는 촬영부(100), 제어 파라미터 산출부(200) 및 검증부(300)를 포함할 수 있다.

촬영부(100)는 테스트 차량의 전방 영상을 촬영하는 단안 카메라에 해당할 수 있다. 본 실시예에서 촬영부(100)는 ⅰ)테스트 차량의 폭 방향을 기준으로 중앙에 설치되고, ⅱ)차량의 전방을 향하는 상태로 지면과 수평으로 설치되며, ⅲ)주행차로의 차선과 테스트 차량의 보닛을 촬영할 수 있도록 설치될 수 있다. 위 조건 ⅰ) 내지 ⅲ)은 이하에서 설명하는 제어 파라미터 산출부(200) 및 검증부(300)의 동작을 위한 촬영부(100)(즉, 단안 카메라)의 설치 조건 및 촬영 조건이 되며, 상기의 설치 조건 및 촬영 조건이 충족될 수 있도록 촬영부(100)는 테스트 차량의 내부의 특정 위치에 설치될 수 있다(예: 차량 내부의 윈드쉴드).

제어 파라미터 산출부(200)는 촬영부(100)에 의해 촬영된 테스트 차량의 전방 영상에 테스트 차량과 전방 차량 간의 상대적 위치를 반영하는 제1 기하 모델을 적용하는 방식과, 테스트 차량의 전방 영상에 테스트 차량의 주행차로의 차선과 테스트 차량 간의 상대적 위치를 반영하는 제2 기하 모델을 적용하는 방식을 이용하여 테스트 차량에 적용된 HDA(Highway Driving Assist) 시스템의 제어를 위한 제1 및 제2 제어 파라미터를 산출할 수 있다. HDA 시스템은 차량의 GPS 정보를 기반으로 전방 차량과 차선을 인식하고 그 간격을 일정하게 유지하는 시스템으로서, 차량의 종방향 제어를 통해 전방 차량 간의 차간 거리를 일정 거리로 유지하고, 횡방향 제어를 통해 차선과의 거리를 일정 거리로 유지하도록 동작한다. 이에 따라, 상기한 HDA 시스템의 제어를 위한 제1 제어 파라미터는 차량의 종방향 제어를 위한, 테스트 차량으로부터 전방 차량까지의 차간 거리에 해당하고, 제2 제어 파라미터는 차량의 횡방향 제어를 위한, 테스트 차량의 좌우측 전륜 중심으로부터 주행차로의 중앙까지의 거리에 해당할 수 있다.

본 실시예에서 제1 기하 모델은 촬영부(100)에 의해 촬영된 전방 영상을 토대로 HDA 시스템을 제어하기 위한 제1 제어 파라미터를 산출하기 위한, 후술하는 수학식 1 내지 7로 정의되고, 제2 기하 모델 또한 촬영부(100)에 의해 촬영된 전방 영상을 토대로 HDA 시스템을 제어하기 위한 제2 제어 파라미터를 산출하기 위한, 후술하는 수학식 8 내지 11로 정의되어, 후술하는 검증부(300)에 의해 그 성능이 검증된 후 실제 차량에 적용되어 HDA 시스템을 제어하기 위한 제어 모델로 활용될 수 있다.

이하에서는 제1 제어 파라미터가 산출되는 과정과 제2 제어 파라미터가 산출되는 과정에 대하여 각각 설명한다. 본 실시예의 이해를 돕기 위해, 이하에서 표기하는 것과 같이 제1 제어 파라미터가 산출되는 과정에서 활용되는 인자와 제2 제어 파라미터가 산출되는 과정에서 활용되는 인자를 구분하여 설명하지만, 동일한 부호로 표기하는 것은 동일한 인자를 의미하는 것으로 하며, 또한 제1 및 제2 제어 파라미터가 산출되는 과정은 순차적으로 수행되는 것이 아닌, 독립적, 병렬적 과정임을 밝혀둔다.

먼저, 제1 제어 파라미터가 산출되는 과정에 대하여 설명한다. 제1 제어 파라미터의 산출 과정에서 활용되는 인자를 도 2 및 도 3을 참조하여 정의하면 다음과 같다.

- I1: 전방 차량의 차륜을 기준으로 하는 제1 차선 폭

- I2: 테스트 차량의 보닛을 기준으로 하는 제2 차선 폭

- h1: 지면을 기준으로 하는 단안 카메라의 제1 높이

- h2: 테스트 차량의 보닛을 기준으로 하는 단안 카메라의 제2 높이

- a: 테스트 차량의 최전단으로부터, 테스트 차량의 종방향을 기준으로 보닛에 의해 형성되는 단안 카메라의 사각지대의 종단 지점까지의 거리

- b: 지면과 평행한 방향을 기준으로 보닛으로부터 단안 카메라까지의 제1 거리

- c: 지면과 평행한 방향을 기준으로 테스트 차량의 최전단으로부터 단안 카메라까지의 제2 거리

- l: 종단 지점에서 지면으로부터 단안 카메라와 전방 차량의 차륜을 연결하는 제1 직선까지의 높이

- β: 단안 카메라와 종단 지점을 연결하는 제2 직선이 지면과 수직인 직선과 이루는 제1 각도

- α: 제1 직선 및 제2 직선이 이루는 제2 각도

- d_image: 종단 지점으로부터 전방 차량의 차륜까지의 거리

- d_OH: 전방 차량의 리어 오버행(rear overhang) 길이

- d_front: 테스트 차량의 최전단으로부터 전방 차량의 최후단까지의 차간 거리

위 정의에 기초하여 제어 파라미터 산출부(200)의 동작을 설명하면, 전술한 것과 같이 제어 파라미터 산출부(200)는 촬영부(100)에 의해 촬영된 테스트 차량의 전방 영상에 테스트 차량과 전방 차량 간의 상대적 위치를 반영하는 제1 기하 모델을 적용하는 방식을 이용하여 테스트 차량에 적용된 HDA 시스템의 제어를 위한 제1 제어 파라미터를 산출할 수 있다. 상기한 제1 기하 모델은 전방 영상으로부터 검출되는 차선을 토대로 획득되는 차선 폭 정보, 및 단안 카메라의 위치 정보를 토대로 테스트 차량으로부터 전방 차량까지의 차간 거리를 제1 제어 파라미터로서 산출하도록 설계되어 있을 수 있으며, 여기서, 차선 폭 정보는 전방 차량의 차륜을 기준으로 하는 제1 차선 폭(I1)과, 차량의 보닛을 기준으로 하는 제2 차선 폭(I2)을 포함할 수 있다.

도 2는 단안 카메라를 통해 촬영된 전방 영상으로부터 차선 폭 정보가 획득되는 과정의 예시를 보이고 있다. 전방 영상으로부터 좌측 차선 및 우측 차선이 검출되고, 검출된 좌측 차선 및 우측 차선이 만나는 지점은 소실점을 형성한다.

전방 영상에서, 제1 차선 폭(I1)은 전방 차량의 차륜(후륜)과 지면이 접하는 지점을 기준으로 좌측 차선 및 우측 차선 간의 거리를 의미하며, 제2 차선 폭(I2)은 차량의 보닛(B, 예: 전방 영상에서 보닛 최상단)을 기준으로 좌측 차선 및 우측 차선 간의 거리를 의미한다. 제1 차선 폭(I1) 및 제2 차선 폭(I2)은 전방 영상에서의 거리값을 가지므로 제1 차선 폭(I1)의 값은 제2 차선 폭(I2)의 값보다 작은 값을 갖게 된다. 도 2에서 높이(H1)는 제1 차선 폭(I1) 및 제2 차선 폭(I2) 간의 수직 거리를 의미하고, 높이(H2)는 소실점으로부터 제1 차선 폭(I1)이 형성하는 직선까지의 수직 거리를 의미한다. 단안 카메라를 통해 촬영된 전방 영상으로부터 상기한 차선 폭(I1, I2)과 높이(H1, H2)를 산출하기 위한 영상 처리 알고리즘이 제어 파라미터 산출부(200)에 미리 정의되어 있을 수 있다(또한, 후술하는 전방 차량의 리어 오버행(rear overhang) 길이(d_OH) 또한 상기의 영상 처리 알고리즘을 통해 획득될 수 있다).

전술한 과정을 통해 차선 폭 정보가 획득되면, 제어 파라미터 산출부(200)는 테스트 차량에 설치된 단안 카메라의 위치 정보와 차선 폭 정보를 제1 기하 모델에 적용하여 테스트 차량으로부터 전방 차량까지의 차간 거리를 산출할 수 있다. 도 3은 본 실시예의 이해를 돕기 위해 제1 기하 모델을 도식화하여 나타내고 있으며, 구체적인 수학식은 후술하는 수학식 1 내지 7을 따른다. 도 3을 참조할 때, 제1 기하 모델에 고려되는 단안 카메라의 위치 정보는, 지면을 기준으로 하는 단안 카메라의 제1 높이(h1), 테스트 차량의 보닛을 기준으로 하는 단안 카메라의 제2 높이(h2), 지면과 평행한 방향을 기준으로 보닛으로부터 단안 카메라까지의 제1 거리(b), 및 지면과 평행한 방향을 기준으로 테스트 차량의 최전단으로부터 단안 카메라까지의 제2 거리(c)를 포함할 수 있다.

도 3에 도시된 것과 같이 본 실시예에서 최종적으로 산출되는 차간 거리(d_front)는 테스트 차량의 최전단(예: 전방 범퍼)으로부터 전방 차량의 최후단(예: 후방 범퍼)까지의 거리이며, 이와 같은 차간 거리(d_real)를 산출하기 위해 본 실시예에서는 세 개의 거리 파라미터, 즉 거리(a), 거리(d_image), 및 전방 차량의 재원 정보로서 리어 오버행(rear overhang) 길이(d_OH)를 채용한다.

거리(a)는 테스트 차량의 최전단으로부터, 테스트 차량의 종방향을 기준으로 보닛에 의해 형성되는 단안 카메라의 사각지대의 종단 지점(도 3의 P, 차량의 종방향을 기준으로 단안 카메라의 사각지대의 최전단 지점으로 표현될 수도 있다)까지의 거리를 의미한다. 거리(d_image)는 전술한 종단 지점으로부터 전방 차량의 차륜(후륜)까지의 거리를 의미한다. 상기와 같은 거리(a) 및 거리(d_image)의 정의에 따를 때, 본 실시예의 차간 거리는 거리(a) 및 거리(d_image)를 합산한 값에서 전방 차량의 리어 오버행(rear overhang) 길이(d_OH)를 감산하여 산출될 수 있다. 이를 수학식으로 표현하면 하기 수학식 1과 같다.

(수학식 1)

이제, 수학식 1의 인자인 거리(a) 및 거리(d_image)를 산출하는 과정을 구체적으로 설명한다.

먼저, 제어 파라미터 산출부(200)는 제1 기하 모델을 토대로, 제1 및 제2 높이(h1, h2)와 제1 및 제2 거리(b, c)를 이용하여 거리(a)를 산출할 수 있다. 현재 테스트 차량에 설치된 단안 카메라의 위치 정보는 제어 파라미터 산출부(200)에 미리 저장되어 있을 수 있다. 도 3을 참조하여 비례식을 이용하면, 거리(a)는 하기 수학식 2에 따라 산출될 수 있다.

(수학식 2)

다음으로, 거리(d_image)를 산출하는 과정은, 제1 기하 모델을 토대로, 도 3에서 높이(l)를 산출하는 과정, 제1 각도(β)를 산출하는 과정, 제2 각도(α)를 산출하는 과정 및 거리(d_image)를 산출하는 과정으로 이루어질 수 있다.

구체적으로, 제어 파라미터 산출부(200)는 제1 및 제2 차선 폭(I1, I2)을 이용하여, 종단 지점에서 지면으로부터 단안 카메라와 전방 차량의 차륜을 연결하는 제1 직선까지의 높이(l)를 산출할 수 있다. 전방 영상으로부터 획득된 제2 차선 폭(I2)이 제1 높이(h1)에 대응되고, 제2 차선 폭(I2) 및 제1 차선 폭(I1) 간의 차이가 상기의 높이(l)에 대응되는 비례 관계를 고려할 때, 높이(l)는 하기 수학식 3에 따라 산출될 수 있다.

(수학식 3)

그리고, 제어 파라미터 산출부(200)는 거리(a), 제2 거리(c) 및 제1 높이(h1)를 이용하여, 단안 카메라와 종단 지점을 연결하는 제2 직선이 지면과 수직인 직선과 이루는 제1 각도(β)를 산출할 수 있다. 도 3을 참조할 때, 제1 각도(β)는 하기 수학식 4에 따라 산출될 수 있다.

(수학식 4)

그리고, 제어 파라미터 산출부(200)는 제1 각도(β), 거리(a), 제2 거리(c) 및 제1 높이(h1)를 이용하여, 제1 직선 및 제2 직선이 이루는 제2 각도(α)를 산출할 수 있다. 도 3을 참조할 때, 제2 각도(α)는 하기 수학식 5에 따라 산출될 수 있다.

(수학식 5)

마지막으로, 제어 파라미터 산출부(200)는 높이(l), 제1 각도(β) 및 제2 각도(α)를 이용하여 거리(d_image)를 산출할 수 있다. 도 3을 참조할 때, 거리(d_image)는 하기 수학식 6에 따라 산출될 수 있다.

(수학식 6)

전술한 과정을 통해 거리(a) 및 거리(d_image)가 산출되면, 전술한 수학식 1에 따라 최종적인 차간 거리(d_front)가 제1 제어 파라미터로서 산출될 수 있으며, 최종 차간 거리는 하기 수학식 7과 같다.

(수학식 7)

다음으로, 제2 제어 파라미터가 산출되는 과정에 대하여 설명한다. 제2 제어 파라미터의 산출 과정에서 활용되는 인자를 도 4 내지 도 6을 참조하여 정의하면 다음과 같다.

- I_2,left, I_2,right: 테스트 차량의 보닛의 상단을 기준으로, 전방 영상 중심으로부터 좌측 차선까지의 거리(I_2,left) 및 우측 차선까지의 거리(I_2,right)(영상 기준 거리)

- I: 전방 영상의 수평 방향 길이

- L_2,left: 전방 영상에서의 좌측 차선까지의 거리(I_2,left)에 해당하는 실제 거리(전방 영상으로부터 L_2,left를 산출하기 위한 영상 처리 알고리즘이 제어 파라미터 산출부(200)에 미리 정의되어 있을 수 있다)

- L: 전방 영상에서의 수평 방향 길이(I)에 해당하는 실제 거리(마찬가지로, 전방 영상으로부터 L을 산출하기 위한 영상 처리 알고리즘이 제어 파라미터 산출부(200)에 미리 정의되어 있을 수 있다)

- d_f,wh: 테스트 차량의 전륜으로부터 최전단(예: 전방 범퍼)까지의 거리

- w_car: 테스트 차량의 차폭

- a: 테스트 차량의 최전단으로부터, 테스트 차량의 종방향을 기준으로 보닛에 의해 형성되는 단안 카메라의 사각지대의 종단 지점까지의 거리(제2 파라미터가 산출되는 실시예에서 종단 지점(p)은 단안 카메라의 사각지대의 최전단의 지점들 중 차륜으로부터 테스트 차량의 종방향으로 연장되는 직선과 만나는 지점으로 정의하기로 한다)

- c: 지면과 평행한 방향을 기준으로 차량의 최전단으로부터 단안 카메라까지의 거리

- k: 종단 지점으로부터 테스트 차량의 주행 방향으로 연장되는 직선과 차선이 만나는 지점과 종단 지점 간의 거리

- θ: 단안 카메라의 화각

- ψ: 테스트 차량 및 주행차로의 차선 간의 상대 헤딩각

- d_left'': 차량의 전륜(좌측 전륜)으로부터 테스트 차량의 주행 방향과 수직인 방향으로 주행차로의 차선(좌측 차선)까지 거리

- d_left': 상기 종단 지점으로부터 테스트 차량의 주행 방향과 수직인 방향으로 주행차로의 차선까지의 거리

- d_left: 테스트 차량의 좌측 전륜으로부터 주행차로의 좌측 차선까지의 최단 거리

- d_right: 테스트 차량의 우측 전륜으로부터 주행차로의 우측 차선까지의 최단 거리

- d_center: 테스트 차량의 좌우측 전륜 중심으로부터 주행차로 중앙까지의 거리

위 정의에 기초하여 제어 파라미터 산출부(200)의 동작을 설명하면, 전술한 것과 같이 제어 파라미터 산출부(200)는 촬영부(100)에 의해 촬영된 테스트 차량의 전방 영상에 테스트 차량과 주행차로의 차선 간의 상대적 위치를 반영하는 제2 기하 모델을 적용하는 방식을 이용하여 테스트 차량에 적용된 HDA 시스템의 제어를 위한 제2 제어 파라미터를 산출할 수 있다. 상기한 제2 기하 모델은 테스트 차량의 전방 영상에서의 차선 폭 정보와, 테스트 차량의 재원 정보 및 주행 방향 정보를 인자로 하여, 테스트 차량의 차륜으로부터 주행차로의 차선까지의 최단 거리를 산출하고, 산출된 최단 거리를 토대로 테스트 차량의 좌우측 전륜 중심으로부터 주행차로의 중앙까지의 거리를 제2 제어 파라미터로서 산출하도록 설계되어 있을 수 있다.

여기서, 차선 폭 정보는 전방 영상에서의 테스트 차량의 보닛의 상단을 기준으로, 전방 영상 중심으로부터 좌우측 차선까지의 거리(I_2,left, I_2,right)와, 전방 영상의 수평 방향 길이(I)를 포함할 수 있다. 재원 정보는 테스트 차량의 전륜으로부터 테스트 차량의 최전단까지의 거리(d_f,wh), 테스트 차량의 차폭(w_car), 테스트 차량의 최전단으로부터 테스트 차량의 종방향을 기준으로 보닛에 의해 형성되는 단안 카메라의 사각지대의 종단 지점까지의 거리(a), 지면과 평행한 방향을 기준으로 테스트 차량의 최전단으로부터 단안 카메라까지의 거리(c), 및 단안 카메라의 화각(θ)을 포함할 수 있다(이러한 차량의 재원 정보는 제어 파라미터 산출부(200)에 미리 저장되어 있을 수 있다). 그리고, 주행 방향 정보는 테스트 차량 및 주행차로의 차선 간의 상대 헤딩각(ψ)을 포함할 수 있다(전방 영상에서 검출된 차선을 토대로 획득될 수 있다).

이에 따라, 제2 기하 모델은, 상기한 차선 폭 정보, 재원 정보 및 주행 방향 정보를 토대로 수립되는 제1 내지 제4 관계 모델을 포함할 수 있으며, 제어 파라미터 산출부(200)는 제1 내지 제4 관계 모델을 토대로 테스트 차량의 차륜으로부터 주행차로의 차선까지의 최단 거리를 산출하도록 동작할 수 있다.

도 4 내지 도 6을 참조하여 제1 내지 제4 관계 모델을 설명하면, 제1 관계 모델은 전방 영상에서의 좌측 차선까지의 거리(I_2,left), 수평 방향 길이(I), 및 좌측 차선까지의 거리(I_2,left) 및 수평 방향 길이(I)에 각각 해당하는 실제 거리(L_2,left, L) 간의 관계 모델이며, 비례식을 통해 하기 수학식 8과 같이 표현될 수 있다.

(수학식 8)

제2 관계 모델은 단안 카메라의 화각(θ) 및 실제 거리(L_2,left, L) 간의 관계 모델이며, 단안 카메라는 그 종류마다 다른 화각을 가지므로, 현재 테스트 차량에 적용된 단안 카메라의 화각을 θ라 할 때 제2 관계 모델은 하기 수학식 9와 같이 표현될 수 있다.

(수학식 9)

제3 관계 모델은 상대 헤딩각(ψ)으로부터 도출되는, 테스트 차량의 전륜으로부터 테스트 차량의 주행 방향과 수직인 방향으로 주행차로의 차선까지 거리(d_left''), 및 종단 지점으로부터 테스트 차량의 주행 방향과 수직인 방향으로 주행차로의 차선까지의 거리(d_left')에 대한 관계 모델이며, 삼각함수 및 비례식을 통해 하기 수학식 10과 같이 표현될 수 있다.

(수학식 10)

제4 관계 모델은 제1 내지 제3 관계 모델로 도출되는, 테스트 차량의 차륜으로부터 주행차로의 차선까지의 최단 거리에 대한 관계 모델이며, 즉 상기한 수학식 8 내지 10을 d_left에 대하여 정리하는 방식을 통해 하기의 수학식 11과 같이 표현될 수 있다(d_right도 우측 차륜 및 우측 차선을 기준으로 상기의 수학식 1 내지 3을 적용하여 도출될 수 있다).

(수학식 11)

이에 따라, 제어 파라미터 산출부(200)는 제2 기하 모델에 따른 하기 수학식 12에 따라 테스트 차량의 좌우측 전륜 중심으로부터 주행차로 중앙까지의 거리(d_center)를 산출할 수 있다.

(수학식 11)

이상에서 설명한, 제어 파라미터 산출부(200)에 의해 산출된 제1 및 제2 제어 파라미터의 정확도는 검증부(300)에 의해 검증될 수 있다. 즉, 검증부(300)는 테스트 차량이 주행하는 상태에서, 테스트 차량에 적용된 HDA 시스템을 통해 센싱된 테스트 차량의 주행 상태의 실측치와, 제어 파라미터 산출부(200)에 의해 산출된 제1 및 제2 제어 파라미터를 비교하여 제1 및 제2 기하 모델을 검증할 수 있다. 이 경우, 검증부(300)는 HDA 시스템을 통해 센싱된, 차간 거리와 테스트 차량의 주행차로의 차선까지의 거리를 실측치로 결정하고 제어 파라미터 산출부(200)에 의해 산출된 제1 및 제2 제어 파라미터와 각각 비교하여 제1 및 제2 기하 모델을 검증할 수 있으며, 검증 방법으로서 실측치 및 제어 파라미터 간의 오차율을 분석하는 방법이 채용될 수 있다.

한편, 검증부(300)는 제1 및 제2 기하 모델을 검증할 때, 미리 설정된 하나 이상의 시나리오에 따라 테스트 차량이 주행하는 상태에서 기하 모델을 검증할 수 있으며, 도 7 및 하기 표 1은 복수의 시나리오의 예시를 보이고 있다.

[표 1]

도 8 내지 도 12는 각 시나리오에 따른 기하 모델의 검증 과정에서의 측정치를 도시하고 있다(각 시나리오별 3회 검증). 도 8 및 도 9는 시나리오 1, 3, 4, 5에 대하여 요레이트 및 주행차로 중앙까지의 거리(d_center)를 나타내고, 도 10 내지 도 12는 시나리오 6, 8, 9, 10, 11, 12에 대하여 요레이트, 차간 거리(d_front) 및 주행차로 중앙까지의 거리(d_center)를 나타낸다.

이상에서 설명한 시험 평가 방법을 통해 HDA 시스템의 제어를 위한 보다 신뢰성 있는 제어 로직을 제공하고 검증할 수 있다.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 HDA 시스템의 시험 평가 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 13을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 HDA 시스템의 시험 평가 방법을 설명하면, 먼저 촬영부(100)는 테스트 차량의 전방 영상을 촬영한다(S100).

이어서, 제어 파라미터 산출부(200)는 S100 단계에서 촬영된 테스트 차량의 전방 영상에 테스트 차량과 전방 차량 간의 상대적 위치를 반영하는 제1 기하 모델을 적용하는 방식과, 테스트 차량의 전방 영상에 테스트 차량의 주행차로의 차선과 테스트 차량 간의 상대적 위치를 반영하는 제2 기하 모델을 적용하는 방식을 이용하여 테스트 차량에 적용된 HDA 시스템의 제어를 위한 제1 및 제2 제어 파라미터를 산출한다.

이어서, 검증부(300)는 테스트 차량이 주행하는 상태에서, HDA 시스템을 통해 센싱된 테스트 차량의 주행 상태의 실측치와, S200 단계에서 산출된 제1 및 제2 제어 파라미터를 비교하여 제1 및 제2 기하 모델을 검증한다(S300).

S100 단계 내지 S300 단계에 대한 설명은 전술한 것이므로 구체적인 설명은 생략한다.

한편, 위에서 설명한 실시예를 통해 제1 및 제2 기하 모델이 검증된 경우, 도 14에 도시된 것과 같이, 검증된 제1 및 제2 기하 모델은 실제 차량의 HDA 시스템에 적용되어 HDA 시스템의 제어에 활용될 수 있다. 이 경우, HDA 시스템의 제어부(400)(ECU)는 촬영부(100)에 의해 촬영된 차량의 전방 영상에 차량과 전방 차량 간의 상대적 위치를 반영하는 제1 기하 모델을 적용하는 방식과, 차량의 전방 영상에 차량의 주행차로의 차선과 차량 간의 상대적 위치를 반영하는 제2 기하 모델을 적용하는 방식을 이용하여 차량에 적용된 HDA 시스템의 제어를 위한 제1 및 제2 제어 파라미터를 산출하고, 산출된 제1 및 제2 제어 파라미터를 이용하여 HDA 시스템을 제어할 수 있다. 이 경우, 제어부(400)는 제1 기하 모델을 기반으로, 전방 영상으로부터 검출되는 차선을 토대로 획득되는 차선 폭 정보, 및 차량에 설치된 촬영부(100)의 위치 정보를 토대로 차량으로부터 전방 차량까지의 차간 거리를 제1 제어 파라미터로서 산출할 수 있으며, 또한 제2 기하 모델을 기반으로, 차량의 전방 영상에서의 차선 폭 정보와, 차량의 재원 정보 및 주행 방향 정보를 인자로 하여, 차량의 차륜으로부터 주행차로의 차선까지의 최단 거리를 산출하고, 산출된 최단 거리를 토대로 차량의 좌우측 전륜 중심으로부터 주행차로의 중앙까지의 거리를 제2 제어 파라미터로서 산출할 수 있다. 제1 및 제2 기하 모델에 대한 설명은 전술한 것과 같다.

이와 같이 본 실시예는 단안 카메라를 통해 촬영된 차량의 전방 영상에, 전방 차량과의 상대적 위치와, 주행 차로 내에서 차량의 상대적 위치를 반영하는 기하 모델을 적용하여 HDA 시스템의 제어를 위한 제어 파라미터를 산출하고 그 정확도를 검증함으로써, HDA 시스템의 제어를 위한 보다 신뢰성 있는 제어 로직을 제공할 수 있고, 검증된 제어 로직을 실제 차량의 HDA 시스템에 적용함으로써 보다 정확한 HDA 시스템의 동작을 확보할 수 있으며, 제시된 제어 로직은 단안 카메라를 활용하는 점에서 그 상용화 용이성 측면에서도 현실적인 이점을 갖는다.

본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.

100: 촬영부
200: 제어 파라미터 산출부
300: 검증부
400: 제어부

Claims

테스트 차량의 전방 영상을 촬영하는 촬영부;
상기 촬영부에 의해 촬영된 상기 테스트 차량의 전방 영상에 상기 테스트 차량과 전방 차량 간의 상대적 위치를 반영하는 제1 기하 모델을 적용하는 방식과, 상기 테스트 차량의 전방 영상에 상기 테스트 차량의 주행차로의 차선과 상기 테스트 차량 간의 상대적 위치를 반영하는 제2 기하 모델을 적용하는 방식을 이용하여 상기 테스트 차량에 적용된 HDA(Highway Driving Assist) 시스템의 제어를 위한 제1 및 제2 제어 파라미터를 산출하는 제어 파라미터 산출부; 및
상기 테스트 차량이 주행하는 상태에서, 상기 HDA 시스템을 통해 센싱된 상기 테스트 차량의 주행 상태의 실측치와, 상기 제어 파라미터 산출부에 의해 산출된 제1 및 제2 제어 파라미터를 비교하여 상기 제1 및 제2 기하 모델을 검증하는 검증부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 HDA 시스템의 시험 평가 장치.
제1항에 있어서,
상기 촬영부는, 상기 테스트 차량의 폭 방향을 기준으로 중앙에 설치되고, 지면과 수평으로 설치되며, 상기 테스트 차량의 보닛을 촬영할 수 있도록 설치되는 단안 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 HDA 시스템의 시험 평가 장치.
제2항에 있어서,
상기 제1 기하 모델은, 상기 전방 영상으로부터 검출되는 차선을 토대로 획득되는 차선 폭 정보, 및 상기 단안 카메라의 위치 정보를 토대로 상기 테스트 차량으로부터 상기 전방 차량까지의 차간 거리를 상기 제1 제어 파라미터로서 산출하도록 설계된 것을 특징으로 하는 HDA 시스템의 시험 평가 장치.
제3항에 있어서,
상기 차선 폭 정보는, 상기 전방 차량의 차륜을 기준으로 하는 제1 차선 폭(I1)과, 상기 테스트 차량의 보닛을 기준으로 하는 제2 차선 폭(I2)을 포함하고,
상기 단안 카메라의 위치 정보는, 지면을 기준으로 하는 상기 단안 카메라의 제1 높이(h1), 상기 테스트 차량의 보닛을 기준으로 하는 상기 단안 카메라의 제2 높이(h2), 지면과 평행한 방향을 기준으로 상기 보닛으로부터 상기 단안 카메라까지의 제1 거리(b), 및 지면과 평행한 방향을 기준으로 상기 테스트 차량의 최전단으로부터 상기 단안 카메라까지의 제2 거리(c)를 포함하는 것을 특징으로 하는 HDA 시스템의 시험 평가 장치.
제4항에 있어서,
상기 제어 파라미터 산출부는, 상기 제1 기하 모델을 토대로,
상기 테스트 차량의 최전단으로부터, 상기 테스트 차량의 종방향을 기준으로 상기 테스트 차량의 보닛에 의해 형성되는 상기 단안 카메라의 사각지대의 종단 지점까지의 거리(a)와, 상기 종단 지점으로부터 상기 전방 차량의 차륜까지의 거리(d_image)를 산출한 후, 상기 산출된 거리(a, d_image)와 상기 전방 차량의 재원 정보를 이용하여 상기 차간 거리(d_front)로서 상기 테스트 차량의 최전단으로부터 상기 전방 차량의 최후단까지의 거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 HDA 시스템의 시험 평가 장치.
제5항에 있어서,
상기 제어 파라미터 산출부는, 상기 제1 기하 모델을 토대로,
상기 제1 및 제2 높이(h1, h2)와 상기 제1 및 제2 거리(b, c)를 이용하여 상기 거리(a)를 산출하는 것을 특징으로 하는 HDA 시스템의 시험 평가 장치.
제6항에 있어서,
상기 제어 파라미터 산출부는, 상기 제1 기하 모델을 토대로,
상기 제1 및 제2 차선 폭(I1, I2)을 이용하여, 상기 종단 지점에서 지면으로부터 상기 단안 카메라와 상기 전방 차량의 차륜을 연결하는 제1 직선까지의 높이(l)를 산출하고,
상기 거리(a), 상기 제2 거리(c) 및 상기 제1 높이(h1)를 이용하여, 상기 단안 카메라와 상기 종단 지점을 연결하는 제2 직선이 지면과 수직인 직선과 이루는 제1 각도(β)를 산출하며,
상기 제1 각도(β), 상기 거리(a), 상기 제2 거리(c) 및 상기 제1 높이(h1)를 이용하여, 상기 제1 직선 및 상기 제2 직선이 이루는 제2 각도(α)를 산출한 후,
상기 높이(l), 상기 제1 각도(β) 및 상기 제2 각도(α)를 이용하여 상기 거리(d_image)를 산출하는 것을 특징으로 하는 HDA 시스템의 시험 평가 장치.
제7항에 있어서,
상기 제어 파라미터 산출부는,
상기 거리(a) 및 상기 거리(d_image)를 합산한 값에서 상기 전방 차량의 재원 정보로서 리어 오버행(rear overhang) 길이(d_OH)를 감산하여 상기 차간 거리(d_front)를 산출하는 것을 특징으로 하는 HDA 시스템의 시험 평가 장치.
제2항에 있어서,
상기 제2 기하 모델은, 상기 테스트 차량의 전방 영상에서의 차선 폭 정보와, 상기 테스트 차량의 재원 정보 및 주행 방향 정보를 인자로 하여, 상기 테스트 차량의 차륜으로부터 상기 주행차로의 차선까지의 최단 거리를 산출하고, 상기 산출된 최단 거리를 토대로 상기 테스트 차량의 좌우측 전륜 중심으로부터 상기 주행차로의 중앙까지의 거리를 상기 제2 제어 파라미터로서 산출하도록 설계된 것을 특징으로 하는 HDA 시스템의 시험 평가 장치.
제9항에 있어서,
상기 차선 폭 정보는, 상기 전방 영상에서의 상기 테스트 차량의 보닛의 상단을 기준으로, 상기 전방 영상 중심으로부터 좌우측 차선까지의 거리(I_2,left, I_2,right)와, 상기 전방 영상의 수평 방향 길이(I)를 포함하고,
상기 재원 정보는, 상기 테스트 차량의 전륜으로부터 상기 테스트 차량의 최전단까지의 거리(d_f,wh), 상기 테스트 차량의 차폭(w_car), 상기 테스트 차량의 최전단으로부터 상기 테스트 차량의 종방향을 기준으로 상기 테스트 차량의 보닛에 의해 형성되는 상기 단안 카메라의 사각지대의 종단 지점까지의 거리(a), 지면과 평행한 방향을 기준으로 상기 테스트 차량의 최전단으로부터 상기 단안 카메라까지의 거리(c), 및 상기 단안 카메라의 화각(θ)을 포함하며,
상기 주행 방향 정보는 상기 테스트 차량 및 상기 주행차로의 차선 간의 상대 헤딩각(ψ)을 포함하는 것을 특징으로 하는 HDA 시스템의 시험 평가 장치.
제10항에 있어서,
상기 제2 기하 모델은, 상기 차선 폭 정보, 상기 재원 정보 및 상기 주행 방향 정보를 토대로 수립되는 제1 내지 제4 관계 모델을 포함하고,
상기 제어 파라미터 산출부는, 상기 제1 내지 제4 관계 모델을 토대로 상기 테스트 차량의 차륜으로부터 상기 주행차로의 차선까지의 최단 거리를 산출하되,
상기 제1 관계 모델은 상기 전방 영상에서의 좌측 차선까지의 거리(I_2,left), 상기 수평 방향 길이(I), 및 상기 좌측 차선까지의 거리(I_2,left) 및 상기 수평 방향 길이(I)에 각각 해당하는 실제 거리(L_2,left, L) 간의 관계 모델이고,
상기 제2 관계 모델은 상기 단안 카메라의 화각(θ) 및 상기 실제 거리(L_2,left, L) 간의 관계 모델이며,
상기 제3 관계 모델은 상기 상대 헤딩각(ψ)으로부터 도출되는, 상기 테스트 차량의 전륜으로부터 상기 테스트 차량의 주행 방향과 수직인 방향으로 상기 주행차로의 차선까지 거리(d_left''), 및 상기 종단 지점으로부터 상기 테스트 차량의 주행 방향과 수직인 방향으로 상기 주행차로의 차선까지의 거리(d_left')에 대한 관계 모델이고,
상기 제4 관계 모델은 상기 제1 내지 제3 관계 모델로 도출되는, 상기 테스트 차량의 차륜으로부터 상기 주행차로의 차선까지의 최단 거리에 대한 관계 모델인 것을 특징으로 하는 HDA 시스템의 시험 평가 장치.
제11항에 있어서,
상기 제1 내지 제4 관계 모델은 각각 하기 수학식 1 내지 4에 따르는 것을 특징으로 하는 HDA 시스템의 시험 평가 장치.
(수학식 1)

(수학식 2)

(수학식 3)

(수학식 4)

여기서, d_left는 상기 테스트 차량의 좌측 전륜으로부터 상기 주행차로의 좌측 차선까지의 최단 거리이고, d_right는 상기 테스트 차량의 우측 전륜으로부터 상기 주행차로의 우측 차선까지의 최단 거리이다.
제12항에 있어서,
상기 제어 파라미터 산출부는, 상기 제2 기하 모델에 따른 하기 수학식 5에 따라 상기 테스트 차량의 좌우측 전륜 중심으로부터 상기 주행차로 중앙까지의 거리(d_center)를 산출하는 것을 특징으로 하는 HDA 시스템의 시험 평가 장치.
(수학식 5)
제1항에 있어서,
상기 검증부는, 상기 HDA 시스템을 통해 센싱된, 상기 테스트 차량의 주행차로의 차선까지의 거리 및 상기 테스트 차량의 좌우측 전륜 중심으로부터 상기 주행차로 중앙까지의 거리를 상기 실측치로 결정하고 상기 제1 및 제2 제어 파라미터와 각각 비교하여 상기 제1 및 제2 기하 모델을 검증하는 것을 특징으로 하는 HDA 시스템의 시험 평가 장치.
제1항에 있어서,
상기 검증부는, 상기 실측치와 상기 제1 및 제2 제어 파라미터 간의 오차율을 분석하여 상기 기하 모델을 검증하는 것을 특징으로 하는 HDA 시스템의 시험 평가 장치.
촬영부가, 테스트 차량의 전방 영상을 촬영하는 단계;
제어 파라미터 산출부가, 상기 촬영부에 의해 촬영된 상기 테스트 차량의 전방 영상에 상기 테스트 차량과 전방 차량 간의 상대적 위치를 반영하는 제1 기하 모델을 적용하는 방식과, 상기 테스트 차량의 전방 영상에 상기 테스트 차량의 주행차로의 차선과 상기 테스트 차량 간의 상대적 위치를 반영하는 제2 기하 모델을 적용하는 방식을 이용하여 상기 테스트 차량에 적용된 HDA(Highway Driving Assist) 시스템의 제어를 위한 제1 및 제2 제어 파라미터를 산출하는 단계; 및
검증부가, 상기 테스트 차량이 주행하는 상태에서, 상기 HDA 시스템을 통해 센싱된 상기 테스트 차량의 주행 상태의 실측치와, 상기 제어 파라미터 산출부에 의해 산출된 제1 및 제2 제어 파라미터를 비교하여 상기 제1 및 제2 기하 모델을 검증하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 HDA 시스템의 시험 평가 방법.
차량의 전방 영상을 촬영하는 촬영부;
상기 촬영부에 의해 촬영된 상기 차량의 전방 영상에 상기 차량과 전방 차량 간의 상대적 위치를 반영하는 제1 기하 모델을 적용하는 방식과, 상기 차량의 전방 영상에 상기 차량의 주행차로의 차선과 상기 차량 간의 상대적 위치를 반영하는 제2 기하 모델을 적용하는 방식을 이용하여 상기 차량에 적용된 HDA(Highway Driving Assist) 시스템의 제어를 위한 제1 및 제2 제어 파라미터를 산출하고, 상기 산출된 제1 및 제2 제어 파라미터를 이용하여 상기 HDA 시스템을 제어하는 제어부;를 포함하되,
상기 제어부는, 상기 제1 기하 모델을 기반으로, 상기 전방 영상으로부터 검출되는 차선을 토대로 획득되는 차선 폭 정보, 및 상기 차량에 설치된 촬영부의 위치 정보를 토대로 상기 차량으로부터 상기 전방 차량까지의 차간 거리를 상기 제1 제어 파라미터로서 산출하고,
상기 제어부는, 상기 제2 기하 모델을 기반으로, 상기 차량의 전방 영상에서의 차선 폭 정보와, 상기 차량의 재원 정보 및 주행 방향 정보를 인자로 하여, 상기 차량의 차륜으로부터 상기 주행차로의 차선까지의 최단 거리를 산출하고, 상기 산출된 최단 거리를 토대로 상기 차량의 좌우측 전륜 중심으로부터 상기 주행차로의 중앙까지의 거리를 상기 제2 제어 파라미터로서 산출하는 것을 특징으로 하는 HDA 시스템.