KR102308132B1 - 중앙제어 기반 자율주행 시스템 - Google Patents

중앙제어 기반 자율주행 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 중앙제어 기반 자율주행 시스템은 주행 상태와 관련된 주행 상태 정보를 생성하는 복수의 자율주행차량들 및 상기 복수의 자율주행차량들로부터 수신한 상기 주행 상태 정보를 기초로, 상기 복수의 자율주행차량들의 충돌을 방지하는 주행 제어 정보를 생성하고, 상기 주행 제어 정보를 상기 복수의 자율주행차량들에 제공하는 중앙 제어부를 포함하고, 상기 복수의 자율주행차량들은 상기 주행 제어 정보를 기반으로 상기 주행 상태 정보를 변경한다.

Description

중앙제어 기반 자율주행 시스템{CENTRAL CONTROL BASED AUTONOMOUS DRIVING SYSTEM}
본 발명은 자율주행차량, 교통 신호 장치 및 인프라 장치를 제어하는 중앙제어 기반의 자율주행 시스템에 관한 것이다.
차량 중심의 자율주행 시스템에서 자율주행차량은 스스로 차량 주변의 환경을 인식하고 주행 상태를 결정할 수 있다. 구체적으로, 라이더, 카메라 등의 센싱 장치를 사용해서 차량 주변의 영상 정보를 획득하고, 컴퓨터 비전 기술을 통해 영상 정보를 처리함으로써 주행 상태를 결정할 수 있다.
차량 중심의 자율주행 시스템의 경우, 차량이 스스로 주행을 제어하므로 차량에 탑재된 센싱 장치가 인지하지 못하는 상황 또는 복수의 자율주행차량이 동일한 경로로 진행하려는 경합 상황에 취약할 수 있다.
차량에 탑재된 센싱 장치 외에, 교통 신호 장치 및 인프라 장치 등과 자율주행차량 간의 양방향 통신을 통해 주변 정보를 획득하고, 획득한 주변 정보를 활용하는 자율주행 시스템이 등장하였으나, 최종적인 주행 상태는 개별적인 차량이 스스로 결정하기 때문에, 경합 상황이나 이례 상황을 효율적으로 해결하기 어려운 경우가 발생할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 자율주행차량, 교통 신호 장치 및 인프라 장치에 대한 통합적인 제어 성능을 제공하는 중앙제어 기반 자율주행 시스템을 제공한다.
실시 예에 따른 중앙제어 기반 자율주행 시스템은 주행 상태와 관련된 주행 상태 정보를 생성하는 복수의 자율주행차량들 및 상기 복수의 자율주행차량들로부터 수신한 상기 주행 상태 정보를 기초로, 상기 복수의 자율주행차량들의 충돌을 방지하는 주행 제어 정보를 생성하고, 상기 주행 제어 정보를 상기 복수의 자율주행차량들에 제공하는 중앙 제어부를 포함하고, 상기 복수의 자율주행차량들은 상기 주행 제어 정보를 기반으로 상기 주행 상태 정보를 변경한다.
본 발명에 따른 중앙제어 기반 자율주행 시스템은 자율주행차량, 교통 신호 장치 및 인프라 장치에 대한 통합적인 제어 성능을 제공할 수 있다.
도 1은 중앙제어 기반 자율주행 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 자율주행차량의 중앙 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 자율주행차량 간의 안전 거리를 제어하는 중앙제어 기반 자율주행 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 자율주행차량의 경로를 설정하는 중앙제어 기반 자율주행 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 차선 단위로 자율주행차량의 경로를 설정하는 중앙제어 기반 자율주행 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 다중 차선의 차량 경합 상황을 처리하는 중앙제어 기반 자율주행 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 단일 차선의 차량 경합 상황을 처리하는 중앙제어 기반 자율주행 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 교통 신호 장치의 중앙 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 인프라 장치의 중앙 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 자율주행차량의 중앙 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 명세서의 실시 예를 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명은 생략될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "포함한다," "포함할 수 있다." 등의 표현은 개시된 해당 기능, 동작, 구성요소 등의 존재를 가리키며, 추가적인 하나 이상의 기능, 동작, 구성요소 등을 제한하지 않는다. 또한, 본 명세서에서, "포함하다." 또는 "가지다." 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 　
본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.
도 1은 중앙제어 기반 자율주행 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 중앙제어 기반 자율주행 시스템(100)은 중앙 제어부(110), 자율주행차량(120), 교통 신호 장치(130) 및 인프라 장치(140)를 포함할 수 있다. 인프라 장치(140)는 가로등 장치(141) 또는 모니터링 장치(142)일 수 있다.
중앙 제어부(110)는 자율주행차량(120), 교통 신호 장치(130) 및 인프라 장치(140)로부터 상태 정보를 수신하고, 자율주행차량(120), 교통 신호 장치(130) 및 인프라 장치(140)에 제어 정보를 전달할 수 있다.
구체적으로, 중앙 제어부(110)는 자율주행차량(120)으로부터 주행 상태와 관련된 주행 상태 정보를 수신할 수 있다. 주행 상태 정보는 실시간 방향 정보, 실시간 속도 정보, 실시간 위치 정보, 인접한 자율주행차량과의 거리 정보 또는 목적지 정보를 포함할 수 있다. 중앙 제어부(110)는 교통 신호 장치(130)로부터 신호 상태와 관련된 신호 상태 정보를 수신할 수 있다. 신호 상태 정보는 직진 신호 정보, 좌회전 신호 정보, 우회전 신호 정보 또는 정지 신호 정보를 포함할 수 있다. 중앙 제어부(110)는 인프라 장치(140)로부터 인프라 상태와 관련된 인프라 상태 정보를 수신할 수 있다. 인프라 장치(140)가 가로등 장치(141)인 경우, 인프라 상태 정보는 가로등 조명이 도달하는 도로의 영역 정보 또는 조명의 점등 시간 정보를 포함할 수 있다. 인프라 장치(140)가 모니터링 장치(142)인 경우, 인프라 상태 정보는 모니터링되는 도로의 영역 정보 또는 모니터링 장치 전원 정보를 포함할 수 있다.
중앙 제어부(110)는 상태 정보를 수신하고, 제어 정보를 송신할 수 있다. 구체적으로, 중앙 제어부(110)는 자율주행차량(120)으로부터 주행 상태 정보를 수신하고, 자율주행차량(120)에 주행 제어 정보를 송신할 수 있다. 주행 제어 정보는 방향 전환 정보, 최대 허용 속도 정보 또는 안전거리 정보를 포함할 수 있다. 주행 제어 정보는 자율주행차량들 간의 충돌을 방지하기 위한 정보일 수 있다. 주행 제어 정보는 자율주행차량이 주행할 경로를 나타내는 최적 경로 정보를 포함할 수 있다. 주행 제어 정보는 최적 경로 정보에 따라 자율주행차량이 주행하기 위해 필요한 최대 허용 속도 정보, 방향 전환 정보 또는 안전거리 정보를 포함할 수 있다.
자율주행차량(120)은 수신한 주행 제어 정보를 기반으로 주행 상태 정보를 변경할 수 있다. 구체적으로, 자율주행차량(120)은 방향 전환 정보를 기반으로 주행 상태 정보의 실시간 방향 정보를 변경할 수 있다. 자율주행차량(120)은 최대 허용 속도 정보를 기반으로 주행 상태 정보의 실시간 속도 정보를 변경할 수 있다. 즉, 자율주행차량(120)은 중앙 제어부(110)로부터 수신한 주행 제어 정보에 따라 제한적으로 속도 정보를 변경할 수 있다. 자율주행차량(120)은 안전거리 정보를 기반으로 주행 상태 정보의 인접한 자율주행차량과의 실시간 거리 정보를 변경할 수 있다.
중앙 제어부(110)는 복수의 자율주행차량으로부터 주행 상태 정보를 수신하고 주행 제어 정보를 생성하므로, 자율주행차량의 센싱 장치로 인지할 수 없는 사각에 다른 자율주행차량이 존재하더라도, 자율주행차량들 간의 충돌을 방지할 수 있다.
중앙 제어부(110)는 복수의 자율주행차량으로부터 주행 상태 정보를 수신하고, 자율주행차량이 주행할 경로를 나타내는 최적 경로 정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 중앙 제어부(110)는 복수의 자율주행차량들 각각으로부터 목적지 정보를 수신하고 각 자율주행차량이 최단 시간 내에 목적지에 도착하도록 최적 경로 정보를 생성할 수 있다. 중앙 제어부(110)는 최적 경로 정보를 자율주행차량에 제공하고, 최적 경로에 따라 자율주행차량이 주행하도록 자율주행차량에 차량 제어 정보를 제공할 수 있다. 자율주행차량은 차량 제어 정보를 수신하고, 차량 제어 정보에 포함된 최대 허용 속도, 안전 거리 정보 및 방향 전환 정보를 기반으로 최적 경로를 따라 자율적으로 주행할 수 있다.
중앙 제어부(110)는 복수의 자율주행차량들로부터 주행 상태 정보를 수신하고, 교통 신호 장치(130)로부터 신호 상태 정보를 수신하고, 교통 신호 장치(130)에 송신한 신호 제어 정보를 생성할 수 있다. 신호 제어 정보는 직진 신호 정보, 좌회전 신호 정보, 우회전 신호 정보 및 정지 신호 정보 간의 신호 변경 정보를 포함할 수 있다. 신호 제어 정보는 자율주행차량들의 목적지 도착 소요 시간을 감소시키기 위한 정보일 수 있다.
중앙 제어부(110)는 자율주행차량(110)으로부터 수신한 주행 상태 정보를 기반으로 신호 제어 정보를 생성할 수 있다. 구체적으로, 실시간 방향 정보, 실시간 위치 정보, 실시간 속도 정보 또는 인접한 자율주행차량과의 거리 정보 등을 기반으로 신호 제어 정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 중앙 제어부(110)는 주행 상태 정보를 기반으로 최적 경로 정보를 생성하고, 최적 경로 정보에 따라 자율주행차량이 주행하는 경우 목적지에 도착할 때까지 소요되는 도착 소요 시간을 기반으로 신호 제어 정보를 생성할 수 있다. 구체적으로, 중앙 제어부(110)는 도착 소요 시간이 가장 긴 자율주행차량이 원하는 신호를 받을 수 있도록 신호 제어 정보를 생성할 수 있다. 또는, 최적 경로 정보에 따라 주행하는 자율주행차량이 교통 신호에 의해 대기하는 신호 대기 시간을 기반으로 신호 제어 정보를 생성할 수 있다. 구체적으로, 중앙 제어부(110)는 신호 대기 시간이 가장 긴 자율주행차량이 원하는 신호를 받을 수 있도록 신호 제어 정보를 생성할 수 있다. 즉, 중앙 제어부(110)는 최적 경로 정보에 따라 주행하는 복수의 자율주행차량들의 교통 흐름을 분석하고 신호 제어 정보를 생성할 수 있다.
중앙 제어부(110)는 인프라 장치(140)로부터 인프라 상태 정보를 수신하고, 인프라 장치(140)에 인프라 제어 정보를 송신할 수 있다. 인프라 장치(140)가 가로등 장치(141)인 경우, 인프라 제어 정보는 가로등 조명이 도달하는 도로 영역의 변경 정보 또는 조명의 점등 시간의 변경 정보를 포함할 수 있다. 인프라 장치(140)가 모니터링 장치(142)인 경우, 인프라 제어 정보는 모니터링되는 도로 영역의 변경 정보 또는 모니터링 장치 전원의 온/오프 정보를 포함할 수 있다.
중앙 제어부(110)는 자율주행차량(110)으로부터 수신한 주행 상태 정보를 기반으로 인프라 제어 정보를 생성할 수 있다. 구체적으로, 인프라 장치(140)가 가로등 장치(141)인 경우, 가로등 장치(141)에 접근하는 자율주행차량의 속도 정보 또는 위치 정보를 기반으로, 가로등 장치(141)에 접근하는 자율주행차량에게 조명이 도달하도록 가로등 조명이 도달하는 도로 영역의 변경 정보 또는 조명의 점등 시간의 변경 정보를 생성할 수 있다. 인프라 장치(140)가 모니터링 장치(142)인 경우, 모니터링 장치(142)에 접근하는 자율주행차량의 속도 정보 또는 위치 정보를 기반으로, 모니터링 장치(142)에 접근하는 자율주행차량이 모니터링 되도록 모니터링되는 도로 영역의 변경 정보 또는 모니터링 장치 전원의 온/오프 정보를 생성할 수 있다.
본 발명에 따른 중앙제어 기반 자율주행 시스템은 중앙제어부(110)가 자율주행차량(120), 신호등 장치(130) 및 인프라 장치(140)를 통합적으로 제어하므로, 주행 상태, 신호 상태 및 인프라 상태를 효율적으로 제어할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 자율주행차량의 중앙 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 자율주행차량 1(121) 및 자율주행차량 2(122)는 제1 차선에서 주행할 수 있다. 자율주행차량 3(123)은 제2 차선에서 주행할 수 있다. 자율주행차량 1(121)의 위치는 L1, 자율주행차량 2(122)의 위치는 L2, 자율주행차량 3(123)의 위치는 L3일 수 있다. 자율주행차량 1(121)의 상대적인 속도는 V1, 자율주행차량 2(122)의 상대적인 속도는 V2, 자율주행차량 3(123)의 상대적인 속도는 V3일 수 있다. 자율주행차량 1(121)과 자율주행차량 2(122) 간의 거리는 D1 일 수 있다. 상대적인 속도 V1은 상대적인 속도 V2보다 클 수 있다.
중앙 제어부(110)는 자율주행차량 1(121), 자율주행차량 2(122) 및 자율주행차량 3(123) 각각으로부터 주행 상태 정보를 수신할 수 있다. 즉, 상대 속도 V1, V2 및 V3에 대한 실시간 속도 정보, 위치 L1, L2 및 L3에 대한 실시간 위치 정보, 자율주행차량 1과 자율주행차량 2 간의 거리 D1에 대한 거리 정보를 수신할 수 있다.
상대적인 속도 V1이 상대적인 속도 V2보다 크면, 중앙 제어부(110)는 자율주행차량 1(121)에게 차선 변경을 제어하는 주행 제어 정보를 제공할 수 있다. 구체적으로, 중앙 제어부(110)는 자율주행차량 1(121)이 안전하게 차선을 변경할 수 있도록 계산된 방향 전환 정보, 안전거리 정보 및 최대 허용 속도 정보를 자율주행차량 1(121)에게 제공함으로써 자율주행차량 1(121)의 차선 변경을 제어할 수 있다. 중앙 제어부(110)는 자율주행차량 1(121)이 최종적으로 제2 차선으로 차선을 변경하고, 상대 속도 V4로 주행하고, 인접 차량인 자율주행차량 3(123)과의 거리가 D2가 되도록 자율주행차량 1(121)을 제어할 수 있다. 상대 속도 V4 및 거리 D2는 자율주행차량 1(121)과 자율주행차량 3(123)이 충돌하지 않도록 설정된 값일 수 있다. 자율주행차량 1(121)은 중앙 제어부(110)로부터 수신한 주행 제어 정보에 따라 주행 상태 정보를 자율적으로 변경함으로써 차선을 변경할 수 있다.
설명의 편의를 위하여, 자율주행차량 1(121)에만 주행 제어 정보를 전달하는 것으로 설명하였으나, 중앙 제어부(110)는 자율주행차량 2(122) 또는 자율주행차량 3(123)에게 주행 제어 정보를 전달함으로써 자율주행차량들 간의 충돌 없이 자율주행차량 1(121)의 주행 차선이 변경되도록 제어할 수 있다.
또한, 설명의 편의를 위하여, 자율주행차량이 주행 중인 경우를 예로 들어 설명하였으나, 자율주행차량은 주행을 시작하기 전에 중앙 제어부(110)에 목적지 정보, 실시간 위치 정보를 포함하는 주행 상태 정보를 전달하고, 중앙 제어부(110)로부터 최적 경로 정보, 최대 허용 속도 정보, 안전거리 정보 등을 포함하는 주행 제어 정보를 수신함으로써 주행 제어 정보에 따라 자율적으로 주행을 시작할 수 있다.
자율주행차량 1(121)이 독립적으로 구비한 센싱 장치를 사용하여 차선 변경을 하는 경우, 자율주행차량 3(123)의 속도 V3가 자율주행차량 1(121)의 속도 V1 및 자율주행차량 2(122)의 속도 V2와 방향이 반대라면 충돌이 발생할 수 있다. 즉, 자율주행차량 1(121)이 자율주행차량 2(122)와 충돌을 피하고자 차선을 변경하는 도중, 다가오는 자율주행차량 3(123)과 충돌할 가능성이 존재한다.
그러나, 본 발명의 실시 예에 따른 중앙제어 기반 자율주행 시스템은 센싱 장치에 의해 인지될 수 없는 다른 자율주행차량에 대한 주행 정보를 사용할 수 있으므로, 안전한 주행 제어가 가능하다.
도 3은 자율주행차량 간의 안전 거리를 제어하는 중앙제어 기반 자율주행 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 중앙 제어부(110)는 자율주행차량 그룹(300)을 제어할 수 있다. 자율주행차량 그룹(300)은 자율주행차량 1(301), 자율주행차량 2(302), 자율주행차량 3(303), 자율주행차량 4(304), 자율주행차량 5(305) 및 자율주행차량 6(306)을 포함할 수 있다.
중앙 제어부(110)는 자율주행차량 그룹(300)으로부터 주행 상태 정보를 수신하고, 자율주행차량 그룹(300)을 제어하기 위한 주행 제어 정보를 생성하고, 주행 제어 정보를 자율주행차량 그룹(300)에 전달할 수 있다. 주행 제어 정보는 최적 경로 정보, 최대 허용 속도 정보, 인접한 자율주행차량과의 안전 거리 정보 등의 안전 영역 정보를 포함할 수 있다.
구체적으로, 자율주행차량 그룹(300)에 포함된 자율주행차량들 각각은 중앙 제어부(110)로부터 개별적으로 수신한 안전 영역 정보를 기반으로 자율적으로 주행할 수 있다. 자율주행차량들 각각의 진행방향에 표시된 화살표 및 부채꼴의 영역은 안전 영역 정보를 나타낼 수 있다. 중앙 제어부(110)는 각 자율주행차량의 실시간 위치 정보, 실시간 속도 정보 등을 기반으로 안전 영역 정보를 생성하므로, 각 자율주행차량들이 안전 영역 정보에 포함된 최대 허용 속도 정보 및 안전 거리 정보에 따라 자율적으로 운행하는 경우, 자율주행차량들 간의 충돌이 방지될 수 있다.
다만, 자율주행차량 그룹(300)에 속한 어느 하나 이상의 자율주행차량이 안전 영역 정보를 따르지 않고 자율주행하는 경우 충돌이 발생할 수 있다. 이 경우, 중앙 제어부(110)는 실시간으로 자율주행차량 그룹(300)으로부터 실시간 속도 정보 및 실시간 위치 정보 등을 수신하고, 충돌할 위험이 있는 자율주행차량에 주행 제어 정보를 제공함으로써, 충돌할 위험이 있는 자율주행차량을 정지시킬 수 있다. 또는, 중앙 제어부(110)는 정지한 자율주행차량을 뒤따르는 후속 자율주행차량의 속도를 감소시킬 수 있다. 즉, 중앙 제어부(110)는 주행 제어 정보를 자율주행차량들에 전달함으로써 자율주행차량을 정지시키거나, 자율주행차량의 속도를 감소시킬 수 있다.
도 4는 자율주행차량의 경로를 설정하는 중앙제어 기반 자율주행 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 자율주행차량 1(121)은 제1 지점이 출발지고, 제2 지점이 목적지일 수 있다. 자율주행차량 2(122)는 제3 지점이 출발지고, 제2 지점이 목적지일 수 있다.중앙 제어부(110)는 자율주행차량 1(121) 및 자율주행차량 2(122)로부터 주행 상태 정보를 수신하고, 자율주행차량에게 최적 경로 정보를 제공할 수 있다. 예를 들어, 자율주행차량 1(121)에 제6 지점을 통과하는 제1 경로 정보를 제공할 수 있다. 기존 경로 정보는 제6 지점을 통과하는 경로 정보를 포함할 수 있다. 제1 경로 정보는 도 4에 도시되지 않은 복수의 자율주행차량들, 교통 신호 장치 및 인프라 장치에서 수신한 상태 정보를 기반으로 결정될 수 있다.
중앙 제어부(110)는 자율주행차량 1(121) 및 자율주행차량 2(122)에 실시간으로 새로운 최적 경로 정보를 제공할 수 있다. 예를 들어, 중앙 제어부(110)는 교통 상황에 따라 실시간으로 변하는 최적 경로 정보를 자율주행차량 1(121)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 자율주행차량 2(122)가 제6 지점을 거쳐 제2 지점에 도착하는 제2 경로로 주행하는 경우, 중앙 제어부(110)는 제6 지점과 제5 지점 사이의 도로에서 차량의 대수가 증가한 것으로 판단하고, 자율주행차량 1(121)의 경로를 변경할 수 있다. 구체적으로, 중앙제어부(110)는 자율주행차량 1(121)이 제6지점과 제5 지점 사이의 도로를 지나지 않도록 제3 경로 정보를 제공할 수 있다.
또한, 중앙 제어부(110)는 최적 경로 정보를 제공할 뿐만 아니라, 제공한 최적 경로 정보에 따라 자율주행차량이 주행하도록 자율주행차량에 주행 제어 정보를 제공할 수 있다. 기존의 경로 제공 시스템은 경로 정보만을 제공할 뿐이고, 차량을 제어하지 못하기 때문에 차량이 경로 정보에 따라 주행하지 않는 경우 예상치 못한 교통 흐름이 발생할 수 있다. 즉, 기존의 경로 제공 시스템은 차량을 제어할 수 없는 한계가 있으므로, 각 차량은 제공받은 경로 정보를 따라 주행했음에도 목적지에 도착하는 시간이 실시간으로 변경될 수 있다.
그러나, 본 발명의 실시 예에 따른 중앙제어 기반 자율주행 시스템은 경로 정보를 제공할 뿐만 아니라 경로 정보를 따라 자율주행차량이 주행하도록 주행 제어 정보를 제공하여 자율주행차량을 통제할 수 있으므로, 기존의 경로 제공 시스템보다 효율적인 경로 설정이 가능할 수 있다.
도 5는 차선 단위로 자율주행차량의 경로를 설정하는 중앙제어 기반 자율주행 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 자율주행차량 1(121)은 제1 차선으로 주행하고, 자율주행차량 2(122)는 제2 차선으로 주행하고, 자율주행차량 3(123)은 제3 차선으로 주행하고, 자율주행차량 4(124)는 제4 차선으로 주행할 수 있다.
중앙 제어부(110)는 자율주행차량 1(121) 내지 자율주행차량 4(124)로부터 주행 상태 정보를 수신하고, 각 자율주행차량의 차선 별 경로를 계산할 수 있다. 즉, 중앙 제어부(110)는 각 자율주행차량으로부터 실시간 속도 정보, 실시간 위치 정보 등을 포함하는 주행 상태 정보를 수신하고, 모든 자율주행차량이 충돌하지 않고 목적지에 도착할 수 있도록 각 자율주행차량에 제공될 최적 경로 정보를 생성할 수 있다.
또한, 중앙 제어부(110)는 최적 경로 정보를 제공할 뿐만 아니라, 제공한 경로 정보에 따라 자율주행차량이 주행하도록 자율주행차량에 주행 제어 정보를 제공할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 중앙제어 기반 자율주행시스템에 따르면, 각 자율주행차량이 차선을 변경할 때 인접한 차량들과 충돌이 발생하지 않을 수 있고, 자율주행차량들은 예상된 목적지 도착 시간이 정확하게 도착할 수 있다.
기존의 경로 제공 시스템은 경로 정보만을 제공할 뿐이고, 차량을 제어하지 못하기 때문에 차량이 경로 정보에 따라 차선을 변경하지 않는 경우 예상치 못한 교통 흐름이 발생할 수 있다. 즉, 기존의 경로 제공 시스템은 차량을 제어할 수 없는 한계가 있으므로, 각 차량은 제공받은 경로 정보를 따라 주행했음에도 목적지에 도착하는 시간이 실시간으로 변경될 수 있다.
그러나, 본 발명의 실시 예에 따른 중앙제어 기반 자율주행 시스템은 경로 정보를 제공할 뿐만 아니라 경로 정보를 따라 자율주행차량이 주행하도록 주행 제어 정보를 제공하여 자율주행차량을 통제할 수 있으므로, 기존의 경로 제공 시스템보다 효율적인 경로 설정이 가능할 수 있다.
도6은 다중 차선의 차량 경합 상황을 처리하는 중앙제어 기반 자율주행 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 자율주행차량 1(121)은 제2 차선에서 주행할 수 있다. 자율주행차량 2(122)는 제2 차선과 나들목에서 맞닿아 있는 나들목 도로에서 주행할 수 있다. 자율주행차량 1(121)의 위치는 L1이고, 자율주행차량 2(122)의 위치는 L2일 수 있다. 자율주행차량 1(121)의 상대적인 속도는 V1이고, 자율주행차량 2(122)의 상대적인 속도는 V2일 수 있다.
중앙 제어부(110)는 자율주행차량 1(121)과 자율주행차량 2(122)로부터 주행 상태 정보를 수신하고, 자율주행차량 1(121)에게 차선 변경을 제어하는 주행 제어 정보를 제공할 수 있다. 즉, 나들목에서 자율주행차량 1(121)과 자율주행차량 2(122) 간의 충돌을 방지하고자, 중앙 제어부(110)는 자율주행차량 1(121)이 주행하는 차선을 제2 차선에서 제1 차선으로 변경하도록 제어할 수 있다. 자율주행차량 1(121)은 중앙 제어부(110)로부터 수신한 주행 제어 정보에 따라 주행 상태 정보를 변경할 수 있다.
자율주행차량 1(121)과 자율주행차량 2(122)는 서로 상이한 도로에서 주행 중이므로, 나들목에서 만나기 전까지 정체된 주변의 다른 자율주행차량들에 의해 서로를 인지하지 못할 수 있다. 따라서, 자율주행차량 1(121)이 나들목 부근에서 센싱 장치를 통해 자율주행차량 2(122)를 인지한 직후에 차선 변경이 가능하므로, 충돌의 위험이 있을 수 있다.
그러나, 본 발명의 실시 예에 따른 중앙제어 기반 자율주행 시스템은 센싱 장치에 의해 인지될 수 없는 다른 자율주행차량에 대한 주행 정보를 사용할 수 있으므로, 안전한 차선 변경이 가능하다.
도 7은 단일 차선의 차량 경합 상황을 처리하는 중앙제어 기반 자율주행 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 자율주행차량 1(121)은 제1 차선을 주행할 수 있다. 자율주행차량 2(122)는 제1 차선과 나들목에서 맞닿아 있는 나들목 도로에서 주행할 수 있다. 자율주행차량 1(121)은 상대 속도 v1으로 주행하고, 자율주행차량 2(122)는 상대 속도 v2로 주행할 수 있다.
자율주행차량 1(121) 및 자율주행차량 2(122)가 현재 속도를 유지하면서 주행할 시, 충돌이 발생할 수 있다. 따라서, 중앙 제어부(110)는 자율주행차량 1(121) 및 자율주행차량 2(122)로부터 주행 상태 정보를 수신하고, 각 자율주행차량에 주행 제어 정보를 전달함으로써 충돌을 방지할 수 있다.
구체적으로, 중앙 제어부(110)는 자율주행차량 1(121) 및 자율주행차량 2(122)로부터 수신한 실시간 방향 정보, 실시간 속도 정보, 실시간 위치 정보 중 적어도 하나의 정보를 포함하는 주행 상태 정보를 기반으로, 주행 제어 정보를 생성할 수 있다. 중앙 제어부(110)는 생성한 주행 제어 정보를 자율주행차량 1(121) 및 자율주행차량 2(122)에 전달함으로써 자율주행차량 1(121) 또는 자율주행차량 2(122) 중 어느 하나의 자율주행차량이 우선적으로 제1 차선을 주행하도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 중앙 제어부(110)는 도착 소요 시간 정보를 참조하고, 도착 소요 시간이 더 긴 자율주행차량이 우선적으로 제1 차선을 주행하도록 주행 제어 정보를 생성할 수 있다. 도착 소요 시간 정보는 목적지에 도착할 때까지 소요될 것으로 예상되는 시간에 대한 정보일 수 있다. 또는, 중앙 제어부(110)는 각 자율주행차량으로부터 수신한 실시간 위치 정보를 참조하고, 충돌 예상 지점에서 더 가까운 자율주행차량이 우선적으로 제1 차선을 주행하도록 주행 제어 정보를 생성할 수 있다.
도 8은 교통 신호 장치의 중앙 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 자율주행차량 1(121)은 x 방향으로 진행하는 제1 군집차량들 중 하나일 수 있다. 자율주행차량 2(122)는 y 방향으로 진행하는 제2 군집차량들 중 하나일 수 있다. 제1 군집차량들 및 제2 군집차량들은 교차로를 통과하기 위해 교통 신호 장치(130)로부터 정지 신호 또는 주행 신호를 제공받을 수 있다.
제1 군집차량들의 대수는 N1이고, 제2 군집차량들의 대수는 N2일 수 있다. 제1 군집차량들의 신호 대기 시간은 T1이고, 제2 군집차량들의 신호 대기 시간은 T2일 수 있다. 신호 대기 시간은 각 군집차량들이 대기한 시간의 합일 수 있다. 제1 군집차량들의 목적지 도착 소요 시간은 D1이고, 제2 군집차량들의 목적지 도착 소요 시간은 D2일 수 있다. 목적지 도착 소요 시간은 각 군집차량들의 목적지 도착 소요 시간들의 합일 수 있다.
중앙 제어부(110)는 자율주행차량들로부터 주행 상태 정보를 수신하고, 교통 신호 장치(130)로부터 신호 상태 정보를 수신할 수 있다. 중앙 제어부(110)는 주행 상태 정보와 신호 상태 정보를 기반으로 군집차량의 대수 정보, 신호 대기 시간 정보 및 소요 시간 정보를 생성할 수 있다. 신호 상태 정보는 현재 교통 신호 장치(130)가 표시하는 신호의 상태를 나타낼 수 있다. 구체적으로, 직진 신호 정보, 우회전 신호 정보, 좌회전 신호 정보 또는 정지 신호 정보일 수 있다.
중앙 제어부(110)는 신호 상태 정보 및 주행 상태 정보를 기반으로 교통 신호 장치(130)를 제어하는 신호 제어 정보를 생성할 수 있다. 구체적으로, 중앙 제어부(110)는 포함하고 있는 차량의 대수가 가장 많은 차량 군집이 교차로를 통과할 수 있도록 신호 제어 정보를 생성할 수 있다. 또는, 중앙 제어부(110)는 신호 대기 시간이 가장 긴 차량 군집이 교차로를 통과할 수 있도록 신호 제어 정보를 생성할 수 있다. 또는, 중앙 제어부(110)는 도착 소요 시간이 가장 긴 차량 군집이 교차로를 통과할 수 있도록 신호 제어 정보를 생성할 수 있다. 또는, 중앙 제어부(110)는 정지 신호가 가장 오랫동안 활성화된 차선에 위치한 자율주행차량이 교차로를 통과할 수 있도록 신호 제어 정보를 생성할 수 있다. 또는, 중앙 제어부(110)는 가장 오랫동안 활성화된 교통 신호가 비활성화되도록 신호 제어 정보를 생성할 수 있다. 즉, 중앙 제어부(110)는 교통 신호를 제어하여 차량 군집들이 교차로를 통과하는 순서를 결정함으로써 교통 흐름을 원활히 제어할 수 있다. 교통 신호 장치(130)는 중앙 제어부(110)로부터 신호 제어 정보를 수신하고, 신호 제어 정보에 따라 신호 상태 정보를 변경할 수 있다.
중앙 제어부(110)가 주행 상태 정보 및 신호 상태 정보를 기반으로 신호 제어 정보를 생성하는 실시 예를 설명하였으나, 중앙 제어부(110)는 신호 상태 정보 및 주행 상태 정보를 기반으로 주행 제어 정보를 생성할 수도 있다.
예를 들어, y 방향으로 주행하는 자율주행차량 2(122)가 교차로에서 오랜 시간동안 대기했거나, 목적지 도착 소요 시간이 길거나, 자율주행차량 2(122)를 포함하는 군집 차량의 대수가 많으면, 중앙 제어부(110)는 x 방향으로 주행하는 자율주행차량 1(121)이 교차로에서 정지하도록 주행 제어 신호를 생성할 수 있다. 또는, y 방향으로의 주행을 금지하는 정지 신호가 오랜 시간 동안 활성화된 경우, 중앙 제어부(110)는 y 방향으로의 정지 신호를 비활성화하고, x 방향으로 주행하는 자율주행차량 1(121)이 교차로에서 정지하도록 주행 제어 신호를 생성할 수 있다.
도 9는 인프라 장치의 중앙 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 인프라 장치(140)는 중앙 제어부(110)의 제어에 의해 자율주행차량 1(121)에 조명을 비추거나, 자율주행차량 1(121)을 모니터링할 수 있다.
구체적으로, 중앙 제어부(110)는 자율주행차량 1(121)로부터 주행 상태 정보를 수신하고, 주행 상태 정보에 따라 인프라 장치(140)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 인프라 장치(140)가 가로등 장치(141)인 경우, 가로등 장치(141)에 접근하는 자율주행차량의 속도 정보 또는 위치 정보를 기반으로, 가로등 장치(141)에 접근하는 자율주행차량에게 조명이 도달하도록 가로등 조명이 도달하는 도로 영역의 변경 정보 또는 조명의 점등 시간의 변경 정보를 생성할 수 있다. 인프라 장치(140)가 모니터링 장치(142)인 경우, 모니터링 장치(142)에 접근하는 자율주행차량의 속도 정보 또는 위치 정보를 기반으로, 모니터링 장치(142)에 접근하는 자율주행차량이 모니터링 되도록 모니터링되는 도로 영역의 변경 정보 또는 모니터링 장치 전원의 온/오프 정보를 생성할 수 있다. 인프라 장치(140)는 중앙 제어부(110)로부터 인프라 제어 정보를 수신하고, 인프라 제어 정보에 따라 인프라 상태 정보를 변경할 수 있다. 인프라 장치(140)가 가로등 장치(141)인 경우, 인프라 상태 정보는 가로등 조명이 도달하는 도로의 영역 정보 또는 조명의 점등 시간 정보를 포함할 수 있다. 인프라 장치(140)가 모니터링 장치(142)인 경우, 인프라 상태 정보는 모니터링되는 도로의 영역 정보 또는 모니터링 장치 전원 정보를 포함할 수 있다.
중앙 제어부(110)가 주행 상태 정보를 기반으로 인프라 제어 정보를 생성하는 실시 예를 설명하였으나, 중앙 제어부(110)는 인프라 상태 정보 및 주행 상태 정보를 기반으로 주행 제어 정보를 생성할 수도 있다.
예를 들어, 인프라 장치(140)가 모니터링 장치(142)인 경우, 모니터링 장치(142)는 도로의 특정 영역에서 발생한 교통 사고 정보, 병목 현상 정보 또는 정체 정보를 포함하는 모니터링 상태 정보를 획득할 수 있다. 중앙 제어부(110)는 모니터링 상태 정보를 획득하고, 자율주행차량 1(121)이 모니터링 장치(142)가 모니터링하는 특정 영역에서 발생한 교통 사고, 병목 현상 또는 정체를 회피하도록 주행 제어 정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 모니터링 장치(142)가 모니터링하는 특정 영역을 우회하는 도로로 자율주행차량 1(121)이 이동하도록 주행 제어 정보를 생성할 수 있다. 자율주행차량 1(121)은 주행 제어 정보를 기반으로 주행 상태 정보를 변경할 수 있다.
도 10은 자율주행차량의 중앙 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10을 참조하면, S1001 단계에서, 중앙 제어부(110)는 복수의 자율주행차량들에 주행 제어 정보를 제공할 수 있다. 주행 제어 정보는 최대 허용 속도 정보, 인접한 자율주행차량과의 안전거리 정보 또는 최적 경로 정보를 포함할 수 있다. 중앙 제어부(110)는 복수의 자율주행차량들 각각으로부터 수신한 실시간 위치 정보 및 목적지 정보를 기반으로 주행 제어 정보를 생성할 수 있다.
S1003 단계에서, 자율주행차량은 중앙 제어부(110)로부터 수신한 주행 제어 정보를 기반으로 주행 상태 정보를 변경할 수 있다. 예를 들어, 자율주행차량은 최적 경로에 따른 주행을 시작하기 위해 최대 허용 속도 범위 내의 속도로 출발할 수 있다.
S1005 단계에서, 중앙 제어부(110)는 복수의 자율주행차량들에 대한 주행 상태 정보를 수신할 수 있다. 주행 상태 정보는 실시간 속도 정보, 실시간 위치 정보 또는 인접한 자율주행차량과의 거리 정보를 포함할 수 있다.
S1007 단계에서, 중앙 제어부(110)는 주행 상태 정보를 기반으로 주행 제어 정보를 생성하고, 복수의 자율주행차량들에 제공할 수 있다. 주행 제어 정보는 최대 허용 속도 정보, 인접한 자율주행차량과의 안전거리 정보 등의 안전 영역 정보를 포함할 수 있다. 주행 제어 정보는 복수의 자율주행차량들 각각이 주행할 경로에 대한 최적 경로 정보를 포함할 수 있다.
S1009 단계에서, 자율주행차량은 중앙 제어부(110)로부터 수신한 주행 제어 정보를 기반으로 주행 상태 정보를 변경할 수 있다. 예를 들어, 자율주행차량은 주행 제어 정보를 기반으로 주행 상태 정보를 변경함으로써 차선 변경, 주행 정지, 차량 추월 등의 동작을 수행할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 그리고 본 명세서와 도면에 개시된 실시 예들은 본 발명의 내용을 쉽게 설명하고, 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 중앙제어 기반 자율주행 시스템
110: 중앙 제어부
120: 자율주행차량
130: 교통 신호 장치
140: 인프라 장치
141: 가로등 장치
142: 모니터링 장치

Claims (11)

  1. 주행 상태와 관련된 주행 상태 정보를 생성하는 복수의 자율주행차량들;
    상기 복수의 자율주행차량들로부터 수신한 상기 주행 상태 정보를 기초로, 상기 복수의 자율주행차량들의 충돌을 방지하는 주행 제어 정보를 생성하고, 상기 주행 제어 정보를 상기 복수의 자율주행차량들에 제공하는 중앙 제어부; 및
    도로에 포함된 복수의 영역들 중 센서를 사용한 모니터링의 대상이되는 영역과 관련된 모니터링 상태 정보를 생성하는 모니터링 장치;를 포함하고,
    상기 복수의 자율주행차량들은 상기 주행 제어 정보를 기반으로 상기 주행 상태 정보를 변경하고,
    상기 중앙 제어부는,
    상기 복수의 자율주행차량들로부터 수신한 상기 주행 상태 정보를 기초로, 모니터링의 대상이되는 영역의 변경 여부를 나타내는 모니터링 제어 정보를 생성하고, 상기 모니터링 제어 정보를 상기 모니터링 장치에 제공하고,
    상기 모니터링 장치는 상기 모니터링 제어 정보를 기초로, 상기 모니터링 상태 정보를 변경하는 중앙제어 기반 자율주행 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 주행 상태 정보는,
    실시간 방향 정보, 실시간 속도 정보, 실시간 위치 정보 또는 인접한 자율주행차량과의 거리 정보를 포함하는 중앙제어 기반 자율주행 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 주행 제어 정보는,
    방향 전환 정보, 최대 허용 속도 정보, 최적 경로 정보 또는 안전거리 정보를 포함하는 중앙제어 기반 자율주행 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 중앙 제어부는,
    상기 복수의 자율주행차량들로부터 수신된 상기 주행 상태 정보를 기반으로, 상기 복수의 자율주행차량들 각각이 주행할 출발지로부터 목적지까지의 경로에 대한 최적 경로 정보를 생성하는 중앙제어 기반 자율주행 시스템.
  5. 제3항에 있어서, 상기 복수의 자율주행차량들은,
    상기 주행 제어 정보를 기초로 차선을 변경하는 중앙제어 기반 자율주행 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    교차로의 신호 상태와 관련된 신호 상태 정보를 생성하는 교통 신호 장치;를 더 포함하고,
    상기 중앙 제어부는,
    상기 복수의 자율주행차량들이 형성하는 복수의 차량 군집들의 상기 주행 상태 정보를 기초로, 상기 복수의 차량 군집들이 상기 교차로를 통과하는 순서를 결정하는 신호 제어 정보를 생성하고, 상기 신호 제어 정보를 상기 교통 신호 장치에 제공하고,
    상기 교통 신호 장치는 상기 신호 제어 정보를 기반으로 상기 신호 상태 정보를 변경하는 중앙제어 기반 자율주행 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 중앙 제어부는,
    상기 주행 상태 정보를 기반으로 생성된 신호 대기 시간 정보를 기초로, 상기 복수의 차량 군집들 중 신호 대기 시간이 가장 긴 차량 군집이 상기 교차로를 가장 먼저 통과하도록 상기 신호 제어 정보를 생성하는 중앙제어 기반 자율주행 시스템.
  8. 제6항에 있어서, 상기 중앙 제어부는,
    상기 주행 상태 정보를 기반으로 생성된 도착 소요 시간 정보를 기초로, 상기 복수의 차량 군집들 중 목적지 도착 소요 시간이 가장 긴 차량 군집이 상기 교차로를 가장 먼저 통과하도록 상기 신호 제어 정보를 생성하는 중앙제어 기반 자율주행 시스템.
  9. 제6항에 있어서, 상기 중앙 제어부는,
    상기 복수의 차량 군집들 각각에 포함된 자율주행차량의 대수를 기초로, 자율주행차량의 대수가 가장 많은 차량 군집이 상기 교차로를 가장 먼저 통과하도록 상기 신호 제어 정보를 생성하는 중앙제어 기반 자율주행 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    도로의 일정한 영역에 대한 점멸 상태와 관련된 점멸 상태 정보를 생성하는 가로등 장치;를 더 포함하고,
    상기 중앙 제어부는,
    상기 복수의 자율주행차량들로부터 수신한 상기 주행 상태 정보를 기초로, 상기 가로등 장치의 점멸 상태 변환 여부를 나타내는 점멸 제어 정보를 생성하고, 상기 점멸 제어 정보를 상기 가로등 장치에 제공하고,
    상기 가로등 장치는 상기 점멸 제어 정보를 기초로, 상기 점멸 상태 정보를 변경하는 중앙제어 기반 자율주행 시스템.
  11. 삭제
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