KR102387774B1 - 자동화된 차량을 위한 가변 범위 및 프레임-레이트 레이더 작동 - Google Patents

자동화된 차량을 위한 가변 범위 및 프레임-레이트 레이더 작동 Download PDF

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Abstract

자동화된 차량을 위한 레이더 시스템은 디지털-맵, 레이더 및 컨트롤러를 구비한다. 디지털-맵은 호스트-차량이 주행하는 도로의 특성을 나타낸다. 레이더는 호스트-차량에 근접한 객체를 검출한다. 레이더는 선택적으로 가변적인 범위-설정을 구비한다. 컨트롤러는 디지털-맵 및 레이더와 통신한다. 컨트롤러는 도로의 특성에 기초하여 레이더의 범위-설정을 선택하도록 구성된다. 특성은 속도-제한, 도로-형상(예를 들어 곡선-반경), 지평선-거리 및/또는 장애물(예를 들어 언덕, 표지판 또는 건물)에 기초할 수 있다. 레이더는 선택적으로 가변적인 프레임-레이트-설정(즉 펄스 반복 주파수 또는 PRF)을 구비할 수 있으며, 컨트롤러는 또한 도로의 특성에 기초하여 프레임-레이트-설정을 선택하도록 구성될 수 있다.

Description

자동화된 차량을 위한 가변 범위 및 프레임-레이트 레이더 작동
본 발명은 일반적으로 자동화된 차량을 위한 레이더 시스템에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 호스트-차량이 주행하는 도로의 특성에 기초하여 레이더의 범위-설정을 선택하는 시스템에 관한 것이다.
조절 가능한 범위-설정, 조절 가능한 시야 및/또는 조절 가능한 프레임-레이트[즉 펄스 반복 주파수(pulse repetition frequency) 또는 PRF]를 갖는 자동차 레이더가 알려져 있다.
미국 특허출원공개공보 US2017/0254880호 미국 특허출원공개공보 US2016/0003938호 미국 특허출원공개공보 US2007/0152870호
그러나, 이들 조절 가능한 기능을 최대한 활용하는 방법을 결정하는 레이더 시스템이 요구된다.
일 실시예에 따르면, 자동화된 차량을 위한 레이더 시스템이 제공된다. 이 시스템은 디지털-맵, 레이더 및 컨트롤러를 구비한다. 디지털-맵은 호스트-차량이 주행하는 도로의 특성을 나타낸다. 레이더는 호스트-차량에 근접한 객체를 검출한다. 레이더는 선택적으로 가변적인 범위-설정을 구비한다. 컨트롤러는 디지털-맵 및 레이더와 통신한다. 컨트롤러는 도로의 특성에 기초하여 레이더의 범위-설정을 선택하도록 구성된다.
추가적인 특징 및 장점은 첨부도면을 참조하여 비제한적인 예로서만 제공되는 바람직한 실시예에 대한 하기 상세한 설명을 숙독하면 보다 명확해질 것이다.
본 발명은 이제 첨부도면을 참조하여 예로서 설명될 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 레이더 시스템의 도시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 도 1의 시스템이 마주치는 트래픽-시나리오이다.
도 1은 자동화된 차량, 예를 들어 호스트-차량(12)을 위한 레이더 시스템(10)[이하에서 시스템(10)으로 지칭됨]의 비제한적인 예를 도시한다. 본 명세서에 사용될 때, 자동화된 차량이라는 용어는 호스트-차량(12)이 호스트-차량(12)의 조작자(도시되지 않음)가 호스트-차량(12)을 작동시키기 위해 목적지를 지정하는 것 외에 거의 아무것도 할 수 없는 자동-모드(14), 즉 완전 자율 모드로 작동되는 경우에 적용될 수 있다. 그러나, 완전 자동화가 필수적인 것은 아니다. 본 명세서에 제시된 교시는 호스트-차량(12)이 자동화의 정도 또는 레벨이 일반적으로 호스트-차량(12)의 조향, 가속기 및 브레이크를 제어하고 있는 조작자에게 청각적 또는 시각적 경고를 제공하는 것보다 조금 더 클 수 있는 수동-모드(16)로 작동될 때 유용할 것으로 생각된다. 예를 들어, 시스템(10)은 차선을 변경하거나 및/또는 예를 들어 다른 차량, 보행자 또는 도로 표지판과 같은 객체(object)(18) 인스턴스와의 간섭 및/또는 충돌을 피하기 위해 필요에 따라 조작자를 보조할 수 있을 뿐이다.
시스템(10)은 호스트-차량(12)이 주행하는 도로(24)(도 2)의 특성(22)을 나타내는 디지털-맵(20)을 구비한다. 도 1은 디지털-맵(20)이 호스트-차량(12)에 탑재될 것을 제안하는 것으로 해석될 수 있지만, 이것이 필수 조건은 아니다. 디지털-맵(20)은 '클라우드에' 상주할 수 있고 예를 들어 휴대전화 네트워크 또는 Wi-Fi와 같은 무선 통신을 사용하여 시스템(10)에 의해 액세스 또는 업데이트될 수 있을 것으로 생각된다. 본 명세서에 사용될 때, 도로(24)의 특성(22)은 도로(24)의 속도-제한(26)에 기초하거나 이를 나타낼 수 있지만 이것에 한정되지 않는다. 도로(24)의 특성(22)은 또한 도로(24)의 도로-형상(28), 예를 들어 곡선(30)(도 2)의 반경 및/또는 캠버에 기초하거나 이를 나타낼 수 있다. 도로(24)의 특성(22)은 또한, 이를 넘어서면 온보드 센서[예를 들어 레이더, 카메라, 라이더(lidar)]가 객체(18) 인스턴스를 검출할 수 없는, 호스트-차량(12)으로부터의 지평선-거리(32)(도 2 또한 참조)에 기초하거나 이를 나타낼 수 있다. 디지털-맵(20)은 또한 하나 이상의 온보드 센서의 시야를 방해할 수 있는 언덕(36), 표지판(38) 또는 가드레일(40)과 같은 장애물(34)의 존재를 나타낼 수 있다. 디지털-맵(20)은 또한 다른 차량(도시되지 않음)이 지평선-거리(32) 너머의 위치로부터 도로(24)에 출입할 수 있는 건물(42)의 존재를 나타낼 수 있다. 디지털-맵(20)으로부터의 이 정보의 유용성은 본 명세서에서 나중에 명백해질 것이다.
시스템(10)은 디지털-맵(20) 상의 호스트-차량(12)의 위치(46)를 나타내는 위치-검출기(44)를 구비할 수 있다. 위치-검출기(44)는 통상의 기술자가 알고 있듯이 위성으로부터 수신되는 신호에 기초하여 호스트-차량(12)의 좌표를 제공하는 GPS[전지구적 위치측정 시스템(global-positioning-system)] 수신기일 수 있다. 대안적으로, 거리-표지판을 '판독'하거나 및/또는 호스트-차량(12) 주위 풍경의 다른 고유한 특징을 검출하여 디지털-맵(20) 상의 위치(46)를 결정하기 위해 카메라(도시되지 않음)와 같은 온보드 센서가 사용될 수 있을 것으로 생각된다.
시스템(10)은 호스트-차량(12)에 근접한 객체(18)의 인스턴스를 검출하는 레이더(50)를 구비한다. 고정된 방출 신호 강도, 고정된 검출 감도, 고정된 시야(즉 고정된 감도-패턴)와 같은 고정된 성능 특성을 갖는 레이더 장치의 예는 자동차 센서 분야에 주지되어 있다. 그러나, 시스템(10)에 사용되는 레이더(50)는 레이더 사용자에 의해 선택적으로 조절 가능하거나 선택적으로 가변적인 성능 특성의 적어도 하나의 인스턴스를 갖는다. 예로서 및 비제한적으로, 본 명세서에 기재된 시스템(10)의 레이더(50)는 선택적으로 가변적인 범위-설정(52)을 갖거나 이러한 범위-설정으로 구성되는 것이 유리할 수 있다. 범위-설정(52)의 변동은 이하와 같은 하지만 이것에 한정되지 않는 다수의 요인에 의해 영향을 받을 수 있다: 객체(18)의 인스턴스를 '조사'하기 위해 레이더(50)에 의해 방출되는 송신-파워의 양; 송신-신호의 반사를 검출하기 위해 레이더(50)의 수신기 부분에 의해 사용되는 검출-임계치; 및/또는 레이더(50)에 의해 사용되도록 선택되는 검출-안테나의 빔-폭. 레이더(50)는 또한 레이더(50)에 의해 방출되는 레이더-빔을 '조향'하여 송신-신호를 특정 방향으로 집속시킬 수 있도록 구성 또는 설계될 수 있다.
본 명세서에 기재된 시스템(10)에 의해 사용되는 레이더(50)의 조절 가능한 또는 가변적인 특성을 이용하기 위해, 시스템(10)은 디지털-맵(20) 및 레이더(50)와 통신하는 컨트롤러(54)를 구비한다. 관련 기술분야의 통상의 기술자가 인지하듯이 통신은 와이어, 광섬유 또는 무선 통신에 의한 것일 수 있다. 컨트롤러(54)는 마이크로프로세서와 같은 프로세서(구체적으로 도시되지 않음) 또는 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 명백한 데이터 처리용 주문형 반도체(ASIC)를 구비하는 아날로그 및/또는 디지털 제어 회로와 같은 기타 제어 회로를 구비할 수 있다. 컨트롤러(54)는 하나 이상의 루틴, 임계치, 및 캡처된 데이터를 저장하기 위한 EEPROM(전기적으로 소거가능한 프로그래밍 가능한 판독 전용 메모리: electrically erasable programmable read only memory)과 같은 비휘발성 메모리를 포함하는 메모리(구체적으로 도시되지 않음)를 구비할 수 있다. 레이더(50) 및 본 명세서에 기재된 다른 장치로부터 컨트롤러(54)에 수신된 신호에 기초하여 레이더(50)의 어떤 제어 가능한 또는 가변적인 양태가 컨트롤러(54)의 레이더-제어(56)에 의해 변경되어야 할지를 결정하기 위한 단계를 수행하기 위해, 하나 이상의 루틴이 프로세서에 의해 실행될 수 있다.
예로서, 컨트롤러(54)는 디지털-맵(20)에 의해 표시되는 도로(24)의 특성(22)에 기초하여 레이더(50)의 범위-설정(52)을 선택하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 속도-제한(26)이 비교적 빠르고, 예를 들어 시속 백킬로미터(100kph)이며, 도로(24) 주위의 풍경이 비교적 난잡하지 않으면, 범위-설정(52)은 객체(18)의 더 먼 인스턴스가 검출될 수 있도록 선택될 수 있다. 대조적으로, 호스트-차량(12)이 객체(18)의 수많은 인스턴스(예를 들어 많은 교통량)를 갖는 도시 설정에서 작동하고, 속도-제한(26)이 비교적 느리며, 예를 들어 시속 35킬로미터(35kph)이면, 범위-설정(52)은 객체(18)의 가까운 인스턴스만 검출되도록 선택될 수 있다.
컨트롤러(54)가 이 선택을 하기 위해서는, 어떤 설정이 바람직한지를 결정하는데 도움을 주기 위해 디지털-맵(20)으로부터의 정보가 사용될 수 있다. 디지털-맵(20)은 레이더(50)가 어떻게 작동되어야 하는지, 예를 들어 호스트-차량이 위치(46)에 있을 때 어떤 범위-설정(52)이 사용되어야 하는지에 대한 직접적인 정보를 포함할 수 있다. 대안적으로, 컨트롤러(54)는 도로-형상(28)(예를 들어 곡선 대 직선, 언덕 대 평면) 및/또는 지평선-거리(32), 즉 이를 넘어서면 객체(18)의 인스턴스가 풍경의 방해로 인해 검출되지 않을 가능성이 있는 거리와 같은, 하지만 이것에 한정되지 않는, 호스트-차량(12)에 근접한(100미터 이내의) 도로(24)에 대한 다양한 정보를 분석할 필요가 있을 수 있다.
도 2는 시스템(10)을 구비한 상태에서 호스트-차량(12)이 마주칠 수 있는 트래픽-시나리오(60)의 비제한적인 예를 도시한다. 호스트-차량(12)은 호스트-차량(12)으로부터의 지평선-거리(32)인 것으로 측정되는 지평선(62)에 접근하고 있다. 호스트-차량(12)에 대한 지평선(62)의 위치는, 라이더(도시되지 않음) 및/또는 카메라(도시되지 않음)와 같은 다른 온보드 센서와의 가능한 조합으로, 레이더(50)를 사용하여 결정될 수 있다. 대안적으로, 지평선(62) 및/또는 지평선-거리(32)의 상대 위치는 디지털-맵(20) 상의 호스트-차량(12)의 위치(46)에 기초하여 디지털-맵(20)에 의해 표시될 수 있다.
지평선-거리(32) 및/또는 지평선(62)의 상대 위치가 주어지면, 컨트롤러(54)는 지평선(62) 너머에서 갑자기 나타나는 임의의 객체가 더 빨리 검출 및/또는 분류되도록 조절을 수행하기 위해 레이더-제어(56)를 사용할 수 있다. 예를 들어, 레이더(50)는 선택적으로 가변적인 프레임-레이트-설정(64)[즉 펄스 반복 주파수(pulse repetition frequency) 또는 PRF]을 추가로 구비할 수 있다. 예를 들어, 레이더(50)는 초당 10프레임(frames-per-second)(10fps)에서 초당 60프레임(60fps)까지 조절 가능할 수 있다. 10pfs에서 컨트롤러(54)는 레이더(50)로부터 나오는 데이터의 양에 의해 처리 부담되지 않을 수 있다. 그러나, 60pfs에서 컨트롤러(54)는 레이더(50)로부터 나오는 데이터의 양에 의해 처리 부담될 수 있으며, 따라서 프레임-레이트-설정(64)을 위한 이 비교적 높은 값은 컨트롤러(54)가 호스트-차량(12)의 다른 센서로부터의 데이터를 무시하기 시작하기 전에 몇 초 동안만 사용될 수 있다. 이와 같이 컨트롤러(54)는 또한 도로(24)의 특성(22)에 기초하여 프레임-레이트-설정(64)을 선택하도록 구성될 수 있다.
따라서, 레이더 시스템[시스템(10)], 시스템(10)용 컨트롤러(54) 및 시스템(10) 작동 방법이 제공된다. 시스템(10)은 디지털-맵(20)으로부터의 정보 및/또는 다른 온보드 센서로부터의 호스트-차량 근접한 풍경에 대한 정보에 기초하여 레이더(50)의 가변적인 또는 조절 가능한 성능 특성을 최적으로 사용한다.
본 발명은 그 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 그렇게 한정되도록 의도되지 않으며, 하기 청구범위에 제시된 범위까지만 한정되도록 의도된다.

Claims (20)

  1. 호스트-차량 내의 시스템으로서,
    프레임-레이트 및 펄스 반복 주파수 중 적어도 하나의 복수의 선택적으로 가변적인 설정들을 갖는 레이더; 및
    컨트롤러로서,
    상기 호스트-차량이 주행하는 도로의 특성을 나타내는 디지털 맵; 및
    상기 디지털 맵 및 상기 레이더와 통신하는 레이더-제어 모듈로서, 상기 도로의 특성에 기초하여 상기 복수의 설정들로부터 상기 프레임-레이트 및 상기 펄스 반복 주파수 중 적어도 하나의 설정을 선택하도록 구성된, 상기 레이더-제어 모듈을 포함하는, 상기 컨트롤러
    를 포함하고,
    상기 레이더의 상기 프레임-레이트 및 상기 펄스 반복 주파수 중 상기 적어도 하나는 상기 선택된 설정으로 조정되는, 호스트-차량 내의 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 시스템은 상기 디지털 맵 상의 상기 호스트-차량의 위치를 나타내는 위치-검출기를 구비하는, 호스트-차량 내의 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 도로의 특성은 상기 도로의 형상에 의해 또는 상기 도로의 형상에 기초하여 표시되는, 호스트-차량 내의 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 도로의 특성은 지평선과 상기 호스트-차량 간의 거리에 의해 또는 상기 거리에 기초하여 표시되며, 상기 레이더-제어 모듈은 상기 거리에 기초하여 상기 복수의 설정들로부터 상기 프레임-레이트 및 상기 펄스 반복 주파수 중 적어도 하나의 설정을 선택하도록 구성되는, 호스트-차량 내의 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 레이더는 또한, 상기 레이더의 범위에 대한 복수의 선택적으로 가변적인 설정들을 갖고, 상기 레이더-제어 모듈은 상기 도로의 특성에 기초하여 상기 레이더의 범위에 대한 복수의 설정들로부터 상기 레이더의 범위에 대한 설정을 선택하도록 구성되는, 호스트-차량 내의 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 도로의 특성은 상기 도로에 대한 속도-제한 및 상기 도로에 관한 풍경에 의해 또는 상기 도로에 대한 속도-제한 및 상기 도로에 관한 풍경에 기초하여 표시되며, 상기 레이더-제어 모듈은 상기 속도-제한 및 상기 풍경에 기초하여 상기 레이더의 범위에 대한 설정을 선택하도록 구성되는, 호스트-차량 내의 시스템.
  7. 제5항에 있어서, 상기 범위, 상기 프레임-레이트, 또는 상기 펄스 반복 주파수에 대한 설정은 상기 디지털 맵 상의 상기 호스트 차량의 위치에 따라 상기 레이더-제어 모듈에 의해 선택되는, 호스트-차량 내의 시스템.
  8. 제5항에 있어서, 상기 범위, 상기 프레임-레이트, 또는 상기 펄스 반복 주파수에 대한 설정의 선택은 객체를 조사하기 위해 상기 레이더에 의해 방출되는 송신 신호의 송신-파워의 양, 상기 송신 신호의 반사를 검출하기 위해 상기 레이더의 수신기 부분에 의해 사용되는 검출 임계치, 및 상기 레이더에 의해 사용되도록 선택되는 검출 안테나의 빔-폭에 기초하는, 호스트-차량 내의 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 레이더는 레이더에 의해 방출되는 레이더 빔을 조향하여 송신-신호를 특정 방향으로 집속시키도록 구성되는, 호스트-차량 내의 시스템.
  10. 방법으로서,
    호스트-차량의 컨트롤러에 의해, 상기 호스트-차량이 주행하는 도로의 특성을 나타내는 디지털 맵으로부터 상기 도로의 특성을 획득하는 단계 - 상기 도로의 특성은 도로의 형상, 지평선과 상기 호스트-차량 간의 거리, 상기 도로에 대한 속도-제한 및 상기 도로에 관한 풍경을 포함함 - ; 및
    상기 컨트롤러에 의해, 상기 획득된 도로의 특성에 기초하여 상기 호스트-차량의 레이더의 프레임-레이트 또는 펄스 반복 주파수의 설정을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 도로의 특성은 상기 호스트-차량에 대한 지평선의 위치를 더 포함하는, 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 레이더는 상기 도로의 특성에 기초하여 상기 컨트롤러에 의해 선택되는 상기 레이더의 범위에 대한 설정을 갖는, 방법.
  13. 제12항에 있어서, 디지털 맵 상의 상기 호스트-차량의 위치를 결정하는 단계; 및
    상기 디지털 맵 상의 상기 호스트 차량의 위치에 따라 상기 범위, 상기 프레임-레이트, 또는 상기 펄스 반복 주파수에 대한 설정을 선택하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 범위, 상기 프레임-레이트, 또는 상기 펄스 반복 주파수에 대한 설정을 선택하는 것은 객체를 조사하기 위해 상기 레이더에 의해 방출되는 송신 신호의 송신-파워의 양, 상기 송신 신호의 반사를 검출하기 위해 상기 레이더의 수신기 부분에 의해 사용되는 검출 임계치, 및 상기 레이더에 의해 사용되도록 선택되는 검출 안테나의 빔-폭 중 적어도 하나에 의해 영향을 받는, 방법.
  15. 제10항에 있어서, 상기 레이더에 의해 방출되는 레이더 빔을 조향하여 송신-신호를 특정 방향으로 집속시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  16. 비일시적 컴퓨터-판독 가능한 저장 매체이며,
    호스트-차량의 컨트롤러에 의해 실행될 때, 상기 컨트롤러가,
    상기 호스트-차량의 상기 컨트롤러에 의해, 상기 호스트-차량이 주행하는 도로의 특성을 결정하는 것 - 상기 도로의 특성은 상기 도로의 형상, 상기 호스트-차량과 지평선 간의 거리, 상기 도로에 대한 속도-제한, 또는 상기 도로에 대한 풍경 중 하나 이상을 포함함 - ; 및
    상기 컨트롤러에 의해, 상기 도로의 결정된 특성에 기초하여 상기 호스트-차량의 레이더의 프레임-레이트 또는 펄스 반복 주파수의 설정을 결정하는 것
    을 포함하는 동작을 수행하게 하는 명령어가 저장되어 있는, 저장 매체.
  17. 호스트-차량 내의 시스템으로서,
    프레임-레이트 및 펄스 반복 주파수 중 적어도 하나의 복수의 선택적으로 가변적인 설정들을 갖는 상기 호스트-차량의 레이더; 및
    상기 호스트-차량의 컨트롤러로서,
    상기 호스트-차량이 주행하는 도로의 특성을 나타내는 디지털 맵 - 상기 도로의 특성은 상기 도로의 형상, 지평선과 상기 호스트-차량 간의 거리, 상기 도로에 대한 속도-제한 및 상기 도로에 관한 풍경을 포함함 - ; 및
    상기 디지털 맵 및 상기 레이더와 통신하는 레이더-제어 모듈로서, 상기 도로의 형상, 상기 호스트 차량과 상기 지평선 간의 거리, 상기 도로에 대한 속도-제한 및 상기 도로에 관한 풍경에 기초하여 상기 복수의 설정들로부터 상기 프레임-레이트 및 상기 펄스 반복 주파수 중 적어도 하나의 설정을 선택하도록 구성된, 상기 레이더-제어 모듈을 포함하는, 상기 호스트-차량의 컨트롤러
    를 포함하는, 호스트-차량 내의 시스템.
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