KR102401382B1 - 라이다를 이용한 노면 검출 시스템 및 그를 이용한 노면의 검출 방법 - Google Patents

라이다를 이용한 노면 검출 시스템 및 그를 이용한 노면의 검출 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량에 장착되어 노면을 센싱하는 라이다 센서; 라이다 센서의 높이에 따른 노면 위치 정보가 레이어(Layer)별로 계산되어 저장된 데이터부; 및 상기 차량에 장착된 라이다 센서로부터 직접 측정된 레이어별 정보값과 상기 데이터부의 정보값을 비교하여 상기 차량이 주행하는 노면의 포인트를 검출하는 노면 판단부를 포함하는 라이다를 이용한 노면 검출 시스템을 제공한다.

Description

라이다를 이용한 노면 검출 시스템 및 그를 이용한 노면의 검출 방법{Road surface detection system using Lidar and road surface detection method using the same}
본 발명은 자동차에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량이 주행하는 노면의 위치를 검출하는 노면 검출 시스템 및 그의 방법에 관한 것이다.
일반적으로 자율주행 자동차(Autonomous Vehicle)는 운전자가 가속 페달, 핸들, 브레이크 등을 조작하지 않아도 자동차 스스로 도로와 주변의 상황을 파악하여 목적지까지 주행할 수 있는 자동차를 말한다.
자율주행을 가능하게 하는 대표적인 기술로 3D 라이다(LiDAR, 이하 라이다)가 있다. 라이다는 빛을 이용해 물체를 감지하고 거리를 측정하는 기술(Light Detection And Ranging)로서, 라이다 센서는 레이저를 이용해 주변 환경을 3차원 입체 데이터로 감지할 수 있다. 라이다는 카메라와 레이더를 보완하는 기술로서 자동차의 자율주행을 가능하게 한다.
라이다를 이용하여 차량에서 노면의 위치를 검출하는 방법은 아래와 같다.
첫째, 높이 임계값을 이용하여 노면 포인트를 찾는 방법으로서, 포인트들의 높이값을 직접적으로 접근하여 일정 높이값 이하를 노면으로 판단한다.
둘째, 라이다의 획득 포인트가 평평한 노면에서 동심원 형태를 가짐을 이용하여 동심원을 찾아 노면으로 판단한다.
셋째, 라이다 데이터의 반사계수를 이용하여, 라이다의 세기값이 노면에서 균일하게 나오는 것을 시험적으로 구하는 방법이다.
넷째, 셀(Cell) 단위로 포인트를 분류한 후, 각 셀들을 노면인지 아닌지 구분하는 셀 기판 포인트 접근을 통한 노면 셀 구분 방법이다.
다셋째, 가상 노면 플레인(Plane) 함수를 구하여 노면 포인트를 구분하는 3차 플레인에 피팅(fitting)하는 방법이다.
그런데 상술한 방법들 중에서, 첫째와 둘째 방법의 경우에는 종/횡 방향의 불규칙한 기울기의 노면에서는 노면 검출 성능이 저하되며, 셋째 방법의 경우에는 노면의 형태와 날씨에 따라 검출 성능 변화가 심하고, 네번째 방법의 경우에는 셀이 점유된 포인트들을 모두 정확히 표현하지 못하는 경우가 발생하며, 다섯 번째 방법의 경우에는 한 개의 플레인으로 정의하기 어려운 경우가 발생한다.
이처럼 종래의 라이다를 이용한 노면 검출 방법은 불규칙한 노면이나 특이한 상황이 발생하면 정확하게 노면을 검출하지 못하는 문제가 있다.
따라서 본 발명은 불규칙한 노면에서도 강건한 성능을 보여줄 수 있는 라이다를 이용한 노면 검출 시스템 및 그를 이용한 노면의 검출 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 차량에 장착되어 노면을 센싱하는 라이다 센서; 라이다 센서의 높이에 따른 노면 위치 정보가 레이어(Layer)별로 계산되어 저장된 데이터부; 및 상기 차량에 장착된 라이다 센서로부터 직접 측정된 레이어별 정보값과 상기 데이터부의 정보값을 비교하여 상기 차량이 주행하는 노면의 포인트를 검출하는 노면 판단부를 포함하는 라이다를 이용한 노면 검출 시스템을 제공한다.
상기 노면 위치 정보는, 라이다 센서의 설치 높이(h); 라이다 센서와 측정 데이터간의 평면 거리(d); 라이다 센서와 측정 데이터간의 실제 거리(r); 라이다 센서와 측정 데이터간의 수직 높이값(Z); 라이다 센서로부터 레이어가 이루는 각도(θ); 노면의 경사각(θG); 및 평면 거리(d)와 수직 높이값(Z)의 차이값(ZG); 을 포함할 수 있다.
상기 데이터부는 노면의 위치를 계산하는 노면 위치 계산부; 레이어별로 노면과의 각도를 데이터값으로 변환하는 각도 변환부; 상기 각도 변환부에 저장된 각도의 변화량을 분석하는 변화량 분석부; 및 상기 변화량 분석부에서 분석된 데이터를 통해 상기 노면 검출부에서 수행하는 비교대상의 테이블을 생성하여 저장하는 테이블 생성부; 를 포함할 수 있다.
상기 노면 위치 계산부는 상기 노면이 평면이거나 내리막일 경우,
Figure 112017120168819-pat00001
,
Figure 112017120168819-pat00002
,
Figure 112017120168819-pat00003
상기 수식에 의하여 상기 노면 위치 정보를 계산할 수 있다.
상기 노면 위치 계산부는 상기 노면이 오르막일 경우,
Figure 112017120168819-pat00004
,
Figure 112017120168819-pat00005
,
Figure 112017120168819-pat00006
,
Figure 112017120168819-pat00007
,
Figure 112017120168819-pat00008
,
Figure 112017120168819-pat00009
상기 수식에 의하여 상기 노면 위치 정보를 계산할 수 있다.
상기 노면 판단부는 상기 라이다 센서로부터 센싱된 정보를 샘플별로 획득하는 샘플 획득부; 상기 샘플로부터 레이어별 정보를 검출하는 레이어 검출부; 및 상기 레이어 검출부로부터 검출된 레이어별 정보값과 상기 데이터부의 레이어별 정보값을 비교하여 노면을 검출하는 노면 검출부;를 포함할 수 있다.
상기 샘플 획득부는 상기 라이다 센서의 횡 방향 360°범위로 다수의 샘플을 획득하는 라이다를 이용할 수 있다.
상기 샘플은 종방향으로 16개의 레이어를 구비하며, 상기 레이어 검출부는 상기 16개 레이어 중에서 8개의 레이어를 상기 노면 검출부에 제공할 수 있다.
상기 노면 검출부는 상기 데이터부의 레이어별 정보값에서 상기 레이어 검출부로부터 검출된 레이어별 정보값이 유사한 데이터가 존재하면 노면으로 판단할 수 있다.
상기 레이어별 정보값은 라이다 센서와 측정 데이터간의 수직 높이값(Z)과, 라이다 센서와 측정 데이터간의 실제 거리(r) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명은 차량에 장착되어 노면을 센싱하는 라이다 센서; 라이다 센서의 높이에 따른 노면 위치 정보가 레이어(Layer)별로 계산되어 저장된 데이터부; 상기 라이다 센서로부터 센싱된 정보를 샘플별로 획득하는 샘플 획득부; 상기 샘플로부터 레이어별 정보를 검출하는 레이어 검출부; 상기 레이어 검출부로부터 검출된 레이어별 정보값과 상기 데이터부의 레이어별 정보값을 비교하여 노면을 검출하는 노면 검출부;를 포함하며, 상기 노면 검출부는 라이다 센서와 측정 데이터간의 수직 높이값(Z)과, 라이다 센서와 측정 데이터간의 실제 거리(r) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 레이어별 정보값들 비교하여 상기 차량이 주행하는 노면의 포인트를 검출하는, 라이다를 이용한 노면 검출 시스템을 제공한다.
상기 노면 검출부는 상기 데이터부의 레이어별 수직 높이값(Z)에서 상기 레이어 검출부로부터 검출된 레이어별 수직 높이값(Z)이 유사한 데이터가 존재하면 노면으로 판단할 수 있다.
한편, 본 발명은 차량에 장착된 라이다 센서를 이용하여 주위를 센싱하는 단계; 상기 라이다 센서로부터 센싱된 정보가 샘플별로 존재하는지 판단하는 샘플 판단 단계; 상기 샘플 판단 단계에서 샘플이 존재하면 상기 라이다 센서로부터 다음 샘플 정보를 획득하는 단계; 상기 샘플에서 레이어별 정보를 검출하는 단계; 검출된 레이어별 정보값과 테이블의 레이어별 정보값을 비교하는 단계; 상기 비교 단계에서 상기 테이블의 레이어별 수직 높이값(Z)에서 검출된 레이어별 수직 높이값(Z)이 유사한 데이터가 존재하면 노면으로 판단하는 노면 판단 단계;를 포함하는 라이다를 이용한 노면 검출 방법을 제공한다.
상기 테이블의 레이어별 수직 높이값(Z)에서 검출된 레이어별 수직 높이값(Z)이 유사한 데이터가 존재하지 않으면 상기 샘플 판단 단계를 다시 수행할 수 있다.
상기 노면 판단 단계 이후에는 상기 레이어별 정보를 검출하는 단계를 다시 수행할 수 있다.
한편, 본 발명은 차량에 장착된 라이다 센서를 이용하여 주위를 센싱하는 단계; 상기 라이다 센서로부터 센싱된 정보가 샘플별로 존재하는지 판단하는 샘플 판단 단계; 상기 샘플 판단 단계에서 샘플이 존재하면 상기 라이다 센서로부터 다음 샘플 정보를 획득하는 단계; 상기 샘플에서 레이어별 정보를 검출하는 단계; 검출된 레이어별 정보값과 테이블의 레이어별 정보값을 비교하는 단계;상기 비교 단계에서 상기 테이블의 레이어별 수직 높이값(Z)에서 검출된 레이어별 수직 높이값(Z)이 유사한 데이터가 존재하는지 판단하는 유사 높이값 판단 단계; 상기 유사 높이값 판단 단계에서 유사 높이값이 존재하면, 상기 테이블의 레이어별 거리값(r)에서 검출된 레이어별 거리값(r)이 유사한 데이터가 존재하는지를 판단하는 유사 거리값 판단 단계; 및 상기 유사 높이값과 상기 유사 거리값이 모두 존재하면 노면으로 판단하는 노면 판단 단계;를 포함하는 라이다를 이용한 노면 검출 방법을 제공한다.
상기 테이블의 레이어별 수직 높이값(Z)에서 검출된 레이어별 수직 높이값(Z)이 유사한 데이터가 존재하지 않으면 상기 샘플 판단 단계를 다시 수행할 수 있다.
상기 노면 판단 단계 이후에는 상기 레이어별 정보를 검출하는 단계를 다시 수행할 수 있다.
본 발명의 라이다를 이용한 노면 검출 시스템 및 그를 이용한 노면의 검출 방법에 따르면, 평지 뿐만 아니라 경사면 등 불규칙한 노면에서도 강건한 노면 검출 성능을 보여줄 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다를 이용한 노면 검출 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다를 이용한 노면 검출 방법의 흐름도이다.
도 3a는 평지 노면 상태에서 노면 위치 정보를 계산하는 방법을 보여준다.
도 3b는 도 3a의 노면 위치 정보값들의 예시를 보여주는 도표이다.
도 4는 경사 노면(오르막) 상태에서 노면 위치 정보를 계산하는 방법을 보여준다.
도 5는 경사 노면(내리막) 상태에서 노면 위치 정보를 계산하는 방법을 보여준다.
도 6a는 라이다에 대한 샘플별 레이어들의 구성을 보여주는 도면이다.
도 6b는 라이다의 횡 방향 샘플의 배치 상태를 보여주는 도면이다.
도 7은 노면 기울기에 따른 레이어별 높이값(Z) 정보들의 비교로 노면과 비노면을 판단하는 예시를 보여주는 도표이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 라이다를 이용한 노면 검출 방법의 흐름도이다.
이하, 실시 예들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "하/아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 또한 동일한 참조번호는 도면의 설명을 통하여 동일한 요소를 나타낸다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다를 이용한 노면 검출 시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다를 이용한 노면 검출 방법의 흐름도이며, 도 3a는 평지 노면 상태에서 노면 위치 정보를 계산하는 방법을 보여주고, 도 3b는 도 3a의 노면 위치 정보값들의 예시를 보여주는 도표이며, 도 4는 경사 노면(오르막) 상태에서 노면 위치 정보를 계산하는 방법을 보여주고, 도 5는 경사 노면(내리막) 상태에서 노면 위치 정보를 계산하는 방법을 보여주며, 도 6a는 라이다에 대한 샘플별 레이어들의 구성을 보여주고, 도 6b는 라이다의 횡 방향 샘플의 배치 상태를 보여주는 도면이며, 도 7은 노면 기울기에 따른 레이어별 높이값(Z) 정보들의 비교로 노면과 비노면을 판단하는 예시를 보여주는 도표이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 실시예의 라이다를 이용한 노면 검출 시스템은 라이다 센서(100), 데이터부(200), 노면 판단부(300)를 포함하여 구성될 수 있다.
라이다 센서(100)는 차량에 장착되어 노면을 센싱할 수 있다. 예를 들어 라이다 센서(100)는 차량의 전면, 상부면 등 다양한 부위에 적어도 1개 이상으로 설치될 수 있으며, 360° 횡방향 및 종방향 등 입체적(3D)으로 사물을 센싱할 수 있다.
데이터부(200)는 라이다 센서(100)의 높이에 따른 노면 위치 정보가 레이어(Layer)별로 계산되어 저장될 수 있다. 즉, 데이터부(200)는 노면 데이터 분석 시스템일 수 있다. 데이터부(200)는 오프라인 과정으로 수행되어, 라이다 센서(100)로부터 측정되는 가상의 정보값들이 계산되어 테이블화된 후 데이터로 저장될 수 있다.
여기서 노면 위치 정보는 도 3 내지 도 5에 도시된 도면을 참조하면 아래와 같은 정보들일 수 있다.
예를 들어 노면 위치 정보는 라이다 센서(100)의 설치 높이(h), 라이다 센서(100)와 측정 데이터간의 평면 거리(d), 라이다 센서(100)와 측정 데이터간의 실제 거리(r), 라이다 센서(100)와 측정 데이터간의 수직 높이값(Z), 라이다 센서(100)로부터 레이어가 이루는 각도(θ), 노면의 경사각(θG), 평면 거리(d)와 수직 높이값(Z)의 차이값(ZG) 등을 포함할 수 있다.
상술한 노면 위치 정보는 데이터부(200)를 구성하는 노면 위치 계산부(210), 각도 변환부(220), 변화량 분석부(230), 테이블 생성부(240) 등에 의해 계산되고 저장될 수 있다.
노면 위치 계산부(210)는 노면의 위치를 계산할 수 있다. 노면 위치 계산부(210)는 라이다 센서(100)가 장착된 차량이, 평지인 노면이거나 오르막 또는 내리막 등 경사 노면인 상황에서 모두 위치를 계산할 수 있다.
도 3a 및 도 5에 도시된 바와 같이 노면이 평면이거나 내리막일 경우,
Figure 112017120168819-pat00010
,
Figure 112017120168819-pat00011
,
Figure 112017120168819-pat00012
상기 수식들에 의하여 노면 위치 계산부(210)는 노면 위치 정보를 계산할 수 있다. 여기서 노면이 평지이면 노면의 경사각(θG), 즉 노면의 기울기는 0이 된다. 노면이 내리막이면 노면의 경사각(θG), 즉 노면의 기울기는 음수(-) 값을 갖게 되고, 라이다 센서(100)와 측정 데이터간의 수직 높이값(Z)도 음수(-)값을 갖게 된다.
예를 들어 도 3b에 도시된 바와 같이 노면이 평지일 경우, 노면 위치 정보들은 라이다 센서(100)로부터 레이어가 이루는 각도(θ), 라이다 센서(100)와 측정 데이터간의 수직 높이값(Z), 라이다 센서(100)와 측정 데이터간의 평면 거리(d), 라이다 센서(100)와 측정 데이터간의 실제 거리(r) 등이 테이블화 되어서 후술할 테이블 생성부(240)에 저장될 수 있다.
그리고 도 6에 도시된 바와 같이 상기 노면이 오르막일 경우,
Figure 112017120168819-pat00013
,
Figure 112017120168819-pat00014
,
Figure 112017120168819-pat00015
,
Figure 112017120168819-pat00016
,
Figure 112017120168819-pat00017
,
Figure 112017120168819-pat00018
상기 수식들에 의하여 노면 위치 정보를 계산할 수 있으며, 노면이 오르막이면 노면의 경사각(θG), 즉 노면의 기울기는 양수(+) 값을 갖게 되고, 라이다 센서(100)와 측정 데이터간의 수직 높이값(Z)도 양수(+)값을 갖게 된다. 마찬가지로 노면 위치 정보들은 테이블화 되어서 테이블 생성부(240)에 저장될 수 있다.
각도 변환부(220)는 레이어별로 노면과의 각도를 데이터값으로 변환하고, 변화량 분석부(230)는 각도 변환부(220)에 저장된 각도의 변화량을 분석할 수 있다.
테이블 생성부(240)는 변화량 분석부(230)에서 분석된 데이터를 통해 노면 검출부(330)에서 수행하는 비교대상의 테이블을 생성하여 저장할 수 있다.
테이블 생성부(240)에서 생성된 테이블은 도 7에 도시된 바와 같이 노면과 비노면 판단을 위한 의미있는 노면 위치 정보 중에서 라이다 센서(100)와 측정 데이터간의 수직 높이값(Z)과, 라이다 센서(100)와 측정 데이터간의 실제 거리(r) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
노면 판단부(300)는 차량에 장착된 라이다 센서(100)로부터 직접 측정된 레이어별 정보값과 상술한 데이터부(200)의 정보값을 비교하여 차량이 주행하는 노면의 포인트를 검출할 수 있다. 즉, 노면 판단부(300)는 라이다 센서(100)로부터 실시간으로 입력되는 데이터를 상술한 데이터부(200)의 테이블과 비교할 수 있으며, 보다 상세하게는 하위 레이어부터 레이어를 점점 증가시키면서 테이블의 노면값과 유사값이 있을 때 까지 값들을 비교하여 노면의 포인트를 검출할 수 있다.
이를 위해 노면 판단부(300)는 샘플 획득부(310), 레이어 검출부(320), 노면 검출부(330)를 포함할 수 있다.
샘플 획득부(310)는 라이다 센서(100)로부터 센싱된 정보를 샘플별로 획득할 수 있다. 여기서 샘플 획득부(310)는 도 6b에 도시된 바와 같이 라이다 센서(100)의 횡 방향 360°범위로 다수의 샘플을 획득할 수 있다.
이때, 각각의 샘플은 도 6a에 도시된 바와 같이 종방향으로 16개의 레이어를 구비할 수 있다. 총 16개의 레이어중에서 아래부터 8개의 레이어가 노면 검출에 유용한 의미를 제공한다. 따라서 레이어 검출부(320)는 16개 레이어 중에서 8개의 레이어를 노면 검출부(330)에 제공할 수 있다.
레이어 검출부(320)는 샘플로부터 유의미한 레이어별 정보를 검출할 수 있다. 여기서 레이어별 정보는 데이터부(200)에 상응하는 노면 위치 정보들일 수 있다.
노면 검출부(330)는 레이어 검출부(320)로부터 검출된 레이어별 정보값과 데이터부(200)의 레이어별 정보값을 비교하여 노면을 검출할 수 있다. 이때, 노면 검출부(330)는 데이터부(200)의 레이어별 정보값에서 레이어 검출부(320)로부터 검출된 레이어별 정보값이 유사한 데이터가 존재하면 노면으로 판단할 수 있다.
여기서 노면 검출에 유의미한 레이어별 정보값은 라이다 센서(100)와 측정 데이터간의 수직 높이값(Z)과, 라이다 센서(100)와 측정 데이터간의 실제 거리(r) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 그 중에 라이다 센서(100)와 측정 데이터간의 수직 높이값(Z)이 보다 큰 의미를 가질 수 있다.
따라서 노면 검출부(330)는 도 7에 도시된 바와 같이, 데이터부(200)의 레이어별 수직 높이값(Z)에서 레이어 검출부(320)로부터 검출된 레이어별 수직 높이값(Z)이 유사한 데이터가 존재하면 노면으로 판단할 수 있다.
보다 상세하게는 1번 레이어(Layer 1) 값을 통해 가장 근접한 높이값(Z)을 검출할 수 있다. 이때 일정값 이상 차이가 나면 노면 데이터가 존재하지 않는다고 판단할 수 있다. {즉, 테이블을 이용하여 가장 낮은 레이어 먼저 비교한 후, 순차적으로 데이터값들을 비교할 수 있다. 종 방향으로 노면 기울기가 다양하다는 가정하에, 이전 레이어에서 추정한 기울기값에서 일정한 범위(range)를 가지고 현재 레이어값을 테이블과 비교할 수 있다. 그리고 횡 방향으로 노면 기울기가 다양하다는 가정하에 샘플별로 노면 포인트를 검색하는 방법이 사용된다.}
이어서 1번 레이어 결과를 기초로 인접 각도 기준으로 다시 데이터값을 검색할 수 있다. 그리고 2번 레이어(Layer 2) 값을 통해 가장 근접한 높이값(Z)을 검출하고, 2번 레이어 값의 결과를 기초로 인접 각도 기준으로 다시 검색할 수 있다. 이러한 방식으로 레이어의 테이블과 유사한 높이값(Z)들이 존재하는 1번 레이어 내지 4번 레이어까지는 노면이라고 판단하고, 그 이후의 레이어에서 검출한 데이터값들은 유사값이 존재하지 않으므로 비노면이라고 판단할 수 있다.
이러한 노면 검출 방법에 의해서 얻어진 결과는 장애물 검출, 경로 생성, 위치 인식에 활용될 수 있다.
이하, 도 2 및 도 8을 참조하여 본 실시예들에 따른 라이다를 이용한 노면 검출 방법을 설명하기로 한다.
먼저 도 2에 도시된 바와 같이 일 실시예에 따른 라이다를 이용한 노면 검출 방법은 차량에 장착된 라이다 센서(100)를 이용하여 주위를 센싱하는 단계를 먼저 수행할 수 있다(S100). 즉, 상기 단계(S100)는 라이다 센서(100)로부터 정보를 획득한다.
이어서 라이다 센서(100)로부터 센싱된 정보가 샘플별로 존재하는지 판단하는 샘플 판단 단계를 수행할 수 있다(S200).
상기 샘플 판단 단계(S200)에서 샘플이 존재하면 라이다 센서(100)로부터 다음 샘플 정보를 획득하는 단계가 이어질 수 있다(S300).
상기 샘플에서 레이어별 정보를 검출하는 단계가 수행되어 레이어가 존재하는지 여부를 판단할 수 있다(S400). 여기서 레이어가 검출되면, 검출된 레이어별 정보값과 테이블의 레이어별 정보값을 비교하는 단계가 수행된다(S500).
상기 비교 단계(S500)에서 테이블의 레이어별 수직 높이값(Z)에서 검출된 레이어별 수직 높이값(Z)이 유사한 데이터가 존재하면 노면으로 판단하는 노면 판단할 수 있다(S800).
만약에, 테이블의 레이어별 수직 높이값(Z)에서 검출된 레이어별 수직 높이값(Z)이 유사한 데이터가 존재하지 않으면 샘플 판단 단계(S200)를 다시 수행할 수 있다. 노면 판단 단계(S200) 이후에는 레이어별 정보를 검출하는 단계(S400)를 다시 수행할 수 있다.
도 8은 도 2의 실시예에서 검증을 위해서 하나의 단계를 더 수행하는 방법을 나타낸 것이다.
즉, 다른 실시형태로는, 상술한 실시형태와는 달리, 테이블의 레이어별 수직 높이값(Z)에서 검출된 레이어별 수직 높이값(Z)이 유사한 데이터가 존재하는지 판단하는 유사 높이값 판단 단계(S600)와, 유사 높이값 판단 단계(S600)에서 유사 높이값이 존재하면, 테이블의 레이어별 거리값(r)에서 검출된 레이어별 거리값(r)이 유사한 데이터가 존재하는지를 판단하는 유사 거리값 판단 단계(S700)를 연이어 수행할 수 있다.
여기서 노면 포인트로 판단(S800)은 유사 높이값과 상기 유사 거리값이 모두 존재하면 노면으로 판단할 수 있다.
그리고 테이블의 레이어별 수직 높이값(Z)에서 검출된 레이어별 수직 높이값(Z)이 유사한 데이터가 존재하지 않으면 샘플 판단 단계(S200)를 다시 수행할 수 있다. 노면 판단 단계(S800) 이후에는 상기 레이어별 정보를 검출하는 단계를 다시 수행할 수 있다.
본 발명의 라이다를 이용한 노면 검출 시스템 및 그를 이용한 노면의 검출 방법에 따르면, 평지 뿐만 아니라 경사면 등 불규칙한 노면에서도 강건한 노면 검출 성능을 보여줄 수 있다.
이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 라이다 센서 200 : 데이터부
210 : 노면 위치 계산부 220 : 각도 변환부
230 : 변화량 분석부 240 : 테이블 생성부
300 : 노면 판단부 310 : 샘플 획득부
320 : 레이어 검출부 330 : 노면 검출부

Claims (20)

  1. 차량에 장착되어 노면을 센싱하는 라이다 센서;
    라이다 센서의 높이에 따른 노면 위치 정보가 레이어(Layer)별로 계산되어 저장된 데이터부; 및
    상기 차량에 장착된 라이다 센서로부터 직접 측정된 레이어별 정보값과 상기 데이터부의 정보값을 비교하여 상기 차량이 주행하는 노면의 포인트를 검출하는 노면 판단부를 포함하며,
    상기 노면 위치 정보는,
    라이다 센서의 설치 높이(h);
    라이다 센서와 측정 데이터간의 평면 거리(d);
    라이다 센서와 측정 데이터간의 실제 거리(r);
    라이다 센서와 측정 데이터간의 수직 높이값(Z);
    라이다 센서로부터 레이어가 이루는 각도(θ);
    노면의 경사각(θG); 및
    평면 거리(d)와 수직 높이값(Z)의 차이값(ZG);
    을 포함하는 라이다를 이용한 노면 검출 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 데이터부는
    노면의 위치를 계산하는 노면 위치 계산부;
    레이어별로 노면과의 각도를 데이터값으로 변환하는 각도 변환부;
    상기 각도 변환부에 저장된 각도의 변화량을 분석하는 변화량 분석부; 및
    상기 변화량 분석부에서 분석된 데이터를 통해 상기 노면 판단부에서 수행하는 비교대상의 테이블을 생성하여 저장하는 테이블 생성부; 를 포함하는 라이다를 이용한 노면 검출 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 노면 위치 계산부는
    상기 노면이 평면이거나 내리막일 경우,
    Figure 112017120168819-pat00019
    ,
    Figure 112017120168819-pat00020
    ,
    Figure 112017120168819-pat00021

    상기 수식에 의하여 상기 노면 위치 정보를 계산하는 라이다를 이용한 노면 검출 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 노면 위치 계산부는
    상기 노면이 오르막일 경우,
    Figure 112017120168819-pat00022
    ,
    Figure 112017120168819-pat00023
    ,
    Figure 112017120168819-pat00024
    ,
    Figure 112017120168819-pat00025
    ,
    Figure 112017120168819-pat00026
    ,
    Figure 112017120168819-pat00027

    상기 수식에 의하여 상기 노면 위치 정보를 계산하는 라이다를 이용한 노면 검출 시스템.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 노면 판단부는
    상기 라이다 센서로부터 센싱된 정보를 샘플별로 획득하는 샘플 획득부;
    상기 샘플로부터 레이어별 정보를 검출하는 레이어 검출부; 및
    상기 레이어 검출부로부터 검출된 레이어별 정보값과 상기 데이터부의 레이어별 정보값을 비교하여 노면을 검출하는 노면 검출부;를 포함하는 라이다를 이용한 노면 검출 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 샘플 획득부는 상기 라이다 센서의 횡 방향 360°범위로 다수의 샘플을 획득하는 라이다를 이용한 노면 검출 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 샘플은 종방향으로 16개의 레이어를 구비하며,
    상기 레이어 검출부는 상기 16개 레이어 중에서 8개의 레이어를 상기 노면 검출부에 제공하는 라이다를 이용한 노면 검출 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 노면 검출부는 상기 데이터부의 레이어별 정보값에서 상기 레이어 검출부로부터 검출된 레이어별 정보값이 유사한 데이터가 존재하면 노면으로 판단하는 라이다를 이용한 노면 검출 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 레이어별 정보값은
    라이다 센서와 측정 데이터간의 수직 높이값(Z)과, 라이다 센서와 측정 데이터간의 실제 거리(r) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 라이다를 이용한 노면 검출 시스템.
  11. 차량에 장착되어 노면을 센싱하는 라이다 센서;
    라이다 센서의 높이에 따른 노면 위치 정보가 레이어(Layer)별로 계산되어 저장된 데이터부;
    상기 라이다 센서로부터 센싱된 정보를 샘플별로 획득하는 샘플 획득부;
    상기 샘플로부터 레이어별 정보를 검출하는 레이어 검출부;
    상기 레이어 검출부로부터 검출된 레이어별 정보값과 상기 데이터부의 레이어별 정보값을 비교하여 노면을 검출하는 노면 검출부;를 포함하며,
    상기 노면 검출부는 라이다 센서와 측정 데이터간의 수직 높이값(Z)과, 라이다 센서와 측정 데이터간의 실제 거리(r) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 레이어별 정보값들 비교하여 상기 차량이 주행하는 노면의 포인트를 검출하며,
    상기 노면 검출부는 상기 데이터부의 레이어별 수직 높이값(Z)에서 상기 레이어 검출부로부터 검출된 레이어별 수직 높이값(Z)이 유사한 데이터가 존재하면 노면으로 판단하는 라이다를 이용한 노면 검출 시스템.
  12. 삭제
  13. 차량에 장착된 라이다 센서를 이용하여 주위를 센싱하는 단계;
    상기 라이다 센서로부터 센싱된 정보가 샘플별로 존재하는지 판단하는 샘플 판단 단계;
    상기 샘플 판단 단계에서 샘플이 존재하면 상기 라이다 센서로부터 다음 샘플 정보를 획득하는 단계;
    상기 샘플에서 레이어별 정보를 검출하는 단계;
    검출된 레이어별 정보값과 테이블의 레이어별 정보값을 비교하는 단계;
    상기 비교 단계에서 상기 테이블의 레이어별 수직 높이값(Z)에서 검출된 레이어별 수직 높이값(Z)이 유사한 데이터가 존재하면 노면으로 판단하는 노면 판단 단계;를 포함하며,
    상기 테이블의 레이어별 수직 높이값(Z)에서 검출된 레이어별 수직 높이값(Z)이 유사한 데이터가 존재하지 않으면 상기 샘플 판단 단계를 다시 수행하는 라이다를 이용한 노면 검출 방법.
  14. 삭제
  15. 제13항에 있어서,
    상기 샘플은 종방향으로 16개의 레이어를 구비하며,
    상기 노면 판단 단계는 상기 16개 레이어 중에서 8개의 레이어를 이용하여 이루어지는 라이다를 이용한 노면 검출 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 노면 판단 단계 이후에는 상기 레이어별 정보를 검출하는 단계를 다시 수행하는 라이다를 이용한 노면 검출 방법.
  17. 차량에 장착된 라이다 센서를 이용하여 주위를 센싱하는 단계;
    상기 라이다 센서로부터 센싱된 정보가 샘플별로 존재하는지 판단하는 샘플 판단 단계;
    상기 샘플 판단 단계에서 샘플이 존재하면 상기 라이다 센서로부터 다음 샘플 정보를 획득하는 단계;
    상기 샘플에서 레이어별 정보를 검출하는 단계;
    검출된 레이어별 정보값과 테이블의 레이어별 정보값을 비교하는 단계;
    상기 비교 단계에서 상기 테이블의 레이어별 수직 높이값(Z)에서 검출된 레이어별 수직 높이값(Z)이 유사한 데이터가 존재하는지 판단하는 유사 높이값 판단 단계;
    상기 유사 높이값 판단 단계에서 유사 높이값이 존재하면, 상기 테이블의 레이어별 거리값(r)에서 검출된 레이어별 거리값(r)이 유사한 데이터가 존재하는지를 판단하는 유사 거리값 판단 단계; 및
    상기 유사 높이값과 상기 유사 거리값이 모두 존재하면 노면으로 판단하는 노면 판단 단계;를 포함하며,
    상기 테이블의 레이어별 수직 높이값(Z)에서 검출된 레이어별 수직 높이값(Z)이 유사한 데이터가 존재하지 않으면 상기 샘플 판단 단계를 다시 수행하는 라이다를 이용한 노면 검출 방법.
  18. 삭제
  19. 제17항에 있어서,
    상기 샘플은 종방향으로 16개의 레이어를 구비하며,
    상기 노면 판단 단계는 상기 16개 레이어 중에서 8개의 레이어를 이용하여 이루어지는 라이다를 이용한 노면 검출 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 노면 판단 단계 이후에는 상기 레이어별 정보를 검출하는 단계를 다시 수행하는 라이다를 이용한 노면 검출 방법.
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