KR102419789B1 - 자율주행차량 주행 우선순위 결정 방법 및 장치 - Google Patents

자율주행차량 주행 우선순위 결정 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 단독 자율주행차량 센서 인지 범위의 한계를 극복하여 원활한 교통흐름을 이루기 위한 자율주행차량의 주행우선순위를 결정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행차량간 주행우선순위 결정을 위한 방법 프로세스는 다음과 같다. 목적지를 설정하고 전역경로를 검색한다(S100). 차량은 컴퓨팅 모듈(30)에서 자율주행 기능을 동작하여 자율주행(예를 들어, 인지, 판단, 제어 동작)을 시작한다(S110). 차량이 목적지에 도착하면 프로세스를 종료하고, 차량이 목적지에 도착하지 않은 한 이후의 후속 단계를 수행한다(S120). 각 차량은 V2V 송/수신부(40)에서 V2V 통신(10)을 통한 메시지 브로드캐스팅을 한다(S130). 정밀 맵에 매핑하고 자율주행차량간 충돌 위험도를 분석한다(S140). 차량간 충돌가능성이 있는 지 판단한다(S150). 차량간 충돌가능성이 있다면 해당 차량에 협상을 위한 유니캐스팅 메시지를 송/수신하고 협상부(90)에서 차량 간 주행협상을 시작한다(S160). 주행협상을 통해 우선권이 높게 판단된 차량의 경우, S110 단계로 돌아가 계속 주행하고, 우선권이 낮게 판단된 차량의 경우, 해당 차량과의 충돌가능성이 없을 때까지 차량을 대기시킨다(S170).

Description

자율주행차량 주행 우선순위 결정 방법 및 장치{Method and apparatus for determining driving priority of self-driving vehicles}
본 발명은 원활한 교통흐름을 이루기 위하여 자율주행차량의 주행 우선순위를 결정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
종래의 자율주행 기술은 인지, 판단, 그리고 제어기능으로 구성된다. 자율주행의 인지기능은 카메라, 라이다, 레이더 센서를 이용하여 이동객체, 주행환경객체, 도로상황을 인식하고 검출하여 추적한다. 판단기능은 전역경로를 검색하고 인지한 결과를 이용하여 위험도 분석, 주행행동결정, 지역경로를 생성한다. 그리고 제어기능은 인지 및 판단기능에서 수행한 결과를 바탕으로, 자율주행차량을 제어한다.
종래의 차량 단독 자율주행기술이 탑재된 차량은 객체 및 주변상황정보가 센서의 센싱 범위를 벗어나거나 건물(또는 시설물)에 의해 가려지게 될 때, 정확한 주변상황(예를 들어, 이동객체, 주행환경, 도로상황 등)을 인지하기 어렵다. 이러한 단독 자율주행차량의 인지범위의 한계는 자율주행차량에서 최적의 정확한 주행행동 결정을 할 수 없게 한다. 이는, 주변차량(자율주행차량 및 비자율주행차량)의 주행에 영향을 미쳐 교통의 흐름을 방해하고 사고를 유발할 수 있다.
본 발명의 목적은 단독 자율주행차량의 센서가 갖는 인지범위의 한계를 극복하여 원활한 도로교통의 흐름을 이루기 위한 자율주행차량의 주행 우선순위를 결정하는 방법 및 장치를 제안하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 자율주행차량간 통신(즉, V2V) 및 자율주행차량과 인프라에 설치되어 있는 엣지시스템(이하, '인프라엣지시스템') 간의 통신(즉, V2I, I2V)을 이용하여 교통의 흐름을 원활하게 하고 사전에 미리 사고를 방지하기 위한 자율주행차량 주행 우선순위결정 방법 및 장치를 제안하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 한 특징에 따르면, 타 자율주행차량(이하, '차량')과의 통신을 위한 통신모듈과, 차량의 자율주행을 위한 인지, 판단, 제어 기능을 수행하는 컴퓨팅모듈을 포함하는 자율주행차량들 간의 우선순위 결정방법 및 장치가 제공된다.
이 방법 및 장치에 따르면, 각 차량이 차량정보 메시지를 상기 통신모듈을 이용하여 브로드캐스트; 각 차량의 상기 컴퓨팅모듈이 타 차량의 브로드캐스트 메시지를 이용하여 타 차량을 장애물로 매핑하고 타 차량과의 충돌 위험도를 분석; 상기 충돌 위험도를 이용하여 타 차량과의 충돌가능성이 있는지 판단; 충돌가능성이 있는 것으로 판단되면 충돌가능성 있는 차량에 주행협상 메시지를 유니캐스트 하여 차량 간의 주행협상(주행 우선순위 결정)을 수행; 및 주행협상을 통해 우선권이 높게 판단된 차량은 계속 주행하고, 우선권이 낮게 판단된 차량은 타 차량으로부터 주행협상 결과 메시지를 받고 해당 차량과의 충돌가능성이 없어질 때까지 주행을 하지 않고 대기(양보)하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 인프라에 장착되어 주변상황 및 자율주행차량들의 주행상황을 인식하기 위한 센서 모듈, 인프라 주변을 이동하는 자율주행차량들과의 통신을 수행하는 통신 모듈, 및 자율주행차량 간의 주행 우선순위를 결정하는 서버컴퓨터를 포함하는 인프라엣지시스템이 자율주행차량들의 주행 우선순위를 결정하는 방법 및 장치가 제공된다.
이 방법 및 장치는 상기 통신 모듈을 통해 자율주행차량들로 I2V 메시지를 브로드캐스팅; 상기 센서 모듈을 이용하여 자율주행차량들의 주행상황을 인식; 상기 통신 모듈을 통해 자율주행차량으로부터 메시지를 수신; 상기 서버컴퓨터가, 자율주행차량으로부터 수신된 메시지와 상기 센서 모듈로부터 인지된 데이터를 이용하여 자율주행차량 간의 충돌 위험도를 분석; 상기 충돌 위험도 분석을 통해 자율주행차량 간의 충돌 가능성을 판단하여 자율주행차량 쌍을 추출; 충돌 가능성이 있는 자율주행차량 쌍이 존재하는 경우, 자율주행차량 간의 주행 우선순위를 결정; 및 자율주행차량으로 주행 우선순위 결정결과 메시지를 유니캐스트하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 서버컴퓨터는 추가적으로, 상기 센서 모듈을 이용하여 비자율주행차량의 주행상황을 인식하고, 자율주행차량과 비자율주행차량 간의 충돌위험도를 분석해서, 분석한 충돌위험도를 이용하여 충돌 가능성있는 자율주행차량-비자율주행차량 쌍의 존재여부를 판단하고, 자율주행차량-비자율주행차량 쌍이 추출된 경우 비자율주행차량의 우선순위를 자율주행차량의 우선순위보다 더 높게 부여하고 자율주행차량의 행동을 결정할 수 있다.
이상에서 소개한 본 발명의 구성 및 작용은 이후에 도면과 함께 설명하는 구체적인 실시예를 통하여 더욱 명확해질 것이다.
본 발명에 따르면 자율주행차량간의 통신에 기반한 주행 우선순위 결정과, 인프라엣지시스템과 자율주행차량 간의 통신에 기반한 자율주행차량의 주행우선권 부여 및 자율주행차량과 비자율주행차량의 혼재상황에서의 자율주행차량의 행동결정이 가능해져, 사전에 미리 사고를 방지하고 평상 시 원활한 교통의 흐름을 보장할 수 있는 완전자율주행 레벨 4 이상의 서비스가 실현 가능하다.
도 1a는 본 발명의 첫 번째 실시예에 따른 합류 교차로 상황에서의 자율주행차량간 주행우선순위 결정 방법의 예시도이다.
도 1b와 도 1c는 본 발명의 첫 번째 실시예에 따른 양방향 1차로 진입상황에서의 자율주행차량간 주행우선순위 결정 방법의 예시도이다.
도 2는 V2V를 이용한 주행우선순위 결정을 위한 자율주행차량 시스템의 구성도이다.
도 3a는 V2V를 이용한 자율주행차량간 브로드캐스팅되는 메시지의 구성도이다.
도 3b는 V2V 통신을 이용하여 브로드캐스팅된 메시지를 수신 후, 충돌 위험성이 있을 경우 유니캐스팅되는 주행협상 메시지의 구성도이다.
도 3c는 V2V 통신을 이용한 자율주행차량간 주행협상 결과 메시지의 구성도이다.
도 4는 자율주행차량간 주행우선순위 결정 프로세스의 흐름도이다.
도 5a는 본 발명의 두 번째 실시예에 따른 주/정차 차량이 존재하는 이면도로 등의 상황에서 인프라엣지시스템(200)에서 자율주행차량에 우선권을 부여하는 시나리오의 예시도이다.
도 5b는 본 발명의 두 번째 실시예에 따른 도 1b와 동일한 상황(즉, A, B차량이 양방향 1차로에 진입하는 상황)일 때 인프라엣지시스템(200)에서 자율주행차량에 우선권을 부여하는 방법의 예시도이다.
도 6a와 도 6b는 인프라엣지시스템(200)에서 자율주행차량에 우선권을 부여하는 시스템의 구성도이다.
도 7a는 인프라엣지시스템(200)에서 자율주행차량으로 브로드캐스팅하는 메시지의 구성도이다.
도 7b는 자율주행차량에서 인프라엣지시스템(200)으로(즉, V2I) 유니캐스팅되는 메시지의 구성도이다.
도 7c는 인프라엣지시스템(200)에서 자율주행차량으로(즉, I2V) 유니캐스팅되는 우선권 부여결과 메시지의 구성도이다.
도 8a와 도 8b는 자율주행차량만 존재하는 서비스 구역에서 인프라엣지시스템이 자율주행차량의 우선권을 부여하기 위한 메시지 송/수신 프로세스의 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 세 번째 실시예에 따른 자율주행차량과 비자율주행차량이 혼재된 상황일 때 인프라엣지시스템에서의 자율주행차량의 행동결정 방법의 예시도이다.
도 10a와 도 10b는 자율주행차량과 비자율주행차량이 혼재된 상황일 때 인프라엣지시스템(200)에서의 자율주행차량의 행동결정 시스템의 구성도이다.
도 11a와 도 11b는 자율주행차량과 비자율주행차량이 혼재된 상황일 때 인프라엣지시스템에서의 자율주행차량의 행동결정을 제어하기 위한 메시지 송/수신 프로세스의 흐름도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 이들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 기술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다.
한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprise)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가급적 동일한 부호를 부여하고 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 첫번째 실시예에 따른 자율주행차량간(즉, V2V)) 주행우선순위 결정(주행협상)의 방법에 대한 이해를 돕고자 먼저 도 1a, 1b, 1c를 참조하여 주행우선순위 결정의 다양한 시나리오를 설명한다.
도 1a는 합류 교차로 상황을 나타낸다.
도 1a에서의 합류 교차로 상황(예를 들어, A차량은 우합류, B차량은 직진하는 상황)에서 A, B 자율주행차량은 V2V 통신을 이용하여 메시지를 브로드캐스팅(broadcasting)하고 A, B 차량에서는 이를 수신하여 정밀맵을 매핑한다. A 차량의 시스템에서는 B 차량을 장애물(obstacle)로 매핑하고, 반대로 B 차량의 시스템에서는 A 차량을 장애물로 매핑한다. 각 차량에서는 충돌에 대한 분석을 수행하고, 만약 충돌이 예상되는 경우에는 추가 메시지(예를 들어, 협상메시지)를 송신한다. 각 차량은 협상메시지를 이용하여 장애물로 매핑되는 차량과 협상을 수행한다. 이 때, 협상 시 고려사항은 차량의 종류(예를 들어, 긴급차량), 차량의 대기시간, 탑승자의 탑승시간 등을 고려하여 협상을 수행한다. 협상을 수행한 후, 각 차량은 협상 결과(예를 들어, 대기할 것인지, 주행할 것인지)를 각 차량에 송신한다.
도 1b는 양방향 1차로 진입상황을 나타낸다.
도 1b에서의 A, B 차량이 모두 양방향 1차로에 진입(A 차량은 직진, B 차량은 우회전)한 상황이다. 이때에는 보틀넥(bottleneck)현상이 발생할 수 있어 A, B 차량간에 협상이 필요하다. 따라서, 각 A, B 차량은 V2V 통신을 통해 추가 메시지(예를 들어, 협상메시지)를 브로드캐스팅(broadcasting)한다. 각 A, B 차량에서는 이를 수신하여 정밀맵을 매핑하고, 협상을 진행하여 양보(wait)차량인지 주행(go)차량인지를 결정한다.
도 1c는 A, B 차량이 양방향 1차로에 맞은편에서 진입하는 양방향 1차로 진입상황을 나타낸다. A, B 차량에서 매핑된 정밀맵을 이용하여 두 차량 모두 회피해야 하는 상황으로 판단한 경우, A, B 차량에서는 협상을 통해 모두 우회피(avoid(r))를 하거나, 한 차량은 대기(wait)하고 다른 차량은 우회피를 하도록 한다.
상기 도 1a, 1b, 1c의 시나리오에서, 본 발명의 실시예에 따른 자율주행차량간 주행우선순위 결정은 다음과 같은 순서로 이루어진다.
1. V2V를 이용하여 장애물 정보 수신(메시지 송수신)
2. 장애물의 정보를 HD맵으로 매핑(정밀맵 매핑)
3. 위험도평가: 충돌확률 인지(충돌 위험도 분석)
4. 장애물로 매핑된 차량과 운행 협상(협상 진행)
본 실시예에 따른 자율주행차량간 주행우선순위 결정을 위한 자율주행차량 시스템의 방법 및 구성을 도 2를 참고하여 설명한다.
도 2는 V2V를 이용한 주행우선순위 결정을 위한 자율주행차량 시스템의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 2의 자율주행차량은 차량간 통신을 위해 통신기능(예를 들어, Wave, 5G, C-V2X 등)을 수행하는 V2X 모듈(10), 카메라, 라이다, 또는 레이더를 이용하는 센서 모듈(20), 인지 및 판단 및 제어 기능을 수행하는 컴퓨팅 모듈(30), 각 차량의 메시지를 송/수신하는 소프트웨어 프로그램을 구동하는 V2V 송/수신부(40), 자차의 위치를 계산 및 측정(localization)하는 소프트웨어 프로그램을 구동하는 자차 위치인식부(50), 장애물과 신호등 및 주행환경 객체 등을 인지하는 소프트웨어 프로그램을 구동하는 인지부(60), 전역/지역경로를 생성하고 자율주행차량의 행동을 결정하며 위험도를 분석하고 판단하는 소프트웨어 프로그램을 구동하는 판단부(70), 종/횡 방향을 제어하는 소프트웨어 프로그램을 구동하는 제어부(80), V2V를 통해 메시지를 수신하여 정밀맵에 매핑한 후 위험도를 분석하고 충돌 가능성이 있는 경우 협상을 처리하는 소프트웨어 프로그램을 구동하는 협상부(90)로 구성되어 있다.
본 실시예에 따른 자율주행차량간 주행우선순위 결정을 위한 메시지의 구성을 설명하기 위해 도 3a, 3b, 3c를 참고한다.
도 3a는 V2V를 이용한 자율주행차량간 브로드캐스팅되는 메시지의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 3a의 자율주행차량간 브로드캐스팅되는 메시지는 협상이 필요한 경우 유니캐스팅을 위해 필요한 동적 IP 주소를 구성하는 IP 필드(100), 주행협상에 필요한 요소로서 상대차량이 긴급차량 또는 일반차량 또는 공공차량 등인지를 분류하는 차량종류 필드(110)(이 때, 상대차량이 소방차량과 같은 긴급차량인 경우 우선순위를 높여 '주행'하도록 하고 본 차량은 '대기'하도록 협상함), 본 차량의 경로(예를 들어, 전역경로와 지역경로)와 상대차량의 경로(예를 들어, 전역경로와 지역경로)를 이용하여 충돌 가능성을 분석하기 위해 사용하는 경로 필드(120), 상대차량의 주행의도(예를 들어, 차로주행, 차로변경 등)로서 본 차량과 상대차량의 충돌 가능성을 분석하기 위해 사용하는 메뉴버(maneuver) 필드(130), 상대차량을 정밀맵에 매핑하여 충돌 가능성을 분석하기 위해 사용하는 위치 및 속도 및 방향(또는 헤딩) 필드(140), 그리고 레벨에 따라 협상 정도가 달라지고 참조용으로 사용하는 자율주행레벨 필드(150)(예를 들어, ADAS 2단계 수준(SAE 2)인 경우에는 운전자가 직접 제어할 수 있으므로 협상이 불가능할 수 있음)로 구성되어 있다.
V2V 통신을 이용하여 상기 브로드캐스팅 메시지를 수신 후, 충돌 위험성이 있을 경우 주행협상 메시지와 결과 메시지를 유니캐스팅하게 되는데, 이 때의 유니캐스팅 메시지의 구성을 도 3b와 도 3c에 나타낸다.
충돌 위험성이 있을 경우 V2V 통신을 통해 자율주행차량간 주행협상 메시지(도 3b)를 유니캐스팅하여 각 차량이 협상을 수행한다. 주행협상에 필요한 메시지는 기본적으로 도 3a와 같이 브로드캐스팅 메시지를 이용할 수 있으나, 도 3b의 메시지에 포함된 대기시간 필드(160)를 추가적으로 고려하여 자율주행차량과 협상할 수 있다. 예를 들어, 도 2의 자율주행차량에 포함된 협상부(90)에서는 오랜 시간동안 '대기(wait)'한 자율주행차량에 우선순위를 더 높여 먼저 '주행'할 수 있도록 협상을 수행할 수 있다. 이때의 주행은 타차량을 회피하는 동작을 수반하게 된다. 동일한 우선순위인 경우(예를 들어, 각 차량의 대기시간이 동일할 경우) 차량의 탑승인원을 고려한 탑승인원 필드(170)가 포함된 메시지를 유니캐스팅하여 탑승인원이 많은 자율주행차량의 우선권을 더 높일 수 있다.
V2V 통신을 이용한 자율주행차량간 주행우선순위 결정의 결과 메시지는 도 3c의 대기 또는 회피 주행) 필드(180)가 될 수 있다.
도 4는 본 실시예에 따른 자율주행차량간 주행우선순위 결정 프로세스의 흐름도이다.
다음에서 도 4를 참조하여 자율주행차량간 주행우선순위 결정 과정을 단계별로 설명한다.
통상의 자율주행 과정으로서, S100 단계에서는 목적지를 설정하고 전역경로를 검색한다.
S110 단계에서, 차량은 컴퓨팅 모듈(30)에서 자율주행 기능을 동작하여 자율주행(예를 들어, 인지, 판단, 제어 동작)을 시작한다.
S110 단계에서의 인지, 판단, 제어 동작을 수행하다가 S120 단계에서는 차량이 목적지에 도착하면 프로세스를 종료한다.
차량이 목적지에 도착하지 않은 한 이후의 후속 단계를 수행한다.
S130 단계에서 각 차량은 V2V 송/수신부(40)에서 V2V 통신(10)을 통한 메시지 브로드캐스팅을 한다.
S140 단계에서 차량은 S130 단계에서의 브로드캐스팅 메시지를 이용하여 정밀 맵에 매핑하고 자율주행차량간 충돌 위험도를 분석한다.
S150 단계에서는 S140 단계에서 충돌 위험도를 분석한 것을 바탕으로 차량간 충돌가능성이 있는 지 판단한다.
차량간 충돌가능성이 없다면 S110 단계로 돌아가서 계속해서 자율주행동작을 수행한다. 차량간 충돌가능성이 있다면 S160 단계를 수행한다.
S150 단계에서 충돌가능성이 있다면 S160 단계에서는 해당 차량에 협상을 위한 유니캐스팅 메시지(즉, 협상 메시지)를 송/수신하고 협상부(90)에서 차량 간 주행협상을 시작한다.
S160 단계에서의 주행협상을 통해 우선권(우선순위)이 높게 판단된 차량의 경우, S110 단계로 돌아가 계속 주행한다.
S160 단계에서 우선권이 낮게 판단된 차량의 경우, 도 3c의 주행우선순위 결정 결과 메시지를 받고 해당 차량과의 충돌가능성이 없을 때까지 차량을 대기시킨다(S170).
이상의 첫번째 실시예에서와 같이 V2V 통신만을 이용하는 경우 자율주행차량의 인지 범위에 대한 한계가 있다. 이를 극복하기 위한 인프라엣지시스템(200)의 활용은 지역상황에 대한 보다 넓은 시야에서의 우선권 중재(우선순위 결정)가 가능할 것이다.
본 발명의 두 번째 및 세 번째 실시예는 인프라엣지시스템에서의 자율주행차량 우선권 부여에 관련된 것으로, 전자(두 번째 실시예)는 자율주행차량들만 존재하는 서비스 구역에서 인프라엣지시스템이 자율주행차량들의 우선순위 결정을 행하는 경우의 실시예이고, 후자(세 번째 실시예)는 자율주행차량과 비자율주행차량이 혼재된 경우에 인프라엣지시스템이 자율주행차량의 행동을 결정하는 실시예이다.
먼저, 두 번째 실시예, 즉, 자율주행차량들만 존재하는 서비스 구역에서 인프라엣지시스템이 자율주행차량들의 우선순위 결정을 행하는 실시예에 대해서 설명한다.
도 5a는 주/정차 차량이 존재하는 이면도로 등의 상황에서 인프라엣지시스템(200)에서 자율주행차량에 우선권을 부여하는 방법의 이해를 돕고자 나타낸 시나리오이다.
도 5a의 A, B 차량은 주/정차 차량이 존재하는 이면도로 등의 환경에서 각각 맞은 편에서 주행하는 상황에 있다. 이러한 교통상황을 원활하게 하기 위해서 인프라엣지시스템(200)에서는 각 차량을 동시에 회피하려고 하는 A, B 자율주행차량에 대해서 우선권을 분석하여 교통상황을 중재한다. 예를 들어, 인프라엣지시스템(200)에서는 A차량과 B차량의 우선권을 분석하고 도 5a와 같이 A차량에 높은 우선권을 부여하여 B차량은 대기(wait)하게 하고, A차량에는 주/정차한 차량을 회피(avoid)하도록 교통상황을 중재한다. 우선권 분석은 첫 번째 실시예의 V2V(자율주행차량간 주행우선순위 결정) 브로드캐스팅 메시지를 이용해서 수행한다. 이 때, 자율주행차량의 '대기' 시간은 인프라엣지시스템(200)에서 자체적으로 계산하여 우선권 분석 시 활용한다.
도 5b는 도 1b와 동일한 상황(즉, A, B차량이 양방향 1차로에 진입하는 상황)일 때 인프라엣지시스템(200)에서 자율주행차량의 우선권을 부여하는 방법의 이해를 돕기 위해 제시한 시나리오이다.
도 5b에서의 A, B차량은 두 차량 모두 양방향 1차로(즉, 도 1b와 동일한 상황)에 진입한다. 이는 보틀넥(bottleneck)현상이 발생할 수 있어 A, B 차량에 대한 주행우선순위 결정이 필요하다. 따라서, 인프라엣지시스템(200)에서는 A, B 차량에 대한 우선권을 분석하여 양보 또는 대기(wait)차량인지 주행(go)차량인지를 결정한다.
도 6a와 도 6b는 이러한 (두 번째) 실시예에 따른 인프라엣지시스템(200)에서의 자율주행차량의 우선권 부여 시스템의 구성도이다. 도 6a는 인프라엣지시스템(200)의 구성도, 도 6b는 자율주행차량의 구성도이다.
먼저, 도 6a의 인프라엣지시스템(200)은 인프라에 장착되어 주변상황(예를 들어, 이동객체, 도로상황 등)을 인식하기 위한 카메라, 라이다, 레이더 등의 센서 모듈(210), 자율주행차량으로부터의 메시지의 송/수신을 위한 통신기능을 하는 V2X 모듈(220), 인프라를 인지하고 우선권을 분석하여 메시지를 송/수신 처리하는 서버컴퓨터(230), 차량으로부터 메시지를 수신하는(소프트웨어 프로그램으로 구현가능한) V2I 수신부(240), 센서 모듈(210)을 이용하여 주변상황을 인지하는(소프트웨어 프로그램으로 구현가능한) 인프라인지부(250), 주변상황과 자율주행차량으로부터의 메시지를 이용하여 주행 우선권을 분석하는(소프트웨어 프로그램으로 구현가능한) 우선권분석부(260), 차량으로 처리결과를 송신하는(이를 소프트웨어 프로그램으로 구현가능한) I2V 송신부(270)로 구성되어 있다.
다음, 도 6b의 자율주행차량은 V2X 모듈(10), 센서 모듈(20), 컴퓨팅 모듈(30), 자차위치인식부(50), 인지부(60), 판단부(70), 제어부(80), 인프라엣지시스템(200)에 메시지를 송신하는 V2I 송신부(280), 인프라엣지시스템(200)의 메시지를 수신하는 I2V 수신부(290)로 구성되어 있다. V2I 송신부(280)와 I2V 수신부(290)는 소프트웨어 프로그램으로 구현될 수 있다. 도 6b의 자율주행차량의 시스템 구성은 도 2의 자율주행차량의 시스템 구성과 동일하며 V2I 송신부(290)와 I2V 수신부(290)가 차별화되어 있다.
본 실시예에 따른 인프라엣지시스템(200)이 자율주행차량에 우선권 부여를 위해 교환하는 메시지에 대한 설명을 위해 그리고 그 이해를 돕기 위해 도 7a, 7b, 7c를 참조한다.
도 7a는 인프라엣지시스템(200)에서 자율주행차량으로 브로드캐스팅하는(즉, I2V) 송신 메시지의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 7a의 인프라엣지시스템(200)의 송신 메시지는 인프라엣지시스템의 IP 주소를 의미하는, 즉, 자율주행차량이 인프라엣지에 접속하기 위한 IP 필드(100), 인프라엣지시스템의 커버리지 영역(polygon)을 의미하는, 인프라엣지가 우선권 분석을 수행하는 서비스 영역인 커버리지 필드(190)로 구성되어 있다.
도 7b는 자율주행차량에서 인프라엣지시스템(200)으로(즉, V2I) 유니캐스팅하는 메시지의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 7b의 V2I를 통해 유니캐스팅하는 메시지는 도 3a의 자율주행차량간(즉, V2V) 주행우선순위 결정을 위한 메시지의 구성과 동일하다.
도 7c는 인프라엣지시스템(200)에서 특정 자율주행차량으로(즉, I2V) 유니캐스팅하는 우선권 결정 결과 메시지의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 7c의 I2V를 통해 유니캐스팅하는 우선권 결정 결과 메시지는 도 3c의 자율주행차량간(즉, V2V) 주행우선순위 결정의 결과 메시지의 구성과 동일하다.
도 8a와 도 8b는 본 실시예에 따른 자율주행차량만 존재하는 서비스 구역에서 인프라엣지시스템이 자율주행차량의 우선권을 부여하기 위한 메시지 송/수신 프로세스의 흐름도이다.
도 8a, 8b를 참조하여 인프라엣지시스템이 자율주행차량의 우선권을 부여(우선순위를 결정)하기 위한 메시지 흐름을 단계별로 설명한다.
먼저, 도 8a를 참조하여 인프라엣지시스템에서의 메시지 흐름에 대해 설명한다.
S200 단계에서는 I2V를 통해 메시지를 브로드캐스팅한다. 이 때, 해당 메시지를 수신한 자율주행차량은 인프라엣지시스템에 접속한다.
S210 단계에서는 인프라엣지시스템에 장착된 센서 모듈(210)을 이용하여 커버리지 범위 내에서의 주행상황(예를 들어, 주차 및 정차한 차량 또는 이동 객체 등이 될 수 있음)을 인식한다.
S210 단계에서 센서 모듈(210)이 주행상황을 인식한 후, S220 단계에서 인프라엣지시스템은 자율주행차량으로부터 메시지를 수신한다.
S230 단계에서, 자율주행차량으로부터 수신된 메시지와 인프라엣지시스템의 센서 모듈(210)로부터 인지된 데이터를 이용하여 인프라엣지시스템에서는 정밀 맵 매핑을 수행하고 자율주행차량간 충돌의 위험도를 분석한다.
S230 단계에서 인프라엣지시스템에서 충돌의 위험도를 분석하여 S240 단계에서는 충돌 가능성이 있는 자율주행차량 쌍(pair)을 추출한다. 충돌가능성 있는 차량 쌍이 추출되지 않으면 S200 단계로 되돌아가고, 차량 쌍이 추출되면 S250 단계를 수행한다.
S240 단계에서 충돌 가능성이 있는 자율주행차량 쌍이 존재하는 경우 S250 단계에서 인프라엣지시스템에서는 자율주행차량의 우선권 분석을 시작한다. 즉, 인프라엣지시스템에서는 주변상황(예를 들어, 주차차량이나 정차차량 등의 유무)과 자율주행차량으로부터의 메시지, 대기 시간 등을 고려하여 우선권을 분석한다. 차량의 우선권 분석을 바탕으로, 인프라엣지시스템은 자율주행차량으로 차량의 우선권 결과를 송신한다(유니캐스팅).
다음, 도 8b를 참조하여 자율주행차량에서의 메시지 흐름에 대해 설명한다.
먼저, 자율주행차량에서는 목적지를 설정하고 전역경로를 검색한다(S300).
S300 단계에서 설정한 목적지와 검색한 전역경로를 바탕으로, 차량은 컴퓨팅 모듈(30)에서 인지, 판단 그리고 제어기능을 포함한 자율주행을 수행한다(S310).
S310 단계에서 자율주행을 수행한 차량이 목적지에 도착하면 자율주행차량의 메시지 송/수신 프로세스를 종료한다(S320).
차량이 목적지에 도착하지 않으면 S330 단계로 넘어간다.
S320 단계에서 차량이 목적지에 도착하지 않으면 S330 단계에서 차량은 I2V를 통해 메시지를 수신하여 인프라엣지시스템에 접속한다.
S330 단계에서 자율주행차량이 인프라엣지시스템에 접속하면 S340 단계에서 자율주행차량은 인프라엣지시스템으로(즉, V2I) 메시지를 송신한다.
S350 단계에서는 S340 단계에서의 V2I를 이용한 메시지 송신을 바탕으로, 인프라엣지시스템이 자율주행차량으로부터(즉, I2V) 메시지를 수신하였는지 판단한다. 이 때, 인프라엣지시스템이 I2V 메시지를 수신하지 못하였으면 S310 단계로 되돌아가고, I2V 메시지를 수신하였으면 S360 단계로 넘어간다.
S350 단계에서 인프라엣지시스템이 I2V 메시지를 수신하였으면 S360 단계에서 차량은 인프라엣지시스템의 우선권 중재 결과 메시지에 따라 동작을 수행한다. 즉, 인프라엣지시스템으로부터의 '대기' 메시지를 받으면, 해당 차량은 다음 I2V의 메시지 수신 때까지 '대기' 동작을 수행한다. 차량이 인프라엣지시스템으로부터 '대기' 메시지를 받지 않으면 S300 단계로 되돌아가 계속 주행한다.
이제, 본 발명의 세 번째 실시예에 따른 자율주행차량과 비자율주행차량이 혼재된 상황일 때 인프라엣지시스템에서의 자율주행차량의 행동결정을 내리는 방법 및 장치에 대한 설명을 도 9~도 11b를 참조하여 설명한다.
도 9는 본 실시예에 따른 자율주행차량과 비자율주행차량이 혼재된 상황일 때 인프라엣지시스템에서의 자율주행차량의 행동결정 방법의 시나리오 예시도이다.
도 9에서와 같이 자율주행차량과 비자율주행차량이 혼재된 도로교통상황일 때, 인프라엣지시스템에서는 도로교통상황을 분석하고 일반 비자율주행차량의 존재는 인식할 수 있지만, 비자율주행차량(일반차량)을 제어할 수는 없다. 따라서 일반차량과 자율주행차량이 혼재된 도로교통상황일 때 인프라엣지시스템에서는 일반차량의 우선권을 보다 높게 부여하고 자율주행차량의 행동결정을 제어한다. 일반차량의 존재(예를 들어, 일반차량의 위치, 속도 등)는 인프라엣지시스템의 인프라 인지부(250)에서 센서 모듈(210)을 이용하여 주변상황을 인지하는 소프트웨어 프로그램을 구현하여 인식된다. 자율주행차량의 존재는 앞에서 설명한 것과 같이 인프라 인지부(250) 또는 V2I 수신부(240)의 메시지를 통해 알 수 있다.
도 9의 시나리오 상황에서, A차량(자율주행차량)이 우회전하려는 상황에서 인프라엣지시스템에서는 직진하려는 일반차량(C)과 다른 자율주행차량 B의 존재를 인식한다. 이 경우와 같이 직진하려는 차량이 많은 도로교통상황일 때, 인프라엣지시스템에서는 A차량을 대기(wait)하도록 A 차량의 행동결정을 제어할 수 있다. 직진하는 일반차량(C)이 교차로를 완전히 통과한 이후, A차량이 오랜 시간동안 대기하였으므로 인프라엣지시스템에서는 A, B차량의 우선권 분석을 통해 A차량에 우선권을 부여하고 B차량에 '대기' 행동결정을 내린다.
도 10a와 도 10b는 본 실시예에 따른 자율주행차량과 비자율주행차량이 혼재된 상황일 때 인프라엣지시스템(200)에서의 자율주행차량의 행동결정 시스템의 구성도이다.
도 10a의 인프라엣지시스템(200)은 센서 모듈(210), V2X 모듈(220), 서버컴퓨터(230), V2I 수신부(240), 인프라인지부(250), I2V 송신부(270), 그리고 주변상황(일반차량의 존재까지 고려함)과 자율주행차량의 메시지를 바탕으로 주행 우선권을 분석하여 자율주행차량의 행동결정을 제어하는 행동결정부(310)로 구성되어 있다.
도 10a의 인프라엣지시스템의 구성은 도 6a의 인프라엣지시스템의 구성과 동일하며 행동결정부(310)만 차별화되어 있다.
도 10b의 자율주행차량은 도 6b의 자율주행차량의 구성과 동일하게 V2X 모듈(10), 센서 모듈(20), 컴퓨팅(30), 자차위치인식부(50), 인지부(60), 판단부(70), 제어부(80), V2I 송신부(290), I2V 수신부(290)로 구성되어 있다.
도 11a와 도 11b는 본 실시예에 따른 자율주행차량과 비자율주행차량이 혼재된 상황일 때 인프라엣지시스템에서의 자율주행차량의 행동결정을 제어하기 위한 메시지 송/수신 프로세스의 흐름도이다.
먼저, 도 11a를 참조하여 혼재상황일 때 인프라엣지시스템에서의 자율주행차량의 행동결정을 제어하는 과정을 단계별로 설명한다.
도 11a에서의 단계 S400~S430은 도 8a에서의 단계 S200~S230의 프로세스 동작과 동일하게 진행된다.
단계 S440에서 인프라엣지시스템은 자율주행차량과 자율주행차량 간의 충돌위험도 뿐만 아니라, 자율주행차량과 일반차량 간의 충돌위험도를 분석한다. 이 때, 자율주행차량과 일반차량 간의 충돌위험도는 인프라엣지시스템(200)의 센서 모듈(210)과 인프라 인지부(250)로부터 도출한 결과를 이용하여 분석한다.
S440 단계에서 분석한 충돌위험도를 참고하여 S450 단계에서는 충돌 가능성있는 자율주행차량-일반차량 쌍 및 자율주행차량-자율주행차량 쌍의 존재여부를 판단한다. 차량 쌍이 존재하지 않으면 S400 단계로 되돌아가고, 차량 쌍이 추출되면 S460 단계로 넘어간다.
S450 단계를 통해 자율주행차량-일반차량 쌍이 추출된 경우 인프라엣지시스템에서는 일반차량에 우선권을 더 높게 부여하여 자율주행차량의 행동결정을 제어한다. 그리고 자율주행차량-자율주행차량 쌍이 추출된 경우 인프라엣지시스템에서는 앞에서 설명한 우선권 분석과 같은 방법으로 분석을 수행한다. 차량의 우선권 분석을 바탕으로, 인프라엣지시스템에서는 자율주행차량에 우선권 결과를 유니캐스팅한다. 우선권 결과를 송신한 후, 인프라엣지시스템에서는 다시 S400 단계로 되돌아가서 도 11a의 동작 프로세스를 반복 수행한다.
혼재상황일 때 자율주행차량에서의 메시지 흐름(도 11b)은 도 8b의 프로세스의 수행과정과 동일하다.
이상에서 설명한 것과 같이 본 발명은 장치 측면 또는 방법적 측면으로 실시가능한데, 특히 본 발명의 각 구성요소의 기능(function) 또는 과정(process)은 DSP(digital signal processor), 프로세서, 컨트롤러, ASIC(application-specific IC), 프로그래머블 로직소자(FPGA 등), 기타 전자소자 중의 적어도 하나 그리고 이들의 조합이 포함되는 하드웨어 요소로써 구현 가능하다. 또한 하드웨어 요소와 결합되어 또는 독립적으로 소프트웨어로써도 구현 가능한데, 이 소프트웨어는 기록매체에 저장 가능하다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 본 명세서에 개시된 내용과는 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호범위는 상기 상세한 설명보다는 후술한 특허청구범위에 의하여 정해지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태는 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (16)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 인프라에 장착되어 주변상황 및 자율주행차량과 비자율주행차량의 주행상황을 인식하기 위한 센서 모듈, 인프라 주변을 이동하는 자율주행차량과 비자율주행차량 간의 통신을 수행하는 통신 모듈, 및 자율주행차량과 자율주행차량 그리고 자율주행차량과 비자율주행차량 간의 주행 우선순위를 결정하는 서버컴퓨터를 포함하는 인프라엣지시스템이 자율주행차량과 비자율주행차량의 주행 우선순위를 결정하는 방법으로서,
    상기 통신 모듈을 통해 자율주행차량으로 I2V 메시지를 브로드캐스팅 하는 단계;
    상기 센서 모듈을 이용하여 자율주행차량의 주행상황을 인식하는 단계;
    상기 통신 모듈을 통해 자율주행차량으로부터 메시지를 수신하는 단계;
    상기 서버컴퓨터가, 자율주행차량으로부터 수신된 메시지와 상기 센서 모듈로부터 인지된 데이터를 이용하여 자율주행차량 간의 충돌 위험도를 분석하는 단계; 상기 충돌 위험도 분석을 통해 자율주행차량 간의 충돌 가능성을 판단하여 자율주행차량 쌍을 추출하는 단계; 충돌 가능성이 있는 자율주행차량 쌍이 존재하는 경우, 자율주행차량 간의 주행 우선순위를 결정하는 단계; 자율주행차량으로 주행 우선순위 결정결과 메시지를 유니캐스트 하는 단계; 및
    상기 서버컴퓨터가, 상기 센서 모듈을 이용하여 비자율주행차량의 주행상황을 인식하는 단계; 자율주행차량과 비자율주행차량 간의 충돌위험도를 분석하는 단계; 상기 분석한 충돌위험도를 이용하여 충돌 가능성있는 자율주행차량-비자율주행차량 쌍의 존재여부를 판단하는 단계; 자율주행차량-비자율주행차량 쌍이 추출된 경우 비자율주행차량의 우선순위를 자율주행차량의 우선순위보다 더 높게 부여하고 자율주행차량의 행동을 결정하는 단계를 포함하는 자율주행차량 주행 우선순위 결정 방법.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서, 상기 인프라엣지시스템에서 자율주행차량으로 브로드캐스트 하는 I2V 송신 메시지는
    인프라엣지시스템의 IP 주소를 의미하는, 즉, 자율주행차량이 인프라엣지에 접속하기 위한 IP 필드; 및
    인프라엣지시스템이 주행 우선순위 결정을 수행하는 서비스 영역인 커버리지 필드를 포함하는 자율주행차량 주행 우선순위 결정 방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 인프라엣지시스템에서 자율주행차량으로 유니캐스트하는 주행 우선순위 결정결과 메시지는
    차량대기 지시 및 차량주행 지시 중 하나를 나타내는 대기/주행 필드를 포함하는 자율주행차량 주행 우선순위 결정 방법.
  11. 제7항에 있어서, 상기 I2V를 통해 메시지를 브로드캐스트 하는 단계에서 브로드캐스트된 메시지를 수신한 자율주행차량이 인프라엣지시스템에 접속하여 자율주행차량이 인프라엣지시스템에 접속하면 자율주행차량은 인프라엣지시스템으로 V2I 메시지를 송신하는 단계를 포함하는 자율주행차량 주행 우선순위 결정 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 자율주행차량에서 인프라엣지시스템으로 유니캐스트 하는 I2V 송신 메시지는
    차량의 동적 IP 주소를 포함하는 IP 필드; 차량종류 필드; 차량의 경로 필드; 차량의 주행의도를 나타내는 메뉴버 필드; 차량의 위치, 속도, 방향을 나타내는 필드; 및 자율주행 레벨을 나타내는 필드 중 적어도 하나 이상을 포함하는 자율주행차량 주행 우선순위 결정 방법.
  13. 제7항에 있어서, 상기 충돌 가능성이 있는 자율주행차량 쌍이 존재하는 경우에 자율주행차량 간의 주행 우선순위를 결정하는 단계는
    인프라엣지시스템의 서버컴퓨터가, 상기 센서모듈을 통해 인지한 주변상황과 자율주행차량으로부터 수신한 메시지에 포함된 대기 시간을 이용하는 자율주행차량 주행 우선순위 결정 방법.
  14. 인프라엣지시스템이 자율주행차량의 주행 우선순위를 결정하는 장치로서,
    상기 인프라엣지시스템은
    인프라에 장착되어 주변상황 및 자율주행차량과 비자율주행차량의 주행상황을 인식하기 위한 센서 모듈;
    인프라 주변을 이동하는 자율주행차량과 비자율주행차량 간의 통신을 수행하는 통신 모듈; 및
    자율주행차량으로부터 V2I 메시지를 수신하는 V2I 수신부, 상기 센서 모듈을 이용하여 인프라의 주변상황을 인지하는 인프라인지부, 인지한 주변상황과 자율주행차량으로부터 수신한 V2I 메시지를 이용하여 주행 우선권을 분석하여 우선순위를 결정하는 우선권분석부, 자율주행차량으로 우선순위 결정결과 메시지를 송신하는 I2V 송신부, 자율주행차량 이외에 비자율주행차량의 존재를 인식하여 비자율주행차량과 자율주행차량 간의 우선순위를 결정하고 자율주행차량의 행동을 결정하는 행동결정부가 포함된 서버컴퓨터를 포함하는 자율주행차량 주행 우선순위 결정 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 자율주행차량은
    상기 인프라엣지시스템과의 통신을 위한 통신모듈; 및
    자율주행차량의 자율주행을 위한 인지, 판단, 제어 기능을 수행하고, 상기 통신모듈을 통해 인프라엣지시스템에 메시지를 송신하고, 상기 통신모듈을 통해 인프라엣지시스템으로부터 메시지를 수신하고, 인프라엣지시스템으로부터 수신한 메시지에 포함된 대기 및 주행 중 어느 하나의 자율주행을 수행하는 컴퓨팅모듈을 포함하는 자율주행차량 주행 우선순위 결정 장치.
  16. 삭제
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