KR102437836B1 - 차량의 주행 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량의 주행 제어 장치 및 그 방법을 제안한다. 정밀 지도의 차선 정보를 이용하여 선행차가 주행하는 차선 기준으로 횡방향 속도를 계산할 수 있다. 동일 방향의 횡방향 속도에 대한 누적 프레임으로 예측 시간을 계산하고, 자차와 선행차가 주행 중인 차선 정보를 이용하여 예측 시간 값을 조절할 수 있다. 또한 정밀 지도의 차선 정보를 통해 선행차가 종료 지점/합류 지점/분기 지점/유지 차선을 주행하는 경우에 대하여 대응할 수 있다. 횡방향 속도와 예측 시간을 이용하여 선행차의 위치를 예측하고, 자차로로 진입하는 컷인 차량인지 미리 예측하여 자차로로 진입하기 전에 미리 컷인 차량을 파악한 정보를 이용하여 엑추에이터로 가감속 파라미터를 전달함으로써 선행차와의 충돌을 방지할 수 있고, 미리부터 감속이 되기 때문에 급가감속이 나타나지 않게 되어 자율 주행의 안정성이 향상시킬 수 있다.

Description

차량의 주행 제어 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING DRIVING OF VEHICLE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 차량의 주행 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
차량의 성능에 대한 요구와 함께 차량 운전자의 편의 및 안전에 대한 요구가 높아짐에 따라, 차량에 장착된 센서로부터 획득된 정보를 기반으로 차량 내 시스템이 차량을 제어하여 운전자를 보조하는 운전자 보조 시스템(Advanced Driver Assist System, ADAS)이 개발되어 차량에 적용되는 추세이다.
운전자 보조 시스템(ADAS) 중 하나인 스마트 크루즈 컨트롤(SCC: Smart Cruise Control) 시스템은 운전자가 원하는 속도를 설정하면 운전자의 조작 없이 그 속도를 유지하면서 차량이 주행할 수 있도록 하는 정속 주행 시스템이다.
이러한 스마트 크루즈 컨트롤(SCC) 시스템은 전방에 선행차(타겟 차량)가 없는 경우에는 운전자가 설정한 속도로 주행하도록 속도 제어를 하고, 선행차가 있는 경우에는 거리 측정 센서(예를 들어, 카메라, 레이더 라이다 등)를 통해 선행차와 일정한 거리를 유지하며 주행하도록 거리 제어를 수행한다.
스마트 크루즈 컨트롤(SCC) 시스템이 주로 적용되는 고속 도로나 자동차 전용 도로 상에는 나들목(interchange; IC), 분기점(junction; JC)과 같이 다른 도로와 합쳐지거나(합류 지점) 분기되는 지점(분기 지점)이 존재한다. 또한, 도로가 끝나는 지점(종료 지점)이 존재하며, 도로 공사가 있는 경우에는 차선이 줄어드는 병목 지점과 차선이 확장되는 확장 지점이 존재한다. 이러한 구간들에서는 차량들의 차선 변경이 매우 빈번하다. 즉, 자기 차량(자차)을 기준으로 볼 때 옆 차선의 타 차량(구체적으로, 선행차)이 끼어드는 컷인(cut-in) 상황과, 동일 차선의 선행 차량이 옆 차선으로 차선을 변경하는 컷아웃(cut-out) 상황이 자주 발생한다.
이에, 자차에 대한 전방 선행차의 컷인 상황을 정확하게 파악할 필요가 있다.
본 발명의 일 측면은, 자차에 대한 전방 선행차의 컷인 상황을 정확하게 파악하여 능동적으로 대처할 수 있는 차량의 주행 제어 장치 및 그 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면은 자차의 위치 정보를 파악하는 GPS 수신부; 자차의 외부 및 내부 정보를 감지하는 센서부; 자차가 주행하는 차선의 위치, 차로의 정보를 포함하는 지도 정보를 전달하는 내비게이션 모듈; 내비게이션 모듈로부터 전달된 지도 정보를 기반으로 GPS 수신부 및 센서부의 신호를 입력 받아 자차의 전방에 끼어드는 선행차를 예측하여 자율 주행을 제어하는 제어부;를 포함한다.
센서부는, 레이더 센서, 카메라, 라이다 중 적어도 하나를 이용하여 자차의 전방에 대한 차량 외부 정보를 감지한다.
센서부는, 요 레이트 센서, 속도 센서를 이용하여 자차의 전방에 대한 차량 내부 정보를 감지한다.
제어부는, 자차의 절대 위치와 지도 정보를 이용하여 선행차의 절대 위치를 인식하는 위치 인식부; 지도 정보의 차선 정보를 이용하여 선행차의 횡방향 거리와 횡방향 속도를 계산하는 속도 계산부; 지도 정보의 차로 정보를 이용하여 자차와 선행차의 주행 차로를 판단하는 차로 판단부; 자차와 선행차의 주행 차로를 통해 예측 시간을 계산하는 시간 계산부; 선행차의 위치 및 주행 차로를 예측하는 차로 예측부; 예측한 위치를 이용하여 자차와 선행차의 주행 차로 경로를 판단하는 경로 판단부; 자차와 선행차의 주행 차로 경로를 이용하여 선행차의 컷인 상황을 판단하는 컷인 판단부;를 더 포함한다.
위치 인식부는, GPS 수신부로부터 수신된 GPS 정보를 이용하여 자차의 절대 위치를 계산하고; 레이더 센서, 카메라, 라이다 중 적어도 하나로부터 입력 받은 선행차의 상대 위치를 절대 위치로 변환한다.
속도 계산부는, 차선 중심과 좌측/우측 차선 기준으로 횡방향 거리를 계산하고, 선행차가 주행하는 차선 기준으로 횡방향 속도를 계산한다.
차로 판단부는, 자차와 선행차의 절대 위치를 이용하여 현재 주행하는 차로의 종류를 판단하고, 전체 차선 중에서 몇 번째 차선을 주행 중인지 판단한다.
시간 계산부는, 동일 방향의 횡방향 속도에 대한 누적 프레임으로 예측 시간을 설정하거나, 자차와 선행차가 주행 중인 차로 정보를 이용하여 예측 시간을 설정한다.
차로 예측부는, 선행차와 가장 가까운 위치 기준으로 선택한 횡방향 속도와 예측 시간을 이용하여 선행차의 위치를 예측하고, 예측된 선행차의 위치를 기반으로 주행 차로를 예측한다.
컷인 판단부는, 자차와 선행차의 주행 차로 경로가 일치하는지를 판단하여 선행차의 컷인 상황을 판단한다.
그리고, 본 발명의 다른 측면에 의한 차량의 주행 제어 장치는, 주행 중인 자차의 전방에 대한 센서 정보를 감지하는 센서부; 자차가 주행하는 차선의 위치, 차로의 정보를 포함하는 지도 정보를 전달하는 내비게이션 모듈; 내비게이션 모듈로부터 전달된 지도 정보를 기반으로 센서부에서 감지된 센서 정보를 입력 받아 자차의 주행 차로에 끼어드는 선행차를 예측하여 자율 주행을 제어하는 제어부;를 포함한다.
센서부는, 레이더 센서, 카메라, 라이다 중 적어도 하나를 이용하여 자차의 전방에 대한 차량 외부 정보를 감지하는 차량 외부 정보 센서; 요 레이트 센서, 속도 센서를 이용하여 자차의 전방에 대한 차량 내부 정보를 감지하는 차량 내부 정보 센서; 자차의 위치 정보를 파악하는 GPS 센서;를 포함한다.
제어부는, 지도 정보의 차선 정보를 이용하여 선행차의 횡방향 거리와 횡방향 속도를 계산하고, 지도 정보의 차로 정보를 이용하여 자차와 선행차의 주행 차로를 판단하고, 자차와 선행차의 주행 차로를 통해 예측 시간을 계산하고, 지도 정보의 경로 정보를 이용하여 자차와 선행차의 주행 차로 경로를 판단하고, 자차와 선행차의 주행 차로 경로를 이용하여 선행차의 컷인 상황을 판단한다.
제어부는 GPS 센서로부터 수신된 GPS 정보를 이용하여 자차의 절대 위치를 계산하고, 자차의 절대 위치와 지도 정보를 이용하여 선행차의 절대 위치를 인식하고, 선행차와 가장 가까운 위치 기준으로 선택한 횡방향 속도와 예측 시간을 이용하여 선행차의 위치를 예측한다.
그리고, 본 발명의 일 측면은 자차가 주행하는 차선의 위치, 차로의 정보를 포함하는 지도 정보를 기반으로 자차의 주행 차로에 끼어드는 선행차를 예측하여 자율 주행을 제어하는 차량의 주행 제어 방법에 있어서, GPS 센서로부터 수신된 GPS 정보를 이용하여 자차의 절대 위치를 계산하고; 자차의 절대 위치와 지도 정보를 이용하여 선행차의 절대 위치를 인식하고; 지도 정보의 차선 정보를 이용하여 선행차의 횡방향 거리와 횡방향 속도를 계산하고; 지도 정보의 차로 정보를 이용하여 자차와 선행차의 주행 차로를 판단하고; 자차와 선행차의 주행 차로를 통해 예측 시간을 계산하고; 지도 정보의 경로 정보를 이용하여 자차와 선행차의 주행 차로 경로를 판단하고; 자차와 선행차의 주행 차로 경로를 이용하여 선행차의 컷인 상황을 판단하는 것;을 포함한다.
선행차의 횡방향 거리와 횡방향 속도를 계산하는 것은, 차선 중심과 좌측/우측 차선 기준으로 횡방향 거리를 계산하고, 선행차가 주행하는 차선 기준으로 횡방향 속도를 계산하는 것이다.
자차와 선행차의 주행 차로를 판단하는 것은, 자차와 선행차의 절대 위치를 이용하여 현재 주행하는 차로의 종류를 판단하고, 전체 차선 중에서 몇 번째 차선을 주행 중인지 판단하는 것이다.
자차와 선행차의 주행 차로 경로를 판단하는 것은, 선행차와 가장 가까운 위치 기준으로 선택한 횡방향 속도와 예측 시간을 이용하여 선행차의 위치를 예측하고, 예측한 위치를 기반으로 주행 차로를 예측하고, 예측한 위치를 이용하여 자차와 선행차의 주행 차로 경로를 판단하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 의한 차량의 주행 제어 장치 및 그 방법에 의하면, 정밀 지도 기반으로 전방 선행차의 횡방향 속도를 계산하고, 정밀 지도 정보를 이용하여 전방 선행차의 주행 차로를 파악하고, 파악된 정보를 기반으로 자차의 주행 차로로 컷인하는 전방 선행차를 미리 예측하여 자율 주행의 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량의 외관을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량의 주행 제어 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 선행차의 컷인 상황을 예시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 컷인 상황에서 횡방향 거리의 기준을 예시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 차선 기준의 횡방향 속도를 계산하기 위한 차선을 예시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 차선 기준의 선택 조건을 예시한 도면이다.
도 8A 내지 도 8D는 본 발명의 일 실시예에 의한 컷인 상황에서 예측 시간을 계산하기 위한 차선을 예시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 선행차가 컷인 상황인 경우를 예시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 선행차가 컷인 상황이 아닌 경우를 예시한 도면이다.
도 11A 및 도 11B는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량의 컷인 판단 제어 동작 순서도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 의한 선행차의 컷아웃 상황을 예시한 도면이다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.
또한, 본 명세서의 각 도면에서 제시된 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낸다.
또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 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 않는다.
또한, 본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1구성 요소는 제2구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1구성 요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 개시된 차량 및 그 제어 방법에 관한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량의 외관을 도시한 도면이다.
도 1에서, 본 발명의 일 실시예에 의한 차량(1)은 외관을 형성하는 차체(10), 차체(10) 내부를 외부로부터 차폐시키는 도어(14), 운전자에게 차량(1) 전방의 시야를 제공하는 전면 유리(16), 운전자에게 차량(1) 후방의 시야를 제공하는 사이드 미러(18), 차량(1)을 이동시키는 차륜(21, 22), 차륜(21, 22)을 회전시키는 구동 장치(30)를 포함할 수 있다.
도어(14)는 차체(10)의 좌측 및 우측에 회동 가능하게 마련되어 개방 시에 운전자가 차량(1)의 내부에 탑승할 수 있도록 하며, 폐쇄 시에 차량(1)의 내부를 외부로부터 차폐시킬 수 있다. 도어(14)는 도어 핸들(15)을 이용하여 잠금/해제할 수 있다. 도어 핸들(15)의 잠금/해제는 운전자가 차량(1)에 접근하여 도어 핸들(15)의 버튼이나 레버를 직접 조작하는 방법과 차량(1)으로부터 떨어진 위치에서 원격 제어기(Remote Controller) 등을 이용하여 원격으로 잠금/해제하는 방법이 있다.
전면 유리(16)는 차체(10)의 전방 상측에 마련되어 운전자가 차량(1) 전방의 시각 정보를 획득할 수 있도록 하는 것으로서, 윈드쉴드 글래스(windshield glass)로 구현될 수 있다.
또한, 사이드 미러(18)는 차체(10)의 좌측 및 우측에 마련되며, 차량(1) 내부의 운전자가 차량(1) 측면 및 후방의 시각 정보를 획득할 수 있도록 한다.
이외에도 차량(1)은 차체(10)의 상면에 안테나(20)를 포함할 수 있다.
안테나(20)는 텔레매틱스(Telematics)와 DMB, 디지털 TV, GPS(Global Positioning System) 등의 방송/통신 신호 등을 수신하기 위한 것으로서, 다양한 종류의 방송/통신 신호를 수신하는 다기능 안테나이거나 또는 어느 하나의 방송/통신 신호를 수신하기 위한 단일 기능 안테나일 수 있다.
차륜(21, 22)은 차체(10)의 전방에 마련되는 전륜(21), 차체(10)의 후방에 마련되는 후륜(22)을 포함하며, 구동 장치(30)는 차체(10)가 전방 또는 후방으로 이동하도록 전륜(21) 또는 후륜(22)에 회전력을 제공한다. 이와 같은 구동 장치(30)는 화석 연료를 연소시켜 회전력을 생성하는 엔진(300) 또는 배터리(310)로부터 전원을 공급받아 회전력을 생성하는 모터(motor)를 채용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 차량(1)은 EV(Electric Vehicle), HEV(Hybrid Electric Vehicle) 또는 FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle)와 같은 전기 차량을 적용할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 2에서, 차량(1)의 내부에는 탑승자가 착석하기 위한 좌석(51, 52), 탑승자 중 운전자가 착석하는 운전석(51)에 마련된 스티어링 휠(62), 스티어링 휠(62)로부터 차체(10)의 전방을 향해 마련되고, 차량(1)의 동작 정보를 표시하는 클러스터(Cluster, 61) 및 클러스터(61)와 연결되어 차량(10)을 조작하기 위한 각종 기기가 설치되는 대시 보드(Dashboard, 60)를 포함할 수 있다.
구체적으로 대시 보드(60)는 전면 유리(16)의 하부로부터 좌석(51, 52)을 향하여 돌출되게 마련되며, 운전자가 전방을 주시한 상태로 대시 보드(60)에 설치된 각종 기기를 조작할 수 있도록 한다.
일 예로 대시 보드(60)에 마련된 각종 기기는 대시 보드(60)의 중앙 영역인 센터페시아(Center Fascia)에 AVN 장치(80), AVN 장치(80)의 터치 스크린(81)의 측면에 마련된 공조 장치(미도시)의 통풍구(91) 및 AVN 장치(80)의 하단에 마련된 각종 입력 장치 등을 포함할 수 있다.
AVN 장치(Audio Video Navigation, 80)는 탑승자의 조작에 따라 오디오 기능, 비디오 기능 및 내비게이션 기능을 수행할 수 있는 장치로서, 차량(1)의 전반을 제어하는 제어부, 즉 헤드 유닛(Head Unit)과 연결될 수 있다.
AVN 장치(80)는 둘 이상의 기능을 수행하는 것도 가능하다. 예를 들어, 오디오를 온 시켜 CD 또는 USB에 기록된 음악을 재생시킴과 동시에 내비게이션 기능을 수행하도록 할 수 있고, 비디오를 온 시켜 DMB 영상을 표시함과 동시에 내비게이션 기능을 수행하도록 할 수도 있다.
AVN 장치(80)는 터치 스크린(81)을 통해 오디오 기능과 관련된 화면, 비디오 기능과 관련된 화면 또는 내비게이션 기능과 관련된 화면을 표시할 수 있다. 일 예에 따른 터치 스크린(81)은 차량(1)의 충전 상태를 표시할 수 있다.
터치 스크린(81)은 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display: LCD) 패널, 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED) 패널, 또는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode: OLED) 패널 등으로 구현될 수 있으며, 화면 표시 기능 및 지시나 명령의 입력 기능을 수행할 수 있다.
터치 스크린(81)은 AVN 장치(80)을 구동 및 제어하기 위한 운영 체계(OS, operation system), AVN 장치(80)에서 실행 중인 애플리케이션(application)에 따라 소정의 화상을 포함하는 화면을 외부로 출력하거나 또는 지시나 명령을 입력 받을 수 있다.
터치 스크린(81)은 실행 중인 애플리케이션에 따라서 기본 화면을 표시할 수 있다. 기본 화면은 터치 조작이 수행되지 않는 경우 터치 스크린(81)이 표시하는 화면을 의미한다.
터치 스크린(81)은 상황에 따라서 터치 조작 화면을 표시할 수도 있다. 터치 조작 화면은 사용자로부터 터치 조작을 입력 받을 수 있는 화면을 의미한다.
터치 스크린(81)의 입력 방식은 사용자의 터치 조작을 감지하는 저항식 터치 스크린 방식, 정전 용량 커플링 효과를 이용하여 사용자의 터치 조작을 감지하는 정전식 터치 스크린 방식, 적외선을 이용하는 광학식 터치 스크린 방식이나 초음파를 이용하는 초음파 터치 스크린 방식을 이용한 것일 수도 있다. 이외에도 다양한 입력 방식을 사용할 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
이러한 터치 스크린(81)은 차량(1)에 마련된 AVN 장치(80)와 사용자 간에 상호 작용이 가능하도록 하는 장치로, 터치 인터렉션 등을 이용하여 사용자 명령을 입력 받고, 터치 스크린(81) 상에 표시되는 문자나 메뉴가 선택됨으로써 사용자 명령을 입력 받는 장치이다.
여기서, AVN 장치(80)는 내비게이션 단말 또는 디스플레이 장치로 지칭될 수 있으며, 그 밖에 당업자들에게 사용되는 다양한 용어로 지칭될 수 있다.
또한, AVN 장치(80)는 USB(Universal Serial Bus) 포트 등을 장착하여 스마트 폰, PMP(Portable Multimedia Player), MP3(MPEG Audio Layer-3) 플레이어, PDA(Personal Digital Assistants) 등의 통신 단말기와 연결되며 오디오 및 비디오 파일을 재생시킬 수도 있다.
대시 보드(60)에서 터치 스크린(81)의 양 측면에는 공조 장치(미도시)의 통풍구(91)가 마련될 수 있다. 공조 장치는 차량(1)의 실내/외 환경 조건, 공기의 흡/배기, 순환, 냉/난방 상태 등을 포함한 공조 환경을 자동으로 제어하거나 또는 사용자의 제어 명령에 대응하여 제어하는 장치를 의미한다.
예를 들어, 공조 장치는 난방 및 냉방을 모두 수행할 수 있으며, 가열되거나 냉각된 공기를 통풍구(91)를 통해 배출하여 차량(1) 내부의 온도를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 공조 장치는 탑승자가 차량(1)의 탑승 전, 차체(10)의 내부 온도를 조절하도록 동작할 수 있다.
한편, 차량(1)의 내부는 좌석(51, 52) 사이에 위치한 센터 콘솔(110) 및 센터 콘솔(110)과 연결된 트레이(112)를 포함할 수 있다. 센터 콘솔(110)은 기어 레버(111) 및 죠그 셔틀 타입 또는 키 타입의 각종 입력 버튼(113) 등을 포함할 수 있으며, 제한은 없다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량의 주행 제어 구성도이다.
도 3에서, 본 발명의 일 실시예에 의한 차량(1)은 도 1 및 도 2에 도시한 구성 요소 외에도 센서부(200), 내비게이션 모듈(210), 제어부(220), 제동 장치(230) 및 가속 장치(240)를 더 포함할 수 있다.
센서부(200)는 차량(1)에 장착되어 차량(1)의 주행 정보를 검출하기 위한 것으로, 레이더 센서(201), 카메라(202), 조향각 센서(203), 요 레이트 센서(204), 가속도 센서(205), 속도 센서(206) 및 GPS 센서(207)를 포함할 수 있다.
레이더 센서(201)는 차량(1)의 전방 방향 즉, 도로에 존재하는 장애물을 감지하기 위해 레이저 빔을 조사하고, 장애물에 반사되어 돌아오는 것을 통해 전방 차량(구체적으로, 선행차)을 비롯한 장애물의 존재여부를 감지할 수 있으며, 반사되어 되돌아오는 시간차를 측정하여 차간 거리를 계측할 수 있다.
카메라(202)는 차량(1) 전방의 영상을 획득하는 전방 초광각 카메라로 구성될 수 있으며, 차량(1)의 전방측으로 접근하는 차량을 검출할 수 있다.
또한, 카메라(202)는 차량(1)이 주행하는 차선을 인식하는 LDWS(LANE DEPARTURE WARING SYSTEM) 카메라로 구성될 수 있다.
LDWS 카메라는 차량(1)의 전방측 구체적으로, 룸미러 하단의 전면 유리(17) 안쪽면에 설치될 수 있으며, 카메라(202)를 통해 전방 도로의 차선을 영상으로 감지하여 차량(1)이 현재 주행하고 있는 차선을 확인한 후, 운전자가 부주의나 졸음 운전 등으로 차선을 이탈하려고 하면 운전자에게 경보음 등을 제공하는 차선 이탈 경보 시스템이다.
여기서, 레이더 센서(201)와 카메라(202)는 차량(1) 주변의 외부 정보(구체적으로, 선행차)를 검출하는 거리 측정 센서로, 거리 측정 센서에는 라이다 등을 포함할 수도 있다.
조향각 센서(203)는 스티어링 컬럼에 설치되어 스티어링 휠(62)에 의해 조정되는 조향각을 검출하여 제어부(220)에 전달할 수 있다.
요 레이트 센서(204)는 차량(1)의 선회 시(예를 들어, 우측 또는 좌측 방향으로의 턴 시)에 발생되는 요 모멘트(yaw moment)를 검출하여 제어부(220)에 전달할 수 있다. 요 레이트 센서(204)는 센서 내부에 셀슘 크리스탈 소자가 있으며, 차량(1)이 움직이면서 회전을 하게 되면 셀슘 크리스탈 소자 자체가 회전을 하면서 전압을 발생할 수 있다. 이와 같이 발생된 전압을 기초로 차량(1)의 요 레이트를 측정할 수 있다. 이후, 측정한 요 레이트 값을 제어부(220)에 전달할 수 있다.
가속도 센서(205)는 차량(1)의 가속도를 측정하는 것으로, 횡 가속도 센서와 종가속도 센서를 포함할 수 있다.
횡 가속도 센서는 차량(1)의 이동 방향을 X축이라고 할 때, 이동 방향의 수직축(Y축) 방향을 횡 방향이라고 하여 횡 방향의 가속도를 측정할 수 있다.
따라서, 횡 가속도 센서는 차량(1)의 선회 시(예를 들어, 우측 방향으로의 턴 시)에 발생되는 횡 방향 가속도를 검출하여 제어부(220)에 전달할 수 있다.
종가속도 센서는 차량(1)의 이동 방향인 X축 방향의 가속도를 측정할 수 있다.
이러한 가속도 센서(205)는 단위 시간당 속도의 변화를 검출하는 소자로, 가속도, 진동, 충격 등의 동적인 힘을 검출하며, 관성력, 전기 변형, 자이로(Gyro)의 원리를 이용하여 측정한다. 이후, 측정한 가속도 값을 제어부(220)에 전달할 수 있다.
속도 센서(206)는 차량(1)의 전륜(21) 및 후륜(22)에 각각 설치되어 주행 중 각 차륜(21, 22)의 차속을 검출하여 주행 차속의 정보를 제어부(220)에 전달할 수 있다.
GPS 센서(207)는 차량(1)의 위치 정보(GPS 정보)를 파악하기 위한 것으로, 파악된 위치 정보를 텔레매틱스 통신을 이용하여 제어부(220)에 전달할 수 있다. GPS 센서(207)는 GPS 수신부로 구성될 수도 있다.
이외에도, 센서부(200)는 차량(1)에 장착되는 다양한 센서들을 더 포함할 수도 있다.
내비게이션 모듈(210)은 다수의 위성 위치 확인 시스템(Global Positioning System: 이하 "GPS"라 함)을 통해 위성들로부터 위치 정보를 각각 제공받아 현재 차량(1)의 위치를 계산하고, 계산된 위치를 지도에 맵 매칭(Map Matching)시켜 표시하고, 운전자로부터 목적지를 입력받아 미리 설정된 경로 탐색 알고리즘에 따라 계산된 현재 위치부터 목적지까지의 경로 탐색을 수행하고, 탐색된 경로를 지도에 매칭시켜 표시하고, 경로를 따라 운전자를 목적지까지 안내하는 모듈이다.
일 실시예에 의하면, 내비게이션 모듈(210)은 지도 데이터를 통신 장치 또는 AVN 장치(80)를 통해 정보를 제어부(220)에 전달할 수 있다. 지도 데이터는 도로의 위치, 도로의 길이 및 도로의 제한 속도 등 차량(1)의 주행 및 경로 안내를 위하여 필요한 도로 정보를 포함할 수 있다. 또한, 지도에 포함된 도로를 거리 또는 다른 도로와의 교차 여부 등을 기준으로 복수의 도로 구간으로 구획하고, 지도 데이터는 각각 구분된 도로 구간별로 차선의 위치, 차선의 정보(종료 지점/분기 지점/합류 지점 등)를 포함할 수 있다.
제어부(220)는 차량(1)의 제반 동작을 제어하는 프로세서로서, 동력 계통의 동작 전반을 제어하는 전자 장치(ECU; Electronic Control Unit)의 프로세서일 수 있다. 또한 제어부(220)는 차량(1) 내에 내장된 각종 모듈, 기기 등의 동작을 제어할 수 있다. 일 실시예에 의하면 제어부(220)는 차량(1) 내에 내장된 각종 모듈, 기기 등을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하여 각 구성 요소들의 동작을 제어할 수 있다.
또한, 제어부(220)는 차량(1)의 CAN(Controller Area Network) 네트워크를 이용할 수 있다. CAN 네트워크는 차량(1)의 ECU 간의 데이터 전송 및 제어에 사용되는 네트워크 시스템을 의미한다. 구체적으로 CAN 네트워크는 꼬여 있거나 또는 피복에 의해 차폐되어 있는 2가닥 데이터 배선을 통해 데이터를 전송한다. CAN은 마스터/슬레이브 시스템에서 다수의 ECU가 마스터(master) 기능을 수행하는 멀티-마스터(multi-master) 원리에 따라 작동한다. 이외에도 제어부(220)는 차량(1)의 LIN(Local Interconnect Network), MOST(Media Oriented System Transport)등과 같은 차량(1) 내 유선망 또는 블루투스(bluetooth) 등과 같은 무선망을 통해 통신할 수도 있다.
또한, 제어부(220)는 전술 및 후술하는 동작을 수행하는 프로그램 및 이와 관련된 각종 데이터가 저장된 메모리와, 메모리에 저장된 프로그램을 실행하는 프로세서, 유압조정장치인 HCU(hydraulic control unit), MCU(Micro controller unit)등을 포함 할 수 있다. 또한 제어부(220)는 차량(1)에 내장된 시스템 온 칩(System On Chip, SOC)에 집적될 수 있으며, 프로세서(processor)에 의해 동작될 수 있다. 다만, 차량(1)에 내장된 시스템 온 칩이 하나만 존재하는 것은 아니고, 복수 개일 수도 있으므로, 하나의 시스템 온 칩에만 집적되는 것으로 제한되지 않는다.
제어부(220)는 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory: RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ROM, Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 통해 구현될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 당업계에 알려져 있는 임의의 다른 형태로 구현될 수도 있다.
일 실시예에 의하면, 제어부(220)는 내비게이션 모듈(210)로부터 전달된 지도 데이터를 기반으로 센서부(200)로부터 전달된 신호를 입력 받아 선행차의 컷인 상황을 판단하고, 경로를 생성하며, 종/횡방향 액추에이터를 제어할 수 있다. 이를 위해 제어부(220)는 선행차의 컷인 상황 시에 차량(1;이하, ‘자차’라 한다) 주행 제어 값(가감속 값)을 계산하여 액추에이터로 제어 값을 전송할 수 있다. 선행차의 컷인 상황을 도 4에 도시하였다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 선행차의 컷인 상황을 예시한 도면이다.
도 4에서 보듯이, 자차(1)가 차선을 주행하는 중에, 옆 차선의 타 차량(2; 이하, ‘선행차’라 한다)이 자차(1)의 전방 즉, 자차(1)의 주행 차로로 끼어드는 컷인 상황(ⓟ 지점)이 발생함을 알 수 있다.
따라서, 제어부(220)는 자차(1)의 주행 차로에 끼어드는 선행차(2)를 미리 예측하여 선행차(2)와의 충돌을 방지하고, 자율 주행의 안정성을 향상시키기 위해서 선행차(2)의 컷인 상황을 정확히 예측할 수 있어야 한다.
이를 위해 제어부(220)는 위치 인식부(221), 속도 계산부(222), 차로 판단부(223), 시간 계산부(224), 차로 예측부(225), 컷인 판단부(226) 및 주행 제어부(227)를 포함할 수 있다.
위치 인식부(221)는 지도 상에서 자차(1)의 위치를 인식하고, 자차(1)와 선행차(2) 간의 상대적인 위치를 위치를 인식할 수 있다.
즉, 위치 인식부(221)는 GPS 센서(207)로부터 수신된 GPS 정보를 이용하여 자차(1)의 절대 위치(지도 기준)를 계산하고, 추가로 레이더 센서(201) 및 카메라(202) 등의 거리 측정 센서를 이용하여 자차(1)의 종/횡 위치를 보정할 수 있다.
또한, 위치 인식부(221)는 거리 측정 센서로부터 입력 받은 선행차(2)의 상대 위치를 절대 위치로 변환할 수 있다. 이는 자차(1)와 선행차(2)의 상대 위치를 알고 있다면, 자차(1)의 절대 위치를 이용하여 선행차(2)의 절대 위치를 계산할 수 있다.
속도 계산부(222)는 선행차(2)가 주행하는 차선을 기준으로 횡방향 속도를 계산할 수 있다. 이를 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 컷인 상황에서 횡방향 거리의 기준을 예시한 도면이다.
도 5에서, 실선(??)은 차선을 의미하고, 가는 점선(----)은 자차(1)가 주행하는 차선의 중심을 의미하고, 굵은 점선(- - -)은 선행차(2)의 중심을 의미하고, ⓐ는 자차(1)에 대한 선행차(2)의 좌측 차선 기준 횡방향 거리를 의미하고, ⓑ는 자차(1)에 대한 선행차(2)의 우측 차선 기준 횡방향 거리를 의미하고, ⓒ는 차선 중심에서 횡방향 거리를 의미한다.
일 실시예에 의하면, 제어부(220)의 속도 계산부(222)는 선행차(2)의 컷인 상황이 발생하는 경우, 도 5에 도시한 지도의 차선 정보를 이용하여 횡방향 거리 및 횡방향 속도를 계산할 수 있다.
먼저, 속도 계산부(222)는 차선 중심과 좌측/우측 차선 기준으로 3개의 횡방향 거리(ⓐ, ⓑ, ⓒ)를 계산할 수 있다.
그리고, 속도 계산부(222)는 좌측/우측 차선 기준의 횡방향 거리에 대해 칼만 필터로 횡방향 속도를 추정할 수 있다. 즉, 선행차(2)의 위치와 차선 기준의 거리를 계산하고, 칼만 필터로 속도를 추정할 수 있다.
이어서, 속도 계산부(222)는 지도의 차선 정보를 기준으로 차선 중심 및 좌측/우측 차선 중에서 선행차(2)와 가장 가까운 위치에 있는 기준으로 횡방향 속도를 선택할 수 있다. 예를 들어, 좌측 차선 또는 우측 차선이 선택된 경우 해당 기준의 속도를 그대로 사용하고, 차선 중심이 가장 가까운 경우에는 좌측/우측 차선까지 거리 비율로 다음의 [수학식 1]과 같이, 계산할 수 있다.
[수학식 1]
,
속도 계산부(222)에서 차선 기준의 횡방향 속도를 계산하는데 있어서 중심과 좌측/우측 차선 중에서 가장 가까운 위치 기준의 횡방향 속도를 선택하는 이유를 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 차선 기준의 횡방향 속도를 계산하기 위한 차선을 예시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 차선 기준의 선택 조건을 예시한 도면이다.
도 6에서, 레이더 센서(201) 및 카메라(202) 등과 같은 거리 측정 센서를 사용하는 경우, 자차(1)를 기준으로 선행차(2)의 상대적인 횡위치는 변하는 것으로 나타난다. 하지만 선행차(2)의 경로는 주행 차선의 중심이기 때문에 본 발명의 방법을 이용하여 차선 기준으로 횡위치를 계산하면 변화량이 없다고 계산되며, 횡속도 값도 0이다.
따라서, 차선 중심과 좌측/우측 차선 중에서 선행차(2)와 가장 가까운 위치 기준으로 횡방향 속도를 선택해야 좌측/우측 차선 간의 거리가 일정하지 않고 벌어지거나 좁아지는 차선의 경우에 횡방향 속도를 정확하게 계산할 수 있다.
도 7에서, ①의 경로 주행은 왼쪽 차선을 기준으로 선택한 것을 의미하이고, ②의 경로 주행은 오른쪽 차선을 기준으로 선택한 것을 의미하고, ③의 경로 주행은 주행 차선이 점점 넓어지므로 중심을 기준으로 선택한 것을 의미한다.
도 3에서, 차로 판단부(223)는 자차(1) 및 선행차(2)의 절대 위치를 이용하여 현재 주행하는 차로의 종류(합류 지점/분기 지점/종료 지점)를 판단하고, 또한 전체 차선 중에서 몇 번째 차선을 주행 중인지 판단할 수 있다.
시간 계산부(224)는 차로 판단부(223)에서 판단된 자차(1)와 선행차(2)의 주행 차선을 이용하여 선행차(2)의 위치를 예측하기 위해 선행차(2)에 대한 예측 시간(예측 위치 = 현재 위치 + 예측 속도 x 예측 시간)을 다음과 같이 계산할 수 있다. 이를 도 8A 내지 도 8D를 참조하여 설명한다.
도 8A 내지 도 8D는 본 발명의 일 실시예에 의한 컷인 상황에서 예측 시간을 계산하기 위한 차선을 예시한 도면이다.
먼저, 시간 계산부(224)는 동일 방향의 횡방향 속도에 대한 누적 프레임으로 예측 시간을 설정할 수 있다. 예를 들어, 2초간 동일 방향의 횡방향 속도가 추정되었다면, 현재부터 약 2초 후의 위치를 예측할 수 있다.
또한, 시간 계산부(224)는 아래와 같은 경우에 대하여 컷인 확률이 높다고 가정하고 높은 예측 시간 설정할 수 있다.
(1) 자차(1)의 우측에서 종료 차로를 주행 중인 선행차(2)(도 8A 참조).
(2) 자차(1)의 우측에서 합류/분기 차로를 주행 중인 선행차(2)(도 8B 참조).
(3) 자차(1)가 분기 차로를 주행 중인 경우로, 자차(1)의 주행 차로의 좌측 차로를 주행 중인 선행차(2)(도 8C 참조).
(4) 자차(1)의 우측에 분기 차로가 있는 경우로, 자차(1)의 주행 차로의 좌측 차로를 주행 중인 선행차(2)(도 8D 참조).
또한, 시간 계산부(224)는 시나리오 판단 인자를 이용할 수 있다. 에를 들어, 자차(1) 및 선행차(2)의 위치, 주행 차로 정보(분기 지점/합류 지점/종료 지점), 현재/다음 주행 차선의 끝/시작 지점까지 남은 거리, 자차(1) 및 선행차(2)가 주행 중인 차선 정보(4차선 도로에서 몇 번째 차선인지)로 예측할 수 있다.
이러한 경우에 대하여 높은 예측 시간 값을 가지기 때문에 횡방향 속도 값이 크지 않더라도 컷인 차량(2; 구체적으로, 선행차)을 빠르게 판단할 수 있다.
도 3에서, 차로 예측부(225)는 선행차(2)의 위치를 예측하고 예측한 위치를 기반으로 주행 차로를 예측하여 선행차(2)의 경로를 판단할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 제어부(220)는 예측한 선행차(2)의 위치를 이용하여 자차(1)와 선행차(2)의 주행 차로 경로를 판단하는 경로 판단부를 더 포함할 수 있다. 경로 판단부는 지도 정보의 경로 정보를 이용하여 자차(1)와 선행차(2)의 주행 차로 경로를 판단할 수 있다.
컷인 판단부(226)는 자차(1)와 선행차(2)의 주행 차로의 경로가 일치하는지 판단하여 선행차(2)의 컷인 상황을 판단할 수 있다. 이를 도 9 내지 도 10을 참조하여 설명한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 선행차가 컷인 상황인 경우를 예시한 도면이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 선행차가 컷인 상황이 아닌 경우를 예시한 도면이다.
도 9에서 보듯이, 자차(1)의 주행 차선이 점점 좁아지는 중이고 두 개의 차선이 하나의 차선으로 합쳐지는 차선을 주행하고 있기 때문에 선행차(1)의 예측 위치(ⓟ)의 차선 경로가 자차(1)의 차선 경로와 만나게 된다. 따라서 이러한 경우에는 컷인 상황이라고 판단할 수 있다.
반면, 도 10에서 보듯이, 자차(1)의 주행 차선이 점점 넓어지는 중이고 하나의 차선이 두 개의 차선으로 분기되는 차선을 주행하고 있기 때문에 선행차(2)의 예측 위치(ⓟ)의 차선 경로가 자차(1)의 차선 경로와 만나지 않게 된다. 따라서 이러한 경우에는 컷인 상황이 아니라고 판단할 수 있다.
도 3에서, 주행 제어부(227)는 자차(1)의 주행 제어 값(가감속 값)을 계산하여 엑추에이터로 제어 값을 전송할 수 있다.
제동 장치(230)는 제어부(220)로부터 출력되는 제동 신호에 따라 휠 실린더에 공급되는 브레이크 액압을 제어하여 차량(1)의 안정성을 최대한 확보하도록 ABS 제어 블록과 협조 제어하여 제동 압력을 발생할 수 있다.
가속 장치(240)는 제어부(220)로부터 출력되는 엔진 제어 신호에 따라 엔진 토크를 제어하여 차량(1)의 안정성을 최대한 확보하도록 TCS 제어 블록과 협조 제어하여 엔진의 구동력을 제어할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 차량의 주행 제어 장치 및 그 방법의 동작 과정 및 작용 효과를 설명한다.
도 11A 및 도 11B는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량의 컷인 판단 제어 동작 순서도이다.
도 11A 및 도 11B에서, 제어부(220)는 GPS 센서(207)로부터 수신된 GPS 정보를 이용하여 지도를 기반으로 하는 자차(1)의 절대 위치를 계산할 수 있다(300). 추가로 레이더 센서(201) 및 카메라(202), 라이다 등의 거리 측정 센서를 통해 자차(1)의 종/횡 위치를 보정할 수 있다.
이어서, 제어부(220)는 레이더 센서(201) 및 카메라(202), 라이다 등의 거리 측정 센서로부터 입력 받은 데이터를 이용하여 선행차(2)의 상대 위치를 추정하고(302), 추정된 선행차(2)의 상대 위치를 절대 위치로 위치 인식부(221)에서 변환할 수 있다(304). 이는 자차(1)와 선행차(2)의 상대 위치를 알고 있다면 자차(1)의 절대 위치를 이용하여 선행차(2)의 절대 위치를 계산할 수 있다.
또한, 제어부(220)는 지도의 차선 정보를 이용하여 차선 중심 및 좌측/우측 차선 기준의 횡방향 거리를 계산하고(306), 차선 기준의 횡방향 속도를 속도 계산부(222)에서 계산할 수 있다(308, 도 5 및 도 6 참조). 이는 선행차(2)의 위치와 차선 기준의 거리를 계산하고, 칼만 필터로 속도를 추정할 수 있다.
이어서, 제어부(220)는 지도의 차선 정보를 기반으로 선행차(2)와 가장 가까운 기준의 횡방향 속도를 선택할 수 있다(310, 도 7 참조). 이는 차선 중심 및 좌측/우측 차선 중에서 선행차와 가장 가까운 위치에 있는 기준으로 횡방향 속도를 선택할 수 있다.
제어부(220)는 자차(1) 및 선행차(2)의 절대 위치를 이용하여 현재 주행 차로 종류(합류 지점/분기 지점/종료 지점)를 차로 판단부(223)에서 판단하고, 또한 전체 차선 중에서 몇 번째 차선을 주행 중인지 판단할 수 있다(312, 도 8A 내지 도 8D 참조).
따라서, 차로 판단부(223)에서 판단된 자차(1)와 선행차(2)의 주행 차로를 이용하여 선행차(2)의 위치를 예측하기 위해 선행차(2)에 대한 예측 시간(예측 위치 = 현재 위치 + 예측 속도 x 예측 시간)을 시간 계산부(224)에서 계산할 수 있다(314).
이에 따라, 제어부(220)는 선행차(2)와 가장 가까운 위치 기준으로 선택한 횡방향 속도와 예측 시간을 이용하여 선행차(2)의 위치를 예측하고, 예측된 선행차(2)의 위치를 기반으로 주행 차로를 차로 예측부(225)에서 예측할 수 있다(316).
이와 같이, 차로 예측부(225)는 선행차(2)의 위치를 예측하고 예측한 위치를 기반으로 주행 차로를 예측하여 선행차(2)의 주행 차로 경로를 판단할 수 있다(318).
이어서, 제어부(220)는 자차(1)와 선행차(2)의 주행 차로 경로가 일치하는지를 컷인 판단부(226)에서 판단한다(320).
단계 320의 판단 결과, 자차(1)와 선행차(2)의 주행 차로 경로가 일치하면, 제어부(220)는 컷인 상황이라고 판단하고, 엑추에이터로 가감속 파라미터 전달하여 자차(1)의 감속을 행한다(322, 도 9 참조).
한편, 단계 320의 판단 결과, 자차(1)와 선행차(2)의 주행 차로 경로가 일치하지 않으면, 제어부(220)는 컷인 상황이 아니라고 판단하고, 자차(1)의 주행을 계속한다(324, 도 10 참조).
한편, 본 발명의 일 실시예에서는 정밀 지도 정보를 이용하여 자차(1)의 주행 차선으로 끼어드는 선행차(2)를 미리 예측하여 자율 주행의 안정성을 향상시키는 방법에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 동일 차선의 선행차(2)가 옆 차선으로 차선을 변경하는 컷아웃(cut-out) 상황에서도 본 발명과 동일한 목적 및 효과를 달성할 수 있다. 이를 도 12를 참조하여 설명한다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 의한 선행차의 컷아웃 상황을 예시한 도면이다.
도 12에서도 컷인 상황과 마찬가지로 지도의 차선 정보를 이용하여 선행차(2)의 횡방향 거리/속도를 추정할 수 있으며, 컷인을 판단하는 방법과 컷아웃을 판단하는 방법은 선행차(2)가 어떤 차선을 주행하고 있는지에 따라 달라질 수 있다.
따라서, 컷아웃을 미리 예측한다면, 도 12에 도시한 바와 같이, 새로운 타켓을 설정할 수 있으며, 컷아웃 타켓이 자차(1)의 차선에서 다른 차선으로 차선 변경을 할 것인지를 미리 알고 있기 때문에 새로운 타겟을 미리 설정하고, 그 타켓의 속도 값을 보고 미리 가감속 여부를 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예들과 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아닌 설명적 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 발명의 상세한 설명이 아닌 특허청구 범위에 나타나며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1 : 차량(자차) 2 : 타 차량(선행차)
200 : 센서부 201 : 레이더 센서
202 : 카메라 203 : 조향각 센서
204 : 요 레이트 센서 205 : 가속도 센서
206 : 속도 센서 207 : GPS 센서
210 : 내비게이션 모듈 220 : 제어부
221 : 위치 인식부 222 : 속도 계산부
223 : 차로 판단부 224 : 시간 계산부
225 : 차로 예측부 226 : 컷인 판단부
227 : 주행 제어부 230 : 제동 장치
240 : 가속 장치

Claims (20)

  1. 자차의 위치 정보를 파악하는 GPS 수신부;
    상기 자차의 외부 및 내부 정보를 감지하는 센서부;
    상기 자차가 주행하는 차선의 위치, 차로의 정보를 포함하는 지도 정보를 전달하는 내비게이션 모듈;
    상기 내비게이션 모듈로부터 전달된 지도 정보를 기반으로 상기 GPS 수신부 및 상기 센서부의 신호를 입력 받아 상기 자차의 전방에 끼어드는 선행차를 예측하여 자율 주행을 제어하는 제어부;를 포함하되,
    상기 제어부는, 상기 지도 정보 및 상기 센서 정보를 기초로, 상기 자차의 주행 차로와 멀어지는 방향으로 빠지는 상기 선행차를 예측하되, 상기 선행차가 빠지는 것에 응답하여, 다른 선행차를 타겟으로 설정하고,
    상기 선행차의 좌측 및 우측 차선 중에서 상기 선행차와 가장 가까운 차선을 기준으로 상기 선행차의 위치를 예측하는 차량의 주행 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서부는,
    레이더 센서, 카메라, 라이다 중 적어도 하나를 이용하여 상기 자차의 전방에 대한 차량 외부 정보를 감지하는 차량의 주행 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 센서부는,
    요 레이트 센서, 속도 센서를 이용하여 상기 자차의 전방에 대한 차량 내부 정보를 감지하는 차량의 주행 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 자차의 절대 위치와 상기 지도 정보를 이용하여 상기 선행차의 절대 위치를 인식하는 위치 인식부;
    상기 지도 정보의 차선 정보를 이용하여 상기 선행차의 횡방향 거리와 횡방향 속도를 계산하는 속도 계산부;
    상기 지도 정보의 차로 정보를 이용하여 상기 자차와 선행차의 주행 차로를 판단하는 차로 판단부;
    상기 자차와 선행차의 주행 차로를 통해 예측 시간을 계산하는 시간 계산부;
    상기 선행차의 위치 및 주행 차로를 예측하는 차로 예측부;
    상기 예측한 위치를 이용하여 상기 자차와 선행차의 주행 차로 경로를 판단하는 경로 판단부;
    상기 자차와 선행차의 주행 차로 경로를 이용하여 상기 선행차의 컷인 상황을 판단하는 컷인 판단부;를 더 포함하는 차량의 주행 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 위치 인식부는,
    상기 GPS 수신부로부터 수신된 GPS 정보를 이용하여 상기 자차의 절대 위치를 계산하고; 레이더 센서, 카메라, 라이다 중 적어도 하나로부터 입력 받은 상기 선행차의 상대 위치를 절대 위치로 변환하는 차량의 주행 제어 장치.
  6. 삭제
  7. 제4항에 있어서,
    상기 차로 판단부는,
    상기 자차와 선행차의 절대 위치를 이용하여 현재 주행하는 차로의 종류를 판단하고, 전체 차선 중에서 몇 번째 차선을 주행 중인지 판단하는 차량의 주행 제어 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 시간 계산부는,
    동일 방향의 횡방향 속도에 대한 누적 프레임으로 상기 예측 시간을 설정하거나 상기 자차와 선행차가 주행 중인 차로 정보를 이용하여 상기 예측 시간을 설정하는 차량의 주행 제어 장치.
  9. 삭제
  10. 제7항에 있어서,
    상기 컷인 판단부는,
    상기 자차와 선행차의 주행 차로 경로가 일치하는지를 판단하여 상기 선행차의 컷인 상황을 판단하는 차량의 주행 제어 장치.
  11. 주행 중인 자차의 전방에 대한 센서 정보를 감지하는 센서부;
    상기 자차가 주행하는 차선의 위치, 차로의 정보를 포함하는 지도 정보를 전달하는 내비게이션 모듈;
    상기 내비게이션 모듈로부터 전달된 지도 정보를 기반으로 상기 센서부에서 감지된 센서 정보를 입력 받아 상기 자차의 주행 차로에 끼어드는 선행차를 예측하여 자율 주행을 제어하는 제어부;를 포함하되,
    상기 제어부는, 상기 지도 정보 및 상기 센서 정보를 기초로, 상기 자차의 주행 차로와 멀어지는 방향으로 빠지는 상기 선행차를 예측하되, 상기 선행차가 빠지는 것에 응답하여, 다른 선행차를 타겟으로 설정하고,
    상기 선행차의 좌측 및 우측 차선 중에서 상기 선행차와 가까운 차선을 기준으로 상기 선행차의 위치를 예측하는 차량의 주행 제어 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 센서부는,
    레이더 센서, 카메라, 라이다 중 적어도 하나를 이용하여 상기 자차의 전방에 대한 차량 외부 정보를 감지하는 차량 외부 정보 센서;
    요 레이트 센서, 속도 센서를 이용하여 상기 자차의 전방에 대한 차량 내부 정보를 감지하는 차량 내부 정보 센서;
    상기 자차의 위치 정보를 파악하는 GPS 센서;를 포함하는 차량의 주행 제어 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 지도 정보의 차선 정보를 이용하여 상기 선행차의 횡방향 거리와 횡방향 속도를 계산하고, 상기 지도 정보의 차로 정보를 이용하여 상기 자차와 선행차의 주행 차로를 판단하고, 상기 자차와 선행차의 주행 차로를 통해 예측 시간을 계산하고, 상기 지도 정보의 경로 정보를 이용하여 상기 자차와 선행차의 주행 차로 경로를 판단하고, 상기 자차와 선행차의 주행 차로 경로를 이용하여 상기 선행차의 컷인 상황을 판단하는 차량의 주행 제어 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 GPS 센서로부터 수신된 GPS 정보를 이용하여 상기 자차의 절대 위치를 계산하고, 상기 자차의 절대 위치와 상기 지도 정보를 이용하여 상기 선행차의 절대 위치를 인식하고, 상기 선행차와 가장 가까운 위치 기준으로 선택한 횡방향 속도와 상기 예측 시간을 이용하여 상기 선행차의 위치를 예측하는 차량의 주행 제어 장치.
  15. 삭제
  16. 자차가 주행하는 차선의 위치, 차로의 정보를 포함하는 지도 정보를 기반으로 상기 자차의 주행 차로에 끼어드는 선행차를 예측하여 자율 주행을 제어하는 차량의 주행 제어 방법에 있어서,
    GPS 센서로부터 수신된 GPS 정보를 이용하여 상기 자차의 절대 위치를 계산하고;
    상기 자차의 절대 위치와 상기 지도 정보를 이용하여 상기 선행차의 절대 위치를 인식하고;
    상기 지도 정보의 차선 정보를 이용하여 상기 선행차의 횡방향 거리와 횡방향 속도를 계산하고;
    상기 지도 정보의 차로 정보를 이용하여 상기 자차와 선행차의 주행 차로를 판단하고;
    상기 자차와 선행차의 주행 차로를 통해 예측 시간을 계산하고;
    상기 지도 정보의 경로 정보를 이용하여 상기 자차와 선행차의 주행 차로 경로를 판단하고;
    상기 자차와 선행차의 주행 차로 경로를 이용하여 상기 선행차의 컷인 상황을 판단하는 것;을 포함하되,
    상기 컷인 상황을 판단하는 것은,
    상기 자차의 선행차의 주행 차로 경로를 이용하여, 상기 선행차의 컷아웃 상황을 판단하고, 상기 선행차의 컷아웃 상황인 것에 응답하여, 다른 선행차를 타겟으로 설정하는 것을 더 포함하고,
    상기 선행차의 횡방향 거리와 횡방향 속도를 계산하는 것은,
    상기 선행차의 좌측 및 우측 차선 중에서 상기 선행차와 가까운 차선을 기준으로 상기 선행차의 횡방향 거리 및 횡방향 속도를 계산하는 것을 포함하는 차량의 주행 제어 방법.
  17. 삭제
  18. 제16항에 있어서,
    상기 자차와 선행차의 주행 차로를 판단하는 것은,
    상기 자차와 선행차의 절대 위치를 이용하여 현재 주행하는 차로의 종류를 판단하고, 전체 차선 중에서 몇 번째 차선을 주행 중인지 판단하는 차량의 주행 제어 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 자차와 선행차의 주행 차로 경로를 판단하는 것은,
    상기 선행차와 가장 가까운 위치 기준으로 선택한 횡방향 속도와 상기 예측 시간을 이용하여 상기 선행차의 위치를 예측하고, 상기 예측한 위치를 기반으로 상기 주행 차로를 예측하고, 상기 예측한 위치를 이용하여 상기 자차와 선행차의 주행 차로 경로를 판단하는 차량의 주행 제어 방법.
  20. 자차가 주행하는 차선의 위치, 차로의 정보를 포함하는 지도 정보를 기반으로 상기 자차의 주행 차로에 끼어드는 선행차를 예측하여 자율 주행을 제어하는 차량의 주행 제어 방법에 있어서,
    상기 지도 정보의 차선 정보를 이용하여 상기 선행차의 횡방향 거리와 횡방향 속도를 계산하고;
    상기 지도 정보의 차로 정보를 이용하여 상기 자차와 선행차의 주행 차로를 판단하고;
    상기 자차와 선행차의 주행 차로를 통해 예측 시간을 계산하고;
    상기 지도 정보의 경로 정보를 이용하여 상기 자차와 선행차의 주행 차로 경로를 판단하고;
    상기 자차와 선행차의 주행 차로 경로를 이용하여 상기 선행차의 컷인 상황을 판단하는 것;을 포함하고,
    상기 자차와 선행차의 주행 차로 경로를 판단하는 것은,
    상기 선행차와 가장 가까운 위치 기준으로 선택한 횡방향 속도와 상기 예측 시간을 이용하여 상기 선행차의 위치를 예측하고, 상기 예측한 위치를 기반으로 주행 차로를 예측하고, 상기 예측한 위치를 이용하여 상기 자차와 선행차의 주행 차로 경로를 판단하되,
    상기 컷인 상황을 판단하는 것은,
    상기 자차의 선행차의 주행 차로 경로를 이용하여, 상기 선행차의 컷아웃 상황을 판단하고, 상기 선행차의 컷아웃 상황인 것에 응답하여, 다른 선행차를 타겟으로 설정하는 것;을 더 포함하고,
    상기 선행차의 횡방향 거리와 횡방향 속도를 계산하는 것은,
    상기 선행차의 좌측 및 우측 차선 중에서 상기 선행차와 가까운 차선을 기준으로 상기 선행차의 횡방향 거리 및 횡방향 속도를 계산하는 것을 포함하는 차량의 주행 제어 방법.

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