KR102441078B1 - 차량의 주행지원 제어장치 그 방법 - Google Patents

차량의 주행지원 제어장치 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 주행지원 제어장치 그 방법에 관한 것으로, 차량에 탑재된 각종 주행지원 시스템의 동작을 결정하기 위한 기준을 생성하고, 상기 기준을 차량의 주변환경에 따라 가변하며, 최종 기준에 기초하여 해당 주행지원 시스템을 동작시킴으로써, 차량에 탑재된 각종 주행지원 시스템(기능)을 효율적으로 동작시킬 수 있는 차량의 주행지원 제어장치 그 방법을 제공하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명은 차량의 주행지원 제어장치에 있어서, 도로상의 각종 장애물을 대상으로 거리에 따른 위험도가 기록된 장애물 지도를 생성하는 지도 생성부; 차량의 주행환경에 기초하여 상기 장애물 지도상에서 장애물의 거리에 따른 위험도를 보정하는 지도 보정부; 및 상기 보정된 장애물 지도에 기초하여 차량의 주행지원을 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

차량의 주행지원 제어장치 그 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING DRIVING ASSISTANT OF A VEHICLE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 차량의 주행지원 제어장치 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실시간으로 생성한 도로상의 장애물 지도에 기초하여 차량의 주행지원을 제어하는 기술에 관한 것이다.
최근 출시되는 차량에는 운전자의 안전과 편의를 도모하기 위해 차량의 주행을 지원하는 각종 시스템들이 탑재되어 있다.
차량의 주행을 지원하는 시스템으로는, 차선이탈경고시스템(LDWS, Lane Departure Warning System), 차선유지 지원 시스템(LKAS, Lane Keeping Assist System), 후측방 경보(BSD, Blind Spot Detection) 시스템, 어드밴스드 스마트 크루즈 컨트롤(ASCC, Advanced Smart Cruise Control) 시스템, 전방추돌경보시스템(FCWS, Forward Collision Warning System), 운전자졸음방지(Driver Drowsiness Detection) 시스템, 보행자 감지(PD, Pedestrian Detection) 시스템, 교통표지인식(TSR, Traffic Sign Recognition) 시스템, 사각지대감시(BVM, Blind-spot View Monitoring) 시스템, 혼잡 구간 주행 지원(TJA, Traffic Jam Assist) 시스템 등이 있다.
이러한 차량의 주행지원 시스템은 운전자의 안전을 도모한다는 동일한 목표를 갖고 있지만, 기술적 수준과 개발에 소요되는 시간 및 소비자의 요구 등에 따라 각기 서로 다른 시점에 서로 독립적으로 개발되었기 때문에 각 시스템 간 융합 내지는 통합이 어려웠다.
즉, 차량에 탑재된 각 주행지원 시스템은 서로 독립적으로 동작하기 때문에 각 시스템의 기능 간 중복 현상은 물론 충돌 현상이 발생하는 문제점이 있었다.
대한민국공개특허 제2017-0082674호
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 차량에 탑재된 각종 주행지원 시스템의 동작을 결정하기 위한 기준을 생성하고, 상기 기준을 차량의 주변환경에 따라 가변하며, 최종 기준에 기초하여 해당 주행지원 시스템을 동작시킴으로써, 차량에 탑재된 각종 주행지원 시스템(기능)을 효율적으로 동작시킬 수 있는 차량의 주행지원 제어장치 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 차량의 주행지원 제어장치에 있어서, 도로상의 각종 장애물을 대상으로 거리에 따른 위험도가 기록된 장애물 지도를 생성하는 지도 생성부; 차량의 주행환경에 기초하여 상기 장애물 지도상에서 장애물의 거리에 따른 위험도를 보정하는 지도 보정부; 및 상기 보정된 장애물 지도에 기초하여 차량의 주행지원을 제어하는 제어부를 포함한다.
여기서, 상기 장애물은 차량, 차선, 중앙선 등을 포함한다.
또한, 상기 장애물 지도는 상기 거리에 따른 위험도가 등고선 형태로 기록될 수 있다.
또한, 상기 지도 생성부는 정밀지도정보를 저장하는 메모리; 자차 주변의 장애물을 감지하는 센서; 자차 주변의 장애물 정보를 획득하는 V2X 통신기; 및 상기 정밀지도를 기반으로 상기 센서에 의해 감지된 장애물 정보와 상기 V2X 통신기를 통해 획득한 장애물 정보를 이용하여 실시간으로 상기 장애물 지도를 생성하는 지도 생성기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 지도 보정부는 주행 도로상의 교통량정보 및 도로정보를 수집하는 주행정보 수집기; 상기 주행정보 수집기에 의해 수집된 교통량정보 및 도로정보에 기초하여 상기 장애물 지도상에서 장애물의 거리에 따른 위험도를 보정하는 지도 보정기; 및 상기 보정된 장애물 지도를 저장하는 메모리를 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 차량의 주행지원 제어방법에 있어서, 도로상의 각종 장애물을 대상으로 거리에 따른 위험도가 기록된 장애물 지도를 생성하는 단계; 차량의 주행환경에 기초하여 상기 장애물 지도상에서 장애물의 거리에 따른 위험도를 보정하는 단계; 및 상기 보정된 장애물 지도에 기초하여 차량의 주행지원을 제어하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 장애물은 차량, 차선, 중앙선 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 장애물 지도는 상기 거리에 따른 위험도가 등고선 형태로 기록될 수 있다.
또한, 상기 장애물 지도를 생성하는 단계는 정밀지도정보를 저장하는 단계; 자차 주변의 장애물을 감지하는 단계; 자차 주변의 장애물 정보를 획득하는 단계; 및 상기 정밀지도를 기반으로 상기 장애물 정보들을 이용하여 실시간으로 상기 장애물 지도를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 보정하는 단계는 주행 도로상의 교통량정보 및 도로정보를 수집하는 단계; 상기 교통량정보 및 도로정보에 기초하여 상기 장애물 지도상에서 장애물의 거리에 따른 위험도를 보정하는 단계; 및 상기 보정된 장애물 지도를 저장하는 단계를 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명은, 차량에 탑재된 각종 주행지원 시스템의 동작을 결정하기 위한 기준을 생성하고, 상기 기준을 차량의 주변환경에 따라 가변하며, 최종 기준에 기초하여 해당 주행지원 시스템을 동작시킴으로써, 차량에 탑재된 각종 주행지원 시스템(기능)을 효율적으로 동작시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 각종 주행지원 시스템에서 필요로 하는 모듈을 공동으로 이용할 수 있게 함으로써, 개발비용은 물론 차량의 출고가를 낮춰 소비자의 요구를 충족할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 완전 자율주행 기술에 도달하기 위한 과도기적 시점에서 운전자에게 최고의 안전 성능을 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 차량의 주행지원 제어장치에 대한 일실시예 구성도,
도 2 는 본 발명에 따른 장애물 지도 생성부의 일실시예 상세 구성도,
도 3 은 본 발명에 따른 장애물 지도 보정부에 대한 일실시예 상세 구성도,
도 4 는 본 발명에 따른 도로상의 장애물 지도에 대한 일예시도,
도 5 는 본 발명에 따른 장애물 지도 보정부에 의해 보정된 결과를 나타내는 일예시도,
도 6 은 본 발명에 따른 차량의 주행지원 제어장치가 장애물 지도에 기초하여 차량의 주행지원을 제어하는 방식을 나타내는 일예시도,
도 7 은 본 발명에 따른 차량의 주행지원 제어방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1 은 본 발명에 따른 차량의 주행지원 제어장치에 대한 일실시예 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량의 주행지원 제어장치는, 장애물 지도 생성부(10), 장애물 지도 보정부(20), 제어부(30), 및 적어도 하나 이상의 주행지원 시스템(40)을 포함한다.
상기 각 구성요소들에 대해 살펴보면, 먼저 장애물 지도 생성부(10)는 자차의 주행 도로상에 위치한 각종 장애물을 대상으로 거리에 따른 위험도(등고선 형태의 곡선)가 기록된 지도를 생성한다. 여기서, 장애물은 차량이 주행하는데 위협이 될 수 있는 모든 것을 포함하는 개념으로, 일례로 차량, 차선, 중앙선, 중앙분리대, 사람, 동물 등을 포함한다.
이하, 도 2를 참조하여 장애물 지도 생성부(10)의 상세 구성에 대해 살펴보기로 한다.
도 2 는 본 발명에 따른 장애물 지도 생성부의 일실시예 상세 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 장애물 지도 생성부는, 메모리(11), 센서(12), 통신기(13), 및 장애물 지도 생성기(14)를 포함할 수 있다.
메모리(11)는 정밀지도정보를 저장한다.
이러한 메모리(11)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), SSD 타입(Solid State Disk type), SDD 타입(Silicon Disk Drive 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(read-only memory; ROM), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), PROM(programmable read-only memory), 자기 메모리, 자기 디스크 및 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
센서(12)는 자차 주변의 장애물 및 상기 장애물과의 거리를 감지한다.
통신기(13)는 V2X 통신방식을 이용하여 자차 주변의 장애물 정보를 획득한다.
장애물 지도 생성기(14)는 메모리(11)에 저장되어 있는 정밀지도를 기반으로 센서(12) 및 통신기(13)를 통해 획득한 장애물 정보를 이용하여 실시간으로 장애물 지도를 생성한다. 특히, 장애물 지도 생성기(14)는 자차의 주행 도로상에 위치한 각종 장애물을 대상으로 거리에 따른 위험도(등고선 형태의 곡선)가 기록된 지도를 생성한다.
이렇게 장애물을 중심으로 거리에 따른 위험도를 나타내는 곡선은 일례로, 도 4에 도시된 바와 같다.
도 4 는 본 발명에 따른 도로상의 장애물 지도에 대한 일예시도이다.
도 4의 (a)는 특정 장애물(410)을 대상으로 거리에 따른 위험도를 기록한 형태로서, 거리에 따른 위험도는 정규 분포의 형태로 생성될 수 있다. 이때, 각종 장애물(410)에 대한 거리별 위험도(기준 위험도)는 설계자에 의해 설정될 수 있다. 또한, 위험도는 거리에 따라 등고선의 형태로 표현될 수 있다.
이러한 위험도 곡선은 장애물(410)의 물리적인 운동(자차 또는 타차량의 속도 및 가속도 등)이나 자차의 주행상황에 따라 정규 분포가 아닌 일 측으로 치우친 형태, 낙타쌍봉형, 계단형, 선형 등으로 표현될 수 있다.
도 4의 (b)는 자차(420)의 주행 도로상에서 각종 장애물(타 차량, 차선 등)에 대한 위험도를 등고선의 형태로 나타낸 일예시도이다. 여기서, 타차량의 등고선에서 타차량에 가까이 위치한 등고선(안쪽 등고선)일수록 위험도가 높다는 것을 의미한다.
다음으로, 장애물 지도 보정부(20)는 장애물 지도 생성부(10)에 의해 생성된 장애물 지도를 자차의 주행환경이나 사용자의 설정에 따라 변경할 수 있다. 즉, 장애물 지도 보정부(20)는 차량의 주행환경이나 사용자의 요청에 따라 장애물의 위험도 곡선의 높이 및 폭을 변경할 수 있다.
예를 들어, 장애물 지도 보정부(20)는 교통량이 적은 한적한 도로이면 LDWS 를 활성화해야 하는 구간으로 판단하여, 장애물 지도 생성부(10)에 의해 생성된 장애물 지도상의 차선(430)에 대한 위험도를 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 전체적으로 낮추는 형태로 변경할 수 있다. 또한, 교통량이 많은 복잡한 도로이면 LKAS를 활성화해야 하는 구간으로 판단하여, 장애물 지도 생성부(10)에 의해 생성된 장애물 지도상의 차선(430)에 대한 위험도를 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 자차(420)가 차선을 넘지 않도록 차선(430)의 위험도를 높은 상태로 유지하되, 차로 내에서는 자유로운 주행이 가능하도록 낮은 상태로 변경한다. 또한, 긴급하게 충돌을 회피해야 하는 경우이거나 긴급제동을 수행해야 하는 경우에는 자율주행 모드로 동작해야 하므로, 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이 자차(420)가 차선(430) 가까이 근접하지 않도록 차선(430)의 위험도를 높인다. 여기서, 도 5의 (b)는 차선(430) 근처의 위험도만 높인 상태를 나타내고, 도 5의 (c)는 차선 (430) 멀리까지도 위험도를 높인 상태를 나타낸다.
여기서, 자율주행은 하기의 [표 1]을 통해서도 알 수 있듯이, 레벨 5의 자율주행을 의미하는 것이 아니라 레벨 3이나 레벨 4의 자율주행을 의미하는 것으로서, 선행차량과의 추돌을 방지하기 위해 긴급조향이나 긴급제동을 수행하는 시스템(기능)을 동작시키는 것을 의미한다.
Figure 112017115902493-pat00001
이하, 도 3을 참조하여 장애물 지도 보정부(20)의 상세 구성에 대해 살펴보기로 한다.
도 3 은 본 발명에 따른 장애물 지도 보정부에 대한 일실시예 상세 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 장애물 지도 보정부(20)는, 주행정보 수집기(21), 장애물 지도 보정기(22), 메모리(23), 및 입력기(24)를 포함할 수 있다.
주행정보 수집기(21)는 차량에 탑재된 내비게이션 장치와 연동하여 각종 주행정보를 수집할 수 있다. 특히, 주행정보 수집기(21)는 교통량정보, 도로정보, 속도, 가속도 등을 수집할 수 있다.
장애물 지도 보정기(22)는 주행정보 수집기(21)에 의해 수집된 주행정보에 기초하여 장애물 지도 생성부(10)에 의해 생성된 장애물 지도를 보정한다. 즉, 장애물 지도 보정기(22)는 차량의 주행환경에 따라 장애물의 위험도 곡선의 높이 및 폭을 변경한다.
메모리(23)는 장애물 지도 보정기(22)에 의해 보정된 장애물 지도를 저장한다.
이러한 메모리(23)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), SSD 타입(Solid State Disk type), SDD 타입(Silicon Disk Drive 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(read-only memory; ROM), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), PROM(programmable read-only memory), 자기 메모리, 자기 디스크 및 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
입력기(24)는 사용자 인터페이스를 제공하는 모듈로서, 사용자로부터 특정 주행지원 시스템의 동작을 입력받을 수 있다.
그러면, 장애물 지도 보정기(22)는 사용자로부터의 요청에 기초하여 장애물 지도 생성부(10)에 의해 생성된 장애물 지도를 보정한다. 즉, 장애물 지도 보정기(22)는 사용자에 의해 활성화된 주행지원 시스템의 종류에 따라 장애물 지도상의 장애물의 위험도 곡선의 높이 및 폭을 변경한다.
다음으로, 제어부(30)는 상기 구성요소들이 제 기능을 정상적으로 수행할 수 있도록 전반적인 제어를 수행한다. 이러한 제어부(30)는 하드웨어 또는 소프트웨어의 형태로 구현될 수 있으며, 하드웨어 및 소프트웨어가 결합된 형태로도 존재할 수 있다. 바람직하게는, 제어부(30)는 마이크로프로세서로 구비될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
또한, 제어부(30)는 장애물 지도 보정부(20)에 의해 보정된 장애물 지도에 기초하여 해당 주행지원 시스템의 동작을 제어한다. 즉, 제어부(30)는 장애물 지도 보정부(20)에 의해 보정된 장애물 지도에 기초하여 해당 주행지원 기능을 수행한다.
이하, 도 6을 참조하여 제어부(30)의 기능에 대해 상세히 살펴보기로 한다.
도 6 은 본 발명에 따른 차량의 주행지원 제어장치가 장애물 지도에 기초하여 차량의 주행지원을 제어하는 방식을 나타내는 일예시도이다.
도 6의 (a)는 차량의 횡방향 주행을 제어하는 경우를 나타내며, ① 영역에서는 주행지원을 수행하지 않고, ② 영역에 차량이 진입하면 경고음을 출력하도록 LDWS을 제어하고, ③ 영역에 차량이 진입하면 차량을 차선 중앙으로 이동하도록 LKAS를 제어하고, ④ 영역에 차량이 진입하면 자율주행 모드로 진입한다.
도 6의 (b)는 차량의 종방향 주행을 제어하는 경우를 나타내며, ① 영역에서는 주행지원을 수행하지 않고, ② 영역에 차량이 진입하면 경고음을 출력하도록 LDWS을 제어하고, ③ 영역에 차량이 진입하면 부분제동을 수행하도록 SCC 시스템을 제어하고, ④ 영역에 차량이 진입하면 긴급제동을 수행하도록 긴급제동 시스템을 제어한다.
부가로, 주행지원 시스템의 일례로서 LKAS의 구성에 대해 살펴보기로 한다.
차선 유지 보조 시스템(LKAS; Lane Keeping Assist System)은 전방 카메라 센서를 통해 얻어진 차량과 차선 간의 상대 정보 및 차량 CAN 통신을 통해 얻어진 차량 상태 정보를 이용하여 주행 중 차량이 차선을 벗어나지 않도록 운전자의 조향 조작을 도와주는 시스템을 말한다.
차선 유지 보조 시스템은 주행중 차량이 차선을 이탈한 경우 혹은 운전자의 조향 의지가 감지되는 상황에서 운전자에게 조향 이질감을 주지 않는 방향으로 제어가 이루어져야 한다.
이를 위하여 차선 유지 보조 시스템은 주행 정보 검출기, 제어 시작 판단기, 차선 유지 제어기 및 제어 해제 판단기로 구성될 수 있다.
주행 정보 검출기는 센서를 통하여 차선 정보(차량 중심과 좌우 차선과의 옵셋, 도로 곡률, 헤딩각 등) 및 차량 상태 정보(조향각, 요레이트, 운전자 조향 토크, 차속 등)를 획득한다.
센서를 통하여 획득한 정보는 주변 환경에 많은 영향을 받는다. 눈, 비, 역광 및 도로의 가드레일 및 터널, 분기/합류지점 등의 주변 환경은 차선의 미인식/오인식에 영향을 끼치게 되며, 이러한 정보는 제어량 계산시 직접적인 영향을 주기 때문에 차선의 신뢰성 향상을 위하여 차선 정보의 보상이 이루어져야 한다.
주행 정보 검출기는 측정된 차선 옵셋, 차선 곡률, 헤딩각의 변화율 및 좌/우 비교 및 차선 신뢰도 값 등을 이용하여 차선의 오인식/미인식 여부를 판단하고, 오인식 및 미인식 구간에서 차선 보상을 통하여 차선의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
한편, 주행 정보 검출기는 차선 퀄리티, 옵셋, 곡률, 헤딩값 등의 정보의 변화율 및 좌/우 값의 비교를 통하여 차선 오인식 구간에 대한 보상을 진행할 수 있으며, 짧은 구간의 미인식의 경우 이전 차선의 변화되는 경향을 이용하여 보상함을 통하여 제어의 잦은 끊김을 방지하도록 할 수 있다.
차선 옵셋의 변화율의 크기는 일정값(A) 이상이 될 수 없으며, 좌측 또는 우측의 차선 옵셋 변화율이 일정값(A) 이상인 경우 보상을 진행한다. 좌측 또는 우측 한쪽 측의 옵셋 변화율이 일정값(A) 이상인 경우에는 다른쪽 옵셋을 이용하여 옵셋 보상을 진행한다. 예를 들어 좌측의 옵셋 변화율이 일정값(A) 이상인 경우 우측 옵셋을 이용하여 보상을 진행하도록 한다.
좌측 옵셋(t) = 좌측 옵셋(t-1) + 우측 옵셋 변화율
좌/우측의 변화율 모두 일정값(A) 이상인 경우에는 변화율 평균(B)를 이용하여 일정 시간동안 차선 옵셋을 보상한다.
좌/우 옵셋(t) = 좌/우 옵셋(t-1) + 옵셋 변화율 평균(B)
곡률값 및 헤딩값은 좌/우 값이 다른 경우 오인식이라 판단하며, 좌/우 값의 변화율이 일정값(Cc, Ch) 이하의 값으로 보상한다.
좌/우 값이 다른 경우 변화율이 일정값(Cc, Ch) 이하인 값으로 반대 차선값을 보상한다. 예를 들어 좌측 변화율이 일정값 이하인 경우 좌측값은 우측값으로 대체한다. 좌/우 모두 일정값(Cc, Ch) 이하인 경우 변화율 평균값을 이용하여 보상한다. 좌/우 모두 일정값(Cc, Ch) 이상인 경우 변화율 평균값을 이용하여 일정 시간동안 보상한다.
이상은 차선, 곡률, 헤딩값 등이 불연속적으로 변하지 않는다는 사실을 바탕으로 이루어진 것으로서, 일정값(A, Cc, Ch)은 시험을 통해 획득한 차선 정보를 바탕으로 설정된 값으로 차선 퀄리티가 높은 구간에서의 데이터를 이용하여 계산한 값으로 속도에 따라 다른 값을 갖는다. 변화율은 현재 값 및 이전 샘플링 값의 차이값을 나타내며, 변화율 평균은 변화율을 일정 시간동안 평균한 값을 나타낸다.
제어 시작 판단기는 주행 정보 검출기에서 출력되는 차선 정보 및 차량 상태 정보를 이용하여 차량의 차선 이탈 방지를 위한 제어 시작 조건을 결정한다.
제어 시작 판단기는 차량 중심과 좌우 차선 간의 옵셋 및 차선폭을 이용하여 제어 시작 조건을 결정한다.
제어 시작 판단기는 좌측 바퀴와 차선 간 거리 또는 우측 바퀴와 차선 간 거리가 제한값(E) 이하가 되면 제어를 시작한다. 이때 제한값(E)은 차선폭에 따라 가변될 수 있다.
차선 유지 제어기는 주행 정보 검출기에서 출력되는 차선 정보(차량 중심과 좌우 차선과의 옵셋, 도로 곡률, 헤딩각 등)와 차량 상태 정보(조향각, 요레이트, 운전자 조향 토크, 차속 등)를 이용하여 차선 유지 제어를 위한 제어량을 계산한다.
이러한 차선 유지 제어기는 목표 궤적 계산부, 목표 요레이트 계산부, 목표 조향각 계산부, 목표 조향 토크 계산부를 구비할 수 있다.
목표 궤적 계산부는 차량 속도에 따라 가변될 수 있는 목표 거리를 이용하여 차량 중심에서 지정된 임의의 옵셋을 추정하기 위해 생성된 가상선을 따라가기 위한 목표 궤적을 생성한다. 이때 목표 궤적 계산부는 목표 궤적을 좌표(x, y)로 생성할 수 있다. 또한, 목표 요레이트 계산부는 목표 궤적을 추종하기 위한 목표 요레이트(YRdes)를 생성한다. 또한, 목표 조향각 계산부는 목표 요레이트를 기초로 목표 조향각(δdes)을 계산한다. 또한, 목표 조향 토크 계산부는 목표 조향각으로부터 FeedForward 제어 또는 FeedBack 제어를 통해 목표 조향 토크(Tdes)를 생성한다.
제어 해제 판단기는 주행 정보 검출기에서 측정된 정보를 이용하여 차선 유지 제어(차선 이탈 방지 제어) 종료 시점을 판단한다.
첫째, 제어 해제 판단기는 차선 유지 제어 중 차선에 대한 측정값에 근거하여 차량이 이탈하지 않았다고 판단할 경우 제어를 해제한다.
제어 해제 판단기는 좌/우 바퀴와 차선 간 거리(Dl, Dr)가 제한값(F) 이상일 때 제어 해제한다. 제한값(F)는 차선폭에 따라 변할 수 있다. 제한값(F)는 제한값(E)보다 크게 설정된다. 이는 제한값(F)에 의해 제어 해제된 후 바로 제어 시작되는 것을 방지하기 위해서이다.
둘째, 차선 유지 제어가 동작하고 있으나 차량이 차선을 벗어난 경우 차선을 유지하기 위하여 큰 제어 입력이 필요하며, 이러한 동작은 운전자의 조향 이질감이나 불안감을 유발하게 된다. 이를 방지하기 위하여 제어 해제 판단기는 차량이 차선을 특정값 이상 벗어난 경우 제어를 해제한다.
셋째, 차량 상태 정보 및 차선 정보를 이용하여 차선 유지 제어를 위한 차량의 특정 물리량(a certain physical parameter)을 계산하는데, 이 값의 신뢰성이 보장되지 않는 경우 이 값을 이용하여 계산된 제어량의 신뢰성 또한 보장되지 않는다. 이를 막기 위하여 제어 해제 판단기는 차선 정보의 신뢰도 값이 정해진 기준을 만족하지 못할 경우 제어를 해제한다.
제어 해제 판단기는 차선 퀄리티가 좌우 모두 일정값 미만인 경우, 양쪽 차선 모두 차선 옵셋의 변화율이 일정값 이상인 경우, 차선 곡률 또는 헤딩각의 변화율이 일정값 이상인 경우, 좌우 차선 곡률 또는 헤딩각의 변화율이 차이가 일정값 이상인 경우 등일 때 차선 정보의 신뢰성이 보장되지 않는다고 판단한다.
넷째, 제어 해제 판단기는 운전자가 차선 변경 의지가 있다고 판단되는 신호를 내거나 차선 변경 의지가 있다고 판단되는 운전 조작을 한 것이 측정된 경우 제어를 해제한다. 제어 해제 판단기는 운전자의 차선 변경 의지가 있다고 판단될 때 제어를 해제한다.
제어 해제 판단기는 차량 턴 시그널(차선 변경 신호) 입력이 들어온 경우 운전자가 차선 변경 의지를 표현했다고 판단하여 제어를 해제할 수 있다. 또한, 제어 해제 판단기는 운전자 조향 토크값이 제한값(G) 이상일 경우 운전자의 차선 변경 의지가 감지된 것으로 판단하여 제어를 해제할 수 있다. 제한값(G)은 도로 곡률 반경의 크기 및 방향에 따라 가변될 수 있다.
한편, 주행지원 시스템으로서 충돌 회피 장치는, 장애물 식별부, 정보 수집부, 최소제동시간 산출부, 최소조향시간 산출부, 및 제어부를 포함할 수 있다.
상기 각 구성요소들에 대해 살펴보면, 먼저 장애물 식별부는 장애물이 차량인지 보행자인지 식별한다. 이때 장애물 식별부는 장애물의 폭을 검출하여 1m이하이면 보행자(오토바이, 자전거, 유모차 포함)로 식별하고, 1m를 초과하면 차량으로 판단한다.
다음으로, 정보 수집부는 최소제동시간을 산출하는데 필요한 정보와 최소조향시간을 산출하는데 필요한 정보 및 자차(自車)와 장애물(차량, 보행자 등) 사이의 거리를 상대속도로 나눈 값인 TTC(Time-To-Collision)를 산출하는데 필요한 정보를 차량 통신 네트워크를 통해 수집한다. 물론, 각종 ECU(Electronic Control Units)와 연동하여 수집할 수도 있다. 이때, 차량 통신 네트워크는 CAN(Controller Area Network), LIN(Local Interconnect Network), 플렉스레이(FlexRay) 등을 포함한다.
최소제동시간을 산출하는데 필요한 정보는 장애물과의 상대속도, 종가속도, 마찰계수, 중력가속도 등을 포함한다. 여기서, 마찰계수는 일반적으로 포장도로에서의 마찰계수(상수)를 의미한다.
최소조향시간을 산출하는데 필요한 정보는 장애물과의 상대속도, 횡가속도, 장애물과 오버랩(overlap)되는 양, 마찰계수, 중력가속도 등을 포함한다. 여기서, 장애물과의 오버랩되는 양은 자차의 폭을 기준으로 장애물이 가려지는 양을 의미한다. 예를 들어, 자차가 장애물과 일직선상에 위치하면 완전히 오버랩되는 것이다.
TTC를 산출하는데 필요한 정보는 장애물과의 거리, 장애물과의 상대속도 등을 포함한다.
다음으로, 최소제동시간 산출부는 하기의 [수학식 1]을 통해 자차가 장애물과의 충돌을 회피할 수 있는 최소제동시간(tLPB)을 산출한다.
[수학식 1]
Figure 112017115902493-pat00002
,
Figure 112017115902493-pat00003
여기서, vrel은 장애물과의 상대속도, dLPB는 한계제동거리, ax는 종가속도, μ는 마찰계수, g는 중력가속도를 각각 의미한다.
다음으로, 최소조향시간 산출부는 하기의 [수학식 2]를 통해 자차가 장애물과의 충돌을 회피할 수 있는 최소조향시간(tLPS)을 산출한다.
[수학식 2]
Figure 112017115902493-pat00004
,
Figure 112017115902493-pat00005
여기서, dLPS는 한계조향거리, sy는 장애물과 오버랩되는 양, ay는 횡가속도, μ는 마찰계수, g는 중력가속도를 각각 의미한다. 이때, 장애물의 종류(차량, 보행자)에 따라 sy의 값이 달라지므로 결국 최소조향시간이 서로 다르다.
다음으로, 제어부는 주기적으로 TTC를 산출한 후 최소제동시간 및 최소조향시간과 비교하여 해당 상황에 맞게 제동장치 및 조향장치를 제어한다. 즉, 제어부는 최소제동시간에 도달하면 운전자의 의도와 상관없이 제동장치를 제어하여 차량을 정지시킨다.
그러나 장애물이 갑자기 나타나서 제동으로 장애물과의 충돌을 피할 수 없는 경우(이 경우, 최소제동시간을 산출해 보면 이미 지난 과거의 시간이다.), 제어부(50)는 1차적으로 자차의 제동을 제어한 후 최소조향시간에 도달하면 자차가 주행차선을 벗어나도록 조향장치를 제어한다. 이때, 장애물이 나타난 시점이 최소조향시간을 초과하면 장애물과의 충돌을 벗어날 수 없으므로, 자차의 제동을 제어하여 충돌에 의한 피해를 최소화한다. 아울러, 장애물이 나타난 시점이 최소조향시간이면 제동 없이 곧바로 조향장치를 제어하는 것이 바람직하다.
도 7 은 본 발명에 따른 차량의 주행지원 제어방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
먼저, 장애물 지도 생성부(10)가 도로상의 각종 장애물을 대상으로 거리에 따른 위험도가 기록된 장애물 지도를 생성한다(701).
이후, 장애물 지도 보정부(20)가 차량의 주행환경에 기초하여 상기 장애물 지도상에서 장애물의 거리에 따른 위험도를 보정한다(702).
이후, 제어부(30)가 상기 보정된 장애물 지도에 기초하여 차량의 주행지원을 제어한다(703).
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 장애물 지도 생성부
20 : 장애물 지도 보정부
30 : 제어부
40 : 주행지원 시스템

Claims (10)

  1. 도로상의 각종 장애물을 대상으로 거리에 따른 위험도가 기록된 장애물 지도를 생성하는 지도 생성부;
    차량의 주행환경에 기초하여 상기 장애물 지도상에서 장애물의 거리에 따른 위험도를 보정하는 지도 보정부; 및
    상기 보정된 장애물 지도에 기초하여 차량의 주행지원을 제어하는 제어부를 포함하되,
    상기 지도 보정부는,
    주행 도로상의 교통량에 따라 상기 장애물 지도상의 차선에 대한 위험도를 조절하는 것을 특징으로 하는 차량의 주행지원 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 장애물은,
    차량, 차선, 중앙선 중 적어도 하나 이상을 포함하는 차량의 주행지원 제어장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 장애물 지도는,
    상기 거리에 따른 위험도가 등고선 형태로 기록된 것을 특징으로 하는 차량의 주행지원 제어장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 지도 생성부는,
    정밀지도정보를 저장하는 메모리;
    자차 주변의 장애물을 감지하는 센서;
    자차 주변의 장애물 정보를 획득하는 V2X 통신기; 및
    상기 정밀지도를 기반으로 상기 센서에 의해 감지된 장애물 정보와 상기 V2X 통신기를 통해 획득한 장애물 정보를 이용하여 실시간으로 상기 장애물 지도를 생성하는 지도 생성기
    를 포함하는 차량의 주행지원 제어장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 지도 보정부는,
    주행 도로상의 교통량정보 및 도로정보를 수집하는 주행정보 수집기;
    상기 주행정보 수집기에 의해 수집된 교통량정보 및 도로정보에 기초하여 상기 장애물 지도상에서 장애물의 거리에 따른 위험도를 보정하는 지도 보정기; 및
    상기 보정된 장애물 지도를 저장하는 메모리
    를 포함하는 차량의 주행지원 제어장치.
  6. 도로상의 각종 장애물을 대상으로 거리에 따른 위험도가 기록된 장애물 지도를 생성하는 단계;
    차량의 주행환경에 기초하여 상기 장애물 지도상에서 장애물의 거리에 따른 위험도를 보정하는 단계; 및
    상기 보정된 장애물 지도에 기초하여 차량의 주행지원을 제어하는 단계를 포함하되,
    상기 보정하는 단계는,
    주행 도로상의 교통량에 따라 상기 장애물 지도상의 차선에 대한 위험도를 조절하는 단계
    를 포함하는 차량의 주행지원 제어방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 장애물은,
    차량, 차선, 중앙선 중 적어도 하나 이상을 포함하는 차량의 주행지원 제어방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 장애물 지도는,
    상기 거리에 따른 위험도가 등고선 형태로 기록된 것을 특징으로 하는 차량의 주행지원 제어방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 장애물 지도를 생성하는 단계는,
    정밀지도정보를 저장하는 단계;
    자차 주변의 장애물을 감지하는 단계;
    자차 주변의 장애물 정보를 획득하는 단계; 및
    상기 정밀지도를 기반으로 상기 장애물 정보들을 이용하여 실시간으로 상기 장애물 지도를 생성하는 단계
    를 포함하는 차량의 주행지원 제어방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 보정하는 단계는,
    주행 도로상의 교통량정보 및 도로정보를 수집하는 단계;
    상기 교통량정보 및 도로정보에 기초하여 상기 장애물 지도상에서 장애물의 거리에 따른 위험도를 보정하는 단계; 및
    상기 보정된 장애물 지도를 저장하는 단계
    를 포함하는 차량의 주행지원 제어방법.
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