KR102452553B1 - 자율 주행 제어 장치 및 그의 타겟 전환 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량추종제어 중 차량이 차로변경을 수행할 때 차량 전방의 타겟차량을 전환하는 자율 주행 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 차량의 전방차량을 인식하는 전방차량 인식부, 차선을 인식하여 차선 정보를 산출하는 차선 인식부, 차량 센서를 통해 차량거동정보를 검출하는 차량거동 검출부, 및 전방차량 추종제어 중 운전자의 차로변경의지를 확인하면 상기 차선 정보 및 상기 차량거동정보를 이용하여 차로변경 확정여부를 판정하고 판정결과에 따라 타겟차량 전환을 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

자율 주행 제어 장치 및 그의 타겟 전환 방법{AUTONOMOUS DRIVING CONTROL APPARATUS AND METHOD FOR CHANGING TARGET THEREOF}
본 발명은 차량추종제어 중 차량이 차로변경을 수행할 때 차량 전방의 타겟차량을 전환하는 자율 주행 제어 장치 및 그의 타겟 전환 방법에 관한 것이다.
스마트 크루즈 컨트롤(Smart Cruise Control, SCC) 시스템은 레이더 센서로 앞차와의 거리와 속도를 측정해 차량 간의 안전 거리를 자동으로 조절하는 시스템이다. SCC 시스템은 차량과 동일한 차로를 주행하는 자차로 전방차량에 대해 추종제어를 수행하는 경우 운전자가 방향지시등을 작동시키면 목표 차간 거리(headway distance)를 일시적으로 줄여 가속감을 부여한다.
이러한 종래의 SCC 시스템은 운전자가 차로변경을 수행하더라도 자차로 전방차량을 타겟으로 유지하는 동안 목표 차간 거리를 일시적으로 줄여 가속감을 부여하나, 줄어든 목표 차간 거리에 도달하면 더 이상 가속을 수행하지 않는다. 이와 같이, 종래의 SCC 시스템은 차로변경을 위한 가속을 지연시켜 운전자에게 불편함에 제공한다.
본 발명은 차량추종제어 중 차량이 차로변경을 수행하는 경우 차량의 차로변경 확률을 판단하여 목표 차간 거리를 가변 제어하는 자율 주행 제어 장치 및 그의 타겟 전환 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 차량추종제어 중 차량이 차로변경을 수행하는 경우 차량의 차로변경 확률에 따라 차량 전방의 타겟차량을 전환하는 자율 주행 제어 장치 및 그의 타겟 전환 방법을 제공하고자 한다.
상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 주행 제어 장치는 차량의 전방차량을 인식하는 전방차량 인식부, 차선을 인식하여 차선 정보를 산출하는 차선 인식부, 차량 센서를 통해 차량거동정보를 검출하는 차량거동 검출부, 및 전방차량 추종제어 중 운전자의 차로변경의지를 확인하면 상기 차선 정보 및 상기 차량거동정보를 이용하여 차로변경 확정여부를 판정하고 판정결과에 따라 타겟차량 전환을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 방향지시등의 점멸 상태를 검출하여 운전자의 차로변경의지 유무를 확인하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 차선 정보 및 상기 차량거동정보 내 조향각 정보를 이용하여 차로변경 조향각을 산출하고 산출한 차로변경 조향각에 근거하여 상기 차로변경 확정여부를 판정하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 차로변경 조향각이 하한 조향각을 초과하면 차로변경이 발생할 확률이 있다고 판정하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 차로변경 조향각이 상한 조향각을 이상이면 차로변경 확정으로 판정하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 차선 정보 및 상기 차량거동정보 내 차량의 종방향 속도를 이용하여 차로 변경 도달 시간을 산출하고 산출한 차로 변경 도달 시간에 근거하여 상기 차로변경 확정여부를 판정하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 차로 변경 도달 시간이 상한 시간 미만이면 차로변경이 발생할 확률이 있다고 판정하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 차로 변경 도달 시간이 하한 시간 이하이면 차로변경 확정으로 판정하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 차로변경 확정으로 판정되면 상기 전방차량 인식부를 통해 변경된 차로에서 전방차량을 인식하여 타겟차량으로 설정하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 차로변경 조향각 및 상기 차로 변경 도달 시간을 고려하여 상기 차량과 상기 전방차량 간의 목표차간거리를 가변 제어하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 주행 제어 장치의 타겟 전환 방법은 전방차량 추종제어 중 운전자의 차로변경의지를 확인하는 단계, 상기 차로변경의지가 확인되면, 차선 정보 및 차량거동정보를 이용하여 차로변경 확정여부를 판단하는 단계, 및 상기 차로변경 확정여부에 따라 타겟차량을 전환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 운전자의 차로변경의지를 확인하는 단계는 방향지시등의 점멸 상태를 검출하여 운전자의 차로변경의지 유무를 확인하는 것을 특징으로 한다.
상기 차로변경 확정여부를 판단하는 단계는 상기 차선 정보 및 상기 차량거동정보 내 조향각 정보를 이용하여 차로변경 조향각을 산출하고 산출한 차로변경 조향각에 근거하여 상기 차로변경 확정여부를 판정하는 것을 특징으로 한다.
상기 차로변경 확정여부를 판단하는 단계는 상기 차로변경 조향각이 하한 조향각을 초과하면 차로변경이 발생할 확률이 있다고 판정하는 것을 특징으로 한다.
상기 차로변경 확정여부를 판단하는 단계는 상기 차로변경 조향각이 상한 조향각을 이상이면 차로변경 확정으로 판정하는 것을 특징으로 한다.
상기 차로변경 확정여부를 판단하는 단계는 상기 차선 정보 및 상기 차량거동정보 내 차량의 종방향 속도를 이용하여 차로 변경 도달 시간을 산출하고 산출한 차로 변경 도달 시간에 근거하여 상기 차로변경 확정여부를 판정하는 것을 특징으로 한다.
상기 차로변경 확정여부를 판단하는 단계는 상기 차로 변경 도달 시간이 상한 시간 이하이면 차로변경이 발생할 확률이 있다고 판정하는 것을 특징으로 한다.
상기 차로변경 확정여부를 판단하는 단계는 상기 차로 변경 도달 시간이 하한 시간 이하이면 차로변경 확정으로 판정하는 것을 특징으로 한다.
상기 타겟차량을 전환하는 단계는 상기 차로변경 확정으로 판정되면 변경된 차로에서 전방차량을 인식하여 타겟차량으로 설정하는 것을 특징으로 한다.
상기 차로변경 확정여부를 판단하는 단계에서, 상기 차로변경 조향각 및 상기 차로 변경 도달 시간을 고려하여 상기 차량과 상기 전방차량 간의 목표차간거리를 가변 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 차량추종제어 중 차량이 차로변경을 수행하는 경우 차량의 차로변경 확률을 판단하여 목표 차간 거리를 가변적으로 제어하므로 운전자에게 가속감을 부여할 수 있다.
또한, 본 발명은 차량추종제어 중 차량이 차로변경을 수행하는 경우 차량의 차로변경 확률에 따라 차량 전방의 타겟차량을 전환하므로, 가속 지연을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 주행 제어 장치를 도시한 블록구성도.
도 2는 본 발명과 관련된 차로 유지 조향각을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명과 관련된 차로변경 조향각에 따른 목표 차간 거리 변화를 도시한 그래프.
도 4a는 본 발명과 관련된 차로변경을 수행하지 않는 경우 조향각 변화와 차량 횡위치를 표시한 그래프.
도 4b는 본 발명과 관련된 차로변경을 수행하는 경우 조향각 변화와 차량 횡위치를 표시한 그래프.
도 5는 본 발명과 관련된 차선 정보를 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명과 관련된 차선 변경 도달 시간에 따른 목표 차간 거리 변화를 도시한 그래프.
도 7은 차로변경을 수행할 때 차로변경 도달 시간 및 차량 횡위치의 변화를 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 주행 제어 장치의 타겟 전환 방법을 도시한 흐름도.
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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 주행 제어 장치를 도시한 블록구성도이고, 도 2는 본 발명과 관련된 차로 유지 조향각을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 본 발명과 관련된 차로변경 조향각에 따른 목표 차간 거리 변화를 도시한 그래프이고, 도 4a는 본 발명과 관련된 차로변경을 수행하지 않는 경우 조향각 변화와 차량 횡위치를 표시한 그래프이며, 도 4b는 본 발명과 관련된 차로변경을 수행하는 경우 조향각 변화와 차량 횡위치를 표시한 그래프이고, 도 5는 본 발명과 관련된 차선 정보를 설명하기 위한 도면이며, 도 6은 본 발명과 관련된 차선 변경 도달 시간에 따른 목표 차간 거리 변화를 도시한 그래프이고, 도 7은 차로변경을 수행할 때 차로변경 도달 시간 및 차량 횡위치의 변화를 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 주행 제어 장치(100)는 사용자 입력부(110), 저장부(120), 표시부(130), 전방차량 인식부(140), 차선 인식부(150), 차량거동 검출부(160), 방향지시등 상태 검출부(170), 가/감속 제어부(180) 및 제어부(190) 등을 포함할 수 있다. 제어부(190)는 차량 내부 통신(In-Vehicle Networking)을 통해 사용자 입력부(110), 저장부(120), 표시부(130), 전방차량 인식부(140), 차선 인식부(150), 차량거동 검출부(160), 방향지시등 상태 검출부(170) 및 가/감속 제어부(180)와 연결된다. 차량 내부 통신은 CAN(Controller Area Network) 통신, MOST(Media Oriented Systems Transport) 통신, LIN(Local Interconnect Network) 통신, X-by-Wire(Flexray), 이더넷(Ethernet) 및 시리얼 통신 등으로 구현될 수 있다.
사용자 입력부(110)는 사용자로부터 데이터(신호)를 입력받기 위한 장치이다. 사용자 입력부(110)는 사용자의 조작에 따라 스마트 크루즈 컨트롤(Smart Cruise Control, SCC) 시스템 온(ON) 및 오프(OFF) 명령을 발생시킨다. 사용자 입력부(110)는 사용자의 조작에 따라 목표 차간 거리 및/또는 목표 속도를 입력받는다.
사용자 입력부(110)는 터치패드(touch pad), 키보드(keyboard), 스위치, 버튼, 음성입력장치, 조이스틱, 및 조그 휠 등으로 구성될 수 있다.
저장부(120)는 제어부(190)가 정해진 동작을 수행하도록 프로그래밍된 소프트웨어를 저장한다. 또한, 저장부(120)는 지도 데이터 및 각종 설정정보 등을 저장한다. 저장부(120)는 제어부(190)의 동작에 따라 발생되는 데이터(정보)를 임시로 저장할 수도 있다.
저장부(120)는 플래시 메모리(flash memory), 하드디스크(hard disk), SD 카드(Secure Digital Card), 램(Random Access Memory, RAM), 롬(Read Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable and Programmable ROM), EPROM(Erasable and Programmable ROM), 레지스터, 착탈형 디스크 및 웹 스토리지(web storage) 등의 저장매체 중 적어도 하나 이상의 저장매체(기록매체)로 구현될 수 있다.
표시부(130)는 SCC 설정 및 해제, 설정 속도, 차간 거리 및 경보 등의 제어 상황을 표시한다. 표시부(130)는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED) 디스플레이, 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display), 투명디스플레이, 헤드업 디스플레이(head-up display, HUD), 터치스크린 및 클러스터(cluster) 등의 출력장치 중 적어도 하나 이상으로 구현될 수 있다.
표시부(130)는 오디오 데이터를 출력할 수 있는 스피커(speaker)와 같은 음향 출력 모듈을 포함할 수도 있다. 예컨대, 표시부(130)는 SCC 시스템 설정 시 SCC 시스템이 설정되었음을 알리는 음성 메시지를 스피커를 통해 출력할 수 있다.
또한, 표시부(130)는 터치 센서와 결합된 터치 스크린으로 구현되어 출력장치 뿐만 아니라 입력장치로도 사용될 수 있다. 터치 센서는 터치 필름 또는 터치 패드 등이 사용될 수 있다.
전방차량 인식부(140)는 레이더(Radio Detecting And Ranging,radar), 라이더(Light Detection And Ranging, LiDAR) 및 초음파 센서와 같은 거리 센서, 이미지 센서(카메라), 및 GPS(Global Positioning System) 모듈 등을 이용하여 차량의 전방에 위치하는 전방차량을 인식한다.
전방차량 인식부(140)는 거리센서, 이미지 센서 및 GPS 모듈 등을 이용하여 측정한 데이터를 이용하여 차량과 전방차량 간의 거리 및 전방차량의 상대속도(자차량 기준) 등을 계산한다. 전방차량 인식부(140)는 차량과 전방차량 간의 거리 및 전방차량의 상대속도 등을 포함하는 전방차량 정보를 제어부(190)에 전송한다.
전방차량 인식부(140)는 제어부(190)의 제어에 따라 전방차량들 중 타겟으로 설정(선정)된 전방차량을 식별하고 자차량을 기준으로 해당 전방차량(타겟차량)과의 거리 및 상대속도를 연산한다.
차선 인식부(150)는 이미지 센서, 레이저 스캐너 및 지도 데이터 등을 이용하여 자차량이 주행하는 도로의 차선을 인식한다. 차선 인식부(150)는 인식한 차선에 대한 정보(차선 정보)를 검출한다. 차선 정보는 차량과 차선 간의 거리, 차량과 차선 간의 각도, 도로 곡률 및 곡률반경 등을 포함한다.
차량거동 검출부(160)는 차량 내 탑재된 전자제어장치(ECU) 및 센서들(예: 차속 센서, 가속도 센서 및 조향각 센서 등)을 통해 차량거동정보를 검출한다. 차량거동정보는 차량속도(차량의 종방향 속도), 조향각, 휠 속도, 브레이크 작동 여부, 가속페달 작동 여부, 변속레버의 위치 등을 포함한다.
방향지시등 상태 검출부(170)는 차량의 회전방향을 표시하는 방향지시등의 점멸 상태를 검출한다. 방향지시등 상태 검출부(170)는 운전자의 방향지시등 스위치(방향 지시 레버) 조작에 따라 방향지시등으로 공급되는 전원을 단속(ON-OFF)하여 방향지시등의 점등 또는 소등을 제어하는 방향지시등 회로를 포함한다.
가/감속 제어부(180)는 차량의 가속 및 감속을 제어한다. 가/감속 제어부(180)는 엔진 제어기, 제동 제어기 및 변속 제어기(Transmission Control Module)를 포함한다.
엔진 제어기는 차량의 엔진을 제어하는 액추에이터로, 차량의 가속을 제어한다. 엔진 제어기는 EMS(Engine Management System)으로 구현될 수 있다. 엔진 제어기는 가속 페달 위치 센서로부터 출력되는 가속 페달 위치 정보에 따라 엔진의 구동토크를 제어한다. 엔진 제어기는 자율주행(SCC 시스템 온) 시 제어부(190)로부터 요청받은 차량의 주행속도를 추종하기 위해 엔진 출력을 제어한다.
제동 제어기는 차량의 감속을 제어하는 액추에이터로, 전자식 주행 안정화 컨트롤(Electronic Stability Control, ESC)로 구현될 수 있다. 제동 제어기는 자율주행 시 제어부(190)로부터 요청받은 목표 속도를 추종하기 위해 제동 압력을 제어한다. 즉, 제동 제어기는 차량의 감속을 제어한다.
변속 제어기는 차량의 변속기(변속)를 제어하기 위한 액추에이터로, 전기식 시프터(Shift By Wire, SBW)로 구현될 수 있다. 변속 제어기는 기어 위치 및 기어 상태 범위에 따라 차량의 변속을 제어한다.
제어부(190)는 자율 주행 제어 장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(190)는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit), DSP(Digital Signal Processor), PLD(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), CPU(Central Processing unit), 마이크로 컨트롤러(microcontrollers) 및 마이크로 프로세서(microprocessors) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
제어부(190)는 사용자 입력부(110)로부터 SCC 시스템 온 명령을 수신하면 SCC 시스템을 설정한다. 즉, 제어부(190)는 SCC 시스템을 작동시킨다. 제어부(190)는 SCC 시스템을 작동시킬 때 사용자 입력에 따라 목표 속도 및/또는 목표 차간 거리를 설정한다. 제어부(190)는 차량추종 제어를 수행하기 위한 타겟차량(선행 차량)을 선정하고 선정한 타겟차량에 대해 추종제어를 수행한다. 제어부(190)는 목표 속도 및/또는 목표 차간 거리를 토대로 가/감속 제어부(180)를 제어하여 타겟차량과 설정된 차간 거리를 유지하도록 차량의 가속 및 감속을 제어한다. 이러한 제어부(190)는 차로변경 판단모듈(191) 및 목표 차간 거리 조절모듈(192)를 포함한다.
차로변경 판단모듈(191)은 차선 인식부(150), 차량거동 검출부(160) 및 방향지시등 상태 검출부(170)로부터 수신한 차선 정보, 차량거동정보 및 방향지시등 상태 정보를 이용하여 차로변경 확률(차로변경 확정여부)을 판단한다.
목표 차간 거리 조절모듈(192)은 차로변경 판단모듈(191)로부터 출력되는 차로변경 확률에 따라 타겟차량과의 목표 차간 거리를 가변 제어한다. 또한, 목표 차간 거리 조절모듈(192)은 차로변경이 확정되면 기설정된 타겟차량을 해제하고 변경된 차량의 주행차로에서 전방차량을 인식하여 타겟(타겟차량)을 전환한다.
차로변경 판단모듈(191)은 차선 정보에 포함된 곡률반경에 근거하여 차로유지 조향각을 산출한다. 차로유지 조향각은 차량이 주행하는 차로를 유지하기 위해 요구되는 조향각이다. 도 2에 도시된 바와 같이 곡률반경이 R인 도로에서 차로유지 조향각 δF은 [수학식 1]과 같다.
Figure 112017121951977-pat00001
여기서, L는 차량의 앞바퀴(WF) 중심과 뒷바퀴(WR) 중심 간의 거리 즉, 축간거리 이다.
차로변경 판단모듈(191)은 차로유지 조향각 δF과 조향각 센서에 의해 측정된 조향각 δMeasured를 이용하여 차로변경이 발생할 확률(차로변경 확률)을 계산한다. 차로변경 확률은 차로변경 조향각 δLC로 [수학식 2]와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112017121951977-pat00002
도 3을 참조하면, 차로변경 판단모듈(191)은 차로변경 조향각(차로변경 확률) δLC에 따라 차로변경 상태를 판단한다. 차로변경 판단모듈(191)은 차로변경 조향각 δLC이 최소 차로변경 조향각(하한 조향각) δLC,MIN을 초과하면(δLC >δLC,MIN), 차로변경 시작(즉, 차로변경이 발생할 확률이 있다)으로 판정한다. 목표 차간 거리 조절모듈(192)은 목표 차간 거리 산출 알고리즘에 따라 최소 차로변경 조향각에 대한 목표 차간 거리를 산출한다.
차로변경 판단모듈(191)은 차로변경 조향각 δLC이 최소 차로변경 조향각 δLC,MIN과 최대 차로변경 조향각(상한 조향각) δLC,MAX 사이이면(δLC,MIN <δLC <δLC,MAX), 차로변경이 발생할 확률(가능성)이 있다고 판정한다. 목표 차간 거리 조절모듈(192)은 도 3에 도시된 바와 같이 차로변경 조향각의 변화에 따라 목표 차간 거리를 산출하여 가변 제어한다.
차로변경 판단모듈(191)은 차로변경 조향각 δLC이 최대 차로변경 조향각 δLC,MAX 이하이면(δLC ≤δLC,MAX), 차로변경 확정으로 판정한다. 다시 말해서, 차로변경 판단모듈(191)은 차량이 차선을 넘기 시작하면 차로변경 확정으로 판단한다. 이때, 목표 차간 거리 조절모듈(192)은 최대 차로변경 조향각에 대해 목표 차간 거리를 산출한다.
도 4a에 도시된 바와 같이 차로변경이 이루어지는 경우에는 최대 차로변경 조향각 이상의 조향각(차로변경 조향각)이 발생하면서 차선을 넘어가는 거동을 보이게 되고 차로변경이 발생할 확률이 높아진다.
반면, 도 4b에 도시된 바와 같이 차로변경을 수행하는 않는 경우에는 차량의 조향각이 최소 차로변경 조향각과 최대 차로변경 조향각 사이에서 변화한다.
차로변경 판단모듈(191)은 차선 정보 및 차량거동정보를 이용하여 차로변경 확률(차로변경 확정여부)을 판단할 수 있다. 차선 정보는 차량과 차선 간의 거리 YL 및 차량과 차선 간의 각도 θ를 포함한다. 차량과 차선 간의 거리 YL은 도 5에 도시된 바와 같이 차량의 중심으로부터 Y축 방향으로 차선까지의 최단 거리 이다. 차량과 차선 간의 각도 θ는 도 5에 도시된 바와 같이 차량의 X축(Longitudinal direction)과 차선의 접선이 이루는 각도 이다.
차로변경 판단모듈(191)은 차량 센서(예: 차속 센서)를 통해 측정한 차량 속도(차량의 종방향 속도) VLong 및 차선 정보의 차량과 차선 간의 각도 θ를 이용하여 차량의 횡방향 속도 VLat를 산출한다. 횡방향 속도 VLat는 [수학식 3]과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112017121951977-pat00003
차로변경 판단모듈(191)은 차량과 차선 간의 거리 YL 및 횡방향 속도 VLat를 이용하여 차로변경까지 남은 시간(Time to Lane Cross, TTLC)을 산출한다. 즉, 차로변경까지 남은 시간(차로변경 도달 시간) TTLC는 [수학식 4]와 같이 나타낸다.
Figure 112017121951977-pat00004
도 6을 참조하면, 차로변경 판단모듈(191)은 차로변경 도달 시간 TTLC이 최대 차로변경 도달 시간(상한 시간) TTLCMAX 미만이면(TTLC<TTLCMAX), 차로변경 시작(즉, 차로변경이 발생할 확률이 있다)으로 판단한다. 목표 차간 거리 조절모듈(192)은 최대 차로 변경 도달 시간에 대해 목표 차간 거리를 산출한다.
차로변경 판단모듈(191)은 차로변경 도달 시간 TTLC이 최소 차로변경 도달 시간(하한 시간) TTLCMIN 초과 최대 차로변경 도달 시간 TTLCMAX 이하이면(TTLCMIN <TTLC≤TTLCMAX), 차로변경 도달 시간의 변화에 따라 목표 차간 거리 가변이 필요한 상태로 판단한다. 다시 말해서, 차로변경 판단모듈(191)은 차로변경이 발생할 확률이 있다고 판정한다. 목표 차간 거리 조절모듈(192)은 차로변경 도달 시간 TTLC이 최소 차로변경 도달 시간 TTLCMIN 초과 최대 차로변경 도달 시간 TTLCMAX 이하인 구간에서 차로 변경 도달 시간에 대해 목표 차간 거리를 산출한다.
차로변경 판단모듈(191)은 차로변경 도달 시간 TTLC이 최소 차로변경 도달 시간 TTLCMIN 이하이면(TTLC≤TTLCMIN), 차로변경 확정으로 판단한다. 즉, 차로변경 판단모듈(191)은 타겟 전환이 필요한 것으로 판단한다. 이때, 목표 차간 거리 조절모듈(192)은 최소 차로 변경 도달 시간에 대해 목표 차간 거리를 산출한다.
도 7을 참조하면, 차로변경을 수행하는 경우에는 차로변경 도달 시간 TTLC이 최소 차로변경 도달 시간 TTLCMIN 이하에서 차로변경이 발생할 확률이 높아진다.
제어부(190)는 차로변경 판단모듈(191)에 의해 차로변경 확정이 판정되면 기설정된 타겟차량을 해제한다. 그리고, 제어부(190)는 변경되는 차로의 전방차량을 타겟차량으로 전환(선정)한다.
예를 들어, 차량(자차량)이 2차로에서 전방차량을 타겟차량으로 추종하며 주행하는 중 운전자가 우측 방향지시등을 점등시키면, 제어부(190)는 차선 정보 및 차량거동정보를 이용하여 차로변경 확률을 판정한다. 제어부(190)는 판정 결과 차로변경 확정으로 판정되면 타겟차량을 2차로의 전방차량에서 3차로의 전방차량으로 전환한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 주행 제어 장치의 타겟 전환 방법을 도시한 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 자율 주행 제어 장치(100)의 제어부(190)는 차량이 주행하고 있는 차로의 전방에 위치하는 전방차량(자차로 전방차량)이 존재하는지를 확인한다(S110). 제어부(190)는 해당 자차로 전방차량을 타겟차량으로 하여 추종 제어를 수행한다.
제어부(190)는 자차로 전방차량이 존재하면 운전자의 차로변경의지를 확인한다(S120). 제어부(190)의 차로변경 판단모듈(191)은 방향지시등 상태 검출부(170)를 통해 방향지시등의 점멸 상태를 확인한다. 제어부(190)는 방향지시등이 점등되면 운전자가 차로변경의지가 있는 것으로 판단한다.
제어부(190)는 운전자의 차로변경의지가 확인되면, 차로변경 확률(차로변경 확정여부)을 판단하고 그 차로변경 확률에 따라 목표 차간 거리를 조절한다(S130).
차로변경 판단모듈(191)은 차선 정보 및 차량거동정보를 이용하여 차로변경 조향각을 산출하고 산출된 차로변경 조향각이 최소 차로변경 조향각(하한 조향각)을 초과하는지를 확인한다(S1301). 차로변경 판단모듈(191)은 산출된 차로변경 조향각이 최소 차로변경 조향각을 초과하면 차로변경 시작(즉, 차로변경이 발생할 확률이 있다)으로 판정한다.
목표 차간 거리 조절모듈(192)은 차로변경 판단모듈(191)에서 차로변경 시작으로 판정되면, 산출된 차로변경 조향각에 대해 목표 차간 거리(=F(δLC))를 산출하여 차량과 타겟차량 간의 거리를 조절한다(S1302). 즉, 제어부(190)는 목표 차간 거리 조절 모듈(192)로부터 출력되는 목표 차간 거리에 근거하여 가/감속 제어부(180)를 제어하여 차량의 가속 또는 감속을 제어한다.
차로변경 판단모듈(191)은 산출된 차로변경 조향각이 최대 차로변경 조향각(상한 조향각) 이상인지를 확인한다(S1303). 차로변경 판단모듈(191)은 산출된 차로변경 조향각이 최대 차로변경 조향각 이상이면 차로변경 확정으로 판정한다. 목표 차간 거리 조절모듈(192)은 최대 차로변경 조향각에 대해 목표 차간 거리를 산출한다.
한편, 차로변경 판단모듈(191)은 차선 정보 및 차량거동정보를 활용하여 차로변경 도달 시간(차로변경 잔여 시간)을 산출하고 그 산출된 차로변경 도달 시간이 최대 차로변경 도달 시간(상한 시간) 미만인지를 확인한다(S1311). 차로변경 판단모듈(191)은 그 산출된 차로변경 도달 시간이 최대 차로변경 도달 시간 미만이면 차로변경 시작으로 판정한다.
목표 차간 거리 조절모듈(192)은 차로변경 판단모듈(191)에서 차로변경 시작으로 판정되면, 차로변경 도달 시간에 대해 목표 차간 거리(=F(TTLC))를 산출하여 차량과 타겟차량 간의 거리를 조절한다(S1312). 즉, 목표 차간 거리 조절모듈(192)은 차로변경 도달 시간에 따라 목표 차간 거리를 조절한다.
차로변경 판단모듈(119)은 차로변경 도달 시간이 최소 차로변경 도달 시간(하한 시간) 이하인지를 확인한다(S1313). 차로변경 판단모듈(119)은 차로변경 도달 시간이 최소 차로변경 도달 시간 이하이면 차로변경 확정으로 판정한다.
즉, 제어부(190)는 차로변경 조향각 및/또는 차로변경 도달 시간에 근거하여 차로변경 확정 여부를 판정한다.
제어부(190)는 차로변경 확정으로 판정되면, 기설정된 타겟차량을 해제한다(S140). 다시 말해서, 제어부(190)는 차로변경 조향각이 최소 차로변경 조향각 이상 및/또는 차로변경 도달 시간이 최소 임계 시간 이하이면 자차로 전방차량을 타겟차량에서 해제한다. 여기서, 제어부(190)는 차로변경 조향각에 대해 산출된 목표 차간 거리와 차로변경 도달 시간에 대해 산출된 목표 차간 거리 중 최소값을 선택한다. 제어부(190)는 선택된 목표 차간 거리를 토대로 가/감속 제어부(180)를 제어하여 차량의 예비 가속을 수행한다.
제어부(190)는 타겟차량을 해제한 후 변경차로에 전방차량이 존재하는지를 확인한다(S150). 예컨대, 제어부(190)는 차량이 2차로에서 1차로로 차로변경을 수행하는 경우, 1차로에 전방차량이 존재하는지를 확인한다.
제어부(190)는 변경 차로에 전방차량이 존재하면 해당 전방차량을 타겟으로 선정하여 타겟차량을 전환한다(S160). 이때, 제어부(190)는 전방차량 인식부(140)를 통해 변경된 차로에서 전방차량의 존재유무를 인식한다. 예를 들어, 제어부(190)는 차량이 2차로에서 1차로로 차로변경을 수행하는 경우, 2차로의 전방차량에서 1차로의 전방차량으로 타겟을 전환한다.
한편, S150에서 변경 차로에 전방차량이 존재하지 않으면, 제어부(190)는 목표 속도 및/또는 목표 차간 거리를 토대로 가/감속 제어부(180)를 제어하여 차량이 변경 차로를 주행하도록 제어한다.
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.
100: 자율 주행 제어 장치
110: 사용자 입력부
120: 저장부
130: 표시부
140: 전방차량 인식부
150: 차선 인식부
160: 차량거동 검출부
170: 방향지시등 상태 검출부
180: 가/감속 제어부
190: 제어부

Claims (20)

  1. 차량의 전방차량을 인식하는 전방차량 인식부,
    차선을 인식하여 차선 정보를 산출하는 차선 인식부,
    차량 센서를 통해 차량거동정보를 검출하는 차량거동 검출부, 및
    전방차량 추종제어 중 운전자의 차로변경의지를 확인하면 상기 차선 정보 및 상기 차량거동정보를 이용하여 차로변경 확정여부를 판정하고 판정결과에 따라 타겟차량 전환을 제어하는 제어부를 포함하되,
    상기 제어부는 차로변경 조향각 및 차로 변경 도달 시간을 고려하여 차로 변경 전 주행차로의 전방차량과 상기 차량 간의 목표 차간 거리를 가변 제어하여 상기 운전자에게 가속감을 부여하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    방향지시등의 점멸 상태를 검출하여 운전자의 차로변경의지 유무를 확인하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 차선 정보 및 상기 차량거동정보 내 조향각 정보를 이용하여 상기 차로변경 조향각을 산출하고 산출한 차로변경 조향각에 근거하여 상기 차로변경 확정여부를 판정하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 차로변경 조향각이 하한 조향각을 초과하면 차로변경이 발생할 확률이 있다고 판정하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 제어 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 차로변경 조향각이 상한 조향각 이상이면 차로변경 확정으로 판정하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 차선 정보 및 상기 차량의 횡방향 속도를 이용하여 상기 차로 변경 도달 시간을 산출하고 산출한 차로 변경 도달 시간에 근거하여 상기 차로변경 확정여부를 판정하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 차로 변경 도달 시간이 상한 시간 미만이면 차로변경이 발생할 확률이 있다고 판정하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 제어 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 차로 변경 도달 시간이 하한 시간 이하이면 차로변경 확정으로 판정하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 제어 장치.
  9. 제5항 또는 제8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 차로변경 확정으로 판정되면 상기 전방차량 인식부를 통해 변경된 차로에서 전방차량을 인식하여 타겟차량으로 설정하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 제어 장치.
  10. 삭제
  11. 전방차량 추종제어 중 운전자의 차로변경의지를 확인하는 단계,
    상기 차로변경의지가 확인되면, 차선 정보 및 차량거동정보를 이용하여 차로변경 확정여부를 판단하는 단계, 및
    상기 차로변경 확정여부에 따라 타겟차량을 전환하는 단계를 포함하되,
    상기 차로변경 확정여부를 판단하는 단계에서,
    상기 차로변경 조향각 및 상기 차로 변경 도달 시간을 고려하여 차로 변경 전 주행차로의 상기 전방차량과 상기 차량 간의 목표차간거리를 가변 제어하여 상기 운전자에게 가속감을 부여하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 제어 장치의 타겟 전환 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 운전자의 차로변경의지를 확인하는 단계는,
    방향지시등의 점멸 상태를 검출하여 운전자의 차로변경의지 유무를 확인하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 제어 장치의 타겟 전환 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 차로변경 확정여부를 판단하는 단계는,
    상기 차선 정보 및 상기 차량거동정보 내 조향각 정보를 이용하여 상기 차로변경 조향각을 산출하고 산출한 차로변경 조향각에 근거하여 상기 차로변경 확정여부를 판정하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 제어 장치의 타겟 전환 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 차로변경 확정여부를 판단하는 단계는,
    상기 차로변경 조향각이 하한 조향각을 초과하면 차로변경이 발생할 확률이 있다고 판정하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 제어 장치의 타겟 전환 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 차로변경 확정여부를 판단하는 단계는,
    상기 차로변경 조향각이 상한 조향각을 이상이면 차로변경 확정으로 판정하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 제어 장치의 타겟 전환 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 차로변경 확정여부를 판단하는 단계는,
    상기 차선 정보 및 상기 차량의 횡방향 속도를 이용하여 상기 차로 변경 도달 시간을 산출하고 산출한 차로 변경 도달 시간에 근거하여 상기 차로변경 확정여부를 판정하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 제어 장치의 타겟 전환 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 차로변경 확정여부를 판단하는 단계는,
    상기 차로 변경 도달 시간이 상한 시간 이하이면 차로변경이 발생할 확률이 있다고 판정하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 제어 장치의 타겟 전환 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 차로변경 확정여부를 판단하는 단계는,
    상기 차로 변경 도달 시간이 하한 시간 이하이면 차로변경 확정으로 판정하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 제어 장치의 타겟 전환 방법.
  19. 제15항 또는 제18항에 있어서,
    상기 타겟차량을 전환하는 단계는,
    상기 차로변경 확정으로 판정되면 변경된 차로에서 전방차량을 인식하여 타겟차량으로 설정하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 제어 장치의 타겟 전환 방법.
  20. 삭제
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