KR102467223B1 - 차선을 변경하는 차량에 근거한 자율 주행 제어 방법 및 장치 - Google Patents

차선을 변경하는 차량에 근거한 자율 주행 제어 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

자율 주행 차량의 제어 방법은 전방에 주행 중인 차량 정보를 획득하는 단계, 차량 정보에서 횡방향 이동 차량을 추적하는 단계, 주행 중인 차선을 기준으로 횡방향 이동 차량의 수를 비교하는 단계, 및 비교 결과에 대응하여 차선을 변경하는 단계를 포함한다.

Description

차선을 변경하는 차량에 근거한 자율 주행 제어 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR AUTOMATIC STEERING CONTROL BASED ON VEHICLES CHANGING LANES}
본 발명은 차선을 변경하는 차량에 근거한 자율 주행 제어 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자율 주행 차량이 감지하는 전방의 차량 중 차선을 변경하는 차량을 근거로 운행 차선의 정체 여부를 판단하는 자율 주행 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.
자동차는 운전자에게 보다 편안하고 안전한 주행환경을 제공하기 위해 개발되어왔다. 또한, 운전자의 안전 및 편의를 향상시키기 위한 안전 제어 시스템들이 개발되고 있다. 나아가, 운전자에게 보다 안락하고 안전한 주행환경을 제공하기 위한 지능형 운전자 지원 시스템에 대한 연구 역시 활발하게 진행되고 있으며 궁극적으로는 자율 주행 또는 무인 자율 주행을 위한 제어 시스템에 대한 연구로 확대되어가고 있다.
자율 주행 차량은 주행하는 동안 전방 차량이 주변 교통 흐름에 비해 많이 서행하면 정체 및 추돌을 회피하기 위해 속도를 줄이거나 주행 차로(차선, lane)를 변경하는 동작을 수행한다. 예를 들어, 인접 차선에 있는 차량이 현재 주행 차선에 있는 차량보다 빠르게 주행 가능하면 차선을 자율 주행 장치는 차량의 차선을 변경할 수 있다.
자율 주행 차량에 장착된 주된 센서들은 가시선(Line of Sight)상에 있는 물체들만 파악하기 때문에, 현재 주행 차로의 흐름은 주행 중 전방에 위치한 하나의 차량의 속도에 의해 결정될 수 있다. 반면, 자율주행 지원 도로인프라(V2I, Vehicle to Infra)를 이용하는 경우, 자율주행 차량이 사고 및 정체 정보를 취득할 수 있어 보다 다양한 정보를 활용하여 현재 주행 차로의 흐름을 예측할 수 있다. 그러나, 자율주행 지원 도로인프라(V2I)는 사전에 구축된 공간이나 영역에서만 활용이 가능하고, 아직 자율주행 지원 도로인프라(V2I)에 전달되지 않은 정보(예를 들면, 직전에 발생한 돌발적인 사고나 국지적인 정체 등)를 고려할 수 없는 한계가 있다.
KR 10-1454153 B1
본 발명은 자율 주행 중 정체 구간이 발생한 경우 각 차선(lane)별 차량 유입을 추정하여 정체 및 추돌을 회피하는 제어 방법 및 제어 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 자율 주행 차량보다 선행하는 차량들의 종방향 및 횡방향 거동 정보를 이용하여 정체 구간을 인식하는 정확도를 향상하고 정체 구간을 인식하는데 소요되는 시간을 단축할 수 있는 제어 방법과 제어 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 차량과 같은 차선에서 이탈하는 차량을 추적함으로써 교통 흐름이 원활한 차선을 예측하고, 주행 중 예측에 대응하여 차선 유지 또는 변경하거나 정보를 운전자에게 제공할 수 있는 제어 방법과 제어 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자율 주행 차량의 제어 방법은 전방에 주행 중인 차량 정보를 획득하는 단계, 상기 차량 정보에서 횡방향 이동 차량을 추적하는 단계; 주행 중인 차선을 기준으로 상기 횡방향 이동 차량의 수를 비교하는 단계; 및 상기 비교 결과에 대응하여 차선을 변경하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 차량 정보는 물체의 거리나 속도, 각도를 측정하기 위해 전자기파를 사용하는 레이더(Radar, Radio Detection And Ranging) 감지 센서, 빛을 이용해 레이더가 볼 수 없는 사각지대까지 관측 가능한 라이다(Lidar, Light Detection and Ranging) 센서, 광학계를 통해 영상으로 취득한 후 처리해 감지하는 카메라(Camera) 중 적어도 하나에 의해 습득될 수 있다.
또한, 상기 레이더 감지 센서, 상기 라이다 센서, 상기 카메라 중 적어도 하나는 차량의 루프(roof)에서 상기 차량 정보를 획득할 수 있다.
또한, 자율 주행 차량의 제어 방법은 상기 차량 정보를 통해 상기 전방에 주행 중인 차량의 차속이 기 설정된 범위 이내인지 확인하는 단계; 및 서행 주행 시간이 기 설정된 범위를 초과하는지 확인하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 횡방향 이동 차량을 추적하는 단계는 복수의 센서 및 카메라로부터 수집되는 상기 차량 정보를 매칭시키는 단계; 매칭된 상기 차량 정보에서 횡방향 움직임을 인식하는 단계; 및 상기 횡방향 움직임에 대응하는 차량이 차선을 변경하는 지를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 횡방향 이동 차량의 수를 비교하는 단계는 기 설정된 시간 동안 상기 주행 중인 차선에서 왼쪽으로 이동한 상기 횡방향 이동 차량의 수를 제1변수로 결정하는 단계; 상기 기 설정된 시간 동안 상기 주행 중인 차선에서 오른쪽으로 이동한 상기 횡방향 이동 차량의 수를 제2변수로 결정하는 단계; 및 상기 제1변수와 상기 제2변수를 비교하여 더 큰 값에 대응하는 방향을 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 횡방향 이동 차량의 수를 비교하는 단계는 상기 기 설정된 시간 동안 상기 주행 중인 차선의 왼쪽으로부터 진입하는 상기 횡방향 이동 차량의 수를 제3변수로 결정하는 단계; 상기 제1변수에서 상기 제3변수를 뺄셈하는 단계; 상기 기 설정된 시간 동안 상기 주행 중인 차선의 오른쪽으로부터 진입하는 상기 횡방향 이동 차량의 수를 제4변수로 결정하는 단계; 및 상기 제2변수에서 상기 제4변수를 뺄셈하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 비교 결과는 왼쪽, 오른쪽, 동일의 3가지 중 하나이며, 자율 주행 차량의 제어 방법은 상기 비교 결과가 동일할 경우, 상기 차선을 유지하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 차선을 변경하는 단계는 상기 비교 결과에 대응하는 방향의 후방 접근 차량을 탐색하는 단계; 상기 후방 접근 차량의 차속을 고려하여 상기 방향으로의 차선변경을 위한 안전도를 판단하는 단계; 및 상기 안전도에 대응하여 상기 방향으로 차선을 변경하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 응용 프로그램은 프로세서에 의해 실행되는 것을 통하여, 전술한 자율 주행 차량의 제어 방법을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 컴퓨터 판독 가능한 기록매체는 전술한 자율 주행 차량의 제어 방법을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 자율 주행 차량의 제어 장치는 전방에 주행 중인 차량 정보를 획득하는 수집부; 상기 차량 정보에서 횡방향 이동 차량을 추적하는 추적부; 주행 중인 차선을 기준으로 상기 횡방향 이동 차량의 수를 비교하는 비교부; 및 상기 비교 결과에 대응하여 차선을 변경하는 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 차량 정보는 물체의 거리나 속도, 각도를 측정하기 위해 전자기파를 사용하는 레이더(Radar, Radio Detection And Ranging) 감지 센서, 빛을 이용해 레이더가 볼 수 없는 사각지대까지 관측 가능한 라이다(Lidar, Light Detection and Ranging) 센서, 광학계를 통해 영상으로 취득한 후 처리해 감지하는 카메라(Camera) 중 적어도 하나에 의해 습득될 수 있다.
또한, 상기 레이더 감지 센서, 상기 라이다 센서, 상기 카메라 중 적어도 하나는 차량의 루프(roof)에서 상기 차량 정보를 획득할 수 있다.
또한, 자율 주행 차량의 제어 장치는 상기 차량 정보를 통해 상기 전방에 주행 중인 차량의 차속이 기 설정된 범위 이내인지 확인하고, 서행 주행 시간이 기 설정된 범위를 초과하는지 확인하는 정체 판단부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 추적부는 복수의 센서 및 카메라로부터 수집되는 상기 차량 정보를 매칭시키고, 매칭된 상기 차량 정보에서 횡방향 움직임을 인식하며, 상기 횡방향 움직임에 대응하는 차량이 차선을 변경하는 지를 판단할 수 있다.
또한, 상기 비교부는 기 설정된 시간 동안 상기 주행 중인 차선에서 왼쪽으로 이동한 상기 횡방향 이동 차량의 수를 제1변수로 결정하고, 상기 기 설정된 시간 동안 상기 주행 중인 차선에서 오른쪽으로 이동한 상기 횡방향 이동 차량의 수를 제2변수로 결정하며, 상기 제1변수와 상기 제2변수를 비교하여 더 큰 값에 대응하는 방향을 출력할 수 있다.
또한, 상기 비교부는 상기 기 설정된 시간 동안 상기 주행 중인 차선의 왼쪽으로부터 진입하는 상기 횡방향 이동 차량의 수를 제3변수로 결정하고, 상기 제1변수에서 상기 제3변수를 뺄셈하며, 상기 기 설정된 시간 동안 상기 주행 중인 차선의 오른쪽으로부터 진입하는 상기 횡방향 이동 차량의 수를 제4변수로 결정하고, 상기 제2변수에서 상기 제4변수를 뺄셈할 수 있다.
또한, 상기 비교 결과는 왼쪽, 오른쪽, 동일의 3가지 중 하나이며, 상기 비교 결과가 동일할 경우, 상기 제어부는 상기 차선을 유지할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 비교 결과에 대응하는 방향의 후방 접근 차량을 탐색하고, 상기 후방 접근 차량의 차속을 고려하여 상기 방향으로의 차선변경을 위한 안전도를 판단하며, 상기 안전도에 대응하여 상기 방향으로 차선을 변경할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 차량에 탑재된 후면 카메라로부터 상기 후방 접근 차량의 정보를 수신할 수 있다.
상기 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.
본 발명에 따른 장치에 대한 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 자율 주행 중 정체 구간이 발생한 경우 각 차선별 차량 유입을 추정한 후, 추정된 값을 이용하여 정체 및 추돌을 회피할 수 있어 주행 안전을 강화하고, 주행 시간을 단축시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 자율 주행뿐만 아니라 수동 주행 중에도 선행 차량의 종방향 및 횡방향의 움직임을 추적하여 현재 주행 차선 및 인접 차선의 혼잡도를 예측하고 해당 정보를 운전자에게 제공할 수 있어, 차량 주행 중 운전자에게 편의성을 제공할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시예로 구성될 수 있다.
도1은 자율 주행 차량의 차선 변경을 설명한다.
도2는 자율 주행 차량의 제어 방법을 설명한다.
도3은 자율 주행 차량의 차량 정보 수집을 설명한다.
도4는 자율 주행 차량에서 수집된 차량 정보의 예를 설명한다.
도5는 자율 주행 차량의 정체 확인 방법을 설명한다.
도6은 자율 주행 차량의 횡방향 움직임 추적 방법을 설명한다.
도7은 자율 주행 차량에서 횡방향 움직임을 추적한 예를 설명한다.
도8은 자율 주행 차량의 차선 혼잡도 판단 방법을 설명한다.
도9는 자율 주행 차량에서 차선 혼잡도를 판단한 제1예를 설명한다.
도10은 자율 주행 차량에서 차선 혼잡도를 판단한 제2예를 설명한다.
도11은 자율 주행 차량의 차선 변경 방법을 설명한다.
도12는 자율 주행 차량의 제어 장치를 설명한다.
이하, 본 발명의 실시예들이 적용되는 장치 및 다양한 방법들에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
실시예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
운전자를 돕기 위한 주행 편의 장치에는 현재 차선(lane)을 유지하면서 종방향 속도를 조절하며 이웃한 차량과의 차간 거리를 제어할 수 있는 지능형 순항 제어장치(Smart Cruise Control, SCC), 고속도로 운전지원 시스템(Highway Driving Assist, HDA) 등이 포함되어 있다. 또한, 차선 유지 지원 시스템(Lane Keeping Assist System, LKAS)과 같이, 주행중인 차선을 벗어나는 경우 운전자에게 경고를 주거나 본래 주행 중이던 차선으로 복귀할 수 있는 제어 장치들이 주행 편의 장치에 포함될 수 있다.
도1은 자율 주행 차량의 차선 변경을 설명한다. 구체적으로, (a)는 차선 변경을 위해 전방 차량을 감지하는 과정을 설명하고, (b)는 차량 내 디스플레이 장치를 통해 자율 주행 제어 장치가 차선 변경을 시도하고 있음을 사용자(또는 운전자)에게 알려주는 과정을 설명하고 있다.
차선을 유지하며 주행하는 것에서 더 나아가, 자율 주행 제어 장치로서 차선 변경을 위한 상황을 인지하고, 차량이 주행 차선을 변경할 수 있는 제어 장치들이 개발되고 있다. 주행 중 차선을 변경하기 위한 장치는 전방에 주행 중인 차량을 기반으로 정체를 인식한다. 만약 전방 차량이 기준 속도 이하로 일정 시간이상 주행을 지속하는 경우, 자율 주행 제어 장치는 현재 주행 중인 차선에 정체가 있는 것으로 판단할 수 있다. 만약 현재 주행 중인 차선에 정체가 있는 것으로 판단되면, 자율 주행 제어 장치는 이웃한 차선으로 진입할 수 있는 지를 판단한다. 현재 주행 중인 차선에서 왼쪽 혹은 오른쪽에 차선이 있는 지를 판단하고, 이웃한 차선을 발견하면 해당 차선에서 접근하는 후방 차량이 있는지를 확인한다. 이후, 후방에서 접근하는 차량의 정보를 근거로 차선 변경을 위한 안전이 확보되었다고 판단되면, 해당 차선으로 차량을 이동시킬 수 있다. 여기서, 현재 주행 차선에서 주행 중인 전방 차량만으로 정체를 인지하는 경우 지속적인 정체를 판단하기 위한 시간이 필요하기 때문에, 대부분의 경우 자율 주행 장치가 운행하는 차량의 차속이 현저히 낮아질 수 있다.
도1의 (a)를 참조하면, 자율 주행 중인 차량이 현재 차선(중간 차선)의 전방에서 운행 중인 차량 외에 우측 인접 차선에 주행 중인 전방 차량까지 감지하고 있다. 이어, 도1의 (b)에서는 현재 차선과 우측 인접 차선의 전방에 차량이 주행 중이므로, 자율 주행 제어 장치가 차량을 좌측 인접 차선으로 차선 변경을 시도하고 있음을 알려주고 있다. 또한, 전방에서 주행 중인 차량을 추적하여 우측 인접 차선에서 주행 중인 차량이 중간 차선에서 우측 인접 차선으로 차선 변경을 시도한 것으로 판단된 경우, 자율 주행 제어 장치는 차선 변경을 시도한 전방 차량과는 다른 방향으로 차선 변경을 시도할 수 있다.
도2는 자율 주행 차량의 제어 방법을 설명한다.
도시된 바와 같이, 자율 주행 차량의 제어 방법은 전방에 주행 중인 차량 정보를 획득하는 단계(22), 차량 정보에서 횡방향 이동 차량을 추적하는 단계(24), 주행 중인 차선을 기준으로 횡방향 이동 차량의 수를 비교하는 단계(26), 및 비교 결과에 대응하여 차선을 변경하는 단계(28)를 포함할 수 있다. 도2에 도시되지 않았지만, 자율 주행 차량의 제어 방법은 현재 차선의 정체를 인지하는 단계를 더 포함할 수 있다.
자율 주행 차량의 제어 방법은 주행 차선에서 이탈하는 차량을 측정하여, 차선에서 발생한 정체에 대응하기 위한 것이다. 예를 들면, 영상 및 라이다(LiDAR) 기반의 정보 수집을 통해 전방 차량의 정체를 인식할 수 있다. 또한, 수집된 정보에서 횡방향으로 이동하는 차량을 추적할 수 있다. 이때, 차량 정보에서 횡방향 움직임을 추적하는 데 정확도를 높이기 위해, 카메라 등에서 확보한 영상 정보와 라이다 등의 센서에서 수집한 정보를 매칭시켜, 수집된 정보에서 움직임이 있는 차량의 위치를 보다 정확히 추적할 수 있다. 수집된 정보에서 횡방향 움직임을 가지는 차량을 추적하고, 기 설정된 범위를 넘은 횡방향 움직임이 포착되면 해당 차량은 차선을 변경한 것으로 판단할 수 있다. 기 설정된 시간 동안 수집된 정보를 통해 차선을 변경한 전방 차량의 수를 파악하고, 이를 바탕으로 현재 주행 중인 차선에서 우측 또는 좌측 인접 차선으로의 차선 변경을 결정할 수 있다. 예를 들어, 많은 차들이 진입하려는 차선은 소통이 원활한 것으로 간주하여, 해당 차선으로 차선 변경을 시도할 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 보다 많은 차들이 진입한 차선은 혼잡도가 높을 것으로 판단하여 다른 방향의 차선으로 차선 변경을 시도할 수도 있다.
전술한 바와 같이, 주행 중 전방 차량들의 종방향 속도로만 정체를 판단하고 대응하는 것보다 자율 주행 중 전방 차량들의 횡방향 움직임을 활용해 정체에 대응함으로써, 자율 주행 중 정체를 피하고 사고 예방 등의 주행 안전을 도모할 수 있다. 이를 위해, 차량에 탑재된 장비를 통해 영상 및 정보를 동시에 활용함으로써 주행 중인 차량과 원거리에서 이동하는 차량의 인지를 위한 정확도를 높이는 것이 유리하다. 한편, 기 설정된 시간 동안 횡방향 움직임이 있는 차량을 추적하고 누적 계산으로 정체를 판단하고 대응할 수 있어, 자율 주행 장치가 혼잡을 회피하기 위해 차선 변경을 결정하는 데 소요되는 시간을 크게 줄일 수 있다.
도3은 자율 주행 차량의 차량 정보 수집을 설명한다.
도시된 바와 같이, 주행 중인 도로에는 복수의 차선이 포함될 수 있고, 도로에는 자율 주행 차량(10)을 중심으로 전방에 주행 중인 차량(12, 14a, 14b, 14c)과 후방에 주행 중인 차량(16)이 포함될 수 있다.
자율 주행 차량(10)은 물체의 거리나 속도, 각도를 측정하기 위해 전자기파를 사용하는 레이더(Radar, Radio Detection And Ranging) 감지 센서, 빛을 이용해 레이더가 볼 수 없는 사각지대까지 관측 가능한 라이다(Lidar, Light Detection and Ranging) 센서, 광학계를 통해 영상으로 취득한 후 처리해 감지하는 카메라(Camera) 등을 포함할 수 있다. 전술한 장치를 통해 수집되는 차량 정보는 기 설정된 전방 범위(FR)에 위치하는 차량의 정보가 포함될 수 있다.
여기서, 차량에 탑재된 장치의 위치와 성능에 따라 동일한 차선을 주행 중인 전방 차량(12)에 의해 사각 지대(BS)가 형성될 수 있다. 이 경우, 또 다른 전방 주행 차량(14c)이 차량 정보에 포함되지 않을 수 있다. 특히, 자율 주행 차량(10)과 동일 차선에 위치한 전방 차량(12)과의 거리가 가까우면 전방 차량(12)에 의한 가려짐 때문에 주행 차로 위의 다른 선행 차량(14a)을 영상으로 검출하기 어려울 수 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해, 차량에 탑재된 레이더 감지 센서, 상기 라이다 센서, 상기 카메라 중 적어도 하나를 차량의 루프(roof)에 설치할 수 있다. 차량에 탑재될 수 있는 위치가 지면(도로 상)에서 멀리 떨어질수록 보다 많은 차량 정보를 획득할 수 있다. 특히, 자율 주행 차량(10)으로부터 멀리 떨어진 전방 차량일수록 라이다(LiDAR) 장치에서 1~2 포인트 정도로 표현될 수 있기 때문에 차량으로 분류하기 어려울 수 있다. 이를 극복하기 위해, 차량에 탑재된 센서 및 카메라를 통해 획득한 정보를 매칭할 필요가 있다.
도4는 자율 주행 차량에서 수집된 차량 정보의 예를 설명한다. 구체적으로, (a)는 주간에 주행 중인 자율 주행 차량에서 습득한 차량 정보를 설명하고, (b)는 야간에 주행 중인 자율 주행 차량에서 습득한 차량 정보를 설명한다.
도시된 바와 같이, 습득된 영상 정보를 살펴보면 전방 차량(12)에 의해 더 멀리 있는 차량(14a)의 일부가 가려지지만, 영상 정보를 통해 차량으로 인지할 수 있는 상태이다. 예를 들어, 차량 정보를 수집할 수 있는 센서 및 카메라 등을 차량의 루프에 형성하는 경우, 전방 차량(12)에 의한 사각지대(BS)에 위치하는 차량(14a)에 대한 정보를 습득할 수 있다.
도5는 자율 주행 차량의 정체 확인 방법을 설명한다.
도시된 바와 같이, 자율 주행 차량이 현재 주행 중인 차선의 정체를 확인하는 방법은 차량 정보를 통해 전방에 주행 중인 차량의 차속이 기 설정된 범위 이내인지 확인하는 단계(32), 및 서행 주행 시간이 기 설정된 범위를 초과하는지 확인하는 단계(34)를 포함할 수 있다.
자율 주행 차량은 현재 주행 차선에서 정상적인 차속(예를 들면, 도로마다 정해져 있는 제한 속도에 근접한 속도)으로 주행 중인 경우, 차선을 변경하는 것은 불필요할 수 있다. 반면, 전방에 운행 중인 차량의 차속이 제한 속도보다 느리고 이로 인해 기 설정된 시간 동안 자율 주행 차량이 속도를 낼 수 없는 상황이라면, 자율 주행 차량은 적어도 현재 운행 중인 차선에 정체가 있다고 판단할 수 있다.
도6은 자율 주행 차량의 횡방향 움직임 추적 방법을 설명한다.
도시된 바와 같이, 자율 주행 차량의 횡방향 움직임 추적 방법은 복수의 센서 및 카메라로부터 수집되는 차량 정보를 매칭시키는 단계(42), 매칭된 차량 정보에서 횡방향 움직임을 인식하는 단계(44), 및 횡방향 움직임에 대응하는 차량이 차선을 변경하는 지를 판단하는 단계(46)를 포함할 수 있다.
차량에 탑재된 센서와 카메라 등의 장치로부터 수집된 차량 정보는 정확도를 높이기 위해 매칭될 수 있다. 매칭된 정보는 자율 주행 차량의 전방에서 주행 중인 차량에 대한 보다 정확한 정보를 제공할 수 있다. 이러한 정보를 바탕으로 기 설정된 시간 동안 횡방향으로 움직이는 차량을 추적할 수 있고, 횡방향의 움직임이 차선을 변경하는 수준으로 진행이 되는 경우, 해당 차량은 차선을 변경한 것으로 판단할 수 있다. 이를 통해, 자율 주행 차량은 현재 주행하는 차선으로부터 우측 혹은 좌측에 인접한 차선으로 이동한 전방 차량을 인지할 수 있다. 아울러, 자율 주행 차량은 우측 혹은 좌측에 인접한 차선으로부터 현재 주행하는 차선으로 진입하는 전방 차량을 파악할 수도 있다.
도7은 자율 주행 차량에서 횡방향 움직임을 추적한 예를 설명한다.
도7의 (a)를 참조하면, 차량 정보를 바탕으로 자율 주행 차량은 현재 주행 중인 차선 전방에 두 대의 차량이 주행 중인 것을 알 수 있다. (b)를 참조하면, 자율 주행 차량은 두 대의 차량 중 하나(18) 현재 주행 중인 차선에서 우측 인접한 차선으로 차선을 변경한 것을 인지할 수 있다. (a) 및 (b)에서 보여주는 것과 같이, 자율 주행 차량이 습득할 수 있는 전방 차량 정보를 통해 주행 중인 차량의 횡방향 움직임을 추적할 수 있다.
도8은 자율 주행 차량의 차선 혼잡도 판단 방법을 설명한다.
도시된 바와 같이, 자율 주행 차량의 차선 혼잡도 판단 방법은 기 설정된 시간 동안 주행 중인 차선에서 왼쪽으로 이동한 횡방향 이동 차량의 수를 제1변수로 결정하는 단계(52), 기 설정된 시간 동안 주행 중인 차선에서 오른쪽으로 이동한 횡방향 이동 차량의 수를 제2변수로 결정하는 단계(54), 및 제1변수와 제2변수를 비교하여 더 큰 값에 대응하는 방향을 출력하는 단계(56)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 기 설정된 시간 동안 수집된 정보를 통해 차선을 변경한 전방 차량의 수를 파악하고, 이를 바탕으로 현재 주행 중인 차선에서 우측 또는 좌측 인접 차선으로의 차선 변경을 결정할 수 있다. 실시예에 따라, 많은 차들이 진입하려는 차선은 소통이 원활한 것으로 간주하여, 해당 차선으로 차선 변경을 시도할 수 있다. 반대로, 보다 많은 차들이 진입한 차선은 혼잡도가 높을 것으로 판단하여 다른 방향의 차선으로 차선 변경을 시도할 수도 있다.
또한, 자율 주행 차량의 차선 혼잡도 판단 방법을 통해 출력될 수 있는 비교 결과는 왼쪽, 오른쪽, 동일의 3가지 중 하나일 수 있다. 만약 비교 결과가 동일할 경우, 자율 주행 차량은 현재 주행 중인 차선을 유지할 수 있다.
도시되지 않았지만, 실시예에 따라, 자율 주행 차량의 차선 혼잡도 판단 방법은 기 설정된 시간 동안 주행 중인 차선의 왼쪽으로부터 진입하는 횡방향 이동 차량의 수를 제3변수로 결정하는 단계, 제1변수에서 제3변수를 뺄셈하는 단계, 기 설정된 시간 동안 주행 중인 차선의 오른쪽으로부터 진입하는 횡방향 이동 차량의 수를 제4변수로 결정하는 단계, 및 제2변수에서 제4변수를 뺄셈하는 단계를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 차량에 탑재된 장치를 통해 얻을 수 있는 전방 차량 정보를 통해 자율 주행 차량이 현재 주행 중인 차선으로부터 이탈하는 전방 차량의 수를 파악하는 것뿐만 아니라, 인접한 차선에서 현재 주행 중인 차선으로 진입하는 전방 차량의 수도 파악할 수 있다. 이 경우, 이웃한 차선의 혼잡도를 결정하기 위해서는 이웃한 차선으로 진입한 차량과 해당 차선에서 이탈한 차량을 고려할 필요가 있다.
도9는 자율 주행 차량에서 차선 혼잡도를 판단한 제1예를 설명한다. 구체적으로, (a) 내지 (e)는 기 설정된 시간 동안 차량 정보를 이용하여 자율 주행 차량이 현재 주행 중인 차량으로부터 이탈하는 차량의 수를 확인하는 과정을 설명한다.
먼저, (a)에서 차량 정보를 통해 자율 주행 차량이 현재 주행 중인 차선에서 복수의 차량이 주행 중임을 알 수 있다. (b)에서 전방에 위치한 차량 중에서 횡방향 움직임을 가지는 차량이 포착될 수 있다. (c)에서 횡방향 움직임을 가지는 차량이 우측 차선으로 이동한 것을 알 수 있다. 이때, 우측으로 이탈한 차량의 수(nright)는 1이 되고, 좌측으로 이탈한 차량의 수(nleft)는 0이 된다.
이후, (d)에서 자율 주행 차량은 차량 정보를 통해 현재 주행 중인 차선에서 또 다른 차량을 발견할 수 있고, (e)에서 해당 차량이 우측 차선으로 이동하는 경우, 우측으로 이탈한 차량의 수(nright)는 2가 되고, 좌측으로 이탈한 차량의 수(nleft)는 0이 된다.
도10은 자율 주행 차량에서 차선 혼잡도를 판단한 제2예를 설명한다. 구체적으로, (a) 내지 (e)는 기 설정된 시간 동안 차량 정보를 이용하여 자율 주행 차량이 현재 주행 중인 차량으로부터 이탈하는 차량의 수를 확인하는 과정을 설명한다.
먼저, (a)에서 전방에 위치한 차량 중에서 횡방향 움직임을 가지는 차량이 포착될 수 있다. (b)에서 횡방향 움직임을 가지는 차량이 좌측 차선으로 이동한 것을 알 수 있다. 이때, 우측으로 이탈한 차량의 수(nright)는 0이 되고, 좌측으로 이탈한 차량의 수(nleft)는 1이 된다.
이후, (c)에서 자율 주행 차량은 차량 정보를 통해 현재 주행 중인 차선에서 또 다른 차량을 발견할 수 있고, (d)에서 해당 차량이 좌측 차선으로 이동하는 경우, 우측으로 이탈한 차량의 수(nright)는 0이 되고, 좌측으로 이탈한 차량의 수(nleft)는 2가 된다. (e)는 차선 혼잡도를 바탕으로 자율 주행 차량이 좌측으로 차선을 변경한 모습을 설명하고 있다.
도11은 자율 주행 차량의 차선 변경 방법을 설명한다.
도시된 바와 같이, 자율 주행 차량의 차선 변경 방법은 비교 결과에 대응하는 방향의 후방 접근 차량을 탐색하는 단계(62), 후방 접근 차량의 차속을 고려하여 방향으로의 차선변경을 위한 안전도를 판단하는 단계(64), 및 안전도에 대응하여 방향으로 차선을 변경하는 단계(66)를 포함할 수 있다. 한편, 실시예에 따라, 비교 결과에 대응하는 방향은 비교 결과와 동일한 방향이거나 반대 방향일 수 있다.
도12는 자율 주행 차량의 제어 장치를 설명한다.
도시된 바와 같이, 자율 주행 차량의 제어 장치(80)는 전방에 주행 중인 차량 정보를 획득하는 수집부(82), 차량 정보에서 횡방향 이동 차량을 추적하는 추적부(84), 주행 중인 차선을 기준으로 횡방향 이동 차량의 수를 비교하는 비교부(86), 및 비교 결과에 대응하여 차선을 변경하는 제어부(88)를 포함할 수 있다.
또한, 자율 주행 차량의 제어 장치(80)는 차량에 탑재된 여러 주행 편의 장치(70)와 연동할 수 있다. 주행 편의 장치(70)는 레이더 감지 센서(72), 라이다 센서(74), 전면 카메라(76) 및 후면 카메라(78) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이를 통해, 자율 주행 차량의 제어 장치(80)는 전방에 주행 중인 차량의 정보를 수집할 수 있다. 한편, 레이더 감지 센서, 라이다 센서, 카메라 중 적어도 하나는 차량의 루프(roof)에서 차량 정보를 획득할 수 있다.
자율 주행 차량의 제어 장치(80)는 차량 정보를 통해 전방에 주행 중인 차량의 차속이 기 설정된 범위 이내인지 확인하고, 서행 주행 시간이 기 설정된 범위를 초과하는지 확인하는 정체 판단부(90)를 더 포함할 수 있다.
추적부(84)는 복수의 센서 및 카메라로부터 수집되는 차량 정보를 매칭시키고, 매칭된 차량 정보에서 횡방향 움직임을 인식하며, 횡방향 움직임에 대응하는 차량이 차선을 변경하는 지를 판단할 수 있다.
비교부(86)는 기 설정된 시간 동안 주행 중인 차선에서 왼쪽으로 이동한 횡방향 이동 차량의 수를 제1변수로 결정하고, 기 설정된 시간 동안 주행 중인 차선에서 오른쪽으로 이동한 횡방향 이동 차량의 수를 제2변수로 결정하며, 제1변수와 제2변수를 비교하여 더 큰 값에 대응하는 방향을 출력할 수 있다.
실시예에 따라, 비교부(86)는 기 설정된 시간 동안 주행 중인 차선의 왼쪽으로부터 진입하는 횡방향 이동 차량의 수를 제3변수로 결정하고, 제1변수에서 제3변수를 뺄셈하며, 기 설정된 시간 동안 주행 중인 차선의 오른쪽으로부터 진입하는 횡방향 이동 차량의 수를 제4변수로 결정하고, 제2변수에서 제4변수를 뺄셈할 수도 있다.
비교부(86)에서 출력되는 비교 결과는 왼쪽, 오른쪽, 동일의 3가지 중 하나일 수 있다. 만약 비교 결과가 동일할 경우, 제어부(88)는 차선을 유지할 수 있다.
제어부(88)는 비교 결과에 대응하는 방향의 후방 접근 차량을 탐색하고, 후방 접근 차량의 차속을 고려하여 방향으로의 차선변경을 위한 안전도를 판단하며, 안전도에 대응하여 방향으로 차선을 변경할 수 있다.
또한, 제어부(88)는 차량에 탑재된 후면 카메라(78)로부터 후방 접근 차량의 정보를 수신할 수 있다.
상술한 실시예에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함된다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상술한 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
10: 자율 주행 차량 70: 주행 편의 장치
80: 제어 장치 82: 수집부
84: 추적부 86: 비교부
88: 제어부 90: 정체 판단부

Claims (21)

  1. 차량이 상기 차량의 전방에 주행 중인 전방 차량의 정보를 획득하는 단계;
    상기 전방 차량의 정보에서 횡방향 움직임을 갖는 횡방향 이동 차량을 추적하는 단계;
    상기 횡방향 이동 차량 중에서, 상기 차량이 주행 중인 차선으로부터 이탈하거나 또는 상기 차량이 주행 중인 차선으로 진입하는 차량 수를 확인하는 단계; 및
    상기 확인된 차량 수에 기초하여 상기 차량이 주행 중인 차선을 변경하는 단계
    를 포함하는, 자율 주행 차량의 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전방 차량의 정보는 물체의 거리나 속도, 각도를 측정하기 위해 전자기파를 사용하는 레이더(Radar, Radio Detection And Ranging) 감지 센서, 빛을 이용해 레이더가 볼 수 없는 사각지대까지 관측 가능한 라이다(Lidar, Light Detection and Ranging) 센서, 광학계를 통해 영상으로 취득한 후 처리해 감지하는 카메라(Camera) 중 적어도 하나에 의해 습득되는, 자율 주행 차량의 제어 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 레이더 감지 센서, 상기 라이다 센서, 상기 카메라 중 적어도 하나는 상기 차량의 루프(roof)에서 상기 전방 차량의 정보를 획득하는, 자율 주행 차량의 제어 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전방 차량의 정보를 통해, 상기 전방 차량의 차속이 기 설정된 범위 이내인지 확인하고, 서행 주행 시간이 기 설정된 범위를 초과하는지 확인하는 단계
    를 더 포함하는, 자율 주행 차량의 제어 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 횡방향 이동 차량을 추적하는 단계는
    복수의 센서 및 카메라로부터 수집되는 상기 전방 차량의 정보에서 상기 전방 차량의 횡방향 움직임을 인식하는 단계; 및
    상기 전방 차량의 횡방향 움직임이 기 설정된 범위를 넘은 경우, 해당 차량이 차선을 변경한 것으로 판단하는 단계
    를 포함하는, 자율 주행 차량의 제어 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 차량 수를 확인하는 단계는
    상기 횡방향 이동 차량 중 기 설정된 시간 동안 상기 주행 중인 차선에서 왼쪽으로 이동한 차량 수를 제1변수로 결정하는 단계;
    상기 횡방향 이동 차량 중 상기 기 설정된 시간 동안 상기 주행 중인 차선에서 오른쪽으로 이동한 차량 수를 제2변수로 결정하는 단계; 및
    상기 제1변수와 상기 제2변수를 비교하여 더 큰 값에 대응하는 방향을 출력하는 단계
    를 포함하는, 자율 주행 차량의 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 차량 수를 확인하는 단계는
    상기 횡방향 이동 차량 중 상기 기 설정된 시간 동안 상기 주행 중인 차선의 왼쪽으로부터 진입하는 차량 수를 제3변수로 결정하는 단계;
    상기 제1변수에서 상기 제3변수를 뺄셈하는 단계;
    상기 횡방향 이동 차량 중 상기 기 설정된 시간 동안 상기 주행 중인 차선의 오른쪽으로부터 진입하는 차량 수를 제4변수로 결정하는 단계; 및
    상기 제2변수에서 상기 제4변수를 뺄셈하는 단계
    를 더 포함하는, 자율 주행 차량의 제어 방법.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 차량이 주행 중인 차선을 변경하는 단계는
    후방 접근 차량의 차속을 고려하여 상기 주행 중인 차선의 변경을 위한 안전도를 판단하는 단계; 및
    상기 안전도에 대응하여 상기 주행 중인 차선을 변경하는 단계
    를 포함하는, 자율 주행 차량의 제어 방법.
  10. 프로세서에 의해 실행되는 것을 통하여, 청구항 제1항 내지 제7항 및 제9항 중 어느 한 항에 기재된 자율 주행 차량의 제어 방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
  11. 청구항 제10항에 기재된 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
  12. 차량이 상기 차량의 전방에 주행 중인 전방 차량의 정보를 획득하는 수집부;
    상기 전방 차량의 정보에서 횡방향 움직임을 갖는 횡방향 이동 차량을 추적하는 추적부;
    상기 횡방향 이동 차량 중에서, 상기 차량이 주행 중인 차선으로부터 이탈하거나 또는 상기 차량이 주행 중인 차선으로 진입하는 차량 수를 확인하는 비교부; 및
    상기 확인된 차량 수에 기초하여 상기 차량이 주행 중인 차선을 변경하는 제어부
    를 포함하는, 자율 주행 차량의 제어 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 전방 차량의 정보는 물체의 거리나 속도, 각도를 측정하기 위해 전자기파를 사용하는 레이더(Radar, Radio Detection And Ranging) 감지 센서, 빛을 이용해 레이더가 볼 수 없는 사각지대까지 관측 가능한 라이다(Lidar, Light Detection and Ranging) 센서, 광학계를 통해 영상으로 취득한 후 처리해 감지하는 카메라(Camera) 중 적어도 하나에 의해 습득되는, 자율 주행 차량의 제어 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 레이더 감지 센서, 상기 라이다 센서, 상기 카메라 중 적어도 하나는 상기 차량의 루프(roof)에서 상기 전방 차량의 정보를 획득하는, 자율 주행 차량의 제어 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 전방 차량의 정보를 통해 상기 전방 차량의 차속이 기 설정된 범위 이내인지 확인하고, 서행 주행 시간이 기 설정된 범위를 초과하는지 확인하는 정체 판단부를 더 포함하는, 자율 주행 차량의 제어 장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 추적부는 복수의 센서 및 카메라로부터 수집되는 상기 전방 차량의 정보에서 상기 전방 차량의 횡방향 움직임을 인식하며, 상기 전방 차량의 횡방향 움직임이 기 설정된 범위를 넘은 경우, 해당 차량이 차선을 변경한 것으로 판단하는, 자율 주행 차량의 제어 장치.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 비교부는 상기 횡방향 이동 차량 중 기 설정된 시간 동안 상기 주행 중인 차선에서 왼쪽으로 이동한 차량 수를 제1변수로 결정하고, 상기 횡방향 이동 차량 중 상기 기 설정된 시간 동안 상기 주행 중인 차선에서 오른쪽으로 이동한 차량 수를 제2변수로 결정하며, 상기 제1변수와 상기 제2변수를 비교하여 더 큰 값에 대응하는 방향을 출력하는, 자율 주행 차량의 제어 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 비교부는 상기 횡방향 이동 차량 중 상기 기 설정된 시간 동안 상기 주행 중인 차선의 왼쪽으로부터 진입하는 차량 수를 제3변수로 결정하고, 상기 제1변수에서 상기 제3변수를 뺄셈하며, 상기 횡방향 이동 차량 중 상기 기 설정된 시간 동안 상기 주행 중인 차선의 오른쪽으로부터 진입하는 차량 수를 제4변수로 결정하고, 상기 제2변수에서 상기 제4변수를 뺄셈하는, 자율 주행 차량의 제어 장치.
  19. 삭제
  20. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는 후방 접근 차량의 차속을 고려하여 상기 주행 중인 차선의 변경을 위한 안전도를 판단하며, 상기 안전도에 대응하여 상기 주행 중인 차선을 변경하는, 자율 주행 차량의 제어 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 차량에 탑재된 후면 카메라로부터 상기 후방 접근 차량의 정보를 수신하는, 자율 주행 차량의 제어 장치.
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