KR102473293B1 - 차선 변경 보조 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 상황모드를 반영한 차선 변경 보조 방법에 관한 것입니다.
본 발명의 방법은 차량에 설치되어 있는 전자장치가,
현재 차속(v)과, 센서에 의해 측정되는 변경 대상 차선의 뒤쪽에 위치하는 차량과의 거리(d)와, 속도 및 안전거리 테이블을 통해 미리 정해져 있는 값인 상기 차속에서의 차선변경 안전거리(d1(v))를 이용해서 위험 요소(Risk Factor: RF)를 실시간으로 연산합니다. 이런 연산에는 복수의 상황모드 값(S) 중에서 어느 한 상수가 곱해지도록 합니다.
또한, 연산 결과의 RF 값과 설정된 복수의 레벨을 매칭하여 그 레벨에 따라 차량 내 운전자 알람을 차별적으로 실행하는 단계를 포함합니다.

Description

차선 변경 보조 시스템{THE LANE CHANGE ASSISTANT SYSTEM}

본 발명은 운전자를 운전을 보조하는 시스템에 관하며, 특히 주행 중 차선 변경을 보조해 주는 시스템에 관한다.

대체로 자동차 사고는 운전자의 시야에서 벗어나 있는 사각지역에서 발생한다. 그런 위험을 예방하기 위해 다양한 기술이 알려졌다. 그 중 사각지역 알람(Blind Spot Warning: BSW) 시스템은 차량에 센서를 설치해서 사각지역에서 근접하는 차량 등을 감지해서 운전자에게 알람을 하면서, 차선 변경을 보조해 준다.

특허문헌 1은 차선변경 시 측면 차량을 경고하는 시스템을 제안했다. 운전자가 차선변경을 시도하기 위해 방향선택 스위치를 작동하면, 그 스위치와 연동해서 해당 측면으로 소정 거리 이내에 접근하는 차량이 있는지를 판단하여 운전자에게 알려주며, 차속이 빠른 경우에는 자동으로 엔진의 출력을 저감시킴으로써 접촉사고를 예방할 수 있는 방법을 특징으로 한다.

특허문헌 2는 주행 중인 차량의 좌우방향지시 등의 온오프 동작과 차량의 핸들 조작 여부를 판단해서 그 차량과 좌/우 후방 차량 사이의 거리가 설정된 기준거리 이내에 존재하는 경우 경고음을 발생시키는 장치를 제안하였다.

특허문헌 1과 특허문헌 2에 기재되어 있는 것처럼, 운전자 주행 중에 차선을 변경할 때 위험을 경고하는 기술은 이미 충분히 알려져 있다. 위험을 알리는 경고음이 발생했으므로 운전자가 차선 변경 행위를 하지 않는다면 종래기술을 개선할 필요가 없을지도 모른다. 그러나 그런 경고음에도 불구하고 운전자는 <차선 변경 행위>를 해야 한다고 가정한다면(실제로는 이런 상황이 매우 빈번하다), 종래의 경고 시스템만으로 매우 부족하다. 운전을 잘하는 운전자가 있는가 하면 운전을 잘 못하는 운전자가 있다는 점 등의 주관적인 사정과, 도로사정이나 날씨 등 저마다 다른 운전상황은 차선변경 시에 영향을 줄 수 있다는 점 등의 객관적인 사정을 포함해서 다양한 변수를 고려해야 하기 때문이다. 이런 다양한 변수에 대해서 특허문헌 1과 특허문헌 2는 침묵한다.

더욱이 BSW 시스템이 운전자에게 위험을 경고했음에도 운전자가 <차선 변경 행위>를 해야만 할 때, 가장 큰 관심사는 어느 정도 위험한 것인지, 그 위험을 회피하려면 어느 정도의 속도를 내야 하는지 그 정확한 데이터이다. 그러나 종래기술은 위험이 있음과 없음 정도만을 경고하는 수준에 그쳤다.

특허문헌 1: 대한민국 공개실용신안공보 제1998-063856호

특허문헌 2: 대한민국 공개실용신안공보 제1999-0021232호

본 발명자들은 위와 같은 종래기술의 문제와 한계를 극복하기 위하여 오랫동안 토의하고 연구한 끝에 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명의 목적은 측면 차선 변경 시에 발생할 수 있는 다양한 위험 요소(Risk Factor)를 주행 동안에서 실시간으로 정량 계산해서 그 랭킹마다 차별적으로 표현하는 방법을 제공함에 있다. 본 발명의 위험 요소 개념에는 다른 차량들의 존재/거리/속도 등의 오브젝트 변수뿐만 아니라, 운전자의 컨디션 등을 반영한 주관적인 변수와 도로환경이나 날씨 등을 고려한 객관적인 변수 등이 종합적으로 연산되도록 한다.

한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 차량의 상황 모드를 반영한 차선 변경 보조 방법으로서:

차량에 설치되어 있는 전자장치가,

현재 차속(v)과, 센서에 의해 측정되는 변경 대상 차선의 뒤쪽에 위치하는 차량과의 거리(d)와, 속도 및 안전거리 테이블을 통해 미리 정해져 있는 값인 상기 차속에서의 차선변경 안전거리(d1(v))를 이용해서 위험 요소(Risk Factor: RF)를 실시간으로 연산할 때 선택된 상황모드 값(S)이 포함되도록 하여 연산한 후, 연산 결과의 RF 값과 설정된 복수의 레벨을 매칭하여 그 레벨에 따라 차량 내 운전자 알람을 차별적으로 실행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 차량의 상황 모드를 반영한 차선 변경 보조 방법에 있어서, 상기 상황 모드 값은 복수의 운전 레벨 모드 및 복수의 주행 환경 모드 중 어느 하나의 상수 값으로 정해지는 것이 좋다.

또한, 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 차량의 상황 모드를 반영한 차선 변경 보조 방법에 있어서, 상기 RF값은 다음 수식으로 연산될 수 있다.

전체 자동차 사고의 1/3 이상이 차선 변경 및 끼어들기 상황에서 발생한다고 알려졌다. 본 발명은 종래의 차선변경 보조 시스템의 한계와 문제점을 개선한 것으로, 운전자의 다양한 운전 레벨과 도로 주행 환경 등의 요소 등을 포함함 상황 모드를 반영함으로써 더욱 효과적인 차선 변경 보조를 제공할 수 있다. 또한 상황 모드를 반영한 위험 요소 값을 복수의 레벨로 구별하고, 그 레벨에 따라 다르게 알람함으로써 사고 발생의 가능성을 더욱 줄일 수 있다.

한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.

도 1은 본 발명의 원리를 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 차선 변경 보조 시스템의 개략적인 전자적 구성 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 다양한 차량 속도에 따른 차선 변경 안전 거리를 산출한 실험적인 그래프를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차선 변경 보조 방법의 프로세스를 개략적으로 나타내는 도면이다.
※ 첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 여러 실시예에 대해 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 기본적인 원리를 개략적으로 나타낸다.

도 1에 나타난 것처럼, v 속도로 A 차선을 주행 중인 차량(10)이 차선을 옆의 B 차선으로 변경할 때를 생각해 볼 수 있다. 이때 거리가 d(m)에 위치하여 주행 중인 후측방의 차량(20)이 있다고 가정한다. 이때 본 발명의 시스템은 정확하고 안전하게 운전자에게 알람하고 안내할 수 있도록 구현된다.

도 2는 본 발명의 차선 변경 보조 시스템의 전자적 구성을 개략적으로 나타낸다.

센서(130)는 측후방 차량의 존재 및 거리를 감지하여 그 데이터를 ECU(100)으로 전달한다. 공지의 다양한 센서들이 사용될 수 있다.

차량 정보 입력부(120)는 주행 중인 차량의 상태 정보를 수집하여 ECU(100)로 전달한다. 그런 차량의 상태 정보로는 주행속도, 주행방향, 후술하는 상황모드 설정 등이 포함될 수 있다.

방향 인디케이터(140)는 차선 변경을 표시하며, ECU(100)로 하여금 차선 변경 보조 시스템을 동작하도록 명령할 수 있다.

차량의 ECU(100)는 측후방 차량에 관한 정보와 차량의 상태 정보 등을 이용하여 차선 변경 시의 차선 변경 보조 시스템을 동작시킨다. 바람직하게는 차량의 ECU(100)에 본 발명의 차선 변경 보조 시스템을 실행하는 소프트웨어 모듈인 RF(Risk Factor) 모듈(110)이 미리 설치되어 있다.

알람부(150)는 스피커, 시트 진동 및/또는 경보 디스플레이 등의 수단으로 ECU(100)의 RF 모듈(110)이 연산한 RF 값에 따라 차선 변경을 시도하는 운전자에게 알람한다.

상기 RF 모듈(110)은 위험요소를 실시간으로 계산한다. 이를 위해 RF 기준값이 필요하다. 본 발명의 RF 기준값은 바람직하게는 차선변경 안전거리(Safe Distance) 값이다. 이는 속도와 거리 관계에 의해 미리 정해진다. 이러한 RF 기준값은 경험치로서 실험을 통해 측정하여 RF 모듈(110)의 데이터로 차량에 미리 저장된다.

도 3은 차량의 속도(km/h)에 다른 차선변경 안전거리의 평균값을 그래프로 나타내었다. 실제 주행 중에 안전하다고 판별한 케이스를 통해 수집된 속도별 평균적인 안전거리 값을 나타낸다. 수집한 데이터는 이산화되어 있으며, 이를 curve fitting을 통해 그림과 같이 linear 작업을 우선 수행한 후에, 이를 기준 RF(=0)로 지정할 수 있다. 이후 실제 차량의 속도에 따라 이 curve에서 하단으로 얼마나 떨어져 있는가를 판단하고 연산하게 된다. Curve의 상단영역은 속도에 따라 차선변경을 수행하기에 더 많은 차간거리가 확보되어 있으므로 안전하다고 가정된다.

상기 RF 모듈(110)은 다음 수식으로 차선 변경을 시도하는 차량의 RF 값을 실시간으로 연산한다.

(식1)

v: 현재 차속

d: 변경 대상 차선의 뒤쪽에 위치하는 차량과의 거리

d1(v): 현재 차속(v)에서의 차선변경 안전거리(설정 값)

S: 상황모드 값

.

본 발명의 원리에서는 특히 상황모드 값인 S를 연산해서 위험 요소를 판별하는 것이 중요하다. 즉 본 발명의 특이점은 식 1처럼 미리 설정된 차선변경 안전거리와 실제 측후방에 위치하는 차량과의 거리의 관계식에 S값을 곱해서 위험 요소 값을 연산한다는 것이다.

상기 S 값은 요소 1 및/또는 요소 2에 의해 미리 설정되는 상수 값으로 정의될 수 있다. 본 발명의 어떤 실시예에서는 미리 설정된 복수의 상수 값에서 운전자가 선택할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서는 미리 설정된 복수의 상수 값에서 ECU가 실시간으로 입수되는 차량의 상태 정보, 센서들의 센싱 값, 기록된 운전패턴이나 운전경력에 관한 정보 등을 이용해서 자동으로 선택되도록 할 수 있다. 요소 1 및 요소 2는 다음과 같이 정의될 수 있다.

(1) 요소 1: 주관적인 요소. 운전자의 컨디션이나 운전능력 감안한다. 안전운전(초보운전), 보통의 주행, 다이내믹 주행 등을 적용함. 복수의 운전 레벨 모드.

(2) 요소 2: 객관적인 요소. 주행 중인 도로사정이나 환경을 반영한다. 도로 불량, 보통, 비/눈 등의 환경 요소를 적용함. 복수의 주행 환경 모드.

본 발명은 복수의 S 값을 미리 설정하여 선택하는 몇 가지 실시예를 상정할 수 있다. 즉, 본 발명의 차선변경 보조 시스템을 구현함에 있어 요소 1 및 요소 2 중 어느 하나 이상의 요소가 반영되도록 설계할 수 있다.

<실시예 1>

표 1에 기재된 것처럼, 주관적인 요소인 상기 요소 1만 반영할 수 있다. 이는 상기 S를 복수의 운전 레벨 모드의 상수 값으로 보는 것이다.

안전운전	1.5
보통	1
다이내믹	0.8

바람직하게 위 세 가지 선택요소 중 어느 하나를 선택하는 사용자 인터페이스가 차량에 설치될 수 있다. 예컨대 운전자가 이 중 "다이내믹"을 선택했다면, 식 1에서 0.8이 곱해지며, 따라서 RF 값의 레벨은 낮아진다. 반대로 "안전운전"을 선택한다면, 식 1에서 1.5가 곱해지며, 따라서 RF 값의 레벨이 높아진다. 일반적으로 "보통"이 디폴트로 설정되어 있다.

<실시예 2>

객관적인 요소인 상기 요소 2만 반영할 수 있다. 표 2와 같다. 이는 상기 S를 복수의 주행 환경 모드 상수 값으로 보는 것이다.

비/눈	1.5
주의(도로불량)	1.3
보통	1

바람직하게 위 세 가지 선택요소 중 어느 하나를 선택하는 사용자 인터페이스가 차량에 설치될 수 있다. 예컨대 운전자가 이 중 "비/눈"을 선택했다면, 식 1에서 1.5가 곱해지며, 따라서 RF 값의 레벨은 높아진다. 반대로 "보통"을 선택한다면, 식 1에서 1이 곱해진다. 일반적으로는 "보통"이 디폴트로 설정되어 있다.

바람직한 다른 실시예에서는 차량의 ECU가 실시간으로 입수되는 차량의 상태 정보와 센싱 값을 이용해서 자동으로 선택되도록 할 수 있다.

<실시예 3>

본 실시예에서는 아래의 표 3처럼 상기 요소 1 및 상기 요소 2를 복합적으로 반영할 수 있다. 즉, 복수의 운전 레벨 모드와 복수의 주행 환경 모드를 반영하는 실시예이다.

매우 주의	1.5
보통	1.3
능숙	0.8

위와 같은 S 값을 상기 식 1에 대입해서 연산한 RF 값을 이용하여 복수의 레벨을 매칭한다는 의미는 아래의 표와 같다. 아래의 수치는 실험값이며, 변경될 수 있다.

RF Level	RF Value	State	Alarm
Level 1	~ -0.2	Safe	Green
Level 2	0.2 ~ 0.4	Neutral	Yellow
Level 3	0.4~	Dangerous	Red

기본적으로, 계산한 RF값이 -0.2 이하이면 ECU는 차선변경 가능 신호를 리턴하여 알람해 주고, 0.4 이상이면 차선변경 불가 신호를 알람해 줄 수 있다. 또한, ECU는 여기서 만약 RF값이 -0.2~0.4 범위에 있다면 수초 간의 RF를 저장하고 이 RF값들의 증/감 트렌드를 분석하여 RF값이 0 이하로 감소 될 때 차선변경 가능신호를 리턴할 수 있다. 차선변경신호를 켠 이후 바로 차선변경을 시도하는 것이 아니기 때문이다.

여기서 안전과 불안전을 나누는 경계값(위 표에서 -0.2와 0.4)는 임의로 정한 값이므로 차량의 성능을 고려한 다양한 실험값에 의해서 조정될 수 있음을 첨언한다.

한편, 알람은 진동이나 소리 같은 물리적인 신호를 출력하는 방법, 차량 내 설치돼 있는 디스플레이 장치로 표시하는 방법 등 다양한 공지 수단이 사용될 수 있다. 가장 바람직하게는, 본 발명은 위험 요소 레벨에 따라 알람을 상이하게 가시화하거나 물리적인 형태로 표현하여 차별화 알람을 한다는 점이다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량의 상황 모드를 반영한 차선 변경 보조 방법의 전체 프로세스를 개략적으로 나타내었다. 도 4의 실시예는 상황 모드 값이 미리 설정되어 있는 상태이며, 운전자가 직접 운전하는 실시예를 가정한다.

먼저, 주행 중에 운전자가 방향 인디케이터를 조작함으로써 차선 변경을 시도한다(S100).

그러면 센서는 주행 중인 차량과 목적 차선의 환경, 즉 측후방 차량 사이의 거리를 감지하여 ECU에 전달한다(S110)

다음으로 ECU가 주행 중인 차량과 목적 차선의 차량 사이의 거리가 설정된 최소 기준 거리 바깥에 있는지를 판단한다(S120). 도면에서는 10m로 표시되어 있지만, 이것은 어디까지나 예시적인 설정값으로서 변경될 수 있다. 이 S120 단계에서 주행 중인 차량과 목적 차선의 차량 사이의 거리가 최소 기준 거리 안에 있다면 S190 단계로 이행하여 적색 경보를 발급한다.

최소한의 위험거리 바깥에서 차선 변경을 시도하는 것이라면, ECU의 RF 모듈은 전술한 식 1에 의해 RF 값을 계산한다(S130).

다음으로 그 RF 값을 복수의 레벨로 매칭해서 그 레벨마다 서로 상이하게 알람하는 것이다. 레벨 1에 해당한다면 S140 단계에서 S180 단계로 이행하여 그린 라이트를 표시할 수 있다. 레벨 2에 해당한다면 S150 단계에서 S160 단계로 이행하여 옐로우 라이트를 표시할 수 있다. 레벨 3에 해당한다면 S190 단계처럼 레드 라이트를 표시할 수 있다.

한편, 상기 S160 단계의 레벨 2에서 주행 중인 차량의 RF값이 설정된 시간 간격 안에서 감소 중에 있는지 여부를 판단하고(S170), 그 결과에 따라 S180의 레벨 1의 경보를 발급할 수 있다.

S180 단계에서 차선 변경이 완료되면, 방향 인디케이터를 끄고 이 프로세스를 종료한다(S200).

위와 같은 프로세스의 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 상황 모드를 반영한 차선 변경 보조 방법은 전술한 바와 같이 ECU에 의해 실행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현된 소프트웨어 모듈로 ECU에 미리 설치되어 있음을 다시 한 번 첨언한다.

본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명이 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.

Claims (3)

1. 차량에 설치되어 있는 전자장치가,
   현재 차속(v)과, 센서에 의해 측정되는 변경 대상 차선의 뒤쪽에 위치하는 차량과의 거리(d)와, 속도 및 안전거리 테이블을 통해 미리 정해져 있는 값인 상기 차속에서의 차선변경 안전거리(d1(v))를 이용해서 위험 요소(Risk Factor: RF)를 실시간으로 연산할 때 선택된 상황 모드 값(S)이 포함되도록 하여 연산한 후, 연산 결과의 RF 값과 설정된 복수의 레벨을 매칭하여 그 레벨에 따라 차량 내 운전자 알람을 차별적으로 실행하는 단계를 포함하며,
   상기 RF값은 다음 수식으로 연산되는 것인,
   

   

   
   차량의 상황 모드를 반영한 차선 변경 보조 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 상황 모드 값은 복수의 운전 레벨 모드 및 복수의 주행 환경 모드 중 어느 하나의 상수 값으로 정해지는 것인, 차량의 상황 모드를 반영한 차선 변경 보조 방법.
3. 삭제

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