KR102507598B1 - 차량의 자율 주행 제어 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량의 자율 주행 제어 시스템 및 그 제어 방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 주행 제어 시스템은 복수의 차량 간 협력 주행이 가능하도록 차량 간 통신을 수행하는 통신부 및 협력 주행이 종료되는 경우, 미리 설정된 제 1 시간 동안 차량 간격을 미리 설정된 간격으로 증가시키는 제어부를 포함한다.

Description

차량의 자율 주행 제어 시스템 및 그 제어 방법{AUTONOMOUS DRIVING VEHICLE SYSTEM AND METHOD THEREOF}
본 발명은 차량의 자율 주행 제어 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 종래 차량 제어 장치는 현재 추월 차량이 추월하여 주행하면, 일정 시간 동안의 현재 추월 차량과의 거리 유지를 위한 HeadWay 연산 장치에서 HeadWay 정보를 연산하고, 연산된 HeadWay 정보를 기초로 동작하는 ESC 장치에서 제동을 수행하였다.
그런데, 종래 차량 제어 장치는 복수 차량의 밀집 주행 시 Headway Time값이 작게 설정 되어 있는 경우, 복수 차량의 밀집 주행의 종료 또는 모듈의 통신 장애로 인한 System 실패 상태 시 충분한 Headway Time이 설정되미 않아, 충분한 안전 거리 확보가 되지 않는 한계가 있었다.
따라서, 최근에는 현재 추월 차량이 빠른 속도로 추월하여 주행하면, ESC 장치에서 불필요한 제동을 수행하지 않고, 차량 간 안전거리를 충분히 확보할 수 있어 안전 확보가 개선된 차량 제어 장치 및 그 제어 방법의 연구가 지속적으로 행해져 오고 있다.
본 발명의 실시 예는, 교통 사고의 발생을 미연에 방지할 수가 있는 차량 제어 장치 및 그 제어 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시 예는, 운전자에게 주의 운전을 유도하면서 현재 주행 상황에 대한 불안감을 억제시킬 수가 있는 차량 제어 장치 및 그 제어 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 복수의 차량 간 협력 주행이 가능하도록 차량 간 통신을 수행하는 통신부; 및 상기 협력 주행이 종료되는 경우, 미리 설정된 제 1 시간 동안 차량 간격을 미리 설정된 간격으로 증가시키는 제어부;를 포함하는 차량의 자율 주행 제어 시스템이 제공될 수 있다.
또한, 상기 협력 주행이 종료되는 경우는 상기 복수의 차량 간 무선 통신이 원활하지 않은 경우 또는 상기 복수의 차량 중 적어도 하나 이상의 차량에서 협력 주행 종료를 요청하는 경우를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 협력 주행이 종료되는 경우에 상기 복수 차량의 중심 차량을 선정하고, 상기 중심 차량 전방의 하나 이상의 선행 차량은 가속되도록 제어 신호를 산출할 수 있다.
또한, 상기 중심 차량 후방의 하나 이상의 후행 차량의 헤드웨이(HeadWay)시간을 증가된 차량 간격과 협력 주행 시 차속을 기초로 산출할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 미리 설정된 간격으로 차량 간격이 증가되면 상기 협력 주행을 종료시킬 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 복수의 차량 간 협력 주행이 가능하도록 차량 간 통신을 수행하는 단계;와 상기 협력 주행 종료 요청 신호가 인가되면, 미리 설정된 제 1 시간 동안 차량 간격을 미리 설정된 간격으로 증가시키는 단계; 및 상기 미리 설정된 간격으로 상기 차량 간격이 증가되면, 상기 협력 주행을 종료시키는 차량의 자율 주행 제어 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 협력 주행 종료 요청 신호가 인가되는 것은 상기 복수의 차량 간 무선 통신이 원활하지 않은 경우 또는 상기 복수의 차량 중 적어도 하나 이상의 차량에서 협력 주행 종료를 요청하는 경우를 포함할 수 있다.
또한, 상기 협력 주행이 종료 요청 신호가 인가되면, 상기 복수 차량의 중심 차량을 선정하는 단계; 및 상기 중심 차량 전방의 하나 이상의 선행 차량은 가속되도록 제어 신호를 산출하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 중심 차량 후방의 하나 이상의 후행 차량의 헤드웨이(HeadWay)시간을 증가된 차량 간격과 협력 주행 시 차속을 기초로 산출하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 교통 사고의 발생을 미연에 방지할 수가 있다.
또한, 본 발명의 실시 예는 운전자에게 주의 운전을 유도하면서 현재 주행 상황에 대한 불안감을 억제시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 자율 주행 제어 시스템을 포함한 차량에 포함된 각종 전자 장치를 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량에 포함된 통신 장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량에 포함된 통신 장치의 내부 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 간 무선 통신 방법을 나타낸 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자율 주행의 밀집 주행 종료 요청 시를 나타낸 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 주행의 밀집 주행 종료 시를 나타낸 개략도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 협력 주행 종료 요청 시점 및 협력 주행종료 요청 완료 시점의 복수의 차량을 나타낸 개략도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 주행 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 자율 주행 제어 시스템을 포함한 차량에 포함된 각종 전자 장치를 도시한 블록도이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자율 주행 제어 시스템의 블록도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량에 포함된 통신 장치의 내부 블록도이다.
구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이 차량(1)은 엔진 제어 시스템(110), 제동 제어 장치(brake-by-wire) (120), AVN 장치(Audio Video Navigation)(140), 자율 주행 제어 시스템(150), 변속 제어 시스템(Transmission Management System: TMS) (160), 조향 제어 장치(steering-by-wire) (170), 통신 장치(180), 입출력 제어 시스템(190) 및 기타 차량 센서(195) 등을 포함할 수 있다.
다만, 도 1에 도시된 전자 장치(100)는 차량(1)에 포함된 전자 장치의 일부에 불과하며 차량(1)에는 더욱 다양한 전자 장치가 마련될 수 있다.
또한, 차량(1) 포함된 각종 전자 장치(100)는 차량 통신 네트워크(NT)를 통하여 서로 통신할 수 있다. 차량 통신 네트워크(NT)는 최대 24.5Mbps(Mega-bits per second)의 통신 속도를 갖는 모스트(MOST, Media Oriented Systems Transport), 최대 10Mbpas의 통신 속도를 갖는 플렉스레이(FlexRay), 125kbps(kilo-bits per second) 내지 1Mbps의 통신 속도를 갖는 캔(CAN, Controller Area Network), 20kbps의 통신 속도를 갖는 린(LIN, Local Interconnect Network) 등의 통신 규약을 채용할 수 있다. 이와 같은 차량 통신 네트워크(NT)는 모스트, 플레스레이, 캔, 린 등 단일의 통신 규약을 채용할 수 있을 뿐만 아니라, 복수의 통신 규약을 채용할 수도 있다.
엔진 제어 시스템(110)은 연료분사 제어, 연비 피드백 제어, 희박 연소 제어, 점화 시기 제어 및 공회전수 제어 등을 수행한다. 이러한 엔진 제어 시스템(110)은 단일의 장치일 수 있을 뿐만 아니라, 통신을 통하여 연결된 복수의 장치들일 수도 있다.
제동 제어 장치(120)는 차량(1)의 제동을 제어할 수 있으며, 대표적으로 안티락 브레이크 시스템(Anti-lock Brake System, ABS) 등을 포함할 수 있다.
AVN 장치(Audio Video Navigation)(140)는 운전자의 제어 명령에 따라 음악 또는 영상을 출력하는 장치이다. 구체적으로, AVN 장치(140)는 운전자의 제어 명령에 따라 음악 또는 동영상을 재생하거나 내비게이션 시스템(미도시)으로부터 수신한 목적지까지의 경로를 안내할 수 있다.
변속 제어 시스템(160) 변속점 제어, 댐퍼 클러치 제어, 마찰 클러치 온/오프 시의 압력 제어 및 변속 중 엔진 토크 제어 등을 수행한다. 이러한 변속 제어 시스템(160)은 단일의 장치일 수 있을 뿐만 아니라, 통신을 통하여 연결된 복수의 장치들일 수도 있다.
조향 제어 장치(160)는 저속 주행 또는 주차 시에는 조향력을 감소시키고 고속 주행 시에는 조향력을 증가시킴으로써 운전자의 조향 조작을 보조한다.
입출력 제어 시스템(190) 은 버튼을 통한 운전자의 제어 명령을 수신하고, 운전자의 제어 명령에 대응하는 정보를 표시한다. 입출력 제어 시스템(190)는 차량(1)의 대시 보드(미도시)에 마련되어 영상을 표시하는 클러스터 디스플레이(191), 영상을 윈드 스크린에 투영하는 헤드업 디스플레이(192)등을 포함할 수 있다.
클러스터 디스플레이(191)는 대시 보드에 마련되어 영상을 표시한다. 특히, 클러스터 디스플레이(191)는 윈드 스크린에 인접하여 마련됨으로써 운전자의 시선이 차량(1)의 전방으로부터 크게 벗어나지 않은 상태에서 운전자(U)가 차량(1)의 동작 정보, 도로의 정보 또는 주행 경로 등을 획득할 수 있도록 한다. 이와 같은 클러스터 디스플레이(191)는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display: LCD) 패널 또는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode: OLED) 패널 등을 채용할 수 있다.
헤드업 디스플레이(192)는 영상을 윈드 스크린에 투영시킬 수 있다. 구체적으로, 헤드-업 디스플레이(122)에 의하여 윈드 스크린에 투영되는 영상은 차량(1)의 동작 정보, 도로의 정보 또는 주행 경로 등을 포함할 수 있다.
기타 차량 센서(195)는 차량(1)에 포함되어 차량의 주행 정보를 감지하기 위하여 가속도 센서(196), 요레이트 센서(197), 조향각 센서(198) 및 속도 센서(199) 등을 포함할 수 있다.
가속도 센서(196)는 차량의 가속도를 측정하는 것으로, 횡 가속도 센서(미도시)와 종가속도 센서(미도시)를 포함할 수 있다.
요레이트 센서(197)는 차량의 각 휠에 설치될 수 있으며, 실시간으로 요레이트값을 검출할 수 있다.
조향각 센서(198)는 조향각을 측정한다. 스티어링 휠(미도시)의 하단부에 장착되며, 핸들의 조향 속도, 조향 방향 및 조향각을 검출할 수 있다.
속도 센서(199)는 차량의 휠의 안쪽에 설치되어 차량 바퀴의 회전 속도를 검출할 수 있다.
통신 장치(180)는 차량 외부의 복수의 차량과 지속적인 통신을 수행하는 무선 통신부(183)와 차량 내부 각종 전자 장치 간의 통신을 수행하는 내부 통신부(181) 및 무선 통신부(183)와 내부 통신부(181)를 제어하는 통신 제어부(182)를 포함한다.
자율 주행 제어 시스템 (150)은 종래의 순항 제어 시스템(ACC: Adaptive Cruise Control) 을 포함하여 운전자가 차량 속도를 일정 속도로 설정해 놓으면, 브레이크(Brake)나 가속(Accelerator)페달(Pedal)을 밟지 않아도 외부 도로 조건에 맞추어 차량의 속도를 유지하도록 하여 운전자에게 편의를 제공하고 있다.
또한, 최근에는 통신 장치(180)의 무선 통신부(183)에서 수신한 복수의 차량의 정보를 기초로 밀집 주행을 수행하고, 순항 제어를 기반으로 한 자율 주행 제어가 수행되고 있다.
이상에서는 차량(1)의 구성에 대하여 설명하였다.
이하에서는 차량(1)에 포함된 통신 장치(180) 및 자율 주행 제어 시스템(150)의 구성 및 동작에 대하여 설명한다.
먼저, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량(1)에 포함된 통신 장치(180)를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 통신 장치(180)는 내부 통신부(181), 통신 제어부(182) 및 무선 통신부(183)를 포함한다.
먼저, 내부 통신부(181)는 차량 통신 네트워크(NT)와 연결되어, 차량(1) 내부의 각종 전자 장치(100)로부터 송신된 통신 신호를 수신하고, 차량 통신 네트워크(NT)를 통하여 차량(1) 내부의 각종 전자 장치(100)로 통신 신호를 송신한다. 여기서, 통신 신호는 차량 통신 네트워크(NT)를 통하여 송수신되는 신호를 의미한다.
무선 통신부(183)는 무선 신호를 통하여, 외부 차량 또는 무선 통신 기지국과 신호를 주고 받을 수 있다.
즉, 차량(1)은 무선 통신부(183)를 통하여 차량 주변에 존재하는 다른 차량들과 무선 신호를 송수신하여, 외부 차량의 속도, 가속도 및 기타 주행 정보를 수신하고, 복수의 외부 차량과 지속적인 무선 신호를 송수신하여 자율 주행이 가능할 수 있는 정보를 송수신할 수 있다.
예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 무선 통신을 통해 차량(1)은 제1 차량(V1), 및 제3 차량(V3)과 무선 신호를 송수신할 수 있으며, 제3 차량(V3)은 무선 통신을 통해 차량(1) 및 제2 차량(V2)과 데이터를 송수신할 수 있다.
즉, 무선 통신이 가능한 거리 내에 위치한 복수의 차량(1, V1, V2, V3) 간에는 가상 네트워크 망이 형성되어, 무선 신호를 송수신하여 자율 주행이 가능하도록 할 수 있다.
이 때, 무선 통신부(183)에서 수행하는 통신 방식은 다양한 통신 규약을 통하여 신호를 주고 받을 수 있다. 예를 들어, 무선 통신부(300)는 시간 분할 다중 접속(Time Division Multiple Access: TDMA)과 부호 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access: CDMA) 등의 제2 세대(2G) 통신 방식, 광대역 부호 분할 다중 접속(Wide Code Division Multiple Access: WCDMA)과 CDMA2000(Code Division Multiple Access 2000)과 와이브로(Wireless Broadband: Wibro)와 와이맥스(World Interoperability for Microwave Access: WiMAX) 등의 3세대(3G) 통신 방식, 엘티이(Long Term Evolution: LTE)와 와이브로 에볼류션(Wireless Broadband Evolution) 등 4세대(4G) 통신 방식을 채용할 수 있다. 또한, 무선 통신부(183)는 5세대(5G) 통신 방식을 채용할 수도 있다.
통신 제어부(182)는 내부 통신부(181) 및 무선 통신부(183)에서 외부 차량 및 차량 내 전자 장치(100)의 통신이 원활할 수 있도록 총괄적으로 제어한다.
다음으로, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 주행 제어 시스템(150)의 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 자율 주행 제어 시스템(150)은 스위치부(151), 통신부(152) 및 제어부(153)를 포함한다.
스위치부(151)는 온(On) 스위치 및 오프(Off) 스위치를 포함하여, 운전자의 자율 주행 제어 시스템(150)의 온/오프 제어 입력을 입력 받을 수 있다.
통신부(152)는 차량 통신 네트워크(NT)와 연결되어 통신 장치(180)를 통하여 차량(1) 내부의 각종 전자 장치(100)로부터 송신된 통신 신호 및 외부 차량의 정보를 수신하고, 차량 통신 네트워크(NT)를 통하여 차량(1) 내부의 각종 전자 장치(100)로 통신 신호를 송신한다.
여기서, 통신 신호는 차량 통신 네트워크(NT)를 통하여 송수신되는 신호를 의미하는 것으로, 기타 차량 센서(195)에서 측정된 각종 센서값을 수신할 수 있으며, 자율 주행 제어 시스템(150) 내 처리된 제어 신호를 각종 전자 장치(100)로 송신할 수도 있다.
예를 들어, 본 발명에 따른 자율 주행 제어 시스템(150) 내에서 목표 속도로 주행하기 위하여 엔진 제어 시스템(110) 및 변속 제어 시스템(160)에 일정 속도를 유지하기 위한 각종 제어 신호를 송신할 수 있다.
제어부(153)는 자율 주행 제어 시스템(150)을 총괄적으로 제어한다.
구체적으로, 제어부(153)는 통신부(152)로부터 수신한 각종 통신 신호를 처리하는 신호 처리부(154)와 자율 주행 제어 시스템(150) 내 처리된 각종 데이터를 통하여 차량의 현재 주행 속도 및 설정된 목표 속도, 가속도를 비교하고, 그에 따른 자율 주행 제어를 유지하도록 각종 제어 신호를 생성하는 메인 프로세서(155)와 각종 데이터를 저장하는 메모리(156)를 포함한다.
구체적으로, 신호 처리부(154)는 복수의 차량 간의 자율 주행을 통한 밀집 주행이 종료 되는 경우, 현재 차량(1)의 전방 차량과 적절한 거리를 유지하고, 현재 차량(1)의 후행 차량과 적절한 거리를 유지하여 안전거리를 유지할 수 있도록 가속도 및 HeadWay를 산출하기 위하여 통신부(152)로부터 수신한 각종 정보를 메인 프로세서(155)로 전송한다.
다음으로, 메인 프로세서(155)는 신호 처리부(154)에서 처리된 제어 신호를 매개로 하여, 복수의 차량의 밀집 주행 종료를 판단하고, 안전한 차간 거리를 확보하기 위하여 밀집 주행 종료의 중심 차량을 선정하고, 선정된 중심차량을 기준으로 선행 차량들은 가속도 제어를 후행 차량은 HeadWay 제어를 통하여 안전한 차간 거리를 확보하기 위하여 제어 신호를 생성한다.
구체적으로, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자율 주행의 밀집 주행 종료 요청 시 복수의 차량을 나타낸 개략도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 주행의 밀집 주행 종료 시 복수의 차량을 나타낸 개략도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 협력 주행 종료 요청 시점 및 완료 시점을 나타낸 개략도이다.
먼저 도 5에 도시된 바와 같이, 차량(1)의 통신 장치(180)를 통하여 복수의 차량이 밀집 주행을 통한 자율 주행이 진행되는 경우, 차량 간 무선 통신이 원활하지 않아 밀집 주행이 불가능한 경우 또는 복수의 차량 중 하나 이상의 차량에서 밀집 주행 종료를 원하는 경우, 본 발명에 따른 제어 신호를 생성하기 시작한다.
먼저, 밀집 주행 중의 복수의 차량의 중심 차량을 선정한다.
구체적으로, 밀집 주행의 차량이 홀수개(N=홀수)의 차량에서 이루어진 경우, (N+1)/2번째의 차량을 중심차량으로 선정하고, 밀집 주행의 차량이 짝수(N=짝수)인 경우 N/2 번째의 차량을 중심차량으로 선정할 수 있다.
예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 밀집 주행 중인 차량이 5대인 경우, 최 전방 차량으로부터 차례대로 3번째 차량이 중심 차량(1)으로 선정될 수 있다.
이하, 밀집 주행 종료를 위한 안전 거리를 산출할 때, 선정된 중심 차량(1)의 전방 차량을 V1으로 하여, 최전방까지 순차적으로 표기할 수 있다.
또한, 선정된 중심 차량(1)의 전방 차량을 표기한 이후, 중심 차량(1)을 순차적으로 따라오는 후행 차량을 전방 차량 이후의 숫자로 표기할 수 있다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 밀집 주행이 불가능한 경우 또는 복수의 차량 중 하나 이상의 차량에서 밀집 주행 종료를 원하는 시점(t0[sec])의 어느 기준 위치(700)로부터, 중심 차량(1)까지의 거리를 S0라고 하고, 밀집 주행 시 차량 간 거리를 Sr이라고 한다.
이 후, 도 6에 도시된 바와 같이, 밀집 협력 주행의 종료 제어 완료 시점 (t0' [sec])의 어느 기준 위치(700)로부터, 중심 차량(1)까지의 거리를 S0'' 라고 하고, 밀집 협력 주행 종료 시 차량 간 거리를 Sr' 이라고 한다.
이 때, 밀집 주행이 불가능한 경우 또는 복수의 차량 중 하나 이상의 차량에서 밀집 주행 종료를 원하는 시점(t0[sec])부터 밀집 협력 주행의 종료 제어 완료 시점 (t0' [sec])까지의 시간 간격 t를 미리 설정할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 협력 주행 종료 요청 시점 및 완료 시점의 복수의 차량을 나타낸 개략도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, n개의 차량이 밀집 주행 시, 중심 차량을 Vc로 선정하고, 중심 차량 전방의 차량을 중심차량으로부터 가까운 차량부터 Vc-1, Vc-2로 표기하고, 중심 차량 후방의 후행 차량을 중심차량으로부터 가까운 차량부터 Vc+1, Vc+2로 표기할 수 있다.
밀집 주행 종료 시 S0가 S0' 로 증가시키고, Sr 이 Sr' 로 증가시키는 것은 밀집 주행 종료로 인한 차량간 거리를 충분히 확보하여야 안전하게 밀집 주행을 종료할 수 있기 때문이다.
이 때, S0' 및 Sr' 를 확보하기 위하여 중심 차량(1)의 전방 차량은 가속도제어를 수행하고, 중심 차량(1)의 후행 차량에 대하여 충분한 HeadWay time을 확보 하여야 한다.
이 때, Sr 이 Sr' 로 증가된 변화량을 Δs로 표기할 수 있으며, 본 발명에 따른 자율 주행 제어 시스템(150)은 Δs를 미리 설정할 수 있다.
따라서, 메인 프로세서(155)는 미리 설정한 t 및 Δs 에 따른 중심 차량(1) 전방 차량에 대하여 가속도 값을 산출하고, 후행 차량에 대하여 Headway time 값을 확보할 수 있다.
구체적으로, 후술하는 <식 1> 내지 <식 10>을 통하여 중심 차량(1) 전방 차량의 가속도 및 중심 차량(1) 후행 차량의 안전거리 확보를 위한 HeadWay time을 산출할 수 있다. HeadWay time 이란, 차량과 차량간의 통과 시간을 의미한다.
[식 1]
S0'= S0 + vc * t + 1/2 * ac * t2
이 때, 밀집 주행 종료를 원하는 시점(t0[sec])의 어느 기준 위치(700)로부터, 중심 차량(1)까지의 거리를 S0', 밀집 협력 주행 종료 시점의 기준 위치로부터 중심 차량(1)까지의 거리를 S0, t는 t0에서 밀집 협력 주행 종료 시점까지 걸린 시간, vc는 중심 차량(1)의 t0 시점에서의 속도, ac는 중심 차량(1)의 가속도를 의미한다.
[식 2]
S1'=S0 + Sr + vc-1 * t + 1/2 * ac-1 * t2
이 때, 밀집 협력 주행 종료 시점의 기준 위치로부터 도7의 전방 차량(Vc-1)까지 거리를 S1' t는 t0에서 밀집 협력 주행 종료 시점까지 걸린 시간, vc-1는 전방 차량(Vc-1)의 t0 시점에서의 속도, ac-1는 전방 차량(Vc-1)의 가속도, Sr은 밀집 주행 시 차량 간 거리를 의미한다.
[식 3]
S2'= S0 + 2*Sr + vc-2 * t + 1/2 * ac-2 * t2
이 때, 밀집 협력 주행 종료 시점의 기준 위치로부터 도7의 전방 차량(Vc-2)까지 거리를 S2', t는 t0에서 밀집 협력 주행 종료 시점까지 걸린 시간, vc-2는 전방 차량(Vc-2)의 t0 시점에서의 속도, ac-1는 전방 차량(Vc-2)의 가속도, Sr은 밀집 주행 시 차량 간 거리를 의미한다.
[식 4]
Sr'= Sr + Δs
이 때, 밀집 주행 시 차량 간 거리를 Sr, 밀집 협력 주행 종료 시 차량 간 거리를 Sr', Δs 는 밀집 협력 주행 종료 시 차량 간 거리가 추가된 거리를 의미한다.
[식 5]
S1'- S0'= Sr'= Sr + Δs = Sr + (vc-1 - vc )* t + 1/2 * (ac-1- ac )* t2
[식 6]
S2'- S1'= Sr'= Sr + Δs = Sr +(vc-2 - vc-1)* t + 1/2 * (ac-2- ac-1 )* t2
이 때, [식 5]는 [식 2]에서 [식 1]을 뺀 것이고, [식 6]은 [식 3]에서 [식 2]를 뺀 것으로, 밀집 협력 주행 시 각 차량의 속도가 동일하다고 가정하면, [식 5]를 기초로 [식 7]을 유도할 수 있고, [식 6]을 기초로 [식 8]을 유도하여, n개의 복수 차량 주행 시 [식 9]를 유도할 수 있다.
[식 7]
ac-1 = 2*Δs/t2 + ac
[식 8]
ac-2= 2*Δs/t2 + ac-1
[식 9]
ac-i= 2*Δs/t2 + ac-(i-1)
이 때, ac-i는 중심차량으로부터 전방 (i) 번째 차량의 가속도, ac-(i-1)는 중심차량으로부터 전방 (i-1)번째 차량의 가속도이다.
즉, [식 1] 내지 [식 9]를 통하여 미리 설정한 Δs [m]및 미리 설정한 t[sec] 이후, 본 발명에 따른 협력 밀집 주행 종료를 할 수 있다.
다음으로, [식 10]은 중심 차량(1)의 후행 차량에 대한 차량과 차량간의 통과시간을 나타낸 식이다.
[식 10]
Headwaytime = (Sr + Δs)/vc
즉, 차량 간 거리가 Sr' 증가됨에 따라, Sr 과 Δs의 합을 차량의 속도로 나눈 값과 같아지게 된다.
다음으로, 메모리(156)은 자율 주행 제어 시스템(150)의 프로그램 및 데이터를 기억한다.
구체적으로, 메모리(미도시)(156)은 S램(S-RAM), D랩(D-RAM) 등의 휘발성 메모리뿐만 아니라 플래시 메모리, 롬(Read Only Memory), 이피롬(Erasable Programmable Read Only Memory: EPROM), 이이피롬(Electrically Erasable Programmable Read OnlyMemory: EEPROM) 등의 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다.
비휘발성 메모리는 자율 주행 제어 시스템(150)의 동작을 제어하기 위한 제어 프로그램 및 제어 데이터를 반 영구적으로 저장할 수 있으며, 휘발성 메모리는 비휘발성 메모리로부터 제어 프로그램 및 제어 데이터를 불러와 임시로 기억하고, 통신부(152)로부터 획득한 각종 센서 정보 및 메인 프로세서에서 출력하는 각종 제어 신호를 임시로 저장할 수 있다.
이상에서는 본 발명에 따른 자율 주행 제어 시스템(150)의 구성 및 제어 방법에 대하여 설명하였다.
이하 도 8은 본 발명에 따른 자율 주행 제어 시스템(150)의 제어 방법에 대한 순서도이다.
먼저, 본 발명에 따른 자율 주행 제어 시스템(150)은 자율 주행 제어를 수행한다(S10).)
이 때, 차량(1)의 통신 장치(180)는 차량 외부의 복수 차량과 통신을 통하여복수 차량의 협력 밀집 주행을 수행할 수 있다. 구체적으로, 자율 주행 제어 시스템(150) 내 제어부(153)는 복수의 차량 N대가 협력 주행 시, 차량 간 거리를 일정하게 유지하도록 차량의 각종 전자 장치(100)를 통하여 자율 주행을 수행하도록 제어할 수 있다.
이 때, 차량(1) 내 자율 주행 제어 시스템(150)은 복수 차량의 협력 밀집 주행 제어 종료 요청이 발생하는 경우(S30 의 예), 본 발명에 따른 협력 밀집 주행 제어 종료를 위하여 협력 밀집 주행의 중심 차량을 선정한다(S40). 구체적으로, 복수 차량의 협력 밀집 주행 제어 종료 요청이 발생하는 경우로는 차량 간 무선 통신이 원활하지 않아 밀집 주행이 불가능한 경우 또는 복수의 차량 중 하나 이상의 차량에서 밀집 주행 종료를 원하는 경우를 포함한다.
다음으로, 자율 주행 제어 시스템(150) 내 제어부(153)는 중심 차량을 선정하기 위하여 밀집 주행의 차량이 홀수개(N=홀수)의 차량에서 이루어진 경우, (N+1)/2번째의 차량을 중심차량으로 선정하고, 밀집 주행의 차량이 짝수(N=짝수)인 경우 N/2 번째의 차량을 중심차량으로 선정할 수 있다.
중심 차량이 선정되면(S40), 미리 설정한 t시간 동안 증가된 차간 거리 Sr' 를 확보하기 위하여 중심 차량의 선행차량에 대하여 가속 제어 신호를 생성한다(S50).
즉, 가속 제어 신호를 생성하여 중심 차량의 선행 차량들은 생성된 가속 제어 신호에 따른 가속도 제어를 수행할 수 있도록 통신 장치(150)를 통하여 제어 신호를 복수의 차량 간 송수신할 수 있다.
구체적으로, 자율 주행 제어 시스템(150) 내 생성한 가속 제어 신호는 [식 1] 내지 [식 9]를 통하여 산출될 수 있다.
또한, 중심 차량의 후행 차량에 대하여 헤드웨이 제어 신호를 생성한다(S60).
즉, 헤드웨이 제어 신호를 생성하여 중심 차량의 후행 차량들이 충분한 차간 거리를 확보할 수 있도록 통신 장치(150)를 통하여 산출한 헤드웨이 제어 신호를 복수의 차량 간 송수신할 수 있다.
구체적으로, 자율 주행 제어 시스템(150) 내 생성한 헤드웨이 제어 신호는 [식 10]을 통하여 산출될 수 있다.
다음으로, 자율 주행 제어 시스템(150) 내 제어부(153)는 중심 차량 전방의 가속 제어 및 중심 차량 후방의 헤드웨이 제어를 수행하고 협력 밀집 주행 제어를 종료한다(S70).
이상에서는 개시된 발명의 일 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 개시된 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며 청구범위에서 청구하는 요지를 벗어남 없이 개시된 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형실시가 가능함을 물론이고 이러한 변형실시들은 개시된 발명으로부터 개별적으로 이해될 수 없다.
1 : 차량
150: 자율 주행 제어 시스템

Claims (9)

  1. 복수의 차량 간 협력 주행이 가능하도록 차량 간 통신을 수행하는 통신부; 및
    상기 협력 주행이 종료되는 경우, 미리 설정된 제 1 시간 동안 차량 간격을 미리 설정된 간격으로 증가시키는 제어부;를 포함하고,
    상기 미리 설정된 제 1 시간은 상기 협력 주행의 종료 요청이 발생한 시점으로부터 상기 협력 주행의 종료 제어가 완료되는 시점까지의 시간적 간격을 의미하고,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 차량의 개수에 기초하여 중심차량을 선정하고,
    자차량이 상기 중심차량의 전방 차량인 경우 미리 정해진 가속도로 가속 제어하고,
    상기 자차량이 상기 중심차량의 후방 차량인 경우 증가된 차량 간격과 협력 주행 시 차속을 기초로 헤드웨이 시간을 증가시키는 차량의 자율 주행 제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 협력 주행이 종료되는 경우는 상기 복수의 차량 간 무선 통신이 원활하지 않은 경우 또는 상기 복수의 차량 중 적어도 하나 이상의 차량에서 협력 주행 종료를 요청하는 경우를 포함하는 차량의 자율 주행 제어 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 미리 설정된 간격으로 차량 간격이 증가되면 상기 협력 주행을 종료시키는 차량의 자율 주행 제어 시스템.
  6. 복수의 차량 간 협력 주행이 가능하도록 차량 간 통신을 수행하는 단계;
    상기 협력 주행 종료 요청 신호가 인가되면, 미리 설정된 제 1 시간 동안 차량 간격을 미리 설정된 간격으로 증가시키는 단계; 및
    상기 미리 설정된 간격으로 상기 차량 간격이 증가되면, 상기 협력 주행을 종료시키는 단계를 포함하고,
    상기 미리 설정된 제 1 시간은, 상기 협력 주행의 종료 요청이 발생한 시점으로부터 상기 협력 주행의 종료 제어가 완료되는 시점까지의 시간적 간격을 의미하고,
    상기 차량 간격을 미리 설정된 간격으로 증가시키는 단계는,
    상기 복수의 차량의 개수에 기초하여 중심차량을 선정하는 단계;
    자차량이 상기 중심차량의 전방 차량인 경우 미리 정해진 가속도로 가속 제어하는 단계; 및
    상기 자차량이 상기 중심차량의 후방 차량인 경우 증가된 차량 간격과 협력 주행 시 차속을 기초로 헤드웨이 시간을 증가시키는 단계를 포함하는 차량의 자율 주행 제어 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 협력 주행 종료 요청 신호가 인가되는 것은 상기 복수의 차량 간 무선 통신이 원활하지 않은 경우 또는 상기 복수의 차량 중 적어도 하나 이상의 차량에서 협력 주행 종료를 요청하는 경우를 포함하는 차량의 자율 주행 제어 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
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