KR102509357B1 - 무인저속자율주행차량의 폴백에 의한 대응방법 - Google Patents

무인저속자율주행차량의 폴백에 의한 대응방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무인저속자율주행차량의 폴백(Fall-Back)에 의한 대응방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 한 대 이상의 무인저속자율주행차량과 원격통신으로 연결된 관제서버를 통해 무인저속자율주행차량을 감시하는 단계; 인저속자율주행차량의 자율주행제어기를 통해 설정된 경로로 차량이 이동하면서 차량에 설치된 센서모듈을 통해 실시간 좌표 및 주행경로 주변의 영상을 획득하여 관제서버로 전송하는 주행정보 전송단계; 무인저속자율주행차량의 운행 중 자율주행제어기에서 이상이 감지된 경우 상기 관제서버로 이상상태를 알리고 차량운행 가능좌표를 요청하는 폴백(Fall-Back) 통지단계; 폴백상태를 통지받은 관제서버는 수신된 무인저속자율주행차량의 좌표와 영상을 분석하여 안전하게 이동할 수 있는 운행좌표를 산출, 차량측으로 전송하는 폴백 대응좌표 전송단계; 관제서버로부터 폴백 대응좌표를 수신한 자율주행제어기에서 수신된 좌표를 기반으로 차량의 특성치를 감안한 보간알고리즘을 이용해 차량의 안전이동이 가능한 경로를 산출하는 이동경로 좌표 산출단계; 산출된 이동경로 좌표와 실시간 차량에서 획득된 위치좌표를 비교, 보정하여 차량의 실제 운행가능한 최종 경로좌표를 확정하여 목표좌표로 이동하는 목표좌표 이동단계;를 통해 차량 운행이 이루어지도록 한다.

Description

무인저속자율주행차량의 폴백에 의한 대응방법{Method for handling Fall-Back of unmaned and low-velocity autonomous vehicles}
본 발명은 무인저속자율주행차량의 폴백(Fall-Back)에 의한 대응방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 Lv4 무인저속자율주행차량의 이동 중 폴백(Fall-Back)이 발생한 경우 차량측과 관제서버의 통신을 통해 관제서버에서 차량측으로 새로운 좌표를 제공하고, 차량측에서는 수신된 좌표와 실제 차량에서 획득된 정보를 이용 추측항법을 통해 안전지대로 차량이 이동할 수 있도록 하는 무인저속자율주행차량의 폴백에 의한 대응방법에 관한 것이다.
자동차는 수많은 부품들의 조합으로 이루어진 기술집합체의 제품으로, 자동차 기술의 고도화는 주변 산업기술의 첨단화와 연관성이 매우 높다.
즉, 컴퓨터, S/W, IT, 카메라, 디스플레이, 센서, IoT, 통신 기술 등의 고도화로 인해 자동차 또한 이러한 주변 장치의 이용으로 첨단 기술이 적용된 자동차들이 등장하고 있다.
특히, 자동차의 자율주행분야에서는 연관 산업의 발전으로 전통적인 자동차 제조업체 뿐만 아니라 통신 및 소프트웨어 관련 업체들에서도 자율주행자동차의 개발에 많은 관심을 기울이고 있는 실정이다.
자율주행자동차는 운전자가 운전을 하지 않아도 스스로 움직이는 자동차를 의미하는데, 자율주행자동차는 운전자의 운전을 지원하는 초기 수준에서 시작하여 운전자의 관여가 전혀 필요 없는 완전 자율주행차 수준까지 자동화 레벨에 따라 여러 단계로 구분하고 있다.
현재 자동차산업계 및 각국에서 자동화레벨에 따라 분류하고 있는 자율주행차량의 자동화레벨은 레벨1~레벨5 까지 구분하고 있다.
레벨1은 차량의 주행시스템 중 어느 한정된 영역, 차량의 종방향 또는 횡방향 운동제어의 서브테스크(sub-task)를 제어하여 운전자를 지원하는 단계이고, 레벨2는 레벨1을 업그레이드하여 일부 운전자동화를 수행하는 상태를 가리킨다.
또한, 레벨3은 차량의 자율주행제어시스템이 모든 동적운전테스크(DDT: Dynamic Driving Task)를 한정영역(ODD: Operational Design Domain)에서 실행하고, 작동연속이 곤란할 경우 시스템의 개입요구 등에 따라 운전자가 관여하는 조건부 운전자동화 상태이다.
또한, 레벨4는 차량의 자율주행제어시스템이 모든 동적운전테스크(DDT: Dynamic Driving Task)를 수행하고, 작동연속이 곤란할 경우의 응답을 한정영역(ODD: Operational Design Domain)에서 실행할 수 있는 고도 운전자동화 상태를 가리킨다.
마지막으로, 레벨5는 차량의 자율주행제어시스템이 모든 동적운전테스크(DDT: Dynamic Driving Task)를 수행하고, 작동연속이 곤란할 경우의 응답을 무제한으로 실행할 수 있도록 구성되어 완전 운전자동화 상태에 이르는 것을 가리킨다.
이와 같이, 자율주행차량의 자동화레벨에 따라 일정 단계별로 구분하고 있으며, 각국의 도로상황이나 각종 법규제 등에 따라 다양한 레벨로 자율주행차량에 관련된 기술들이 개발되면서 레벨4 이상의 자율주행차량이 시험 및 일부 실용화단계에 접어들고 있다.
본 발명은 레벨4의 한정영역(ODD: Operational Design Domain)에서 무인저속으로 자율주행이 가능한 차량에 관한 것으로, 특히 자율주행상태에서 폴백(Fall-Back) 상황시 대응하는 방법에 관한 것이다.
상술한 바와 같이, 레벨4 이상의 자율주행차량의 경우, 차량에 장착된 자율주행제어시스템에서 차량의 운행을 제어하게 되는데, 자율주행제어시스템은 다양한 전자장치 및 각종 모듈들이 탑재되어 있어서 자율주행차량 주변의 각종 정보를 수집, 분석하여 자율주행을 유도하고, 필요할 경우 관제서버에 정보를 송신하여 필요한 정보를 수신, 차량의 자율주행이 목표지점까지 원활하게 이루어지도록 제어하게 된다.
하지만, 자율주행제어시스템 제어기의 고장 또는 이상으로 폴백(Fall-Back) 상황이 발생될 경우, 자율주행차량은 원하는 목적지까지 운행할 수 없게 되고, 주행중 차량이 정차할 경우 주변 차량의 소통에 지장을 줄 뿐만 아니라 안전사고의 위험이 있기 때문에 고장이나 이상이 발생할 경우 자율주행차량을 빠른 시간에 안전지대로 이동시켜야 하는 적절한 대응책 마련이 요구되고 있다.
그러나, 현재는 고도의 무인자율주행차량에 대한 연구 및 개발이 진행되고 있는 상태이고, 개발된 기술에 대한 시험 및 제한된 공간 내에서 실증이 이루어지고 있는 실정이어서 고도의 무인자율주행차량의 폴백 상황에 대응한 적절한 대응방법이 아직까지 제시되고 있지 못하고 있는 실정이다.
본 발명은 레벨4의 무인저속자율주행차량의 폴백 상황에 대한 적절한 대응방법을 제공하기 위한 것으로, 무인저속자율주행차량이 주행 중 폴백상황이 될 경우 관제서버로부터 폴백 상황을 대처할 수 있는 위치좌표가 제공되어 차량측 자율주행제어기에서 획득한 실제 차량의 정보와 조합하여 무인저속자율주행차량이 안전지대로 신속하게 이동될 수 있도록 하는 무인저속자율주행차량의 폴백에 의한 대응방법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 무인저속자율주행차량의 폴백에 의한 대응방법은 한 대 이상의 무인저속자율주행차량과 원격통신으로 연결된 관제서버를 통해 무인저속자율주행차량을 감시하는 단계; 자율주행제어기의 제어를 통해 설정된 경로로 무인저속자율주행차량이 이동하면서 차량에 설치된 센서모듈을 통해 실시간 좌표 및 주행경로 주변의 영상을 획득하여 관제서버로 전송하는 무인저속자율주행차량 주행정보 전송단계; 무인저속자율주행차량의 운행 중 자율주행제어기의 이상이 발생된 경우 상기 관제서버로 이상상태를 알리고 차량운행 가능좌표를 요청하는 폴백(Fall-Back)감지 및 통지단계; 폴백상태를 통지받은 관제서버는 수신된 무인저속자율주행차량의 좌표와 영상을 분석하여 안전하게 이동할 수 있는 좌표를 산출, 차량측으로 전송하는 폴백 대응좌표 전송단계; 관제서버로부터 폴백 대응좌표를 수신한 자율주행제어기에서 수신된 좌표를 기반으로 차량의 특성치를 감안한 보간알고리즘을 이용해 무인저속자율주행차량의 안전운행 좌표를 산출하는 차량 이동경로 좌표 산출단계; 산출된 이동경로 좌표와 실시간 차량에서 획득된 위치좌표를 비교, 보정하여 차량의 실제 운행가능한 최종 경로좌표를 확정하여 목표좌표로 이동하는 목표좌표 이동단계;를 통해 차량 운행이 이루어지도록 구성된다.
특히, 상기 차량 이동경로 좌표 산출단계에서 보간알고리즘을 이용하여 안전운행 좌표 산출시 이용되는 차량 특정치는 계산된 차량곡률반경을 이용하여 이동경로좌표를 산출하도록 구성되고, 상기 최종 경로좌표 확정 이후에 차량의 조향각을 산출하여 산출된 조향각으로 차량의 핸들이 제어되면서 목표좌표로 운행되도록 구성된다.
본 발명에 따른 무인저속자율주행차량의 폴백에 의한 대응방법은 관제서버를 통해 복수의 무인저속자율주행차량을 원격으로 실시간 감시가 가능하고, 특히 무인저속자율주행차량의 운행시 자융주행제어기측의 고장 발생시 차량측에서 수신된 자표를 토대로 예상 주행좌표를 제공하여 무인저속자율주행차량의 신속한 폴백 대응이 가능하도록 한다.
특히, 본 발명은 무인저속자율주행차량의 자율주행제어기에서 관제서버로부터 수신된 운행가능 좌표를 기반으로 프로그램으로 설정된 보간알고리즘을 이용하여 차량운행경로를 계산하고, 계산된 운행경로와 실측 차량 위치정보를 이용하여 추측항법으로 차량 이동이 가능하도록 하여 폴백 상황이 발생한 무인저속자율주행차량의 신속하고 안전한 이동이 가능하도록 한다.
또한, 본 발명은 관제서버와 무인저속자율주행차량간의 통신이 이루어지는 통신선로의 지연문제로 인해 서버에서 긴급제어가 어려울 경우에도 추측항법을 이용하여 안전한 이용이 가능하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 무인저속자율주행차량의 폴백에 의한 대응방법의 개념도,
도 2는 관제서버와 무인저속자율주행차량에 설치된 자율주행제어기의 주요 기능 및 동작 블럭도,
도 3은 본 발명에 따른 무인저속자율주행차량의 폴백 대응방법시 관제서버와
자율주행제어기의 주요 동작과정의 플로우차트,
도 4는 본 발명에 따른 무인저속자율주행차량의 폴백 대응방법이 수행되는 전체적인 플로우차트이다.
본 발명에 따른 무인저속자율주행차량의 폴백에 의한 대응방법은 Lv4 단계(고도 운전자동화 단계)의 한정영역(ODD: Operation Design Domain)에서 무인저속자율주행차량의 이동 중 폴백(Fall-Back)이 발생한 경우, 차량측과 관제서버의 통신을 통해 관제서버에서 차량측으로 새로운 이동경로 좌표를 제공하고, 차량측에서는 수신된 이동경로 좌표와 실제 차량에서 획득된 정보를 이용 추측항법을 통해 안전지대로 차량이 최종 이동될 수 있도록 하는 폴백에 의한 대응방법을 제공한다.
이를 위해, 본 발명에 따른 무인저속자율주행차량(이하, ‘자율주행차량’으로 약칭함)의 폴백에 의한 대응방법은 자율주행차량과 원격통신으로 연결된 관제서버를 통해 자율주행차량을 감시하는 단계; 자율주행제어기의 제어를 통해 설정된 경로로 자율주행차량이 이동하면서 자율주행차량에 설치된 센서모듈을 통해 실시간 좌표 및 주행경로 주변의 영상을 획득하여 관제서버로 전송하는 주행정보 전송단계; 자율주행차량의 운행 중 자율주행제어기 및 각종 센서모듈의 이상으로 폴백상가 발생된 경우 상기 관제서버로 이상상태를 알리고 차량운행이 가능한 이동경로 좌표를 요청하는 폴백(Fall-Back)상황 감지 및 통지단계; 폴백상태를 통지받은 관제서버는 수신된 자율주행차량의 현재위치와 영상을 분석하여 안전하게 이동할 수 있는 이동경로 좌표를 산출, 자율주행차량으로 전송하는 폴백 대응좌표 전송단계; 관제서버로부터 폴백 대응좌표를 수신한 자율주행제어기에서 수신된 좌표를 기반으로 차량의 특성치를 감안한 보간알고리즘을 이용해 자율주행차량의 안전 이동경로 좌표를 산출하는 이동경로 좌표 산출단계; 산출된 차량 이동경로 좌표와 실시간 차량에서 획득된 위치좌표를 비교, 보정하여 실제 운행가능한 최종 경로 좌표를 확정하여 이동하는 목표좌표 이동단계;를 통해 관제서버에서 제공된 목표좌표로 자율주행차량이 이동될 수 있도록 한다.
특히, 상기 이동경로 좌표 산출단계에서 보간알고리즘을 이용하여 안전이동이 가능한 이동경로 좌표 산출시 이용되는 차량 특성치는 계산된 차량의 최소회전반경을 이용하도록 구성되고, 상기 목표좌표 이동단계에서 차량의 조향각을 산출하여 차량의 핸들을 산출된 조향각으로 회전시켜 목표좌표로 자율주행차량이 이동될 수 있도록 구성된다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 용어는 본 발명의 구성에 대한 기능을 고려하여 일반적인 용어 및 출원인이 임의로 선정한 용어를 사용했으며, 이 경우 그 용어가 가지는 의미는 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의된다.
또한, 상세한 설명에서 사용되는 ‘폴백(Fall-Back)’은 자율주행차량의 주행을 제어하도록 차량측에 설치된 자율주행제어기 및 자율주행제어기로 차량의 동작상태, 고장여부, 장애물 파악을 위해 설치된 각종 센서모듈을 포함한 H/W 및 S/W의 정상작동이 이루어지지 못해 자율주행차량이 정지, 주행경로 이탈 등 이상상황으로 긴급조치가 필요한 비상사태를 의미하는 것으로 정의된다.
또한, 상세한 설명 가운데에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
또한, 상세한 설명에 기재된 “자율주행 제어기”는 자율주행차량에 설치되어 자율주행차량의 각종 센서모듈로부터 신호를 수집함은 물론 자율주행차량의 주행에 필요한 각종 제어명령을 차량의 각 동력계통으로 하달하고, 원격지의 관제서버와 통신이 이루어지면서 자율주행차량에서 획득되는 각종 정보를 관제서버로 전송하고, 폴백 상황시 관제서버로부터 폴백 대응좌표를 수신하여 자율주행차량을 안전지대로 이동시킬 수 있도록 하는 자율주행자량의 무인제어시스템을 의미한다.
또한, 상세한 설명에 사용되는 ‘~모듈’은 특정 기능을 수행하기 위해 자율주행차량에 설치된 센서 및 각 센서에서 수신된 신호를 정해진 방식으로 처리하여 자율주행 제어기로 디지털화된 신호의 전송이 가능한 하나 이상의 하드웨어 및 하드웨어와 소프트웨어가 결합된 독립된 장치를 의미한다.
또한, 상세한 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 “연결”또는 “결합”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우 뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자나 부품, 회로, 기구물 등을 사이에 두고 “간접적으로 연결”되어 있는 경우를 포함하는 의미로 해석된다.
그리고, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명에 속하는 기술분야에서 널리 공지되었거나 당업자가 공지된 기술을 토대로 용이하게 안출할 수 있는 기술구성에 대한 설명은 가급적 생략하고, 본 발명의 특징부 위주로 상세한 설명을 한다.
이하, 명세서에 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 자율주행차량의 폴백에 의한 대응방법의 개념도를 간략하게 도시하고 있고, 도 2는 본 발명에 따른 자율주행차량의 폴백에 의한 대응방법을 제공하기 위한 관제서버와 자율주행차량의 자율주행제어기의 주요 구성 블록도를 도시하고 있다.
도 1의 개념도에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자율주행차량(V)은 Lv4 고도 운전자동화 단계의 한정영역(ODD)에서 운행이 이루어지는 것으로, 자율주행차량(V)에는 운전자가 탑승하지 않고 자율주행차량 독자적으로 설정된 공간 또는 지역 내에서 설정된 주행경로(H)를 따라 이동하도록 구성된다.
특히, 본 발명에 따른 자율주행차량(V)은 차량측과 관제서버(100) 사이에 통신상태가 유지되도록 구성되어 무인으로 주행이 이루어지면서 자율주행차량(V)의 주행상태 및 주변 경로상황 등이 관제서버(100)로 실시간 전송되어 저장, 관리된다.
이와 같이, 한정영역에서 운행이 이루어지는 자율주행차량(V)이 주행중 폴백상황이 발생될 경우, 차량측에서 폴백상황을 인지하고 통신상태가 유지되는 폴백상황을 관제서버(100)로 전송하게 되며, 관제서버(100)에서는 설정된 프로그램을 통해 자율주행차량의 위치, 장애물 등을 파악한 후에 폴백상황을 대처하기 위한 운행좌표(P)를 찾아 자율주행차량으로 전송하게 되고, 자율주행차량은 수신된 운행좌표를 기반으로 이동경로(I)를 산출하여 안전지대(P)로 자율주행차량을 이동시킬 수 있도록 한다.
도 2의 주요 기능별 구성 블록도에 도시된 바와 같이, 상기 관제서버(100)에는 자율주행차량과의 원격 통신이 이루어지도록 하는 통신제어부(110)와, 자율주행차량의 이동상황을 실시간 감시할 수 있는 차량주행 감시부(120)가 구비된다.
상기 차량주행 감시부(120)는 자율주행차량의 이동좌표를 확인할 수 있는 위치확인부(122)와, 주행경로 및 주행경로 주변의 영상을 감시하기 위한 영상확인부(124)가 포함되어 무인으로 자율주행이 이루어지는 자율주행차량을 실시간 감시할 수 있도록 구성된다.
또한, 상기 관제서버(100)에는 무인으로 자율주행이 이루어지는 자율주행차량이 이동중에 폴백(Fall-Back)상황이 발생되어 안전지대로 이동하기 위한 좌표 요청이 있을 경우 자율주행차량의 운행좌표를 산출하여 전송하기 위한 운행좌표 생성부(130)가 더 구비된다.
상기 운행좌표 생성부(130)는 별도의 내장된 프로그램을 통해 자율주행차량에서 수신된 자율주행차량의 위치좌표, 장애물 좌표, 주행경로, 주행경로 주변상황 등을 감안하여 자율주행차량이 안전지대로 이동할 수 있는 목표좌표를 산출하여 자율주행차량으로 전송하도록 구성된다.
한편, 자율주행차량에는 무인으로 차량의 자율주행이 가능하도록 제어하기 위한 자율주행제어기(200)가 구비된다.
상기 자율주행제어기(200)에는 상기 관제서버(100)와 통신상태가 유지되면서 필요한 정보의 송수신이 이루어지도록 하는 통신제어부(210)와, 자율주행차량의 전반적인 자율주행 제어를 수행하는 자율주행 제어부(220)와, 자율주행차량의 운행시 자율주행차량의 상태 및 자율주행차량의 주변 상황을 감시하는 차량주행 감시부(230)가 구비된다.
특히, 상기 차량주행 감시부(230)는 GNSS(Global Navigation Satellite System 또는 RTK(Real Time Kinematic) GPS를 이용해 자율주행차량의 실시간 위치를 파악하는 주행차량 위치 획득부(232)와, 운행중인 자율주행차량 주변의 사물을 인식해 자율주행을 유도하도록 각종 센서모듈, 예로 카메라, 레이저, 라이다 센서 등 자율주행차량에 설치된 각종 센서모듈을 이용하여 자율주행차량 주변의 사물을 파악할 수 있도록 하는 사물정보 획득부(234)를 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 자율주행 제어기(200)에는 자율주행차량의 운행시 필요한 차량 특성치를 파악하기 위한 차량특성 산출부(240)와, 폴백상황에서 관제서버(100)로부터 운행좌표를 수신하여 설정된 프로그램을 통해 이동경로를 산출하는 이동경로 산출부(250)가 구비된다.
상기 차량특성 산출부(240)는 차량의 각종 제원 및 자율주행에 관련된 차량 고유 특성 정보 등이 저장된 메모리부에서 각종 정보를 수집하여 자율주행에 필요한 데이터를 생성 및 제공하도록 구성되는 것으로, 본 발명에 따른 폴백 상황에 대응하기 위해 차량의 최소회전방경과 차량 핸들의 최대 조향각 등의 정보가 상기 차량특성 산출부(240)에서 산출, 제공되도록 구성된다.
또한, 상기 이동경로 산출부(250)는 후술하는 고장감시부에서 자율주행제어기에 이상이 발생된 폴백상황을 감지한 경우, 관제서버(100)로 위치 이동에 필요한 좌표를 요청하여 관제서버(100)에서 위치이동에 필요한 운행좌표를 송신할 경우, 이를 수신하여 설정된 프로그램을 통해 현재 위치좌표에서 목표지점까지 이동할 경로를 파악하는 과정에 보간법(Interpolation)을 이용하여 이동경로를 산출하게 된다.
이와 더불어, 상기 자율주행 제어기(200)에는 자율주행차량이 운행 중 직면한 폴백상황을 대처하기 위해 산출된 이동경로 및 실측 정보를 바탕으로 자율주행차량이 목표좌표를 향해 이동이 이루어지는 추측항법이 가능하도록 제어하는 추측항법 제어부(260)와, 자율주행차량에 탑재된 전체 시스템 및 각종 센서모듈의 고장여부를 감시하기 위한 고장감시부(270)가 더 포함된 구성으로 이루어진다.
상기 추측항법 제어부(260)는 폴백상황에서 자율주행차량이 목표지점까지 이동할 경로가 파악된 경우, 파악된 이동경로를 기반으로 실제 자율주행차량의 실시간 측위정보를 이용하여 추측항법(Dead-Reckoning)이 이루어지도록 함으로써 목표지점까지 자율주행차량이 안전하게 이동하도록 제어하게 된다.
한편, 도 3는 본 발명에 따른 자율주행차량의 폴백 상황에 대응하기 위한 방법을 제공하기 위해, 상기 관제서버(100)와 자율주행차량 측 자율주행제어기(200)에서 수행되는 일련의 작업과정이 간단한 블록도로 도시되어 있고, 도 4는 폴백 대응과정의 전체적인 과정이 플로우차트가 간단하게 도시되어 있다.
도 3 및 도 4를 참고하여 본 발명에 따른 자율주행차량의 폴백(Fall-Back) 대응방법을 설명하면, 자율주행차량(V)과 관제서버(100)는 실시간 통신이 연결된 상태이고, 관제서버(100)에는 자율주행차량의 위치 정보 뿐만 아니라 자율주행차량 주변의 영상, 장애물 정보가 실시간 수신되고 있어서 자율주행차량에 대한 실시간 감시상태가 유지되고 있다(S10).
또한, 자율주행차량은 자율주행시 차량의 상태정보나 경로 주변상황 등에 대해서 실시간 관제서버(100)로 주행정보 뿐만 아니라 각종 정보를 전송하게 된다(S20).
따라서, 원격지에서 자율주행차량이 설정된 경로로 이동하는 과정에서 폴백 상황에 직면하는 경우에 폴백상황을 인지하고, 그 상황을 관제서버로 통지하게 된다(S30).
즉, 상기 관제서버(100)는 자율주행차량에 대한 실시간 감시가 이루어지고 있기 때문에 자율주행차량의 위치 및 장애물에 대한 파악이 가능하다.
따라서, 자율주행차량측에서 폴백상황이 통지되면, 현재 자율주행차량의 현재 위치를 기준으로 운행가능한 경로를 확인하여 이동경로 좌표를 생성한 후에 자율주행차량으로 폴백에 대응하기 위한 운행좌표를 산출하여 전송하게 된다(S40).
자율주행차량의 자율주행 제어기에서는 관제서버로부터 폴백 대응좌표를 수신한 경우, 수신된 운행좌표를 기반으로 차량의 특성치(차량의 최소회전반경)를 감안하여 보간알고리즘을 이용해 경로보간을 수행하고, 경로보간을 통해 자율주행차량의 안전이동이 가능한 이동경로 좌표를 생성하게 된다(S50).
상기 이동경로 좌표를 생성하는데 있어서 경로보간에 이용되는 보간법은 다양한 보간법 중 큐빅 스플라인 보간법(Cubic Spline Interpolation)을 이용하는데, 큐빅 스플라인 보간은 각 점을 지나는 곡선에서 위치와 속도, 가속도의 연속성을 보장하므로 차량의 유연한 이동이 가능한 경로를 추출하는데 적합하다.
경로보간에 이용되는 요소는 차량의 출발점과 도착점의 위치, 속도 가속도를 고려하여 차량이 지나가야 할 몇개의 불연속점들에 대하여 보간법으로 그 중간점들을 구함으로써(도 1의 I구간) 각 점들을 연결한 경로를 통해 차량이 이동될 수 있도록 한다.
그리고, 경로보간시 적용되는 차량 특성치인 최소회전반경(차량곡률반경)은 차량의 전륜 조향각에 좌우되는데, 조향각은 기구적인 메카니즘으로 인해 많은 제약이 있게 되며, 조향각을 기본으로 차량의 최소회전반경을 산출한다.
최소회전반경을 구하는 예는 아래 그림 1 및 식(1),식(2)를 통해 구할 수 있다.
<그림 1> 차량의 최소회전반경 산출예
Figure 112020136083557-pat00001
Figure 112020136083557-pat00002
상기 식(1)에서,
d : 전륜과 후륜의 축간거리
α: 조향각
r : 최소회전반경이고,
차량의 앞바퀴 최대 조향각이 αMax 일때 최소회전반경 rmin 은 아래 식(2)로 계산할 수 있다.
Figure 112020136083557-pat00003
상기 식(2)를 통해 차량의 최소회전반경이 산출된 경우, 보간법을 통해 이동경로를 생성하는 경우, 상기 식(2)에서 구해진 차량의 최소회전반경보다 큰 곡률반경으로 차량의 이동경로가 산출되어야 한다.
한편, 이동경로 좌표 생성 후, 산출된 이동경로 좌표와 실시간 차량에서 획득된 위치좌표를 비교, 보정하여 차량의 실제 운행가능한 최종 경로좌표를 확정하여 관제서버에서 제시한 최종 목표좌표로 차량 운행이 이루어지는 목표좌표 이동단계가 수행된다(S60).
그리고, 상기 목표좌표 이동단계(S60)에서 최종 경로좌표 산출 후에 차량의 조향각을 산출하여 산출된 조향각으로 차량핸들이 조향되도록 하여 목표좌표로 이동이 이루어지게 된다.
이상, 본 발명에 따른 자율주행차량의 폴백에 의한 대응방법에 대하여 첨부된 도면을 토대로 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 당업자는 본 발명의 일부 과정의 단순한 변환 또는 일부 공정의 추가를 통해 변형된 실시예로 폴백 대응방법을 찾아낼 수 있을 것이다.
100 : 관제서버
110 : 통신제어부 120 : 차량주행 감시부
122 : 위치확인부 124 : 영상확인부
130 : 이동경로 좌표 생성부
200 : 자율주행제어기 210 : 통신제어부
220 :자율주행 제어부 230 : 차량주행 감시부
232 : 차량위치 획득부 234 : 사물정보 획득부
240 : 차량특성 산출부 250 : 이동경로 산출부
260 : 추측항법 제어부 270 : 고장감시부
V : 자율주행차량

Claims (3)

  1. 자율주행차량과 원격 통신을 할 수 있는 통신제어부, 상기 자율주행차량의 이동상황을 실시간 감시할 수 있는 차량주행 감시부, 자율주행차량이 이동 중에 폴백(Fall-Back)상황이 발생되어 안전지대로 이동하기 위한 좌표 요청이 있을 경우 자율주행차량의 운행좌표를 산출하여 전송하기 위한 운행좌표 생성부를 구비하는 관제서버와,
    상기 관제서버와 통신상태가 유지되면서 필요한 정보의 송수신이 이루어지도록 하는 통신제어부, 상기 자율주행차량의 전반적인 자율주행 제어를 수행하는 자율주행 제어부, 자율주행차량의 운행시 자율주행차량의 상태 및 자율주행차량의 주변 상황을 감시하는 차량주행 감시부, 자율주행차량의 운행시 필요한 차량 특성치를 파악하기 위한 차량특성 산출부, 폴백상황에서 상기 관제서버로부터 운행좌표를 수신하여 설정된 프로그램을 통해 이동경로를 산출하는 이동경로 산출부, 자율주행차량이 운행 중 직면한 폴백상황을 대처하기 위해 산출된 이동경로 및 실측 정보를 바탕으로 자율주행차량이 목표좌표를 향해 이동이 이루어지는 추측항법이 가능하도록 제어하는 추측항법 제어부, 자율주행차량에 탑재된 전체 시스템 및 각종 센서모듈의 고장여부를 감시하기 위한 고장감시부를 구비하는 자율주행제어기를 구비한 자율주행차량 사이에서 이루어지는 자율주행차량의 폴백에 의한 대응방법으로,
    한 대 이상의 자율주행차량과 원격통신으로 연결된 관제서버를 통해 자율주행차량을 감시하는 단계;
    상기 자율주행제어기를 통해 설정된 경로로 자율주행차량이 이동하면서 자율주행차량에 설치된 센서모듈을 통해 실시간 좌표 및 주행경로 주변의 영상을 획득하여 상기 관제서버로 전송하는 주행정보 전송단계;
    자율주행차량의 운행 중 상기 자율주행제어기에서 이상이 감지된 경우 상기 관제서버로 이상 상태를 알리고 차량운행 가능좌표를 요청하는 폴백(Fall-Back)감지 및 통지단계;
    폴백상태를 통지받은 관제서버는 수신된 자율주행차량의 좌표와 영상을 분석하여 안전하게 이동할 수 있는 운행좌표를 산출, 자율주행차량으로 전송하는 폴백 대응좌표 전송단계;
    상기 관제서버로부터 폴백 대응좌표를 수신한 상기 자율주행제어기에서 수신된 좌표를 기반으로 자율주행차량의 특성치를 감안한 보간알고리즘을 이용해 자율주행차량의 안전이동이 가능한 경로를 산출하는 이동경로 좌표 산출단계;
    산출된 이동경로 좌표와 실시간 자율주행차량에서 획득된 위치좌표를 비교, 보정하여 자율주행차량의 실제 운행가능한 최종 경로좌표를 확정하여 상기 추측항법 제어부의 제어를 통해 목표좌표로 이동하는 목표좌표 이동단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행차량의 폴백에 의한 대응방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이동 경로좌표 산출단계에서 보간알고리즘을 이용하여 안전이동이 가능한 경로좌표 산출시 이용되는 차량 특정치는 계산된 차량 최소회전반경임을 특징으로 하는 자율주행차량의 폴백에 의한 대응방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 목표좌표 이동단계는 최종 경로좌표 산출 후에 차량의 조향각을 산출하여 산출된 조향각으로 핸들제어가 이루어지면서 목표좌표로 이동되는 것을 특징으로 하는 자율주행차량의 폴백에 의한 대응방법.

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