KR102509433B1 - 충돌방지장치 및 충돌방지방법 - Google Patents

충돌방지장치 및 충돌방지방법 Download PDF

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Abstract

자차량이 진행하는 자차량경로와 일정영역이 겹치는 타차량경로로 접근하는 타차량에 있어서, 본 발명은 카메라센서, 레이더센서 및 초음파센서 중 적어도 하나의 센서를 이용하여 타차량의 상대속도와 타차량의 상대가속도인 타차량정보, 타차량과의 종방향거리 및 일정영역의 횡방향거리를 감지하는 제1감지부와; 차량센서를 이용하여 자차량의 속도 및 자차량의 가속도인 자차량정보를 감지하는 제2감지부와; 타차량정보, 자차량정보, (속도와 편제동압력에 대한 횡방향제동거리인)제1데이터 및 (속도와 편제동압력에 대한 종방향제동거리인)제2데이터에 기초하여 편제동압력값을 산출하는 산출부; 및 편제동압력값에 따라 타차량의 반대쪽에 위치하는 자차량의 제동장치를 제어하는 제어부를 포함하는 충돌방지장치에 관한 것이다.

Description

충돌방지장치 및 충돌방지방법{COLLISION AVOIDANCE APPARATUS AND COLLISION AVOIDANCE METHOD}
본 발명은 충돌방지기술에 관한 것이다.
본 발명은 차량간 충돌방지장치에 관한 것으로서, 특히 차선을 침범하여 접근하는 타차량과 자차량간 충돌을 방지할 수 있는 충돌방지기술에 관한 것이다.
일반적으로 차량 주행 중에 운전자는 교통상황을 판단하여 차량을 운전하게 되며, 특히 운전자는 전방과 후방에 진행하는 차량을 적절히 파악하여 안전거리를 유지하면서 운전해야 한다. 그러나, 도로 교통이 혼잡하거나 운전자가 운전에 집중하지 못하여 상황판단을 적절히 하지 못하는 경우에는 다른 차량과 접촉사고가 발생하거나 다른 교통사고를 유발할 수가 있다.
이와 같이 일반적으로 주행 중에 다른 차량과의 안전거리 확보는 운전자의 교통상황에 대한 인지와 판단만으로 이루어지게 되므로, 차량간의 안전거리를 확보하며 돌발적인 충돌 상황 시에 차량을 강제적으로 제동하여 차량간의 충돌을 방지하고자 하는 장치들이 일부 개시되어 있다.
이와 같은 종래의 차량간 충돌방지장치는 다수의 센서로부터 입력된 다른 차량간의 거리와, 주행 차량의 차속을 판단하여 충돌이 발생되는 범위 이내에 다른 차량이 감지되면 제어장치는 제동장치를 제어하여 차량을 제동함으로써, 충돌을 방지한다.
그러나, 종래의 차량간 충돌방지장치는 같은 방향으로 이동하는 타차량과의 충돌만을 방지하는 장치로서, 차선을 침범하여 접근하는(마주하는 방향으로 이동하는) 타차량과의 충돌은 방지하지 못하는 문제점이 있다. 이에, 종래의 충돌방지장치는 추후 무인자동차 시스템에서 심각한 문제점을 초래할 수 있다.
이러한 배경에서, 본 발명의 목적은 일 측면에서 차선을 침범하여 접근하는 타차량과 자차량간 충돌을 방지할 수 있는 충돌방지기술을 제공하는 것이다.
일 측면에서, 자차량이 진행하는 자차량경로와 일정영역이 겹치는 타차량경로로 접근하는 타차량에 있어서 본 발명은 카메라센서, 레이더센서 및 초음파센서 중 적어도 하나의 센서를 이용하여 타차량의 상대속도와 타차량의 상대가속도인 타차량정보, 타차량과의 종방향거리 및 일정영역의 횡방향거리를 감지하는 제1감지부와; 차량센서를 이용하여 자차량의 속도 및 자차량의 가속도인 자차량정보를 감지하는 제2감지부와; 타차량정보, 자차량정보, (속도와 편제동압력에 대한 횡방향제동거리인)제1데이터 및 (속도와 편제동압력에 대한 종방향제동거리인)제2데이터에 기초하여 편제동압력값을 산출하는 산출부; 및 편제동압력값에 따라 타차량의 반대쪽에 위치하는 자차량의 제동장치를 제어하는 제어부를 포함하는 충돌방지장치를 제공한다.
다른 일 측면에서, 자차량이 진행하는 자차량경로와 일정영역이 겹치는 타차량경로로 접근하는 타차량에 있어서 본 발명은 카메라센서, 레이더센서 및 초음파센서 중 적어도 하나의 센서를 이용하여 타차량의 상대속도와 타차량의 상대가속도인 타차량정보, 타차량과의 종방향거리 및 일정영역의 횡방향거리를 감지하는 제1감지단계와; 차량센서를 이용하여 자차량의 속도 및 자차량의 가속도인 자차량정보를 감지하는 제2감지단계와; 타차량정보, 자차량정보, (속도와 편제동압력에 대한 횡방향제동거리인)제1데이터 및 (속도와 편제동압력에 대한 종방향제동거리인)제2데이터에 기초하여 편제동압력값을 산출하는 편제동압력산출단계; 및 편제동압력값에 따라 타차량의 반대쪽에 위치하는 자차량의 제동장치를 제어하는 제1제어단계를 포함하는 충돌방지방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 차선을 침범하여 접근하는 타차량과 자차량간 충돌을 방지할 수 있는 충돌방지기술을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 충돌방지장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 충돌방지장치의 동작을 설명하기 위한 일 예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 충돌방지장치의 동작을 설명하기 위한 상세한 일 예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 충돌방지장치의 동작을 설명하기 위한 상세한 다른 일 예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 산출부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 충돌방지장치의 동작을 설명하기 위한 일 예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 충돌방지장치의 동작을 설명하기 위한 일 예를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 충돌방지방법의 흐름도를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 충돌방지방법의 흐름도를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
또한, 본 발명의 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 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 충돌방지장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 자차량이 진행하는 자차량경로와 일정영역이 겹치는 타차량경로로 접근하는 타차량에 있어서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 충돌방지장치(100)는 카메라센서, 레이더센서 및 초음파센서 중 적어도 하나의 센서를 이용하여 타차량의 상대속도와 타차량의 상대가속도인 타차량정보, 타차량과의 종방향거리 및 상기 일정영역의 횡방향거리를 감지하는 제1감지부(110)와; 차량센서를 이용하여 자차량의 속도 및 자차량의 가속도인 자차량정보를 감지하는 제2감지부(120)와; 타차량정보, 자차량정보, 속도와 편제동압력에 대한 횡방향제동거리인 제1데이터 및 속도와 상기 편제동압력에 대한 종방향제동거리인 제2데이터에 기초하여 편제동압력값을 산출하는 산출부(130); 및 편제동압력값에 따라 타차량의 반대쪽에 위치하는 상기 자차량의 제동장치를 제어하는 제어부(140)를 포함할 수 있다.
카메라센서는 빛을 받아들이는 집광부와 받아들인 빛을 이미지로 담는 촬상기 및 상태를 조절하는 조절장치 등을 포함할 수 있다. 상기 집광부는 빛을 받아 들여 촬상부에 상이 맺히게 하는 부품으로서, 바늘구멍 사진기처럼 단순한 작은 구멍에서부터 여러 종류의 다중 렌즈를 이용하는 복잡한 것까지 다양한 방식이 있다. 일반적인 사진기의 집광부는 렌즈, 조리개 및 렌즈의 거리를 조절하는 장치를 포함한다. 집광부는 일반적으로 사진렌즈로 명명하기도 한다. 상기 촬상부는 집광부로부터 들어온 빛에 의해 생긴 상이 맺히는 부품으로서, 필름 카메라는 이 촬상부에 감광성이 있는 필름을 놓아 촬상하고 이를 현상 및 인화하여 사진을 만드는 반면, 디지털 카메라는 촬상부에 빛의 신호를 전기신호로 바꾸는 장치(CMOS, CCD 등)를 놓아, 전기신호로 바뀐 디지털 이미지를 여러 형식의 이미지 파일로 저장매체에 저장한다. 상기 조절장치는 원하는 이미지를 얻도록 동작하는 부품으로서, 대표적으로 집광부의 구멍크기를 조절하는 조리개와 빛을 받아들이거나 차단하는 셔터 등을 포함할 수 있다. 일 예를 들어, 밝은 곳에서는 조리개를 좁혀 빛의 양을 줄이고 어두운 곳에서는 조리개를 열어 빛의 양을 늘려 적당한 촬상을 할 수 있다. 또한, 운동선수의 빠른 움직임에 대해 셔터의 동작을 빠르게 하여 정지화면으로 촬영할 수 있다. 그 밖에 어두운 곳에서 촬영하기 위한 플래시, 촬영할 대상을 미리 살피는 뷰파인더와 같은 장치도 조절장치에 포함될 수 있다.
레이더센서는 전자파를 발사하고 그것이 물체에 맞고 반사되어 되돌아 오는 전자파를 분석하여 대상물과의 거리를 측정할 수 있는 장치이다. 레이다가 파장이 긴 저주파를 사용하면 전파의 감쇄가 작고 먼 곳까지 탐지할 수가 있지만 정밀한 측정되지 않아 해상도는 나빠지는 특징이 있는 반면, 파장이 짧은 고주파를 사용하면 공기 중에 포함되는 수증기, 눈, 비 등에 흡수 또는 반사되기 쉽기 때문에 감쇄가 커서 먼 곳까지 탐지하지 못하지만 높은 해상도를 얻을 수가 있는 특징이 있다. 이러한 특징에 따라, 대공 레이다, 대지 레이다 등 원거리의 목표물을 빨리 발견할 필요가 있는 경우에는 저주파의 전파를 사용하는 반면, 사격관제 레이더 등 목표의 형태나 크기 등을 정밀하게 측정할 필요가 있는 경우에는 고주파의 전파를 사용한다.
초음파센서는 진동수가 커지면 그 파장은 짧아지는 특성에 의해, 회절현상이 일어나기 어렵고 물체의 그늘이 쉽게 생성되며, 빛과 같이 한 방향으로도 가지런히 전달하는 초음파의 특성을 이용하여 물체의 거리, 위치 및 방향 등을 감지할 수 있는 장치이다. 거리를 감지하기 위해, 초음파센서는 펄스파형의 초음파를 사용하여 발사한 다음에 되돌아오기까지의 시간에 기초하여 물체와의 거리를 감지할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 제1감지부(110)는 전술한 바와 같이 동작하는 감지센서 중 적어도 하나를 이용하여 물체와의 거리를 감지하고, 감지된 물체와의 거리와 동작시간에 기초하여 상기 물체의 상대속도 및 상대가속도를 감지할 수 있다. 상기 물체와의 거리는 물체와의 종방향거리 및 횡방향거리를 포함할 수 있다. 이하의 설명에서, 상기 물체와의 횡방향거리는 자차량이 진행하는 자차량경로와 타차량이 진행하는 타차량경로가 겹치는 일정영역의 횡방향과 대응될 수 있다. 또한 종방향은 자차량의 직진방향을 의미하고, 횡방향은 상기 종방향에 직각인 방향으로서 종방향 및 횡방향으로 구성되는 2차평면은 자차량이 주행하는 도로와 평행을 의미할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 제2감지부(120)는 차량센서 중 하나인 휠속센서를 포함하는 차속센서를 이용하여 자차량의 속도를 감지하고, 차량센서 중 하나인 중력가속도센서를 이용하여 자차량의 가속도를 감지할 수 있다. 이는 하나의 일 예로서, 휠속센서 및 중력가속도센서에 제한되는 것은 아니다. 즉, 제2감지부(120)는 자차량의 속도를 감지할 수 있는 어떠한 센서 및 자차량의 가속도를 감지할 수 있는 어떠한 센서를 이용할 수 있다. 더 나아가, 제2감지부(120)는 속도 및 가속도가 아닌 다른 인자(Factor)를 감지하고, 감지된 인자와 속도 또는 가속도의 메커니즘(Mechanism)에 기초하여 자차량의 속도 및 가속도를 감지할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 산출부(130)는 제1감지부(110)에서 감지된 타차량정보, 제2감지부(120)에서 감지된 자차량정보, 제1데이터 및 제2데이터에 기초하여 편제동압력값을 산출할 수 있다. 상기 제1데이터 및 상기 제2데이터는 실험에 의해 산출될 수 있는 데이터일 수 있다.
자세히 설명하면, 상기 제1데이터는 속도와 편제동압력에 대한 횡방향제동거리로서, 상기 횡방향제동거리는 속도에 비례하고 일정구간의 편제동압력에 비례할 수 있다. 상기 제2데이터는 속도와 편제동압력에 대한 종방향제동거리로서, 상기 종방향제동거리는 속도에 비례하고 편제동압력에 2차 비례할 수 있다. 상기 종방향은 자차량의 직진방향을 의미하고, 상기 횡방향은 자차량의 직진방향에 수직인 방향을 의미할 수 있다. 상기 제1데이터 및 상기 제2데이터는 수행된 실험에 기초하여 미리 설정될 수 있다.
일 예를 들어, 산출부(130)는 제1감지부(110)에서 감지된 일정영역의 횡방향거리와 제2감지부(120)에서 감지된 자차량의 속도를 제1데이터에 입력하여 제1편제동압력값을 산출할 수 있다. 즉, 제1편제동압력값은 횡방향성분만 고려하여 자차량이 타차량과 충돌을 회피하기 위한 편제동압력값일 수 있다.
다른 일 예를 들어, 산출부(130)는 제1감지부(110)에서 감지된 타차량과의 종방향거리 및 타차량정보와 제2감지부(120)에서 감지된 자차량정보에 기초하여 편제동압력에 대한 종방향제동거리를 산출하고, 편제동압력에 대한 종방향제동거리와 자차량의 속도를 제2데이터에 입력하여 제2편제동압력값을 산출할 수 있다. 즉, 제2편제동압력값은 종방향성분만 고려하여 자차량이 타차량과 충돌을 회피하기 위한 편제동압력값일 수 있다.
자세히 설명하면, 편제동압력에 대한 종방향제동거리는 타차량과의 종방향거리를 타차량정보와 자차량정보의 비율로 분할된 거리 중 자차량정보에 대응되는 거리일 수 있다.
상세한 예를 들어 타차량정보와 자차량정보의 비율이 4:6이면, 편제동압력에 대한 종방향거리는 타차량과의 종방향거리의 0.6배일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 제어부(140)는 산출부(130)에서 산출된 편제동압력값에 따라 타차량의 반대쪽에 위치하는 자차량의 제동장치를 제어할 수 있다.
일 예를 들어, 제어부(140)는 산출부(130)에서 산출된 제1편제동압력값 및 제2편제동압력값 중 큰 값에 따라 타차량의 반대쪽에 위치하는 자차량의 제동장치를 제어할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 동작하는 본 발명의 일 실시 예에 따른 충돌방지장치(100)는 자차량이 진행하는 자차량경로와 일정영역이 겹치는 타차량경로로 접근하는 타차량이 존재하는 경우, 자차량은 정지하지 않고 충돌을 회피하여 주행할 수 있는 효과가 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 충돌방지장치의 동작을 설명하기 위한 일 예를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 자차량이 진행하는 자차량경로와 일정영역이 겹치는 타차량경로로 접근하는 타차량에 있어서 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1감지부가 카메라센서, 레이더센서 및 초음파센서 중 적어도 하나의 센서를 이용하여 타차량의 상대속도와 타차량의 상대가속도인 타차량정보, 타차량과의 종방향거리 및 자차량경로와 타차량경로가 겹치는 일정영역의 횡방향거리를 감지할 수 있다(S200).
이에 대해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 충돌방지장치의 동작을 설명하기 위한 상세한 일 예를 도시한 도면인 도 3을 더 참조하여 자세히 설명한다.
도 3은 자차량(310)이 진행하는 자차량경로(320)와 일정영역(350)이 겹치는 타차량경로(340)로 접근하는 타차량(330)에 대한 상세한 일 예이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1감지부가 자차량(310)에 포함된 카메라센서, 레이더센서 및 초음파센서 중 적어도 하나의 센서를 이용하여 타차량(330)의 상대속도, 타차량(330)의 상대가속도, 타차량(330)과의 종방향거리(d1) 및 일정영역(350)의 횡방향거리(d2)를 감지할 수 있다.
상기 타차량(330)의 상대속도는 카메라센서, 레이더센서 및 초음파센서 중 적어도 하나의 센서가 일정시간 간격으로 감지한 타차량(330)과의 거리의 변화량과 상기 일정시간을 나눗셈 연산되어 감지될 수 있다. 상기 타차량(330)의 상대가속도는 감지된 타차량(330)의 상대속도를 상기 일정시간을 한번 더 나눗셈 연산되어 감지될 수 있다.
타차량(330)과의 종방향거리(d1) 및 일정영역(350)의 횡방향거리(d2)는 카메라센서, 레이더센서 및 초음파센서 중 적어도 하나의 센서가 감지한 타차량(330)과의 거리를 종방향성분과 횡방향성분에 대응되는 거리일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 제1감지부는 카메라센서, 레이더센서 및 초음파센서 중 둘 이상의 센서를 이용하면, 개별 센서의 출력을 퓨전하여 타차량의 상대속도, 타차량의 상대가속도, 타차량과의 종방향거리(d1) 및 일정영역의 횡방향거리(d2)를 보다 정확하게 감지할 수 있다.
S200 단계가 수행되면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 제2감지부가 자차량에 포함된 차량센서를 이용하여 자차량의 속도 및 자차량의 가속도인 자차량정보를 감지할 수 있다(S210).
상기 차량센서는 휠속센서 및 중력가속도센서일 수 있으나, 이에 제한되지 않고, 속도 및 가속도를 감지할 수 있는 어떠한 센서를 이용할 수 있다.
이후, 본 발명의 일 실시 예에 따른 산출부가 S200 단계에서 감지된 타차량정보, S210 단계에서 감지된 자차량정보, 제1데이터 및 제2데이터에 기초하여 편제동압력값을 산출할 수 있다(S220).
이에 대해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 충돌방지장치의 동작을 설명하기 위한 상세한 다른 일 예를 도시한 도면인 도 4와 본 발명의 일 실시 예에 따른 산출부의 동작을 설명하기 위한 도면인 도 5를 참조하여 자세히 설명한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 산출부는 S200 단계에서 감지된 타차량과의 종방향거리(d1)를 타차량정보(S200 단계에서 감지된)와 자차량정보(S210 단계에서 감지된)의 비율에 기초하여 편제동압력에 대한 종방향제동거리(d1, 1)을 산출할 수 있다.
타차량과의 종방향거리(d1) 및 편제동압력에 대한 종방향제동거리(d1, 1)에 대해 자세히 설명하면 다음 수학식 1의 관계 있으며, 이러한 관계에 따른 비율에 기초하여 편제동압력에 대한 종방향제동거리(d1, 1)는 산출될 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112016005975940-pat00001
Figure 112016005975940-pat00002
여기서, v1은 자차량의 속도이고 a1은 자차량의 가속도이고, v2는 타차량의 속도이고 a2는 타차량의 가속이며, dT는 자차량(310)이 d1, 1까지 이동하는데 걸리는 시간을 의미함.
이후, 산출부는 자차량의 속도(S210 단계에서 감지된)와 상기 편제동압력에 대한 종방향제동거리(d1, 1)를 제2데이터(도 5의 B)에 입력하여 제2편제동압력값을 산출할 수 있다. 제2데이터(도 5의 B)에 의한 종방향제동거리(d1, 1)는 속도(v3 > v2 > v1)에 비례하거나 또는 편제동압력(Pb)에 2차 비례할 수 있다.
종방향정보와 달리 횡방향정보의 경우, 산출부는 S200 단계에서 감지된 자차량의 속도와 일정영역(자차량경로와 타차량경로가 겹치는 영역)의 횡방향거리를 제2데이터(도 5의 A)에 입력하여 제1편제동압력값을 산출할 수 있다. 제1데이터(도 5의 A)에 의한 횡방향제동거리(d2)는 속도(v3 > v2 > v1)에 비례하거나 또는 일정구간(Pb, 1)의 편제동압력(Pb)에 비례할 수 있다.
이후, 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어부가 S220 단계에서 산출된 편제동압력값에 따라 타차량의 반대쪽에 위치하는 제동장치를 제어할 수 있다(S230).
도 4를 참조하면, 제어부가 산출된 편제동압력값에 따라 타차량의 반대쪽에 위치하는 제동장치(311)을 제어함에 따라 자차량(310)은 우회전(410)할 수 있다.
이에, 제어완료시간(자차량(311)이 직진하면 타차량(330)과 충돌될 시간) 이후 우회전(410)한 자차량(315)과 직진(420)한 타차량(335)은 충돌을 회피할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 충돌방지장치의 동작을 설명하기 위한 일 예를 도시한 도면이다.
본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 충돌방지장치의 산출부는 자차량정보 및 편제동압력에 대한 종방향제동거리에 기초하여 제동장치의 제어완료시간을 더 산출할 수 있다. 이에, 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 충돌방지장치의 제어부는 제어완료시간 이후 편제동압력값에 따라 타차량쪽에 위치하는 자차량의 제동장치를 더 제어할 수 있다.
도 6을 참조하면, 자차량이 진행하는 자차량경로와 일정영역이 겹치는 타차량경로로 접근하는 타차량에 있어서 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 충돌방지장치는 제1감지부가 카메라센서, 레이더센서 및 초음파센서 중 적어도 하나의 센서를 이용하여 타차량의 상대속도와 타차량의 상대가속도인 타차량정보, 타차량과의 종방향거리 및 자차량경로와 타차량경로가 겹치는 일정영역의 횡방향거리를 감지하고(S200), 제2감지부가 자차량에 포함된 차량센서를 이용하여 자차량의 속도 및 자차량의 가속도인 자차량정보를 감지하고(S210), 산출부가 S200 단계에서 감지된 타차량정보, S210 단계에서 감지된 자차량정보, 제1데이터 및 제2데이터에 기초하여 편제동압력값을 산출하며(S220), 자차량정보 및 편제동압력에 대한 종방향제동거리에 기초하여 제동장치의 제어완료시간을 더 산출할 수 있다(S600).
일 예를 들어, 산출부는 초기 속도(v)를 가지는 자차량이 일정한 가속도(a)로 운동하여 제어완료시간(dT)동안 이동한 거리(d1, 1)와의 관계식에 의해 산출된 다음 수학식2에 기초하여 제어완료시간(dT)을 산출할 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112016005975940-pat00003
상기 수학식2는 초기 속도(v)를 가지며 일정한 가속도(a)로 이동하는 자차량에 있어서 시간을 변수로 한 이동거리인 2차 함수에 대한 근으로서, 자세한 설명은 본 발명의 논지를 흐릴 수 있으므로 생략한다.
이후, 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 제어부가 S220 단계에서 산출된 편제동압력값에 따라 타차량의 반대쪽에 위치하는 제동장치를 1차 제어하고(S230), S600 단계에서 산출된 제어완료시간 이후 상기 편제동압력값에 따라 타차량쪽에 위치하는 제동장치를 2차 제어할 수 있다(S610).
도 6과 같이 동작하는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 충돌방지장치는 자차량이 진행하는 자차량경로와 일정영역이 겹치는 타차량경로로 접근하는 타차량이 존재하는 경우, 자차량은 정지하지 않고 충돌을 회피한 후 차선에 평행하여 주행할 수 있는 효과가 있다. 이는, 무인 차량의 자율주행에 효과적으로 적용될 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 충돌방지장치의 동작을 설명하기 위한 일 예를 도시한 도면이다.
본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 충돌방지장치의 제어부는 타차량과의 종방향거리가 미리 설정된 경보거리보다 작으면, 알림을 제공하도록 알림장치를 더 제어할 수 있다.
도 7을 참조하면, 자차량이 진행하는 자차량경로와 일정영역이 겹치는 타차량경로로 접근하는 타차량에 있어서 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 충돌방지장치는 제1감지부가 카메라센서, 레이더센서 및 초음파센서 중 적어도 하나의 센서를 이용하여 타차량의 상대속도와 타차량의 상대가속도인 타차량정보, 타차량과의 종방향거리 및 자차량경로와 타차량경로가 겹치는 일정영역의 횡방향거리를 감지하고(S200), 제어부가 S200 단계에서 감지된 타차량과의 종방향거리가 미리 설정된 경보거리보다 작은지 판단한다(S700).
상기 경보거리는 실험데이터에 기초하여 설정될 수 있는 값으로서, 편제동압력에 대한 종방향제동거리에 비례할 수 있으며, 여유거리를 더 포함할 수 있다. 다시 말해, 자차량의 제동장치의 성능이 좋을수록 상기 경보거리는 작게 설정될 수 있다.
S700 단계에서 타차량과의 종방향거리가 미리 설정된 경보거리보다 작은 것으로 판단되면(YES), 제어부는 알림을 제공하도록 알림장치를 1차 제어할 수 있다(S710).
상기 알림장치는 운전자에게 시각적, 청각적 또는 촉각적인 알림을 제공할 수 있는 장치로서, 운전자로 하여금 자차량이 진행하는 자차량경로와 일정영역이 겹치는 타차량경로로 타차량이 접근하고 있음을 알릴 수 있다.
이후, 제2감지부가 자차량에 포함된 차량센서를 이용하여 자차량의 속도 및 자차량의 가속도인 자차량정보를 감지하고(S210), 산출부가 S200 단계에서 감지된 타차량정보, S210 단계에서 감지된 자차량정보, 제1데이터 및 제2데이터에 기초하여 편제동압력값을 산출하며(S220), 제어부가 S220 단계에서 산출된 편제동압력값에 따라 타차량의 반대쪽에 위치하는 제동장치를 2차 제어할 수 있다(S230).
도 7과 같이 동작하는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 충돌방지장치는 운전자에게 자차량이 진행하는 자차량경로와 일정영역이 겹치는 타차량경로로 접근하는 타차량과의 충돌위험을 알릴 수 있다. 또한, 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 충돌방지장치는 자차량이 진행하는 자차량경로와 일정영역이 겹치는 타차량경로로 접근하는 타차량과의 충돌위험이 존재하지 않으면 제2감지부, 산출부의 동작 및 제어부의 일부 동작을 수행하지 않음으로써, 동작의 프로세스가 경량화되는 효과를 창출할 수 있다.
다시 말해, 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 충돌방지장치는 본 발명의 조건인 자차량이 진행하는 자차량경로와 일정영역이 겹치는 타차량경로로 접근하는 타차량과의 충돌위험을 판단하여, 충돌위험이 존재하는 것으로 판단되는 경우에만 제2감지부, 산출부 및 제어부의 동작을 수행할 수 있다.
이하에서는 도 1 내지 도7을 이용하여 설명한 충돌방지장치가 수행하는 동작인 충돌방지방법에 대해서 간략하게 설명한다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 충돌방지방법의 흐름도를 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 자차량이 진행하는 자차량경로와 일정영역이 겹치는 타차량경로로 접근하는 타차량에 있어서 본 발명의 일 실시 예에 따른 충돌방지방법은 카메라센서, 레이더센서 및 초음파센서 중 적어도 하나의 센서를 이용하여 타차량의 상대속도와 타차량의 상대가속도인 타차량정보, 타차량과의 종방향거리 및 일정영역의 횡방향거리를 감지하는 제1감지단계(S800)와; 차량센서를 이용하여 자차량의 속도 및 자차량의 가속도인 자차량정보를 감지하는 제2감지단계(S810)와; 타차량정보, 자차량정보, (속도와 편제동압력에 대한 횡방향제동거리인)제1데이터 및 (상기 속도와 상기 편제동압력에 대한 종방향제동거리인)제2데이터에 기초하여 편제동압력값을 산출하는 편제동압력산출단계(S820); 및 산출된 편제동압력값에 따라 타차량의 반대쪽에 위치하는 자차량의 제동장치를 제어하는 제1제어단계(S830)를 포함할 수 있다.
카메라센서는 빛을 받아들이는 집광부와 받아들인 빛을 이미지로 담는 촬상기 및 상태를 조절하는 조절장치 등을 포함할 수 있다. 상기 집광부는 빛을 받아 들여 촬상부에 상이 맺히게 하는 부품으로서, 바늘구멍 사진기처럼 단순한 작은 구멍에서부터 여러 종류의 다중 렌즈를 이용하는 복잡한 것까지 다양한 방식이 있다. 일반적인 사진기의 집광부는 렌즈, 조리개 및 렌즈의 거리를 조절하는 장치를 포함한다. 집광부는 일반적으로 사진렌즈로 명명하기도 한다. 상기 촬상부는 집광부로부터 들어온 빛에 의해 생긴 상이 맺히는 부품으로서, 필름 카메라는 이 촬상부에 감광성이 있는 필름을 놓아 촬상하고 이를 현상 및 인화하여 사진을 만드는 반면, 디지털 카메라는 촬상부에 빛의 신호를 전기신호로 바꾸는 장치(CMOS, CCD 등)를 놓아, 전기신호로 바뀐 디지털 이미지를 여러 형식의 이미지 파일로 저장매체에 저장한다. 상기 조절장치는 원하는 이미지를 얻도록 동작하는 부품으로서, 대표적으로 집광부의 구멍크기를 조절하는 조리개와 빛을 받아들이거나 차단하는 셔터 등을 포함할 수 있다. 일 예를 들어, 밝은 곳에서는 조리개를 좁혀 빛의 양을 줄이고 어두운 곳에서는 조리개를 열어 빛의 양을 늘려 적당한 촬상을 할 수 있다. 또한, 운동선수의 빠른 움직임에 대해 셔터의 동작을 빠르게 하여 정지화면으로 촬영할 수 있다. 그 밖에 어두운 곳에서 촬영하기 위한 플래시, 촬영할 대상을 미리 살피는 뷰파인더와 같은 장치도 조절장치에 포함될 수 있다.
레이더센서는 전자파를 발사하고 그것이 물체에 맞고 반사되어 되돌아 오는 전자파를 분석하여 대상물과의 거리를 측정할 수 있는 장치이다. 레이다가 파장이 긴 저주파를 사용하면 전파의 감쇄가 작고 먼 곳까지 탐지할 수가 있지만 정밀한 측정되지 않아 해상도는 나빠지는 특징이 있는 반면, 파장이 짧은 고주파를 사용하면 공기 중에 포함되는 수증기, 눈, 비 등에 흡수 또는 반사되기 쉽기 때문에 감쇄가 커서 먼 곳까지 탐지하지 못하지만 높은 해상도를 얻을 수가 있는 특징이 있다. 이러한 특징에 따라, 대공 레이다, 대지 레이다 등 원거리의 목표물을 빨리 발견할 필요가 있는 경우에는 저주파의 전파를 사용하는 반면, 사격관제 레이더 등 목표의 형태나 크기 등을 정밀하게 측정할 필요가 있는 경우에는 고주파의 전파를 사용한다.
초음파센서는 진동수가 커지면 그 파장은 짧아지는 특성에 의해, 회절현상이 일어나기 어렵고 물체의 그늘이 쉽게 생성되며, 빛과 같이 한 방향으로도 가지런히 전달하는 초음파의 특성을 이용하여 물체의 거리, 위치 및 방향 등을 감지할 수 있는 장치이다. 거리를 감지하기 위해, 초음파센서는 펄스파형의 초음파를 사용하여 발사한 다음에 되돌아오기까지의 시간에 기초하여 물체와의 거리를 감지할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 제1감지단계(S800)는 전술한 바와 같이 동작하는 감지센서 중 적어도 하나를 이용하여 물체와의 거리를 감지하고, 감지된 물체와의 거리와 동작시간에 기초하여 상기 물체의 상대속도 및 상대가속도를 감지할 수 있다. 상기 물체와의 거리는 물체와의 종방향거리 및 횡방향거리를 포함할 수 있다. 이하의 설명에서, 상기 물체와의 횡방향거리는 자차량이 진행하는 자차량경로와 타차량이 진행하는 타차량경로가 겹치는 일정영역의 횡방향과 대응될 수 있다. 또한 종방향은 자차량의 직진방향을 의미하고, 횡방향은 상기 종방향에 직각인 방향으로서 종방향 및 횡방향으로 구성되는 2차평면은 자차량이 주행하는 도로와 평행을 의미할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 제2감지단계(S810)는 차량센서 중 하나인 휠속센서를 포함하는 차속센서를 이용하여 자차량의 속도를 감지하고, 차량센서 중 하나인 중력가속도센서를 이용하여 자차량의 가속도를 감지할 수 있다. 이는 하나의 일 예로서, 휠속센서 및 중력가속도센서에 제한되는 것은 아니다. 즉, 제2감지단계(S810)는 자차량의 속도를 감지할 수 있는 어떠한 센서 및 자차량의 가속도를 감지할 수 있는 어떠한 센서를 이용할 수 있다. 더 나아가, 제2감지단계(S810)는 속도 및 가속도가 아닌 다른 인자(Factor)를 감지하고, 감지된 인자와 속도 또는 가속도의 메커니즘(Mechanism)에 기초하여 자차량의 속도 및 가속도를 감지할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 편제동압력산출단계(S820)는 제1감지단계(S800)에서 감지된 타차량정보, 제2감지단계(S810)에서 감지된 자차량정보, 제1데이터 및 제2데이터에 기초하여 편제동압력값을 산출할 수 있다. 상기 제1데이터 및 상기 제2데이터는 실험에 의해 산출될 수 있는 데이터일 수 있다.
자세히 설명하면, 상기 제1데이터는 속도와 편제동압력에 대한 횡방향제동거리로서, 상기 횡방향제동거리는 속도에 비례하고 일정구간의 편제동압력에 비례할 수 있다. 상기 제2데이터는 속도와 편제동압력에 대한 종방향제동거리로서, 상기 종방향제동거리는 속도에 비례하고 편제동압력에 2차 비례할 수 있다. 상기 종방향은 자차량의 직진방향을 의미하고, 상기 횡방향은 자차량의 직진방향에 수직인 방향을 의미할 수 있다. 상기 제1데이터 및 상기 제2데이터는 수행된 실험에 기초하여 미리 설정될 수 있다.
일 예를 들어, 편제동압력산출단계(S820)는 제1감지단계(S800)에서 감지된 일정영역의 횡방향거리와 제2감지부(120)에서 감지된 자차량의 속도를 제1데이터에 입력하여 제1편제동압력값을 산출할 수 있다. 즉, 제1편제동압력값은 횡방향성분만 고려하여 자차량이 타차량과 충돌을 회피하기 위한 편제동압력값일 수 있다.
다른 일 예를 들어, 편제동압력산출단계(S820)는 제1감지단계(S800)에서 감지된 타차량과의 종방향거리 및 타차량정보와 제2감지단계(S810)에서 감지된 자차량정보에 기초하여 편제동압력에 대한 종방향제동거리를 산출하고, 편제동압력에 대한 종방향제동거리와 자차량의 속도를 제2데이터에 입력하여 제2편제동압력값을 산출할 수 있다. 즉, 제2편제동압력값은 종방향성분만 고려하여 자차량이 타차량과 충돌을 회피하기 위한 편제동압력값일 수 있다.
자세히 설명하면, 편제동압력에 대한 종방향제동거리는 타차량과의 종방향거리를 타차량정보와 자차량정보의 비율로 분할된 거리 중 자차량정보에 대응되는 거리일 수 있다.
상세한 예를 들어 타차량정보와 자차량정보의 비율이 4:6이면, 편제동압력에 대한 종방향거리는 타차량과의 종방향거리의 0.6배일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 제어단계(S830)는 편제동압력산출단계(S820)에서 산출된 편제동압력값에 따라 타차량의 반대쪽에 위치하는 자차량의 제동장치를 제어할 수 있다.
일 예를 들어, 제어단계(S830)는 편제동압력산출단계(S820)에서 산출된 제1편제동압력값 및 제2편제동압력값 중 큰 값에 따라 타차량의 반대쪽에 위치하는 자차량의 제동장치를 제어할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 동작하는 본 발명의 일 실시 예에 따른 충돌방지방법은 자차량이 진행하는 자차량경로와 일정영역이 겹치는 타차량경로로 접근하는 타차량이 존재하는 경우, 자차량은 정지하지 않고 충돌을 회피하여 주행할 수 있는 효과가 있다.
도 9는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 충돌방지방법의 흐름도를 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 충돌방지방법은 도 8의 본 발명의 일 실시 예에 따른 충돌방지방법에 제1감지단계(S800)에서 감지된 자차량정보 및 편제동압력에 대한 종방향제동거리에 기초하여 제동장치의 제어완료시간을 산출하는 제어완료시간산출단계(S900) 및 산출된 제어완료시간 이후, 편제동압력산출단계(S820)에서 산출된 편제동압력값에 따라 타차량쪽에 위치하는 자차량의 제동장치를 제어하는 제2제어단계(S910)를 더 포함할 수 있다.
일 예를 들어, 제어완료시간산출단계(S900)는 자차량의 속도, 자차량의 가속도 및 편제동압력에 대한 종방향제동거리를 전술한 수학식2에 입력하여 제동장치의 제어완료시간을 산출할 수 있다.
이후, 제2제어단계(S910)는 제어완료시간산출단계(S900)에서 산출된 제어완료시간 이후 편제동압력값에 따라 타차량쪽에 위치하는 자차량의 제동장치를 제어할 수 있다.
제어완료시간산출단계(S900)는 도 9에 도시된 바와 같이, 제1제어단계(S830) 다음에 수행될 수 있으나, 이에 제한되지 않고 제1제어단계(S830) 이전에 수행될 수도 있다.
도 9과 같이 동작하는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 충돌방지방법에 의하면 자차량이 진행하는 자차량경로와 일정영역이 겹치는 타차량경로로 접근하는 타차량이 존재하는 경우, 자차량은 정지하지 않고 충돌을 회피한 후 차선에 평행하여 주행할 수 있는 효과가 있다. 이는, 무인 차량의 자율주행에 효과적으로 적용될 수 있다.
이 외에도 본 발명의 충돌방지방법은 도 1 내지 도 7에 기초하여 설명한 본 발명의 충돌방지장치가 수행하는 각 동작을 모두 수행할 수 있다.
이상에서의 설명 및 첨부된 도면은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 나타낸 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 구성의 결합, 분리, 치환 및 변경 등의 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.

Claims (10)

  1. 자차량이 진행하는 자차량경로와 일정영역이 겹치는 타차량경로로 접근하는 타차량에 있어서 카메라센서, 레이더센서 및 초음파센서 중 적어도 하나의 센서를 이용하여 상기 타차량의 상대속도와 상기 타차량의 상대가속도인 타차량정보, 상기 타차량과의 종방향거리 및 상기 일정영역의 횡방향거리를 감지하는 제1감지부;
    차량센서를 이용하여 상기 자차량의 속도 및 상기 자차량의 가속도인 자차량정보를 감지하는 제2감지부;
    상기 타차량정보, 상기 자차량정보, (속도와 편제동압력에 대한 횡방향제동거리인)제1데이터 및 (상기 속도와 상기 편제동압력에 대한 종방향제동거리인)제2데이터에 기초하여 편제동압력값을 산출하는 산출부; 및
    상기 편제동압력값에 따라 상기 타차량의 반대쪽에 위치하는 상기 자차량의 제동장치를 제어하는 제어부를 포함하되,
    상기 편제동압력값은,
    상기 횡방향제동거리에 기초하여 산출되는 제1편제동압력값 및 상기 종방향제동거리에 기초하여 산출되는 제2편제동압력값을 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 제1편제동압력값 및 상기 제2편제동압력값 중 큰 값에 따라 상기 타차량의 반대쪽에 위치하는 상기 자차량의 제동장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 충돌방지장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1데이터는, 상기 속도에 비례하는 횡방향제동거리 또는 일정구간의 상기 편제동압력에 비례하는 횡방향제동거리이고,
    상기 제2데이터는, 상기 속도에 비례하는 종방향제동거리 또는 상기 편제동압력에 2차 비례하는 종방향제동거리인 것을 특징으로 하는 충돌방지장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 산출부는,
    상기 일정영역의 횡방향거리와 상기 자차량의 속도를 상기 제1데이터에 입력하여 제1편제동압력값을 산출하는 것을 특징으로 하는 충돌방지장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 산출부는,
    상기 타차량과의 종방향거리 및 상기 타차량정보와 상기 자차량정보의 비율에 기초하여 편제동압력에 대한 종방향제동거리를 산출하고, 상기 편제동압력에 대한 종방향제동거리와 상기 자차량의 속도를 상기 제2데이터에 입력하여 제2편제동압력값을 산출하는 것을 특징으로 하는 충돌방지장치.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 산출부는, 상기 자차량정보 및 상기 편제동압력에 대한 종방향제동거리에 기초하여 상기 제동장치의 제어완료시간을 더 산출하고,
    상기 제어부는,
    상기 제어완료시간 이후, 상기 편제동압력값에 따라 상기 타차량쪽에 위치하는 상기 자차량의 제동장치를 더 제어하는 것을 특징으로 하는 충돌방지장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제1감지부는,
    둘 이상의 센서를 이용하는 경우, 개별 센서의 출력을 퓨전(Fusion)하여 상기 타차량정보, 상기 타차량과의 종방향거리 및 상기 일정영역의 횡방향거리를 감지하는 것을 특징으로 하는 충돌방지장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 타차량과의 종방향거리가 미리 설정된 경보거리보다 작으면, 알림을 제공하도록 알림장치를 더 제어하는 것을 특징으로 하는 충돌방지장치.
  9. 자차량이 진행하는 자차량경로와 일정영역이 겹치는 타차량경로로 접근하는 타차량에 있어서 카메라센서, 레이더센서 및 초음파센서 중 적어도 하나의 센서를 이용하여 상기 타차량의 상대속도와 상기 타차량의 상대가속도인 타차량정보, 상기 타차량과의 종방향거리 및 상기 일정영역의 횡방향거리를 감지하는 제1감지단계;
    차량센서를 이용하여 상기 자차량의 속도 및 상기 자차량의 가속도인 자차량정보를 감지하는 제2감지단계;
    상기 타차량정보, 상기 자차량정보, (속도와 편제동압력에 대한 횡방향제동거리인)제1데이터 및 (상기 속도와 상기 편제동압력에 대한 종방향제동거리인)제2데이터에 기초하여 편제동압력값을 산출하는 편제동압력산출단계; 및
    상기 편제동압력값에 따라 상기 타차량의 반대쪽에 위치하는 상기 자차량의 제동장치를 제어하는 제1제어단계를 포함하되,
    상기 편제동압력값은,
    상기 횡방향제동거리에 기초하여 산출되는 제1편제동압력값 및 상기 종방향제동거리에 기초하여 산출되는 제2편제동압력값을 포함하고,
    상기 제1제어단계는,
    상기 제1편제동압력값 및 상기 제2편제동압력값 중 큰 값에 따라 상기 타차량의 반대쪽에 위치하는 상기 자차량의 제동장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 충돌방지방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 자차량정보 및 상기 편제동압력에 대한 종방향제동거리에 기초하여 상기 제동장치의 제어완료시간을 산출하는 제어완료시간산출단계를 더 포함하고,
    상기 제어완료시간 이후, 상기 편제동압력값에 따라 상기 타차량쪽에 위치하는 상기 자차량의 제동장치를 제어하는 제2제어단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충돌방지방법.
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