KR102538104B1 - 라이다 검지형 도로 시설물 - Google Patents

라이다 검지형 도로 시설물 Download PDF

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김지수
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한국건설기술연구원
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Abstract

라이다 검지형 도로 시설물이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 라이다 검지형 도로 시설물은, 자율주행차량의 주행 또는 상기 자율주행차량이 주행하는 도로의 안전에 대한 정보인 안전 정보를 제공하는 안전 정보 제공부; 및 일 측이 상기 안전 정보 제공부와 연결되고 타 측이 상기 도로 또는 상기 도로 주변의 지면에 고정되어 상기 안전 정보 제공부를 지지하는 지지부;를 포함하며, 상기 안전 정보는 상기 자율주행차량에 구비된 라이다에서 방출되는 레이저를 이용하여 제공되고, 상기 안전 정보 제공부는, 상기 안전 정보를 제공하기 위해 반사 강도(Intensity) 또는 점군수(NPC, Number of Point Cloud)를 이용하며, 상기 반사 강도가 제1반사강도 이상인 색상 또는 재질을 사용하거나 상기 점군수가 제1점군수 이상인 모양 또는 배치를 사용하며, 상기 제1반사강도는 제2반사강도보다 높은 반사강도이다.

Description

라이다 검지형 도로 시설물{LiDAR detection type road facility}
본 발명은 라이다 검지형 도로 시설물에 관한 것으로, 특히, 자율주행차량의 도로 주행 시 날씨 등의 주변 환경이 변화하더라도 자율주행차량에 구비되는 라이다의 검지 성능의 하락 폭을 감소시킬 수 있는 라이다 검지형 도로 시설물에 관한 것이다.
일반적으로 자율주행차량은 주행 중에 차량의 위치를 좌표화 하여 거동한다. 이를 위해 차량의 위치를 추정하여야 하며, 차량의 위치 추정은 일반적으로 GPS를 기반으로 수행된다. 하지만, GPS의 경우 시간 지연 등으로 인하여 그 위치 측정에 오차가 발생할 가능성이 존재한다. 따라서, 자율주행차량은 GSP를 보정하기 위하여 주변 환경(Circumstance) 정보를 수집하여 활용하도록 구성된다.
주변 환경 정보들 중, 현 단계에서 자율주행차량이 수집하여 주변 정보로 활용하는 시설물들은 도로안전시설물 및 교통안전시설물이다. 이는, 차량이 주행하게 되는 도로에 필수적으로 설치되는 시설물들이며, 한번 설치되면 특별한 이유 없이는 위치가 변경되지 않는 고정된 좌표를 갖기 때문이다. 이러한 도로안전/교통안전 시설물은 대표적으로는 차선, 교통안전표지, 연석, 방호울타리(가드레일), 지주, 시선유도봉 및 신호기 등이 존재한다.
자율주행차량은 주변 환경 정보를 수집하기 위하여 센서를 활용한다. 자율주행차량에서 가장 많이 활용되는 센서는 영상 센서(Vision sensor), LiDAR, 레이더 등이 있으나, 악천후(비/안개 등)와 주/야간, 햇빛 등의 영향을 받아 성능이 달라지는(하락하는) 것으로 알려져 있다.
LiDAR는 영상 센서에 비하여 악천후와 조도의 영향에 의한 성능 하락 폭이 낮고, 주변 환경 정보를 3D 형태로 검지하여 표출할 수 있는 장점이 존재하여 대부분의 자율주행차량에 필수 센서로 활용되고 있으나, 특정 기상 상황이나 검지하는 물체의 종류에 따라 성능이 하락한다는 문제점이 존재한다.
한국등록번호 제10-2237485호
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예는 라이다 검지 성능을 향상시키기 위해 개선된 도로안전시설물 및 교통 안전 시설물인 라이다 검지형 도로 시설물을 제공하고자 한다.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 라이다 검지형 도로 시설물이 제공된다. 상기 라이다 검지형 도로 시설물은, 자율주행차량의 주행 또는 상기 자율주행차량이 주행하는 도로의 안전에 대한 정보인 안전 정보를 제공하는 안전 정보 제공부; 및 일 측이 상기 안전 정보 제공부와 연결되고 타 측이 상기 도로 또는 상기 도로 주변의 지면에 고정되어 상기 안전 정보 제공부를 지지하는 지지부;를 포함하며, 상기 안전 정보는 상기 자율주행차량에 구비된 라이다에서 방출되는 레이저를 이용하여 제공되고, 상기 안전 정보 제공부는, 상기 안전 정보를 제공하기 위해 반사 강도(Intensity) 또는 점군수(NPC, Number of Point Cloud)를 이용하며, 상기 반사 강도가 제1반사강도 이상인 색상 또는 재질을 사용하거나 상기 점군수가 제1점군수 이상인 모양 또는 배치를 사용하며, 상기 제1반사강도는 제2반사강도보다 높은 반사강도이다.
상기 제1반사강도 이상인 색상을 사용하는 경우, 상기 안전 정보 제공부는 상기 안전 정보를 제공하기 위해 상기 제1반사강도 이상 색상인 유효 색상만을 사용하여 형성되거나 상기 제2반사강도 이하 색상인 대비 색상 및 상기 유효 색상을 사용하여 형성될 수 있다.
상기 유효 색상은 흰색, 빨간색 및 노란색이고 상기 대비 색상은 검정색이며, 상기 유효 색상만을 사용하여 상기 안전 정보를 제공하는 경우, 상기 안전 정보는 적어도 두 개의 유효 색상을 이용하여 제공될 수 있다.
상기 유효 색상과 상기 검은 색을 사용하는 경우, 상기 유효 색상 및 상기 검은 색의 패턴을 이용하여 추가 안전 정보를 더 포함하여 제공될 수 있다.
상기 제1반사강도 이상을 가지는 재질을 사용하는 경우, 상기 안전 정보 제공부는, 상기 제1반사강도 이상을 가지는 재질인 유효 재질만을 사용하거나, 상기 제2반사강도 이하를 가지는 재질인 비교 재질 및 상기 유효 재질을 모두 사용하여 상기 안전 정보를 제공하도록 형성될 수 있다.
상기 유효 재질은 알루미늄, 재귀반사시트지, 코팅된 필름지를 포함하고 상기 비교 재질은 고무 또는 나무를 포함하며, 상기 안전 정보 제공부에 상기 유효 재질만을 사용하여 상기 안전 정보를 제공하는 경우, 상기 지지부는 비교 재질을 사용하여 형성되며, 상기 안전 정보 제공부에서 멀어지는 하부로 갈수록 상기 반사강도가 낮은 재질로 형성될 수 있다.
상기 안전 정보 제공부에 상기 비교 재질 및 상기 유효 재질을 모두 사용하여 상기 안전 정보를 제공하는 경우, 상기 안전 정보 제공부의 배경이 상기 비교 재질을 이용하여 형성되고, 상기 배경에 형성되는 상기 안전 정보는 상기 유효 재질을 이용하여 형성될 수 있다.
상기 제1점군수 이상인 모양을 사용하는 경우, 상기 안전 정보 제공부는, 상기 안전 정보를 제공하기 위해 상기 제1점군수 이상을 가질 수 있는 유효 모양으로 형성되며, 상기 유효 모양은, 상기 안전 정보 제공부에 입사하는 상기 레이저인 입사광과 상기 안전 정보 제공부에서 반사되어 방출되는 상기 레이저인 반사광의 각도가 기 설정된 유효 각도 이하가 되도록 평면 또는 직교하는 형태일 수 있다.
상기 제1점군수 이상인 배치를 사용하는 경우, 상기 자율주행차량의 이동 방향으로 기 설정된 간격으로 복수개가 설치될 수 있다.
각각의 상기 안전 정보 제공부는 상기 이동 방향과 기 설정된 각도를 가지도록 형성되며, 상기 기 설정된 각도는 상기 이동 방향을 기준으로 상기 안전 정보 제공부의 양 측 중 상기 자율주행차량이 접근하는 측이 음각으로 형성되고 타 측이 양각으로 형성되어 생성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 검지형 도로 시설물은, 기상 상태 등 자율주행차량의 주행 환경이 변화하더라도 자율주행차량에 구비되는 라이다의 검지 성능의 악천후에 의한 하락 폭을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기 설정된 기준 반사강도를 만족하는 재질들을 이용하여 안전 정보를 제공하는 라이다 검지형 도로 시설물의 일 예이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기 설정된 기준 반사강도를 만족하는 색을 이용하여 안전 정보를 제공하는 라이다 검지형 도로 시설물의 일 예이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기 설정된 기준 점군수를 만족하는 형태를 이용하여 안전 정보를 제공하는 라이다 검지형 도로 시설물의 일 예이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기 설정된 기준 점군수를 만족하는 배치를 이용하여 안전 정보를 제공하는 라이다 검지형 도로 시설물의 일 예이다.
도 5는 유효 재질과 비교 재질의 구분을 위한 재질 별 반사강도 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 교통 콘의 형태에 따른 비 강우 및 강우 시의 점군수 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
하기 표 1에는 자율주행차량의 주요 센서와 그 센서의 성능에 영향을 미치는 요인인 영향 요인들이 표시되고 있다.
주요 센서 영향 요인
영상 이미지 해상도(화소 수)
픽셀 분해능력,
FOV,
셔터 방식
인식 알고리즘의 성능
물체와의 거리
조도
눈/비 등 기상환경
LiDAR 레이저 채널 수 및 출력 강
도물체 반사면 입사각
물체와의 거리
물체 반사면 도료 / 코팅 재료
눈/비 등 기상환경
레이더 시야 각
산란되는 주변 물체 및 주변 환경
상기 표 1과 같이 라이다의 성능에 영향을 끼치는 영향 요인은 영상 센서와는 다르게 검지하고자 하는 물체의 특성을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 검지형 도로 시설물은, 자율주행차량에 구비되는 라이다에서 방출되는 레이저를 반사 시켜 자율주행차량의 주행과 관련된 정보인 주행 관련 정보를 제공하도록 형성된다. 이를 위해 본 발명은 상기 표 1에서 언급한 바와 같이 라이다(LiDAR)의 성능에 영향을 끼치는 영향 요인을 제어하는 구성을 이용하여 기상 환경 및 조도와 관계 없이 자율주행차량에 보다 효과적으로 주행 관련 정보(안전 정보)를 제공할 수 있는 라이다 검지형 도로 시설물을 제공하도록 형성된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기 설정된 기준 반사강도를 만족하는 재질들을 이용하여 안전 정보를 제공하는 라이다 검지형 도로 시설물의 일 예이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기 설정된 기준 반사강도를 만족하는 색을 이용하여 안전 정보를 제공하는 라이다 검지형 도로 시설물의 일 예이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기 설정된 기준 점군수를 만족하는 형태를 이용하여 안전 정보를 제공하는 라이다 검지형 도로 시설물의 일 예이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기 설정된 기준 점군수를 만족하는 배치를 이용하여 안전 정보를 제공하는 라이다 검지형 도로 시설물의 일 예이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 검지형 도로 시설물은 도 1 내지 도 4의 특징을 하나씩만 포함할 수도 있고, 복수개를 포함하여 형성될 수도 있다. 즉, 각각의 도면에 도시된 예시들은 본 발명의 라이다 검지형 도로 시설물에 대한 하나의 예시이며, 본 발명의 다른 실시예에서는 적어도 두 개의 특징이 서로 조합된 라이다 검지형 도로 시설물이 제공될 수도 있다.
도 1 내지 도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 검지형 도로 시설물은 도로 안전 시설물 또는 교통 안전 시설물을 포함하는 것으로 정의된다. 여기서 도로 안전 시설물은 자율주행차량이 주행하는 도로에 대한 안전 정보를 제공하는 시설물일 수 있고, 교통 안전 시설물은 주행에 대한 안전 정보를 제공하는 시설물일 수 있다. 본 발명의 도로 시설물은, 소재, 색, 모양 및 배치 중 적어도 하나를 이용하여 자율주행차량에 구비되는 라이다에서 방출되는 레이저의 반사를 제어하고, 이를 이용하여 안전 정보를 제공할 수 있다.
이때, 도로 시설물은 안전 정보를 제공하는 안전 정보 제공부(11) 및 안전 정보 제공부를 지지하는 지지부(13)로 구분될 수 있다.
안전 정보 제공부(11)는 도로에 대한 안전 정보 또는 주행에 대한 안전 정보를 제공하기 위해 형성되는 부분이며, 지지부(13)는 안전 정보 제공부를 지지하기 위해 안전 정보 제공부(11)의 일 측에 구비된다.
도로 시설물은 다양한 형태로 도로에 인접하여 설치될 수 있지만, 본 발명에서는 설명의 편의상 안전 정보 제공부(11)의 하부에 지지부(13)가 결합하는 일반적인 교통 표지판 형태로 설치되는 것으로 설명하도록 한다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 검지형 도로 시설물(1a)은 소재적 특징을 이용하여 자율주행차량에 안전 정보를 제공하도록 형성될 수 있다.
도 1과 같이 도로 시설물의 소재적 특징을 이용하여 안전 정보를 제공하는 경우, 자율주행차량에 구비되는 라이다로부터 발생하는 레이저의 반사 형태, 반사 강도 등을 이용하여 안전 정보를 제공하도록 형성된다. 도 1에 나타나는 본 발명의 특징은, 반사강도를 이용하는 것이며, 여기에 추가로 반사강도의 차이를 이용하여 반사 형태를 더 제어할 수도 있다.
반사 강도를 이용하는 도 1의 실시예에서는 반사 강도가 제1반사강도 이상인 재질을 사용할 수 있다. 제1반사강도는 기 설정된 반사 강도이며, 실험을 통해 획득되어 악천후에서도 기 설정된 인식 기준을 만족시킬 수 있는 값일 수 있다.
도 1의 예시에서는 제1반사강도 이상을 가지는 재질인 유효 재질 또는 제2반사강도 이하를 가지는 재질인 비교 재질을 이용하여 라이다 검지형 도로 시설물(1a)을 형성할 수 있다. 제2반사강도는 제1반사강도 미만으로 정의되며, 바람직하게는 제1반사강도의 1/2 이하 값으로 정의되어 라이다로 반사되는 레이저의 양의 차이가 명확하게 나타날 수 있도록 할 수 있다.
도 1a와 같이 안전 정보 제공부(11)에 유효 재질만을 사용하여 안전 정보를 제공하는 경우에는 안전 정보 제공부(11)를 라이다가 분명하게 인식할 수 있도록 반사강도의 대비를 이용하여 안전 정보 제공부(11)와 지지부(13)의 인식 정도의 차이를 제공할 수 있다. 이를 위해 지지부(13)는 비교 재질을 이용하여 형성될 수 있으며, 바람직하게는 안전 정보 제공부(11)에서 멀어질수록, 다시 말해 지면과 가까워질수록 반사강도가 감소하도록 형성될 수 있다. 도 1a에서는 일 예로, 안전 정보 제공부(11)는 유효 재질을 이용하여 안전 정보를 제공하도록 형성되며, 지지부(13)는 안전 정보 제공부(11)와 가까운 제1지지부(13a)가 제2반사강도 이하를 가지는 비교 재질로 형성되고, 지면과 가까운 제2지지부(13b)가 제1지지부(13a)보다 낮은 반사강도를 가지는 비교 재질로 형성된다.
이를 통해 자율주행차량의 라이다에서는 제2지지부(13b)의 검지가 거의 이루어지지 않고, 제1지지부(13a)의 검지가 약간 이루어지며 안전 정보 제공부(11)에서 제공하는 안전 정보를 분명하게 검지 할 수 있게 된다.
한편, 도 1의 실시예는 도 1b와 같이 안전 정보 제공부(11)에 유효 재질 및 비교 재질이 모두 사용될 수도 있다. 이 경우, 두 재질의 반사강도 차이를 이용하여 패턴 등을 생성할 수 있으며, 본 발명의 라이다 검지형 도로 시설물(1a)은 패턴의 반사강도 차이를 이용하여 악천후에서도 해당 안전 정보를 분명하게 자율주행차량의 라이다에 제공하도록 형성될 수 있다.
또 다른 실시예에서는 반사 강도의 차이를 이용하여 안전 정보 제공부(11)의 안전 정보를 보다 분명하게 표현하기 위해 안전 정보 제공부(11)의 배경이 비교 재질로 형성되고, 안전 정보가 유효 재질로 형성될 수도 있다.
여기서, 유효 재질은 알루미늄, 재귀반사시트지, 코팅된 필름지 등을 포함할 수 있으며, 비교 재질은 고무 또는 나무를 포함할 수 있으나, 보다 상세히는 상술한 바와 같이 기 설정되는 제1반사강도 및 제2반사강도를 기준으로 유효 재질과 비교 재질이 구분될 수 있다.
도 5에는 유효 재질과 비교 재질의 구분을 위한 재질 별 반사강도 측정 결과가 도시되고 있다. 도 5는 거리 및 차량 속도에 따른 재질 별 반사강도 측정값을 그래프로 나타내고 있다. 측정 거리는 100m, 80m, 60m, 40m 및 20m 였으며, 각 측정 거리별로 20, 40, 60, 80km/h로 주행할 때 재질 별 반사강도의 측정을 수행하였다. 측정 대상 재질은 목재(흰색), 플라스틱(붉은색), 철(노란색), 알루미늄(흰색)이었다.
측정 결과를 살펴보면, 전반적으로 알루미늄 재질의 반사 강도가 가장 높게 나타났으며, 나머지 3개의 측정 대상 재질은 알루미늄 재질보다 낮게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 도 1의 설명에서는 제1반사강도 및 제2반사강도가 고정된 값으로 정의된다고 설명하였지만, 도 5의 실험 결과를 이용하면, 제1반사강도와 제2반사강도가 기 설정된 차이 값을 보이도록 상대적 반사강도 차이를 이용하여 본 발명의 라이다 검지형 도로 시설물이 형성될 수도 있다.
한편, 도 2에는 상술한 반사강도를 이용하는 다른 실시예가 도시되고 있다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기 설정된 기준 반사강도를 만족하는 색을 이용하여 안전 정보를 제공하는 라이다 검지형 도로 시설물의 일 예이다. 도 1과 유사하게 도 2의 라이다 검지형 도로 시설물은 제1반사강도 이상인 색상을 이용하여 자율주행차량의 라이다에 안전 정보를 제공할 수 있도록 형성되며, 여기에 출가로 반사강도의 차이를 이용하여 반사 형태를 더 제어할 수도 있다.
도 2의 예시에서는 제1반사강도 이상을 가지는 색상인 유효 색상 또는 제2반사강도 이하를 가지는 재질인 대비 색상을 이용하여 라이다 검지형 도로 시설물(1b)을 형성할 수 있다. 제2반사강도는 제1반사강도 미만으로 정의되며, 바람직하게는 제1반사강도의 1/2 이하 값으로 정의되어 라이다에 반사되는 레이저의 양의 차이가 명확하게 나타날 수 있도록 할 수 있다.
도 2의 예시에서 유효 색상은 흰색, 빨간색 및 노란색이며 대비 색상은 검정색으로 설정된다. 이는 하기 표 2의 검은색/흰색의 거리에 따른 반사강도 및 점군수 측정 결과를 이용한 결과이다.
Color Distance(m) NPC Intensity
mean std
black 10 403 4.1 4.7
20 221 8.8 5.0
30 100 21.6 13.3
40 69 51.1 26.4
50 43 62.6 44.0
White 10 556 32.6 13.2
20 329 37.1 21.1
30 161 60.9 31.8
40 95 146.4 29.1
50 54 128.0 33.7
상기 표2를 확인하면, 검은색의 반사 강도 및 점군수는 흰색에 비하여 낮게 나타난다. 따라서, 흰색이 검은색보다 높은 반사강도 및 점군수를 가지는 특성을 가지며 이는 검은색이 파장을 흡수하는 성질이 있기 때문이다.
즉, 이러한 물리적 현상을 이용하면 레이저 파장 반사율이 낮은 색상 계열인 낮은 명도를 가지는 색상 또는 자색 계열 색상은 대비색상으로 설정될 수 있으며, 레이저 파장 반사율이 상대적으로 높은 색상 계열인 높은 명도를 가지는 색상 또는 적색 계열 색상은 유효 색상으로 설정될 수 있다.
도 2a 및 도 2b의 실시예는 안전 정보 제공부(11)의 배경이 유효색상으로 형성되고, 테두리 또는 안전 정보가 대비색상으로 형성되는 예시를 나타낸다. 도 2a의 라이다 검지 결과를 살펴보면, 안전 정보는 대비색상과 유효색상의 반사강도 차이를 통해 라이다에 제공될 수 있다. 여기서는 유효색상을 2개(흰색, 빨간색)를 사용함으로써 운전자에게 시각적으로 주의 정보를 제공함과 동시에 라이다에도 동일한 안전 정보를 제공할 수 있다.
또, 도 2b에 나타나는 바와 같이 노란색 바탕에 화살표 모양의 검정색 패턴이 형성되어 제공되는 라이다 검지형 도로 시설물(1b)은 운전자와 라이다에 동일한 정보를 제공하도록 형성될 수도 있다.
한편, 도 3에는 본 발명의 실시예에 따른 기 설정된 기준 점군수를 만족하는 형태를 이용하여 안전 정보를 제공하는 라이다 검지형 도로 시설물의 일 예가 나타나고 있다.
도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 검지형 도로 시설물(1c)은 형태적 특징을 이용하여 자율주행차량에 안전 정보를 제공하도록 형성될 수 있다. 도 3과 같이 도로 시설물의 형태적 특징을 이용하여 안전 정보를 제공하는 경우, 자율주행차량에 구비되는 라이다로부터 발생하는 레이저의 반사 방향을 제어하여 안전 정보를 제공하도록 형성될 수 있다. 도 3에 나타나는 본 발명의 특징은 반사방향을 제어하는 것이며, 이를 통해 제1점군수 이상의 점군수를 라이다가 획득하도록 하는 것이다.
반사방향을 제어하는 도 3의 실시예에서는 점군수가 제1점군수 이상이 되는 형태로 라이다 검지형 도로 시설물(1c)을 형성할 수 있다. 제1점군수는 기 설정된 점군수이며, 실험을 통해 획득되어 악천후에서도 기 설정된 인식 기준을 만족시킬 수 있는 값일 수 있다.
도 3a에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 검지형 도로 시설물(1c)은 직교형태 또는 평면 형태로 형성될 수 있다. 보다 바람직하게는, 라이다 검지형 도로 시설물(1c)의 안전 정보 제공부(11)가 직교 또는 평면 형태로 형성되어 레이저를 반사하도록 형성될 수 있다. 직교형 시설물(1c)의 경우에는 라이다에서 방출한 레이저를 안전 정보 제공부(11)가 두 번 반사하여 입사 각도와 평행하게 반사 시킬 수 있으며, 평면 형태의 경우에는 안전 정보 제공부(11)에 입사한 레이저가 일정한 반사각을 가지며 반사됨으로써 라이다에서 획득할 수 있는 점군수를 종래의 곡면형 보다 증가시키도록 형성될 수 있다.
도 3b에 도시된 곡면형 교통 콘의 경우, 특정 방향에서 레이저가 평행하게 입사하게 되면, 곡면의 접선을 기준으로 반사각이 설정되기 때문에 자율주행차량의 위치를 기준으로 반사광들을 살펴보면, 난반사가 이루어지는 것처럼 관측 되며, 이로 인해 점군수가 기대치보다 낮게 획득될 수 있다. 따라서, 도3b의 개 교통 콘과 같이 도 3의 실시예에 따라 평면 형태로 안전 정보 제공부(11)가 형성되는 경우, 특정 방향에서 입사되는 레이저는 모두 동일한 각도를 가지며 반사되기 때문에 라이다는 기대치만큼의 점군수를 획득할 수 있게 된다.
이러한 도 3의 실시예에 대한 실험 결과가 도 6에 나타나고 있다. 도 6의 실험에서는 세가지 교통 콘을 사용하였다. 세가지 교통 콘은 원뿔형, 평면형 및 직교형 교통 콘이며, 각각의 교통 콘에 대한 점군수를 측정하였다. 외부 환경은 비가 오지 않는 상황(도 6a)과 20mm/h의 강우량을 보이는 상황(도 6b)에 대하여 각각 점군수 측정을 수행하였으며, 원뿔형(점선), 평면형(청색 선) 및 직교형(적색 선) 교통콘의 점군수 측정은 20m, 40m, 60m, 80m 및 100m 거리에서 각각 이루어졌다.
실험 결과를 살펴보면, 전반적으로 원뿔형에 비하여 평면형 및 직교형의 점군수가 더 많이 획득된 것으로 나타났다. 비가 오지 않는 상황에서는 평면형 교통콘은 원뿔형 대비 평균 1.67배, 직교형 교통콘은 평균 1.54배 높은 점군수가 나타났으며, 강우상황에서도 평면형이 원뿔형 대비 평균 2.03배, 직교형이 원뿔형 대비 1.63배 높은 점군수가 나타나는 것을 확인하였다.
한편, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기 설정된 기준 점군수를 만족하는 배치를 이용하여 안전 정보를 제공하는 라이다 검지형 도로 시설물의 일 예이다.
도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 검지형 도로 시설물(1d)은 배치적 특징을 이용하여 자율주행차량에 안전 정보를 제공하도록 형성될 수 있다. 도 4과 같이 도로 시설물의 배치적 특징을 이용하여 안전 정보를 제공하는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 감지형 도로 시설물(1d)은 복수개가 설치되며, 이 경우 복수개의 도로 시설물은 일정 간격을 가지도록 형성될 수 있다.
이때, 안전 정보 제공부(11)는 도 4b에 도시된 바와 같이 일 측은 음각으로 타 측은 양각으로 형성되어 안전 정보를 제공하도록 형성될 수 있다. 일 측은 바람직하게는 자율주행차량의 주행 방향을 기준으로 더 가까운 쪽이며 타 측은 더 먼 쪽일 수 있다. 보다 쉽게 설명하면, 일 측은 자율주행차량이 접근하는 방향이며, 타 측은 자율주행차량이 멀어지는 방향일 수 있다. 이러한 음각 및 양각으로 형성되는 안전 정보 제공부(11)의 형태를 통해, 안전 정보 제공부(11)는 자율주행차량과 일정한 각도를 이루도록 형성될 수 있으며, 일반적인 평면형으로 형성될 때보다 라이다에서 획득하는 점군수를 증가시킬 수 있는 효과를 가진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 검지형 도로 시설물은 도로의 경계에 구비되는 연석(경계석)의 일 측에 설치될 수도 있다. 이 경우, 연석의 측면에는 안전 정보 제공부(11)가 구비되며, 도 4c 및 도 4d의 예시를 통해 이러한 일 실시예에 따른 라이다 검지형 도로 시설물을 확인할 수 있다.
도 4c 및 도 4d는 각각 라이다 검지형 도로 시설물(1d)의 안전 정보 제공부(11)가 연석의 일 면에 구비되는 형상을 나타낸 도이다. 도 4c는 연석의 상부에서 바라본 평면도이며, 도 4d는 연석의 측면에서 바라본 입면도이다.
도 4c를 참고하면, 연석이 도로의 일 측에 구비된다. 여기서는 설명의 편의상 연석으로 정의하였지만, 도로의 경계를 나타내는 다른 시설물 역시 본 발명의 라이다 검지형 도로 시설물로 사용될 수 있다. 도 4c의 (1)은 기존에 설치된 연석을 나타낸 도이다. 본 발명의 라이다 검지형 도로 시설물(1)을 구성하는 안전 정보 제공부(11)는 도 4c의 (2)와 같이 연석의 일 측면에 형성되어 라이다에서 방출되는 레이저를 반사 시킬 수 있다. 이때, 도 4c에 형성되는 안전 정보 제공부(11)는 도 4b에서 언급한 바와 같이 차량이 접근하는 방향은 음각으로 형성되고 차량이 멀어지는 방향은 양각으로 형성될 수 있다. 도 4c에서는 (2)와 같이 기존 연석에 부착 혹은 가공하여 안전 정보 제공부(11)를 생성할 수 있으며, (3)과 같이 연석 일부를 절삭하여 음각 및 양각을 형성하도록 함으로써 안전 정보 제공부(11)를 생성할 수도 있다.
또, 도 4c의 (4)와 같이 (2)를 N개 연속으로 형성하여 복수개를 배치할 수도 있고, 도 4c의 (5)와 같이 N개의 연석에 음각 및 양각을 가지는 하나의 안전 정보 제공부(11)를 생성할 수도 있다.
한편, 도 4d는 연석의 측면에서 안전 정보 제공부(11)를 살펴보는 입면도이다. 도 4d의 (1)과 같은 기존 연석에 본 발명의 안전 정보 제공부(11)는 (2)와 같이 기존 연석의 측면보다 작게 부착 또는 가공될 수 있으며, (3)과 같이 기존 면적보다 크게 부착 또는 가공되어 형성될 수도 있다. 나아가, 도 4d의 (4)와 같이 본 발명의 안전 정보 제공부(11)는 기존 연석의 모양과 다른 모양으로 부착 혹은 가공될 수 있다. 도 4d 역시 상술한 바와 같이 자율주행차량이 접근하는 측이 음각으로 형성되고 타 측이 양각으로 형성될 수 있다.
상술한 도 1 내지 도 4에 각각 설명된 실시예들은 독립적으로 구성될 수도 있으며, 적어도 두 개의 실시예가 서로 결합하여 사용될 수도 있다. 일 예로, 대비색상과 비교재질을 이용하는 경우, 비교재질로 고무를 사용하면 대비색상인 검정색으로 형성되기 때문에 보다 큰 반사강도 차이를 라이다에 제공할 수도 있으므로, 각각의 실시예를 조합하게 되면 본 발명의 목적 및 효과를 도출하기 더욱 용이한 구성으로 라이다 검지형 도로 시설물이 형성될 수 있다.
한편, 하기 표 3에는 패널 유형에 따른 라이다 검지 실험 결과가 나타나고 있다.
Panel type color NPC(개) Intensity
재귀반사필름 청색 38.3 254.9
녹색 38.0 255.0
적색 36.4 252.5
백색 36.8 254.8
황색 35.4 254.2
도색(철) 흑색 34.6 12.6
청색 37.4 33.9
녹색 32.6 23.8
적색 35.8 33.5
무색(도색x) 34.9 30.5
백색 36.4 43.9
황색 34.8 32.1
물질 종류 나무 33.9 43.3
플라스틱 37.4 26.3
철 34.9 30.5
알루미늄 34.6 102.4
표 3의 실험은 패널 크기를 60cm x 60cm 로 설정하였으며, 20m의 거리를 두고 실험이 수행되었다. 또, 재귀 반사 필름, 철판 및 기본 재질의 총 3개의 재질에 대해 실험을 진행하였으며, 재귀 반사 필름과 철판은 색상을 변경해가며 실험을 수행하였다.
상기 표 3을 살펴보면, 재귀 반사 필름의 경우에는 반사강도는 색상에 민감하게 반응하지 않았지만, 철판에 페인트 칠을 하여 색상을 변화시킨 경우에는 검은색의 반사 강도가 12.6으로 가장 낮게 나타났으며 흰색이 43.9로 가장 높게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 또, 재질 별로 살펴보면, 알루미늄이 102.4의 반사강도를 가지지만 플라스틱의 경우에는 26.3의 낮은 반사강도를 가지는 것을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명에서 제안하는 제1반사강도 및 제2반사강도는 이러한 반사강도 차이를 충분하게 구분하기 위한 기준 값일 수 있으며, 상술한 바와 같은 유효재질의 특성을 분명하게 하기 위해 제1반사강도는 100으로 설정될 수 있고, 비교재질의 특성을 분명하게 하기 위해 제2반사강도는 50으로 설정될 수 있다.
한편, 유효 색상 및 대비 색상을 이용하는 경우에는 제1반사강도는 30일 수 있으며, 제2반사강도는 15일 수 있다. 또, 모양 및 배치에 따라서 달라지는 제1점군수는 30으로 설정될 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
1: 라이다 검지형 도로 시설물
11: 안전 정보 제공부
13: 지지부

Claims (10)

  1. 자율주행차량의 주행 또는 상기 자율주행차량이 주행하는 도로의 안전에 대한 정보인 안전 정보를 제공하는 안전 정보 제공부; 및
    일 측이 상기 안전 정보 제공부와 연결되고 타 측이 상기 도로 또는 상기 도로 주변의 지면에 고정되어 상기 안전 정보 제공부를 지지하는 지지부;를 포함하며,
    상기 안전 정보는 상기 자율주행차량에 구비된 라이다에서 방출되는 레이저를 이용하여 제공되고,
    상기 안전 정보 제공부는,
    상기 안전 정보를 제공하기 위해 반사 강도(Intensity) 또는 점군수(NPC, Number of Point Cloud)를 이용하며,
    상기 반사 강도가 제1반사강도 이상인 색상 또는 재질을 사용하거나
    상기 점군수가 제1점군수 이상인 모양 또는 배치를 사용하며,
    상기 제1반사강도는 기 설정된 반사 강도이며, 제2반사강도보다 높은 반사강도이고,
    상기 제1점군수는 기 설정된 점군수이며
    상기 제1반사강도 이상인 색상을 사용하는 경우,
    상기 안전 정보 제공부는
    상기 안전 정보를 제공하기 위해
    상기 제1반사강도 이상 색상인 유효 색상만을 사용하여 형성되거나
    상기 제2반사강도 이하 색상인 대비 색상 및 상기 유효 색상을 사용하여 형성되는 것을 특징으로 하고,
    상기 제1반사강도 이상을 가지는 재질을 사용하는 경우,
    상기 안전 정보 제공부는,
    상기 제1반사강도 이상을 가지는 재질인 유효 재질만을 사용하거나,
    상기 제2반사강도 이하를 가지는 재질인 비교 재질 및 상기 유효 재질을 모두 사용하여 상기 안전 정보를 제공하도록 형성되는 것을 특징으로 하며,
    상기 제1점군수 이상인 모양을 사용하는 경우,
    상기 안전 정보 제공부는,
    상기 안전 정보를 제공하기 위해 상기 제1점군수 이상을 가질 수 있는 유효 모양으로 형성되며,
    상기 유효 모양은,
    상기 안전 정보 제공부에 입사하는 상기 레이저인 입사광과 상기 안전 정보 제공부에서 반사되어 방출되는 상기 레이저인 반사광의 각도가 기 설정된 유효 각도 이하가 되도록 평면 또는 직교하는 형태인 것을 특징으로 하고,
    상기 제1점군수 이상인 배치를 사용하는 경우,
    상기 자율주행차량의 이동 방향으로 기 설정된 간격으로 복수개가 설치되는 것을 특징으로 하고,
    상기 기 설정된 반사강도 이상인 색상, 상기 기 설정된 반사강도 이상을 가지는 재질, 상기 기 설정된 점군수 이상인 모양 및 상기 기 설정된 점군수 이상인 배치 중 적어도 어느 하나 이상을 이용하여 상기 안전 정보를 제공하는 라이다 검지형 도로 시설물.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 유효 색상은 흰색, 빨간색 및 노란색이고 상기 대비 색상은 검정색이며,
    상기 유효 색상만을 사용하여 상기 안전 정보를 제공하는 경우, 상기 안전 정보는 적어도 두 개의 유효 색상을 이용하여 제공되는 것을 특징으로 하며,
    상기 기 설정된 반사강도 이상인 색상, 상기 기 설정된 반사강도 이상을 가지는 재질, 상기 기 설정된 점군수 이상인 모양 및 상기 기 설정된 점군수 이상인 배치 중 적어도 어느 하나 이상을 이용하여 상기 안전 정보를 제공하는 라이다 검지형 도로 시설물.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 유효 색상과 상기 검정색을 사용하는 경우,
    상기 유효 색상 및 상기 검정색의 패턴을 이용하여 추가 안전 정보를 더 포함하여 제공되는 것을 특징으로 하며,
    상기 기 설정된 반사강도 이상인 색상, 상기 기 설정된 반사강도 이상을 가지는 재질, 상기 기 설정된 점군수 이상인 모양 및 상기 기 설정된 점군수 이상인 배치 중 적어도 어느 하나 이상을 이용하여 상기 안전 정보를 제공하는 라이다 검지형 도로 시설물.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 유효 재질은 알루미늄, 재귀반사시트지, 코팅된 필름지를 포함하고 상기 비교 재질은 고무 또는 나무를 포함하며,
    상기 안전 정보 제공부에 상기 유효 재질만을 사용하여 상기 안전 정보를 제공하는 경우,
    상기 지지부는 비교 재질을 사용하여 형성되며,
    상기 안전 정보 제공부에서 멀어지는 하부로 갈수록 상기 반사강도가 낮은 재질로 형성되는 것을 특징으로 하며,
    상기 기 설정된 반사강도 이상인 색상, 상기 기 설정된 반사강도 이상을 가지는 재질, 상기 기 설정된 점군수 이상인 모양 및 상기 기 설정된 점군수 이상인 배치 중 적어도 어느 하나 이상을 이용하여 상기 안전 정보를 제공하는 라이다 검지형 도로 시설물.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 안전 정보 제공부에 상기 비교 재질 및 상기 유효 재질을 모두 사용하여 상기 안전 정보를 제공하는 경우,
    상기 안전 정보 제공부의 배경이 상기 비교 재질을 이용하여 형성되고,
    상기 배경에 형성되는 상기 안전 정보는 상기 유효 재질을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하고,
    상기 기 설정된 반사강도 이상인 색상, 상기 기 설정된 반사강도 이상을 가지는 재질, 상기 기 설정된 점군수 이상인 모양 및 상기 기 설정된 점군수 이상인 배치 중 적어도 어느 하나 이상을 이용하여 상기 안전 정보를 제공하는 라이다 검지형 도로 시설물.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 1항에 있어서,
    각각의 상기 안전 정보 제공부는 상기 이동 방향과 기 설정된 각도를 가지도록 형성되며,
    상기 기 설정된 각도는 상기 이동 방향을 기준으로 상기 안전 정보 제공부의 양 측 중 상기 자율주행차량이 접근하는 측이 음각으로 형성되고 타 측이 양각으로 형성되어 생성되는 것을 특징으로 하며,
    상기 기 설정된 반사강도 이상인 색상, 상기 기 설정된 반사강도 이상을 가지는 재질, 상기 기 설정된 점군수 이상인 모양 및 상기 기 설정된 점군수 이상인 배치 중 적어도 어느 하나 이상을 이용하여 상기 안전 정보를 제공하는 라이다 검지형 도로 시설물.
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