KR102556527B1 - 차량 자율주행 시스템 및 이를 이용한 차량 자율주행 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 자율주행 기술에 관한 것으로, 본 발명의 실시 예에 따른 차량 자율주행 시스템은, 차량 전방을 촬영하는 영상 촬영 장치; 상기 영상 촬영 장치에 의해 촬영된 영상을 분석하여, 상기 영상 내 탐지되는 바퀴 자국 중 유효 바퀴 자국을 기반으로 차량의 주행 기준선을 설정하고, 설정된 주행 기준선을 따라 차량이 주행할 수 있도록 하기 위한 조향각을 연산하는 자율 주행 제어부; 상기 자율 주행 제어부로부터 제공되는 조향각에 따라, 스티어링 휠의 조향각을 조절하는 조향 장치; 및 상기 조향 장치에 의해 조향된 스티어링 휠의 조향각을 검출하는 조향각 검출부를 포함한다.

Description

차량 자율주행 시스템 및 이를 이용한 차량 자율주행 방법{System for autonomous driving and method for driving vehicle using the same}

본 발명은 차량 자율주행 기술에 관한 것으로, 상세하게는 도로 상의 바퀴 자국과 관련된 정보를 이용하여 자율주행이 가능하도록 구현된 차량 자율주행 시스템 및 이를 이용한 차량 자율주행 방법에 관한 것이다.

차량 자율주행 시스템이란 스스로 도로 환경을 인식하고, 주행상황을 판단하여, 계획된 주행 경로에 따라 차량을 제어함으로써 자동으로 주어진 목적지까지 주행하는 시스템을 말한다.

자율주행 시스템의 경우, 자율주행 시스템의 경우 카 내비게이션과 달리 차선 레벨의 상세한 맵을 필요로 하는데, 이러한 맵은 구축 비용이 많이 소요되며, 상세한 맵만을 가지고 기존 카 내비게이션 알고리즘을 적용할 경우 경로 초기 경로 계산 시간이 많이 소요된다는 문제점이 있다.

또한, 도로 상황에 의해 자율주행 시스템이 계획된 경로를 추종하지 못할 때 경로 재계산이 늦어지게 되면 차량이 정지하거나 계획되지 않은 도로로 이동하게 되어 위험한 상황이 발생할 수 있다.

사람이 차량을 운전하는 경우에는 차량용 내비게이션에서 교차로나 고속도로 진출입로와 같이 턴 정보만 제공하면 차선유지, 차선변경, 횡단 보도 및 신호등에 의한 정지 등을 운전자가 수행한다.

하지만, 자율주행 시스템이 차량을 주행하는 경우에는 주행해야 하는 차선 레벨의 경로 정보 및 속도 정보를 필요로 한다. 이러한 차선 레벨의 경로 정보는 차선 단위의 도로 네트워크 구조뿐만 아니라, 차선 내 중심선 좌표, 차선 및 정지선 등의 노면표시 정보 등을 포함한다.

따라서, 자율주행차량을 위한 상세한 맵은 정확도가 높아야 하고, 많은 정보를 포함하고 있으므로 구축 비용이 올라가 전국적으로 구축되기는 어렵다.

한편, 자율주행을 위해서는, 통상 차선 레벨의 경로 정보가 필요하게 되는데, 비포장 도로, 눈이 덮혀 있는 도로, 주행 차로가 불분명한 도로의 경우에는 정확한 차선 정보를 획득하는 것이 어렵다는 문제점이 있다.

따라서, 차선 정보의 획득이 어려운 도로에서 차량이 운행되는 경우에는, 운행되는 차량의 자율주행 시스템을 이용한 차량 운행에 어려움이 있으며, 사고 발생의 위험이 따르게 된다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은, 도로 상의 바퀴 자국과 관련된 정보를 이용하여 자율주행이 가능하도록 구현된 차량 자율주행 시스템 및 이를 이용한 차량 자율주행 방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 차량 자율주행 시스템은, 차량 전방을 촬영하는 영상 촬영 장치, 상기 영상 촬영 장치에 의해 촬영된 영상을 분석하여, 상기 영상 내 탐지되는 바퀴 자국 중 유효 바퀴 자국을 기반으로 차량의 주행 기준선을 설정하고, 설정된 주행 기준선을 따라 차량이 주행할 수 있도록 하기 위한 조향각을 연산하는 자율 주행 제어부, 상기 자율 주행 제어부로부터 제공되는 조향각에 따라, 스티어링 휠의 조향각을 조절하는 조향 장치 및 상기 조향 장치에 의해 조향된 스티어링 휠의 조향각을 검출하는 조향각 검출부를 포함하고, 상기 자율 주행 제어부는 상기 영상 내 바퀴 자국을 탐색하고, 탐색된 바퀴 자국 중 유효 바퀴 자국을 바탕으로 주행 가능한지를 판단하는 주행 가능 판단부를 포함하고, 상기 주행 가능 판단부는 탐색된 상기 바퀴 자국 중 상기 차량이 주행중인 도로의 규정 속도 대비 일정 기준이상 꺾인 바퀴 자국 및 주행 불가능한 방향으로 향하는 바퀴 자국 중 적어도 하나에 해당하는 바퀴 자국은 유효 바퀴 자국으로 판단하지 않는다.

상기 자율 주행 제어부는, 상기 주행 가능 판단부로부터 제공되는 유효 바퀴 자국을 기반으로 차량의 주행 기준선을 설정하는 주행 기준선 설정부; 및 설정된 주행 기준선을 따라 차량이 주행할 수 있도록 하기 위한 조향각을 연산하는 조향각 연산부를 포함한다.

상기 주행 가능 판단부는, 상기 영상 내 색상 또는 명도의 차이를 인식하여 직진성을 가진 선을 추출하고, 추출된 선들 중 기 설정된 바퀴의 폭 크기와 유사한 크기의 폭을 갖는 선을 바퀴 자국으로 판단한다.

상기 주행 가능 판단부는, 탐색된 바퀴 자국을 바탕으로 이전 차량의 폭, 이전 차량의 바퀴 폭, 바퀴 자국의 연속성을 분석하여, 바퀴 자국을 따라 주행 가능한지를 판단한다.

상기 주행 기준선 설정부는, 유효 바퀴 자국의 중심, 좌측 경계선 및 우측 경계선 중 하나를 차량의 주행 기준선으로 설정한다.

상기 주행 가능 판단부에 의한 판단 결과, 다수의 유효 바퀴 자국이 섞여 겹쳐져 있는 것으로 판단된 경우, 상기 주행 기준 설정부는 유효 바퀴 자국 중 가장 좌측의 바퀴 자국과 가장 우측의 바퀴 자국의 중심을 차량의 주행 기준선으로 설정한다.

상기 조향각 연산부는, 자차가 주행 기준선을 따라 이동하기 위한 조향각을 상기 조향각 검출부로부터 제공되는 조향각을 기준으로 연산한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 차량 자율주행 방법은, 영상 촬영 장치에 의해 촬영된 영상을 수신하는 단계, 수신한 영상을 분석하여, 영상 내 탐색되는 바퀴 자국을 분석하여 주행 가능 여부를 판단하는 단계, 주행 가능하다고 판단된 유효 바퀴 자국을 기반으로 차량의 주행 기준선을 설정하는 단계, 설정된 주행 기준선을 따라 차량이 주행할 수 있도록 하기 위한 조향각을 연산하는 단계 및 연산된 조향각에 따라 스티어링 휠의 조향각을 조절하여 차륜을 조향하는 단계를 포함하고, 상기 영상 내 탐색되는 바퀴 자국을 분석하여 주행 가능 여부를 판단하는 단계는 탐색된 상기 바퀴 자국 중 상기 차량이 주행중인 도로의 규정 속도 대비 일정 기준 이상 꺾인 바퀴 자국 및 주행 불가능한 방향으로 향하는 바퀴 자국 중 적어도 하나에 해당하는 바퀴 자국은 유효 바퀴 자국으로 판단하지 않는 단계를 포함한다.

상기 주행 가능 여부를 판단하는 단계는, 상기 영상 내 색상 또는 명도의 차이를 인식하여 직진성을 가진 선을 추출하고, 추출된 선들 중 기 설정된 바퀴의 폭 크기와 유사한 크기의 폭을 갖는 선을 바퀴 자국으로 판단하는 것을 포함한다.

상기 주행 가능 여부를 판단하는 단계는, 탐색된 바퀴 자국을 바탕으로 이전 차량의 폭, 이전 차량의 바퀴 폭, 바퀴 자국의 연속성을 분석하여, 바퀴 자국을 따라 주행 가능한지를 판단하는 것을 포함한다.

상기 차량의 주행 기준선을 설정하는 단계는 유효 바퀴 자국의 중심, 좌측 경계선 및 우측 경계선 중 하나를 차량의 주행 기준선으로 설정하는 것을 포함한다.

상기 주행 가능 여부를 판단하는 단계에서의 판단 결과, 다수의 유효 바퀴 자국이 섞여 겹쳐져 있는 것으로 판단된 경우, 상기 차량의 주행 기준선을 설정하는 단계는 유효 바퀴 자국 중 가장 좌측의 바퀴 자국과 가장 우측의 바퀴 자국의 중심을 차량의 주행 기준선으로 설정하는 것을 포함한다.

상기 조향각을 연산하는 단계는, 자차가 주행 기준선을 따라 이동하기 위한 조향각을 조향각 검출부로부터 제공되는 조향각을 기준으로 연산하는 것을 포함한다.

이와 같은 본 발명의 실시 예에 따르면, 차량 자율주행 시스템은 비포장 도로 및 그에 준하는 도로에서 노면 상의 바퀴 자국 중 주행이 가능한 유효 바퀴 자국을 판단하고, 유효 바퀴 자국을 따라 차량을 운행한다.

바퀴 자국은 이전 차량이 지나간 흔적이기 때문에, 바퀴 자국이 형성된 길이 주행하기 적합할 가능성이 높고, 바퀴 자국이 형성된 위치는 차량의 무게에 의해 어느 정도 다져져 있거나 얼음 등이 제거된 상태일 수 있어 주행하기에 원활하다.

따라서, 비포장 도로, 눈이 쌓인 도로, 주행 차로가 불분명한 도로에서도 바퀴 자국을 따라 차량 주행이 가능하기 때문에, 안전한 주행이 가능하다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량 자율주행 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량 자율주행 시스템의 동작을 도시한 순서도이다.
도 3은 도 2의 단계 S210을 구체화하여 도시한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량 자율주행 시스템이 바퀴 자국을 판단하는 다양한 예를 도시한 도면이다

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어” 있다거나 “접속되어” 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “직접 연결되어” 있다거나 “직접 접속되어” 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 “~사이에”와 “바로 ~사이에” 또는 “~에 이웃하는”과 “~에 직접 이웃하는” 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 개시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

한편, 어떤 실시 예가 달리 구현 가능한 경우에 특정 블록 내에 명기된 기능 또는 동작이 순서도에 명기된 순서와 다르게 일어날 수도 있다. 예를 들어, 연속하는 두 블록이 실제로는 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 관련된 기능 또는 동작에 따라서는 상기 블록들이 거꾸로 수행될 수도 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량 자율주행 시스템 및 이를 이용한 차량 자율주행 방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량 자율주행 시스템의 구성을 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량 자율주행 시스템(100, 이하 ‘시스템’)은 차량에 설치된 영상 촬영 장치를 통해 획득되는 영상을 분석하여, 영상 내의 바퀴 자국을 탐색한 후, 탐색된 영상 내의 바퀴 자국을 분석하여 자율 주행 가능 여부를 판단하고, 자율 주행이 가능하다고 판단되면, 바퀴 자국을 기반으로 주행 기준선을 설정하여, 설정된 기준선을 따라 주행이 이루어지도록 조향 장치를 제어할 수 있도록 구현되는 것을 특징으로 한다.

이를 위해, 상기 시스템(100)은 기능 수행을 하는 적어도 하나 이상의 프로세서와 기능 수행에 필요한 정보 및 수행 결과를 저장하는 적어도 하나 이상의 메모리를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 시스템(100)은 영상 촬영 장치(110), 자율 주행 제어부(120), 조향 장치(130), 조향각 검출부(140) 및 표시부(150)를 포함할 수 있다.

상기 영상 촬영 장치(110)는 차량에 구비되어, 적어도 차량의 전방을 촬영하고, 촬영된 영상을 자율 주행 제어부(130)로 제공한다.

이때, 상기 영상 촬영 장치(110)는 전방의 지면을 촬영하며, 지면은 비포장 길, 포장 도로 등을 포함한다.

상기 자율 주행 제어부(120)는 영상 촬영 장치(110)로부터 제공되는 영상을 분석하여, 영상 내의 바퀴 자국을 탐색하고, 탐색된 바퀴 자국을 분석하여 주행 가능 여부를 판단한다.

그리고, 상기 자율 주행 제어부(120)는 주행 가능하다고 판단되면, 바퀴 자국을 기반으로 주행 기준선을 설정하여, 설정된 기준선을 따라 주행이 이루어지도록 조향 장치(130)를 제어한다.

이를 위해, 상기 자율 주행 제어부(120)는 기능 수행을 하는 적어도 하나 이상의 프로세서와 기능 수행에 필요한 정보 및 수행 결과를 저장하는 적어도 하나 이상의 메모리를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 자율 주행 제어부(120)는 주행 가능 판단부(121), 주행 기준선 설정부(122), 조향각 연산부(123)를 포함할 수 있다.

상기 주행 가능 판단부(121)는 영상 촬영 장치(110)로부터 제공되는 영상을 분석하여, 영상 내의 바퀴 자국을 탐색한다.

이때, 상기 주행 가능 판단부(121)는 영상 촬영 장치(110)에 의해 촬영된 영상 내 색상 또는 명도의 차이를 인식하여 직진성을 가진 선을 추출하고, 추출된 선들 중 기 설정된 바퀴 폭 크기와 유사한 크기의 선을 바퀴 자국으로 판단할 수 있다.

그리고, 상기 주행 가능 판단부(121)는 영상 내 바퀴 자국을 탐색하지 못한 경우에, 바퀴 자국 탐색 실패 정보를 표시부(150)에 제공하여, 표시부(150)가 바퀴 자국 탐색 실패 상황을 표시하도록 할 수 있다.

한편, 상기 주행 가능 판단부(121)는 영상 내 바퀴 자국을 탐색하면, 탐색된 바퀴 자국을 분석하여, 바퀴 자국을 따라 주행 가능한지를 판단한다.

즉, 상기 주행 가능 판단부(121)는 탐색된 바퀴 자국 중 주행 가능한 유효 바퀴 자국이 있는지를 판단한다.

이때, 상기 주행 가능 판단부(121)는 탐색된 바퀴 자국을 바탕으로 앞서 이동한 차량(‘이전 차량’)의 폭, 이전 차량의 바퀴 폭, 바퀴 자국의 연속성 등을 분석하여, 바퀴 자국을 기반으로 주행 가능한지를 판단할 수 있다.

단, 상기 주행 가능 판단부(121)는 규정 속도 대비 급격히 꺾인 바퀴 자국 혹은 암벽, 강 등 주행 불가능한 방향으로 향하는 바퀴 자국은 유효 바퀴 자국으로 판단하지 않는다.

한편, 상기 영상 촬영 장치(110)에 의해 획득된 영상에는 하나의 차량의 바퀴 자국만이 포함되어 있을 수도 있으나, 다수의 차량의 바퀴 자국이 포함되어 있을 수도 있다.

이때, 상기 주행 가능 판단부(121)는 탐색된 바퀴 자국을 분석한 결과, 바퀴 자국을 기반으로 주행 가능하지 않다고 판단하면, 즉, 유효 바퀴 자국이 없는 것으로 판단하면, 주행 불가능 정보를 표시부(150)에 제공하여, 표시부(150)가 주행 불가능 상황을 표시하도록 할 수 있다.

한편, 상기 주행 가능 판단부(121)는 주행 탐색된 바퀴 자국을 분석한 결과, 바퀴 자국을 기반으로 주행 가능하다고 판단하면, 즉, 유효 바퀴 자국이 있는 것으로 판단하면, 유효 바퀴 자국을 주행 기준선 설정부(122)로 제공한다.

그리고, 상기 주행 가능 판단부(121)는 유효 바퀴 자국 정보를 표시부(150)에 제공하여, 표시부(150)가 유효 바퀴 자국을 표시하도록 할 수 있다.

상기 주행 기준선 설정부(122)는 주행 가능 판단부(121)로부터 제공되는 유효 바퀴 자국을 기반으로 차량의 주행 기준선을 설정한다.

이때, 상기 주행 기준선 설정부(122)는 유효 바퀴 자국의 중심을 차량의 주행 기준선으로 설정할 수 있으나, 이와는 달리, 유효 바퀴 자국의 좌측 경계선 혹은 유효 바퀴 자국의 우측 경계선을 차량의 주행 기준선으로 설정할 수 있다.

물론, 상기 주행 기준선 설정부(122)는 언급된 기준선(유효 바퀴 자국의 중심, 좌측 경계선 및 우측 경계선) 이외의 다른 기준을 이용하여 차량의 주행 기준선 설정할 수 있다.

예를 들어, 상기 주행 가능 판단부(121)에 의한 판단 결과, 다수의 유효 바퀴 자국이 섞여 겹쳐져 있는 것으로 판단된 경우, 주행 기준 설정부(122)는 유효 바퀴 자국 중 가장 좌측의 바퀴 자국과 가장 우측의 바퀴 자국의 중심을 주행 기준선으로 선정할 수 있다.

그리고, 상기 주행 기준선 설정부(122)는 설정된 주행 기준선을 조향각 연산부(123)로 제공한다.

또한, 상기 주행 기준선 설정부(122)는 설정된 주행 기준선을 표시부(150)로 제공하여, 표시부(150)가 주행 기준선을 표시하도록 할 수 있다.

상기 조향각 연산부(123)는 주행 기준선 설정부(122)로부터 제공되는 기준선을 따라 차량이 주행할 수 있도록 하기 위한 조향각을 연산한다.

이때, 상기 조향각 연산부(123)는 조향각 검출부(140)로부터 제공되는 조향각(‘현재 조향각’)과 주행 기준선 설정부(122)로부터 제공되는 기준선을 기반으로 조향각을 연산한다.

즉, 상기 조향각 연산부(123)는 시스템(100)이 장착된 차량(‘자차’)가 기준선을 따라 이동하기 위한 조향각을 현재 조향각을 기준으로 연산할 수 있다.

달리 표현하면, 상기 조향각 연산부(123)는 자차가 기준선을 따라 이동하기 위해서 현재의 조향각을 얼마나 변화시켜야 하는지를 연산하는 것으로 볼 수 있다.

상기 조향 장치(130)는 자율 주행 제어부(120)의 조향각 연산부(123)로부터 제공되는 조향각을 입력받고, 입력받은 조향각에 따라 스티어링 휠(steering wheel)의 조향각을 조절하여 차륜을 조향한다.

상기 조향각 검출부(140)는 조향 장치(130)의 제어에 의해 조향된 스티어링 휠의 조향각을 검출하고, 검출한 조향각을 자율 주행 제어부(120)의 조향각 연산부(123)로 제공한다.

예를 들어, 상기 조향각 검출부(140)는 조향 장치(130) 내에 구비될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 표시부(150)는 외부로부터 제공되는 정보를 표시하며, 예를 들어 주행 가능 판단부(121)로부터 제공되는 바퀴 자국 탐색 실패 정보를 표시할 수 있다.

또한, 상기 표시부(150)는 주행 가능 판단부(121)로부터 제공되는 주행 불가능 정보 및 유효 바퀴 자국을 표시할 수 있다.

또한, 표시부(150)는 주행 기준선 설정부(122)로부터 제공되는 주행 기준선을 표시할 수 있는데, 이때, 유효 바퀴 자국 상에 주행 기준선을 표시할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량 자율주행 시스템의 구성 및 구성별 기능에 대해서 살펴보았다. 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량 자율주행 시스템을 이용한 차량 자율주행 방법에 대해서 살펴보기로 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량 자율주행 시스템의 동작을 도시한 순서도이다.

도 2에 도시된 동작은 도 1에 도시된 차량 자율주행 시스템(100)에 의해 수행될 수 있는 것으로서, 영상 촬영 장치(110)에 의한 촬영된 영상을 수신하면, 자율 주행 제어부(120)는 수신한 영상을 분석하여, 영상 내 탐색되는 바퀴 자국을 분석하여 주행 가능 여부를 판단한다(S210).

상기 단계 S210에서의 판단 결과, 바퀴 자국을 기반으로 주행 가능하지 않다고 판단하면(S210-아니오), 자율 주행 제어부(120)는 자율 주행 동작을 중지하거나, 주행 불가능 정보를 표시부(150)를 통해 표시한 후(S220), 자율 주행 동작을 중지한다.

반면, 상기 단계 S210에서의 판단 결과, 바퀴 자국을 기반으로 주행 가능하다고 판단하면(S210-예), 자율 주행 제어부(120)는 주행 가능하다고 판단된 바퀴 자국(‘유효 바퀴 자국’)을 기반으로 차량의 주행 기준선을 설정한다(S230).

이때, 상기 단계 S230에서, 자율 주행 제어부(120)는 유효 바퀴 자국 정보를 표시부(150)를 통해 표시할 수 있다.

또한, 상기 단계 S230에서, 자율 주행 제어부(120)는 유효 바퀴 자국의 중심, 유효 바퀴 자국의 좌측 경계선 및 유효 바퀴 자국의 우측 경계선 중 하나를 차량의 주행 기준선으로 설정할 수 있다.

또한, 상기 단계 S230에서, 자율 주행 제어부(120)는 설정된 주행 기준선을 표시부(150)를 통해 표시할 수 있다. 이때, 상기 자율 주행 제어부(120)는 표시부(150)에 기 표시된 유효 바퀴 자국 상에 주행 기준선을 표시할 수 있다.

상기 단계 S230 이후, 자율 주행 제어부(120)는 설정된 주행 기준선을 따라 차량이 주행할 수 있도록 하기 위한 조향각을 연산한다(S240).

상기 단계 S240에서, 자율 주행 제어부(120)는 조향각 검출부(140)로부터 제공되는 조향각(‘현재 조향각’)과 주행 기준선을 기반으로 조향각을 연산한다.

즉, 상기 자율 주행 제어부(120)는 시스템(100)이 장착된 차량(‘자차’)가 기준선을 따라 이동하기 위한 조향각을 현재 조향각을 기준으로 연산할 수 있다.

상기 단계 S240 이후, 자율 주행 제어부(120)는 연산된 조향각에 따라 스티어링 휠(steering wheel)의 조향각을 조절하여 차륜을 조향한다(S250).

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 도 2에 도시된 단계 중 바퀴 자국을 기반으로 주행 가능 여부를 판단하는 단계(S210)에 대해서 좀 더 살펴보기로 한다.

도 3은 도 2의 단계 S210을 구체화하여 도시한 순서도이다.

도 3을 참조하면, 도 2에서의 단계 S200에 따라 영상을 수신하면, 자율 주행 제어부(120)는 영상을 분석하여, 영상 내 바퀴 자국이 탐색되는지를 판단한다(S211).

상기 단계 S211에서의 판단 결과, 영상 내 바퀴 자국이 탐색되지 않는 것으로 판단하면(S211-아니오), 자율 주행 제어부(120)는 자율 주행 동작을 중지하거나, 바퀴 자국 탐색 실패 정보를 표시부(150)를 통해 표시한 후(S212), 자율 주행 동작을 중지한다.

상기 단계 S212에서의 판단 결과, 영상 내 바퀴 자국이 탐색되는 것으로 판단하면(S211-예), 자율 주행 제어부(120)는 탐색된 바퀴 자국을 분석하여, 바퀴 자국을 따라 주행 가능한지를 판단한다(S213).

상기 단계 S213에서의 판단 결과, 바퀴 자국을 따라 주행 가능하지 않다고 판단하면(S213-아니오), 자율 주행 제어부(120)는 자율 주행 동작을 중지하거나, 단계 S220에 따라 주행 불가능 정보를 표시부(150)를 통해 표시한 후, 자율 주행 동작을 중지한다.

반면, 상기 단계 S213에서의 판단 결과, 바퀴 자국을 따라 주행 가능하다고 판단하면(S213-예), 자율 주행 제어부(120)는 단계 S230에 따라 주행 가능하다고 판단된 바퀴 자국(‘유효 바퀴 자국’)을 기반으로 차량의 주행 기준선을 설정한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량 자율주행 시스템이 바퀴 자국을 판단하는 다양한 예를 도시한 도면이다.

도 4a는 차량 자율주행 시스템이 눈 쌓인 도로 상의 바퀴 자국을 인식한 경우의 예로서, 차량 자율주행 시스템은 우측의 노란색으로 표시된 선(401)은 자차의 주행 차선으로 판단하고 좌측의 붉은색으로 표시된 선은 반대 차선(402)으로 판단할 수 있다.

도 4b는 차량 자율주행 시스템이 비포장 길 상의 바퀴 자국을 인식한 경우의 예로서, 차량 자율주행 시스템은 우측의 노란색으로 표시된 선(403)은 자차의 주행 차선으로 판단하고 좌측의 붉은색(404)으로 표시된 선은 반대 차선으로 판단할 수 있다.

도 4c는 차량 자율주행 시스템이 다수의 바퀴 자국이 나 있는 도로를 인식한 경우의 예로서, 차량 자율주행 시스템은 다수의 바퀴 자국 중 초록색 선(405) 및 노란색 선(406)으로 표시된 두 2개의 서로 다른 바퀴 자국을 유효 바퀴 자국으로 판단할 수 있다.

도 4d는 차량 자율주행 시스템이 산길 상의 바퀴 자국을 인식한 경우의 예로서, 차량 자율주행 시스템은 노란색으로 표시된 선(407)으로 표시된 바퀴 자국을 유효 바퀴 자국으로 판단할 수 있다.

도 4e는 차량 자율주행 시스템이 다수의 바퀴 자국이 나 있는 눈 쌓인 도로를 인식한 경우의 예로서, 차량 자율주행 시스템은 다수의 바퀴 자국 중 파란색 선(408) 및 붉은색 선(409)으로 표시된 2개의 서로 다른 바퀴 자국을 유효 바퀴 자국으로 판단할 수 있다.

예를 들어, 본 발명의 차량 자율주행 시스템은 왼쪽의 붉은색 선(409)과 오른쪽의 파란색 선(409) 사이에서 주행 가능 위치를 설정할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 기능 혹은 모든 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 기록매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명에 따른 차량 자율주행 시스템 및 이를 이용한 차량 자율주행 방법을 실시 예에 따라 설명하였지만, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 범위 내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.

따라서, 본 발명에 기재된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 차량 자율주행 시스템
110 : 영상 촬영 장치
120 : 자율 주행 제어부
121 : 주행 가능 판단부
122 : 주행 기준선 설정부
123 : 조향각 연산부
130 : 조향 장치
140 : 조향각 검출부
150 : 표시부

Claims (13)

1. 차량 전방을 촬영하는 영상 촬영 장치;
   상기 영상 촬영 장치에 의해 촬영된 영상을 분석하여, 상기 영상 내 탐지되는 바퀴 자국 중 유효 바퀴 자국을 기반으로 차량의 주행 기준선을 설정하고, 설정된 주행 기준선을 따라 차량이 주행할 수 있도록 하기 위한 조향각을 연산하는 자율 주행 제어부;
   상기 자율 주행 제어부로부터 제공되는 조향각에 따라, 스티어링 휠의 조향각을 조절하는 조향 장치; 및
   상기 조향 장치에 의해 조향된 스티어링 휠의 조향각을 검출하는 조향각 검출부를 포함하고,
   상기 자율 주행 제어부는,
   상기 영상 내 바퀴 자국을 탐색하고, 탐색된 바퀴 자국 중 유효 바퀴 자국을 바탕으로 주행 가능한지를 판단하는 주행 가능 판단부를 포함하고,
   상기 주행 가능 판단부는 탐색된 상기 바퀴 자국 중 상기 차량이 주행중인 도로의 규정 속도 대비 일정 기준이상 꺾인 바퀴 자국 및 주행 불가능한 방향으로 향하는 바퀴 자국 중 적어도 하나에 해당하는 바퀴 자국은 유효 바퀴 자국으로 판단하지 않는 것인
   차량 자율주행 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 자율 주행 제어부는,
   상기 주행 가능 판단부로부터 제공되는 유효 바퀴 자국을 기반으로 차량의 주행 기준선을 설정하는 주행 기준선 설정부; 및
   설정된 주행 기준선을 따라 차량이 주행할 수 있도록 하기 위한 조향각을 연산하는 조향각 연산부를 더 포함하는
   차량 자율주행 시스템.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 주행 가능 판단부는,
   상기 영상 내 색상 또는 명도의 차이를 인식하여 직진성을 가진 선을 추출하고, 추출된 선들 중 기 설정된 바퀴의 폭 크기와 유사한 크기의 폭을 갖는 선을 바퀴 자국으로 판단하는
   차량 자율주행 시스템.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 주행 가능 판단부는, 탐색된 바퀴 자국을 바탕으로 이전 차량의 폭, 이전 차량의 바퀴 폭, 바퀴 자국의 연속성을 분석하여, 바퀴 자국을 따라 주행 가능한지를 판단하는
   차량 자율주행 시스템.
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 주행 기준선 설정부는, 유효 바퀴 자국의 중심, 좌측 경계선 및 우측 경계선 중 하나를 차량의 주행 기준선으로 설정하는
   차량 자율주행 시스템.
6. 제 2 항에 있어서,
   상기 주행 가능 판단부에 의한 판단 결과, 다수의 유효 바퀴 자국이 섞여 겹쳐져 있는 것으로 판단된 경우, 상기 주행 기준선 설정부는 유효 바퀴 자국 중 가장 좌측의 바퀴 자국과 가장 우측의 바퀴 자국의 중심을 차량의 주행 기준선으로 설정하는
   차량 자율주행 시스템.
7. 제 2 항에 있어서,
   상기 조향각 연산부는, 자차가 주행 기준선을 따라 이동하기 위한 조향각을 상기 조향각 검출부로부터 제공되는 조향각을 기준으로 연산하는
   차량 자율주행 시스템.
8. 영상 촬영 장치에 의해 촬영된 영상을 수신하는 단계;
   수신한 영상을 분석하여, 영상 내 탐색되는 바퀴 자국을 분석하여 주행 가능 여부를 판단하는 단계;
   주행 가능하다고 판단된 유효 바퀴 자국을 기반으로 차량의 주행 기준선을 설정하는 단계;
   설정된 주행 기준선을 따라 차량이 주행할 수 있도록 하기 위한 조향각을 연산하는 단계; 및
   연산된 조향각에 따라 스티어링 휠의 조향각을 조절하여 차륜을 조향하는 단계를 포함하고,
   상기 영상 내 탐색되는 바퀴 자국을 분석하여 주행 가능 여부를 판단하는 단계는 탐색된 상기 바퀴 자국 중 상기 차량이 주행중인 도로의 규정 속도 대비 일정 기준 이상 꺾인 바퀴 자국 및 주행 불가능한 방향으로 향하는 바퀴 자국 중 적어도 하나에 해당하는 바퀴 자국은 유효 바퀴 자국으로 판단하지 않는 단계를 포함하는
   차량 자율주행 방법.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 주행 가능 여부를 판단하는 단계는, 상기 영상 내 색상 또는 명도의 차이를 인식하여 직진성을 가진 선을 추출하고, 추출된 선들 중 기 설정된 바퀴의 폭 크기와 유사한 크기의 폭을 갖는 선을 바퀴 자국으로 판단하는 것을 포함하는
   차량 자율주행 방법.
10. 제 8 항에 있어서,
    상기 주행 가능 여부를 판단하는 단계는, 탐색된 바퀴 자국을 바탕으로 이전 차량의 폭, 이전 차량의 바퀴 폭, 바퀴 자국의 연속성을 분석하여, 바퀴 자국을 따라 주행 가능한지를 판단하는 것을 포함하는
    차량 자율주행 방법.
11. 제 8 항에 있어서,
    상기 차량의 주행 기준선을 설정하는 단계는 유효 바퀴 자국의 중심, 좌측 경계선 및 우측 경계선 중 하나를 차량의 주행 기준선으로 설정하는 것을 포함하는
    차량 자율주행 방법.
12. 제 8 항에 있어서,
    상기 주행 가능 여부를 판단하는 단계에서의 판단 결과, 다수의 유효 바퀴 자국이 섞여 겹쳐져 있는 것으로 판단된 경우, 상기 차량의 주행 기준선을 설정하는 단계는 유효 바퀴 자국 중 가장 좌측의 바퀴 자국과 가장 우측의 바퀴 자국의 중심을 차량의 주행 기준선으로 설정하는 것을 포함하는
    차량 자율주행 방법.
13. 제 8 항에 있어서,
    상기 조향각을 연산하는 단계는, 자차가 주행 기준선을 따라 이동하기 위한 조향각을 조향각 검출부로부터 제공되는 조향각을 기준으로 연산하는 것을 포함하는
    차량 자율주행 방법.
    

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