KR102653404B1 - 차량의 제어 장치 및 제어 방법 - Google Patents

차량의 제어 장치 및 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예들은 차량의 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것이다. 상세하게는 레이더 센서로부터 입력된 복수의 처프 신호를 기초로 생성한 2D 스펙트럼과 높이 집합에 포함된 각 높이 값에 대응하는 거리-속도 맵을 기초로 높이 집합에 포함된 각 높이 값에 대응하는 상관 계수를 결정하고, 각 높이 값에 대한 상관 계수를 기초로 표적의 존재 여부 및 표적의 재질을 판단하고, 표적의 높이와 표적의 횡 위치 정보를 기초로 표적의 구조를 판단하는 차량의 제어 장치를 제공한다.

Description

차량의 제어 장치 및 제어 방법{control device for vehicle and control method thereof}
본 발명의 실시예들은 차량의 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것이다.
차량은 차량의 주변 물체를 감지하기 위해 레이더(radar)를 이용한다. 이때, 레이더를 통해 입력되는 신호는 차량이 주행하는 도로 환경에 따라 다양하게 변할 수 있다. 따라서, 차량이 레이더를 통해 입력되는 신호를 기초로 차량이 주행하는 도로 환경을 인식할 수 있다면 차량은 보다 안정적으로 주행할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 레이더로부터 입력되는 신호를 기초로 차량이 주행하는 도로 환경을 인식할 수 있는 차량의 제어 장치 및 제어 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 레이더 신호를 이용해 표적의 높이를 판단할 수 있는 차량의 제어 장치 및 제어 방법을 제공할 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 일 실시예는 레이더(radar) 센서로부터 입력된 복수의 처프 신호를 기초로 거리 성분 및 속도 성분에 대한 2D 스펙트럼을 생성하는 스펙트럼 생성기, 차량의 속도 및 복수의 높이 값을 포함하는 높이 집합을 기초로 하여 높이 집합에 포함된 각 높이 값에 대응하는 거리-속도 맵을 생성하는 거리-속도 맵 생성기, 2D 스펙트럼과 높이 집합에 포함된 각 높이 값에 대응하는 거리-속도 맵을 기초로 높이 집합에 포함된 각 높이 값에 대응하는 상관 계수를 결정하는 상관 계수 결정기, 높이 집합에 포함된 각 높이 값에 대한 상관 계수를 기초로 표적의 존재 여부 및 표적의 재질을 판단하고, 표적의 높이와 표적의 횡 위치 정보를 기초로 상기 표적의 구조를 판단하는 표적 판단기를 포함하는 차량의 제어 장치를 제공할 수 있다.
또한 일 실시예는 레이더 센서로부터 입력된 복수의 처프 신호를 기초로 거리 성분 및 속도 성분에 대한 2D 스펙트럼을 생성하는 단계, 차량의 속도 및 복수의 높이 값을 포함하는 높이 집합을 기초로 하여 높이 집합에 포함된 각 높이 값에 대응하는 거리-속도 맵을 생성하는 단계, 2D 스펙트럼과 높이 집합에 포함된 각 높이 값에 대응하는 거리-속도 맵을 기초로 높이 집합에 포함된 각 높이 값에 대응하는 상관 계수를 결정하는 단계, 높이 집합에 포함된 각 높이 값에 대한 상관 계수를 기초로 표적의 존재 여부 및 표적의 재질을 판단하는 단계 및 표적의 높이와 표적의 횡 위치 정보를 기초로 표적의 구조를 판단하는 단계를 포함하는 차량의 제어 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 레이더로부터 입력되는 신호를 기초로 차량이 주행하는 도로 환경을 인식할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면 레이더 신호를 이용해 표적의 높이를 판단할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 차량의 제어 장치의 구성도이다.
도 2는 복수의 처프 신호를 기초로 2D 스펙트럼을 생성하는 일 예를 도시한 도면이다.
도 3은 서로 다른 도로 환경을 기초로 생성된 2D 스펙트럼의 예를 도시한 도면이다.
도 4는 정지 구조물 상의 타깃에 대한 속도 성분을 계산하는 방법의 일 예를 도시한 도면이다.
도 5는 높이 집합에 포함된 각 높이 값에 대응하는 거리-속도 맵을 생성하는 일 예를 도시한 도면이다.
도 6은 높이 집합에 포함된 각 높이 값에 대응하는 상관 계수를 결정하는 일 예를 도시한 도면이다.
도 7은 제1 높이 값의 높이에 위치한 표적의 존재 여부 및 표적의 재질을 판단하는 일 예를 도시한 흐름도이다.
도 8은 제1 높이 값의 높이에 위치한 표적의 구조를 판단하는 일 예를 도시한 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 차량의 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 개시의 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 본질이나 차례 또는 순서 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 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하, 도면을 참조하여 본 실시예에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 차량의 제어 장치(100)의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 차량의 제어 장치(100)는 스펙트럼 생성기(110), 거리-속도 맵 생성기(120), 상관 계수 결정기(130) 및 표적 판단기(140)를 포함할 수 있다.
스펙트럼 생성기(110)는 레이더 센서(radar sensor)로부터 입력된 복수의 처프(chirp) 신호를 기초로 거리(range) 성분 및 속도(velocity) 성분에 대한 2D 스펙트럼을 생성할 수 있다. 거리 성분 및 속도 성분에 대한 2D 스펙트럼은 차량으로부터 특정 거리에 특정 속도(차량 대비 상대 속도)를 가지는 물체의 존재를 지시하는 정보이다.
이하, 도 2에서 스펙트럼 생성기(110)가 2D 스펙트럼을 생성되는 일 예에 대해 설명하고, 도 3에서 서로 다른 도로 환경을 기초로 생성된 2D 스펙트럼의 예를 설명한다.
거리-속도 맵 생성기(120)는 차량의 속도(velocity of vehicle) 및 복수의 높이 값을 포함하는 높이 집합(height set)을 기초로 하여, 상기 높이 집합에 포함된 각 높이 값에 대응하는 거리-속도 맵(r-v map)을 생성할 수 있다. 높이 값에 대한 거리-속도 맵은 해당 높이 값에 정지 구조물이 존재할 때 차량으로부터 특정 거리에 특정 속도를 가지는 물체가 존재할 가능성을 지시하는 정보이다.
이때, 차량의 속도는 휠 센서(wheel sensor)의 신호를 기초로 결정될 수 있다.
한편, 높이 집합에 포함되는 복수의 높이 값은 미리 설정된 값일 수도 있고, 주변 환경 정보(e.g. 온도/날씨/차량의 위치)에 따라 변경되는 값일 수도 있다.
이하, 도 4에서는 타깃에 대한 속도 성분을 계산하는 방법을 설명하고, 도 5에서는 도 4에서 설명한 방법을 이용하여 거리-속도 맵 생성기(120)가 거리-속도 맵을 생성하는 일 예에 대해 설명한다.
상관 계수 결정기(130)는 스펙트럼 생성기(110)에서 생성된 2D 스펙트럼과 거리-속도 맵 생성기(120)에서 생성된 거리-속도 맵을 기초로 하여, 높이 집합에 포함된 각 높이 값에 대응하는 상관(correlation) 계수를 결정할 수 있다. 높이 값에 대응하는 상관 계수는 해당 높이 값에 해당하는 높이에 위치하는 표적에 대한 정보(e.g. 표적의 존재 여부/표적의 재질)를 지시할 수 있다.
이하, 도 6에서 상관 계수 결정기(130)가 높이 집합에 포함된 각 높이 값에 대응하는 상관 계수를 결정하는 일 예를 설명한다.
표적 판단기(140)는 상관 계수 결정기(130)에서 결정된 상관 계수를 기초로 표적의 존재 여부 및 표적의 재질을 판단할 수 있다. 구체적으로, 표적 판단기(140)는 높이 집합에 포함된 높이 값 중 제1 높이 값에 대해, 제1 높이 값에 위치한 표적의 존재 여부 및 표적의 재질을 제1 높이 값에 대응하는 상관 계수를 기초로 판단할 수 있다. 차량의 제어 장치(100)는 높이 집합에 포함된 높이 값에 대한 표적의 존재 여부를 기초로 표적의 높이를 판단할 수 있다.
이하, 도 7에서 제1 높이 값의 높이에 위치한 표적의 존재 여부 및 표적의 재질을 판단하는 일 예를 흐름도를 이용하여 설명한다.
그리고 표적의 높이와 표적의 횡 위치(lateral position)를 기초로 상기 표적의 구조를 판단할 수 있다. 이때, 표적의 횡 위치의 값은 전술한 레이더 센서(radar sensor)로부터의 신호를 통해 계산된 값일 수도 있고, 레이더 센서 대신 별도의 센서를 통해 수집된 정보일 수도 있다.
이하, 도 8에서 제1 높이 값의 높이에 위치한 표적의 구조를 판단하는 일 예를 흐름도를 이용하여 설명한다.
이와 같이 표적 판단기(140)에서 표적의 존재 여부, 표적의 재질 및 구조를 판단한 후, 차량의 제어 장치(100)는 이를 기초로 차량이 주행하는 도로 환경을 인식할 수 있다.
한편, 차량의 제어 장치(100)에 포함된 스펙트럼 생성기(110), 거리-속도 맵 생성기(120), 상관 계수 결정기(130) 및 표적 판단기(140)는 각각 별도의 회로 장치로 구현될 수 있다. 반면 차량의 제어 장치(100)는 스펙트럼 생성기(110), 거리-속도 맵 생성기(120), 상관 계수 결정기(130) 및 표적 판단기(140)의 제반 동작이 프로그램된 펌웨어를 실행(구동)할 수도 있다.
도 2는 복수의 처프(chirp) 신호를 기초로 2D 스펙트럼을 생성하는 일 예를 도시한 도면이다.
차량의 제어 장치(100)의 스펙트럼 생성기(110)는 레이더 센서로부터 복수의 처프 신호를 입력받을 수 있다. 일 예로 스펙트럼 생성기(110)는 레이더 센서로부터 128개 또는 256개의 처프 신호를 한 번에 입력받을 수 있다.
스펙트럼 생성기(110)는 레이더 센서로부터 입력받은 복수의 처프 신호에 대해 2D FFT(Fast Fourier Transform)를 실행하여 복수의 처프 신호에 대한 거리 성분의 값과 속도 성분의 값을 계산할 수 있다. 그리고 계산된 거리 성분의 값과 속도 성분의 값을 이용하여 2D 스펙트럼을 생성할 수 있다.
먼저 스펙트럼 생성기(110)는 각 처프 신호에 대해 복수의 샘플링을 실행하여 각 처프 신호에 대한 복수의 샘플 값을 측정할 수 있다. 예를 들어 스펙트럼 생성기(110)는 복수의 처프 신호 중 각각에 대해 512회의 샘플링을 실행할 수 있다.
스펙트럼 생성기(110)는 처프 신호 각각에 대한 샘플 값에 대해 1차 FFT를 실행하여 거리에 따른 신호 성분의 값을 추출할 수 있다. 스펙트럼 생성기(110)는 1차 FFT를 통해 특정한 시간에서 거리에 따른 신호 성분의 값을 추출할 수 있다. 한편 1차 FFT는 레인지 FFT로 호칭될 수 있다.
그리고 스펙트럼 생성기(110)는 모든 처프 신호에 대한 2차 FFT를 실행하여 거리에 따른 신호 성분의 값을 압축(compression)하여 속도 성분의 값을 추출할 수 있다. 한편 2차 FFT는 도플러 FFT로 호칭될 수 있다.
전술한 방법으로 생성된 2D 스펙트럼 은 거리 와 속도 에 대응하는 물체가 존재하는 지 여부를 지시할 수 있다. 즉, 차량과 만큼 거리에서 차량 대비 상대 속도가 인 물체가 존재할 가능성이 높을 수록 2D 스펙트럼 상의의 값이 높을 수 있다.
레이더를 장착한 차량이 주행하면, 차량은 레이더를 통해 전방에 존재하는 타 차량에 의한 신호뿐 아니라 차량이 주행하는 도로의 주변에 위치한 다양한 정지 구조물(e.g. 가드레일, 터널)에 의한 신호를 획득할 수 있다. 따라서, 스펙트럼 생성기(110)에 의해 생성된 2D 스펙트럼은 타 차량뿐 아니라 차량이 주행하는 도로 환경, 즉 도로 상의 다양한 정지 구조물에 의해서 달라질 수 있다.
도 3은 서로 다른 도로 환경을 기초로 생성된 2D 스펙트럼의 예를 도시한 도면이다.
먼저 도 3의 (a)을 살펴보면, 2D 스펙트럼 상에서 거리 성분의 값은 서로 다르지만 속도 성분의 값은 서로 유사한 신호가 분포되어 있다. 이는 차량의 전방으로 차량의 높이와 유사한 높이에 위치하는 정지 구조물(e.g. 가드레일)이 위치하고 있다는 것을 의미한다. 이러한 정지 구조물에서 반사되는 신호는 차량과의 거리에 상관없이 일정한 속도(차량의 속도와 반대 방향인 속도)를 가지기 때문이다.
다음 도 3의 (b)를 살펴보면, 2D 스펙트럼 상에서 거리 성분의 값이 증가할 수록 속도 성분의 값이 증가하다가 특정한 값으로 수렴하는 패턴을 가지는 신호가 분포되어 있다. 그리고 그 패턴은 크게 2가지가 있다. 이는 차량의 전방으로 차량의 높이보다 높게 위치하는 정지 구조물(e.g. 벽, 상부 구조물)이 위치하고 있으며 정지 구조물의 종류는 크게 2가지라는 것을 의미한다.
다음 도 3의 (c)를 살펴보면, 2D 스펙트럼 상에서 거리 성분의 값이 증가할 수록 속도 성분의 값이 증가하다가 특정한 값으로 수렴하는 패턴을 가지는 신호가 분포되어 있다. 그리고 그 패턴은 2개 이상이 있다. 이는 차량의 전방으로 차량의 높이보다 높게 위치하는 정지 구조물(e.g. 상부 철제 구조물)이 위치하고 있으며 정지 구조물의 종류는 2가지 이상이라는 것을 의미한다.
이처럼 정지 구조물의 높이에 따라 정지 구조물에 의해 발생하는 신호의 패턴이 달라지는 이유는, 차량과의 거리에 따라 레이더에 의해 반사되는 전파의 각도가 달라지는 정도는 해당 정지 구조물의 높이에 따라 다르기 때문이다. 이하, 도 4에서 이에 대해 상세히 설명한다.
도 4는 정지 구조물 상의 타깃에 대한 속도 성분을 계산하는 방법의 일 예를 도시한 도면이다.
구체적으로, 도 4는 차량으로부터 높이 h에 위치한 정지 구조물 상의 k번째(k는 자연수) 타깃의 속도 을 계산하는 방법을 설명한다. 이때, 는 차량이 진행하는 방향, 즉 차량의 종단(longitudinal) 방향의 속도이다.
먼저 k번째 타깃과 차량 간의 거리를 이고, k번째 타깃의 높이가 (차량을 기준으로 한 높이)이고, 차량의 속도가 라고 정의한다.
이 경우 k번째 타깃과 차량 간의 종단 방향의 거리 는 피타고라스의 정리에 따라 다음과 같이 결정된다.
그리고 k번째 타깃과 차량 간의 수직 방향의 각도인 는 다음과 같이 결정된다.
이때, k번째 타깃의 차량의 종단 방향의 속도(차량에 대한 상대 속도) 는 다음과 같이 결정된다.
각도 에 대해 일 때는 값이 커질수록 의 값은 작아진다. 따라서, 타깃과 차량과의 수직 방향의 각도 가 커질수록 값은 작아져의 크기(절대값)가 증가한다. 따라서 정지 구조물 상에서 차량과 가까운 타깃일수록 차량과의 수직 방향의 각도가 크므로 의 크기가 크고 차량과 먼 타깃일수록 차량과의 수직 방향의 각도가 점점 작아지므로 의 크기가 감소한다. 한편 cos(0) = 1이므로 는로 수렴한다.
정지 구조물의 높이가 달라지면 가 변화하는 패턴이 달라지므로 해당 정지 구조물 상의 k번째 타깃의 속도 가 변화하는 패턴이 달라질 수 있다. 즉 서로 다른 높이에 위치한 정지 구조물의 개수에 따라 2D 스펙트럼 상에서 거리에 따른 속도의 변화 패턴의 개수가 달라질 수 있다.
이하, 도 4에서 설명한 원리를 적용하여 거리-속도 맵을 생성하는 일 예에 대해 설명한다.
도 5는 높이 집합에 포함된 각 높이 값에 대응하는 거리-속도 맵을 생성하는 일 예를 도시한 도면이다.
본 발명의 실시예들에서는 복수의 높이 값을 포함하는 높이 집합을 설정한 후 높이 집합에 포함된 각 높이 값에 대응하는 거리-속도 맵을 이용하여 차량의 전방에 정지 구조물이 위치하는 높이를 추정할 수 있다.
이처럼 높이 집합을 이용하여 차량이 정지 구조물이 위치하는 높이를 간접적으로 추정하는 이유는 레이더를 이용해 정지 구조물의 높이를 직접 계산하기 어렵기 때문이다.
도 5에서, 먼저 높이 집합에 20개의 높이 값 {1m, 2m, 3m, ... ,19m, 20m}이 포함되어 있다고 가정한다. 한편, 높이 집합에 포함되는 높이 값의 개수 및 각 높이 값은 도 5에서 설명한 예에 한정되지 않는다.
그리고 차량의 속도 (e.g. 100km/h)라고 가정한다.
그리고 복수의 거리 값을 포함하는 거리 집합이 {10m, 20m, 30m, ... , 290m, 300m}라고 가정한다. 한편, 거리 집합에 포함된 거리 값의 개수 및 각 거리 값은 설정된 값일 수 있으며, 도 5에서 설명한 예에 한정되지 않는다.
거리-속도 맵 생성기(120)는 높이 집합에 포함된 n번째 높이 값 에 대한 거리-속도 맵을 다음과 같이 구할 수 있다.
먼저 n번째 높이 값에 대한 거리-속도 맵을 결정하기 위해 사용되는 거리 집합 {10m, 20m, 30m, ... , 290m, 300m}에 대해, 거리 집합에 포함된 k번째 거리 값 에 위치한 타깃에 대한 높이 값이 라고 가정한다. 이때, 거리 집합에 포함된 모든 거리 값에 대해 의 값은 높이 집합에 포함된 n번째 높이 값 이다.
이 경우 차량과 타깃 간의 종단 방향의 거리 은 도 4에서 설명한 원리에 따라 다음과 같이 결정된다.
그리고 타깃과 차량 간의 수직 방향의 각도인 은 도 4에서 설명한 원리에 따라 다음과 같이 결정된다.
그리고 타깃의 속도(차량에 대한 상대 속도) 은 도 4에서 설명한 원리에 따라 다음과 같이 결정된다.
즉, 높이 집합에 포함된 n번째 높이 값 이 결정되면, 타깃의 거리 에 대응하는 타깃의 속도 를 계산할 수 있다. 따라서, 거리-속도 맵 생성기(120)는 높이 집합에 포함된 n번째 높이 값에 대해, 타깃의 거리와 타깃의 속도의 매핑 관계를 나타내는 거리-속도 맵 을 결정할 수 있다.
이때, 높이 집합에 포함된 n번째 높이 값에 대응하는 거리-속도 맵 은 A개의 행(row)과 B개의 열(column)로 구성된 행렬일 수 있다. 행의 개수 A는 설정된 속도 구간의 개수일 수 있고, 열의 개수 B는 설정된 거리 구간의 개수(거리 집합에 포함된 거리 값의 개수)일 수 있다.
높이 집합에 포함된 n번째 높이 값에 대응하는 거리-속도 맵 의 i행 j열 (1<=i<=A, 1<=j<=B)의 값은 0또는 1일 수 있다. 이때, i행 j열의 값이 0이라는 것은 n번째 높이 값 의 높이에 정지 구조물이 위치하고 있을 때, 해당 정지 구조물에 의해 생성되는 신호가 차량으로부터 i행 j열에 해당하는 (거리, 속도)값을 지시할 가능성이 설정된 임계값(e.g. 10%)보다 적다는 것을 의미할 수 있다.
반면 i행 j열의 값이 1이라는 것은 n번째 높이 값의 높이에 정지 구조물이 위치하고 있을 때, 해당 정지 구조물에 의해 생성되는 신호가 차량으로부터 i행 j열에 해당하는 (거리, 속도)값을 지시할 가능성이 설정된 임계값(e.g. 90%)보다 크다는 것을 의미할 수 있다.
본 발명의 실시예들에서,에서 거리 값이 에 대응되는 열 값 중에서 에 대응되는 행에 위치한 값은 1(거리가 이면 속도가 일 가능성이 높다)이고 나머지 값은 0으로 결정될 수 있다.
이하, 이와 같이 결정된 거리-속도 맵과 전술한 2D 스펙트럼을 이용하여 높이 집합에 포함된 각 높이 값에 대응하는 상관 계수를 결정하는 일 예를 설명한다.
도 6은 높이 집합에 포함된 각 높이 값에 대응하는 상관 계수를 결정하는 일 예를 도시한 도면이다.
먼저 높이 집합에 포함된 20개의 높이 값 {1m, 2m, 3m, ... ,19m, 20m} 각각에 대응하는 20개의 거리-속도 맵 MAP(1)(r,v) (높이 값 1m에 대응하는 거리-속도 맵), MAP(2)(r,v) (높이 값 2m에 대응하는 거리-속도 맵), MAP(3)(r,v) (높이 값 3m에 대응하는 거리-속도 맵), ... , MAP(19)(r,v) (높이 값 19m에 대응하는 거리-속도 맵), MAP(20)(r,v) (높이 값 20m에 대응하는 거리-속도 맵)이 결정되었다고 가정한다.
이 경우 2D 스펙트럼 와 높이 집합에 포함된 n번째 높이 값에 대응하는 거리-속도 맵 에 대한 상관 계수 은 다음과 같이 계산될 수 있다. 이때, V는 에서 속도 구간의 개수, R은 에서 거리 구간의 개수이다.
상관 계수 결정기(130)는 2D 스펙트럼 와 20개의 거리-속도 맵 MAP(1)(r,v), MAP(2)(r,v), MAP(3)(r,v), ... , MAP(19)(r,v), MAP(20)(r,v)를 기초로 하여 20개의 상관 계수 γ(1), γ(2), γ(3), ..., γ(19), γ(20)을 결정할 수 있다.
높이 집합에 포함된 n번째 높이 값에 대한 상관 계수 란 레이더 센서로부터 수신한 신호를 통해 생성된 2D 스펙트럼이 n번째 높이 값의 높이에 위치하는 물체(정지 구조물)의 정보를 지시하는지 나타내는 정보이다.
예를 들어 도 6에서 γ(1) = 0.05, γ(2) = 0.01, γ(3) = 0.3, ... , γ(19) = 0.5, γ(20) = 0.02라고 가정한다. 이 경우 γ(3)과 γ(19)의 값이 γ(1), γ(2), γ(20)보다 크므로 높이 3m, 19m 상에 물체(정지 구조물)가 위치할 가능성이 높이 1m, 2m, 20m 상에 물체가 위치할 가능성보다 높다는 것을 의미한다.
이하, 상관 계수 결정기(130)에 의해 결정된 상관 계수를 기초로 특정 높이 값에 어떤 표적이 존재하는지 여부를 결정하는 일 예에 대해서 설명한다.
도 7은 제1 높이 값의 높이에 위치한 표적의 존재 여부 및 표적의 재질을 판단하는 일 예를 도시한 흐름도이다.
상관 계수 결정기(130)는 도 6에서 설명한 바와 같이 높이 집합에 포함된 복수의 높이 값 중 제1 높이 값에 대한 상관 계수 를 계산할 수 있다(S710).
표적 판단기(140)는 S710 단계에서 계산된 상관 계수 가 제1 임계 계수값(THR1) 이상인지 판단한다(S720). 만약 상관 계수 가 제1 임계 계수값(THR1) 이상이면(S720-Y), 표적 판단기(140)는 재질이 제1 재질인 표적이 제1 높이 값의 높이에 존재한다고 판단할 수 있다(S725).
제1 높이 값에 대한 상관 계수 이 높다는 것은 제1 높이 값의 높이 상에 위치하는 물체(정지 구조물)로부터 강한 신호가 반사된다는 것을 의미한다. 따라서, 표적 판단기(140)는 제1 높이 값의 높이 상에 표적이 존재하며 또한 그 표적은 레이더로부터 발생한 신호를 강하게 반사하는 재질이라고 판단할 수 있다.
이때, 제1 재질은 철제 재질일 수 있다. 즉 표적 판단기(140)는 제1 높이 값의 높이에 철제 재질인 표적(e.g. 철제 빔)이 존재한다고 판단할 수 있다.
반면 상관 계수 가 제1 임계 계수값(THR1) 미만이면(S720-N), 표적 판단기(140)는 상관 계수 가 제1 임계 계수값(THR1) 미만이고 제2 임계 계수값(THR2) 이상인지 판단한다(S730). 이때, 제2 임계 계수값(THR2)은 제1 임계 계수값(THR1)보다 작다.
만약 상관 계수 가 제1 임계 계수값(THR1) 미만이고 제2 임계 계수값(THR2) 이상이면(S730-Y), 표적 판단기(140)는 재질이 제2 재질인 표적이 제1 높이 값의 높이에 존재한다고 판단할 수 있다(S735). 이때, 제2 재질은 제1 재질과 상이하다. 이 경우 표적 판단기(140)는 제1 높이 값의 높이 상에 표적이 존재하지만 그 표적은 레이더로부터 발생한 신호를 제1 재질보다는 약하게 반사하는 재질이라고 판단할 수 있다.
예를 들어 제2 재질은 시멘트 재질일 수 있다. 즉 표적 판단기(140)는 제1 높이 값의 높이에 시멘트 재질인 표적(e.g. 시멘트 벽)이 존재한다고 판단할 수 있다.
반면 상관 계수 가 제2 임계 계수값(THR2) 미만이면(S730-N), 표적 판단기(140)는 제1 높이 값의 높이에 표적이 미존재한다고 판단할 수 있다(S740).
한편, 표적 판단기(140)는 표적이 존재한다고 판단하면, 표적의 구조를 추가로 판단할 수 있다.
도 8은 제1 높이 값의 높이에 위치한 표적의 구조를 판단하는 일 예를 도시한 흐름도이다.
표적 판단기(140)는 제1 높이 값에 위치한 표적의 횡 위치를 획득할 수 있다(S810). 표적의 횡 위치는 레이더 센서의 신호로부터 계산된 값이거나 다른 외부 센서로부터 수신된 값일 수 있다.
표적 판단기(140)는 제1 높이 값에 위치한 표적의 횡 위치와 제1 높이 값의 차이인 DIFF를 계산할 수 있다(S820).
표적 판단기(140)는 S820 단계에서 계산된 DIFF가 설정된 임계 차이값 THR_DIFF 이상인지 판단한다(S830).
만약 DIFF가 THR_DIFF 이상인 경우(S830-Y), 표적 판단기(140)는 제1 높이 값에 위치한 표적의 구조가 제1 구조라고 판단할 수 있다(S840). 일 예로 제1 구조는 터널 구조일 수 있다. 제1 높이 값이 표적의 횡 위치보다 THR_DIFF 이상 크면 표적 판단기(140)는 표적이 차량의 중앙부에 높은 위치로 존재한다고 판단할 수 있고, 따라서 표적의 구조가 터널 구조라고 판단할 수 있다.
반면 DIFF가 THR_DIFF 미만인 경우(S830-N), 표적 판단기(140)는 제1 높이 값에 위치한 표적의 구조가 제1 구조와 상이한 제2 구조라고 판단할 수 있다(S850). 일 예로 제2 구조는 터널 구조가 아닌 비-터널(e.g. 가드 레일) 구조일 수 있다. 제1 높이 값이 표적의 횡 위치보다 THR_DIFF 이상 크지 않다면 표적 판단기(140)는 표적이 차량의 좌측 또는 우측에 낮은 위치로 존재한다고 판단할 수 있고 표적의 구조가 비-터널 구조라고 판단할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 차량의 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
이하, 도 1에서 설명한 차량의 제어 장치(100)에 의해 본 방법이 실행되는 것을 예시로 설명한다.
차량의 제어 방법은 레이더 센서로부터 입력된 복수의 처프 신호를 기초로 거리 성분 및 속도 성분에 대한 2D 스펙트럼을 생성하는 단계를 포함할 수 있다(S910). S910 단계는 차량의 제어 장치(100)에 포함된 스펙트럼 생성기(110)에 의해 수행될 수 있다.
그리고 차량의 제어 방법은 차량의 속도 및 복수의 높이 값을 포함하는 높이 집합을 기초로 하여, 높이 집합에 포함된 각 높이 값에 대응하는 거리-속도 맵을 생성하는 단계를 포함할 수 있다(S920). S920 단계는 차량의 제어 장치(100)에 포함된 거리-속도 맵 생성기(120)에 의해 수행될 수 있다.
그리고 차량의 제어 방법은 S910 단계에서 생성된 2D 스펙트럼과 S920 단계에서 생성된 거리-속도 맵을 기초로 하여, 높이 집합에 포함된 각 높이 값에 대응하는 상관 계수를 결정하는 단계를 포함할 수 있다(S930). S930 단계는 차량의 제어 장치(100)에 포함된 상관 계수 결정기(130)에 의해 수행될 수 있다.
그리고 차량의 제어 방법은 S930 단계에서 결정된 상관 계수를 기초로 표적의 존재 여부 및 표적의 재질을 판단하는 단계를 포함할 수 있다(S940). S940 단계는 차량의 제어 장치(100)에 포함된 표적 판단기(140)에 의해 수행될 수 있다.
이때, 표적 판단기(140)는 높이 집합에 포함된 복수의 높이 값 중 제1 높이 값에 대해, S930 단계에서 결정된 제1 높이 값에 대한 상관 계수가 제1 임계 계수값 이상이면, 재질이 제1 재질인 표적이 제1 높이 값의 높이에 존재한다고 판단할 수 있다.
그리고 표적 판단기(140)는 제1 높이 값에 대한 상관 계수가 제1 임계 계수값 이하이고 제2 임계 계수값 이상이면(제2 임계 계수값은 제1 임계 계수값보다 작다), 재질이 제2 재질(제 2 재질은 제1 재질과 상이하다)인 표적이 제1 높이 값의 높이에 존재한다고 판단할 수 있다.
그리고 차량의 제어 방법은 S940 단계에서 존재한다고 판단된 표적의 높이와 표적의 횡 위치 정보를 기초로 표적의 구조를 판단하는 단계를 포함할 수 있다(S950). S950 단계는 차량의 제어 장치(100)에 포함된 표적 판단기(140)에 의해 수행될 수 있다.
이때, 표적 판단기(140)는 높이 집합에 포함된 복수의 높이 값 중 제1 높이 값에 대해, 제1 높이 값에 위치한 표적의 횡 위치를 기초로 하여 제1 높이 값에 위치한 표적의 구조가 제1 구조인지 여부를 판단할 수 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (14)

  1. 차량의 제어 장치에 있어서,
    레이더(radar) 센서로부터 입력된 복수의 처프 신호를 기초로 거리 성분 및 속도 성분에 대한 2D 스펙트럼을 생성하는 스펙트럼 생성기;
    상기 차량의 속도 및 복수의 높이 값을 포함하는 높이집합을 기초로 하여, 상기 높이 집합에 포함된 각 높이 값에 대응하는 거리-속도 맵을 생성하는 거리-속도 맵 생성기;
    상기 2D 스펙트럼과 상기 높이 집합에 포함된 각 높이 값에 대응하는 거리-속도 맵을 기초로 상기 높이 집합에 포함된 각 높이 값에 대응하는 상관 계수를 결정하는 상관 계수 결정기;
    상기 높이 집합에 포함된 각 높이 값에 대한 상관 계수를 기초로 표적의 존재 여부 및 상기 표적의 재질을 판단하고, 상기 표적의 높이와 상기 표적의 횡 위치 정보를 기초로 상기 표적의 구조를 판단하는 표적 판단기를 포함하는 차량의 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스펙트럼 생성기는,
    상기 처프 신호 각각에 대하여 복수의 샘플링을 실행하고, 상기 처프 신호 각각에 대한 샘플링 정보에 대해 1차 FFT를 실행하여 상기 2D 스펙트럼의 거리 성분을 추출하는 차량의 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스펙트럼 생성기는,
    상기 처프 신호에 대해 2차 FFT를 실행하여 상기 2D 스펙트럼의 속도 성분을 추출하는 차량의 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 차량의 속도는 상기 차량의 휠 센서의 신호를 기초로 결정되는 차량의 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 거리-속도 맵 생성기는,
    복수의 거리 값을 포함하는 거리 집합, 상기 높이 집합에 포함된 각 높이 값 및 상기 차량의 속도를 기초로 상기 높이 집합에 포함된 각 높이 값에 대응하는 거리-속도 맵을 결정하는 차량의 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 표적 판단기는,
    상기 높이 집합에 포함된 복수의 높이 값 중 제1 높이 값에 대해, 상기 제1 높이 값에 대한 상관 계수가 제1 임계 계수값 이상이면, 재질이 제1 재질인 표적이 상기 제1 높이 값의 높이에 존재한다고 판단하는 차량의 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 표적 판단기는,
    상기 제1 높이 값에 대한 상관 계수가 상기 제1 임계 계수값 이하이고 상기 제1 임계 계수값보다 작은 제2 임계 계수값 이상이면, 재질이 상기 제1 재질과 상이한 제2 재질인 표적이 상기 제1 높이 값의 높이에 존재한다고 판단하는 차량의 제어 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 재질은 철제 재질인 차량의 제어 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 표적 판단기는,
    상기 높이 값의 집합에 포함된 높이 값 중 제1 높이 값에 위치한 표적의 횡 위치를 기초로 하여 상기 제1 높이 값에 위치한 표적의 구조가 제1 구조인지 여부를 판단하는 차량의 제어 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 구조는 터널 구조인 차량의 제어 장치.
  11. 차량의 제어 방법에 있어서,
    레이더 센서로부터 입력된 복수의 처프 신호를 기초로 거리 성분 및 속도 성분에 대한 2D 스펙트럼을 생성하는 단계;
    상기 차량의 속도 및 복수의 높이 값을 포함하는 높이 집합을 기초로 하여, 상기 높이 집합에 포함된 각 높이 값에 대응하는 거리-속도 맵을 생성하는 단계;
    상기 2D 스펙트럼과 상기 높이 집합에 포함된 각 높이 값에 대응하는 거리-속도 맵을 기초로 상기 높이 집합에 포함된 각 높이 값에 대응하는 상관 계수를 결정하는 단계;
    상기 높이 집합에 포함된 각 높이 값에 대한 상관 계수를 기초로 표적의 존재 여부 및 상기 표적의 재질을 판단하는 단계; 및
    상기 표적의 높이와 상기 표적의 횡 위치 정보를 기초로 상기 표적의 구조를 판단하는 단계를 포함하는 차량의 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 표적의 존재 여부 및 상기 표적의 재질을 판단하는 단계는,
    상기 높이 집합에 포함된 복수의 높이 값 중 제1 높이 값에 대해, 상기 제1 높이 값에 대한 상관 계수가 제1 임계 계수값 이상이면, 재질이 제1 재질인 표적이 상기 제1 높이 값의 높이에 존재한다고 판단하는 차량의 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 표적의 존재 여부 및 상기 표적의 재질을 판단하는 단계는,
    상기 제1 높이 값에 대한 상관 계수가 상기 제1 임계 계수값 이하이고 상기 제1 임계 계수값보다 작은 제2 임계 계수값 이상이면, 재질이 상기 제1 재질과 상이한 제2 재질인 표적이 상기 제1 높이 값의 높이에 존재한다고 판단하는 차량의 제어 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 표적의 구조를 판단하는 단계는,
    상기 높이 값의 집합에 포함된 높이 값 중 제1 높이 값에 위치한 표적의 횡 위치를 기초로 하여 상기 제1 높이 값에 위치한 표적의 구조가 제1 구조인지 여부를 판단하는 차량의 제어 방법.
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