KR102658769B1 - 운전자 보조 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

운전자 보조 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

개시된 일 측면에 따른 운전자 보조 장치는 차량의 외측 시야를 가지도록 차량에 설치되고, 차량의 외측 시야에 대한 이미지 데이터를 획득하는 외부 카메라와 차량에 탑승한 운전자의 시선을 파악하도록 차량 내부에 설치되고, 운전자의 시선 데이터를 획득하는 내부 카메라와 이미지 데이터 및 시선 데이터를 처리하도록 구성된 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 시선 데이터에 기초하여 운전자의 시선을 파악하고, 운전자가 부주의 상태인 것으로 판단되면, 조향 장치의 제어 시점 및 조향 장치가 작동하기 위한 횡 거리 한계값 중 적어도 하나가 변경되도록 제어한다.

Description

운전자 보조 장치 및 그 제어 방법{DRIVER ASSISTANCE APPARATUS AND METHOD THEREOF}
개시된 발명은 운전자 보조 장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 운전자의 주의 상태를 반영할 수 있는 운전자 보조 장치에 관한 것이다.
기존의 운전자 보조 시스템(Advanced Driver Assistance Systems)은 차량의 외부의 차선 정보 및 차량 외부의 대상체 정보에 기초하여 제어를 수행하였다. 예를 들어, 차선 유지 보조 시스템(Line Keeping Aid System)은 차량 외부의 영상으로부터 획득한 대상체 정보 및 차선 정보에 기초하여 차량의 차선을 유지하도록 제어한다. 또한, 자동 긴급 제동 시스템(Autonomous Emergency Braking)은 차량 외부의 대상체 정보 및 운전자의 차량의 운동 정보에 기초하여 충돌을 방지하였다.
그러나, 기존의 운전자 보조 시스템은 운전자의 상태를 고려하지 않으므로, 전형적인 상황 이외에서는 사고를 방지하기에는 부족함이 있었다.
개시된 발명의 일 측면은 운전자의 상태를 반영한 운전자 보조 장치 및 그 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.
개시된 발명의 일 측면에 따른 운전자 보조 장치는 차량의 외측 시야를 가지도록 상기 차량에 설치되고, 상기 차량의 외측 시야에 대한 이미지 데이터를 획득하는 외부 카메라; 상기 차량에 탑승한 운전자의 시선을 파악하도록 상기 차량 내부에 설치되고, 상기 운전자의 시선 데이터를 획득하는 내부 카메라; 및 상기 이미지 데이터 및 상기 시선 데이터를 처리하도록 구성된 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 시선 데이터에 기초하여 상기 운전자의 시선을 파악하고, 상기 운전자가 부주의 상태인 것으로 판단되면, 조향 장치의 제어 시점 및 상기 조향 장치가 작동하기 위한 횡 거리 한계값 중 적어도 하나가 변경되도록 제어한다.
상기 제어부는 상기 운전자의 시선이 전방이 아니면 상기 운전자가 부주의 상태인 것으로 판단하고, 상기 조향 장치의 제어 시점을 기존의 제어 시점 보다 미리 설정된 시간만큼 앞당기도록 제어할 수 있다.
상기 제어부는 상기 운전자의 시선이 전방이 아니면 상기 운전자가 부주의 상태인 것으로 판단하고, 상기 횡 거리 한계값을 기존의 횡 거리 한계값 보다 작은 값으로 변경할 수 있다.
상기 제어부는 상기 차량의 외부에서 감지된 대상체가 상기 운전자의 주시 영역 내에 존재하는 경우, 상기 운전자가 부주의 상태가 아닌 것으로 판단하고, 상기 조향 장치에 대한 제어 개입을 하지 않을 수 있다.
상기 제어부는 상기 차량의 외부에서 감지된 대상체가 상기 운전자의 주시 영역 내에 존재하지 않는 경우, 상기 운전자가 부주의 상태인 것으로 판단할 수 있다.
상기 내부 카메라는 상기 운전자의 얼굴 방향 및 상기 운전자의 동공 방향에 기초하여 상기 운전자의 시선 데이터를 획득할 수 있다.
상기 운전자 보조 장치는 상기 차량의 주행 방향을 변경하는 조향 장치;를 더 포함하고, 상기 조향 장치는 상기 제어부에 의해 변경된 제어 신호에 의해 상기 차량의 주행 방향을 변경할 수 있다.
상기 운전자 보조 장치는 상기 차량을 감속시키거나 상기 차량을 정지시키는 제동 장치;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 운전자의 시선이 전방이 아니면 상기 운전자가 부주의 상태인 것으로 판단하고, 상기 제동 장치의 제어 시점을 기존의 제어 시점 보다 미리 설정된 시간만큼 앞당기도록 제어할 수 있다.
상기 운전자 보조 장치는 상기 차량을 감속시키거나 상기 차량을 정지시키는 제동 장치;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 운전자의 시선이 전방이 아니면 상기 운전자가 부주의 상태인 것으로 판단하고, 상기 제동 장치의 제동 토크량을 기존의 제동 토크량 보다 상승시키도록 제어할 수 있다.
개시된 발명의 일 측면에 따른 운전자 보조 장치의 제어 방법은 차량의 외측 시야에 대한 이미지 데이터를 획득하는 단계; 상기 차량에 탑승한 운전자의 시선을 파악하도록 상기 운전자의 시선 데이터를 획득하는 단계; 및 상기 시선 데이터에 기초하여 상기 운전자의 시선을 파악하고, 상기 운전자가 부주의 상태인 것으로 판단되면, 조향 장치의 제어 시점 및 상기 조향 장치가 작동하기 위한 횡 거리 한계값 중 적어도 하나가 변경되도록 제어하는 단계;를 포함한다.
상기 제어하는 단계는 상기 운전자의 시선이 전방이 아니면 상기 운전자가 부주의 상태인 것으로 판단하고, 상기 조향 장치의 제어 시점을 기존의 제어 시점 보다 미리 설정된 시간만큼 앞당기도록 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 제어하는 단계는 상기 운전자의 시선이 전방이 아니면 상기 운전자가 부주의 상태인 것으로 판단하고, 상기 횡 거리 한계값을 기존의 횡 거리 한계값 보다 작은 값으로 변경하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 제어하는 단계는 상기 차량의 외부에서 감지된 대상체가 상기 운전자의 주시 영역 내에 존재하는 경우, 상기 운전자가 부주의 상태가 아닌 것으로 판단하고, 상기 조향 장치에 대한 제어 개입을 하지 않도록 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 제어하는 단계는 상기 차량의 외부에서 감지된 대상체가 상기 운전자의 주시 영역 내에 존재하지 않는 경우, 상기 운전자가 부주의 상태인 것으로 판단하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 시선 데이터는 상기 운전자의 얼굴 방향 및 상기 운전자의 동공 방향에 관한 정보를 포함할 수 있다.
상기 운전자 보조 장치의 제어 방법은 상기 차량의 주행 방향을 변경하는 조향 장치;를 더 포함하고, 상기 제어하는 단계는, 상기 조향 장치가 변경된 제어 신호에 의해 상기 차량의 주행 방향을 변경하도록 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 운전자 보조 장치의 제어 방법은 상기 차량을 감속시키거나 상기 차량을 정지시키는 제동 장치;를 더 포함하고, 상기 제어하는 단계는, 상기 운전자의 시선이 전방이 아니면 상기 운전자가 부주의 상태인 것으로 판단하고, 상기 제동 장치의 제어 시점을 기존의 제어 시점 보다 미리 설정된 시간만큼 앞당기도록 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 운전자 보조 장치의 제어 방법은 상기 차량을 감속시키거나 상기 차량을 정지시키는 제동 장치;를 더 포함하고, 상기 제어하는 단계는, 상기 운전자의 시선이 전방이 아니면 상기 운전자가 부주의 상태인 것으로 판단하고, 상기 제동 장치의 제동 토크량을 기존의 제동 토크량 보다 상승시키도록 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.
개시된 발명의 일 측면에 따른 컴퓨터 프로그램은 컴퓨팅 장치와 결합하여, 차량의 외측 시야에 대한 이미지 데이터를 획득하는 단계; 상기 차량에 탑승한 운전자의 시선을 파악하도록 상기 운전자의 시선 데이터를 획득하는 단계; 및 상기 시선 데이터에 기초하여 상기 운전자의 시선을 파악하고, 상기 운전자가 부주의 상태인 것으로 판단되면, 조향 장치의 제어 시점 및 상기 조향 장치가 작동하기 위한 횡 거리 한계값 중 적어도 하나가 변경되도록 제어하는 단계;를 실행시키도록 기록 매체에 저장된다.
개시된 발명의 일 측면에 따르면, 운전자의 주의 상태를 반영하므로, 비 전형적인 상황에서 차선 이탈 및 충돌을 방지할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 차량의 구성을 도시한다.
도 2는 일 실시예에 따른 운전자 보조 시스템의 제어 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 차량의 제어 방법의 순서도이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 차량의 제어 방법의 순서도이다.
도 5 및 도 6은 횡 방향 위치 오차의 계산을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 제동 장치의 제어가 변경되는 일 예를 도시한다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, "~부", "~기", "~블록", "~부재", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 용어들은 FPGA (field-programmable gate array)/ ASIC (application specific integrated circuit) 등 적어도 하나의 하드웨어, 메모리에 저장된 적어도 하나의 소프트웨어 또는 프로세서에 의하여 처리되는 적어도 하나의 프로세스를 의미할 수 있다.
각 단계들에 붙여지는 부호는 각 단계들을 식별하기 위해 사용되는 것으로 이들 부호는 각 단계들 상호 간의 순서를 나타내는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 일 측면에 따른 운전자 보조 장치 및 그 제어 방법에 관한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 차량의 구성을 도시한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 차량(1)은 엔진(10)과, 변속기(20)와, 제동 장치(30)와, 조향 장치(40)를 포함한다. 엔진(10)은 실린더와 피스톤을 포함하며, 차량(1)이 주행하기 위한 동력을 생성할 수 있다. 변속기(20)는 복수의 기어들을 포함하며, 엔진(10)에 의하여 생성된 동력을 차륜까지 전달할 수 있다. 제동 장치(30)는 차륜과의 마찰을 통하여 차량(1)을 감속시키거나 차량(1)을 정지시킬 수 있다. 조향 장치(40)는 차량(1)의 주행 방향을 변경시킬 수 있다.
차량(1)은 복수의 전장 부품들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 차량(1)은 엔진 관리 시스템(Engine Management System, EMS) (11)과, 변속기 제어 유닛(Transmission Control Unit, TCU) (21)과, 전자식 제동 제어 모듈(Electronic Brake Control Module) (31)과, 전자식 조향 장치(Electronic Power Steering, EPS) (41)와, 바디 컨트롤 모듈(Body Control Module, BCM)과, 운전자 보조 시스템(Driver Assistance System, DAS)을 더 포함한다.
엔진 관리 시스템(11)은 가속 페달을 통한 운전자의 가속 의지 또는 운전자 보조 장치(100)의 요청에 응답하여 엔진(10)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 엔진 관리 시스템(11)은 엔진(10)의 토크를 제어할 수 있다.
변속기 제어 유닛(21)은 변속 레버를 통한 운전자의 변속 명령 및/또는 차량(1)의 주행 속도에 응답하여 변속기(20)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 변속기 제어 유닛(21)은 엔진(10)으로부터 차륜까지의 변속 비율을 조절할 수 있다.
전자식 제동 제어 모듈(31)은 제동 페달을 통한 운전자의 제동 의지 및/또는 차륜들의 슬립(slip)에 응답하여 제동 장치(30)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 전자식 제동 제어 모듈(31)은 차량(1)의 제동 시에 감지되는 차륜의 슬립에 응답하여 차륜의 제동을 일시적으로 해제할 수 있다(Anti-lock Braking Systems, ABS). 전자식 제동 제어 모듈(31)은 차량(1)의 조향 시에 감지되는 오버스티어링(oversteering) 및/또는 언더스티어링(understeering)에 응답하여 차륜의 제동을 선택적으로 해제할 수 있다(Electronic stability control, ESC). 또한, 전자식 제동 제어 모듈(31)은 차량(1)의 구동 시에 감지되는 차륜의 슬립에 응답하여 차륜을 일시적으로 제동할 수 있다(Traction Control System, TCS).
전자식 조향 장치(41)는 스티어링 휠을 통한 운전자의 조향 의지에 응답하여 운전자가 쉽게 스티어링 휠을 조작할 수 있도록 조향 장치(40)의 동작을 보조할 수 있다. 예를 들어, 전자식 조향 장치(41)는 저속 주행 또는 주차 시에는 조향력을 감소시키고 고속 주행 시에는 조향력을 증가시키도록 조향 장치(40)의 동작을 보조할 수 있다.
바디 컨트롤 모듈(51)은 운전자에게 편의를 제공하거나 운전자의 안전을 보장하는 전장 부품들의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 바디 컨트롤 모듈(51)은 헤드 램프, 와이퍼, 클러스터, 다기능 스위치 및 방향 지시 램프 등을 제어할 수 있다.
운전자 보조 장치(100)는 운전자가 차량(1)을 조작(구동, 제동, 조향)하는 것을 보조할 수 있다. 예를 들어, 운전자 보조 장치(100)는 차량(1) 주변의 환경(예를 들어, 다른 차량, 보행자, 사이클리스트(cyclist), 차선, 도로 표지판 등)을 감지하고, 감지된 환경에 응답하여 차량(1)의 구동 및/또는 제동 및/또는 조향을 제어할 수 있다.
운전자 보조 장치(100)는 운전자에게 다양한 기능을 제공할 수 있다. 예를 들어, 운전자 보조 장치(100)는 차선 이탈 경고(Lane Departure Warning, LDW)와, 차선 유지 보조(Lane Keeping Assist, LKA)와, 상향등 보조(High Beam Assist, HBA)와, 자동 긴급 제동(Autonomous Emergency Braking, AEB)과, 교통 표지판 인식(Traffic Sign Recognition, TSR)과, 스마트 크루즈 컨트롤(Smart Cruise Control, SCC)과, 사각지대 감지(Blind Spot Detection, BSD) 등을 제공할 수 있다.
운전자 보조 장치(100)는 차량(1) 주변의 이미지 데이터를 획득하는 카메라 모듈(101)과, 차량(1) 주변의 객체 데이터를 획득하는 레이더 모듈(102)을 포함한다.
카메라 모듈(101)은 카메라(101a)와 제어기(Electronic Control Unit, ECU) (101b)를 포함하며, 차량(1)의 전방을 촬영하고 다른 차량, 보행자, 사이클리스트, 차선, 도로 표지판 등을 인식할 수 있다.
레이더 모듈(102)은 레이더(102a)와 제어기(102b)를 포함하며, 차량(1) 주변의 객체(예를 들어, 다른 차량, 보행자, 사이클리스트 등)의 상대 위치, 상대 속도 등을 획득할 수 있다.
이상의 전자 부품들은 차량용 통신 네트워크(NT)를 통하여 서로 통신할 수 있다. 예를 들어, 전장 부품들은 이더넷(Ethernet), 모스트(MOST, Media Oriented Systems Transport), 플렉스레이(Flexray), 캔(CAN, Controller Area Network), 린(LIN, Local Interconnect Network) 등을 통하여 데이터를 주고 받을 수 있다. 예를 들어, 운전자 보조 장치(100)는 엔진 관리 시스템(11), 전자식 제동 제어 모듈(31) 및 전자식 조향 장치(41)에 각각 차량용 통신 네트워크(NT)를 통하여 구동 제어 신호, 제동 신호 및 조향 신호를 전송할 수 있다.
도 2은 일 실시예에 따른 운전자 보조 시스템의 구성을 도시한다.
일 실시예에 따른 차량(1)은 차량(1)의 외측 시야를 획득하고, 외측 시야에 있는 대상체 및 도로를 촬영하는 외부 카메라(100), 운전자의 시선 데이터를 획득하는 내부 카메라(200), 차량(1)의 상태에 관한 정보를 획득하는 차량 정보 획득부(300), 제어부(400), 제동 장치(30), 조향 장치(40) 및 경고부(500)를 포함한다.
외부 카메라(100)는 차량(1)의 전방을 향하는 시야(field of view) 를 가질 수 있다. 외부 카메라(100)는 예를 들어 차량(1)의 프론트 윈드 쉴드에 설치될 수 있다.
외부 카메라(100)는 차량(1)의 전방을 촬영하고, 차량(1) 전방의 이미지 데이터를 획득할 수 있다. 차량(1) 전방의 이미지 데이터는 차량(1) 전방에 위치하는 다른 차량 또는 보행자 또는 사이클리스트 또는 차선에 관한 위치 정보를 포함할 수 있다.
외부 카메라(100)는 복수의 렌즈들 및 이미지 센서를 포함할 수 있다. 이미지 센서는 광을 전기 신호로 변환하는 복수의 포토 다이오드들을 포함할 수 있으며, 복수의 포토 다이오드들이 2차원 매트릭스로 배치될 수 있다.
외부 카메라(100)는 제어부(400)와 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 외부 카메라(100)는 차량용 통신 네트워크(NT)를 통하여 제어부(400)와 연결되거나, 하드 와이어(hard wire)를 통하여 제어부(400)와 연결되거나, 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board, PCB)을 통하여 제어부(400)와 연결될 수 있다.
외부 카메라(100)는 차량(1) 전방의 이미지 데이터를 제어부(400)로 전달할 수 있다.
내부 카메라(200)는 차량(1)의 내부에 설치되어 운전자의 안면을 촬영하는 카메라일 수 있다. 따라서, 내부 카메라(200)는 운전자의 안면을 촬영하여 시선 데이터를 획득한다. 내부 카메라(200)는 운전자의 안면 영상을 획득하여 영상 처리를 위해 데이터를 제공할 수 있는 다양한 촬영 장치를 포함한다. 또한, 내부 카메라(200)는 야간 주행 시에도 운전자의 안면 영상을 정확히 획득 할 수 있도록 적외선(IR: Infrared Ray) 카메라일 수 있다. 내부 카메라(200)는 차량(1)의 내부 다양한 위치에 설치될 수 있으나, 운전자의 시선을 용이하게 파악하기 위해 클러스터(미도시), 센터페시아(미도시) 등 운전석과 조수석이 있는 1 열 공간에 설치될 수 있다.
내부 카메라(200)는 차량(1) 내부의 운전자의 시선 데이터를 제어부(400)로 전달할 수 있다.
차량 정보 획득부(300)는 차량(1)의 속도나 자세에 관한 정보를 획득할 수 있는 다양한 센서들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 차량 정보 획득부(300)는 차량(1)의 속도를 감지하는 차속 센서(미도시), 차량(1)의 가속도를 감지하는 가속도 센서(미도시) 및 차량(1)의 각속도를 감지하는 각속도 센서(미도시)를 포함할 수 있다.
차속 센서는 휠 속도를 감지하는 휠 속도 센서로 구현될 수 있고, 휠 속도 센서는 차량(1)의 전륜 및 후륜 중 적어도 하나의 휠 속도를 감지하는 휠 속도 센서를 포함할 수 있다.
가속도 센서는 차량(1)의 높이 방향에 대한 가속도, 즉 Z축 방향에 대한 가속도를 출력하는 종가속도 센서 및 차량(1)의 측면 방향에 대한 가속도, 즉 Y축 방향에 대한 가속도를 출력하는 횡가속도 센서를 포함할 수 있다.
종가속도 센서와 횡가속도 센서는 각각 별도의 센서 모듈로 구현되는 것도 가능하고, 하나의 센서 모듈로 구현되는 것도 가능하다. 각속도 센서는 차량(1)의 자세를 측정하는 센서로서, 자이로 센서라고도 지칭될 수도 있다. 각속도 센서는 차량(1)의 롤(Roll) 방향 회전 각속도를 감지하는 롤레이트 센서와 차량(1)의 요우(Yaw) 방향 회전 각속도를 감지하는 요레이트 센서를 포함할 수 있다. 롤레이트 센서와 요레이트 센서 역시 각각 별도의 센서 모듈로 구현되는 것도 가능하고, 하나의 센서 모듈로 구현되는 것도 가능하다.
제동 장치(30)는 도 1과 함께 설명된 전자식 제동 제어 모듈(31, 도 1 참조)과 연결되며, 조향 장치(40)는 도 1과 함께 설명된 전자식 조향 장치(41, 도 1 참조)와 연결된다.
경고부(500)는 제어부(400)의 제어에 따른 동작이 수행되면 제어 동작이 개시되는 것을 운전자에게 알릴 수 있다. 경고부(500)는 운전자의 시각, 청각 및 촉각 중 적어도 하나를 자극하는 방법으로 운전자에게 충돌 위험을 알릴 수 있다.
예를 들어, 경고부(500)는 차량(1)에 마련된 HMI(Human Machine Interface)를 통하여 표시 및 경고음을 운전자에게 제공하거나, 차량(1)에 마련된 햅틱 모듈에서 발생하는 진동을 통하여 운전자에게 사전 경고 신호 또는 경고 신호를 제공할 수 있다.
제어부(400)는 프로세서(410)와 메모리(420)를 포함한다.
프로세서(410)는 외부 카메라(100)의 이미지 데이터와 내부 카메라(200)의 시선 데이터를 처리하고, 제동 장치(30) 및 조향 장치(40)을 제어하기 위한 제동 신호 및 조향 신호를 생성할 수 있다.
프로세서(410)는 전방 객체들의 위치 정보(거리)와 속도 정보(상대 속도)에 기초하여 차량(1)과 전방 객체 사이의 충돌까지의 시간(Time to Collision, TTC)를 산출하고, 충돌까지의 시간과 미리 정해진 기준 시간 사이의 비교 결과에 기초하여 운전자에게 충돌을 경고하거나 제동 신호를 제동 장치(30) 또는 조향 장치(40)로 전송할 수 있다
다른 예로, 프로세서(410)는 전방 객체들의 속도 정보(상대 속도)에 기초하여 충돌까지의 거리(Distance to Collision, DTC)를 산출하고, 충돌까지의 거리와 전방 객체들까지의 거리 사이의 비교 결과에 기초하여 운전자에게 충돌을 경고하거나 제어 신호를 제동 장치(30) 또는 조향 장치(40)로 전송할 수 있다.
메모리(420)는 프로세서(410)가 이미지 데이터를 처리하기 위한 프로그램 및/또는 데이터와, 레이더 데이터를 처리하기 위한 프로그램 및/또는 데이터와, 프로세서(410)가 제동 신호 및/또는 조향 신호를 생성하기 위한 프로그램 및/또는 데이터를 저장할 수 있다.
메모리(420)는 외부 카메라(100)로부터 수신된 이미지 데이터 및/또는 내부 카메라(200)로부터 수신된 시선 데이터를 임시로 기억하고, 프로세서(410)의 이미지 데이터 및/또는 레이더 데이터의 처리 결과를 임시로 기억할 수 있다.
메모리(420)는 S램(S-RAM), D램(D-RAM) 등의 휘발성 메모리뿐만 아니라 플래시 메모리, 롬(Read Only Memory, ROM), 이피롬(Erasable Programmable Read Only Memory: EPROM) 등의 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다.
이하에서는 상술한 차량(1)의 구성에 의해 수행되는 제어 방법에 대하여 도 3 및 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 일 실시예에 따른 차량의 제어 방법의 순서도이다.
제어부(400)는 외부 카메라(100)가 차량(1)의 외측 시야를 촬영하도록 제어하고, 내부 카메라(200)가 차량(1)의 내부의 운전자의 시선을 모니터링 하도록 제어한다(301). 그리고, 제어부(400)는 301 단계에 의해 획득된 이미지 데이터 및 시선 데이터를 전달 받는다. 여기서, 내부 카메라(200)는 운전자의 얼굴 방향 및 운전자의 동공 방향에 기초하여 운전자의 시선 데이터를 획득한다.
제어부(400)는 이미지 데이터 분석에 기초하여 차량(1)이 차선 이탈 위험이 있는지 판단한다(302). 판단 결과, 제어부(400)는 차선 이탈 위험이 없는 경우에는 외측 시야 및 운전자의 시선을 계속적으로 모니터링 한다.
제어부(400)는 차선 이탈 위험이 존재하는 경우에 운전자가 부주의 상태인지 판단한다(303). 여기서, 운전자의 부주의 상태는 운전자의 시선이 전방을 향하지 않는 경우일 수 있다. 또한, 운전자의 부주의 상태는 전술한 조건 이외에도 운전자의 동공이 보이지 않는 경우, 눈꺼풀의 움직임이 평상시와 다른 경우 등과 같이 운전자의 상태가 정상적으로 볼 수 없는 경우를 모두 포함할 수 있다. 이 때, 제어부(400)는 메모리(420)에 평상시의 운전자의 시선에 대한 이미지를 저장하고, 저장된 이미지와 비교하여 운전자의 부주의 상태를 판단할 수 있다.
제어부(400)는 운전자가 부주의 상태인지를 판단한 결과, 운전자의 상태가 이상이 없으면, 조향 제어의 진입 시점 또는 제어 기준을 변경하지 않고, 기존의 제어 상태를 유지한다(305).
일 실시예에 따르면, 제어부(400)는 차량의 외부에서 감지된 대상체가 운전자의 주시 영역 내에 존재하는 경우, 운전자가 부주의 상태가 아닌 것으로 판단하고, 조향 장치에 대한 제어 개입을 하지 않도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 주시 영역은 운전자의 시선 방향의 중심을 기준으로 하는 일정한 크기의 영역일 수 있다. 이 때, 주시 영역은 원형 또는 타원형의 다양한 가상의 영역일 수 있다. 주시 영역의 크기는 설정에 따라 다양한 크기가 될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 제어부(400)는 차량의 외부에서 감지된 대상체가 운전자의 주시 영역 내에 존재하지 않는 경우, 운전자가 부주의 상태인 것으로 판단할 수 있다.
만약, 제어부(400)는 운전자가 부주의 상태이면, 조향 장치의 제어 시점을 앞당기도록 제어하고(304), 앞당긴 제어 시점에서 조향 장치의 조향 제어가 수행되도록 제어한다(306). 이 때, 제어부(400)는 조향 장치의 제어 시점이 변경되도록 제어할 수 있고, 제어 시점 이외에도 조향 장치가 작동하기 위한 횡 거리 한계값이 변경되도록 제어할 수 있다. 관련한 설명은 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.
일 실시예에 따르면, 제어부(400)는 운전자의 시선이 전방이 아니면 운전자가 부주의 상태인 것으로 판단하고, 조향 장치의 제어 시점을 기존의 제어 시점 보다 미리 설정된 시간만큼 앞당기도록 제어할 수 있다. 이 때, 제어 시점은 설정에 따라 변경될 수 있다. 조향 장치는 제어부(400)에 의해 변경된 제어 신호에 의해 차량(1)의 주행 방향을 변경할 수 있다. 이 때, 제어 신호는 조향 장치가 기존의 제어 진입 시점보다 미리 설정된 시간만큼 발생되어 차량(1)이 차선을 이탈하지 않도록 한다.
도 4는 다른 실시예에 따른 차량의 제어 방법의 순서도이다. 이상에서 설명한 제어 방법은 운전자의 상태를 반영하여 조향 장치의 제어 시점을 기존보다 앞당겨 차량의 차선 이탈을 방지하였다. 도 4에 따른 제어 방법은 운전자의 상태를 반영하되, 운전자가 부주의 상태인 경우 조향 장치가 작동하는 기준을 완화하여 차량이 차선을 이탈하는 것을 조기에 방지하도록 한다.
제어부(400)는 외부 카메라(100)가 차량(1)의 외측 시야를 촬영하도록 제어하고, 내부 카메라(200)가 차량(1)의 내부의 운전자의 시선을 모니터링 하도록 제어한다(401). 그리고, 제어부(400)는 401 단계에 의해 획득된 이미지 데이터 및 시선 데이터를 전달 받는다. 여기서, 내부 카메라(200)는 운전자의 얼굴 방향 및 운전자의 동공 방향에 기초하여 운전자의 시선 데이터를 획득한다.
제어부(400)는 이미지 데이터 분석에 기초하여 차량(1)이 차선 이탈 위험이 있는지 판단한다(402). 판단 결과, 제어부(400)는 차선 이탈 위험이 없는 경우에는 외측 시야 및 운전자의 시선을 계속적으로 모니터링 한다.
제어부(400)는 차선 이탈 위험이 존재하는 경우에 운전자가 부주의 상태인지 판단한다(403). 여기서, 운전자의 부주의 상태는 운전자의 시선이 전방을 향하지 않는 경우일 수 있다. 또한, 운전자의 부주의 상태는 전술한 조건 이외에도 운전자의 동공이 보이지 않는 경우, 눈꺼풀의 움직임이 평상시와 다른 경우 등과 같이 운전자의 상태가 정상적으로 볼 수 없는 경우를 모두 포함할 수 있다. 이 때, 제어부(400)는 메모리(420)에 평상시의 운전자의 시선에 대한 이미지를 저장하고, 저장된 이미지와 비교하여 운전자의 부주의 상태를 판단할 수 있다.
제어부(400)는 운전자가 부주의 상태인지를 판단한 결과, 운전자의 상태가 이상이 없으면, 조향 제어의 횡 거리 한계값을 변경하지 않고, 기존의 제어 상태를 유지한다(408). 여기서, 횡 거리 한계값이란 차로의 중앙으로부터 차량(1)의 중심점 간의 거리인 횡 방향 위치 오차와 비교하는 기준 값으로서, 제어부(300)는 횡 방향 위치 오차가 횡 거리 한계값을 초과하면 조향 제어를 수행하고, 횡 방향 위치 오차가 횡 거리 한계값 이하이면, 조향 제어가 수행하지 않는다. 횡 방향 위치 오차를 구하는 계산 방법은 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다.
만약, 제어부(400)는 운전자가 부주의 상태이면, 기존에 설정된 횡 거리 한계값을 더 작은 값으로 변경되도록 한다(404). 따라서, 제어부(400)는 차량(1)이 차로의 중앙으로부터 기존의 이탈 정도보다 더 낮은 경우에도 조향 제어를 수행하므로, 급작스러운 차선 이탈을 방지할 수 있다.
제어부(400)는 횡 거리 한계값이 변경되면, 현재의 횡 방향 위치 오차를 계산하고(405), 횡 방향 위치 오차가 변경된 횡 거리 한계값보다 크면(406), 차량(1)의 중심이 차로의 중앙과 일치되도록 조향 제어를 수행한다(407).
일 실시예에 따르면, 제어부(400)는 운전자의 시선이 전방이 아니면 운전자가 부주의 상태인 것으로 판단하고, 횡 거리 한계값을 기존의 횡 거리 한계값 보다 작은 값으로 변경할 수 있다.
이상에서 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 각각의 제어 방법은 서로 독립적으로 수행될 수 있음은 물론이며, 동시에 수행될 수 도 있다.
한편, 도 4에서는 횡 방향 위치 오차에 기초한 제어 방법을 설명하였다. 이하에서는 도 5 및 도 6을 참조하여 전술한 실시 예들에서 참조되는 횡 방향 위치 오차를 계산 방식을 설명한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 차량(1)은 차선 사이를 주행 중이며, 차량(1)의 중심을 기준으로 가상의 좌표계가 설정된 것으로 가정한다. 이 때, 직각 좌표계를 기준으로, e 는 차량(1)이 정지인 경우를 가정하였을 때의 횡 방향 위치를 가리키며, 는 차량(1)과 차선 간의 사이 각을 가리키며, 은 차선의 곡률을 가리키며, 은 차선의 곡률의 변화율을 가리킨다.
도 6과 아래의 수학식 1을 참조하면, 차량(1)이 주행 중인 경우에 차량(1)의 횡 방향 위치 오차는 아래와 같이 산출될 수 있다.
[수학식 1]
구체적으로, 횡 방향 위치 오차()는 주행 중인 차량(1)의 미래 궤적에 대응되는 차로 중심을 기준으로 한 거리 오차에 해당한다. 그리고, 미리 설정된 전방 거리()는 횡 방향 위치 오차를 구하는 시점(위치)에서의 차량(1)의 전진 거리를 가리킨다.
도 4에서 설명한 바와 같이, 계산된 횡 방향 위치 오차와 기존의 횡 거리 한계값 또는 변경된 한계값과의 비교를 통하여 조향 제어를 수행한다.
도 7은 제동 장치의 제어가 변경되는 일 예를 도시한다.
전술한 바와 같이 개시된 발명은 운전자의 주의 상태를 파악하여 조향 제어를 수행할 수 있다. 또한, 개시된 발명에 따르면, 운전자의 주의 상태를 파악하여 제동 제어를 수행할 수 도 있다.
일 실시예에 따른 운전자 보조 장치는 차량을 감속시키거나 차량을 정지시키는 제동 장치를 더 포함할 수 있다. 여기서, 제어부(400)는 운전자의 시선이 전방이 아니면 운전자가 부주의 상태인 것으로 판단하고, 제동 장치의 제어 시점을 기존의 제어 시점 보다 미리 설정된 시간만큼 앞당기도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 제어부(400)는 운전자가 교차로에서 우회전을 시도하는 경우, 좌측으로부터 오는 다른 차량(2)만을 주시하게 되어 우회전 경로의 보행자를 인지하지 못하는 경우를 대비하여 기존의 제동 제어 시점보다 빠른 시점에서 제동 제어를 수행할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따르면 제동 장치의 제어 시점을 앞당기는 것 이외에도, 제어부(400)는 제동 장치의 제동 토크량을 기존의 제동 토크량 보다 상승시키도록 제어할 수 있다.
한편, 개시된 실시예들은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 저장하는 기록매체의 형태로 구현될 수 있다. 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행되었을 때, 프로그램 모듈을 생성하여 개시된 실시예들의 동작을 수행할 수 있다. 기록매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로 구현될 수 있다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 컴퓨터에 의하여 해독될 수 있는 명령어가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다.
이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.

Claims (19)

  1. 차량의 외측 시야를 가지도록 상기 차량에 설치되고, 상기 차량의 외측 시야에 대한 이미지 데이터를 획득하는 외부 카메라;
    상기 차량에 탑승한 운전자의 시선을 파악하도록 상기 차량의 내부에 설치되고, 상기 운전자의 시선 데이터를 획득하는 내부 카메라; 및
    상기 이미지 데이터 및 상기 시선 데이터를 처리하도록 구성된 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 시선 데이터에 기초하여 상기 운전자의 시선을 파악하고, 상기 운전자가 부주의 상태인 것으로 판단되면, 조향 장치의 제어 시점 및 상기 조향 장치가 작동하기 위한 횡 거리 한계값 중 적어도 하나가 변경되도록 제어하며,
    상기 조향 장치의 제어 시점이 변경되도록 제어하는 것은,
    상기 조향 장치의 제어 시점을 기존의 제어 시점보다 미리 설정된 시간만큼 앞당기도록 제어하는 것을 포함하고,
    상기 조향 장치가 작동하기 위한 횡 거리 한계값이 변경되도록 제어하는 것은,
    상기 횡 거리 한계값을 기존의 횡 거리 한계값보다 작은 값으로 변경하는 것을 포함하는 운전자 보조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 운전자의 시선이 전방이 아니면 상기 운전자가 부주의 상태인 것으로 판단하고, 상기 조향 장치의 제어 시점을 상기 기존의 제어 시점 보다 상기 미리 설정된 시간만큼 앞당기도록 제어하는 운전자 보조 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 운전자의 시선이 전방이 아니면 상기 운전자가 부주의 상태인 것으로 판단하고, 상기 횡 거리 한계값을 상기 기존의 횡 거리 한계값 보다 작은 값으로 변경하는 운전자 보조 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 차량의 외부에서 감지된 대상체가 상기 운전자의 주시 영역 내에 존재하는 경우, 상기 운전자가 부주의 상태가 아닌 것으로 판단하고, 상기 조향 장치에 대한 제어 개입을 하지 않는 운전자 보조 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 차량의 외부에서 감지된 대상체가 상기 운전자의 주시 영역 내에 존재하지 않는 경우, 상기 운전자가 부주의 상태인 것으로 판단하는 운전자 보조 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 내부 카메라는,
    상기 운전자의 얼굴 방향 및 상기 운전자의 동공 방향에 기초하여 상기 운전자의 시선 데이터를 획득하는 운전자 보조 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 조향 장치는 상기 제어부에 의해 상기 변경된 제어 시점에 제어 신호에 의해 상기 차량의 주행 방향을 변경하는 운전자 보조 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 차량을 감속시키거나 상기 차량을 정지시키는 제동 장치;를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 운전자의 시선이 전방이 아니면 상기 운전자가 부주의 상태인 것으로 판단하고, 상기 제동 장치의 제어 시점을 기존의 제어 시점 보다 미리 설정된 시간만큼 앞당기도록 제어하는 운전자 보조 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 차량을 감속시키거나 상기 차량을 정지시키는 제동 장치;를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 운전자의 시선이 전방이 아니면 상기 운전자가 부주의 상태인 것으로 판단하고, 상기 제동 장치의 제동 토크량을 기존의 제동 토크량 보다 상승시키도록 제어하는 운전자 보조 장치.
  10. 차량의 외측 시야에 대한 이미지 데이터를 획득하는 단계;
    상기 차량에 탑승한 운전자의 시선을 파악하도록 상기 운전자의 시선 데이터를 획득하는 단계; 및
    상기 시선 데이터에 기초하여 상기 운전자의 시선을 파악하고, 상기 운전자가 부주의 상태인 것으로 판단되면, 조향 장치의 제어 시점 및 상기 조향 장치가 작동하기 위한 횡 거리 한계값 중 적어도 하나가 변경되도록 제어하는 단계;를 포함하며,
    상기 조향 장치의 제어 시점이 변경되도록 제어하는 것은,
    상기 조향 장치의 제어 시점을 기존의 제어 시점보다 미리 설정된 시간만큼 앞당기도록 제어하는 것을 포함하고,
    상기 조향 장치가 작동하기 위한 횡 거리 한계값이 변경되도록 제어하는 것은,
    상기 횡 거리 한계값을 기존의 횡 거리 한계값보다 작은 값으로 변경하는 것을 포함하는 운전자 보조 장치의 제어 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어하는 단계는,
    상기 운전자의 시선이 전방이 아니면 상기 운전자가 부주의 상태인 것으로 판단하고, 상기 조향 장치의 제어 시점을 상기 기존의 제어 시점 보다 미리 설정된 시간만큼 앞당기도록 제어하는 단계;를 포함하는 운전자 보조 장치의 제어 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어하는 단계는,
    상기 운전자의 시선이 전방이 아니면 상기 운전자가 부주의 상태인 것으로 판단하고, 상기 횡 거리 한계값을 상기 기존의 횡 거리 한계값 보다 작은 값으로 변경하는 단계;를 포함하는 운전자 보조 장치의 제어 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어하는 단계는,
    상기 차량의 외부에서 감지된 대상체가 상기 운전자의 주시 영역 내에 존재하는 경우, 상기 운전자가 부주의 상태가 아닌 것으로 판단하고, 상기 조향 장치에 대한 제어 개입을 하지 않도록 제어하는 단계;를 포함하는 운전자 보조 장치의 제어 방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어하는 단계는,
    상기 차량의 외부에서 감지된 대상체가 상기 운전자의 주시 영역 내에 존재하지 않는 경우, 상기 운전자가 부주의 상태인 것으로 판단하는 단계;를 포함하는 운전자 보조 장치의 제어 방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 시선 데이터는,
    상기 운전자의 얼굴 방향 및 상기 운전자의 동공 방향에 관한 정보를 포함하는 운전자 보조 장치의 제어 방법
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어하는 단계는,
    상기 조향 장치가 상기 변경된 제어 시점에 제어 신호에 의해 상기 차량의 주행 방향을 변경하도록 제어하는 단계;를 포함하는 운전자 보조 장치의 제어 방법.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 차량을 감속시키거나 상기 차량을 정지시키는 제동 장치;를 더 포함하고,
    상기 제어하는 단계는,
    상기 운전자의 시선이 전방이 아니면 상기 운전자가 부주의 상태인 것으로 판단하고, 상기 제동 장치의 제어 시점을 기존의 제어 시점 보다 미리 설정된 시간만큼 앞당기도록 제어하는 단계;를 포함하는 운전자 보조 장치의 제어 방법..
  18. 제 10 항에 있어서,
    상기 차량을 감속시키거나 상기 차량을 정지시키는 제동 장치;를 더 포함하고,
    상기 제어하는 단계는,
    상기 운전자의 시선이 전방이 아니면 상기 운전자가 부주의 상태인 것으로 판단하고, 상기 제동 장치의 제동 토크량을 기존의 제동 토크량 보다 상승시키도록 제어하는 단계;를 포함하는 운전자 보조 장치의 제어 방법.
  19. 컴퓨팅 장치와 결합하여,
    차량의 외측 시야에 대한 이미지 데이터를 획득하는 단계;
    상기 차량에 탑승한 운전자의 시선을 파악하도록 상기 운전자의 시선 데이터를 획득하는 단계; 및
    상기 시선 데이터에 기초하여 상기 운전자의 시선을 파악하고, 상기 운전자가 부주의 상태인 것으로 판단되면, 조향 장치의 제어 시점 및 상기 조향 장치가 작동하기 위한 횡 거리 한계값 중 적어도 하나가 변경되도록 제어하는 단계;를 실행시키며,
    상기 조향 장치의 제어 시점이 변경되도록 제어하는 것은,
    상기 조향 장치의 제어 시점을 기존의 제어 시점보다 미리 설정된 시간만큼 앞당기도록 제어하는 것을 포함하고,
    상기 조향 장치가 작동하기 위한 횡 거리 한계값이 변경되도록 제어하는 것은,
    상기 횡 거리 한계값을 기존의 횡 거리 한계값보다 작은 값으로 변경하는 것을 포함하도록 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
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