KR20100023663A - 차량의 자동 운행 제어 장치 및 방법 - Google Patents

차량의 자동 운행 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

차량의 자동 운행 제어 장치 및 방법을 개시한다. 본 발명은 ACC 기능을 구비하는 차량의 거리 센서가 곡선 도로에서 가드레일과 같은 동일 형상이 반복되는 구조물들을 정지 물체로 정확하게 인식함으로써 신뢰할 수 있는 자동 주행 제어가 이루어질 수 있도록 하는데 그 목적이 있다. 이를 위해 본 발명은, 차량과 전방의 물체 사이의 상대 속도를 검출하는 전방 감시 장치와, 차량의 자차 속도를 검출하는 차량 속도 센서와, 전방 감시 장치와 차량 속도 센서로부터의 차량 주행 정보에 기초하여 차량의 자동 주행 제어를 실시하는 자동 주행 제어 시스템을 포함하고, 상대 속도와 자차 속도를 검출하고; 전방 감시 장치에 감지되는 물체가 일정 거리 내에 선형적으로 일정 개수(N)가 분포되는지를 판단하며; 상대 속도와 자차 속도의 합이 0보다 크고, 전방 감시 장치에 감지되는 물체가 일정 거리 내에 선형적으로 일정 개수(N)가 분포되는 것으로 판단되면 전방의 물체를 선행 차량이 아닌 정지 물체로 인정한다.
ACC, cruise control, 차량 제어

Description

차량의 자동 운행 제어 장치 및 방법{CRUISE CONTROL APPARATUS AND METHOD THEREOF}
본 발명은 차량의 자동 제어에 관한 것으로, 특히 적응형 자동 주행 제어(Adaptive Cruise Control)(이하 ACC) 기능을 구비하는 차량의 자동 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
차량의 자동 주행 기능은 운전자가 가속 페달을 사용하지 않는 상태에서 운전자가 설정한 소정 속도로 일정하게 주행하도록 차량을 제어하는 기능을 의미한다. 즉, 운전자가 가속 페달을 이용하여 차량을 소정 속도로 주행시킨 상태에서 자동 주행 모드 설정 키 등을 이용하여 자동 주행 모드를 설정하면, 운전자가 가속 페달을 사용하지 않더라도 차량은 자동 주행 모드가 설정되었을 때의 속도를 유지하면서 주행한다.
이와 같이 자동 주행 기능은 차량 속도를 일정하게 유지시키므로 운전자가 가속, 감속 페달을 사용하지 않고도 차량을 원하는 속도로 주행시킬 수 있다는 편리성을 제공한다. 그러나 자동 주행 모드로 차량을 주행시키는 경우에 전방의 차량의 존재 여부에 관계없이 차량은 일정 속도를 유지하므로 교통사고를 유발할 수 있 다는 문제가 발생한다.
이와 같은 문제를 방지하기 위하여 제안된 것이 ACC(Adaptive Cruise Control)이다. ACC는 자동 주행 제어(Cruise Control) 기능에 정 간격 주행 기능을 추가한 것이다. 즉, ACC에서는 차량을 일정 속도로 유지시키는 기능 외에 전방 차량에 대해 안전거리를 유지할 수 있도록 함으로써 운전자의 편의와 안전에 모두 기여한다.
ACC 기능을 구비하는 차량의 경우, 거리 센서(laser 또는 radar)를 이용하여 전방의 다른 차량들의 움직임을 파악하여 상황에 따라 자동으로 가속 및 감속을 수행하게 된다. 이를 위해서는, 감지된 전방의 물체들 중에서 앞쪽에서 같은 방향으로 주행하는 선행 차량을 구분하고 또 현재 주행 중인 차선을 정확히 예측하는 것이 중요하다.
일반적으로 전방의 감지된 물체들을 반대편에서 다가오는 차량과, 정지 물체(도로 주변에 설치된 구조물 등), 선행 차량 등으로 구분할 수 있다. 이 경우, 곡선 도로에서 거리 센서가 가드레일(guard rail)과 같은 구조물들은 동일 형상이 반복되는 특징 때문에 정지 물체가 아닌 선행 차량으로 잘 못 인식하는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 ACC 기능을 구비하는 차량의 거리 센서가 곡선 도로에서 가드레일과 같은 동일 형상이 반복되는 구조물들을 정지 물체로 정확하게 인식함으로써 신 뢰할 수 있는 자동 주행 제어가 이루어질 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적의 본 발명에 따른 차량의 자동 운행 제어 방법은, 차량과 전방의 물체 사이의 상대 속도를 검출하는 전방 감시 장치와, 차량의 자차 속도를 검출하는 차량 속도 센서와, 전방 감시 장치와 차량 속도 센서로부터의 차량 주행 정보에 기초하여 차량의 자동 주행 제어를 실시하는 자동 주행 제어 시스템을 포함하고, 상대 속도와 자차 속도를 검출하고; 전방 감시 장치에 감지되는 물체가 일정 거리 내에 선형적으로 일정 개수(N)가 분포되는지를 판단하며; 상대 속도와 자차 속도의 합이 0보다 크고, 전방 감시 장치에 감지되는 물체가 일정 거리 내에 선형적으로 일정 개수(N)가 분포되는 것으로 판단되면 전방의 물체를 선행 차량이 아닌 정지 물체로 인정한다.
여기서, 상술한 정지 물체는 동일 형태를 갖고 일정 간격으로 선형적 설치 분포를 갖는 구조물로 인정한다.
또한, 상술한 상대 속도와 자차 속도의 합이 0보다 크고, 전방 감시 장치에 감지되는 물체가 일정 거리 내에 선형적으로 일정 개수(N)가 분포되지 않는 것으로 판단되면 전방의 물체를 선행 차량으로 인정하는 것을 더 포함한다.
또한, 상대 속도와 자차 속도의 합이 0에 매우 근접하면 전방의 물체를 정지 물체로 인정하는 것을 더 포함한다.
또한, 상대 속도와 자차 속도의 합이 0보다 작으면 전방의 물체를 마주 오는 차량으로 인정하는 것을 더 포함한다.
상술한 목적의 본 발명에 따른 차량의 자동 운행 제어 장치는, 차량과 전방의 물체 사이의 상대 속도를 검출하는 전방 감시 장치와; 차량의 자차 속도를 검출하는 차량 속도 센서와; 상대 속도와 자차 속도의 합이 0보다 크고 전방 감시 장치에 감지되는 물체가 일정 거리 내에 선형적으로 일정 개수(N)가 분포되는 것으로 판단되면 전방의 물체를 선행 차량이 아닌 정지 물체로 인정하는 자동 주행 제어 시스템을 포함한다.
본 발명은 ACC 기능을 구비하는 차량의 거리 센서가 곡선 도로에서 가드레일과 같은 동일 형상이 반복되는 구조물들을 정지 물체로 정확하게 인식함으로써 신뢰할 수 있는 자동 주행 제어가 이루어질 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 차량의 자동 운행 제어 장치 및 방법의 바람직한 실시 예를 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 먼저 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 적응형 자동 주행 장치를 구비하는 차량의 제어 계통을 나타낸 블록도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 전방 감시 장치(11)는 주파수 변조 연속파(FM-CW) 레이더로 전방의 물체를 감지하여 차량(10)과 전방의 물체 사이의 상대 속도(Vr)와 거리, 이동 방향 등을 감시한다. 조향 센서(12)는 운전자에 의해 조작된 핸들의 동작을 검출하고, 차량 속도 센서(14)는 차량(10)의 주행 속도 즉 자차 속도(Vs)를 검출한다.
ACC 시스템(13)은 전방 감시 장치(11), 조향 센서(12) 및 차량 속도 센 서(14)로부터의 차량 주행 정보에 기초하여 커브 반경 등을 포괄적으로 판단하고, 차량이 선행 차량을 추종할 수 있게 하는 적절한 명령을 발생시켜 전방 감시 장치(11)와 엔진, 브레이크 등을 구동하는 구동 제어부(15)에 전달한다. 조향 센서(12) 대신에 차량(10)의 회전 속도를 검출하는 요 레이트(yaw rate) 센서를 사용할 수도 있다.
이와 같이, 전방 감시 장치(11)를 아용하여 전방의 물체 즉 선행 차량이나 정지 물체, 마주 오는 차량 등을 인식하기 위해 차량(10)과 전방의 물체 사이의 상대 속도(Vr)와 차량(10)의 주행 속도 즉 자차 속도(Vs)를 이용한다. 상대 속도(Vr)의 방향은 다가오는 물체에 대해서는 음의 값을 갖고, 멀어지는 물체에 대해서는 양의 값을 갖는다. 따라서 상대 속도(Vr)와 자차 속도(Vs)의 합이 0보다 크면(Vr+Vs>0) 전방의 물체가 차량(10)과 동일한 방향과 속도로 이동하는 것으로 볼 수 있으므로 이 경우에는 전방의 물체를 차량(10)의 전방에서 같은 방향으로 주행하는 선행 차량으로 인정한다. 이와 달리 상대 속도(Vr)와 자차 속도(Vs)의 합이 0에 매우 근접하면(Vr+Vs≒0) 전방의 물체가 정지해 있는 상태에서 차량만이 이동하는 것이므로 이 경우 전방의 물체를 정지 물체로 인정한다. 또 다른 경우로서 상대 속도(Vr)와 자차 속도(Vs)의 합이 0보다 작으면(Vr+Vs<0) 전방의 물체도 차량(10)을 향해 이동하고 있는 경우이므로 이 경우 전방의 물체를 마주 오는 차량으로 인정한다.
다만, 도로 양 옆에 설치되는 가드레일의 경우에는 동일한 형상이 비교적 좁은 간격으로 다수 설치되기 때문에 자칫 가드레일을 선행 차량으로 인식하여 잘못 된 주행 제어가 이루어질 수 있다. 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 곡선 도로에서의 정지 물체 인식 개념을 나타낸 도면으로서, 본 발명에서는 도 2에 나타낸 바와 같이, 도로 주변에 설치되는 가드레일들(202)이 서로 비슷한 형상을 갖고 일정한 간격으로 선형적으로 설치되는 점에 착안하여 차량(10)의 전방 감시 장치(11)에 감지되는 물체가 일정 거리(D) 내에 선형적으로 일정 개수(N) 분포되는 것으로 판단되면, 이 물체를 가드레일과 같은 정지 물체로 인정하여 이를 고려한 자동 주행 제어를 실시한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 곡선 도로에서의 정지 물체 인식 방법을 나타낸 순서도이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 먼저 전방 감시 장치(11)를 통해 차량(10)과 전방의 물체 사이의 상대 속도(Vr)와 거리, 이동 방향 등을 검출하고, 차량 속도 센서(14)를 통해 차량(10)의 자차 속도(Vs)를 검출하여, 두 속도 정보(Vr, Vs)를 비교한다(302).
상대 속도(Vr)와 자차 속도(Vs)의 합이 0보다 크면(Vr+Vs>0) 기본적으로 전방의 물체가 선행 차량인 것으로 인정할 수 있으나, 전방의 물체가 가드레일과 같은 정지 물체임에도 불구하고 선행 차량으로 잘못 인식되는 것을 방지하기 위해 차량(10)의 전방 감시 장치(11)에 감지되는 물체가 일정 거리(D) 내에 선형적으로 일정 개수(N) 분포되는지를 판단한다(304). 만약, 상대 속도(Vr)와 자차 속도(Vs)의 합이 0보다 크고(Vr+Vs>0) 전방 감시 장치(11)에 감지되는 물체가 일정 거리(D) 내에 선형적으로 일정 개수(N) 분포되지 않는 경우에는(304의 아니오) 전방의 물체를 선행 차량으로 인정한다(306). 반대로 상대 속도(Vr)와 자차 속도(Vs)의 합이 0보 다 크더라도(Vr+Vs>0) 차량(10)의 전방 감시 장치(11)에 감지되는 물체가 일정 거리(D) 내에 선형적으로 일정 개수(N) 분포되는 경우에는(304의 예) 전방의 물체가 정지 물체이되 가드레일과 같은 동일 형태를 갖고 일정 간격으로 선형적 설치 분포를 갖는 구조물로 인정한다(308).
상대 속도(Vr)와 자차 속도(Vs)의 합이 0에 매우 근접하면(Vr+Vs≒0) 전방의 물체를 정지 물체로 인정한다(310). 또 다른 경우로서 상대 속도(Vr)와 자차 속도(Vs)의 합이 0보다 작으면(Vr+Vs<0) 전방의 물체도 차량(10)을 향해 이동하고 있는 경우이므로 이 경우 전방의 물체를 마주 오는 차량으로 인정한다(312).
이와 같이, 전방의 물체가 선행 차량이나 가드레일과 같은 정지 물체, 그 밖의 일반적인 정치 물체, 마주 오는 차량 등으로 구분되면, 각각의 상황에 맞는 안전한 주행을 위한 자동 주행 제어를 실시한다(314).
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 적응형 자동 주행 장치를 구비하는 차량의 제어 계통을 나타낸 블록도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 곡선 도로에서의 정지 물체 인식 개념을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 곡선 도로에서의 정지 물체 인식 방법을 나타낸 순서도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10 : 차량
11 : 전방 감시 장치
12 : 스티어링 센서
13 : ACC 시스템
14 : 차량 속도 센서
15 : 구동 제어부
202 : 가드레일

Claims (6)

  1. 차량과 전방의 물체 사이의 상대 속도를 검출하는 전방 감시 장치와, 상기 차량의 자차 속도를 검출하는 차량 속도 센서와, 상기 전방 감시 장치와 상기 차량 속도 센서로부터의 차량 주행 정보에 기초하여 상기 차량의 자동 주행 제어를 실시하는 자동 주행 제어 시스템을 포함하는 차량의 자동 운행 제어 방법에 있어서,
    상기 상대 속도와 상기 자차 속도를 검출하고;
    상기 전방 감시 장치에 감지되는 물체가 일정 거리 내에 선형적으로 일정 개수(N)가 분포되는지를 판단하며;
    상기 상대 속도와 상기 자차 속도의 합이 0보다 크고, 상기 전방 감시 장치에 감지되는 물체가 일정 거리 내에 선형적으로 일정 개수(N)가 분포되는 것으로 판단되면 상기 전방의 물체를 선행 차량이 아닌 정지 물체로 인정하는 차량의 자동 운행 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 정지 물체는 동일 형태를 갖고 일정 간격으로 선형적 설치 분포를 갖는 구조물로 인정하는 차량의 자동 운행 제어 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 상대 속도가와 상기 자차 속도의 합이 0보다 크고, 상기 전방 감시 장 치에 감지되는 물체가 일정 거리 내에 선형적으로 일정 개수(N)가 분포되지 않는 것으로 판단되면 상기 전방의 물체를 선행 차량으로 인정하는 것을 더 포함하는 차량의 자동 운행 제어 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 상대 속도와 상기 자차 속도의 합이 0에 매우 근접하면 상기 전방의 물체를 정지 물체로 인정하는 것을 더 포함하는 차량의 자동 운행 제어 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 상대 속도와 상기 자차 속도의 합이 0보다 작으면 상기 전방의 물체를 마주 오는 차량으로 인정하는 것을 더 포함하는 차량의 자동 운행 제어 방법.
  6. 차량과 전방의 물체 사이의 상대 속도를 검출하는 전방 감시 장치와;
    상기 차량의 자차 속도를 검출하는 차량 속도 센서와;
    상기 상대 속도와 상기 자차 속도의 합이 0보다 크고, 상기 전방 감시 장치에 감지되는 물체가 일정 거리 내에 선형적으로 일정 개수(N)가 분포되는 것으로 판단되면, 상기 전방의 물체를 선행 차량이 아닌 정지 물체로 인정하는 자동 주행 제어 시스템을 포함하는 차량의 자동 운행 제어 장치.
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