KR20120051544A - 초음파 센서를 이용한 차선이탈 방지 장치 및 그 방법 - Google Patents

초음파 센서를 이용한 차선이탈 방지 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 초음파 센서를 이용한 차선이탈 방지 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 차량의 전방에 장착된 카메라를 통해 획득한 영상을 이용하여 차량의 차선 이탈을 방지함에 있어, 차량의 사이드에 구비된 초음파 센서를 이용하여 옆 차선에 위치한 차량과의 안전거리를 유지하도록 함으로써, 안정적으로 차선이탈을 방지할 수 있는 초음파 센서를 이용한 차선이탈 방지 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명은 차량의 차선 이탈을 방지하는 장치에 있어서, 카메라를 통해 촬영된 영상에서 차선정보를 추출하는 차선정보 추출수단; 상기 차량의 자세 값을 산출하는 차량거동 산출수단; 상기 차량의 양옆에 위치하여 옆 차선의 차량을 감지하는 초음파 센서; 상기 차선정보 추출수단이 추출한 차선정보와 상기 차량거동 산출수단이 산출한 자세 값과 상기 초음파 센서가 감지한 감지정보를 기반으로 차선유지에 필요한 조향토크를 계산하여 조향모터 구동수단을 제어하는 제어수단; 및 상기 제어수단에 의해 계산된 조향토크를 실제로 발생시키는 조향모터를 구동하여 차선유지를 지원하는 조향모터 구동수단을 포함한다.

Description

초음파 센서를 이용한 차선이탈 방지 장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PREVENTING LANE SECESSION USING ULTRASONIC SENSOR}
본 발명은 초음파 센서를 이용한 차선이탈 방지 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 전방에 장착된 카메라를 통해 획득한 영상을 이용하여 차량의 차선 이탈을 방지함에 있어, 차량의 사이드에 구비된 초음파 센서를 이용하여 옆 차선에 위치한 차량과의 안전거리를 유지하도록 하는, 초음파 센서를 이용한 차선이탈 방지 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
고도의 기술 발전과 더불어 차량 운전자의 편의성과 안전을 고려한 다양한 차량 안전 장치가 개발되고 있으며, 실제 차량에도 다수 적용되고 있다.
최근 운전자의 장시간 운전, 졸음운전, 휴대전화 사용 등에 따른 전방 주시 태만으로 차선을 이탈하는 경우가 자주 발생하고 있는데, 이러한 차선이탈은 대형사고로 이어지는 경우가 다반사이다.
이를 방지하기 위한 안전 장치의 일환으로 차선이탈 방지 장치가 개발되었고 이미 상용화되어 차량에 적용되고 있다.
차량의 도로 주행시, 운전자의 핸들조작을 보조하여 주행차선으로부터의 이탈을 방지하는 차선이탈 방지 장치는 운전자의 부주의를 감지하여 안전운전을 지원하는 보조장치로서, 운전자의 조향 부담을 경감시키고 주행차선 이탈에 따른 대형사고를 사전에 방지하기 위해, 차량이 주행차선을 이탈할 것으로 판단되면 조향모터를 이용하여 조향휠에 토크를 가해 주행차선의 중앙으로 차량을 복귀시키고 그 상태를 유지시킨다.
이러한 종래의 차선이탈 방지 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이 차량을 제어하는 시점이 이미 차량이 차선에 걸쳐 있거나 차선을 살짝 벗어난 시점이기 때문에, 옆 차선에서 달리고 있는 차량의 운전자에게 위협을 줄 수 있고, 이로 인하여 교통사고를 유발할 수 있는 문제점이 있다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 차량의 전방에 장착된 카메라를 통해 획득한 영상을 이용하여 차량의 차선 이탈을 방지함에 있어, 차량의 사이드에 구비된 초음파 센서를 이용하여 옆 차선에 위치한 차량과의 안전거리를 유지하도록 함으로써, 안정적으로 차선이탈을 방지할 수 있는 초음파 센서를 이용한 차선이탈 방지 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 차량의 차선 이탈을 방지하는 장치에 있어서, 카메라를 통해 촬영된 영상에서 차선정보를 추출하는 차선정보 추출수단; 상기 차량의 자세 값을 산출하는 차량거동 산출수단; 상기 차량의 양옆에 위치하여 옆 차선의 차량을 감지하는 초음파 센서; 상기 차선정보 추출수단이 추출한 차선정보와 상기 차량거동 산출수단이 산출한 자세 값과 상기 초음파 센서가 감지한 감지정보를 기반으로 차선유지에 필요한 조향토크를 계산하여 조향모터 구동수단을 제어하는 제어수단; 및 상기 제어수단에 의해 계산된 조향토크를 실제로 발생시키는 조향모터를 구동하여 차선유지를 지원하는 조향모터 구동수단을 포함한다.
또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 차량의 차선 이탈을 방지하는 방법에 있어서, 차선정보 추출부가 전방 차선 영상에서 차선정보를 추출하는 단계; 차량거동 산출부가 상기 차량의 자세 값을 산출하는 단계; 초음파 센서가 상기 차량의 양옆에 위치하여 옆 차선의 차량을 감지하는 단계; 제어부가 상기 차선정보와 상기 자세 값과 상기 감지정보를 기반으로 차선유지에 필요한 조향토크를 계산하는 단계; 및 조향모터 구동부가 상기 조향토크에 따라 조향모터를 구동하는 단계를 포함한다.
상기와 같은 본 발명은, 차량의 전방에 장착된 카메라를 통해 획득한 영상을 이용하여 차량의 차선 이탈을 방지함에 있어, 차량의 사이드에 구비된 초음파 센서를 이용하여 옆 차선에 위치한 차량과의 안전거리를 유지하도록 함으로써, 안정적으로 차선이탈을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 대부분의 차량에 구비되어 있는 초음파 센서를 이용함으로써, 별도의 추가 비용 없이 안정적으로 차선이탈을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 종래의 차선이탈 방지 장치에서의 차선이탈 방지 상태를 나타내는 일예시도,
도 2 는 본 발명에 따른 초음파 센서를 이용한 차선이탈 방지 장치의 일실시예 구성도,
도 3 은 본 발명에 따른 차선정보 추출부에서의 차선 인식 과정에 대한 일실시예 설명도,
도 4 는 본 발명에 따른 차선이탈 방지 장치에서의 차선이탈 방지 상태를 나타내는 일예시도,
도 5 는 본 발명에 따른 초음파 센서를 이용한 차선이탈 방지 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2 는 본 발명에 따른 초음파 센서를 이용한 차선이탈 방지 장치의 일실시예 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 초음파 센서를 이용한 차선이탈 방지 장치는, 차선정보 획득부(21), 차선정보 추출부(22), 차량거동 검출부(23), 차량거동 산출부(24), 초음파 센서(25), 제어부(ECU : Electric Control Unit)(26), 및 조향모터 구동부(27)를 포함한다.
상기 각 구성요소들에 대해 상세히 살펴보면, 차선정보 획득부(21)는 주행중인 도로의 차선에 대한 영상을 획득할 수 있는 모듈로서, 본 발명에서는 차량의 전방부위에 장착되어 주행중인 도로의 전방 차선에 대한 영상을 촬영하는 카메라로 이루어진다.
차선정보 추출부(22)는 카메라에서 촬영한 차선 영상을 처리하여 차선정보를 추출한다.
이하, 도 3을 참조하여 차선정보 추출부(22)가 차선정보를 추출하는 과정에 대해 살펴보기로 한다.
먼저, 카메라를 통해 전방 주행 영상(a)이 입력되면, 상기 입력된 전방 주행 영상을 영상 처리하여 필터링된 영상(b)을 생성한다.
이후, 필터링된 영상(b)에 대해 기하학적인 모델링(42)을 수행하여 차선으로 인식할 수 있는 후보점(31)들을 추출한다.
이후, 후보점(31)들을 이용하여 주행차선(32)을 인식한다. 이때 야간 주행 상황이더라도 헤드램프의 도움으로 전방의 주행 영상을 취득하여 주행차선을 인식할 수 있다.
이후, 주행차선에 대한 차량의 이탈각과 이탈거리를 추출한다.
차량거동 검출부(23)는 주행중인 차량의 거동이나 상태정보를 검출한다. 이러한 차량거동 검출부(23)는 주행중인 차량의 주행속도를 검출하는 차속 센서와, 차량 좌우 흔들림의 정도 즉, 요각을 검출하는 자이로 센서와, 운전자의 조작에 의한 조향휠의 조향각을 검출하는 조향각 센서를 포함한다.
차량거동 산출부(24)는 차량거동 검출부(23)에서 검출한 차속, 요각, 조향각을 기반으로 차량의 횡방향 동역학에 근거한 차량의 자세 값을 산출한다. 이는 주지 관용의 기술로 그 상세 설명을 생략한다.
초음파 센서(25)는 차량의 양 사이드에 위치하여 소정거리 이내에 있는 차량을 감지한다. 즉, 초음파 센서(25)는 옆 차선에서 달리고 있는 차량을 감지한다.
제어부(26)는 차선정보 추출부(22)가 추출한 이탈각 및 이탈거리와 차량거동 산출부(24)가 산출한 차량의 자세 값과 초음파 센서(25)가 감지한 감지정보를 기반으로 차선유지에 필요한 조향토크를 계산하여 조향모터 구동부(27)를 제어한다.
즉, 제어부(26)는 초음파 센서(25)로부터 옆 차선에서 주행중인 차량의 감지신호를 전달받으면, 도 4에 도시된 바와 같이 옆 차선의 차량과 일정거리 이격되도록 조향모터 구동부(27)를 제어한다. 일예로 옆 차선의 차량과 60cm가 되면 즉시 조향모터 구동부(27)를 제어한다.
조향모터 구동부(27)는 제어부(26)의 제어에 의해 계산된 조향토크를 실제로 발생시키는 조향모터를 구동하여 차선유지를 지원하도록 제어한다.
이러한 본 발명은 초음파 센서를 이용하여 옆 차선에서 주행하고 있는 차량의 존재 여부를 감지하고, 옆 차선에 차량이 존재하는 경우 상기 차량과의 일정 이격거리를 유지하도록 함으로써, 보다 안정적으로 차량의 차선 이탈을 방지할 수 있는 장점이 있다.
아울러 본 발명은 일반적으로 널리 알려진 모든 차량이탈 방지 방법에 적용되어, 차량의 이탈 방지하는데 발생하는 미흡함을 보완하는 역할을 수행한다.
도 5 는 본 발명에 따른 초음파 센서를 이용한 차선이탈 방지 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
먼저, 차선정보 추출부(22)가 전방 차선 영상에서 차선정보를 추출한다(501).
그리고, 차량거동 산출부(24)가 상기 차량의 자세 값을 산출한다(502).
그리고, 초음파 센서(25)가 상기 차량의 양옆에 위치하여 옆 차선의 차량을 감지한다(503).
이후, 제어부(26)가 상기 차선정보 추출부(22)가 추출한 차선정보와 상기 차량거동 산출부(24)가 산출한 자세 값과 상기 초음파 센서(25)가 감지한 감지정보를 기반으로 차선유지에 필요한 조향토크를 계산한다(504).
이후, 조향모터 구동부(27)가 상기 제어부(26)가 계산한 조향토크에 따라 조향모터를 구동한다(505).
이러한 본 발명은 차량의 전방에 장착된 카메라를 통해 획득한 영상을 이용하여 차량의 차선 이탈을 방지함에 있어, 차량의 사이드에 구비된 초음파 센서를 이용하여 옆 차선에 위치한 차량과의 안전거리를 유지하는 것을 특징으로 한다.
한편, 전술한 바와 같은 본 발명의 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성이 가능하다. 그리고 상기 프로그램을 구성하는 코드 및 코드 세그먼트는 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.　또한, 상기 작성된 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(정보저장매체)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 판독되고 실행됨으로써 본 발명의 방법을 구현한다. 그리고 상기 기록매체는 컴퓨터가 판독할 수 있는 모든 형태의 기록매체를 포함한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
21 : 차선정보 획득부 22 : 차선정보 추출부
23 : 차량거동 검출부 24 : 차량거동 산출부
25 : 초음파 센서 26 : 제어부
27 : 조향모터 구동부

Claims (5)

  1. 차량의 차선이탈을 방지하는 장치에 있어서,
    카메라를 통해 촬영된 영상에서 차선정보를 추출하는 차선정보 추출수단;
    상기 차량의 자세 값을 산출하는 차량거동 산출수단;
    상기 차량의 양옆에 위치하여 옆 차선의 차량을 감지하는 초음파 센서;
    상기 차선정보 추출수단이 추출한 차선정보와 상기 차량거동 산출수단이 산출한 자세 값과 상기 초음파 센서가 감지한 감지정보를 기반으로 차선유지에 필요한 조향토크를 계산하여 조향모터 구동수단을 제어하는 제어수단; 및
    상기 제어수단에 의해 계산된 조향토크를 실제로 발생시키는 조향모터를 구동하여 차선유지를 지원하는 조향모터 구동수단
    을 포함하는 초음파 센서를 이용한 차선이탈 방지 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어수단은,
    상기 초음파 센서로부터 옆 차선에서 주행중인 차량의 감지신호를 전달받으면, 상기 옆 차선의 차량과 일정거리 이격되도록 상기 조향모터 구동수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 초음파 센서를 이용한 차선이탈 방지 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 차선정보 추출수단은,
    상기 차량이 주행중인 차선에 대한 이탈각 및 이탈거리를 추출하는 것을 특징으로 하는 초음파 센서를 이용한 차선이탈 방지 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 차량의 주행속도를 검출하는 차속 센서와, 요각을 검출하는 자이로 센서와, 운전자의 조작에 의한 조향휠의 조향각을 검출하는 조향각 센서를 포함하는 차량거동 검출수단을 더 포함하되,
    상기 차량거동 산출수단은,
    상기 차량거동 검출수단이 검출한 차속, 요각, 조향각을 기반으로 차량의 자세 값을 산출하는 것을 특징으로 하는 초음파 센서를 이용한 차선이탈 방지 장치.
  5. 차량의 차선 이탈을 방지하는 방법에 있어서,
    차선정보 추출부가 전방 차선 영상에서 차선정보를 추출하는 단계;
    차량거동 산출부가 상기 차량의 자세 값을 산출하는 단계;
    초음파 센서가 상기 차량의 양옆에 위치하여 옆 차선의 차량을 감지하는 단계;
    제어부가 상기 차선정보와 상기 자세 값과 상기 감지정보를 기반으로 차선유지에 필요한 조향토크를 계산하는 단계; 및
    조향모터 구동부가 상기 조향토크에 따라 조향모터를 구동하는 단계
    를 포함하는 초음파 센서를 이용한 차선이탈 방지 방법.
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