KR20120072043A - 차량 자동 유도 장치, 방법 및 시스템 - Google Patents

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KR20120072043A KR1020100133807A KR20100133807A KR20120072043A KR 20120072043 A KR20120072043 A KR 20120072043A KR 1020100133807 A KR1020100133807 A KR 1020100133807A KR 20100133807 A KR20100133807 A KR 20100133807A KR 20120072043 A KR20120072043 A KR 20120072043A
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임동선
곽동용
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한국전자통신연구원
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Abstract

차량 자동 유도 장치는 도로 상황 정보 제공 장치로 데이터를 무선으로 수신하는 무선 통신부와, 차량 경로 정보에 기초하여 차량의 구동을 제어하고, 제어 결과에 기초하여 차량 구동 정보를 생성하는 차량 제어부 및 도로 상황 정보 제공 장치로부터 수신된 도로 상황 정보 및 상기 차량 구동 정보에 기초하여 상기 차량 경로 정보를 생성하고, 생성된 차량 경로 정보를 상기 차량 제어부로 송신하고, 서비스 시작 프로세스, 차량주행 프로세스, 목적지 변경 프로세스, 장애물 회피 프로세스, 핸드오버 프로세스, 차량 정지 프로세스, 장애처리 프로세스 및 서비스 종료 프로세스를 포함하는 프로세스 제어부를 포함한다.

Description

차량 자동 유도 장치, 방법 및 시스템{APPARATUS, METHOD AND SYSTEM FOR AUTOMATIC VEHICLE INDUCTION}
도로 주변에 존재하는 도로 상황 정보 제공부로부터 수신된 도로 상황 정보 및 차량에 장착되는 차량 제어부로부터 수신된 차량 구동 정보에 기초하여 차량 경로 정보를 생성하고, 생성된 차량 경로 정보에 기초하여 차량을 지정한 목적지까지 이동시키는 기술에 관한 것이다.
최근에는, 운전자의 도움없이 스스로 경로를 찾아 목적지까지 자동으로 이동하는 자율 주행 기능을 갖는 무인 차량에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 이러한 자율 주행 차량은 차량에 탑재된 위성항법장치, 관성유도장치, 레이저 스캐너, 레이더, 카메라 등 각종 센서를 이용하여 차량의 주행에 필요한 정보를 수집하고 분석하여 스스로 경로를 찾아가는 특징이 있다. 예를 들면, 차량에 장착된 센서로 차량 전방의 모습을 감지하고, 차량 내부에 있는 컴퓨터로 이를 분석하여 전방에 보이는 도로의 형태, 장애물의 존재 유무 및 종류 등 주행 상황 정보를 생성하게 된다.
그러나, 자율 주행 차량에 탑재되는 센서는 인지 범위가 협소하여 국지적인 정보만 취득이 가능하고, 고가의 센서를 사용해야만 전방에 대한 신뢰성이 있는 센싱이 가능하며, 주행 상황 정보를 신속히 생성하여 차량의 움직임에 반영하기 위해서는 고성능의 컴퓨터가 탑재되어 있어야 한다는 문제점이 있다.
도로 주변에 존재하는 도로 상황 정보 제공부에서 제공되는 도로 상황 정보 및 저가의 센싱 장치를 구비한 무인 차량에서 생성하는 차량 구동 정보를 이용하여 차량을 제어함으로써, 저가의 차량 센서와 컴퓨터를 사용하면서도 넓은 범위에서의 차량 및 장애물의 이동을 인지하고 이에 대처하여 무인 차량을 목적지까지 유도할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량 자동 유도 장치는 도로 상황 정보 제공부로 데이터를 무선으로 수신하는 무선 통신부와, 차량 경로 정보에 기초하여 차량의 구동을 제어하고, 제어 결과에 기초하여 차량 구동 정보를 생성하는 차량 제어부 및 도로 상황 정보 제공부로부터 수신된 도로 상황 정보 및 상기 차량 구동 정보에 기초하여 상기 차량 경로 정보를 생성하고, 생성된 차량 경로 정보를 상기 차량 제어부로 송신하고 서비스 시작 프로세스, 차량주행 프로세스, 목적지 변경 프로세스, 장애물 회피 프로세스, 핸드오버 프로세스, 차량 정지 프로세스, 장애처리 프로세스 및 서비스 종료 프로세스를 포함하는 프로세스 제어부를 포함한다.
개시된 내용에 따르면, 자동 유도 차량의 경로 계획을 도로 상황 정보 제공 장치로 송부하고 여러 차량이 이를 공유함으로써, 다른 차량의 궤적을 예측하여 사고를 미연에 방지할 수 있다.
또한, 도로 상황 정보 제공 장치가 도로 상황 정보를 여러 차량이 공동으로 사용함으로써, 장비 사용의 효율성이 높아질 수 있다.
또한, 도로 상황 정보의 생성과 활용을 도로 상황 정보 제공 장치와 차량 자동 유도 장치가 분산하여 실행함으로써, 차량에 장착되는 장비를 최소화하여 무인 차량에 장착되는 전장 시스템의 복잡도를 획기적으로 줄일 수 있다.
또한, 도로 상황 정보 제공 장치를 통해 차량의 관측 범위를 벗어난 지역에 대한 실시간 교통 상황을 용이하게 확인할 수 있다.
또한, 도로 상황 정보 제공 장치를 통해 상세한 도로 정보를 얻어 차선 단위까지 주행 계획을 수립할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 차량 자동 유도 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 자동 유도를 제어하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1의 도로 상황 정보 제공 장치가 도로 상황 정보를 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1의 차량 자동 유도 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 2의 서비스 시작 프로세스의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 2의 차량 주행 프로세스의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 2의 목적지 변경 프로세스의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 2의 장애물 회피 프로세스의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 2의 핸드 오버 프로세스의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 2의 장애 처리 프로세스의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 도 2의 차량 정치 프로세스의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 도 2의 서비스 종료 프로세스의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 차량 자동 유도 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 차량 자동 유도 시스템(100)은 제 1 도로 상황 정보 제공 장치(110), 제 2 도로 상황 정보 제공 장치(120), 제 N 도로 상황 정보 제공 장치(130), 차량 자동 유도 장치(140)를 포함한다.
제 1 도로 상황 정보 제공 장치(110), 제 2 도로 상황 정보 제공 장치(120) 및 제 N 도로 상황 정보 제공 장치(130)는 관제 범위(111, 121, 131) 안에 존재하는 도로에 대한 도로 상황 정보를 생성할 수 있다. 제 1 도로 상황 정보 제공 장치(110), 제 2 도로 상황 정보 제공 장치(120) 및 제 N 도로 상황 정보 제공 장치(130)는 무선 통신 방식을 이용하여 생성된 도로 상황 정보를 차량 자동 유도 장치(140)로 주기적으로 송신할 수 있다. 예를 들면, 도로 상황 정보는 차량, 고정 장애물, 이동 장애물 등과 같은 객체에 대한 위치, 종류, 진행 방향에 대한 정보, 도로의 상세한 형태와 구성을 나타내는 도로 정보 및 신호등의 신호 변경 시점 정보, 쌍방향 무선 통신을 통해 수집한 자동 유도 차량의 전체 경로 계획 정보 등을 포함할 수 있다.
제 1 도로 상황 정보 제공 장치(110), 제 2 도로 상황 정보 제공 장치(120) 및 제 N 도로 상황 정보 제공 장치(130)는 차량 자동 유도 장치(140)로부터 입력된 차량 위치 정보 등에 기초하여 도로 상황 정보를 생성할 수 있다.
차량 자동 유도 장치(140)는 무선 통신부(141), 프로세스 제어부(142) 및 차량 제어부(143)을 포함한다.
무선 통신부(141)는 도로 상황 정보 제공 장치들(110, 120, 130)로 데이터를 무선으로 수신할 수 있다.
프로세스 제어부(142)는 사용자에 의해 지정된 목적지까지 차량 경로 정보를 생성할 수 있다. 프로세스 제어부(142)는 도로 상황 정보 제공 장치(110, 120, 130)로부터 수신된 도로 상황 정보 및 차량 제어부(143)에서 생성된 차량 구동 정보에 기초하여 차량 경로 정보를 생성할 수 있다. 프로세스 제어부(142)는 생성된 차량 경로 정보를 차량 제어부(143)로 송신할 수 있다.
차량 제어부(143)는 프로세스 제어부(142)로부터 수신된 차량 경로 정보에 기초하여 차량의 이동을 제어할 수 있다. 예를 들면, 차량 제어부(143)는 차량 경로 정보에 기초하여 액추에이터 등을 제어하여 차선 변경 제어, 교차로 회전 제어, 분기점 진출 제어, 신호 변경에 따른 정지 및 출발 제어, 차선 추종 제어 등의 차량 주행 제어 등을 실행할 수 있다.
차량 제어부(143)는 제어 결과에 기초하여 차량 구동 정보를 생성할 수 있다. 예를 들면, 차량 제어부(143)는 생성된 차량 구동 정보를 프로세스 제어부(142)로 송신할 수 있다. 예를 들면, 차량 제어부(143)는 차선 인식 센서, 장애물 감지 센서, 속도 및 가속도 센서로 구성된 센서 네트워크와 차량의 구동, 제동, 조향 장치를 제어하는 액추에이터를 구동시키고, 구동된 결과에 기초하여 차량 구동 정보를 제공할 수 있다.
도로 상황 정보 제공 장치(110, 120, 130) 및 프로세스 제어부(142)는 쌍방향 무선 통신으로 연결되고, 프로세스 제어부(142) 및 차량 제어부(143)는 쌍방향 유선 통신으로 연결될 수 있다. 사용자는 프로세스 제어부(142)로 차량의 목적지를 직접 지정하거나 사용자 단말기를 통해 프로세스 제어부(142)로 무선으로 목적지를 지정할 수 있다. 사용자는 차량 자동 유도 서비스 실행 중 프로세스 제어부(142)로 직접 또는 사용자 단말을 이용하여 무선으로 목적지 변경이나 자동 유도 서비스 해지를 요청할 수 있다. 사용자 단말기는 경위도 좌표, UTM 좌표, WGS84 좌표 등 다양한 방법 중의 하나 이상으로 차량의 목적지를 지정하여 프로세스 제어부(142)로 송신할 수 있다. 프로세스 제어부(142)는 사용자 단말기와 동일한 좌표 체계로 현재 차량의 위치나 차량이 최종적으로 도착한 위치를 사용자 단말에 통보할 수 있다. 프로세스 제어부(142)는 장애 발생으로 인해 차량 자동 유도 서비스가 불가능하거나 차량 자동 유도 서비스가 완료되었을 때, 현재의 상황과 수행 결과를 차량 자동 유도 장치의 디스플레이부(미도시)를 통해 표시하거나 사용자 단말기로 송신할 수 있다.
차량이 유도되는 과정을 살펴보면, 사용자가 프로세스 제어부(142) 또는 사용자 단말기를 이용하여 차량 자동 유도 서비스 시작 위치와 목적지를 지정하여 차량 경로를 입력한다. 프로세스 제어부(142)는 현재 차량이 있는 시작 위치를 포함하는 제 1 지역(111)을 관제하는 제 1 도로 상황 정보 제공 장치(110)를 선택하고, 제 1 도로 상황 정보 제공 장치(110)로 차량 정보 및 차량 경로 정보를 송신할 수 있다. 프로세스 제어부(142)는 제 2 도로 상황 정보 제공 장치(120)와의 통신을 통해 제 1 지역(111)의 상세한 도로 상황 정보를 요청할 수 있다.
프로세스 제어부(142)는 제 1 도로 상황 정보 제공 장치(110)로부터 수신된 도로 상황 정보에 기초하여 제 1 차량 경로(151)를 생성할 수 있다. 차량이 제 1 차량 경로(151)를 따라 주행을 하여 종료 위치에 접근하면, 핸드오버 프로세스(미도시)가 제 1 도로 상황 정보 제공 장치(110)와 제 2 도로 상황 정보 제공 장치(120) 사이의 통신을 통해 차량 정보를 제 2 도로 상황 정보 제공 장치(120)로 송신할 수 있다. 프로세스 제어부(142)는 제 2 도로 상황 정보 제공 장치(120)와의 통신을 통해 제 2 지역(121)의 상세한 도로 상황 정보를 요청할 수 있다.
프로세스 제어부(142)는 제 2 도로 상황 정보 제공 장치(120)로부터 수신된 도로 상황 정보에 기초하여 제 2 차량 경로(152)를 생성할 수 있다. 차량이 제 2 차량 경로(152)를 따라 주행을 하여 종료 위치에 접근하면, 핸드오버 프로세스(미도시)가 제 2 도로 상황 정보 제공 장치(120)와 제 N 도로 상황 정보 제공 장치(130) 사이의 통신을 통해 차량 정보를 제 N 도로 상황 정보 제공 장치(130)로 송신할 수 있다. 프로세스 제어부(142)는 제 N 도로 상황 정보 제공 장치(130)와의 통신을 통해 제 N 지역(131)의 상세한 도로 상황 정보를 요청할 수 있다.
프로세스 제어부(142)는 제 N 도로 상황 정보 제공 장치(130)로부터 수신된 도로 상황 정보에 기초하여 제 N 차량 경로(153)를 생성할 수 있다. 차량이 제 N 차량 경로를 따라 최종 목적지에 도착하면 차량 자동 유동 서비스는 종료된다.
차량 자동 유도 시스템은 자동 유도 차량의 경로 계획을 도로 상황 정보 제공 장치로 송부하고 여러 차량이 이를 공유함으로써, 다른 차량의 궤적을 예측하여 사고를 미연에 방지할 수 있다.
또한, 차량 자동 유도 시스템은 도로 상황 정보 제공 장치가 도로 상황 정보를 여러 차량이 공동으로 사용함으로써, 장비 사용의 효율성이 높아질 수 있다.
또한, 차량 자동 유도 시스템은 도로 상황 정보의 생성과 활용을 도로 상황 정보 제공 장치와 차량 자동 유도 장치가 분산하여 실행함으로써, 차량에 장착되는 장비를 최소화하여 무인 차량에 장착되는 전장 시스템의 복잡도를 획기적으로 줄일 수 있다.
또한, 차량 자동 유도 시스템은 도로 상황 정보 제공 장치를 통해 차량의 관측 범위를 벗어난 지역에 대한 실시간 교통 상황을 용이하게 확인할 수 있다.
또한, 차량 자동 유도 시스템은 도로 상황 정보 제공 장치를 통해 상세한 도로 정보를 얻어 차선 단위까지 주행 계획을 수립할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 자동 유도를 제어하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 차량 자동 유도를 제어하기 위한 흐름은 서비스 시작 프로세스(200)에서 시작하여 차량주행 프로세스(210) 및 차량 정지 프로세스(220)를 거쳐 서비스 종료 프로세스(230)에서 완료가 되는 것을 기본으로 한다. 차량주행 프로세스(210)의 수행 중 사용자에 의한 외부 개입(예를 들면, 목적지 변경 요청 등)이 있으면, 목적지 변경 프로세스(240)를 수행한 후 차량주행 프로세스(210)로 복귀한다. 차량주행 프로세스(210)의 수행 중 도로와 차량의 주행 상황에 따라 장애물이 출현한 것으로 프로세스 수행 상태가 변동되면, 장애물 회피 프로세스(250)를 수행한 후 차량주행 프로세스(210)로 복귀한다. 차량주행 프로세스(210)의 수행 중 차량이 핸드 오버 실행 지역에 진입하면, 핸드오버 프로세스(260)를 수행한 후 차량주행 프로세스(210)로 복귀한다. 장애가 발생한 것으로 프로세스 수행 상태가 변동되면, 장애처리 프로세스(270)가 수행된다. 장애 복구 여부에 따라 차량주행 프로세스(210)로 복귀를 하거나 차량 정지 프로세스(220)를 수행하게 된다.
차량 자동 유도 제어 프로세스의 수행에 따른 프로세스 수행 상태의 변동은 도로 상황 정보 제공 장치, 프로세스 제어부, 차량 제어부 중 한 곳에서 발생하거나 두 곳 이상에서 동시에 발생할 수도 있다. 프로세스 수행 상태의 변동에 따른 액션은 사전에 정해진 규칙에 따라 이루어진다.
서비스 시작 프로세스(200)는 현재 차량의 위치로부터 사용자가 지정한 목적지까지의 차량 경로를 설정하고, 현재 차량 위치를 관제하는 도로 상황 정보 제공 장치에 차량의 정보를 등록하고, 도로 상황 정보 제공 장치로부터 수신된 상세한 도로 상황 정보를 이용하여 제 1 차량 경로, 제 2 차량 경로 및 제 N 차량 경로로 구성되는 전체 경로를 설정할 수 있다. 이와 같이, 서비스 시작 프로세스(200)는 차량 자동 유도 서비스를 준비하는 역할을 수행한다. 서비스 시작 프로세스(200)가 종료되면, 차량주행 프로세스(210)가 실행된다.
차량 주행 프로세스(210)는 도로 상황 정보와 차량 구동 정보를 종합하여 프로세스 수행 상태를 구분하고 변동 여부를 판단할 수 있다. 그 다음, 차량 주행 프로세스(210)는 정해진 규칙에 따라 관련되는 프로세스 또는 액션을 수행하는 역할을 수행할 수 있다. 예를 들면, 차량 주행 프로세스(210)는 정상 주행 상태에서, 차량 제어부가 차선 인식 정보를 피드백하면서 차선을 따라 차량을 계속 진행시키는 액션을 수행할 수 있다. 예를 들면, 차량 주행 프로세스(210)는 차량 주행 상태에 대한 판단에 따라 직진 주행뿐만 아니라 차선 변경, 교차로 회전, 분기점 진출, 신호 대기 등의 제어를 수행할 수 있다. 예를 들면, 차량 주행 프로세스(210)는 프로세스 수행 상태가 외부 개입(목적지 변경 요청, 서비스 해지 요청), 이동 장애물 출현, 핸드오버로 변경된 경우, 각각의 상태에 따라 목적지 변경 프로세스(240), 장애물 회피 프로세스(250), 핸드오버 프로세스(260)를 수행할 수 있다. 각 프로세스가 정상적으로 종료되면, 프로세스 수행 상태가 정상 주행 상태로 변경되고, 차량 주행 프로세스(210)로 복귀를 한다.
목적지 도착이나 사용자에 의한 서비스 해지 요청이 있는 경우, 차량 주행 프로세스(210)를 벗어나서 차량 정지 프로세스(220)를 수행된다. 그 다음, 서비스 종료 프로세스(230)가 수행되고, 차량 자동 유도 서비스가 종료된다.
프로세스 수행 상태가 장애 발생으로 변경되면, 장애 처리 프로세스(270)가 수행된다. 장애 처리 프로세스(270)의 수행 과정에서 프로세스 수행 상태가 초기화되어 정상 주행 상태로 변경되면, 차량 주행 프로세스(210)로 복귀를 할 수 있다. 또한, 장애가 해소되지 않은 경우, 차량 정지 프로세스(220)가 수행될 수 있다.
사용자의 요청에 의해 목적지가 변경된 경우, 목적지 변경 프로세스(240)가 수행되어 차량 경로가 갱신될 수 있다. 그 다음, 차량 주행 프로세스(210)로 복귀된다.
장애물이 출현한 경우, 장애물 회피 프로세스(250)가 수행되어 차량을 일시 정지시킨다. 이 후, 장애물이 사라진 경우, 차량 주행 프로세스(210)로 복귀를 한다.
장애물이 출현하고, 일정 시간이 경과한 후에도 장애물이 사라지지 않은 경우, 장애물 회피 프로세스(250)가 장애물을 고정된 장애물로 간주하고 이를 회피할 수 있는 우회 경로를 탐색하여 차량 경로를 수정한다. 그 다음, 차량 주행 프로세스(210)로 복귀를 한다.
차량 정지 프로세스(220)에서는 차량을 정지시킨 후 사건 발생에 따른 후속 조치를 수행한다. 차량 주행 프로세스(220)의 수행을 통해 목적지에 정상적으로 도착을 하였거나 사용자의 개입에 의한 서비스 해지 요청이 있는 경우, 차량의 변속기를 주차 모드로 전환한 후 서비스 종료 프로세스(230)를 수행한다.
비상 정치 상황이 발생한 경우, 차량 정지 프로세스(220)는 차량을 비상 정지한 경우, 복귀 명령의 수신 또는 장애 해소 상태로의 변동을 기다린다. 복귀 명령이 내려지거나 장애가 해소된 경우, 차량 정지 프로세스(220)를 종료한 후 장애 처리 프로세스(270)로 복귀를 한다. 일정 시간이 지나도록 복귀 명령이 입력되니 않거나 장애가 해소되지 않는 경우, 차량의 변속기를 주차 모드로 전환한 후 서비스 종료 프로세스(230)를 수행한다.
서비스 종료 프로세스(230)는 차량의 도착 상황을 도로 상황 정보 제공 장치에 통보하고, 자동 유도 서비스를 완료한다.
차량 자동 유도 서비스를 수행하기 위해서는 프로세스 수행 상태가 정의되어 있어야 하고, 프로세스 수행 상태가 변동됨에 따라 실행될 규칙 및 절차에 대한 정의가 있어야 한다.
이하에서는 표를 이용하여 프로세스 수행 상태, 규칙 및 절차에 대한 정의들을 설명하나, 이에 한정되지 않고 정의들은 다양하게 설정될 수 있다.
표 1은 프로세스 수행 상태를 정의한 표이다.
값 설명
0 초기 상태. 차량이 주행하지 않고 있음
① 정상 주행 중임
② 사용자에 의해 서비스 해지 요청이 발생하였음
③ 차량이 목적지에 도착하였음
④ 전방에 이동 장애물이 출현하였음
⑤ 차량이 핸드오버 위치에 도착하였음
⑥ 사용자에 의해 목적지 변경 요청이 발생하였음
⑦ 장애가 발생하였음
장애의 발생에 따라 프로세스 수행 상태가 ⑦로 설정되었을 때, 장애 발생에 따른 대처를 하기 위해서는 어떤 구간에서 장애가 발생한 것인지가 상태로서 정의되어 있어야 한다.
표 2는 장애 발생 상태를 정의한 표이다.
값 설명
0 초기 상태. 장애가 발생하지 않았음
① 도로 상황 정보 제공 장치에 장애가 발생하였음
② 도로 상황 정보 제공 장치와 프로세스 제어부 사이에 장애가 발생하였음
③ 프로세스 제어부와 차량 제어부 사이에 장애가 발생하였음
④ 차량 제어 과정에서 장애가 발생하였음
예를 들면, 도로 상황 정보 제공 장치가 주시 대상 객체의 인식 또는 추적을 실패한 경우, 도로 상황 정보 제공 장치는 장애가 발생하였다고 판단한다. 그러면, 도로 상황 정보 제공 장치가 프로세스 수행 상태를 ⑦로 장애 발생 상태를 ①로 설정할 수 있다. 도로 상황 정보 제공 장치는 상태 변동을 프로세스 제어부로 송신할 수 있다.
예를 들면, 도로 상황 정보 제공 장치와 프로세스 제어기 사이에서 무선 통신이 일정 시간 이상 두절된 경우, 도로 상황 정보 제공 장치와 프로세스 제어부 는 장애가 방생하였다고 판단한다. 도로 상황 정보 제공 장치 및 프로세스 제어부는 각각 프로세스 수행 상태를 ⑦로 설정하고, 장애 발생 상태를 ②로 설정할 수 있다.
예를 들면, 프로세스 제어부와 차량 제어부 사이에 통신이 일정 시간 이상 두절된 경우, 프로세스 제어기와 차량 제어부는 장애가 발생하였다고 판단한다. 그러면, 프로세스 제어부와 차량 제어부는 각각 프로세스 수행 상태를 ⑦로 설정하고, 장애 발생 상태를 ③로 설정할 수 있다.
예를 들면, 차량 제어 과정에서는 차선 유지에 실패하거나 차량이 장애물과 충돌한 경우, 차량 제어부는 장애가 발생하였다고 판단한다. 그러면, 차량 제어부는 프로세스 수행 상태를 ⑦로 설정하고, 장애 발생 상태를 ④로 설정할 수 있다. 그 다음, 차량 제어부는 상태 변동을 프로세스 제어부로 송신할 수 있다. 프로세스 제어부는 상태 변동을 도로 상황 정보 제공 장치로 통보할 수 있다.
차량 자동 유도 과정에서, 프로세스 제어부는 차량 제어부로 설정된 차량 경로에 따라 차량을 주행하도록 제어 명령을 송신할 수 있다. 이에 제어 명령에 대한 정의가 있어야 한다.
표 3은 차량 주행을 제어하기 위한 명령을 정의한 표이다.
값 설명
0 초기 상태. 차량이 주행하지 않고 있음
① 직진 주행 제어를 해야 함
② 차선 변경 제어를 해야 함
③ 교차로 회전 제어를 해야 함
④ 분기점 진출 제어를 해야 함
⑤ 신호 변경에 따른 정지 제어를 해야 함
⑥ 신호 변경에 따른 출발 제어를 해야 함
차량 자동 유도 과정에서 차량을 정지시키는 상황이 발생한 경우, 차량의 정지 원인에 따른 대처와 차량 자동 유도 결과 통보를 위해서는 차량 정지 상태가 정의되어 있어야 한다.
표 4는 차량 정지 상태를 정의한 표이다.
값 정지 속성 설명
0 0 초기 상태. 차량이 정지하지 않았음
① 1 목적지에 성공적으로 도착하였음
② 1 서비스 해지 요청에 따라 비상 정지 하였음
③ 1 장애 발생 상태 ①에 따라 비상 정지 하였음
④ 1 장애 발생 상태 ②에 따라 비상 정지 하였음
⑤ 2 장애 발생 상태 ③에 따라 비상 정지 하였음
⑥ 2 장애 발생 상태 ④에 따라 비상 정지 하였음
표 4에서 정지 속성이 "0" 인 경우, 차량이 정지하지 않았음을 의미한다. 정지 속성이 "1" 인 경우, 차량의 변속기가 주차 모드로 완전히 정지하였음을 의미한다. 정지 속성이 "2"인 경우는 차량이 일시적으로 이동을 멈추었음을 의미한다.
장애는 다양한 상황에서 발생할 수 있다. 예를 들면, 차량 인식의 실패, 센서가 미작동 등과 같은 장애가 발생할 수 있다. 장애가 발생하면, 도로 상황 정보 제공 장치 및 차량 자동 유도 장치는 프로세스 수행 상태를 표 4에 기초하여 변경할 수 있다.
도 3은 도 1의 도로 상황 정보 제공 장치가 도로 상황 정보를 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 을 참조하면, 도로 상황 정보 제공 장치(300)는 도로 감시 센서(310), 신호등(320) 등의 센서로 구성되는 유선(330) 또는 무선(332) 센서 네트워크 및 차량의 프로세스 제어기로부터 수신된 정보에 기초하여 도로 상황 정보를 생성할 수 있다. 예를 들면, 도로 상황 정보는 센서 네트워크를 통해 수집된 주시 대상의 위치 및 이동 정보, 신호등의 신호 변경 시점, 무인 자동 유도 차량의 지역 경로에 따른 차선 변경 위치 정보 등을 포함할 수 있다.
도로 상황 정보 제공 장치(300)는 관제 범위 안의 자동 유도 차량으로부터 차량 경로 또는 현재 위치 정보를 수신할 수 있다.
도로 감시 센서(310)는 차량, 고정 장애물, 이동장애물 등 주시 대상 객체를 감지하고, 감지된 주시 대상 객체의 위치, 종류, 진행 방향 등의 정보를 생성할 수 있다. 도로 감시 센서(310)는 생성된 정보를 유선 또는 무선 센서 네트워크(330, 332)를 통해 도로 상황 정보 제공 장치(300)로 보내진다.
도로 상황 정보 제공 장치(300)는 센서 네트워크를 통해 수집된 차량의 위치정보와 유도 차량에 장착된 프로세스 제어기로부터 수신된 차량(360, 380)의 위치 및 향후 주행 방향(362, 382) 정보에 기초하여 도로 위에 있는 차량의 위치, 종류, 향후 진행 방향 등의 정보를 생성한다. 또한, 도로 상황 정보 제공 장치(300)는 센서 네트워크를 통해 수집된 이동 장애물(370)의 위치, 종류, 이동 예상 정보(372) 등의 정보를 생성한다.
도로 상황 정보 제공 장치(300)는 관제 범위에 대한 상세한 도로 정보를 보유하고 있으며, 이러한 도로 정보에는 각 도로의 차선 정보(340, 342, 344), 회전 유도 정보(346), 교차로 위치(348), 분기점 위치, 신호등 위치(320) 및 횡단보도 위치(350) 등 정적인 정보와 더불어 고정 장애물의 위치, 도로 폐쇄 구간 등 동적인 정보도 포함된다.
도로 상황 정보 제공 장치(300)는 위와 같은 정보에 기초하여 생성된 도로 상황 정보를 무선 통신부(390)를 통해 특정 차량의 프로세스 제어기로 송신하거나 제어 권역의 모든 차량으로 송신할 수 있다.
도 4는 도 1의 차량 자동 유도 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 차량 자동 유도 장치는 차량 제어부(400), 프로세스 제어부(410), 무선 통신부(420)를 포함한다.
차량 제어부(400)는 프로세스 제어부(410)로부터 수신된 제어 명령에 기초하여 엑츄에이터(431)를 제어할 수 있다. 액추에이터(431)는 차량 제어부(400)의 명령에 따라 차량의 구동, 제동, 조향 장치를 구동시켜 차량의 움직임을 제어한다.
차량 제어부(400)는 차량 센서(430, 432)로부터 수신된 정보에 기초하여 차량 구동 정보를 생성할 수 있다. 차량 제어부(400)는 생성된 차량 구동 정보를 프로세스 제어부(410)로 송신할 수 있다.
차량 인식 센서(430, 432)는 차선 인식 센서, 장애물 검지 센서, 차량의 속도 및 가속도 센서, GPS 수신기와 같은 위치 인식 센서, 주행거리계(odometer)와 같은 거리 인식 센서, 차량의 자체 진단 센서 등을 포함할 수 있다. 차량 주변 상황과 차량의 주행 상태를 파악할 수 있는 센서들을 포함할 수 있다.
차선 인식 센서는 전방의 차선을 인식하여 차량이 차선을 제대로 추종하도록 피드백을 구성하기 위해 사용될 수 있다. 장애물 검지 센서는 충돌 및 추돌 가능성이 있는 장애물의 출현 여부를 판단할 수 있다. 차량 위치 센서는 절대 위치 또는 상대 위치를 추정하여 차량의 현재 위치를 갱신할 수 있다. 장애물 감지 결과와 차량 위치 인식 결과는 차량 경로 정보를 갱신하기 위해 사용될 수 있다.
차량 인식 센서(430, 432)는 생성된 차량 구동 정보를 주기적으로 차량 제어부(400)부로 송신할 수 있다.
차량 제어부(400), 엑츄에이터(431) 및 차량 센서(430, 432)는 유선으로 연결될 수 있다.
프로세스 제어부(410)는 도로 상황 정보 제공 장치로부터 수신된 도로 상황 정보 및 상기 차량 구동 정보에 기초하여 상기 차량 경로 정보를 생성할 수 있다.
프로세스 제어부(410)는 도로 상황 정보 제공 장치로 차량 구동 정보를 무선 통신부(420)를 통해 송신하거나 도로 상황 정보 제공 장치로부터 도로 상황 정보를 수신할 수 있다.
프로세스 제어부(410)는 차량 제어부(400)로 차량 제어 명령을 송신하거나 차량 제어부(400)로부터 차량 구동 정보를 수신할 수 있다.
도 5는 도 2의 서비스 시작 프로세스의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 5를 참조하면, 사용자는 프로세스 제어부 또는 사용자 단말기를 이용하여 목적지를 설정한다. 사용자는 지리 좌표 또는 주소를 지정하거나 지도 위에서 위치를 지정함으로써, 목적지를 설정할 수 있다. 프로세스 제어부는 전자지도 또는 노드-링크(node and link) 정보를 이용하여 차량 경로를 생성한다(510). 프로세스 제어부는 현재의 위치를 관제하는 도로 상황 정보 제공 장치의 무선 신호를 수신하여 정해진 프로토콜에 따라 도로 상황 정보 제공 장치와 통신 연결을 시도한다. 예를 들면, 프로세스 제어부는 도로 상황 정보 제공 장치로 통신 시작 요청 신호를 송신한다(520). 프로세스 제어부는 도로 상황 정보 제공 장치로부터 승인 신호가 수신되는지 여부를 판단한다(530). 도로 상황 정보 제공 장치로부터 승인 신호가 수신되지 않은 경우, 프로세스 제어부는 차량 자동 유도 서비스를 실행하지 않는다.
반면에, 도로 상황 정보 제공 장치로부터 승인 신호가 수신되면, 프로세스 제어부는 도로 상황 정보 제공 장치와 통신을 실행한다. 프로세스 제어기부는 차량등록번호(VIN, Vehicle Identification Number), 차량번호, 제원 등 차량에 관련되는 정보와 차량 경로 정보를 도로 상황 정보 제공 장치로 송신하여 차량 등록을 시도한다(540). 도로 상황 정보 제공 장치가 차량 등록 시도를 확인하고, 프로세스 제어부로 고유 번호(Unique IDentifier; UID)를 송신함으로써, 차량이 등록된다.
도로 상황 정보 제공 장치가 관제 범위에 속한 도로 상황 정보를 프로세스 제어부로 송신하면, 프로세스 제어부는 수신된 도로 상황 정보에 기초하여 차량 경로 정보를 생성한다. 프로세스 제어부는 생성된 차량 경로 정보를 도로 상황 정보 제공 장치로 전송함으로써, 차량 경로 정보의 설정을 완료한다(550).
프로세스 제어기는 프로세스 제어에 필요한 상태 정보인 프로세스 수행 상태, 장애 발생 상태, 차량 주행 제어 상태, 차량 정지 상태 등을 초기화(560)할 수 있다. 프로세스 제어기는 초기화 결과를 도로 상황 정보 제공 장치 및 차량 제어부 로 송신할 수 있다.
사용자가 프로세스 제어부 또는 사용자 단말기를 이용하여 자동 유도 서비스 수행을 명령할 수 있다(570). 명령이 수신되면, 프로세스 제어부는 차량 제어부가 차량의 변속기를 주행 모드로 전환하고, 차량 자동 유도 서비스를 실행하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 서비스 시작 프로세스는 종료되고, 차량 주행 프로세스가 실행될 수 있다.
도 6은 도 2의 차량 주행 프로세스의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 6을 참조하면, 프로세스 제어부는 도로 상황 정보 제공 장치로부터 도로 상황 정보를 수신하고, 차량 제어부로부터 차량 구동 정보를 수신한다(600). 프로세스 제어부는 프로세스 수행 상태를 판단한다(610). 프로세스 수행 상태는 정상 수행 상태, 서비스 해지 요청 상태, 이동 장애물 출현 상태, 핸드 오버 상태, 목적지 변경 요청 상태, 장애 발생 상태 등이 있을 수 있으며, 수행 상태는 사용자 등에 의해서 다양하게 설정될 수 있다.
프로세스 제어부는 판단된 수행 상태에 따라 해당 프로세스를 실행하여 차량 주행을 제어할 수 있다(620). 예를 들면, 프로세스 수행 상태가 서비스 해지 요청 상태인 경우, 프로세스 제어부는 차량 제어부에 의해 차량이 비상 주차 위치로 이동하도록 제어한다. 비상 주차 위치는 가까운 주차장, 노견 또는 외곽 차선 등 차량 통행에 불편을 덜 끼치는 위치로 선정할 수 있다. 프로세스 제어부는 선정된 비상 주차 위치를 차량 경로의 종료 위치로 지정하고, 차량 경로를 갱신할 수 있다. 프로세스 제어부는 갱신 경과를 차량 제어부로 송신할 수 있다. 차량의 이동이 완료되면, 프로세스 제어부는 차량을 정지시킨 상태인 차량 정지 프로세스를 수행한다. 이와 같이, 프로세스 제어부는 판단된 프로세스 수행 상태에 기초하여 설정된 순서에 따라 프로세스를 수행한다. 또 다른 예를 들면, 프로세스 수행 상태가 핸드 오버 상태인 경우, 프로세스 제어부는 핸드 오버 프로세스를 실행한다. 핸드 오버를 실행함으로써, 차량 자동 유도 장치는 다음 도로 상황 정보 제공 장치와 통신할 수 있다. 이외에도 사용자 등은 다양한 프로세스 수행 상태를 정의하고, 각각의 정의에 대응되는 수행과정을 설정할 수 있다.
프로세스 제어부는 차선 변경 정보, 교차로 회전 정보, 분기점 진출 정보, 신호 변경 정보 등에 기초하여 차량의 차선 변경, 교차로 회전 분기점 진출, 정지, 출발, 회전 등을 제어할 수 있다.
프로세스 제어부는 차량이 목적지에 도착하였는지 여부를 판단할 수 있다. 차량이 목적지에 도착한 경우, 프로세스 제어부는 차량 자동 유도 서비스를 종료할 수 있다. 반면에, 차량이 목적지에 도착하지 않은 경우, 프로세스 제어부는 도로 상황 정보 제공 장치로부터 도로 상황 정보를 수신하고, 차량 제어부로부터 차량 구동 정보를 수신한다. 이에 따라, 프로세스 제어부는 반복적인 루틴을 실행할 수 있다.
도 7은 도 2의 목적지 변경 프로세스의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 7을 참조하면, 프로세스 제어부는 도로 상황 정보 제공 장치로부터 도로 상황 정보 및 차량 제어부로부터 차량 구동 정보를 수신하다(700). 프로세스 제어부는 수신된 정보 또는 사용자 등에 의해 입력된 목적지 변경 신호에 기초하여 차량 경로 정보를 갱신한다(710). 프로세스 제어부는 생신된 차량 경로 정보를 도로 상황 정보 제공 장치 및/또는 차량 제어부로 송신한다(720). 프로세스 제어부는 목적지 변경이 완료되면, 차량 주행 프로세스를 수행한다.
통신 장애가 발생하는 경우(미도시), 프로세스 제어부는 장애 처리 프로세스를 수행할 수 있다.
도 8은 도 2의 장애물 회피 프로세스의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 8을 참조하면, 프로세스 제어부는 도로 상황 정보 제공 장치로부터 수신된 도로 상황 정보 및 차량 제어부로부터 수신한다(800). 프로세스 제어부는 수신된 정보들에 기초하여 장애물의 유형을 판단한다(810). 이하에서는 객체가 이동을 하면 이동 장애물로 정의하고, 이동을 하지 않으며 고정 장애물로 정의를 한다.
프로세스 제어부는 장애물이 이동 장애물인지 여부를 판단한다(820). 이동 장애물인 경우, 프로세스 제어부는 차량을 일시적으로 정지시킨다(830). 프로세스 제어부는 장애물이 이동하였는지 여부를 판단한다(840). 장애물이 이동한 경우, 프로세스 제어부는 차량 주행 프로세스를 실행한다. 반면에, 장애물이 이동하지 않는 경우, 프로세스 제어부는 고정 장애물을 처리하는 과정을 실행한다.
고정 장애물인 경우, 프로세스 제어부는 우회 경로를 탐색한다(850). 프로세스 제어부는 탐색된 우회 경로에 기초하여 차량 경로를 수정한다(860). 프로세스 제어부는 수정된 차량 경로를 도로 상황 정보 제공 장치 및 차량 제어부로 송신할 수 있다. 차량 제어부는 수정된 차량 경로에 기초하여 차량의 이동 경로를 변경한다.
통신 장애가 발생하는 경우(미도시), 프로세스 제어부는 장애 처리 프로세스를 수행할 수 있다.
도 9는 도 2의 핸드 오버 프로세스의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 9를 참조하면, 프로세스 제어부는 차량이 핸드 오버 지역으로 진입하였는지 여부를 판단한다(900). 예를 들면, 차량이 미리 설정된 위치(핸드 오버 지역)에 도달하는 경우, 프로세스 제어부는 차량이 핸드 오버 지역에 진입하였다고 판단할 수 있다.
차량이 핸드 오버 지역으로 진입하였다고 판단된 경우, 프로세스 제어부는 현재 통신하고 있는 도로 상황 정보 제공 장치 및 핸드 오버를 실행할 도로 상황 정보 제공 장치로 핸드 오버 실행 신호를 송신한다(910). 프로세스 제어부는 핸드 오버를 실행한다. 프로세스 제어부는 핸드 오버된 도로 상황 정보 제공 장치로부터 도로 상황 정보를 수신한다(920). 이와 같은 과정을 통해 핸드 오버가 실행될 수 있다.
도 10은 도 2의 장애 처리 프로세스의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 10을 참조하면, 프로세스 제어부는 장애 발생 상태를 판단할 수 있다(1000). 프로세스 제어부는 장애 발생 상태에 따라 차량의 구동을 제어할 수 잇다. 장애 발생 상태가 제 1 상태인 경우, 프로세스 제어부는 현재 통신하고 있는 도로 상황 정보 제공 장치의 관제 범위 안에 있는 모든 자동 유도 차량에 장애 발생에 따른 차량 주차 지시 신호를 송신한다. 각 무인 자동 유도 차량의 프로세스 제어부는 비상 주차 위치를 파악한다(1010). 비상 주차 위치는 가까운 주차장, 노견 또는 외곽 차선 등 차량 통행에 불편을 덜 끼치는 위치로 선정할 수 있다. 프로세스 제어부는 차량 제어부로 파악된 비상 주차 위치로 차량을 이동하기 위한 명령을 송신한다. 명령이 수신되면, 차량 제어부는 차량을 비상 주차 위치로 이동시킨다(1020). 이동이 완료되면, 차량 정지 프로세스가 수행된다.
반면에, 장애 발생 상태가 제 2 상태인 경우, 프로세스 제어부는 차량을 현재 위치에서 비상 주차 시킨다(1030). 예를 들면, 프로세스 제어부는 차량 제어부가 차량을 현재 위치에서 비상 주차하도록 제어하는 명령을 차량 제어부로 송신할 수 있다. 제 1 상태 및 제 2 상태는 사용자 등에 의해서 설정될 수 있다.
도 11은 도 2의 차량 정치 프로세스의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
표 4, 도 2 및 도 11을 참조하면, 프로세스 제어부는 정지 속성을 판단한다(1100). 정지 속성이 제 1 정지 속성인 경우, 프로세스 제어부는 차량의 변속기를 주차 모드로 전환한다(1110). 그 다음, 프로세스 제어부는 서비스 종료 프로세스를 수행할 수 있다.
정지 속성이 제 2 정지 속성인 경우, 프로세스 제어부는 복귀 명령이 수신되는지 여부를 판단한다(1120). 복귀 명령이 수신된 경우, 프로세스 제어부는 차량 정지 생태 및 장애 발생 상태를 초기화한다(1130). 프로세스 제어부는 정지 이전에 실행되었던 프로세스를 수행한다(1140).
반면에, 복귀 명령이 수신되지 않는 경우, 프로세스 제어부는 설정된 시간을 초과하였는지 여부를 판단한다(1150). 설정된 시간이 초과되지 않은 경우, 프로세스 제어부는 복위 명령이 입력되었는지 여부를 판단한다(1120). 설정된 시간이 초과된 경우, 프로세스 제어부는 차량의 변속기를 주차 모드로 전환한다(1110). 그 다음, 프로세스 제어부는 서비스 종료 프로세스를 수행할 수 있다.
도 12는 도 2의 서비스 종료 프로세스의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 12를 참조하면, 프로세스 제어부는 차량 정지 상태와 차량 위치 등과 같은 차량의 현재 상태 정보를 차량 자동 유도 장치의 디스플레이부에 표시하거나 사용자 단말기로 송신한다(1200). 프로세스 제어부는 도로 상황 정보 제공 장치로 서비스 해지를 요청하고, 도로 상황 정보 제공 장치로부터 해지 확인 신호를 수신한다(1210). 도로 상황 정보 제공 장치는 유도 주행 거리 및 시간, 청구되는 요금 등의 서비스 수행 정보를 프로세스 제어기에 통보한다(1230). 프로세스 제어부는 도로 상황 정보 제공 장치로 통신 종료 신호를 송신한다. 최종적으로 서비스 종료 프로세스는 종료되고, 자동 유도 서비스의 수행이 완료된다.
설명된 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
또한, 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 전술한 방법은, 프로그램이 기록된 매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 매체의 예로는, ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.

Claims (1)

  1. 도로 상황 정보 제공 장치로 데이터를 무선으로 수신하는 무선 통신부;
    차량 경로 정보에 기초하여 차량의 구동을 제어하고, 제어 결과에 기초하여 차량 구동 정보를 생성하는 차량 제어부; 및
    도로 상황 정보 제공 장치로부터 수신된 도로 상황 정보 및 상기 차량 구동 정보에 기초하여 상기 차량 경로 정보를 생성하고, 상기 생성된 차량 경로 정보를 상기 차량 제어부로 송신하고, 서비스 시작 프로세스, 차량주행 프로세스, 목적지 변경 프로세스, 장애물 회피 프로세스, 핸드오버 프로세스, 차량 정지 프로세스, 장애처리 프로세스 및 서비스 종료 프로세스를 포함하는 프로세스 제어부를 포함하는 차량 자동 유도 장치.
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