KR20130022527A

KR20130022527A - 초음파 센서를 이용한 차선 유지 보조 시스템 및 그의 방법

Info

Publication number: KR20130022527A
Application number: KR1020110085108A
Authority: KR
Inventors: 양승한
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2011-08-25
Filing date: 2011-08-25
Publication date: 2013-03-07
Also published as: CN102951150A; CN102951150B

Abstract

본 발명은 초음파 센서에서 나오는 측면 물체와의 거리 정보 신호를 활용함으로써, 일부 주행 환경에서 카메라 센서의 미인식 여부를 판단할 수 있으며, 이는 보다 강건한 LKAS 제어를 가능하게 한다.

Description

초음파 센서를 이용한 차선 유지 보조 시스템 및 그의 방법{Lane Keeping Assist System Using Ultrasonic Sensor and method thereof}

본 발명은 차선 유지 보조 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 초음파 센서를 이용한 차선 유지 보조 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

차선 유지 보조 시스템(Lane Keeping Assist System: LKAS)은 차량에 장착된 차선검출 카메라로부터 차선 정보 및 차량 위치정보를 제공받아 차량이 차선을 이탈하지 않도록 조향토크를 발생하여 차량의 주행을 보조하는 시스템이다.

종래의 LKAS는 전동식 조향 시스템(MDPS: Motor Driven Power Steering System)에 전달되는 조향 토크 어시스트 양과 도로에서의 차량 위치의 오차값을 이용하여 도로를 주행하는 차량의 위치를 교정한다. 즉, 종래의 LKAS는 차량에 장착된 카메라로부터 차량과 차선간의 횡방향 거리, 진행 각 오차를 전달받아 차량이 차선을 벗어나지 않기 위한 어시스트 조향 토크를 계산하고, 계산된 어시스트 조향 토크를 상기 MDPS로 출력하여 차량이 현재 차선을 유지하며 주행하도록 돕는다.

그런데, 종래의 LKAS와 같이 카메라로 이루어진 단일 센서만을 이용하여 차선을 인지하는 경우, 카메라 센서의 미 검지 또는 오 검지로 인하여 잘못된 어시스트 토크를 계산할 수 있다. 잘못된 어시스트 토크에 의해 차량의 위치를 교정하는 경우, 운전자에게 이질감을 느끼게 할 수 있다.

또한, 카메라로 이루어진 단일 센서만을 이용하여 차선을 교정하는 종래의 LKAS에서는, 역광, 터널 진/출입, 가드레일 그림자 등 차량의 특정 주변 환경에서 상기 카메라의 미 인식 등관 같은 오류 검지가 빈번하게 발생하고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 카메라로 이루어진 단일 센서를 이용함에 따라 발생하는 차선 교정 오류를 줄일 수 있는 초음파 센서를 이용한 차선유지 보조 시스템를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 카메라로 이루어진 단일 센서를 이용함에 따라 발생하는 차선 교정 오류를 줄일 수 있는 초음파 센서를 이용한 차선 유지 방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 초음파 센서를 이용한 차선유지 보조 시스템은, 차량의 전방을 촬영하여 전방 영상을 생성하는 카메라 센서부와, 상기 전방 영상에 상기 차선의 포함 여부를 판단하는 차선 인식 판단부와, 상기 차선 인식부의 판단 결과, 상기 전방 영상에 상기 차선이 포함되지 않은 경우, 초음파 센서의 센싱 결과를 이용하여 터널 진입 여부를 판단하는 터널 판단부와, 상기 터널 판단부의 판단 결과, 상기 차량이 터널을 주행 중인 것으로 판단된 경우, 상기 초음파 센서에 의해 측정된 터널 측벽까지의 거리 값을 이용하여 차선간 거리를 추정하는 차선 추정부와, 차선 추정부에 의해 추정된 결과치에 따라 제어 토크를 계산하는 제어 토크 계산부 및 상기 계산된 제어 토크와 전동식 조향 시스템에서 산출된 조향 토크를 가산하여 상기 차량의 조향을 제어하기 위한 보상된 조향 토크를 산출하는 조향 토크 보상부를 포함한다.

본 발명의 다른 일면에 따른 초음파 센서를 이용한 차선 유지 방법은, 차량의 카메라를 통해 획득한 전방 영상으로부터 차선 인식 여부를 판단하는 단계와, 상기 차선 인식 여부의 판단 결과에 따라 초음파 센서를 이용하여 터널 진입 여부를 판단하는 단계와, 상기 터널 진입 여부의 판단 결과에 따라 상기 차량이 터널을 주행 중인 것으로 판단된 경우, 상기 초음파 센서를 이용하여 차선간 거리를 추정하는 단계와, 상기 차선간 거리를 추정한 결과치에 따라 제어 토크를 계산하는 단계 및 상기 계산된 제어 토크를 이용하여 전동식 조향 시스템에서 산출된 조향 토크를 보상하고, 보상된 조향 토크에 기초하여 상기 차량이 차선을 벗어나지 않도록 상기 차량의 조향을 제어하는 단계를 포함한다.

본 발명에서, 상기 터널 진입 여부를 판단하는 단계는, 소정의 주기로 상기 초음파 센서로부터의 초음파가 차량의 양 측면에서 송신되는 단계와, 상기 송신된 초음파가 상기 차량의 양측면에서 송신되었다가 다시 반사되어 수신되는 시점까지의 소요시간을 통해 상기 차량의 측면 물체까지의 거리값을 산출하는 단계와, 상기 계산된 거리값과 기준값을 비교하는 단계 및 상기 비교 결과에 따라 상기 차량의 터널 진입 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에서, 상기 차량의 터널 진입 여부를 판단하는 단계는, 상기 계산된 거리 값이 상기 기준 값보다 작은 경우, 상기 차량이 상기 터널에 진입한 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에서, 상기 차량의 측면 물체까지의 거리 값을 산출하는 단계 이후, 상기 계산된 거리값이 기준 편차 범위 내에서 기준 시간 동안 유지되는지를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에서는, 상기 차량의 터널 진입 여부를 판단하는 단계는 상기 계산된 거리값이 기준 편차 범위 내에서 기준 시간 동안 유지되지 않은 경우, 상기 차량이 터널에 진입하지 않은 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에서는, 상기 차량의 주변 조도를 측정하는 단계를 더 포함하고, 상기 차량의 터널 진입 여부를 판단하는 단계는, 상기 계산된 거리값과 기준값을 비교한 결과와 상기 측정한 주변 조도를 이용하여 상기 차량의 터널 진입 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 초음파 센서를 이용하여 터널 진/출입 여부를 판단하고, 이에 따른 LKAS 시스템에 구비된 카메라의 차선 미 검지 또는 오 검지를 보완할 수 있다.

또한 지능형 주차 보조 시스템(SPAS: Smart Parking Assist System)이 탑재된 차량에 본 발명의 차선 유지 시스템을 적용되는 경우, 차량 자체에 구비된 초음파 센서를 이용함으로써, 시스템 구현 시, 초음파 센서와 같은 별도의 하드웨어 추가 없이, 단지 소프트웨어 방식의 설계를 통해 하드웨어 추가에 따른 추가 비용이 요구되지 않아 개발 시, 비용 절감 효과가 크다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 센서를 이용한 차선 유지 보조 시스템의 내부 구성을 보여주는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 센서를 이용한 차선 유지 방법을 보여주는 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 센서를 이용한 차선 유지 보조 시스템의 내부 구성을 보여주는 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 센서를 이용한 차선 유지 보조 시스템(100)은 카메라 센서로만 이루어진 단일 센서를 이용하여 차선을 인지하는 종래와 달리 상기 카메라 센서 외에 상기 초음파 센서를 추가적으로 이용하여 상기 차선을 인지하고, 인지된 차선을 유지하도록 차량의 주행을 제어한다.

이를 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 센서를 이용한 차선 유지 보조 시스템(100)는 크게 차선 인식 판단부(103), 터널 판단부(105), 초음파 센서(107), 차선 추정부(109) 및 제어 토크 계산부(111)를 포함하며, 그 밖에 카메라 센서부(101), 조향 시스템(MDPS: Motor Driven Power Steering System: 113)을 더 포함한다.

먼저, 상기 카메라 센서부(101)는 차량의 전방을 촬영하여 주행 도로상에 나타나는 차선이 포함된 전방 영상을 생성하는 구성으로서, 상기 차선 인식 판단부(103)에 상기 전방 영상을 출력하는 카메라 센서로 구성될 수 있다.

상기 차선 인식 판단부(103)는 상기 카메라 센서부(101)로부터 입력받은 상기 전방 영상 내에 상기 차선의 존재 여부(또는 미인식 여부)를 판단하는 구성으로서, 상기 전방 영상으로부터 상기 차선을 객체로서 추출하고, 추출된 해당 객체에 대응하는 픽셀 좌표의 픽셀값을 이용하여 차선의 존재 여부를 판단한다. 예컨대, 상기 차선 객체에 대응하는 픽셀 값들의 총합이 기준치보다 낮은 경우, 이는 상기 전방 영상 내에서 차선을 인식하지 못한 것으로 판단하고, 이 판단 결과를 신호 또는 정보의 형태로 변환하여 상기 터널 판단부(105)로 출력한다.

상기 터널 판단부(105)는 상기 차선 인식 판단부(103)에 의해 상기 전방 영상 내에서 차선을 인식하지 못한 것으로 판단된 경우, 차량이 현재 터널 주행중인지를 판단한다. 이를 위해, 상기 터널 판단부(105)는 상기 초음파 센서(107)의 센싱 결과를 이용하여 상기 차량의 터널 주행 여부를 판단한다. 구체적으로, 상기 초음파 센서(107)로부터의 초음파가 차량의 양측면에서 소정 주기로 발신된다. 만일 현재 차량이 터널 내부를 주행 중이라면, 상기 차량의 양측면에서 발신된 초음파는 상기 차량에서 송신되었다가 상기 터널 내부 측벽에 다시 반사되어 수신될 것이다. 이때, 다시 반사되어 수신되는 시점까지의 소요시간을 통해 상기 차량의 측면 물체까지의 거리값이 계산된다. 이 계산된 거리값과 소정의 기준값 간의 비교를 통해 상기 차량의 터널 진입 여부를 판단하는 것이다. 예컨대, 상기 계산된 거리값이 상기 기준 값보다 작은 경우, 상기 차량은 상기 터널에 진입한 것으로 판단한다. 이때, 단순히 상기 계산된 거리값이 상기 기준값보다 작다는 사실만으로는 상기 차량이 현재 터널 내부를 주행하는 것으로 판단할 수 없다. 왜냐하며, 짧은 순간이지만, 차량의 주행 도중 양측에 놓여진 가드레인과 같은 특정 물체에 의해 반사된 초음파에 의해 거리값이 계산될 수도 있기 때문이다. 따라서, 보다 정확성을 기하기 위해, 터널 내부의 주행 시간을 고려하여 상기 계산된 거리값이 상기 기준값보다 작고, 상기 기준값 보다 작은 상기 계산된 거리값이 기준 편차 범위 내에서 기준 시간 이상 검출된 경우, 터널 진입 상태임을 판단한다. 더욱 신뢰도를 높이기 위해, 차량 내에 자체 구비된 조도 센서에 의해 검출된 주변 조도 값을 추가로 이용할 수도 있다. 즉, 상기 조도값이 기준 조도값 이하인 경우, 현재 차량은 터널 내부를 주행 중인 것으로 판단한다.

차선 추정부(109)는 상기 터널 판단부의 판단 결과, 상기 차량이 터널을 주행 중인 것으로 판단된 경우, 상기 초음파 센서(107)에 의해 측정된 터널 측벽까지의 거리 값을 이용하여 차선간 거리를 추정한다.

제어 토크 계산부(111)는 상기 차선 추정부(109)에 의해 추정된 결과치에 따라 제어 토크를 계산하고, 계산된 제어 토크를 조향 토크 보상부(115)로 전송한다.

조향 토크 보상부(115)는 터널 내에서 차량의 차선 유지 교정을 위해 보정된 조향 토크를 산출하는 구성으로서, 상기 제어 토크 계산부(111)로 부터 전송받은 상기 계산된 제어 토크와 전동식 조향 시스템(MDPS: 113)에서 산출된 조향 토크를 가산하고, 이를 상기 차량의 조향을 제어하기 위한 보정된 조향 토크로서 출력한다.

모터(117)는 상기 조향 토크 보상부(115)로부터 출력된 보정된 조향 토크를 전달받아서 터널 내에서 차량을 모터 제어한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 센서를 이용한 차선 유지 방법을 보여주는 순서도이고, 설명의 이해를 돕기 위해 도 1이 함께 참조 될 수 있다.

도 2를 참조하면, 차량에 설치된 카메라 센서를 통해 전방 영상을 획득한다(S210).

이어, 전술한 차량 인식 판단부(103)와 같은 구성을 통해 차량의 카메라를 통해 획득한 전방 영상으로부터 차선 인식 여부를 판단한다(S220).

상기 차선 인식 여부의 판단 결과, 차선을 인식하지 못한 경우(차선 미인식), 초음파 센서를 이용하여 터널 진입 여부를 판단한다(S230). 만일, 차선을 인식한 경우, 단계(S210) 이전으로 되돌아가 이후 단계를 순차적으로 수행한다.

이어, 상기 터널 진입 여부의 판단 결과에 따라 상기 차량이 터널을 주행 중인 것으로 판단된 경우, 상기 초음파 센서를 이용하여 좌우 차선간 거리를 추정하고(S240), 상기 차선간 거리를 추정한 결과치에 따라 제어 토크를 계산한다(S250).

그리고, 상기 계산된 제어 토크를 이용하여 전동식 조향 시스템에서 산출된 조향 토크를 보상하고, 보상된 조향 토크에 기초하여 상기 차량이 차선을 벗어나지 않도록 상기 차량의 조향을 제어한다(S260).

이와 같이, 기존 LKAS시스템에서는 카메라 센서의 신호만을 고려하여 도로정보를 추출함으로써, 카메라 신호의 부정확성으로 인해 주행중 차선을 놓치거나 가드 레일등을 차선으로 인지하게 되어 잘못된 MDPS 제어토크를 계산하게 된다.

하지만 본 발명에서는 초음파 센서에서 나오는 측면 물체와의 거리 정보 신호를 활용함으로써, 일부 주행 환경에서 카메라 센서의 미인식 여부를 판단할 수 있으며, 이는 보다 강건한 LKAS 제어를 가능하게 한다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

차량의 카메라를 통해 획득한 전방 영상으로부터 차선 인식 여부를 판단하는 단계;
상기 차선 인식 여부의 판단 결과에 따라 초음파 센서를 이용하여 터널 진입 여부를 판단하는 단계;
상기 터널 진입 여부의 판단 결과에 따라 상기 차량이 터널을 주행 중인 것으로 판단된 경우, 상기 초음파 센서를 이용하여 차선간 거리를 추정하는 단계;
상기 차선간 거리를 추정한 결과치에 따라 제어 토크를 계산하는 단계; 및
상기 계산된 제어 토크를 이용하여 전동식 조향 시스템에서 산출된 조향 토크를 보상하고, 보상된 조향 토크에 기초하여 상기 차량이 차선을 벗어나지 않도록 상기 차량의 조향을 제어하는 단계
를 포함하는 초음파 센서를 이용한 차선 유지 방법.
제1항에 있어서, 상기 터널 진입 여부를 판단하는 단계는,
소정의 주기로 상기 초음파 센서로부터의 초음파가 차량의 양 측면에서 송신되는 단계;
상기 송신된 초음파가 상기 차량의 양측면에서 송신되었다가 다시 반사되어 수신되는 시점까지의 소요시간을 통해 상기 차량의 측면 물체까지의 거리값을 산출하는 단계;
상기 계산된 거리값과 기준값을 비교하는 단계; 및
상기 비교 결과에 따라 상기 차량의 터널 진입 여부를 판단하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 센서를 이용한 차선 유지 방법.
제2항에 있어서, 상기 차량의 터널 진입 여부를 판단하는 단계는,
상기 계산된 거리 값이 상기 기준 값보다 작은 경우, 상기 차량이 상기 터널에 진입한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 초음파 센서를 이용한 차선 유지 방법.
제2항에 있어서, 상기 차량의 측면 물체까지의 거리 값을 산출하는 단계 이후,
상기 계산된 거리값이 기준 편차 범위 내에서 기준 시간 동안 유지되는지를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 센서를 이용한 차선 유지 방법.
제4항에 있어서, 상기 차량의 터널 진입 여부를 판단하는 단계는,
상기 계산된 거리값이 기준 편차 범위 내에서 기준 시간 동안 유지되지 않은 경우, 상기 차량이 터널에 진입하지 않은 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 초음파 센서를 이용한 차선 유지 방법.
제2항에 있어서, 상기 차량의 주변 조도를 측정하는 단계를 더 포함하고,
상기 차량의 터널 진입 여부를 판단하는 단계는,
상기 계산된 거리값과 기준값을 비교한 결과와 상기 측정한 주변 조도를 이용하여 상기 차량의 터널 진입 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 초음파 센서를 이용한 차선 유지 방법.
차량의 전방을 촬영하여 전방 영상을 생성하는 카메라 센서부;
상기 전방 영상에 상기 차선의 포함 여부를 판단하는 차선 인식 판단부
상기 차선 인식부의 판단 결과, 상기 전방 영상에 상기 차선이 포함되지 않은 경우, 초음파 센서의 센싱 결과를 이용하여 터널 진입 여부를 판단하는 터널 판단부;
상기 터널 판단부의 판단 결과, 상기 차량이 터널을 주행 중인 것으로 판단된 경우, 상기 초음파 센서에 의해 측정된 터널 측벽까지의 거리 값을 이용하여 차선간 거리를 추정하는 차선 추정부;
차선 추정부에 의해 추정된 결과치에 따라 제어 토크를 계산하는 제어 토크 계산부; 및
상기 계산된 제어 토크와 전동식 조향 시스템에서 산출된 조향 토크를 가산하여 상기 차량의 조향을 제어하기 위한 보상된 조향 토크를 산출하는 조향 토크 보상부
를 포함하는 초음파 센서를 이용한 차선 유지 보조 시스템.