KR20130128893A - 주차 지원 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 차량의 센서가 감지한 정보에 기초하여 주차 공간을 결정하고 주차 공간으로의 이동을 위한 목표 주차 경로를 생성하며, 생성된 목표 경로를 따라 차량이 이동할 수 있도록 조향각 정보를 생성하는 주차 지원 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 주차 지원 시스템의 물리적 한계 성능을 고려하여, 물리적으로 추종 가능한 주차 경로를 제공하는 주차 지원 시스템 및 방법이다.

Description

주차 지원 시스템 및 방법 {Parking Assist System and Method}

본 발명은, 주차시 차량의 주변 공간을 탐색하여 주차 공간을 결정하고, 목표 주차 경로를 생성하여 운전자의 주차를 보조하여 주는 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는, 목표 주차 경로 생성시 조향 시스템의 물리적 한계(가속도)를 고려하여 급격한 차속 변화에 의한 오차를 감소 또는 방지할 수 있도록 물리적으로 추종 가능한 목표 경로를 생성하는 주차 지원 시스템 및 방법에 관한 것이다.

자동차 기술이 발전함에 따라, 차량의 주차를 보조하여 주는 시스템이 개발되어 협소한 주차 공간이나 운전자의 운전 미숙으로 인한 주차의 어려움을 해결해 주고 있다.

이러한 주차 보조 시스템을 SPAS(Smart Parking Assist System)라고 하는데, SPAS는 초음파 센서, 비전 센서 등을 사용하여 주차 공간을 탐색하고 주차 위치까지의 주차 경로를 생성하고 MDPS(Motor-Driven Power Steering)를 사용하여 조향각을 제어하는 시스템이다.

종래의 주차 지원 시스템은, 차량의 주변 공간을 탐색하여 주변 공간 정보로부터 주차 공간을 확보하고 상기 주차 공간으로의 이동을 위한 목표 주차 경로를 생성한다. 그리고, 목표 주차 경로를 추종할 수 있도록 차량의 조향각 정보를 생성하여 상기 목표 주차 경로와 조향각 정보에 따라 차량을 제어하여 운전자의 주차를 도와준다.

그런데, 종래의 주차 지원 시스템은 목표 주차 경로를 생성할 때, 시스템의 물리적 한계 성능(가속도 제한)을 고려하지 않고 목표 경로와 조향각 정보를 생성한다. 따라서, 이러한 종래의 경로 생성 방법은 물리적으로 추종하기 쉽지 않기 때문에 주차 중 차속이 높아지거나 급격한 차속 변화시 경로 추종 오차가 커지게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여, 목표 주차 경로 생성시에 MDPS의 물리적 제한(각속도, 각가속도)을 고려하여 차속에 관계없이 물리적으로 추종 가능한 주차 경로를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 차량의 주변 공간 탐색 후 주차 공간을 결정하는 주차 공간 결정부; 결정된 상기 주차 공간으로의 목표 주차 경로를 생성하되, 상기 목표 주차 경로는 곡률 및 이동 거리에 대한 곡률의 1차 미분값이 연속적이 되도록 생성하는 주차 경로 생성부; 및 상기 생성된 목표 주차 경로를 추종하도록 상기 차량의 조향각 정보를 생성하고, 상기 조향각을 제어하는 조향각 제어부를 포함하는 주차 지원 시스템을 제공한다.

또한, 상기 주차 지원 시스템은, 상기 차량의 현재 위치와 상기 목표 주차 경로 상의 위치 사이의 차이를 확인하여, 상기 차이를 보정하기 위한 보상량을 계산하는 보상량 계산부를 더 포함하고, 상기 조향각 제어부는 상기 보상량 계산부로부터 입력받은 상기 보상량을 적용하여 새로운 조향각 정보를 생성하도록 하여, 현재 위치와 목표 경로 상의 위치가 일치하지 않는 경우에 목표 경로에 일치하도록 조향각의 수정을 할 수 있게 한다.

한편, 차량의 센서들이 감지한 상기 차량의 주변 공간 정보에 기초하여 주차 공간을 결정하고, 주차 지원 시스템이 주차 경로의 곡률 및 이동 거리에 대한 곡률의 1차 미분값이 연속적이 되도록 목표 주차 경로를 생성하는 단계; 상기 생성된 목표 주차 경로를 따라 상기 차량이 이동할 수 있도록 조향각 정보를 생성하는 단계; 및 상기 생성된 조향각 정보에 따라 조향각을 제어하여 상기 차량이 상기 목표 주차 경로를 추종하는 단계를 포함하는 주차 지원 방법이 이용될 수 있으며, 상기 보상량을 상기 차량의 주차가 완료되기 전까지 소정 시간 간격으로 반복하여 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명은, 주차 지원 시스템에서 하드 웨어(조향 모터)의 물리적 한계 성능을 고려하여 목표 주차 경로 및 조향각 정보를 생성함으로써 차속에 관계없이 경로 추종 오차를 최소화할 수 있는 주차 지원 시스템 및 방법을 제공한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 주차 지원 시스템의 구조를 나타낸 블록도.
도 2는 목표 주차 경로에 따라 산출되는 조향각을 설명하기 위한 도면.
도 3은 조향각과 곡률 사이의 상관 관계를 나타낸 그래프.
도 4는 조향각의 변화에 따른 곡률의 변화와 곡률의 이동 거리에 대한 미분값을 나타낸 그래프.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 주차 지원 방법에 대한 흐름도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의된다.

한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 주차 지원 시스템의 구조를 나타내는 블록도이다. 주차 지원 시스템(100)은 주차 공간 결정부(101), 주차 경로 생성부(102), 조향각 제어부(103) 및 보상량 계산부(104)를 포함할 수 있다.

차량의 센서(110)가 주차 가능 공간을 지날 때 초음파 등으로 주변 공간을 스캔하여 거리 정보를 얻는다. 그 정보를 입력받은 주차 공간 결정부(101)는 초음파 스캔을 통해 산출되는 거리의 차이 및 차량의 속도를 통해 주차 공간의 폭과 길이를 계산하고, 계산된 주차 공간의 폭과 길이로부터 주차 가능 지역인지를 확인한다. 주차 가능 지역으로 확인되면 적절한 목표 주차 위치를 결정한다.

주차 공간 결정부(101)는 결정된 주차 공간 정보를 주차 경로 생성부(102)로 전달한다. 주차 경로 생성부(102)는 현재의 위치에서 목표 주차 위치로의 목표 주차 경로를 생성하여, 목표 주차 경로에 대한 정보를 조향각 제어부(103)에 전달한다.

목표 주차 경로를 생성할 때는, 상기 목표 주차 경로의 곡률 및 이동 거리에 대한 곡률의 1차 미분값이 연속적이 되도록 생성하여, 물리적으로 추종 가능한 목표 주차 경로를 생성하고 차속에 관계없이 경로 추종 오차를 최소화하도록 한다.

조향각 제어부(103)는 차량이 목표 주차 경로를 따라 이동하여 목표 주차 위치에 주차를 할 수 있도록 필요한 조향각 정보를 생성한다. 그리고, 상기 조향각 정보에 따른 조향 명령 신호를 조향 제어기(120)로 전송하여 조향각을 제어한다.

보상량 계산부(104)는 주차 지원 시스템에 의하여 목표 주차 공간으로 이동하는 중 차량의 현재 위치가 목표 위치와 일치하지 않는 경우에 경로를 보정하기 위한 보상량을 계산한다. 따라서, 차량의 이동 거리와 실제 조향각 정보로부터 차량의 현재 위치를 추정하고, 추정된 차량의 현재 위치가 목표 주차 경로 상에 위치하는지 여부를 확인한다.

확인 결과, 차량의 현재 위치가 목표 경로를 벗어난 경우에는 보상량을 계산하여 조향각 제어부(103)에 전송하고, 조향각 제어부(103)는 상기 보상량을 적용하여 새로운 조향각 정보를 생성한다. 보상량 계산부(104)는 주차가 완료될 때까지 소정 시간 간격으로 반복해서 현재 위치와 목표 위치를 비교하고 보상량을 계산한다.

도 2는 주차 지원 시스템에 의한 조향각 산출 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 2에 나타난 각 문자의 개념을 설명하면,

: 차량 좌표계,

: Wheel Base 길이,

: 차속,

: 앞바퀴 각도,

: 조향각,

: 시간,

: 이동 거리,

: 곡률(Curvature)을 의미한다.

차량 좌표의 단위 시간당 변화율은 다음과 같이 나타낼 수 있다.

여기서, 속도

이므로, 이동 거리에 기반하여 수식을 변형하면,

가 되어, 곡률과 차량의 앞바퀴 각도 사이의 관계를 알 수 있다.

도 3은 조향각과 곡률 사이의 상관 관계를 나타낸 그래프이다.

조향각과 차량의 앞바퀴 각도는 수학식 7과 같은 관계가 있는데, 수학식 6으로부터 수학식 8을 도출해낼 수가 있으므로, 조향각과 곡률의 관계는 수학식 9로 나타낼 수 있다.

물리적으로 추종 가능한 경로를 생성하기 위해서는 조향각의 위치 및 속도에서 점프(Jump)가 없어야 하므로, 수학식 9와 같은 관계에 따라 곡률과 이동 거리에 대한 곡률의 1차 미분값이 연속적으로 되어야 한다.

도 4는 조향각의 변화에 따른 곡률의 변화와 곡률의 이동 거리에 대한 미분값을 나타낸 그래프이다.

도 4의 세 번째 그래프가 이동 거리에 따른 조향각의 변화를 나타내고, 두 번째 그래프는 이동 거리에 따른 곡률의 변화를 나타내는데, 조향각의 물리적인 최대 허용 각도를 맞추기 위해 곡률이 일정한 값을 유지하는 구간(첫 번째 그래프에서 곡률의 이동 거리에 대한 미분값이 0이 유지되는 구간), 물리적인 각속도 제한을 맞추기 위해 곡률이 이동 거리에 따라 일정하게 증가 또는 감소하는 구간(첫 번째 그래프에서 곡률의 이동 거리에 대한 미분값이 0이 아닌 값으로 유지되는 구간)과, 조향각의 물리적인 각가속도 제한을 맞추기 위해 곡률이 일정한 비율로 변화하는 구간(첫 번째 그래프에서 곡률의 이동 거리에 대한 미분값이 증가 또는 감소하는 구간)으로 구성된다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 주차 지원 방법에 대한 흐름도이다.

차량의 센서들이 감지한 정보에 기초하여 주차 가능한 공간인지 여부를 판단하고, 주차가 가능할 경우 주차 공간으로 결정한다(S500). 주차 공간이 결정되면, 현재 위치에서 주차 공간으로의 차량의 이동을 위한 목표 주차 경로를 생성한다(S510). 상기 목표 주차 경로는 경로의 곡률 및 이동 거리에 대한 곡률의 1차 미분값이 연속적이 되도록 생성한다.

차량의 주차 공간과 목표 주차 경로가 생성되면, 목표 경로에 따라 차량이 이동할 수 있도록 조향각 정보를 생성한다(S520). 그리고, 조향각 정보에 따른 조향각을 유지하면서 주차 공간으로 차량의 이동을 시작한다(S530).

한편, 목표 경로에서 차량이 이탈하여 이동하는 경우도 발생할 수 있으므로, 차량의 이동 거리 및 실제 조향각 정보로부터 차량의 현재 위치를 추정하여, 차량의 현재 위치가 목표 경로 상에 위치하는지 여부를 확인한다(S540). 확인 결과, 차량이 목표 경로를 따라 이동하고 있지 않은 경우에는(S550), 현재 위치와 목표 위치 사이의 차이를 보정하기 위한 보상량을 계산한다(S560). 그리고, 상기 보상량을 반영하여 새로운 조향각 정보를 생성하여 목표 경로를 수정한다.

확인 결과, 차량의 현재 위치가 목표 경로 상에 존재하는 경우에는(S550), 주차가 완료되었는지 여부를 확인하여(S570), 주차가 완료되면 주차 지원 시스템을 종료하고, 그렇지 않은 경우에는 주차가 완료될 때까지 소정 시간 간격으로 반복하여 현재 위치가 목표 경로 상에 위치하는지 여부를 확인한다.

이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명에 표현된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등하거나, 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 주차 지원 시스템
101 : 주차 공간 결정부
102 : 주차 경로 생성부
103 : 조향각 제어부
104 : 보상량 계산부
110 : 센서
120 : 조향 제어기

Claims (6)

1. 차량의 주변 공간 탐색 후 주차 공간을 결정하는 주차 공간 결정부;
   결정된 상기 주차 공간으로의 목표 주차 경로를 생성하되, 상기 목표 주차 경로는 곡률 및 이동 거리에 대한 곡률의 1차 미분값이 연속적이 되도록 생성하는 주차 경로 생성부; 및
   상기 생성된 목표 주차 경로를 추종하도록 상기 차량의 조향각 정보를 생성하고, 상기 조향각을 제어하는 조향각 제어부
   를 포함하는 주차 지원 시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 차량의 현재 위치와 상기 목표 주차 경로 상의 위치 사이의 차이를 확인하여, 상기 차이를 보정하기 위한 보상량을 계산하는 보상량 계산부를 더 포함하고,
   상기 조향각 제어부는, 상기 보상량 계산부로부터 입력받은 상기 보상량을 적용하여 새로운 조향각 정보를 생성하는 것
   인 주차 지원 시스템.
   
3. 제2항에 있어서, 상기 보상량 계산부는
   상기 차량의 주차가 완료되기 전까지 소정 시간 간격으로 반복해서 상기 차량의 현재 위치가 상기 목표 주차 경로 상에 있는지 여부를 확인하는 것
   인 주차 지원 시스템.
   
4. 차량의 센서들이 감지한 상기 차량의 주변 공간 정보에 기초하여 주차 공간을 결정하고, 주차 지원 시스템이 주차 경로의 곡률 및 이동 거리에 대한 곡률의 1차 미분값이 연속적이 되도록 목표 주차 경로를 생성하는 단계;
   상기 생성된 목표 주차 경로를 따라 상기 차량이 이동할 수 있도록 조향각 정보를 생성하는 단계; 및
   상기 생성된 조향각 정보에 따라 조향각을 제어하여 상기 차량이 상기 목표 주차 경로를 추종하는 단계
   를 포함하는 주차 지원 방법.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 차량의 현재 위치를 추정하고 상기 목표 주차 경로와 차이를 계산하여 상기 차이를 보정하기 위한 보상량을 산출하는 단계; 및
   상기 보상량을 적용하여 새로운 조향각 정보를 생성하는 단계
   를 더 포함하는 주차 지원 방법.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 보상량을 상기 차량의 주차가 완료되기 전까지 소정 시간 간격으로 반복하여 계산하는 단계
   를 더 포함하는 주차 지원 방법.
   

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