KR20130136078A - 자동 주차 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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KR20130136078A
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Abstract

본 발명은 장애물의 기울기를 정확하게 산출하고, 산출된 기울기에 따라 재설정함으로써 안정성 높게 자동 주차가 가능한 자동 주차 제어 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 자동 주차 제어 장치는 차량의 초음파 센서 및 조향각 센서가 수집한 정보를 수신하는 정보수신부; 상기 정보수신부가 수신한 정보를 이용하여 상기 장애물의 기울기를 재귀 최소 자승법(RLS, Recursive Least Square)를 이용한 피드백 제어로 상기 장애물의 기울기를 산출하는 기울기산출부; 상기 산출된 장애물의 기울기를 이용하여 주차 공간을 파악하는 주차공간 파악부; 및 상기 파악된 주차 공간에 기반하여 상기 차량의 자동 주차를 제어하는 주차제어부를 포함할 수 있다.

Description

자동 주차 제어 장치 및 방법{Appartus and Method for Controlling Aotomatic Parking}
본 발명은 자동 주차 제어 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 장애물의 기울기를 정확하게 산출하고, 산출된 기울기에 따라 재설정함으로써 안정성 높게 자동 주차가 가능한 자동 주차 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
차량의 수요 증가로 인한 주차 문제가 사회의 이슈로 등장하고 있으며, 특히 좁은 공간에 차량을 주차시킬 때 운전자가 어려움을 겪는 경우가 많다. 운전을 잘하는 사람이라도 좁은 공간에 주차를 하려면 차를 몇 번 앞뒤로 전진 후진하여 반복해야지 주차를 하는 경우가 많으며, 다른 누군가가 차량이 제대로 주차할 수 있도록 안내를 해주어야 하는 상황이 발생하곤 한다. 이에 따라 자동 주차 시스템을 장착한 차량에 대한 수요가 점점 증가하고 있다.
일반적인 자동 주차 시스템은 차량의 각종 센서로부터 정보를 수신하고, 수신된 정보를 이용하여 주차 공간을 판단하고 차량의 주차 목표점을 연산하여 궤적을 산출하고 차량을 제어하여 주차를 하는 방식이다.
기존의 이러한 방식을 이용하여 정확한 자동 주차가 이루어지기 위해서는 주차 공간에 대한 정확한 탐색이 필요하며, 이는 주차 공간 주변의 장애물에 관한 정보를 이용하여 탐색된다.
그러나, 현재, 주차 공간 탐색을 위한 센서 데이터의 양이 소수일 경우, 장애물 인식을 위한 데이터 양이 작아, 정확한 장애물 위치를 탐색하기 어려운 문제점이 존재한다. 부정확한 장애물 위치를 탐색하게 되면, 부정확한 주차 공간이 탐색되어 자동 주차시 장애물과의 충돌사고가 발생할 수 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 장애물의 기울기를 정확하게 산출하고, 산출된 기울기를 이용하여 정확한 주차공간을 탐색하여 안정성 높은 자동 주차를 가능하게하는 자동 주차 제어 장치 및 방법을 제공함을 목적으로 한다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 자동 주차 제어 장치는 차량의 초음파 센서 및 조향각 센서가 수집한 정보를 수신하는 정보수신부; 상기 정보수신부가 수신한 정보를 이용하여 상기 장애물의 기울기를 산출하는 기울기산출부; 상기 산출된 장애물의 기울기를 이용하여 주차 공간을 파악하는 주차공간 파악부; 및 상기 파악된 주차 공간에 기반하여 상기 차량의 자동 주차를 제어하는 주차제어부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 기울기 산출은, 재귀 최소 자승법(RLS, Recursive Least Square)를 이용한 피드백 제어로 상기 장애물의 기울기를 산출할 수 있다.
바람직하게는, 상기 자동 주차 제어 장치는, 상기 정보수신부가 수신한 정보를 이용하여 장애물의 엣지점을 결정하는 엣지점 결정부를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 자동 주차 제어 장치는, 상기 결정된 엣지점을 이용하여 상기 장애물 사이의 거리를 산출하는 거리산출부를 더 포함하며, 상기 주차공간 파악부는 상기 산출된 장애물의 기울기와 상기 산출된 장애물 사이의 거리를 이용하여 주차 공간을 파악할 수 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 자동 주차 제어 방법은, 차량의 초음파 센서 및 조향각 센서가 수집한 정보를 수신하는 정보수신단계; 상기 정보수신단계가 수신한 정보를 이용하여 상기 장애물의 기울기를 산출하는 기울기산출단계; 상기 산출된 장애물의 기울기를 이용하여 주차 공간을 파악하는 주차공간 파악단계; 및 상기 파악된 주차 공간에 기반하여 상기 차량의 자동 주차를 제어하는 주차제어단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 기울기 산출은, 재귀 최소 자승법(RLS, Recursive Least Square)를 이용한 피드백 제어로 상기 장애물의 기울기를 산출할 수 있다.
바람직하게는, 상기 자동 주차 제어 방법은, 상기 정보수신단계가 수신한 정보를 이용하여 장애물의 엣지점을 결정하는 엣지점 결정단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 자동 주차 제어 방법은, 상기 결정된 엣지점을 이용하여 상기 장애물 사이의 거리를 산출하는 거리산출단계를 더 포함하며, 상기 주차공간 파악단계는 상기 산출된 장애물의 기울기와 상기 산출된 장애물 사이의 거리를 이용하여 주차 공간을 파악할 수 있다.
본 발명은 장애물의 기울기를 정확하게 산출하여 주차공간을 정확히 파악함으로써, 정밀한 자동 주차를 수행하도록 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동 주차 제어 장치에 관한 블록도이다.
도 2는 초음파센서가 차량에 장착된 위치를 나타내는 예시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 자동 주차 제어 장치의 주차공간 탐색부에서 엣지점, 장애물간 거리 및 기울기를 산출하는 방법을 설명하기 위한 설명도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동 주차 제어 방법에 관한 흐름도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하의 설명 및 첨부된 도면들에서 실질적으로 동일한 구성요소들은 각각 동일한 부호들로 나타냄으로써 중복 설명을 생략하기로 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어”있다거나 “접속되어”있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “직접 연결되어”있다거나 “직접 접속되어”있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함될 수 있다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동 주차 제어 장치에 관한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 자동 주차 제어 장치(100)는 정보수신부(110), 주차공간 탐색부(120) 및 주차제어부(130)를 포함한다.
정보수신부(110)는 차량의 각 센서로가 수집한 정보를 수신한다. 수신된 정보는 주차공간 탐색에 이용될 수 있다.
구체적으로, 정보수신부(110)는 초음파센서 수신부(112) 및 조향각센서 수신부(114)를 포함한다.
초음파센서 수신부(112)는 차량의 초음파센서가 수집한 정보를 수신한다. 차량에는 하나 이상의 초음파센서가 구비된다.
도 2는 초음파센서가 차량에 장착된 위치를 나타내는 예시도이다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 있어서, 초음파 센서는 차량 전방에 4개, 측방에 2개, 후방에 4개가 위치할 수 있다.
초음파센서는 전방, 측방 및 후방의 장애물의 위치를 감지할 수 있으며, 장애물과 차량간의 거리도 측정할 수 있다. 초음파센서 수신부(112)는 초음파센서에서 수집된 장애물의 위치, 장애물과 차량간의 거리 등에 관한 정보를 수신한다.
조향각센서 수신부(114)는 차량의 조향 방향 및 조향각을 감지하는 조향각 센서에서 수집되는 정보를 수신한다. 조향각센서 수신부(114)에서 수신된 정보를 이용하여 차량의 위치에 관한 정보를 획득할 수 있다.
주차공간 탐색부(120)는 정보수신부(110)에서 수신된 정보를 이용하여 자동 주차를 위한 주차 공간을 탐색한다.
구체적으로 주차공간 탐색부(120)는, 엣지점 결정부(121), 거리산출부(123), 기울기 산출부(125) 및 주차공간 파악부(127)를 포함한다.
도 3은 본 발명에 따른 자동 주차 제어 장치의 주차공간 탐색부에서 엣지점, 장애물간 거리 및 기울기를 산출하는 방법을 설명하기 위한 설명도이다.
도 3을 참조하면, 엣지점 결정부(121)는 초음파센서 수신부(112)에서 수신된 정보를 이용하여 장애물의 엣지점을 결정한다.
구체적으로 엣지점 결정부(121)는 장애물과 차량간의 거리가 급격하게 변화하는 지점을 엣지점으로 결정할 수 있다.
도 3에서 P1(x1,y1)은 첫번째 장애물의 x축위치와 y축 위치를 나타낸 것이고, P1'(x1',y1')이 첫번재 장애물의 엣지점이 될 수 있다.
P2(x2,y2)은 두번째 장애물의 x축위치와 y축 위치를 나타낸 것이고, P2'(x2',y2')이 두번재 장애물의 엣지점이 될 수 있다.
거리산출부(123)는 엣지점 결정부(121)에서 결정된 장애물의 엣지점을 이용하여 장애물간의 거리를 산출한다.
도 3에서, 장애물간의 거리는 P2'(x2',y2')와 P1'(x1',y1')의 차이로 산출될 수 있다.
기울기 산출부(125)는 장애물의 기울기를 산출한다. 장애물은 주차공간 주변의 차량, 오토바이, 자건거 등의 물체 뿐만 아니라 연석이나 벽도 장애물로 보아 기울기를 산출한다. 장애물의 기울기를 산출함으로써, 주차공간 탐색부는 정확한 주차공간을 탐색할 수 있다.
구체적으로, 기울기 산출부(125)는 재귀 최소 자승법(RLS, Recursive Least Square)을 이용한 피드백 제어를 통하여 장애물의 기울기를 산출할 수 있다. 기울기 산출부(125)는 재귀 최소 자승법을 응용한 피드백 제어를 통하여 오류를 감소시켜 보다 정확한 기울기를 산출할 수 있다.
기울기 산출부(125)가 재귀 최소 자승법을 이용한 피드백 제어를 통하여 장애물의 기울기를 산출하는 과정을 수학식 1 내지 6과 함께 설명한다.
관계식 y=f(x)에서 x를 다양한 값으로 선택하여 이에 대응되는 y값을 측정한다. 즉, i번째 x값의 실제 측정값은 yi가 된다.
따라서 측정오차 εi는 f(xi)-yi가 된다. 관계식 y=f(x)는 다항식, 스플라인(Spline) 함수 또는 보간함수의 기타 다른 형태의 보간법을 이용하여 획득할 수 있다.
실험적 오차 εi를 고려하면, f(x)는 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00001
m과 b는 상수이다. 수학식 1이 타당하다고 가정하면 f(x)를 결정하는 문제는 상수 m과 b를 결정하는 문제가 된다. m과 b의 의사값을 결정하기 위하여 오차 εi에 대한 가정이 필요하다. 가정의 한가지 예는 오차 εi가 정상확률분포(Normal Probability Distribution)에서 선택한 무작위 변수(Random Variable)이라고 가정할 수 있다. 이러한 가정을 만족하는 오차 εi는 아래에서 설명하는 성질을 가지고 있다.
만약 x=xi에 대한 실험을 수없이 반복한다면 오차 εi의 평균은 0이다. x=xi의 경우 εi가 커지면 동일한 εi가 발생할 가능성은 감소한다. 오차 εi에 대하여 이러한 가정이 성립하는 것을 정상오차에 대한 가정(Normal Error Assumption)이라고 한다.
이해를 돕기 위하여, 1≤i≤n에서 εi는 동일한 정상확률분포함수에서의 무작위변수라고 가정한다. 이때 εi의 크기와는 무관하다. 함수 f(x)가 알려져 있는 함수군 c에 있다고 가정하고, 선형함수라고 가정하면, c에 있는 모든 함수 f(x)중에서 f와 거의 동일한 함수 f'는 수학식 2와 같이 최소화 될 것이다.
Figure pat00002
수학식 2는 f'(x)에 대한 데이터 yi의 근사값에서의 평균제곱근(Root Mean Sqare)오차이다. c에 있는 함수 f'(x)에 관련된 E를 최소화하는 함수 F'*는 데이터 {(xi,yi)}에 대한 최소자승근사값이라고 한다.
E에서 f'(x)=mx+b라고 가정하자. 이러한 함수 f'(x)에 관하여 수학식 2를 최소화하는 것은 수학식 2에 있는 합을 최소화하는 것과 동치이다. b와 m이 임의로 변화한다면 f'(x)를 m과 b를 이용하여 수학식 3처럼 표현하여 대입할 수 있다.
Figure pat00003
수학식 3에서 G를 최소화하는 b와 m을 구한다. 다변수 함수에서 G(b,m)을 최소화하는 (b,m)의 값은 수학식 4를 통하여 구할 수 있다.
Figure pat00004
다변수 함수 G(b,m)을 최소화하는 (b,m)의 값은 수학식 4를 만족한다.
수학식 3과 수학식 4를 고려하면 수학식 5를 도출할 수 있다.
Figure pat00005
수학식 5에서 각 좌변은 수학식 4에 따라서 0이므로 수학식 6과 같은 크기가 2인 선형계를 획득할 수 있다.
Figure pat00006
수학식 6에서 각 항(또는 행렬)이 0이 아니면, 유일한 해 (b,m)을 구할 수 있다. 각 항(또는 행렬)이 0이 아닌 조건은, x1=x1=x3=···=xn=상수인 경우를 제외한 모든 경우에 만족된다.
상기 수학식 1 내지 6과 함께 설명한 바에 따라서, 기울기 산출부(125)는 장애물의 기울기를 산출할 수 있다.
주차공간 파악부(127)는 기울기 산출부(125)에서 산출된 장애물의 기울기를 이용하여 주차공간을 파악한다.
구체적으로, 주차공간 파악부(127)는 거리산출부(123)에서 산출된 장애물간의 거리로부터 주차 공간의 길이를 파악하고, 기울기 산출부(125)에서 산출된 장애물의 기울기와 연석 또는 벽의 산출된 기울기를 통하여 주차 공간의 폭과 넓이를 파악한다.
주차제어부(130)는 장애물을 회피하여 차량이 주차공간 파악부(127)에서 파악된 주차공간내에 주차될 수 있도록 주차 경로를 생성하고, 생성된 경로에 따라 이동하도록 차량을 제어한다.
본 발명에 따른 자동 주차 제어 장치(100)는 자동 주차를 실행하기 위하여 사용자로부터 자동 주차 모드를 입력받는 주차모드 입력부(미도시)가 더 포함될 수 있다. 입력받는 주차 모드는 평행 주차, 후진 주차, 전진 주차 등의 다양한 주차 모드가 될 수 있으며, 사용자는 터치 패널 등의 입력장치를 통하여 주차 모드를 입력할 수 있고, 이러한 입력을 주차모드 입력부가 수신하여 자동 주차 모드를 결정할 수 있다.
본 발명에 따른 자동 주차 제어 장치(100)는 장애물의 기울기를 정확하게 산출하여 주차공간을 정확히 파악함으로서, 정밀한 자동 주차를 수행할 수 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동 주차 제어 방법에 관한 흐름도이다.
도 4를 참조하여 자동 주차 제어 방법에 관하여 설명하면, 정보수신부(110)가 차량의 각종 센서를 이용하여 수집된 정보를 수신한다(S410 단계).
엣지점 결정부(121)가 수신된 정보를 이용하여 장애물의 엣지점을 결정한다(S420단계). 거리산출부(123)는 엣지점 결정부(121)에서 결정된 엣지점을 이용하여 장애물간 거리를 산출한다(S420단계). 또한, 기울기 산출부(125)는 정보수신부(110)에서 수신된 정보를 이용하여 장애물의 기울기를 산출한다(S420 단계).
기울기 산출부(125)가 장애물의 기울기를 산출하는 것은 일 실시예에 있어서, 재귀 최소 자승법(RLS, Recursive Least Square)를 이용한 피드백 제어를 이용하여 보다 정확한 기울기를 산출할 수 있다.
주차공간 파악부(127)는 S420 단계에서 산출된 장애물간 거리 및 장애물의 기울기를 이용하여 주차 공간을 파악한다(S430 단계).
주차제어부(130)는 주차공간 파악부(127)에서 파악된 주차 공간내에 차량을 주차시키기 위하여 주차 경로를 생성한다(S440 단계).
주차제어부(130)가 주차경로를 생성할 때, 정보수신부(110) 또는 주차공간 탐색부(120)의 정보를 이용하여 장애물의 위치를 파악하여 충돌이 없도록 주차경로를 생성한다.
주차제어부(130)는 생성된 주차 경로에 기반하여 차량을 제어하여 주차한다(S450 단계).
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동 주차 제어 장치(100)의 블록도는 발명의 원리를 구체화하는 예시적인 개념적 관점을 나타내는 것으로 이해되어야 한다. 이와 유사하게, 모든 흐름도는 컴퓨터가 판독 가능한 매체에 실질적으로 나타낼 수 있고 컴퓨터 또는 프로세서가 명백히 도시되었는지 여부를 불문하고 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 수행되는 다양한 프로세스를 나타내는 것으로 이해되어야 한다.
프로세서 또는 이와 유사한 개념으로 표시된 기능 블록을 포함하는 도면에 도시된 다양한 소자의 기능은 전용 하드웨어뿐만 아니라 적절한 소프트웨어와 관련하여 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어의 사용으로 제공될 수 있다. 프로세서에 의해 제공될 때, 상기 기능은 단일 전용 프로세서, 단일 공유 프로세서 또는 복수의 개별적 프로세서에 의해 제공될 수 있고, 이들 중 일부는 공유될 수 있다.
또한 프로세서, 제어 또는 이와 유사한 개념으로 제시되는 용어의 명확한 사용은 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어를 배타적으로 인용하여 해석되어서는 아니되고, 제한 없이 디지털 신호 프로세서(DSP) 하드웨어, 소프트웨어를 저장하기 위한 롬(ROM), 램(RAM) 및 비 휘발성 메모리를 암시적으로 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 주지관용의 다른 하드웨어도 포함될 수 있다.
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 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 차량의 초음파 센서 및 조향각 센서가 수집한 정보를 수신하는 정보수신부;
    상기 정보수신부가 수신한 정보를 이용하여 상기 장애물의 기울기를 산출하는 기울기산출부;
    상기 산출된 장애물의 기울기를 이용하여 주차 공간을 파악하는 주차공간 파악부; 및
    상기 파악된 주차 공간에 기반하여 상기 차량의 자동 주차를 제어하는 주차제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 주차 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기울기 산출은, 재귀 최소 자승법(RLS, Recursive Least Square)를 이용한 피드백 제어로 상기 장애물의 기울기를 산출하는 것을 특징으로 하는 자동 주차 제어 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 자동 주차 제어 장치는,
    상기 정보수신부가 수신한 정보를 이용하여 장애물의 엣지점을 결정하는 엣지점 결정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 주차 제어 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 자동 주차 제어 장치는,
    상기 결정된 엣지점을 이용하여 상기 장애물 사이의 거리를 산출하는 거리산출부를 더 포함하며,
    상기 주차공간 파악부는 상기 산출된 장애물의 기울기와 상기 산출된 장애물 사이의 거리를 이용하여 주차 공간을 파악하는 것을 특징으로 하는 자동 주차 제어 장치.
  5. 차량의 초음파 센서 및 조향각 센서가 수집한 정보를 수신하는 정보수신단계;
    상기 정보수신단계가 수신한 정보를 이용하여 상기 장애물의 기울기를 산출하는 기울기산출단계;
    상기 산출된 장애물의 기울기를 이용하여 주차 공간을 파악하는 주차공간 파악단계; 및
    상기 파악된 주차 공간에 기반하여 상기 차량의 자동 주차를 제어하는 주차제어단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 주차 제어 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 기울기 산출은, 재귀 최소 자승법(RLS, Recursive Least Square)를 이용한 피드백 제어로 상기 장애물의 기울기를 산출하는 것을 특징으로 하는 자동 주차 제어 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 자동 주차 제어 방법은,
    상기 정보수신단계가 수신한 정보를 이용하여 장애물의 엣지점을 결정하는 엣지점 결정단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 주차 제어 방법.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 자동 주차 제어 방법은,
    상기 결정된 엣지점을 이용하여 상기 장애물 사이의 거리를 산출하는 거리산출단계를 더 포함하며,
    상기 주차공간 파악단계는 상기 산출된 장애물의 기울기와 상기 산출된 장애물 사이의 거리를 이용하여 주차 공간을 파악하는 것을 특징으로 하는 자동 주차 제어 방법.
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