KR20150018988A - 도로 상태 모니터링 장치 및 이를 구비한 안전 운전 서비스 제공 시스템 - Google Patents

도로 상태 모니터링 장치 및 이를 구비한 안전 운전 서비스 제공 시스템 Download PDF

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KR20150018988A
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문승욱
김재윤
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현대모비스 주식회사
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Abstract

본 발명은 도로 상태를 모니터링하고 주행 방향에 대한 위험도를 판단하여 도로 상태가 주행에 영향을 줄 수 있는 경우 운전자에게 경보를 제공하는 도로 상태 모니터링 장치 및 이를 구비한 안전 운전 서비스 제공 시스템을 제안한다. 본 발명에 따른 안전 운전 서비스 제공 시스템은 차량의 전방에 대한 입체 영상을 획득하는 입체 영상 획득부; 차량의 운행 정보를 생성하는 운행 정보 생성부; 입체 영상과 운행 정보를 기초로 차량이 주행중인 도로 상태를 판단하는 도로 상태 모니터링부; 및 도로 상태가 불량하다고 판단되면 차량의 운전자에게 경보 메시지를 출력하는 경보 메시지 출력부를 포함한다.

Description

도로 상태 모니터링 장치 및 이를 구비한 안전 운전 서비스 제공 시스템 {Apparatus for monitoring state of road and system for providing safe driving service with the said apparatus}
본 발명은 도로 상태를 모니터링하는 도로 상태 모니터링 장치와 모니터링 결과를 운전자에게 제공하는 안전 운전 서비스 제공 시스템에 관한 것이다.
운전자가 안전하게 주행할 수 있도록 현재까지 다양한 정보 알림 및 경보 시스템이 제공되고 있다. 대표적인 예로써, 차선 이탈 경보, 전방이나 측/후방 차량과의 충돌 경보, 교통표지판 알림, 운전자 모니터링, 차량 상태(엔진, 브레이크, 차량 자세, 타이어 공기압) 모니터링, 내비게이션 시스템 등을 들 수 있다.
그러나 도로 상태를 모니터링하고 주행이 불가능한 도로 상태인 경우 운전자에게 경보를 제공하는 시스템은 아직까지 제시된 바 없다. 여기서 도로 상태는 도로의 심한 요철 및 손상, 돌이나 금속체 등 도로면에 있는 위험체나 타이어 파손 위험체 등의 존재를 의미한다. 이와 같은 요인들은 차량이 고속으로 주행하는 경우 차량 차체 및 타이어에 큰 피해를 줄 수 있으며 이로 인해 2차 사고를 유발할 수도 있다.
한국공개특허 제2004-0063517호에는 안전 운전 서비스 제공 시스템이 제안되어 있다. 그런데 이 시스템은 교통 관제 센터의 서버로부터 도로 상의 위험 지역이나 규정 속도에 대한 정보를 수신받아 운전자에게 제공한다. 그래서 정보에 오류가 있을 경우 운전자에게 안전 운전 서비스를 제공하는 것이 불가능한 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 도로 상태를 모니터링하고 주행 방향에 대한 위험도를 판단하여 도로 상태가 주행에 영향을 줄 수 있는 경우 운전자에게 경보를 제공하는 도로 상태 모니터링 장치 및 이를 구비한 안전 운전 서비스 제공 시스템을 제안함을 목적으로 한다.
그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 사항으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위해 안출된 것으로서, 차량의 전방에 대한 입체 영상을 획득하는 입체 영상 획득부; 상기 차량의 운행 정보를 생성하는 운행 정보 생성부; 상기 입체 영상과 상기 운행 정보를 기초로 상기 차량이 주행중인 도로 상태를 판단하는 도로 상태 모니터링부; 및 상기 도로 상태가 불량하다고 판단되면 상기 차량의 운전자에게 경보 메시지를 출력하는 경보 메시지 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 안전 운전 서비스 제공 시스템을 제안한다.
바람직하게는, 상기 도로 상태 모니터링부는, 상기 입체 영상을 기초로 상기 차량의 전방을 주행 가능 영역과 주행 불가능 영역으로 구분하는 영상 신호 처리부; 상기 입체 영상과 상기 운행 정보를 기초로 상기 차량의 주행 경로를 추정하는 주행 경로 추정부; 및 상기 주행 가능 영역, 상기 주행 불가능 영역 및 상기 주행 경로를 기초로 상기 도로 상태를 판단하는 도로 상태 판단부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 영상 신호 처리부는, 상기 차량의 전방을 미리 정해진 크기의 영역들로 분할하는 영역 분할부; 상기 입체 영상을 기초로 상기 차량이 주행중인 도로의 파손 정도와 관련된 제1 도로 정보 또는 상기 도로 상에 장애물이 존재하는지 여부와 관련된 제2 도로 정보를 생성하는 도로 정보 생성부; 및 상기 제1 도로 정보 또는 상기 제2 도로 정보를 기초로 분할된 각 영역을 상기 주행 가능 영역과 상기 주행 불가능 영역으로 판별하는 영역 판별부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 주행 경로 추정부는, 상기 운행 정보를 기초로 상기 차량이 주행중인 도로의 곡률을 계산하는 도로 곡률 계산부; 및 상기 입체 영상을 기초로 상기 도로에 있는 차선의 곡률을 추출하는 차선 곡률 추출부를 포함하고, 상기 입체 영상으로부터의 상기 차선의 검출 신뢰도에 따라 상기 도로의 곡률과 상기 차선의 곡률 중 어느 하나의 곡률을 이용하여 상기 주행 경로를 추정하는 제1 곡률 기반 경로 추정부; 또는 상기 차선의 검출 신뢰도, 상기 도로의 곡률 및 상기 차선의 곡률을 기초로 최종 곡률을 계산하며, 상기 최종 곡률을 이용하여 상기 주행 경로를 추정하는 제2 곡률 기반 경로 추정부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 도로 곡률 계산부는 상기 운행 정보로 요속도, 조향각 및 휠속도 중 적어도 하나를 이용한다.
바람직하게는, 상기 제1 곡률 기반 경로 추정부는 상기 차선의 검출 신뢰도가 기준값 이상일 때 상기 차선의 곡률을 이용하여 상기 주행 경로를 추정하며, 상기 차선의 검출 신뢰도가 상기 기준값 미만일 때 상기 도로의 곡률을 이용하여 상기 주행 경로를 추정한다.
바람직하게는, 상기 제2 곡률 기반 경로 추정부는 상기 차선의 검출 신뢰도를 미리 정해진 최소값보다 크고 미리 정해진 최대값보다 작은 값들 중에서 결정하며, 상기 차선의 검출 신뢰도와 상기 도로의 곡률을 곱셈하여 제1 곱셈값을 구하고, 상기 최대값에서 상기 차선의 검출 신뢰도를 뺄셈한 값과 상기 차선의 곡률을 곱셈하여 제2 곱셈값을 구하며, 상기 제1 곱셈값과 상기 제2 곱셈값을 덧셈하여 얻은 값을 상기 최종 곡률로 구한다.
바람직하게는, 상기 도로 상태 판단부는, 상기 차량의 속도가 기준 속도 이상인지 여부를 판별하는 속도 판별부; 상기 주행 경로 상의 각 지점에 대하여 상기 주행 불가능 영역의 개수가 상기 주행 가능 영역의 개수보다 많은지 여부를 판별하는 지점별 주행 가부 판별부; 및 상기 차량의 속도가 상기 기준 속도 이상인 것으로 판별되고 특정 지점에서 상기 주행 불가능 영역의 개수가 상기 주행 가능 영역의 개수보다 많은 것으로 판별되면 상기 특정 지점에서의 도로 상태를 불량으로 판단하는 도로 불량 가부 판단부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 안전 운전 서비스 제공 시스템은, 상기 도로 상태가 불량하다고 판단되면 상기 차량의 감속 장치를 구동시켜 상기 차량의 속도를 제어하는 차량 속도 제어부; 또는 상기 도로 상태가 불량하다고 판단되면 상기 도로 상태가 양호한 지점들을 추출하여 상기 지점들을 기초로 미리 설정된 차량의 주행 경로를 변경하는 주행 경로 제어부를 더 포함한다.
또한 본 발명은 차량의 전방에 대한 입체 영상을 기초로 상기 차량의 전방을 주행 가능 영역과 주행 불가능 영역으로 구분하는 영상 신호 처리부; 상기 입체 영상과 상기 차량의 운행 정보를 기초로 상기 차량의 주행 경로를 추정하는 주행 경로 추정부; 및 상기 주행 가능 영역, 상기 주행 불가능 영역 및 상기 주행 경로를 기초로 상기 차량이 주행중인 도로 상태를 판단하는 도로 상태 판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 상태 모니터링 장치를 제안한다.
본 발명은 도로 상태를 모니터링하고 주행 방향에 대한 위험도를 판단하여 도로 상태가 주행에 영향을 줄 수 있는 경우 운전자에게 경보를 제공함으로써 다음 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 도로 상태가 불량하거나 위험한 곳에서 차량이나 타이어가 파손되는 것을 방지하며, 이로 인한 2차 사고도 예방할 수 있다.
둘째, 차량의 주행 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 안전 운전 서비스 제공 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 도로 상태 모니터링부를 모듈에 따라 도시한 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 영상 신호 처리부의 내부 구성을 도시한 블록도이다.
도 4는 도 2에 도시된 주행 경로 추정부의 내부 구성을 도시한 블록도이다.
도 5는 도 2에 도시된 도로 상태 판단부의 내부 구성을 도시한 블록도이다.
도 6은 도 3에 도시된 영상 신호 처리부가 수행하는 기능을 설명하기 위한 참고도이다.
도 7은 도 4에 도시된 주행 경로 추정부가 수행하는 기능을 설명하기 위한 참고도이다.
도 8은 도 5에 도시된 도로 상태 판단부가 수행하는 기능을 설명하기 위한 참고도이다.
도 9는 자차량의 주행 경로를 계산하는 방법을 설명하기 위한 참고도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 안전 운전 서비스 제공 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다.
운전자의 안전한 주행을 위해 현재 많은 경보 시스템들이 차량에 장착되어 운전자에게 관련 정보 및 경보를 제공하고 있다. 또한 차량 거동 센서 뿐만 아니라 카메라, 레이더, GPS 등을 차량에 장착하여 관련 정보와 경보를 운전자에게 제공하고 있다.
대표적인 예로써, 차선 이탈 경보 시스템(Lane Departure Warning System), 전방/측방/후방 차량 충돌 경보 시스템, 교통표지판 인식 시스템(Traffic Sign Recognition System), 내비게이션 시스템, 운전자 상태 모니터링 시스템 등이 있다.
차선 이탈 경보 시스템은 차선 감지 센서(ex. 카메라)와 차량 센서를 이용하여 차선 이탈 경보를 시각적, 청각적, 촉각적으로 표시하는 시스템을 말한다. 전방/측방/후방 차량 충돌 경보 시스템은 전방/측방/후방 감지 센서(ex. 레이더, 카메라 등)와 차량 센서를 이용하여 충돌 경보를 시각적, 청각적, 촉각적으로 표시하는 시스템을 말한다. 교통표지판 인식 시스템은 교통표지판 감지 센서(ex. 카메라)와 차량 센서를 이용하여 제한 속도를 시각적, 청각적으로 알리는 시스템을 말한다.
차선, 전방/측방/후방 충돌 위험체, 운전자 졸음 여부 및 피로도, 교통표지판, 도로 방향 등과 같은 운전자 및 외부 주행 환경에 대해서는 현재 모니터링하는 시스템이 개발되었으며, 관련 정보 알림 및 경보가 운전자에게 제공되고 있다.
그러나 도로 상태를 모니터링하여 운전자에게 경보를 제공하는 시스템은 종래 제안된 바 없다. 그래서 차량이 고속으로 주행 중인 경우, 도로의 심한 요철 및 손상, 도로면에 있는 위험 물체(금속 조각, 건설 폐기물 조각 등) 또는 타이어 파손 위험체 등에 의해 차량 차체 및 타이어에 큰 피해가 발생하거나 이로 인해 2차 사고가 유발되는 것을 방지하지 못하는 문제점이 있다.
본 발명에 따른 안전 운전 서비스 제공 시스템(100)은 이러한 문제점을 해결할 수 있는 것으로서, 스테레오 카메라를 이용하여 도로 상태를 모니터링하고 위험도를 판단하여 도로 상태가 주행에 영향을 줄 수 있는 경우 운전자에게 경보를 제공한다.
도 1에 따르면, 안전 운전 서비스 제공 시스템(100)은 입체 영상 획득부(110), 운행 정보 생성부(120), 도로 상태 모니터링부(130), 경보 메시지 출력부(140), 전원부(미도시) 및 주제어부(미도시)를 포함한다.
입체 영상 획득부(110)는 차량의 전방에 대한 입체 영상을 획득하는 기능을 수행한다. 입체 영상 획득부(110)는 스테레오 카메라 등 입체 카메라를 이용하여 차량 전방에 대한 입체 영상을 획득할 수 있다.
운행 정보 생성부(120)는 차량의 운행 정보를 생성하는 기능을 수행한다. 운행 정보 생성부(120)는 차량 거동 센서를 이용하여 차량의 운행 정보로 차량의 속도, 요속도, 조향각 등을 생성할 수 있다.
도로 상태 모니터링부(130)는 입체 영상과 운행 정보를 기초로 차량이 주행중인 도로 상태를 판단하는 기능을 수행한다. 도로 상태 모니터링부(130)에 대한 보다 자세한 설명은 후술한다.
경보 메시지 출력부(140)는 도로 상태 모니터링부(130)에 의해 도로 상태가 불량하다고 판단되면 차량의 운전자에게 경보 메시지를 출력하는 기능을 수행한다.
전원부는 안전 운전 서비스 제공 시스템(100)을 구성하는 각 구성에 전원을 공급하는 기능을 수행한다.
주제어부는 안전 운전 서비스 제공 시스템(100)을 구성하는 각 구성의 전체 작동을 제어하는 기능을 수행한다.
한편 안전 운전 서비스 제공 시스템(100)은 도로 상태 모니터링부(130)에 의해 도로 상태가 불량하다고 판단될 경우 경보 메시지를 출력하는 것에 그치지 않고 차량을 직접 제어하는 것도 가능하다. 이를 참작할 때 안전 운전 서비스 제공 시스템(100)은 차량 속도 제어부(미도시) 또는 주행 경로 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
차량 속도 제어부는 도로 상태가 불량하다고 판단되면 차량의 감속 장치나 제동 장치(ex. 브레이크)를 구동시켜 차량의 속도를 제어하는 기능을 수행한다.
주행 경로 제어부는 도로 상태가 불량하다고 판단되면 도로 상태가 양호한 지점들을 추출하여 그 지점들을 기초로 미리 설정된 차량의 주행 경로를 변경하는 기능을 수행한다.
다음으로 도로 상태 모니터링부(130)에 대하여 설명한다. 도로 상태 모니터링부(130)는 안전 운전 서비스 제공 시스템(100)에서 별개의 장치로 구현될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 도로 상태 모니터링부를 모듈에 따라 도시한 블록도이다.
도로 상태 모니터링부(130)는 스테레오 카메라를 사용하여 도로 상태를 모니터링한다. 이때 도로 상태는 격자화 공간에 주행 가능(0) 또는 주행 불가능(1)으로 표현된다. 주행 불가능 영역은 도로가 파손되었거나 포장이 손실된 부분이 해당된다. 또한 차량 사고로 인한 파손 물체, 타이어에 손상을 줄 수 있는 금속체 등이 도로 상에 위치하는 경우에도 주행 불가능 영역으로 표현된다.
도로 상태 모니터링부(130)는 차량 거동 센서로부터 얻은 정보(ex. 조향각, 요속도, 차량 속도 등) 및 차선 정보를 활용하여 자차량의 주행 경로를 곡률 반경으로 추정한다. 속도에 따른 주시 거리 이내에 주행 경로 상에 주행 불가능 영역이 포함된 경우 경보 메시지 출력부(140)는 운전자에게 경보를 제공할 수 있게 된다.
도 2에 따르면, 도로 상태 모니터링부(130)는 영상 신호 처리부(210), 주행 경로 추정부(220) 및 도로 상태 판단부(230)를 포함한다.
영상 신호 처리부(210)는 입체 영상을 기초로 차량의 전방을 주행 가능 영역과 주행 불가능 영역으로 구분하는 기능을 수행한다.
영상 신호 처리부(210)는 도 3에 도시된 바와 같이 영역 분할부(211), 도로 정보 생성부(212) 및 영역 판별부(213)를 포함할 수 있다. 도 3은 도 2에 도시된 영상 신호 처리부의 내부 구성을 도시한 블록도이다.
영역 분할부(211)는 차량의 전방을 미리 정해진 크기의 영역들로 분할하는 기능을 수행한다.
도로 정보 생성부(212)는 입체 영상을 기초로 차량이 주행중인 도로의 파손 정도와 관련된 제1 도로 정보, 도로 상에 장애물이 존재하는지 여부와 관련된 제2 도로 정보 등을 생성하는 기능을 수행한다.
영역 판별부(213)는 제1 도로 정보 또는 제2 도로 정보를 기초로 분할된 각 영역을 주행 가능 영역과 주행 불가능 영역으로 판별하는 기능을 수행한다.
영상 신호 처리부(210)는 차량(310)의 전방에 대하여 스테레오 영상이 획득되면 이 스테레오 영상에 대한 신호 처리를 통해 도 6에 도시된 바와 같이 격자 공간(320)에 주행 가능 영역(321)과 주행 불가능 영역(322)을 각각 1과 0으로 구분하여 표현하거나 화이트(white)와 그레이(gray)로 구분하여 표현할 수 있다. 도 6은 도 3에 도시된 영상 신호 처리부가 수행하는 기능을 설명하기 위한 참고도이다. 이때 차선이 있는 경우 영상 신호 처리부(210)는 차선을 검지하여 차선 검지에 대한 신뢰도와 차선의 곡률을 계산하여 출력할 수 있다.
주행 경로 추정부(220)는 입체 영상과 차량의 운행 정보를 기초로 차량의 주행 경로를 추정하는 기능을 수행한다.
주행 경로 추정부(220)는 도 4에 도시된 바와 같이 도로 곡률 계산부(221), 차선 곡률 계산부(222) 및 제1 곡률 기반 경로 추정부(223)를 포함할 수 있다. 또는 주행 경로 추정부(220)는 도로 곡률 계산부(221), 차선 곡률 계산부(222) 및 제2 곡률 기반 경로 추정부(224)를 포함할 수 있다. 도 4는 도 2에 도시된 주행 경로 추정부의 내부 구성을 도시한 블록도이다.
도로 곡률 계산부(221)는 차량의 운행 정보를 기초로 차량이 주행중인 도로의 곡률을 계산하는 기능을 수행한다. 도로 곡률 계산부(221)는 차량의 운행 정보로 요속도, 조향각 및 휠속도 중 적어도 하나를 이용하여 도로의 곡률을 계산할 수 있다.
차선 곡률 계산부(222)는 입체 영상을 기초로 도로에 있는 차선의 곡률을 추출하는 기능을 수행한다.
제1 곡률 기반 경로 추정부(223)는 입체 영상으로부터의 차선의 검출 신뢰도에 따라 도로의 곡률과 차선의 곡률 중 어느 하나의 곡률을 이용하여 차량의 주행 경로를 추정하는 기능을 수행한다. 이때 제1 곡률 기반 경로 추정부(223)는 차선의 검출 신뢰도가 기준값 이상일 때 차선의 곡률을 이용하여 차량의 주행 경로를 추정하며, 차선의 검출 신뢰도가 기준값 미만일 때 도로의 곡률을 이용하여 차량의 주행 경로를 추정한다.
제2 곡률 기반 경로 추정부(224)는 차선의 검출 신뢰도, 도로의 곡률 및 차선의 곡률을 기초로 최종 곡률을 계산하며, 이 최종 곡률을 이용하여 차량의 주행 경로를 추정하는 기능을 수행한다.
제2 곡률 기반 경로 추정부(224)는 차선의 검출 신뢰도를 미리 정해진 최소값(ex. 0)보다 크고 미리 정해진 최대값(ex. 1)보다 작은 값들 중에서 결정한다(ex. 0 < 차선의 검출 신뢰도 < 1). 제2 곡률 기반 경로 추정부(224)는 차선의 검출 신뢰도와 도로의 곡률을 곱셈하여 제1 곱셈값을 구하고, 최대값에서 차선의 검출 신뢰도를 뺄셈한 값과 차선의 곡률을 곱셈하여 제2 곱셈값을 구하며, 제1 곱셈값과 제2 곱셈값을 덧셈하여 얻은 값을 최종 곡률로 계산한다.
주행 경로 추정부(220)는 차량 내 센서로부터 요속도, 조향각, 휠속도 등이 제공되면 이를 통해 자차량의 주행 경로를 곡률로써 계산한다(요속도 기반 곡률 기법). 또한 주행 경로 추정부(220)는 차선이 있는 경우 스테레오 카메라로부터 차선 곡률을 제공받는다(카메라 기반 차선 곡률 기법).
주행 경로 추정부(220)는 스테레오 카메라로부터 제공받은 차선 곡률과 차량 거동 센서에 의해 계산된 요속도 기반 곡률을 차선 검지의 신뢰도에 따라 가중치를 적용한 후, 아래 수학식을 이용하여 두 곡률들을 융합하여 도 7에 도시된 바와 같이 최종적인 곡률을 계산한다. 도 7은 도 4에 도시된 주행 경로 추정부가 수행하는 기능을 설명하기 위한 참고도이다. 도 7에서 요속도 기반 곡률과 차선 곡률 사이에서 전환되는 경우, △T 시간 동안 연속적으로 곡률이 변경된다.
두 곡률들을 융합시키기 위한 수학식은 다음과 같다.
C = W × C_yawrate + (1 - W) × C_lane
where, W = function(차선 검지 신뢰도), 0 < W < 1
상기에서 C는 최종적인 곡률을 의미한다. W는 차선 검지 신뢰도 또는 그에 따른 가중치를 의미한다. C_yawrate는 요속도 기반 곡률을 의미하며, C_lane은 차선 곡률을 의미한다.
한편 본 실시예에서는 차선 검지 신뢰도가 확보된 경우 차선 곡률을 최종적인 곡률로 사용하고, 차선 검지 신뢰도가 확보되지 못한 경우 요속도 기반 곡률을 최종적인 곡률로 사용하는 것도 가능하다.
도로 상태 판단부(230)는 주행 가능 영역, 주행 불가능 영역 및 주행 경로를 기초로 도로 상태를 판단하는 기능을 수행한다.
도로 상태 판단부(230)는 도 5에 도시된 바와 같이 속도 판별부(231), 지점별 주행 가부 판별부(232) 및 도로 불량 가부 판별부(233)를 포함할 수 있다. 도 5는 도 2에 도시된 도로 상태 판단부의 내부 구성을 도시한 블록도이다.
속도 판별부(231)는 차량의 속도가 기준 속도 이상인지 여부를 판별하는 기능을 수행한다.
지점별 주행 가부 판별부(232)는 주행 경로 상의 각 지점에 대하여 주행 불가능 영역의 개수가 주행 가능 영역의 개수보다 많은지 여부를 판별하는 기능을 수행한다.
도로 불량 가부 판단부(233)는 차량의 속도가 기준 속도 이상인 것으로 판별되고 특정 지점에서 주행 불가능 영역의 개수가 주행 가능 영역의 개수보다 많은 것으로 판별되면 특정 지점에서의 도로 상태를 불량으로 판단하는 기능을 수행한다.
도로 상태 판단부(230)는 아래의 [A], [B] 조건이 충족되는 경우 경보 메시지 출력부(140)를 통해 운전자에게 경보를 제공할 수 있게 한다.
[A] 차량 속도 조건
경보는 차속이 60km/h 이상일 때 활성화된다. 그 이유는 저속 구간보다 상대적으로 고속 구간에서 도로 상태 불량으로 인한 차량 피해가 발생할 가능성이 높기 때문이다. 본 실시예에서 기준 속도가 60km/h에 한정되는 것은 아니다.
[B] 주행 불가능한 영역의 점유 비율
주시 거리 이내, 차량의 주행 경로 상에서 주행 불가능한 격자의 비율을 계산한다. 이때 주시 거리는 다음 수학식을 이용하여 계산한다.
주시 거리 = 차량 속도(m/sec) × τ(sec)
τ는 예컨대 3초로 할 수 있다.
도 8은 도 5에 도시된 도로 상태 판단부가 수행하는 기능을 설명하기 위한 참고도이다.
도 8에서 (a)는 격자 공간상과 주행 경로(330)를 나타낸 것이다. 그리고 (b)는 주행 경로 상에 포함된 격자를 추출하여 나타낸 것 즉 주행 경로 내부의 격자 공간을 의미한다. (b)에서 각 행(row)에 대하여 전체 격자 개수와 주행 불가능 격자 개수의 비율을 계산한다. 계산된 비율이 50% 이상인 행이 하나 이상 존재하면 도로 상태 불량에 의한 경보를 제공한다.
이상 설명한 도로 상태 모니터링을 통한 안전 운전 서비스 제공 방법을 요약하면 다음과 같다.
STEP #1 :
스테레오 카메라에서 주행 가능/불가능 영역과 차선을 검지한다. 차선이 검지된 경우, 차선 검지 신뢰도와 차선 곡률을 출력한다.
주행 가능/불가능 영역은 격자 공간에 1과 0으로 표현된다.
Drv_Grid [x][y] = '0' or '1'
차선이 검지된 경우 차선은 곡률로써 표현된다.
차선 곡률 = C_lane [1/m]
STEP #2 :
자차량의 요속도, 조향각, 휠속도 등을 이용하여 요속도 기반 곡률을 계산한다.
요속도 기반 곡률 = C_yawrate [1/m]
STEP #3 :
차선 검지 신뢰도에 따라 요속도 기반 곡률과 차선 곡률을 융합하여 최종적인 자차량의 주행 방향을 곡률로써 계산한다.
C = W × C_yawrate + (1 - W) × C_lane
where, W = function(차선 검지 신뢰도), 0 < W < 1
최종적으로 계산된 곡률(C)과 자차량 폭(D)을 이용하여 도 9에 도시된 바와 같이 자차량의 주행 경로(P)를 생성한다. 도 9는 자차량의 주행 경로를 계산하는 방법을 설명하기 위한 참고도이다. 도 9에서 주행 경로는 중심 좌표가 (1/C, 0)이고 반지름이 1/C인 원의 방정식을 따른다.
STEP #4 :
격자 공간 Drv_Grid 상에서 자차량의 주행 경로 내부에 존재하는 격자 부분(Z)을 도출한다.
Z = {x, y | Drv_Grid[x][y] ∈ P}, P는 자차량의 주행 경로
도출된 Z 영역 중에서 각 행(Row)에 대하여 전체 격자 개수와 주행 불가능 격자 개수의 비율을 Road_Index (y)로 계산한다.
Road_Index (y) = 각 행의 주행 불가능 격자 개수 / 각 행의 전체 격자 개수
STEP #5 :
모든 행(Row)에 대하여, Road_Index (y)가 임계값을 초과하는 행이 하나 이상 존재하면 운전자에게 경보를 제공한다.
Road_Index (y) > 0.5 = 임계값 → 경보 발생
이상 도 1 내지 도 9를 참조하여 설명한 시스템은 자율 주행 자동차 기술에 응용될 수 있으며, 운전자 편의 지원 시스템이나 능동 안전 시스템에도 응용될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 기록매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.
또한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 상세한 설명에서 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
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 (10)

  1. 차량의 전방에 대한 입체 영상을 획득하는 입체 영상 획득부;
    상기 차량의 운행 정보를 생성하는 운행 정보 생성부;
    상기 입체 영상과 상기 운행 정보를 기초로 상기 차량이 주행중인 도로 상태를 판단하는 도로 상태 모니터링부; 및
    상기 도로 상태가 불량하다고 판단되면 상기 차량의 운전자에게 경보 메시지를 출력하는 경보 메시지 출력부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 안전 운전 서비스 제공 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 도로 상태 모니터링부는,
    상기 입체 영상을 기초로 상기 차량의 전방을 주행 가능 영역과 주행 불가능 영역으로 구분하는 영상 신호 처리부;
    상기 입체 영상과 상기 운행 정보를 기초로 상기 차량의 주행 경로를 추정하는 주행 경로 추정부; 및
    상기 주행 가능 영역, 상기 주행 불가능 영역 및 상기 주행 경로를 기초로 상기 도로 상태를 판단하는 도로 상태 판단부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 안전 운전 서비스 제공 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 영상 신호 처리부는,
    상기 차량의 전방을 미리 정해진 크기의 영역들로 분할하는 영역 분할부;
    상기 입체 영상을 기초로 상기 차량이 주행중인 도로의 파손 정도와 관련된 제1 도로 정보 또는 상기 도로 상에 장애물이 존재하는지 여부와 관련된 제2 도로 정보를 생성하는 도로 정보 생성부; 및
    상기 제1 도로 정보 또는 상기 제2 도로 정보를 기초로 분할된 각 영역을 상기 주행 가능 영역과 상기 주행 불가능 영역으로 판별하는 영역 판별부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 안전 운전 서비스 제공 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 주행 경로 추정부는,
    상기 운행 정보를 기초로 상기 차량이 주행중인 도로의 곡률을 계산하는 도로 곡률 계산부; 및
    상기 입체 영상을 기초로 상기 도로에 있는 차선의 곡률을 추출하는 차선 곡률 추출부
    를 포함하고,
    상기 입체 영상으로부터의 상기 차선의 검출 신뢰도에 따라 상기 도로의 곡률과 상기 차선의 곡률 중 어느 하나의 곡률을 이용하여 상기 주행 경로를 추정하는 제1 곡률 기반 경로 추정부; 또는
    상기 차선의 검출 신뢰도, 상기 도로의 곡률 및 상기 차선의 곡률을 기초로 최종 곡률을 계산하며, 상기 최종 곡률을 이용하여 상기 주행 경로를 추정하는 제2 곡률 기반 경로 추정부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 안전 운전 서비스 제공 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 도로 곡률 계산부는 상기 운행 정보로 요속도, 조향각 및 휠속도 중 적어도 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 안전 운전 서비스 제공 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 곡률 기반 경로 추정부는 상기 차선의 검출 신뢰도가 기준값 이상일 때 상기 차선의 곡률을 이용하여 상기 주행 경로를 추정하며, 상기 차선의 검출 신뢰도가 상기 기준값 미만일 때 상기 도로의 곡률을 이용하여 상기 주행 경로를 추정하는 것을 특징으로 하는 안전 운전 서비스 제공 시스템.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2 곡률 기반 경로 추정부는 상기 차선의 검출 신뢰도를 미리 정해진 최소값보다 크고 미리 정해진 최대값보다 작은 값들 중에서 결정하며,
    상기 차선의 검출 신뢰도와 상기 도로의 곡률을 곱셈하여 제1 곱셈값을 구하고, 상기 최대값에서 상기 차선의 검출 신뢰도를 뺄셈한 값과 상기 차선의 곡률을 곱셈하여 제2 곱셈값을 구하며, 상기 제1 곱셈값과 상기 제2 곱셈값을 덧셈하여 얻은 값을 상기 최종 곡률로 구하는 것을 특징으로 하는 안전 운전 서비스 제공 시스템.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 도로 상태 판단부는,
    상기 차량의 속도가 기준 속도 이상인지 여부를 판별하는 속도 판별부;
    상기 주행 경로 상의 각 지점에 대하여 상기 주행 불가능 영역의 개수가 상기 주행 가능 영역의 개수보다 많은지 여부를 판별하는 지점별 주행 가부 판별부; 및
    상기 차량의 속도가 상기 기준 속도 이상인 것으로 판별되고 특정 지점에서 상기 주행 불가능 영역의 개수가 상기 주행 가능 영역의 개수보다 많은 것으로 판별되면 상기 특정 지점에서의 도로 상태를 불량으로 판단하는 도로 불량 가부 판단부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 안전 운전 서비스 제공 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 도로 상태가 불량하다고 판단되면 상기 차량의 감속 장치를 구동시켜 상기 차량의 속도를 제어하는 차량 속도 제어부; 또는
    상기 도로 상태가 불량하다고 판단되면 상기 도로 상태가 양호한 지점들을 추출하여 상기 지점들을 기초로 미리 설정된 차량의 주행 경로를 변경하는 주행 경로 제어부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안전 운전 서비스 제공 시스템.
  10. 차량의 전방에 대한 입체 영상을 기초로 상기 차량의 전방을 주행 가능 영역과 주행 불가능 영역으로 구분하는 영상 신호 처리부;
    상기 입체 영상과 상기 차량의 운행 정보를 기초로 상기 차량의 주행 경로를 추정하는 주행 경로 추정부; 및
    상기 주행 가능 영역, 상기 주행 불가능 영역 및 상기 주행 경로를 기초로 상기 차량이 주행중인 도로 상태를 판단하는 도로 상태 판단부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 상태 모니터링 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20190042205A (ko) * 2017-10-16 2019-04-24 주식회사 만도 자율주행 지원 장치 및 방법
CN111967384A (zh) * 2020-08-17 2020-11-20 上海眼控科技股份有限公司 车辆信息处理方法、装置、设备及计算机可读存储介质

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