KR20150047215A - 회전형 라이다 센서를 이용한 타겟 차량 감지 장치 및 회전형 라이다 센서 - Google Patents

회전형 라이다 센서를 이용한 타겟 차량 감지 장치 및 회전형 라이다 센서 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이저 스캐너를 장착한 무인 자율 주행 차량이 경사로를 진입시 레이저 스캐너의 장착 각도를 조절하여 상대방 차량을 감지할 수 있게 하는 회전형 라이다 센서를 이용한 타겟 차량 감지 장치 및 회전형 라이다 센서를 제안한다. 본 발명에 따른 타겟 차량 감지 장치는 전방 도로가 경사로인지 여부를 판별하며, 전방 도로가 경사로인 것으로 판별되면 전방 도로가 오르막길인지 아니면 내리막길인지를 판별하는 경사로 판별부; 전방 도로가 경사로인지 여부를 판별한 결과와 전방 도로가 오르막길인지 아니면 내리막길인지를 판별한 결과에 따라 라이다 센서의 주시각을 제어하는 주시각 제어부; 및 라이다 센서의 주시각이 제어되면 라이다 센서를 이용하여 전방에 위치하는 타겟 차량을 감지하는 타겟 차량 감지부를 포함한다.

Description

회전형 라이다 센서를 이용한 타겟 차량 감지 장치 및 회전형 라이다 센서 {Apparatus for sensing target vehicle using a rotational lidar sensor, and the rotational lidar sensor}
본 발명은 자기 차량에 장착되는 라이다 센서(lidar sensor)와 이 라이다 센서를 이용하여 타겟 차량을 감지하는 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 회전형 라이다 센서와 이 회전형 라이다 센서를 이용하여 타겟 차량을 감지하는 장치에 관한 것이다.
요즈음, 차량이 고도로 지능화되어 차량에 탑재된 각종 센서를 이용하여 여러가지 지능화 기능을 수행하는데, 그 중에서 전방 차량을 감지하여 충돌을 미연에 방지하는 전방 충돌 방지 시스템(FCW; Foward Collision Warning)이 있다.
이러한 전방 충돌 방지 시스템에서 전방 충돌을 효과적으로 방지하기 위해서는 라이다 센서(Lidar sensor) 또는 카메라 센서와 같은 특정 센서를 통해 전방 차량 간의 거리 정보를 정확하게 알아내야만 하고, 전방에 있는 차량과 비차량 간의 정확한 물체 판별력을 가져야만 한다. 라이다 센서는 물체 판별 정확성은 다소 떨어지나 정확한 거리 정보를 얻을 수 있는 장점이 있다.
그런데 현재 자율 주행 차량들은 라이다 센서(lidar sensor)를 고정 장착하여 사용하고 있다. 내리막길 앞에서 운전자는 아래쪽의 장애물을 확인하기 위하여 시선이 아래쪽을 향하게 마련이다. 그러나 자율 주행에 사용되는 라이다 센서는 차량 앞쪽을 주시하게 고정되어 있기 때문에 아래쪽에서 접근하는 차량이나 장애물을 제대로 인지하지 못하게 된다. 이는 오르막길의 경우에도 마찬가지이다.
한국공개특허 제2010-0111543호는 라이다 센서를 이용하여 차량을 인식하는 장치에 대하여 기술하고 있다. 그러나 이 장치는 라이다 센서와 카메라 센서를 모두 이용하여 차량의 인식률을 향상시킬 수는 있으나, 라이다 센서가 고정되어 있기 때문에 전술한 문제점을 해결할 수 없다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 레이저 스캐너를 장착한 무인 자율 주행 차량이 경사로를 진입시 레이저 스캐너의 장착 각도를 조절하여 상대방 차량을 감지할 수 있게 하는 회전형 라이다 센서를 이용한 타겟 차량 감지 장치 및 회전형 라이다 센서를 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, 전방 도로가 경사로인지 여부를 판별하며, 상기 전방 도로가 경사로인 것으로 판별되면 상기 전방 도로가 오르막길인지 아니면 내리막길인지를 판별하는 경사로 판별부; 상기 전방 도로가 상기 경사로인지 여부를 판별한 결과와 상기 전방 도로가 오르막길인지 아니면 내리막길인지를 판별한 결과에 따라 라이다(LIDAR) 센서의 주시각을 제어하는 주시각 제어부; 및 상기 라이다 센서의 주시각이 제어되면 상기 라이다 센서를 이용하여 전방에 위치하는 타겟 차량을 감지하는 타겟 차량 감지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 라이다 센서를 이용한 타겟 차량 감지 장치를 제안한다.
바람직하게는, 상기 경사로 판별부는 상기 라이다 센서에 포함된 레이저 송수신기로부터 지면까지의 거리를 기초로 상기 전방 도로가 경사로인지 여부와 함께 오르막길인지 아니면 내리막길인지를 판별한다.
바람직하게는, 상기 경사로 판별부는, 상기 라이다 센서에 포함된 레이저 송수신기들 중에서 선택된 특정 레이저 송수신기로부터 지면으로 레이저 빔을 송출시키는 레이저 송수신기 제어부; 상기 레이저 빔이 상기 지면으로부터 반사되어 돌아오는 데에 걸린 시간을 측정하는 시간 측정부; 상기 시간을 기초로 상기 레이저 송수신기로부터 상기 지면까지의 거리를 계산하는 거리 계산부; 및 상기 거리와 기준 범위를 비교하여 상기 거리가 상기 기준 범위 이내인지 여부를 판별하고, 상기 거리가 상기 기준 범위를 벗어난 것으로 판별되면 상기 거리가 상기 기준 범위의 최대값보다 큰지 아니면 상기 거리가 상기 기준 범위의 최소값보다 작은지를 판별하는 거리 판별부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 경사로 판별부는, 상기 라이다 센서에 포함된 레이저 발신기들 중에서 최하단에 위치한 레이저 송수신기를 상기 특정 레이저 송수신기로 선택하는 레이저 송수신기 선택부; 상기 특정 레이저 송수신기가 지면을 주시하도록 상기 라이다 센서를 회전시키는 라이다 센서 회전부; 위치가 다른 평지를 주행할 때마다 상기 레이저 송수신기 제어부, 상기 시간 측정부 및 상기 거리 계산부를 반복 구동시켜 거리 정보들을 산출하는 거리 정보 산출부; 및 상기 거리 정보들을 종합하여 상기 기준 범위로 생성하는 기준 범위 생성부를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 주시각 제어부는 상기 거리가 상기 기준 범위 이내인 것으로 판별될 때까지 상기 라이다 센서를 일방향으로 회전시켜 상기 라이다 센서의 주시각을 제어하거나, 상기 거리와 상기 기준 범위 간 차이값을 기초로 상기 라이다 센서의 회전각을 산출하여 상기 산출각으로 상기 라이다 센서의 주시각을 제어한다.
바람직하게는, 상기 타겟 차량 감지 장치는, 상기 전방 도로가 상기 경사로인 것으로 판별되면 차량의 주행 속도를 감속시키는 주행 속도 제어부를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 타겟 차량 감지 장치는, 상기 거리와 상기 기준 범위의 차이값이 미리 정해진 임계값 이상인지 여부를 판별하며, 상기 차이값이 상기 임계값 이상인 것으로 판별되면 주행중인 차량을 정지시키는 차량 정지 제어부를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 라이다 센서는, 일방향으로 정렬된 레이저 송수신기들을 구비하는 레이저 스캐너; 모터와 웜 기어를 이용하여 상기 레이저 스캐너를 상하 방향으로 회전시키는 구동 지그; 및 상기 구동 지그의 작동을 제어하는 라이다 컨트롤러를 포함한다.
바람직하게는, 상기 레이저 송수신기들은 상하 방향으로 정렬된 것들이거나 좌우 방향으로 정렬된 것들이며, 상기 레이저 송수신기들이 상하 방향으로 정렬된 것들인 경우 상기 주시각을 산출하기 위한 기준 범위를 생성할 때에 최하단에 위치한 레이저 송수신기를 이용하며, 상기 레이저 송수신기들이 좌우 방향으로 정렬된 것들인 경우 상기 기준 범위를 생성할 때에 가운데에 위치한 레이저 송수신기를 이용한다.
또한 본 발명은 차량에 장착되는 라이다 센서로서, 상하 방향 또는 좌우 방향으로 정렬된 레이저 송수신기들을 구비하는 레이저 스캐너; 모터와 웜 기어를 이용하여 상기 레이저 스캐너를 상하 방향으로 회전시키는 구동 지그; 및 상기 구동 지그의 작동을 제어하는 라이다 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 라이다 센서를 제안한다.
본 발명에 따르면, 레이저 스캐너를 장착한 무인 자율 주행 차량이 경사로를 진입시 레이저 스캐너의 장착 각도를 조절하여 상대방 차량을 감지할 수 있게 함으로써 언덕길이나 내리막길에서 상대방 차량을 감지하지 못하는 문제점을 해결할 수 있다. 본 발명은 자율 주행에 사용되는 라이다 센서를 능동적으로 움직여 경사로 진입시 장애물 감지 능력을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 회전형 라이다 센서를 이용한 타겟 차량 감지 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1의 장치를 구성하는 경사로 판별부의 내부 구성을 모듈별로 구분하여 도시한 블록도이다.
도 3은 자율 주행 차량의 주요 내부 구성을 도시한 개념도이다.
도 4는 라이다 센서가 고정되어 있을 때의 문제점을 설명하기 위한 참고도이다.
도 5는 회전형 라이다 센서를 이용한 내리막길에서의 해결 방법을 설명하기 위한 참고도이다.
도 6은 회전형 라이다 센서의 특성을 설명하기 위한 참고도이다.
도 7은 회전형 라이다 센서를 이용한 내리막길에서의 해결 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
도 8은 회전형 라이다 센서를 이용한 오르막길에서의 해결 방법을 설명하기 위한 참고도이다.
도 9는 회전형 라이다 센서를 이용한 오르막길에서의 해결 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
도 10은 회전형 라이다 센서의 구조를 나타내는 도면이다.
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 회전형 라이다 센서를 이용한 타겟 차량 감지 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 1에 따르면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 타겟 차량 감지 장치(100) 즉, 회전형 라이다 센서를 이용한 타겟 차량 감지 장치(100)는 경사로 판별부(110), 주시각 제어부(120), 타겟 차량 감지부(130), 전원부(140) 및 주제어부(150)를 포함한다.
전원부(140)는 타겟 차량 감지 장치(100)를 구성하는 각 구성에 전원을 공급하는 기능을 수행한다. 주제어부(150)는 타겟 차량 감지 장치(100)를 구성하는 각 구성의 전체 작동을 제어하는 기능을 수행한다. 타겟 차량 감지 장치(100)는 차량의 ECU에 의해 제어 가능한 것이므로, 본 실시예에서 전원부(140)와 주제어부(150)는 구비되지 않아도 무방하다.
경사로 판별부(110)는 전방 도로가 경사로인지 여부를 판별하는 기능을 수행한다. 또한 경사로 판별부(110)는 전방 도로가 경사로인 것으로 판별되면 이 전방 도로가 오르막길인지 아니면 내리막길인지를 판별하는 기능을 수행한다.
경사로 판별부(110)는 라이다 센서에 포함된 레이저 송수신기로부터 지면까지의 거리를 기초로 전방 도로가 경사로인지 여부와 함께 전방 도로가 경사로일 경우 오르막길인지 아니면 내리막길인지를 판별한다.
도 2는 도 1의 장치를 구성하는 경사로 판별부의 내부 구성을 모듈별로 구분하여 도시한 블록도이다.
도 2에 따르면, 경사로 판별부(110)는 레이저 송수신기 제어부(111), 시간 측정부(112), 거리 계산부(113) 및 거리 판별부(114)를 포함한다.
레이저 송수신기 제어부(111)는 라이다 센서에 포함된 레이저 송수신기들 중에서 선택된 특정 레이저 송수신기로부터 지면으로 레이저 빔을 송출시키는 기능을 수행한다.
시간 측정부(112)는 레이저 송수신기로부터 송출된 레이저 빔이 지면으로부터 반사되어 돌아오는 데에 걸린 시간을 측정하는 기능을 수행한다.
거리 계산부(113)는 시간 측정부(112)에 의해 측정된 시간을 기초로 레이저 송수신기로부터 지면까지의 거리를 계산하는 기능을 수행한다.
거리 판별부(114)는 거리 계산부(113)에 의해 계산된 거리와 미리 정해진 기준 범위를 비교하여 거리가 기준 범위 이내인지 여부를 판별하는 기능을 수행한다. 거리가 기준 범위를 벗어난 것으로 판별되면, 거리 판별부(114)는 거리가 기준 범위의 최대값보다 큰지 아니면 거리가 기준 범위의 최소값보다 작은지를 판별하는 기능도 수행한다.
거리 판별부(114)는 거리가 기준 범위 이내인 것으로 판별되면 전방 도로를 경사로가 아닌 도로로 판별한다. 또한 거리 판별부(114)는 거리가 기준 범위의 최대값보다 큰 것으로 판별되면 전방 도로를 내리막길로 판별하고, 거리가 기준 범위의 최소값보다 작은 것으로 판별되면 전방 도로를 오르막길로 판별한다.
경사로 판별부(110)는 레이저 송수신기 선택부(115), 라이다 센서 회전부(116), 거리 정보 산출부(117) 및 기준 범위 생성부(118)를 더 포함할 수 있다.
레이저 송수신기 선택부(115)는 라이다 센서에 포함된 레이저 송수신기들 중에서 최하단에 위치한 레이저 송수신기를 특정 레이저 송수신기로 선택하는 기능을 수행한다.
라이다 센서에서 레이저 송수신기들은 상하 방향으로 정렬된 채 장착된다. 여기서 상하 방향은 라이다 센서가 차량에 장착된 상태일 때의 상하 방향을 의미한다. 특정 레이저 송수신기는 상기한 구조를 가지는 라이다 센서에서 최하단에 위치하는 레이저 송수신기를 의미한다.
라이다 센서 회전부(116)는 특정 레이저 송수신기가 지면을 주시하도록 라이다 센서를 회전시키는 기능을 수행한다.
거리 정보 산출부(117)는 위치가 다른 평지를 주행할 때마다 레이저 송수신기 제어부(111), 시간 측정부(112) 및 거리 계산부(113)를 반복 구동시켜 각 지역에서의 거리 정보들을 산출하는 기능을 수행한다.
경사로가 아닌 평지라고 해서 레이저 송수신기로부터 지면까지의 거리가 항상 일정한 것은 아니다. 그 이유는 모든 평지가 동일한 형태를 가지는 것은 아니기 때문이다. 본 발명에서는 다양한 형태의 평지에서 거리를 구하여 데이터베이스를 구축함으로써 경사로에 대한 판단 정확도를 더욱 향상시킬 수가 있다.
한편 위치가 다른 평지에 대한 정보는 운전자로부터 입력받을 수 있다. 즉 운전자의 입력이 있으면 거리 정보 산출부(117)는 해당 지역을 위치가 다른 평지로 인식하고 이 지역에서 거리를 구하여 데이터베이스를 구축할 수 있다.
위치가 다른 평지에 대한 정보는 내비게이션을 이용할 수도 있다. 내비게이션으로부터 해당 지역의 좌표값을 제공받고 기존 저장된 좌표값에 이 좌표값이 없으면 이 지역에서의 거리를 구하여 데이터베이스에 저장할 수 있다.
기준 범위 생성부(118)는 거리 정보들을 종합하여 기준 범위로 생성하는 기능을 수행한다. 기준 범위 생성부(118)에 의해 생성된 기준 범위는 이후 거리 판별부(114)가 현재 단계에서 획득된 거리와 비교하는 데에 이용된다.
주시각 제어부(120)는 전방 도로가 경사로인지 여부를 판별한 결과와 전방 도로가 오르막길인지 아니면 내리막길인지를 판별한 결과에 따라 라이다 센서의 주시각을 제어하는 기능을 수행한다.
주시각 제어부(120)는 거리가 기준 범위 이내인 것으로 판별될 때까지 라이다 센서를 일방향으로 회전시켜 라이다 센서의 주시각을 제어할 수 있다. 또한 주시각 제어부(120)는 거리와 기준 범위 간 차이값을 기초로 라이다 센서의 회전각을 산출하여 이 산출각으로 라이다 센서의 주시각을 제어하는 것도 가능하다.
타겟 차량 감지부(130)는 라이다 센서의 주시각이 제어되면 라이다 센서를 이용하여 전방에 위치하는 타겟 차량을 감지하는 기능을 수행한다.
회전형 라이다 센서를 이용한 타겟 차량 감지 장치(100)는 주행 속도 제어부(160) 또는 차량 정지 제어부(170)를 더 포함할 수 있다.
주행 속도 제어부(160)는 전방 도로가 경사로인 것으로 판별되면 차량의 주행 속도를 감속시키는 기능을 수행한다.
차량 정지 제어부(170)는 거리와 기준 범위의 차이값이 미리 정해진 임계값 이상인지 여부를 판별하며, 차이값이 임계값 이상인 것으로 판별되면 주행중인 차량을 정지시키는 기능을 수행한다.
본 발명은 레이저 스캐너를 장착한 무인 자율 주행 차량이 경사로를 진입시 레이저 스캐너의 장착 각도를 조절하여 상대방 차량을 감지할 수 있게 하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은 레이저 스캐너를 장착하는 데에 있어서 고정 장착 방식이 아닌 능동 구동 방식의 지그를 장착하여 종래 오르막길이나 내리막길에서의 문제점을 해결한다. 이하 일실시예를 들어 자세하게 설명한다.
도 3은 자율 주행 차량(300)의 주요 내부 구성을 도시한 개념도이다.
레이다 센서(RADAR; 310)는 원거리 장애물을 감지하는 구성이다.
라이다 센서(LIDAR; 320)는 원거리 지형지물 및 장애물을 감지하는 구성이다.
초음파 센서(330)는 근거리 지형지물 및 장애물을 감지하는 구성이다.
카메라 센서(CAMERA; 340)는 촬영을 통해 전방 영상을 획득하여 차선 및 장애물을 판단하는 구성이다.
MDPS(Motor Driven Power Steering) 시스템(350)은 자율 주행 컨트롤러(370)에 의한 조향각을 기초로 차량의 조향을 제어하는 구성이다.
ESC(Electronic Control Suspension) 시스템(360)은 제동 기능을 통해 차체의 자세를 제어하는 구성이다.
DGPS(Differential Global Positioning System; 380)는 차량의 위치를 파악하기 위한 구성이다.
V2X(390)는 다른 차량 및 인프라와 교통 정보에 대해 통신하기 위한 구성이다.
자율 주행 컨트롤러(370)는 정밀 지도를 탑재하여 주행 경로를 생성하고, 센서 융합을 통해 지형지물과 장애물을 판단한다. 또한 자율 주행 컨트롤러(370)는 조향 기능 및 제동 기능을 제어하며, 교통신호 인프라간 통신 기능을 제어한다. 자율 주행 컨트롤러(370)는 전방 및 후방 차량과 교통 상황을 통신하는 기능도 한다.
본 발명은 자율 주행을 구성하고 있는 여러 요소 중 라이다 센서의 운영 방법에 관한 것이다. 본 발명은 고정 장착 방식이 아닌 능동 장착 방식의 라이다 센서를 이용하며, 라이다 센서의 지면 거리 측정값에 의하여 라이다 센서가 항상 전방을 향하도록 움직여주는 시스템이다.
일반적으로 운전자는 언덕을 올라갈 때나 내려올 때 전방을 주시하는 것이 아니라 언덕의 각도만큼 위 또는 아래를 주시한다. 이에 자율 주행에 있어서 운전자의 눈 역할을 하는 라이다 센서 또한 운전자의 시선을 그대로 모사하고자 본 발명을 제안한다.
내리막길 앞에서 운전자는 아래쪽의 장애물을 확인하기 위하여 시선이 아래쪽을 향하게 마련이다. 그러나 자율 주행에 사용되는 라이다 센서는 차량 앞쪽을 주시하게 고정되어 있기 때문에 아래쪽에서 접근하는 차량이나 장애물을 인지하지 못하게 된다. 그래서 내리막길에서 아래쪽의 장애물 또는 차량을 감지하기 위하여 라이다 센서의 장착 각도를 변경하여 아래쪽을 향하게 하여 물체를 감지할 필요가 있다.
라이다 센서는 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 여러 개의 레이저 빔 발신부들을 가지고 있으며, 하나의 레이저 빔 발신부를 하나의 레이어(layer)로 통칭한다.
평지에서 라이다 센서를 정면을 주시하게 장착하면 1 Layer의 경우 지면을 항상 감지하게 된다. 이때 차량 앞에서 지면까지의 거리는 일정한 거리를 유지하게 된다. 본 발명에서는 이 거리를 기준으로 전방 도로의 경사를 감지할 수 있게 된다. 차량 앞에서부터 지면까지 측정된 거리가 멀어지게 되면 전방의 도로는 내리막길이고, 지면까지 측정된 거리가 가까워지면 전방의 도로는 오르막길이 된다.
라이다 센서는 지면이 측정되면 도 6의 (b)와 같이 나타난다. 지면은 GROUND 박스로 표시되면, 본 발명에서는 차량 중심에서 박스의 중심까지의 거리를 지면 감지 거리로 활용한다.
도 4는 라이다 센서가 고정되어 있을 때의 문제점을 설명하기 위한 참고도이다.
평지의 경우 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 자기 차량(410)의 라이다 센서는 정상적으로 전방을 향하기 때문에 상대 차량(420)을 원활하게 감지할 수 있다. 그러나 내리막길의 경우 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 라이다 센서가 전방을 향하기 때문에 아래쪽에 올라오는 상대 차량(420)을 감지하지 못하는 문제점이 발생한다. 또한 오르막길의 경우 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이 윗쪽에서 내려오는 상대 차량(420)도 감지하지 못하는 문제점이 발생한다.
이하 내리막길과 오르막길 각각에서의 해결책에 대해 설명한다. 먼저 내리막길에서의 해결책에 대해 설명한다.
내리막길에서는 레이저 스캐너의 경우 일정 거리(αm) 앞의 지면이 감지되도록 되어 있다. 또한 내리막길이 나타나면 지면이 감지되지 않는다. 따라서 이 경우 레이저 스캐너의 장착 지그가 움직여 일정 거리(αm) 지면 감지가 되도록 회전한다.
도 5는 회전형 라이다 센서를 이용한 내리막길에서의 해결 방법을 설명하기 위한 참고도이다.
평지에서는 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 라이다 센서와 지면 사이의 거리가 αm이다. 그런데 도 5의 (b)와 같이 전방에 내리막길이 나타나면, 라이다 센서는 지면을 감지하지 못한다.
이 경우 도 5의 (c)와 같이 레이저 스캐너를 회전시켜 지면을 감지할 수 있게 하고, 도 5의 (d)와 같이 차량 전진에 따라 센서를 회전시켜 지면 감지를 위한 거리를 일정하게 유지한다. 내리막길의 경우 지면 감지 거리가 멀어지면 차량은 속도를 줄이고 라이다 센서의 각도를 아래쪽으로 움직이게 된다. 아래쪽으로 회전하여 지면 감지 거리가 기존에 평지에서 설정된 지면 감지 거리가 되면 회전을 멈추게 된다.
이후 경사로에 진입함에 따라 지면이 가까이 감지되기 때문에 지면 감지를 위한 거리를 일정하게 맞추기 위해 도 5의 (e)와 같이 라이다 센서를 평지 주행 상태로 복귀시킨다.
도 7은 회전형 라이다 센서를 이용한 내리막길에서의 해결 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
먼저 라이다 센서를 이용하여 지면을 감지한다(S11). 지면이 감지되지 않으면 차량의 속도를 감속시키고(S12), 라이다 센서를 하향 회전시킨다(S13). 이때 하향된 라이다 센서의 회전각이 10도를 초과하는지 여부를 판단한다(S14).
회전각이 10도를 초과한 것으로 판단되면 주행중인 차량을 정지시키고(S15), 회전각이 10도를 초과하지 않는 것으로 판단되면 지면 감지 거리가 αm인지 여부를 판단한다(S16).
지면 감지 거리가 αm인 것으로 판단되면 차량의 속도를 원래 상태로 복귀시키고(S17), 지면 감지 거리가 αm가 아닌 것으로 판단되면 S13 단계부터 반복 수행한다.
다음으로 오르막길에서의 해결책에 대해 설명한다.
레이저 스캐너의 경우 내리막길의 경우와 마찬가지로 오르막길에서도 일정 거리(αm) 앞의 지면이 감지되도록 되어 있다. 그리고 오르막길이 나타나면 지면이 가까워진다. 따라서 이 경우 레이저 스캐너의 장착 지그가 움직여 지면 감지 거리(αm)가 일정하게 되도록 회전한다.
도 8은 회전형 라이다 센서를 이용한 오르막길에서의 해결 방법을 설명하기 위한 참고도이다.
평지에서는 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이 라이다 센서와 지면 사이의 거리가 αm이다. 그런데 도 8의 (b)와 같이 전방에 오르막길이 나타나면, 라이다 센서는 지면이 가까워짐을 감지한다.
이 경우 도 8의 (c)와 같이 레이저 스캐너를 상방향으로 회전시켜 지면을 감지할 수 있게 하고, 도 8의 (d)와 같이 차량 전진에 따라 센서를 상방향으로 회전시켜 지면 감지를 위한 거리를 일정하게 유지한다. 오르막길의 경우 지면 감지 거리가 가까워지면 차량은 속도를 줄이고 라이다 센서의 각도를 위쪽으로 움직이게 된다. 위쪽으로 회전하여 지면 감지 거리가 기존에 평지에서 설정된 지면 감지 거리가 되면 회전을 멈추게 된다. 즉 오르막길에서는 내리막길의 경우와 마찬가지로 지면 감지 거리에 따라 라이다 센서를 위로 회전시켜 지면 감지 거리를 맞춘다.
이후 경사로에 진입함에 따라 지면이 멀리 감지되기 때문에 지면 감지를 위한 거리를 일정하게 맞추기 위해 도 8의 (e)와 같이 라이다 센서를 평지 주행 상태로 복귀시킨다.
도 9는 회전형 라이다 센서를 이용한 오르막길에서의 해결 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
먼저 라이다 센서를 이용하여 지면 감지 거리가 αm보다 작은지 여부를 판단한다(S21). 지면 감지 거리가 αm보다 작은 것으로 판단되면 차량의 속도를 감속시키고(S22), 라이다 센서를 상향 회전시킨다(S23). 이때 상향된 라이다 센서의 회전각이 10도를 초과하는지 여부를 판단한다(S24).
회전각이 10도를 초과한 것으로 판단되면 주행중인 차량을 정지시키고(S25), 회전각이 10도를 초과하지 않는 것으로 판단되면 지면 감지 거리가 αm인지 여부를 판단한다(S26).
지면 감지 거리가 αm인 것으로 판단되면 차량의 속도를 원래 상태로 복귀시키고(S27), 지면 감지 거리가 αm가 아닌 것으로 판단되면 S23 단계부터 반복 수행한다.
다음으로 본 발명에 따른 라이다 센서 즉 회전형 라이다 센서의 구조에 대하여 설명한다. 도 10은 회전형 라이다 센서의 구조를 나타내는 도면이다.
도 10의 (a)에 따르면 라이다 센서(320)는 레이저 스캐너(321), 구동 지그(322) 및 LIDAR 컨트롤러(323)를 포함한다.
레이저 스캐너(321)는 일방향으로 정렬된 레이저 송수신기들을 구비하는 구성이다. 본 발명에서 레이저 송수신기들은 상하 방향으로 정렬된 것들이거나 좌우 방향으로 정렬된 것들이다. 여기서 상하 방향과 좌우 방향은 레이저 스캐너(321)가 차량에 장착된 상태일 때의 모습을 나타낸다.
레이저 송수신기들이 상하 방향으로 정렬된 것들인 경우, 주시각을 산출하기 위한 기준 범위를 생성할 때에는 최하단에 위치한 레이저 송수신기를 이용한다. 반면 레이저 송수신기들이 좌우 방향으로 정렬된 것들인 경우, 기준 범위를 생성할 때에는 가운데에 위치한 레이저 송수신기를 이용할 수 있다.
구동 지그(322)는 도 10의 (c)에 도시된 바와 같이 모터(325)와 웜 기어(324)를 이용하여 레이저 스캐너(321)를 상하 방향으로 회전시키는 구성이다. 도 10에서 (a)는 라이다 센서의 측면도를 도시한 것이며, (b)는 라이다 센서의 배면도를 도시한 것이고, (c)는 라이다 센서의 후면도를 도시한 것이다.
LIDAR(라이다) 컨트롤러(323)는 구동 지그(322)의 작동을 제어하는 구성이다. LIDAR 컨트롤러(323)는 측정값 판단용 ECU와 모터 구동용 Motor Driver PCB 회로로 구성되며, 지면 거리 측정 기능, 지면 거리 측정에 따른 센서 장착 각도 변경 기능 등을 수행한다.
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. 전방 도로가 경사로인지 여부를 판별하며, 상기 전방 도로가 경사로인 것으로 판별되면 상기 전방 도로가 오르막길인지 아니면 내리막길인지를 판별하는 경사로 판별부;
    상기 전방 도로가 상기 경사로인지 여부를 판별한 결과와 상기 전방 도로가 오르막길인지 아니면 내리막길인지를 판별한 결과에 따라 라이다(LIDAR) 센서의 주시각을 제어하는 주시각 제어부; 및
    상기 라이다 센서의 주시각이 제어되면 상기 라이다 센서를 이용하여 전방에 위치하는 타겟 차량을 감지하는 타겟 차량 감지부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 라이다 센서를 이용한 타겟 차량 감지 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 경사로 판별부는 상기 라이다 센서에 포함된 레이저 송수신기로부터 지면까지의 거리를 기초로 상기 전방 도로가 경사로인지 여부와 함께 오르막길인지 아니면 내리막길인지를 판별하는 것을 특징으로 하는 회전형 라이다 센서를 이용한 타겟 차량 감지 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 경사로 판별부는,
    상기 라이다 센서에 포함된 레이저 송수신기들 중에서 선택된 특정 레이저 송수신기로부터 지면으로 레이저 빔을 송출시키는 레이저 송수신기 제어부;
    상기 레이저 빔이 상기 지면으로부터 반사되어 돌아오는 데에 걸린 시간을 측정하는 시간 측정부;
    상기 시간을 기초로 상기 레이저 송수신기로부터 상기 지면까지의 거리를 계산하는 거리 계산부; 및
    상기 거리와 기준 범위를 비교하여 상기 거리가 상기 기준 범위 이내인지 여부를 판별하고, 상기 거리가 상기 기준 범위를 벗어난 것으로 판별되면 상기 거리가 상기 기준 범위의 최대값보다 큰지 아니면 상기 거리가 상기 기준 범위의 최소값보다 작은지를 판별하는 거리 판별부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 라이다 센서를 이용한 타겟 차량 감지 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 경사로 판별부는,
    상기 라이다 센서에 포함된 레이저 송수신기들 중에서 최하단에 위치한 레이저 송수신기를 상기 특정 레이저 송수신기로 선택하는 레이저 송수신기 선택부;
    상기 특정 레이저 송수신기가 지면을 주시하도록 상기 라이다 센서를 회전시키는 라이다 센서 회전부;
    위치가 다른 평지를 주행할 때마다 상기 레이저 송수신기 제어부, 상기 시간 측정부 및 상기 거리 계산부를 반복 구동시켜 거리 정보들을 산출하는 거리 정보 산출부; 및
    상기 거리 정보들을 종합하여 상기 기준 범위로 생성하는 기준 범위 생성부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 라이다 센서를 이용한 타겟 차량 감지 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 주시각 제어부는 상기 거리가 상기 기준 범위 이내인 것으로 판별될 때까지 상기 라이다 센서를 일방향으로 회전시켜 상기 라이다 센서의 주시각을 제어하거나, 상기 거리와 상기 기준 범위 간 차이값을 기초로 상기 라이다 센서의 회전각을 산출하여 상기 산출각으로 상기 라이다 센서의 주시각을 제어하는 것을 특징으로 하는 회전형 라이다 센서를 이용한 타겟 차량 감지 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 전방 도로가 상기 경사로인 것으로 판별되면 차량의 주행 속도를 감속시키는 주행 속도 제어부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 라이다 센서를 이용한 타겟 차량 감지 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 거리와 상기 기준 범위의 차이값이 미리 정해진 임계값 이상인지 여부를 판별하며, 상기 차이값이 상기 임계값 이상인 것으로 판별되면 주행중인 차량을 정지시키는 차량 정지 제어부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 라이다 센서를 이용한 타겟 차량 감지 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 라이다 센서는,
    일방향으로 정렬된 레이저 송수신기들을 구비하는 레이저 스캐너;
    모터와 웜 기어를 이용하여 상기 레이저 스캐너를 상하 방향으로 회전시키는 구동 지그; 및
    상기 구동 지그의 작동을 제어하는 라이다 컨트롤러
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 라이다 센서를 이용한 타겟 차량 감지 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 레이저 송수신기들은 상하 방향으로 정렬된 것들이거나 좌우 방향으로 정렬된 것들이며,
    상기 레이저 송수신기들이 상하 방향으로 정렬된 것들인 경우 상기 주시각을 산출하기 위한 기준 범위를 생성할 때에 최하단에 위치한 레이저 송수신기를 이용하며, 상기 레이저 송수신기들이 좌우 방향으로 정렬된 것들인 경우 상기 기준 범위를 생성할 때에 가운데에 위치한 레이저 송수신기를 이용하는 것을 특징으로 하는 회전형 라이다 센서를 이용한 타겟 차량 감지 장치.
  10. 차량에 장착되는 라이다 센서로서,
    상하 방향 또는 좌우 방향으로 정렬된 레이저 송수신기들을 구비하는 레이저 스캐너;
    모터와 웜 기어를 이용하여 상기 레이저 스캐너를 상하 방향으로 회전시키는 구동 지그; 및
    상기 구동 지그의 작동을 제어하는 라이다 컨트롤러
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 라이다 센서.
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