KR20150059489A - 협로 검출 방법과 협로 검출 장치 및 협로 검출 시스템 - Google Patents

협로 검출 방법과 협로 검출 장치 및 협로 검출 시스템 Download PDF

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KR20150059489A
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신기철
이창재
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현대자동차주식회사
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Abstract

협로 검출 장치 또는 협로 검출 시스템에 따르면, 거리 측정 센서로부터 점들의 거리 정보를 수신하고, 거리 정보에 기초하여 점들의 거리 측정 센서에서 지면까지의 상대 높이를 산출하고, 점들 중 인접한 점과의 상대 높이의 차가 최대가 되는 좌측 경계점 및 우측 경계점을 획득하고, 좌측 경계점 및 우측 경계점에서의 상대 높이의 차가 기준값 이상인 경우, 차량의 이동 궤적에 따른 좌측 경계점 및 우측 경계점에 기초하여, 차량의 주행 도로의 도로 경계선을 획득하고, 주행 도로의 도로 경계선에 기초하여, 주행 도로의 도로폭을 산출하고, 주행 도로의 도로폭이 기준 도로폭 이하인 경우, 차량의 주행 도로가 협로임을 검출할 수 있다.

Description

협로 검출 방법과 협로 검출 장치 및 협로 검출 시스템 {Method, apparatus and system for detecting narrow road}
협로 검출 방법, 협로 검출 장치 및 협로 검출 시스템에 관한 것이다.
최근, 자동차 업계에서는 첨단 주행 보조 시스템(ADAS: Advanced Driver Assistance System)에 많은 관심이 집중되고 있다. 첨단 주행 보조 시스템은 차량에 부착된 센서를 이용하여 주행 중에 발생하는 위험 상황을 미리 감지하여 대응함으로써, 운전자의 안전을 보장하고 운전자에 편의를 제공하는 시스템이다.
돌출된 좁은 도로인 협로에서의 운전은 도로 경계가 운전자의 시야에 보이지 않아 운전이 힘들며, 사고의 위험도 크다는 문제점이 있다. 본 발명의 다양한 실시예들이 이루고자 하는 기술적 과제는 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 협로를 검출할 수 있는 협로 검출 방법, 협로 검출 장치 및 협로 검출 시스템을 제공하는 데 있다. 상기 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는 데 있다. 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 협로 검출 장치는 거리 측정 센서로부터 차량의 주행 방향의 수직면과 지면이 만나는 지면선 상의 점들의 거리 정보를 수신하는 단계; 상기 거리 정보에 기초하여 상기 점들의 상기 거리 측정 센서에서 지면까지의 상대 높이를 산출하는 단계; 상기 점들 중 인접한 점과의 상대 높이의 차가 최대가 되는 좌측 경계점 및 우측 경계점을 획득하는 단계; 상기 좌측 경계점 및 상기 우측 경계점에서의 상대 높이의 차가 기준값 이상인 경우, 상기 차량의 이동 궤적에 따른 좌측 경계점 및 우측 경계점에 기초하여, 상기 차량의 주행 도로의 도로 경계선을 획득하는 단계; 상기 주행 도로의 도로 경계선에 기초하여, 상기 주행 도로의 도로폭을 산출하는 단계; 및 상기 주행 도로의 도로폭이 기준 도로폭 이하인 경우, 상기 차량의 주행 도로가 협로임을 검출하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 일 실시예는 상기 협로 검출 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공할 수 있다.
상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 협로 검출 장치는 거리 측정 센서로부터 수신된 차량의 주행 방향의 수직면과 지면이 만나는 지면선 상의 점들의 거리 정보에 기초하여 상기 점들의 상기 센서에서 지면까지의 상대 높이를 산출하는 상대 높이 산출부; 상기 점들 중 인접한 점과의 상대 높이의 차가 최대가 되는 좌측 경계점 및 우측 경계점을 획득하고, 상기 좌측 경계점 및 상기 우측 경계점에서의 상대 높이의 차가 기준값 이상인지 여부를 판단하는 돌출 판단부; 상기 좌측 경계점 및 상기 우측 경계점에서의 상대 높이의 차가 기준값 이상인 경우, 상기 차량의 이동 궤적에 따른 좌측 경계점 및 우측 경계점에 기초하여, 상기 차량의 주행 도로의 도로 경계선을 획득하는 도로 경계선 획득부; 상기 주행 도로의 도로 경계선에 기초하여, 상기 주행 도로의 도로폭을 산출하는 도로폭 산출부; 상기 주행 도로의 도로폭이 기준 도로폭 이하인지 여부를 판단하고, 상기 주행 도로의 도로폭이 기준 도로폭 이하인 경우, 상기 차량의 주행 도로가 협로임을 검출하는 협로 검출부;를 포함할 수 있다.
상기 또 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 협로 검출 시스템은 차량의 이동 속도를 출력하는 속도 출력 장치; 차량의 조향 정보를 출력하는 조향 정보 출력 장치; 차량의 주행 방향의 수직면과 지면이 만나는 지면선 상의 점들의 거리 정보를 출력하는 거리 측정 센서; 및 상기 거리 측정 센서로부터 상기 점들의 거리 정보를 수신하고, 상기 거리 정보에 기초하여 상기 점들의 상기 거리 측정 센서에서 지면까지의 상대 높이를 산출하고, 상기 점들 중 인접한 점과의 상대 높이의 차가 최대가 되는 좌측 경계점 및 우측 경계점을 획득하고, 상기 좌측 경계점 및 상기 우측 경계점에서의 상대 높이의 차가 기준값 이상인 경우, 상기 차량의 이동 궤적에 따른 좌측 경계점 및 우측 경계점에 기초하여, 상기 차량의 주행 도로의 도로 경계선을 획득하고, 상기 주행 도로의 도로 경계선에 기초하여, 상기 주행 도로의 도로폭을 산출하고, 상기 주행 도로의 도로폭이 기준 도로폭 이하인 경우, 상기 차량의 주행 도로가 협로임을 검출하는 협로 검출 장치;를 포함할 수 있다.
상기에 기재된 바에 의하면, 차량 전방의 지면까지의 거리를 검출하는 거리 측정 센서를 이용하여, 돌출된 좁은 도로인 협로를 검출하고, 사용자에게 협로임을 알려줌으로써, 운전자의 안전을 보장하고 운전자의 편의성이 향상할 수 있는 협로 검출 방법, 협로 검출 장치 및 협로 검출 시스템을 제공할 수 있다. 이에 따라, 협로로 인한 사고의 위험을 줄일 수 있다.
도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 협로 검출 장치 및 협로 검출 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 협로 검출 장치 및 협로 검출 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 협로 검출 장치 또는 협로 검출 시스템에서 상대 높이를 산출하는 동작을 설명하기 위한 참고도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 협로 검출 장치 또는 협로 검출 시스템에서 좌측 경계점 및 우측 경계점을 획득하는 동작을 설명하기 위한 참고도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 협로 검출 장치 또는 협로 검출 시스템에서 주행 도로의 도로폭을 산출하는 동작을 설명하기 위한 참고도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 협로 검출 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 개시에 대해서 자세히 설명한다. 이때, 각각의 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타낸다. 또한, 이미 공지된 기능 및/또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이하에 개시된 내용은, 다양한 실시 예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분이 중점적으로 설명하며, 그 설명의 요지를 흐릴 수 있는 요소들에 대한 설명은 생략한다.
또한 도면의 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니며, 따라서 각각의 도면에 그려진 구성요소들의 상대적인 크기나 간격에 의해 여기에 기재되는 내용들이 제한되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 협로 검출 장치 및 협로 검출 시스템의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 협로 검출 시스템(200)은 거리 측정 센서(210) 및 협로 검출 장치(100)로 구성된다. 일 실시예에 따르면, 협로 검출 시스템(200)은 이동 궤적 출력 장치(220)를 더 포함할 수 있다.
본 명세서에서는 본 실시예의 특징이 흐려지는 것을 방지하기 위하여 본 실시예에 관련된 구성요소들만을 기술하기로 한다. 따라서, 도 1에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 더 포함될 수 있음을 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
협로 검출 시스템(200)은 차량의 주행 중에 거리 측정 센서(210)를 이용하여 차량의 주행 방향의 수직면과 지면이 만나는 지면선 상의 점들의 거리 정보를 획득하고, 지면선 상의 점들의 거리 정보에 기초하여 차량의 주행 도로가 협로인지 여부를 검출한다. 협로는 도로의 양옆 경계가 낭떠러지로 되어 있거나, 난간이 없는 다리 또는 지면 위로 돌출되어 형성되는 도로와 같은 돌출된 좁은 도로를 나타낸다. 협로 검출 시스템(200)은 차량의 주행 도로가 협로임이 검출되면, 운전자에게 차량의 주행 도로가 협로임을 알리는 알림 신호 또는 경고 신호를 출력할 수 있다. 협로 검출 시스템(200)은 차량 제어 시스템, 첨단 주행 보조 시스템, 적응적 크루즈 제어 시스템 또는 자동 긴급 제동 시스템 등에 출력되어, 차량의 속도를 제어하거나 긴급 제동하는 등과 같은 차량의 제어에 이용될 수 있다.
거리 측정 센서(210)는 차량의 주행 방향의 수직면과 지면이 만나는 지면선 상의 점들의 거리 정보를 획득하고, 획득된 거리 정보를 협로 검출 장치(100)에 출력한다. 거리 측정 센서(210)는 범퍼나 그릴 등 차량의 전면에 장착되어 차체가 향하는 방향으로 거리 측정 센서(210)의 센서 인지 범위의 반경 내의 지면의 거리 정보를 획득할 수 있다.
예를 들면, 거리 정보는 거리 측정 센서(210)로부터 지면선 상의 점까지의 거리(r)와 거리 측정 센서(210)와 지면선 상의 점을 이은 선분과 거리 측정 센서(210)의 기준선(reference line) 사이의 각도(θ)를 포함할 수 있다.
거리 측정 센서(210)는 거리 측정 센서(210)가 장착된 장착 높이와 장착 각도에 따라 획득되는 지면선 상의 점들이 달라질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 거리 측정 센서는 라이다(LiDAR, Light Detection And Ranging) 센서가 될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않으며, 차량의 주행 방향의 지면선 상의 점들의 거리 정보를 획득할 수 있는 모든 센서가 될 수 있다.
이동 궤적 출력 장치(220)는 차량의 이동 궤적을 출력한다. 이동 궤적은 시간에 따른 차량의 이동 경로를 나타낸다. 일 실시예에 따르면, 이동 궤적 출력 장치(220)는 시간에 따른 차량의 이동 속도 및 조향 정보에 기초하여 차량의 이동 궤적을 모델링할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 이동 궤적 출력 장치(220)는 GPS(Global Positioning System)를 이용하여 시간에 따른 차량의 위치 정보를 획득하고, 이에 기초하여 차량의 이동 궤적을 획득할 수 있다. GPS를 이용하여 획득되는 위치 정보는 위도, 경도, 고도, 속도, 방위각 등을 포함할 수 있다.
협로 검출 장치(100)는 거리 측정 센서(210)로부터 차량의 주행 방향의 지면선 상의 점들의 거리 정보를 수신하고, 지면선 상의 점들의 거리 정보를 이용한 다양한 연산을 통하여, 차량의 주행 도로가 협로인지 여부를 검출할 수 있다. 협로 검출 장치(100)는 거리 정보에 기초하여 지면선 상의 점들의 상대 높이를 산출하고, 상대 높이의 차가 최대가 되는 좌측 경계점 및 우측 경계점을 획득하고, 차량의 주행 도로의 도로 경계선 및 주행 도로의 도로폭을 산출할 수 있다. 본 실시예에 따른 협로 검출 장치(100)는 적어도 하나 이상의 프로세서(processor)에 해당하거나, 적어도 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.
협로 검출 장치(100)는 상대 높이 산출부(110), 돌출 판단부(120), 도로 경계선 획득부(130), 도로폭 산출부(140) 및 협로 검출부(150)를 포함할 수 있다.
상대 높이 산출부(110)는 거리 측정 센서(210)로부터 수신된 거리 정보에 기초하여, 지면선 상의 점들의 상대 높이를 산출한다. 상대 높이는 거리 측정 센서(210)에서 지면까지의 거리를 나타낸다.
일 실시예에 따르면, 상대 높이 산출부(110)는 거리 측정 센서(210)가 장착된 장착 높이와 장착 각도 및 거리 정보에 기초하여 지면선 상의 점들의 상대 높이를 산출할 수 있다. 이와 관련하여 구체적인 설명은 도 3을 참조한다.
돌출 판단부(120)는 지면선 상의 점들 중 인접한 점과의 상대 높이의 차가 최대가 되는 좌측 경계점 및 우측 경계점을 획득하고, 좌측 경계점 및 우측 경계점에서의 상대 높이의 차가 기준값 이상인지 여부를 판단한다.
돌출 판단부(120)는 좌측 경계점 및 우측 경계점에서의 상대 높이의 차가 기준값 이상이면, 돌출된 도로라고 판단하고, 계속해서 협로인지 여부를 검출하지만, 좌측 경계점 및 우측 경계점에서의 상대 높이의 차가 기준값 미만이면, 돌출된 도로라고 판단하여, 협로 검출을 종료한다.
기준값은 주행 도로의 돌출 여부를 판단하는 기준이 되는 값으로, 기준값은 차량의 구성요소의 높이들에 기초하여 산출되거나 실험을 통해서 획득될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 기준값은 차량이 단차가 있는 도로를 차량의 손상 없이 오르내릴 수 있는 최대 높이가 될 수 있다.
차량의 주행 도로가 돌출된 도로라면, 지면선 상의 점들 중 인접한 점과의 상대 높이의 차가 최대가 되는 좌측 경계점 및 우측 경계점이 획득될 수 있다. 이때, 좌측 경계점 및 우측 경계점은 주행 도로와 주행 외 영역을 구분하는 경계점이 된다. 좌측 경계점 및 우측 경계점의 획득과 관련하여 구체적인 설명은 도 4를 참조한다.
도로 경계선 획득부(130)는 차량의 이동 궤적에 따른 좌측 경계점 및 우측 경계점에 기초하여, 차량의 주행 도로의 도로 경계선을 획득한다. 일 실시예에 따르면, 차량의 이동 궤적은 이동 궤적 출력 장치(220)로부터 수신된 것일 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 차량의 이동 궤적은 차량의 위치에 기초하여 협로 검출 장치(100)에서 산출된 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도로 경계선 획득부(130)는 차량의 이동 궤적에 따른 차량의 위치에 기초하여, 좌측 경계점 및 우측 경계점의 좌표들을 로컬 좌표계에서 글로벌 좌표계로 변환하고, 글로벌 좌표계에서 도로 경계선을 생성할 수 있다. 본 실시예와 관련하여 구체적인 설명은 도 5를 참조한다.
도로폭 산출부(140)는 주행 도로의 도로 경계선에 기초하여, 주행 도로의 도로폭을 산출한다. 이때, 도로폭은 도로 경계선의 좌측 경계선과 우측 경계선 사이의 최소 거리가 될 수 있다. 예를 들면, 직선 구간의 도로폭은 좌측 경계점에서 우측 경계점까지의 거리가 되지만, 곡선 구간에서의 도로폭은 좌측 경계점에서 우측 경계점까지의 거리와 일치하지 않는다. 이에 따라, 도로폭 산출부(140)는 주행 도로의 도로 경계선에 기초하여, 도로 경계선의 좌측 경계선과 우측 경계선 사이의 최소 거리를 도로폭으로 산출한다.
협로 검출부(150)는 주행 도로의 도로폭이 기준 도로폭 이하인지 여부를 판단한다. 기준 도로폭은 주행 도로가 협로인지 여부를 결정하는 기준이 된다. 이에 따라, 주행 도로의 도로폭이 기준 도로폭를 초과하는 경우, 협로 검출부(150)는 차량의 주행 도로가 협로가 아니라고 판단하고, 주행 도로의 도로폭이 기준 도로폭 이하인 경우, 차량의 주행 도로가 협로임을 검출한다.
협로 검출부(150)는 협로가 검출된 경우, 차량의 운전자에게 주행 구간이 협로 구간임을 알릴 수 있다. 일 실시예에 따르면, 협로 검출부(150)는 소리, 진동, 그림 또는 동영상을 이용하여 주행 구간이 협로 구간임을 출력하거나 표시할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 협로 검출부(150)는 협로가 검출된 경우, 협로 구간의 알림과 함께, 검출된 협로의 도로 형태를 표시할 수 있다. 협로 검출부(150)는 도로 경계선 획득부(130)에서 검출된 도로 경계선을 참조하여 검출된 협로의 도로 형태를 표시할 수 있다. 협로 검출 장치(100)는 협로의 도로 형태를 표시함으로써, 운전자의 시야에 가려진 부분까지 운전자가 인지할 수 있도록 하여 사고의 위험을 크게 줄일 수 있다.
이상에서와 같이, 협로 검출 장치(100) 또는 협로 검출 시스템(200)은 운전자에게 차량의 주행 도로가 협로임을 알려줌으로써, 운전자의 안전을 보장하고 운전자의 편의성이 향상할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 협로 검출 장치 및 협로 검출 시스템의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 협로 검출 시스템(400)은 거리 측정 센서(210), 속도 출력 장치(410), 조향 정보 출력 장치(420) 및 협로 검출 장치(300)를 포함한다. 협로 검출 장치(100)는 상대 높이 산출부(110), 돌출 판단부(120), 도로 경계선 획득부(130), 도로폭 산출부(140), 협로 검출부(150) 및 이동 궤적 모델링부(310)를 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 거리 측정 센서(210), 상대 높이 산출부(110), 돌출 판단부(120), 도로 경계선 획득부(130), 도로폭 산출부(140) 및 협로 검출부(150)는 도 1에 도시된 거리 측정 센서(210), 상대 높이 산출부(110), 돌출 판단부(120), 도로 경계선 획득부(130), 도로폭 산출부(140) 및 협로 검출부(150)에 대응된다. 따라서, 이와 관련하여 중복된 설명은 생략한다.
협로 검출 시스템(400)은 차량의 주행 중에 거리 측정 센서(210)를 이용하여 차량의 주행 방향의 수직면과 지면이 만나는 지면선 상의 점들의 거리 정보를 획득하고, 지면선 상의 점들의 거리 정보에 기초하여 차량의 주행 도로가 협로인지 여부를 검출한다. 협로 검출 시스템(400)은 차량의 주행 도로가 협로임이 검출되면, 운전자에게 차량의 주행 도로가 협로임을 알리는 알림 신호 또는 경고 신호를 출력할 수 있다. 협로 검출 시스템(400)은 차량 제어 시스템, 첨단 주행 보조 시스템, 적응적 크루즈 제어 시스템 또는 자동 긴급 제동 시스템 등에 출력되어, 차량의 속도를 제어하거나 긴급 제동하는 등과 같은 차량의 제어에 이용될 수 있다.
거리 측정 센서(210)는 차량의 주행 방향의 수직면과 지면이 만나는 지면선 상의 점들의 거리 정보를 획득하고, 획득된 거리 정보를 협로 검출 장치(300)에 출력한다. 예를 들면, 거리 정보는 거리 측정 센서(210)로부터 지면선 상의 점까지의 거리(r)와 거리 측정 센서(210)와 지면선 상의 점을 이은 선분과 거리 측정 센서(210)의 기준선(reference line) 사이의 각도(θ)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 거리 측정 센서는 라이다(LiDAR, Light Detection And Ranging) 센서가 될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않으며, 차량의 주행 방향의 지면선 상의 점들의 거리 정보를 획득할 수 있는 모든 센서가 될 수 있다.
속도 출력 장치(410)는 차량의 이동 속도를 출력한다. 속도 출력 장치(410)는 협로 검출 장치(300)로 시간에 따른 차량의 이동 속도를 출력한다.
조향 정보 출력 장치(420)는 차량의 조향 정보를 출력한다. 조향 정보(Steering Information)는 차량이 향하는 방향을 나타낸다. 일 실시예에 따르면, 조향 정보 출력 장치(420)는 핸들의 조작 정보에 기초하여 조향 정보를 획득할 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않으며, 조향 정보 출력 장치(230)는 차량의 조향 정보를 출력할 수 있는 모든 장치가 될 수 있다.
협로 검출 장치(300)는 거리 측정 센서(210)로부터 차량의 주행 방향의 지면선 상의 점들의 거리 정보를 수신하고, 지면선 상의 점들의 거리 정보를 이용한 다양한 연산을 통하여, 차량의 주행 도로가 협로인지 여부를 검출할 수 있다. 협로 검출 장치(300)는 거리 정보에 기초하여 지면선 상의 점들의 상대 높이를 산출하고, 상대 높이의 차가 최대가 되는 좌측 경계점 및 우측 경계점을 획득하고, 차량의 주행 도로의 도로 경계선 및 주행 도로의 도로폭을 산출할 수 있다. 본 실시예에 따른 협로 검출 장치(300)는 적어도 하나 이상의 프로세서(processor)에 해당하거나, 적어도 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.
상대 높이 산출부(110)는 거리 측정 센서(210)로부터 수신된 거리 정보에 기초하여, 지면선 상의 점들의 상대 높이를 산출한다. 상대 높이는 거리 측정 센서(210)에서 지면까지의 거리를 나타낸다. 상대 높이의 산출과 관련하여 구체적인 설명은 도 3을 참조한다.
돌출 판단부(120)는 지면선 상의 점들 중 인접한 점과의 상대 높이의 차가 최대가 되는 좌측 경계점 및 우측 경계점을 획득하고, 좌측 경계점 및 우측 경계점에서의 상대 높이의 차가 기준값 이상인지 여부를 판단한다. 기준값은 주행 도로의 돌출 여부를 판단하는 기준이 되는 값이다. 좌측 경계점 및 우측 경계점의 획득과 관련하여 구체적인 설명은 도 4를 참조한다.
돌출 판단부(120)는 좌측 경계점 및 상기 우측 경계점에서의 상대 높이의 차가 기준값 이상이면, 돌출된 도로라고 판단하고, 계속해서 협로인지 여부를 검출하지만, 좌측 경계점 및 우측 경계점에서의 상대 높이의 차가 기준값 미만이면, 돌출된 도로라고 판단하여, 협로 검출을 종료한다.
이동 궤적 모델링부(310)는 돌출 판단부(120)에서 좌측 경계점 및 우측 경계점에서의 상대 높이의 차가 기준값 이상이라고 판단한 경우, 차량의 이동 속도 및 차량의 조향 정보에 기초하여, 차량의 이동 궤적을 모델링한다. 일 실시예에 따르면, 이동 궤적 모델링부(310)는 속도 검출 장치(410)및 조향 정보 검출 장치(420)로부터 차량의 이동 속도 및 차량의 조향 정보를 수신하여 차량의 이동 궤적을 모델링할 수 있다.
예를 들면, 이동 궤적 모델링부(310)는 차량의 이동 속도 및 조향 정보에 기초하여, 시간에 따른 차량의 위치 및 헤딩 각도를 획득하고, 시간에 따른 차량의 위치 및 헤딩 각도에 기초하여, 차량의 이동 궤적을 모델링할 수 있다. 헤딩 각도는 차량이 향하는 방향의 각도를 나타낸다.
도로 경계선 획득부(130)는 차량의 이동 궤적에 따른 좌측 경계점 및 우측 경계점에 기초하여, 차량의 주행 도로의 도로 경계선을 획득한다. 도로 경계선 획득부(130)는 이동 궤적 모델링부(310)로부터 시간에 따른 차량의 이동 궤적을 수신한다. 도로 경계선 획득부(130)는 차량의 이동 궤적 및 시간에 따른 좌측 경계점 및 우측 경계점의 좌표들에 기초하여 도로 경계선을 생성한다.
일 실시예에 따르면, 도로 경계선 획득부(130)는 차량의 이동 궤적에 따른 차량의 위치에 기초하여, 좌측 경계점 및 우측 경계점의 좌표들을 로컬 좌표계에서 글로벌 좌표계로 변환하고, 글로벌 좌표계에서 도로 경계선을 생성할 수 있다. 본 실시예와 관련하여 구체적인 설명은 도 5를 참조한다.
도로폭 산출부(140)는 주행 도로의 도로 경계선에 기초하여, 주행 도로의 도로폭을 산출한다. 이때, 도로폭은 도로 경계선의 좌측 경계선과 우측 경계선 사이의 최소 거리가 될 수 있다.
협로 검출부(150)는 주행 도로의 도로폭이 기준 도로폭 이하인지 여부를 판단하고, 주행 도로의 도로폭이 기준 도로폭 이하인 경우, 차량의 주행 도로가 협로임을 검출한다. 주행 도로의 도로폭이 기준 도로폭를 초과하는 경우, 협로 검출부(150)는 차량의 주행 도로가 협로가 아니라고 판단하고, 협로 검출을 종료한다.
협로 검출부(150)는 협로가 검출된 경우, 차량의 운전자에게 주행 구간이 협로 구간임을 알릴 수 있으며, 검출된 협로의 도로 형태를 표시할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 협로 검출 장치 또는 협로 검출 시스템에서 상대 높이를 산출하는 동작을 설명하기 위한 참고도이다.
협로 검출 장치(100, 300) 또는 협로 검출 시스템(200, 400)은 거리 측정 센서(210)로부터 차량(10)의 주행 방향의 수직면과 지면이 만나는 지면선 상의 점들(31)의 거리 정보를 수신한다.
거리 측정 센서(210)는 범퍼나 그릴 등 차량의 전면에 장착되어 차체가 향하는 방향으로 거리 측정 센서(210)의 센서 인지 범위(30)의 반경 내의 지면선 상의 점들(31)의 거리 정보를 획득할 수 있다. 이때, 거리 측정 센서(210)가 장착된 장착 높이(h0)와 장착 각도(α)에 따라 센서 인지 범위(30)가 달라지고, 획득되는 지면선 상의 점들이 달라질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 거리 정보는 거리 측정 센서(210)로부터 지면선 상의 점까지의 거리(r)와 거리 측정 센서(210)와 지면선 상의 점을 이은 선분과 거리 측정 센서(210)의 기준선(reference line) 사이의 각도(θ)를 포함할 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위하여, 거리 측정 센서(210)는 지면선 상의 점들의 거리 정보를 (거리, 각도), 즉, (ri, θi)의 형태로 검출하는 것으로 가정한다.
상대 높이 산출부(110)는 거리 측정 센서(210)로부터 수신된 거리 정보 (ri, θi)에 기초하여, 지면선 상의 점들의 상대 높이(hi)를 산출할 수 있다. 상대 높이(hi)는 거리 측정 센서(210)에서 지면까지의 거리로, 다음의 수학식 1과 같이 산출될 수 있다.
Figure pat00001
이때, hi는 거리 측정 센서(210)에 의해 검출된 지면 상의 점의 상대 높이를 나타내고, ri는 거리 측정 센서(210)에서 지면선 상의 점까지의 거리를 나타내고, θi는 거리 측정 센서(210)와 지면선 상의 점을 이은 선분과 거리 측정 센서(210)의 기준선(reference line) 사이의 각도를 나타내고, α는 거리 측정 센서(210)가 차량(10)에 장착된 장착 각도를 나타낸다.
이상에서와 같이, 상대 높이 산출부(110)는 거리 측정 센서(210)에 의해 검출된 지면선 상의 점들의 거리 정보 (ri, θi)에 기초하여, 지면선 상의 점들의 상대 높이 hi를 산출할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 협로 검출 장치 또는 협로 검출 시스템에서 좌측 경계점 및 우측 경계점을 획득하는 동작을 설명하기 위한 참고도이다.
도 4의(a)는 협로에서 차량의 거리 측정 센서(210)에 의해 검출된 지면선 상의 점들(31)의 거리 정보와 상대 높이 산출부(110)에 의해 산출된 지면상의 점들(31)의 상대 높이를 나타낸다. 도 4의 (a)를 참조하면, 차량의 거리 측정 센서(210)에 의해 검출된 지면선 상의 점들의 거리 정보는 ..., (rk +1, θk+1), (rk, θk), ..., (ri, θi), ...,(rj, θj), (rj +1, θj+1)...와 같이 나타낼 수 있다.
이와 같은 거리 정보에 기초하여, 상대 높이 산출부(110)는 지면선 상의 점들의 상대 높이를 각각 ..., hk +1, hk, ..., hi, ...,hj, hj +1...와 같이 산출할 수 있다. 이때, h0는 거리 측정 센서(210)가 장착된 장착 높이(h0)를 나타낸다.
도 4의(b)는 지면선 상의 점들(31)의 인접한 점과의 상대 높이의 차를 보여주기 위한 그래프이다. 가로축은 θ는 거리 측정 센서(210)와 지면선 상의 점을 이은 선분과 거리 측정 센서(210)의 기준선(reference line) 사이의 각도를 나타내고, 세로축은 상대 높이를 나타낸다.
지면선 상의 점들의 상대 높이를 비교하면, ..., hk +1, hk, ..., hi, ...,hj, hj+1...로 돌출된 부분인 주행 도로에서는 일정한 높이를 갖다가, hk + 1와 hk의 경계점과 hj와 hj +1의 경계점에서 인접한 점과의 상대 높이의 차가 최대가 된다. 이에 따라, 돌출 판단부(130)는 지면선 상의 점들 중 인접한 점과의 상대 높이가 최대가 되는 좌측 경계점(41) 및 우측 경계점(42)을 획득할 수 있다.
돌출 판단부(120)는 좌측 경계점 및 상기 우측 경계점에서의 상대 높이의 차가 기준값 이상인지 여부를 판단한다. 즉, hk + 1와 hk의 차 및 hj와 hj +1의 차가 기준값(hc) 보다 큰 경우, 협로 검출 장치(100)는 협로 검출을 계속한다. 반면, hk + 1와 hk의 차 및 hj와 hj +1의 차가 기준값(hc) 미만인 경우, 협로 검출 장치(100)는 협로 검출을 종료한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 협로 검출 장치 또는 협로 검출 시스템에서 주행 도로의 도로폭을 산출하는 동작을 설명하기 위한 참고도이다.
t=k에서 차량의 위치는 글로벌 좌표계로
Figure pat00002
와 같이 나타날 수 있다. t=k+1에서 차량의 위치는 글로벌 좌표계로
Figure pat00003
와 같이 나타날 수 있다. 이와 같이, 차량의 이동 궤적은 글로벌 좌표계로 표시된다. 그러나, 거리 측정 센서(210)에서 획득된 좌측 경계점(41) 및 우측 경계점(42)의 좌표들은 로컬 좌표계의 좌표들이므로, 차량의 이동 궤적에 따라 좌측 경계점(41) 및 우측 경계점(42)의 좌표들을 로컬 좌표계에서 글로벌 좌표계로 변환이 필요하다.
이에 따라, 도로 경계선 획득부(130)는 차량의 이동 궤적에 기초하여 로컬 좌표계의 좌측 경계점(41) 및 우측 경계점(42)의 좌표들을 글로벌 좌표계의 좌표들인
Figure pat00004
,
Figure pat00005
와
Figure pat00006
,
Figure pat00007
를 획득할 수 있다.
도로 경계선 획득부(130)는 시간에 따른 차량의 이동 궤적에 기초하여, 좌측 경계점(41) 및 우측 경계점(42)의 좌표들을 글로벌 좌표계로 변환하고, 도 5에 도시된 바와 같이 글로벌 좌표계에서 좌측 경계점(41) 및 우측 경계점(42)의 좌표들을 연결하여 도로 경계선을 생성할 수 있다.
도로폭 산출부(140)는 주행 도로의 도로 경계선에 기초하여, 도로 경계선의 좌측 경계선(51)과 우측 경계선(52) 사이의 최소 거리인 주행 도로의 도로폭을 산출할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 주행을 제어하는 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 6에 도시된 흐름도는 도 1 내지 도 5에 도시된 협로 검출 장치(100, 300) 또는 협로 검출 시스템(200, 400)에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 이하에서 생략된 내용이라 하더라도 도 1 내지 도 5에 도시된 협로 검출 장치(100, 300) 또는 협로 검출 시스템(200, 400)에 관하여 이상에서 기술된 내용은 도 6에 도시된 흐름도에도 적용됨을 알 수 있다.
610 단계에서 협로 검출 장치(100)는 거리 측정 센서(210)로부터 차량의 주행 방향의 수직면과 지면이 만나는 지면선 상의 점들의 거리 정보를 수신한다. 예를 들면, 거리 정보는 거리 측정 센서(210)로부터 지면선 상의 점까지의 거리(r)와 거리 측정 센서(210)와 지면선 상의 점을 이은 선분과 거리 측정 센서(210)의 기준선(reference line) 사이의 각도(θ)를 포함할 수 있다.
620 단계에서 상대 높이 산출부(110)는 거리 정보에 기초하여, 지면선 상의 점들의 상대 높이를 산출한다. 상대 높이는 거리 측정 센서(210)에서 지면까지의 거리를 나타낸다.
630 단계에서 돌출 판단부(120)는 지면선 상의 점들 중 인접한 점과의 상대 높이의 차가 최대가 되는 좌측 경계점 및 우측 경계점을 획득한다. 이때, 좌측 경계점 및 우측 경계점은 주행 도로와 주행 외 영역을 구분하는 경계점이 될 수 있다.
640 단계에서 돌출 판단부(120)는 좌측 경계점 및 우측 경계점에서의 상대 높이의 차가 기준값 이상인지 여부를 판단한다. 기준값은 주행 도로의 돌출 여부를 판단하는 기준이 되는 값으로, 기준값은 차량의 구성요소의 높이들에 기초하여 산출되거나 실험을 통해서 획득될 수 있다. 예를 들면, 기준값은 차량이 단차가 있는 도로를 차량의 손상 없이 오르내릴 수 있는 최대 높이가 될 수 있다.
돌출 판단부(120)는 좌측 경계점 및 우측 경계점에서의 상대 높이의 차와 기준값을 비교하여, 상대 높이의 차가 기준값 이상인 경우는, 650 단계로 진행하고, 상대 높이의 차가 기준값 미만인 경우에는, 협로 검출을 종료한다.
650 단계에서 도로 경계선 획득부(130)는 차량의 이동 궤적에 따른 좌측 경계점 및 우측 경계점에 기초하여, 차량의 주행 도로의 도로 경계선을 획득한다.
일 실시예에 따르면, 차량의 이동 궤적은 외부 장치로부터 수신된 것일 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 차량의 이동 궤적은 차량의 위치에 기초하여 협로 검출 장치(100)에서 산출된 것일 수 있다.
660 단계에서 도로폭 산출부(140)는 주행 도로의 도로 경계선에 기초하여, 주행 도로의 도로폭을 산출한다. 이때, 도로폭은 도로 경계선의 좌측 경계선과 우측 경계선 사이의 최소 거리가 될 수 있다.
670 단계에서 협로 검출부(150)는 주행 도로의 도로폭이 기준 도로폭 이하인지 여부를 판단한다. 협로 검출부(150)는 주행 도로의 도로폭과 기준 도로폭을 비교하여, 주행 도로의 도로폭이 기준 도로폭 이하인 경우는, 680 단계로 진행하고, 주행 도로의 도로폭이 기준 도로폭을 초과하는 경우에는, 협로 검출을 종료한다.
680 단계에서 협로 검출부(150)는 차량의 주행 도로가 협로임을 검출한다. 일 실시예에 따르면, 협로 검출부(150)는 협로가 검출된 경우, 차량의 운전자에게 주행 구간이 협로 구간임을 알릴 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 협로 검출부(150)는 협로가 검출된 경우, 협로 구간의 알림과 함께, 검출된 협로의 도로 형태를 더 표시할 수 있다.
본 명세서에서 본 발명의 원리들의 '일 실시예'와 이런 표현의 다양한 변형들의 지칭은 이 실시예와 관련되어 특정 특징, 구조, 특성 등이 본 발명의 원리의 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 표현 '일 실시예에서'와, 본 명세서 전체를 통해 개시된 임의의 다른 변형 예시들은 반드시 모두 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다.
본 명세서를 통해 개시된 모든 실시예들과 조건부 예시들은, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자가 독자가 본 발명의 원리와 개념을 이해하도록 돕기 위한 의도로 기술된 것으로, 당업자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 협로 검출 장치
110 : 상대 높이 산출부
120 : 돌출 판단부
130 : 도로 경계선 획득부
140 : 도로폭 산출부
150 : 협로 검출부
200 : 협로 검출 시스템
210 : 거리 측정 센서

Claims (18)

  1. 협로 검출 방법에 있어서,
    거리 측정 센서로부터 차량의 주행 방향의 수직면과 지면이 만나는 지면선 상의 점들의 거리 정보를 수신하는 단계;
    상기 거리 정보에 기초하여 상기 점들의 상기 거리 측정 센서에서 지면까지의 상대 높이를 산출하는 단계;
    상기 점들 중 인접한 점과의 상대 높이의 차가 최대가 되는 좌측 경계점 및 우측 경계점을 획득하는 단계;
    상기 좌측 경계점 및 상기 우측 경계점에서의 상대 높이의 차가 기준값 이상인 경우, 상기 차량의 이동 궤적에 따른 좌측 경계점 및 우측 경계점에 기초하여, 상기 차량의 주행 도로의 도로 경계선을 획득하는 단계;
    상기 주행 도로의 도로 경계선에 기초하여, 상기 주행 도로의 도로폭을 산출하는 단계; 및
    상기 주행 도로의 도로폭이 기준 도로폭 이하인 경우, 상기 차량의 주행 도로가 협로임을 검출하는 단계;를 포함하는 협로 검출 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 차량의 이동 속도 및 상기 차량의 조향 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 차량의 이동 속도 및 상기 차량의 조향 정보에 기초하여, 상기 차량의 이동 궤적을 모델링하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 협로 검출 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 차량의 이동 궤적을 모델링하는 단계는
    상기 차량의 이동 속도 및 상기 차량의 조향 정보에 기초하여, 시간에 따른 상기 차량의 위치 및 헤딩 각도(heading angle)를 획득하는 단계; 및
    상기 시간에 따른 차량의 위치 및 헤딩 각도에 기초하여, 상기 차량의 이동 궤적을 모델링하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 협로 검출 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 상대 높이를 산출하는 단계는
    상기 거리 측정 센서가 장착된 장착 높이와 장착 각도 및 상기 거리 정보에 기초하여 상기 점들의 상기 거리 측정 센서에서 지면까지의 상대 높이를 산출하는 것을 특징으로 하는 협로 검출 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 도로 경계선을 획득하는 단계는
    상기 차량의 이동 궤적에 따른 상기 차량의 위치에 기초하여, 상기 좌측 경계점 및 상기 우측 경계점의 좌표들을 로컬 좌표계에서 글로벌 좌표계로 변환하는 단계; 및
    상기 글로벌 좌표계에서 상기 좌측 경계점의 좌표들을 연결하고, 상기 우측 경계점의 좌표들을 연결하여, 상기 도로 경계선을 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 협로 검출 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 도로폭은 상기 도로 경계선의 좌측 경계선과 우측 경계선 사이의 최소 거리인 것을 특징으로 하는 협로 검출 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 협로가 검출된 경우, 상기 차량의 운전자에게 주행 구간이 협로 구간임을 알리는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 협로 검출 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 협로가 검출된 경우, 상기 도로 경계선에 기초하여 상기 검출된 협로의 도로 형태를 표시하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 협로 검출 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  10. 협로 검출 장치에 있어서,
    거리 측정 센서로부터 수신된 차량의 주행 방향의 수직면과 지면이 만나는 지면선 상의 점들의 거리 정보에 기초하여 상기 점들의 상기 거리 측정 센서에서 지면까지의 상대 높이를 산출하는 상대 높이 산출부;
    상기 점들 중 인접한 점과의 상대 높이의 차가 최대가 되는 좌측 경계점 및 우측 경계점을 획득하고, 상기 좌측 경계점 및 상기 우측 경계점에서의 상대 높이의 차가 기준값 이상인지 여부를 판단하는 돌출 판단부;
    상기 차량의 이동 궤적에 따른 좌측 경계점 및 우측 경계점에 기초하여, 상기 차량의 주행 도로의 도로 경계선을 획득하는 도로 경계선 획득부;
    상기 주행 도로의 도로 경계선에 기초하여, 상기 주행 도로의 도로폭을 산출하는 도로폭 산출부;
    상기 주행 도로의 도로폭이 기준 도로폭 이하인지 여부를 판단하고, 상기 주행 도로의 도로폭이 기준 도로폭 이하인 경우, 상기 차량의 주행 도로가 협로임을 검출하는 협로 검출부;를 포함하는 협로 검출 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 차량의 이동 속도 및 상기 차량의 조향 정보에 기초하여, 상기 차량의 이동 궤적을 모델링하는 이동 궤적 모델링부;를 더 포함하고,
    상기 이동 궤적 모델링부는 상기 좌측 경계점 및 상기 우측 경계점에서의 상대 높이의 차가 기준값 이상인 경우, 상기 차량의 이동 궤적을 모델링하는 것을 특징으로 하는 협로 검출 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 이동 궤적 모델링부는 속도 검출 장치 및 조향 정보 검출 장치로부터 상기 차량의 이동 속도 및 상기 차량의 조향 정보를 수신하고, 상기 이동 속도 및 상기 조향 정보에 기초하여, 시간에 따른 상기 차량의 위치 및 헤딩 각도를 획득하고, 상기 시간에 따른 차량의 위치 및 헤딩 각도에 기초하여, 상기 차량의 이동 궤적을 모델링하는 것을 특징으로 하는 협로 검출 장치.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 상대 높이 산출부는 상기 거리 측정 센서가 장착된 장착 높이와 장착 각도 및 상기 거리 정보에 기초하여 상기 점들의 상기 거리 측정 센서에서 지면까지의 상대 높이를 산출하는 것을 특징으로 하는 협로 검출 장치.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 도로 경계선 획득부는 상기 차량의 이동 궤적에 따른 상기 차량의 위치에 기초하여, 상기 좌측 경계점 및 상기 우측 경계점의 좌표들을 로컬 좌표계에서 글로벌 좌표계로 변환하고, 상기 글로벌 좌표계에서 상기 도로 경계선을 생성하는 것을 특징으로 하는 협로 검출 장치.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 도로폭은 상기 도로 경계선의 좌측 경계선과 우측 경계선 사이의 최소 거리인 것을 특징으로 하는 협로 검출 장치.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 협로 검출부는 상기 협로가 검출된 경우, 상기 차량의 운전자에게 주행 구간이 협로 구간임을 알리는 것을 특징으로 하는 협로 검출 장치.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 협로 검출부는 상기 협로가 검출된 경우, 상기 도로 경계선에 기초하여 상기 검출된 협로의 도로 형태를 표시하는 것을 특징으로 하는 협로 검출 장치.
  18. 협로 검출 시스템에 있어서,
    차량의 이동 속도를 출력하는 속도 출력 장치;
    차량의 조향 정보를 출력하는 조향 정보 출력 장치;
    차량의 주행 방향의 수직면과 지면이 만나는 지면선 상의 점들의 거리 정보를 출력하는 거리 측정 센서; 및
    상기 거리 측정 센서로부터 상기 점들의 거리 정보를 수신하고, 상기 거리 정보에 기초하여 상기 점들의 상기 거리 측정 센서에서 지면까지의 상대 높이를 산출하고, 상기 점들 중 인접한 점과의 상대 높이의 차가 최대가 되는 좌측 경계점 및 우측 경계점을 획득하고, 상기 좌측 경계점 및 상기 우측 경계점에서의 상대 높이의 차가 기준값 이상인 경우, 상기 차량의 이동 궤적에 따른 좌측 경계점 및 우측 경계점에 기초하여, 상기 차량의 주행 도로의 도로 경계선을 획득하고, 상기 주행 도로의 도로 경계선에 기초하여, 상기 주행 도로의 도로폭을 산출하고, 상기 주행 도로의 도로폭이 기준 도로폭 이하인 경우, 상기 차량의 주행 도로가 협로임을 검출하는 협로 검출 장치;를 포함하는 협로 검출 시스템.
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