KR20160042563A - 자율주행차량의 주행모드 전환 제어 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자율주행차량의 주행모드 전환 제어 장치에 관한 것으로, 자율주행 토크와 스티어링 컬럼 토크 사이의 오차 발생시, 요레이트 또는 가속도를 기반으로 자율주행 토크를 증가시키거나 감소시키는 속도를 조절함으로써, 운전자가 느끼는 이질감을 최소화하는 자율주행차량의 주행모드 전환 제어 장치를 제공하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명은 자율주행차량의 주행모드 전환 제어 장치에 있어서, 자율주행 토크를 측정하는 자율주행 토크 검출부; 스티어링 컬럼에 가해지는 토크(이하, 컬럼 토크)를 측정하는 컬럼 토크 검출부; 차량의 요레이트를 측정하는 요레이트 측정부; 및 자율주행 모드에서 운전자의 개입이 있는 경우, 상기 측정된 요레이트가 제 1 임계치를 초과하면 자율주행 토크를 서서히 감소시켜 모드 전환 완료시간을 증가시키고, 상기 측정된 요레이트가 제 1 임계치를 초과하지 않으면 자율주행 토크를 신속히 감소시켜 모드 전환 완료시간을 감소시키는 제어부를 포함한다.

Description

자율주행차량의 주행모드 전환 제어 장치{TRAVELING MODE SWITCHING CONTROLLER OF AUTONOMOUS VEHICLE}
본 발명은 자율주행차량의 주행모드 전환 제어 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자율주행 제어에 의한 자율주행 토크와 스티어링 컬럼 토크 사이의 오차가 발생하는 경우(운전자의 개입이 있는 경우), 차량의 제어권을 운전자에게 이양하는 기술에 관한 것이다.
무인차량이 다양한 환경에서 주어진 임무를 완수하기 위해서는 여러 분야의 기술들을 필요로 하지만, 가장 근본적인 기술은 안전하고 빠른 최적의 경로를 통해 주어진 임무지역까지 자율적으로 주행해 가는 자율주행(Autonomous Navigation) 기술이다.
무인차량의 자율주행 기술은 무인차량에 장착된 센서의 탐지영역을 기준으로 전역경로계획(Global Path-Planning, GPP)과 지역경로계획(Local Path-Planning, LPP)과 같이 계층적으로 구성된다.
전역경로계획은 숙고적인 계층으로 미리 제공된 DEM(Digital Elevation Map)/DSM(Digital Surface Map) 및 FDB(Feature Data Base)를 기반으로 산이나 호수와 같은 대규모의 지형적 특성 그리고 임무위험도를 고려하여 주어진 목표점까지의 합리적인 경로설정을 오프라인상에서 수행한다.
지역경로계획은 보다 반응적인 계층으로 다양한 센서를 통해 가장 최근에 획득한 대략 수십 미터 이내의 월드모델링 데이터로부터 지형 경사도 및 거칠기와 같은 지형정보와 다양한 장애물 정보를 추출하고, 이를 활용하여 전역경로계획에서 생성한 다음 경유점까지의 이동경로를 안전성(safety)과 안정성(stability) 관점에서 실시간으로 설정한다.
종래의 자율주행차량의 주행모드 전환 제어 장치는 자율주행시 운전자의 개입이 있다고 판단한 경우, 즉시 조향 제어권을 운전자에게 이양한다.
즉, 운전자의 개입시 자율주행을 위해 발생한 토크(이하, 자율주행 토크)를 일순간에 차단하기 때문에 운전자로 하여금 이질감을 느끼게 하는 문제점이 있다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 자율주행 토크와 스티어링 컬럼 토크 사이의 오차 발생시, 요레이트 또는 가속도를 기반으로 자율주행 토크를 증가시키거나 감소시키는 속도를 조절함으로써, 운전자가 느끼는 이질감을 최소화하는 자율주행차량의 주행모드 전환 제어 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 자율주행차량의 주행모드 전환 제어 장치에 있어서, 자율주행 토크를 측정하는 자율주행 토크 검출부; 스티어링 컬럼에 가해지는 토크(이하, 컬럼 토크)를 측정하는 컬럼 토크 검출부; 차량의 요레이트를 측정하는 요레이트 측정부; 및 자율주행 모드에서 운전자의 개입이 있는 경우, 상기 측정된 요레이트가 제 1 임계치를 초과하면 자율주행 토크를 서서히 감소시켜 모드 전환 완료시간을 증가시키고, 상기 측정된 요레이트가 제 1 임계치를 초과하지 않으면 자율주행 토크를 신속히 감소시켜 모드 전환 완료시간을 감소시키는 제어부를 포함한다.
또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 장치는, 자율주행차량의 주행모드 전환 제어 장치에 있어서, 자율주행 토크를 측정하는 자율주행 토크 검출부; 스티어링 컬럼에 가해지는 토크(이하, 컬럼 토크)를 측정하는 컬럼 토크 검출부; 차량의 가속도를 측정하는 가속도 측정부; 및 자율주행 모드에서 운전자의 개입이 있는 경우, 상기 측정된 가속도가 제 1 임계치를 초과하면 자율주행 토크를 서서히 감소시켜 모드 전환 완료시간을 증가시키고, 상기 측정된 가속도가 제 1 임계치를 초과하지 않으면 자율주행 토크를 신속히 감소시켜 모드 전환 완료시간을 감소시키는 제어부를 포함한다.
상기와 같은 본 발명은, 자율주행 토크와 스티어링 컬럼 토크 사이의 오차 발생시, 요레이트 또는 가속도를 기반으로 자율주행 토크를 증가시키거나 감소시키는 속도를 조절함으로써, 운전자가 느끼는 이질감을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 자율주행차량의 주행모드 전환 제어 장치에 대한 일실시예 구성도,
도 2 는 본 발명에 이용되는 컬럼 토크의 일예시도,
도 3 은 본 발명에 따른 자율주행차량의 주행모드 전환 제어 장치에 대한 다른 실시예 구성도이다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명에 따른 자율주행차량의 주행모드 전환 제어 장치에 대한 일실시예 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자율주행차량의 주행모드 전환 제어 장치는, 자율주행 토크 검출부(10), 컬럼 토크 검출부(20), 요레이트(yaw rate) 측정부(30), 및 제어부(40)를 포함한다.
상기 각 구성요소들에 대해 살펴보면, 먼저 자율주행 토크 검출부(10)는 주율주행모드로 동작시 발생한 토크(이하, 자율주행 토크)를 측정한다.
다음으로, 컬럼 토크 검출부(20)는 스티어링 컬럼에 가해지는 토크(이하, 컬럼 토크)를 측정한다.
보통, 운전자의 개입이 없는 경우, 즉 운전자가 스티어링 휠을 조작하지 않는 경우, 자율주행 토크와 컬럼 토크는 동일하다. 하지만, 운전자가 스티어링 휠을 조작하는 경우 컬럼 토크는 도 2에 도시된 바와 같이 운전자 토크와 자율주행 토크의 합의 형태로 나타난다.
예를 들어, 운전자 토크가 1이고 자율주행 토크가 1이면 컬럼 토크는 2이며, 운전자 토크가 -1이고 자율주행 토크가 2이면 컬럼 토크는 1이 된다.
따라서, 자율주행 토크와 컬럼 토크의 비교를 통해 운전자의 개입 여부를 판단할 수 있다.
다음으로, 요레이트 측정부(30)는 차량의 요레이트를 측정한다.
다음으로, 제어부(40)는 자율주행 토크 검출부(10)에 의해 검출된 자율주행 토크와 컬럼 토크 검출부(20)에 의해 검출된 컬럼 토크를 비교하여 운전자의 개입 여부를 판단한다.
즉, 제어부(40)는 자율주행 토크 검출부(10)에 의해 검출된 자율주행 토크와 컬럼 토크 검출부(20)에 의해 검출된 컬럼 토크를 비교하여 오차가 발생하면 운전자의 개입이 있는 것으로 판단하고, 오차가 발생하지 않으면 운전자의 개입이 없는 것으로 판단한다. 여기서, 오차는 소정의 임계범위를 갖는다.
또한, 제어부(40)는 자율주행 모드에서 운전자의 개입이 있는 경우, 요레이트 측정부(30)에 의해 측정된 요레이트가 제 1 임계치를 초과하면 자율주행 토크를 서서히 감소시키는 계수(이하, 제 1 계수)를 설정하여 모드 전환 완료시간을 증가시키고, 요레이트가 제 1 임계치를 초과하지 않으면 자율주행 토크를 신속히 감소시키는 계수(이하, 제 2 계수)를 설정하여 모드 전환 완료시간을 감소시킨다.
즉, 제어부(40)는 하기의 [수학식 1]를 이용하여 자율주행 토크를 감소시킨다.
[수학식 1]
Figure pat00001
여기서, torque는 자율주행 토크의 변화량, Tq는 자율주행 토크, a는 계수, t는 시간을 의미한다.
한편, 제어부(40)는 자율주행 모드로의 전환시, 요레이트 측정부(30)에 의해 측정된 요레이트가 제 1 임계치를 초과하면 자율주행 토크를 신속히 증가시키는 계수(이하, 제 3 계수)를 설정하여 모드 전환 완료시간을 감소시키고, 요레이트가 제 1 임계치를 초과하지 않으면 자율주행 토크를 서서히 증가시키는 계수(이하, 제 4 계수)를 설정하여 모드 전환 완료시간을 증가시킨다.
즉, 제어부(40)는 하기의 [수학식 2]를 이용하여 자율주행 토크를 감소시킨다.
[수학식 2]
Figure pat00002
이를 요약해 보면, 하기와 같다.
1. 자율주행 모드 -> 운전자 모드
1) 요레이트, 가속도 > 임계치 : 서서히 전환
2) 요레이트, 가속도 ≤ 임계치 : 신속히 전환
2. 운전자 모드 -> 자율주행 모드
1) 요레이트, 가속도 > 임계치 : 신속히 전환
2) 요레이트, 가속도 ≤ 임계치 : 서서히 전환
도 3 은 본 발명에 따른 자율주행차량의 주행모드 전환 제어 장치에 대한 다른 실시예 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예는, 요레이트 측정부(30) 대신 가속도 측정부(50)를 구비하며, 제어부(40)는 하기의 기능을 수행한다.
제어부(40)는 자율주행 모드에서 운전자의 개입이 있는 경우, 가속도 측정부에 의해 측정된 가속도가 제 2 임계치를 초과하면 자율주행 토크를 서서히 감소시키는 계수(이하, 제 5 계수)를 설정하여 모드 전환 완료시간을 증가시키고, 가속도가 제 2 임계치를 초과하지 않으면 자율주행 토크를 신속히 감소시키는 계수(이하, 제 6 계수)를 설정하여 모드 전환 완료시간을 감소시킨다.
또한, 제어부(40)는 자율주행 모드로의 전환시, 가속도 측정부에 의해 측정된 가속도가 제 2 임계치를 초과하면 자율주행 토크를 신속히 증가시키는 계수(이하, 제 7 계수)를 설정하여 모드 전환 완료시간을 감소시키고, 가속도가 제 2 임계치를 초과하지 않으면 자율주행 토크를 서서히 증가시키는 계수(이하, 제 8 계수)를 설정하여 모드 전환 완료시간을 증가시킨다.
본 발명에서, 제어부(40)는 모드 전환 완료시간을 조절함으로써, 모드 전환 완료시간에 발생하는 돌발상황에 효과적으로 대처할 수 있다.
예를 들어, 자율주행 모드로 동작시 운전자가 의도하지 않게 스티어링 휠을 조작한 경우, 본 발명은 자율주행 토크를 조절(증가 또는 감소)하는 과정을 통해 용이하게 대처할 수 있다. 이 경우, 운전자주행 모드로 전환하지 않고 자율주행 모드를 유지한다.
또한, 제어부(40)는 자율주행 모드에서 운전자 모드로 전환시, 자율주행 토크가 감소하여 0이 될 때까지 자율주행 토크와 컬럼 토크를 비교한다.
또한, 제어부(40)는 운전자 모드에서 자율주행 모드로 전환시, 자율주행 토크가 증가하여 목표치가 될 때까지 자율주행 토크와 컬럼 토크를 비교한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
10 : 자율주행 토크 검출부
20 : 컬럼 토크 검출부
30 : 요레이트 측정부
40 : 제어부
50 : 가속도 측정부

Claims (6)

  1. 자율주행 토크를 측정하는 자율주행 토크 검출부;
    스티어링 컬럼에 가해지는 토크(이하, 컬럼 토크)를 측정하는 컬럼 토크 검출부;
    차량의 요레이트를 측정하는 요레이트 측정부; 및
    자율주행 모드에서 운전자의 개입이 있는 경우, 상기 측정된 요레이트가 제 1 임계치를 초과하면 자율주행 토크를 서서히 감소시켜 모드 전환 완료시간을 증가시키고, 상기 측정된 요레이트가 제 1 임계치를 초과하지 않으면 자율주행 토크를 신속히 감소시켜 모드 전환 완료시간을 감소시키는 제어부
    를 포함하는 자율주행차량의 주행모드 전환 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    자율주행 모드로의 전환시, 상기 측정된 요레이트가 제 1 임계치를 초과하면 자율주행 토크를 신속히 증가시켜 모드 전환 완료시간을 감소시키고, 상기 측정된 요레이트가 제 1 임계치를 초과하지 않으면 자율주행 토크를 서서히 증가시켜 모드 전환 완료시간을 증가시키는 것을 특징으로 하는 자율주행차량의 주행모드 전환 제어 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 검출된 자율주행 토크와 상기 검출된 컬럼 토크를 비교하여 오차가 발생한 경우, 운전자의 개입이 있는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 자율주행차량의 주행모드 전환 제어 장치.
  4. 자율주행 토크를 측정하는 자율주행 토크 검출부;
    스티어링 컬럼에 가해지는 토크(이하, 컬럼 토크)를 측정하는 컬럼 토크 검출부;
    차량의 가속도를 측정하는 가속도 측정부; 및
    자율주행 모드에서 운전자의 개입이 있는 경우, 상기 측정된 가속도가 제 1 임계치를 초과하면 자율주행 토크를 서서히 감소시켜 모드 전환 완료시간을 증가시키고, 상기 측정된 가속도가 제 1 임계치를 초과하지 않으면 자율주행 토크를 신속히 감소시켜 모드 전환 완료시간을 감소시키는 제어부
    를 포함하는 자율주행차량의 주행모드 전환 제어 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    자율주행 모드로의 전환시, 상기 측정된 가속도가 제 1 임계치를 초과하면 자율주행 토크를 신속히 증가시켜 모드 전환 완료시간을 감소시키고, 상기 측정된 가속도가 제 1 임계치를 초과하지 않으면 자율주행 토크를 서서히 증가시켜 모드 전환 완료시간을 증가시키는 것을 특징으로 하는 자율주행차량의 주행모드 전환 제어 장치.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 검출된 자율주행 토크와 상기 검출된 컬럼 토크를 비교하여 오차가 발생한 경우, 운전자의 개입이 있는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 자율주행차량의 주행모드 전환 제어 장치.
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