KR20160059823A - 차선 유지보조 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차선 유지보조 시스템 및 방법에 대하여 개시한다. 본 발명의 일면에 따른 차선 유지보조 시스템은, 차량 전방을 촬영하여 전방 영상을 전달하는 영상 센서; 상기 전방 영상으로부터 차량 전반부의 좌우 위치오차 e11, e12, 차선의 곡률 γ1 및 상기 차선과 이루는 자세 각 ψ1을 확인하고, 상기 e11, 상기 e12, 상기 γ1, 상기 ψ1과 차량속도를 이용하여 상기 차량 전반부의 조향 토크 제어값인 제1값을 계산하는 제1 연산부; 및 상기 전방 영상으로부터 차량 후반부의 좌우 위치오차 e21, e22 및 차선의 곡률 γ2를 확인하고, 상기 e21, 상기 e22, 상기 γ2, 상기 ψ1과 상기 차량속도를 이용하여 상기 차량 후반부의 조향 토크 제어값인 제2값을 계산하는 제2 연산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차선 유지보조 시스템 및 방법{System and Method for Lane Keep Asistance}
본 발명은 차량유지보조기술에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 차량의 차선 유지를 지원할 수 있는 차선 유지보조 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근, 차량 안전 시스템의 하나로 차량이 주행중인 차선을 이탈하지 않도록 도와주는 차선 유지보조 시스템(LKAS: Line Keep Asist System)이 많이 사용되고 있다.
차선 유지보조 시스템은 전방 영상센서에 의해 측정된 도로 정보와 차량 센서에 의해 측정된 차량상태정보를 이용하여 차량의 거동을 예측하고, 차량 조향을 제어하여 차선 이탈 방지를 보조한다.
종래의 차선 유지보조 시스템은 차량 전방의 영상센서에서 입력되는 정보를 이용하여 제어량을 계산하므로, 길이가 긴 차량의 경우, 해당 시스템이 동작하고 있더라고 차량의 후반부가 종종 차선을 벗어나는 경우가 발생하였다.
본 발명은 전술한 바와 같은 기술적 배경에서 안출된 것으로서, 차량의 후반부를 고려하여 차선 이탈 방지를 지원할 수 있는 차선 유지보조 시스템 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일면에 따른 차선 유지보조 시스템은, 차량 전방을 촬영하여 전방 영상을 전달하는 영상 센서; 상기 전방 영상으로부터 차량 전반부의 좌우 위치오차 e11, e12, 차선의 곡률 γ1 및 상기 차선과 이루는 자세 각 ψ1을 확인하고, 상기 e11, 상기 e12, 상기 γ1, 상기 ψ1과 차량속도를 이용하여 상기 차량 전반부의 조향 토크 제어값인 제1값을 계산하는 제1 연산부; 및 상기 전방 영상으로부터 차량 후반부의 좌우 위치오차 e21, e22 및 차선의 곡률 γ2를 확인하고, 상기 e21, 상기 e22, 상기 γ2, 상기 ψ1과 상기 차량속도를 이용하여 상기 차량 후반부의 조향 토크 제어값인 제2값을 계산하는 제2 연산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 면에 따른 차선 유지보조 시스템은, 차량 전방을 촬영하여 전방 영상을 전달하는 영상 센서; 차량 후반부에 구비되어, 후방 요레이트(Yaw rate)를 감지하는 후방 요레이트 센서; 상기 전방 영상으로부터 차량 전반부의 좌우 위치오차 e11, e12, 차선의 곡률 γ1 및 상기 차선과 이루는 자세 각 ψ1을 확인하고, 상기 e11, 상기 e12, 상기 γ1, 상기 ψ1를 이용하여 목표 요레이트를 산출하는 제1 연산부; 및 전방 요레이트, 상기 후방 요레이트, 차량 조향각 및 차량속도를 포함하는 차량 상태정보를 이용하여 상기 목표 요레이트로 주행하기 위한 조향 토크 제어값을 계산하는 제2 연산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 면에 따른 차선 유지보조 시스템의 차선 유지보조 방법은, 차량 전방 영상으로부터 차량 전반부의 좌우 위치오차 e11, e12, 차선의 곡률 γ1 및 상기 차선과 이루는 자세 각 ψ1을 확인하는 단계; 상기 e11, 상기 e12, 상기 γ1, 상기 ψ1과 차량속도를 이용하여 상기 차량 전반부의 조향 토크 제어값인 제1값을 계산하는 단계; 상기 전방 영상으로부터 차량 후반부의 위치오차 e21, e22 및 차선의 곡률 γ2를 확인하는 단계; 및 상기 e21, 상기 e22, 상기 γ2, 상기 ψ1과 상기 차량속도를 이용하여 상기 차량 후반부의 조향 토크 제어값인 제2값을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 차량의 후반부를 고려하여 차선 이탈 방지를 지원할 수 있다.
도 1은 승용차와 트럭에 각기 장착된 차선 유지보조 시스템의 차선 유지보조를 비교하여 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차선 유지보조 시스템을 도시한 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 후반부의 좌우 위치 오차를 산출하는 방법을 설명하기 위한 참조도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차선 유지보조 시스템을 도시한 구성도.
본 발명의 전술한 목적 및 그 이외의 목적과 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이제 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 승용차와 트럭에 각기 장착된 차선 유지보조 시스템의 차선 유지보조를 비교하여 도시한 도면이다.
도 1과 같이, 종래의 차선 유지보조 시스템은 차량 앞 부분(전반부)에 맞춰 차선 유지를 보조하고 있다.
따라서, 도 1 (a)와 같이, 차량 전반부에 맞춰 차선 유지보조를 하는 종래의 차선 유지보조 시스템은 승용차 등의 길이가 짧은 차량에 적용되었을 때는 큰 문제가 없지만, 도 1 (b)와 같이, 트럭 등에 장착된 경우에는 차량 뒷부분(후반부)이 차선을 이탈하는 경우가 종종 발생할 수 있다. 그러나, 본 발명에서는 이러한 문제점을 방지할 수 있다.
이하, 도 2 및 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차선 유지보조 시스템에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차선 유지보조 시스템을 도시한 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 후반부의 좌우 위치 오차를 산출하는 방법을 설명하기 위한 참조도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차선 유지보조 시스템(20)은 영상 센서(210), 제1 연산부(220), 제2 연산부(230), 제3 연산부(240) 및 조향 구동부(250)를 포함한다.
영상 센서(210)는 차량 전방의 하부 등에 구비되어, 차량 전방을 촬영하여 전방 영상을 전달한다. 또는, 영상 센서(210)는 연산 가능한 구성요소를 포함하고, 전방 영상으로부터 차량 전반부의 좌우 위치오차 e11, e12, 차선의 곡률 γ1 및 차선과 이루는 자세 각 ψ1을 산출하고, 좌우 위치오차 e11, e12, 차선의 곡률 γ1, 차선과 이루는 자세 각 ψ1을 전달할 수도 있다.
제1 연산부(220)는 전방 영상으로부터 차량 전반부의 좌우 위치오차 e11, e12, 차선의 곡률 γ1 및 차선과 이루는 자세 각 ψ1을 확인하고, e11, e12, γ1, ψ1와 차량 속도(차속)를 이용하여 차량 전반부의 조향 토크 제어값인 제1값을 계산한다.
여기서, 좌우 위치오차(Offset)는 영상 센서(210)의 촬영 중심을 기준으로 차선 중앙과 떨어져 있는 거리이고, 자세각(Head Angle)은 차량의 진행방향이 차선과 이루는 각도일 수 있다.
이때, 제1 연산부(220)는 e11, e12, γ1, ψ1을 이용하여 목표 궤적을 생성하고, 차량 속도를 포함하는 차량 상태정보를 이용하여 차량 전반부가 목표 궤적을 따라 목표 요레이트로 주행하기 위한 조향 토크 제어값을 산출할 수 있다.
제2 연산부(230)는 전방 영상으로부터 차량 후반부의 좌우 위치오차 e21, e22 및 차선의 곡률 γ2를 확인하고, e21, e22, γ2, ψ1과 차속을 이용하여 차량 후반부의 조향 토크 제어값인 제2값을 계산할 수 있다.
이때, 제2 연산부(230)는 하기의 수학식 1 및 2에 의해 차량 후반부의 위치오차를 산출할 수 있다. 여기서, 하기의 수학식 1은 트럭의 후반부 A점을 기준으로 차량 후반부의 차선 곡률 및 위치오차를 산출하는 경우에 사용되는 수학식일 수 있다. 그리고, 하기의 수학식 2는 트레일러의 후반부 B점을 기준으로 차량 후반부의 차량 곡률 및 위치오차를 산출하는 경우에 사용되는 수학식일 수 있다.
Figure pat00001
여기서, L1은 영상 센서(210)가 장착된 차량의 전방 한 점으로부터 A점까지의 거리이고, A점은 트럭 후반부의 일 지점일 수 있다.
Figure pat00002
여기서, L2는 영상 센서(210)가 장착된 차량의 전방 한 점으로부터 B점까지의 거리히고, B점은 트레일러 후반부의 일 지점일 수 있다.
그리고, 제2 연산부(230)는 e11, e12, γ1, ψ1을 이용하여 목표 궤적을 생성하고, 차량 속도를 포함하는 차량 상태정보를 이용하여 차량 전반부가 목표 궤적을 따라 목표 요레이트로 주행하기 위한 조향 토크 제어값을 산출할 수 있다.
제2 연산부(230)는 차속을 이용하여 L1 또는 L2 거리 이전에 산출된 차선의 곡률을 차량 후반부의 곡률 γ2로 결정할 수 있다.
제3 연산부(240)는 제1값 및 제2값을 입력받고 제1값 및 제2값을 이용하여 차량의 조향 토크 제어값을 결정한다.
상세하게는, 제3 연산부(240)는 제1값 및 제2값 중에서 더 큰 값을 차량의 조향 토크 제어값으로 결정할 수 있다. 또는, 제3 연산부(240)는 제1값 및 제2값의 평균값을 차량의 조향 토크 제어값으로 결정할 수 있다.
조향 구동부(250)는 제3 연산부(240)에 의해 결정된 조향 토크 제어값을 이용하여 차량 조향을 제어한다.
이와 같이, 본 발명의 실시예는 차량 전반부와 후반부에서 각기 감지된 값을 이용하여 차량 조향을 제어함에 따라 길이가 긴 차량의 차선 이탈 문제를 개선할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 종래의 차선 유지보조 시스템의 하드웨어 변경 없이 소프트웨어를 업그레이드함에 따라 용이하게 적용될 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 차선 유지보조 시스템에 대하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차선 유지보조 시스템을 도시한 구성도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 차선 유지보조 시스템(40)은 영상 센서(410), 후방 요레이트 센서(430), 제1 연산부(420) 및 제2 연산부(440)를 포함한다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 차선 유지보조 시스템(40)은 조향 구동부(450)를 더 포함할 수 있다.
영상 센서(410)는 차량 전방을 촬영하여 전방 영상을 전달한다. 또는, 영상 센서(410)는 전방 영상으로부터 차량 전반부의 좌우 위치오차 e11, e12, 차선의 곡률 γ1 및 차선과 이루는 자세 각 ψ1을 확인하고, 차량 전반부의 좌우 위치오차 e11, e12, 차선의 곡률 γ1 및 차선과 이루는 자세 각 ψ1을 전달할 수도 있다.
후방 요레이트 센서(430)는 차량 후반부에 구비되어, 차량 후방의 요레이트인 후방 요레이트(Yaw rate)를 감지한다. 여기서, 후방 요레이트 센서(430)는 도 3과 같이 A점에 장착될 수 있고, B점에 장착될 수 있다.
제1 연산부(420)는 전방 영상으로부터 차량 전반부의 좌우 위치오차 e11, e12, 차선의 곡률 γ1 및 차선과 이루는 자세 각 ψ1을 확인하고, e11, e12, γ1, ψ1를 이용하여 목표 요레이트를 산출할 수 있다. 그리고, 제1 연산부(420)는 e11, e12, γ1, ψ1를 이용하여 목표 궤적을 생성하고, 목표 궤적을 따라 주행하기 위한 목표 요레이트를 산출할 수 있다.
제2 연산부(440)는 전방 요레이트, 후방 요레이트, 차량 조향각 및 차량속도를 포함하는 차량 상태정보를 이용하여 목표 요레이트로 주행하기 위한 조향 토크 제어값을 계산한다.
여기서, 제2 연산부(440)는 차량 핸들에 구비된 조향각 센서로부터 조향각을 확인할 수 있다. 또한, 차량 전방부에 구비된 요레이트 센서로부터 차량 전반부의 요레이트인 전방 요레이트를 산출할 수 있다.
제2 연산부(440)는 전방 요레이트 및 후방 요레이트의 평균을 이용하여 조향 토크 제어값을 계산할 수 있다. 또는, 제2 연산부(440)는 전방 요레이트 및 후방 요레이트 중에서 더 큰 값을 이용하여 조향 토크 제어값을 계산할 수 있다.
조향 구동부(450)는 제2 연산부(440)에 의해 산출된 조향 토크 제어값을 이용하여 차량 조향을 제어한다.
이와 같이, 본 발명의 실시예는 차량 전반부와 후반부에서 각기 감지된 값을 이용하여 차량 조향을 제어함에 따라 길이가 긴 차량의 차선 이탈 문제를 개선할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예는 종래의 차선 유지보조 시스템에 후방 요레이트 센서를 추가하고, 소프트웨어를 변경함에 따라 용이하게 적용될 수 있다.
이상, 본 발명의 구성에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 보호 범위는 전술한 실시예에 국한되어서는 아니되며 이하의 특허청구범위의 기재에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 차량 전방을 촬영하여 전방 영상을 전달하는 영상 센서;
    상기 전방 영상으로부터 차량 전반부의 좌우 위치오차 e11, e12, 차선의 곡률 γ1 및 상기 차선과 이루는 자세 각 ψ1을 확인하고, 상기 e11, 상기 e12, 상기 γ1, 상기 ψ1과 차량속도를 이용하여 상기 차량 전반부의 조향 토크 제어값인 제1값을 계산하는 제1 연산부; 및
    상기 전방 영상으로부터 차량 후반부의 좌우 위치오차 e21, e22 및 차선의 곡률 γ2를 확인하고, 상기 e21, 상기 e22, 상기 γ2, 상기 ψ1과 상기 차량속도를 이용하여 상기 차량 후반부의 조향 토크 제어값인 제2값을 계산하는 제2 연산부
    를 포함하는 차선 유지보조 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1값 및 상기 제2값 중에서 더 큰 값을 차량의 조향 토크 제어값으로 결정하는 제3 연산부
    를 더 포함하는 차선 유지보조 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1값 및 상기 제2값의 평균값을 차량의 조향 토크 제어값으로 결정하는 제3 연산부
    를 더 포함하는 차선 유지보조 시스템.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    결정된 상기 조향 토크 제어값을 이용하여 차량 조향을 제어하는 조향구동부
    를 더 포함하는 차선 유지보조 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2 연산부는,
    하기의 수학식들을 이용하여 상기 e21 및 상기 e22를 계산하는 것인
    e21 = e11 - L1*sinψ1
    e22 = e12 - L1*sinψ1
    상기 L1은, 상기 영상 센서가 위치한 차량 전방의 제1지점 및 상기 차량 후반부에 위치한 기설정된 제2지점 간의 거리인 차선 유지보조 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제2 연산부는,
    상기 차량속도를 고려하여 상기 차량 전방부의 일점과 상기 차량 후반부의 일 점 간의 거리만큼 이전에 산출된 차선의 곡률을 상기 차량 후반부의 차선 곡률 γ2로 결정하는 것인 차선 유지보조 시스템.
  7. 차량 전방을 촬영하여 전방 영상을 전달하는 영상 센서;
    차량 후반부에 구비되어, 후방 요레이트(Yaw rate)를 감지하는 후방 요레이트 센서;
    상기 전방 영상으로부터 차량 전반부의 좌우 위치오차 e11, e12, 차선의 곡률 γ1 및 상기 차선과 이루는 자세 각 ψ1을 확인하고, 상기 e11, 상기 e12, 상기 γ1, 상기 ψ1를 이용하여 목표 요레이트를 산출하는 제1 연산부; 및
    전방 요레이트, 상기 후방 요레이트, 차량 조향각 및 차량속도를 포함하는 차량 상태정보를 이용하여 상기 목표 요레이트로 주행하기 위한 조향 토크 제어값을 계산하는 제2 연산부
    를 포함하는 차선 유지보조 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 연산부는,
    상기 e11, 상기 e12, 상기 γ1, 상기 ψ1를 이용하여 목표 궤적을 생성하고 상기 목표 궤적을 추적하기 위한 상기 목표 요레이트를 산출하는 것인 차선 유지보조 시스템.
  9. 제7항에 있어서, 상기 제2 연산부는,
    차량 핸들에 구비된 조향각 센서로부터 상기 차량 조향각을 확인하는 것인 차선 유지보조 시스템.
  10. 제7항에 있어서, 상기 제2 연산부는,
    상기 전방 요레이트 및 상기 후방 요레이트의 평균을 이용하여 상기 조향 토크 제어값을 계산하는 것인 차선 유지보조 시스템.
  11. 제7항에 있어서, 상기 제2 연산부는,
    상기 전방 요레이트 및 상기 후방 요레이트 중에서 더 큰 값을 이용하여 상기 조향 토크 제어값을 계산하는 것인 차선 유지보조 시스템.
  12. 차선 유지보조 시스템의 차선 유지보조 방법으로서,
    차량 전방 영상으로부터 차량 전반부의 좌우 위치오차 e11, e12, 차선의 곡률 γ1 및 상기 차선과 이루는 자세 각 ψ1을 확인하는 단계;
    상기 e11, 상기 e12, 상기 γ1, 상기 ψ1과 차량속도를 이용하여 상기 차량 전반부의 조향 토크 제어값인 제1값을 계산하는 단계;
    상기 전방 영상으로부터 차량 후반부의 위치오차 e21, e22 및 차선의 곡률 γ2를 확인하는 단계; 및
    상기 e21, 상기 e22, 상기 γ2, 상기 ψ1과 상기 차량속도를 이용하여 상기 차량 후반부의 조향 토크 제어값인 제2값을 계산하는 단계
    를 포함하는 차선 유지보조 방법.
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