KR20170040620A

KR20170040620A - 차량의 자율 주행 보조 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20170040620A
Application number: KR1020150139856A
Authority: KR
Inventors: 민경욱; 최정단; 손주찬
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2015-10-05
Filing date: 2015-10-05
Publication date: 2017-04-13

Abstract

본 발명은 자율 주행 보조 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 실시예에 따른 자율 주행 보조 장치는 도로를 선형으로 나타내는 링크(Link)와 상기 링크의 속성이 바뀌는 지점을 나타내는 노드(Node)에 대한 도로망 데이터를 저장하는 저장부, 상기 도로에 표시되어있는 로드마크를 인식하여 로드마크 데이터를 획득하는 획득부, 및 상기 도로망 데이터와 상기 로드마크 데이터를 융합하여, 상기 도로의 차선별로 차선 링크(Lane-Link)와 차선 노드(Lane-Node)에 대한 차선별 도로망 데이터를 생성하는 생성부를 포함한다.

Description

차량의 자율 주행 보조 장치 및 방법{Device for autonomous navigation assistant of vehicle and method thereof}

본 발명은 차량의 자율 주행 기술에 관한 것으로, 특히 차량의 자율 주행 보조 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 내비게이션 맵(Navigation Map) 데이터 중 가장 기본적인 도로망 데이터(Road Network Data)는 도 1과 같이 링크(Link)/노드(Node)로 구성된다. 여기서, 링크는 일반적으로 왕복도로를 하나의 선형으로 나타내고, 노드는 교차로 지점, 유턴구간, 속성이 바뀌는 점등에서 생성된다. 또한, 링크와 노드는 서로 연결정보(Connectivity)를 포함하고 있다.

이 외에도 도로망 데이터는 회전 정보(Turn-Link Info), 차선 정보(Turn-Lane Info)를 포함한다. 이러한, 노드, 링크, 회전 링크 정보, 회전 차선 정보 각각의 카테고리에는 도 2에 도시된 바와 같은 정보를 포함한다.

링크 카테고리에는 시작 노드 정보 및 끝 노드 정보를 포함하고, 노드 카테고리는 연결된 링크 정보를 포함한다. 만약, 도로가 도 3의 (a)의 형태일 경우, 연결 정보는 도 3의 (b)와 같이 구성된다. 예컨대, 링크 1(L1)의 연결 정보는 링크 1과 연결된 노드 1(N1), 노드 2(N2)를 포함하는 노드 연결 정보({N1, N2, …}), 링크 2(L2)의 연결정보는 링크 2와 연결된 노드 4, 노드 2를 포함하는 노드 연결 정보({N4, N2, …})를 포함한다. 또한, 노드 1의 연결 정보는 노드 1과 연결된 링크 1을 포함하는 링크 연결 정보({L1, … }), 노드 2의 연결정보는 노드 2와 연결된 링크 1, 링크 2, 링크 3, 링크 4를 포함하는 링크 연결 정보({L1, L2, L3, L4, …})를 포함한다.

회전 링크 정보 카테고리에는 링크 A에서 링크 B로의 이동 여부 및 회전에 대한 정보를 포함한다. 만약, 도로가 도 3의 (a)의 형태일 경우, 회전 링크 정보는 도 3의 (c)와 같은 형태로 구성되며, 안내 정보(Guidance) 또한 포함한다. 도 3의 (c)의 회전 링크 정보를 참조하면, 링크 1에서 노드 2를 기점으로 링크 1로 진입하는 경우는 유턴의 경우이며, 링크 1에서 노드 2를 기점으로 링크 4로 진입하는 경우는 좌회전의 경우이며, 링크 1에서 노드 2를 거쳐 링크 3으로 진입하는 경우는 직진의 경우임을 알 수 있다.

회전 차선 정보 카테고리에는 교차로 중심으로 도로의 차선 수와 각 차선에서의 회전 정보를 포함한다. 이때, 회전 차선 정보에는 실제 차선 데이터가 존재하는 것이 아니고, 차선 수 정보만 포함하고 안내를 위해 사용된다. 예컨대, 회전 차선 정보는 도 3의 (d)와 같은 형태로 시작 노드(S Node), 끝 노드(E Node), 차선 수(# of Lane), 및 차선별 회전 정보(Turn Info of Lane)를 포함한다. 도 3의 (d)의 회전 차선 정보를 참조하면, 노드 1에서 노드 2까지 4차선인 경우, 1차선은 좌회전 차선 2, 3차선은 직진차선, 4차선은 우회전 차선임을 알 수 있다.

한편, 내비게이션의 경로 탐색은 도로망 데이터의 노드, 링크, 회전 정보를 이용하여 계산된다. 도로망 데이터의 차선 정보는 주행 경로 안내(라우팅, routing) 시에 이용된다. 경로 탐색 방법은 최단거리 검색, 최적거리 검색 등 링크의 cost 정보에 의해서 계산되며, 일반적으로 다익스트라(Dijkstra) 알고리즘 또는 에이스타(A*) 알고리즘을 이용한다. 경로 검색의 결과는 List of {링크 선형정보 및 안내정보(교차로 / 유턴 / 남은거리 / 터널, …)} 이다.

한편, 오늘날 차량의 자율 주행을 위하여 정밀 맵(map)을 구축하는 기술들이 개발되고 있다. 이때, 자율 주행을 위한 정밀 맵은 로드마크(road mark) 및 랜드 마크(land mark)에 대한 정보를 포함한다.

로드마크는 차선, 중앙선, 정지선, 횡단보도, 유도선, 진행방향 화살표, 안전지대, 진로변경제한선 등을 포함하며, 랜드 마크는 교통 표지판, 신호등을 포함한다.

정밀 맵은 각 마크의 종류와 위치 좌표값을 포함하고 있다. 또한, 정밀 맵은 차량이 자율주행 시에 차량의 위치/자세를 인식하기 위한 중요한 데이터이며, 실시간 차량의 센서로부터 취득되는 장애물(타 차량, 보행이동체 등)을 매핑하여 차량을 안전하게 제어하는데 필수로 사용된다.

아울러, 차량의 자율 주행 시 차량을 정확하고 안전하게 제어하기 위해서는 차선별 도로네트워크 데이터가 반드시 필요하다. 하지만, 아직까지 이러한 차선별 도로네트워크 데이터를 구축하는 방법과 이를 이용한 차량의 주행 경로 안내 기술이 없다.

본 발명의 목적은 로드마크 데이터를 이용하여 차선별 도로망 데이터를 생성하고 이를 기반으로 차량의 주행 경로를 안내하는 자율 주행 보조 장치 및 그 방법을 제공함에 있다.

전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 자율 주행 보조 장치는 도로를 선형으로 나타내는 링크(Link)와 상기 링크의 속성이 바뀌는 지점을 나타내는 노드(Node)에 대한 도로망 데이터를 저장하는 저장부, 상기 도로에 표시되어있는 로드마크를 인식하여 로드마크 데이터를 획득하는 획득부, 상기 도로망 데이터와 상기 로드마크 데이터를 융합하여, 상기 도로의 차선별로 차선 링크(Lane-Link)와 차선 노드(Lane-Node)에 대한 차선별 도로망 데이터를 생성하는 생성부, 및 차량이 현재 위치에서 기설정된 목적지로 도달하기 위한 전체 경로를 추종하도록, 상기 차선별 도로망 데이터를 고려하여 상기 차량을 제어하는 제어부를 포함한다.

상기 생성부는 임의의 차선 옆에 새로운 차선이 생성되어 상기 도로의 차선 수가 커지는 경우, 상기 임의의 차선에 대한 차선 링크에서 상기 회전을 위한 차선에 대한 차선 링크를 분기하고, 상기 차선 링크가 분기되는 지점에 새로운 차선 노드를 생성한다.

상기 생성부는 어느 하나의 차선이 다른 차선에 합류되어 상기 도로의 차선 수가 적어지는 경우, 상기 없어지는 차선에 대한 차선 링크와 상기 없어지는 차선의 옆 차선에 대한 차선 링크를 병합하고, 상기 차선 링크가 병합되는 지점에 새로운 차선 로드를 생성한다.

상기 생성부는 교차로에서 임의의 차선에 대한 차선 링크와 상기 임의의 차선과 연결되는 다른 차선에 대한 차선 링크를 매핑하여 가상의 차선 링크를 생성하며, 상기 임의의 도로의 끝 차선 노드를 상기 가상의 차선 링크의 시작 차선 노드로 생성하며, 상기 다른 차선의 차선 링크의 시작 차선 노드를 상기 가상의 차선 링크의 끝 차선 노드로 생성한다.

상기 로드 마크는 차량이 주행하는 도로 노면에 표시된 중앙선, 유턴구역선, 차선, 버스전용차로 표시선, 진로변경제한선, 유도선, 안전지대 표시선, 횡단보도 표시 중 적어도 하나를 포함한다.

상기 차선별 도로망 데이터는 차선 링크 정보 및 차선 노드 정보를 포함하되, 상기 차선 링크 정보는 상기 차선 링크의 식별값(ID) 정보, 상기 차선 링크의 시작 지점과 끝 지점에 할당된 시작 차선 노드 및 끝 차선 노드에 대한 정보, 상기 차선 링크가 몇 차선인지를 나타내는 차선 정보, 상기 차선 링크가 일반 차선인지 특정 차량에 대한 전용 차선인지를 나타내는 차선 종별 정보, 상기 차선 링크의 상위 링크(Parent Link)의 ID 정보, 상기 차선 링크의 3차원 Geometry(기하학) 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것이며, 상기 차선 노드 정보는 상기 차선 노드의 식별값(ID) 정보, 상기 차선 노드에 연결되어 있는 링크 중 해당 노드가 시작 노드인 링크에 대한 Adjacent Exit Lane-Links 정보, 상기 차선 노드의 상위 노드(Parent Node)의 ID 정보 중 적어도 하나를 포함한다.

상기 생성부는 다차선 도로에서 점선의 형태의 제1 차선과 제2 차선 사이의 차선 링크 생성 시, 상기 제1 차선을 나타내는 사각형들 각각의 중앙점을 잇는 세로 선형 및 상기 제2 차선을 나타내는 사각형의 중앙점을 잇는 세로 선형을 만들고, 상기 제1 및 제2 차선 중 어느 하나의 차선의 중앙점에서 다른 하나의 차선의 세로 선형에 직각으로 연결된 가로 선형을 다수 만들고, 상기 다수의 가로 선형 각각의 중앙점들을 잇는 선형을 생성하여 상기 차선 링크로 생성하며, 점선 형태의 차선과 실선 형태의 중앙선 또는 길가장자리구역선 사이의 차선링크를 생성할 시, 상기 차선을 나타내는 사각형의 중앙점에서 다른 쪽 실선 형태의 중앙 선형에 직각으로 선을 그어 가로 선형을 다수 만들고, 상기 다수의 가로 선형 각각 중앙점들을 잇는 선형을 상기 차선 링크로 생성한다.

상기 생성부는 편도 일차선 또는 일방통행 도로의 차선 링크를 생성할 시, 차선을 나타내는 실선 형태의 중앙 선형에 기설정된 임의의 간격에 따라 중앙점을 생성하고, 다른 쪽 차선을 나타내는 실선 형태의 중앙 선형에 수직인 가로 선형을 만들고, 상기 가로 선형의 중앙점들을 잇는 선형을 상기 차선 링크로 생성한다.

상기 제어부는 상기 차선별 도로망 데이터를 기반으로 상기 전체 경로에서 임의의 지점마다 주행 미션 정보를 포함하는 실시간 변침점(Way Point)을 다수 생성하며, 상기 다수의 실시간 변침점 각각에 포함된 상기 주행 미션 정보에 기반하여 상기 차량을 제어한다.

상기 주행 미션 정보는 상기 차량의 위치 좌표, 정북 기준으로 상기 차량의 헤딩 방향, 상기 차량의 제한 속도, 상기 차량의 진행 지령 및 상기 차량의 회전 지령 중 적어도 하나를 포함한다.

한편, 전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 양상에 따른 자율 주행 보조 방법은 도로를 선형으로 나타내는 링크(Link)와 상기 링크의 속성이 바뀌는 지점을 나타내는 노드(Node)에 대한 도로망 데이터를 저장하는 단계, 상기 도로에 표시되어있는 로드마크를 인식하여 로드마크 데이터를 획득하는 단계, 상기 도로망 데이터와 상기 로드마크 데이터를 융합하여, 상기 도로의 차선별로 차선 링크(Lane-Link)와 차선 노드(Lane-Node)에 대한 차선별 도로망 데이터를 생성하는 단계, 및 차량이 현재 위치에서 기설정된 목적지로 도달하기 위한 전체 경로를 추종하도록, 상기 차선별 도로망 데이터를 고려하여 상기 차량을 제어하는 단계를 포함한다.

상기 생성하는 단계는 임의의 차선 옆에 새로운 차선이 생성되어 상기 도로의 차선 수가 커지는 경우, 상기 임의의 차선에 대한 차선 링크에서 상기 회전을 위한 차선에 대한 차선 링크를 분기하고, 상기 차선 링크가 분기되는 지점에 새로운 차선 노드를 생성한다.

상기 생성하는 단계는 어느 하나의 차선이 다른 차선에 합류되어 상기 도로의 차선 수가 적어지는 경우, 상기 없어지는 차선에 대한 차선 링크와 상기 없어지는 차선의 옆 차선에 대한 차선 링크를 병합하고, 상기 차선 링크가 병합되는 지점에 새로운 차선 로드를 생성한다.

상기 생성하는 단계는 교차로에서 임의의 차선에 대한 차선 링크와 상기 임의의 차선과 연결되는 다른 차선에 대한 차선 링크를 매핑하여 가상의 차선 링크를 생성하며, 상기 임의의 도로의 끝 차선 노드를 상기 가상의 차선 링크의 시작 차선 노드로 생성하며, 상기 다른 차선의 차선 링크의 시작 차선 노드를 상기 가상의 차선 링크의 끝 차선 노드로 생성한다.

상기 로드 마크는 상기 차량이 주행하는 도로 노면에 표시된 중앙선, 유턴구역선, 차선, 버스전용차로 표시선, 진로변경제한선, 유도선, 안전지대 표시선, 횡단보도 표시 중 적어도 하나를 포함한다.

상기 생성하는 단계는 다차선 도로에서 점선의 형태의 제1 차선과 제2 차선 사이의 차선 링크 생성 시, 상기 제1 차선을 나타내는 사각형들 각각의 중앙점을 잇는 세로 선형 및 상기 제2 차선을 나타내는 사각형의 중앙점을 잇는 세로 선형을 만들고, 상기 제1 및 제2 차선 중 어느 하나의 차선의 중앙점에서 다른 하나의 차선의 세로 선형에 직각으로 연결된 가로 선형을 다수 만들고, 상기 다수의 가로 선형 각각의 중앙점들을 잇는 선형을 생성하여 상기 차선 링크로 생성하는 단계, 및 점선 형태의 차선과 실선 형태의 중앙선 또는 길가장자리구역선 사이의 차선링크를 생성할 시, 상기 차선을 나타내는 사각형의 중앙점에서 다른 쪽 실선 형태의 중앙 선형에 직각으로 선을 그어 가로 선형을 다수 만들고, 상기 다수의 가로 선형 각각 중앙점들을 잇는 선형을 상기 차선 링크로 생성하는 단계를 포함한다.

상기 생성하는 단계는 편도 일차선 또는 일방통행 도로의 차선 링크를 생성할 시, 차선을 나타내는 실선 형태의 중앙 선형에 기설정된 임의의 간격에 따라 중앙점을 생성하고, 다른 쪽 차선을 나타내는 실선 형태의 중앙 선형에 수직인 가로 선형을 만들고, 상기 가로 선형의 중앙점들을 잇는 선형을 상기 차선 링크로 생성하는 단계를 더 포함한다.

상기 제어하는 단계는 상기 차선별 도로망 데이터를 기반으로 상기 전체 경로에서 임의의 지점마다 주행 미션 정보를 포함하는 실시간 변침점(Way Point)을 다수 생성하며, 상기 다수의 실시간 변침점 각각에 포함된 상기 주행 미션 정보에 기반하여 상기 차량을 제어한다.

본 발명에 따르면, 기존의 내비게이션 맵 데이터(도로망 데이터)와 로드마크 데이터를 이용하여 차선별 도로망 데이터를 생성하고, 이를 이용한 경로 안내(Routing) 기능을 제공함으로써, 차량이 무인으로 주행할 수 있도록 제어할 수 있다.

도 1은 종래의 내비게이션 맵의 도로망 데이터의 개념을 설명하기 위한 참조도.
도 2는 종래의 도로망 데이터를 설명하기 위한 제1 참조도.
도 3은 종래의 도로망 데이터에 포함된 정보를 설명하기 위한 제2 참조도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 자율 주행 보조 장치 블록도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 로드마크 데이터를 설명하기 위한 참조도.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 로드마크 데이터에 따라 생성되는 차선별 도로망 데이터를 설명하기 위한 참조도.
도 8 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 차선별 도로망 데이터에 포함된 차선 링크를 생성하는 방법을 설명하기 위한 참조도.
도 12 내지 도 17은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 경로 안내 방법을 설명하기 위한 참조도.

본 발명의 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 기재에 의해 정의된다. 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)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가급적 동일한 부호를 부여하고, 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 자율 주행 보조 장치 블록도이다.

본 발명의 실시예에 따른 자율 주행 보조 장치(100)는 획득부(110), 생성부(120), 저장부(130) 및 제어부(140)를 포함한다.

획득부(110)는 도로에 표시되어있는 로드마크 데이터를 획득한다. 여기서, 로드마크란 도로 노면에 표시되어 있는 모든 마크를 뜻하며, 노면표시 규정에 의해 중앙선, 유턴구역선, 차선, 버스전용차로, 진로변경제한선, 유도선, 안전지대 등이 있다.

이러한 로드마크 데이터는 MMS(Mobile Mapping System)을 통해 획득될 수 있다. 여기서, MMS란 D-GPS, 다수의 라이다, 다수의 레이더, 다수의 비전 센서 등을 차량에 장착하여 주행함으로써, 도로에 표시되어 있는 로드마크 데이터 및 교통표지판, 신호등 등 랜드마크 데이터를 획득하는 기술이다.

예컨대, MMS 기술을 통해 도 5의 (a)와 같은 도로 환경에서 도 5의 (b)와 같은 로드마크 데이터가 획득될 수 있다. 이때, 도 5의 (b)의 로드마크 데이터는 차선, 중앙선, 정지선, 진로변경제한선, 유도선, 횡단보도, 진행 방향에 대한 데이터가 포함된다.

생성부(120)는 획득부(110)에 의해 획득된 로드마크 데이터와 저장부(130)에 기저장된 기존 내비게이션 맵의 도로망 데이터를 이용하여 차선별 도로망을 생성한다. 여기서, 저장부(130)에 저장된 내비게이션 맵의 도로망 데이터는 도로를 선형으로 나타내는 링크(Link)와 링크의 교차로 지점, 유턴 지점 등과 같이 속성이 바뀌는 지점을 나타내는 노드(Node)를 포함한다.

생성부(120)는 로드마크 데이터와 도로망 데이터를 입력으로 자동/수동으로 차선별 도로망을 생성할 수 있으며, 그에 따라 구축되는 차선별 도로망 데이터의 형태는 도 5의 (c)와 같을 수 있다.

이때, 생성부(120)는 차선 링크(Lane-Link) 및 차선 노드(Lane-Node)를 생성하며, 각각에 대한 차선 링크 정보 및 차선 노드 정보를 구축한다. 이때, 차선 링크는 상위 부모 링크와 1:1 매핑되도록 구축한다. 즉, 기존 도로망 데이터에 포함된 링크에 해당하는 도로에 대해서 차선 링크를 생성한다.

예컨대, 도 6의 (a)와 같은 링크 L1, L2, L3, L4 및 노드 N2를 포함한 기존의 도로망 데이터와 획득부(110)를 통해 획득된 로드마크 데이터를 이용하여 도 6의 (b)와 같은 차선별 도로망이 생성될 수 있다. 부모 링크 L1의 하위에 차선 링크 L1-1, L1-2, L1-3가 생성될 수 있으며, 부모 링크 L2의 하위에 차선 링크 L2-1, L2-2, L2-3가 생성될 수 있으며, 부모 링크 L3의 하위에 차선 링크 L3-1, L3-2, L3-3가 생성될 수 있으며, 부모 링크 L4의 하위에 차선 링크 L4-1, L4-2, L4-3가 생성될 수 있다.

또한, 노드 N2이 존재하는 교차로상에서 차량의 진행 방향(좌회전, 우회전, 직진 등)에 따라 생성되는 차선 링크들에는 차선 링크 ID가 LC-1, LC-2, LC-3, LC-4과 같이 할당될 수 있다. 아울러, 차량 진행 방향에 따라 연결되는 링크들의 시작 지점과 끝 지점에는 차선 노드 ID가 N2-1 내지 N2-7로 할당될 수 있다.

이와 같이 생성된 차선별 도로망에 대한 차선 링크 정보 및 차선 노드 정보는 도 7의 (a)와 같은 정보를 포함하여 구축될 수 있다.

차선 링크 정보에는 차선 링크의 ID(식별값) 정보, 차선 링크의 시작 차선 노드 정보 및 끝 차선 노드 정보, 차선 정보, 차선 종별 정보, Parent Link ID(부모 링크 ID) 정보, Geometry(기하학) 정보를 포함한다. 여기서, 차선 정보는 교차로를 중심으로 몇 차선에 대한 데이터인지를 나타내는 정보이며, 차선 종별 정보는 버스전용차선인지, 일반차선인지에 대한 정보를 나타낸다. 또한, Parent Link ID는 상위 링크의 ID(기존 도로망 데이터의 링크 ID)이며, Geometry 정보는 차선 링크 즉 폴리라인(polyline)의 3차원(x, y, z) 기하 정보를 나타낸다.

차선 노드 정보에는 차선 노드의 ID 정보, Adjacent Exit Lane-Links 정보, Parent Node ID(부모 노드 ID) 정보, Geometry 정보를 포함한다. 여기서, Adjacent Exit Lane-Links 정보는 차선 노드에 연결되어 있는 링크 중 해당 노드가 시작 노드인 링크에 대한 정보를 나타낸다. Parent Node ID는 상위 노드의 ID(기존 도로망 데이터의 노드 ID)이다. 여기서, 부모 링크 ID 정보 및 부모 노드 ID 정보를 포함하는 이유는 도로의 속성정보를 함께 공유하기 위함이고, 또한 회전 차선 정보를 함께 활용하기 위해서이다.

예컨대, 앞선 도 6의 (b)와 같이 생성된 차선별 도로망의 차선 링크 정보 및 차선 노드 정보는 도 7의 (b)와 같이 저장될 수 있다. 즉, Lane-Node들 각각에 대응하여 Adjacent Lane-Links 및 Parent Node ID가 저장되어 있다. 또한, 차선 링크(Lane-Link)들 각각에 대응하여 시작 지점 차선 노드(SLaneNode), 끝 지점 차선 노드(ELaneNode), 차선 번호(#Lane) 및 Parent Link ID가 저장되어 있다.

이하, 도 8 내지 도 11을 참조하여, 상기와 같은 차선별 도로망을 생성하는 방법에 대해 구체적으로 설명한다.

생성부(120)는 차선을 이용하여 차선 링크를 생성할 시, 도 8의 (a)와 같은 다차선 도로에서 중앙선부터 중앙선-차선, 차선-차선, 차선-길가장자리구역선을 이용하여 3개의 차선 링크(도 8의 파란 실선)를 생성한다.

일 예로서, 점선의 형태의 제1 차선과 제2 차선 사이의 차선 링크를 생성 시, 생성부(120)는 차선을 나타내는 사각형의 중앙점을 잇는 선형(세로 점선)을 만들고, 어느 하나의 차선의 중앙점에서 다른 쪽 선형(세로 점선)에 직각으로 가로 선형(가로 점선)을 만든다. 아울러, 가로 선형의 중앙점을 생성하고, 생성된 점들을 잇는 선형을 생성하여 차선 링크를 생성한다.

다른 예로서, 점선의 형태의 차선과 실선 형태의 중앙선 사이의 차선 링크 또는 제2 차선과 실선 형태의 길가장자리구역선 사이의 차선 링크를 생성할 시, 생성부(120)는 차선을 나타내는 사각형의 중앙점에서 다른 쪽 중앙선 또는 길가장자리 구역선의 중앙 선형에 직각으로 선을 그어서 가로 선형(가로 점선)을 생성한다. 아울러, 생성된 가로 선형의 중앙점(적색 점)을 생성하고, 생성된 점들을 잇는 선형을 생성하여 차선 링크를 생성한다.

다른 예로서, 도 8의 (b)와 같은 편도 일차선 또는 일방통행 도로의 차선 링크를 생성할 시, 생성부(120)는 기설정된 임의의 간격(d)에 따라 한쪽 실선(중앙선 또는 길가장자리구역선)에 중앙점을 생성한다. 여기서, 임의의 간격(d)은 도로 곡률에 따라 다르게 설정되어 저장될 수 있다. 예컨대, 도로의 곡률이 0에 가까울수록 임의의 간격(d)은 크게 설정되며, 도로의 곡률이 클 경우 임의의 간격(d)은 작게 설정될 수 있다. 이후, 생성부(120)는 생성된 중앙점에서 다른 쪽 실선의 중앙선에 수직인 가로 선형을 생성한다. 아울러, 가로 선형의 중앙점을 생성하고, 생성된 점들을 잇는 선형을 생성하여 차선 링크를 생성한다.

한편, 생성부(120)는 도 9에 도시된 바와 같이, 차선 링크를 구성하는 점의 개수를 줄여서(simplification)하여, 차선 링크 정보의 데이터 크기를 줄일 수 있다.

한편, 도 10의 (a)와 같이 차선(차량의 좌회전 또는 우회전을 위한 차선)이 새로 생성되는 경우, 생성부(120)는 차선 링크를 분기하고, 차선 링크가 분기되는 지점에 새로운 차선 노드를 생성한다. 만약, 도 10의 (b)와 같이 차선이 없어지는 경우, 생성부(120)는 두 차선 링크를 병합하고, 차선 링크가 병합되는 지점에 새로운 차선 노드를 생성한다.

아울러, 생성부(120)는 도 11의 (a)와 같이 기 생성된 차선 링크와 다른 도로의 차선 링크를 매핑(mapping)한다. 두개의 차선 링크가 매핑되는 과정에서 새로운 차선 노드가 생성된다. 이때, 하나의 차선 링크가 하나의 차선 링크에 매핑될 수도 있고, 하나의 차선 링크가 하나 이상의 차선 링크에 매핑될 수도 있다. 이러한 매핑 과정은 차선별 좌회전 전용 차선, 우회전 전용 차선, 직진 차선, 직진 및 좌회전 차선, 직진 및 우회전 차선 등을 나타내는 회전 차선 정보를 이용하여 수행될 수 있다.

이러한 매핑 과정을 통해 교차로 내 실제 차선이 아닌 가상의 차선을 나타내는 차선 링크가 생성된다. 이때, 생성부(120)는 도로의 곡률(curvature)을 고려하여 교차로의 차선 링크를 생성한다. 일 예로서, 도 11의 (b)에 도시된 바와 같이 교차로의 경우 안내선이 표시되어 있을 수 있으며, 생성부(120)는 이러한 안내선을 이용하여 교차로 차선 링크를 생성할 수 있다. 다른 예로서, 도 11의 (c)에 도시된 바와 같이 안내선이 존재하지 않은 경우, 생성부(120)는 매핑되는 두 차선 링크의 방향(기울기)를 고려하여 교차로 차선 링크를 생성할 수 있다.

이러한 과정을 통해 구축된 차선별 도로망 데이터는 제어부(140)에서 차량이 출발지로부터 목적지까지 도달하는 동안 차량의 주행 제어에 이용된다.

제어부(140)는 생성부(120)에 의해 구축된 차선별 도로망 데이터를 이용하여 출발지와 목적지 간의 전체 경로(Total Path)를 생성한다. 또한, 주행중인 차량이 Total Path를 추종(following)할 수 있도록, 실시간 변침점(Way Point)을 생성한다.

구체적으로, 제어부(140)는 저장부(130)에 저장된 차선별 도로망 데이터를 이용하여 출발지에서부터 목적지까지의 링크를 포함하는 전체 도로 경로(Road Path)를 생성한다. 예컨대, 제어부(140)는 도 12의 (a)에 도시된 바와 같이 출발지로부터 목적지까지 L1, L2, L3, L4의 링크와 안내 정보를 포함한 Total Path를 생성한다. 이는 도 13의 (a)와 같을 수 있다.

이때, 출발지로부터 목적지까지 도달하기 위해서는 L1과 L2 간의 첫번째 교차로에서 좌회전을 해야하며, L3와 L4 간의 두번째 교차로에서 좌회전을 해야한다. 이에 따라, 첫번째 교차로에 진입하기 전 도 12의 (b)와 같이 차량은 L1-2에서 L1-1 차선 링크로 차선 변경이 필요하며, 두번째 교차로에 진입하기 전 도 12의 (c)와 같이 차량은 L3-2에서 L3-1 차선 링크로 차선 변경이 필요하다. 즉, 차선 변경은 교차로에서 좌회전, 우회전, 유턴을 해야하는 경우, 기저장된 회전 차선 정보를 통해 좌회전, 우회전, 유턴에 해당하는 차선을 인지하고, 차선 변경이 필요한 경우 Total Path에 포함시킨다. 이에 따라, 주행경로 안내를 위한 Total Path는 차선 변경을 위한 차선 링크 정보를 포함한다. 이를 기반으로, 생성되는 차선별 도로 경로(Lane-level Road Path)은 도 13의 (b)와 같을 수 있다.

또한, 제어부(140)는 {x, y, θ, speed, maneuver, turn}의 주행 미션 정보를 포함하는 Way Point를 생성한다. 이때, (x, y)는 차량의 위치, θ는 정북 기준 차량 헤딩 방향, speed는 제한 속도, maneuver(진행 지령)는 {전진(forward), 후진(backward), 정지(stop), 종료(finish)}, turn(회전 지령)은 {좌측차선변경(LaneChangeLeft), 우측차선변경(LangeChangeRight), 좌측유턴(UturnLeft), 우측유턴(UturnRight)}로 구성된다.

이때, Way Point의 생성은 Total Path 전체를 대상으로 생성되는 것이 아니라, 임의의 시간(time) t 시간까지 또는 거리에 해당하는 path의 way points를 생성한다. 예컨대, 도 14와 같이 주행 중 차량의 현재 차속이 30km/h이고 향후 10초까지의 way points를 차선별 링크 경로(lane-level link path)로부터 생성하고 이를 이용하여 자율주행 차량이 추종하도록 제어한다. 이는 주행 중 주기적으로 way points를 생성하여 활용한다. 이때, way point의 간격(resolution)은 차속에 따라 달라진다. 만약, 속도가 빠를수록 resolution은 작고, 속도가 느릴수록 resolution이 크다.

도 15는 좌측 차선 변경의 과정을 예시한 도면이다. 예컨대, 차선별 링크 경로에는 차선 변경을 위해 도 15의 (a)와 같이 L3-(Left Lane Change)-L2로 구성되어 있고, 도 15의 (b)와 같이 L3의 way point가 생성되어 있다. 이때 L3의 way point의 주행 미션 정보 중 회전(turn) 미션 정보에는 LaneChangeLeft으로 설정되어 있고, 이 시점부터 좌측으로 차선 변경을 준비해야 한다. 이때, 제어부(140)는 차량에 장착되어 있는 센서(라이다 또는 레이더 또는 비전 센서)에 의해 감지되는 왼쪽 차선에 타차량이 존재하는지를 인식한다. 이를 위해, 차량의 센서는 차량의 좌측 전방 및 우측 전방을 포함한 차량의 전방의 장애물을 감지한다.

제어부(140)는 센서에 의해 감지된 장애물의 위치를 차선별 도로망 데이터에 매핑하여, 차량의 좌측 차선에 타차량이 존재하는지를 판단한다. 만약, 차량의 전방 좌측 차선에 타차량이 없고 차선 변경할 시점이 확보가 되면, 제어부(140)는 도 15의 (c)와 같이 lane change way point를 생성하고 L2 링크의 way point를 생성하여 이를 도 15의 (d)와 같이 병합한다.

한편, Lane-Change way points는 차량의 동역학을 반영하여 추종할 수 있는 형태로 생성돼야 한다. 예컨대, 도 16의 (a)와 같이 lane change way point를 생성했다면, 이를 추종할 수 있도록 차량을 제어하는 것은 불가능하다. 따라서, 도 16의 (b)와 같이 차선 변경 영역에 대해서 그리드 맵을 만들고 이를 이용하여 추종 가능한 way point를 생성한다. 여기서, 그리드 맵의 각 노드는 x, y, θ로 구성이 되며, 그리드 위치 간격 (10cm, 50cm, …) 및 μ의 angular resolution (1도, 5도, …)에 따라 그 크기가 달라진다. 이때, resolution이 높을수록 그리드 데이터가 커지며 정확도는 높아진다. 이렇게 순간 생성된 그리드 맵을 이용하여 제어부(140)는 A*등의 알고리즘을 이용하여 way points를 생성한다.

이러한 차선 변경 방법은 차량의 전방 타차량을 추월하는 등의 미션에도 이용될 수 있다.

한편, 제어부(140)는 도 17의 (a)아래 그림과 같이 lane-level path에 L1-(LeftU-Turn)-L2가 있고, way point 생성시 도 17의 (b)와 같이 U-turn 링크를 생성할 수 있다. 이때, U-turn link는 차량의 최대 조향각에 의한 원(circle)을 생성할 수 있고 이로부터 way point를 추출한다. 이때, 차량의 조향각 값과 차량의 wheelbase(축거) 값을 이용하여 차량의 회전 반경 circle을 계산할 수 있다. 만약, 최대 회전 반경이 도로를 벗어나는 경우(예컨대, 차량이 유턴하기에 도로 폭이 좁은 경우)에는 멀티스텝(전진 및 후진 반복)으로 차량이 유턴할 수 있도록 way points를 생성해야 한다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 본 명세서에 개시된 내용과는 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 자율 주행 보조 장치
110 : 획득부 120 : 생성부
130 : 저장부 140 : 제어부

Claims

도로를 선형으로 나타내는 링크(Link)와 상기 링크의 속성이 바뀌는 지점을 나타내는 노드(Node)에 대한 도로망 데이터를 저장하는 저장부;
상기 도로에 표시되어있는 로드마크를 인식하여 로드마크 데이터를 획득하는 획득부;
상기 도로망 데이터와 상기 로드마크 데이터를 융합하여, 상기 도로의 차선별로 차선 링크(Lane-Link)와 차선 노드(Lane-Node)에 대한 차선별 도로망 데이터를 생성하는 생성부; 및
차량이 현재 위치에서 기설정된 목적지로 도달하기 위한 전체 경로를 추종하도록, 상기 차선별 도로망 데이터를 고려하여 상기 차량을 제어하는 제어부;
를 포함하는 자율 주행 보조 장치.
제1항에 있어서, 상기 생성부는,
임의의 차선 옆에 새로운 차선이 생성되어 상기 도로의 차선 수가 커지는 경우, 상기 임의의 차선에 대한 차선 링크에서 상기 회전을 위한 차선에 대한 차선 링크를 분기하고, 상기 차선 링크가 분기되는 지점에 새로운 차선 노드를 생성하는 것
인 자율 주행 보조 장치.
제1항에 있어서, 상기 생성부는,
어느 하나의 차선이 다른 차선에 합류되어 상기 도로의 차선 수가 적어지는 경우, 상기 없어지는 차선에 대한 차선 링크와 상기 없어지는 차선의 옆 차선에 대한 차선 링크를 병합하고, 상기 차선 링크가 병합되는 지점에 새로운 차선 로드를 생성하는 것
인 자율 주행 보조 장치.
제1항에 있어서, 상기 생성부는,
교차로에서 임의의 차선에 대한 차선 링크와 상기 임의의 차선과 연결되는 다른 차선에 대한 차선 링크를 매핑하여 가상의 차선 링크를 생성하며, 상기 임의의 도로의 끝 차선 노드를 상기 가상의 차선 링크의 시작 차선 노드로 생성하며, 상기 다른 차선의 차선 링크의 시작 차선 노드를 상기 가상의 차선 링크의 끝 차선 노드로 생성하는 것
인 자율 주행 보조 장치.
제1항에 있어서, 상기 로드 마크는,
차량이 주행하는 도로 노면에 표시된 중앙선, 유턴구역선, 차선, 버스전용차로 표시선, 진로변경제한선, 유도선, 안전지대 표시선, 횡단보도 표시 중 적어도 하나를 포함하는 것
인 자율 주행 보조 장치.
제1항에 있어서,
상기 차선별 도로망 데이터는 차선 링크 정보 및 차선 노드 정보를 포함하되,
상기 차선 링크 정보는 상기 차선 링크의 식별값(ID) 정보, 상기 차선 링크의 시작 지점과 끝 지점에 할당된 시작 차선 노드 및 끝 차선 노드에 대한 정보, 상기 차선 링크가 몇 차선인지를 나타내는 차선 정보, 상기 차선 링크가 일반 차선인지 특정 차량에 대한 전용 차선인지를 나타내는 차선 종별 정보, 상기 차선 링크의 상위 링크(Parent Link)의 ID 정보, 상기 차선 링크의 3차원 Geometry(기하학) 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것이며,
상기 차선 노드 정보는 상기 차선 노드의 식별값(ID) 정보, 상기 차선 노드에 연결되어 있는 링크 중 해당 노드가 시작 노드인 링크에 대한 Adjacent Exit Lane-Links 정보, 상기 차선 노드의 상위 노드(Parent Node)의 ID 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것
인 자율 주행 보조 장치.
제1항에 있어서, 상기 생성부는,
다차선 도로에서 점선의 형태의 제1 차선과 제2 차선 사이의 차선 링크 생성 시, 상기 제1 차선을 나타내는 사각형들 각각의 중앙점을 잇는 세로 선형 및 상기 제2 차선을 나타내는 사각형의 중앙점을 잇는 세로 선형을 만들고, 상기 제1 및 제2차선 중 어느 하나의 차선의 중앙점에서 다른 하나의 차선의 세로 선형에 직각으로 연결된 가로 선형을 다수 만들고, 상기 다수의 가로 선형 각각의 중앙점들을 잇는 선형을 생성하여 상기 차선 링크로 생성하며,
점선 형태의 차선과 실선 형태의 중앙선 또는 길가장자리구역선 사이의 차선링크를 생성할 시, 상기 차선을 나타내는 사각형의 중앙점에서 다른 쪽 실선 형태의 중앙 선형에 직각으로 선을 그어 가로 선형을 다수 만들고, 상기 다수의 가로 선형 각각 중앙점들을 잇는 선형을 상기 차선 링크로 생성하는 것
인 자율 주행 보조 장치.
제7항에 있어서, 상기 생성부는,
편도 일차선 또는 일방통행 도로의 차선 링크를 생성할 시, 차선을 나타내는 실선 형태의 중앙 선형에 기설정된 임의의 간격에 따라 중앙점을 생성하고, 다른 쪽 차선을 나타내는 실선 형태의 중앙 선형에 수직인 가로 선형을 만들고, 상기 가로 선형의 중앙점들을 잇는 선형을 상기 차선 링크로 생성하는 것
인 자율 주행 보조 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 차선별 도로망 데이터를 기반으로 상기 전체 경로에서 임의의 지점마다 주행 미션 정보를 포함하는 실시간 변침점(Way Point)을 다수 생성하며, 상기 다수의 실시간 변침점 각각에 포함된 상기 주행 미션 정보에 기반하여 상기 차량을 제어하는 것
인 자율 주행 보조 장치.
제9항에 있어서, 상기 주행 미션 정보는,
상기 차량의 위치 좌표, 정북 기준으로 상기 차량의 헤딩 방향, 상기 차량의 제한 속도, 상기 차량의 진행 지령 및 상기 차량의 회전 지령 중 적어도 하나를 포함하는 것
인 자율 주행 보조 장치.
도로를 선형으로 나타내는 링크(Link)와 상기 링크의 속성이 바뀌는 지점을 나타내는 노드(Node)에 대한 도로망 데이터를 저장하는 단계;
상기 도로에 표시되어있는 로드마크를 인식하여 로드마크 데이터를 획득하는 단계;
상기 도로망 데이터와 상기 로드마크 데이터를 융합하여, 상기 도로의 차선별로 차선 링크(Lane-Link)와 차선 노드(Lane-Node)에 대한 차선별 도로망 데이터를 생성하는 단계; 및
차량이 현재 위치에서 기설정된 목적지로 도달하기 위한 전체 경로를 추종하도록, 상기 차선별 도로망 데이터를 고려하여 상기 차량을 제어하는 단계;
를 포함하는 자율 주행 보조 방법.
제11항에 있어서, 상기 생성하는 단계는,
임의의 차선 옆에 새로운 차선이 생성되어 상기 도로의 차선 수가 커지는 경우, 상기 임의의 차선에 대한 차선 링크에서 상기 회전을 위한 차선에 대한 차선 링크를 분기하고, 상기 차선 링크가 분기되는 지점에 새로운 차선 노드를 생성하는 것
인 자율 주행 보조 방법.
제11항에 있어서, 상기 생성하는 단계는,
어느 하나의 차선이 다른 차선에 합류되어 상기 도로의 차선 수가 적어지는 경우, 상기 없어지는 차선에 대한 차선 링크와 상기 없어지는 차선의 옆 차선에 대한 차선 링크를 병합하고, 상기 차선 링크가 병합되는 지점에 새로운 차선 로드를 생성하는 것
인 자율 주행 보조 방법.
제11항에 있어서, 상기 생성하는 단계는,
교차로에서 임의의 차선에 대한 차선 링크와 상기 임의의 차선과 연결되는 다른 차선에 대한 차선 링크를 매핑하여 가상의 차선 링크를 생성하며, 상기 임의의 도로의 끝 차선 노드를 상기 가상의 차선 링크의 시작 차선 노드로 생성하며, 상기 다른 차선의 차선 링크의 시작 차선 노드를 상기 가상의 차선 링크의 끝 차선 노드로 생성하는 것
인 자율 주행 보조 방법.
제11항에 있어서, 상기 로드 마크는,
상기 차량이 주행하는 도로 노면에 표시된 중앙선, 유턴구역선, 차선, 버스전용차로 표시선, 진로변경제한선, 유도선, 안전지대 표시선, 횡단보도 표시 중 적어도 하나를 포함하는 것
인 자율 주행 보조 방법.
제11항에 있어서,
상기 차선별 도로망 데이터는 차선 링크 정보 및 차선 노드 정보를 포함하되,
상기 차선 링크 정보는 상기 차선 링크의 식별값(ID) 정보, 상기 차선 링크의 시작 지점과 끝 지점에 할당된 시작 차선 노드 및 끝 차선 노드에 대한 정보, 상기 차선 링크가 몇 차선인지를 나타내는 차선 정보, 상기 차선 링크가 일반 차선인지 특정 차량에 대한 전용 차선인지를 나타내는 차선 종별 정보, 상기 차선 링크의 상위 링크(Parent Link)의 ID 정보, 상기 차선 링크의 3차원 Geometry(기하학) 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것이며,
상기 차선 노드 정보는 상기 차선 노드의 식별값(ID) 정보, 상기 차선 노드에 연결되어 있는 링크 중 해당 노드가 시작 노드인 링크에 대한 Adjacent Exit Lane-Links 정보, 상기 차선 노드의 상위 노드(Parent Node)의 ID 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것
인 자율 주행 보조 방법.
제11항에 있어서, 상기 생성하는 단계는,
다차선 도로에서 점선의 형태의 제1 차선과 제2 차선 사이의 차선 링크 생성 시, 상기 제1 차선을 나타내는 사각형들 각각의 중앙점을 잇는 세로 선형 및 상기 제2 차선을 나타내는 사각형의 중앙점을 잇는 세로 선형을 만들고, 상기 제1 및 제2차선 중 어느 하나의 차선의 중앙점에서 다른 하나의 차선의 세로 선형에 직각으로 연결된 가로 선형을 다수 만들고, 상기 다수의 가로 선형 각각의 중앙점들을 잇는 선형을 생성하여 상기 차선 링크로 생성하는 단계; 및
점선 형태의 차선과 실선 형태의 중앙선 또는 길가장자리구역선 사이의 차선링크를 생성할 시, 상기 차선을 나타내는 사각형의 중앙점에서 다른 쪽 실선 형태의 중앙 선형에 직각으로 선을 그어 가로 선형을 다수 만들고, 상기 다수의 가로 선형 각각 중앙점들을 잇는 선형을 상기 차선 링크로 생성하는 단계
를 포함하는 것인 자율 주행 보조 방법.
제17항에 있어서, 상기 생성하는 단계는,
편도 일차선 또는 일방통행 도로의 차선 링크를 생성할 시, 차선을 나타내는 실선 형태의 중앙 선형에 기설정된 임의의 간격에 따라 중앙점을 생성하고, 다른 쪽 차선을 나타내는 실선 형태의 중앙 선형에 수직인 가로 선형을 만들고, 상기 가로 선형의 중앙점들을 잇는 선형을 상기 차선 링크로 생성하는 단계;
를 더 포함하는 것인 자율 주행 보조 방법.
제11항에 있어서, 상기 제어하는 단계는,
상기 차선별 도로망 데이터를 기반으로 상기 전체 경로에서 임의의 지점마다 주행 미션 정보를 포함하는 실시간 변침점(Way Point)을 다수 생성하며, 상기 다수의 실시간 변침점 각각에 포함된 상기 주행 미션 정보에 기반하여 상기 차량을 제어하는 것
인 자율 주행 보조 방법.
제19항에 있어서, 상기 주행 미션 정보는,
상기 차량의 위치 좌표, 정북 기준으로 상기 차량의 헤딩 방향, 상기 차량의 제한 속도, 상기 차량의 진행 지령 및 상기 차량의 회전 지령 중 적어도 하나를 포함하는 것
인 자율 주행 보조 방법.