KR20170049927A - 차량의 충돌 회피 시스템 및 방법 - Google Patents

차량의 충돌 회피 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 야간에 차량이 충돌을 회피할 수 있도록 하는 시스템 및 방법을 제공한다. 차량의 충돌 회피 시스템은 자차의 전면을 촬영하여 영상 정보를 생성하는 카메라를 포함한다. 또한, 충돌 회피 시스템은 영상 정보에 기초하여 접근 차량의 헤드램프를 인식하고, 영상 정보에서 헤드램프의 양쪽 광원 사이의 폭에 기초하여 자차와 접근 차량 사이의 거리를 결정하며, 헤드램프의 광원 사이의 폭의 시간에 따른 변화율에 기초하여 접근 차량의 속도를 결정하고, 헤드램프의 양쪽 광원 중 가까운 광원이 이동하는 경로에 기초하여 자차와 접근 차량의 충돌 위험성을 판단하며, 충돌 위험성이 존재하는 것으로 판단될 때 거리 및 속도에 기초하여 자차와 접근 차량의 충돌 시점을 계산하고, 자차와 접근 차량의 충돌을 회피하기 위한 안전 지대를 설정하며, 충돌 시점에 안전 지대로 진행하기 위한 조향 제어를 실행하는 제어부를 포함한다.

Description

차량의 충돌 회피 시스템 및 방법{Collision Avoidance System of Vehicle and Method Thereof}
본 발명은 차량이 다른 차량과의 충돌을 회피하도록 하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
야간에 어두운 길을 주행할 때(특히, 야간 가로등이 없는 길을 주행할 때) 마주 오는 차량의 헤드램프(특히, 상향등의 경우)에 의해 운전자의 시야 확보가 어려울 수 있다. 특히, 트럭과 같이 차고가 높은 차량이 마주 오는 경우, 운전자의 시야 확보가 어려울 수 있다. 이러한 경우, 운전자의 시야 확보가 어려워 자차와 마주 오는 차량이 충돌할 위험성이 커질 수 있다.
운전자가 시야 확보가 어려운 경우를 위해, 운전자를 도와 차량이 충돌을 회피할 수 있도록 도와주는 시스템이 요구될 수 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로서, 야간에 차량이 충돌을 회피할 수 있도록 하는 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예는, 자차의 전면을 촬영하여 영상 정보를 생성하는 카메라; 및 상기 영상 정보에 기초하여 접근 차량의 헤드램프를 인식하고, 상기 영상 정보에서 상기 헤드램프의 양쪽 광원 사이의 폭에 기초하여 상기 자차와 상기 접근 차량 사이의 거리를 결정하며, 상기 헤드램프의 광원 사이의 폭의 시간에 따른 변화율에 기초하여 상기 접근 차량의 속도를 결정하고, 상기 헤드램프의 양쪽 광원 중 가까운 광원이 이동하는 경로에 기초하여 상기 자차와 상기 접근 차량의 충돌 위험성을 판단하며, 상기 충돌 위험성이 존재하는 것으로 판단될 때 상기 거리 및 상기 속도에 기초하여 상기 자차와 상기 접근 차량의 충돌 시점을 계산하고, 상기 자차와 상기 접근 차량의 충돌을 회피하기 위한 안전 지대를 설정하며, 상기 충돌 시점에 상기 안전 지대로 진행하기 위한 조향 제어를 실행하는 제어부를 포함하는 차량의 충돌 회피 시스템을 제공한다.
상기 제어부는 상기 조향 제어와 함께 상기 자차의 속도를 감속하는 제어를 더 실행할 수 있다. 이때, 상기 제어부는 상기 자차의 속도를 고려하여 상기 자차의 속도를 감속하는 제어를 실행할 수 있거나, 상기 자차가 진행하는 도로의 폭을 고려하여 상기 자차의 속도를 감속하는 제어를 실행할 수 있다.
상기 제어부는 도로의 형태를 기억하고, 상기 가까운 광원이 이동하는 경로와 함께 상기 도로의 형태에 기초하여 상기 자차와 상기 접근 차량의 충돌 위험성을 판단할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는, 카메라 및 제어부를 포함하는 차량의 충돌 회피 시스템에서 실행되는 충돌 회피 방법으로서, 상기 카메라가 자차의 전면을 촬영하여 영상 정보를 생성하는 단계; 상기 제어부가 상기 영상 정보에 기초하여 접근 차량의 헤드램프를 인식하는 단계; 상기 제어부가 상기 영상 정보에서 상기 헤드램프의 양쪽 광원 사이의 폭에 기초하여 상기 자차와 상기 접근 차량 사이의 거리를 결정하는 단계; 상기 제어부가 상기 헤드램프의 광원 사이의 폭의 시간에 따른 변화율에 기초하여 상기 접근 차량의 속도를 결정하는 단계; 상기 제어부가 상기 헤드램프의 양쪽 광원 중 가까운 광원이 이동하는 경로에 기초하여 상기 자차와 상기 접근 차량의 충돌 위험성을 판단하는 단계; 상기 충돌 위험성이 존재하는 것으로 판단될 때, 상기 제어부가 상기 거리 및 상기 속도에 기초하여 상기 자차와 상기 접근 차량의 충돌 시점을 계산하는 단계; 및 상기 제어부가 상기 자차와 상기 접근 차량의 충돌을 회피하기 위한 안전 지대를 설정하고, 상기 충돌 시점에 상기 안전 지대로 진행하기 위한 조향 제어를 실행하는 단계를 포함하는 충돌 회피 방법을 제공한다.
상술한 본 발명의 실시예에 따르면, 촬영된 전방 이미지에서 마주 오는 차량의 헤드램프에 기초하여 차량의 충돌 가능성을 판단하고 충돌을 회피하는 제어를 수행하여, 야간에 차량의 충돌을 회피할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 충돌 회피 시스템의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 2는, 본 발명의 실시예에서, 접근 차량의 거리를 결정하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 3은, 본 발명의 실시예에서, 접근 차량의 속도를 결정하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 4는, 본 발명의 실시예에서, 접근 차량의 이동 경로를 결정하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 5는, 본 발명의 실시예에서, 자차의 제어 지대 및 안전 지대를 결정하는 방법을 일 예를 설명하는 도면이다.
도 6은, 본 발명의 실시예에서, 자차의 제어 지대 및 안전 지대를 결정하는 방법을 다른 예를 설명하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 충돌 회피 방법을 도시하는 흐름도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 충돌 회피 시스템(100)의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 충돌 회피 시스템(100)은 차량의 전방을 촬영하는 카메라(110) 및 촬영된 영상에 기초하여 차량의 충돌을 회피하는 제어를 수행하는 제어부(120)를 포함할 수 있다.
카메라(110)는 자차의 전면을 촬영하여 영상 정보를 생성할 수 있다. 본 발명의 실시예들에서, 카메라(110)는 자차의 전면에서 마주 오는 접근 차량의 헤드램프를 촬영하여 영상 정보를 생성할 수 있다.
제어부(120)는 영상 정보로부터 접근 차량의 헤드램프를 인식할 수 있다. 예를 들면, 제어부(120)는 자차의 전방에 위치하는 두 개의 밝은 광원을 접근 차량의 헤드램프로 인식할 수 있다. 또는, 시간에 따라 광원의 밝기가 강해지거나, 시간에 따라 영상 내에서 두 개의 광원 사이의 거리가 가까워지는 경우, 제어부(120)는 광원을 접근 차량의 헤드램프로 인식할 수 있다.
제어부(120)는 영상 정보에서 헤드램프의 양쪽 광원 사이의 폭에 기초하여 자차와 접근 차량 사이의 거리를 결정할 수 있다.
도 2는 접근 차량의 거리를 결정하는 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 2를 참조하면, 제어부(120)는 영상 내에서 두 개의 헤드램프 사이의 각거리(θ)를 측정할 수 있다. 제어부(120)가 차량의 헤드램프 사이의 실제 거리(a)를 추정할 수 있을 때, 제어부(120)는 각거리(θ)와 차량의 헤드램프 사이의 실제 거리(a)를 이용하여 자차(210)와 접근 차량(220) 사이의 거리(D)를 계산할 수 있다. 예를 들면, 자차와 접근 차량 사이의 거리(D)는 D=a/θ의 식으로 계산될 수 있다.
제어부(120)는 헤드램프의 광원 사이의 폭의 시간에 따른 변화에 기초하여 접근 차량의 속도(자차에 대한 상대속도)를 계산할 수 있다.
도 3은 접근 차량의 거리를 결정하는 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 3을 참조하면, 제어부(120)는 시간(t1)에서 두 개의 헤드램프 사이의 각거리(θ1)와 시간(t2)에서 두 개의 헤드램프 사이의 각거리(θ2)를 이용하여 접근 차량(220)이 속도를 계산할 수 있다. 예를 들면, 시간(t1)에서 두 개의 헤드램프 사이의 각거리(θ1)를 이용하여 계산된 자차(210)와 접근 차량(220) 사이의 거리가 D1이고, 시간(t2)에서 두 개의 헤드램프 사이의 각거리(θ2)를 이용하여 계산된 자차(210)와 접근 차량(220) 사이의 거리가 D2일 때, 접근 차량(220)의 속도는 (D1-D2)/(t2-t1)으로 계산될 수 있다.
제어부(120)는 헤드램프의 양쪽 광원 중 자차에 가까운 광원이 이동하는 경로에 기초하여 접근 차량(220)의 이동 경로를 예측할 수 있다.
도 4는 접근 차량의 경로를 결정하는 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 4를 참조하면, 제어부(120)는 접근 차량(220)의 두 개의 헤드램프(222, 224) 중 자차(210)에 가까운 헤드램프(222)의 이동 경로를 측정할 수 있다. 그리고, 제어부(120)는 헤드램프(222)의 이동 경로에 기초하여 자차(210)와 접근 차량(220)의 충돌 가능성을 판단할 수 있다.
제어부(120)는 자차의 제어 지대 및 안전 지대를 설정하고, 설정된 제어 지대에서 조향 제어를 실시할 수 있다.
도 5는 자차의 제어 지대 및 안전 지대를 결정하는 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
제어부(120)는 접근 차량(220)의 거리 및 접근 차량(220)의 속도에 기초하여 자차(210)와 접근 차량(220)의 충돌 시점(Time To Collision, TTC)을 계산할 수 있다. 제어부(120)는 자차(210)의 속도에 따라 제어 지대(230) 및 안전 지대(240)를 설정할 수 있다. 제어 지대(230)는 충돌 시점에 자차(210)와 접근 차량(220) 사이의 횡거리의 값이 소정의 값보다 작아서 자차(210)와 접근 차량(220)의 충돌 가능성이 있는 구간일 수 있다. 안전 지대(240)는 충돌 시점에 자차(210)와 접근 차량(220) 사이의 횡거리의 값이 소정의 값 이상으로 자차(210)와 접근 차량(220)이 안전하게 지나칠 수 있는 구간이다. 자차(210)가 현재 상태로 진행하면 제어 지대(230)를 통과하는 것으로 판단되는 경우, 제어부(120)는 자차(210)가 안전 지대(240)를 통과하도록 조향을 제어하는 것으로 판단하고, 조향 제어량을 결정할 수 있다.
또한, 제어부(120)는 조향 제어와 함께 자차(210)의 속도도 제어할 수 있다. 예를 들면, 자차(210)가 좁은 도로에서 주행하는 경우 및/또는 고속으로 주행하고 있는 경우, 급속한 조향 제어는 자차(210)의 안전성을 해칠 수 있다. 이러한 경우, 완만한 조향 제어가 가능하도록 자차(210)의 속도를 감속하여야 할 필요가 있을 수 있다. 이때, 제어부(120)는 조향 제어와 함께 자차(210)의 감속 제어를 수행할 수 있다.
제어부(120)가 자차의 제어 지대 및 안전 지대를 설정할 때, 제어부(120)는 도로의 형태를 고려하여 자차의 제어 지대 및 안전 지대를 설정할 수 있다. 예를 들면, 휘어진 도로의 경우, 현재 자차의 경로와 접근 차량의 경로는 서로 근접하지 않지만, 휘어진 차선을 고려하면 자차와 접근 차량이 서로 근접할 것으로 판단되는 경우가 있을 수 있다.
도 6은 자차의 제어 지대 및 안전 지대를 결정하는 방법의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 현재 자차(210)의 경로와 접근 차량(220)의 경로는 서로 근접하지 않는다. 하지만, 도 6의 예에서, 자차(210)와 접근 차량(220)이 진행하고 있는 차선은 휘어져 있고, 접근 차량(220)이 차선을 침범하여 진행하고 있기 때문에, 자차(210)가 휘어진 차선을 따라 진행하면 자차(210)와 접근 차량(220)이 서로 근접하여 충돌할 가능성이 있다.
이러한 경우, 제어부(120)는 휘어진 도로의 형태에 기초하여 자차(210)와 접근 차량(220)의 충돌 가능성을 판단하고, 자차의 제어 지대 및 안전 지대를 설정하며, 자차의 조향 제어 및/또는 속도 제어를 수행할 수 있다.
일 예에서, 제어부(120)는 도로의 형태를 사전에 기억하고 있을 수 있다. 예를 들면, 메모리(미도시)는 지도 데이터를 기억하고 있고, 네비게이션에 의한 경로 안내에 기초하여 제어부(120)는 자차가 진행하는 도로의 형태를 지도 데이터로부터 추출하고 기억할 수 있다. 다른 예에서, 제어부(120)는 카메라(110)에 의해 촬영된 전방 이미지로부터 차선을 인지할 수 있고, 차선에 기초하여 도로의 형태를 판단할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 충돌 방지 방법을 도시하는 흐름도이다. 도 7에 도시된 차량의 충돌 방지 방법은 도 1에 도시된 바와 같이 카메라(110) 및 제어부(120)를 포함하는 시스템에 의해 실행될 수 있다.
도 7을 참조하면, 카메라는 자차의 전면을 촬영하여 영상 정보를 생성할 수 있고(S702), 제어부는 영상 정보에 기초하여 접근 차량의 헤드램프를 인식할 수 있다(S704).
제어부는 영상 정보에서 헤드램프의 양쪽 광원 사이의 폭에 기초하여 자차와 접근 차량 사이의 거리를 결정할 수 있다(S706). 또한, 제어부는 시간에 따라 헤드램프의 광원 사이의 폭이 변하는 것에 기초하여 접근 차량의 속도를 결정할 수 있다(S708). 그리고, 제어부는 헤드램프의 양쪽 광원 중 자차에 가까운 광원이 이동하는 경로에 기초하여 접근 차량의 경로를 추정할 수 있다(S710).
상술한 실시예에서, 자차와 접근 차량 사이의 거리, 접근 차량의 속도, 및 접근 차량의 경로의 순서로 기재되었지만, 본 발명은 이러한 순서에 제한되지 않는다. 다른 실시예에서, 상술한 S706 내지 S708 단계의 순서는 변경될 수 있고, 이는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있을 것이다.
제어부는 자차와 접근 차량 사이의 거리, 접근 차량의 속도, 및 접근 차량의 경로에 기초하여 자차와 접근 차량 사이에 충돌이 발생할지 여부를 판단할 수 있다(S712). 이때, 제어부는 도로의 형태를 더 고려하여 자차와 접근 차량 사이에 충돌이 발생할지 여부를 판단할 수 있다.
자차와 접근 차량 사이에 충돌이 발생하는 것으로 판단되는 경우(S712에서 예), 제어부는 자차와 접근 차량 사이의 충돌을 회피하도록 조향을 제어할 수 있다(S714). 이때, 자차가 주행하는 도로가 좁거나 자차가 고속으로 주행하는 경우, 제어부는 자차의 속도를 감속하도록 차속을 더 제어할 수 있다. 그리하여, 제어부는 자차가 접근 차량과의 충돌을 회피할 수 있는 안전 지대로 진행하도록 자차를 제어할 수 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 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 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 자차의 전면을 촬영하여 영상 정보를 생성하는 카메라;
    상기 영상 정보에 기초하여 접근 차량의 헤드램프를 인식하고, 상기 영상 정보에서 상기 헤드램프의 양쪽 광원 사이의 폭에 기초하여 상기 자차와 상기 접근 차량 사이의 거리를 결정하며, 상기 헤드램프의 광원 사이의 폭의 시간에 따른 변화율에 기초하여 상기 접근 차량의 속도를 결정하고, 상기 헤드램프의 양쪽 광원 중 가까운 광원이 이동하는 경로에 기초하여 상기 자차와 상기 접근 차량의 충돌 위험성을 판단하며, 상기 충돌 위험성이 존재하는 것으로 판단될 때 상기 거리 및 상기 속도에 기초하여 상기 자차와 상기 접근 차량의 충돌 시점을 계산하고, 상기 자차와 상기 접근 차량의 충돌을 회피하기 위한 안전 지대를 설정하며, 상기 충돌 시점에 상기 안전 지대로 진행하기 위한 조향 제어를 실행하는 제어부를 포함하는 차량의 충돌 회피 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 조향 제어와 함께 상기 자차의 속도를 감속하는 제어를 더 실행하는 것을 특징으로 하는 차량의 충돌 회피 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 자차의 속도를 고려하여 상기 자차의 속도를 감속하는 제어를 실행하는 것을 특징으로 하는 차량의 충돌 회피 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 자차가 진행하는 도로의 폭을 고려하여 상기 자차의 속도를 감속하는 제어를 실행하는 것을 특징으로 하는 차량의 충돌 회피 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 도로의 형태를 기억하고, 상기 가까운 광원이 이동하는 경로와 함께 상기 도로의 형태에 기초하여 상기 자차와 상기 접근 차량의 충돌 위험성을 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 충돌 회피 시스템.
  6. 카메라 및 제어부를 포함하는 차량의 충돌 회피 시스템에서 실행되는 충돌 회피 방법으로서,
    상기 카메라가 자차의 전면을 촬영하여 영상 정보를 생성하는 단계;
    상기 제어부가 상기 영상 정보에 기초하여 접근 차량의 헤드램프를 인식하는 단계;
    상기 제어부가 상기 영상 정보에서 상기 헤드램프의 양쪽 광원 사이의 폭에 기초하여 상기 자차와 상기 접근 차량 사이의 거리를 결정하는 단계;
    상기 제어부가 상기 헤드램프의 광원 사이의 폭의 시간에 따른 변화율에 기초하여 상기 접근 차량의 속도를 결정하는 단계;
    상기 제어부가 상기 헤드램프의 양쪽 광원 중 가까운 광원이 이동하는 경로에 기초하여 상기 자차와 상기 접근 차량의 충돌 위험성을 판단하는 단계;
    상기 충돌 위험성이 존재하는 것으로 판단될 때, 상기 제어부가 상기 거리 및 상기 속도에 기초하여 상기 자차와 상기 접근 차량의 충돌 시점을 계산하는 단계;
    상기 제어부가 상기 자차와 상기 접근 차량의 충돌을 회피하기 위한 안전 지대를 설정하고, 상기 충돌 시점에 상기 안전 지대로 진행하기 위한 조향 제어를 실행하는 단계를 포함하는 충돌 회피 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 조향 제어를 실행하는 단계는 상기 자차의 속도를 감속하는 제어를 실행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 충돌 회피 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 감속하는 제어를 실행하는 단계는 상기 자차의 속도를 고려하여 상기 자차의 속도를 감속하는 제어를 실행하는 것을 특징으로 하는 충돌 회피 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 감속하는 제어를 실행하는 단계는 상기 자차가 진행하는 도로의 폭을 고려하여 상기 자차의 속도를 감속하는 제어를 실행하는 것을 특징으로 하는 충돌 회피 방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어부는 도로의 형태를 기억하고,
    상기 충돌 위험성을 판단하는 단계는 상기 가까운 광원이 이동하는 경로와 함께 상기 도로의 형태에 기초하여 상기 자차와 상기 접근 차량의 충돌 위험성을 판단하는 것을 특징으로 하는 충돌 회피 방법.
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