KR20170080686A - 차량 경로 예측을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

차량의 미래 경로를 예측하는 방법으로서, 차량의 속도, 및 방향, 및 요 레이트(yaw rate)를 감지하는 단계; 차량의 조향각을 감지하는 단계; 차량에 가까운 주행차로, 또는 차량이 주행하고 있는 주행차로를 감지하는 단계; 현재 시간에 뒤따르는 제1 기간을 위한 제1 경로 예측을 추산하는 단계로서, 상기 제1 경로 예측은 감지된 속도와 방향과 요 레이트에 근거하여 예측된 궤적을 포함하는, 제1 경로 예측 추산 단계; 제2 기간을 위한 제2 경로 예측을 추산하는 단계로서, 상기 제2 기간의 적어도 일부는 상기 제1 기간보다 더 늦으며, 조향각의 변화로부터 일어나는 조향 동작이 차량에 대해 효과를 나타낼 것으로 추정하는, 제2 경로 예측 추산 단계; 제3 기간을 위한 제3 경로 예측을 추산하는 단계로서, 상기 제3 기간의 적어도 일부는 상기 제2 기간보다 더 늦으며, 차량의 운전자가 적어도 실질적으로 주행차로를 따르려고 시도하기 위해 차량의 궤적을 제어할 것으로 추정하는, 제3 경로 예측 추산 단계; 및 상기 제1, 제2 및 제3 기간들을 위한 결합된 예측 경로를 만들어내는 단계로서, 상기 제1, 제2 및 제3 경로 예측들은 각각 상기 결합된 예측 경로에 기여하는, 단계;를 포함한다.

Description

차량 경로 예측을 위한 시스템 및 방법{System and method for vehicle path prediction}

본 발명은 주행 중인 차량의 경로를 예측하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

많은 현대의 차량들은 충돌 또는 도로로부터 차량의 이탈과 같은 위험한 사고의 발생 전에 작동되도록 의도된 안전 시스템들을 포함하고 있다. 그러나, 차량 안전 시스템은 운전자를 성가시게 하고 산만하게 할 수도 있으며, 예를 들어 차량 객실 내부의 에어백의 부정확한 작동의 경우에 심지어 위험과 부상을 초래할 수도 있기 때문에, 차량 안전 시스템을 불필요하게 작동시키지 않는 것이 매우 바람직하다.

이러한 유형의 예방 안전 시스템들을 작동시키기 위해, 차량의 미래 경로를 정확하게 판단 가능한 것이 중요하다. 차량의 미래 경로의 예측은, 차량의 프로세서(processor)가 위험한 상황이 일반적으로 발생할 개연성의 여부를 판단할 수 있도록 한다.

US2006/0085131은, 프로세서가 각각 다른 기준을 기초로 잠재적인 미래 경로들을 생성하고, 이러한 각각 다른 경로들에 신뢰수준을 배정하는, 경로 추정 시스템을 개시하고 있다. 최종 예측 경로는 이러한 잠재적인 경로들의 일부 또는 모두의 가중치 조합에 근거하여 추산된다.

본 발명의 목적은 이러한 유형의 향상된 경로 예측 시스템과 방법을 제공하는 것이다.

이에 따라, 본 발명의 일 태양은 차량의 미래 경로를 예측하는 방법을 제공하며, 상기 방법은: 차량의 속도, 및 방향, 및 요 레이트(yaw rate)를 감지하는 단계; 차량의 조향각을 감지하는 단계; 차량에 가까운 주행차로, 또는 차량이 주행하고 있는 주행차로를 감지하는 단계; 현재 시간에 뒤따르는 제1 기간을 위한 제1 경로 예측을 추산하는 단계로서, 상기 제1 경로 예측은 감지된 속도와 방향과 요 레이트에 근거하여 예측된 궤적을 포함하는, 제1 경로 예측 추산 단계; 제2 기간을 위한 제2 경로 예측을 추산하는 단계로서, 상기 제2 기간의 적어도 일부는 상기 제1 기간보다 더 늦으며, 조향각의 변화로부터 일어나는 조향 동작이 차량에 대해 효과를 나타낼 것으로 추정하는, 제2 경로 예측 추산 단계; 제3 기간을 위한 제3 경로 예측을 추산하는 단계로서, 상기 제3 기간의 적어도 일부는 상기 제2 기간보다 더 늦으며, 차량의 운전자가 적어도 실질적으로 주행차로를 따르려고 시도하기 위해 차량의 궤적을 제어할 것으로 추정하는, 제3 경로 예측 추산 단계; 및 상기 제1, 제2 및 제3 기간들을 위한 결합된 예측 경로를 만들어내는 단계로서, 상기 제1, 제2 및 제3 경로 예측들은 각각 상기 결합된 예측 경로에 기여하는, 단계;를 포함한다.

유리하게는, 상기 제1, 제2 및 제3 경로 예측들은 각각, 상기 결합된 예측 경로의 시간에 걸쳐 변하는 각자의 제1, 제2 및 제3 기여 가중치들로써 상기 결합된 예측 경로에 기여한다.

바람직하게는, 상기 결합된 경로 예측을 만들어내는 단계에서, 상기 제1 경로 예측만 상기 제1 기간을 위해 사용되며, 및/또는 상기 결합된 경로 예측을 만들어내는 단계에서, 상기 제2 경로 예측만 상기 제2 기간을 위해 사용되고, 및/또는 상기 결합된 경로 예측을 만들어내는 단계에서, 상기 제3 경로 예측만 상기 제3 기간을 위해 사용된다.

편리하게는, 상기 제1 경로 예측은,

a) 현재의 감지된 방향으로 계속하거나, 또는

b) 감지된 요 레이트로 상기 감지된 방향에 대하여 회전을 계속하거나, 또는

c) 감지된 요 레이트의 변화율로 계속 변하는 감지된 요 레이트로 상기 감지된 방향에 대하여 회전을 계속하며,

a) 현재의 감지된 속도로 계속하거나, 또는

b) 감지된 가속/감속의 비율로 상기 감지된 속도에 대하여 가속/감속을 계속하거나, 또는

c) 감지된 가속/감속의 변화율로 계속 변하는 가속/감속으로 상기 감지된 속도에 대하여 가속/감속을 계속하는, 차량을 포함한다.

유리하게는, 상기 제2 기간은 차량의 조향 지연(steering lag)에 상응하는 기간 후에 시작되도록 의도되며, 및/또는 상기 제3 기간은 운전자의 반응 시간에 상응하는 제1 기간과 차량의 조향 지연에 상응하는 제2 기간을 합산한 기간 후에 시작되도록 의도된다.

바람직하게는, 상기 제1, 제2 또는 제3 기간 중 적어도 하나의 기간을 위해, 상기 제1, 제2 및 제3 경로 예측들 중 두 개 이상의 결합에 근거하여 경로 예측이 만들어진다.

편리하게는, 제1 전이 기간(transition period)에서, 상기 결합된 경로 예측은 상기 제1 경로 예측과 제2 경로 예측 각자의 기여 가중치에 따른 상기 제1 경로 예측과 제2 경로 예측의 결합에 근거한다.

유리하게는, 제2 전이 기간에서, 상기 결합된 경로 예측은 상기 제2 경로 예측과 제3 경로 예측 각자의 기여 가중치에 따른 상기 제2 경로 예측과 제3 경로 예측의 결합에 근거한다.

바람직하게는, 제3 전이 기간에서, 상기 결합된 경로 예측은 상기 제1, 제2 및 제3 경로 예측들 각자의 기여 가중치에 따른 상기 제1, 제2 및 제3 경로 예측들의 결합에 근거한다.

편리하게는, 각각의 경로 예측들의 기여 가중치들은, 해당될 경우, 상기 제1, 제2 또는 제3 전이 기간 동안에 시간에 걸쳐 변한다.

유리하게는, 상기 방법은, 상기 결합된 예측 경로에 근거하여, 차량이 위험한 상황에 직면할 것으로, 또는 위험한 상황에 직면할 가능성이 있는 것으로 판단될 경우에, 하나 이상의 차량 안전 시스템들을 작동시키는 단계를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 방법은, 차량의 부근에 차량이 충돌할 수도 있는 하나 이상의 물체를 검출하는 단계를 더 포함한다.

편리하게는, 상기 방법은, 주행차로를 위한 정상적인 주행 방향을 확인하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 다른 태양은, 프로그램이 컴퓨터에서 수행될 때, 상기한 구성 중 어느 것의 단계들 모두를 수행하도록 구성된 컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램을 제공한다.

본 발명의 추가적인 태양은, 컴퓨터에서 읽을 수 있는 매체로 구현되는, 상기한 바에 따른 컴퓨터 프로그램을 제공한다.

본 발명이 더욱 쉽게 이해될 수 있도록 하기 위해, 이하에서 그 실시예들이 첨부된 도면들을 참조하면서 예로서 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 예측된 미래 경로를 따라서, 도로상에서 주행하는 차량을 보여주며;
도 2는 본 발명의 실시예에 따라, 예측된 경로의 요소들에 가중치를 부여하는 방식을 보여주며;
도 3 내지 7은 본 발명의 실시예들에 따라 예측된 미래 경로들을 따라서, 도로상에서 주행하는 차량의 추가적인 예들을 보여주며;
도 8 내지 10은 본 발명의 실시예들에 따라, 예측된 경로의 요소들에 가중치를 부여하는 추가적인 방식들을 보여준다.

먼저, 도 1을 참조하면, 도로(2)를 따라서 주행 중인 차량(1)이 도시된다.

상기 차량(1)은 프로세서(processor)(이는 하나의 처리 유닛, 또는 다수의 연결된 처리 유닛들을 포함할 수 있다)를 가지며, 또한 다수의 차량 센서들을 갖추고 있다.

상기 차량 센서들은 차량의 현재 속도를 판단하기 위한 속도 센서를 포함한다. 상기 센서는 차량(1)의 하나 이상의 바퀴들의 회전 속도를 감지하도록 구성된 센서들을 포함할 수 있다. 대안으로서, 또는 추가적으로, 상기 속도 센서는 차량(1)의 주행 속도를 더욱 직접적으로 측정하는 GPS 시스템과 같은 위치결정 시스템을 포함할 수 있다.

상기 차량 센서들은 또한 차량의 현재 주행 방향을 판단하기 위한 방향 센서를 포함한다. 상기 방향 센서는 자기 북극/남극에 대한 차량의 방향을 판단하기 위한 나침반을 포함하며, 및/또는 차량의 주행 속도를 더욱 직접적으로 측정하는 GPS 시스템과 같은 위치결정 시스템을 포함할 수 있다.

상기 차량 센서들은 차량의 현재 조향각을 검출하기 위한 조향각 센서를 더 포함한다. 이것은 차량의 조향 핸들이 놓인 각도를 판단하기 위한 하나 이상의 센서들을 포함할 수 있으며, 대안으로서, 또는 추가적으로, 차량의 길이 방향 축에 대하여 조향에 관련된 차량의 바퀴들(전형적으로, 앞 바퀴들)이 놓인 각도를 판단하기 위한 센서들을 포함할 수 있다.

상기 차량 센서들은 또한 요 레이트(yaw rate) 센서를 포함한다. 본 기술분야의 기술자들이 이해하고 있는 바와 같이, 차량(1)의 요 레이트는 차량(1)의 무게중심을 수직으로 관통하는 축에 대하여 회전하는 속도이다. 요 센서들은, 기술자들이 이해하고 있는 바와 같이, 차량(1)이 요 축의 둘레를 회전함으로써 발생하는 가속도를 측정하는 관성 센서들을 포함할 수 있다.

상기한 바에 추가하여, 상기 차량(1)은 차량(1) 근처의 주행차로를 검출하기 위한 차로 검출 장치를 포함한다. 본 기술분야에 알려진 바와 같이, 차로 검출 장치는 차량(1) 둘레의 영역의 이미지를 캡처하도록 배치된 하나 이상의 카메라들을 포함할 수 있다. 카메라들은 차량(1)의 전방, 후방, 측방을 향할 수 있으며, 또는 이들의 어떠한 조합도 가능하다. 카메라로부터의 이미지는 주행차로의 경계를 나타내는 특징들을 판단하기 위해 분석된다. 예를 들어, 도로(2)의 양측에 도색된 선들(3, 4)이 주행면(driving surface)의 좌측 및 우측 경계를 판단하기 위해 검출될 수 있다. 만약, 도색된 선들이 존재하지 않거나, 또는 약화되거나 또는 (예를 들어, 눈 또는 나뭇잎들이 덮여서) 알아보기가 어려우면, 그때에는 주행면의 경계들을 판단하기 위해 다른 단서들이 검출될 수 있다. 예를 들어, 만약 도로가 양측에 높은 경계석들 및/또는 인도를 가지는 경우에, 주행면은 주변 지역보다 낮을 수 있다. 그렇지 않으면, 주행면은 주변 지역보다 높을 수 있다. 대안으로서, 또는 추가적으로, 주행면은 주변 지역과 다른 색상 및/또는 반사도를 가질 수 있다. 기술자는 주행면의 경계들을 판단하기 위해 차량 둘레에 배치된 카메라로부터의 이미지가 어떻게 분석될 수 있는지 알 것이다.

이에 추가하여, 도로면(road surface) 내부의 주행차로들 사이의 경계를 나타내는 하나 이상의 선들(5)이 검출될 수 있다. 또한, 이 선들(5)은 도색된 선들을 포함할 수 있으나, 장벽 또는 중앙 분리대와 같은 다른 구조적 특징들이 존재할 수도 있다.

도 1에 도시된 예에서, 도로(2)는 중앙을 따라서 점선으로 도색된 선(5)을 가지며, 이는 도로 좌측편의 주행차로(6)와 도로(2) 우측편의 반대/추월차로(7) 사이의 경계를 나타낸다.

상기 차로 검출 장치는, 보통의 카메라 대신에, 적외선 센서, 또는 레이더 또는 라이더(lidar) 장치들과 같은 다른 센서들을 사용할 수 있다.

상기 차량(1)은 하나 이상의 안전장치들을 더 갖추며, 이들은 가역적이거나 또는 비가역적일 수 있다. 가역적 안전 시스템들의 예들은 하나 이상의 시트들의 버팀 장치(bracing arrangement), 및 전기적 안전벨트 프리텐셔너(pretensioner)를 포함한다. 비가역적 안전장치들의 예들은 팽창성 에어백과 불꽃 안전벨트 프리텐셔너를 포함한다.

상기 차량(1)은 또한 능동형 제동 및/또는 조향 장치들을 갖출 수 있으며, 이들은 위험한 상황으로부터 발생되는 피해를 방지하거나 또는 최소화할 수 있는 것으로 판단되는 경우에 제동 및/또는 조향 기능들의 제어를 맡도록 작동한다.

상기 차량의 프로세서는 경로 예측 모듈을 포함한다. 차량 센서들의 일부 또는 모두로부터의 신호를 수신하고 이 신호들을 사용하여 차량(1)의 가능한 미래 경로를 판단한다.

바람직한 실시예에서, 상기 경로 예측 모듈은 제1, 제2 및 제3 단계의 차량의 미래 궤적을 판단한다.

그렇게 함에 있어서, 제1 단계 중에, 차량(1)은 현재 속도로 경로를 지속하거나, 또는 차량(1)은 현재의 가속도로 경로를 지속할 것으로 추정하며, 차량(1)의 현재 요 레이트가 지속되거나, 또는 차량(1)의 요 레이트의 현재 변화율(rate of change)이 지속될 것으로 추정한다. 차량(1)이 일정한 속도로 일직선으로 주행하는 경우에, 선형 가속도와 현재 요 레이트는 0이 될 것이며, 이로 인해 실질적으로 제1 단계 중에 차량(1)은 현재 속도와 방향을 지속할 것이다. 요 레이트가 일정하고 0이 아닌 경우에, 제1 단계 중에 차량(1)은 현재의 방향에 대하여 현재의 요 레이트로 시계방향 또는 반시계방향으로 회전을 계속할 것으로 판단된다. 차량이 가속/감속하는 경우 및/또는 요 레이트의 변화율이 0이 아닌 경우에는, 몇몇의 실시예들에서 이는 무시될 것이며, 단순화를 위해 제1 단계 중에 차량은 현재의 속도로 그리고 현재의 요 레이트로 주행을 계속할 것으로 추정된다. 그러나, 다른 실시예들에서, 선형 가속도의 현재 변화율 (또는 선형 가속도의 현재의 변화율) 및/또는 요 레이트의 현재의 변화율이 궤적의 제1 단계 중에 지속될 것으로 추정될 것이다.

도 1에서 제1 단계 중에 예측된 궤적을 보여주는 선은 참조번호 8로 나타나 있다.

상기 제1 단계는, 요 레이트의 측정, 조향각, 이들의 파생, 요 레이트와 조향각의 융합, 또는 본 기술분야의 기술자에게 알려진 유사한 기술들에 의해 예측된, 짧은 기간 내에서 차량(1)의 불가피한 궤적으로서 간주될 수 있다. 차량(1)의 운전자가 차량에 대해 이 궤적을 변하게 할 수도 있는 조향을 변화시키거나 이미 조향 동작을 하는 경우, 이 조향 동작은 즉시 효과가 나타나지 않을 것이다.

기술자는 운전자에 의한 조향 동작의 적용과 차량의 방향에 관한 상응하는 효과 사이에 지연(lag)이 있다는 것을 이해할 것이다. 그러나, 일반적으로 차량의 방향은 시간 T = T_now - T_lag에서의 조향각과 비례하여야 한다. 또한, 차량의 조향각과 실제 요 레이트 사이의 관계는, 차량의 속도, 애커먼 각도(Ackerman angle)에 대한 조향비(steering ratio), 도로면 상의 타이어 슬립(slip), 및 동적 인자들(dynamic factors)(예를 들어, 더 높은 속도에서 더 높은 구심 가속도, 및 이로 인해 타이어 마찰이 극복될 때 더 많은 타이어 슬립)의 범위에 의해 변하게 된다.

따라서, 제1 단계가 지속되는 것으로 기대되는 시간의 길이는 이에 따라 설정되며, 본 발명의 바람직한 실시예들에서 제1 단계가 일어나는 것으로 예측되는 시간의 길이는, 운전자에 의해 적용된 조향 동작의 변화와 차량의 궤적을 수정하는 조향의 변화의 효과 사이의 지연에 의존하며, 이는 차량 제조사의 차량 조향 설계에 의존한다. 그러나, 이 시간은 전형적으로 1초보다 작다.

바람직한 실시예들에서, 제1 단계는 2초 이하로 지속되며, 더 바람직한 실시예들에서, 제1 단계는 1초 이하로 지속되고, 추가적인 실시예들에서, 제1 단계는 0.5초 이하로 지속된다.

추가적으로, 바람직한 실시예들에서, 제1 단계는 적어도 0.1초 동안 지속되며, 추가적인 실시예들에서 적어도 0.2초 동안 지속된다.

상기 경로 예측 모듈은 또한 제2 단계의 차량의 궤적을 추산한다. 이 제2 단계에서, 차량(1)의 경로는 운전자에 의해 적용된 현재의 조향 동작에 근거하여 예측된다. 이 단계 중에, 상기 경로는 조향각에 근거하여 예측된다. 조향각(즉, 운전자에 의해 적용된 조향 동작)에 근거한 예측은, 조향각의 변화율, 차량(1)의 속도, 조향비(즉, 조향 핸들이 회전한 각도와 차량(1)의 바퀴가 회전한 각도 사이의 비율), 도로면 상의 타이어 슬립, 조향 백래시(steering backlash), 코너링 설계(cornering design) 및 다른 동적 인자들과 같은 조향 인자들의 범위에 의해 영향을 받을 수 있다. 본 발명의 실시예들에서, 이 인자들의 일부 또는 전부는 제2 단계의 궤적을 추산하는데 고려될 수 있으며, 기술자는 요구되는 프로세싱의 수준과 예측된 궤적에 대해 각각의 인자가 가질 가능성이 있는 효과의 크기에 따라 어느 인자들이 포함될 것인지를 이해할 것이다. 오직 조향각의 변화만을 사용하는 단순한 경우에(예를 들어, 조향각은 시간 T = T_now - T_lag에서의 것과 비교된다), 이 단계 중에 예측된 차량(1)의 방향의 변화율은 일정할 것이다.

일부 실시예들에서, 제2 단계 중에 차량(1)의 궤적은 차량(1)의 현재 조향 동작과 차량의 현재 요 레이트의 조합에 근거하여 추산된다. 예를 들어, 차량(1)의 현재 요 레이트는 초기 요 레이트로 설정되며, 차량(1)의 조향 동작이 이 요 레이트에 영향을 미치게 되는 방식으로 추산된다.

일부 실시예들에서, 요 레이트의 현재 변화율은 제2 단계 중에 차량(1)의 궤적을 예측하는데 감안된다. 특히, 요 레이트의 현재 변화율은 초기 시간과 조향 동작이 제2 단계 중에 궤적에 영향을 미치는 시간 사이에서 지속될 것으로 추정될 수 있다.

도 1에 도시된 예에서, 제2 단계 중에 차량(1)의 예측된 궤적은 참조번호 9로 표시된 화살표로 도시된다.

제2 단계가 지속되는 것으로 예측되는 시간은 제1 단계의 (불가피한) 운동 후에, 즉, 조향 동작이 차량의 운동/궤적에 영향을 미치기 위한 시간을 가진 후에, 시작된다. 그러나, 제2 단계는 바람직하게는 운전자가 주변의 상태에 반응하지 않거나 또는 실질적으로 반응하지 않을 시간 동안, 그리고 운전자의 어떠한 반응이 차량의 궤적에 영향을 미치기 위한 시간을 가지지 않을 추가 시간 동안 지속되며, 이에 대해서는 이하에서 더욱 상세하게 설명된다.

상기 경로 예측 모듈은 또한 차량(1)의 제3 단계의 경로를 예측한다. 제3 단계에서, 운전자는 적절한 주행차로를 따르도록 노력하는 동작을 취할 것으로 추정되며, 여기서 적절한 주행경로는 바람직하게는 제2 단계의 궤적이 끝난 후에 차량(1)이 있게 될 것으로 예측되는 곳에서 가장 가까운 차로이거나, 또는 제1 및 제2 예측 단계들의 조합에 의해 추정된 차량(1)의 궤적과 가장 밀접하게 관련된 차로이다. 따라서, 제3 단계 중에, 차량(1)은 물리학 법칙들을 단순히 따르는 것을 계속할 것으로 예측되지 않으며, 도 1과 3-7에 도시된 바와 같이, 운전자는, 차량(1)이 최대 가능한 정도까지 적절한 주행차로를 따르도록 차량(1)을 통제하기 위해 적극적인 동작을 취할 것으로 예상된다.

제3 단계에 걸친 예상 궤적을 추산함에 있어서, 상기 프로세서는 운전자에 의해 주행차로를 따르도록 취해질 조향 동작을 모델링하려고 시도할 것이다. 차량(1)이 제어되는 방식으로 주행차로를 따라서 주행하는 경우에, 조향 핸들을 단순히 회전시킴으로써 차량(1)이 주행차로를 따라서 계속 주행하도록 할 수 있다. 차량(1)이 너무 빨리 주행해서 제어된 방식으로 주행차로를 따라서 회전할 수 없는 경우에, 상기 경로 예측 모듈은 운전자가 차로를 따르기 위한 어떤 동작이 성공하지 못하더라도 이 동작을 취할 것으로 예측할 것이다.

추가적인 예에서, 도 1과 3-7에 도시된 바와 같이, 차량(1)이 제2 단계를 따르는 주행차로를 벗어나거나, 또는 부분적으로 벗어난 것으로 예상되는 경우에, 상기 경로 예측 모듈은, 운전자가 차량(1)을 적절한 주행차로로 돌아가도록 조종하려고 시도할 것이며, 주행차로에 도달하면, 차량(1)을 적절한 주행차로를 따르는 방향으로 조향할 것이라고 예측할 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예들에서, 제3 단계는, 운전자가 차량의 주변에 반응하여 조향 동작을 수행하였을 때, 그리고 (조향 지연을 고려하여) 이 조향 동작이 차량의 궤적에 영향을 미치기 위한 시간을 가졌을 때, 시작한다.

운전자의 반응 시간은 예측하기가 어려울 수 있으며, 몇몇의 인자들에 의존한다. 덧붙여, 예측 경로가 초기 시간(T₀)으로부터 추정되는 경우에, 시간(T₀) 바로 전에 발생한 사건 또는 자극에 대해 운전자가 이미 (그 시간(T₀)에 바로) 반응하는 중에 있는 경우일 수 있다.

예를 들어, 조향을 위한 전형적인 반응 시간은 대략 1.67초인 것으로 연구되었다(in Driver Reaction Time in Crash Avoidance Research: Validation of a Driving Simulator Study on a Test Track, by McGehee, Mazzae and Baldwin).

이것이 추정된 조향 지체 시간(lag time)에 추가되는 경우에, 결과적인 총 시간은 제3 단계의 시작을 위한 추정값으로서 역할을 할 수 있다. 0.5초의 조향 지연이 추정될 경우, 상기 총 시간은 대략 2.17초이다. 별개의 연구(Reaction Time of Drivers to Road Stimuli, by Triggs and Harris)에서, 비록 저자들은 도로 환경에서의 변화가 일어날 때 운전자가 조향 회피 반응을 수행하는데 적어도 3초가 허용되어야 한다고 연구하였지만, 예기치 않은 사고 후에 1초와 2초 사이에서 시작되는 것으로 차량의 편차가 발견되었다(그리고 이 시간은 반응 시간과 조향 지연 시간을 모두 포함한다).

바람직한 실시예들에서, 제3 단계는 추산 시간(T₀) 후 대략 1-4초, 또는 더욱 바람직하게는 1-3초에 시작하는 것으로 예측된다. 더욱 바람직한 실시예들에서, 제3 단계는 추산 시간(T₀) 후 대략 1.5-2.5초에 시작하는 것으로 예측된다.

제3 단계는 제2 단계의 시작 후까지 시작되지 않는다. 전술한 실시예들에서, 제1 단계가 비교적 긴 시간(예컨대, 2초) 후에 끝나고, 이는 차량이 비교적 긴 조향 지연을 가지는 환경에 대응되며, 이 환경에서는 제2 단계도, 예컨대, 위에서 주어진 범위의 상단 쪽의 비교적 긴 시간 후에 끝날 것이다.

제3 단계에서, 운전자는 적절한 주행차로의 중앙의 경로 또는 중앙에 가까운 경로와 정렬하려고 시도할 것으로 예상되며, 정렬은 위에서 이미 설명한 바와 같은 차량(1)의 조향 인자들, 예컨대 차량(1)의 속도에 비례하는 비율로 수행된다. 차량의 최대 안전 선회율(turning rate)은 제한되고 차량의 속도에 의존할 것이기 때문에, 운전자가 취할 것으로 예상되는 정렬 동작은 최대일 것이다.

도 2는 차량(1)을 위한 합성된 전체 예측 경로를 추산하기 위해 세 개의 예측 단계들이 사용되는 방식을 보여주는 개략도이다.

즉시(immediate time)(T₀)로부터 시작하여, 차량(1)은 제1 시간(T₁)까지 제1 단계(즉, 피할 수 없는 궤적)를 따를 것으로 예상된다. 제1 시간(T₁) 후에, 차량(1)은 제2 시간(T₂)까지 제2 단계 궤적(즉, 현재 조향 동작을 따르는)을 따를 것으로 예상된다.

제2 시간(T₂)의 다음에, 차량(1)은 운전자가 주행차로를 따르려고 시도하는 제3 단계 궤적을 따를 것으로 예상된다.

각 단계의 가중치는 도 2의 도표의 좌측에 도시되어 있다. 이 실시예에서, 각각의 기간 중에 제1, 제2 또는 제3 궤적에는 최대 가중치(즉, 1 또는 100%의 가중치)가 주어진다. 따라서, 즉시(T₀)로부터 제1 시간(T₁)까지의 시간 중에, 제1 단계 궤적에는 100%의 가중치가 주어진다. 제1 시간(T₁)과 제2 시간(T₂) 사이의 기간 중에, 제2 단계의 예측에는 100%의 가중치가 주어진다. 마지막으로, 제2 시간(T₂) 후에, 제3 단계 예측에는 100%의 가중치가 주어진다.

도 1로 돌아가서, 도 1에 도시된 시기에, 차량(1)은 도로(2)를 따라서 주행하고 있으며, 이 도로는 차량의 전방에 급격한 우측 커브(11)가 있더라도 차량(1)의 근처에서는 일반적으로 직선이다. 운전자가 우측 커버가 다가오고 있다는 것을 주목하고 차량(1)을 시계방향으로 회전시키기 위해 조향을 적용하기 시작하였다 할지라도, 차량은 도로(2)의 주행차로(6)를 따라서 일반적으로 직선으로 주행하고 있다.

차량의 궤적의 제1 예측 단계(8) 중에, 차량(1)은 주행차로(6)를 따라서 일반적으로 직선 차선으로 주행을 계속한다는 것을 볼 수 있다. 운전자가 차량에 대해 조향을 적용하기 시작하였다 할지라도, 그 조향은 제1 단계(8)의 궤적 중에는 효과를 발휘하지 않을 것이다.

제2 단계(9)의 궤적에서, 운전자의 현재 조향 동작의 효과가 추산되며, 이는 차량(1)이 요 축(yaw axis)에 관해 시계방향으로 회전하고 그래서 우측으로 회전하는 결과를 낳는다.

제3 단계(10)의 궤적에서, 운전자는 주행차로(6)를 따르기 위해 조향 동작을 취할 것으로 예상되며, 이에 따라 차량(1)이 주행차로(6)를 따르도록 조향 핸들을 더욱 급격히 우측으로 회전시킬 것이다.

이에 반해, 화살표(12)는, 차량의 불가피한 동작이 더 긴 기간동안 지속된다고 추정될 경우의 차량(1)의 예측 궤적을 보여준다. 차량(1)이 우측 회전(11) 중에 주행차로 내에 유지되도록 충분히 급격하게 회전하지 않는 것으로 예측되기 때문에, 이 궤적(12)은 도로(2)를 벗어나는 것으로 보여진다.

차량(1)이 회전(11)을 안전하게 성사시키지 않을 것이라고 판단해야 할 어떤 이유도 없으며, 따라서 이 예측 경로(12)는 차량의 가능한 미래 경로의 양호하거나 또는 신뢰성 있는 지표가 아니다.

추가 선(13)은 차량(1)의 현재 조향 동작이 더 긴 기간 동안 지속된다고 판단될 경우의 예측 궤적을 보여준다. 차량이 우측 회전(11)을 지속하는 중에, 차량(1)이 주행차로(6) 내에서 유지될 수 있도록 조향 동작이 충분하지 않아서, 차량(1)이 다시 한번 도로(2)를 좌측편으로 벗어나는 것을 볼 수 있다. 그러나, 운전자가 완전히 깨어 있고 차량(1)을 통제하고 있다고 가정하면, 운전자가 차량(1)이 안전하게 회전(11)하도록 조향하기 위한 동작을 취하지 않을 것이라고 의심할 어떠한 이유도 없으며, 이 궤적(13)도 차량(1)의 가능한 미래 궤적의 양호하거나 또는 신뢰성 있는 지표가 아니다.

차량의 프로세서가 차량이 이러한 두 개의 다른 궤적들(12, 13) 중 어느 하나를 따를 것으로 예측한 경우에는, 프로세서는 차량(1)이 "도로 이탈(run off the road" 사고와 같은 위험한 사고에 관련될 가능성이 있다고 판단하는 것이 당연하다.

따라서 프로세서는 프리텐셔너 또는 차량의 능동 제동 및/또는 조향과 같은 하나 이상의 안전 메커니즘들을 작동시킬 수 있다. 그러나, 이 상황에서, 이러한 조치들은 불필요하게 될 수 있으며, 운전자에게 짜증이나 불안을 유발할 수도 있는 것을 볼 수 있다.

도 3으로 돌아가면, 다시 한번 우측 커브(11)가 수반된 도로(2) 상에서 추가적인 시나리오가 도시된다.

이 시나리오에서, 차량(1)은, 정규 주행차로(6) 내에서 차량(1)의 전방에 있으며 차량(1)보다 더 천천히 주행하는 추가 차량(14)을 추월하기 위해 추월차로(7) 내로 이동하였다. 상기 차량(1)은 상기 커브(11)를 향해 비교적 높은 속도로 주행하며 추가 차량(14)에 접근한다.

본 발명의 실시예들에 따라, 차량(1)의 미래 경로는 불가피한 제1 단계(8)와, 운전자의 현재 조향 동작이 효과를 발휘하는 제2 단계(9)와, 운전자가 주행차로를 따르려고 시도하는 제3 단계(10)를 수반하는 것으로 예측된다.

도 3에 도시된 시기에, 운전자는 비교적 완만하게 우측으로 회전하는 중이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 이러한 접근법을 사용함으로써 상기 경로 예측 모듈은, 제1 단계와 제2 단계의 운동(8, 9)은, 운전자가 수정 동작을 취하여 차량을 도로(2)로 되돌리고, 그 다음에 주행차로(6)를 따라서 조향하기 전에, 차량이 주행차로(6)를 가로질러 정규 주행차로(6)로 전방으로 주행하여 도로(2)의 좌측편을 벗어나는 결과를 낳을 것이라고 예측할 것이다.

중요하게는, 상기 경로 예측 모듈은, 제1 단계와 제2 단계의 운동(8, 9) 중에(즉, 운전자가 수정 동작을 취하기 전에), 차량(1)의 예측 경로가 추가 차량(14)의 위치와 교차할 것이라고 예측한다. 차량(1)의 예측된 미래 경로가 다른 차량의 위치와 교차할 것인지 여부를 판단함에 있어서, 다른 차량의 현재 속도, 가속도 및 방향이 다른 차량의 가능한 미래 위치를 판단하는데 고려될 수 있음을 이해하여야 한다.

도 3에 도시된 예에서, 프로세서는, 추가 차량(14)과의 충돌을 피하도록 노력하거나 또는 충돌의 발생에 따른 차량 승객의 부상 위험을 최소화하기 위해, 안전 장치들의 수정 동작 및/또는 작동이 적합한지 결정할 것이다.

대조적으로, 도 3에는 오직 현재의 조향 동작만 고려된 경우에 예측될 수 있는 궤적을 보여주는 추가 라인(15)이 도시되어 있다.

또 다른 라인(16)이 도시되어 있으며, 이는 프로세서가, 차량의 현재 속도, 궤적, 요 레이트 및 조향 동작에 의해 영향을 받는 운동의 단계들이 있을 것이라는 사실을, 이 사실이 일어나기 전에, 고려하지 않고, 오직 주행차로를 따르려는 운전자의 시도만을 고려한 경우에 예측될 수 있는 궤적을 나타낸다.

주행차로가 되는 것으로 생각되는 도로의 차로는 차량이 주행하는 방식에 따라 변할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 특히, 도 1과 3에 도시된 바와 같이 차로가 두 개인 도로의 경우에, 기본 주행차로는 "전진차로(forward lane)", 즉 차량은 좌측에서 주행하는 규정을 가진 나라에서 차량이 주행할 경우에 좌측 차로로 추정될 수 있다.

차량이 추월 동작에 관여되었다고 판단되는 경우에, 프로세서는, 당분간, 주행차로(즉, 운전자가 따르려고 노력하는 차로)는 반대편/추월차로(7)인 것으로 추정하고, 이에 맞춰 미래 궤적을 조절한다.

차량(1)이 추월 동작에 관련되었는지를 판단하는 시스템과 방법은 본 기술분야에 알려져 있으며, 여기서 상세하게 설명되지 않을 것이다.

도 4에는 추가적인 시나리오가 도시되며, 이 시나리오에서 상기 차량(1)은 정규 주행차로(6) 내에서 더 천천히 주행하는 다른 차량(14)을 추월하기 위해 반대편/추월차로(7) 내로 이동하였다.

다시, 차량(1)은 도로(2)의 우측 커브(11)로 접근하는 중이다. 이 시나리오에서, 차량(1)은 다른 차량(14)으로부터 더 멀리 떨어져 있으며 이전의 시나리오(즉, 도 3에 도시된 시나리오)에서 처럼 빠르게 주행하지 않는다. 본 발명의 실시예에 따르면, 차량(1)의 경로 예측 모듈은 차량이 제1 단계(8)(위에서 설명한 불가피한 동작), (현재의 조향 동작에 근거한) 제2 단계(9) 및 (운전자가 주행차로를 따르려고 시도하는) 제3 단계(10)를 포함하는 경로를 따를 것이라고 추산한다.

이 실시예에서, 제1 단계(8) 및 제2 단계(9)의 예측된 궤적은 반대편/추월차로(7) 내에 유지되며, 제3 단계(10)에서 운전자는 차량을 이 차로(7)에 유지하려고 시도할 것으로 추정된다. 제3 단계(10)를 위하여, 차로(7)가 제1 단계(8)와 제2 단계(9)에 의해 추산된 경로와 더 좋은 연관성이 있기 때문에, 운전자가 따르려고 노력할 것으로 예상되는 차로는 반대편/주월차로(7)이며, 정규 주행차로(6)가 아니라는 것을 주목하라. 따라서, 상기 경로 예측 모듈은 차량(1)은 추월 동작을 안전하게 계속할 것으로 판단할 것이다.

도 4에는 추가 라인(17)이 도시되어 있으며, 이는 차량의 불가피한 동작이 더 긴 시간동안 지속될 것으로 추정되는 경우에 차량(1)의 예측 경로를 보여준다. 이 경로(17)는 다른 차량(14)의 위치와 교차하는 것으로 보일 수 있으며, 이를 근거로, 차량(1)은 다른 차량(14)과 충돌할 것으로 예측될 것이다. 그러나, 이는 신뢰성 없는 예측이 될 것으로 이해될 것이다.

또한, 현재 조향 동작에 근거한 제2 단계의 동작이 더 긴 기간 동안 지속될 것이라는 예측에 근거한 라인(18)이 도시된다. 이를 근거로, 차량(1)은 반대편/추월차로(7) 내에 유지되도록 충분히 급격하게 회전하지 못할 것이고 정규 주행차로(6) 내로 이동하게 될 것으로 보일 수 있다. 그러나, 운전자가 반대편/추월차로(7)를 따르기 위해 차량(1)의 경로를 수정하지 않을 것으로 예상할 이유는 없으며, 따라서 이는 신뢰성 없는 예측이 될 것이다.

도 5로 돌아가면, 추가적인 시나리오가 도시되며, 이 시나리오에서 차량(1)은 정규 주행차로(6)를 따라서 주행 중이며, 정규 주행차로(6)의 전방에 더 느리게 이동하는 다른 차량(14)이 앞서 있다. 차량(1)의 운전자는 조향 핸들을 우측으로 회전시키기 시작했다. 도로에는 차량(1)의 전방에 비교적 완만한 우측 커브(19)가 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 차량(1)의 경로 예측 모듈(20)은 차량(1)을 위한 미래 경로를 예측하며, 이는 차량이 일반적으로 정규 주행차로(6)를 따라서 앞으로 주행하는 제1 단계(8)를 포함한다. 예측 궤적의 제2 단계(9)에서, 차량(1)의 운전자에 의해 적용된 현재의 조향 동작이 효과를 나타냄에 따라, 차량(1)은 우측으로 회전하기 시작한다. 제2 단계의 궤적은 차량을 반대편/추월차로(7)로 이동시킨다.

예측 궤적의 제3 단계(10)에서, 차량(1)이 추월 동작에 관련될 가능성이 있는 것으로 판단되기 때문에, 운전자는 반대편/추월차로(7)를 따르려고 시도할 것으로 예측된다.

세 개의 단계들(8, 9, 10)의 예측 경로에 의해 형성된 합성 경로는 차량(1)의 미래 동작을 위한 가능성 있고 타당한 시나리오를 보여준다.

대조적으로, 오직 현재 궤적에 근거한 차량(1)의 미래 동작을 예측한 추가적인 화살표(20)가 도시되어 있고, 이 경로(20)는 다른 차량(14)의 위치와 교차하는 것으로 보이며, 이에 따라 차량(1)이 다른 차량(14)의 후면에 충돌할 것이라는 예측을 나타낸다.

다른 라인(21)은 운전자가 오직 차량(1)을 정규 주행차로(6)에 유지할 것으로 추정한 경우의 예측 경로를 보여준다. 이 경로는 다른 차량(14)의 위치와 교차하며, 사실상 차량(1)이 다른 차량(14)과 충돌할 것으로 예측한다.

또 다른 라인(22)은 차량(1)의 현재 조향 동작이 더 긴 기간 동안 효과를 나타내도록 계속될 것이라는 예측에 근거하여 도시된다. 이 경로(22)는 차량(1)이 우측으로 회전할 것이며 그 후에 이 경로를 수정하지 않을 것으로 예측한 것으로 보일 수 있으며, 차량이 도로(2)를 우측편으로 벗어날 것이라는 예측으로 이어진다. 그러나, 운전자가 차량(1)을 계속 이렇게 조종할 것으로 추정할 이유는 없으며, 이 경로(22)는 차량(1)의 미래 경로의 신뢰성 있는 예측이 아닌 것으로 볼 수 있다.

도 6을 참조하면, 차량(1)은 도로(2)의 주행차로(6)를 따라서 주행중이며, 도로(2)에는 차량(1)의 전방에 비교적 급격한 우측 커브(11)가 있다. 다른 차량(14)은 정규 주행차로(6) 내에서 차량(1)의 앞에서 주행중이다. 차량(1)의 앞에서 도로(2)로부터 분기 도로(23)가 좌측으로 연장된다. 도 6에 도시된 시기에, 운전자는 차량(1)을 좌측으로 조향하기 시작하였다.

본 발명의 실시예에 따르면, 차량(1)은, 차량(1)의 불가피한 현재 동작이 계속되는 제1 단계(8)를 포함하는 경로를 따를 것으로 예측된다. 차량의 예측 궤적의 제2 단계(9)에서, 운전자에 의해 적용된 좌측 조향이 효과를 나타내며, 차량은 좌측으로 조향되어 분기 도로(23)에 들어선다.

예측 경로의 제3 단계(10)에서, 운전자는 차량을 분기 도로(23)의 정규 주행차로(6) 내에 유지하기 위해 차량(1)의 경로에 대해 후속적인 수정을 가한다.

이는 도 6에 도시된 그 시점에 주어진 상황에서 차량(1)의 미래 경로에 대한 가능성 있고 타당한 근사치인 것으로 보인다.

도 6에는 추가 라인(24)이 도시되어 있으며, 이는 오직 검출된 현재 속도와 요 레이트에 근거한 차량(1)의 예측 궤적을 나타낸다. 이 경로(24)는 다른 차량(14)의 위치와 교차하며, 따라서 차량(1)이 다른 차량(14)과 충돌할 것이라는 예측을 나타낸다.

도 6에는 다른 라인(25)이 도시되어 있으며, 이는 차량(1)의 운전자가 차량을 도로(1)의 정규 주행차로(6) 내에 유지하려고 시도할 것으로 판단된 경우의 예측 경로를 나타낸다. 이 경로(25)는 다른 차량(14)의 위치와 교차한다.

도시된 또 다른 라인(26)은, 차량(1)의 현재 조향 동작이 더 긴 시간 동안 지속되는 것으로 예측될 경우에서 차량의 예측 경로를 나타낸다. 이 경로를 따르면, 차량(1)은 분기 도로(23) 내로 회전하지만, 그 뒤에 지나치게 조향하여 분기 도로(23)의 좌측편을 벗어난다. 따라서, 이 대체 가능한 경로들(24, 25, 26)은 차량의 미래 위치의 신뢰성 있는 예측들이 아니다.

도 7에는 추가적인 시나리오가 도시된다. 차량(1)은 도로(2)를 따라서 주행하고 있으며, 차량(1)의 앞에는 비교적 급격한 우측 커브(11)가 있다.

다른 차량(14)이 도로(2)의 정규 주행차로(6) 내에서 차량(1)의 앞에서 주행중이다. 차량(1)은 비교적 고속으로 주행 중이며, 다른 차량(14)보다 더 빠르게 주행 중이다.

길가의 물체(27), 예컨대 기둥, 푯말 또는 나무가 도로(2)의 좌측편 옆에 있다. 도 7에 도시된 시점에서, 운전자는 차량을 좌측으로(즉, 반시계 방향으로) 회전시키기 위해 차량(1)에 비교적 급격한 조향을 적용하기 시작하였다.

이 시나리오를 생기게 하는 일련의 상황들 중 가능한 하나는, 운전자(1)가 오직 차량(1)이 다른 차량(14)보다 현저히 더 빠르게 주행하고 있다는 것을 바로 인식하고, 본능적으로 회피 동작을 취하기 위해 차량을 조향한 것일 수 있다.

전술한 실시예들 처럼, 상기 경로 예측 모듈은 차량(1)은, 차량(1)의 현재 동작이 계속되는 제1 단계(8)를 포함하는 미래 경로를 따를 것으로 예측한다. 상기 예측 경로는 또한 운전자의 현재 조향 동작이 효과를 나타내는 제2 단계(9)를 포함한다.

제2 단계(9)의 궤적은 길가의 물체(27)와 교차하는 것으로 보이며, 이에 따라 차량(1)이 길가의 물체(27)와 충돌할 것이라는 예측을 나타낸다.

또한, 경로 예측 모듈은, 차량의 운전자가 차량(1)을 정규 주행차로(6)로 되돌려서 상기 차로(6)를 따라서 계속 주행하려고 시도하는 제3 단계(1)를 예측한다. 그러나, 기술자는, 예측의 실제적인 효과는, 제2 단계(9) 중에 또는 후에, 차량(1)이 길가의 물체(27)와 충돌하게 될 것이며, 이에 따라 차량(10)은 갑자기 정지할 수 있을 것이고, 예측의 제3 단계(10)를 계속하지 않을 것이라고 이해할 것이다.

이 예측에 근거하여, 차량(1)의 프로세서는 길가의 물체(27)와의 충돌을 피하기 위한 시도로서 능동 제동 및/또는 조향 방법을 연관시킬 수 있다. 대체 가능하게는, 또는 추가적으로, 하나 이상의 안전장치들, 예컨대 안전 벨트 프리텐셔어와 에어백이 길가의 물체(27)와의 예측된 충격으로부터 일어나는 가능한 피해를 최소화하기 위해 작동될 수 있다.

또한, 도 7에는 추가 라인(28)이 포함되어 있으며, 이는 오직 차량의 현재 동작이 계속된다는 것에 근거한다. 이 라인(28)은 차량(1)이 다른 차량(14)과 충돌할 것이라고 예측하는 것으로 보이며, 차량(1)이 좌회전하여 길가의 물체(27)와 충돌할 것이라는 예측을 실패한 것이다. 이러한 차이는, 나무 또는 기둥과 같은 고정적이고 좁은 물체와 충돌하는 것은, 동일한 방향으로 주행하며 더 넓고 크럼플 존(crumple zone)을 포함하는 방해물이 마련된 차량의 후면에 (이런 이유로 훨씬 더 작은 상대 속도로) 충돌하는 것보다 상당히 더 위험할 수 있기 때문에 중요할 수 있다. 따라서 이 추가 라인(28)은 상황의 심각성을 과소평가할 수 있다.

도 7의 또 다른 라인(29)은 운전자가 단순히 도로(2)의 정규 주행차로(6)를 따를 것이라고 추정되는 경우의 예측 경로를 나타낸다. 이 경로는, 차량(1)이 다른 차량(14)과 충돌할 것이라고 예측하지만, 차량(1)이 길가의 물체(27)와 충돌할 것이라고 예측하지는 않는다.

위에서 주어진 예들로부터, 차량의 가능한 미래 경로를 추산하기 위한 다른 잠재적인 접근방법들과 비교하면, 본 발명의 실시예들은 현실적이며 신뢰성 있는 근사 미래 차량 궤적들을 제공한다.

바람직한 실시예들에서, 구상된다. 차량의 가능한 미래 경로는 정기적으로, 예를 들어, 차량의 처리 유닛의 각 사이클 중에 예측되도록 구상되며, 여기서 대략 50ms일 수 있으나, 대체 가능하게는, 예를 들어, 매 초 또는 매 십초일 수도 있다.

언제라도, 예측된 미래 궤적이 차량(1)의 하나 이상의 안전 시스템들이 작동되어야 한다는 것을 나타내는 경우, 적절한 안전 시스템(들)의 작동은 추산된 미래 궤적에 근거하여 일어난다.

일부 실시예들에서, 차량이 궤적의 제2 또는 제3 단계들 중에 위험한 상황에 직면할 것으로 예상될 경우에, 오직 가역적인 억제 시스템들(예컨대, 전기적 안전벨트 프리텐셔너)이 작동될 수 있다. 이는 궤적의 제2 및 제3 예측 단계들과 연관된 확실성의 수준이 제1 단계와 연관된 것보다 낮기 때문이다. 대조적으로, 예측된 경로가 제1 단계의 궤적 중에 차량이 위험한 상황에 직면할 가능성이 있다는 것을 나타낼 경우에, 에어백 또는 불꽃 안전벨트 프리텐셔너와 같은 비가역적인 억제 시스템들이 작동될 수 있다.

유사하게, 예측된 궤적이 차량이 제2 또는 제3 단계들의 궤적 중에 위험한 상황에 직면하게 될 것임을 나타낼 경우에, 하나 이상의 경고(기술분야에 알려진 바와 같이, 예를 들어, 시각적, 청각적 또는 촉각적 경고)가 운전자에게 제공될 수 있으나, 능동 제동 또는 조향은 작동되지 않을 수 있다. 그러나, 차량이 제1 단계의 궤적 중에 위험한 상황에 직면할 것으로 예층될 경우에, 능동 제동 및/또는 조향이 촉발될 수 있다.

위에서 도 2를 참조하면서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에서, 예측된 궤적은 제1 기간 동안 추산된 불가피한 동작을 수반하며, 이 불가피한 궤적은 100%의 가중치가 주어지고, (제1 단계와 인접하며 그 직후의) 제2 단계의 궤적은 현재의 조향 동작에 근거하여 추산된 동작을 수반하며, 궤적의 이 부분은 다시 100%의 가중치가 주어진다.

도 8을 참조하면, 대체 가능한 실시예가 도시된다. 시간도표(timeline)는 궤적의 다양한 예측 단계들에 주어진 가중치를 시간에 따라 나타낸다. 도 8에 도시된 도표의 좌측편의 초기 시간은 예측이 이루어진 시간이며, T₀로 표시된다.

제1 기간(초기 시간(T₀)으로부터 제1 시간(T₁)까지)에 걸친 궤적은, 위에서 설명된 바와 같이, 차량의 추산된 불가피한 동작이 될 것으로 판단되며, 이것은 100%의 가중치가 주어진다.

제1 시간(T₁)과 제2 시간(T₂) 사이에서, 예측된 경로는 예측된 불가피한 동작과 운전자의 현재 조향 동작에 근거하여 추산된 동작의 중첩 또는 조합이다. 제1 시간(T₁)과 제2 시간(T₂) 사이의 시간 동안, 피할 수 있는 동작에 근거한 제1 궤적의 가중치는 점차 감소하고, 현재의 조향 동작에 근거한 궤적의 가중치는 상대적으로 증가한다. 도 8에 도시된 실시예에서, 제1 시간과 제2 시간 사이에서 불가피한 동작에 부여된 가중치는 100%로부터 0%까지 선형적으로 감소하고, 현재의 조향 동작에 근거하여 추산된 동작에 부여된 가중치는 0%로부터 100%까지 선형적으로 증가한다. 따라서, 제1 시간(T₁)과 제2 시간(T₂) 사이의 시간 동안, 예측된 경로는 불가피한 동작에 근거하여 추산된 궤적과 현재의 조향 동작에 근거하여 추산된 궤적의 가중치가 부여된 중첩이며, 이러한 두 개의 기여하는 궤적 단계들은 시간에 따라 변한다.

대체 가능한 실시예들에서, 두 개의 요소들의 가중치는, 단순히 선형적이 아니라, 다른 방식으로 변할 수 있으며, 기술자는 이것이 어떻게 시행될 수 있는지를 이해할 것이다. 이 가중치들은 특정한 차량 제조사의 모델들의 운동 특성들에 맞추기 위해 조율되거나 또는 조절될 수 있다는 것을 이해할 것이며, 또한 본 기술분야의 기술자에게 이러한 곡선들은 필수적으로 직선으로 될 필요는 없다는 것도 이해될 수 있다.

제2 시간(T₂)으로부터 제3 시간(T₃)까지, 추산된 궤적은 현재의 조향 동작에 근거하여 추산된 동작이 되는 것으로 판단되며, 이 궤적은 100%의 가중치가 주어진다.

따라서, 도 8에 도시된 예에서, 예측된 궤적이 제1 단계로부터 제3 단계까지 변함에 따라, 추산된 궤적이 제1 단계로부터 제2 단계로 갑자기 변환되는 도 2에 도시된 배치 구조가 아니라, 추산된 궤적들은 두 개의 추산된 궤적들이 서로 중첩되는 겹치는 영역을 포함할 수 있다.

도 9를 참조하면, 시간도표는 제1 단계로부터 제3 단계까지 연장되며, 제1 단계와 제2 단계 사이에 전이 구역(transition zone)을 포함하고, 또한 제2 단계와 제3 단계 사이에 유사한 전이 구역을 포함한다.

특히, 초기 시간(T₀)으로부터 제1 시간(T₁)까지의 제1 기간 동안, 추산된 궤적은 오직 차량의 불가피한 동작에 근거하여 추산된 동작을 포함한다. 그 다음에, 제1 시간(T₁)과 제2 시간(T₂) 사이에서, 제1 단계와 제2 단계 사이의 가중치가 부여된 전이 구역이 발생한다. 이 다음에 제2 시간(T₂)과 제3 시간(T₃) 사이의 기간이 뒤 따르며, 이 기간에서는 추산된 궤적이 오로지 제2 단계에 근거하고, 즉, 추산된 궤적은 현재의 조향 동작에 근거한다. 이 다음에, 제3 시간(T₃)과 제4 시간(T₄) 사이에, 전이 단계가 발생하며, 이는 현재 조향 동작에 근거하여 예측된 궤적과 운전자가 주행차로를 따르려고 시도할 것이라는 추정에 근거하여 예측된 궤적의 중첩이다.

이 전이 구역 다음에, 제4 시간(T₄)으로부터 적어도 제5 시간(T₅)까지, 궤적은 전적으로 주행차로를 따르려는 동작을 취하는 운전자에 근거한 제3 단계의 궤적에 근거한다.

마지막으로, 도 10을 참조하면, 차량의 전체 예측 경로를 구성하기 위해 다양한 예측 궤적들의 가중치를 위한 추가적인 계획이 도시된다.

다시 한 번, 초기 시간(T₀)으로부터 제1 시간(T₁)까지의 기간에 있어서, 예측된 궤적은 전적으로 제1 예측 단계에 근거한다.

제1 시간(T₁)과 제2 시간(T₂) 사이에, 제1 단계의 기여는 선형적으로 감소하고, 제2 단계의 기여는 선형적으로 증가한다.

제2 시간(T₂)에서, 제1 단계의 기여가 0에 도달하기 전에, 제2 단계로부터의 기여가 도입되고, 이는 선형적으로 증가한다.

제3 시간(T₃)에서, 제1, 제2 및 제3 단계들 모두가 전체 경로에 기여한다. 이 단계에서, 제2 단계는 최대의 가중치(이 실시예에서, 대략 50%의 가중치)를 가지며, 제1 및 제2 궤적들은 각각 더 적은 가중치, 이 실시예에서 각각 25%를 기여한다.

제2 단계의 기여는 제3 시간(T₃)에서 최대값에 도달한다. 제3 시간(T₃) 후에, 제2 단계의 기여는 선형적으로 감소하기 시작한다. 제4 시간(T₄)에서, 제1 단계의 기여가 0에 도달하고, 예측된 경로는 제2 단계(그 기여는 선형적으로 감소한다)와 제3 단계(그 기여는 선형적으로 증가한다)의 가중치가 부여된 조합이다.

제5 시간(T₅)에서, 제2 단계의 기여는 0에 도달하고, 예측된 궤적은 전적으로 제3 단계에 근거한다. 이는 적어도 제6 시간(T₆)까지 지속된다.

기술자는, 도 8, 9 및 10에 도시된 것과 같은 가중치가 부여된 궤적들은 차량의 더 부드러운 전체 예측 경로를 만들 것이라는 것을 인식할 것이다. 또한, 이 방식으로 추산된 예측 경로는 더욱 현실적이다 - 실제의 시나리오에서 차량이 제1 간격 중에 피할 수 있는 동작을 계속할 것이라는 것과, 그 다음에 이것을 즉시 중단하여 차량의 동작을 현재의 조향 동작에 근거한 동작으로 교체하는 것은 가능하지 않다. 도 2에 도시된 구성은 따라서 탄탄하고 간단한 접근방법을 나타내는 (그리고, 예를 들어 요구되는 처리 전력과/시간을 최소화하기 때문에 일부 상황에서 바람직할 수 있는) 반면에, 도 8, 9 및 10에 도시된 실시예들은 현실에 더 가까운 차량의 예측된 미래 경로를 나타낼 것이다.

기술자는 이해할 것이다. 본 발명의 실시예들은 차량의 가능한 미래 경로의 유용하고 정확한 근사를 제공하며, 이는 차량 승객(그리고 잠재적으로 다른 사람들, 에컨대 보행자들)을 보호하기 위해 적절한 안전 시스템들의 작동을 허용할 것이지만, 차량 안전 시스템의 돌발적인 또는 부적절한 작동의 위험을 최소화할 것이라는 점을 이해할 것이다.

용어 "comprise"와 "comprising" 및 이들의 변형은, 이 상세한 설명과 청구항들에 사용될 때, 명시된 특징들, 단계들 또는 정수들이 포함된다는 것을 의미한다. 이 용어들은 다른 특징들, 단계들 또는 구성요소들의 존재를 배제하는 것으로 해석되어는 않된다.

전술한 설명 내에 개시된 특징들, 또는 다음의 청구항들, 또는 첨부된 도면들은, 특정한 형태 또는 개시된 기능, 또는 개시된 결과를 얻기 위한 방법 또는 공정을 수행하는 수단의 관점에서 적절한 것으로 표현되며, 별개로 또는 이러한 특징들의 임의의 조합으로서 본 발명을 실현하기 위해 다양한 형태로 사용될 수 있다.

본 발명의 다양한 특징들과 이점들은 다음의 청구항들 내에 제시된다.

Claims (15)

1. 차량의 미래 경로를 예측하는 방법으로서,
   차량의 속도, 및 방향, 및 요 레이트(yaw rate)를 감지하는 단계;
   차량의 조향각을 감지하는 단계;
   차량에 가까운 주행차로, 또는 차량이 주행하고 있는 주행차로를 감지하는 단계;
   현재 시간에 뒤따르는 제1 기간을 위한 제1 경로 예측을 추산하는 단계로서, 상기 제1 경로 예측은 감지된 속도와 방향과 요 레이트에 근거하여 예측된 궤적을 포함하는, 제1 경로 예측 추산 단계;
   제2 기간을 위한 제2 경로 예측을 추산하는 단계로서, 상기 제2 기간의 적어도 일부는 상기 제1 기간보다 더 늦으며, 조향각의 변화로부터 일어나는 조향 동작이 차량에 대해 효과를 나타낼 것으로 추정하는, 제2 경로 예측 추산 단계;
   제3 기간을 위한 제3 경로 예측을 추산하는 단계로서, 상기 제3 기간의 적어도 일부는 상기 제2 기간보다 더 늦으며, 차량의 운전자가 적어도 실질적으로 주행차로를 따르려고 시도하기 위해 차량의 궤적을 제어할 것으로 추정하는, 제3 경로 예측 추산 단계; 및
   상기 제1, 제2 및 제3 기간들을 위한 결합된 예측 경로를 만들어내는 단계로서, 상기 제1, 제2 및 제3 경로 예측들은 각각 상기 결합된 예측 경로에 기여하는, 단계;를 포함하는, 차량의 미래 경로 예측 방법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제1, 제2 및 제3 경로 예측들은 각각, 상기 결합된 예측 경로의 시간에 걸쳐 변하는 각자의 제1, 제2 및 제3 기여 가중치들로써 상기 결합된 예측 경로에 기여하는, 차량의 미래 경로 예측 방법.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 결합된 경로 예측을 만들어내는 단계에서, 상기 제1 경로 예측만 상기 제1 기간을 위해 사용되며, 및/또는 상기 결합된 경로 예측을 만들어내는 단계에서, 상기 제2 경로 예측만 상기 제2 기간을 위해 사용되고, 및/또는 상기 결합된 경로 예측을 만들어내는 단계에서, 상기 제3 경로 예측만 상기 제3 기간을 위해 사용되는, 차량의 미래 경로 예측 방법.
4. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 경로 예측은,
   d) 현재의 감지된 방향으로 계속하거나, 또는
   e) 감지된 요 레이트로 상기 감지된 방향에 대하여 회전을 계속하거나, 또는
   f) 감지된 요 레이트의 변화율로 계속 변하는 감지된 요 레이트로 상기 감지된 방향에 대하여 회전을 계속하며,
   d) 현재의 감지된 속도로 계속하거나, 또는
   e) 감지된 가속/감속의 비율로 상기 감지된 속도에 대하여 가속/감속을 계속하거나, 또는
   f) 감지된 가속/감속의 변화율로 계속 변하는 가속/감속으로 상기 감지된 속도에 대하여 가속/감속을 계속하는, 차량을 포함하는, 차량의 미래 경로 예측 방법.
5. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제2 기간은 차량의 조향 지연(steering lag)에 상응하는 기간 후에 시작되도록 의도되며, 및/또는 상기 제3 기간은 운전자의 반응 시간에 상응하는 제1 기간과 차량의 조향 지연에 상응하는 제2 기간을 합산한 기간 후에 시작되도록 의도되는, 차량의 미래 경로 예측 방법.
6. 제 2항에 있어서,
   상기 제1, 제2 또는 제3 기간 중 적어도 하나의 기간을 위해, 상기 제1, 제2 및 제3 경로 예측들 중 두 개 이상의 결합에 근거하여 경로 예측이 만들어지는, 차량의 미래 경로 예측 방법.
7. 제 6항에 있어서,
   제1 전이 기간(transition period)에서, 상기 결합된 경로 예측은 상기 제1 경로 예측과 제2 경로 예측 각자의 기여 가중치에 따른 상기 제1 경로 예측과 제2 경로 예측의 결합에 근거하는, 차량의 미래 경로 예측 방법.
8. 제 6항 또는 제 7항에 있어서,
   제2 전이 기간에서, 상기 결합된 경로 예측은 상기 제2 경로 예측과 제3 경로 예측 각자의 기여 가중치에 따른 상기 제2 경로 예측과 제3 경로 예측의 결합에 근거하는, 차량의 미래 경로 예측 방법.
9. 제 6항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
   제3 전이 기간에서, 상기 결합된 경로 예측은 상기 제1, 제2 및 제3 경로 예측들 각자의 기여 가중치에 따른 상기 제1, 제2 및 제3 경로 예측들의 결합에 근거하는, 차량의 미래 경로 예측 방법.
10. 제 6항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 경로 예측들의 기여 가중치들은, 해당될 경우, 상기 제1, 제2 또는 제3 전이 기간 동안에 시간에 걸쳐 변하는, 차량의 미래 경로 예측 방법.
11. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 결합된 예측 경로에 근거하여, 차량이 위험한 상황에 직면할 것으로, 또는 위험한 상황에 직면할 가능성이 있는 것으로 판단될 경우에, 하나 이상의 차량 안전 시스템들을 작동시키는 단계를 더 포함하는, 차량의 미래 경로 예측 방법.
12. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    차량의 부근에 차량이 충돌할 수도 있는 하나 이상의 물체를 검출하는 단계를 더 포함하는, 차량의 미래 경로 예측 방법.
13. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    주행차로를 위한 정상적인 주행 방향을 확인하는 단계를 더 포함하는, 차량의 미래 경로 예측 방법.
14. 프로그램이 컴퓨터에서 수행될 때, 전기한 항들 중 어느 한 항의 단계들 모두를 수행하도록 구성된 컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램.
15. 제 14항에 있어서,
    컴퓨터에서 읽을 수 있는 매체로 구현되는, 컴퓨터 프로그램.

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