KR20180076843A - 주행 제어 시스템 및 주행 제어 방법 - Google Patents

주행 제어 시스템 및 주행 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 주행 제어 시스템 및 주행 제어 방법을 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 주행 제어 시스템은, 라이더를 장착한 주행 장치의 주행 제어 시스템으로서, 상기 라이더로부터 수신한 스캔 정보를 수신하는 입력부; 및 상기 스캔 정보를 분석하여 스캔 가능 영역과 스캔 불가능 영역을 판단하고, 상기 스캔 가능 영역에서 지면보다 낮은 제1 영역 및 상기 스캔 불가능 영역에서 지면보다 낮은 제2 영역을 검출하여 장애물 정보를 생성하는 메인 제어기;를 포함한다.

Description

주행 제어 시스템 및 주행 제어 방법 {Cruise control system and cruise control method thereof}
본 발명은 주행 제어 시스템 및 주행 제어 방법에 관한 것이다.
자동 주행 장치 제어 시스템에 의한 자동 주행 장치의 무인 자율 주행의 요구가 높아지고 있다. 3차원 레이저스캐너를 이용한 자율주행 경로 생성 방법이 있다. 이 경우 레이저스캐너의 특성상 물이나 절벽과 같이 광선이 반사되지 않는 지형에서는 스캔 데이터 획득이 불가능하여, 해당 영역의 지형을 판단하지 못한다.
일본 등록특허 JP 제5081661호
본 발명의 실시예들은 복수의 장비를 사용하지 않고 지형에 따라 다양한 주행 경로를 계획할 수 있는 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 주행 제어 시스템은, 라이더를 장착한 주행 장치의 주행 제어 시스템으로서, 상기 라이더로부터 수신한 스캔 정보를 수신하는 입력부; 및 상기 스캔 정보를 분석하여 스캔 가능 영역과 스캔 불가능 영역을 판단하고, 상기 스캔 가능 영역에서 지면보다 낮은 제1 영역 및 상기 스캔 불가능 영역에서 지면보다 낮은 제2 영역을 검출하여 장애물 정보를 생성하는 메인 제어기;를 포함한다.
상기 메인 제어기는, 상기 스캔 가능 영역에서 상기 지면보다 낮은 위치의 포인트를 검출하고, 검출된 포인트의 집합을 상기 제1 영역으로 검출할 수 있다.
상기 메인 제어기는, 상기 스캔 불가능 영역에서 상기 지면의 연장선과 상기 라이더의 입사 광선의 교점을 검출하고, 상기 교점의 집합을 상기 제2 영역으로 검출할 수 있다.
상기 메인 제어기는, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 도섭 가능 여부를 판단할 수 있다.
상기 메인 제어기는, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 너비 및 깊이 중 적어도 하나가 임계값보다 작으면 도섭 가능으로 판단할 수 있다.
상기 임계값은 상기 주행 장치의 바퀴 유형에 따라 결정될 수 있다.
상기 메인 제어기는, 상기 장애물 정보를 반영한 지도를 생성할 수 있다.
상기 시스템은, 상기 장애물 정보를 기초로 상기 주행 장치의 구동 장치를 제어하는 구동명령을 생성하는 구동 제어기;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 라이더를 장착한 주행 장치의 주행 제어 방법은, 상기 라이더로부터 스캔 정보를 수신하는 단계; 상기 스캔 정보를 분석하여 스캔 가능 영역과 스캔 불가능 영역을 판단하는 단계; 및 상기 스캔 가능 영역에서 지면보다 낮은 제1 영역 및 상기 스캔 불가능 영역에서 지면보다 낮은 제2 영역을 검출하여 장애물 정보를 생성하는 단계;를 포함한다.
상기 장애물 정보 생성 단계는, 상기 스캔 가능 영역에서 상기 지면보다 낮은 위치의 포인트를 검출하고, 검출된 포인트의 집합을 상기 제1 영역으로 검출하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 장애물 정보 생성 단계는, 상기 스캔 불가능 영역에서 상기 지면의 연장선과 상기 라이더의 입사 광선의 교점을 검출하고, 상기 교점의 집합을 상기 제2 영역으로 검출하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 장애물 정보 생성 단계는, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 도섭 가능 여부를 판단하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 도섭 가능 여부 판단 단계는, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 너비 및 깊이 중 적어도 하나가 임계값보다 작으면 도섭 가능으로 판단하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 임계값은 주행 장치의 바퀴 유형에 따라 결정될 수 있다.
상기 방법은, 상기 장애물 정보를 반영한 지도를 생성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 장애물 정보를 기초로 상기 주행 장치의 구동 장치를 제어하는 구동명령을 생성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 레이저스캐너 외의 다른 장비를 사용하지 않고 지형에 따라 다양한 주행 경로를 계획할 수 있는 시스템 및 방법이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 주행 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 주행 장치의 자율 주행 방법을 개략적으로 설명하는 흐름도이다.
도 3은 도 2에 도시된 지형 분석 방법을 개략적으로 설명하는 흐름도이다.
도 4 및 도 5는 지형 분석 방법을 설명하는 예이다.
도 6은 도 2에 도시된 도섭 가능 여부 판단 방법을 개략적으로 설명하는 흐름도이다.
도 7 및 도 8은 도섭 가능 여부 판단 방법을 설명하는 예이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 장애물 검출 결과에 의한 주행 장치의 주행 경로 변경을 나타낸 도면이다.
이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명의 원리, 관점 및 실시예들 뿐만 아니라 특정 실시예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 이러한 균등물들은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 소자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
따라서, 프로세서 또는 이와 유사한 개념으로 표시된 기능 블록을 포함하는 도면에 도시된 다양한 소자의 기능은 전용 하드웨어뿐만 아니라 적절한 소프트웨어와 관련하여 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어의 사용으로 제공될 수 있다. 프로세서에 의해 제공될 때, 기능은 단일 전용 프로세서, 단일 공유 프로세서 또는 복수의 개별적 프로세서에 의해 제공될 수 있고, 이들 중 일부는 공유될 수 있다. 또한, 프로세서, 제어 또는 이와 유사한 개념으로 제시되는 용어의 사용은 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어를 배타적으로 인용하여 해석되어서는 아니 되고, 제한 없이 디지털 신호 프로세서(DSP) 하드웨어, 소프트웨어를 저장하기 위한 롬(ROM), 램(RAM) 및 비휘발성 메모리를 암시적으로 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 주지 관용의 다른 하드웨어도 포함될 수 있다.
상술한 목적, 특징 및 장점들은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 더욱 분명해 질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하거나 간략하게 설명하는 것으로 한다.
한편 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 주행 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자율 주행 장치(이하, '주행 장치'라 함)(10)는 군운용 환경과 같이 비포장 도로, 험지나 야지 등의 환경에서 운용되는 무인 이동체로서, 예를 들어, 이동형의 차량, 로봇 등을 포함할 수 있다.
주행 장치(10)는 원격관제센터, 타 주행 장치, 운용자와 원격으로 통신하며, 주행 경로를 조정하고, 조정된 주행 경로를 주행할 수 있다. 주행 장치(10)는 이동통신을 이용하여 원격관제센터의 지휘통제 서버와 원거리 통신도 가능하며, 지휘통제 서버에서는 대용량 DB 시스템을 기반으로, 개별 주행 장치(10)의 센서/전력소비/주행 데이터를 저장/보관/관리할 수 있다.
주행 장치(10)는 자율 주행 기능, 선행하는 타 주행 장치를 추종하는 기능 및 통신이 두절된 경우 원하는 곳까지 스스로 이동하거나 복귀할 수 있는 기능을 가질 수 있다. 주행 장치(10)는 자율 주행 기능, 추종 기능 또는 복귀 기능을 수행하면서, 전방의 지형 분석을 통해 지형 맵을 작성하고 주행을 위한 경로를 조정할 수 있다.
도 1을 참조하면, 주행 장치(10)는 본체(100) 및 본체(100)에 장착된 구동장치(120a 내지 120d), 주행 제어 시스템(110), LIDAR(130) 등으로 구성될 수 있다.
LIDAR(130)는 3차원 레이저 스캐너로서, 주행 장치(10)가 주행하는 동안 전방 지형을 3차원 스캔할 수 있다. LIDAR(130)가 획득한 스캔 정보는 포인트 데이터 형태로 제공될 수 있다.
주행 제어 시스템(110)은 특정 기능들을 실행하는 다양한 개수의 하드웨어 또는/및 소프트웨어 구성들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 주행 제어 시스템(110)은 프로그램 내에 포함된 코드 또는 명령으로 표현된 기능을 수행하기 위해 물리적으로 구조화된 회로를 갖는, 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치를 의미할 수 있다.
주행 제어 시스템(110)은 LIDAR(130)로부터 스캔 정보를 수신하고, 스캔 정보를 분석하여 장애물을 검출할 수 있다. 주행 제어 시스템(110)은 LIDAR(130)가 조사하는 광선의 반사까지의 이동시간 또는 위상차를 기초로 검출된 장애물까지의 거리를 계산할 수 있다. 여기서 장애물은 주행 장치(10)의 이동에 장애가 되는 인공적 및 자연적 요소들로서, 이하 지형장애물이라 한다. 지형장애물은 옹벽, 철망, 인공시설물, 바위, 나무 등 지면 상에 존재하는 파지티브 장애물(positive obstacles), 및 참호, 웅덩이, 절벽, 강 등 지면보다 낮은 지형인 네거티브 장애물(negative obstacles)을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 주행 제어 시스템(110)은 파지티브 장애물 및 네거티브 장애물을 검출할 수 있다. 이하에서는 네거티브 장애물의 검출을 중심으로 설명하겠으며, 설명의 편의를 위해 장애물이라는 용어로 설명한다.
주행 제어 시스템(110)은 입력부(101), 메인 제어기(102), 저장부(103), 구동 제어기(104)를 포함할 수 있다.
입력부(101)는 통신 모듈과 안테나를 구비할 수 있으며, 외부 장치(타 주행 장치, 원격관제시스템, 원격통제장치 등)와 무선 통신으로 연결되어 원격명령 또는 주행명령, LIDAR(130)의 스캔 정보 등의 데이터를 송수신할 수 있다. 입력부(101)는 GPS 모듈을 포함하고, 다수의 GPS 인공위성으로부터 위치 정보를 수신할 수 있다.
메인 제어기(102)는 주행 장치(10)의 구동 모드에 따라 주행명령을 생성하여 구동 제어기(104)로 전송할 수 있다. 메인 제어기(102)는 주행명령을 저장부(103)에 저장할 수 있다. 구동 모드는, 주행 모드, 추종 모드 및 복귀 모드를 포함할 수 있다. 주행명령은 전진, 후진, 조향 각속도 또는 조향각, 주행속도 등의 정보를 포함할 수 있다.
메인 제어기(102)는 주행 모드에서, 입력부(101)가 수신한 주행명령을 구동 제어기(104)로 전송하고, 저장부(103)에 저장할 수 있다. 메인 제어기(102)는 주행명령에 따라 주행하는 동안 LIDAR(130)의 스캔 정보를 기초로 주행명령을 변경할 수 있다.
메인 제어기(102)는 추종 모드에서, 입력부(101)가 수신한 선행 주행 장치로부터 선행 이동체가 생성한 주행명령 및 선행 이동체의 주행 정보를 전달받아, 선행 이동체의 주행 정보를 기초로 상태 정보를 추정하고, 상태 정보를 기초로 주행명령을 변경할 수 있다. 상태 정보는 선행 주행 장치가 주행하는 지면의 상태 정보를 포함할 수 있다. 또한, 메인 제어기(102)는 주행명령 또는 변경된 주행명령에 따라 주행하는 동안 LIDAR(130)의 스캔 정보를 기초로 상태정보를 업데이트하고 주행명령을 변경할 수 있다.
메인 제어기(102)는 복귀 모드에서, 저장부(103)에 저장된 주행명령과 주행 정보를 역순으로 독출하여, 독출된 주행 정보를 기초로 상태 정보를 추정하고, 상태 정보를 기초로 주행명령을 보정한 역주행 명령을 생성할 수 있다. 또한, 메인 제어기(102)는 역주행명령에 따라 주행하는 동안 LIDAR(130)의 스캔 정보를 기초로 상태정보를 업데이트하고 역주행명령을 변경할 수 있다.
메인 제어기(102)는 주행 모드, 추종 모드 및 복귀 모드에서 외부와 통신이 두절된 경우, 자동으로 독립 주행 모드로 변경하고, LIDAR(130)의 스캔 정보를 기초로 주행명령을 생성 및 변경할 수 있다.
메인 제어기(102)는 LIDAR(130)의 지형 스캔 정보를 분석하여 장애물을 검출할 수 있다. 스캔 정보는 광선이 도달한 지점까지의 거리, 광선의 조사각, 반사된 광선의 세기 등을 포함할 수 있다.
메인 제어기(102)는 스캔 정보로부터 통행 가능한 길과 장애물을 구분할 수 있다. 특히, 메인 제어기(102)는 스캔 정보로부터 스캔 가능 영역과 스캔 불가능 영역을 판단하고, 스캔 가능 영역과 스캔 불가능 영역에서 각각 지면보다 낮은 영역을 장애물로서 검출할 수 있다. 스캔 가능 영역의 지면보다 낮은 영역(이하, '제1 장애물 영역'이라 함)은 참호, 흙웅덩이 등의 지면보다 낮으면서 LIDAR(130)에 의해 스캔되는 영역이다. 스캔 불가능 영역의 지면보다 낮은 영역(이하, '제2 장애물 영역'이라 함)은 물웅덩이, 도랑, 절벽 등의 지면보다 낮으면서 LIDAR(130)에 의해 스캔되지 않는 영역이다.
일반 도로 환경과 달리 험지나 야지 등의 환경에서는 물웅덩이, 도랑, 참호 등 다양한 네거티브 장애물들이 존재하며, 날씨나 계절에 따라 지형이 변하기 때문에 사전에 작성된 지도만으로는 정보가 부족하다. 또한, LIDAR 특성상 물이나 절벽과 같이 광선(scan ray)이 반사되지 않는 지형의 경우, 기존 지형 분석 알고리즘으로는 해당 영역의 지형을 파악할 수 없다. 본 발명의 실시예에서는 LIDAR의 광선이 반사되지 않는 지형의 경우에도 광선의 추적(ray tracing)을 통해 지형을 예측할 수 있다.
메인 제어기(102)는 장애물 검출 결과를 기초로 장애물 정보를 생성할 수 있다. 장애물 정보는 장애물 여부, 장애물 유형, 장애물 위치, 장애물 사이즈 등의 데이터를 포함할 수 있다.
메인 제어기(102)는 길과 장애물 정보를 반영한 지도를 생성할 수 있다. 메인 제어기(102)는 지도에 장애물 정보를 추가함으로써 지도를 업데이트할 수 있다. 지도에는 위치정보(좌표정보)가 포함될 수 있다.
메인 제어기(102)는 장애물 정보를 기초로 도섭 가능 여부를 판단할 수 있다. 메인 제어기(102)는 지도 상의 장애물 위치 및 도섭 가능 여부를 기초로 경로계획 알고리즘을 통하여 주행경로를 생성 및/또는 보정할 수 있다.
저장부(103)는 데이터베이스 형태로 구현될 수 있다. 저장부(103)에는 주행명령, 주행 동안 감지된 주행 정보, 장애물 검출 정보 및 이를 이용하여 생성된 지도가 저장될 수 있다.
구동 제어기(104)는 메인 제어기(102)로부터 주행 경로에 따른 주행명령을 수신하여 구동장치(120a 내지 120d)를 위한 구동명령을 생성할 수 있다.
구동장치(120a 내지 120d)는 주행 장치(10)에 동력을 제공하는 부분으로, 전후좌우의 이동이 가능하도록 하는 바퀴, 방향 제어 장치, 구동 모터 등으로 구성될 수 있다.
구동 제어기(104)는 바퀴 속도, 조향각 등 장애물 회피 또는 장애물 도섭을 위한 구동명령을 생성할 수 있다.
도시되지 않았으나, 주행 장치(10)는 카메라를 구비하여 주행 경로 주변의 영상을 획득할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 주행 장치의 자율 주행 방법을 개략적으로 설명하는 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 메인 제어기(102)는 LIDAR(130)의 지형 스캔 정보를 수신할 수 있다(S21).
메인 제어기(102)는 지형 스캔 정보를 기초로 지형 분석을 수행할 수 있다(S23). 메인 제어기(102)는 지형 분석을 통해 주행 경로 상의 장애물을 검출할 수 있다. 메인 제어기(102)는 지도에 장애물 검출 결과를 반영하여 업데이트할 수 있다(S24). 메인 제어기(102)는 지도에 제1 장애물 영역 및 제2 장애물 영역의 검출 결과를 지도에 표시할 수 있다.
메인 제어기(102)는 검출된 장애물의 통과 여부, 즉 도섭 가능 여부를 판단할 수 있다(S25).
메인 제어기(102)는 장애물 검출 결과 및 도섭 가능 여부에 따라 주행 경로를 변경하고, 변경된 주행 경로에 따른 주행명령을 생성할 수 있다(S27).
메인 제어기(102)는 주행명령에 따라 구동 장치를 제어할 구동명령을 생성할 수 있다(S29).
도 3은 도 2에 도시된 지형 분석 방법을 개략적으로 설명하는 흐름도이다. 도 4 및 도 5는 지형 분석 방법을 설명하는 예이다.
도 3을 참조하면, 메인 제어기(102)는 LIDAR(130)로부터 지형 스캔 정보를 수신하고, 스캔 정보를 분석할 수 있다(S231).
메인 제어기(102)는 스캔 정보 분석 결과 스캔 가능 영역과 스캔 불가능 영역을 판단할 수 있다(S232). 스캔 불가능 영역은 LIDAR(130)로부터 조사된 광선이 반사되지 않은 영역이다.
메인 제어기(102)는 스캔 가능 영역의 스캔 정보로부터 지면 아래에 위치한 포인트를 검출할 수 있다(S233). 도 4를 함께 참조하면, LIDAR(130)의 스캔 가능 영역의 스캔 정보는 지면에 위치한 포인트(P1) 및 지면 아래에 위치한 포인트(P2)의 데이터를 포함할 수 있다. 메인 제어기(102)는 지면 아래, 즉 지면의 연장면(GS) 아래에 위치한 포인트(P2)를 검출할 수 있다.
메인 제어기(102)는 지면의 연장면(GS) 아래에 위치한 포인트(P2)들의 집합이 이루는 영역을 제1 장애물 영역으로 판단할 수 있다(S234).
도 5를 함께 참조하면, 스캔 불가능 영역의 경우 스캔 정보가 없으므로, 메인 제어기(102)는 광선 추적 기법을 이용하여 광선(SR)을 추적하여, 지면의 연장면(GS)과 광선(SR)의 교점(P3)을 검출할 수 있다(S235). LIDAR(130)로부터 조사된 광선의 반사가 없을 경우 거리를 측정할 수 없으나 광선 추적 기법에 의해 어느 지점에서 반사가 일어나지 못했는지 추정이 가능하다. 따라서, 스캔 정보가 없는 영역을 찾아 자율주행 경로를 계획하는데 활용할 수 있다.
메인 제어기(102)는 교점(P3)들의 집합이 이루는 영역을 제2 장애물 영역으로 판단할 수 있다(S236).
도 6은 도 2에 도시된 도섭 가능 여부 판단 방법을 개략적으로 설명하는 흐름도이다. 도 7 및 도 8은 도섭 가능 여부 판단 방법을 설명하는 예이다.
도 6을 참조하면, 메인 제어기(102)는 제1 장애물 영역 및 제2 장애물 영역이 검출되면, 장애물 영역의 너비(L) 및 깊이(H)를 계산할 수 있다(S251). 메인 제어기(102)는 장애물의 너비(L) 및 깊이(H)를 임계너비(l) 및 임계깊이(h)와 비교하여 도섭 가능 여부를 판단할 수 있다.
장애물의 너비(L)는 주행 장치(10)가 주행하고자 하는 방향을 따라 계산된 너비이다. 메인 제어기(102)는 장애물 영역의 경계선을 획득하고, 후보 주행 방향으로 마주하는 두 개의 경계점들 간의 거리들 중 가장 짧은 값을 장애물의 너비(L)로 획득할 수 있다. 메인 제어기(102)는 장애물을 우회하는 이동거리보다 장애물을 통과하는 이동거리가 짧은 후보 주행 방향을 결정하고, 각 후보 주행 방향을 따라 두 개의 경계점들 간의 거리를 계산할 수 있다.
메인 제어기(102)는 장애물 영역의 경계선 내에서 지면과 바닥면 간의 높이들 중 가장 큰 값을 장애물의 깊이(H)로 획득할 수 있다.
임계너비(l) 및 임계깊이(h)는 주행 장치(10)의 바퀴 유형 및 사이즈에 따라 결정될 수 있다. 메인 제어기(102)는 주행 장치(10)의 바퀴의 높이 및 너비를 측정하여 설정된 임계너비(l) 및 임계깊이(h)를 저장부(103)에 미리 저장하고 있을 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이 주행 장치(10)의 바퀴가 차륜형인 경우, 바퀴의 지름이 임계너비(l)이고, 바퀴의 반지름이 임계깊이(h)로 결정될 수 있다. 주행 장치(10)의 바퀴들의 사이즈가 상이한 경우, 가장 작은 바퀴의 지름에 의해 임계너비(l) 및 임계깊이(h)가 결정될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이 주행 장치(10)의 바퀴가 무한궤도형인 경우, 지면과 평행한 방향으로 궤도의 길이가 임계너비(l)이고, 지면과 수직인 방향으로 궤도의 높이의 절반이 임계깊이(h)로 결정될 수 있다.
도시되지 않았으나, 주행 장치(10)의 바퀴가 차륜과 무한궤도가 혼용된 하프트랙(Half-Track)인 경우, 앞에 배치된 바퀴의 지름이 임계너비(l)이고, 바퀴의 반지름이 임계깊이(h)로 결정될 수 있다.
메인 제어기(102)는 장애물의 너비(L)와 임계너비(l)를 비교하고(S252), 임계너비(l)가 장애물의 너비(L)보다 크면 주행 장치(10)가 장애물을 도섭 가능하다고 판단할 수 있다(S253).
메인 제어기(102)는 장애물의 너비(L)가 임계너비(l) 이상이면, 장애물의 깊이(H)를 임계깊이(h)와 비교하고(S254), 임계깊이(h)가 장애물의 깊이(H)보다 크면 주행 장치(10)가 장애물을 도섭 가능하다고 판단할 수 있다(S255).
주행 제어 시스템(110)는 장애물의 깊이(H)가 임계깊이(h) 이상이면, 도섭 불가능하다고 판단할 수 있다(S256).
도 8의 실시예에서는 장애물의 너비(L) 비교를 먼저 수행한 후 장애물의 깊이(H) 비교를 수행하고 있으나, 장애물의 깊이(H) 비교를 먼저 수행한 후 장애물의 너비(L) 비교를 후에 수행할 수도 있다. 다른 실시예에서 절벽이나 강 등 너비 또는 깊이 판단이 어려운 장애물의 경우, 즉, 장애물의 너비(L) 및 장애물의 깊이(H) 중 적어도 하나의 판단이 불가한 경우, 메인 제어기(102)는 도섭 불가능하다고 판단할 수 있다.
메인 제어기(102)는 장애물의 너비(L) 및 장애물의 깊이(H) 중 적어도 하나가 임계값보다 작으면 도섭 가능하다고 판단하고, 장애물의 너비(L) 및 장애물의 깊이(H) 모두 임계값 이상이면 도섭 불가능하다고 판단할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 장애물 검출 결과에 의한 주행 장치의 주행 경로 변경을 나타낸 도면이다.
주행 장치는 LIDAR의 주변 환경 스캔 정보로부터 전술된 장애물 검출 방법에 따라 주행 경로 상의 네가티브 장애물을 검출할 수 있다.
도 9(a)에 도시된 바와 같이, 주행 장치는 검출된 장애물이 도섭 불가로 판단된 경우 주행 경로를 우회하는 경로로 변경할 수 있다.
도 9(b)에 도시된 바와 같이, 주행 장치는 검출된 장애물이 도섭 가능으로 판단된 경우 주행 경로를 장애물을 통과하는 경로로 변경할 수 있다. 본 발명의 실시예는 도섭 가능 여부를 판단함으로써 우회 경로만으로 주행하는 경우보다 다양한 주행 경로 계획이 가능하다.
기존의 주행 장치의 장애물 검출 방법은 탐지 환경이 비교적 평탄하다는 가정 하에 획득된 거리 데이터를 이용하는 것으로, 실내나 도로 환경에 적합하다. 야지에서의 장애물 검출 방법으로는 쌍안 카메라와 같이 다양한 센서를 사용하여 고도 정보가 포함된 3차원 월드모델을 생성하고, 월드모델을 기초로 장애물을 검출하는 방법이 있다. 그러나 이러한 방법은 다양한 센서로부터 많은 데이터를 획득하고 처리해야하기 때문에 많은 계산 시간을 필요로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 장애물 검출 방법은 비포장 도로, 험지나 야지 등의 환경에서 LIDAR를 이용하여 획득한 스캔 정보를 기초로 장애지형물을 검출함으로써 데이터의 양이 적어 계산시간이 비교적 짧고, 간단하게 장애물을 검출할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 험지나 야지 환경에서 운용되는 무인 이동체의 자율주행 성능을 개선할 수 있다. 또한 본 발명의 실시예들은 장애물의 유형을 파악함으로써 기존 라이다로 검출하지 못한 물웅덩이를 검출할 수 있고, 이를 고려하여 자율주행이 가능하다.
또한 본 발명의 실시예들은 웅덩이, 물웅덩이 등 각종 지형정보의 데이터베이스 구축으로 빅데이터로 활용할 수 있고, 이를 활용함으로써 주행 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 장애물 검출 방법 및 주행 경로 제어 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (16)

  1. 라이더를 장착한 주행 장치의 주행 제어 시스템에 있어서,
    상기 라이더로부터 수신한 스캔 정보를 수신하는 입력부; 및
    상기 스캔 정보를 분석하여 스캔 가능 영역과 스캔 불가능 영역을 판단하고, 상기 스캔 가능 영역에서 지면보다 낮은 제1 영역 및 상기 스캔 불가능 영역에서 지면보다 낮은 제2 영역을 검출하여 장애물 정보를 생성하는 메인 제어기;를 포함하는 주행 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 메인 제어기는,
    상기 스캔 가능 영역에서 상기 지면보다 낮은 위치의 포인트를 검출하고, 검출된 포인트의 집합을 상기 제1 영역으로 검출하는, 주행 제어 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 메인 제어기는,
    상기 스캔 불가능 영역에서 상기 지면의 연장선과 상기 라이더의 입사 광선의 교점을 검출하고, 상기 교점의 집합을 상기 제2 영역으로 검출하는, 주행 제어 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 메인 제어기는,
    상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 도섭 가능 여부를 판단하는, 주행 제어 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 메인 제어기는,
    상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 너비 및 깊이 중 적어도 하나가 임계값보다 작으면 도섭 가능으로 판단하는, 주행 제어 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 임계값은 상기 주행 장치의 바퀴 유형에 따라 결정되는, 주행 제어 시스템.
  7. 제4항에 있어서, 상기 메인 제어기는,
    상기 장애물 정보를 반영한 지도를 생성하는, 주행 제어 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 장애물 정보를 기초로 상기 주행 장치의 구동 장치를 제어하는 구동명령을 생성하는 구동 제어기;를 더 포함하는 주행 제어 시스템.
  9. 라이더를 장착한 주행 장치의 주행 제어 방법에 있어서,
    상기 라이더로부터 스캔 정보를 수신하는 단계;
    상기 스캔 정보를 분석하여 스캔 가능 영역과 스캔 불가능 영역을 판단하는 단계; 및
    상기 스캔 가능 영역에서 지면보다 낮은 제1 영역 및 상기 스캔 불가능 영역에서 지면보다 낮은 제2 영역을 검출하여 장애물 정보를 생성하는 단계;를 포함하는 주행 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 장애물 정보 생성 단계는,
    상기 스캔 가능 영역에서 상기 지면보다 낮은 위치의 포인트를 검출하고, 검출된 포인트의 집합을 상기 제1 영역으로 검출하는 단계;를 포함하는, 주행 제어 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 장애물 정보 생성 단계는,
    상기 스캔 불가능 영역에서 상기 지면의 연장선과 상기 라이더의 입사 광선의 교점을 검출하고, 상기 교점의 집합을 상기 제2 영역으로 검출하는 단계;를 포함하는, 주행 제어 방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 장애물 정보 생성 단계는,
    상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 도섭 가능 여부를 판단하는 단계;를 포함하는, 주행 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 도섭 가능 여부 판단 단계는,
    상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 너비 및 깊이 중 적어도 하나가 임계값보다 작으면 도섭 가능으로 판단하는 단계;를 포함하는 주행 제어 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 임계값은 주행 장치의 바퀴 유형에 따라 결정되는, 주행 제어 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 장애물 정보를 반영한 지도를 생성하는 단계;를 더 포함하는, 주행 제어 방법.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 장애물 정보를 기초로 상기 주행 장치의 구동 장치를 제어하는 구동명령을 생성하는 단계;를 더 포함하는 주행 제어 방법.
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