KR20180087968A

KR20180087968A - 자율 주행 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20180087968A
Application number: KR1020170012413A
Authority: KR
Inventors: 노삼열; 안경환; 한우용
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2017-01-26
Filing date: 2017-01-26
Publication date: 2018-08-03

Abstract

자율 주행 방법이 개시된다. 이 자율 주행 방법은 도로 구간의 도로명을 나타내는 섹션(Section), 상기 섹션(Section)을 도로 속성을 기준으로 분류한 세그먼트(Segment), 상기 세그먼트(Segment) 내의 차선들(Lanes) 및 상기 차선들(Lanes) 각각의 시작과 끝을 정의하는 노드들(Nodes)로 정보화된 전역 지도가 입력되는 단계; 상기 노드들(Nodes) 중에서, 실시간으로 제공되는 차량의 전역 위치 정보를 기준으로 상기 차량의 현재 위치로부터 목표 위치까지의 최적 경로 상에 존재하는 노드들(Nodes)을 추출하는 단계; 상기 추출된 노드들(Nodes)을 라인(Line)으로 연결하여 목표 섹션(Target Section), 목표 세그먼트(Target Segment) 및 목표 차선(Target Lane)으로 이루어진 전역 경로를 수립하는 단계; 및 상기 수립된 전역 경로를 추종하도록 상기 차량의 자율 주행을 제어하는 단계;를 포함한다.

Description

자율 주행 장치 및 그 방법{AUTONOMOUS DRIVING DEVICE AND METHOD THEREOF}

본 발명은 차량의 자율 주행 방법에 관한 것이다.

자율 주행 차량(autonomous driving vehicles)이란 운전자 개입 없이 주변 환경을 인식하고, 인식된 주변 환경에 따라 스스로 주어진 목적지까지 자동으로 주행하는 차량을 말한다.

종래의 자율 주행 차량에서 사용하는 자율 주행 기술에서는, 주워진 지도 상에서 목적지까지의 최적 경로인 전역 경로(위치 정보로 구성된 궤적)를 도출하고, 상기 도출한 전역 경로를 추종하도록 차량 주행이 제어된다.

종래의 자율 주행 기술에서 전역 경로를 추종하는 방법에서는, 차량 주행 중 전역 경로를 수정해야 하는 상황이 발생하는 경우, 전역 경로를 수정하는 데 많은 처리 시간이 소요되는 문제점이 있다. 또한 차선 변경, 합류, 분기와 같은 주행 행동을 수행하기 어려운 구조로 되어 있는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 단순한 정보 처리 작업으로 전역 경로를 추종하는 자율 주행 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 자율 주행 방법은, 도로 구간의 도로명을 나타내는 섹션(Section), 상기 섹션(Section)을 도로 속성을 기준으로 분류한 세그먼트(Segment), 상기 세그먼트(Segment) 내의 차선들(Lanes) 및 상기 차선들(Lanes) 각각의 시작과 끝을 정의하는 노드들(Nodes)로 정보화된 전역 지도가 입력되는 단계; 상기 노드들(Nodes) 중에서, 실시간으로 제공되는 차량의 전역 위치 정보를 기준으로 상기 차량의 현재 위치로부터 목표 위치까지의 최적 경로 상에 존재하는 노드들(Nodes)을 추출하는 단계; 상기 추출된 노드들(Nodes)을 라인(Line)으로 연결하여 목표 섹션(Target Section), 목표 세그먼트(Target Segment) 및 목표 차선(Target Lane)으로 이루어진 전역 경로를 수립하는 단계; 및 상기 수립된 전역 경로를 추종하도록 상기 차량의 자율 주행을 제어하는 단계;를 포함한다.

본 발명의 다른 일면에 따른 자율 주행 장치는, 도로 구간을 섹션(Section), 세그먼트(Segment), 차선들(Lanes) 및 상기 차선들(Lanes) 각각의 시작과 끝을 정의하는 노드들(Nodes)로 정보화된 전역 지도가 저장된 저장부; 및 상기 저장부로부터 상기 전역 지도를 수신하고, 상기 노드들(Nodes) 중에서, 실시간으로 제공되는 차량의 전역 위치 정보를 기준으로 상기 차량의 현재 위치로부터 목표 위치까지의 최적 경로 상에 존재하는 노드들(Nodes)을 추출하고, 상기 추출된 노드들(Nodes)을 라인(Line)으로 연결하여 목표 섹션(Target Section), 목표 세그먼트(Target Segment) 및 목표 차선(Target Lane)으로 이루어진 전역 경로를 수립하고, 상기 수립된 전역 경로를 추종하도록 상기 차량의 자율 주행을 제어하는 프로세서;를 포함한다.

본 발명에 따르면, 위도와 경도와 같은 복잡한 수치로 이루어진 위치 정보로 표현되는 전역 경로를 추종하는 종래의 자율 주행 방법과는 달리, 본 발명의 자율 주행 방법은 차선(lane) 정보, 도로(road)에 지정된 제한 속도 및 도로 속성 정보와 같은 단순 명료한 정보로 표현되는 전역 경로를 추종하는 방식으로 차량의 자율 주행을 제어함으로써, 차량이 자율 주행을 제어하는 과정에서 차선(lane) 정보, 도로(road)에 지정된 제한 속도 및 도로 속성 정보와 같은 단순 명료한 정보를 처리하기 때문에, 자율 주행을 위한 정보 처리 작업을 빠른 시간 내에 단순하게 처리할 수 있다.

또한, 본 발명의 자율 주행 방법은 차선 정보와 같은 단순 명료한 정보로 표현되는 전역 경로를 추종하는 방법으로, 종래의 자율 주행 방법에 새로운 프레임워크를 제시한다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자율 주행 장치의 개략적인 내부 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 프로세서의 내부 구성을 처리 작업 단위로 나타낸 기능 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 전연 경로 계획 수립 로직의 내부 구성을 처리 작업 단위로 나타낸 기능 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전역 지도에 포함된 단순화된 정보들을 관계를 나타내는 트리 구조이다.
도 5 및 6은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전역 지도를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 전역 경로 계획 수립에 따라 생성된 전역 경로를 추종하도록 차량의 자율 주행 상황과 이를 HVI를 통해 제공하는 일 예를 도시한 도면이다.
도 8 및 9는 본 발명의 실시 예에 따른 자율 주행 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 10 내지 19는 본 발명의 다양한 실시 예에 따란 수립된 전역 경로 계획을 도시한 도면들이다.

본 발명의 다양한 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있다. 그러나 이는 본 발명의 다양한 실시 예를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 다양한 실시예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경 및/또는 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용된다.

본 발명의 전역 차선 계획 기반의 자율 주행 장치(100)는 전역 지도를 이용하여 목적지까지의 최적 경로인 전역 경로를 생성한다. 이때, 전역 경로는 차선 정보, 도로에 지정된 속도 정보 및 도로 속성 정보 등을 포함하는 경로일 수 있다.

본 발명의 자율 주행 장치(100)는 차선 정보, 도로에 지정된 속도 정보 및 도로 속성 정보 등을 포함하는 전역 차선 기반의 전역 경로, 전역 위치 및 센서 정보를 융합하여 차량의 자율 주행을 제어하도록 구성된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전역 차선 계획 기반의 자율 주행 장치의 개략적인 내부 구성을 나타내는 블록도이다.

도 1을 참조하면, 자율 주행 장치(100)는 차량 내부에 탑재되어, 차량 내부의 다른 전자 장치와 통신하여, 차량의 자율 주행과 관련된 제어 동작을 수행할 수 있다.

자율 주행 장치(100)는 차량의 자율 주행을 제어하고, 그 제어 결과를 차량 휴먼 인터페이스(Human Vehicle Interface: HVI) 단말(30)로 전달할 수 있다.

HVI 단말(30)는 자율 주행 장치(100)의 자율 주행에 대한 제어 결과를 운전자에게 제공함으로써, 차량은 운전자의 자율 주행을 보조하게 된다. 여기서, HVI 단말(30)은, 예를 들면, 내비게이션, HUB(Head-Up Display), 음성 인식 장치 등일 수 있다.

자율 주행 장치(100)는 프로세서(110), 메모리(120), 저장부(130), 수신 모듈(140), 제1 인터페이스(150), 제2 인터페이스(160) 및 시스템 버스(160)를 포함하도록 구성된 전자 장치 또는 컴퓨팅 장치일 수 있다.

프로세서(110)는 예를 들면, 상기 시스템 버스(160)를 이용하여 다른 구성 요소들(120, 130, 140, 150, 160)로부터 명령, 데이터, 정보, 신호 등을 수신하고, 수신한 명령, 데이터, 정보, 신호등을 해독하고, 해독한 명령에 따른 데이터 처리를 실행할 수 있다. 여기서, 데이터 처리는 목적지까지의 효율적이며 안전한 주행을 위한 전역 차선 기반의 전역 경로 계획을 수립하기 위한 처리 작업 및 수립된 전역 차선 기반의 전역 경로 계획에 따라 전역 차선 기반의 전역 경로를 자율 주행을 제어하기 위한 처리 작업을 포함한다.

메모리(120)는 프로세서(110) 또는 다른 구성요소들(130, 140, 150, 160)로부터 수신되거나 상기 프로세서(130) 또는 다른 구성요소들(110, 130, 150, 160, 170)에 의해 생성된 명령, 데이터 또는 정보 등을 저장할 수 있다. 또한, 메모리(120)는, 예를 들면, 커널, 미들웨어, 어플리케이션 프로그래밍 인터페이스(API: application programming interface) 또는 어플리케이션 등의 프로그래밍 모듈들이 실행될 수 있는 공간을 제공할 수 있다. 여기서, 프로그래밍 모듈은 도 2에 도시된 전역 경로 계획 수립 로직(112) 및 주행 제어 로직(114) 등을 포함할 수 있다. 프로그래밍 모듈은 소프트웨어, 펌웨어, 로직 또는 이들 중 적어도 둘 이상의 조합으로 구성될 수 있다.

저장부(130)에는 전역 차선 기반의 전역 지도가 저장되고, 저장부(130)는 프로세서(110)의 요청에 응답하여 전역 차선 기반의 전역 지도를 프로세서(110)에 제공한다. 본 명세서에는, 특별히 한정하지 않는 한, 전역 지도와 전역 지도 정보를 동일한 기술적 의미로 해석한다. 전역 지도는 "전역 지도 정보"라는 용어로 대체될 수 있다.

수신 모듈(140)은 GPS/IMU(10)로부터 제1 센싱 정보를 수신하고, 수신된 차량의 위치/자세 센싱 정보를 프로세서(110)에서 처리 가능한 정보로 가공하여 시스템 버스(160)를 통해 프로세서(110)로 전달한다. GPS/IMU(10)는 GPS(Global Position System)와 IMU(Inertial Measurement Unit)를 포함한다. GPS는 위성과 통신하여 차량의 위치 데이터(위도, 경도 등)에 따른 GPS 정보를 생성하고, IMU(Inertial Measurement Unit)는 관성 측정 수단으로서 자이로 센서(자이로스코프)를 이용해, 예를 들어, 해당 좌표계에서 차량의 회전각으로서 전진방향(Roll축 방향), 전진방향의 우측방향(Pitch 축 방향), 중력 방향(Yaw 축 방향) 각각의 각속도 증분치 등의 자세 관련 센서 데이터와 가속도 센서를 이용해 속도 증분치 등의 차량 가속도(또는 차량 속도) 관련 센서 데이터를 포함하는 IMU 정보를 생성한다. 따라서, GPS/IMU(10)로부터 수신된 차량의 위치/자세 센싱 정보는 GPS 정보와 IMU 정보를 포함한다.

제1 인터페이스(150)는 차량 내에 설치된 감지센서(20)와 자율 주행 장치(100)를 인터페이싱하는 구성으로, 유선 또는 무선 통신방식으로 감지센서(20)로부터 차량 전방의 장애물 또는 도로 지형 등을 감지한 장애물/지형 센싱 정보를 수신하고, 프로세서(110)에서 처리 가능한 정보로 가공하여 시스템 버스(160)를 통해 프로세서(110)로 전달한다. 여기서, 감지센서(20)는, 예를 들면, 초음파 센서, 라이다(LiDAR) 센서, 카메라, 적외선 센서 및 이들 중 적어도 2개를 조합한 것일 수 있다. 제1 인터페이스(150)와 감지센서(20)가 무선으로 연결되는 경우, 제1 인터페이스(150)와 감지센서(20)는 근거리 무선 통신방식으로 서로 통신할 수 있다.

제2 인터페이스(160)는 HVI 단말(30)과 자율 주행 장치(100)를 인터페이싱하는 구성으로, 유선 또는 무선 통신방식으로 프로세서(110)에서 처리한 자율 주행을 제어한 제어 결과를 HVI 단말(30)로 전달한다.

도 2는 도 1에 도시된 프로세서의 내부 구성을 처리 작업 단위로 나타낸 기능 블록도이다.

도 2를 참조하면, 프로세서(110)는 전역 경로 계획 수립 로직(112), 데이터 변환 로직(114) 및 주행 제어 로직(116)을 포함한다.

전역 경로 계획 수립 로직(112)은 저장부(130, 도 1에 도시됨)로부터의 전역 지도 정보(또는 전역 지도), 데이터 변환 로직(114)으로부터의 전역 위치 정보 및 제1 인터페이스(150)로부터의 장애물/지형 센싱 정보를 융합하여 전역 경로 계획(Global pass planning)을 수립하기 위한 처리 작업을 수행한다. 여기서, 전역 경로 계획은 목적지까지의 최적의 전역 경로 생성 작업과 장애물 회피 또는 도로 지형에 따른 전역 경로의 수정 작업을 포함한다.

데이터 변환 로직(114)은 수신 모듈(140)을 통해 수신된 GPS/IMU(10)로부터의 GPS 정보와 IMU 정보를 포함하는 차량의 위치/자세 센싱 정보를 전역 경로 계획 수립 로직(112)에서 전역 경로 계획을 수립하도록 처리 가능한 섹션(section), 세그먼트(segment) 및 차선(Lane) 등을 포함하는 전역 처리 정보로 변환하는 처리 작업을 수행한다. 섹션(section) 정보, 세그먼트(segment) 정보 및 차선(Lane)에 대한 설명은 아래에서 상세히 설명한다.

주행 제어 로직(116)은 상기 전역 경로 계획 수립 로직(112)에서 수립한 전역 경로 계획에 따라 생성된 목적지까지의 전역 경로 또는 목적지까지의 전역 경로를 수정한 전역 경로를 추종하도록 차량의 자율 주행을 제어하기 위한 다양한 처리 작업을 수행한다.

도 3은 도 2에 도시된 전역 경로 계획 수립 로직의 내부 구성을 처리 작업 단위로 나타낸 기능 블록도이다.

도 3을 참조하면, 전역 경로 계획 수립 로직(112)은 전역 경로 탐색 로직(112A), 전역 경로 생성 로직(112B)을 포함한다.

전역 경로 탐색 로직(112A)

전역 경로 탐색 로직(112A)은 저장부(130)로부터의 전역 지도 정보(이하, 전역 지도), 데이터 변화 로직(114)으로부터의 전역 위치 정보 및 제1 인터페이스(150)를 통해 감지 센서로부터 제공된 장애물/지형 센싱 정보를 기반으로 상기 전역 지도 상에서 목적지까지의 최적의 전역 경로를 탐색한다.

본 발명의 실시 예에서는, 위도 및 경도와 같은 위치 정보 기반으로 구성된 전역 지도와는 달리, 단순한 정보 처리 작업으로 전역 경로 계획을 수립할 수 있도록 단순 명료한 정보로 구성된 전역 지도가 제공된다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전역 지도를 구성하는 단순 명료한 정보들을 계층적으로 나타내는 트리 구조이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전역 지도는 크게 존(Zone)과 섹션(Section)으로 구분되며, 세그먼트(Segment), 차선(Lane) 및 노드(Node)가 섹션(Section)의 하위 계층을 구성하고, 파킹 스팟, 경계, 노드(Node)가 존(Zone)의 하위 계층을 구성한다. 섹션은 차선에 의한 주행 제한이 있는 도로 환경을 의미하고, 존(zone)은 공터 또는 주차장과 같은 차선에 의한 주행 제한이 없는 도로환경을 의미한다. 본 발명에서는, 전역 지도가 존(Zone)과 존(Zone)의 하위 계층들인 파킹 스팟(Parking Spot), 경계(Boundary), 노드(Node)로 구성됨을 한정하는 것이 아니므로, 섹션(Section)과 섹션(Section)의 하위 계층들인 세그먼트(Segment), 차선(Lane) 및 노드(Node)에 대해서만 설명하기로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 전역 지도는 섹션(Section), 세그먼트(Segment), 차선(Lane) 및 노드(Node)로 이루어진 단순 명료한 정보들을 포함하도록 구성된다.

먼저, 전역 지도는 도로명을 기준으로 분류되는 다수의 섹션을 포함한다. 각 섹션(Section)에는 도로명이 지정되며, 각 섹션은 단순한 정보로 정보화된다.

각 섹션(Section)은 도로 속성을 기준으로 분류되는 다수의 세그먼트(Segment)를 포함한다. 즉, 세그먼트(Segment)는 도로의 속성이 변경되는 지점을 기준으로 분류된다. 도로 속성이 변경되는 지점은 제1 제한 속도가 지정된 도로에서 제2 제한 속도가 지정된 도로로 변경되는 지점, A개의 차선들이 존재하는 도로에서 B(≠A)개의 차선들이 존재하는 도로로 변경되는 지점, 정지선(Stop Sign)이 존재하지 않는 도로에서 정지선(Stop Sign)이 존재하는 도로로 변경되는 지점, 횡단보도(crosswalk)가 존재하지 않는 도로에서 횡단보도(crosswalk)가 존재하는 도로로 변경되는 지점, 교차로(Intersection)가 존재하지 않는 도로에서 교차로가 존재하는 도로로 변경되는 지점, 유턴(U-turn)이 존재하지 않는 도로에서 유턴(U-turn)이 존재하는 도로로 변경되는 지점, 제1 도로에서 제2 도로로 진입하는 지점(Entry), 제1 도로에서 제2 도로로 진출하는 지점(Exit), 2이상의 도로가 합류(Merge)되는 지점, 하나의 도로가 2이상의 도로로 분기(Separate)되는 지점 등을 포함한다. 각 세그먼트(Segment)는 단순 명료한 정보로 정보화된다.

각 세그먼트(Segment)는 차선명을 기준으로 분류되는 다수의 차선(Lanes)를 포함한다. 각 차선은 단순 명료한 정보로 정보화된다.

노드는 각 차선(Lane)의 시작과 끝을 정의한다. 각 노드는 도로의 속성을 나타내는 단순한 정보를 포함한다.

각 노드는, 예를 들면, "On Road", "Exit" 및 "Entry"와 같은 지시자로 정보화되는 도로 속성 정보를 포함한다. "On Road"는 차선이 존재하는 도로를 나타내는 지시자로, 참고로, 비도로는 "Off Road"와 같은 지시자로 정보화될 수 있다.

"On Road"는 세부적으로, 섹션이 변경되지 않는 도로 구간 내에서 "Follow", "Stop Sign", "Crosswalk" 등과 같은 지시자를 포함한다. "Follow"는 도로 구간 내에서 도로 속성이 변경되지 않음을 나타내는 지시자이고, "Stop Sign"은 섹션이 변경되지 않는 도로 구간에서 정지선을 지시하는 지시자이고, "Crosswalk"는 섹션이 변경되지 않는 도로 구간에서 횡단보도를 지시하는 지시자이다.

"Exit" 및 "Entry"는 섹션(Section)이 변경되는 지점의 도로 속성을 나타내는 지시자로서, 세부적으로, "Intersection", "Merge", "Separate" 등과 같은 지시자를 나눌 수 있다. "Intersection"은 섹션(Section)이 변경되는 도로 구간에서 교차로임을 나타내는 지시자이고, "Merge"는 섹션(Section)이 변경되는 지점이 2개의 도로가 합류되는 지점임을 지시하는 지시자이다. 그리고, "Separate"는 섹션(Section)이 변경되는 지점이 2이상의 도로가 분기되는 지점임을 지시하는 지시자이다.

각 노드는, 도 5의 (A) 및 (B)에 도시된 바와 같이, 전역 지도상에서 [Lane Number].[Segment Number].[Section Number]로 표현될 수 있다. 즉, 각 노드는 3개의 숫자로 표현되며, 첫 번째 숫자는 현 지점의 차선이 1차선인지 또는 2차선인지 차선의 종류를 식별하는 숫자이며, 두 번째 숫자는 세그먼트(Segment)를 식별하는 숫자이며, 세 번째 숫자는 섹션(Section)을 구분하는 숫자이다.

도 5의 (A)에서는, 노드에 6개의 도로 구간들(R1~R6)이 도시된다.

제1 내지 제4 도로 구간(R1~R4)은, 도로명이 동일한 도로 구간이므로, 제1 내지 제4 도로 구간(R1~R4)의 [Section Number]가 "1"인 정보로 유지된다.

제1 내지 제4 도로 구간(R1~R4), 제5 도로 구간(R5) 및 제6 도로 구간(R6)은 서로 다른 도로명을 가질 수 있으므로, 제5 도로 구간(R5)은, 예를 들면, [Section Number]가 "2"로 정보화되며, 제6 도로 구간(R6)은, 예를 들면, [Section Number]가 "3"으로 정보화될 수 있다.

한편, 차선의 개수가 제1 도로 구간(R1)에서 2개를 유지하다가 제2 도로 구간에서 3개로 확장된다. 이는 차선의 개수와 같은 도로 속성이 변경됨을 의미하는 것이므로, 제1 도로 구간(R1)은, 예를 들면, [Segment Number]가 "1"로 정보화되고, 제2 도로 구간(R2)은, 예를 들면, [Segment Number]가 "2"로 정보화될 수 있다.

제2 도로 구간(R2)과 제3 도로 구간(R3)은 차선의 개수가 동일함에도 [Segment Number]가 서로 다른 이유는 차선 개수와 같은 도로속성 이외에 다른 도로 속성이 변경되었기 때문이다. 예를 들면, 제2 도로 구간(R2)과 제3 도로 구간(R3)에 지정된 제한 속도가 다르거나, 제2 도로 구간(R2)은 제5 도로 구간(R5)이 합류되는 도로 속성을 갖지만, 제3 도로 구간(R3)에서는 합류와 같은 도로 속성이 유지되지 않기 때문에, 제2 도로 구간(R2)과 제3 도로 구간(R3)은 서로 다른 [Segment Number]가 지정될 수 있다.

제3 도로 구간(R3)과 제4 도로 구간(R4)이 서로 다른 [Segment Number]를 갖는 이유도 위와 유사하다.

한편, 도 6에서는 본 발명의 실시 예에 다른 전역 지도를 나타내는 도면으로서, 도면의 간략화를 위해, 도 5에 도시된 [Lane Number].[Segment Number].[Section Number]를 표시하지 않은 상태에서 화살표로 나타낸 차선과 점(point)으로 나타낸 노드 만으로 이루어진 전역 지도를 나타낸 것이다. 다만, 도 6에서는 섹션이 변경되지 않는 구간(Section Keeping)을 다수의 검은색 화살표들로 분류한 것이고, 하나의 검은색 화살표는 하나의 세그먼트를 나타내는 것이고, 붉은색 화살표들은 섹션이 변경되는 구간을 나타낸 것이고, 하나의 붉은색 화살표는 섹션이 변경되는 구간에 포함된 하나의 세그먼트를 나타내는 것이다.

이상 설명한 본 발명의 실시 예에 따른 전역 지도를 기반으로, 전역 경로 탐색 로직(112A)은 최적의 전역 경로를 탐색한다.

다시 도 3을 참조하면, 섹션, 세그먼트, 차선 및 노드로 구성되는 전역 지도를 기반으로 최적의 전역 경로를 탐색하기 위해, 전역 경로 탐색 로직(112A)은

다익스트라 알고리즘(Dijkstra's algorithm) 또는 A^* 알고리즘(Astar algorithm)과 같은 그래프 탐색 알고리즘을 기반으로 실시간으로 전역 위치 정보 및 장애물/지형 센싱 정보를 고려하여, 본 발명의 실시 예에 따른 전역 지도 상에서 현재 위치에서 목표 위치까지의 최적 경로 상에 순서대로 나열되는 노드(Node) 리스트를 추출한다.

현재 위치에서 목표 위치까지의 순서대로 추출된 노드(Node)들은 전술한 바와 같이, [Lane Number], [Segment Number] 및 [Section Number] 외에 도로 속성[Road Property] 정보로 정보화된 것이다.

전역 경로 생성 로직(112B)

전역 경로 선분화 로직(112B)은 전역 경로 탐색 로직(112A)에 의해 추출된 노드(Node)들을 순차적으로 연결하는 라인을 생성하여 현재 위치에서 목표 위치까지의 전역 경로를 생성하는 처리 작업을 수행한다.

이와 같이, 전역 경로 생성 로직(12B)에 의해 전역 경로가 생성되면, 주행 제어 로직(116, 도 2에 도시됨)에서 차량의 위치/자세 센싱 정보가 섹션(section), 세그먼트(segment), 차선(Lane), 노드(Node) 및 도로 속성 정보와 같은 단순화된 정보를 포함하도록 변환된 전역 위치 정보를 기반으로 상기 전역 경로를 추종하도록 운전자 개입 없이 차량의 자율 주행을 제어하는 처리 작업을 수행하게 된다.

즉, 주행 제어 로직(116, 도 2에 도시됨)은 차량의 실시간 전역 위치 정보에 포함된 섹션(section), 세그먼트(segment), 차선(Lane) 및 차량의 속도가 본 발명의 실시 예에 따른 전역 경로 계획 수립에 따라 생성된 전역 경로의 섹션(section), 세그먼트(segment), 차선(Lane) 및 도로의 제한 속도와 같은 도로 속성을 각각 추종하도록 차량의 자율 주행을 제어하는 처리 작업을 수행한다.

한편, 주행 제어 로직(116, 도 2에 도시됨)은 차량의 실시간 전역 위치 정보가 본 발명의 실시 예에 따른 전역 경로 계획 수립에 따라 생성된 전역 경로를 추종하도록 차량의 자율 주행을 제어하는 과정을 HVI(30, 도 1에 도시됨)을 통해 운전자에게 실시간으로 제공한다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 전역 경로 계획 수립에 따라 생성된 전역 경로를 추종하도록 차량의 자율 주행 상황과 이를 HVI를 통해 제공하는 일 예를 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 현재 차량이 1번 도로(Sec.(1))의 2차선(Lane(2))을 40km/h(Vel.(40))로 주행하고 있다고 가정할 때, 전역 경로(Global pass 또는 Global Lane)에 따라, 추종해야 하는 차선은 1차선(Lane(1)), 추종해야 하는 주행 속도(Vel.(60))는 60km/h, 추종해야 하는 도로 속성은 "Exit to 1.1.2 - Intersection"을 나타내고 있다.

이를 바탕으로, HVI(301) 단말기를 통하여 다음과 같은 세 가지 정보를 운전자에게 제공될 수 있다.

첫 번째 정보로, 차선을 유지할지 아니면, 변경할 지를 알리는 표시 정보가 제공될 수 있는데, 예를 들면, 변경 시에는 좌측차선인지 우측차선인지를 명시하고, 몇 번 변경할 것인지를 명시한다.

두 번째 정보로, 주행 속도를 알리는 표시 정보가 제공될 수 있는데, 예를 들면, 목표 속도를 명시한다.

세 번째 정보로 섹션을 유지할지 아니면 변경할지를 알리는 표시 정보가 제공될 수 있는 데, 섹션을 유지하는 경우에는, "Follow"와 같은 지시자를 나타내는 정보를 제공하고, 섹션의 변경하는 경우에는, "Intersection" 과 같은 지시자를 나타내는 정보와 함께 변경되는 섹션의 방향을 제공할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 정보의 크기가 작은 단순 명료한 정보로 이루어진 전역 경로를 추종하도록 차량의 자율 주행이 제어됨으로써, 운전자에게 운전부하를 낮추고 최소한의 판단 즉, 다른 주변 차량에 집중하여 운전하게 할 수 있다.

또한, 단순 명료한 정보 정보는 전달하는 정보량이 적기 때문에 HVI를 통해서 운전자에게 정보를 전달하는 방법이 운전자 주행에 방해가 되지 않는다. 또한, 자율주행의 경우, 센서를 통한 주변 장애물(차량) 정보를 융합한 명령을 내리게 된다.

본 발명은 전역 위치(Global pose)와 전역 경로(Global pass 또는 Global Lane)를 기반으로 차량의 자율 주행 제어를 목적으로 하되, 주변 장애물(차량) 정보(401)를 통해 충돌 없이 전역 차선을 추종하는 것을 목적으로 한다.

도 7의 실시예의 현재 주행 상황을 보면, 차량은 2차선 도로를 40km/h로 주행하고 있고, 추종할 전역 차선은 1차선도로 60km/h를 주행하도록 나타내고 있다. 하지만, 1차선도로에 주변 차량이 존재하여 진입이 불가능할 경우, 1차선 진입이 안전해 질 때까지 현재 차선을 유지하고 1차선 진입이 가능해지면 1차선으로 차선변경을 하게 된다.

도 8 및 9는 본 발명의 실시 예에 따른 자율 주행 방법을 나타내는 흐름도로서, 아래에서 설명하는 각 단계의 수행 주체는 다르게 언급하지 않는 하, 도 1에 도시된 프로세서(110)로 가정한다.

먼저, 도 8을 참조하면, 단계 S810에서, 섹션(Section), 세그먼트(Segment), 차선들(Lanes) 및 노드들(Nodes)를 포함하는 단순 명료한 정보로 제작된 전역 지도가 저장부(도 1의 130)로부터 입력되는 과정이 수행된다. 섹션(Section)은 도로 구간의 도로명으로 정의된다. 섹션은 도로 속성을 기준으로 분류되는 다수의 세그먼트(Segment)을 포함한다. 상기 도로 속성은, 예를 들면, 제한 속도, 차선의 개수, 정지선(stop sign), 횡단보도(crosswalk), 교차로(Intersection), 유턴(U-turn), 상기 도로 구간에서 다른 도로로 진출/진입되는 지점(Exit/ Entry), 상기 도로 구간에서 도로가 합류(Merge)되는 지점, 상기 도로 구간에서 도로가 분기(Separate)되는 지점을 나타내는 속성들 중 적어도 하나를 포함하는 속성일 수 있다. 각 세그먼트(Segment)는 차선들(Lanes)로 이루어진다. 노드들(Nodes)은 차선들(Lanes) 각각의 시작과 끝을 정의한다. 노드들 각각은 상기 섹션(Section)을 식별하는 지시자(Section number: Sec.(number)), 상기 세그먼트(Segment)를 식별하는 지시자(Segment number: Seg.(number)), 상기 차선들(Lanes)을 식별하는 지시자(Lane number: Lane(number)) 및 도로 속성 정보를 나타내는 지시자([Road Property])를 포함한다. 여기서, 상기 도로 속성 정보를 나타내는 지시자([Road Property])는, 차선이 존재하는 도로를 지시하는 지시자(On Road) 및 섹션이 변경되는 지점을 지시하는 지시자(Exit 및 Entry)를 포함한다. 상기 지시자(On Road)는, 상기 섹션(Section)이 변경되지 않는 도로 구간 내에서, 상기 도로 속성이 변경되지 않음을 지시하는 지시자(Follow), 정지선을 지시하는 지시자(Stop Sign) 및 횡단보도를 지시하는 지시자(Crosswalk)를 포함한다. 상기 지시자(Exit 및 Entry)는, 상기 섹션(Section)이 변경되는 도로 구간 내에서, 교차로임을 지시하는 지시자(Intersection), 2개의 도로가 합류되는 지점임을 지시하는 지시자(Merge) 및 2이상의 도로가 분기되는 지점임을 지시하는 지시자(Separate)를 포함한다.

이어, 단계 S820에서, 상기 노드들(Nodes) 중에서, 실시간으로 제공되는 차량의 전역 위치 정보를 기준으로 상기 차량의 현재 위치로부터 목표 위치까지의 최적 경로 상에 존재하는 노드들(Nodes)을 추출하는 과정이 수행된다. 전역 위치 정보는 GPS/IMU(도 1의 10)로부터 제공되는 차량의 위치/자세 센싱 정보를 기반으로 한다. 이러한 위치/자세 센싱 정보는 위도와 경도로 이루어진 위치 성분과 차속의 증감 성분으로 이루어진 정보이므로. 섹션, 세그먼트, 차선과 같은 단순 명료한 정보로 표현되는 전역 지도에서 적용되기 위해, 단계 S820는 차량의 위치/자세 센싱 정보는 섹션, 세그먼트, 차선 및 차량 속도로 이루어진 전역 위치 정보로 변환되는 과정을 포함한다. 즉, 도 9에 도시된 바와 같이, 단계 S820은 GPS/IMU(도 1의 10)로부터 차량의 위치/자세 센싱 정보를 수신하는 과정(S822) 및 상기 전역 지도 상에 상기 전역 경로를 수립하도록 상기 위치/자세 센싱 정보를 섹션(section), 세그먼트(segment), 차선(Lane) 및 차량 속도로 이루어진 상기 전역 위치 정보로 변환하는 과정(S824)을 포함한다.

이어, 단계 S830에서, 단계 S820에서 추출된 노드들(Nodes)을 라인(Line)으로 연결하여 목표 섹션(Target Section), 목표 세그먼트(Target Segment) 및 목표 차선(Target Lane)으로 이루어진 전역 경로를 수립하는 과정이 수행된다.

이어, 단계 S840에서, 상기 수립된 전역 경로를 추종하도록 상기 차량의 자율 주행을 제어하는 과정을 수행한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 자율 주행 방법에서는 위도와 경도로 이루어진 위치 정보 기반의 경로를 추종하는 것이 아니라 섹션, 세그먼트 및 차선과 같은 단순 명료한 정보 기반의 경로를 추종한다.

즉, 본 발명에서의 전역 경로 계획 수립은 섹션, 세그먼트 및 차선과 같은 단순 명료한 정보로 정보화된 전역 지도를 이용하여 목적지까지 도달하는데 추종해야 할 차선, 속도, 도로 속성 정보들을 생성 및 제공한다.

이와 같이, 추종 또는 처리해야 할 정보가 섹션, 세그먼트 및 차선과 같이 적은 정보량을 갖는 단순 명료한 정보이기 때문에, 차량이 자율 주행을 제어하는 과정에서 복잡한 데이터 처리 과정을 보다 단순하게 처리함으로써, 처리 속도 및 시스템 부하를 낮출 수 있다.

나아가, 본 발명의 자율 주행 방법을 운전자 주행 보조 시스템에 응용하는 경우, 운전 주행 보조와 관련된 최소한 정보를 운전자에게 제공하여 운전자로 하여금 운전에만 보다 집중할 수 있게 유도함으로써, 운전 부하를 줄여줄 수 있다.

한편, 도 10 내지 19는 본 발명의 다양한 실시 예에 따란 수립된 전역 경로 계획을 도시한 도면들로서, 각 도면에서는 GPS/IMU로부터 수신된 차량의 위치/자세 센싱 정보로부터 변환된 차량의 전역 위치(Global Pose) 별로 다양한 전역 경로(Global pass 또는 Global Lane) 계획이 수립된 예를 도시한 도면들이다.

도 10 내지 19에 도시된 바와 같이, 차량의 전역 위치(Global Pose)를 기준으로 전역 경로에 포함된 섹션(Sec.()), 세그먼트(Seg()), 차선(Lane()), 제한 속도(Vel()) 및 도로 속성을 추종하도록 차량의 자율 제어를 수행한다.

본 명세서에서는 전역 경로를 추종하는 것으로 설명하고 있지만, 도 10 내지 19에 도시된 바와 같이, 차선을 추종하는 것으로 볼 수도 있으므로, 본 발명에서 기술하는 전역 경로 계획 수립은 "전역 차선 계획 수립"이란 용어로 대체될 수도 있다.

이상에서 본 발명에 대하여 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

도로 구간의 도로명을 나타내는 섹션(Section), 상기 섹션(Section)을 도로 속성을 기준으로 분류한 세그먼트(Segment), 상기 세그먼트(Segment) 내의 차선들(Lanes) 및 상기 차선들(Lanes) 각각의 시작과 끝을 정의하는 노드들(Nodes)로 정보화된 전역 지도가 입력되는 단계;
상기 노드들(Nodes) 중에서, 실시간으로 제공되는 차량의 전역 위치 정보를 기준으로 상기 차량의 현재 위치로부터 목표 위치까지의 최적 경로 상에 존재하는 노드들(Nodes)을 추출하는 단계;
상기 추출된 노드들(Nodes)을 라인(Line)으로 연결하여 목표 섹션(Target Section), 목표 세그먼트(Target Segment) 및 목표 차선(Target Lane)으로 이루어진 전역 경로를 수립하는 단계; 및
상기 수립된 전역 경로를 추종하도록 상기 차량의 자율 주행을 제어하는 단계;
를 포함하는 자율 주행 방법.
제1항에서, 상기 입력되는 단계에서의 상기 도로 속성은,
제한 속도, 차선의 개수, 정지선(stop sign), 횡단보도(crosswalk), 교차로(Intersection), 유턴(U-turn), 상기 도로 구간에서 다른 도로로 진출/진입되는 지점(Exit/ Entry), 상기 도로 구간에서 도로가 합류(Merge)되는 지점, 상기 도로 구간에서 도로가 분기(Separate)되는 지점을 나타내는 속성임을 특징으로 하는 자율 주행 방법.
제1항에서, 상기 입력되는 단계에서의 상기 노드들(Nodes) 각각은,
상기 섹션(Section)을 식별하는 지시자(Section number: Sec.(number)), 상기 세그먼트(Segment)를 식별하는 지시자(Segment number: Seg.(number)), 상기 차선들(Lanes)을 식별하는 지시자(Lane number: Lane(number)) 및 도로 속성 정보를 나타내는 지시자([Road Property])를 포함함을 특징으로 하는 자율 주행 방법.
제3항에서, 상기 도로 속성 정보를 나타내는 지시자([Road Property])는,
차선이 존재하는 도로를 지시하는 지시자(On Road) 및 섹션이 변경되는 지점을 지시하는 지시자(Exit 및 Entry)를 포함함을 특징으로 하는 자율 주행 방법.
제4항에서, 상기 지시자(On Road)는,
상기 섹션(Section)이 변경되지 않는 도로 구간 내에서, 상기 도로 속성이 변경되지 않음을 지시하는 지시자(Follow), 정지선을 지시하는 지시자(Stop Sign) 및 횡단보도를 지시하는 지시자(Crosswalk)를 포함함을 특징으로 하는 자율 주행 방법.
제4항에서, 상기 지시자(Exit 및 Entry)는,
상기 섹션(Section)이 변경되는 도로 구간 내에서, 교차로임을 지시하는 지시자(Intersection), 2개의 도로가 합류되는 지점임을 지시하는 지시자(Merge) 및 2이상의 도로가 분기되는 지점임을 지시하는 지시자(Separate)를 포함함을 특징으로 하는 자율 주행 방법.
제1항에서, 상기 추출하는 단계는,
GPS(Global Position System)/IMU(Inertial Measurement Unit)로부터 차량의 위치/자세 센싱 정보를 수신하는 단계; 및
상기 전역 지도 상에 상기 전역 경로를 수립하도록 상기 위치/자세 센싱 정보를 섹션(section), 세그먼트(segment), 차선(Lane) 및 차량 속도로 이루어진 상기 전역 위치 정보로 변환하는 단계;
를 포함하는 자율 주행 방법.
도로 구간을 섹션(Section), 세그먼트(Segment), 차선들(Lanes) 및 상기 차선들(Lanes) 각각의 시작과 끝을 정의하는 노드들(Nodes)로 정보화된 전역 지도가 저장된 저장부; 및
상기 저장부로부터 상기 전역 지도를 수신하고, 상기 노드들(Nodes) 중에서, 실시간으로 제공되는 차량의 전역 위치 정보를 기준으로 상기 차량의 현재 위치로부터 목표 위치까지의 최적 경로 상에 존재하는 노드들(Nodes)을 추출하고, 상기 추출된 노드들(Nodes)을 라인(Line)으로 연결하여 목표 섹션(Target Section), 목표 세그먼트(Target Segment) 및 목표 차선(Target Lane)으로 이루어진 전역 경로를 수립하고, 상기 수립된 전역 경로를 추종하도록 상기 차량의 자율 주행을 제어하는 프로세서;
를 포함하는 자율 주행 장치.
제8항에서, 상기 섹션은,
상기 도로 구간의 도로명을 나타내는 것임을 특징으로 하는 자율 주행 장치.
제8항에서, 상기 세그먼트는,
상기 섹션(Section)을 도로 속성을 기준으로 분류한 것임을 특징으로 하는 자율 주행 장치.
제10항에서, 상기 도로 속성은,
제한 속도, 차선의 개수, 정지선(stop sign), 횡단보도(crosswalk), 교차로(Intersection), 유턴(U-turn), 상기 도로 구간에서 다른 도로로 진출/진입되는 지점(Exit/ Entry), 상기 도로 구간에서 도로가 합류(Merge)되는 지점, 상기 도로 구간에서 도로가 분기(Separate)되는 지점을 나타내는 속성임을 특징으로 하는 자율 주행 장치.
제8항에서, 상기 프로세서는,
GPS(Global Position System)/IMU(Inertial Measurement Unit)로부터 차량의 위치/자세 센싱 정보를 수신하고, 상기 전역 지도 상에 상기 전역 경로를 수립하도록 상기 위치/자세 센싱 정보를 섹션(section), 세그먼트(segment), 차선(Lane) 및 차량 속도로 이루어진 상기 전역 위치 정보로 변환함을 특징으로 하는 자율 주행 장치.
제8항에서, 상기 노드들(Nodes) 각각은,
상기 섹션(Section)을 식별하는 지시자(Section number: Sec.(number)), 상기 세그먼트(Segment)를 식별하는 지시자(Segment number: Seg.(number)), 상기 차선들(Lanes)을 식별하는 지시자(Lane number: Lane(number)) 및 도로 속성 정보를 나타내는 지시자([Road Property])를 포함함을 특징으로 하는 자율 주행 장치.
제13항에서, 상기 도로 속성 정보를 나타내는 지시자([Road Property])는,
차선이 존재하는 도로를 지시하는 지시자(On Road) 및 섹션이 변경되는 지점을 지시하는 지시자(Exit 및 Entry)를 포함함을 특징으로 하는 자율 주행 장치.
제13항에서, 상기 지시자(On Road)는,
상기 섹션(Section)이 변경되지 않는 도로 구간 내에서, 상기 도로 속성이 변경되지 않음을 지시하는 지시자(Follow), 정지선을 지시하는 지시자(Stop Sign) 및 횡단보도를 지시하는 지시자(Crosswalk)를 포함함을 특징으로 하는 자율 주행 장치.
제13항에서, 상기 지시자(Exit 및 Entry)는,
상기 섹션(Section)이 변경되는 도로 구간 내에서, 교차로임을 지시하는 지시자(Intersection), 2개의 도로가 합류되는 지점임을 지시하는 지시자(Merge) 및 2이상의 도로가 분기되는 지점임을 지시하는 지시자(Separate)임을 포함함을 특징으로 하는 자율 주행 장치.