KR20180091357A - 추측 항법을 이용한 자율주행 차량의 제어 방법 및 장치 - Google Patents

추측 항법을 이용한 자율주행 차량의 제어 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

항법시스템 및/또는 자율주행 시스템의 기능이 정상적으로 작동하지 않는 등의 비정상 상황에서 자율주행 차량을 효과적으로 제어할 수 있는 방법 및 장치가 개시된다. 본 개시의 일 실시 예에 따른 자율주행 차량의 제어 장치는 자율주행 차량의 위치를 인식하여 제1 위치 정보를 생성하는 위치 인식부, 상기 위치 인식부가 비정상 상황인지의 여부를 판단하는 상태 판단부, 추측 항법을 이용하여 상기 자율주행 차량의 위치를 예측함으로써 제2 위치 정보를 생성하는 추측 항법부, 상기 상태 판단부의 판단에 기초하여, 상기 제1 위치 정보 및 상기 제2 위치 정보 중 하나를 선택하는 데이터 제공부, 및 상기 데이터 제공부의 선택에 기초하여, 상기 자율주행 차량을 제어하는 차량 제어부를 포함할 수 있다.

Description

추측 항법을 이용한 자율주행 차량의 제어 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING AUTONOMOUS DRIVING VEHICLE USING DEAD RECKONING}
본 개시는 자율주행 차량의 제어에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 추측 항법을 이용한 자율주행 차량의 제어를 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
자율주행 차량의 안정적인 주행을 위해서는 차량의 위치 정보를 정확하게 인식하고 있어야 한다. 종래의 자율주행 차량에서의 차량의 위치를 인식하기 위한 항법시스템은 GPS(Global Positioning System) 신호와 가상기준국(Virtual Reference System, VRS)을 이용한 보정 신호를 융합하고, IMU(Inertial Measurement Unit) 정보를 통합한 관성항법장치(Inertial Navigation System, INS)를 사용한다.
하지만 이러한 방법의 항법시스템을 구축하기 위해서는 고가의 장비가 필요하다. 따라서 최근에는 비전 센서 및 휠 엔코더와 저가형 GPS를 융합하여 자율주행 차량의 절대 위치를 인식하고 있다.
전술한 바와 같이, 기존 항법시스템의 단점을 해결하기 위해 위치 오차를 줄이면서 센서의 단가를 낮추는 방향으로 연구가 진행되고 있다. 하지만 항법시스템 자체에 문제가 발생하는 경우, 자율주행 시스템이 이에 적절히 대처할 수 없다는 문제점이 존재한다. 또한 항법시스템뿐만 아니라 자율주행 시스템 내의 기능(예컨대, 판단, 계획 및/또는 결정 기능)이 정상적으로 동작하지 않는 경우에도 유사한 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 전술한 항법시스템 및/또는 자율주행 시스템의 비정상 상황에서 적절하고 유효하게 대처할 수 있는 방안이 요구되고 있다.
본 개시의 기술적 과제는 자율주행 차량을 효과적으로 제어할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 개시의 다른 기술적 과제는 항법시스템 및/또는 자율주행 시스템의 기능이 정상적으로 작동하지 않는 등의 비정상 상황에서 자율주행 차량을 효과적으로 제어(예컨대, 긴급 정지 등)할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 개시에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 개시의 일 양상에 따르면, 자율주행 차량의 위치를 인식하여 제1 위치 정보를 생성하는 위치 인식부; 상기 위치 인식부가 비정상 상황인지의 여부를 판단하는 상태 판단부; 추측 항법을 이용하여 상기 자율주행 차량의 위치를 예측함으로써 제2 위치 정보를 생성하는 추측 항법부; 상기 상태 판단부의 판단에 기초하여, 상기 제1 위치 정보 및 상기 제2 위치 정보 중 하나를 선택하는 데이터 제공부; 및 상기 데이터 제공부의 선택에 기초하여, 상기 자율주행 차량을 제어하는 차량 제어부를 포함하는 자율주행 차량의 제어 장치가 제공될 수 있다.
상기 자율주행 차량의 제어 장치에 있어서, 상기 위치 인식부는, GPS(Global Positioning System), 가상기준국(Virtual Reference System, VRS), IMU(Inertial Measurement Unit) 및 관성항법장치(Inertial Navigation System, INS) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 자율주행 차량의 제어 장치는, 상기 제1 위치 정보, 전자 지도에 관한 정보 및 주행환경 인지 정보 중 적어도 하나 이상에 기초하여, 자율주행 차량의 모션 제어 정보를 생성하는 판단/계획부를 더 포함하고, 상기 상태 판단부는 상기 판단/계획부가 비정상 상황인지의 여부를 더 판단할 수 있다.
상기 자율주행 차량의 제어 장치에 있어서, 상기 상태 판단부는, 상기 제1 위치 정보에 포함된 시간 정보에 기초하여, 상기 위치 인식부가 비정상 상황인지의 여부를 판단하고, 상기 모션 제어 정보에 포함된 인덱스 정보에 기초하여, 상기 판단/계획부가 비정상 상황인지의 여부를 판단할 수 있다.
상기 자율주행 차량의 제어 장치는, 상기 자율주행 차량의 요각속도(yaw rate), 휠 속도, 종방향 속도 및 종방향 가속도 중 적어도 하나 이상을 감지하는 차량 센서부를 더 포함하고, 상기 추측 항법부는 상기 차량 센서부의 감지 정보에 기초하여 상기 제2 위치 정보를 생성할 수 있다.
상기 자율주행 차량의 제어 장치에 있어서, 상기 데이터 제공부는, 상기 상태 판단부에서, 상기 위치 인식부가 비정상 상황인 것으로 판단된 경우, 상기 제2 위치 정보를 선택하고, 상기 상태 판단부에서, 상기 위치 인식부가 정상 상황인 것으로 판단된 경우, 상기 제1 위치 정보를 선택할 수 있다.
상기 자율주행 차량의 제어 장치에 있어서, 상기 추측 항법부는, 상기 제1 위치 정보에 기초하여 현재 위치 정보를 유도하고, 상기 차량 센서부의 감지 정보에 기초하여, 상기 자율주행 차량의 헤딩, 속도 및 도로의 경사 중 적어도 하나 이상의 정보를 예측하고, 상기 예측된 하나 이상의 정보를 상기 현재 위치 정보에 적용하여 상기 제2 위치 정보를 생성할 수 있다.
상기 자율주행 차량의 제어 장치에 있어서, 상기 추측 항법부는, 상기 제2 위치 정보의 생성 지속 시간이 기 설정된 시간 보다 크거나 상기 제2 위치 정보의 오차가 기 설정된 허용 오차보다 큰 경우, 상기 제1 위치 정보에 기초하여 상기 제2 위치 정보를 초기화할 수 있다.
상기 자율주행 차량의 제어 장치에 있어서, 상기 추측 항법부는, 상기 제2 위치 정보의 생성 지속 시간이 기 설정된 시간 보다 크지 않고, 상기 제2 위치 정보의 오차가 기 설정된 허용 오차보다 크지 않은 경우, 상기 제2 위치 정보를 상기 현재 위치 정보로 이용하여, 상기 제2 위치 정보를 갱신할 수 있다.
상기 자율주행 차량의 제어 장치에 있어서, 상기 차량 제어부는, 상기 상태 판단부에서, 상기 위치 인식부가 비정상 상황인 것으로 판단된 경우, 상기 자율주행 차량의 긴급 정지를 수행할 수 있다.
본 개시의 다른 양상에 따르면, 자율주행 차량의 위치를 인식하여 제1 위치 정보를 생성하는 제1 위치 정보 생성 단계; 상기 제1 위치 정보가 비정상 상황에서 생성되었는지의 여부를 판단하는 상태 판단 단계; 추측 항법을 이용하여 상기 자율주행 차량의 위치를 예측함으로써 제2 위치 정보를 생성하는 제2 위치 정보 생성 단계; 상기 상태 판단 단계의 판단에 기초하여, 상기 제1 위치 정보 및 상기 제2 위치 정보 중 하나를 선택하는 위치 정보 선택 단계; 및 상기 위치 정보 선택 단계의 선택에 기초하여, 상기 자율주행 차량을 제어하는 차량 제어 단계를 포함하는 자율주행 차량의 제어 방법이 제공될 수 있다.
상기 자율주행 차량의 제어 방법에 있어서, 상기 제1 위치 정보 생성 단계는, GPS(Global Positioning System), 가상기준국(Virtual Reference System, VRS), IMU(Inertial Measurement Unit) 및 관성항법장치(Inertial Navigation System, INS) 중 적어도 하나 이상을 이용하여 수행될 수 있다.
상기 자율주행 차량의 제어 방법은, 상기 제1 위치 정보, 전자 지도에 관한 정보 및 주행환경 인지 정보 중 적어도 하나 이상에 기초하여, 자율주행 차량의 모션 제어 정보를 생성하는 판단/계획 단계를 더 포함하고, 상기 상태 판단 단계는 상기 모션 제어 정보가 비정상 상황에서 생성되었는지의 여부를 더 판단할 수 있다.
상기 자율주행 차량의 제어 방법에 있어서, 상기 상태 판단 단계는, 상기 제1 위치 정보에 포함된 시간 정보에 기초하여, 상기 제1 위치 정보가 비정상 상황에서 생성되었는지의 여부를 판단하고, 상기 모션 제어 정보에 포함된 인덱스 정보에 기초하여, 상기 모션 제어 정보가 생성되었는지의 여부를 판단할 수 있다.
상기 자율주행 차량의 제어 방법은, 상기 자율주행 차량의 요각속도(yaw rate), 휠 속도, 종방향 속도 및 종방향 가속도 중 적어도 하나 이상을 감지하는 센싱 단계를 더 포함하고, 상기 제2 위치 정보 생성 단계는 상기 센싱 단계의 감지 정보에 기초하여 상기 제2 위치 정보를 생성할 수 있다.
상기 자율주행 차량의 제어 방법에 있어서, 상기 위치 정보 선택 단계는, 상기 상태 판단 단계에서, 상기 제1 위치 정보가 비정상 상황에서 생성된 것으로 판단된 경우, 상기 제2 위치 정보를 선택하고, 상기 상태 판단 단계에서, 상기 제1 위치 정보가 정상 상황에서 생성된 것으로 판단된 경우, 상기 제1 위치 정보를 선택할 수 있다.
상기 자율주행 차량의 제어 방법에 있어서, 상기 제2 위치 정보 생성 단계는, 상기 제1 위치 정보에 기초하여 현재 위치 정보를 유도하는 단계; 상기 센싱 단계의 감지 정보에 기초하여, 상기 자율주행 차량의 헤딩, 속도 및 도로의 경사 중 적어도 하나 이상의 정보를 예측하는 단계; 및 상기 예측된 하나 이상의 정보를 상기 현재 위치 정보에 적용하여 상기 제2 위치 정보를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 자율주행 차량의 제어 방법에 있어서, 상기 제2 위치 정보 생성 단계는, 상기 제2 위치 정보의 생성 지속 시간이 기 설정된 시간 보다 크거나 상기 제2 위치 정보의 오차가 기 설정된 허용 오차보다 큰 경우, 상기 제1 위치 정보에 기초하여 상기 제2 위치 정보를 초기화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 자율주행 차량의 제어 방법에 있어서, 상기 제2 위치 정보 생성 단계는, 상기 제2 위치 정보의 생성 지속 시간이 기 설정된 시간 보다 크지 않고, 상기 제2 위치 정보의 오차가 기 설정된 허용 오차보다 크지 않은 경우, 상기 제2 위치 정보를 상기 현재 위치 정보로 이용하여, 상기 제2 위치 정보를 갱신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 자율주행 차량의 제어 방법에 있어서, 상기 차량 제어 단계는, 상기 상태 판단 단계에서, 상기 제1 위치 정보가 비정상 상황에서 생성된 것으로 판단된 경우, 상기 자율주행 차량의 긴급 정지를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 또 다른 양상에 따르면, 상기 자율주행 차량의 제어 방법을 수행하기 위해 실행가능한 명령들(executable instructions)을 가지는 소프트웨어 또는 컴퓨터-판독가능한 매체(computer-readable medium)가 제공될 수 있다.
본 개시에 대하여 위에서 간략하게 요약된 특징들은 후술하는 본 개시의 상세한 설명의 예시적인 양상일 뿐이며, 본 개시의 범위를 제한하는 것은 아니다.
본 개시에 따르면, 자율주행 차량을 효과적으로 제어할 수 있는 방법 및 장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 개시에 따르면, 항법시스템 및/또는 자율주행 시스템의 판단/계획/결정 기능이 정상적으로 작동하지 않는 등의 비정상 상황에서 자율주행 차량을 효과적으로 제어(예컨대, 긴급 정지 등)할 수 있는 방법 및 장치가 제공될 수 있다.
본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 자율주행 시스템의 구성 및 동작을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 2는 도 1의 모션 제어부(110)가 포함하는 상태 판단부(111)의 동작의 일 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1의 모션 제어부(110)가 포함하는 추측 항법부(112)의 일 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3의 추측 항법부(112)가 포함하는 위치 추정부(305)의 동작의 일 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1의 모션 제어부(110)가 포함하는 데이터 제공부(113)의 동작의 일 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 개시의 실시 예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
본 개시의 실시 예를 설명함에 있어서 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 그리고, 도면에서 본 개시에 대한 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 개시에 있어서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소와 "연결", "결합" 또는 "접속"되어 있다고 할 때, 이는 직접적인 연결관계뿐만 아니라, 그 중간에 또 다른 구성요소가 존재하는 간접적인 연결관계도 포함할 수 있다. 또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소를 "포함한다" 또는 "가진다"고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 배제하는 것이 아니라 또 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 개시에 있어서, 제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용되며, 특별히 언급되지 않는 한 구성요소들간의 순서 또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 따라서, 본 개시의 범위 내에서 일 실시 예에서의 제1 구성요소는 다른 실시 예에서 제2 구성요소라고 칭할 수도 있고, 마찬가지로 일 실시 예에서의 제2 구성요소를 다른 실시 예에서 제1 구성요소라고 칭할 수도 있다.
본 개시에 있어서, 서로 구별되는 구성요소들은 각각의 특징을 명확하게 설명하기 위함이며, 구성요소들이 반드시 분리되는 것을 의미하지는 않는다. 즉, 복수의 구성요소가 통합되어 하나의 하드웨어 또는 소프트웨어 단위로 이루어질 수도 있고, 하나의 구성요소가 분산되어 복수의 하드웨어 또는 소프트웨어 단위로 이루어질 수도 있다. 따라서, 별도로 언급하지 않더라도 이와 같이 통합된 또는 분산된 실시 예도 본 개시의 범위에 포함된다.
본 개시에 있어서, 다양한 실시 예에서 설명하는 구성요소들이 반드시 필수적인 구성요소들은 의미하는 것은 아니며, 일부는 선택적인 구성요소일 수 있다. 따라서, 일 실시 예에서 설명하는 구성요소들의 부분집합으로 구성되는 실시 예도 본 개시의 범위에 포함된다. 또한, 다양한 실시 예에서 설명하는 구성요소들에 추가적으로 다른 구성요소를 포함하는 실시 예도 본 개시의 범위에 포함된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 개시의 실시 예들에 대해서 설명한다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 자율주행 시스템의 구성 및 동작을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 1의 자율주행 시스템은 주행환경 인지부(103), 판단/계획부(104) 및 모션 제어부(110)를 포함하여 구성될 수 있다.
주행환경 인지부(103)는 다양한 환경 인식 센서(102)가 감지한 데이터를 기반으로 다양한 주행 환경에서 주행 공간 및 도로 인프라를 인지하고, 인지한 정보(주행환경 인지 정보)를 판단/계획부(104)에 제공할 수 있다. 주행환경 인지 정보는 주행가능 영역, 물체의 위치/속도/종류, 차선/정지선/횡단보도/신호등에 대한 유형/위치/상태 등의 정보 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
판단/계획부(104)는 GPS/INS(101)와 같은 위치 인식 시스템이 제공하는 위치 정보, 주행환경 인지부(103)가 제공하는 주행환경 인지 정보 및/또는 전자 지도에 관한 정보(105)에 기초하여, 주행 상황을 판단할 수 있다. 판단/계획부(104)는 주행 상황에 대한 판단에 기초하여 자율주행 차량의 모션 제어 정보를 생성하고, 모션 제어부(110)에 제공할 수 있다. 자율주행 차량의 모션 제어 정보는 예컨대, 주행 경로 및/또는 목표 속도 등의 정보를 포함할 수 있다.
본 개시에 있어서, 위치 인식 시스템은 자율주행 차량의 위치를 인식하기 위한 시스템을 의미하며, GPS/INS(101)를 포함하는 모든 종류의 위치 인식 시스템을 포함한다. 따라서, 본 개시의 위치 인식 시스템은 GPS/INS(101)로 한정되지 않고, 다른 종류의 위치 인식 시스템으로 대체될 수 있다.
모션 제어부(110)는 판단/계획부(104)로부터 제공받은 주행 경로 및/또는 목표 속도 등의 정보에 기초하여, 자율주행 차량(107)을 제어(예컨대, 종방향 및/또는 횡방향 제어)할 수 있다. 또는 모션 제어부(110)는 판단/계획부(104)로부터 제공받은 정보 및/또는 차량 센서부(106)가 감지한 데이터에 기초하여 비정상 상황을 판단하고, 비정상 상황에 대응하여 자율주행 차량(107)을 적절히 제어(예컨대, 비상등의 점멸, 긴급 정지 주행 등)할 수 있다.
모션 제어부(110)는 상태 판단부(111), 추측 항법부(112), 데이터 제공부(113) 및/또는 차량 제어부(114)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 2는 도 1의 모션 제어부(110)가 포함하는 상태 판단부(111)의 동작의 일 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
상태 판단부(111)는 GPS/INS(101) 및/또는 판단/계획부(104)로부터 제공되는 정보에 기초하여 자율주행 차량 및 자율주행 시스템의 각 부의 상태를 판단할 수 있다.
도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 상태 판단부(111)는 GPS/INS 데이터를 수신할 수 있다(S201). 상태 판단부(111)는 수신한 GPS/INS 데이터로부터 시간 정보를 추출하고(S202), 추출된 시간 정보 또는 시간 정보의 업데이트를 모니터링하여 시간 변화의 유무를 판단할 수 있다(S203).
단계 S203의 판단에서, "No", 즉, 시간 변화가 없는 것으로 판단되면, 상태 판단부(111)는 GPS/INS(101)가 비정상 상황인 것을 확인할 수 있다(S204). GPS/INS(101)의 비정상 상황은 예컨대, GPS/INS(101)의 고장, 통신 단절 등일 수 있다.
단계 S203의 판단에서, "Yes", 즉, 시간 변화가 있는 것으로 판단되면, GPS/INS(101)가 정상 상황인 것을 확인하고, 계속하여 다음 GPS/INS 데이터에 대해 상기 과정을 반복할 수 있다. 도 2(a)에서는, 상기 과정의 반복을 위해, 단계 S202로 분기하는 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않으며, 예컨대, 단계 S201로 분기할 수도 있다.
또한, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 상태 판단부(111)는 판단/계획부(104)가 제공하는 데이터를 수신할 수 있다(S211). 상태 판단부(111)는 판단/계획부(104)가 제공한 데이터로부터 인덱스 정보(예컨대, 경로 인덱스 정보)를 추출할 수 있다(S212). 인덱스 정보는 판단/계획부(104)가 복수 회 제공하는 데이터의 각각을 구분할 수 있는 정보를 모두 포함하며, 인덱스 형태의 정보로 한정되지 않는다. 상태 판단부(111)는 추출된 인덱스 정보를 모니터링하여 인덱스의 변화 유무(예컨대, 인덱스의 증가 유무)를 판단할 수 있다(S213).
단계 S213의 판단에서, "No", 즉, 인덱스에 변화가 없는 것으로 판단되면, 상태 판단부(111)는 판단/계획부(104)가 비정상 상황인 것을 확인할 수 있다(S214). 판단/계획부(104)의 비정상 상황은 예컨대, 판단/계획부(104)의 고장, 기능 정지, 통신 단절 등일 수 있다.
단계 S213의 판단에서, "Yes", 즉, 인덱스에 변화가 있는 것으로 판단되면, 판단/계획부(104)가 정상 상황인 것을 확인하고, 계속하여 판단/계획부(104)가 제공하는 데이터에 대해 상기 과정을 반복할 수 있다. 도 2(b)에서는, 상기 과정의 반복을 위해, 단계 S212로 분기하는 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않으며, 예컨대, 단계 S211로 분기할 수도 있다.
판단/계획부(104)가 정상인지의 여부의 판단은 상기 인덱스 정보에 기초하여 수행되는 것에 한정되지 않으며, 예컨대, 판단/계획부(104)로부터 제공되는 소정의 상태 메시지에 기초하여 수행될 수도 있다.
GPS/INS 데이터 및/또는 판단/계획부(104)가 제공한 데이터에 대한 상태 판단부(111)의 판단 결과는 데이터 제공부(113)에 제공될 수 있다. 또한 판단/계획부(104)로부터 전달된 정보도 데이터 제공부(113)에 제공될 수 있다. 이를 위해, 상태 판단부(111)는 판단/계획부(104)가 제공한 데이터로부터 주행 경로 및/또는 목표 속도 등의 정보를 추출할 수 있다(S215).
도 3은 도 1의 모션 제어부(110)가 포함하는 추측 항법부(112)의 일 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
추측 항법부(112)는 헤딩 연산부(301), 타이어 슬립 예측부(302), 유효 속도 보정부(303), 경사 추측부(304) 및/또는 위치 추정부(305)를 포함하여 구성될 수 있다.
추측 항법부(112)는 GPS/INS(101) 및/또는 판단/계획부(104)의 비정상 상황에 대처하기 위해, 차량 센서부(106)의 감지 결과를 이용할 수 있다. 차량 센서부(106)는 차량 내부에 장착된 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 차량 센서부(106)가 제공하는 정보는 요각속도(yaw rate), 휠 속도, 차량의 종방향 속도 및 종방향 가속도 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
추측 항법을 이용하여 자율주행 차량의 위치를 예측하기 위해 차량의 헤딩, 차량 속도 및/또는 도로의 경사에 관한 정보가 이용될 수 있다. 헤딩 연산부(301)는 요각속도에 기초하여 단위 시간당 움직이는 차량의 헤딩을 예측할 수 있다. 타이어 슬립 예측부(302)는 휠 속도와 차량의 종방향 속도에 기초하여 타이어 슬립을 예측할 수 있다. 유효 속도 보정부(303)는 예측된 타이어 슬립에 기초하여 차량의 유효 속도를 보정함으로써, 정확한 속도를 계산할 수 있다. 경사 추측부(304)는 차량의 유효 속도와 중력이 적용된 종방향 가속도값에 기초하여 도로의 경사각을 예측할 수 있다. 예컨대, 도로의 경사각을 예측하기 위해 차량의 유효 속도와 중력이 적용된 종방향 가속도값을 비교할 수 있다.
위치 추정부(305)는 차량 센서부(106)가 제공하는 정보를 바탕으로 예측된 차량의 헤딩, 유효 속도, 도로 경사 정보 및/또는 GPS/INS 데이터 등을 이용하여 차량의 위치를 예측 및/또는 결정할 수 있다.
도 4는 도 3의 추측 항법부(112)가 포함하는 위치 추정부(305)의 동작의 일 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
위치 추정부(305)는 GPS/INS 데이터를 수신하고, 이를 이용하여 제1 위치 정보를 생성할 수 있다(S401). 단계 S402에서, 추측 항법을 위해, 제1 위치 정보를 이용하여 현재 위치 정보를 초기화할 수 있다. 단계 S403에서, 초기화된 현재 위치 정보(X k-1 , Y k-1 )를 기반으로, 차량의 헤딩, 유효 속도 및/또는 도로 경사 정보 등을 이용하여 제2 위치 정보(X k , Y k )를 생성할 수 있다. 즉, 단계 S403의 수식에서, ΔX 및/또는 ΔY는 차량의 헤딩, 유효 속도 및/또는 도로 경사 정보 등에 기초하여 유도될 수 있다.
추측 항법을 이용하여 생성된 제2 위치 정보는 시간의 경과 및/또는 연산의 횟수가 증가함에 따라 오차가 누적될 수 있다. 따라서, 단계 S404에서, 제2 위치 정보의 생성 지속 시간이 기 설정 시간 이상인지 또는 제2 위치 정보의 오차가 허용 오차 이상인지를 판단할 수 있다. 예컨대, 제2 위치 정보를 생성하는데 소요된 시간이 기 설정 시간보다 클 경우 또는 제2 위치 정보가 기 설정 시간보다 이전에 생성된 경우, 생성된 제2 위치 정보의 오차는 허용 오차 이상인 것으로 판단할 수 있다.
단계 S404에서, "Yes"로 판단될 경우, 제2 위치 정보의 오차가 허용 오차 이상인 것으로 판단하고, 단계 S402로 이동하여 GPS/INS 데이터에 기초하여 현재 위치 정보를 초기화할 수 있다. 또는 단계 S401로 이동하여, 새롭게 수신된 GPS/INS 데이터에 기초하여 제1 위치 정보를 생성하는 단계부터 수행될 수도 있다.
단계 S404에서, "No"로 판단될 경우, 제2 위치 정보의 오차가 허용 오차 미만인 것으로 판단하고, 단계 S403으로 이동하여 제2 위치 정보를 갱신할 수 있다. 제2 위치 정보의 갱신을 위해, 현재의 제2 위치 정보가 (X k-1 , Y k-1 )로서, 단계 S403에 입력될 수 있다. 또한, 허용 오차 미만의 오차를 갖는 현재의 제2 위치 정보는 유효한 것으로 판단하여 출력될 수 있다(S405).
위치 추정부(305)에서 생성된 제1 위치 정보(예컨대, GPS/INS(101)로부터 제공된 위치 정보)와 제2 위치 정보(예컨대, 최종 예측된 차량의 위치 정보)는 데이터 제공부(113)로 제공될 수 있다.
도 5는 도 1의 모션 제어부(110)가 포함하는 데이터 제공부(113)의 동작의 일 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
데이터 제공부(113)는 GPS/INS(101) 및/또는 판단/계획부(104)의 정상/비정상 상황 여부에 기초하여, 차량 제어부(114)에 주행 경로, 속도 및/또는 위치 정보 등을 제공할 수 있다.
데이터 제공부(113)는 상태 판단부(111)가 제공하는 비정상 상황에 관한 정보, 추측 항법부(112)가 제공하는 제1 위치 정보 및/또는 제2 위치 정보, 및/또는 판단 계획부(104)가 제공하는 주행 경로 및/또는 속도 등의 정보를 수신할 수 있다(S501).
단계 S502에서, 비정상 상황인지에 대한 판단이 수행될 수 있다. 단계 S502에서의 판단은 단계 S501에서 수신한 비정상 상황에 관한 정보에 기초하여 수행될 수 있다.
단계 S502에서 "Yes"로 판단되면, 즉, 비정상 상황인 경우, 비정상 상황 발생 직전의 주행 경로, 속도, 위치 정보 및/또는 비정상 상황 정보 등이 차량 제어부(114)에 제공될 수 있다(S503). 비정상 상황인 경우, 위치 정보는 제2 위치 정보일 수 있다. 또한, 속도에 관한 제어 명령은 "정지"일 수 있다.
단계 S502에서 "No"로 판단되면, 즉, 정상 상황인 경우, 판단/계획부(104)로부터 제공된 실시간 주행 경로, 속도, 위치 정보 및/또는 정상 상황 정보 등이 차량 제어부(114)에 제공될 수 있다(S504). 정상 상황인 경우, 위치 정보는 제1 위치 정보일 수 있다.
차량 제어부(114)는 데이터 제공부(111)로부터 제공된 주행 경로, 속도, 위치 정보 및/또는 상태 정보(상황 정보)에 기초하여 경로 추종 및/또는 속도 추종을 수행함으로써 자율주행 차량(107)을 제어할 수 있다. 따라서, 정상 상황일 경우에는 판단/계획부(104)로부터 제공된 정보에 기초한 제어가 수행될 수 있으며, 비정상 상황일 경우에는 추측 항법부(112)로부터 제공된 정보에 기초한 제어가 수행될 수 있다. 예컨대, 비정상 상황일 경우에는 비정상 상황 발생 직전에 마지막으로 제공된 정보에 기초한 제어가 수행될 수 있다. 또한, 비정상 상황일 경우에는 비상등을 점멸하거나, 긴급 정지를 수행할 수 있다.
본 개시의 예시적인 방법들은 설명의 명확성을 위해서 동작의 시리즈로 표현되어 있지만, 이는 단계가 수행되는 순서를 제한하기 위한 것은 아니며, 필요한 경우에는 각각의 단계가 동시에 또는 상이한 순서로 수행될 수도 있다. 본 개시에 따른 방법을 구현하기 위해서, 예시하는 단계에 추가적으로 다른 단계를 포함하거나, 일부의 단계를 제외하고 나머지 단계를 포함하거나, 또는 일부의 단계를 제외하고 추가적인 다른 단계를 포함할 수도 있다.
본 개시의 다양한 실시 예는 모든 가능한 조합을 나열한 것이 아니고 본 개시의 대표적인 양상을 설명하기 위한 것이며, 다양한 실시 예에서 설명하는 사항들은 독립적으로 적용되거나 또는 둘 이상의 조합으로 적용될 수도 있다.
또한, 본 개시의 다양한 실시 예는 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 그들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 범용 프로세서(general processor), 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
본 개시의 범위는 다양한 실시 예의 방법에 따른 동작이 장치 또는 컴퓨터 상에서 실행되도록 하는 소프트웨어 또는 머신-실행가능한 명령들(예를 들어, 운영체제, 애플리케이션, 펌웨어(firmware), 프로그램 등), 및 이러한 소프트웨어 또는 명령 등이 저장되어 장치 또는 컴퓨터 상에서 실행 가능한 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체(non-transitory computer-readable medium)를 포함한다.

Claims (20)

  1. 자율주행 차량의 위치를 인식하여 제1 위치 정보를 생성하는 위치 인식부;
    상기 위치 인식부가 비정상 상황인지의 여부를 판단하는 상태 판단부;
    추측 항법을 이용하여 상기 자율주행 차량의 위치를 예측함으로써 제2 위치 정보를 생성하는 추측 항법부;
    상기 상태 판단부의 판단에 기초하여, 상기 제1 위치 정보 및 상기 제2 위치 정보 중 하나를 선택하는 데이터 제공부; 및
    상기 데이터 제공부의 선택에 기초하여, 상기 자율주행 차량을 제어하는 차량 제어부를 포함하는 자율주행 차량의 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 위치 인식부는,
    GPS(Global Positioning System), 가상기준국(Virtual Reference System, VRS), IMU(Inertial Measurement Unit) 및 관성항법장치(Inertial Navigation System, INS) 중 적어도 하나 이상을 포함하는 자율주행 차량의 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 위치 정보, 전자 지도에 관한 정보 및 주행환경 인지 정보 중 적어도 하나 이상에 기초하여, 자율주행 차량의 모션 제어 정보를 생성하는 판단/계획부를 더 포함하고,
    상기 상태 판단부는 상기 판단/계획부가 비정상 상황인지의 여부를 더 판단하는 자율주행 차량의 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 상태 판단부는,
    상기 제1 위치 정보에 포함된 시간 정보에 기초하여, 상기 위치 인식부가 비정상 상황인지의 여부를 판단하고,
    상기 모션 제어 정보에 포함된 인덱스 정보에 기초하여, 상기 판단/계획부가 비정상 상황인지의 여부를 판단하는 자율주행 차량의 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 자율주행 차량의 요각속도(yaw rate), 휠 속도, 종방향 속도 및 종방향 가속도 중 적어도 하나 이상을 감지하는 차량 센서부를 더 포함하고,
    상기 추측 항법부는 상기 차량 센서부의 감지 정보에 기초하여 상기 제2 위치 정보를 생성하는 자율주행 차량의 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 제공부는,
    상기 상태 판단부에서, 상기 위치 인식부가 비정상 상황인 것으로 판단된 경우, 상기 제2 위치 정보를 선택하고,
    상기 상태 판단부에서, 상기 위치 인식부가 정상 상황인 것으로 판단된 경우, 상기 제1 위치 정보를 선택하는 자율주행 차량의 제어 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 추측 항법부는,
    상기 제1 위치 정보에 기초하여 현재 위치 정보를 유도하고,
    상기 차량 센서부의 감지 정보에 기초하여, 상기 자율주행 차량의 헤딩, 속도 및 도로의 경사 중 적어도 하나 이상의 정보를 예측하고,
    상기 예측된 하나 이상의 정보를 상기 현재 위치 정보에 적용하여 상기 제2 위치 정보를 생성하는 자율주행 차량의 제어 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 추측 항법부는,
    상기 제2 위치 정보의 생성 지속 시간이 기 설정된 시간 보다 크거나 상기 제2 위치 정보의 오차가 기 설정된 허용 오차보다 큰 경우, 상기 제1 위치 정보에 기초하여 상기 제2 위치 정보를 초기화하는 자율주행 차량의 제어 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 추측 항법부는,
    상기 제2 위치 정보의 생성 지속 시간이 기 설정된 시간 보다 크지 않고, 상기 제2 위치 정보의 오차가 기 설정된 허용 오차보다 크지 않은 경우, 상기 제2 위치 정보를 상기 현재 위치 정보로 이용하여, 상기 제2 위치 정보를 갱신하는 자율주행 차량의 제어 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 차량 제어부는,
    상기 상태 판단부에서, 상기 위치 인식부가 비정상 상황인 것으로 판단된 경우, 상기 자율주행 차량의 긴급 정지를 수행하는 자율주행 차량의 제어 장치.
  11. 자율주행 차량의 위치를 인식하여 제1 위치 정보를 생성하는 제1 위치 정보 생성 단계;
    상기 제1 위치 정보가 비정상 상황에서 생성되었는지의 여부를 판단하는 상태 판단 단계;
    추측 항법을 이용하여 상기 자율주행 차량의 위치를 예측함으로써 제2 위치 정보를 생성하는 제2 위치 정보 생성 단계;
    상기 상태 판단 단계의 판단에 기초하여, 상기 제1 위치 정보 및 상기 제2 위치 정보 중 하나를 선택하는 위치 정보 선택 단계; 및
    상기 위치 정보 선택 단계의 선택에 기초하여, 상기 자율주행 차량을 제어하는 차량 제어 단계를 포함하는 자율주행 차량의 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 위치 정보 생성 단계는,
    GPS(Global Positioning System), 가상기준국(Virtual Reference System, VRS), IMU(Inertial Measurement Unit) 및 관성항법장치(Inertial Navigation System, INS) 중 적어도 하나 이상을 이용하여 수행되는 자율주행 차량의 제어 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1 위치 정보, 전자 지도에 관한 정보 및 주행환경 인지 정보 중 적어도 하나 이상에 기초하여, 자율주행 차량의 모션 제어 정보를 생성하는 판단/계획 단계를 더 포함하고,
    상기 상태 판단 단계는 상기 모션 제어 정보가 비정상 상황에서 생성되었는지의 여부를 더 판단하는 자율주행 차량의 제어 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 상태 판단 단계는,
    상기 제1 위치 정보에 포함된 시간 정보에 기초하여, 상기 제1 위치 정보가 비정상 상황에서 생성되었는지의 여부를 판단하고,
    상기 모션 제어 정보에 포함된 인덱스 정보에 기초하여, 상기 모션 제어 정보가 생성되었는지의 여부를 판단하는 자율주행 차량의 제어 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 자율주행 차량의 요각속도(yaw rate), 휠 속도, 종방향 속도 및 종방향 가속도 중 적어도 하나 이상을 감지하는 센싱 단계를 더 포함하고,
    상기 제2 위치 정보 생성 단계는 상기 센싱 단계의 감지 정보에 기초하여 상기 제2 위치 정보를 생성하는 자율주행 차량의 제어 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 위치 정보 선택 단계는,
    상기 상태 판단 단계에서, 상기 제1 위치 정보가 비정상 상황에서 생성된 것으로 판단된 경우, 상기 제2 위치 정보를 선택하고,
    상기 상태 판단 단계에서, 상기 제1 위치 정보가 정상 상황에서 생성된 것으로 판단된 경우, 상기 제1 위치 정보를 선택하는 자율주행 차량의 제어 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제2 위치 정보 생성 단계는,
    상기 제1 위치 정보에 기초하여 현재 위치 정보를 유도하는 단계;
    상기 센싱 단계의 감지 정보에 기초하여, 상기 자율주행 차량의 헤딩, 속도 및 도로의 경사 중 적어도 하나 이상의 정보를 예측하는 단계; 및
    상기 예측된 하나 이상의 정보를 상기 현재 위치 정보에 적용하여 상기 제2 위치 정보를 생성하는 단계를 포함하는 자율주행 차량의 제어 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제2 위치 정보 생성 단계는,
    상기 제2 위치 정보의 생성 지속 시간이 기 설정된 시간 보다 크거나 상기 제2 위치 정보의 오차가 기 설정된 허용 오차보다 큰 경우, 상기 제1 위치 정보에 기초하여 상기 제2 위치 정보를 초기화하는 단계를 더 포함하는 자율주행 차량의 제어 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 제2 위치 정보 생성 단계는,
    상기 제2 위치 정보의 생성 지속 시간이 기 설정된 시간 보다 크지 않고, 상기 제2 위치 정보의 오차가 기 설정된 허용 오차보다 크지 않은 경우, 상기 제2 위치 정보를 상기 현재 위치 정보로 이용하여, 상기 제2 위치 정보를 갱신하는 단계를 더 포함하는 자율주행 차량의 제어 방법.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 차량 제어 단계는,
    상기 상태 판단 단계에서, 상기 제1 위치 정보가 비정상 상황에서 생성된 것으로 판단된 경우, 상기 자율주행 차량의 긴급 정지를 수행하는 단계를 포함하는 자율주행 차량의 제어 방법.
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