KR20180096463A - 교통 취약자 충돌 방지를 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

차량과 VRU의 충돌을 방지하기 위한 방법 및 시스템이 제공된다. 방법은 VRU의 속도, 위치 및 방향을 포함하는 데이터를 VRU 디바이스로부터 수신하는 단계를 포함한다. 그 다음, VRU 디바이스로부터 수신된 데이터 및 차량의 속도, 위치 및 방향을 포함하는 데이터에 기초하여 VRU의 취약 영역이 계산된다. 취약 영역과 계획된 차량 경로 사이의 교차점들이 계산될 뿐만 아니라, 교차점들에 기초하여 충돌 시간이 계산된다. 충돌을 회피하기 위한 추천된 운전 조작을 제공하기 위해, 충돌 시간에 기초하여 운전자에게 경고가 출력된다.

Description

교통 취약자 충돌 방지를 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR VULNERABLE ROAD USER COLLISION PREVENTION}
본 발명은 교통 취약자(VRU; vulnerable road user)가 차량의 계획된 주행 경로 내에 있을지 여부를 결정하는 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더 구체적으로는 VRU의 취약 영역 및 차량의 계획된 경로들과의 교차점을 결정함으로써 차량과 VRU 사이의 충돌을 더 정확하게 방지하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
미국 도로교통안전국(NHTSA; National Highway Traffic Safety Administration)이 실시한 최근의 조사에 기초하면, 차량 충돌로 인해 수천 명의 교통 취약자들이 부상당했다. 예를 들어, 차량 충돌은 보행자들, 자전거 운전자들, 도로 작업자들 등 모든 고려 가능한 VRU들에게 많은 양의 사망 및 부상을 초래하였다. 도 1은 차량이 보행자에게 부상을 초래하는 다양한 상황들을 예시한다. 예를 들어, 도 1은 수직인 이동 방향(heading)들(예를 들어, 보행자 이동 방향이 차량의 이동 방향을 가로지르는 것), 동일한 이동 방향들 및 차량에 의한 갑작스러운 회전 등을 포함하는 상황들을 포함한다. 이러한 예들은 NHTSA에 의해 실시된 진행중인 조사에 기초한다.
따라서, 차량들과 주변 인프라구조들 사이의 통신을 가능하게 하고 이러한 유형들의 부상을 감소시키기 위해 무선 기술이 계속적으로 개선되고 있다. 이러한 유형의 통신은 차량들 사이에 기본적인 안전 정보를 송신하여 임박한 충돌들에 관해 운전자들에게 경고를 용이하게 할 수 있다. 차량 대 차량(V2V) 통신들은 인근 차량들 사이의 동적 무선 데이터 교환을 수반하고, 이에 따라 주행 안전을 실질적으로 향상시킨다. V2V 통신은 차량 속도, 이동 방향, 위치, 경로 이력 등에 관한 메시지들을 다른 차량들에 송신하고 주변 차량들로부터 유사한 메시지들을 수신하기 위해 온보드 전용 단거리 통신(on-board DSRC; on-board dedicated short-range communication) 시스템들을 사용한다. 기본 안전 메시지들(BSM; Basic Safety Message)로 알려진 이러한 메시지들은 차량 위치 및 속도를 검출하는 GPS(Global Positioning System)와 같은 차량 기반이 아닌 기술들을 사용하여, 또는 차량에 탑재된 컴퓨터 시스템으로부터 얻어진 데이터를 갖는 차량 기반 센서 데이터를 사용하여 얻어질 수 있다.
이러한 V2V 통신 기술을 휴대용 장치들을 사용한 차량 대 보행자 통신에 적용하기 위해 추가적인 연구가 계속적으로 실시되고 있다. 이러한 통신은 보행자 및 차량 모두가 계획된 차량 경로에 관한 메시지들을 수신하여 경로에 따른 잠재적인 충돌들을 회피하도록 허용한다. 그러나, 이러한 통신의 정확도를 개선하고, 충돌 예측의 정확도를 개선하며, 또한 보행자 외로 확장시켜 모든 교통 취약자들(예를 들어, 상이한 속도로 이동하는 VRU들)을 포함시킴으로써, 전체적인 도로 안전을 더욱 개선하기 위한 개발이 여전히 진행되고 있다.
이 섹션에 개시된 상기 정보는 단지 본 발명의 배경에 대한 이해를 향상시키기 위한 것이고, 따라서 본 국가에서 당해 기술 분야의 통상의 기술자에게 이미 공지된 선행 기술을 형성하지 않는 정보를 포함할 수 있다.
본 발명은 VRU의 취약 영역 및 차량의 계획된 주행 경로와의 교차점을 더 정확하게 결정함으로써 차량과 VRU의 충돌을 방지하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 하나의 양상에 따르면, 차량과 VRU의 충돌을 방지하기 위한 방법은, (예를 들어, DSRC를 통해) VRU의 속도, 위치 및 이동방향을 포함하는 데이터를 VRU 장치로부터 수신하는 단계, 및 VRU 장치로부터 수신된 데이터 및 차량의 속도, 위치 및 이동방향을 포함하는 데이터에 기초하여 VRU의 취약 영역을 계산하는 단계를 포함할 수 있다. 취약 영역과 계획된 차량 경로 사이의 교차점들이 계산될 수 있고, 교차점들에 기초하여 충돌 시간이 계산될 수 있다. 추가적으로, 충돌 시간에 기초하여 운전자에게 경고가 출력될 수 있다.
본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따르면, 본 방법은 VRU 및 차량 데이터를 사용하여 VRU 및 차량이 동일한 임계 고도 내에 있는지 여부를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 그 다음, VRU 및 차량이 동일한 임계 고도 내에 있다고 결정하는 것에 대한 응답으로, VRU와 차량 사이에 이동방향 차이가 존재하는지 여부가 검출될 수 있다. 가능한 충돌들이 발생할 수 있는 포인트들을 결정하기 위해, 이동방향 차이를 검출하는 것에 대한 응답으로 교차점들이 계산될 수 있다.
또한, 이동방향 차이의 검출은 VRU의 이동방향과 차량의 이동방향 사이의 차이를 계산하는 것, 및 VRU이 계획된 차량 경로 내에 있는지 여부를 결정하기 위해, 계산된 차이를 최대 이동방향 차이(예를 들어, 방향 임계치)와 비교하는 것을 포함할 수 있다. VRU의 위치 및 차량의 위치는 GPS로부터 수신된 좌표에 기초하여 결정될 수 있다. VRU의 방향은 VRU의 마지막 위치 및 현재 위치에 기초하여 결정될 수 있다. 추가적으로, VRU의 취약 영역은 VRU의 최대 속도 및 VRU의 반응 시간을 사용하여 계산될 수 있고, 차량의 계획된 경로는 차량의 요(yaw) 레이트 및 속도를 사용하여 계산될 수 있다.
추가적으로, 충돌 시간의 계산은, 계획된 차량 경로와 VRU의 충돌 시간을 계산하는 것, 및 취약 영역과 차량의 충돌 시간을 계산하는 것을 포함할 수 있다. 방법은 또한 계획된 차량 경로와 VRU의 충돌 시간 및 취약 영역과 차량의 충돌 시간을 비교하는 단계, 및 계획된 차량 경로와 VRU의 충돌 시간이 취약 영역과 차량의 충돌 시간 내에 있는 경우 운전자에게 경고를 출력하는 단계를 포함할 수 있다. 운전자에게 출력되는 경고는 잠재적인 충돌을 회피하기 위한 추천된 운전 조작을 포함할 수 있고, 음향, 햅틱 좌석 또는 스티어링, 이미지 등의 형태일 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 차량과 VRU의 충돌을 방지하기 위한 시스템은 프로세서, 및 프로세서에 의해 실행 가능한 프로세스를 저장하도록 구성되는 메모리를 포함할 수 있다. 프로세스는 프로세서에 의해 실행되는 경우, VRU의 속도, 위치 및 이동방향을 포함하는 데이터를 VRU 장치로부터 수신하고, VRU 장치로부터 수신된 데이터 및 차량의 속도, 위치 및 이동방향을 포함하는 데이터에 기초하여 VRU의 취약 영역을 계산하도록 동작 가능할 수 있다. 추가적으로, 프로세스는, 취약 영역과 계획된 차량 경로 사이의 교차점들을 계산하고, 교차점들에 기초하여 충돌 시간을 계산하고, 충돌 시간에 기초하여 운전자에게 경고를 출력하도록 동작 가능할 수 있다.
본 발명의 다른 양상들이 아래에 개시된다.
본 발명의 실시예들은 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, VRU가 계획된 차량 경로와 교차할지 여부는 VRU의 취약 영역을 계산함으로써 더 정확하게 결정된다.
둘째, 계획된 차량 경로와 VRU의 취약 영역 사이의 교차점을 결정하는 것에 기초하여, VRU와의 충돌을 회피하기 위해 추천되는 차량 조작이 운전자에게 제공된다. 따라서, 보행자들, 자전거 운전자들 등과 같은 VRU들과의 잠재적인 충돌을 방지함으로써, 추가적인 센서들 또는 하드웨어 없이도 운전 안전이 실질적으로 개선되고, 따라서 전반적인 비용에서의 증가를 방지한다.
본 개시 내용의 상기 및 다른 목적들, 특징들, 및 이점들은, 첨부한 도면들과 연계한 하기 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 예시적인 충돌 시나리오들을 예시한다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량과 교통 취약자(VRU)의 충돌을 방지하기 위한 시스템을 예시한다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량에 대한 VRU의 위치의 결정을 예시한다.
도 4a 내지 도 4b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량에 대한 VRU의 위치를 결정하기 위한 접점의 2개의 포인트의 결정을 예시한다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량과 VRU의 충돌을 방지하기 위한 방법을 예시하는 흐름도이다.
본원에서 사용되는 바와 같은 용어 "차량" 또는 "차량의" 또는 다른 유사한 용어는, 일반적으로 자동차들, 예를 들어 SUV(sports utility vehicles)를 포함하는 승용차들, 버스들, 트럭들, 다양한 상업용 차량들, 다양한 보트들 및 배를 포함하는 선박, 항공기 등을 포함하며, 하이브리드 자동차들, 전기 자동차들, 연소, 플러그 인 하이브리드 전기 자동차들, 수소 전력 자동차들 및 다른 대안적인 연료(예를 들어, 석유 이외의 자원들로부터 유도되는 연료)의 차량들을 포함하는 것으로 이해된다.
예시적인 실시예는 예시적인 프로세스를 수행하기 위해 복수의 유닛들을 사용하는 것으로 설명되지만, 예시적인 프로세스들은 또한 하나의 또는 복수의 모듈들에 의해 수행될 수 있음을 이해하여야 한다. 추가적으로, 제어기/제어 유닛이라는 용어는 메모리 및 프로세서를 포함하는 하드웨어 장치를 지칭할 수 있음을 이해하여야 한다. 메모리는 모듈들을 저장하도록 구성되고, 프로세서는 아래에서 추로로 설명되는 하나 이상의 프로세스들을 수행하기 위해 상기 모듈들을 실행하도록 특별히 구성된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 제어 로직은, 프로세서, 제어기/제어 유닛 등에 의해 실행되는 실행 가능한 프로그램 명령들을 포함하는 컴퓨터 판독가능 매체 상에서 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체로서 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체들의 예들은 ROM, RAM, 컴팩트 디스크(CD) ROM들, 자기 테이프들, 플로피 디스크들, 플래시 드라이브들, 스마트 카드들 및 광학 데이터 저장 장치들을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 컴퓨터 판독가능 기록 매체는 또한 네트워크에 결합된 컴퓨터 시스템들에 분산되어, 컴퓨터 판독가능 매체가, 예를 들어 텔레매틱스 서버(telematics server) 또는 제어기 영역 네트워크(CAN; Controller Area Network)와 같은 분산 방식으로 저장 및 실행될 수 있다.
본원에서 사용되는 용어는 오직 특정 실시예들을 설명하기 위한 목적이고, 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 단수형 표현들은, 문맥상 명시적으로 달리 표시하지 않으면, 복수형 형태들을 또한 포함하는 것으로 의도된다. 본 명세서에서 사용되는 경우, 용어들 "포함하다" 및/또는 "포함하는"은, 언급된 특징들, 정수들, 단계들, 오퍼레이션들, 엘리먼트들 및/또는 컴포넌트들의 존재를 특정하지만, 다른 특징들, 정수들, 단계들, 오퍼레이션들, 엘리먼트들, 컴포넌트들 및/또는 이들의 그룹들 중 하나 이상의 존재 또는 추가를 배제하지는 않음을 추가로 이해해야 한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "및/또는"은, 연관된 나열된 항목들 중 하나 이상의 임의의 및 모든 결합들을 포함한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 구체적으로 언급되거나 문맥으로부터 명백하지 않는 한, 용어 "약"은 본 기술 분야에서 통상의 공차 범위 내, 예를 들어 평균의 2 표준편차 내로 이해된다. "약"은 언급된 값의 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0.5%, 0.1%, 0.05% 또는 0.01% 내인 것으로 이해될 수 있다. 문맥으로부터 달리 명백하지 않으면, 본원에 제공된 모든 수치 값들은 용어 "약"에 의해 수정된다.
본 발명의 실시예는, 교통 취약자(VRU)가 차량의 계산된 계획된 경로(예를 들어, 차량이 주행되고 있는 특정 영역 및 장래의 영역) 상에 도달할 수 있는 가장 가까운 포인트들을 결정할 수 있는 시스템 및 방법을 제공한다. 본 방법 및 시스템은 또한 취약 영역 내의 VRU가 VRU의 계획된 경로를 벗어난 포인트들을 포함하는 그러한 가장 가까운 포인트들에 도달하는데 요구되는 시간 간격을 계산할 수 있다. 추가적으로, 본 방법 및 시스템은 차량이 현재 차량 상태에 기초하여 교차 영역에 도달할 시간을 계산할 수 있고, 그 시간을 VRU가 교차 영역에 도달할 계산된 시간과 비교할 수 있다. 따라서, 제공된 시스템 및 방법은, 충돌 위험이 존재 함에도 불구하고 차량과 VRU(예를 들어, 보행자, 장애물 등) 사이의 충돌이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량과 VRU 장치 사이의 VRU 통신을 위한 차량용 아키텍처의 예를 예시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 주행 차량의 차량 제어기(105)는 VRU의 VRU 장치(110)와 통신하여, 차량의 인근에 위치된 VRU로부터 메시지(115)(예를 들어, BSM들)를 수신할 수 있다. 특히, 차량 및 VRU 장치(110) 각각은 무선으로(over the air) 메시지들(115)을 송신 및 수신하기 위한 DSRC 안테나를 구비할 수 있고, 이에 따라 차량과 VRU 사이에 무선 통신 네트워크를 형성한다. 메시지들은 VRU에 관해 연속적으로 수신된 데이터에 대해 주기적으로(예를 들어, 매 100 msec마다) 송신될 수 있다. 추가적으로, 메시지들(115)은 다양한 정보 데이터(예를 들어, VRU의 위치, 속도, 이동방향, 경로 이력 등)를 포함할 수 있고, 메시지들(115)에 포함된 정보는 글로벌 내비게이션 위성 시스템(GNSS)(120)으로부터 수신될 수 있다. 예를 들어, GNSS(120)는 데이터를 수집할 수 있고, 데이터는 그 후 송신된 메시지들(115)에 반영될 수 있다. 즉, GNSS(120)를 통해 수신된 데이터는 메시지(115) 내의 VRU의 좌표를 나타내기 위해 사용될 수 있다.
추가적으로, 차량 제어기(105)는 글로벌 포지셔닝 시스템(GPS)(125a), 제어기 영역 네트워크(CAN) 버스(125b) 및 차량 센서들(125c)과 같은 다양한 컴포넌트들을 포함할 수 있는 차량의 통신 버스(125)로부터 주행 차량 자체에 관한 유사한 데이터를 수신하도록 구성될 수 있다. GPS(125a)는 GPS 위성들로부터 데이터를 수신하기 위해 사용된다. 따라서, 차량 속도, 이동방향, 위치 등과 같은 정보는 GPS(125a)를 통해 수신된 데이터로부터 반영될 수 있다. GPS(125a)로부터의 데이터는 또한 차량의 좌표를 나타내기 위해 사용될 수 있다. VRU와 차량 사이의 통신은 이들 사이의 충돌을 방지하기 위해 사용될 수 있다. 즉, 이 정보는 VRU가 차량의 계획된 경로 내에 있을지 여부를 결정하기 위해, 아래에서 논의되는 다양한 계산들에 사용될 수 있다. VRU가 계획된 경로 내에 있는 것으로 결정되면, 운전자에게 경고가 출력될 수 있다. 경고는 차량 제어기(105)에 의해 차량 내의 디스플레이 장치(130) 상에 출력될 수 있다. 경고는 본원에서 아래에 더 상세하게 설명될 것이다
또한, 일단 VRU 장치(110)로부터의 메시지(115)가 차량 제어기(105)에 의해 수신되면, 차량의 위치에 대한 VRU의 위치가 결정될 수 있다. 먼저, VRU의 지구 중심 지구 고정(ECEF; Earth Centered Earth Fixed) 좌표는 ENU(East North Up) 좌표(Xenu, Yenu)로 변환될 수 있다. 좌표는 VRU(205)에 대한 차량(200)을 도시하는 도 3에 표현된다. 특히, 좌표는 아래에 나타난 바와 같이 변환될 수 있다.
Figure pat00001
Figure pat00002
여기서, (XHV, YHV, ZHV)는 차량의 ECEF 좌표이고, (XVRU, YVRU, ZVRU) 는 VRU(예를 들어, 보행자, 자전거 운전자)의 ECEF 좌표이며, (LATHV, LONGHV)는 차량의 위도와 경도 좌표이다.
일단 좌표가 변환되면, VRU 고도와 차량 고도 사이의 차이가 미리 결정된 임계 고도(예를 들어, 최대 고도 차이)와 비교될 수 있다. VRU 고도에 관한 정보는 수신된 메시지들(115)에 포함될 수 있고, 차량 고도는 차량 통신 버스(125)를 사용하여 얻어질 수 있다. 고도 차이가 임계 고도보다 작으면 이동방향의 차이가 계산되어, VRU가 차량의 계획된 경로 내에 있는지 여부를 결정할 수 있다. 특히 VRU의 현재 위치 및 마지막 위치를 사용하여, VRU의 이동방향은 다음 방정식을 사용하여 계산할 수 있다.
Figure pat00003
차량의 이동방향
Figure pat00004
은 차량 통신 버스(125)로부터 수신된 정보를 사용하여 결정될 수 있다. 차량의 이동방향은 또한 도 3의 그래프에 도시된다. 차량의 이동방향에 기초하여, 최대 이동방향 차이
Figure pat00005
및 최소 이동방향 차이
Figure pat00006
가 위협 영역으로 설정될 수 있다. 즉, VRU 이동방향과 차량 이동방향 사이의 차이는 이동방향 임계치(예를 들어, 최대 및 및 최소 이동방향 차이들)와 비교될 수 있다. VRU 이동방향과 차량 이동방향 사이의 차이가 최대 이동방향 차이보다 크거나 최소 이동방향 차이보다 작으면, VRU는 차량의 계획된 경로에 있지 않은 것으로 결정될 수 있다(예를 들어, 위협 영역을 벗어나 존재할 수 있다). 그러나, 이동방향 차이가 최소 이동방향 차이 이상이고 최대 이동방향 차이 이하인 경우(예를 들어,
Figure pat00007
), VRU의 취약 영역은 도 3에 도시된 바 및 이하에서 설명하는 바와 같이 계산될 수 있다.
또한, 차량과 VRU 사이의 충돌을 방지하기 위해, 위에서 언급된 차량의 계획된 경로가 결정될 필요가 있다. 도 3은 곡률 중심에 대한 좌표를 사용하여 차량(200) 및 계획된 경로를 예시한다. 즉, 곡률 중심은 차량(200)의 계획된 경로의 곡률의 중심이다. 특히, 곡률 반경(
Figure pat00008
)은 차량 통신 버스(125)로부터 차량 제어기(105)에 의해 수신된 차량의 요 레이트(
Figure pat00009
) 및 차량 속도(
Figure pat00010
)(아래에 도시된 바와 같이)를 사용하여 계산될 수 있다. 곡률 중심 (
Figure pat00011
,
Figure pat00012
)은 다음 방정식을 사용하여 계산될 수 있다.
Figure pat00013
`
Figure pat00014
Figure pat00015
앞서 논의된 바와 같이, VRU가 차량의 경로 내에 있다고 결정되면, VRU의 취약 영역이 또한 계산될 수 있다. 취약 영역은 VRU 주변의 원으로 표현할 수 있다. 따라서, 이러한 영역은, VRU가 위치될 수 있는 가능한 영역을 확장시키고 차량과 VRU 사이의 잠재적인 충돌을 결정하는 정확도를 증가시키도록 결정될 수 있다. 즉, VRU를 중심으로 한 영역은 VRU 장치(110)로부터 마지막으로 수신된 메시지(115)에 기초하여 각각의 순간에 VRU의 최대 가능성 있는(likelihood) 위치를 표시한다. 취약 영역의 반경(R)은 먼저 다음 방정식을 사용하여 계산될 수 있다.
Figure pat00016
여기서,
Figure pat00017
는 VRU의 최대 속도이고,
Figure pat00018
는 VRU의 반응 시간이다. VRU의 속도는 VRU의 유형에 기초하여 변할 수 있다. 예를 들어, 속도는 VRU가 보행자인 경우 더 낮을 수 있고, VRU가 자전거 운전자인 경우 더 높을 수 있다.
그 다음, 계산된 반경(R)을 사용하여, 다음 방정식으로부터 도 4a에 도시된 바와 같이 원이 결정될 수 있다.
Figure pat00019
추가적으로, 곡률 중심 및 결정된 취약 영역을 사용하여, VRU(205)와 차량(200) 사이의 교차점을 결정하기 위해 사용될 수 있는 취약 영역의 가장자리들을 이에 따라 계산하기 위해 접점의 2 개의 포인트들이 결정될 수 있다. 접점의 포인트들을 결정하기 위해, VRU(205)를 중심으로 한 원의 중심에 곡률 중심을 연결하는 포인트인 중간 포인트(M)가 도 4b에 도시된 바와 같이 결정될 수 있다. 중간 포인트(M)의 좌표는 다음과 같이 결정될 수 있다.
Figure pat00020
Figure pat00021
또한 도 4b에 도시된 바와 같이, 중간 포인트의 좌표 (
Figure pat00022
,
Figure pat00023
)가 결정되면, 중간 포인트(M)를 중심으로 한 원의 반경은 다음과 같이 결정될 수 있다.
Figure pat00024
Figure pat00025
중간 포인트 원의 반경을 결정한 후, 원 자체는 도 4b에 도시된 바와 같이 결정될 수 있다. 중간 포인트 원과 취약 영역(예를 들어, VRU 원)이 교차하는 포인트들이 접점 포인트들((
Figure pat00026
))로서 간주된다. 즉, 이러한 포인트들은 VRU와 차량 사이의 잠재적인 충돌 포인트들을 표시한다. 따라서, 차량(200)의 계획된 경로와의 교점은 접점의 2 개의 포인트들과 곡률 중심 사이의 법선들을 사용하여 계산될 수 있다. 특히, 교점들은 다음과 같이 결정될 수 있다.
Figure pat00027
Figure pat00028
i=1, 2
Figure pat00029
여기서, (Xr, Yr)는 곡률 중심이고, (
Figure pat00030
)는 접점 포인트들의 좌표이고, (
Figure pat00031
는 차량의 계획된 경로와 접선의 교점이다.
상기 계산은 접점 포인트들에 기초하여 계획된 차량 경로 상의 교점들을 결정한다. 따라서, 이러한 포인트들은 임계치들 또는 계획된 경로를 따른 잠재적인 교차 가능 범위로 고려될 수 있다. 따라서, 취약 영역의 계산은 더 넓은 가능한 충돌 영역의 결정을 허용하고, 따라서 가능한 VRU 위치들이 증가하기 때문에 충돌의 회피를 개선시킨다. 추가적으로, VRU(205)의 실제 위치와 차량(200)의 계획된 경로 사이의 교차점이 결정될 수 있다. 특히, VRU 위치와 곡률 중심 사이의 법선의 교차점은 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure pat00032
Figure pat00033
여기서,
Figure pat00034
일단 교차점들이 계산되면, 그러한 포인트들에 도달할 잠재적인 시간이 고려된다. 특히, 상기 결정들은 접점 포인트들과 계획된 차량 경로 사이의 교차점들에 대한 차량의 충돌 시간 (
Figure pat00035
및
Figure pat00036
) 뿐만 아니라 VRU 위치와 곡률 중심 사이의 교차점과 VRU의 충돌 시간 (
Figure pat00037
) 둘 모두를 계산하기 위해 사용될 수 있다.
먼저, 차량 제어기(105)는 차량이 주행중인 특정 차선을 결정하도록 구성될 수 있다. 취약 영역(예를 들어, VRU를 중심으로 한 원) 상의 가장 가까운 포인트와 차량(200)이 주행하고 있는 도로 차선 사이의 거리는 다음 방정식을 사용하여 계산될 수 있다.
Figure pat00038
다음으로, 접점 포인트들과 차량의 계획된 경로 사이의 교차점들 (예를 들어,
Figure pat00039
및
Figure pat00040
) 각각과 차량 위치 사이의 거리가 다음 방정식들을 사용하여 계산될 수 있다.
Figure pat00041
Figure pat00042
그 다음, 접점 포인트들 (
Figure pat00043
및
Figure pat00044
)에 기초한 계획된 경로 상의 교차점들에 차량이 도달할 시간은 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure pat00045
Figure pat00046
여기서, 차량 내에 장착된 다양한 센서들(125c)에 의해 차량 속도가 측정될 수 있다. 예를 들어, 속도 센서는 차량 속도를 차량 제어기(105)에 송신하도록 구성될 수 있다.
또한, VRU 위치와 곡률 중심(
Figure pat00047
) 사이의 교차점에 VRU가 도달할 수 있는 가능한 시간은 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure pat00048
따라서, 단지 VRU의 위치 오프셋 또는 위치와는 대조적으로 VRU의 취약 영역을 사용하는 것은, 취약 영역 내의 VRU 위치 분포의 모든 랜덤 값들에 대한 가능한 충돌 시간들의 계산을 허용한다. 따라서, 잠재적인 충돌에 관한 경고를 운전자에게 제공하는 정확도가 상당히 증가된다.
예를 들어, 차량의 운전자는 상기 계산들을 사용하여 VRU가 차량의 계획된 경로를 따라 위치될 수 있다고 결정되는 경우 경고를 받을 수 있다. 특히, k의 임의의 값에 대해, 이면, 경고가 출력될 수 있다. 상기 관계가 충족되는 것으로 차량 제어기(105)가 결정하는 경우, 차량 내에 장착된 디스플레이 장치(130)(예를 들어, 클러스터, 헤드 업 디스플레이 등) 상에 경고가 출력될 수 있다. 경고는 음향, 햅틱 좌석 또는 스티어링, 이미지들 등과 같은 다양한 출력들의 형태일 수 있다. 경고는 또한 잠재적인 충돌을 회피하는 추천을 운전자에게 제공하는 특정 운전 조작일 수 있다. 예를 들어, 스티어링 명령 또는 감속 명령에 관한 추천이 출력될 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량과 VRU의 충돌을 방지하기 위한 방법을 예시하는 흐름도를 제공한다. 본원에서 아래에 설명되는 방법은 차량(200) 내에 장착된 차량 제어기(105)에 의해 실행될 수 있다.
특히, 차량 제어기(105)는 DSRC를 통해 VRU 장치로부터 메시지를 수신하고(S600), 그에 따라 VRU(205)의 위치, 속도 및 이동방향을 포함하는 정보를 메시지로부터 추출(S605)하도록 구성될 수 있다. 다음으로, 차량 제어기(105)는 차량의 통신 버스(125)로부터 차량(200)의 위치, 속도 및 이동방향을 수신하도록 구성될 수 있다(S610). VRU 및 차량 모두에 관해 수신된 데이터는 ECEF 좌표로 제공될 수 있다. 따라서, 차량 제어기(105)는 ECEF 좌표를 ENU 좌표로 변환하도록 구성될 수 있다(S615). 그 다음, 차량 위치와 관련하여 VRU의 위치를 결정하기 위해, 차량 제어기(105)는 VRU와 차량이 동일한 임계 고도 내에 있는지를 결정하도록 구성될 수 있다(S620). 즉, VRU 고도와 차량 고도 사이의 차이는 최대 고도 차이(예를 들어, 임계 고도)와 비교될 수 있다. 고도 차이가 최대 고도 차이와 동일하거나 그보다 큰 경우, 프로세스는 S600으로 리턴할 수 있고, 차량 제어기(105)는 VRU 장치(110)로부터 메시지들(115)을 계속 수신할 수 있다.
한편, 고도 차가 최대 고도 차이보다 작으면, 차량 제어기(105)는 VRU와 차량 사이의 이동방향 차이가 이동방향 임계치 이내인지 여부를 결정하도록 구성될 수 있다(S625). 특히, VRU 이동방향과 차량 이동방향 사이의 이동방향 차이는 최대 이동방향 차이 및 최소 이동방향 차이와 비교될 수 있다. 계산된 이동방향 차이가 최대 이동방향 차이보다 크거나 최소 이동방향 차이보다 작으면, 차량 제어기(105)는 VRU가 차량의 경로 내에 있지 않은 것으로 결정하도록 구성될 수 있다. 즉, VRU는 차량의 계획된 경로를 벗어나는 것으로 결정되고, 따라서 운전자에게 어떠한 경고도 출력되지 않고 프로세스는 S600으로 리턴할 수 있다.
그러나, 계산된 이동방향 차이가 최소 이동방향 차이 이상이고, 최대 이동방향 차이 이하이면, 차량 제어기(105)는 VRU의 취약 영역을 계산하도록 구성될 수 있다(S630). VRU의 취약 영역은 앞서 설명된 바와 같이 계산될 수 있다. 일단 취약 영역이 계산되면, 차량 제어기(105)는 취약 영역과 차량의 계획된 경로의 가능한 교차점들을 계산하도록 추가로 구성될 수 있다(S635). 이러한 교차점들의 계산은 본원에서 위에서 설명된 것과 동일하다.
또한, 차량 제어기(105)는 계산된 교차점들을 사용하여, VRU와 계획된 차량 경로의 충돌 시간(
Figure pat00050
) 및 차량과 VRU의 취약 영역의 충돌 시간(
Figure pat00051
및
Figure pat00052
)을 결정하도록 구성될 수 있다(S640). 계산된 가능한 충돌 시간들에 기초하여, 차량 제어기(150)는 운전자에게 경고를 출력할지 여부를 결정하기 위해 충돌 시간들을 비교하도록 구성될 수 있다(S645). 특히, VRU와 계획된 차량 경로의 충돌 시간이 취약 영역의 포인트들에 대한 차량의 충돌 시간들 사이인 것으로 계산되는 경우(예를 들어,
Figure pat00053
), 차량 제어기(105)는 차량의 운전자에 대한 경고를 생성하도록 구성될 수 있다(S650). 그러나, 계산된 충돌 시간이 그 결정된 범위 이내가 아니면, 프로세스는 S600으로 리턴할 수 있다. 따라서, 차량의 운전자는 충돌을 회피하기 위해 보행자, 자전거 운전자 또는 다른 교통 취약자들과의 잠재적인 충돌을 미리 경고받을 수 있다. 따라서, 주행 안전이 실질적으로 개선되고, VRU 충돌들에 대해 차량에 의해 초래되는 부상의 수가 감소된다.
앞서 설명된 바와 같이, 충돌 방지 방법 및 시스템은 하기 이점들을 제공할 수 있다. 첫째, VRU가 계획된 차량 경로와 교차할지 여부는 VRU의 취약 영역을 계산함으로써 더 정확하게 결정된다. 둘째, 계획된 차량 경로와 VRU의 취약 영역 사이의 교차점을 결정하는 것에 기초하여, VRU와의 충돌을 회피하기 위해 추천되는 차량 조작이 운전자에게 제공된다. 따라서, 보행자들, 자전거 운전자들 등과 같은 VRU들과의 잠재적인 충돌을 방지함으로써, 추가적인 센서들 또는 하드웨어 없이도 운전 안전이 실질적으로 개선되고, 따라서 전반적인 비용에서의 증가를 방지한다.
이상, 본 발명은 구체적인 컴포넌트들 등과 같은 특정 사항들, 예시적인 실시예들 및 도면들에 의해 설명되었지만, 이들은 단지 본 발명의 전체적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 따라서, 본 발명은 예시적인 실시예로 제한되지 않는다. 본 설명으로부터 본 발명과 관련된 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 다양한 변형들 및 변경들이 행해질 수 있다. 따라서, 본 발명의 사상은 앞서 설명된 예시적인 실시예들로 제한되어서는 안되며, 하기 청구항들 뿐만 아니라 청구항들에 대해 동등하게 또는 균등하게 수정된 모든 기술적 사상들은 본 발명의 범위 및 사상 내에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (20)

  1. 차량과 교통 취약자(VRU; vulnerable road user)의 충돌을 방지하기 위한 방법에 있어서,
    차량의 제어기에서, VRU의 속도, 위치 및 이동방향을 포함하는 데이터를 VRU 장치로부터 수신하는 단계;
    상기 제어기에 의해, 상기 VRU 장치로부터 수신된 데이터 및 상기 차량의 속도, 위치 및 이동방향을 포함하는 데이터에 기초하여 상기 VRU의 취약 영역을 계산하는 단계;
    상기 제어기에 의해, 상기 취약 영역과 계획된 차량 경로 사이의 교차점들을 계산하는 단계;
    상기 제어기에 의해, 상기 교차점들에 기초한 충돌 시간을 계산하는 단계; 및
    상기 제어기에 의해, 상기 충돌 시간에 기초하여 운전자에게 경고를 출력하는 단계;
    를 포함하는 차량과 VRU의 충돌을 방지하기 위한 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제어기에 의해, 상기 VRU 데이터 및 상기 차량 데이터를 사용하여 상기 VRU 및 상기 차량이 동일한 임계 고도 내에 있는지 여부를 결정하는 단계;
    상기 제어기에 의해, 상기 VRU 및 상기 차량이 상기 동일한 임계 고도 내에 있다고 결정하는 것에 대한 응답으로, 상기 VRU와 상기 차량 사이의 이동방향 차이가 존재하는지 여부를 검출하는 단계; 및
    상기 제어기에 의해, 상기 이동방향 차이를 검출하는 것에 대한 응답으로 상기 교차점들을 계산하는 단계;
    를 더 포함하는 차량과 VRU의 충돌을 방지하기 위한 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 이동방향 차이의 검출은
    상기 제어기에 의해, 상기 VRU의 이동방향과 상기 차량의 이동방향 사이의 차이를 계산하는 단계; 및
    상기 제어기에 의해, 상기 VRU가 상기 계획된 차량 경로 내에 있는지 여부를 결정하기 위해, 상기 계산된 차이를 방향 임계치와 비교하는 단계;
    를 포함하는 차량과 VRU의 충돌을 방지하기 위한 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 VRU의 위치 및 상기 차량의 위치는 글로벌 포지셔닝 시스템(GPS; global positioning system)으로부터 수신된 좌표에 기초하여 결정되는 차량과 VRU의 충돌을 방지하기 위한 방법.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 VRU의 이동방향은 상기 VRU의 마지막 위치 및 현재 위치에 기초하여 결정되는 차량과 VRU의 충돌을 방지하기 위한 방법.
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 VRU의 상기 취약 영역은 상기 VRU의 최대 속도 및 상기 VRU의 반응 시간을 사용하여 계산되는 차량과 VRU의 충돌을 방지하기 위한 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 차량의 상기 계획된 경로는 상기 차량의 요(yaw) 레이트 및 속도를 사용하여 계산되는 차량과 VRU의 충돌을 방지하기 위한 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 충돌 시간의 계산은,
    상기 제어기에 의해, 상기 계획된 차량 경로와 상기 VRU의 충돌 시간을 계산하는 단계; 및
    상기 제어기에 의해, 상기 취약 영역과 상기 차량의 충돌 시간을 계산하는 단계;
    를 포함하는 차량과 VRU의 충돌을 방지하기 위한 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제어기에 의해, 상기 계획된 차량 경로와 상기 VRU의 충돌 시간 및 상기 취약 영역과 상기 차량의 충돌 시간을 비교하는 단계; 및
    상기 제어기에 의해, 상기 계획된 차량 경로와 상기 VRU의 충돌 시간이 상기 취약 영역과 상기 차량의 충돌 시간 내에 있는 경우 상기 운전자에게 상기 경고를 출력하는 단계;
    를 더 포함하는 차량과 VRU의 충돌을 방지하기 위한 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 운전자에게 출력되는 상기 경고는 상기 충돌을 회피하기 위한 추천된 운전 조작을 포함하고, 음향, 햅틱 시트 또는 스티어링 및 이미지들로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 임의의 하나의 형태인 차량과 VRU의 충돌을 방지하기 위한 방법.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 VRU로부터 수신된 정보는 전용 단거리 통신을 통해 수신되는 차량과 VRU의 충돌을 방지하기 위한 방법.
  12. 차량과 교통 취약자(VRU; vulnerable road user)의 충돌을 방지하기 위한 시스템에 있어서,
    프로세서;
    상기 프로세서에 의해 실행 가능한 프로세스를 저장하도록 구성되는 메모리;
    를 포함하고, 상기 프로세스는 상기 프로세서에 의해 실행되는 경우,
    VRU의 속도, 위치 및 이동방향을 포함하는 데이터를 VRU 장치로부터 수신하고;
    상기 VRU 장치로부터 수신된 데이터 및 차량의 속도, 위치 및 이동방향을 포함하는 데이터에 기초하여 상기 VRU의 취약 영역을 계산하고;
    상기 취약 영역과 계획된 차량 경로 사이의 교차점들을 계산하고;
    상기 교차점들에 기초한 충돌 시간을 계산하고;
    상기 충돌 시간에 기초하여 운전자에게 경고를 출력하도록 동작 가능한 차량과 VRU의 충돌을 방지하기 위한 시스템.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 프로세스는 상기 프로세서에 의해 실행되는 경우,
    상기 VRU 데이터 및 상기 차량 데이터를 사용하여 상기 VRU 및 상기 차량이 동일한 임계 고도 내에 있는지 여부를 결정하고;
    상기 VRU 및 상기 차량이 상기 동일한 임계 고도 내에 있다고 결정하는 것에 대한 응답으로, 상기 VRU와 상기 차량 사이의 이동방향 차이가 존재하는지 여부를 검출하고;
    상기 이동방향 차이를 검출하는 것에 대한 응답으로 상기 교차점들을 계산하도록 추가로 동작 가능한 차량과 VRU의 충돌을 방지하기 위한 시스템.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 이동방향 차이를 검출하기 위한 프로세스는, 상기 프로세서에 의해 실행되는 경우,
    상기 VRU의 이동방향과 상기 차량의 이동방향 사이의 차이를 계산하고;
    상기 VRU가 상기 계획된 차량 경로 내에 있는지 여부를 결정하기 위해, 상기 계산된 차이를 방향 임계치와 비교하도록 추가로 동작 가능한 차량과 VRU의 충돌을 방지하기 위한 시스템.
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 VRU의 위치 및 상기 차량의 위치는 글로벌 포지셔닝 시스템(GPS; global positioning system)으로부터 수신된 좌표에 기초하여 결정되는 차량과 VRU의 충돌을 방지하기 위한 시스템.
  16. 제13 항에 있어서,
    상기 VRU의 상기 취약 영역은 상기 VRU의 최대 속도 및 상기 VRU의 반응 시간을 사용하여 계산되는 차량과 VRU의 충돌을 방지하기 위한 시스템.
  17. 제12 항에 있어서,
    상기 차량의 상기 계획된 경로는 상기 차량의 요(yaw) 레이트 및 속도를 사용하여 계산되는 차량과 VRU의 충돌을 방지하기 위한 시스템.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 충돌 시간의 계산을 위한 프로세스는 상기 프로세서에 의해 실행되는 경우,
    상기 계획된 차량 경로와 상기 VRU의 충돌 시간을 계산하고;
    상기 취약 영역과 상기 차량의 충돌 시간을 계산하도록 추가로 동작 가능한 차량과 VRU의 충돌을 방지하기 위한 시스템.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 프로세스는 상기 프로세서에 의해 실행되는 경우,
    상기 계획된 차량 경로와 상기 VRU의 충돌 시간 및 상기 취약 영역과 상기 차량의 충돌 시간을 비교하고;
    상기 계획된 차량 경로와 상기 VRU의 충돌 시간이 상기 취약 영역과 상기 차량의 충돌 시간 내에 있는 경우 상기 운전자에게 상기 경고를 출력하도록 추가로 동작 가능한 차량과 VRU의 충돌을 방지하기 위한 시스템.
  20. 차량과 교통 취약자(VRU)의 충돌을 방지하기 위한 제어기에 의해 실행되는 프로그램 명령들을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체에 있어서, 상기 프로그램 명령들은
    VRU의 속도, 위치 및 이동방향을 포함하는 데이터를 VRU 장치로부터 수신하는 프로그램 명령들;
    상기 VRU 장치로부터 수신된 데이터 및 차량의 속도, 위치 및 이동방향을 포함하는 데이터에 기초하여 상기 VRU의 취약 영역을 계산하는 프로그램 명령들;
    상기 취약 영역과 계획된 차량 경로 사이의 교차점을 계산하는 프로그램 명령들;
    상기 교차점에 기초한 충돌 시간을 계산하는 프로그램 명령들; 및
    상기 충돌 시간에 기초하여 운전자에게 경고를 출력하는 프로그램 명령들;
    을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
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