KR20180126224A - 차량 주행 중 장애물 정보 제공 장치 및 방법 - Google Patents

차량 주행 중 장애물 정보 제공 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량 주행 중 장애물 정보 제공 장치 및 방법에 관한 것으로, 차량 주행 중 주행 궤적 내에 존재하는 다른 차량과 같은 장애물과 자기 차량과의 충돌 가능성에 대한 정보를 제공하고, 장애물과 자기 차량과의 충돌 가능성이 있다고 판단되면 가속 페달, 브레이크 및 핸들과 연동되는 주행 관련 액츄에이터의 작동을 제어한다.

Description

차량 주행 중 장애물 정보 제공 장치 및 방법{vehicle handling methods and devices during vehicle driving}
본 발명은 자율주행차량과 같은 차량의 스마트 안전 관리 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량 주행 중 주행 궤적 내에 존재하는 다른 차량과 같은 장애물과 자기 차량과의 충돌 가능성에 대한 정보를 제공하고, 장애물과 자기 차량과의 충돌 가능성이 있다고 판단되면 가속 페달, 브레이크 및 핸들과 연동되는 액츄에이터의 구동을 제어할 수 있는 차량 주행 중 장애물 정보 제공 장치 및 방법에 관한 것이다.
종래에는 차량의 사용이 빈번해짐에 따라 사용 시간이 길어져 차량이 생활의 한 공간이 됨으로써, 단순한 이동수단으로서의 역할과 함께 쾌적하고 안락한 공간으로서의 역할이 요구되고 있다. 이는 자율주행차량과 같이 운전자가 직접 운전하지 않고도 차량 스스로 운전이 가능한 시스템에서 더욱 중요시 되고 있다.
이러한 자율주행차량은 사람의 감각을 대체할 수 있는 각종 센서를 이용해 차량의 주변 상태 및 차량상태를 파악해 자동으로 운전을 할 수 있는 차량으로서 주로 전방을 감지하여 주행하는 정도의 수준이다. 또한, 자율주행차량은 주행방법으로서 주행 차선을 무인 카메라로 검출하여 차선을 벗어나지 않는 상태로 주행하는 중에 장애물이 검출되면 차량을 정지시켜 장애물에 대한 방어를 하고 있다.
또한, 종래의 자율주행차량은 전방에서 다른 차량이나 사람 등과 같은 장애물이 검출되면 해당 장애물과의 충돌회피를 위해 제동 제어를 이용하고 있다. 즉, 레이더와 카메라를 통해 전방 장애물과의 충돌위험을 계산하고 충돌을 회피하기 위해 필요한 장애물까지의 거리와 현재 거리를 비교하여 충분한 거리가 확보되지 못하면 운전자에게 경고를 수행하고 경고에도 운전자가 적절한 반응을 보이지 못하는 경우, 제동 제어 시스템을 통해 자동으로 제동력을 발생시키거나 보조하는 방법을 사용하고 있다.
위와 같은 방법으로 장애물을 회피하는 경우, 자율주행차량이 장애물을 발견하고 이에 대처하기까지의 시간이 길어지므로 장애물과의 충돌 가능성이 높아짐은 물론이고 고속주행에도 한계가 있다는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허 제10-2016-56561호(2016. 05. 20. 공개)
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 계산된 자기 차량의 주행 궤적에 존재하는 다른 차량과 같은 장애물의 검출 정확도를 높일 수 있는 차량 주행 중 장애물 정보 제공 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
전술한 바와 같은 목적을 해결하기 위한 수단으로 본 발명은 다음과 같은 구성으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 하나의 실시 예에 따른 주행 중 장애물정보 제공 장치는 주행 중 장애물 정보를 제공하는 장치에 있어서, 제1 센서부에서 검출되는 자기 차량의 주행정보를 통합하여 상기 자기 차량의 주행 궤적을 계산하는 주행 궤적 계산부; 제2 센서부에서 획득되는 주행 영상과 상기 자기 차량의 주행 방향에 존재하는 장애물의 위치 정보를 통합하여 장애물 영상을 생성하는 장애물 영상 생성부; 상기 제1 센서부에 의해 검출되는 상기 자기 차량의 현재 속도와 상기 자기 차량으로부터 상기 장애물까지의 거리를 기초로 상기 자기 차량의 주행 궤적 내에서 상기 자기 차량과 상기 장애물과의 충돌 가능성을 판단하는 충돌 가능성 판단부; 및 상기 충돌 가능성이 있다고 판단되면 상기 자기 차량의 주행 관련 액츄에이터를 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다.
본 발명의 실시 예에 따른 주행 중 장애물 정보 제공 장치에서, 상기 제1 센서부는 조향각 센서 및 차속 감지센서를 포함하고, 상기 제2 센서부는 카메라 센서와 라이다 센서로 구성되며 상기 카메라 센서는 상기 주행 영상을 획득하고 상기 라이다 센서는 상기 장애물의 위치 정보를 획득할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 주행 중 장애물 정보 제공 장치에서, 상기 장애물 영상 생성부는 상기 주행 영상에서 장애물을 검출하고, 상기 라이다 센서에서 획득되는 장애물의 위치 정보를 상기 주행 영상에서 검출된 장애물과 매칭시켜, 상기 검출된 장애물이 강조되어 표시되는 상기 장애물 영상을 생성할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 주행 중 장애물 정보 제공 방법은 장애물 정보 제공 장치가 주행 중 장애물 정보를 제공하는 방법에 있어서, (a) 제1 센서부에서 검출되는 자기 차량의 주행정보를 통합하여 상기 자기 차량의 주행 궤적을 계산하는 단계; (b) 제2 센서부에서 획득되는 주행 영상과 상기 자기 차량의 주행 방향에 존재하는 장애물의 위치 정보를 통합하여 장애물 영상을 생성하는 단계; (c) 상기 제1 센서부에 의해 검출되는 상기 자기 차량의 현재 속도와 상기 자기 차량으로부터 상기 장애물까지의 거리를 기초로 상기 자기 차량의 주행 궤적 내에서 상기 자기 차량과 상기 장애물과의 충돌 가능성을 판단하는 단계; 및 (d) 상기 충돌 가능성이 있다고 판단되면 상기 자기 차량의 주행 관련 액츄에이터를 제어하는 단계를 포함하여 구성된다.
본 발명의 실시 예에 따른 주행 중 장애물 정보 제공 방법에서, 상기 제1 센서부는 조향각 센서 및 차속 감지센서를 포함하고, 상기 제2 센서부는 카메라 센서와 라이다 센서로 구성되며 상기 카메라 센서는 상기 주행 영상을 획득하고 상기 라이다 센서는 상기 장애물의 위치 정보를 획득할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 주행 중 장애물 정보 제공 방법에서, 상기 (b) 단계는 상기 주행 영상에서 장애물을 검출하고, 상기 라이다 센서에서 획득되는 장애물의 위치 정보를 상기 주행 영상에서 검출된 장애물과 매칭시켜, 상기 검출된 장애물이 강조되어 표시되는 상기 장애물 영상을 생성할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 차량 주행 중 주행 궤적 내에 존재하는 다른 차량과 같은 장애물과 자기 차량과의 충돌 가능성에 대한 정보를 제공하고, 장애물과 자기 차량과의 충돌 가능성이 있다고 판단되면 가속 페달, 브레이크 및 핸들과 연동되는 주행 관련 액츄에이터의 구동을 제어함으로써, 계산된 자기 차량의 주행 궤적에 존재하는 다른 차량과 같은 장애물의 검출 정확도를 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 차량 주행 중 장애물 정보 제공 장치의 구성도.
도 2는 도 1에 개시된 차량 주행 중 장애물 정보 제공 장치에 의해 장애물 정보를 제공하는 과정을 보인 흐름도.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량 주행 중 장애물 정보 제공 장치의 구성도.
도 4는 도 3에 개시된 차량 주행 중 장애물 정보 제공 장치에 의해 장애물 정보를 제공하는 과정을 보인 흐름도.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면과 함께 상세히 설명하기로 한다. 이하, 발명의 이해를 돕기 위해 서로 다른 실시 예에서 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일한 도면번호를 부여한다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 차량 주행 중 장애물 정보 제공 장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 차량 주행 중 장애물 정보 제공 장치는 제1 센서부(100), 주행 궤적 계산부(200), 제2 센서부(300), 장애물 영상 생성부(400), 충돌 가능성 판단부(500), 제어부(600) 및 차량의 주행 관련 액츄에이터(700)로 구성된다. 위와 같은 차량 주행 중 장애물 정보 제공 장치는 자율주행차량에 적용될 수 있다.
여기서, 자율주행차량은 운전자가 핸들과 가속페달, 브레이크 등을 조작하지 않아도 스스로 목적지까지 찾아가는 차량을 말한다. 이는 사람이 타지 않은 상태에서 움직이는 무인자동차(driverless cars)와 다르지만 실제로는 혼용되고 있다. 이러한 자율주행차량이 실현되기 위해서는 수십 가지의 기술이 요구된다. 차간 거리를 자동으로 유지해 주는 HDA 기술이 그중 하나다. 이 외에도 차선이탈 경보 시스템(LDWS), 차선유지 지원 시스템(LKAS), 후측방 경보 시스템(BSD), 어드밴스트 스마트 크루즈 컨트롤(ASCC), 자동 긴급제동 시스템(AEB) 등도 요구된다.
다시 말해, 자율주행차량은 해당 자율주행차량에 탑재된 자율주행 프로그램과 해당 자율주행차량에 탑재된 각종 센서들에 의해 수집되는 차량의 주변정보와 차량의 상태정보를 근거로 주행 관련 액츄에이터(700), 즉 가속 페달 모터(710), 브레이크 페달 모터(720) 및 핸들 모터(730)를 선택적으로 구동시켜 사전에 설정된 목적지까지 이동경로(도로)를 따라 주행하게 된다. 자율주행차량의 목적지까지의 이동경로 검색 및 안내를 위해 지도정보와 같은 각종 정보가 제공될 수 있다.
도 1의 구성요소를 살펴보면, 제1 센서부(100)는 차속 감지센서(110), 가속도 센서(120) 및 조향각 센서(130)로 구성되어, 자기 차량의 주행정보, 즉 자기 차량의 차속, 가속도 및 조향각과 같은 주행정보를 검출한다. 여기서, 차속 감지 센서(110)는 자기 차량의 현재 속도를 검출하고, 가속도 센서(120)는 브레이크가 가속 페달의 작동에 따라 변화하는 자기 차량의 속도 변화, 즉 자기 차량의 가속도를 검출하며, 조향각 센서(130)는 핸들에 의해 변하는 바퀴가 향하는 방향을 검출할 수 있다.
즉, 제1 센서부(100)는 목적지까지 이동경로(도로)를 따라 주행하는 자기 차량이 도로 여건이나 기타 주변 환경에 따라 가속 페달, 브레이크 및 핸들을 조작해서 변하는 차속, 가속도 및 조향각 등과 같은 자기 차량의 주행정보를 검출한다.
위의 실시 예에서는 자기 차량의 주행정보를 검출하는 센서로서 차속 감지센서, 가속도 센서 및 조향각 센서를 예로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 자기 차량의 엔진이나 기타 다양한 정보를 검출할 수 있는 센서를 더 포함하여 구성될 수 있다.
위와 같이 제1 센서부(100)에 의해 검출되는 차속, 가속도 및 조향각과 같은 자기 차량의 주행정보가 전송되는 주행 궤적 계산부(200)는 제1 센서부(100)를 구성하는 각종 센서에 의해 검출되는 차속, 가속도 및 조향각과 같은 자기 차량의 주행정보를 통합 분석하여 자기 차량이 주행할 주행 궤적을 계산한다.
즉, 주행 궤적 계산부(200)는 자율주행차량이 탑재된 자율주행 프로그램에 의해 목적지까지의 이동경로를 따라 주행하는 중에 다른 차량과 같은 장애물이나 기타 도로 환경에 따라 브레이크나 가속 페달 및 핸들을 조작하였을 때, 제1 센서부(100)에 의해 검출되는 차속, 가속도 및 조향각을 분석하여 자기 차량이 주행할 주행 궤적을 계산하는 것이다.
여기서, 차속, 가속도 및 조향각은 별도의 센서에 의해 감지하지 않고 자기 차량이 사전에 설정된 목적지까지 주행하기 위해 목적지까지의 이동경로, 즉 도로 조건에 맞게 자기 차량의 차속이나 가속도 및 조향각을 자동 조절하므로 이를 활용할 수 있으나, 이는 이론상으로 얻어지는 주행정보이나 실질적으로 도로를 주행하면서 변화하는 주변 환경에 따라 조정된 실질적인 자기 차량의 차속, 가속도 및 조향각과 같은 자기 차량의 주행정보를 수집하기 위해 별도의 센서를 둘 수 있다.
이렇게 주행 궤적 계산부(200)가 자기 차량의 주행 궤적을 계산하고 나면, 카메라 센서(310) 및 라이다(LIDAR) 센서(320)로 구성되는 제2 센서부(300)는 주행 궤적 계산부(200)에 의해 계산된 주행 궤적 내에서 다른 차량을 포함하는 장애물을 검출한다. 다시 말해, 제2 센서부(300)는 자기 차량의 주행 궤적 내에 존재하는 자기 차량이 계산된 주행 궤적을 따라 주행시 장애가 되는 다른 차량과 같은 장애물을 검출하는 것이다.
여기서, 라이다(LIDAR, Light Detection And Ranging) 센서(320)는 주변을 3D로 인식하는 것으로서, 전파 대신 레이저 즉 빛을 주변에 쏴 물체에 대한 3차원 정보와 정확한 방향과 거리를 인식하고, 음파보다 더욱 정확하고 거울의 회전을 이용하기 때문에 여러 방향을 한꺼번에 스캔할 수 있다. 이는 카메라 센서와 함께 자율주행차량의 구현에 필수적인 센서다. 참고로 제2 센서부(300)는 전술한 바와 같이 카메라 센서(310)와 라이다 센서(310)로 구성될 수도 있고, 다를 실시예로서 카메라 센서(310)와 레이더 센서(미도시)로 구성될 수도 있다. 이하, 제2 센서부(300)가 카메라 센서(310)와 라이다 센서(310)로 구성되는 실시 예를 설명하도록 한다.
장애물 영상 생성부(400)는 제2 센서부(300)의 카메라 센서(310)에서 획득되는 영상과 라이다 센서(310)에서 획득되는 수신 신호를 통합하여 장애물 영상을 생성한다. 여기서 ‘장애물’은 자기 차량의 주행 궤적 내에 존재하는 선행 차량, 보행자 및 차량의 낙하물 등을 포함할 수 있다.
장애물 영상 생성부(400)는 라이다 센서(310)에서 획득되는 수신 신호로부터 상기 장애물을 검출하고, 자기 차량으로부터의 거리와 방위각을 포함하는 장애물의 위치를 파악할 수 있다. 이후 장애물 영상 생성부(400)는 카메라 센서(310)에서 획득되는 영상에 존재하는 장애물과 라이다 센서(310)를 통해 파악된 장애물의 위치를 매칭시켜 장애물 영상을 생성할 수 있다.
여기서 ‘장애물 영상’은 카메라 센서(310)에서 획득되는 영상에 존재하는 장애물을 강조하여 표시하는 영상이다. 일 실시예로서 선행 차량이나 가드레일 등과 같은 일정 크기 이상의 물체는 카메라 센서(310)의 영상에서 쉽게 인지할 수 있으나, 포트 홀이나 차량의 낙하물과 같은 물체는 카메라 센서(310)의 영상에서 쉽게 인지할 수 없는 경우가 많이 있다.
따라서, 라이다 센서(310)를 통해 파악된 장애물의 위치와 카메라 센서(310)의 영상에 존재하는 장애물을 매칭시킴으로써 주행 중 존재하는 장애물의 검출 정확도를 높일 수 있다. 그리고 주행 중 존재하는 장애물을 강조하는 장애물 영상을 제공함으로써 자율 주행이 아닌 경우 운전자가 인지하지 못할 수 있는 장애물에 대한 정보를 제공하여 안전 운전에 기여할 수 있다.
장애물 영상 생성부(400)는 전술한 방법으로 장애물 영상을 생성한 후 자기 차량과 장애물과의 충돌 가능성을 판단할 수 있는 정보로서 충돌 가능성 판단부(500)에 제공한다. 물론, 장애물에 대한 영상은 자기 차량과의 충돌 가능성을 판단할 때 자료로 제공되기도 하고, LCD와 같은 별도의 디스플레이를 통해 자기 차량에 탑재한 탑승자에게 제공될 수 있다.
제1 센서부(100)로부터 자기 차량의 차속, 가속도 및 조향각과 같은 자기 차량의 주행정보가 제공되고 제2 센서부(300)로부터 계산된 주행 궤적 내에 존재하는 장애물에 대한 장애물 정보가 제공되면, 충돌 가능성 판단부(500)는 자기 차량의 주행정보와 장애물 정보를 분석하여 자기 차량과 다른 차량과 같은 장애물과의 충돌 가능성을 판단한다.
그리고 자기 차량과 계산된 주행 궤적 내에 존재하는 다른 차량과 같은 장애물과 충돌 가능성이 있다고 판단되는 경우, 충돌 가능성 판단부(500)는 자기 차량과 장애물과 충돌 가능성에 대한 정보를 제어부(600)에 제공한다. 따라서, 제어부(600)는 자기 차량과 장애물과 충돌 가능성이 있다고 판단되면 자기 차량의 주행 관련 액츄에이터(700), 즉 가속 페달 모터(710), 브레이크 페달 모터(720) 및 핸들 모터(730)를 선택적으로 자기 차량과 다른 차량을 포함하는 장애물과의 충돌을 회피할 수 있도록 한다.
도 2는 도 1에 개시된 차량 주행 중 장애물 정보 제공 장치에 의해 장애물 정보를 제공하는 과정을 보인 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 차량, 즉 자율주행차량은 해당 자율주행차량에 탑재된 자율주행 프로그램과 해당 자율주행차량에 탑재된 각종 센서들에 의해 수집되는 차량의 주변정보와 차량의 상태정보를 근거로 주행 관련 액츄에이터(700), 즉 가속 페달 모터(710), 브레이크 페달 모터(720) 및 핸들 모터(730)를 선택적으로 구동시켜 사전에 설정된 목적지까지 이동경로(도로)를 따라 주행하게 된다. 자율주행차량의 목적지까지의 이동경로 검색 및 안내를 위해 지도정보와 같은 각종 정보가 제공될 수 있다.
위와 같이 자율주행차량이 이동경로를 따라 목적지를 향해 주행하는 중에 제1 센서부(100), 즉 차속 감지 센서(110), 가속도 센서(120) 및 조향각 센서(130)는 자기 차량의 차속, 가속도 및 조향각을 포함하는 자기 차량의 주행정보를 수집 (S11)하여 주행 궤적 계산부(200)에 전송하게 된다.
위와 같이 자기 차량의 차속, 가속도 및 조향각을 포함하는 주행정보가 수집되면, 주행 궤적 계산부(200)는 자기 차량의 차속, 가속도 및 조향각을 포함하는 주행정보를 통합하여 이를 근거로 자기 차량의 주행 궤적을 계산(S12)하게 된다. 이때 자기 차량의 주행 궤적은 주행정보의 종류가 더해짐에 따라 정확도가 높아질 수 있다.
이렇게 자기 차량의 주행 궤적이 계산된 상태에서, 제2 센서부(300), 즉 카메라 센서(310) 및 라이다 센서(320)는 계산된 주행 궤적 내에서 다른 차량을 포함하는 장애물을 검출하게 된다. 즉, 장애물 영상 생성부(400)는 제2 센서부(300)의 카메라 센서(310) 및 라이다 센서(320)에 의해 검출되는 장애물 정보에 의해 계산된 주행 궤적 내에 다른 차량을 포함하는 장애물이 있는가를 확인하게 된다(S13).
여기서, 라이다 센서(310)를 통해 파악된 장애물의 위치와 카메라 센서(310)의 영상에 존재하는 장애물을 매칭시킨 장애물 영상을 생성할 수 있다. 이는 라이다 센서(310)의 높은 정확도를 이용하여 파악된 장애물의 위치와 카메라 센서(310)의 영상에 존재하는 장애물을 매칭시킴으로써 주행 중 존재하는 장애물의 검출 정확도를 높일 수 있다.
S13 단계의 확인 결과, 자기 차량이 주행해야 하는 계산된 주행 궤적 내에 다른 차량을 포함하는 장애물이 있는 경우, 장애물 영상 생성부(400)는 해당 장애물에 대한 영상을 생성(S14)하고 해당 장애물 정보 및 영상을 충돌 가능성 판단부(500)에 전송하게 된다. 물론, 장애물에 대한 영상은 자기 차량과의 충돌 가능성을 판단할 때 자료로 활용되기도 하고, LCD와 같은 별도의 디스플레이를 통해 자기 차량에 탑재한 탑승자에게 제공될 수 있다.
그리하면, 충돌 가능성 판단부(500)는 자기 차량의 주행정보 및 장애물 정보, 즉 제1 센서부(100)에 의해 검출되는 자기 차량의 현재 속도와 자기 차량으로부터 장애물까지의 거리를 기초로 자기 차량과 장애물과의 충돌 가능성을 판단하게 된다(S15).
그리고, 충돌 가능성 판단부(500)에 의해 자기 차량과 장애물과의 충돌 가능성이 있다고 판단(S16)되는 경우, 제어부(600)는 자기 차량의 주행 관련 액츄에이터(700), 즉 가속 페달 모터(710), 브레이크 페달 모터(720) 및 핸들 모터(730)를 선택적으로 구동(S17)시켜 자기 차량이 장애물과 충돌하지 않고 사전에 설정된 목적지까지 이동경로(도로)를 따라 안전하게 주행할 수 있도록 제어할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량 주행 중 장애물 정보 제공 장치의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량 주행 중 장애물 정보 제공 장치는 제1 센서부(100), 주행 궤적 계산부(200), 제2 센서부(300), 장애물 영상 생성부(400), 장애물의 속도를 검출하는 속도 감지센서(800), 충돌 가능성 판단부(500), 제어부(600) 및 차량의 주행 관련 액츄에이터(700)를 포함하여 구성된다. 위와 같은 차량 주행 중 장애물 정보 제공 장치는 위의 실시 예와 마찬가지로 자율주행차량에 적용될 수 있다.
도 3의 구성요소를 살펴보면, 제1 센서부(100)는 차속 감지센서(110), 가속도 센서(120) 및 조향각 센서(130)로 구성되어, 자기 차량의 주행정보, 즉 자기 차량의 차속, 가속도 및 조향각과 같은 주행정보를 검출한다. 여기서, 차속 감지 센서(110)는 자기 차량의 현재 속도를 검출하고, 가속도 센서(120)는 브레이크가 가속 페달의 작동에 따라 변화하는 자기 차량의 속도 변화, 즉 자기 차량의 가속도를 검출하며, 조향각 센서(130)는 핸들에 의해 변하는 바퀴가 향하는 방향을 검출한다.
즉, 제1 센서부(100)는 목적지까지 이동경로(도로)를 따라 주행하는 자기 차량이 도로 여건이나 기타 주변 환경에 따라 가속 페달, 브레이크 및 핸들을 자동으로 조작해서 변하는 차속, 가속도 및 조향각 등과 같은 자기 차량의 주행정보를 검출한다.
위의 실시 예에서는 자기 차량의 주행정보를 검출하는 센서로서 차속 감지센서, 가속도 센서 및 조향각 센서를 예로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 자기 차량의 엔진이나 기타 다양한 정보를 검출할 수 있는 센서를 더 포함하여 구성될 수 있다.
위와 같이 제1 센서부(100)에 의해 검출되는 차속, 가속도 및 조향각과 같은 자기 차량의 주행정보가 전송되는 주행 궤적 계산부(200)는 제1 센서부(100)를 구성하는 각종 센서에 의해 검출되는 차속, 가속도 및 조향각과 같은 자기 차량의 주행정보를 통합 분석하여 자기 차량이 주행할 주행 궤적을 계산한다.
즉, 주행 궤적 계산부(200)는 자율주행차량이 탑재된 자율주행 프로그램에 의해 목적지까지의 이동경로를 따라 주행하는 중에 다른 차량과 같은 장애물이나 기타 도로 환경에 따라 브레이크나 가속 페달 및 핸들을 조작하였을 때, 제1 센서부(100)에 의해 검출되는 차속, 가속도 및 조향각을 분석하여 자기 차량이 주행할 주행 궤적을 계산하는 것이다.
여기서, 차속, 가속도 및 조향각은 별도의 센서에 의해 감지하지 않고 자기 차량이 사전에 설정된 목적지까지 주행하기 위해 목적지까지의 이동경로, 즉 도로 조건에 맞게 자기 차량의 차속이나 가속도 및 조향각을 자동 조절하므로 이를 활용할 수 있으나, 이는 이론상으로 얻어지는 주행정보이나 실질적으로 도로를 주행하면서 변화하는 주변 환경에 따라 조정된 실질적인 자기 차량의 차속, 가속도 및 조향각과 같은 자기 차량의 주행정보를 수집하기 위해 별도의 센서를 둘 수 있다.
이렇게 주행 궤적 계산부(200)가 자기 차량의 주행 궤적을 계산하고 나면, 카메라 센서(310) 및 라이다(LIDAR) 센서(320)로 구성되는 제2 센서부(300)는 주행 궤적 계산부(200)에 의해 계산된 주행 궤적 내에서 다른 차량을 포함하는 장애물을 검출한다. 다시 말해, 제2 센서부(300)는 자기 차량의 주행 궤적 내에 존재하는 자기 차량이 계산된 주행 궤적을 따라 주행시 장애가 되는 다른 차량과 같은 장애물을 검출하는 것이다.
여기서, 라이다(LIDAR, Light Detection And Ranging) 센서(310)는 주변을 3D로 인식하는 것으로서, 전파 대신 레이저 즉 빛을 주변에 쏴 물체에 대한 3차원 정보와 정확한 방향과 거리를 인식하고, 음파보다 더욱 정확하고 거울의 회전을 이용하기 때문에 여러 방향을 한꺼번에 스캔할 수 있다. 이는 카메라 센서와 함께 자율주행차량의 구현에 필수적인 센서다.
이에 앞서, 속도 감지 센서(800)는 계산된 주행 궤적 내에 존재하는 다른 차량을 포함하는 장애물의 속도, 즉 다른 차량의 속도를 검출하여 충돌 가능성 판단부(500)에 제공한다. 즉, 속도 감지 센서(800)는 주행 궤적 내에 존재하는 장애물이 정지된 상태인지 혹은 특정 속도로 움직이는 장애물인지를 검출하게 되는데, 이는 자기 차량과 장애물과의 상대 속도를 확인하기 위한 것이다.
장애물 영상 생성부(400)는 제2 센서부(300)에 의해 검출되는 장애물 정보를 분석하여 계산된 자기 차량의 주행 궤적 내에 자기 차량의 주행에 장애가 되는 다른 차량과 같은 장애물이 존재하는가를 확인하여, 존재시 각각의 센서에 의해 검출되는 영상, 즉 장애물 정보를 생성하고, 이를 자기 차량과 장애물과의 충돌 가능성을 판단할 수 있는 정보로서 충돌 가능성 판단부(500)에 제공한다. 물론, 장애물에 대한 영상은 자기 차량과의 충돌 가능성을 판단할 때 자료로 제공되기도 하고, LCD와 같은 별도의 디스플레이를 통해 자기 차량에 탑재한 탑승자에게 제공될 수 있다.
제1 센서부(100)로부터 자기 차량의 차속, 가속도 및 조향각과 같은 자기 차량의 주행정보가 제공되고 제2 센서부(300)로부터 계산된 주행 궤적 내에 존재하는 장애물에 대한 장애물 정보가 제공되며, 속도 감지 센서(800)로부터 장애물의 속도가 제공되면, 충돌 가능성 판단부(500)는 자기 차량의 주행정보와 장애물 정보 및 장애물의 속도를 분석하여 자기 차량과 다른 차량과 같은 장애물과의 충돌 가능성을 판단한다.
그리고 자기 차량과 계산된 주행 궤적 내에 존재하는 다른 차량과 같은 장애물과 충돌 가능성이 있다고 판단되는 경우, 충돌 가능성 판단부(500)는 자기 차량과 장애물과 충돌 가능성에 대한 정보를 제어부(600)에 제공한다. 따라서, 제어부(600)는 자기 차량과 장애물과 충돌 가능성이 있다고 판단되면 자기 차량의 주행 관련 액츄에이터(700), 즉 가속 페달 모터(710), 브레이크 페달 모터(720) 및 핸들 모터(730)를 선택적으로 자기 차량과 다른 차량을 포함하는 장애물과의 충돌을 회피할 수 있도록 한다.
도 4는 도 3에 개시된 차량 주행 중 장애물 정보 제공 장치에 의해 장애물 정보를 제공하는 과정을 보인 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 차량, 즉 자율주행차량은 해당 자율주행차량에 탑재된 자율주행 프로그램과 해당 자율주행차량에 탑재된 각종 센서들에 의해 수집되는 차량의 주변정보와 차량의 상태정보를 근거로 주행 관련 액츄에이터(700), 즉 가속 페달 모터(710), 브레이크 페달 모터(720) 및 핸들 모터(730)를 선택적으로 구동시켜 사전에 설정된 목적지까지 이동경로(도로)를 따라 주행하게 된다. 자율주행차량의 목적지까지의 이동경로 검색 및 안내를 위해 지도정보와 같은 각종 정보가 제공될 수 있다.
위와 같이 자율주행차량이 이동경로를 따라 목적지를 향해 주행하는 중에 제1 센서부(100), 즉 차속 감지 센서(110), 가속도 센서(120) 및 조향각 센서(130)는 자기 차량의 차속, 가속도 및 조향각을 포함하는 자기 차량의 주행정보를 수집 (S21)하여 주행 궤적 계산부(200)에 전송하게 된다.
위와 같이 자기 차량의 차속, 가속도 및 조향각을 포함하는 주행정보가 수집되면, 주행 궤적 계산부(200)는 자기 차량의 차속, 가속도 및 조향각을 포함하는 주행정보를 통합하여 이를 근거로 자기 차량의 주행 궤적을 계산(S22)하게 된다. 이때 자기 차량의 주행 궤적은 주행정보의 종류가 더해짐에 따라 정확도가 높아질 수 있다.
이렇게 자기 차량의 주행 궤적이 계산된 상태에서, 제2 센서부(300), 즉 카메라 센서(310) 및 라이다 센서(320)는 계산된 주행 궤적 내에서 다른 차량을 포함하는 장애물을 검출하게 된다. 즉, 장애물 영상 생성부(400)는 제2 센서부(300)의 카메라 센서(310) 및 라이다 센서(320)에 의해 검출되는 장애물 정보에 의해 계산된 주행 궤적 내에 다른 차량을 포함하는 장애물이 있는가를 확인하게 된다(S23).
S23 단계의 확인 결과, 자기 차량이 주행해야 하는 계산된 주행 궤적 내에 다른 차량을 포함하는 장애물이 있는 경우, 장애물 영상 생성부(400)는 해당 장애물에 대한 영상을 생성(S24)하고 해당 장애물 정보 및 영상을 충돌 가능성 판단부(500)에 전송하게 된다. 물론, 장애물에 대한 영상은 자기 차량과의 충돌 가능성을 판단할 때 자료로 활용되기도 하고, LCD와 같은 별도의 디스플레이를 통해 자기 차량에 탑재한 탑승자에게 제공될 수 있다.
또한, 속도 감지 센서(800)는 계산된 주행 궤적 내에 존재하는 다른 차량과 같은 장애물의 속도를 검출하여 충돌 가능성 판단부(500)에 제공하게 된다(S25). 이렇게 속도 감지 센서(800)에 의해 장애물의 속도는 자기 차량과 장애물과 상대속도를 검출하기 위한 값이다. 즉, 장애물의 속도는 다른 차량과 같은 장애물이 자기 차량과 얼마만큼의 속도 차이로 주행하고 있는가를 확인하기 위한 값이다.
그리하면, 충돌 가능성 판단부(500)는 자기 차량의 주행정보, 장애물 정보 및 장애물의 속도, 즉 제1 센서부(100)에 의해 검출되는 자기 차량의 현재 속도와 자기 차량으로부터 장애물까지의 거리를 기초로 자기 차량과 장애물과의 충돌 가능성을 판단하게 된다(S26).
그리고, 충돌 가능성 판단부(500)에 의해 자기 차량과 장애물과의 충돌 가능성이 있다고 판단(S27)되는 경우, 제어부(600)는 자기 차량의 주행 관련 액츄에이터(700), 즉 가속 페달 모터(710), 브레이크 페달 모터(720) 및 핸들 모터(730)를 선택적으로 구동(S28)시켜 자기 차량이 장애물과 충돌하지 않고 사전에 설정된 목적지까지 이동경로(도로)를 따라 안전하게 주행할 수 있도록 제어할 수 있다.
즉, 제어부(600)는 가속 페달과 브레이크 페달 및 핸들을 조작하여 자기 차량이 계산된 주행 궤적 내에 존재하는 다른 차량과 같은 장애물과 충돌하지 않고 이동경로, 즉 주행중인 도로의 제한 속도를 지키면서 목적지까지 이동할 수 있도록 자기 차량의 주행을 제어할 수 있다.
이상에서는 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명에 따른 차량 주행 중 장애물 정보 제공 장치 및 방법의 몇 가지 실시 예에 대해 설명하였다. 이러한 실시 예들은 본 발명의 청구범위에 기재된 기술 사상에 포함되는 것이다. 또한, 이러한 실시 예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 본 발명의 청구범위를 해석함에 있어 한정 해석해서는 아니 된다.
100 : 제1 센서부 110 : 차속 감지 센서
120 : 가속도 센서 130 : 조향각 센서
200 : 주행 궤적 계산부 300 : 제2 센서부
310 : 카메라 센서 320 : 라이다 센서
400 : 장애물 영상 생성부 500 : 충돌 가능성 판단부
600 : 제어부 700 : 주행 관련 액츄에이터
710 : 가속 페달 모터 720 : 브레이크 페달 모터
730 : 핸들 모터 800 : 속도 감지 센서

Claims (7)

  1. 주행 중 장애물 정보를 제공하는 장치에 있어서,
    제1 센서부에서 검출되는 자기 차량의 주행정보를 통합하여 상기 자기 차량의 주행 궤적을 계산하는 주행 궤적 계산부;
    제2 센서부에서 획득되는 주행 영상과 상기 자기 차량의 주행 방향에 존재하는 장애물의 위치 정보를 통합하여 장애물 영상을 생성하는 장애물 영상 생성부;
    상기 제1 센서부에 의해 검출되는 상기 자기 차량의 현재 속도와 상기 자기 차량으로부터 상기 장애물까지의 거리를 기초로 상기 자기 차량의 주행 궤적 내에서 상기 자기 차량과 상기 장애물과의 충돌 가능성을 판단하는 충돌 가능성 판단부; 및
    상기 충돌 가능성이 있다고 판단되면 상기 자기 차량의 주행 관련 액츄에이터를 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 주행 중 장애물 정보 제공 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 센서부는 조향각 센서 및 차속 감지센서를 포함하고, 상기 제2 센서부는 카메라 센서와 라이다 센서로 구성되며 상기 카메라 센서는 상기 주행 영상을 획득하고 상기 라이다 센서는 상기 장애물의 위치 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 주행 중 장애물정보 제공 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 장애물 영상 생성부는 상기 주행 영상에서 장애물을 검출하고, 상기 라이다 센서에서 획득되는 장애물의 위치 정보를 상기 주행 영상에서 검출된 장애물과 매칭시켜, 상기 검출된 장애물이 강조되어 표시되는 상기 장애물 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 주행 중 장애물정보 제공 장치.
  4. 장애물 정보 제공 장치가 주행 중 장애물 정보를 제공하는 방법에 있어서,
    (a) 제1 센서부에서 검출되는 자기 차량의 주행정보를 통합하여 상기 자기 차량의 주행 궤적을 계산하는 단계;
    (b) 제2 센서부에서 획득되는 주행 영상과 상기 자기 차량의 주행 방향에 존재하는 장애물의 위치 정보를 통합하여 장애물 영상을 생성하는 단계;
    (c) 상기 제1 센서부에 의해 검출되는 상기 자기 차량의 현재 속도와 상기 자기 차량으로부터 상기 장애물까지의 거리를 기초로 상기 자기 차량의 주행 궤적 내에서 상기 자기 차량과 상기 장애물과의 충돌 가능성을 판단하는 단계; 및
    (d) 상기 충돌 가능성이 있다고 판단되면 상기 자기 차량의 주행 관련 액츄에이터를 제어하는 단계를 포함하여 구성되는 주행 중 장애물 정보 제공 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 센서부는 조향각 센서 및 차속 감지센서를 포함하고, 상기 제2 센서부는 카메라 센서와 라이다 센서로 구성되며 상기 카메라 센서는 상기 주행 영상을 획득하고 상기 라이다 센서는 상기 장애물의 위치 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 주행 중 장애물정보 제공 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 (b) 단계는 상기 주행 영상에서 장애물을 검출하고, 상기 라이다 센서에서 획득되는 장애물의 위치 정보를 상기 주행 영상에서 검출된 장애물과 매칭시켜, 상기 검출된 장애물이 강조되어 표시되는 상기 장애물 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 주행 중 장애물정보 제공 방법.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 따른 방법을 수행하기 위한 일련의 명령을 포함하는 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
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KR20210097234A (ko) * 2020-01-28 2021-08-09 한양대학교 에리카산학협력단 가상핸들을 구비하는 자율주행 차량 시스템 및 그 운행 방법

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