KR20190004567A - 차량의 자율주행 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 원격 조정을 통해 차량의 운행을 제어할 수 있는 차량의 자율주행 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 차량의 자율주행 시스템은, 차량 상태 및 차량 주변 환경을 센싱하여 센싱 데이터를 생성하는 센서부, 상기 센싱 데이터를 통해 차량의 상황을 판단하는 ECU(electronic control unit), 상기 ECU가 판단한 상기 차량의 상황을 통해 상기 차량을 원격으로 제어하는 원격 조정부 및 상기 원격 조정부가 생성한 제어 신호에 기초하여 상기 차량의 주행을 제어하는 컨트롤러부를 포함한다.

Description

차량의 자율주행 시스템 및 방법{System and Method for Autonomous Diving Of Vehicle}
본 발명은 차량의 자율주행 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 원격 조정을 통해 차량의 운행을 제어할 수 있는 차량의 자율주행 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근에 들어, 운전자의 주행에 도움을 주는 것을 넘어서 차량 스스로 경로 상에 존재하는 위험 요소를 분석 및 판단하여 운전자의 조작 없이도 주행하는 자율주행에 대한 기술개발이 이루어지고 있다.
그러나, 현재 개발된 자율주행 시스템은 차량 주변의 상태 인식, 판단 및 제어 알고리즘이 차량 내에서 수행되고 있으나, 주행 안전을 완벽하게 보장할 수 없는 한계가 있다.
자율주행 알고리즘은 인공지능에 의해서 운전 조작의 판단 및 제어가 이루어지고 있으며, 소프트웨어와 하드웨어에 오류 또는 결함이 발생하는 경우, 운행의 안전을 보장할 수 없는 문제점이 있다. 또한, 자율주행의 오작동 발생 시 발생하는 사고의 책임 소재가 분명하지 않아 법적 분쟁이 발생하는 등 사회적 갈등을 유발시키는 또 다른 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보: 10-2011-0041948(2011. 04. 22)
본 발명은 앞에서 설명한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 원격 조정을 통해 차량의 운행을 제어할 수 있는 차량의 자율주행 시스템 및 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명의 기술적 과제는 차량의 상황을 판단하여 이에 맞는 차량의 운전 모드를 판단하고, 차량의 제어모드에 기초하여 차량을 제어하는 차량의 자율주행 시스템 및 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명의 실시예에 따라 차량의 자율주행 시스템을 제공한다. 차량의 자율주행 시스템은 차량 상태 및 차량 주변 환경을 센싱하여 센싱 데이터를 생성하는 센서부, 상기 센싱 데이터를 통해 차량의 상황을 판단하는 ECU(electronic control unit); 상기 ECU가 판단한 상기 차량의 상황을 통해 상기 차량을 원격으로 제어하는 원격 조정부 및 상기 원격 조정부가 생성한 제어 신호에 기초하여 상기 차량의 주행을 제어하는 컨트롤러부를 포함한다.
일 예에 의하여, 상기 원격 조정부는 상기 차량의 상황을 통신부를 통해 원격 조정 센터로 전송하고, 상기 원격 조정 센터는 상기 원격 조정부를 통해 상기 차량을 제어한다.
일 예에 의하여, 상기 원격 조정부는 자율주행 알고리즘을 포함하는 보조 ECU를 포함하고, 상기 통신부가 상기 차량의 상황을 상기 원격 조정 센터로 전송하지 못하는 경우, 상기 원격 조정부는 상기 자율주행 알고리즘을 이용하여 상기 차량을 제어한다.
일 예에 의하여, 상기 차량의 상황은 운전자가 상기 차량을 제어할 수 없는 상황을 포함한다.
일 예에 의하여, 상기 원격 조정부는 상기 센싱 데이터를 실시간으로 수신하고, 상기 원격 조정부는 상기 센싱 데이터를 통해 상기 차량의 상황을 자체적으로 파악하는 보조 ECU를 포함한다.
일 예에 의하여, 상기 ECU는 조향 변화 및 브레이크의 동작 변화를 포함하는 상기 차량에 인가되는 운전자의 제어 상태에 대한 정보를 추가적으로 수신하여 상기 차량의 상황을 판단한다.
일 예에 의하여, 상기 센서부는, 차량의 전방, 후방 및 좌/우 측방을 촬영하여 영상 데이터를 생성하는 카메라 센서, 차량의 전방, 후방, 좌/우 측방 영역을 센싱하여 레이더 센싱 데이터를 생성하는 레이더 센서 및 차량의 현재 위치 정보를 생성하는 GPS(Global Positioning System)를 포함한다.
일 예에 의하여, 상기 센서부는, 상기 차량 내에 위치하는 운전자의 상태를 모니터링하는 차량 내부 센서를 포함하고, 상기 ECU 또는 상기 원격 조정부는 상기 차량 내부 센서가 센싱한 상기 운전자의 상태를 분석하여 상기 운전자가 상기 차량을 제어할 수 있는 상황인지는 판단한다.
일 예에 의하여, 상기 컨트롤러부는, 차량의 거동을 제어하는 차량자세 컨트롤러, 스티어링 휠의 조향을 제어하는 조향 컨트롤러, 엔진의 구동을 제어하는 엔진 컨트롤러, 쇽업 쇼버의 감쇠력을 가변으로 제어하는 서스펜션 컨트롤러, 브레이크의 동작을 제어하는 브레이크 컨트롤러를 포함한다.
일 예에 의하여, 상기 제어 신호는, 상기 차량자세 컨트롤러를 제어하기 위한 제1 제어신호, 상기 조향 컨트롤러를 제어하기 위한 제2 제어신호, 상기 엔진 컨트롤러를 제어하기 위한 제3 제어신호, 상기 서스펜션 컨트롤러를 제어하기 위한 제4 제어신호 및 상기 브레이크 컨트롤러를 제어하기 위한 제5 제어신호를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 차량의 자율주행 시스템을 제공한다. 자율주행 시스템은 차량 상태 및 차량 주변 환경을 센싱하여 센싱 데이터를 생성하는 센서부, 상기 센싱 데이터를 통해 차량의 상황을 판단하는 ECU(electronic control unit), 상기 ECU로부터 상기 차량의 상황을 수신하여 원격 조정 센터로 전송하고, 상기 원격 조정 센터로부터 상기 차량을 제어하는 원격 신호를 수신받아 상기 차량을 제어하는 원격 조정부 및 상기 ECU 또는 상기 원격 조정부가 생성한 제어 신호에 기초하여 상기 차량의 주행을 제어하는 컨트롤러부를 포함하고, 상기 ECU는 상기 차량의 상황을 통해 자율주행모드, 일반모드 또는 원격제어모드 중 어느 하나의 모드로 상기 차량을 제어한다.
일 예에 의하여, 상기 차량의 상황을 판단한 결과 운전자가 상기 차량을 제어할 수 없는 경우, 상기 ECU는 자율주행모드 또는 원격제어모드 중 어느 하나의 모드로 상기 차량을 제어한다.
일 예에 의하여, 상기 원격 조정부와 상기 원격 조정 센터 간의 통신이 불가능한 경우, 상기 ECU는 자율주행모드로 상기 차량을 제어한다.
일 예에 의하여, 상기 차량의 상황을 판단한 결과 운전자가 상기 차량을 제어할 수 있는 경우, 상기 ECU는 일반모드로 상기 차량을 제어하고, 상기 일반모드는 운전자가 상기 차량을 직접 제어하는 모드이다.
일 예에 의하여, 상기 센서부는, 상기 차량 내에 위치하는 운전자의 상태를 모니터링하는 차량 내부 센서를 포함하고, 상기 ECU 또는 상기 원격 조정부는 상기 차량 내부 센서가 센싱한 상기 운전자의 상태를 분석하여 상기 운전자가 상기 차량을 제어할 수 있는 상황인지는 판단한다.
본 발명의 실시 예에 따른 차량의 자율주행 시스템 및 방법은 원격 조정을 통해 차량의 운행을 제어할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 차량의 자율주행 시스템 및 방법은 원격 조정부에서 수신된 차량 제어신호에 기초하여 차량의 차량자세 컨트롤러, 조향 컨트롤러, 엔진 컨트롤러, 서스펜션 컨트롤러 및 브레이크 컨트롤러를 제어함으로써 원격으로 자율주행이 이루어지도록 할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 차량의 자율주행 시스템 및 방법은 통신 서비스의 불능 시, 원격 조정이 아닌 차량 자체에 구비된 자율주행 알고리즘을 통해서 자율주행을 수행할 수도 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 차량의 자율주행 시스템 및 방법은 차량의 상황에 따라 차량의 제어 모드를 일반모드, 자율 주행 모드 및 원격 제어 모드로 설정할 수 있고, 이를 기반으로 차량을 안전하게 운행하는데 도움을 줄 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 자율주행 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 센서부를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 ECU의 차량 주행 모드를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 원격 조정부를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 자율주행 시스템의 컨트롤러부를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 자율주행 방법을 나타내는 순서도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량의 자율주행 방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 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.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 자율주행 시스템을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 본 발명의 실시 예들에 따른 차량의 자율주행 시스템(100)은 센서부(110), ECU(120, electronic control unit), 원격 조정부(130), 컨트롤러부(140) 및 원격 조정 센터(200)를 포함한다.
센서부(110)는 차량 상태, 차량 주변 환경 및 운전자의 상태를 센싱하여 센싱 데이터를 생성할 수 있다. 일 예로, 차량 상태는 차량의 회손 정도 및 차량의 고장 유무를 포함할 수 있고, 차량 주변 환경은 차량 주변의 사고 유무 및 차량 주변의 장애물 유무를 포함할 수 있고, 운전자의 상태는 운전자가 부상을 당했는지, 운전자의 건강에 문제가 생겼는지 및 운전자가 음주 상태인지를 포함할 수 있다. 센서부(110)가 센싱한 데이터는 ECU(120) 및 원격 조정부(130)로 전송될 수 있다. 센서부(110)가 센싱한 데이터는 차량 내에 제공되는 별도의 표시 장치를 통해 데이터 또는 영상으로 표시될 수 있다.
ECU(120)는 센싱 데이터를 통해 차량의 상황을 판단할 수 있다. 일 예로, 차량의 상황은 운전자가 차량의 제어할 수 있는지 여부를 의미할 수 있다. 즉, 차량의 상황은 운전자의 상태가 차량을 제어할 수 있는 상태인지, 차량 상태가 운전자가 제어하기 어려울 정도로 회손되었는지, 차량 주변 환경이 운전자가 원활한 주행을 하기 어려운 정도인지 여부를 포함할 수 있다. 다른 예로, ECU(120)는 조향 변화 및 브레이크의 동작 변화를 포함하는 차량에 인가되는 운전자의 제어 상태에 대한 정보를 추가적으로 수신하여 차량의 상황을 판단할 수 있다. 예를 들어, ECU(120)는 운전자의 제어 상태가 차량 상태 및 차량 주변의 상황과 서로 부합하지 않는 경우 운전자가 차량을 제어할 수 없는 상태라고 판단할 수 있다. ECU(120)는 차량의 상황을 기초로 제어신호를 컨트롤러부(140)로 전송하여 컨트롤러부(140)를 제어하거나 원격 조정부(130)를 제어하여 차량의 주행을 제어할 수 있다.
원격 조정부(130)는 ECU(120)가 판단한 차량의 상황을 기초로 차량을 원격으로 제어할 수 있다. 원격 조정부(130)는 차량의 상황을 원격 조정 센터(200)로 전송할 수 있고, 원격 조정 센터(200)는 원격 조정부(130)로 차량을 원격으로 제어하기 위한 원격 신호를 전송할 수 있다. 원격 조정부(130)는 원격 신호를 제어 신호로 변화하여 컨트롤러부(140)를 직접 제어할 수 있고, 이를 통해 차량의 주행을 제어할 수 있다.
컨트롤러부(140)는 ECU(120) 및 원격 조정부(130)가 전송한 제어 신호를 수신하여 차량의 주행을 제어할 수 있다. 컨트롤러부(140)는 차량자세, 조향, 엔진, 서스펜션 및 브레이크 등을 제어할 수 있다.
원격 조정 센터(200)는 원격 조정부(130)에 원격 신호를 전송하는 것을 통해 차량의 주행을 제어할 수 있다. 원격 조정 센터(200)는 원격 조정부(130)로부터 차량의 상황을 전달받을 수 있고, 이를 토대로 차량을 원격으로 제어할 수 있다. 운전자가 차량을 제어할 수 없는 상황 하에서 원격 조정 센터(200)가 차량을 제어하게 된다. 원격 조정 센터(200)를 통한 차량의 제어는 차량 외부에 위치하는 원격 조종사가 차량을 제어하는 것일 수 있다. 즉, 운전자가 아닌 다른 사람이 차량 외부에서 운전자가 탄 차량을 원격으로 제어하는 것이 원격 조정부(130) 및 원격 조정 센터(200) 간의 통신을 통해 구현될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 운전자가 차량을 원활히 제어할 수 없는 상황 하에서 원격 조정부(130)와 원격 조정 센터(200) 간의 통신을 통해 차량을 원격으로 제어할 수 있다. 원격 조정 센터(200)의 제어를 통해 차량을 제어할 수 있는바 일종의 대리 운전이 가능할 수 있다. 또한, 기존의 자율주행 시스템을 통해 차량을 주행하다가 사고가 나는 경우 누구의 잘못인지 그 책임 소재 파악이 어려운 면이 있었다. 다만, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 자율주행 시스템은 원격 조정 센터(200)(즉, 원격 조종사)가 차량을 제어하다가 사고가 나는 경우, 원격 조정 센터(200)의 책임소재가 명확해 질 수 있다. 이는 보험사의 사업에 큰 파급효과가 있을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 원격 조종사에 의한 대리운전이 가능해지는바 대리운전 사업에 큰 파급효과가 있을 수 있고, 원격 조정 센터(200)와 원격 조정부(130) 간의 실시간 통신이 중요하므로 통신사업에도 큰 파급효과가 있을 수 있다. 또한, 본 발명은 원격 조정이 가능한 모듈 개발을 통해 자동차 사업에도 큰 영향을 미칠 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 센서부를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 센서부(110)는 카메라 센서(112), 레이더 센서(114), GPS(116, Global Positioning System), 경로정보 생성부(118)를 포함한다.
카메라 센서(112)는 렌즈, 렌즈 홀더, 이미지 센서, 이미지 프로세서 및 카메라 MCU(micro controller unit)을 포함하며, 이미지 프로세서는 이미지 센서로부터 이미지 데이터를 수신하며 이를 위해 이미지 프로세서와 이미지 센서는 커넥터를 통해 연결될 수 있다. 카메라 MCU는 이미지 프로세서가 프로세싱 한 영상 데이터를 수신하며, 그 영상 데이터를 ECU(120)로 전송한다. 여기서, 카메라 센서(112)는 모노 카메라, 스테레오 카메라 또는 서라운드 비전(surround vision) 카메라를 포함할 수 있으며, 자차량의 전방, 후방 및 좌/우 측방을 촬영하여 영상 데이터를 생성한다.
레이더 센서(114)는 레이더 모듈 및 레이더 MCU를 포함하여, 레이더 모듈과 레이더 MCU는 상호 연결되어 데이터를 송수신한다. 레이더 센서(114)의 레이더 센싱 데이터는 ECU(120)로 전송된다.
GPS(116)는 위성과의 통신을 이용해 자동차의 위치, 속도 및 시간 측정을 할 수 있는 장치이다. 구체적으로 GPS(116)는 위성으로부터 발사되는 전파의 지연시간을 계측하고 궤도로부터의 거리에서 현재의 위치를 구하는 장치이다. GPS(116)에서 수신한 차량 위치 정보는 ECU(120)로 전송된다. 경로정보 생성부(118)는 자동차 실내의 전면부에 설치되는 디스플레이 장치를 통해 맵(map) 정보를 표시하는 장치이다. 구체적으로 map 정보는 메모리 장치에 저장되며 GPS(116) 를 통해 계측한 자동차의 현재 위치를 map 데이터에 표시한다. 경로정보 생성부(118)는 네비게이션 장치 및 네비게이션 장치에 연결된 다른 장치(예컨대, 네비게이션 센싱 출력을 프로세싱하는 네비게이션 프로세서(미도시)를 제어한다.
ECU(120)는 카메라 센서(112)에서 수신된 영상 데이터, 레이더 센서(114)에서 수신된 레이더 센싱 데이터 및 GPS(116)에서 수신된 차량 위치 정보를 수집한 후, 자율주행을 위한 센서부 데이터로 변환한다. 원격 조정부(130)는 복수의 차량 각각으로부터 수신된 센서부 데이터에 기초하여 차량이 주행하는 것과 동일한 차량 상태 및 차량 주변 환경을 화면을 통해 표시한다. 여기서, 원격 조정부(130)에서 표시되는 차량 상태 및 차량 주변 환경을 원격 조종사가 인지할 수 있으며, 원격 조종사는 차량 상태 및 차량 주변 환경을 기준으로 실제 차량을 운전하듯이 가상 차량을 조작한다. 이때, 원격 조정부(130)는 원격 조종사의 가상 차량 조작에 기초하여 차량 제어신호를 생성하고, 생성된 차량 제어신호를 기초로 컨트롤러부(140)를 제어할 수 있다. 즉, 원격 조정부(130)는 개별 차량의 차량 상태 및 차량 주변 환경을 화면을 통해 표시하고, 원격 조종사의 가상 차량 조작에 따른 차량 제어신호를 생성하여 차량을 제어할 수 있다.
여기서, 차량 제어신호는 각 차량에 배치된 차량자세 컨트롤러를 제어하기 위한 제1 제어신호, 조향 컨트롤러를 제어하기 위한 제2 제어신호, 엔진 컨트롤러를 제어하기 위한 제3 제어신호, 서스펜션 컨트롤러를 제어하기 위한 제4 제어신호, 및 브레이크 컨트롤러(145)를 제어하기 위한 제5 제어신호를 포함한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 ECU의 차량 주행 모드를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, ECU(120)는 차량의 상황을 판단하여 차량을 어떤 모드로 제어할 지를 결정할 수 있다. 일 예로, ECU(120)는 차량의 모드를 일반모드, 자율 주행 모드 및 원격 제어 모드로 결정할 수 있다. 일반모드는 차량 내에 위치하는 운전자의 제어에 따라 차량을 주행하도록 하는 모드를 의미할 수 있다. 자율 주행 모드는 ECU(120) 내에 저장된 자율주행 알고리즘을 통해 차량을 제어하는 모드를 의미할 수 있다. 원격 제어 모드는 차량 외부에 위치하는 사람을 통해 차량을 제어하는 것으로 원격 조정 센터(200)의 원격 신호를 통해 차량을 제어하도록 하는 모드를 의미할 수 있다.
ECU(120)는 차량의 상황이 운전자가 차량을 제어할 수 있는 상황이라고 판단하는 경우 차량을 일반모드로 제어할 수 있다. 즉, 운전자는 직접 차량을 제어할 수 있다.
ECU(120)는 차량의 상황이 운전자가 차량을 제어할 수 없는 상황이라고 판단하는 경우 차량을 자율 주행 모드 또는 원격 제어 모드로 제어할 수 있다. 이 때, 원격 조정부(130)와 원격 조정 센터(200) 간의 통신이 원활한 경우에는 ECU(120)는 차량을 원격 제어 모드로 제어할 수 있다. 만약, 원격 조정부(130)와 원격 조정 센터(200) 간의 통신이 불가능한 경우에는 ECU(120)는 차량을 자율 주행 모드로 제어할 수 있다.
상술한 예와 달리, ECU(120)가 운전 모드를 결정하는 것은 사전에 미리 입력된 명령값에 따라 달라질 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 원격 조정부를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 원격 조정부(130)는 보조 ECU(132) 및 통신부(134)를 포함할 수 있다. 원격 조정부(130)는 통신부(134)를 통해 원격 조정 센터(200)와 통신할 수 있다. 이러한 통신부(134)는 센서부(110)가 센싱한 센싱 데이터 및 ECU(120)가 판단한 차량의 상황을 원격 조정 센터(200)로 실시간 전송할 수 있다. 또한, 통신부(134)는 위급한 상황인 경우 보험사 및 의료센터에 연락을 취할 수 있다.
보조 ECU(132)는 차량의 모드가 원격 주행 모드인 경우 원격 조정부(130)가 자체적으로 컨트롤러부(140)를 제어하기 위한 구성일 수 있다. 원격 조정 센터(200)가 원격 조정부(130)로 원격 신호를 전송하면 보조 ECU(132)는 이를 제어신호로 변환하여 컨트롤러부(140)에 제어신호를 전송할 수 있다. 또한, 보조 ECU(132)는 원격 조정부(130)가 센서부(110)로부터 직접 수신한 센싱 데이터를 직접 분석하여 차량의 상황을 자체적으로 파악할 수도 있다. 이를 통해, ECU(120)의 차량의 상황 판단 없이도 원격 조정부(130)가 직접 차량의 상황을 판단하고 컨트롤러부(140)를 제어할 수 있게 된다.
또한, 보조 ECU(132) 내에는 자율주행 알고리즘이 저장될 수 있다. 보조 ECU(132)는 원격 조정부(130)와 원격 조정 센터(200) 간의 통신이 불가능한 경우 차량을 자율주행 알고리즘에 따라 제어할 수 있다. 만약, ECU(120)가 차량을 원격 제어 모드로 제어하라고 원격 조정부(130)에 지시하였더라도 통신부(134)를 통한 통신이 원활하지 않은 경우에는 보조 ECU(132)는 차량을 자율 주행 모드로 제어할 수 있다. 여기서, ECU(120)와 보조 ECU(132) 간의 우선 순위는 미리 설정된 제어값에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 자율주행 시스템의 컨트롤러부를 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 컨트롤러부(140)는 차량자세 컨트롤러(141), 조향 컨트롤러(142), 엔진 컨트롤러(143), 서스펜션 컨트롤러(144) 및 브레이크 컨트롤러(145)를 포함한다.
차량 제어신호에 포함된 제1 제어신호는 차량자세 컨트롤러(141)로 전송되고, 제2 제어신호는 조향 컨트롤러(142)로 전송되고, 제3 제어신호는 엔진 컨트롤러(143)로 전송되고, 제4 제어신호는 서스펜션 컨트롤러(144)로 전송되고, 제5 제어신호는 브레이크 컨트롤러(145)로 전송된다.
차량자세 컨트롤러(141)는 VDC(vehicle dynamic control) 또는 ESP(electrical stability control) 등으로 지칭되며, 핸들 조작이나 노면의 상태 등으로 인해서 자동차의 거동이 급격히 불안정해질 때 제1 제어신호에 기초하여 자동차의 거동을 바로잡는 제어를 수행한다. 예를 들어, 휠 스피드 센서, 조향각 센서, 요 레이트(yaw rate) 센서, 실린더 압력 센서 등의 센서들이 스티어링 휠 조작을 센싱해 스티어링 휠과 바퀴의 진행방향이 어긋나는 경우에, 차량자세 컨트롤러(141)는 브레이크 잠김 방지 기능(ABS) 등을 이용해 각 바퀴의 제동력을 분산하는 제어를 수행한다.
조향 컨트롤러(142)는 수신된 제2 제어신호에 기초하여 스티어링 휠을 구동시키는 전동식 파워스티어링 시스템(MPDS)에 대한 제어를 수행한다. 예를 들어, 자동차가 충돌이 예상되는 경우에 조향 컨트롤러(142)는 충돌을 회피하거나 피해를 최소화할 수 있는 방향으로 자동차의 조향을 제어할 수 있다.
엔진 컨트롤러(143)는 수신된 제3 제어신호에 기초하여 인젝터, 스로틀, 스파크 플러그 등의 구성을 제어하는 역할을 수행한다. 또한, 엔진 컨트롤러(143)는 산소 센서, 공기량 센서, 매니폴드 절대압 센서로부터의 데이터를 ECU(120)가 수신하면, ECU(120)의 제어 명령에 따라서 인젝터, 스로틀, 스파크 플러그 등의 구성을 제어하는 역할을 수행한다.
서스펜션 컨트롤러(144)는 모터 기반의 능동 서스펜션 제어를 수행하는 장치이다. 구체적으로 서스펜션 컨트롤러(144)는 수신된 제4 제어신호에 기초하여 쇽업 쇼버의 감쇠력을 가변적으로 제어해 일반 주행시는 부드러운 승차감을 주도록 하고, 고속 주행 및 자세 변화시에는 딱딱한 승차감을 주도록 하여 승차감 및 주행 안정성을 확보하게 한다. 또한, 서스펜션 컨트롤러(144)는 감쇠력 제어 외에도, 차고 제어, 자세 제어 등을 수행할 수도 있다.
브레이크 컨트롤러(145)는 자동차의 브레이크의 동작 여부를 제어하고 브레이크의 압력을 제어한다. 예를 들어, 브레이크 컨트롤러(145)는 수신된 제5 제어신호에 기초하여 전방 충돌이 예상되는 경우에 운전자가 브레이크를 동작 시켰는지 여부와 무관하게 자동적으로 긴급 브레이크를 작동시키도록 제어한다.
이러한 구성을 포함하는 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 자율주행 시스템(100)은 원격 조정부(130)에서 수신된 차량 제어신호에 기초하여 차량의 차량자세 컨트롤러(141), 조향 컨트롤러(142), 엔진 컨트롤러(143), 서스펜션 컨트롤러(144) 및 브레이크 컨트롤러(145)를 제어함으로써 원격으로 자율주행이 이루어지도록 할 수 있다. 즉, 원격으로 대리운전을 통해서 차량을 자율주행 시킬 수 있다. 또한, 통신 서비스의 불능 시, 원격 조정이 아닌 차량 자체에 구비된 자율주행 알고리즘을 통해서 자율주행을 수행할 수도 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 차량의 자율주행 시스템(100)을 적용 시, 자율주행 중 사고가 발생하면 원격 조정의 운전과실에 의한 것인지, 차량 자체의 결함에 의한 것인지, 통신 서비스의 장애에 의한 것이지를 명확히 하여 사고 발생에 따른 책임소지를 명확히 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 자율주행 방법을 나타내는 순서도이다.
도 1, 도 2, 도 5 및 도 6을 참조하면, 센서부(110)를 통해 차량 상태 및 차량 주변 정보를 센싱한다(S110).
이어서, ECU(120)는 카메라 센서(112)에서 수신된 영상 데이터, 레이더 센서(114)에서 수신된 레이더 센싱 데이터 및 GPS(116)에서 수신된 차량 위치 정보를 수집한 후, 자율주행을 위한 센서부 데이터로 변환한다. 그리고, 센서부 데이터는 ECU(120) 및/또는 원격 조정부(130)로 전송될 수 있다(S20).
이어서, ECU(120)는 센성 데이터를 분석하여 차량의 상황을 판단할 수 있다. 차량의 상황은 운전자가 차량을 제어할 수 있는지 여부에 관한 것일 수 있다.
이어서, 원격 조정부(130)는 ECU(120)가 전송한 차량을 상황을 원격 조정 센터(200)로 전송할 수 있다(S30).
이어서, 원격 제어 센터(200)는 차량의 자율주행을 위한 원격 신호를 생성하여 이를 원격 조정부(130)로 전송할 수 있다. 이 때, 원격 신호는 원격 조종사가 차량을 제어하기 위한 신호를 포함할 수 있다. 원격 제어 센터(200)는 차량에 배치된 컨트롤러 각각의 제어를 위한 원격 신호를 생성한 후, 취합하여 원격 신호를 생성하고, 이를 차량의 원격 조정부(130)로 전송할 수 있다.
여기서, 원격 신호는 각 차량에 배치된 차량자세 컨트롤러를 제어하기 위한 제1 제어신호, 조향 컨트롤러를 제어하기 위한 제2 제어신호, 엔진 컨트롤러를 제어하기 위한 제3 제어신호, 서스펜션 컨트롤러를 제어하기 위한 제4 제어신호, 및 브레이크 컨트롤러(145)를 제어하기 위한 제5 제어신호를 포함한다. 상기 원격 신호는 원격 조정부(130)에서 제어 신호로 변환되는바, 원격 신호와 제어 신호가 포함하는 알고리즘은 동일할 수 있다(S40).
원격 조정부(130)는 원격 신호를 제어 신호로 변환하여 컨트롤러부(140)를 동작시킬 수 있다. 이를 통해 차량을 원격으로 제어할 수 있다(S50).
이어서, 원격 조정부(130)에서 수신된 차량 제어신호에 기초하여 차량의 차량자세 컨트롤러(141), 조향 컨트롤러(142), 엔진 컨트롤러(143), 서스펜션 컨트롤러(144) 및 브레이크 컨트롤러(145)를 제어함으로써 원격으로 자율주행이 이루어지도록 할 수 있다(S60). 즉, 원격으로 대리운전을 통해서 차량을 자율주행 시킬 수 있다. 또한, 통신 서비스의 불능 시, 원격 조정이 아닌 차량 자체에 구비된 자율주행 알고리즘을 통해서 자율주행을 수행할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량의 자율주행 방법을 나타내는 순서도이다.
도 1 및 도 7을 참조하면, 센서부(110)를 통해 차량 상태 및 차량 주변 정보를 센싱할 수 있다(S100).
이어서, 센싱 데이터를 통해 ECU(120)는 차량의 상황을 판단할 수 있다(S200). ECU(120)는 운전자가 직접 차량을 제어할 수 있는 상황인지를 판단하고 이에 따라 차량의 제어 모드를 결정할 수 있다(S300).
운전자가 차량을 직접 제어할 수 있다고 판단되는 경우, ECU(120)는 차량을 일반모드로 제어할 수 있다(S410).
운전자가 차량을 직접 제어할 수 없다고 판단되는 경우, ECU(120)는 원격 조정부(130)와 원격 조정 센터(200) 간의 통신이 가능한 상황인지를 판단하게 된다(S450).
원격 조정부(130)와 원격 조정 센터(200) 간의 통신이 불가능한 경우, ECU(120)는 차량을 자율 주행 모드로 제어할 수 있다. 이 때, ECU(120)는 자율주행 알고리즘을 기초로 차량을 자율주행할 수 있다(S510).
원격 조정부(130)와 원격 조정 센터(200) 간의 통신이 가능한 경우, ECU(120)는 차량을 원격 제어 모드로 제어할 수 있다(S530).
원격 조정부(130)는 원격 조정 센터(200)로 센싱한 데이터 및 차량의 상황을 전송하고 원격 조정 센터(200)는 이를 기반으로 원격 신호를 원격 조정부(130)로 전송할 수 있다. 원격 신호는 원격 조종사가 차량을 가상으로 조작하는 신호를 포함할 수 있다. 원격 조정부(130)는 보조 ECU를 통해 원격 신호를 제어 신호로 변환할 수 있고, 보조 ECU는 컨트롤러부(140)를 직접 제어하여 차량의 주행을 제어할 수 있다(S600)

Claims (15)

  1. 차량 상태 및 차량 주변 환경을 센싱하여 센싱 데이터를 생성하는 센서부;
    상기 센싱 데이터를 통해 차량의 상황을 판단하는 ECU(electronic control unit);
    상기 ECU가 판단한 상기 차량의 상황을 통해 상기 차량을 원격으로 제어하는 원격 조정부; 및
    상기 원격 조정부가 생성한 제어 신호에 기초하여 상기 차량의 주행을 제어하는 컨트롤러부를 포함하는,
    차량의 자율주행 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 원격 조정부는 상기 차량의 상황을 통신부를 통해 원격 조정 센터로 전송하고,
    상기 원격 조정 센터는 상기 원격 조정부를 통해 상기 차량을 제어하는,
    차량의 자율주행 시스템.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 원격 조정부는 자율주행 알고리즘을 포함하는 보조 ECU를 포함하고,
    상기 통신부가 상기 차량의 상황을 상기 원격 조정 센터로 전송하지 못하는 경우, 상기 원격 조정부는 상기 자율주행 알고리즘을 이용하여 상기 차량을 제어하는,
    차량의 자율주행 시스템.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 차량의 상황은 운전자가 상기 차량을 제어할 수 없는 상황을 포함하는,
    차량의 자율주행 시스템.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 원격 조정부는 상기 센싱 데이터를 실시간으로 수신하고,
    상기 원격 조정부는 상기 센싱 데이터를 통해 상기 차량의 상황을 자체적으로 파악하는 보조 ECU를 포함하는,
    차량의 자율주행 시스템.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 ECU는 조향 변화 및 브레이크의 동작 변화를 포함하는 상기 차량에 인가되는 운전자의 제어 상태에 대한 정보를 추가적으로 수신하여 상기 차량의 상황을 판단하는,
    차량의 자율주행 시스템.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 센서부는,
    차량의 전방, 후방 및 좌/우 측방을 촬영하여 영상 데이터를 생성하는 카메라 센서;
    차량의 전방, 후방, 좌/우 측방 영역을 센싱하여 레이더 센싱 데이터를 생성하는 레이더 센서; 및
    차량의 현재 위치 정보를 생성하는 GPS(Global Positioning System);를 포함하는 차량의 자율주행 시스템.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 센서부는,
    상기 차량 내에 위치하는 운전자의 상태를 모니터링하는 차량 내부 센서를 포함하고,
    상기 ECU 또는 상기 원격 조정부는 상기 차량 내부 센서가 센싱한 상기 운전자의 상태를 분석하여 상기 운전자가 상기 차량을 제어할 수 있는 상황인지는 판단하는,
    차량의 자율주행 시스템.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러부는,
    차량의 거동을 제어하는 차량자세 컨트롤러, 스티어링 휠의 조향을 제어하는 조향 컨트롤러, 엔진의 구동을 제어하는 엔진 컨트롤러, 쇽업 쇼버의 감쇠력을 가변으로 제어하는 서스펜션 컨트롤러, 브레이크의 동작을 제어하는 브레이크 컨트롤러를 포함하는,
    차량의 자율주행 시스템.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제어 신호는,
    상기 차량자세 컨트롤러를 제어하기 위한 제1 제어신호, 상기 조향 컨트롤러를 제어하기 위한 제2 제어신호, 상기 엔진 컨트롤러를 제어하기 위한 제3 제어신호, 상기 서스펜션 컨트롤러를 제어하기 위한 제4 제어신호 및 상기 브레이크 컨트롤러를 제어하기 위한 제5 제어신호를 포함하는,
    차량의 자율주행 시스템.
  11. 차량 상태 및 차량 주변 환경을 센싱하여 센싱 데이터를 생성하는 센서부;
    상기 센싱 데이터를 통해 차량의 상황을 판단하는 ECU(electronic control unit);
    상기 ECU로부터 상기 차량의 상황을 수신하여 원격 조정 센터로 전송하고, 상기 원격 조정 센터로부터 상기 차량을 제어하는 원격 신호를 수신받아 상기 차량을 제어하는 원격 조정부; 및
    상기 ECU 또는 상기 원격 조정부가 생성한 제어 신호에 기초하여 상기 차량의 주행을 제어하는 컨트롤러부를 포함하고,
    상기 ECU는 상기 차량의 상황을 통해 자율주행모드, 일반모드 또는 원격제어모드 중 어느 하나의 모드로 상기 차량을 제어하는,
    차량의 자율주행 시스템.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 차량의 상황을 판단한 결과 운전자가 상기 차량을 제어할 수 없는 경우, 상기 ECU는 자율주행모드 또는 원격제어모드 중 어느 하나의 모드로 상기 차량을 제어하는,
    차량의 자율주행 시스템.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 원격 조정부와 상기 원격 조정 센터 간의 통신이 불가능한 경우, 상기 ECU는 자율주행모드로 상기 차량을 제어하는,
    차량의 자율주행 시스템.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 차량의 상황을 판단한 결과 운전자가 상기 차량을 제어할 수 있는 경우, 상기 ECU는 일반모드로 상기 차량을 제어하고,
    상기 일반모드는 운전자가 상기 차량을 직접 제어하는 모드인,
    차량의 자율주행 시스템.
  15. 제11 항에 있어서,
    상기 센서부는,
    상기 차량 내에 위치하는 운전자의 상태를 모니터링하는 차량 내부 센서를 포함하고,
    상기 ECU 또는 상기 원격 조정부는 상기 차량 내부 센서가 센싱한 상기 운전자의 상태를 분석하여 상기 운전자가 상기 차량을 제어할 수 있는 상황인지는 판단하는,
    차량의 자율주행 시스템.

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