KR20190040573A - 자율주행차량의 정밀위치감지 장치, 감지방법, 그 정밀위치감지장치를 통한 정차지원 시스템 및 정차지원방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자율주행차량의 정밀위치감지 장치, 감지방법, 그 정밀위치감지장치를 통한 정차지원 시스템 및 정차지원방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는 자율주행차량의 정밀 위치 감지장치에 있어서, 특정 목표정차위치 부근에 설치되는 복수의 기준수신부; 자율주행차량에 구비되어 작동 시 상기 기준수신부 각각으로 신호를 송신하여 상기 기준수신부 각각과의 거리를 측정하는 거리측정용 유닛; 및 측정된 거리를 기반으로 상기 자율주행차량의 현 위치를 검출하는 위치검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행차량의 정밀위치감지장치에 관한 것이다.

Description

자율주행차량의 정밀위치감지 장치, 감지방법, 그 정밀위치감지장치를 통한 정차지원 시스템 및 정차지원방법{Apparatus for sensing location of autonomic vehicle and system for stopping right location using thereof}

본 발명은 자율주행차량의 정밀위치감지 장치, 감지방법, 그 정밀위치감지장치를 통한 정차지원 시스템 및 정차지원방법에 대한 것이다.

Autonomous Car(무인자동차, 자율주행 자동차)는 기존의 자동차 주요 수송 기능을 수행 할 수 있는 자동 운전차량으로서, uncrewed vehicle, driverless car, self-driving car, robotic car라고도 한다.

자동 운전 차량은 인간의 개입이 없이 주위의 환경을 감지하고, 자동항법 운행이 가능하다.

현재, 로봇 자동차가 프로토 타입(prototype)으로 존재한다.

주행 차량은 레이더, 라이다(LIDAR), GPS, 및 컴퓨터 비전(vision) 기술 등으로 주변 환경을 감지한다.

보다 발전된 제어 시스템은 해당 내비게이션 경로뿐만 아니라 장애물과 관련된 표지 등을 식별하는 정보를 해석한다.

무인자동차는 등록되지 않은 환경이나 조건이 변한 상황에서도 경로를 유지할 수 있도록 센서 입력에 따라 지도를 자동 갱신할 수 있어야 한다.

다임러 자율주행 트럭의 경우, 전면의 장거리, 단거리 레이더와 입체 카메라 그리고 적응형 순항 제어기술 등을 통해 구현하는데, ‘액티브 크루즈 컨트롤(Active Cruise Control, ACC)’과 ‘액티브 브레이크 어시스트(Active Brake Assist, ABA)’가 장거리 레이더와 단거리 레이더를 이용해 주행과 감속을 조정하며, 자동차 간거리를 자동으로 조절한다.

장거리 레이더는 18° 시야각으로 전방 250m까지 탐색하고, 단거리 레이더는 130° 시야각으로 전방 70m까지 탐색한다.

그리고 트럭 전면 유리에 부착된 입체 카메라는 수평 45° · 수직 27° 시야각으로 100m까지 탐색하며 차선 표시를 인식하고, ‘하이웨이 파일럿(Highway Pilot)’ 시스템은 전면 레이더와 입체 카메라를 연결해 차선 유지· 충돌 회피 · 속도 제어 · 감속 등의 기능을 제공한다.

이러한 차량 자체적인 실시간 주변상황 감지 외에도 GPS(Global Positioning System) 등을 활용해 정밀지도를 통한 예측시스템도 작동하고, 이 모든 것들을 종합적으로 판단해서 자동차 구동장치를 사람이 아닌 컴퓨터가 실제로 제어하도록 만드는 것이다.

이와 같은 자율주행차량 관련 새로운 기술이 등장한 만큼, 새로운 법률도 필수적으로 변화하고 있다. 즉, 세계각국에서는 자율주행 자동차 시대를 앞당기기 위해 새로운 법을 만드는 한편, 걸림돌이 되는 기존 규제도 하나씩 손보고 있다.

국내에서도 국토교통부와 산업통상자원부 주도로 자율주행 자동차 특구가 마련될 예정이다. 자율주행 자동차 기술을 미래 신성장동력으로 꼽은 덕분이다. 관계부처는 올해 안에 자율주행 자동차 시범 운행을 위한 특구와 전용 구역을 확보할 예정이다.

종래기술로서, 대한민국 등록특허 제171197호(자율주행 차량의 자동 주차 시스템 및 그 제어방법)는 자율주행차량, 상기 자율주행차량 사용자의 단말 및 복수의 주차면을 관리하는 주차관리시스템을 이용하여 상기 자율주행차량을 자동으로 주차하는 방법을 기재하고 있다. 도 1은 종래 자율주행 차량의 자동 주차 시스템의 구성도를 도시한 것이다.

이러한 방법은, 자율주행차량을 상기 주차관리시스템에 등록하는 제 1 단계; 상기 단말을 통해 상기 사용자의 목적지가 지정되는 경우, 상기 목적지 정보를 상기 단말로부터 상기 주차관리시스템이 수신하는 제 2 단계; 상기 주차관리시스템이 상기 자율주행차량이 등록되었는지 여부를 판단하는 제 3 단계; 상기 자율주행차량이 등록된 경우, 상기 주차관리시스템에 등록된 복수의 주차장 중 상기 목적지에 인접한 적어도 하나의 주차장 정보를 상기 단말로 전송하는 제 4 단계; 상기 단말을 통해 상기 사용자가 상기 적어도 하나의 주차장 중 제 1 주차장을 지정하는 제 5 단계; 상기 자율주행차량이 상기 단말로부터 상기 제 1 주차장 정보를 수신하고, 상기 제 1 주차장으로 자율 주행을 수행하는 제 6 단계; 상기 복수의 주차면에 배치된 적어도 하나의 카메라가 촬영한 정보를 상기 자율주행차량이 수신하는 제 7 단계; 상기 자율주행차량이 상기 촬영한 정보를 이용하여 상기 복수의 주차면 중 비어있는 주차면을 식별하는 제 8 단계; 상기 자율주행차량이 상기 비어있는 주차면에 주차 동작을 수행하는 제 9 단계; 상기 자율주행차량이 상기 주차 동작을 완료했다는 사실을 알리는 정보를 상기 주차관리시스템으로 전송하는 제10 단계; 및 상기 주차관리시스템이 상기 단말로 상기 주차 동작의 완료 및 상기 주차된 주차면과 관련된 정보를 전송하는 제 11 단계를 포함하여 구성된다.

또한, 일본 등록특허 제5617513호에 기재된 주행제어장치는, 차량을 목표 위치까지 자율 주행 시킬 경우에, 차량이 목표 위치에 도착할 가능성을 향상시킬 수 있는 주행 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

도 2a 및 도 2b는 일본 등록특허 제5617513호에 따른 주행제어장치의 구성을 도시한 것이다. 주행 제어장치는, 차량의 주행 중에, 이전의 보정이 행하여졌을 때에 설정된 직선 거리와, 현재의 차량의 차량위치로부터 목표로 하는 주차위치까지의 직선 거리을 비교하고, 직선 거리가 직선 거리보다도 짧아질 경우에, 목표로 하는 주차 위치의 재인식을 시도함. 이로 인해, 차량이 목표 위치에 근접하는 매번에, 목표로 하는 주차위치를 재인식할 수 있으므로, 재인식된 주차 위치에 포함되는 오차를 서서히 (단계적으로)저하되게 할 수 있다. 따라서, 목표로 하는 주차 위치의 특정 정밀도를 서서히 (단계적으로) 향상시킬 수 있으므로, 차량이 목표로 하는 주차 위치에 도착할 가능성을 향상시킬 수 있다고 기재하고 있다.

도 3은 한국 등록특허 제1637842호에 따른 주차장 내 자율주행 시스템을 이용한 자율주행 방법의 흐름도를 도시한 것이다. 인용문헌 3에 따른 주차장 내 자율주행 시스템은 주차장으로의 차량 진입을 감지하면 해당 차량으로 가상차로가 적용된 주차장 지도 데이터가 포함된 주차장 정보를 전송하는 주차장 서버 및 상기 가상차로를 이용하여 상기 차량을 주차장 내 비어있는 어느 하나의 주차공간까지 자율주행을 수행하는 자율주행장치를 포함하여 구성된다.

또한, 주차장 서버는 주차장 지도 데이터의 주행도로 상에 가상의 중심선을 구성하고, 상기 차량의 우회전 또는 좌회전을 고려하여 상기 중심선에 수직한 양방향으로 각각 일정 거리 이격된 가상차로의 중심선을 구성한다. 그리고 자율주행장치는 차량의 주변에 위치하는 장애물을 감지하는 센서부를 포함하고 이러한 센서부는 레이더, 라이다, 초음파, 영상 센서 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.

이러한 종래기술들은 모두, 특정정차위치(정류장, 주차장 등)에 자율주행차량을 정차시키기 위해 자율주행차량을 제어하는 경우, 차량의 위치, 속도, 방향 등은 GPS 신호를 기초로 판단하고 있다.

따라서 종래기술들에서 정확한 위치에 정차를 위해서는 더욱 정밀한 위치제어, 방향제어 등을 위해서는 복잡한 구성과, 알고리즘이 필요한 상황이다.

최근의 자율주행차량에는 영상카메라, 레이저 센서, 라이다(LDAR) 센서 등이 설치되어지며, 영상카메라는 대부분 차선인식, 근접차량인식, 배경과 차량 객체의 구별 등을 위해 적용되고, 레이저, 라이다 센서는 근접차량과의 거리, 장애물, 주변물체 사이의 거리 등을 측정하기 위한 기능을 수행하고 있다.

자율주행차량에서, 차에 타고 있는 승객, 정류장에 있는 승객의 안전을 확보하기 위해 사람이 운전하는 차량에 비해 더 정밀한 정위치 정차가 필요한 상황이다.

일반 GPS의 위치 오차는 10m 이상이고, 더 정밀한 DGPS의 경우도 30Cm 이상의 위치오차가 존재하게 된다.

자율주행차량에서 자율주행차량을 특정 정차위치에 정확하게 정차시키기 위해 GPS 신호에 의존하여 차량을 위치를 파악하게 되는 경우, 정밀하게 차량의 위치를 판단할 수 없는 문제점이 존재한다.

따라서 정류장, 주차장 등 특정 목표 정차 위치에서 차량의 위치를 수 cm 이내로 정밀하게 측정하고, 이를 기반으로 자율주행차량을 정위치에 정차시킬 수 있도록 하는 시스템 및 방법의 개발이 요구되었다.

대한민국 등록특허 제1711797호 일본 등록특허 제5617513호 대한민국 등록특허 제1637842호 일본 등록특허 제5169804호

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 일실시예에 따르면, 정류장, 주차장 등 특정 목표 정차 위치에서 차량의 위치를 수 cm 이내로 정밀하게 측정하고, 이를 기반으로 자율주행차량을 정위치에 정차시킬 수 있도록 하는 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 일실시예 따르면, 자율주행차량이 특정 목표 정차위치에서 5∼20 m의 근접범위에 도달하는 경우, 자율주행차량에 설치된 레이저, 라이다 센서, 혹은 RFID 등으로 구성되는 거리측정용 송신유닛이 작동되어, 정지위치에 설치된 복수의 기준 수신부와의 거리를 측정하게 되고, 이러한 거리를 기준으로 자율주행차량의 위치를 정밀하게 검지할 수 있는 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

그리고 본 발명의 일실시예에 따르면, 자율주행차량이 특정 목표 정차위치에서 5∼20 m의 근접범위에 도달하는 경우, 자율주행차량에 설치된 레이저, 라이다 센서, 혹은 RFID 등으로 구성되는 거리측정용 송신유닛이 작동되어, 정지위치에 설치된 복수의 기준 수신부와의 거리를 측정하게 되고, 이러한 거리를 기준으로 자율주행차량의 위치를 정밀하게 검지할 수 있는 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 제1목적은 자율주행차량의 정밀 위치 감지장치에 있어서, 특정 목표정차위치 부근에 설치되는 복수의 기준수신부; 자율주행차량에 구비되어 작동 시 상기 기준수신부 각각으로 신호를 송신하여 상기 기준수신부 각각과의 거리를 측정하는 거리측정용 유닛; 및 측정된 거리를 기반으로 상기 자율주행차량의 현 위치를 검출하는 위치검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행차량의 정밀위치감지장치로서 달성될 수 있다.

또한, 상기 거리측정용 유닛은 상기 차량이 목표정차위치의 특정근접 범위 내에 위치되는 경우 작동되는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 상기 거리측정용 유닛은 레이저 센서, 라이다 센서, 초음파 센서, 및 적외선 센서 중 적어도 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 기준수신부는 상기 특정목표정차위치 부근에 각각 설치되는 제1기준수신부와, 제2기준수신부를 포함하고, 상기 거리측정용 유닛은 제1기준수신부와의 거리(L1)과 제2기준수신부와의 거리(L2)를 측정하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 상기 위치검출부는, 기 설정된 제1기준수신부의 좌표 P(x1, y1, z1), 제2기준수신부의 좌표 Q(x2, y2, z2)와 상기 거리측정용 유닛의 z좌표(z3) 및 측정된 L1과 L2, 이하의 수학식 1,2를 기반으로 차량의 위치를 검출하는 것을 특징으로 할 수 있다.

[수학식 1,2]

본 발명의 제2목적은, 자율주행차량의 정밀 위치 감지방법에 있어서, 일반 모드시 GPS수신기를 통해 차량의 위치를 파악하는 단계; 상기 차량이 목표정차위치의 특정근접범위 내에 도달하는 경우, 거리측정용 유닛이 작동되어 정밀위치판단모드로 전환되는 단계; 상기 거리측정용 유닛이 상기 목표정차위치 부근에 설치된 복수의 기준수신부 각각으로 신호를 송신하여 상기 기준수신부 각각와의 거리를 측정하는 단계; 및 위치검출부가 측정된 거리를 기반으로 상기 차량의 현 위치를 검출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행차량의 정밀위치감지방법으로서 달성될 수 있다.

그리고, 제1목적에 따른 정밀위치감지장치에 있어서, 상기 거리측정용 유닛은 RFID 리더기로 구성되고, 복수의 상기 기준수신부는 RFID 태그로 구성되며, 상기 리더기에서 발송한 전자파가 상기 태그에 도달한 후 되돌아오는 시간과, 신호처리시간을 고려하여 상기 리더기와 복수의 상기 태그 사이 각각의 거리를 측정하는 거리측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 제1목적에 따른 정밀위치감지장치에 있어서, 상기 거리측정용 유닛은 RFID 태그로 구성되고, 복수의 상기 기준수신부는 RFID 리더기로 구성되며, 상기 리더기에서 발송한 전자파가 상기 태그에 도달한 후 되돌아오는 시간과, 신호처리시간을 고려하여 복수의 상기 리더기와 상기 태그 사이 각각의 거리를 측정하는 거리측정부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제3목적은 자율주행차량의 정밀 위치 감지방법에 있어서, 일반 모드시 GPS수신기를 통해 차량의 위치를 파악하는 단계; 상기 차량이 목표정차위치의 특정근접범위 내에 도달하는 경우, 상기 차량 내에 설치된 RFID 리더기가 작동되어 정밀위치판단모드로 전환되는는 단계; 상기 리더기가 상기 목표정차위치 부근에 설치된 복수의 RFID 태그 각각으로 전자파를 송신하는 단계; 거리측정부가 상기 리더기에서 발송한 전자파가 상기 태그에 도달한 후 되돌아오는 시간과, 신호처리시간을 고려하여 상기 리더기와 복수의 상기 태그 사이 각각의 거리를 측정하는 단계; 및 위치검출부가 측정된 거리를 기반으로 상기 차량의 현 위치를 검출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행차량의 정밀위치감지방법으로서 달성될 수 있다.

본 발명의 제4목적은, 정위치 정차지원 시스템에 있어서, 앞서 언급한 제1목적에 따른 정밀위치감지장치; 특정 목표정차위치의 좌표정보, 기준점의 좌표정보, 복수의 기준수신부 좌표정보, 거리측정용 유닛의 z좌표가 저장되는 데이터베이스; 및 상기 정밀위치감지장치에서 감지된 차량위치와, 상기 목표정차위치를 기반으로 자율주행차량의 주행을 제어하는 차량제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행차량의 정밀위치감지를 통한 정위치 정차지원시스템으로서 달성될 수 있다.

그리고, 상기 자율주행차량이 상기 목표정차위치에 도달하였는지를 판단하는 정위치 정차 판단부;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 정차 판단부에서 상기 자율주행차량이 상기 목표정차위치에 도달하였다고 판단하면, 상기 차량제어부는 상기 자율주행차량을 정치시키는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 상기 정밀위치감지장치에서 검출된 차량의 위치와 GPS 수신기에 따른 차량의 위치를 비교하여 GPS 보정값을 통해 GPS 위치를 보정하는 위치 보정수단을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제5목적은, 자율주행차량의 정위치 정차지원방법에 있어서, 일반 모드시 GPS수신기를 통해 차량의 위치를 파악하는 단계; 상기 차량이 목표정차위치의 특정근접범위 내에 도달하는 경우, 거리측정용 유닛이 작동되어 정밀위치판단모드로 전환되는 단계; 상기 거리측정용 유닛이 상기 목표정차위치 부근에 설치된 복수의 기준수신부 각각으로 신호를 송신하여 상기 기준수신부 각각와의 거리를 측정하는 단계; 위치검출부가 측정된 거리와, 데이터베이스에 저장된 특정 목표정차위치의 좌표정보 기준점의 좌표정보, 복수의 기순수신부 좌표정보, 거리측정용 유닛의 z좌표를 기반으로 상기 차량의 현 위치를 검출하는 단계; 및 차량제어부가 위치검출부에서 감지된 차량위치와, 상기 목표정차위치를 기반으로 자율주행차량이 상기 목표정차위치로 이동되도록 주행을 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행차량의 정밀위치감지를 통한 정위치 정차지원방법으로서 달성될 수 있다.

그리고, 정위치 정차 판단부가 상기 자율주행차량이 상기 목표정차위치에 도달하였는지를 판단하는 단계; 및 상기 정차 판단부에서 상기 자율주행차량이 상기 목표정차위치에 도달하였다고 판단하면, 상기 차량제어부가 상기 자율주행차량을 정지시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 위치보정수단이 상기 정밀위치감지장치에서 검출된 차량의 위치와 GPS 수신기에 따른 차량의 위치를 비교하여 GPS 보정값을 통해 GPS 위치를 보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 자율주행차량의 정밀위치감지 장치, 및 그 정밀위치감지장치를 통한 정차지원 시스템에 따르면, 정류장, 주차장 등 특정 목표 정차 위치에서 차량의 위치를 수 cm 이내로 정밀하게 측정하고, 이를 기반으로 자율주행차량을 정위치에 정차시킬 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 자율주행차량의 정밀위치감지 장치, 및 그 정밀위치감지장치를 통한 정차지원 시스템에 따르면, 자율주행차량이 특정 목표 정차위치에서 5∼20 m의 근접범위에 도달하는 경우, 자율주행차량에 설치된 레이저, 라이다 센서, 혹은 RFID 등으로 구성되는 거리측정용 송신유닛이 작동되어, 정지위치에 설치된 복수의 기준 수신부와의 거리를 측정하게 되고, 이러한 거리를 기준으로 자율주행차량의 위치를 정밀하게 검지할 수 있는 효과를 갖는다.

그리고, 본 발명의 일실시예에 따른 자율주행차량의 정밀위치감지 장치, 및 그 정밀위치감지장치를 통한 정차지원 시스템에 따르면, 자율주행차량이 특정 목표 정차위치에서 5∼20 m의 근접범위에 도달하는 경우, 자율주행차량에 설치된 레이저, 라이다 센서, 혹은 RFID 등으로 구성되는 거리측정용 송신유닛이 작동되어, 정지위치에 설치된 복수의 기준 수신부와의 거리를 측정하게 되고, 이러한 거리를 기준으로 자율주행차량의 위치를 정밀하게 검지할 수 있는 효과를 갖는다.

한편, 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.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 종래 자율주행 차량의 자동 주차 시스템의 구성도,
도 2a 및 도 2b는 일본 등록특허 제5617513호에 따른 주행제어장치의 구성도,
도 3은 한국 등록특허 제1637842호에 따른 주차장 내 자율주행 시스템을 이용한 자율주행 방법의 흐름도,
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자율주행차량의 정밀위치감지장치의 구성도,
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 자율주행차량의 정밀위치감지를 통한 정위치 정차지원시스템의 블록도,
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 자율주행차량의 정밀위치감지를 통한 정위치 정차지원방법의 흐름도,
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 자율주행차량의 정밀위치감지를 통한 정위치 정차지원시스템의 블록도,
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 자율주행차량의 정밀위치감지를 통한 정위치 정차지원방법의 흐름도를 도시한 것이다.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 자율주행차량(1)의 정밀위치감지장치의 구성 및 기능에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자율주행차량(1)의 정밀위치감지장치의 구성도를 도시한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 자율주행차량의 정밀위치감지장치는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 기준수신부와, 거리측정용유닛(300), 위치검출부(310) 등을 포함하여 구성될 수 있음을 알 수 있다.

복수의 기준수신부(100)는 특정 목표정차위치(2) 부근에 설치된다, 본 발명의 실시예에서는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 특정 목표정차위치(2) 부근에 각각 설치되는 제1기준수신부(100)(100)와 제2기준수신부(100)(200)로 구성될 수 있다.

거리측정용 유닛(300)은 자율주행차량(1)에 구비되어 작동 시, 제1, 제2 기준수신부(100, 200) 각각으로 신호를 송신하여 제1, 제2 기준수신부(100, 200) 각각과의 거리를 측정하게 된다. 또한, 이러한 거리측정용 유닛(300)은 차량(1)이 목표정차위치(2)의 특정근접 범위 내에 위치되는 경우 작동되게 된다.

위치검출부(310)는 측정된 거리를 기반으로 자율주행차량(1)의 현 위치를 검출하게 된다. 구체적으로 위치검출부(310)는, 기 설정된 제1기준수신부(100)의 좌표 P(x1, y1, z1), 제2기준수신부(200)의 좌표 Q(x2, y2, z2)와 거리측정용 유닛(300)의 z좌표(z3) 및 측정된 L1과 L2, 이하의 수학식 1,2를 기반으로 차량(1)의 위치 V(x3, y3, z3)을 검출하게 된다.

[수학식 1,2]

이하에서는 본 발명의 본 발명의 제1실시예에 따른 자율주행차량의 정밀위치감지를 통한 정위치 정차지원시스템의 구성과 정차지원방법에 대해 설명하도록 한다.

도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 자율주행차량의 정밀위치감지를 통한 정위치 정차지원시스템의 블록도를 도시한 것이다. 그리고, 도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 자율주행차량의 정밀위치감지를 통한 정위치 정차지원방법의 흐름도를 도시한 것이다.

이러한 본 발명의 제1실시예에 따른 정차지원시스템은 앞서 언급한 정밀위치감지장치의 구성을 그대로 포함한다. 본 발명의 제1실시예에 따른 자율주행차량의 정밀위치감지를 통한 정위치 정차지원시스템은 도 6에 도시된 바와 같이, 차량(1)에 구비되는 거리측정용유닛(300), 위치검출부(310), 차량제어부(320), 정위치 정차판단부(330), 데이터베이스(340), 오차보정수단(360)를 포함하며, 특정 목표정차위치(2) 부근에 설치되는 제1기준수신부(100)와 제2기준수신부(200)를 포함하여 구성된다.

데이터 베이스(340)는 특정 목표정차위치(2)의 좌표정보(Q(x4, y4, z4)), 기준점의 좌표정보, 제1, 제2기준수신부(100, 200) 좌표정보(P(x1,y1,z1), Q(x2,y2,z2)), 거리측정용 유닛(300)의 z좌표(z3)가 저장되게 된다.

그리고, 차량제어부(320)는 정밀위치감지장치에서 감지된 차량(1)위치와, 목표정차위치(2)를 기반으로 자율주행차량(1)의 주행을 제어한다.

또한, 정위치 정차판단부(330)는, 자율주행차량(1)이 목표정차위치(2)에 도달하였는지를 판단하게 된다..

그리고, 위치보정수단(360)은, 정밀위치감지장치에서 검출된 차량(1)의 위치와 GPS 수신기(3)에 따른 차량(1)의 위치를 비교하여 GPS 보정값을 통해 GPS 위치를 보정하게 된다.

본 발명의 제1실시예에 따른 거리측정용 유닛(300)은 레이저 센서, 라이다 센서, 초음파 센서, 및 적외선 센서 중 적어도 어느 하나로 구성된다. 제1실시예에서는 라이다(LiDAR : Light Detection and Ranging) 센서로 구성되는 것을 예를 들어 설명하도록 한다.

평상시 자율주행차량(1)은 GPS수신기(3)를 통해 차량(1)의 위치를 파악하게 된다(S1, 일반모드). 그리고, 자율주행차량(1)이 목표 정차위치(2)의 특정 근접범위 내에 도달하게 되는 경우 라이다를 포함하는 거리측정용 유닛(300)이 작동되게 된다(S2). 즉, 작동제어부(350)가 차량(1)이 특정 근접범위 내에 도달하게 되는 경우 라이다가 작동되도록 제어하게 된다.

라이다는 위치를 측정하고자 하는 제1기준수신부(100)와 제2기준수신부(200) 각각에 라이다를 발사하여 반사되어 돌아오는데 소요되는 시간을 측정하여 제1, 제2기준수신부(100, 200)까지의 거리를 구하게 된다(S3).

또한, 라이다는 상하, 좌우 방향으로 일정범위를 스캔할 수 있다. 라이다의 움직임을 최소로 하기 위해 제1기준수신부(100), 제2기준수신부(200)의 z 좌표(z1, z2)를 라이다(300)의 z 좌표(z3)와 같게 하는 것이 바람직하다.

또한, 제1기준수신부(100, P),와 제2기준수신부(200, Q)의 y 좌표(y1, y2)는 차량(1)이 제1,제2기준수신부(100, 200)의 위치를 측정하기 시작하는 시각부터 라이다의 수평방향의 스캔 범위 이내에 있도록 하는 것이 효과적이다.

그리고, 시작점에서 라이다가 스캔하는 y 좌표의 범위는 차량(1)의 y 방향 위치와 차량(1)의 전진방향이 y축과 이루는 각도에 따라 달라지므로 이를 고려하여 제1, 제2기준수신부(100, 200)의 설치 위치를 정할 필요가 있다.

차량(1)의 진행방향이 y축과 많이 기울어진 경우 제1, 제2기준수신부(100, 200)가 라이다의 스캔 범위를 벗어날 수 있으므로 차량(1)이 제1, 제2기준수신부(100, 200)의 위치를 측정하는 시작점에서부터 라이다의 방향을 제어하여 라이다가 제1, 제2기준수신부(100, 200)를 스캔이 가능하도록 제어할 수도 있다.

라이다로 구성된 거리측정용 유닛(300)에 의해 거리측정용 유닛(300)과 제1, 제2기준송수신부(100, 200) 사이 각각의 거리(L1, L2)가 측정되면, 이하의 수학식 1, 2를 이용하여 차량(1)의 정확한 위치인 V(x3, y3, z3)가 계산되게 된다(S4).

[수학식 1,2]

그리고, 차량제어부(320)는 위치검출부(310)에서 감지된 차량위치와, 목표정차위치(2)를 기반으로 자율주행차량(1)이 목표정차위치(2)로 이동되도록 주행을 제어하게 된다(S5).

또한, 정위치 정차 판단부(330)는 자율주행차량(1)이 목표정차위치(2)에 도달하였는지를 판단하게 되며(S6), 정차 판단부(330)에서 자율주행차량(1)이 목표정차위치(2)에 도달하였다고 판단하면, 차량제어부(320)는 자율주행차량(1)이 정지되도록 제어하게 된다(S7).

그리고, 위치보정수단(360)은 정밀위치감지장치에서 검출된 차량(1)의 위치와 GPS 수신기(3)에 따른 차량(1)의 위치를 비교하여 GPS 보정값을 통해 GPS 위치를 보정할 수 있다.

즉, 차량(1)의 정밀정차 제어는 차량(1)의 정류장 진입부터 정차까지 라이다를 이용하여 측정한 차량(1)의 위치를 이용하거나, 정류장에 진입 시 라이다로 검출한 정확한 차량(1)위치와 차량(1)에 설치된 GPS가 주는 차량(1)의 위치를 비교하여 GPS의 보정값을 확보하고 이 보정값으로 보정된 GPS 위치를 이용하여 차량제어부(320)가 자율주행차량(1)의 주행을 제어할 수도 있다

도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 자율주행차량의 정밀위치감지를 통한 정위치 정차지원시스템의 블록도를 도시한 것이다. 그리고, 도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 자율주행차량의 정밀위치감지를 통한 정위치 정차지원방법의 흐름도를 도시한 것이다.

본 발명의 제2실시예에서는 앞서 언급한 제1실시예의 구성을 일부 포함하나, 거리측정용 유닛(300)이 RFID 리더기(410) 또는 RFID 태그로 구성된다. 일반적으로 RFID는 리더기(410)에서 전파를 발송하여 전자 태그에 저장된 정보를 읽어 사물을 인지하는데 사용되고 있다. 본 발명의 제2실시예에서는 이러한 RFID를 이용하여 위치를 검지하는데 사용한다.

즉, 거리측정용 유닛(300)은 RFID 리더기(410)로 구성되고, 제1, 제2기준수신부(100, 200)는 제1, 제2RFID 태그(421, 422)로 구성되게 된다. 그리고 거리측정부(430)는 RFID 리더기(410)에서 발송한 전자파가 제1, 제2RFID 태그(421, 422)에 도달한 후 되돌아오는 시간과, 신호처리시간을 고려하여 RFID 리더기(410)와 제1, 제2RFID 태그(421, 422) 사이 각각의 거리를 측정하게 된다.

즉, 일반 모드시 GPS수신기(3)를 통해 차량(1)의 위치를 파악하게 되고(S11), 차량(1)이 목표정차위치(2)의 특정근접범위 내에 도달하는 경우(S12), 차량(1) 내에 설치된 RFID 리더기(410)가 작동되어 정밀위치판단모드로 전환되게 된다(S13). 즉, 작동제어부(350)가 차량(1)이 특정 근접범위 내에 도달하게 되는 경우 RFID 리더기(410)가 작동되도록 제어하게 된다.

그리고, RFID 리더기(410)가 목표정차위치(2) 부근에 설치된 제1, 제2 RFID 태그(421, 422) 각각으로 전자파를 송신하게 되고 거리측정부(430)가 RFID 리더기(410)에서 발송한 전자파가 태그에 도달한 후 되돌아오는 시간과, 신호처리시간을 고려하여 리더기(410)와 제1, 제2 태그(421, 422) 사이 각각의 거리(L!, L2)를 측정하게 된다(S14).

그리고, 거리측정부(430)에 의해 거리 L1, L2가 측정되면, 이하의 수학식 1, 2를 이용하여 차량(1)의 위치인 V가 검출되게 된다(S15).

[수학식 1,2]

그리고, 차량제어부(320)는 위치검출부(310)에서 감지된 차량위치와, 목표정차위치(2)를 기반으로 자율주행차량(1)이 목표정차위치(2)로 이동되도록 주행을 제어하게 된다(S16).

또한, 정위치 정차 판단부(330)는 자율주행차량(1)이 목표정차위치(2)에 도달하였는지를 판단하게 되며(S17), 정차 판단부(330)에서 자율주행차량(1)이 목표정차위치(2)에 도달하였다고 판단하면, 차량제어부(320)는 자율주행차량(1)이 정지되도록 제어하게 된다(S18).

그리고, 위치보정수단(360)은 정밀위치감지장치에서 검출된 차량(1)의 위치와 GPS 수신기(3)에 따른 차량(1)의 위치를 비교하여 GPS 보정값을 통해 GPS 위치를 보정할 수 있다.

즉, 차량(1)의 정밀정차 제어는 차량(1)의 정류장 진입부터 정차까지 RFID를 이용하여 측정한 차량(1)의 위치를 이용하거나, 정류장에 진입 시 RFID로 검출한 정확한 차량(1)위치와 차량(1)에 설치된 GPS가 주는 차량(1)의 위치를 비교하여 GPS의 보정값을 확보하고 이 보정값으로 보정된 GPS 위치를 이용하여 차량제어부(320)가 자율주행차량(1)의 주행을 제어하는 방법을 적용할 수도 있다.

또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

1:차량
2:정차위치
3:GPS수신기
100:제1기준수신부
200:제2기준수신부
300:거리측정용 유닛
310:위치검출부
320:차량제어부
330:정위치 정차판단부
340:데이터베이스
350:작동제어부
360:오차보정수단
410:RFID 리더기
421:제1RFID태그
422:제2RFID태그
430:거리측정부

Claims (16)

1. 자율주행차량의 정밀 위치 감지장치에 있어서,
   특정 목표정차위치 부근에 설치되는 복수의 기준수신부;
   자율주행차량에 구비되어 작동 시 상기 기준수신부 각각으로 신호를 송신하여 상기 기준수신부 각각과의 거리를 측정하는 거리측정용 유닛; 및
   측정된 거리를 기반으로 상기 자율주행차량의 현 위치를 검출하는 위치검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행차량의 정밀위치감지장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 거리측정용 유닛은 상기 차량이 목표정차위치의 특정근접 범위 내에 위치되는 경우 작동되는 것을 특징으로 하는 자율주행차량의 정밀위치감지장치.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 거리측정용 유닛은 레이저 센서, 라이다 센서, 초음파 센서, 및 적외선 센서 중 적어도 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 자율주행차량의 정밀위치감지장치.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 기준수신부는 상기 특정목표정차위치 부근에 각각 설치되는 제1기준수신부와, 제2기준수신부를 포함하고,
   상기 거리측정용 유닛은 제1기준수신부와의 거리(L1)과 제2기준수신부와의 거리(L2)를 측정하는 것을 특징으로 하는 자율주행차량의 정밀위치감지장치.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 위치검출부는,
   기 설정된 제1기준수신부의 좌표 P(x1, y1, z1), 제2기준수신부의 좌표 Q(x2, y2, z2)와 상기 거리측정용 유닛의 z좌표(z3) 및 측정된 L1과 L2, 이하의 수학식 1,2를 기반으로 차량의 위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 자율주행차량의 정밀위치감지장치:
   [수학식 1,2]
   

   

   
   
6. 자율주행차량의 정밀 위치 감지방법에 있어서,
   일반 모드시 GPS수신기를 통해 차량의 위치를 파악하는 단계;
   상기 차량이 목표정차위치의 특정근접범위 내에 도달하는 경우, 거리측정용 유닛이 작동되어 정밀위치판단모드로 전환되는 단계;
   상기 거리측정용 유닛이 상기 목표정차위치 부근에 설치된 복수의 기준수신부 각각으로 신호를 송신하여 상기 기준수신부 각각와의 거리를 측정하는 단계; 및
   위치검출부가 측정된 거리를 기반으로 상기 차량의 현 위치를 검출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행차량의 정밀위치감지방법.
   
7. 제 2항에 있어서,
   상기 거리측정용 유닛은 RFID 리더기로 구성되고, 복수의 상기 기준수신부는 RFID 태그로 구성되며,
   상기 리더기에서 발송한 전자파가 상기 태그에 도달한 후 되돌아오는 시간과, 신호처리시간을 고려하여 상기 리더기와 복수의 상기 태그 사이 각각의 거리를 측정하는 거리측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행차량의 정밀위치감지장치.
   
8. 제 2항에 있어서,
   상기 거리측정용 유닛은 RFID 태그로 구성되고, 복수의 상기 기준수신부는 RFID 리더기로 구성되며, 상기 리더기에서 발송한 전자파가 상기 태그에 도달한 후 되돌아오는 시간과, 신호처리시간을 고려하여 복수의 상기 리더기와 상기 태그 사이 각각의 거리를 측정하는 거리측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행차량의 정밀위치감지장치.
   
9. 자율주행차량의 정밀 위치 감지방법에 있어서,
   일반 모드시 GPS수신기를 통해 차량의 위치를 파악하는 단계;
   상기 차량이 목표정차위치의 특정근접범위 내에 도달하는 경우, 상기 차량 내에 설치된 RFID 리더기가 작동되어 정밀위치판단모드로 전환되는는 단계;
   상기 리더기가 상기 목표정차위치 부근에 설치된 복수의 RFID 태그 각각으로전자파를 송신하는 단계;
   거리측정부가 상기 리더기에서 발송한 전자파가 상기 태그에 도달한 후 되돌아오는 시간과, 신호처리시간을 고려하여 상기 리더기와 복수의 상기 태그 사이 각각의 거리를 측정하는 단계; 및
   위치검출부가 측정된 거리를 기반으로 상기 차량의 현 위치를 검출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행차량의 정밀위치감지방법.
   
10. 정위치 정차지원 시스템에 있어서,
    제1항 내지 제5항 및 제7항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 정밀위치감지장치;
    특정 목표정차위치의 좌표정보, 기준점의 좌표정보, 복수의 기준수신부 좌표정보, 거리측정용 유닛의 z좌표가 저장되는 데이터베이스; 및
    상기 정밀위치감지장치에서 감지된 차량위치와, 상기 목표정차위치를 기반으로 자율주행차량의 주행을 제어하는 차량제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행차량의 정밀위치감지를 통한 정위치 정차지원시스템.
    
11. 제 10항에 있어서,
    상기 자율주행차량이 상기 목표정차위치에 도달하였는지를 판단하는 정위치 정차 판단부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행차량의 정밀위치감지를 통한 정위치 정차지원시스템.
    
12. 제 11항에 있어서,
    상기 정차 판단부에서 상기 자율주행차량이 상기 목표정차위치에 도달하였다고 판단하면, 상기 차량제어부는 상기 자율주행차량을 정치시키는 것을 특징으로 하는 자율주행차량의 정밀위치감지를 통한 정위치 정차지원시스템.
    
13. 제 10항에 있어서,
    상기 정밀위치감지장치에서 검출된 차량의 위치와 GPS 수신기에 따른 차량의 위치를 비교하여 GPS 보정값을 통해 GPS 위치를 보정하는 위치 보정수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행차량의 정밀위치감지를 통한 정위치 정차지원시스템.
    
14. 자율주행차량의 정위치 정차지원방법에 있어서,
    일반 모드시 GPS수신기를 통해 차량의 위치를 파악하는 단계;
    상기 차량이 목표정차위치의 특정근접범위 내에 도달하는 경우, 거리측정용 유닛이 작동되어 정밀위치판단모드로 전환되는 단계;
    상기 거리측정용 유닛이 상기 목표정차위치 부근에 설치된 복수의 기준수신부 각각으로 신호를 송신하여 상기 기준수신부 각각와의 거리를 측정하는 단계;
    위치검출부가 측정된 거리와, 데이터베이스에 저장된 특정 목표정차위치의 좌표정보 기준점의 좌표정보, 복수의 기순수신부 좌표정보, 거리측정용 유닛의 z좌표를 기반으로 상기 차량의 현 위치를 검출하는 단계; 및
    차량제어부가 위치검출부에서 감지된 차량위치와, 상기 목표정차위치를 기반으로 자율주행차량이 상기 목표정차위치로 이동되도록 주행을 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행차량의 정밀위치감지를 통한 정위치 정차지원방법.
    
15. 제 14항에 있어서,
    정위치 정차 판단부가 상기 자율주행차량이 상기 목표정차위치에 도달하였는지를 판단하는 단계; 및
    상기 정차 판단부에서 상기 자율주행차량이 상기 목표정차위치에 도달하였다고 판단하면, 상기 차량제어부가 상기 자율주행차량을 정지시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행차량의 정밀위치감지를 통한 정위치 정차지원방법.
    
16. 제 15항에 있어서,
    위치보정수단이 상기 정밀위치감지장치에서 검출된 차량의 위치와 GPS 수신기에 따른 차량의 위치를 비교하여 GPS 보정값을 통해 GPS 위치를 보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행차량의 정밀위치감지를 통한 정위치 정차지원방법.

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