KR20190069962A - 자율주행차량 및 이의 차로변경방법 - Google Patents

자율주행차량 및 이의 차로변경방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자율주행차량에 관한 것이다. 특히, 자율주행차량의 차로변경방법에 관한 것이다. 차로변경방법의 일실시예는, 차로변경을 결정하는 차로변경 결정 단계와, 차로변경이 결정된 경우, 변경전 차로 내에서 주행 위치를 변경하며 설정 시간 또는 거리 동안 유지하여 차로변경 의도를 주변 차량에 알리는 차로변경 의도 알림 단계와, 상기 설정 시간 또는 거리가 경과한 후에 변경하고자 하는 차로로 차량을 주행 이동시키는 차로변경 단계를 포함한다.

Description

자율주행차량 및 이의 차로변경방법{AUTONOMOUS VEHICLE AND METHOD FOR CHANGING TRAVELING LINE}
본 발명은 자율주행차량에 관한 것이다. 특히, 자율주행차량의 차로변경방법에 관한 것이다.
이하에 기술되는 내용은 단순히 본 실시예와 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아니다.
최근 자율주행에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 자율주행을 위해서는 센서 등을 통한 외부환경의 정확한 인식과 인식된 정보에 기한 주행 방향, 속도 등 주행 조건의 결정이 필요하다.
외부환경 인식을 위한 센서로서 레이더 등이 이용되고 있지만, 보다 많은 정보를 인식하기 위해 비젼 센서의 이용이 활발해 지고 있다. 비젼 센서는 다른 센서들에 비해 상대적으로 가격이 비싸지 않다는 점에서도 각광을 받고 있다. 관련하여, 패턴 인식이나 이미지 프로세싱에 의한 차량 외부환경 인식 기술이 크게 발전하고 있으며, 자율주행에 크게 도움이 될 것으로 기대된다.
한편, 지능형 교통시스템 구축을 위해, 각국에서 오래전부터 많은 관심을 가져 오고 있었으며, 관련한 국제표준도 마련되고 있다. 예컨대, 'Road Guidance Protocol (RGP)' 및 'Unified Gateway Protocol (UGP)'에 대한 Message와 관련하여 ISO/TC204에서 표준을 제정하였고, ETSI, CEN/TC278, ISO/TC204 등에서 'Local Dynamic Map (LDM)' 을 위해 'Cooperative Awareness Messages (CAMs)', 'Decentralized Environmental Notification Messages (DENMs)' 등에 대해 표준을 제정하였다.
특히, LDM은 맵 정보와 관련하여 정보의 동적 특성에 따라 Type 1에서 Type 4까지 4가지 유형으로 분류될 수 있다. 여기서, Type 1 정보는 도로 및 건물 등에 대한 지도 정보로서 'static' 정보이며, Type 2 정보는 'quasi-staic' 정보로서 랜드마크, 교통표지판 등과 같은 정보가 이에 해당하고, Type 3 정보는 'Dynamic' 정보로서 교통정체, 신호등 정보, 교통사고 정보, 공사구간 정보, 노면상태 등에 대한 정보가 이에 해당하며, Type 4는 'Highly Dynamic' 정보로서 주변차량, 보행자 등에 대한 정보가 이에 해당한다. Type 1 정보가 수개월에서 수년에 걸쳐 변화되는 정도의 동적 특성 정보라면, Type 4 정보는 수초에 걸쳐 변화되는 매우 동적인 정보라 할 수 있다.
LDM이 지능형 교통 시스템과 관련하여 매우 중요하지만, 자율주행에 이용되기 위해서는 더욱 정밀한 정보를 다룰 수 있어야 하는 것으로 인식되고 있다. 예컨대, Type 1 정보만도 기존의 2차원 맵데이터 정도의 수준이 아닌 3차원 맵데이터 수준이 되어야 한다. 즉, 자율주행을 위해서는 고정밀도의 3차원 맵이 필요하다고 크게 인식되고 있는데, 그러한 맵 개발을 위해 구글, 우버, 히어(here) 등등에서 막대한 자본을 투입하고 있으며, 머지않아 상용적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
3차원의 고정밀도 맵이 개발되고, 센서에 의한 주변상황 인식의 정밀도가 더 높아짐에 따라 자율주행 기술도 크게 발전할 것으로 기대되지만, 인식된 주변상황으로부터 어떻게 안전 운전을 위한 주행 판단을 할 수 있을지, 아직 그에 대한 논의는 부족한 실정이다. 자율주행 차량에 있어서, 3차원 맵과 센서가 눈이라면 자율주행 판단을 위한 브레인에 대해서는 아직 더 논의할 필요가 있다고 할 수 있다. 즉, 디지털맵 정보 및 센서정보를 이용하여 자율주행을 수행하게 될 주행 프로그램에 대한 개발이 필요하다.
그러한 프로그램이 개발되더라도, 현재 논의되고 있는 정도로서 지능형 교통 시스템(ITS)으로부터 받는 도로 상황 정보만을 이용하는 단순한 프로그램이라면 자율주행을 완수하기에는 부족하다.
그러한 정보만이 아니라 주변차량의 실시간적 주행정보를 포함하여 기상, 도로의 노면상태 정보, 주행 도로 구간 및 그 주변 구간의 교통 상황 정보 등등을 종합적으로 고려하여야 한다.
자율주행차량은 센서 및 통신모듈을 이용하여 주행 상황을 인지하면서 차로를 변경하며 목적지까지 안전하게 주행을 완수할 것으로 기대되지만, 실제의 주행은 예상치 못한 많은 돌발 상황으로 인해 쉽지 않을 것이며, 따라서, 관련한 안전 대책이 필요하다.
특히, 차량이 다소 혼잡하여 차간 거리가 짧은 경우나 주변 차량 중에 비자율주행 차량이 있는 경우 차로변경은 한층 더 신중하고 안전하게 진행될 필요가 있다.
본 발명은 자율주행차량의 주행을 더욱 안전하게 수행할 수 있는 기술을 제공하는 것을 하나의 목적으로 한다.
특히, 자율주행차량의 주행 중에 있어서, 한층 더 안전한 방식으로 차로변경을 수행할 수 있는 방법 또는 기술을 제공한다.
본 발명의 일실예에 의한 자율주행차량 차로변경방법은, 외부로부터 교통정보와 관련된 정보를 수신하기 위한 통신모듈과, 차량 주변 상황 또는 차량 주행 상황을 센싱하기 위한 센서모듈과, 상기 통신모듈로부터 수신된 정보 또는 상기 센서모듈로부터 센싱된 정보를 처리하며 자율주행을 수행하는 주행제어모듈을 포함하는 자율주행 차량의 상기 주행제어모듈에 의한 차로변경방법이다.
차로변경방법의 일실시예는, 차로변경을 결정하는 차로변경 결정 단계와, 차로변경이 결정된 경우, 변경전 차로 내에서 주행 위치를 변경하며 설정 시간 또는 거리 동안 유지하여 차로변경 의도를 주변 차량에 알리는 차로변경 의도 알림 단계와, 상기 설정 시간 또는 거리가 경과한 후에 변경하고자 하는 차로로 차량을 주행 이동시키는 차로변경 단계를 포함한다.
차로 변경 의도 알림 단계는, 변경후의 차로를 향해 주행방향을 변경하고 변경후의 차로로 넘어가지 않는 상태에서 설정 시간 또는 거리 동안 주행 상태를 유지하는 단계를 포함할 수 있다.
그리고, 설정 시간 또는 거리 동안 주행 상태를 유지하는 단계는, 변경 전후 차로 사이의 차선으로부터 설정 거리 이격된 가상선을 따라 설정 시간 또는 거리 동안 주행하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 차로변경 의도 알림 단계는 방향지시등을 작동시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 종래에는 방향지시등만을 이용하여 차로변경 의도를 주변에 알리고 있지만, 방향지시등의 고장이 있는 경우나 주변차량, 특히 변경할 차로의 후방차량에서 운전자 또는 자율주행모듈이 그 인식에 실패한 경우 등의 돌발상황이 발생할 수 있다. 본 발명은 방향지시등 이외에 설정 시간 또는 거리 동안 주행 위치의 변경 및 유지를 통해 그 의도를 알리므로 보다 안전한 자율주행을 도모할 수 있게 된다.
한편, 본 발명에 일실시예에 의한 자율주행차량은 외부로부터 교통정보와 관련된 정보를 수신하기 위한 통신모듈과, 차량 주변 상황 또는 차량 주행 상황을 센싱하기 위한 센서모듈과, 상기 통신모듈로부터 수신된 정보 또는 상기 센서모듈로부터 센싱된 정보를 처리하며 자율주행을 수행하는 주행제어모듈을 포함하며, 전술한 차로변경방법이 알고리즘적으로 주행제어모듈에 탑재되어 있을 수 있다.
자율주행에 있어서, 방향지시등에 의한 차로변경 의도 알림이 주변차량에 제대로 전달되지 못한 상황에서도 안전하게 차로변경을 수행하여 안전운전을 도모할 수 있다.
도1은 본 발명의 일실시예에 의한 자율주행 차로변경방법을 나타낸 흐름도이다.
도2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 자율주행 차로변경방법을 나타낸 흐름도이다.
도3은 본 발명의 일실시예에 의한 자율주행차량의 시스템 구성 개념도이다.
먼저, 도1을 참조하여 본 발명의 일실시예에 의한 차로변경방법을 설명한다.
자율주행이 시작되면(S10), 차량은 통신모듈(20) 및 센서모듈(30)로부터의 정보를 이용하고 맵정보를 활용하여 주행제어모듈(10)에 의해 목적지까지 자율주행을 진행하게 된다.
주행 중에 차로변경의 필요성이 있는 경우, 주행제어모듈(10)은 그 변경 여부를 판단한다(S20). 차로변경의 필요성은 목적지까의 경로 상 차로변경이 필요한 경우일 수도 있지만, 경로적 이유가 아니더라도 주행 상황상 필요한 경우일 수 있다.
주행 상황상 필요한 경우는, 예컨대, 자율주행차량 전용 차로가 있는 경우에 해당 차로로 이동할 필요가 있는 경우, 전방차량의 거동 이상이나 차간 거리가 좁아져 회피할 필요가 있는 경우, 현 차로의 혼잡으로 덜 혼잡한 차로로 변경할 필요가 있는 경우 등등일 수 있다.
주행제어모듈(10)은 차로변경이 필요한 것으로 결정된 경우, 주변차량에 대해 차로변경의 의도를 알린다. 이러한 차로변경 의도의 알림을 위해, 현 주행 차로 내에서 주행 위치를 변경하여 설정 시간 또는 거리 동안 주행을 유지한다(S30).
보다 구체적인 실시예로서는, 현재 주행하고 있는 차로에서 변경하고자 하는 차로를 향하여 차량을 근접 이동시키고, 설정 시간 또는 거리 동안 주행을 유지시킨다.
이를 위해, 주행제어모듈(10)은 현재의 차로와 변경할 차로 사이의 차선으로부터 일정 거리 이격된 가상선을 설정하고 그 가상선을 따라 주행하도록 차량을 제어할 수 있다.
즉, 주행제어모듈(10)은 차로의 중앙을 따라 주행하다가, 차로변경의 필요성이 결정된 경우, 변경할 차로의 차선으로부터 일정 거리 이격된 가상선을 설정하여 현 주행위치를 해당 가상선을 향하여 변경한 후 설정 시간 또는 거리 동안 그 가상선을 따라 주행하여 주변차량에 차로변경의 의도를 알리게 된다.
물론, 자율주행차량은 차선을 인식할 수 있는 센서(예컨대, 비젼센서)를 포함하며, 해당 센서로 차선 위치를 인식하고 그로부터 일정 거리 이격된 가상선을 설정하여 차로변경 의도 알림을 수행할 수 있다.
그와 같이 설정 시간 동안 거리 동안 차로변경 의도를 알린 후에(S40) 차로변경을 수행한다(S50). 물론, 이때, 변경하고자 하는 차로에서 주행하고 있는 후방차량과의 차간 거리 등 안전한 차로변경에 필요한 각종 상황의 인지 및 판단은 필요할 것이다.
도2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 차로변경방법을 나타낸다.
여기의 실시예는 도1의 실시예와 방향지시등의 작동을 제외하고는 동일하다. 따라서, 해당 부분에 대해서만 설명하고 다른 부분은 도1 실시예에서의 기설명한 내용으로 대체한다.
본 실시예에서는, 차로변경의 필요가 있다고 결정된 경우(S20), 차로변경 의도 알림을 위해 방향지시등을 작동시키는 단계를 더 포함하는데(S30), 그 시점은 설정 시간 또는 거리 동안 주행 유지를 통한 의동 알림을 수행하기 전에, 또는 그와 동시에, 또는 그 이후일 수 있다.
그리고, 방향지시등은 작동된 후에 계속 온 상태로 유지된 후 차로변경이 완료된 시점에 오프로 변경될 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 의한 자율주행차량은 도3과 같은 시스템을 포함할 수 있다.
즉, 자율주행차량은, 자율주행모듈과 통신모듈(20)과 센서모듈(30)과 조향, 브레이크, 방향지시등, 엔진 또는 모터와 같은 주행 동력원 등등의 주행관련 제어대상을 포함한다.
통신모듈(20)은 외부차량 또는 노변 기지국이나 교통 관제국 등과 같이 교통정보를 제공하는 기관 또는 시설로부터 관련 정보를 수신할 수 있다. 통신모듈(20)은 차량의 현 위치를 감지하기 위한 GPS 수신기를 포함할 수 있는데, 이는 GPS 수신기 및 외부와의 통신기가 통합된 형태에 한정되는 것은 아니다.
센서모듈(30)은 주변 상황 또는 차량의 주행 상태를 인지하기 위한 것으로서, 예컨대, 속도센서, 비젼센서, 레이더, 라이다, 기후센서, 조도센서 등등 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.
이러한 센서들을 통해 전방차량과의 거리를 비롯하여 충돌 위험 등을 감지할 수 있으며, 특히, 차로변경 시에 안전한 변경 시점을 가늠할 수도 있다.
주행제어모듈(10)은 자율주행 알고리즘이 탑재될 수 있으며, 통신모듈(20) 및 센서모듈(30)로부터의 정보를 이용하고, 도로 맵 정보를 활용하여 조향, 브레이크 등등의 장치를 제어하면서 자율주행을 수행한다.
본 실시예의 주행제어모듈(10)에는 전술한 실시예들에 의한 차로변경방법이 알고리즘으로 포함되어 있으며, 이를 통해 차로변경을 안전하게 수행하게 된다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대해 설명하였지만, 위 설명들은 실시예적인 설명일 뿐, 본 발명 청구항의 범위를 제한하거나 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
10 : 주행제어모듈
20 : 통신모듈
30 : 센서모듈
40 : 주행관련장치(조향, 브레이크, 방향지시등, 구동 동력원 등등)
50 : 버스

Claims (10)

  1. 외부로부터 교통정보와 관련된 정보를 수신하기 위한 통신모듈과, 차량 주변 상황 또는 차량 주행 상황을 센싱하기 위한 센서모듈과, 상기 통신모듈로부터 수신된 정보 또는 상기 센서모듈로부터 센싱된 정보를 처리하며 자율주행을 수행하는 주행제어모듈을 포함하는 자율주행 차량의 상기 주행제어모듈에 의한 차로변경 방법에 있어서,
    차로변경을 결정하는 차로변경 결정 단계;
    차로변경이 결정된 경우, 변경전 차로 내에서 주행 위치를 변경하며 설정 시간 또는 거리 동안 유지하여 차로변경 의도를 주변 차량에 알리는 차로변경 의도 알림 단계;
    상기 설정 시간 또는 거리가 경과한 후에 변경하고자 하는 차로로 차량을 주행 이동시키는 차로변경 단계
    를 포함하는 자율주행 차량의 차로변경 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차로 변경 의도 알림 단계는, 변경후의 차로를 향해 주행방향을 변경하고 상기 변경후의 차로로 넘어가지 않는 상태에서 설정 시간 또는 거리 동안 주행 상태를 유지하는 단계를 포함하는 자율주행 차량의 차로변경 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 설정 시간 또는 거리 동안 주행 상태를 유지하는 단계는,
    상기 변경 전후 차로 사이의 차선으로부터 설정 거리 이격된 가상선을 따라 상기 설정 시간 또는 거리 동안 주행하는 단계를 포함하는 자율주행 차량의 차로변경 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 차로변경 의도 알림 단계는 방향지시등을 작동시키는 단계를 추가로 포함하는 자율주행 차량의 차로변경 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 방향지시등의 작동은 상기 주행 경로 상태의 변경 전 또는 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 차로변경 방법.
  6. 외부로부터 교통정보와 관련된 정보를 수신하기 위한 통신모듈;
    차량 주변 상황 또는 차량 주행 상황을 센싱하기 위한 센서모듈;
    상기 통신모듈로부터 수신된 정보 또는 상기 센서모듈로부터 센싱된 정보를 처리하며 자율주행을 수행하되, 다른 차로로 변경하기 전에, 변경전 차로 내에서 설정 시간 또는 거리 동안 차량의 주행 경로 상태를 변경하고 유지하여 차로변경 의도를 주변 차량에 알리는 주행제어모듈
    을 포함하는 자율주행차량.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 주행제어모듈은 상기 차로변경 알림을 위해, 변경후의 차로를 향해 주행방향을 변경하고 상기 변경후의 차로로 넘어가지 않는 상태에서 설정 시간 또는 거리 동안 주행 상태를 유지하도록 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 자율주행차량.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 주행제어모듈은, 상기 설정 시간 또는 거리 동안 주행 상태를 유지하기 위해, 상기 변경 전후 차로 사이의 차선으로부터 설정 거리 이격된 가상선을 따라 상기 설정 시간 또는 거리 동안 주행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 자율주행차량.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 주행제어모듈은 추가로 상기 차로변경 의도를 알리기 위해 방향지시등을 작동시키는 것을 특징으로 하는 자율주행차량.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 주행제어모듈은 상기 방향지시등의 작동을 상기 주행 경로 상태의 변경 전 또는 동시에 수행되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 자율주행차량.
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