KR20200010654A - 자율 주행 차량의 제어 장치 및 방법 - Google Patents

자율 주행 차량의 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자율 주행 차량의 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 자율 주행 차량의 주행 경로 상의 환경 정보를 획득하는 환경 정보 획득부, 환경 정보 획득부에 의해 획득된 환경 정보에 포함되는 하나 이상의 위험 요소 각각에 대하여 차별적인 위험 가중치를 부여하고, 각 위험 요소에 각각 부여된 위험 가중치에 기초하여 자율 주행 차량의 주행 위험도를 결정하는 위험도 결정부, 및 위험도 결정부에 의해 결정된 주행 위험도, 및 현재 설정된 자율 주행 레벨에 대한 임계 영역 범위를 비교하고, 그 비교 결과를 토대로 현재 설정된 자율 주행 레벨을 조정하는 레벨 조정부로서, 자율 주행 레벨은 자율 주행의 수준이 높을수록 더 높은 값으로 설정되는 것인, 레벨 조정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

자율 주행 차량의 제어 장치 및 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING AUTONOMOUS VEHICLE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 자율 주행 차량의 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자율 주행 차량의 자율 주행 레벨을 제어하는 자율 주행 차량의 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
오늘날의 자동차 산업은 차량 주행에 운전자의 개입을 최소화하는 자율 주행을 구현하기 위한 방향으로 나아가고 있다. 자율 주행 차량이란 주행 시 외부정보 감지 및 처리기능을 통해 주변의 환경을 인식하여 주행 경로를 자체적으로 결정하고, 자체 동력을 이용하여 독립적으로 주행하는 차량을 말한다.
자율 주행 차량은 운전자가 조향휠, 가속페달 또는 브레이크 등을 조작하지 않아도, 주행 경로 상에 존재하는 장애물과의 충돌을 방지하고 도로의 형상에 따라 차속과 주행 방향을 조절하면서 스스로 목적지까지 주행할 수 있다. 구체적으로, 자율 주행 차량은 지도 데이터 및 시설물의 위치 정보를 통해 차량의 위치를 결정하고 보정함으로써 주행 경로 및 주행 차선을 최적으로 결정하고, 결정된 경로 및 차선을 벗어나지 않도록 차량의 주행을 제어하며, 주변에서 갑작스럽게 진입하는 차량 또는 주행 경로 상에 존재하는 위험 요소에 대한 방어 및 회피 운행을 수행한다.
한편, 종래의 자율 주행 차량에 있어, 주변의 장애물을 인식하여 경로 변경을 통해 차량의 주행을 제어함으로써 장애물과의 충돌을 회피하도록 동작하는 기술이 제시되어 있으나, 인식된 장애물의 종류 또는 도로를 점유하고 있는 일반차량에 대한 위험 가중치에 대한 고려는 배제되어 있는 한계가 존재한다.
구체적으로, 자차량에 해당하는 자율 주행 차량의 주변을 타 자율 주행 차량이 주행하고 있는 경우, 타 자율 주행 차량의 주행 제어는 자율 주행 시스템에 의존하고 있어 돌발 주행의 가능성이 낮고, 자차량은 자율 주행 시스템 간의 통신을 기반으로 타 자율 주행 차량의 주행에 대한 예측이 가능하여 그 주행 위험성이 비교적 낮다. 반면, 자율 주행 시스템이 적용되지 않은 타 일반 차량이 자차량의 주변을 주행하고 있는 경우, 타 일반 차량의 주행 제어는 타 일반 차량의 운전자에게 전적으로 의존하고 있어 돌발 주행의 가능성이 높고, 타 일반 차량의 주행에 대한 예측이 어려워 그 주행 위험성이 비교적 높다.
따라서, 자율 주행 차량에 있어 주변 장애물의 종류 또는 도로를 점유하고 있는 일반차량에 대한 위험 가중치를 고려하여 자율 주행 레벨을 조정할 수 있는 시스템이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0022305호(2012.03.12. 공개)에 개시되어 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 자율 주행 차량에 있어 그 주변 장애물의 종류 또는 도로를 점유하고 있는 일반차량에 대한 위험 가중치를 고려하여 자율 주행 레벨을 조정함으로써 자율 주행 차량의 주행 안정성을 향상시키기 위한 자율 주행 차량의 제어 장치 및 방법를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 자율 주행 차량의 제어 장치는 자율 주행 차량의 주행 경로 상의 환경 정보를 획득하는 환경 정보 획득부, 상기 환경 정보 획득부에 의해 획득된 환경 정보에 포함되는 하나 이상의 위험 요소 각각에 대하여 차별적인 위험 가중치를 부여하고, 상기 각 위험 요소에 각각 부여된 위험 가중치에 기초하여 상기 자율 주행 차량의 주행 위험도를 결정하는 위험도 결정부, 및 상기 위험도 결정부에 의해 결정된 주행 위험도, 및 현재 설정된 자율 주행 레벨에 대한 임계 영역 범위를 비교하고, 그 비교 결과를 토대로 상기 현재 설정된 자율 주행 레벨을 조정하는 레벨 조정부로서, 상기 자율 주행 레벨은 자율 주행의 수준이 높을수록 더 높은 값으로 설정되는 것인, 레벨 조정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 환경 정보 획득부는, ITS(Intelligent Traffic System), V2X(Vehicle To Everything) 통신 및 상기 자율 주행 차량에 장착된 센서 중 하나 이상을 이용하여 상기 환경 정보를 획득하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 환경 정보에 포함되는 각 위험 요소는, 타 자율 주행 차량 및 타 일반 차량을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 위험도 결정부는, 상기 타 자율 주행 차량의 자율 주행 레벨에 따라 차별적인 위험 가중치를 상기 타 자율 주행 차량에 부여하되, 자율 주행 레벨이 낮을수록 더 높은 위험 가중치를 부여하고, 상기 타 자율 주행 차량에 부여되는 위험 가중치 이상의 값을 갖는 위험 가중치를 상기 타 일반 차량에 부여하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 환경 정보에 포함되는 각 위험 요소는, 상기 주행 경로 상에 존재하는 장애물, 및 상기 자율 주행 차량이 주행중인 도로 환경을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 위험도 결정부는, 상기 각 위험 요소에 각각 부여되는 각 위험 가중치의 합산값과, 위험 가중치가 부여되는 위험 요소의 개수에 기초하여 상기 주행 위험도를 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 임계 영역 범위는, 자율 주행 레벨이 낮을수록 더 높은 값의 범위를 갖도록 각 자율 주행 레벨에 대하여 각각 미리 설정되어 있으며, 상기 레벨 조정부는, 상기 주행 위험도가 상기 현재 설정된 자율 주행 레벨에 대한 임계 영역 범위를 초과하는 경우 상기 현재 설정된 자율 주행 레벨을 하향 조정하고, 상기 주행 위험도가 상기 현재 설정된 자율 주행 레벨에 대한 임계 영역 범위 미만인 경우 상기 현재 설정된 자율 주행 레벨을 상향 조정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 각 자율 주행 레벨에 대하여 임계 시간이 각각 미리 설정되어 있으며, 상기 레벨 조정부는, 상기 주행 위험도가 상기 현재 설정된 자율 주행 레벨에 대한 임계 영역 범위를 초과하는 상태 또는 상기 주행 위험도가 상기 현재 설정된 자율 주행 레벨에 대한 임계 영역 범위 미만인 상태가 조정 대상이 되는 자율 주행 레벨에 대한 임계 시간 이상 지속되는 경우에만 상기 현재 설정된 자율 주행 레벨을 하향 조정 또는 상향 조정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 자율 주행 차량의 운전자에게 상기 현재 설정된 자율 주행 레벨의 조정 여부를 통지하고 상기 운전자로부터 상기 현재 설정된 자율 주행 레벨의 조정 지시를 입력받는 인터페이스부를 더 포함하고, 상기 레벨 조정부는, 상기 자율 주행 차량의 운전자에게 상기 현재 설정된 자율 주행 레벨의 조정 여부를 통지하고, 상기 인터페이스부를 통해 상기 운전자로부터 상기 현재 설정된 자율 주행 레벨의 조정 지시가 입력된 경우에만 상기 현재 설정된 자율 주행 레벨을 조정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 자율 주행 차량의 제어 방법은 환경 정보 획득부가, 자율 주행 차량의 주행 경로 상의 환경 정보를 획득하는 단계, 위험도 결정부가, 상기 환경 정보 획득부에 의해 획득된 환경 정보에 포함되는 하나 이상의 위험 요소 각각에 대하여 차별적인 위험 가중치를 부여하고, 상기 각 위험 요소에 각각 부여된 위험 가중치에 기초하여 상기 자율 주행 차량의 주행 위험도를 결정하는 단계, 및 레벨 조정부가, 상기 위험도 결정부에 의해 결정된 주행 위험도, 및 현재 설정된 자율 주행 레벨에 대한 임계 영역 범위를 비교하고, 그 비교 결과를 토대로 상기 현재 설정된 자율 주행 레벨을 조정하는 단계로서, 상기 자율 주행 레벨은 자율 주행의 수준이 높을수록 더 높은 값으로 설정되는 것인, 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 자차량에 해당하는 자율 주행 차량의 주변을 주행하고 있는 타 자율 주행 차량 및 타 일반 차량에 대하여 그 위험 가중치를 차별적으로 부여하는 방식을 통해 주행 위험도를 결정하고, 결정된 주행 위험도에 따라 자율 주행 레벨을 조정함으로써 자율 주행 차량의 주행 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 주행 차량의 제어 장치를 설명하기 위한 블록구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 주행 차량의 제어 장치에서 주행 위험도가 결정되는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 주행 차량의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 자율 주행 차량의 제어 장치 및 방법의 일 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 주행 차량의 제어 장치를 설명하기 위한 블록구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 주행 차량의 제어 장치에서 주행 위험도가 결정되는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
본 실시예의 구체적인 설명에 앞서, 먼저 자율 주행 레벨에 대하여 설명하면, 이하에서 표기하는 자율 주행 레벨은 자율 주행 차량의 자율 주행의 수준이 높을수록 더 높은 값으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 본 실시예의 자율 주행 레벨은 하기 표 1과 같이 미국 도로교통안전국(NHTSA)이 규정한 자율 주행 레벨이 채용될 수 있다.
수준 정의 개요
Level 0 비자동
(No Automation)
운전자가 항상 브레이크, 속도조절, 조향 등 안전에 민감한 기능을 제어하고 교통 모니터링 및 안전 조작에 책임
Level 1 기능 제한 자동
(Function-specific Automation)
운전자가 정상적인 주행 혹은 충돌 임박상황에서의 일부 기능을 제외한 자동차 제어권을 소요(예: ACC(Adaptive Cruise Control), ESC(Electronic Stability Control), 자동 브레이킹)
Level 2 조합 기능 자동
(Combined Function Automation)
어떤 주행 환경에서 두 개 이상의 제어 기능이 조화롭게 작동. 단, 운전자가 여전히 모니터링 및 안전에 책임을 지고 자동차 제어권을 소유(예: ACC 및 차선 중앙유지(Lane Centering), 핸들 및 페달 미제어)
Level 3 제한된 자율 주행
(Limited Self Driving Automation)
특정 교통 환경에서 자동차가 모든 안전 기능을 제어하고, 자동차가 모니터링 권한을 갖되 운전자 제어가 필요한 경우 경보신호를 제공하며, 운전자는 간헐적으로 제어
Level 4 완전 자율 주행
(Full Self-Driving Automation)
자동차가 모든 안전 기능을 제어하고 상태를 모니터링하고, 운전자는 목적지 혹은 운행을 입력하며, 자율주행시스템이 안전 운행에 대해 책임
전술한 자율 주행 레벨의 의미를 기초로 하여, 이하에서는 본 실시예에 따른 자율 주행 차량의 제어 장치의 구성을 구체적으로 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 주행 차량의 제어 장치는 환경 정보 획득부(100), 위험도 결정부(200), 레벨 조정부(300), 인터페이스부(400) 및 주행 제어부(500)를 포함할 수 있다.
환경 정보 획득부(100)는 자차량에 해당하는 자율 주행 차량의 주행 경로 상의 환경 정보를 획득하여 후술할 위험도 결정부(200)로 전달할 수 있다. 한편, 환경 정보 획득부(100)가 환경 정보를 획득하는 대상이 되는 주행 경로의 범위는, 예를 들어 자율 주행 차량의 위치를 기준으로 기준 반경 이내의 위치로 특정될 수도 있다.
환경 정보 획득부(100)에 의해 획득되는 환경 정보는 자율 주행 차량의 주행 경로 상에 존재하는 하나 이상의 위험 요소를 포함할 수 있으며, 상기 각 위험 요소는 타 자율 주행 차량, 타 일반 차량, 주행 경로 상에 존재하는 장애물, 및 자율 주행 차량이 주행중인 도로 환경을 포함할 수 있다.
용어의 명확한 구분을 위해, 이하에서 표기하는 '자율 주행 차량'이라 함은 자차량에 해당하는 자율 주행 차량을 의미하는 것으로 정의하고, '타 자율 주행 차량'은 자차량 주변에서 주행중인 다른 자율 주행 차량을 의미하는 것으로 정의하며, '타 일반 차량'은 자차량 주변에서 주행 중이며 자율 주행 시스템이 적용되지 않아 그 주행 제어가 해당 운전자에 의존하는 차량을 의미하는 것으로 정의한다.
환경 정보 획득부(100)는 ITS(Intelligent Traffic System), V2X(Vehicle To Everything) 및 자율 주행 차량에 장착된 센서 중 하나 이상을 이용하여 환경 정보를 획득할 수 있다.
즉, 환경 정보 획득부(100)는 ITS의 교통 관제 센터로부터 환경 정보를 수신하는 방식, 차량 간 통신(V2V) 또는 노차 간 통신(V2I)를 포함하는 V2X 통신을 통해 환경 정보를 수신하는 방식, 또는 자율 주행 차량에 장착된 센서(예: 카메라 센서, 초음파 센서, 레이더 센서 또는 라이다 센서 등)를 통해 환경 정보를 직접 센싱하는 방식을 이용하여 환경 정보를 실시간으로 획득할 수 있다. 나아가, 세 가지 방식을 통해 획득된 환경 정보 간의 정합성을 검증하고, 정합성이 검증된 환경 정보만을 위험도 결정부(200)로 전달함으로써, 환경 정보의 신뢰도를 높이고 센서의 오차가 보완되도록 하며 잘못된 환경 정보를 통해 후술하는 주행 위험도가 결정되는 것을 사전에 방지할 수도 있다.
위험도 결정부(200)는 환경 정보 획득부(100)에 의해 획득된 환경 정보에 포함되는 하나 이상의 위험 요소 각각에 대하여 차별적인 위험 가중치를 부여하고, 각 위험 요소에 각각 부여된 위험 가중치에 기초하여 자율 주행 차량의 주행 위험도를 결정할 수 있다.
먼저, 위험도 결정부(200)가 각 위험 요소에 대하여 차별적인 위험 가중치를 부여하는 구성에 대하여 설명하면, 위험도 결정부(200)는 타 자율 주행 차량의 자율 주행 레벨에 따라 차별적인 위험 가중치를 타 자율 주행 차량에 부여할 수 있으며, 이때 자율 주행 레벨이 낮을수록 더 높은 위험 가중치를 부여할 수 있다. 또한, 위험도 결정부(200)는 타 자율 주행 차량에 부여되는 위험 가중치 이상의 값을 갖는 위험 가중치를 타 일반 차량에 부여할 수 있다.
타 자율 주행 차량의 자율 주행 레벨이 낮을수록 해당 타 자율 주행 차량의 주행 제어는 해당 운전자에게 더 의존하게 되며, 이는 자율 주행 차량의 위험도 증가를 의미하므로, 위험도 결정부(200)는 타 자율 주행 차량의 자율 주행 레벨이 낮을수록 더 높은 위험 가중치를 해당 타 자율 주행 차량에 부여할 수 있다. 한편, 타 일반 차량의 주행 제어는 해당 운전자에게 전적으로 의존하므로, 위험도 결정부(200)는 타 자율 주행 차량에 부여되는 위험 가중치 이상의 값을 갖는 위험 가중치를 타 일반 차량에 부여할 수 있다. 타 자율 주행 차량에 부여되는 위험 가중치 이상의 값을 갖는 위험 가중치라 함은, 예를 들어 Level 0에 대한 위험 가중치(즉, 타 자율 주행 차량에 부여되는 위험 가중치의 최대값) 이상의 값을 갖는 위험 가중치를 의미할 수 있다.
하기 표 2는 타 자율 주행 차량 및 타 일반 차량에 부여되는 위험 가중치의 예시를 나타낸다.
위험 요소 위험 가중치


타 자율 주행 차량
Level 4 10
Level 3 20
Level 2 30
Level 1 40
Level 0 50
타 일반 차량 50
한편, 전술한 것과 같이 환경 정보에 포함되는 각 위험 요소는 주행 경로 상에 존재하는 장애물, 및 자율 주행 차량이 주행중인 도로 환경을 포함할 수도 있다. 이 경우, 주행 경로 상에 존재하는 장애물은 자율 주행 차량과의 충돌 위험도가 높기 때문에, 타 일반 차량과 마찬가지로 타 자율 주행 차량에 부여되는 위험 가중치 이상의 값을 갖는 위험 가중치가 장애물에 부여될 수 있다. 또한, 자율 주행 차량이 주행중인 도로 환경은 주행중인 도로의 형태(예: 고속도로, 자동차 전용 도로, 국도, 비포장 도로, 연결로, 톨게이트 등)를 포함할 수 있으며, 타 자율 주행 차량, 타 일반 차량 및 장애물 대비 차량의 주행 위험도에 미치는 영향이 낮은 점을 고려하여, 타 자율 주행 차량, 타 일반 차량 및 장애물에 부여되는 위험 가중치보다 낮은 값을 갖는 위험 가중치가 도로 환경에 부여될 수 있다. 하기 표 3은 주행 경로 상에 존재하는 장애물, 및 자율 주행 차량이 주행중인 도로 환경에 부여되는 위험 가중치의 예시를 나타낸다.
위험 요소 위험 가중치
장애물 50


도로 환경
고속도로 1
자동차 전용 도로 1
국도 1
비포장 도로 1.5
연결로 1.5
톨게이트 2
다음으로, 위험도 결정부(200)가 주행 위험도를 결정하는 구성에 대하여 설명하면, 위험도 결정부(200)는 각 위험 요소에 각각 부여되는 각 위험 가중치의 합산값과, 위험 가중치가 부여되는 위험 요소의 개수에 기초하여 주행 위험도를 결정할 수 있다. 즉, 위험도 결정부(200)는 각 위험 가중치의 합산값을 위험 요소의 개수로 나누어 주행 위험도를 결정할 수 있다.
도 2에 도시된 예시로서 구체적으로 설명하면, 도 2에서 ①번 차량이 자차량에 해당하는 자율 주행 차량이고, ②번 차량이 Level 0의 타 자율 주행 차량이며, ③번 차량이 Level 1의 타 자율 주행 차량이고, ④번 차량이 타 일반 차량이라고 가정할 때, 장애물과 고속도로 주행 환경을 고려하면 위험 가중치의 합산값은 50(②번 차량) + 40(③번 차량) + 50(④번 차량) + 50(장애물) + 1(고속도로) = 191이 된다. 위험 요소의 개수는 5이므로, 주행 위험도는 191 / 5 = 38.2로 결정된다.
레벨 조정부(300)는 위험도 결정부(200)에 의해 결정된 주행 위험도, 및 현재 설정된 자율 주행 레벨에 대한 임계 영역 범위를 비교하고, 그 비교 결과를 토대로 현재 설정된 자율 주행 레벨을 조정할 수 있다. 전술한 것과 같이 자율 주행 레벨은 자율 주행의 수준이 높을수록 더 높은 값으로 설정되어 있을 수 있다.
여기서, 임계 영역 범위는 위험도 결정부(200)에 의해 결정된 주행 위험도와 비교되어 자율 주행 레벨의 조정 여부를 판단하기 위한 기준이 되는 범위로서, 자율 주행 레벨이 낮을수록 더 높은 값의 범위를 갖도록 각 자율 주행 레벨에 대하여 각각 미리 설정되어 있을 수 있다. 나아가, 각 자율 주행 레벨에 대하여는 임계 시간이 각각 미리 설정되어 있을 수 있다. 임계 시간에 대한 구체적인 설명은 후술한다. 하기 표 4는 자율 주행 레벨에 대하여 각각 설정된 임계 영역 범위 및 임계 시간의 예시를 나타낸다.
Level 0 Level 1 Level 2 Level 3 Level 4
임계 영역 범위 80 이상 100 이하 60 이상 80 미만 40 이상 60 미만 20 이상 40 미만 0 이상 20 미만
임계 시간(sec) 30 60 80 80 80
이에 따라, 레벨 조정부(300)는 주행 위험도가 현재 설정된 자율 주행 레벨에 대한 임계 영역 범위를 초과하는 경우 현재 설정된 자율 주행 레벨을 하향 조정하고, 주행 위험도가 현재 설정된 자율 주행 레벨에 대한 임계 영역 범위 미만인 경우 현재 설정된 자율 주행 레벨을 상향 조정할 수 있다.
구체적으로, 도 2에 도시된 예시에서 자차량인 ①번 차량의 자율 주행 레벨이 현재 Level 4로 설정된 경우를 가정하면, 전술한 예시에서 산출된 주행 위험도인 38.2의 값은 Level 4에 대한 임계 영역 범위인 0 이상 20 미만의 범위를 초과하므로, 레벨 조정부(300)는 현재 설정된 자율 주행 레벨을 Level 3으로 하향 조정할 수 있다.
또한, 자차량인 ①번 차량의 자율 주행 레벨이 현재 Level 2로 설정된 경우를 가정하면, 전술한 예시에서 산출된 주행 위험도인 38.2의 값은 Level 2에 대한 임계 영역 범위인 40 이상 60 미만의 범위 미만이므로, 레벨 조정부(300)는 현재 설정된 자율 주행 레벨을 Level 3으로 상향 조정할 수 있다.
즉, 주행 위험도가 현재 설정된 자율 주행 레벨에 대한 임계 영역 범위를 초과하는 경우에는 자율 주행 차량의 자율 주행 레벨을 하향 조정하여 운전자의 주행 제어권을 높임으로써 주행 안정성을 확보하도록 하고, 주행 위험도가 현재 설정된 자율 주행 레벨에 대한 임계 영역 범위 미만인 경우에는 현재 설정된 자율 주행 레벨을 상향 조정하여 운전자의 주행 제어권을 낮춤으로서 주행 안정성이 확보되는 범위에서 운전자의 편의성을 향상시킬 수 있다.
한편, 전술한 것과 같이 자율 주행 차량에 설정된 각 자율 주행 레벨에 대하여 임계 시간이 각각 미리 설정되어 있다. 이에 따라, 레벨 조정부(300)는 주행 위험도가 현재 설정된 자율 주행 레벨에 대한 임계 영역 범위를 초과하는 상태 또는 주행 위험도가 현재 설정된 자율 주행 레벨에 대한 임계 영역 범위 미만인 상태가 조정 대상이 되는 자율 주행 레벨에 대한 임계 시간 이상 지속되는 경우에만 현재 설정된 자율 주행 레벨을 하향 조정 또는 상향 조정할 수 있다.
구체적으로, 도 2에 도시된 예시에서 자차량인 ①번 차량의 자율 주행 레벨이 현재 Level 4로 설정된 경우를 가정하면, 전술한 예시에서 산출된 주행 위험도인 38.2의 값은 Level 4에 대한 임계 영역 범위인 0 이상 20 미만의 범위를 초과하며, 이러한 초과 상태가 조정 대상이 되는 자율 주행 레벨인 Level 3에 대한 임계 시간인 80sec 이상 지속되면 레벨 조정부(300)는 현재 설정된 자율 주행 레벨을 Level 3으로 하향 조정할 수 있다.
또한, 자차량인 ①번 차량의 자율 주행 레벨이 현재 Level 2로 설정된 경우를 가정하면, 전술한 예시에서 산출된 주행 위험도인 38.2의 값은 Level 2에 대한 임계 영역 범위인 40 이상 60 미만의 범위 미만이며, 이러한 미만 상태가 조정 대상이 되는 자율 주행 레벨인 Level 3에 대한 임계 시간인 80sec 이상 지속되면 레벨 조정부(300)는 현재 설정된 자율 주행 레벨을 Level 3으로 상향 조정할 수 있다.
조정 대상이 되는 자율 주행 레벨에 대한 임계 시간 이상 지속되는 경우에만 현재 설정된 자율 주행 레벨을 하향 조정 또는 상향 조정함으로써, 자율 주행 레벨의 빈번한 조정으로 인해 차량의 주행 안정성이 저하되고 운전자의 주행 위화감이 발생하는 문제를 최소화할 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 것과 같이 본 실시예는 인터페이스부(400)를 더 포함할 수 있다. 인터페이스부(400)는 자율 주행 차량의 운전자에게 현재 설정된 자율 주행 레벨의 조정 여부를 통지하고 운전자로부터 현재 설정된 자율 주행 레벨의 조정 지시를 입력받을 수 있다. 인터페이스부(400)는 자율 주행 레벨의 조정 여부를 운전자에게 통지하고 운전자로부터 현재 설정된 자율 주행 레벨의 조정 지시를 입력받기 위해, 차량에 장착된 네비게이션 단말 또는 클러스터 유닛에 구비된 터치식 디스플레이 장치(예: LCD) 등으로 구현될 수 있다.
이에 따라, 레벨 조정부(300)는 자율 주행 차량의 운전자에게 현재 설정된 자율 주행 레벨의 조정 여부를 통지하고, 인터페이스부(400)를 통해 운전자로부터 현재 설정된 자율 주행 레벨의 조정 지시가 입력된 경우에만 현재 설정된 자율 주행 레벨을 조정할 수 있다.
즉, 주행 위험도 및 임계 영역 범위 간의 비교를 통해 현재 설정된 자율 주행 레벨의 조정이 필요하다고 판단된 경우, 레벨 조정부(300)는 현재 설정된 자율 주행 레벨을 조정하기 전 운전자에게 현재 설정된 자율 주행 레벨의 조정 여부를 인터페이스부(400)를 통해 통지할 수 있으며, 인터페이스부(400)를 통해 운전자로부터 현재 설정된 자율 주행 레벨의 조정 지시가 입력된 경우에만 현재 설정된 자율 주행 레벨을 조정할 수 있다. 이에 따라, 자율 주행 레벨의 최종 조정 제어권을 운전자에게 부여함으로써, 전술한 임계 시간과 함께 자율 주행 레벨의 빈번한 조정으로 인해 차량의 주행 안정성이 저하되고 운전자의 주행 위화감이 발생하는 문제를 최소화할 수 있다. 이때, 운전자가 현재 설정된 자율 주행 레벨의 조정을 거부할 경우, 레벨 조정부(300)는 현재 설정된 자율 주행 레벨의 조정이 필요한 상황이 해소될 때까지 인터페이스부(400)를 통해 주기적으로 현재 설정된 자율 주행 레벨의 조정이 필요함을 통지함으로써 운전자로 하여금 안전한 주행을 수행하도록 유도할 수 있다.
주행 제어부(500)는 레벨 조정부(300)에 의해 현재 설정된 자율 주행 레벨이 조정된 경우, 조정된 자율 주행 레벨에 따라 자율 주행 차량의 자율 주행을 제어할 수 있다. 이를 위해, 주행 제어부(500)는 자율 주행 차량의 조향을 제어하는 조향 제어 시스템(예: MDPS(Motor Driven Power Steering) ECU), 자율 주행 차량의 엔진을 제어하는 구동 제어 시스템(예: Engine Control Unit), 차량의 변속을 제어하는 변속 제어 시스템(예: Transmission Control Unit), 및 차량의 제동을 제어하는 제동 제어 시스템(예: AEB(Autonomous Emergency Braking), ABS(Anti-lock Brake System). ESC(Electronic Stability Control) 등)을 포함할 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 주행 차량의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
먼저, 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 자율 주행 차량의 제어 방법을 설명하면, 환경 정보 획득부(100)는 자율 주행 차량의 주행 경로 상의 환경 정보를 획득한다(S100).
S100 단계에서, 환경 정보 획득부(100)는 ITS(Intelligent Traffic System), V2X(Vehicle To Everything) 통신 및 자율 주행 차량에 장착된 센서 중 하나 이상을 이용하여 환경 정보를 획득할 수 있다.
이어서, 위험도 결정부(200)는 S100 단계에서 획득된 환경 정보에 포함되는 하나 이상의 위험 요소 각각에 대하여 차별적인 위험 가중치를 부여하고, 각 위험 요소에 각각 부여된 위험 가중치에 기초하여 자율 주행 차량의 주행 위험도를 결정한다(S200). 여기서, 각 위험 요소는 타 자율 주행 차량, 타 일반 차량, 주행 경로 상에 존재하는 장애물, 및 자율 주행 차량이 주행중인 도로 환경을 포함할 수 있다.
이에 따라, S200 단계에서 위험도 결정부(200)는 타 자율 주행 차량의 자율 주행 레벨에 따라 차별적인 위험 가중치를 타 자율 주행 차량에 부여하되, 자율 주행 레벨이 낮을수록 더 높은 위험 가중치를 부여하고, 타 자율 주행 차량에 부여되는 위험 가중치 이상의 값을 갖는 위험 가중치를 타 일반 차량에 부여할 수 있다. 그리고, 위험도 결정부(200)는 각 위험 요소에 각각 부여되는 각 위험 가중치의 합산값과, 위험 가중치가 부여되는 위험 요소의 개수에 기초하여 주행 위험도를 결정할 수 있다. 주행 위험도가 결정되는 과정은 전술한 것이므로 구체적인 설명은 생략한다.
S200 단계를 통해 주행 위험도가 결정되면, 레벨 조정부(300)는 S200 단계에서 결정된 주행 위험도, 및 현재 설정된 자율 주행 레벨에 대한 임계 영역 범위를 비교하고, 그 비교 결과를 토대로 현재 설정된 자율 주행 레벨을 조정한다(S300).
이때, 임계 영역 범위는 자율 주행 레벨이 낮을수록 더 높은 값의 범위를 갖도록 각 자율 주행 레벨에 대하여 각각 미리 설정되어 있을 수 있으며, 이에 따라 S300 단계에서 레벨 조정부(300)는 주행 위험도가 현재 설정된 자율 주행 레벨에 대한 임계 영역 범위를 초과하는 경우 현재 설정된 자율 주행 레벨을 하향 조정하고, 주행 위험도가 현재 설정된 자율 주행 레벨에 대한 임계 영역 범위 미만인 경우 현재 설정된 자율 주행 레벨을 상향 조정할 수 있다.
나아가, 자율 주행 차량에 설정된 각 자율 주행 레벨에 대하여 임계 시간이 각각 미리 설정되어 있을 수 있으며, 이에 따라 S300 단계에서 레벨 조정부(300)는 주행 위험도가 현재 설정된 자율 주행 레벨에 대한 임계 영역 범위를 초과하는 상태 또는 주행 위험도가 현재 설정된 자율 주행 레벨에 대한 임계 영역 범위 미만인 상태가 조정 대상이 되는 자율 주행 레벨에 대한 임계 시간 이상 지속되는 경우에만 현재 설정된 자율 주행 레벨을 하향 조정 또는 상향 조정할 수 있다.
또한, S300 단계에서 레벨 조정부(300)는 인터페이스부(400)를 통해 자율 주행 차량의 운전자에게 현재 설정된 자율 주행 레벨의 조정 여부를 통지하고, 인터페이스부(400)를 통해 운전자로부터 현재 설정된 자율 주행 레벨의 조정 지시가 입력된 경우에만 현재 설정된 자율 주행 레벨을 조정할 수도 있다.
도 3에 따른 실시예를, 도 4를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
먼저, 자율 주행 차량이 현재 자율 주행 중인 경우(즉, 자율 주행 차량의 주행 모드가 자율 주행 모드인 경우)(S110), 환경 정보 획득부(100)는 자율 주행 차량의 주행 경로 상의 환경 정보를 획득한다(S120). 만약, 자율 주행 차량이 자율 주행 중이지 않은 경우, 환경 정보 획득부(100)는 운전자의 주행 패턴 분석에 따른 경로 상의 환경 정보를 획득한다(S130).
즉, 환경 정보 획득부(100)는 자율 주행 차량이 현재 자율 주행 중인 경우에는 장착된 자율 주행 시스템에서 실시간으로 생성하여 갱신하는 주행 경로 상의 환경 정보를 획득하고, 자율 주행 중이지 않은 경우에는 자율 주행 시스템에서 실시간으로 생성하여 갱신하는 주행 경로가 제공되지 않으므로, 운전자의 주행 패턴을 분석하여 주행 경로를 예측한 후, 예측된 주행 경로 상의 환경 정보를 획득한다.
이어서, 위험도 결정부(200)는 S100 단계에서 획득된 환경 정보에 포함되는 하나 이상의 위험 요소 각각에 대하여 차별적인 위험 가중치를 부여하고, 각 위험 요소에 각각 부여된 위험 가중치에 기초하여 자율 주행 차량의 주행 위험도를 결정한다(S210). 이때, 위험도 결정부(200)는 결정된 주행 위험도를 주변에서 주행 중인 주변 차량으로 전송하여 주행 위험도를 공유함으로써(S220), 주변 차량이 주행 위험도를 활용하도록 할 수도 있다. 주변 차량이 자율 주행 차량인 경우, 해당 주변 차량은 수신한 주행 위험도를 기반으로 자율 주행 레벨을 조정할 수도 있다.
이어서, 레벨 조정부(300)는 S210 단계에서 결정된 주행 위험도, 및 현재 설정된 자율 주행 레벨에 대한 임계 영역 범위를 비교하여 현재 설정된 자율 주행 레벨의 조정이 필요한지 여부를 판단한다(S310). S310 단계에서, 레벨 조정부(300)는 전술한 것과 같이 주행 위험도가 현재 설정된 자율 주행 레벨에 대한 임계 영역 범위를 초과하는 상태 또는 주행 위험도가 현재 설정된 자율 주행 레벨에 대한 임계 영역 범위 미만인 상태가 조정 대상이 되는 자율 주행 레벨에 대한 임계 시간 이상 지속되는 경우 현재 설정된 자율 주행 레벨의 조정이 필요한 것으로 판단한다.
현재 설정된 자율 주행 레벨의 조정이 필요한 것으로 판단된 경우, 레벨 조정부(300)는 인터페이스부(400)를 통해 자율 주행 차량의 운전자에게 현재 설정된 자율 주행 레벨의 조정 여부를 통지하고(S320), 인터페이스부(400)를 통해 운전자로부터 현재 설정된 자율 주행 레벨의 조정 지시가 입력된 경우(S330) 현재 설정된 자율 주행 레벨을 조정한다(S340).
S340 단계 이후, 자율 주행 차량의 주행이 종료되었는지 판단하는 S400 단계가 수행되며(S400 단계의 수행 주체는 레벨 조정부(300)가 될 수 있다), 자율 주행 차량의 주행이 종료되지 않은 경우, S110 단계 내지 S340 단계가 재채 수행된다. 즉, S110 단계 내지 S340 단계는 자율 주행 차량의 주행이 종료될 때까지 반복적으로 수행되며, S110 단계 내지 S340 단계의 수행 반복 주기는 설계자의 의도에 따라 다양하게 설계될 수 있다.
한편, S310 단계에서 현재 설정된 자율 주행 레벨의 조정이 필요한 것으로 판단된 경우, 및 S330 단계에서 인터페이스부(400)를 통해 운전자로부터 현재 설정된 자율 주행 레벨의 조정 지시가 입력되지 않은 경우(즉, 운전자가 현재 설정된 자율 주행 레벨의 조정을 거부한 경우)에는 S400 단계가 수행된다.
이와 같이 본 실시예는 자차량에 해당하는 자율 주행 차량의 주변을 주행하고 있는 타 자율 주행 차량 및 타 일반 차량에 대하여 그 위험 가중치를 차별적으로 부여하는 방식을 통해 주행 위험도를 결정하고, 결정된 주행 위험도에 따라 자율 주행 레벨을 조정함으로써 자율 주행 차량의 주행 안정성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 환경 정보 획득부
200: 위험도 결정부
300: 레벨 조정부
400: 인터페이스부
500: 주행 제어부

Claims (18)

  1. 자율 주행 차량의 주행 경로 상의 환경 정보를 획득하는 환경 정보 획득부;
    상기 환경 정보 획득부에 의해 획득된 환경 정보에 포함되는 하나 이상의 위험 요소 각각에 대하여 차별적인 위험 가중치를 부여하고, 상기 각 위험 요소에 각각 부여된 위험 가중치에 기초하여 상기 자율 주행 차량의 주행 위험도를 결정하는 위험도 결정부; 및
    상기 위험도 결정부에 의해 결정된 주행 위험도, 및 현재 설정된 자율 주행 레벨에 대한 임계 영역 범위를 비교하고, 그 비교 결과를 토대로 상기 현재 설정된 자율 주행 레벨을 조정하는 레벨 조정부로서, 상기 자율 주행 레벨은 자율 주행의 수준이 높을수록 더 높은 값으로 설정되는 것인, 레벨 조정부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 차량의 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 환경 정보 획득부는, ITS(Intelligent Traffic System), V2X(Vehicle To Everything) 통신 및 상기 자율 주행 차량에 장착된 센서 중 하나 이상을 이용하여 상기 환경 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 차량의 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 환경 정보에 포함되는 각 위험 요소는, 타 자율 주행 차량 및 타 일반 차량을 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 차량의 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 위험도 결정부는, 상기 타 자율 주행 차량의 자율 주행 레벨에 따라 차별적인 위험 가중치를 상기 타 자율 주행 차량에 부여하되, 자율 주행 레벨이 낮을수록 더 높은 위험 가중치를 부여하고, 상기 타 자율 주행 차량에 부여되는 위험 가중치 이상의 값을 갖는 위험 가중치를 상기 타 일반 차량에 부여하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 차량의 제어 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 환경 정보에 포함되는 각 위험 요소는, 상기 주행 경로 상에 존재하는 장애물, 및 상기 자율 주행 차량이 주행중인 도로 환경을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 차량의 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 위험도 결정부는, 상기 각 위험 요소에 각각 부여되는 각 위험 가중치의 합산값과, 위험 가중치가 부여되는 위험 요소의 개수에 기초하여 상기 주행 위험도를 결정하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 차량의 제어 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 임계 영역 범위는, 자율 주행 레벨이 낮을수록 더 높은 값의 범위를 갖도록 각 자율 주행 레벨에 대하여 각각 미리 설정되어 있으며,
    상기 레벨 조정부는, 상기 주행 위험도가 상기 현재 설정된 자율 주행 레벨에 대한 임계 영역 범위를 초과하는 경우 상기 현재 설정된 자율 주행 레벨을 하향 조정하고, 상기 주행 위험도가 상기 현재 설정된 자율 주행 레벨에 대한 임계 영역 범위 미만인 경우 상기 현재 설정된 자율 주행 레벨을 상향 조정하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 차량의 제어 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 각 자율 주행 레벨에 대하여 임계 시간이 각각 미리 설정되어 있으며,
    상기 레벨 조정부는, 상기 주행 위험도가 상기 현재 설정된 자율 주행 레벨에 대한 임계 영역 범위를 초과하는 상태 또는 상기 주행 위험도가 상기 현재 설정된 자율 주행 레벨에 대한 임계 영역 범위 미만인 상태가 조정 대상이 되는 자율 주행 레벨에 대한 임계 시간 이상 지속되는 경우에만 상기 현재 설정된 자율 주행 레벨을 하향 조정 또는 상향 조정하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 차량의 제어 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 자율 주행 차량의 운전자에게 상기 현재 설정된 자율 주행 레벨의 조정 여부를 통지하고 상기 운전자로부터 상기 현재 설정된 자율 주행 레벨의 조정 지시를 입력받는 인터페이스부;를 더 포함하고,
    상기 레벨 조정부는, 상기 자율 주행 차량의 운전자에게 상기 현재 설정된 자율 주행 레벨의 조정 여부를 통지하고, 상기 인터페이스부를 통해 상기 운전자로부터 상기 현재 설정된 자율 주행 레벨의 조정 지시가 입력된 경우에만 상기 현재 설정된 자율 주행 레벨을 조정하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 차량의 제어 장치.
  10. 환경 정보 획득부가, 자율 주행 차량의 주행 경로 상의 환경 정보를 획득하는 단계;
    위험도 결정부가, 상기 환경 정보 획득부에 의해 획득된 환경 정보에 포함되는 하나 이상의 위험 요소 각각에 대하여 차별적인 위험 가중치를 부여하고, 상기 각 위험 요소에 각각 부여된 위험 가중치에 기초하여 상기 자율 주행 차량의 주행 위험도를 결정하는 단계; 및
    레벨 조정부가, 상기 위험도 결정부에 의해 결정된 주행 위험도, 및 현재 설정된 자율 주행 레벨에 대한 임계 영역 범위를 비교하고, 그 비교 결과를 토대로 상기 현재 설정된 자율 주행 레벨을 조정하는 단계로서, 상기 자율 주행 레벨은 자율 주행의 수준이 높을수록 더 높은 값으로 설정되는 것인, 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 차량의 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 획득하는 단계에서, 상기 환경 정보 획득부는,
    ITS(Intelligent Traffic System), V2X(Vehicle To Everything) 통신 및 상기 자율 주행 차량에 장착된 센서 중 하나 이상을 이용하여 상기 환경 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 차량의 제어 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 환경 정보에 포함되는 각 위험 요소는, 타 자율 주행 차량 및 타 일반 차량을 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 차량의 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 결정하는 단계에서, 상기 위험도 결정부는,
    상기 타 자율 주행 차량의 자율 주행 레벨에 따라 차별적인 위험 가중치를 상기 타 자율 주행 차량에 부여하되, 자율 주행 레벨이 낮을수록 더 높은 위험 가중치를 부여하고, 상기 타 자율 주행 차량에 부여되는 위험 가중치 이상의 값을 갖는 위험 가중치를 상기 타 일반 차량에 부여하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 차량의 제어 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 환경 정보에 포함되는 각 위험 요소는, 상기 주행 경로 상에 존재하는 장애물, 및 상기 자율 주행 차량이 주행중인 도로 환경을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 차량의 제어 방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 결정하는 단계에서, 상기 위험도 결정부는,
    상기 각 위험 요소에 각각 부여되는 각 위험 가중치의 합산값과, 위험 가중치가 부여되는 위험 요소의 개수에 기초하여 상기 주행 위험도를 결정하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 차량의 제어 방법.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 임계 영역 범위는, 자율 주행 레벨이 낮을수록 더 높은 값의 범위를 갖도록 각 자율 주행 레벨에 대하여 각각 미리 설정되어 있으며,
    상기 조정하는 단계에서, 상기 레벨 조정부는,
    상기 주행 위험도가 상기 현재 설정된 자율 주행 레벨에 대한 임계 영역 범위를 초과하는 경우 상기 현재 설정된 자율 주행 레벨을 하향 조정하고, 상기 주행 위험도가 상기 현재 설정된 자율 주행 레벨에 대한 임계 영역 범위 미만인 경우 상기 현재 설정된 자율 주행 레벨을 상향 조정하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 차량의 제어 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 각 자율 주행 레벨에 대하여 임계 시간이 각각 미리 설정되어 있으며,
    상기 조정하는 단계에서, 상기 레벨 조정부는,
    상기 주행 위험도가 상기 현재 설정된 자율 주행 레벨에 대한 임계 영역 범위를 초과하는 상태 또는 상기 주행 위험도가 상기 현재 설정된 자율 주행 레벨에 대한 임계 영역 범위 미만인 상태가 조정 대상이 되는 자율 주행 레벨에 대한 임계 시간 이상 지속되는 경우에만 상기 현재 설정된 자율 주행 레벨을 하향 조정 또는 상향 조정하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 차량의 제어 방법.
  18. 제10항에 있어서,
    상기 조정하는 단계에서, 상기 레벨 조정부는,
    인터페이스부를 통해 상기 자율 주행 차량의 운전자에게 상기 현재 설정된 자율 주행 레벨의 조정 여부를 통지하고, 상기 인터페이스부를 통해 상기 운전자로부터 상기 현재 설정된 자율 주행 레벨의 조정 지시가 입력된 경우에만 상기 현재 설정된 자율 주행 레벨을 조정하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 차량의 제어 방법.
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