KR20200044169A - 자율주행 차량의 충돌 회피 시스템 및 충돌 회피 방법 - Google Patents

자율주행 차량의 충돌 회피 시스템 및 충돌 회피 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 차량의 충돌 회피 시스템은, 자율주행 차량의 주행을 제어하기 위한 주행 알고리즘을 수행하는 중앙 제어기; 및 상기 자율주행 차량의 충돌 회피를 제어하기 위한 충돌 회피 알고리즘을 수행하는 충돌 회피 제어기를 포함하며, 상기 주행 알고리즘 및 상기 충돌 회피 알고리즘은 서로 분리되어 병렬적으로 수행될 수 있다.

Description

자율주행 차량의 충돌 회피 시스템 및 충돌 회피 방법 {Collision Avoidance System and Method of Autonomous Vehicle}
본 출원은 자율주행 차량의 충돌 회피 시스템 및 충돌 회피 방법에 관한 것이다.
자율주행 차량은 운전자가 차량을 운전하지 않아도 자체적으로 주변 환경을 인식하고 주행경로를 결정하여 주행하는 차량을 말한다.
자율주행 차량의 안정적인 주행을 위해서는 주행 환경을 계측하는 기술, 계측된 주행 환경에 맞추어 차량의 주행을 제어하는 기술, 그리고 자율주행 차량의 충돌을 방지하는 기술이 필수적으로 구비되어야 한다.
종래의 자율주행 차량은 하나의 알고리즘을 통해 주행 및 충돌 회피를 모두 제어하고, 해당 알고리즘이 하나의 CPU에서 작동하도록 구성되어, 자율주행 차량의 주행 안전성을 확보하는데 한계가 있었다.
이와 관련하여, 하기의 특허문헌 1은 자율 주행 차량, 자율 주행 관리 장치 및 그 제어 방법을 개시하고 있다.
(한국공개특허 제2016-0055571호, 2016년 5월 18일)
따라서, 당해 기술분야에서는 자율주행 차량의 충돌 회피를 통해 주행 안전성을 향상시키기 위한 방안이 요구되고 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일 실시예는 자율주행 차량의 충돌 회피 시스템을 제공한다.
상기 자율주행 차량의 충돌 회피 시스템은, 자율주행 차량의 주행을 제어하기 위한 주행 알고리즘을 수행하는 중앙 제어기; 및 상기 자율주행 차량의 충돌 회피를 제어하기 위한 충돌 회피 알고리즘을 수행하는 충돌 회피 제어기를 포함하며, 상기 주행 알고리즘 및 상기 충돌 회피 알고리즘은 서로 분리되어 병렬적으로 수행될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예는 자율주행 차량의 충돌 회피 방법을 제공한다.
상기 자율주행 차량의 충돌 회피 방법은, 자율주행 차량의 주변 환경 정보 및 주변 장애물 정보를 획득하는 단계; 상기 주변 환경 정보 및 주변 장애물 정보를 기초로 충돌 위험도 지도를 생성하는 단계; 및 상기 충돌 위험도 지도를 이용하여 회피 경로를 계획하는 단계를 포함하며, 상기 충돌 위험도 지도는 상기 자율주행 차량 주변의 위험도를 공간적, 시간적 및 확률적으로 나타낼 수 있다.
덧붙여 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것이 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 자율주행 차량의 주행 알고리즘과 충돌 회피 알고리즘을 분리시켜 병렬적으로 동작시킴으로써 다양한 상황에서 적절하게 대응하도록 할 수 있다.
특히, 위급한 상황에서는 충돌 회피 알고리즘이 주행 알고리즘에 우선시 되어 충돌을 회피하도록 함으로써 자율주행 차량의 주행 안전성을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 종래의 충돌 회피 기술과는 달리, 자 차량의 잘못에 의한 충돌 회피뿐만 아니라, 후방 및 측면에서 주변 차량이 자 차량에게 위협을 가하는 상황에서도 위험 상황을 확인하고 회피를 가능하게 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 차량의 구조를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 차량의 제어부 구조를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 차량의 충돌 회피 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 주변 환경 위험도를 평가하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 주변 장애물의 미래 위치를 예측하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 차량의 위치에 따른 위험도를 계산하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 생성된 충돌 위험도 지도의 일 예를 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 충돌 회피를 위한 복수의 예비 경로를 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 예비 경로의 위험도를 판단하여 회피 경로를 선택하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 차량의 구조를 도시하는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 차량의 제어부 구조를 도시하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 차량(100)은 센서부(110), 제어부(120) 및 구동부(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
센서부(110)는 자율주행 차량(100)의 주행시에 주행환경을 계측하기 위한 것으로, 예를 들어 자율주행 차량(100)의 주변 영상을 획득하기 위한 카메라 센서(111), 자율주행 차량(100)의 주변 장애물(예를 들어, 다른 차량 등)을 감지하기 위한 레이더 센서(112) 또는 라이다 센서(113), 자율주행 차량(100)의 실시간 위치를 감지하기 위한 GPS(Global Positioning System)(114)를 포함할 수 있다.
그러나, 센서부(110)의 구성이 상술한 바로 제한되는 것은 아니며 주행환경을 계측할 수 있는 것이라면 통상의 기술자에게 공지된 다양한 종류의 센서들이 더 포함될 수 있다.
제어부(120)는 자율주행 차량(100)의 주행 및 충돌 회피를 제어하기 위한 것으로, 자율주행 차량(100)의 일반적인 주행을 제어하기 위한 일반 주행 알고리즘(210)과 자율주행 차량(100)의 충돌 회피를 제어하기 위한 충돌 회피 알고리즘(220)을 수행할 수 있다.
여기서, 일반 주행 알고리즘(210)은 통상의 기술자에게 공지된 다양한 주행 알고리즘을 채용하여 구현될 수 있는 바, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
한편, 충돌 회피 알고리즘(220)은 1차적인 충돌 회피를 제어하는 알고리즘(221)과 충돌에 따른 2차 사고를 방지하는 알고리즘(222)을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 충돌 회피 알고리즘은 도 3 내지 도 9를 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
이처럼, 본 발명의 실시예에 따르면, 자율주행 차량의 제어 알고리즘을 일반적인 주행을 제어하기 위한 일반 주행 알고리즘(210)과 자율주행 차량(100)의 충돌 회피를 제어하기 위한 충돌 회피 알고리즘(220)으로 분리함으로써, 일반 주행 알고리즘(210)에 문제가 생기거나 이를 통해 해결할 수 없는 위급한 돌발상황에도 충돌 회피 알고리즘(220)이 충돌 상황에 대처하여 사고를 방지할 수 있게 된다.
일 실시예에 따르면, 제어부(120)는 하나의 CPU(Central Processing Unit)로 구현되어 일반 주행 알고리즘(210)과 충돌 회피 알고리즘(220)을 수행하도록 구성될 수 있다. 즉, 제어부(120)는 하나의 CPU에 의해 후술하는 중앙 제어기(121)와 충돌 회피 제어기(122)의 기능을 모두 수행하도록 구성될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 제어부(120)는 도 2에 도시된 바와 같이 자율주행 차량(100)의 일반적인 주행을 제어하기 위한 중앙 제어기(121) 및 자율주행 차량(100)의 충돌 회피를 제어하기 위한 충돌 회피 제어기(122)를 포함하고, 중앙 제어기(121) 및 충돌 회피 제어기(122)는 별도로 분리된 CPU(Central Processing Unit)로 구현될 수 있으며, 제어부(120)는 본 발명의 일 실시예에 따른 충돌 회피 시스템에 해당할 수 있다.
이 경우, 일반 주행 알고리즘(210) 및 충돌 회피 알고리즘(220)은 각각 중앙 제어기(121) 및 충돌 회피 제어기(122)에 의해 수행될 수 있다.
이처럼, 본 발명의 실시예에 따르면, 별도로 분리된 중앙 제어기(121) 및 충돌 회피 제어기(122)에 의해 주행 제어 및 충돌 회피 제어를 독립적으로 수행하도록 함으로써, 중앙 제어기(121)에 문제가 생긴 경우에도 충돌 회피 제어기(122)가 동작하여 자율주행 차량(100)이 장애물과 충돌하는 것을 방지할 수 있다. 이를 통해, 자율주행 차량(100)의 주행 안전성을 보다 향상시킴과 동시에 기능 안전(functional safety)을 확보할 수 있다.
구동부(130)는 자율주행 차량(100)을 주행 방향 및 속도를 제어하기 위한 것으로, 예를 들어 자율주행 차량(100)의 주행 방향을 조종하기 위한 조향 엑츄에이터(131) 및 자율주행 차량(100)의 주행 속도를 제어하기 위한 가/감속 엑츄에이터(132)를 포함할 수 있다.
구동부(130)는 제어부(120)의 제어에 따라 자율주행 차량(100)의 주행 방향 및 속도를 제어하여 자율주행 차량(100)의 안정적인 주행을 가능하게 할 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 실시예에 따라 자율주행 차량의 충돌을 회피하는 방법에 대해 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 차량의 충돌 회피 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 차량의 충돌 회피 방법은, 주변 환경 및 주변 장애물 정보를 획득하는 단계(S310), 충돌 위험도 지도를 생성하는 단계(S320) 및 회피 경로를 계획하는 단계(S330)를 포함할 수 있다.
주변 환경 및 주변 장애물 정보를 획득하는 단계(S310)에서는 자율주행 차량에 구비된 각종 센서 또는 외부로부터 자율주행 차량의 주변 환경 및 주변 장애물 정보를 획득할 수 있다. 여기서, 주변 환경 정보는 차량 주변 도로의 주행 가능한 도로 구간, 차선, 가드레일 등의 정보를 포함할 수 있고, 주변 장애물 정보는 주변 차량의 상대 속도 및 가속도 정보를 포함할 수 있다.
다음으로, 충돌 위험도 지도를 생성하는 단계(S320)에서는 차량 주변의 위험도를 공간적, 시간적, 확률적으로 나타낼 수 있는 통합적 충돌 위험도 지도를 생성할 수 있다. 이는 자율주행 차량의 충돌 회피를 위해서는 차량 주변의 위험도를 통합적으로 판단하기 위함이다.
구체적으로, 충돌 위험도 지도를 생성하는 단계(S320)에서는 자 차량을 기준으로 주변 공간에 장애물이 존재하게 될 확률을 시간에 따른 예측 결과로 나타낸 이후 예측 시간에 따른 차등을 주어 통합하여 위험도로 나타내는 충돌 위험도 지도를 생성할 수 있다.
이를 통해, 자 차량 주변 공간의 현재와 미래 위험도를 예측할 수 있고, 충돌 회피를 위한 안전한 공간을 탐색할 수 있게 된다. 뿐만 아니라, 자 차량이 있는 공간의 위험도를 파악할 수 있고, 이를 기초로 주변 차량이 자 차량으로 접근하는 위급한 상황을 감지하여 이를 회피 가능하도록 할 수 있다.
충돌 위험도 지도를 생성하는 단계(S320)는 주변 환경 위험도를 평가하는 단계(S321), 주변 장애물 위험도를 평가하는 단계(S322) 및 주변 환경 위험도와 주변 장애물 위험도를 통합하여 충돌 위험도 지도를 생성하는 단계(S323)를 포함할 수 있으며, 주변 환경 위험도를 평가하는 단계(S321)와 주변 장애물 위험도를 평가하는 단계(S322)는 병렬적으로 수행될 수 있다.
여기서, 주변 장애물 위험도를 평가하는 단계(S322)에서는 장애물의 현재 위치를 파악하고 현재 위치를 기반으로 장애물의 미래 위치를 예측할 수 있다. 예를 들어, 장애물의 미래 위치는 등속도(constant velocity) 모델, 등가속도(constant acceleration) 모델, IMM(Interacting Multiple Model)을 사용하여 예측하거나, 인공 신경망(artificial neural network)과 같은 인공지능 기술을 통해 예측할 수 있다.
또한, 충돌 위험도 지도를 생성하는 단계(S323)에서는 예측된 미래 위치를 기반으로 각 공간에 대한 위험도를 산출하고 이를 기초로 충돌 위험도 지도를 생성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 주변 환경 위험도를 평가하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로 도 4의 (a)는 자 차량 주변 도로 그림을 도시하고, (b)는 주변 도로에 대한 위험도를 평가한 결과를 도시한다. 도 4의 (b)에서 차량의 주행 방향은 길이 축(Longitudinal Axis), 주변 도로의 폭 방향은 수평 축(Lateral Axis)으로 나타내며, 각 지점 별 위험도를 기 설정 범위(예를 들어, 0-5) 내에서 나타낼 수 있다.
여기서, 주변 환경 위험도는 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 주변 도로의 주행 가능한 도로 구간, 차선, 가드레일 등을 포함하는 주변 환경의 위험도를 나타낼 수 있다. 가드레일과 같이 주행이 완전히 불가능한 지점은 가장 높은 위험도로 나타내고, 차선 부분은 주행은 가능하나 안전한 주행 방법은 아니므로 낮은 위험도로 나타낼 수 있다. 이를 기초로 충돌 회피 거동시에 주변의 주행 가능한 공간을 파악할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 주변 장애물의 미래 위치를 예측하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로 도 5의 (a)는 예측 시간에 따른 주변 장애물(예를 들어, 주변 차량)의 상대 위치 예측을 도시하고, (b)는 예측 시간 별로 주변 장애물이 위치할 공간상의 확률을 나타낸 것을 도시한다.
주변 차량의 상대 속도 및 가속도를 기반으로 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 Tn초 후의 주변 차량의 상대 위치를 예측할 수 있으며, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 각 예측 시간 별로(T1, ... T4) 주변 차량이 위치하게 되는 공간상의 확률을 나타낼 수 있다. 여기서, 예측 시간이 길어질수록 불확실성에 의해 존재 가능한 범위가 확산되므로, 후술하는 바와 같이 예측 시간에 따른 차등을 주어 통합하여 위험도로 나타내는 충돌 위험도 지도를 생성할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 차량의 위치에 따른 위험도를 계산하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
예를 들어, 하기의 수학식 1에 따라, 각 예측 시간에 따른 주변 차량의 예측 위치 및 주변 차량이 위치할 공간상의 확률을 기초로 예측 시간에 따른 가중치를 적용하여 합산하여 위험도(Weighted Sum)를 산출하고, 이를 기초로 충돌 위험도 지도를 생성할 수 있다. 이에 따르면, 자 차량 주변의 공간 중 빠른 시간 내에 다른 차량이 차지하게 되는 지점이 더 높은 위험도를 갖게 된다. 여기서, Tn는 예측 시간을 나타내고, riskn(x, y, p)는 예측 위치 및 확률이 각각 (x, y) 및 p인 경우의 위험도를 나타낸다.
[수학식 1]
Figure pat00001
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 생성된 충돌 위험도 지도의 일 예를 도시하는 도면이다.
도 7의 (a)에 도시된 예측 시간 별 위치 예측 결과를 통합하여 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 충돌 위험도 지도를 생성할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 충돌 위험도 지도는 주변 환경과 주변 차량의 주행 정보를 기반으로 자 차량 주변 공간의 위험도를 나타내는 것으로, 주변 환경 위험도와 주변 장애물 위험도를 통합하여 생성된 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 충돌 위험도 지도를 활용하면, 자 차량의 전방뿐만 아니라, 후방, 후측방 등을 포함하여 전방위의 충돌 위험도를 파악할 수 있으며, 이를 기초로 위험 지수를 파악하거나 위험 상황 알람 등을 제공할 수 있다. 예를 들어, 충돌 위험도 지도를 기반으로 위험도가 기 설정된 임계값 이상이면 운전자에게 경보음, 진동 등의 알람을 제공하는 기능을 추가로 수행할 수 있다.
또한, 실시간으로 자 차량의 위험도를 파악하고 충돌 위험이 있는 경우 주변의 안전한 공간을 파악하여 충돌 회피를 가능하게 한다.
또한, 자 차량의 잘못에 의한 충돌 회피뿐만 아니라, 후방 및 측면에서 주변 차량이 자 차량에게 위협을 가하는 상황에서도 위험 상황을 확인하고 회피를 가능하게 한다.
다음으로, 회피 경로를 계획하는 단계(S330)에서는 자 차량이 안정적으로 주행 가능한 범위 이내에서 안전한 공간을 찾아 회피 거동을 위한 경로를 계획하고, 해당 공간으로 가는 경로의 위험도를 판단함으로써 안전한 회피 경로를 계획할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 회피 경로를 계획하는 단계(S330)는 복수의 예비 경로를 생성하는 단계(S331), 각 예비 경로별 위험도를 판단하는 단계(S332) 및 회피 경로를 선택하는 단계(S333)를 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 충돌 회피를 위한 복수의 예비 경로를 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로 도 8의 (a)는 차량 동역학적으로 주행 가능한 가속도 한계(Acceleration limit)를 도시하고, (b)는 가속도 한계에 따른 일정 시간 내에 회피 가능한 주변 공간(Reachable Region)을 도시하며, (c) 회피 가능한 주변 공간 내에 생성된 전방위 예비 경로(Planned Trajectory)를 도시한다.
우선, 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이 차량 동역학적으로 자 차량이 주행 가능한 가속도 한계를 설정하고, 다음으로 (b)에 도시된 바와 같이 가속도 한계를 기반으로 정해진 시간 내에 회피 가능한 주변 공간을 설정한 후, (c)에 도시된 바와 같이 자 차량 주변의 회피 가능한 주변 공간에서 복수의 전방위 예비 경로(① 내지 ⑫)를 생성할 수 있다.
이처럼, 본 발명의 실시예에 따르면, 자 차량 중심의 가속도 기반으로 예비 경로를 생성함으로써, 횡방향 및 종방향 경로, 즉, 가/감속 제어 및 조향 제어를 동시에 계획할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 예비 경로의 위험도를 판단하여 회피 경로를 선택하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로 도 9의 (a)는 회피 가능한 주변 공간 내에 생성된 전방위 예비 경로 별 위험도 평가를 도시하고, (b)는 예비 경로 별 위험도를 비교하여 회피 경로를 선택하는 과정을 도시한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 자 차량 주변의 회피 가능한 주변 공간에서 복수의 전방위 예비 경로에 대해 충돌 위험도 지도를 활용하여 각 예비 경로 별 위험도를 판단하고, 각 예비 경로의 위험도를 비교하여(예를 들어, 각 예비 경로의 위험도의 최대값, 평균값 비교) 가장 안전한 경로를 회피 경로로 선택할 수 있다.
이처럼, 본 발명의 실시예에 따르면, 충돌 회피가 필요한 위험 상황의 경우, 차량의 동역학적 한계를 고려하여 생성된 전방위 예비 경로들의 위험도를 판단하고 가장 안전한 경로를 선택하여 회피 거동을 진행하도록 함으로써, 회피 도중에 2차 사고를 방지하여 안전한 충돌 회피가 가능하도록 할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 회피 경로를 계획하는 단계(S330)에서는 예를 들어 모델 예측 제어(Model Predictive Control; MPC) 또는 최적화(Optimal) 방법에 의해서 충돌 위험도 지도를 이용하여 자 차량의 예비 경로를 생성할 수 있으며, 이 밖에도 통상의 기술자에 공지된 다양한 경로 예측 방법이 채용될 수 있다.
상술한 실시예에서는 자율주행 차량의 충돌 회피를 위한 것으로 설명하였으나, 본 발명의 적용 범위가 이로 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상술한 본 발명에 따른 충돌 회피 시스템 및 충돌 회피 방법은 자동 긴급제동(Autonomous Emergency Braking; AEB) 시스템, 자동 긴급조향(Autonomous Emergency Steering; AES) 시스템 등에도 적용될 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.
100: 자율주행 차량
110: 센서부
111: 카메라 센서
112: 레이더 센서
113: 라이다 센서
114: GPS
120: 제어부
121: 중앙 제어기
122: 충돌회피 제어기
130: 구동부
131: 조향 엑츄에이터
132: 가/감속 엑츄에이터
200: 제어 알고리즘
210: 일반 주행 알고리즘
220: 충돌 회피 알고리즘
221: 충돌 회피
222: 2차 사고방지

Claims (15)

  1. 자율주행 차량의 주행을 제어하기 위한 주행 알고리즘을 수행하는 중앙 제어기; 및
    상기 자율주행 차량의 충돌 회피를 제어하기 위한 충돌 회피 알고리즘을 수행하는 충돌 회피 제어기를 포함하며,
    상기 주행 알고리즘 및 상기 충돌 회피 알고리즘은 서로 분리되어 병렬적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 충돌 회피 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 중앙 제어기 및 상기 충돌 회피 제어기는 별도로 분리된 CPU(Central Processing Unit)로 구현되는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 충돌 회피 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 충돌 회피 알고리즘은,
    상기 자율주행 차량의 주변 환경 정보 및 주변 장애물 정보를 기초로 충돌 위험도 지도를 생성하고,
    상기 충돌 위험도 지도를 이용하여 회피 경로를 계획하도록 구성되며,
    상기 충돌 위험도 지도는 상기 자율주행 차량 주변의 위험도를 공간적, 시간적 및 확률적으로 나타내는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 충돌 회피 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 충돌 회피 알고리즘은,
    상기 주변 환경 정보를 기초로 주변 환경에 따른 각 지점별 위험도를 평가하고,
    상기 주변 장애물 정보를 기초로 주변 장애물 위험도를 평가하며,
    주변 환경 위험도 및 주변 장애물 위험도를 통합하여 상기 충돌 위험도 지도를 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 충돌 회피 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 충돌 회피 알고리즘은,
    복수의 예비 경로를 생성하고,
    상기 충돌 위험도 지도를 이용하여 각 예비 경로별 위험도를 판단하며,
    상기 각 예비 경로의 위험도를 비교하여 상기 회피 경로를 선택하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 충돌 회피 시스템.
  6. 자율주행 차량의 주변 환경 정보 및 주변 장애물 정보를 획득하는 단계;
    상기 주변 환경 정보 및 주변 장애물 정보를 기초로 충돌 위험도 지도를 생성하는 단계; 및
    상기 충돌 위험도 지도를 이용하여 회피 경로를 계획하는 단계를 포함하며,
    상기 충돌 위험도 지도는 상기 자율주행 차량 주변의 위험도를 공간적, 시간적 및 확률적으로 나타내는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 충돌 회피 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 충돌 위험도 지도를 생성하는 단계는,
    상기 주변 환경 정보를 기초로 주변 환경에 따른 각 지점별 위험도를 평가하는 단계;
    상기 주변 장애물 정보를 기초로 주변 장애물 위험도를 평가하는 단계; 및
    주변 환경 위험도 및 주변 장애물 위험도를 통합하여 상기 충돌 위험도 지도를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 충돌 회피 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 주변 장애물 위험도를 평가하는 단계는,
    상기 장애물의 현재 위치를 기반으로 상기 장애물의 미래 위치를 예측하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 충돌 회피 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 주변 장애물 위험도를 평가하는 단계는,
    등속도(constant velocity) 모델, 등가속도(constant acceleration) 모델, 인공 신경망(artificial neural network), IMM(Interacting Multiple Model) 중 적어도 하나를 사용하여 상기 장애물의 미래 위치를 예측하는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 충돌 회피 방법.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 주변 장애물 위험도를 평가하는 단계는,
    예측 시간에 따른 주변 장애물의 상대 위치를 예측하고, 예측 시간 별로 상기 주변 장애물이 위치할 공간상의 확률을 기초로 주변 장애물 위험도를 평가하는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 충돌 회피 방법.
  11. 제 7 항에 있어서, 상기 충돌 위험도 지도를 생성하는 단계는,
    상기 주변 장애물 위험도를 예측 시간에 따른 가중치를 적용하여 합산하여 위험도를 산출하고, 산출된 위험도를 기초로 상기 충돌 위험도 지도를 생성하는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 충돌 회피 방법.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 충돌 위험도 지도를 기반으로 위험도가 기 설정된 임계값 이상이면 알람을 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 충돌 회피 방법.
  13. 제 6 항에 있어서, 상기 회피 경로를 계획하는 단계는,
    복수의 예비 경로를 생성하는 단계;
    상기 충돌 위험도 지도를 이용하여 각 예비 경로별 위험도를 판단하는 단계; 및
    상기 각 예비 경로의 위험도를 비교하여 회피 경로를 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 충돌 회피 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 복수의 예비 경로를 생성하는 단계는,
    차량 동역학적으로 상기 자율주행 차량이 주행 가능한 가속도 한계를 설정하고, 상기 가속도 한계를 기반으로 일정 시간 내에 회피 가능한 주변 공간을 설정한 후, 상기 자율주행 차량 주변의 회피 가능한 주변 공간에서 복수의 예비 경로를 생성하는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 충돌 회피 방법.
  15. 제 6 항에 있어서, 상기 회피 경로를 계획하는 단계는,
    모델 예측 제어(Model Predictive Control) 또는 최적화(Optimal) 방법에 의해서 상기 회피 경로를 계획하는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 충돌 회피 방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102305722B1 (ko) * 2020-11-10 2021-10-01 (주)하나텍시스템 자율주행차량을 위한 교통정보 중계장치
GB2609493A (en) * 2021-08-06 2023-02-08 Continental Automotive Gmbh Vehicular control assistance system and method

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102614816B1 (ko) 2022-07-20 2023-12-19 국방과학연구소 자율주행 차량의 물리적 특성을 반영한 인공신경망 기반 동역학 모델의 모델링 방법 및 모델 은닉층 내 잠재 변수들을 활용한 자율주행 제어 방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011253302A (ja) * 2010-06-01 2011-12-15 Toyota Motor Corp 車両用危険度算出装置
JP2014232496A (ja) * 2013-05-30 2014-12-11 株式会社日立パワーソリューションズ 自律移動装置、自律移動システム及び自律移動方法
KR20160055571A (ko) 2014-11-10 2016-05-18 현대모비스 주식회사 자율 주행 차량, 자율 주행 관리 장치 및 그 제어 방법
KR101714273B1 (ko) * 2015-12-11 2017-03-08 현대자동차주식회사 자율 주행 시스템의 경로 제어 방법 및 그 장치
JP2018066716A (ja) * 2016-10-14 2018-04-26 国立大学法人金沢大学 物体追跡装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011253302A (ja) * 2010-06-01 2011-12-15 Toyota Motor Corp 車両用危険度算出装置
JP2014232496A (ja) * 2013-05-30 2014-12-11 株式会社日立パワーソリューションズ 自律移動装置、自律移動システム及び自律移動方法
KR20160055571A (ko) 2014-11-10 2016-05-18 현대모비스 주식회사 자율 주행 차량, 자율 주행 관리 장치 및 그 제어 방법
KR101714273B1 (ko) * 2015-12-11 2017-03-08 현대자동차주식회사 자율 주행 시스템의 경로 제어 방법 및 그 장치
JP2018066716A (ja) * 2016-10-14 2018-04-26 国立大学法人金沢大学 物体追跡装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102305722B1 (ko) * 2020-11-10 2021-10-01 (주)하나텍시스템 자율주행차량을 위한 교통정보 중계장치
GB2609493A (en) * 2021-08-06 2023-02-08 Continental Automotive Gmbh Vehicular control assistance system and method

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