KR20200056499A - 자율 주행 차량의 위치 인식방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 자율 주행 차량의 위치인식 방법은, (1)센싱부에서 주행하는 도로에 복수의 레이저를 조사하고 상기 도로에서 반사되는 레이저를 수신하는 단계; (2)상기 도로에서 반사되어 수신되는 레이저에 기반하여 상기 도로의 경사도를 도출하고 도출된 경사도가 사전 설정된 경사도 이상이면, 상기 도로에서 경사도가 시작되는 지점을 도출하며, 도출된 경사도의 시작지점부터 사전 설정된 거리를 주행하는 동안 상기 센싱부의 센싱 주기마다 상기 도로의 경사도 및 고도를 도출하는 단계; (3) 도출된 경사도 및 고도를 저장부에 기 저장된 상기 도로의 실제 경사도 및 고도와 각각 비교하여 비교점수를 도출하며, 각 비교 점수를 누적하는 단계; (4) 누적된 총 비교점수와 사전 설정된 임계값을 비교하여 센싱부를 통해 센싱된 도로의 경사도 및 고도와 실제 도로의 경사도 및 고도의 유사도를 판단하는 단계; 및 (5) 상기 센싱된 도로의 경사도 및 고도와 실제 도로의 경사도 및 고도가 유사하다고 판단되면, 차량의 위치 보정 값을 산출하고, 산출된 보정 값을 적용하여 차량의 현재 위치를 인식하는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

자율 주행 차량의 위치 인식방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR RECOGNIZING POSITION OF SELF-DRIVING CAR}
본 발명은 자율 주행 차량의 위치인식 방법 및 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 센싱부를 통해 도출된 주행 도로의 경사도 및 고도 정보를, 해당 도로의 실제 경사도 및 고도 정보가 저장된 지도와 비교하여, 해당 차량의 위치를 인식 및 보정할 수 있는 자율 주행 차량의 위치인식 방법 및 시스템에 관한 것이다.
최근, 자동차의 무인 자율 주행 기술에 대한 관심이 고조되고 있다. 무인 자율 주행 기술은 운전자의 개입 없이 자동으로 차량 주행이 가능하도록 하는 기술을 의미한다. 이와 같은 무인 자율 주행은 차량에 장착된 다양한 센서들을 통해 센싱된 정보들을 이용하여 이루어지게 되는데, 그 중에서 차선 변경 등은 카메라를 통해 획득되는 영상을 이용해 차선을 인식하고 차선 변경 여부 등을 결정한다.
한편, 카메라를 통해 획득되는 영상을 이용해 인식되는 차선은 자차가 주행하는 차선에 국한됨이 일반적이므로, 자차가 주행하는 차선 이외의 차선과 해당 차량의 위치에 대해서는 인식이 어려운 상황이다. 이에 따라 무인 자율 주행차량에 레이더(Radar), 라이다(Lidar) 등의 센서를 장착하여 주변 차량들의 움직임을 파악하고, 차량의 종방향, 횡방향 및 수직 방향의 주변환경을 센싱하고, 센싱된 정보를 기 저장되어 있는 실제 정보와 비교 및 보정하여, 무인 주행 차량의 위치를 보다 정밀하게 인식하고 주변상황을 파악하도록 하였다.
하지만, 고속도로 같은 직선 구간이 많은 도로의 경우에는 횡방향 특징보다 종방향 특징이 현저히 적어 종방향의 보정이 쉽지 않았고, 종방향의 에러로 인해 차량이 안전사고에 노출될 수 있는 문제점이 있었다. 구체적인 예로, 도 1에 도시된 바와 같이, 커브 상황에서 무인 자율 주행 차량에서 종방향의 위치를 잘못 인식하는 경우, 실제로 차량의 경로 밖에 위치한 물체를 해당 차량의 경로에 위치한 것으로 인식해서 전방 정지 물체로 분류하여 차량을 정지시킴으로써 후방 차량과의 충돌이 일어날 수 있다는 문제점이 있었다.
KR 10-2018-0104947
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 센싱부를 통해 도출된 주행 도로의 경사도 및 고도 정보를, 해당 도로의 실제 경사도 및 고도 정보가 저장된 지도와 비교하여, 해당 차량의 위치를 인식 및 보정할 수 있는 자율 주행 차량의 위치인식 방법 및 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 자율 주행 차량의 위치인식 방법은, (1)센싱부에서 주행하는 도로에 복수의 레이저를 조사하고 상기 도로에서 반사되는 레이저를 수신하는 단계; (2)상기 도로에서 반사되어 수신되는 레이저에 기반하여 상기 도로의 경사도를 도출하고 도출된 경사도가 사전 설정된 경사도 이상이면, 상기 도로에서 경사도가 시작되는 지점을 도출하며, 도출된 경사도의 시작지점부터 사전 설정된 거리를 주행하는 동안 상기 센싱부의 센싱 주기마다 상기 도로의 경사도 및 고도를 도출하는 단계; (3) 도출된 경사도 및 고도를 저장부에 기 저장된 상기 도로의 실제 경사도 및 고도와 각각 비교하여 비교점수를 도출하며, 각 비교 점수를 누적하는 단계; (4) 누적된 총 비교점수와 사전 설정된 임계값을 비교하여 센싱부를 통해 센싱된 도로의 경사도 및 고도와 실제 도로의 경사도 및 고도의 유사도를 판단하는 단계; 및 (5) 상기 센싱된 도로의 경사도 및 고도와 실제 도로의 경사도 및 고도가 유사하다고 판단되면, 차량의 위치 보정 값을 산출하고, 산출된 보정 값을 적용하여 차량의 현재 위치를 인식하는 단계;를 포함할 수 있다.
단계 (2)에서는,
조사된 복수의 레이저 중 두 개 이상의 레이저가 반사되어 수신되는 경우, 상기 제어부는 하기 수학식 1을 통해 상기 도로의 경사도를 도출할 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001
여기서, θroad는 도로의 경사도,
Figure pat00002
은 평지에서 센싱부로부터 조사되는 n번 레이저와 도로면이 이루는 각도, Ln은 센싱부와 센싱부로부터 조사된 n번 레이저가 도로면에 반사되는 지점까지의 거리, Hn은 센싱부로부터 조사된 n번 레이저가 도로면에 반사되는 지점에서의 도로의 상대 고도(높이)를 의미한다.
단계 (2)에서는,
조사된 복수의 레이저 중 한 개의 레이저만 반사되어 수신되는 경우, 상기 제어부는 하기 수학식 2를 통해 상기 도로의 경사도를 도출할 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00003
여기서, θroad(t)는 시각 t에서의 도로의 경 사도, ΔT는 센싱부의 측정 주기, Hn은 시각 t에서 센싱부로부터 조 사된 n번 레이저가 도로면에 반사되는 지점에서의 도로의 상대 고도 (높이), 시각 τ에서의 V(τ)는 차량의 속도를 의미한다.
단계 (2)에서,
상기 도로의 고도는 하기의 수학식 3을 통해 도출될 수 있다.
[수학식 3]
Figure pat00004
여기서, Hn은 센싱 부로부터 조사된 n번 레이저가 도로면에 반사되는 지점에서의 도로의 상대 고도(높이),
Figure pat00005
은 평지에서 센싱부와 센싱부로부터 조사된 n번 레이저가 도로면에 반사되는 지점까지의 거리, Ln은 센싱부와 센싱부로부터 조사된 n번 레이저가 도로면에 반사되는 지점까지의 거리,
Figure pat00006
은 평지에서 센싱부로부터 조사 되는 n번 레이저와 도로면이 이루는 각도를 의미한다.
단계 (4)에서는,
누적된 총 비교 점수가 사전 설정된 임계값 이상이면 센싱부를 통해 센싱된 도로의 경사도 및 고도가 실제 도로의 경사도 및 고도와 유사하다고 판단할 수 있다.
단계 (5)에서 차량의 위치 보정 값은,
상기 센싱부에서 도출된 사전 설정된 경사도 이상의 경사도가 시작되는 지점과 저장부에 기 저장된 도로에서 실제 경사도가 시작되는 지점의 종방향의 차이 값에 의해 도출될 수 있다.
상술한 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자율 주행 차량의 위치인식 시스템은, 주행하는 도로에 복수의 레이저를 조사하고 상기 도로에서 반사되는 레이저를 수신하는 센싱부; 상기 도로의 실제 경사도 및 고도 정보를 포함하는 지도가 저장된 저장부; 및 상기 도로에서 반사되어 수신되는 레이저에 기반하여 상기 도로의 경사도를 도출하고 도출된 경사도가 사전 설정된 경사도 이상이면, 경사도가 시작되는 지점을 도출하며, 도출된 경사도의 시작지점부터 사전 설정된 거리를 주행하는 동안 상기 센싱부의 센싱주기마다 도출된 상기 도로의 경사도 및 고도를, 상기 저장부에 저장된 도로의 실제 경사도 및 고도와 각각 비교하여 비교점수를 도출하고, 각 비교 점수를 누적하여, 누적된 총 비교점수가 사전 설정된 임계값 이상이면, 차량의 위치 보정 값을 산출하여 산출된 보정 값을 적용하여 차량의 현재 위치를 인식하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 제어부는,
조사된 복수의 레이저 중 두 개 이상의 레이저가 반사되어 수신되는 경우, 하기 수학식 1을 통해 시각 t에서 측정된 상기 도로의 경사도를 도출할 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00007
여기서, θroad는 도로의 경사도,
Figure pat00008
은 평지에서 센싱부로부터 조사되는 n번 레이저와 도로면이 이루는 각도, Ln은 센싱부와 센싱부로부터 조사된 n번 레이저가 도로면에 반사되는 지점까지의 거리, Hn은 센싱부로부터 조사된 n번 레이저가 도로면에 반사되는 지점에서의 도로의 상대 고도(높이)를 의미한다.
상기 제어부는,
조사된 복수의 레이저 중 한 개의 레이저만 반사되어 수신되는 경우, 하기 수학식 2를 통해 상기 도로의 경사도를 도출할 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00009
여기서, θroad(t)는 시각 t에서의 도로의 경사도, ΔT는 센싱부의 측정 주기, Hn은 시각 t에서 센싱부로부터 조사된 n번 레이저가 도로면에 반사되는 지점에서의 도로의 상대 고도(높이), 시각 τ에서의 V(τ)는 차량의 속도를 의미한다.
상기 제어부는
상기 도로의 고도를 하기의 수학식 3을 통해 도출할 수 있다.
[수학식 3]
Figure pat00010
여기서, Hn은 센싱 부로부터 조사된 n번 레이저가 도로면에 반사되는 지점에서의 도로의 상대 고도(높이),
Figure pat00011
은 평지에서 센싱부와 센싱부로부터 조사된 n번 레이저가 도로면에 반사되는 지점까지의 거리, Ln은 센싱부와 센싱부로부터 조사된 n번 레이저가 도로면에 반사되는 지점까지의 거리 ,
Figure pat00012
은 평지에서 센싱부로부터 조사되는 n번 레이저와 도로면이 이루는 각도를 의미한다.
상기 제어부는,
누적된 총 비교 점수가 사전 설정된 임계값 이상이면 센싱부를 통해 센싱된 도로의 경사도 및 고도가 실제 도로의 경사도 및 고도와 유사하다고 판단할 수 있다.
상기 차량의 위치 보정 값은,
상기 제어부에서 도출된 경사도가 사전 설정된 경사도 이상의 경사도가 시작되는 지점과 저장부에 기 저장된 도로에서 실제 경사도가 시작되는 지점의 종방향의 차이 값에 의해 도출될 수 있다.
본 발명에 따르면, 센싱부를 통해 도출된 주행 도로의 경사도 및 고도 정보를, 해당 도로의 실제 경사도 및 고도 정보가 저장된 지도와 비교하여, 해당 차량의 위치를 인식 및 보정함으로써, 자율 주행 차량의 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래에 자율주행 차량에서 차량의 종방향의 위치를 부정확하게 인식하여 경로 밖에 위치한 물체를 경로 내에 있는 것으로 인식해서 전방 정지 물체로 분류하여 차량이 정지된 것을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시에에 따른 자율주행 차량의 위치인식 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자율주행 차량의 위치인식 시스템에서, 차량이 평지를 주행할 시 센싱부에서 조사된 레이저가 도로면에 반사되어 수신되는 모습을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자율주행 차량의 위치인식 시스템에서, 차량이 전방에 경사로가 있는 도로를 주행할 시 센싱부에서 조사된 레이저가 도로면에 반사되어 수신되는 것을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 자율주행 차량의 위치인식 시스템에서, 등속으로 주행하는 차량의 제어부에서 경사도가 시작된 지점부터 사전 설정된 거리동안 센싱부의 센싱주기마다 도출된 비교점수의 총 누적이 사전 설정된 임계값 이상인 경우를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 자율주행 차량의 위치인식 방법의 흐름을 나타내는 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자율 주행 차량의 위치인식 방법 및 시스템에 대해 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일실시에에 따른 자율주행 차량의 위치인식 시스템의 구성을 도시한 도면이고, 도 3은 차량이 평지를 주행할 시 센싱부에서 조사된 레이저가 도로면에 반사되어 수신되는 모습을 나타내는 도면이며, 도 4는 차량이 전방에 경사로가 있는 도로를 주행할 시 센싱부에서 조사된 레이저가 도로면에 반사되어 수신되는 것을 나타내는 도면이고, 도 5는 등속으로 주행하는 차량의 제어부에서 경사도가 시작된 지점부터 사전 설정된 거리동안 센싱부의 센싱주기마다 도출된 비교점수의 총 누적이 사전 설정된 임계값 이상인 경우를 나타내는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 자율주행 차량의 위치인식 시스템은, 센싱부(100), 저장부(200) 및 제어부(300)를 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로, 센싱부(100)는 차량(10)에 탑재되며 차량이 주행하는 도로에 복수의 레이저를 조사하고 도로에서 반사되는 레이저를 수신할 수 있다. 실시예에 따라, 본 발명에서의 센싱부(100)는 라이다(Lidar) 센서일 수 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 센싱부(100)에서는 복수의 레이저가 조사될 수 있는데, 이때 조사되는 복수의 레이저는 각각 조사되는 각도가 상이할 수 있으며, 조사되는 복수의 레이저 중 도로에서 반사되는 레이저를 수신할 수 있다.
저장부(200)는 차량(10)이 주행하는 도로의 실제 경사도 및 고도 정보를 포함하는 지도를 저장할 수 있다. 즉, 저장부(200)에는 센싱부(100)에서 센싱되는 도로정보에 기반하여 추후 설명할 제어부(300)를 통해 도출된 도로의 경사도 및 고도가, 실제 도로의 경사도 및 고도와 얼마나 유사한지를 판단할 수 있는 실제 도로의 경사도 및 고도 정보가 포함된 지도가 저장되어 있을 수 있다.
제어부(300)는 센싱부(100)에서 조사한 복수의 레이저 중 도로에서 반사되어 수신되는 레이저에 기반하여 도로의 경사도를 도출할 수 있다.
구체적으로, 제어부(300)는 센싱부(100)에서 조사된 복수의 레이저 중 두 개 이상의 레이저가 도로에서 반사되어 수신되는 경우, 하기 수학식 1을 통해 도로의 경사도를 도출할 수 있다.
Figure pat00013
여기서, θroad는 도로의 경사도,
Figure pat00014
은 평지에서 센싱부로부터 조사되는 n번 레이저와 도로면이 이루는 각도, Ln은 센싱부와 센싱부로부터 조사된 n번 레이저가 도로면에 반사되는 지점까지의 거리, Hn은 센싱부로부터 조사된 n번 레이저가 도로면에 반사되는 지점에서의 도로의 상대 고도(높이)를 의미한다.
예를 들어, 센싱부(100)로부터 조사된 2번 레이저와 3번 레이저가 도로면 반사되어 수신된 경우, θroad는 수학식 1
Figure pat00015
에 의해 도출될 수 있다. 도 3 및 도 4를 참조할때, θ2, θ3는 도 3에 도시된 바와 같이 평지에서 센싱부로부터 조사되는 2번 레이저와 3번 레이저가 도로면과 이루는 각도, L2, L3는 센싱부와 센싱부로부터 조사된 2번 및 3번 레이저가 도로면에 반사되는 지점까지의 거리, H2, H3은 도 4에 도시된 바와 같이 센싱부로부터 조사된 2번 및 3번 레이저가 도로면에 반사되는 지점에서의 도로의 상대 고도(높이)를 의미한다.
아울러, 제어부(300)는 센싱부(100)에서 조사된 복수의 레이저 중 한 개의 레이저만 반사되어 수신되는 경우, 하기 수학식 2를 통해 시각 t에서 측정되는 해당 도로의 경사도를 도출할 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00016
여기서, θroad(t)는 시각 t에서의 도로의 경사도, ΔT는 센싱부의 측정 주기, Hn은 시각 t에서 센싱부로부터 조사된 n번 레이저가 도로면에 반사되는 지점에서의 도로의 상대 고도(높이), 시각 τ에서의 V(τ)는 차량의 속도를 의미한다.
예를 들어, 센싱부(100)로부터 조사된 복수의 레이저 중 2번 레이저만 도로면에 반사되어 수신된 경우, θroad는 수학식 2에
Figure pat00017
를 통해 도출될 수 있다. 구체적으로 수학식 2에서 분모는 센싱부의 한 센싱주기동안 차량이 이동한 거리를 의미하며, 센싱부의 한 센싱주기 동안 도출된 H2 값의 변화를 의미한다.
더 나아가, 제어부(300)는 상술한 수학식 1 또는 수학식 2에 의해 주행 도로의 경사도를 도출하고, 도출된 도로의 경사도와 사전 설정된 경사도와 비교하여, 도출된 경사도가 사전 설정된 경사도 이상이면, 경사도가 시작되는 지점을 도출할 수 있다. 이어서, 제어부(300)는 경사도가 시작되는 지점부터 사전 설정된 거리를 주행하는 동안 센싱부(100)의 센싱주기마다 도출된 도로의 경사도 및 고도를, 저장부(200)에 저장된 해당 도로의 실제 경사도 및 고도와 각각 비교하여 비교 점수를 도출할 수 있다. 이때, 센싱부(100)의 센싱주기란 센싱부(100)의 측정주기를 의미할 수 있으며, 보다 구체적으로는 센싱부(100)에서 레이저를 조사하고, 해당 레이어가 도로에서 반사되어 수신되는 주기를 의미할 수 있다. 아울러, 제어부(300)는 주행하는 도로의 고도를 하기의 수학식 3을 통해 도출할 수 있다.
[수학식 3]
Figure pat00018
여기서, Hn은 센싱 부로부터 조사된 n번 레이저가 도로면에 반사되는 지점에서의 도로의 상대 고도(높이),
Figure pat00019
은 평지에서 센싱부와 센싱부로부터 조사된 n번 레이저가 도로면에 반사되는 지점까지의 거리, Ln은 센싱부와 센싱부로부터 조사된 n번 레이저가 도로면에 반사되는 지점까지의 거리 ,
Figure pat00020
은 평지에서 센싱부로부터 조사되는 n번 레이저와 도로면이 이루는 각도를 의미한다.
다시 말해, 제어부(300)는 수학식 1 내지 3을 통해 도출된 도로의 경사도 및 고도를 저장부(200)에 저장된 해당 도로의 실제 경사도 및 고도와 비교하여 비교점수를 도출할 수 있으며, 각 비교점수를 누적하여, 누적된 총 비교점수를 사전 설정된 임계값과 비교할 수 있다. 실시예에 따라, 제어부(300)는 하기의 수학식 4를 통해 도출된 도로의 경사도 및 고도와 실제 도로의 경사도 및 고도와의 비교점수를 도출할 수 있다.
[수학식 4]
Figure pat00021
여기서,
Figure pat00022
은 사전 설정된 단위거리, m은 단위거리 누적횟수,
Figure pat00023
은 경사 시작 시점으로부터
Figure pat00024
만큼 진행한 거리,
Figure pat00025
road센싱부는 센싱부에 의해 도출된 도로면의 경사도, Hroad센싱부는 센싱부에 의해 도출된 도로면에 반사되는 지점에서의 도로의 상대 고도(높이),
Figure pat00026
은 지도에 저장된 실제 도로의 경사도 시작 지점에서 Dm만큼 진행한 지점의 경사도,
Figure pat00027
은 지도에 저장된 실제 도로의 경사도 시작 지점에서 Dm만큼 진행한 지점의 고도(높이)를 의미한다. 센싱부(100)의 센싱주기마다 도출되는 도로의 경사도 및 고도값을 보간하여 Dm에서의 경사도 및 고도값이 도출된다.
더 나아가, 제어부(300)는 누적된 총 비교 점수가 사전 설정된 임계값 이상이면, 센싱부(100)를 통해 센싱되어 제어부(300)에서 도출된 도로의 경사도 및 고도가 실제 도로의 경사도 및 고도와 유사하다고 판단할 수 있으며, 유사하다고 판단하면 제어부(300)는 차량의 위치 보정 값을 산출하며 산출된 보정 값을 적용하여 차량의 현재 위치를 인식할 수 있다. 여기서, 차량의 위치 보정 값은 제어부(300)에서 도출된 경사도가 사전 설정된 경사도 이상의 경사도가 시작되는 지점과 저장부에 기 저장된 도로에서 실제 경사도가 시작되는 지점의 종방향의 차이 값에 의해 도출될 수 있다.
예를 들어, 도 5는 경사시작 지점이 검출된 때부터 사전 설정된 거리(λ)를 진행하는 동안 거리(
Figure pat00028
)마다 도출된 비교점수의 총 누적이 사전 설정된 임계값 이상인 경우를 나타내는 도면인데, 여기서, 점선의 그래프는 제어부에서 도출된 도로의 고도를 나타내며, 실선의 그래프는 저장부에 저장된 해당 도로의 실제 고도를 나타낸다. 다시 말해, 도 5는, 제어부를 통해 도출된 주행 도로의 고도가 저장부에 저장된 해당 도로의 실제 고도와 유사한 경우이다. 여기서, 도로의 경사도는 도로의 고도를 알면 도출될 수 있는 값이므로, 도로 고도가 유사하다는 것은 해당 도로의 경사도도 유사하다는 것을 의미할 수 있다.
보다 구체적으로, 도 5를 참조할 때, 제어부(300)는 자차의 절대 위치를 기준으로 지도 상의 경사 시작 지점의 상대 좌표를 구하면 자차에서 센싱되는 시작지점보다 보다 뒤에 있다고 계산되는데, 이와 같은 경우 정확한 차량의 위치 인식을 위해 현재 차량의 절대 위치를 차량의 진행방향으로 보정해 줄 필요가 있다. 만약 도 5에서 실제 도로에서 경사가 시작되는 지점의 위치가 (a,b)이고, 제어부(300)에서 도출한 도로의 경사가 시작하는 지점의 위치가 (c,b)인 경우, 제어부(300)에서는 c를 a지점으로 보정해줄 필요가 있으며, 이때 차량 기준 상대 좌표계 상의 보정 값은 (a-c)의 값이 될 수 있을 것이다.
보다 구체적으로, 설명의 편의를 위해, 차량 기준 상대 좌표계에서, 차량의 진행방향을 +x축(종방향)으로 가정할 시, 현재 자차의 위치는 (2,2)에 있고, 센싱부 및 제어부를 통해 경사도가 시작되는 지점이 현재 자차의 위치를 기준으로 x축으로 +3만큼 떨어진 곳으로 인식되며, 저장부(200)에 저장된 실제 도로에서 경사도가 시작되는 지점을 현재 자차 위치를 기준으로 상대 좌표로 변환했을 때 현재의 자차의 위치를 기준으로 x축을 +4 만큼 떨어진 곳에 있는 경우, 제어부(300)는 현재의 자차의 위치를 진행방향으로 (+1,0)만큼 보정하여 두 지점을 일치시킬 수 있다. 만약, 저장부(200)에 저장된 실제 도로에서 경사도가 시작되는 지점이 현재 자차의 위치를 기준으로 x축을 +1만큼 떨어진 곳에 있다면, 제어부(300)는 현재 자차의 위치를 차량의 진행 반대 방향으로 (-2,0)으로 보정하여 두 점을 일치시킬 수 있다. 해당 보정값을 절대 좌표로 변환하여 자차의 현재 절대 위치값에 보정함으로써 현재 자차 위치의 보정이 완료된다.
한편, 앞서 설명한 자율 주행 차량의 위치인식 시스템을 이용한 자율 주행 차량의 위치인식 방법을 도 6에 도시된 바와 같이, (1)센싱부에서 주행하는 도로에 복수의 레이저를 조사하고 상기 도로에서 반사되는 레이저를 수신하는 단계; (2)상기 도로에서 반사되어 수신되는 레이저에 기반하여 상기 도로의 경사도를 도출하고 도출된 경사도가 사전 설정된 경사도 이상이면, 상기 도로에서 경사도가 시작되는 지점을 도출하며, 도출된 경사도의 시작지점부터 사전 설정된 거리를 주행하는 동안 상기 센싱부의 센싱 주기마다 상기 도로의 경사도 및 고도를 도출하는 단계; (3) 도출된 경사도 및 고도를 저장부에 기 저장된 상기 도로의 실제 경사도 및 고도와 각각 비교하여 비교점수를 도출하며, 각 비교 점수를 누적하는 단계; (4) 누적된 총 비교점수와 사전 설정된 임계값을 비교하여 센싱부를 통해 센싱된 도로의 경사도 및 고도와 실제 도로의 경사도 및 고도의 유사도를 판단하는 단계; 및 (5) 상기 센싱된 도로의 경사도 및 고도와 실제 도로의 경사도 및 고도가 유사하다고 판단되면, 차량의 위치 보정 값을 산출하고, 산출된 보정 값을 적용하여 차량의 현재 위치를 인식하는 단계를 포함할 수 있다.
구체적으로, 단계 (2)에서는, 조사된 복수의 레이저 중 두 개 이상의 레이저가 반사되어 수신되는 경우, 제어부는는 하기 수학식 1을 통해 상기 도로의 경사도를 도출할 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00029
여기서, θroad는 도로의 경사도,
Figure pat00030
은 평지에서 센싱부로부터 조사되는 n번 레이저와 도로면이 이루는 각도, Ln은 센싱부와 센싱부로부터 조사된 n번 레이저가 도로면에 반사되는 지점까지의 거리, Hn은 센싱부로부터 조사된 n번 레이저가 도로면에 반사되는 지점에서의 도로의 상대 고도(높이)를 의미한다.
아울러, 단계 (2)에서는, 조사된 복수의 레이저 중 한 개의 레이저만 반사되어 수신되는 경우, 제어부는 하기 수학식 2를 통해 상기 도로의 경사도를 도출할 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00031
여기서, θroad(t)는 시각 t에서의 도로의 경사도, ΔT는 센싱부의 측정 주기, Hn은 시각 t에서 센싱부로부터 조사된 n번 레이저가 도로면에 반사되는 지점에서의 도로의 상대 고도(높이), 시각 τ에서의 V(τ)는 차량의 속도를 의미한다.
더 나아가, 단계 (2)에서 도로의 고도는 하기의 수학식 3을 통해 도출될 수 있다.
[수학식 3]
Figure pat00032
여기서, Hn은 센싱 부로부터 조사된 n번 레이저가 도로면에 반사되는 지점에서의 도로의 상대 고도(높이),
Figure pat00033
은 평지에서 센싱부와 센싱부로부터 조사된 n번 레이저가 도로면에 반사되는 지점까지의 거리, Ln은 센싱부와 센싱부로부터 조사된 n번 레이저가 도로면에 반사되는 지점까지의 거리 ,
Figure pat00034
은 평지에서 센싱부로부터 조사되는 n번 레이저와 도로면이 이루는 각도를 의미한다.
한편, 단계(4)에서 제어부(300)는 누적된 비교점수가 사전 설정된 임계값 이상이면 센싱부를 통해 센싱된 도로의 경사도 및 고도가 실제 도로의 경사도 및 고도와 유사하다고 판단할 수 있다.
아울러, 단계 (5)에서 차량의 위치 보정 값은, 센싱부에서 도출된 사전 설정된 경사도 이상의 경사도가 시작되는 지점과 저장부에 기 저장된 도로에서 실제 경사도가 시작되는 지점의 종방향의 차이 값에 의해 도출될 수 있다.
상술한 자율 주행 차량의 위치인식 방법에서 각 단계에서의 세부적인 기술적인 특징은 앞서 설명한 자율 주행 차량의 위치인식 시스템의 세부 구성을 설명한 기술적 특징과 동일하므로 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
10: 차량 100: 센싱부
200: 저장부 300: 제어부

Claims (12)

  1. (1)센싱부에서 주행하는 도로에 복수의 레이저를 조사하고 상기 도로에서 반사되는 레이저를 수신하는 단계;
    (2)상기 도로에서 반사되어 수신되는 레이저에 기반하여 상기 도로의 경사도를 도출하고 도출된 경사도가 사전 설정된 경사도 이상이면, 상기 도로에서 경사도가 시작되는 지점을 도출하며, 도출된 경사도의 시작지점부터 사전 설정된 거리를 주행하는 동안 상기 센싱부의 센싱 주기마다 상기 도로의 경사도 및 고도를 도출하는 단계;
    (3) 도출된 경사도 및 고도를 저장부에 기 저장된 상기 도로의 실제 경사도 및 고도와 각각 비교하여 비교점수를 도출하며, 각 비교 점수를 누적하는 단계;
    (4) 누적된 총 비교점수와 사전 설정된 임계값을 비교하여 센싱부를 통해 센싱된 도로의 경사도 및 고도와 실제 도로의 경사도 및 고도의 유사도를 판단하는 단계; 및
    (5) 상기 센싱된 도로의 경사도 및 고도와 실제 도로의 경사도 및 고도가 유사하다고 판단되면, 차량의 위치 보정 값을 산출하고, 산출된 보정 값을 적용하여 차량의 현재 위치를 인식하는 단계;를 포함하는 자율 주행 차량의 위치인식 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 단계 (2)에서는,
    조사된 복수의 레이저 중 두 개 이상의 레이저가 반사되어 수신되는 경우, 상기 제어부는 하기 수학식 1을 통해 상기 도로의 경사도를 도출하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 차량의 위치인식 방법.
    [수학식 1]
    Figure pat00035

    여기서, θroad는 도로의 경사도,
    Figure pat00036
    은 평지에서 센싱부로부터 조사되는 n번 레이저와 도로면이 이루는 각도, Ln은 센싱부와 센싱부로부터 조사된 n번 레이저가 도로면에 반사되는 지점까지의 거리, Hn은 센싱부로부터 조사된 n번 레이저가 도로면에 반사되는 지점에서의 도로의 상대 고도(높이)를 의미한다.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 단계 (2)에서는,
    조사된 복수의 레이저 중 한 개의 레이저만 반사되어 수신되는 경우, 상기 제어부는 하기 수수학식를 통해 상기 도로의 경사도를 도출하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 차량의 위치인식 방법.
    [수학식 2]
    Figure pat00037

    여기서, θroad(t)는 시각 t에서의 도로의 경사도, ΔT는 센싱부의 측정 주기, Hn은 시각 t에서 센싱부로부터 조사된 n번 레이저가 도로면에 반사되는 지점에서의 도로의 상대 고도(높이), 시각 τ에서의 V(τ)는 차량의 속도를 의미한다.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 단계 (2)에서,
    상기 도로의 고도는 하기의 수학식 3을 통해 도출되는 것을 특징으로 하는 자율 주행 차량의 위치인식 방법.
    [수학식 3]
    Figure pat00038


    여기서, Hn은 센싱부로부터 조사된 n번 레이저가 도로면에 반사되는 지점에서의 도로의 상대 고도(높이),
    Figure pat00039
    은 평지에서 센싱부와 센싱부로부터 조사된 n번 레이저가 도로면에 반사되는 지점까지의 거리, Ln은 센싱부와 센싱부로부터 조사된 n번 레이저가 도로면에 반사되는 지점까지의 거리,
    Figure pat00040
    은 평지에서 센싱부로부터 조사되는 n번 레이저와 도로면이 이루는 각도를 의미한다.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 단계 (4)에서는,
    누적된 총 비교 점수가 사전 설정된 임계값 이상이면 센싱부를 통해 센싱된 도로의 경사도 및 고도가 실제 도로의 경사도 및 고도와 유사하다고 판단하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 차량의 위치인식 방법.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 단계 (5)에서 차량의 위치 보정 값은,
    상기 센싱부에서 도출된 사전 설정된 경사도 이상의 경사도가 시작되는 지점과 저장부에 기 저장된 도로에서 실제 경사도가 시작되는 지점의 종방향의 차이 값에 의해 도출되는 것을 특징으로 하는 자율 주행 차량의 위치인식 방법.
  7. 주행하는 도로에 복수의 레이저를 조사하고 상기 도로에서 반사되는 레이저를 수신하는 센싱부;
    상기 도로의 실제 경사도 및 고도 정보를 포함하는 지도가 저장된 저장부; 및
    상기 도로에서 반사되어 수신되는 레이저에 기반하여 상기 도로의 경사도를 도출하고 도출된 경사도가 사전 설정된 경사도 이상이면, 경사도가 시작되는 지점을 도출하며, 도출된 경사도의 시작지점부터 사전 설정된 거리를 주행하는 동안 상기 센싱부의 센싱주기마다 도출된 상기 도로의 경사도 및 고도를, 상기 저장부에 저장된 도로의 실제 경사도 및 고도와 각각 비교하여 비교점수를 도출하고, 각 비교 점수를 누적하여, 누적된 총 비교점수가 사전 설정된 임계값 이상이면, 차량의 위치 보정 값을 산출하여 산출된 보정 값을 적용하여 차량의 현재 위치를 인식하는 제어부;를 포함하는 자율 주행 차량의 위치인식 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 제어부는,
    조사된 복수의 레이저 중 두 개 이상의 레이저가 반사되어 수신되는 경우, 하기 수수학식을 통해 상기 도로의 경사도를 도출하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 차량의 위치인식 시스템.
    [수학식 1]
    Figure pat00041

    여기서, θroad는 도로의 경사도,
    Figure pat00042
    은 평지에서 센싱부로부터 조사되는 n번 레이저와 도로면이 이루는 각도, Ln은 센싱부와 센싱부로부터 조사된 n번 레이저가 도로면에 반사되는 지점까지의 거리, Hn은 센싱부로부터 조사된 n번 레이저가 도로면에 반사되는 지점에서의 도로의 상대 고도(높이)를 의미한다.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 제어부는,
    조사된 복수의 레이저 중 한 개의 레이저만 반사되어 수신되는 경우, 하기 수학식 2를 통해 상기 도로의 경사도를 도출하는 것을 특징으로 자율 주행 차량의 위치인식 시스템.
    [수학식 2]
    Figure pat00043

    여기서, θroad(t)는 시각 t에서의 도로의 경사도, ΔT는 센싱부의 측정 주기, Hn은 시각 t에서 센싱부로부터 조사된 n번 레이저가 도로면에 반사되는 지점에서의 도로의 상대 고도(높이), 시각 τ에서의 V(τ)는 차량의 속도를 의미한다.
  10. 청구항 7에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 도로의 고도를 하기의 수학식 3을 통해 도출하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 차량의 위치인식 시스템.
    [수학식 3]
    Figure pat00044


    여기서, Hn은 센싱 부로부터 조사된 n번 레이저가 도로면에 반사되는 지점에서의 도로의 상대 고도(높이),
    Figure pat00045
    은 평지에서 센싱부와 센싱부로부터 조사된 n번 레이저가 도로면에 반사되는 지점까지의 거리, Ln은 센싱부와 센싱부로부터 조사된 n번 레이저가 도로면에 반사되는 지점까지의 거리 ,
    Figure pat00046
    은 평지에서 센싱부로부터 조사 되는 n번 레이저와 도로면이 이루는 각도를 의미한다.
  11. 청구항 7에 있어서, 상기 제어부는,
    누적된 총 비교 점수가 사전 설정된 임계값 이상이면 센싱부를 통해 센싱된 도로의 경사도 및 고도가 실제 도로의 경사도 및 고도와 유사하다고 판단하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 차량의 위치인식 시스템.
  12. 청구항 7에 있어서, 상기 차량의 위치 보정 값은,
    상기 제어부에서 도출된 경사도가 사전 설정된 경사도 이상의 경사도가 시작되는 지점과 저장부에 기 저장된 도로에서 실제 경사도가 시작되는 지점의 종방향의 차이 값에 의해 도출되는 것을 특징으로 하는 자율 주행 차량의 위치인식 시스템.
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