KR20200060931A - 모의주행을 이용한 자율주행 자동차와 운전자 간 제어권 전환 안전성 평가 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모의주행을 이용한 자율주행 자동차와 운전자 간 제어권 전환 안전성 평가 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 도어를 통해 차량을 내부에 수용하며 상기 차량의 주변으로 전방위 모의 주행 환경에 대응되는 그래픽 모션을 표출하여 제공하는 원통형 영상 장치부와, 기 저장된 모의 주행 시나리오에 대응하여 상기 그래픽 모션을 제어하는 동시에 조향 조작 신호를 전송하여 상기 차량의 조향 핸들을 제어하며, 모의 주행 중 긴급 상황 발생 시에 제어권 전환 알림 신호를 상기 차량으로 전송하는 모의 주행 시뮬레이터부, 및 상기 차량과 상기 모의 주행 시뮬레이터부 간을 연결하여 차량과 시뮬레이터 간 연동을 지원하는 차량-시뮬레이터 인터페이스부를 포함하는 자율주행 자동차와 운전자 간 제어권 전환 안전성 평가 시스템을 제공한다.
본 발명에 따르면, 실제 주행 환경이 아닌, 차량과 시뮬레이터 간 연동에 기반하여 구축된 모의 주행 환경을 이용하여 자율주행 자동차의 위급 상황시의 운전자의 제어권 전환 과정에 대한 안전성을 평가할 수 있도록 한다.

Description

모의주행을 이용한 자율주행 자동차와 운전자 간 제어권 전환 안전성 평가 시스템{System for assessing the safety of control transition between an autonomous car and a driver using driving simulator}

본 발명은 모의주행을 이용한 자율주행 자동차와 운전자 간 제어권 전환 안전성 평가 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자율 주행의 위급 상황에서 운전자에게 제어권이 전환되는 과정에 대한 안전성을 평가하기 위한 모의주행을 이용한 제어권 전환 안전성 평가 시스템에 관한 것이다.

최근 자동차 기술의 발달과 더불어 운전자의 조작없이 스스로 운행할 수 있는 자율주행자동차의 보급이 급속히 진전될 것으로 예상되고 있다. 그러나 미국자동차공학회에서 정의한 레벨 4 이상의 완전자율주행차가 일반화되기 전까지는 운전자가 위급사항을 대처해야 한다.

따라서, 자율주행에서 운전자에게 차량의 제어권이 안전하게 전환되도록 설계하는 것은 매우 중요하다. 그러나, 자율주행의 위급상황에서 운전자에게 제어권이 전환되는 과정에 대한 안전성을 평가하기 위한 장치와 방법은 거의 존재하지 않는 실정이다.

또한, 제어권 전환 안전성 평가를 차량 주행 중에 실시할 경우 사고 위험성 때문에 실제 사고에서 발생할 수 있는 긴급하거나 위험한 상황을 재현하지 못하는 문제점이 존재한다.

본 발명의 배경이 되는 기술은 한국등록특허 제10-1779823호(2017.10.l0 공고)에 개시되어 있다.

본 발명은 차량과 모의 주행 시뮬레이터 간의 연동에 기반한 모의 주행 환경을 구축하여 자율주행 자동차의 위급 상황 시에 운전자에게 제어권을 전환하는 과정에 대한 안전성을 평가할 수 있는 자율주행 자동차와 운전자 간 제어권 전환 안전성 평가 시스템을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은, 도어를 통해 차량을 내부에 수용하며 상기 차량의 주변으로 전방위 모의 주행 환경에 대응되는 그래픽 모션을 표출하여 제공하는 원통형 영상 장치부와, 기 저장된 모의 주행 시나리오에 대응하여 상기 그래픽 모션을 제어하는 동시에 조향 조작 신호를 전송하여 상기 차량의 조향 핸들을 제어하며, 모의 주행 중 긴급 상황 발생 시에 제어권 전환 알림 신호를 상기 차량으로 전송하는 모의 주행 시뮬레이터부, 및 상기 차량과 상기 모의 주행 시뮬레이터부 간을 연결하여 차량과 시뮬레이터 간 연동을 지원하는 차량-시뮬레이터 인터페이스부를 포함하는 자율주행 자동차와 운전자 간 제어권 전환 안전성 평가 시스템을 제공한다.

또한, 상기 제어권 전환 알림 신호는, 상기 제어권 전환 시에 상기 차량의 수동 주행을 위한 조향각 및 페달 조작 위치에 관한 정보를 포함하며, 상기 차량은, 차량 내 출력 장치를 통해 상기 제어권 전환 알림 신호를 출력하여 제공할 수 있다.

또한, 상기 제어권 전환 안전성 평가 시스템은, 상기 차량 내 설치되며, 터치 디스플레이로 구현되어 운전자의 시각적 또는 인지적 주의 분산을 유도하는 주의분산 유도 장치부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 모의 주행 시뮬레이터부는, 상기 제어권 전환 발생 이전에 상기 주의 분산을 유도하도록 상기 주의분산 유도 장치부를 제어할 수 있다.

또한, 상기 원통형 영상 장치부는, 상기 원통형의 둘레부의 일부분인 도어 섹션이 주변부를 기준으로 측면으로 슬라이딩 하는 방식 또는 상부로 젖혀지는 방식으로 상기 도어를 개방시킬 수 있다.

또한, 상기 제어권 전환 안전성 평가 시스템은, 상기 원통형 영상 장치부의 내측에서 상기 차량 진입 시에 바퀴가 안착되는 부위에 대응하여 설치되며 상하강 가능한 리프트를 포함하는 차량 고정부를 더 포함하며, 상기 차량 고정부는, 상기 차량 진입 시에 상기 리프트를 하강시켜 상기 모의 주행 중에 상기 차량의 바퀴가 헛돌게 하여 상기 차량을 움직임 없이 고정할 수 있다.

또한, 상기 원통형 영상 장치부는, 내측면을 따라 영상 표출을 위한 곡면형의 스크린면을 형성하며, 상기 스크린면은, 커브드 디스플레이 또는 빔 프로젝터를 통해 구현될 수 있다.

본 발명에 따르면, 실제 주행 환경이 아닌, 차량과 시뮬레이터 간 연동에 기반하여 구축된 모의 주행 환경을 이용하여 자율주행 자동차의 위급 상황시의 운전자의 제어권 전환 과정에 대한 안전성을 평가할 수 있도록 한다.

또한, 이를 통해 자율주행 상황에서 급작스럽게 발생하는 위험 상황에서의 운전자 대체 능력을 체계적으로 평가할 수 있도록 하여, 레벨 3 이하의 자율주행 자동차의 안정성을 획기적으로 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 제어권 전환 안전성 평가 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 원통형 영상 장치부의 구현 예시를 나타낸 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 도 1에 도시된 원통형 영상 장치부의 내부로 차량이 진입하는 모습을 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 모의 주행 시뮬레이터부에 의해 그래픽 모션이 출력되는 모습을 예시한 모습이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량 고정부의 구현 예시를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 주의분산 유도부의 구현 예시를 나타낸 도면이다.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 제어권 전환 안전성 평가 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.

도 1에 나타낸 것과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 제어권 전환 안전성 평가 시스템(100)은 원통형 영상 장치부(110), 모의 주행 시뮬레이터부(120), 차량-시뮬레이터 인터페이스부(130), 주의분산 유도 장치부(140) 및 차량 고정부(150)를 포함한다.

원통형 영상 장치부(110)는 도어의 개방을 통해 차량(200)을 내부에 수용하며, 수용된 차량(200)의 주변으로 전방위 모의 주행 환경에 대응되는 그래픽 모션을 표출하여 제공한다. 원통형 영상 장치부(110)는 차량(200)의 운전자가 자율 주행 중에 전후측방을 자연스럽게 응시하거나 주변 위급 상황을 인지할 수 있는 형태로 구현된다.

원통형 영상 장치부(110)는 내측면을 따라 영상 표출을 위한 곡면형의 스크린면이 형성되어 있다. 여기서, 스크린면은 통상의 스크린, 커브드 디스플레이, 빔 프로젝터를 통해 구현될 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 원통형 영상 장치부의 구현 예시를 나타낸 도면이다.

이러한 도 2는 천정에 설치된 복수의 빔 프로젝터를 이용하여 스크린면을 따라 사방으로 그래픽 영상을 표출하는 모습을 나타낸다. 물론, 본 발명의 실시예에서 그래픽 표출 방식이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

도 3a 및 도 3b는 도 1에 도시된 원통형 영상 장치부의 내부로 차량이 진입하는 모습을 예시한 도면이다.

본 발명의 실시예에서 원통형 영상 장치부(110)는 도 3a 및 도 3b와 같이 차량 후방부에 해당하는 약 120도 구간을 분리하여 움직일 수 있는 구조로 구성할 수 있다.

원통형 영상 장치부(110)는 도 3a와 같이 원통형의 둘레부의 일부분인 도어(door) 섹션이 주변부를 기준으로 측면으로 슬라이딩 하는 방식으로 도어를 개방시킬 수 있다. 또한, 도 3b와 같이 후방부와 주변부 간이 힌지 결합되어 도어 섹션이 주변부를 기준으로 상부로 젖혀져 회동하는 방식으로 도어를 개방시킬 수 있다.

이처럼 도 3a은 후방부를 미닫이 문처럼 옆으로 여는 구조이며, 도 3b의 경우 천정부에 장착된 호이스트를 이용하여 후방부를 들어올려 차량을 진입시키는 구조를 나타낸다. 두 경우 모두 차량이 안전하게 진입한 이후에 후방부는 다시 원위치로 이동하여 닫히는 구조를 가진다.

여기서 물론, 모의 주행 중에 운전자가 멀미 현상을 느낄 경우에 신속하게 밖으로 이동할 수 있도록, 차량의 사각지대에 해당하는 원통형 스크린 구간을 개방형으로 비워둘 수도 있다.

모의 주행 시뮬레이터부(120)는 주행도로, 자차 및 주변 차량의 거동을 그래픽 모션으로 표출하기 위한 것으로, 긴급 상황 시나리오를 구성하고 표현할 수 있어야 한다. 이러한 모의 주행 시뮬레이터부(120)는 모의 주행 소프트웨어를 포함하여 구현되며 모의 주행 시나리오에는 긴급 상황 시나리오가 포함되어 구성된다.

모의 주행 시뮬레이터부(120)는 저장된 모의 주행 시나리오에 대응하여 그래픽 모션을 제어하는 동시에 조향 조작 신호를 전송하여 차량(200)의 조향 핸들을 제어한다. 여기서, 모의 주행 시나리오와 그에 대응되는 차량 제어 신호는 언제든지 업데이트될 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 모의 주행 시뮬레이터부에 의해 그래픽 모션이 출력되는 모습을 예시한 모습이다. 도 4에 나타낸 것과 같이, 모의 주행 시뮬레이터부(120)는 원통형 영상 장치부(110)의 내부 스크린면을 통해 차량(200)의 전후측방으로 모의 주행 시나리오에 대응하는 그래픽 모션을 출력할 수 있다.

모의 주행 시뮬레이터부(120)는 모의 주행 중 긴급 상황 발생 시에 제어권 전환 알림 신호를 생성하여 차량(200)으로 전송할 수 있다. 그리고 차량(200)은 내부의 출력 장치(ex, 디스플레이, 내비게이션 등의 출력 수단)를 통해 제어권 전환 알림 신호를 출력할 수 있다.

여기서, 제어권 전환 알림 신호는 단순 알림 정보 이외에도 모의 주행 중 긴급 상황으로 인한 제어권 전환 발생 시에 운전자가 참고할 수 있도록 차량의 수동 주행을 위한 조향각 및 페달 조작 위치에 관한 정보를 포함할 수 있다. 이를 통해 자율 주행 중 긴급 상황으로 인해 운전자에게 제어권 전환이 발생하더라도 운전자의 수동 조작을 안전하게 보조할 수 있도록 한다.

차량-시뮬레이터 인터페이스부(130)는 평가 대상이 되는 차량(200)과 모의 주행 시뮬레이터부(120) 간을 연결하여 차량과 시뮬레이터 간 연동을 지원한다. 이러한 차량-시뮬레이터 인터페이스부(130)는 모의 주행 평가 차량과 시뮬레이션 소프트웨어의 연동 기능을 구현하기 위한 수단으로 사용되며 차량과 시뮬레이터 간의 통신을 지원한다.

차량 고정부(150)는 원통형 영상 장치부(110)의 내측에서 정차한 차량의 각 바퀴가 안착되는 부위에 대응하여 설치되며 상하강 가능한 리프트를 포함하여 구성된다. 이러한 차량 고정부(150)는 차량의 조향 또는 구동 시에도 차량이 움직이지 않도록 고정하는 기능을 한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량 고정부의 구현 예시를 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 차량 고정부(150)는 원통형 영상 장치부(110) 내의 정위치에 차량(200)이 안전하게 진입하여 정차한 이후에, 바퀴 하부에 있는 리프트(151)를 하강시켜서 바퀴가 바닥에 접촉됨 없이 공중 부양하게 함으로써, 모의 주행 중에 조향 또는 구동이 발생하더라도 차량(200)의 각 바퀴가 헛돌게 하여 차량(200)을 움직임 없이 고정할 수 있다.

따라서, 원통형 영상 장치부(110)의 내부에 들어간 차량(200)은 모의 주행 중에 조향 조작 신호에 의해 조향 핸들이 제어되더라도 움직임 없이 고정된 위치로 존재할 수 있다. 물론, 본 발명이 반드시 이에 한정되지 않으며, 기 공지된 다양한 방식으로 차량을 고정할 수 있음은 물론이다.

주의분산 유도 장치부(140)는 차량(200) 내 설치되며, 터치 디스플레이로 구현되어 운전자의 시각적 또는 인지적 주의 분산을 유도한다. 여기서, 모의 주행 시뮬레이터부(120)는 제어권 전환 발생 이전에 미리 운전자의 주의 분산을 유도하도록 주의분산 유도 장치부(140)를 제어한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 주의분산 유도부의 구현 예시를 나타낸 도면이다.

도 6에 나타낸 것과 같이, 본 발명의 실시예에서 주의분산 유도 장치부는 차량 내부의 센터페이셔 위치에 터치스크린을 설치하여 운영되며, 터치 스크린의 출력 내용을 기반으로 터치 입력을 유도하고 모의 주행 중에 운전자의 시각적 또는 인지적 주의 분산을 유발하는 기능을 가진다.

여기서, 시각적 주의분산은 ISO에서 규정한 SuRT(Surrogate Reference Task), 인지적 주의분산은 N-Back Task (N번째 숫자 기억 과업)를 이를 이용하여 유발할 수 있다. 운전자가 제어권 전환을 실시하기 이전에 주의분산 유도 과업을 실시하여 상황 인지 능력이 떨어지도록 통제할 수 있다.

이러한 본 발명은 모의 주행 기반의 시스템 구축을 통하여 자율 주행의 위급 상황에서 운전자에게 제어권이 전환되는 과정에서 해당 차량이 안전한지 또는 사용자가 안전하게 대응하는지 확인하고 평가할 수 있도록 한다.

현재 자동차 사고 발생 건수 중 55.1%가 운전자의 주의 분산으로 인한 교통사고로 집계되고 있으며 완전 자율주행 자동차가 보편화되기 전까지는 자율주행 중 발생하는 위급 상황을 운전자가 안전하게 대응하여야 한다. 본 발명은 자율주행 중 운전자의 주의 분산 상태에서도 안전하게 운행할 수 있도록 지원하여 줌으로써 운전 부주의로 인한 교통사고로 발생되는 사회적 비용을 경감시킬 수 있을 것으로 기대된다.

이상과 같은 본 발명에 따른 모의주행을 이용한 제어권 전환 안전성 평가 시스템에 따르면, 실제 주행 환경이 아닌, 차량과 시뮬레이터 간 연동에 기반하여 구축된 모의 주행 환경을 이용하여 자율주행 자동차의 위급 상황시의 운전자의 제어권 전환 과정에 대한 안전성을 평가할 수 있도록 한다.

또한, 이를 통해 자율주행 상황에서 급작스럽게 발생하는 위험 상황에서의 운전자 대체 능력을 체계적으로 평가할 수 있도록 하여, 레벨 3 이하의 자율주행 자동차의 안정성을 획기적으로 향상시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100: 제어권 전환 안전성 평가 시스템
110: 원통형 영상 장치부 120: 모의 주행 시뮬레이터부
130: 차량-시뮬레이터 인터페이스부 140: 주의분산 유도 장치부
150: 차량 고정부 200: 안전성 평가용 차량

Claims (7)

1. 도어를 통해 차량을 내부에 수용하며 상기 차량의 주변으로 전방위 모의 주행 환경에 대응되는 그래픽 모션을 표출하여 제공하는 원통형 영상 장치부;
   기 저장된 모의 주행 시나리오에 대응하여 상기 그래픽 모션을 제어하는 동시에 조향 조작 신호를 전송하여 상기 차량의 조향 핸들을 제어하며, 모의 주행 중 긴급 상황 발생 시에 제어권 전환 알림 신호를 상기 차량으로 전송하는 모의 주행 시뮬레이터부; 및
   상기 차량과 상기 모의 주행 시뮬레이터부 간을 연결하여 차량과 시뮬레이터 간 연동을 지원하는 차량-시뮬레이터 인터페이스부를 포함하는 자율주행 자동차와 운전자 간 제어권 전환 안전성 평가 시스템.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어권 전환 알림 신호는,
   상기 제어권 전환 시에 상기 차량의 수동 주행을 위한 조향각 및 페달 조작 위치에 관한 정보를 포함하며,
   상기 차량은,
   차량 내 출력 장치를 통해 상기 제어권 전환 알림 신호를 출력하여 제공하는 자율주행 자동차와 운전자 간 제어권 전환 안전성 평가 시스템.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 차량 내 설치되며, 터치 디스플레이로 구현되어 운전자의 시각적 또는 인지적 주의 분산을 유도하는 주의분산 유도 장치부를 더 포함하는 자율주행 자동차와 운전자 간 제어권 전환 안전성 평가 시스템.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 모의 주행 시뮬레이터부는,
   상기 제어권 전환 발생 이전에 상기 주의 분산을 유도하도록 상기 주의분산 유도 장치부를 제어하는 자율주행 자동차와 운전자 간 제어권 전환 안전성 평가 시스템.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 원통형 영상 장치부는,
   상기 원통형의 둘레부의 일부분인 도어 섹션이 주변부를 기준으로 측면으로 슬라이딩 하는 방식 또는 상부로 젖혀지는 방식으로 상기 도어를 개방시키는 자율주행 자동차와 운전자 간 제어권 전환 안전성 평가 시스템.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 원통형 영상 장치부의 내측에서 상기 차량 진입 시에 바퀴가 안착되는 부위에 대응하여 설치되며 상하강 가능한 리프트를 포함하는 차량 고정부를 더 포함하며,
   상기 차량 고정부는,
   상기 차량 진입 시에 상기 리프트를 하강시켜 상기 모의 주행 중에 상기 차량의 바퀴가 헛돌게 하여 상기 차량을 움직임 없이 고정하는 자율주행 자동차와 운전자 간 제어권 전환 안전성 평가 시스템.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 원통형 영상 장치부는,
   내측면을 따라 영상 표출을 위한 곡면형의 스크린면을 형성하며,
   상기 스크린면은,
   커브드 디스플레이 또는 빔 프로젝터를 통해 구현된 자율주행 자동차와 운전자 간 제어권 전환 안전성 평가 시스템.

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