KR20200084456A - 무인자동차 교육용 플랫폼 및 자동차 플랫폼 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예는 무인자동차의 센서 또는 구동 장치에 대한 시간지연 또는 구동 변환 설정을 입력하여 다양한 사양의 무인자동차와 관련된 무인자동차 교육을 위한 시뮬레이션을 수행할 수 있도록, 주행장치부(3), 위치센서부(30), 카메라부(35), GPS수신부(40) 및 주행센서부(50)를 포함하는 무인주행을 위한 장치들이 장착된 교육용차량(2); 및 상기 교육용차량(2)에 장착되어, 시뮬레이션 대상 이종 무인자동차에 구비된 장치들의 구동 또는 응답지연을 가지도록 조정된 무인주행프로그램의 프로그래밍을 수행할 수 있도록 하고, 상기 무인주행프로그램을 수행하여 상기 교육용차량(2)을 이용하여 상기 이종 무인자동차에 대한 무인주행을 모사하고, 무인주행 결과를 정보를 출력하는 무인자동차 교육 시뮬레이션부(100);를 포함하여 구성되어, 이종의 무인주행차량들에 대한 무인주행시뮬레이션을 위한 무인주행프로그램의 수행 및 무인주행시뮬레이션 결과의 분석을 통한 무인자동차 교육을 수행할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 무인자동차 교육용 자동차 플랫폼을 제공한다.
Description
본 발명은 무인자동차 교육용 자동차 플랫폼에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 무인자동차의 센서 또는 구동 장치에 대한 시간지연 또는 구동 변환 설정을 입력하여 다양한 사양의 무인자동차와 관련된 무인자동차 교육을 위한 시뮬레이션을 수행할 수 있도록 하는 무인자동차 교육용 플랫폼 및 자동차 플랫폼에 관한 것이다.
일반적으로, 무인 자율주행시스템인 무인자동차는 도로지도 정보를 바탕으로 GPS 수신부의 위치정보 및 각종 센서에서 취득한 신호를 이용하여 도로상의 출발지부터 목적지까지 자동차의 주행을 자동으로 제어하여 이동하는 자동차이다. 이러한 무인자동차는 자율 주행을 위해 고속으로 움직이는 이동체(자동차 또는 로봇)의 주행환경을 실시간으로 인식 및 판단하기 위해, 카메라, 거리센서, 실시간 위치 측정 장치 등을 구비하게 되므로, 그 실용화를 위해 로봇이나 자동차 분야에서의 자율 주행과 관련한 많은 연구가 이루어지고 있고, 이러한 무인자동차 관련 연구를 위해, 대한민국 등록특허 제10-1916838호의 ‘자율 주행차량용 시뮬레이션 장치’, 대한민국 등록특허 제10-1832918호의 ‘자율주행 자동차 영산인식 주행 시험 시뮬레이션 시스템“ 등 다양한 시뮬레이션들 및 교보재들이 제공되고 있다.
그러나 무인자동차 교육을 위한 소형 자동차 형태를 가지고 있는 교보재들의 경우 대부분 단순의 바퀴의 ‘속도’ 값을 입력으로 받아, 이를 제어기로 보내는 형태를 띠고 있어, 실 자동차의 동작 구조를 반영하지 못하게 되어, 실 자동차와 상이한 동작을 수행하는 문제가 발생한다. 일예로, 애커만(Ackerman) 구동 방식의 실 자동차의 경우, 조향 구동 시 내외부 바퀴의 차륜 구동이 가능하도록 하여 회전 운동에 대한 안쪽-바깥쪽 바퀴 간 속도 차이를 보정해 주어 슬립이 일어나지 않도록 제어되어야 하나 단순한 하드웨어를 사용하여 이를 제대로 모사하지 못하는 문제점을 가진다.
또한, 센서 정보처리 또한 단순한 단일 루프 안에서 연결된 센서 정보를 일괄적으로 처리하는 구조로 되어 있어, 학습자 또는 연구자의 필요에 따라 이종 센서들 간의 타이밍이나 데이터 처리 시간 간의 관계 등이 정밀히 모사하지 못하여 무인자동차 관련 알고리즘 연구나 교육에 부적한 문제점 또한 가진다.
따라서 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 실제 자동차의 조향휠과 페달 조작에 해당하는 움직임을 자동차 기구학을 기반으로 한 내부 제어 입력으로 변환하고, 다양한 이종 센서와 구동 장치들의 제어루프의 동작 타이밍을 사용자가 조정하여 설정할 수 있도록 하는 것에 의해, 다양한 사양의 무인자동차에 대한 주행 시뮬레이션을 수행하도록 하고, 그 결과를 출력할 수 있도록 하여 무인자동차 관련 연구 개발을 위한 교육을 수행할 수 있도록 하는 무인자동차 교육용 플랫폼 및 자동차 플랫폼을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상술한 기술적 과제의 달성을 위해 본 발명의 일 실시예는, 교육용차량(2)에 구비된 무인주행을 위한 장치들의 구동 또는 응답지연을 시뮬레이션대상 무인자동차의 장치들의 구동 또는 응답지연 값으로 조정하는 구동 또는 응답지연 조정정보와 무인주행정보를 입력받아, 상기 무인주행정보에 따라 무인주행을 수행하는 무인주행프로그램을 생성하고 실행하여, 상기 구동 또는 응답지연 조정정보에 따라 조정된 구동 또는 응답지연이 반영된 상기 교육용차량(2)의 주행 구동 신호를 출력하는 무인자동차 시뮬레이션모듈(300); 및 상기 주행 구동 신호에 따라 상기 교육용차량(2)의 무인 주행 구동을 수행하는 주행제어모듈(400);을 포함하여 구성되어, 상기 교육용차량(2)에 장착되어 이종의 무인주행차량들에 대한 무인주행시뮬레이션을 위한 무인주행프로그램의 수행 및 무인주행시뮬레이션결과의 분석을 통한 무인자동차 교육을 수행할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 무인자동차 교육용플랫폼을 제공한다.
상기 구동 또는 응답지연 조정정보는, 상기 교육용차량(2)의 주행장치부(3), 위치센서부(30), 카메라부(35), GPS수신부(40) 또는 주행센서부(50) 중 하나 이상의 구동 또는 응답지연을, 시뮬레이션 대상 무인자동차의 주행장치부, 위치센서부, 카메라부, GPS수신부 또는 주행센서부 중 하나 이상의 구동 또는 응답지연에 대응하도록 조정하는 정보인 것을 특징으로 한다.
상기 주행장치부(3)의 구동 조정 정보는, 상기 교육용차량(2)의 내외 너클의 각각의 조향각을 상기 시뮬레이션 대상 무인자동차의 내외 너클 각각의 조향각에 대응하도록 변환하는 조향각 변환 함수 또는 조향각 변환 값 중 어느 하나인 조향각 조정 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 무인자동차 시뮬레이션모듈(300)은, 위치센서부(30)의 감지신호를 입력받아 도로 상에서의 실시간 위치정보를 생성하는 위치정보 생성부(310); 카메라부(35)의 촬영영상을 수신하여 영상처리를 수행하는 것에 의해 도로 상의 외부 사물 인식 정보를 생성하는 영상처리부(320); 상기 무인주행프로그래밍을 위한 라이브러리와 프로그래밍 및 디버깅 도구를 가지는 로봇운영체제(ROS: Robot Operating System)를 제공하는 ROS부(330); 상기 구동 또는 응답지연 조정정보와 무인주행정보를 입력받도록 외부 장치와 통신을 수행하는 데이터통신부(340); 지도정보, 무인주행프로그램 및 상기 구동 또는 응답지연 조정정보와 무인주행정보를 저장하는 무인주행DB부(350); 및 상기 ROS부(330)와 연동하여 상기 구동 또는 응답지연 조정정보와 무인주행정보를 입력받아 상기 무인주행프로그램의 프로그램을 수행할 수 있도록 하고, 상기 무인주행프로그램을 실행한 후, 상기 구동 또는 응답지연 조정정보에 따라 조정된 구동 또는 응답지연이 반영된 주행 구동 신호를 상기 주행제어모듈(400)로 출력하는 무인주행 시뮬레이션부(360);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 주행제어모듈(400)은, 상기 응답지연 조정정보에 따라, 상기 교육용차량(2)의 엔진출력지연, 조향지연, 센서측정지연 시간 또는 엔코더피드백 간격 중 하나 이상을 조정하는 타임제어신호를 출력하는 타임제어부(410); 상기 타임제어부(410)의 타임제어신호에 따라 엔진출력지연, 조향지연, 센서측정지연 시간 또는 엔코더피드백 간격을 조절한 후, 수신된 상기 주행 구동 신호에 따라 주행장치부(3)를 구동하여 상기 시뮬레이션 대상 무인자동차의 무인주행 구동을 모사하는 주행제어부(420); 및 상기 교육용차량(2)에 장착되는 GPS수신부(40) 또는 주행센서부(50) 중 하나 이상과 통신을 수행하여 GPS 신호 또는 상기 주행센서부의 감지 신호를 상기 무인주행 시뮬레이션부(356) 또는 차량통신부(65) 중 하나 이상으로 출력하는 주행제어통신부(430);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상술한 기술적 과제의 달성을 위해 본 발명의 다른 실시예는, 주행장치부(3), 위치센서부(30), 카메라부(35), GPS수신부(40) 및 주행센서부(50)를 포함하는 무인주행을 위한 장치들이 장착된 교육용차량(2); 및 상기 교육용차량(2)에 장착되어, 시뮬레이션 대상 이종 무인자동차에 구비된 장치들의 구동 또는 응답지연을 가지도록 조정된 무인주행프로그램의 프로그래밍을 수행할 수 있도록 하고, 상기 무인주행프로그램을 수행하여 상기 교육용차량(2)을 이용하여 상기 이종 무인자동차에 대한 무인주행을 모사하고, 무인주행 결과를 정보를 출력하는 무인자동차 교육 시뮬레이션부(100);를 포함하여 구성되어, 이종의 무인주행차량들에 대한 무인주행시뮬레이션을 위한 무인주행프로그램의 수행 및 무인주행시뮬레이션 결과의 분석을 통한 무인자동차 교육을 수행할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 무인자동차 교육용 자동차 플랫폼을 제공한다.
상기 무인자동차 교육 시뮬레이션부(100)는, 상기 교육용차량(2)에 구비된 무인주행을 위한 장치들의 구동 또는 응답지연을 시뮬레이션대상 무인자동차의 장치들의 구동 또는 응답지연 값으로 조정하는 구동 또는 응답지연 조정정보와 무인주행정보를 입력받아, 상기 무인주행정보에 따라 무인주행을 수행하는 무인주행프로그램을 생성하고 실행하여, 상기 구동 또는 응답지연 조정정보에 따라 조정된 구동 또는 응답지연이 반영된 상기 교육용차량(2)의 주행 구동 신호를 출력하는 무인자동차 시뮬레이션모듈(300); 및 상기 주행 구동 신호에 따라 상기 교육용차량(2)의 무인 주행 구동을 수행하는 주행제어모듈(400);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 무인자동차 시뮬레이션모듈(300)은, 상기 위치센서부(30)의 감지신호를 입력받아 도로 상에서의 실시간 위치정보를 생성하는 위치정보 생성부(310); 상기 카메라부(35)의 촬영영상을 수신하여 영상처리를 수행하는 것에 의해 도로 상의 외부 사물들의 정보를 생성하는 영상처리부(320); 상기 구동 또는 응답지연 조정정보에 따른 타임제어신호의 설정 및 주행정보를 이용한 무인주행프로그래밍을 위한 라이브러리와 프로그래밍 및 디버깅 도구를 가지는 로봇운영체제(ROS: Robot Operating System)를 제공하는 ROS부(330); 상기 무인주행을 위한 구동 또는 응답지연 조정정보 및 주행정보를 입력받도록 외부 장치와 통신을 수행하는 데이터통신부(340); 지도정보, 무인주행프로그램 및 상기 구동 또는 응답지연 조정정보와 무인주행정보를 저장하는 무인주행DB부(350); 및 상기 ROS부(330)와 연동하여 상기 구동 또는 응답지연 조정정보와 무인주행정보를 입력받아 상기 무인주행프로그램의 프로그램을 수행할 수 있도록 하고, 상기 무인주행프로그램을 실행한 후, 상기 구동 또는 응답지연 조정정보에 따라 조정된 구동 또는 응답지연이 반영된 주행 구동 신호를 상기 주행제어모듈(400)로 출력하는 무인주행 시뮬레이션부(360);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 구동 또는 응답지연 조정정보는, 상기 교육용차량(2)의 주행장치부(3), 위치센서부(30), 카메라부(35), GPS수신부(40) 또는 주행센서부(50) 중 하나 이상의 구동 또는 응답지연을, 시뮬레이션 대상 무인자동차의 주행장치부, 위치센서부, 카메라부, GPS수신부 또는 주행센서부 중 하나 이상의 구동 또는 응답지연에 대응하도록 조정하는 정보인 것을 특징으로 한다.
상기 주행장치부(3)의 구동 조정 정보는, 상기 교육용차량(2)의 내외 너클의 각각의 조향각을 상기 시뮬레이션 대상 무인자동차의 내외 너클 각각의 조향각에 대응하도록 변환하는 조향각 변환 함수 또는 조향각 변환 값 중 어느 하나인 조향각 조정 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 주행장치부(2)에 구성되는 조향장치(10)는, 조향바퀴들이 결합되는 제1너클(13) 및 제2너클(17); 상기 제1너클(13) 및 제2너클(17)의 각각에 장착되어, 상기 제1너클(13) 및 상기 제2너클(17) 각의 조향각을 실제 차량의 사용자가 조작하는 조향구동에 따른 조향휠과 조향장치 사이의 기구적 변환관계에 따라 변환하도록 상기 제1너클(13) 및 상기 제2너클(17)을 각각 독립적으로 회전시키는 제1조향모터(11) 및 제2조향모터(15); 및 상기 제1너클(13) 및 제2너클(17) 각각 장착되는 바퀴의 회전수를 각각 검출하기 위해 상기 제1너클(13) 및 제2너클(17) 각각에 장착되는 제1엔코더(14)와 제2엔코더(18);를 포함하여 구성되어, 시뮬레이션 대상 무인자동차의 내외륜 너클의 조향각을 가지도록, 상기 제1조향모터(11) 및 제2조향모터(15)를 이용하여 상기 조향각 변환 함수의 결과 값 또는 상기 조향각 변환 값에 대응하여 각각 독립적으로 회전시키는 것에 의해, 상기 제1너클(13) 및 제2너클(17)을 조향시켜, 상기 교육용차량(2)을 이용하여 상기 시뮬레이션 대상 무인자동차의 조향 구동을 모사할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 주행제어모듈(400)은, 상기 응답지연 조정정보에 따라, 상기 교육용차량(2)의 엔진출력지연, 조향지연, 센서측정지연 시간 또는 엔코더피드백 간격 중 하나 이상을 조정하는 타임제어신호를 출력하는 타임제어부(410); 상기 타임제어부(410)의 타임제어신호에 따라 엔진출력지연, 조향지연, 센서측정지연 시간 또는 엔코더피드백 간격을 조절한 후, 수신된 상기 주행 구동 신호에 따라 주행장치부(3)를 구동하여 상기 시뮬레이션 대상 무인자동차의 무인주행 구동을 모사하는 주행제어부(420); 및 상기 교육용차량(2)에 장착되는 GPS수신부(40) 또는 주행센서부(50) 중 하나 이상과 통신을 수행하여 GPS 신호 또는 상기 주행센서부의 감지 신호를 상기 무인주행 시뮬레이션부(356) 또는 차량통신부(65) 중 하나 이상으로 출력하는 주행제어통신부(430);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따르는 무인자동차 교육용 자동차 플랫폼은, 실제 자동차의 조향휠과 페달 조작에 해당하는 움직임을 자동차 기구학을 기반으로 한 내부 제어 입력으로 변환하고, 다양한 이종 센서와 구동 장치들의 제어루프의 동작 타이밍을 교육 대상 이종 무인자동차의 사양에 맞도록 사용자가 조정하여 설정할 수 있도록 하는 것에 의해, 하나의 교육용차량(2)을 이용하여 다양한 사양의 무인자동차에 대한 주행 시뮬레이션을 수행하도록 하고, 그 결과를 출력할 수 있도록 하여 다양한 사양의 무인자동차 관련 연구 개발을 위한 교육을 수행할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 무인자동차 교육용 자동차 플랫폼(1)의 구성도.
도 2는 도 1의 교육용차량(2)에 장착되는 조향장치(10)의 개략적인 구성도.
도 3은 도 1의 무인자동차 교육용 플랫폼(1)의 기능 블록 구성도.
도 4는 본 발명의 실시예의 무인자동차 교육을 위한 무인자동차 시뮬레이션 구현 방법의 처리과정을 나타내는 순서도.
도 5는 조향각 변환에 의한 조향 제어의 예를 나타내는 도면.
도 2는 도 1의 교육용차량(2)에 장착되는 조향장치(10)의 개략적인 구성도.
도 3은 도 1의 무인자동차 교육용 플랫폼(1)의 기능 블록 구성도.
도 4는 본 발명의 실시예의 무인자동차 교육을 위한 무인자동차 시뮬레이션 구현 방법의 처리과정을 나타내는 순서도.
도 5는 조향각 변환에 의한 조향 제어의 예를 나타내는 도면.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 실시예로서 무인자동차 교육 시뮬레이션부(100)가 장착된 교육차량(2)을 포함하는 무인자동차 교육용 자동차 플랫폼(1)을 나타내는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 무인자동차 교육용 자동차 플랫폼(1)의 구성도이고, 도 2는 도 1의 교육용차량(2)에 장착되는 조향장치(10)의 개략적인 구성도이며, 도 3은 도 1의 무인자동차 교육용 플랫폼(1)의 기능 블록 구성도이다.
도 1 내지 도 3과 같이, 상기 교육용 플랫폼(1)은 주행장치부(3), 위치센서부(30), 카메라부(35), GPS수신부(40), 주행센서부(50), 주행상태표시부(60) 및 차량통신부(65)가 장착된 교육용차량(2)과, 상기 주행장치부(3), 위치센서부(30), 카메라부(35), GPS수신부(40), 주행센서부(50), 주행상태표시부(60) 및 차량통신부(65)를 제어하여 교육을 위한 시뮬레이션 대상 무인자동차의 사양을 모사한 시뮬레이션 주행프로그램을 프로그래밍할 수 있도록 하고, 프로그래밍된 시뮬레이션 주행프로그램을 실행하여 상기 교육용차량(2)을 시뮬레이션 대상 무인자동차의 사양에 따라 무인주행 구동시키는 것에 의해 이종 무인자동차에 대한 무인주행 시뮬레이션을 수행하도록 상기 교육용차량(2)의 탑재되는 무인자동차 교육 시뮬레이션부(100)를 포함하여 구성되어, 상기 교육용차량(2)을 이용하여 다양한 무인자동차에 대한 교육을 수행할 수 있도록 구성된다.
상기 구성에서 상기 무인자동차 교육 시뮬레이션부(100)가 본 발명의 무인자동차 교육 플랫폼이 된다.
상기 주행장치부(3)는 도 1 내지 도 3과 같이, 조향장치(10), 엔진(20), ESC부(25), 엔코더부(27)와 바퀴와 동력전달축을 포함하는 트렌스미션부들을 포함하여 상기 교육용차량(2)의 주행 구동을 수행하도록 구성된다.
이때, 본 발명의 무인자동차 교육용 자동차 플랫폼(1)은 조향을 수행하는 경우, 종래기술의 무인자동차 교보재들에서 제공하는 단순 바퀴의 ‘속도’ 값을 입력으로 받아 이를 제어기로 보내는 형태가 아닌, 실제 차량의 사용자가 조작하는 조향구동에 따른 조향휠과 조향장치 사이의 기구적 변환관계를 모사할 수 있도록 구성된다.
이를 위해, 상기 조향장치(10)는 타이로드(Tie Rod)를 구비함이 없이, 도 2와 같이, 조향바퀴들이 결합되는 제1너클(13) 및 제2너클(17), 상기 제1너클(13) 및 제2너클(17)의 각각에 장착되어, 상기 제1너클(13) 및 상기 제2너클(17) 각의 조향각을 실제 차량의 사용자가 조작하는 조향구동에 따른 조향휠과 조향장치 사이의 기구적 변환관계에 따라 변환하도록 상기 제1너클(13) 및 상기 제2너클(17)을 각각 독립적으로 회전시키는 제1조향모터(11) 및 제2조향모터(15) 및 상기 제1너클(13) 및 제2너클(17) 각각 장착되는 바퀴의 회전수를 각각 검출하기 위해 상기 제1너클(13) 및 제2너클(17) 각각에 장착되는 제1엔코더(14)와 제2엔코더(18);를 포함하여 구성된다.
상술한 구성을 가지는 상기 조향장치(10)는 시뮬레이션 대상 무인자동차의 내외륜 너클의 조향각을 가지도록, 상기 제1조향모터(11) 및 제2조향모터(15)를 이용하여 조향각 변환 함수의 결과 값 또는 상기 조향각 변환 값에 대응하여 각각 독립적으로 회전시키는 것에 의해, 상기 제1너클(13) 및 제2너클(17)을 조향시켜, 상기 교육용차량(2)을 이용하여 다양한 시뮬레이션 대상 무인자동차의 조향 구동을 모사할 수 있도록 한다.
상기 위치센서부(30)는 실시간 위치 정보를 생성하여 매핑하기 위해 교육용차량(2)의 3차원 위치 검출 신호를 생성하여 무인자동차 교육 시뮬레이션부(100)의 무인자동차 시뮬레이션모듈(300)에 구성되는 위치정보 생성부(310)로 출력하는 것으로서, 레이저를 조사한 후 거리 정보를 측정하여 위치정보를 생성하는 LIDAR(Right Detection and Ranging) 장치 등일 수 있다.
상기 카메라부(35)는 무인 주행을 위해 도로, 주변의 행인, 장애물 등의 검출을 위해 교육용차량(2)의 주변 영상을 촬영하여 상기 무인자동차 교육 시뮬레이션부(100)의 영상처리부(320)로 입력하는 카메라를 포함하여 구성된다.
상기 GPS수신부(40)는 GPS 위치 정보를 수신하여 상기 교육용차량(2)의 실제 위치 정보를 생성하여 상기 무인자동차 교육 시뮬레이션부(100)의 주행제어모듈(400)을 통해 무인자동차 주행 시뮬레이션을 수행하는 무인주행 시뮬레이션부(360)로 입력하도록 GPS 안테나, 위치연산부 등을 포함하여 구성된다.
상기 주행센서부(50)는 상기 교육용차량(2)의 주변사물과의 거리, 주행속도, 주행방향 정보를 측정하여 상기 무인자동차 교육 시뮬레이션부(100)의 주행제어모듈(200)로 입력하기 위한 것으로서, 교육용차량(2)의 주변사물과의 거리를 측정하는 소나센서부 등의 거리센서부(51)와, 기울기와 주행속도 검출을 위해 지자기를 검출하는 지자기센서부(53)와 가속도센서부(55) 및 주행방향 검출을 위한 각속도 신호를 출력하는 자이로센서부(57)를 포함하여 구성된다.
상기 주행상태표시부(60)는 교육용차량(2)의 주행상태를 표시하기 위한 LED부(61) 또는 OLED부(63)를 포함하여 구성된다. 정상주행 또는 이상 주행 등의 알람 신호 등은 LED부(61)를 통해 표시되고, 간단한 텍스트 또는 이미지 정보는 OLDE부(63)를 통해 출력되도록 구성될 수 있다.
상기 차량통신부(65)는 상기 주행제어모듈(400)의 주행제어 및 주행센서부(50)의 검출신호, 주행상태표시부(60)의 표시 정보 등의 주행제어 정보를, 상기 교육용차량(2)외 외부의 무인자동차 교육 시뮬레이션부(100)를 이용한 시뮬레이션설정정보의 입력, 주행프로그램의 프로그래밍을 수행하고, 시뮬레이션 결과를 분석하는 외부의 노트북 또는 서버컴퓨터 등으로 전송하는 통신인터페이스를 제공하는 것으로서, RF통신부(67) 또는 블루투스통신부(69)를 포함하여 구성될 수 있다. 이하에서, 상기 구동 또는 응답지연 조정정보와 무인주행정보를 포함하는 ‘시뮬레이션설정정보’라 한다.
상기 무인자동차 교육 시뮬레이션부(100)는, 도 3과 같이, 시뮬레이션설정정보의 입력, 시뮬레이션프로그램의 프로그래밍, 무인주행의 제어, 시뮬레이션실행상태 정보 등을 표시하여 사용자가 상기 무인자동차 교육 시뮬레이션부(100)와 상호작용을 수행할 수 있도록 하는 시뮬레이션디스플레이부(200), 이종 무인자동차의 무인주행시뮬레이션을 위한 시뮬레이션설정정보를 입력받은 후, 무인주행프로그램을 생성하고 실행시켜 상기 교육용차량(2)의 주행 구동 신호를 출력하는 무인자동차 시뮬레이션모듈(300) 및 상기 주행 구동 신호에 따라 상기 교육용차량(2)의 주행을 제어하는 주행제어모듈(400)을 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 구동 또는 응답지연 조정정보는, 시뮬레이션 대상 무인자동차의 사양정보에 대응하도록 상기 교육용차량(2)에 장착된 상기 주행장치부(3), 위치센서부(30), 카메라부(35), GPS수신부(40) 또는 주행센서부(50) 중 하나 이상의 센 이상의 구동 또는 응답지연을, 시뮬레이션 대상 무인자동차의 주행장치부, 위치센서부, 카메라부, GPS수신부 또는 주행센서부 중 하나 이상의 구동 또는 응답지연에 대응하도록 조정하는 정보를 포함한다. 구체적으로, 상기 구동 또는 응답지연 조정정보는 상기 교육용차량(2)을 이용한 시뮬레이션 대상 무인자동차에 대한 무인주행 시뮬레이션의 실행을 위해, 상기 교육용차량(2)의 상기 주행장치부(3), 위치센서부(30), 카메라부(35), GPS수신부(40) 또는 주행센서부(50)들의 센서 지연 시간 또는 구동 지연 시간을 포함하는 타임제어정보, 조향각도, 가속페달 또는 엔코더피드백 간격을 시뮬레이션 대상 무인자동차의 사양에 맞도록 조정하는 정보가 된다.
그리고 상기 주행정보는 출발지, 경로 및 목적지 정보를 포함하고, 주행 속도, 회전 속도 정보, 주행경로 탐지 알고리즘 또는 장애물 회피 알고리즘 등을 포함할 수 있다.
상기 무인자동차 시뮬레이션모듈(300)은, 무인자동차 교육 대상 이종 무인자동차의 구동 또는 응답지연 조정정보와 무인주행정보의 입력, 무인주행프로그램의 프로그래밍 및 시뮬레이션의 실행을 위해, 위치정보 생성부(310), 영상처리부(320), ROS부(330), 데이터통신부(340), 무인주행DB부(350), 무인주행 시뮬레이션부(360) 및 시뮬레이션 결과정보 생성부(370)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 위치정보 생성부(310) 상기 위치센서부(30)의 LIDAR 신호 등의 위치정보 생성 신호를 수신한 후 교육용차량(2)의 현재의 3차원 위치 정보를 생성하고, SLAM(Simultaneously Localization and Mapping)을 수행하여 지도상에 실시간 위치 정보를 매핑하도록 구성된다.
상기 영상처리부(320)는 상기 카메라부(35)로부터 촬영영상정보를 수신한 후 openCV(open Source Computer Vision) 라이브러리 등을 적용한 영상처리를 수행하도록 구성되어, 무인주행 중인 교육용차량(2) 주변의 도로, 사물 또는 행인 등을 식별할 수 있도록 한다.
상기 ROS부(330)는 상기 구동 또는 응답지연 조정정보에 따른 타임제어신호의 설정 및 주행정보를 이용한 무인주행프로그래밍을 위한 라이브러리와 프로그래밍 및 디버깅 도구를 가지는 로봇운영체제(ROS: Robot Operating System)를 제공하도록 구성된다. 상기 ROS부(330)에 의해 사용자는 무인자동차의 무인주행프로그램의 프로그래밍을 수행할 수 있게 된다.
상기 데이터통신부(340)는 이더넷, 와이파이 또는 통신포트 인터페이스를 포함하여 구성되어, 사용자가 자신의 노트북 등의 단말기를 이용하여 접속하여 상기 시뮬레이션설정정보를 입력하고, 시뮬레이션 대상 무인자동차에 대한 무인주행프로그램의 프로그래밍을 수행하기 위한 무인주행 시뮬레이션부(360)와의 통신을 수행할 수 있도록 한다.
상기 무인주행DB부(350)는 무인주행을 위한 도로정보를 포함하는 지도정보(351), 생성된 무인주행프로그C(353) 및 구동 및 응답지연 조정정보와 주행정보를 포함하는 시뮬레이션설정정보(335)를 저장하도록 구성된다.
상기 무인주행 시뮬레이션부(360)는 상기 ROS부(330)와 연동하여 상기 구동 또는 응답지연 조정정보와 무인주행정보를 입력받아 상기 무인주행프로그램의 프로그램을 수행할 수 있도록 하고, 생성된 상기 무인주행프로그램을 실행하여. 상기 구동 또는 응답지연 조정정보에 따라 조정된 구동 또는 응답지연이 반영된 주행 구동 신호를 상기 주행제어모듈(400)로 출력하여 시뮬레이션 대상 무인자동차에 대한 무인주행을 시뮬레이션하도록 구성된다. 또한, 상기 무인주행 시뮬레이션부(360)는 주행제어모듈(400)을 통해 주행을 위한 구동 결과와 주행센서부(50)들의 감지 신호들을 수집하여 시뮬레이션결과정보생성부(370)로 출력하도록 구성될 수 있다.
상기 시뮬레이션 결과정보 생성부(370)는 주행제어모듈(400)을 통해 주행을 위한 구동 결과와 주행센서부(50)들의 감지 신호들을 수집하여 시뮬레이션결과정보를 생성한 후 상기 시뮬레이션디스플레이부(200), 외부의 사용자 단말기나 무인자동차 교육용 서버 등으로 전송하도록 구성될 수 있다.
상술한 구성에서 상기 무인자동차 교육 시뮬레이션부(100)가 원격 또는 외부 통신포트를 통해 접속된 노트북 등의 단말기를 이용하여 제어되는 경우 상기 시뮬레이션디스플레이부(200)는 구성되지 않을 수도 있다.
상술한 구성을 가지는 상기 무인자동차 시뮬레이션모듈(360)는 사용자의 필요에 따라 지정된 한도 내에서 자유로이 각 센서의 처리 주기, 전처리 소요시간, 각 센서를 활용한 알고리즘 수행 시간 등을 지정할 수 있도록 하고, 사용자 입력값에 따라 시스템 구동 시 각 기능의 동작 시간 및 동기를 설정할 수 있도록 하는 외부 API로 제공될 수 있다.
상기 주행제어모듈(400)은 상기 응답지연 조정정보에 따라, 상기 교육용차량(2)의 엔진출력지연, 조향지연, 센서측정지연 시간 또는 엔코더피드백 간격 중 하나 이상을 조정하는 타임제어신호를 출력하는 타임제어부(410), 상기 타임제어부(410)의 타임제어신호에 따라 엔진출력지연, 조향지연, 센서측정지연 시간 또는 엔코더피드백 간격을 조절한 후, 수신된 상기 주행 구동 신호에 따라 주행장치부(3)를 구동하여 상기 시뮬레이션 대상 무인자동차의 무인주행 구동을 모사하는 주행제어부(420) 및 상기 교육용차량(2)에 장착되는 GPS수신부(40) 또는 주행센서부(50) 중 하나 이상과 통신을 수행하여 GPS 신호 또는 상기 주행센서부의 감지 신호를 상기 무인주행 시뮬레이션부(356) 또는 차량통신부(65) 중 하나 이상으로 출력하는 주행제어통신부(430);를 포함하여 구성된다.
상기 타임제어부(410)는 무인주행 시뮬레이션부(360)의 주행 구동 신호에 포함되는 구동 또는 응답지연 조정 정보 중 교육용차량(2)의 엔진(20)의 출력을 시뮬레이션 대상 무인자동차의 엔진출력을 가지도록 페달의 구동에 따른 쓰로틀링(throttle) 및 브레이킹(breaking)에 따른 엔지출력진연제어를 수행하는 엔진출력지연제어부(411), 무인주행 시뮬레이션부(360)의 주행 구동 신호에 포함되는 구동 또는 응답지연 조정 정보 중 교육용차량(2)의 내외 너클의 각각의 조향각을 상기 시뮬레이션 대상 무인자동차의 내외 너클 각각의 조향각에 대응하도록 변환하는 조향각 변환 함수 또는 조향각 변환 값 중 어느 하나인 조향각 조정 정보애 따라 제1 및 제2 조향모터(11, 15)의 회전 구동을 독립적으로 제어하는 조향각제어부(413), 무인주행 시뮬레이션부(360)의 주행 구동 신호에 포함되는 구동 또는 응답지연 조정 정보 중 센서들의 응답지연 조정정보에 따라, 교육용차량(2)의 주행센서부(50)를 구성하는 센서들의 응답지연을 시뮬레이션 대상 무인자동차에 장착된 센서들의 응답지연으로 조정하는 센서측정지연제어부(415) 및 상기 제1엔코더(14)와 제2엔코더(18)를 포함하는 엔코더들로 구성되는 엔코더부(27)의 엔코더 피드백 간격을 시뮬레이션 대상 무인자동차의 피드백 간격으로 조정하는 제어를 수행하는 엔코더피드백간격제어부(417)를 포함하여 구성된다.
상기 주행제어부(410)는, 상기 타임제어부(410)의 구동 또는 응답지연 조정 신호와 상기 무인주행 시뮬레이션부(360)에서 출력되는 주행 구동 신호를 이용하여, 주행제어를 수행하는 것으로서, 무인주행을 위해 상기 주행센서부(50)의 소나센서부 등으로 구성되는 거리센서부(51)의 거리 감지 신호를 수신하여 주변의 사물들과의 거리를 연산하여 출력하는 거리측정부(421), 조정된 엔진출력지연 정보와 상기 무인주행 시뮬레이션부(360)에서 출력되는 가감속제어 신호에 따라 엔진출력을 제어하는 엔진출력제어부(423), 상기 타임제어부(410)의 조향각 조정 정보와 상기 무인주행 시뮬레이션부(360)에서 출력되는 조향 정보를 이용하여 조향제어를 수행하는 조향제어부(425)와, 상기 엔코더피드백간격제어부(413)에서 조정된 엔코더피드백 간격에 따라 엔코더부(27)의 엔코더들의 엔코더피득백 정보를 상기 무인주행 시뮬레이션부(360)로 피드백하는 엔코더피드백제어부(427)를 포함하여 구성된다.
상술한 주행제어부(410)에서 출력되는 사물들과의 거리 정보, 상기 엔진출력제어신호, 조향제어 정보, 엔코더피드백을 포함하는 주행제어정보들에 의해 교육용차량(2)를 이용하여 시뮬레이션 대상 무인자동차의 주행을 모사하게 된다.
이때, 상기 엔진출력제어신호와 상기 조향각제어신호는 2채널 PWM 신호일 수 있다.
상기 주행제어통신부(430)는 데이터를 전송하는 SDA(Seria Data)선과 클럭을전송하는 SCL(Serial Clock)선을 구비하여 상기 거리센서부(51), 지자기센서부(53), 가속도센서부(55) 및 자이로센서부(57)와 I2C 통신을 수행하는 I2C부(431), 송신과 수신을 위한 MOSI(Master Out Slave IN)과 MISO(Master In Slave out)선, 클럭(SCK)선, SS(Slave Select)선을 구비하여 OLED부(63)와 OLED부(63)을 제어하는 SPI(Serial peripheral interface) 통신을 수행하는 SPI부(422), LED부(61) 제어 신호를 송신한는 GPIO부(General Purpose input/output 부)(435) 및 GPS수신부(40)와 범용비동기송수신(UART: Universal asynchronous receiver/transmitter) 통신을 수행하는 UART부(437)을 포함하여 구성된다.
상술한 구성의 상기 주행제어모듈(400)은 임베디드 소프트웨어로 구현될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 실시예의 무인자동차 교육을 위한 무인자동차 무인주행 시뮬레이션 구현 방법의 처리과정을 나타내는 순서도이다.
도 4와 같이, 본 발명의 무인자동차 교육 플랫폼 또는 무인자동차 교육 자동차 플랫폼(1)을 이용한 무인자동차 무인주행 시뮬레이션의 구현을 위해, 먼저, 사용자는 무인주행시뮬레이션부(360)에 접속하여 교육용차량의 사양을 시뮬레이션 대상 무인자동차의 사양으로 변경하고, 무인주행프로그램의 프로그래밍을 위한 시뮬레이션설정정보를 입력한다(S10).
상기 무인주행시뮬레이션부(360)는 ROS부(33)와 연동하여 입력된 시뮬레이션설정정보에 따라 무인주행프로그램을 생성하고, 구동 및 응답지연 조정 정보를 생성한다(S20).
이후, 상기 무인주행 시뮬레이션부(360)는 생성된 무인주행프로그램을 실행하여 주행 구동 신호와 구동 또는 응답지연 조정 신호를 주행제어부(400)로 출력한다(S30).
상기 주행제어부(400)는 수신된 주행 구동 신호와 구동 또는 응답지연 조정 신호에 따라, 조정된 구동 정보 및 응답지연 정보에 구동장치들과 센서들을 구동하는 것에 의해 교육용차량(2)을 이용하여 시뮬레이션 대상 무인자동차에 대한 무인주행을 모사한다(S40).
도 5는 조향각 변환에 의한 조향 제어의 예를 나타내는 도면이다. 도 5와 같이, 상기 조정된 구동 정보에는 시뮬레이션 대상 무인자동차의 너클들의 조향각 정보를 가지며, 상기 너클들의 조향각 정보에 따라, 조향을 위한 내외 너클의 조향각이 독립적으로 조절되는 것에 의해 교육용차량(2)을 이용하여 다양한 사양의 무인자동차에 대한 조향 구동을 모사할 수 있게 된다.
상술한 바와 같은 시뮬레이션 대상 무인자동차에 대한 무인주행을 모사하는 과정에서 상기 주행제어부(400)는 구동 결과 정보, 엔코더 피드백 정보, 주행센서부(50)의 신호 감지 정보들을 수집하여 무인주행 시뮬레이션부(360)로 송신한다(S50).
상술한 처리과정에 의해 사용자는 자신이 프로그래밍한 무인주행프로그램과 그 무인주행프로그램에 의한 무인주행 시뮬레이션 결과를 분석하는 것에 의해 무인자동차에 대한 연구 개발을 위한 교육을 제공 받을 수 있게 된다.
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
1: 무인자동차교육용 자동차 플랫폼
2: 교육자동차
10: 조향장치
11: 제1조향모터
13: 제1너클(knuckle)
14: 제1엔코더
15: 제2조향모터
17: 제2너클(knuckle)
18: 제2엔코더
20: 엔진
2: 교육자동차
10: 조향장치
11: 제1조향모터
13: 제1너클(knuckle)
14: 제1엔코더
15: 제2조향모터
17: 제2너클(knuckle)
18: 제2엔코더
20: 엔진
Claims (12)
- 교육용차량(2)에 구비된 무인주행을 위한 장치들의 구동 또는 응답지연을 시뮬레이션대상 무인자동차의 장치들의 구동 또는 응답지연 값으로 조정하는 구동 또는 응답지연 조정정보와 무인주행정보를 입력받아, 상기 무인주행정보에 따라 무인주행을 수행하는 무인주행프로그램을 생성하고 실행하여, 상기 구동 또는 응답지연 조정정보에 따라 조정된 구동 또는 응답지연이 반영된 상기 교육용차량(2)의 주행 구동 신호를 출력하는 무인자동차 시뮬레이션모듈(300); 및
상기 주행 구동 신호에 따라 상기 교육용차량(2)의 무인 주행 구동을 수행하는 주행제어모듈(400);을 포함하여 구성되어.
상기 교육용차량(2)에 장착되어 이종의 무인주행차량들에 대한 무인주행시뮬레이션을 위한 무인주행프로그램의 수행 및 무인주행시뮬레이션결과의 분석을 통한 무인자동차 교육을 수행할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 무인자동차 교육용플랫폼. - 제 1항에 있어서, 상기 구동 또는 응답지연 조정정보는,
상기 교육용차량(2)의 주행장치부(3), 위치센서부(30), 카메라부(35), GPS수신부(40) 또는 주행센서부(50) 중 하나 이상의 구동 또는 응답지연을, 시뮬레이션 대상 무인자동차의 주행장치부, 위치센서부, 카메라부, GPS수신부 또는 주행센서부 중 하나 이상의 구동 또는 응답지연에 대응하도록 조정하는 정보인 것을 특징으로 하는 무인자동차 교육용플랫폼. - 제 2항에 있어서, 상기 주행장치부(3)의 구동 조정 정보는,
상기 교육용차량(2)의 내외 너클의 각각의 조향각을 상기 시뮬레이션 대상 무인자동차의 내외 너클 각각의 조향각에 대응하도록 변환하는 조향각 변환 함수 또는 조향각 변환 값 중 어느 하나인 조향각 조정 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인자동차 교육용플랫폼. - 제 1항에 있어서, 상기 무인자동차 시뮬레이션모듈(300)은,
위치센서부(30)의 감지신호를 입력받아 도로 상에서의 실시간 위치정보를 생성하는 위치정보 생성부(310);
카메라부(35)의 촬영영상을 수신하여 영상처리를 수행하는 것에 의해 도로 상의 외부 사물 인식 정보를 생성하는 영상처리부(320);
상기 무인주행프로그래밍을 위한 라이브러리와 프로그래밍 및 디버깅 도구를 가지는 로봇운영체제(ROS: Robot Operating System)를 제공하는 ROS부(330);
상기 구동 또는 응답지연 조정정보와 무인주행정보를 입력받도록 외부 장치와 통신을 수행하는 데이터통신부(340);
지도정보, 무인주행프로그램 및 상기 구동 또는 응답지연 조정정보와 무인주행정보를 저장하는 무인주행DB부(350); 및
상기 ROS부(330)와 연동하여 상기 구동 또는 응답지연 조정정보와 무인주행정보를 입력받아 상기 무인주행프로그램의 프로그램을 수행할 수 있도록 하고, 상기 무인주행프로그램을 실행한 후, 상기 구동 또는 응답지연 조정정보에 따라 조정된 구동 또는 응답지연이 반영된 주행 구동 신호를 상기 주행제어모듈(400)로 출력하는 무인주행 시뮬레이션부(360);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무인자동차 교육용플랫폼. - 제 1항에 있어서, 상기 주행제어모듈(400)은,
상기 응답지연 조정정보에 따라, 상기 교육용차량(2)의 엔진출력지연, 조향지연, 센서측정지연 시간 또는 엔코더피드백 간격 중 하나 이상을 조정하는 타임제어신호를 출력하는 타임제어부(410);
상기 타임제어부(410)의 타임제어신호에 따라 엔진출력지연, 조향지연, 센서측정지연 시간 또는 엔코더피드백 간격을 조절한 후, 수신된 상기 주행 구동 신호에 따라 주행장치부(3)를 구동하여 상기 시뮬레이션 대상 무인자동차의 무인주행 구동을 모사하는 주행제어부(420); 및
상기 교육용차량(2)에 장착되는 GPS수신부(40) 또는 주행센서부(50) 중 하나 이상과 통신을 수행하여 GPS 신호 또는 상기 주행센서부의 감지 신호를 상기 무인주행 시뮬레이션부(356) 또는 차량통신부(65) 중 하나 이상으로 출력하는 주행제어통신부(430);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무인자동차 교육용플랫폼. - 주행장치부(3), 위치센서부(30), 카메라부(35), GPS수신부(40) 및 주행센서부(50)를 포함하는 무인주행을 위한 장치들이 장착된 교육용차량(2); 및
상기 교육용차량(2)에 장착되어, 시뮬레이션 대상 이종 무인자동차에 구비된 장치들의 구동 또는 응답지연을 가지도록 조정된 무인주행프로그램의 프로그래밍을 수행할 수 있도록 하고, 상기 무인주행프로그램을 수행하여 상기 교육용차량(2)을 이용하여 상기 이종 무인자동차에 대한 무인주행을 모사하고, 무인주행 결과를 정보를 출력하는 무인자동차 교육 시뮬레이션부(100);를 포함하여 구성되어,
이종의 무인주행차량들에 대한 무인주행시뮬레이션을 위한 무인주행프로그램의 수행 및 무인주행시뮬레이션 결과의 분석을 통한 무인자동차 교육을 수행할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 무인자동차 교육용 자동차 플랫폼. - 제 6항에 있어서, 상기 무인자동차 교육 시뮬레이션부(100)는,
상기 교육용차량(2)에 구비된 무인주행을 위한 장치들의 구동 또는 응답지연을 시뮬레이션대상 무인자동차의 장치들의 구동 또는 응답지연 값으로 조정하는 구동 또는 응답지연 조정정보와 무인주행정보를 입력받아, 상기 무인주행정보에 따라 무인주행을 수행하는 무인주행프로그램을 생성하고 실행하여, 상기 구동 또는 응답지연 조정정보에 따라 조정된 구동 또는 응답지연이 반영된 상기 교육용차량(2)의 주행 구동 신호를 출력하는 무인자동차 시뮬레이션모듈(300); 및
상기 주행 구동 신호에 따라 상기 교육용차량(2)의 무인 주행 구동을 수행하는 주행제어모듈(400);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무인자동차 교육용자동차 플랫폼. - 제 7항에 있어서, 상기 무인자동차 시뮬레이션모듈(300)은,
상기 위치센서부(30)의 감지신호를 입력받아 도로 상에서의 실시간 위치정보를 생성하는 위치정보 생성부(310);
상기 카메라부(35)의 촬영영상을 수신하여 영상처리를 수행하는 것에 의해 도로 상의 외부 사물들의 정보를 생성하는 영상처리부(320);
상기 구동 또는 응답지연 조정정보에 따른 타임제어신호의 설정 및 주행정보를 이용한 무인주행프로그래밍을 위한 라이브러리와 프로그래밍 및 디버깅 도구를 가지는 로봇운영체제(ROS: Robot Operating System)를 제공하는 ROS부(330);
상기 무인주행을 위한 구동 또는 응답지연 조정정보 및 주행정보를 입력받도록 외부 장치와 통신을 수행하는 데이터통신부(340);
지도정보, 무인주행프로그램 및 상기 구동 또는 응답지연 조정정보와 무인주행정보를 저장하는 무인주행DB부(350); 및
상기 ROS부(330)와 연동하여 상기 구동 또는 응답지연 조정정보와 무인주행정보를 입력받아 상기 무인주행프로그램의 프로그램을 수행할 수 있도록 하고, 상기 무인주행프로그램을 실행한 후, 상기 구동 또는 응답지연 조정정보에 따라 조정된 구동 또는 응답지연이 반영된 주행 구동 신호를 상기 주행제어모듈(400)로 출력하는 무인주행 시뮬레이션부(360);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무인자동차 교육용자동차 플랫폼. - 제 6항에 있어서, 상기 구동 또는 응답지연 조정정보는,
상기 교육용차량(2)의 주행장치부(3), 위치센서부(30), 카메라부(35), GPS수신부(40) 또는 주행센서부(50) 중 하나 이상의 구동 또는 응답지연을, 시뮬레이션 대상 무인자동차의 주행장치부, 위치센서부, 카메라부, GPS수신부 또는 주행센서부 중 하나 이상의 구동 또는 응답지연에 대응하도록 조정하는 정보인 것을 특징으로 하는 무인자동차 교육용자동차 플랫폼. - 제 9항에 있어서, 상기 주행장치부(3)의 구동 조정 정보는,
상기 교육용차량(2)의 내외 너클의 각각의 조향각을 상기 시뮬레이션 대상 무인자동차의 내외 너클 각각의 조향각에 대응하도록 변환하는 조향각 변환 함수 또는 조향각 변환 값 중 어느 하나인 조향각 조정 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인자동차 교육용자동차 플랫폼. - 제 1항에 있어서, 상기 주행장치부(2)에 구성되는 조향장치(10)는,
조향바퀴들이 결합되는 제1너클(13) 및 제2너클(17);
상기 제1너클(13) 및 제2너클(17)의 각각에 장착되어, 상기 제1너클(13) 및 상기 제2너클(17) 각의 조향각을 실제 차량의 사용자가 조작하는 조향구동에 따른 조향휠과 조향장치 사이의 기구적 변환관계에 따라 변환하도록 상기 제1너클(13) 및 상기 제2너클(17)을 각각 독립적으로 회전시키는 제1조향모터(11) 및 제2조향모터(15); 및
상기 제1너클(13) 및 제2너클(17) 각각 장착되는 바퀴의 회전수를 각각 검출하기 위해 상기 제1너클(13) 및 제2너클(17) 각각에 장착되는 제1엔코더(14)와 제2엔코더(18);를 포함하여 구성되어,
시뮬레이션 대상 무인자동차의 내외륜 너클의 조향각을 가지도록, 상기 제1조향모터(11) 및 제2조향모터(15)를 이용하여 상기 조향각 변환 함수의 결과 값 또는 상기 조향각 변환 값에 대응하여 각각 독립적으로 회전시키는 것에 의해, 상기 제1너클(13) 및 제2너클(17)을 조향시켜, 상기 교육용차량(2)을 이용하여 상기 시뮬레이션 대상 무인자동차의 조향 구동을 모사할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 무인자동차 교육용자동차 플랫폼. - 제 6항에 있어서, 상기 주행제어모듈(400)은,
상기 응답지연 조정정보에 따라, 상기 교육용차량(2)의 엔진출력지연, 조향지연, 센서측정지연 시간 또는 엔코더피드백 간격 중 하나 이상을 조정하는 타임제어신호를 출력하는 타임제어부(410);
상기 타임제어부(410)의 타임제어신호에 따라 엔진출력지연, 조향지연, 센서측정지연 시간 또는 엔코더피드백 간격을 조절한 후, 수신된 상기 주행 구동 신호에 따라 주행장치부(3)를 구동하여 상기 시뮬레이션 대상 무인자동차의 무인주행 구동을 모사하는 주행제어부(420); 및
상기 교육용차량(2)에 장착되는 GPS수신부(40) 또는 주행센서부(50) 중 하나 이상과 통신을 수행하여 GPS 신호 또는 상기 주행센서부의 감지 신호를 상기 무인주행 시뮬레이션부(356) 또는 차량통신부(65) 중 하나 이상으로 출력하는 주행제어통신부(430);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무인자동차 교육용자동차 플랫폼.
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| KR1020180170365A KR102175943B1 (ko) | 2018-12-27 | 2018-12-27 | 무인자동차 교육용 플랫폼 및 자동차 플랫폼 |
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|---|---|---|---|---|
| CN111899625A (zh) * | 2020-07-16 | 2020-11-06 | 北京理工大学 | 智能辅助驾驶开发装置 |
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2018
- 2018-12-27 KR KR1020180170365A patent/KR102175943B1/ko active IP Right Grant
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