KR20210031890A

KR20210031890A - 차량의 군집주행 가입 방법 및 군집주행 가입 승인 방법

Info

Publication number: KR20210031890A
Application number: KR1020210034231A
Authority: KR
Inventors: 백송남
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2020-12-30
Filing date: 2021-03-16
Publication date: 2021-03-23
Also published as: KR102430364B1; KR102421088B1; KR20210120970A; KR20210124137A; KR102311188B1

Abstract

본 발명은 군집주행에 가입하고자 하는 군집주행가입후보차량이 군집주행 그룹에 가입하는 방법과 군집주행리더차량이 군집주행가입후보차량의 군집주행 가입을 승인하는 방법에 관한 것으로서, 군집주행리더차량은 군집주행가입요청메시지를 전송한 군집주행가입후보차량의 위치에 따라 군집주행가입후보차량이 군집주행에 가입할 수 있도록 공간을 확보하고 군집주행가입후보차량이 군집주행에 합류할 수 있도록 한다.
그리고 군집주행가입후보차량은 군집주행 가입 과정에서 발생하는 돌발상황에 따라 적절히 대응하며 군집주행 가입을 완료함으로써, 본 발명에 따르면 군집주행가입후보차량의 위치, 주변차량의 주행상황에 관계없이 군집주행가입후보차량이 군집주행 그룹에 안전하게 가입할 수 있도록 한다.

Description

차량의 군집주행 가입 방법 및 군집주행 가입 승인 방법 {VEHICLE'S PLATOONING JOIN METHOD AND PLATOONING JOIN APPROVAL METHOD}

본 발명은 차량의 군집주행 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는, 주행중인 차량이 군집주행에 가입하는 방법과 차량의 군집주행 가입을 승인하는 방법에 관한 것이다.

정보통신기술이 점차적으로 차량에 확대되어 적용됨에 따라 차량 군집주행(Vehicle Platooning)과 같은 신기술에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다.

군집주행은 현재 도로 인프라가 변화하지 않은 상황에서 도로용량을 획기적으로 증대할 수 있는 대안 중의 하나로서, 같은 차로에서 주행하는 여러 대의 차량들을 열차와 같은 주행그룹으로 구성하여 차간거리를 짧게 유지하며 동일한 주행패턴으로 자동으로 주행하도록 제어하는 것이다.

고속도로와 같은 환경에서 군집주행 차량을 적용할 경우, 기존의 수동운전 차량보다 훨씬 많은 차량들을 수용할 수 있도록 함으로써 교통혼잡을 줄이거나 졸음운전 등의 사고상황을 현저히 개선할 것으로 기대되고 있다.

초기 적용되고 있는 군집주행 시스템에는 일부 고급차량에 적용되어 있는 레이더센서 등을 이용한 ACC(Adaptive Cruise Control) 시스템이 있으며, 도 1에 도시된 통신 기술과 결합한 CACC(Cooperative Adaptive Cruise Control) 시스템에 대한 연구가 진행되고 있다.

군집주행 시스템을 구성하기 위해서는 기본적으로 종횡방향의 제어를 통한 차량 트래킹(Tracking), 자동 차선변경, 전방차량 추종(Following) 등 기본적인 차량제어 로직뿐만 아니라, 차량군집제어를 위한 차량 조종(Maneuvers) 로직이 필요하다. 차량 조종 로직에는 군집대형(Formation)을 구성하기 위한 일련의 조종 로직들이 포함되는데, 가입(Join), 탈퇴(Leave), 병합(Merge) 및 분리(Split) 등 4가지 로직이 기본이다.

도 2와 도 3은 종래의 차량 조종 로직 중 가입과 관련된 시나리오와 방법을 나타낸 것이다.

여기서, e는 자차량(Ego Vehicle)을 의미하고 PL은 군집리더(Platoon Leader) 차량이며 F는 군집주행에 참여한 차량(Follower)을 나타낸다.

도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 군집주행 가입 프로세스는 다음과 같이 4가지 단계를 거치게 된다.

1) e 차량은 PL 차량의 통신범위에 들어서면서 PL 차량이 주기적으로 broadcasting하는 DynamicVehicleInfo 메시지를 수신한다(Situation_0).

2) e 차량은 군집주행 그룹에 가입가능성을 체크하고, PL 차량에게 해당 그룹에 가입하기 위한 요청 메시지인 DynamicVehicleInfo 메시지를 보낸다(Situation_1).

3) PL 차량이 e 차량의 메시지를 수신하면 PL 차량은 일정한 시간(TOW₁: Timeout Window 1) 이내에 PlatoonAction 메시지로 회답한다.

4) PlatoonAction 메시지를 수신한 e 차량은 군집주행 그룹에 가입하게 되며 일정한 시간(TOW₂: Timeout Window 2) 내에 DynamicVehicleInfo 메시지를 broadcasting함으로써 가입을 완료한다.

그러나 종래의 군집주행 가입 프로세스는 차량이 군집주행 그룹의 후방에서 군집주행에 가입하는 방법만 제시하고 있는 반면, 실제 군집주행 가입은 군집주행 그룹의 측면, 후방에서 수행될 수 있다는 점에서 군집주행 가입의 실질적이고 구체적인 프로세스를 제시하지 못하고 있다.

또한, 차량이 군집주행 그룹에 가입함에 있어서 다양한 돌발상황(예컨대, 군집주행차량이 아닌 다른 차량의 주행상황으로 인한 군집주행 가입 방해)이 발생할 수 있으나, 종래의 군집주행 가입 프로세스는 이러한 돌발상황에 대한 대응 프로세스도 제시하지 못하는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여, 군집주행에 가입하고자 하는 차량의 위치에 따라 군집주행 가입을 수행하는 방법과 군집주행 가입시 발생하는 돌발상황에 대응하는 방법을 포함하는 차량의 군집주행 가입 방법 및 가입 승인 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일면에 따르면, 차량의 군집주행 가입 승인 방법에 있어서, 군집주행 그룹에 관한 정보를 제공하는 단계; 군집주행가입후보차량으로부터 군집주행가입요청메시지를 수신하는 단계; 상기 군집주행가입후보차량의 가입을 승인하는 단계; 및 상기 군집주행가입후보차량에게 상기 군집주행 그룹 내에서 상기 군집주행가입후보차량이 가입할 위치를 나타내기 위한 가입위치정보를 포함하는 군집주행가입승인메시지를 전송하는 단계를 포함하는 차량의 군집주행 가입 승인 방법을 제공한다.

상기 군집주행가입요청메시지는 상기 군집주행가입후보차량의 위치 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 군집주행가입후보차량의 가입을 승인하는 단계는 상기 군집주행가입요청메시지 내에 포함된 상기 군집주행가입후보차량의 위치 정보에 기반하여 수행된다.

상기 군집주행가입승인메시지를 전송하는 단계는 상기 군집주행가입요청메시지 내에 포함된 상기 군집주행가입후보차량의 위치 정보에 기초하여 상기 가입위치정보를 결정하는 단계를 포함한다.

상기 군집주행 그룹 내에서 상기 가입위치정보에 근거하여 결정되는 군집주행가입위치의 전방 및 후방에 주행 중인 차량들 간 이격거리(gap)를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 이격거리를 제공하는 단계는 상기 군집주행가입위치의 후방에서 주행 중인 차량을 군집주행리더후보차량으로 선정하는 단계; 및 상기 군집주행리더후보차량이 전방에서 주행 중인 군집주행차량과 기 설정된 거리를 유지하도록 하는 명령을 전송하는 단계를 포함한다.

상기 명령을 전송하는 단계는 상기 군집주행리더후보차량이 별도의 군집주행을 수행하도록, 군집주행분리명령을 전송하는 것이다.

상기 군집주행가입후보차량으로부터 군집주행가입완료메시지를 수신하면 상기 군집주행리더후보차량으로 군집주행합류명령을 전송하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 차량의 군집주행 가입 방법에 있어서, 군집주행 그룹에 관한 정보를 수신하는 단계; 상기 군집주행 그룹에 관한 정보에 기초하여 군집주행가입요청메시지를 전송하는 단계; 상기 군집주행 그룹에 포함된 차량으로부터 상기 군집주행 그룹 내에서 상기 차량이 가입할 위치를 나타내기 위한 가입위치정보를 포함하는 군집주행가입승인메시지를 수신하는 단계; 및 상기 군집주행가입승인메시지에 기초하여 상기 군집주행 그룹에 가입하는 단계를 포함하는 차량의 군집주행 가입 방법을 제공한다.

상기 군집주행 그룹에 관한 정보는, 군집주행속도, 군집멤버수, 군집 상대거리 및 군집주행가능거리 중 적어도 하나를 포함한다.

상기 군집주행 그룹에 관한 정보에 기초하여 상기 군집주행 그룹에 대한 가입 여부를 결정하는 단계를 더 포함한다.

상기 군집주행 그룹에 가입하는 단계는 상기 차량의 주행정보와 상기 군집주행 그룹의 주행정보에 기초하여 상기 가입위치정보에 의해 결정되는 군집주행가입위치로 이동 가능한지 여부를 판단하는 단계를 포함한다.

상기 군집주행 그룹에 가입하는 단계는 상기 군집주행가입위치로 이동 가능한 경우, 자율주행모드를 통해 상기 군집주행가입위치로 이동하는 단계를 포함한다.

상기 군집주행 그룹에 가입하는 단계는 상기 군집주행가입위치로 이동 중에 돌발상황이 발생하면 상기 돌발상황을 회피하기 위한 자율주행모드 또는 수동운전모드로 동작하는 단계를 포함한다.

상기 군집주행 그룹에 가입하는 단계는 상기 군집주행가입위치로 이동 불가능한 경우, 현재 주행모드를 유지하며 상기 군집주행가입요청메시지를 재전송하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면, 군집주행 그룹과 군집주행에 가입하고자 하는 차량의 위치에 관계없이 차량이 군집주행에 가입할 수 있도록 하며, 군집주행 가입을 위한 자율주행모드에서도 발생하는 돌발상황에 대응할 수 있도록 하는 차량의 군집주행 가입 방법과 가입 승인 방법을 제공한다.

도 1 내지 도 3은 종래의 군집주행 시스템 및 군집주행 가입 방법을 나타낸 도면.
도 4와 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 군집주행 가입 방법과 가입 승인 방법의 과정을 나타낸 흐름도.
도 6a, 도 6b 및 도 6c는 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 군집주행 가입 방법의 실시예를 나타낸 도면.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다.

한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자에 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가함을 배제하지 않는다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 4와 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 군집주행 가입 시스템이 군집주행 가입을 수행하는 과정을 나타낸 것으로서, 도 4는 차량의 군집주행 가입 과정을 나타낸 것이고 도 5는 차량의 군집주행 가입 승인 과정을 나타낸 것이다.

도 4는 군집주행에 가입하고자 하는 군집주행가입후보차량이 군집주행에 가입하는 과정을 나타낸 것이다.

군집주행가입후보차량이 차량의 HMI(예컨대, 핸들 ACC 버튼 등)를 통해 군집주행시작명령을 입력받으면, V2V/V2I 통신을 이용하여 주변에서 군집주행 중인 군집주행 그룹을 검색한다(S400).

군집주행가입후보차량은 V2V/V2I 통신을 통해 군집주행가입후보차량의 내비게이션에 있는 주행경로 내에서 군집주행 중이며 특정조건(예컨대, 군집멤버수, 군집주행속도, 군집주행가능거리 등)을 만족하는 군집주행 그룹의 군집주행리더차량을 검색한다.

군집주행리더차량이 검색되면 운전자에게 군집주행 그룹에 관한 정보(예컨대, 군집 상대거리, 군집주행속도 등)를 제공하고, 운전자에 의해 군집주행 그룹에 접근하게 되면 운전자에게 군집가입가능영역에 진입하였다는 정보를 제공한다. 그리고 운전자로부터 군집주행가입명령을 입력받으면 군집주행리더차량으로 군집주행가입요청메시지를 전송한다(S410).

군집주행가입후보차량은 군집주행가입요청메시지에 대응하여 군집주행리더차량으로부터 군집주행가입위치에 관한 정보를 포함하는 군집주행가입승인메시지를 수신한다(S420).

군집주행가입후보차량은 수신된 군집주행가입승인메시지에 포함된 군집주행가입위치로 이동이 가능한지 여부를 확인하고(S430), 군집주행가입위치로 이동이 가능하면 자율주행모드로 동작하며 군집주행리더차량이 지정한 군집주행가입위치로 이동한다(S440).

이때 군집주행가입후보차량이 군집주행리더차량에 의해 지정된 군집주행가입위치로 이동하기 위한 주행경로 상에 장애물(다른 차량)의 존재 등으로 인하여 군집주행 가입을 할 수 없는 경우가 발생할 수가 있다.

도 6a, 도 6b 및 도 6c는 군집주행가입후보차량(600)이 군집주행 그룹에 가입하는 실시예를 나타낸 것으로서, 도 6a는 군집주행가입후보차량(600)이 군집주행 그룹의 측면에서 군집주행 그룹에 가입하는 경우로서 이동경로 상에 장애물이 존재하지 않아 군집주행 가입이 가능한 경우를 나타낸 것이다.

도 6b는 군집주행가입후보차량(600)의 전방에서 다른 차량(610)이 주행하고 있어 군집주행리더차량에 의해 지정된 군집주행가입위치로 이동할 수 없는 경우를 나타낸 것이며, 도 6c는 군집주행리더차량에 의해 지정된 군집주행가입위치에 다른 차량(620)이 진입하여 군집주행가입후보차량(600)이 군집주행가입위치로 이동할 수 없는 경우를 나타낸 것이다.

또한, 장애물이 존재하지 않더라도 패킷 손실로 인해 군집주행 가입에 필요한 정보가 손실되어 군집주행 가입을 수행할 수 없는 경우도 발생할 수 있다.

전술한 예시와 같이, 군집주행리더차량에 의해 지정된 군집주행가입위치로 이동하기 위한 주행경로 상에 장애물 등이 존재하여 이동이 가능하지 않다고 판단되면, 군집주행가입후보차량은 현재 주행모드를 유지한다(S450). 그리고 기설정된 시간 동안 대기 후 군집주행 가입을 재시도하거나 군집주행리더차량으로 새로운 군집주행가입위치 지정을 요청하는 메시지를 전송할 수 있다.

그리고 군집주행리더차량이 지정한 군집주행가입위치로 이동이 가능한 것으로 판단되더라도 군집주행가입위치로 이동하는 동안 돌발상황(예컨대, 다른 차량의 접근, 경로 방해 등)이 발생하면 군집주행가입을 위한 자율주행보다 돌발상황을 회피할 수 있도록 하는 자율주행을 우선적으로 수행한다. 또는, 운전자의 요청에 따라 수동운전모드로 전환할 수도 있다.

돌발상황이 해소되면 다시 군집주행 가입을 시도하거나 새로운 군집주행가입위치 지정을 요청하는 메시지를 군집주행리더차량으로 전송한다.

군집주행가입후보차량이 군집주행리더차량에 의해 지정된 군집주행가입위치로 이동을 완료하면 군집주행리더차량으로 군집주행가입완료메시지를 전송하고(S460), 군집주행리더차량으로부터 수신하는 주행정보에 따라 군집주행을 수행한다(S470).

도 5는 군집주행 그룹의 군집주행리더차량이 군집주행가입요청메시지를 전송한 군집주행가입후보차량의 군집주행 가입 승인 과정을 나타낸 것이다.

군집주행리더차량이 군집주행가입후보차량으로부터 군집주행가입요청메시지를 수신하면(S500), 군집주행가입후보차량의 위치에 기초하여 군집주행가입후보차량의 군집주행가입위치를 지정한다(S510).

즉, 군집주행가입후보차량의 위치에 따라 군집주행 그룹의 가장 후방에 진입하도록 할 수도 있으며, 군집주행가입후보차량이 군집주행 그룹의 측면에서 주행중인 경우 군집주행 그룹에 포함된 군집주행차량 사이에 진입하도록 할 수도 있다.

군집주행리더차량은 군집주행가입후보차량을 군집주행차량 사이로 진입시킬 것으로 결정하면, 군집주행가입후보차량의 공간 확보를 위해 군집주행리더후보차량을 선정하고(S520) 선정된 군집주행리더후보차량으로 군집주행분리명령을 전송한다(S530).

군집주행리더차량은 군집주행가입후보차량의 군집주행가입위치의 후방에서 주행중인 군집주행차량 중 첫 번째 차량을 군집주행리더후보차량으로 선정할 수 있다.

그리고 선정된 군집주행리더후보차량으로 전방차량과 기설정된 거리(군집주행가입후보차량이 군집주행에 안전하게 가입하는 주행을 할 수 있도록 하는 거리) 이상을 유지하며 전방그룹과 분리되어 군집주행을 수행하도록 하는 군집주행분리명령을 전송한다.

군집주행가입후보차량은 군집주행리더후보차량이 군집주행 그룹에서 분리되어 별도의 그룹으로 군집주행을 수행하면 군집주행리더차량으로부터 수신한 군집주행가입위치로의 주행경로를 생성하고 생성된 주행경로에 따라 자율주행을 수행한다.

이때 생성된 주행경로에 장애물이 존재하는 것이 감지되면 전술한 바와 같이 감지된 장애물을 회피하며 군집주행가입위치로 이동하거나 군집주행가입위치의 재지정을 요청하는 메시지를 군집주행리더차량으로 전송한다.

군집주행가입후보차량이 군집주행가입위치로 이동을 완료하면 군집주행리더차량은 군집주행가입후보차량으로부터 군집주행가입완료메시지를 수신한다(S540).

군집주행리더차량이 군집주행가입완료메시지를 수신하면 군집주행가입후보차량으로 주행정보를 전송하여 군집주행가입후보차량이 군집주행을 수행할 수 있도록 하며, 군집주행리더후보차량으로 군집주행합류명령을 전송하여(S550) 다시 본래의 군집을 형성하며 주행을 할 수 있도록 한다.

군집주행합류명령을 수신한 군집주행리더후보차량은 전방차량과의 거리를 좁히며 다시 군집주행 그룹에 합류하고 군집주행리더차량에 군집주행 그룹에 합류한 것을 알리는 메시지를 전송한 후 군집주행리더차량으로부터 수신하는 주행정보에 따라 군집주행을 수행한다.

이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명에 표현된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등하거나, 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

차량의 군집주행 가입을 위한 차량 탑재 장치에 있어서,
군집주행 그룹에 관한 정보를 수신하고,
군집주행가입요청메시지를 전송하고,
상기 군집주행 그룹에 포함된 군집주행차량으로부터 상기 군집주행 그룹 내에서 상기 차량이 가입할 위치를 나타내기 위한 가입위치정보를 포함하는 군집주행가입승인메시지를 수신하고,
상기 군집주행가입승인메시지에 기초하여 상기 군집주행 그룹에 가입하는 차량 탑재 장치.
제1항에 있어서,
상기 군집주행 그룹에 관한 정보는,
군집주행속도, 군집멤버수, 군집 상대거리 및 군집주행가능거리 중 적어도 하나를 포함하는 차량 탑재 장치.
제1항에 있어서,
상기 차량 탑재 장치는,
상기 군집주행 그룹에 관한 정보에 기초하여 상기 군집주행 그룹에 대한 가입 여부를 결정하는 차량 탑재 장치.
제1항에 있어서,
상기 차량 탑재 장치는,
상기 차량의 주행정보와 상기 군집주행 그룹의 주행정보에 기초하여 상기 가입위치정보에 의해 결정되는 군집주행가입위치로 이동 가능한지 여부를 판단하는 차량 탑재 장치.
제4항에 있어서,
상기 차량 탑재 장치는,
상기 군집주행가입위치로 이동 가능한 경우, 상기 차량의 자율주행모드를 통해 상기 군집주행가입위치로 이동하는 차량 탑재 장치.
제4항에 있어서,
상기 차량 탑재 장치는,
상기 군집주행가입위치로 이동 중에 돌발상황이 발생하면 상기 돌발상황을 회피하기 위한 자율주행모드 또는 수동운전모드로 상기 차량을 동작시키는 차량 탑재 장치.
제4항에 있어서,
상기 차량 탑재 장치는,
상기 군집주행가입위치로 이동 불가능한 경우, 현재 주행모드를 유지하며 상기 군집주행가입요청메시지를 재전송하는 차량 탑재 장치.
제1항에 있어서,
상기 차량 탑재 장치는,
가입완료메시지를 전송하는 차량 탑재 장치.