KR20210043225A - 차로 유지 제어장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

일 실시 예에 의한 차로 유지 제어방법은 주행 중인 자차량에 설치된 카메라를 통해 전방의 영상 정보를 획득하는 단계; 상기 영상 정보를 토대로 추출되는 차선 정보와 선행차량의 주행 정보를 이용하여 상기 자차량의 목표 궤적을 설정하는 단계; 및 상기 설정된 목표 궤적을 따라 상기 자차량의 조향을 제어하기 위한 조향 토크를 연산하는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

차로 유지 제어장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING LANE-FOLLOWING}
본 발명은 차로 유지 제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 들어, 차량 기술이 발전함에 따라 차량의 안정성과 운전자의 편의성을 보장할 수 있는 다양한 제어 시스템들이 함께 발전하고 있다.
이러한 다양한 제어 시스템들 중 차로 유지 보조 시스템(Lane Following Assist, LFA)은 도로 주행 시에 차로의 양측 차선을 카메라로 인식하여 도로의 형상과 차량의 주행 상태에 따라 스티어링 휠을 조작하며 스스로 차로의 중앙을 따라가도록 차량의 조향을 제어하는 시스템이다.
그런데, 기존의 LFA 기술은 차선 기반으로 차량 주행을 제어하므로 차선 상태가 불량한 도로(예: 교차로에서 차선 끊김, 또는 차선 훼손/단절 등)에서 차량의 조향 제어가 빈번하게 해제되는 문제가 있었다. 이러한 문제를 해소하고 차량 주행 제어의 연속성을 유지하기 위해, 차선이 인식되지 않을 때 선행차량의 주행 궤적를 추종하여 조향 제어를 실시하는 방안이 제안되고 있다.
그러나, 상기 방안은 선행차량이 차선을 변경할 때 자차량이 의도하지 않은 차로 변경을 진행하므로 주변차량과의 충돌 위험성이 존재하고, 선행차량의 주행 궤적이 직선 경로에만 한정되어 곡선 경로에서는 적용이 어렵다는 한계가 있다.
실시 예는 주행차로의 양쪽 차선 중 어느 한쪽 차선만 인식되는 경우에도 선행차량의 주행 정보를 활용하여 자차량의 목표 궤적을 설정함으로써 주변차량과의 충돌을 방지하고 능동적인 조향 제어를 수행할 수 있는 차로 유지 제어장치 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
실시 예에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일 실시 예는, 주행 중인 자차량에 설치된 카메라를 통해 전방의 영상 정보를 획득하는 단계; 상기 영상 정보를 토대로 추출되는 차선 정보와 선행차량의 주행 정보를 이용하여 상기 자차량의 목표 궤적을 설정하는 단계; 및 상기 설정된 목표 궤적을 따라 상기 자차량의 조향을 제어하기 위한 조향 토크를 연산하는 단계;를 포함하는, 차로 유지 제어 방법을 제공할 수 있다.
상기 영상 정보를 획득하는 단계는, 상기 자차량이 현재 주행 중인 차로의 양측 차선 중 어느 하나의 일측 차선을 인식하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 영상 정보를 획득하는 단계는, 상기 자차량의 주행차로 및 상기 주행차로에 인접한 주변차로 중 적어도 하나의 차로를 주행하는 상기 선행차량을 인식하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 차선 정보는, 상기 인식된 일측 차선과 상기 자차량 간의 제1 이탈거리 및 상기 주행차로의 곡률 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 선행차량의 주행 정보는, 상기 자차량과 상기 선행차량 간의 횡방향 이격거리를 포함할 수 있다.
상기 목표 궤적을 설정하는 단계는, 상기 제1 이탈거리, 상기 주행 차로의 곡률, 및 상기 자차량과 선행차량 간의 횡방향 이격거리에 기반하여, 상기 인식된 일측 차선과 상기 선행차량 간의 제2 이탈거리를 계산하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 목표 궤적을 설정하는 단계는, 상기 주행차로를 주행하는 선행차량만이 인식되면, 상기 인식된 일측 차선으로부터 상기 제1 및 제2 이탈거리 중 최소값을 횡방향(lateral)으로 오프셋(offset)하여 상기 목표 궤적을 설정할 수 있다.
상기 목표 궤적을 설정하는 단계는, 상기 주행차로 및 상기 주변차로 각각을 주행하는 복수의 선행차량이 인식되면, 상기 복수의 선행차량 간의 횡방향 이격거리를 계산하는 단계; 상기 제2 이탈거리와 상기 복수의 선행차량 간의 횡방향 이격거리를 토대로 가상 차선을 생성하는 단계; 및 상기 생성된 가상 차선과 상기 인식된 일측 차선 사이의 중심선을 상기 목표 궤적으로 설정하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 가상 차선을 생성하는 단계는, 상기 복수의 선행차량 간의 횡방향 이격거리가 미리 설정된 안전거리 이상인 경우에 실행될 수 있다.
본 발명의 적어도 일 실시 예에 의하면, 외부 환경 요인으로 인해 주행차로의 양쪽 차선 중 어느 한쪽 차선만이 인식되는 경우에도 선행차량의 주행 정보를 활용하여 자차량의 목표 궤적을 설정함으로써 차로 유지 보조 시스템(Lane Following Assist, LFA)의 적용 범위를 확장할 수 있다.
또한, 검출되는 선행차량의 횡방향 위치에 따라 목표 궤적의 횡범위를 가변적으로 조정할 수 있으므로, 주변차량과의 관계에서 유동적인 조향 제어가 가능하고 자차량의 안정성과 운전자의 편의성을 확보할 수 있다.
더욱이, 고가의 전방위 센서를 장착하지 않고도, 전방 카메라만을 이용하여 차로 유지 제어를 구현할 수 있으므로 재료비 등의 원가를 절감할 수 있다.
본 실시 예에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며 언급하지 않은 또 다른 효과는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차로 유지 보조 시스템의 각 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는 자차량의 전방에 주행차로를 주행하는 선행차량만이 인식되는 경우, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차로 유지 제어장치를 이용하여 목표 궤적을 설정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 자차량의 전방에 주행차로 및 주변차로를 주행하는 복수의 선행차량이 인식되는 경우, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차로 유지 제어장치를 이용하여 목표 궤적을 설정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 차로 유지 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 실시 예를 상세히 설명한다. 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 실시 예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
"제1", "제2" 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 이러한 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 또한, 실시 예의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 실시 예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 실시 예의 범위를 한정하는 것이 아니다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명의 각 실시 형태에 관한 차로 유지 보조 시스템에 대해서 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차로 유지 보조 시스템의 각 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일 실시 예에 따른 차로 유지 보조 시스템(10)은 센서 장치(100), 차로 유지 제어장치(200), 및 조향 장치(300)를 포함할 수 있다.
센서 장치(100)는 차량 내부 또는 외부에 장착된 카메라를 통해 구현되는 영상 센서(110) 및 차량의 동적 주행특성에 관한 정보를 측정하는 차량 센서(120)를 포함할 수 있다.
영상 센서(110)는 차량의 전방에 고정되어 설치된 카메라를 통해 촬상되는 영상 정보를 획득하고, 상기 영상 정보를 차로 유지 제어장치(200)로 제공할 수 있다. 영상 센서(110)는 영상 정보에 대한 이미지 처리(노이즈 제거, 화질 및 채도 조절, 파일 압축 등)을 통해 도로 위의 차선, 장애물, 선행 차량 등에 관한 정보를 인식할 수 있다.
차량 센서(120)는 차량의 동적 주행특성에 관한 정보를 측정할 수 있다. 차량 센서(120)는 속도 센서, 가속도 센서, 조향각 센서, 및 토크 센서 등을 포함하며, 주행 중인 차량의 속도, 가속도, 요레이트, 조향각 등을 실시간으로 감지하여 후술하는 조향토크 연산부(230)로 전달할 수 있다.
차로 유지 제어장치(200)는 정보 수집부(210), 목표궤적 생성부(220), 및 조향토크 연산부(230)를 포함하며, 센서 장치(100)로부터 수신하는 영상 정보를 분석하여 현재 주행 중인 차로를 유지하기 위한 목표 궤적을 설정하고, 설정된 목표 궤적을 따라 조향을 제어하기 위한 조향 토크를 연산하여 조향 장치(300)로 송신할 수 있다.
정보 수집부(210)는 영상 센서(110)로부터 수집되는 자차량의 전방 영상 정보를 분석하여 자차량이 현재 주행 중인 차로의 차선 정보와 선행차량의 주행 정보를 추출하며, 차선 인식부(211) 및 선행차량 인식부(212)를 포함할 수 있다.
차선 인식부(211)는 상기 영상 정보를 토대로 자차량이 현재 주행 중인 차로(이하, 편의상 '주행차로'라 칭함)의 양측 차선 중 어느 하나의 일측 차선을 인식하고, 상기 인식된 일측 차선에 대한 차선 정보를 추출할 수 있다. 여기서, 차선 정보는, 인식된 일측 차선과 자차량 간의 이탈거리 및 주행차로의 곡률 중 적어도 하나의 정보를 포함할 수 있다.
예컨대, 차선 인식부(211)는 영상 처리과정을 통해 전방 도로에 관한 영상을 추출하고, 허프 변환(hough transform, 2차원 영상 좌표에서 특정 점들을 이용하여 차선을 검출하는 알고리즘을 말한다)을 이용하여 주행차로의 적어도 일측 차선을 인식할 수 있다. 그리고, 차선 인식부(211)는 자차량의 내부 또는 외부에 고정 설치되는 영상 센서(110)의 횡방향 위치 정보와 상기 인식된 일측 차선의 좌표 정보를 이용하여, 일측 차선에 대한 자차량의 이탈거리를 실시간으로 측정할 수 있다. 또한, 차선 인식부(211)는 상기 일측 차선에 대하여 검출되는 다수의 차선 인식 포인트를 도로의 실좌표로 변환하고, 각각의 좌표들에 대한 직선 및/또는 곡선 방정정식을 토대로 주행차로의 곡률을 측정할 수 있다.
선행차량 인식부(212)는 상기 영상 정보에 근거하여 자차량의 전방을 주행하는 적어도 하나의 선행차량을 인식하고, 상기 선행차량의 주행 정보를 추출할 수 있다. 여기서, 선행차량의 주행 정보는 자차량과 선행차량 간의 횡방향 이격거리에 대한 정보를 포함하고, 횡방향은 자차량의 주행방향과 직교하는 방향을 의미한다.
예컨대, 선행차량 인식부(212)는 자차량의 주행차로를 주행하는 적어도 하나의 선행차량의 후면을 인식하고, 상기 후면의 중심점으로부터 자차량의 주행방향으로 연장되는 가상의 선을 생성하여 자차량과 선행차량 간의 횡방향 이격거리를 측정할 수 있다.
목표궤적 생성부(220)는 차선 인식부(211) 및 선행차량 인식부(212)를 통해 추출되는 차선 정보와 선행차량의 주행 정보를 이용하여 차로 유지를 위한 자차량의 목표 궤적을 설정할 수 있다.
이때, 목표궤적 생성부(220)는 차선 인식부(211)가 자차량의 주행차로 중 어느 일측 차선만을 인식하는 경우에 그 동작이 실행될 수 있다. 예컨대, 목표궤적 생성부(220)는 외부 환경 요인(예: 기상상태 악화, 곡선도로 검출, 또는 차선 단절 등)으로 인해 자차량의 주행차로 중 양측 차선을 전부 인식할 수 없는 경우에 적용될 수 있다.
또한, 목표궤적 생성부(220)는 주행차로의 어느 일측 차선만이 인식된 상태에서, 선행차량 인식부(212)를 통해 검출되는 선행차량의 주행 궤적 변화를 측정하여 자차량의 목표 궤적을 설정함으로써 주변차량과의 관계에서 안정성을 확보할 수 있다. 이에 대한 보다 상세한 설명은 도 2 내지 도 3을 참조하여 후술하기로 한다.
조향토크 연산부(230)는 차량 센서(212)에서 측정된 자차량의 동적 주행특성과 목표궤적 생성부(220)에서 설정된 자차량의 목표 궤적에 기반하여 자차량의 조향을 제어하기 위한 조향 토크를 연산하고, 이에 대한 동작 신호를 조향 장치(300)로 출력하여 자차량이 현재 주행 중인 차로를 유지하도록 제어할 수 있다. 여기서, 차량의 동적 주행특성은, 차량의 속도, 가속도, 요레이트, 또는 조향각 중 어느 하나 또는 이들의 조합일 수 있다.
이하에서는, 도 2 내지 도 3을 참조하여 차로 유지 제어장치(200)의 동작에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 자차량의 전방에 주행차로를 주행하는 선행차량만이 인식되는 경우, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차로 유지 제어장치를 이용하여 목표 궤적을 설정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2을 참조하면, 자차량(Vego)의 내부 또는 외부에 고정 설치되는 영상 센서(110)를 통해 소정의 화각(α) 범위를 갖는 영상 정보가 제공되면, 차선 인식부(211)는 자차량(Vego)이 현재 주행 중인 차로의 양측 차선 중 어느 하나의 일측 차선인 우측 차선(1)을 인식하고, 선행차량 인식부(212)는 자차량(Vego)의 주행차로를 따라 주행하는 선행차량(V1)을 인식할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로, 차선 인식부(211)는 외부 환경 요인에 따라 주행차로의 양측 차선 중 우측 차선(1)이 아닌 좌측 차선(미도시)을 인식할 수 있음은 통상의 기술자에게 자명하다.
차선 인식부(211)는 인식된 우측 차선(1)과 자차량(Vego) 간의 제1 이탈 거리(L1)와 상기 우측 차선(1) 중 선행차량(V1)의 현재 위치에 대응되는 지점의 곡률(r)을 각각 측정할 수 있다.
선행차량 인식부(212)는 인식된 선행차량(V1)의 후면 중심점(P)으로부터 자차량(Vego)의 주행방향으로 연장되는 가상의 선(2)을 생성하고, 자차량(Vego)과 선행차량(V1) 간의 횡방향 이격 거리(D)를 측정할 수 있다.
목표궤적 생성부(220)는 하기의 수학식 1과 같이 자차량(Vego)과 우측 차선(1) 간의 제1 이탈거리(L1), 자차량(Vego)과 선행차량(V1) 간의 횡방향 이격 거리(D), 및 주행차로의 곡률(r)을 변수로 하는 상태함수에 기초하여, 인식된 우측 차선(1)과 선행차량(V1) 간의 제2 이탈거리(L2)를 계산할 수 있다.
Figure pat00001
그리고, 목표궤적 생성부(220)는 측정된 제1 이탈거리(L1)와 계산된 제2 이탈거리(L2) 간의 비교를 통해, 상기 인식된 우측 차선(1)으로부터 제1 및 제2 이탈거리(L1, L2) 중 최소값을 횡방향으로 오프셋하여 자차량(Vego)의 목표 궤적을 설정할 수 있다.
예컨대, 비교 결과 제1 이탈거리(L1)가 제2 이탈거리(L2)를 초과하면, 목표궤적 생성부(220)는 인식된 우측 차선(1)에 대한 목표 궤적의 횡범위가 제2 이탈거리(L2)로 감소되도록 설정하고, 조향토크 연산부(230)는 상기 설정된 목표 궤적을 따라 자차량(Vego)을 편향 주행시키기 위한 조향 토크를 연산할 수 있다.
반대로, 비교 결과 제1 이탈 거리(L1)가 제2 이탈 거리(L2) 이하이면, 목표궤적 생성부(220)는 인식된 우측 차선(1)에 대한 목표 궤적의 횡범위가 제1 이탈거리(L1)로 유지되도록 설정하고, 조향토크 연산부(230)는 자차량(Vego)의 현재 조향 상태를 계속하여 유지할 수 있다.
한편, 도 3은 자차량의 전방에 주행차로 및 주변차로를 주행하는 복수의 선행차량이 인식되는 경우, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차로 유지 제어장치를 이용하여 목표 궤적을 설정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 자차량(Vego)의 내부 또는 외부에 고정 설치되는 영상 센서(110)를 통해 소정의 화각(α) 범위를 갖는 영상 정보가 제공되면, 차선 인식부(211)는 자차량(Vego)이 현재 주행 중인 차로의 양측 차선 중 어느 하나의 일측 차선인 우측 차선(1)을 인식하고, 선행차량 인식부(220)는 자차량(Vego)의 주행차로와 상기 주행차로에 인접한 주변차로 각각을 따라 주행하는 복수의 선행차량(V1, V2)을 인식할 수 있다.
차선 인식부(211)는 인식된 우측 차선(1)과 자차량(Vego) 간의 제1 이탈 거리(L1)를 측정하고, 상기 우측 차선(1) 중 복수의 선행차량(V1, V2) 각각의 현재 위치에 대응되는 지점들의 곡률(r1, r2)을 추출할 수 있다.
선행차량 인식부(212)는 복수의 선행차량(V1, V2) 중 상기 주행차로를 주행 중인 제1 선행차량(V1)의 후면 중심점(P1)으로부터 자차량(Vego)의 주행방향으로 연장되는 가상의 선(2)을 생성하고, 자차량(Vego)과 제1 선행차량(V1) 간의 제1 횡방향 이격 거리(D1)를 측정할 수 있다. 또한, 선행차량 인식부(212)는 복수의 선행차량(V1, V2) 중 상기 주변차로를 주행 중인 제2 선행차량(V2)의 후면 중심점(P2)으로부터 자차량(Vego)의 주행방향으로 연장되는 가상의 선(2')을 생성하고, 자차량(Vego)과 제2 선행차량(V2) 간의 제2 횡방향 이격 거리(D2)를 측정할 수 있다.
목표궤적 생성부(220)는 하기의 수학식 2와 같이 자차량(Vego)과 우측 차선(1) 간의 제1 이탈 거리(L1), 자차량(Vego)과 제1 선행차량(V1) 간의 제1 횡방향 이격 거리(D1), 및 우측 차선(1) 중 제1 선행차량(V1)의 현재 위치에 대응되는 지점의 곡률(r1)을 변수로 하는 상태함수에 기초하여, 인식된 우측 차선(1)과 제1 선행차량(V1) 간의 제2 이탈 거리(L2)를 계산할 수 있다.
Figure pat00002
그리고, 목표궤적 생성부(220)는 하기의 수학식 3과 같이, 자차량(Vego)과 우측 차선(1) 간의 제1 이탈 거리(L1), 자차량(Vego)과 제2 선행차량(V2) 간의 제2 횡방향 이격 거리(D2), 및 우측 차선(1) 중 제2 선행차량(V2)의 현재 위치에 대응되는 지점의 곡률(r2)을 변수로 하는 상태함수에 기초하여, 복수의 선행차량(V1, V2) 간의 제3 횡방향 이격 거리(D3)를 계산할 수 있다.
Figure pat00003
또한, 목표궤적 생성부(220)는 복수의 선행차량(V1, V2) 간의 제3 횡방향 이격 거리(D3)와 미리 설정된 안전거리의 비교를 통해 복수의 선행차량(V1, V2) 각각이 동일 차로를 주행 중인지 여부를 판단할 수 있다. 여기서, 미리 설정된 안전거리는 서로 인접하는 차로를 주행하는 복수의 차량들 간에 충돌을 방지하기 위한 최소 거리를 의미하며, 대략 1m를 디폴트(default) 값으로 설정할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것에 불과하고, 안전거리는 이전 주행차로의 차로 폭 정보를 이용하여 가변적으로 조정될 수 있다.
목표궤적 생성부(220)는 제3 횡방향 이격 거리(D3)가 미리 설정된 안전거리 이상인 경우, 제1 및 제2 선행차량(V1, V2)은 서로 다른 차로를 주행 중인 것으로 간주하고, 제2 이탈 거리(L2)와 제3 횡방향 이격 거리(D3)를 토대로 가상 차선(virtual lane, 3)을 생성할 수 있다. 이때, 가상 차선(3)은 차선 인식부(211)에 의해 감지된 우측 차선(1)으로부터 소정의 거리(L3)만큼 횡방향으로 오프셋(offset)함에 따라 생성되며, 상기 소정의 거리(L3)는 하기 수학식 4에 의해 산출될 수 있다.
Figure pat00004
여기서, L2는 인식된 우측 차선(1)과 제1 선행차량(V1) 간의 이탈 거리, D3는 제1 및 제2 선행차량(V1, V-2) 간의 횡방향 이격거리, w는 0 내지 1 사이의 범위에서 설정되는 임의의 가중치로서 일 예로 0.5일 수 있다.
목표궤적 생성부(220)는 생성된 가상 차선(3)과 인식된 우측 차선(1) 사이의 중심선을 자차량(Vego)의 목표 궤적으로 설정하고, 조향토크 연산부(230)는 자차량(Vego)이 상기 설정된 목표 궤적을 따라 편향 주행하기 위한 조향 토크를 연산할 수 있다.
한편, 목표궤적 생성부(220)는 제3 횡방향 이격 거리(D3)가 미리 설정된 안전거리 미만인 경우, 제1 및 제2 선행차량(V1, V2)은 서로 동일 차로를 주행하는 것으로 간주하고, 도 2에서 전술한 바와 동일한 방법으로 횡방향 제어 한계를 설정할 수 있다.
전술한 본 발명에 따른 차로 유지 보조 시스템(10)는 기상상태 악화 또는 차선 단절 등의 이유로 자차량의 주행차로 중 어느 하나의 일측 차선만이 인식되는 경우에도, 차로를 유지하기 위한 조향 제어가 가능하므로 자차량의 안정성을 확보할 수 있다. 예컨대, 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 선행차량 인식부(212)에 의해 감지할 수 없는 주변차량(V3)이 존재하더라도, 선행차량(V1, V2)에 관한 주행 정보를 토대로 현재 주행 중인 차로 내에서 목표 궤적의 횡범위를 가변적으로 조정할 수 있으므로 주변차량(V3)과의 충돌을 방지할 수 있다. 또한, 고가의 전방위 센서를 장착하지 않고도, 전방 카메라만을 이용하여 차로 유지 제어를 구현할 수 있으므로 재료비 등의 원가를 절감할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 차로 유지 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
차로 유지 제어장치(10)는 영상 센서(110)를 통해 획득한 영상 정보로부터 주행 중인 자차량의 양쪽 차선에 대한 인식 여부를 판단한다(S410). 만일, 양쪽 차선이 인식되면(S410의 YES 경로), 양쪽 차선 제어 모드로 천이되어 인식된 양쪽 차선의 이탈을 방지하기 위한 조향 제어를 수행한다(S411).
반대로, 양쪽 차선이 인식되지 아니하면(S410의 NO 경로), 자차량의 양쪽 차선 중 어느 일측인 한쪽 차선의 인식 여부를 판단한다(S420). 만일, 한쪽 차선 조차도 인식되지 아니하면(S420의 NO 경로), 선행차량 추종 제어 모드로 천이되어 자차량의 전방에서 주행 중인 선행차량의 목표 궤적을 추종하기 위한 조향 제어를 수행한다(S421).
한편, 적어도 한쪽 차선이 인식되면(S420의 YES 경로), 차선 유지 제어장치(10)는 자차량과 인식 차선 간의 제1 이탈거리(L1)를 측정한다(S422).
이후, 차로 유지 제어장치(10)는 영상 센서(110)를 통해 획득한 영상 정보로부터 차량의 전방을 주행하는 적어도 하나의 선행차량에 대한 인식 여부를 판단한다(S430). 만일, 선행차량이 인식되지 아니하면(S430의 NO 경로), S410 단계로 회귀하여 자차량의 양쪽 또는 한쪽 차선의 인식 여부를 다시 시도한다.
만일, 적어도 하나의 선행차량이 인식되면(S430의 YES 경로), 인식된 선행차량이 주행 중인 차로에 따라 자차량의 목표 궤적 설정을 달리 수행할 수 있다.
먼저, 선행차량이 자차량의 주행차로에만 존재하는 것으로 판단되면 (S441), 선행차량과 인식 차선 간의 제2 이탈거리(L2)를 산출한다(S442). 이에 대한 상세한 설명은 도 2에서 전술하였는바, 중복되는 설명을 피하기 위해 생략하기로 한다.
그리고, 차로 유지 제어장치(10)는 추출된 제1 이탈거리(L1)와 산출된 제2 이탈거리(L2) 간의 대소를 비교한다(S443).
만일, 제1 이탈거리(L1)가 제2 이탈거리(L2) 보다 큰 경우(S443의 NO 경로), 차로 유지 제어장치(10)는 목표 궤적의 횡범위가 제2 이탈거리(L2)로 감소되도록 설정하고, 상기 설정된 목표 궤적을 따라 편향 주행시키기 위한 조향 토크를 연산하여 자차량의 조향을 제어한다(S444).
반대로, 제1 이탈거리(L1)가 제2 이탈거리(L2) 보다 작거나 같은 경우(S443의 YES 경로), 차로 유지 제어장치(10)는 목표 궤적의 횡범위가 제1 이탈거리(L1)로 유지되도록 설정하고, 자차량의 현재 조향 상태를 계속하여 유지한다(S445).
한편, 복수의 제1 및 제2 선행차량이 자차량의 주행차로와 주행차로에 인접한 주변차로에 각각 존재하는 것으로 판단되면(S441), 인식 차선과 제1 선행차량 간의 제2 이탈거리(L2)를 계산하고(S452). 제1 및 제2 선행차량 간의 횡방향 이격 거리를 산출한다(S453). 이에 대한 상세한 설명은 도 3에서 전술하였는바, 중복되는 설명을 피하기 위해 생략하기로 한다.
그리고, 미리 설정된 안전거리를 고려하되, 제2 이탈거리(L2)와 상기 횡방향 이격 거리에 기반하여 가상 차선을 생성하고(S454), 가상 차선과 인식 차선 사이의 중심선을 목표 궤적으로 설정하여 자차량이 편향되도록 조향을 제어한다(S455).
전술한 바와 같이, 일 실시 예에 따른 차량의 차로 유지 제어방법은, 차량 전방의 카메라를 통해 획득한 영상 정보를 분석하고, 상기 분석 결과와 각 주행 상황에 기초하여 목표 궤적의 횡범위를 가변적으로 조정한다(S444, S445, S455 참조). 이에 따라 카메라에 의해 감지되지 않는 주변차량과의 충돌을 예방할 수 있으며, 고가의 정밀 센서를 요구하지 아니하므로 생산 단가를 절감하는 효과를 제공한다.
상술한 실시 예에 따른 차량의 차로 유지 제어방법은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 포함될 수 있다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상술한 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
실시 예와 관련하여 전술한 바와 같이 몇 가지만을 기술하였지만, 이외에도 다양한 형태의 실시가 가능하다. 앞서 설명한 실시 예들의 기술적 내용들은 서로 양립할 수 없는 기술이 아닌 이상은 다양한 형태로 조합될 수 있으며, 이를 통해 새로운 실시 형태로 구현될 수도 있다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 통상의 기술자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (19)

  1. 주행 중인 자차량에 설치된 카메라를 통해 전방의 영상 정보를 획득하는 단계;
    상기 영상 정보를 토대로 추출되는 차선 정보와 선행차량의 주행 정보를 이용하여 상기 자차량의 목표 궤적을 설정하는 단계; 및
    상기 설정된 목표 궤적을 따라 상기 자차량의 조향을 제어하기 위한 조향 토크를 연산하는 단계;를 포함하는, 차로 유지 제어 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 영상 정보를 획득하는 단계는,
    상기 자차량이 현재 주행 중인 차로의 양측 차선 중 어느 하나의 일측 차선을 인식하는 단계;를 포함하는, 차로 유지 제어 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 영상 정보를 획득하는 단계는,
    상기 자차량의 주행차로 및 상기 주행차로에 인접한 주변차로 중 적어도 하나의 차로를 주행하는 상기 선행차량을 인식하는 단계;를 포함하는, 차로 유지 제어 방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 차선 정보는,
    상기 인식된 일측 차선과 상기 자차량 간의 제1 이탈거리 및 상기 주행차로의 곡률 중 적어도 하나를 포함하는, 차로 유지 제어 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 선행차량의 주행 정보는,
    상기 자차량과 상기 선행차량 간의 횡방향 이격거리를 포함하는, 차로 유지 제어 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 목표 궤적을 설정하는 단계는,
    상기 제1 이탈거리, 상기 주행 차로의 곡률, 및 상기 자차량과 선행차량 간의 횡방향 이격거리에 기반하여, 상기 인식된 일측 차선과 상기 선행차량 간의 제2 이탈거리를 계산하는 단계;를 포함하는, 차로 유지 제어 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 목표 궤적을 설정하는 단계는,
    상기 주행차로를 주행하는 선행차량만이 인식되면, 상기 인식된 일측 차선으로부터 상기 제1 및 제2 이탈거리 중 최소값을 횡방향(lateral)으로 오프셋(offset)하여 상기 목표 궤적을 설정하는, 차로 유지 제어 방법.
  8. 제6 항에 있어서
    상기 목표 궤적을 설정하는 단계는,
    상기 주행차로 및 상기 주변차로 각각을 주행하는 복수의 선행차량이 인식되면, 상기 복수의 선행차량 간의 횡방향 이격거리를 계산하는 단계;
    상기 제2 이탈거리와 상기 복수의 선행차량 간의 횡방향 이격거리를 토대로 가상 차선을 생성하는 단계; 및
    상기 생성된 가상 차선과 상기 인식된 일측 차선 사이의 중심선을 상기 목표 궤적으로 설정하는 단계;를 포함하는, 차로 유지 제어 방법.
  9. 제8 항에 있어서
    상기 가상 차선을 생성하는 단계는,
    상기 복수의 선행차량 간의 횡방향 이격거리가 미리 설정된 안전거리 이상인 경우에 실행되는, 차로 유지 제어 방법.
  10. 프로세서에 의해 실행되는 것을 통하여, 제1 항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 기재된 차로 유지 제어 방법을 실현하는 응용 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
  11. 주행 중인 자차량의 전방 영상 정보를 획득하는 정보 수집부;
    상기 영상 정보를 토대로 추출되는 차선 정보와 선행차량의 주행 정보를 이용하여 상기 자차량의 목표 궤적을 설정하는 목표궤적 생성부; 및
    상기 설정된 목표 궤적을 따라 상기 자차량의 조향을 제어하기 위한 조향 토크를 연산하는 조향토크 연산부;를 포함하는, 차로 유지 제어 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 정보 수집부는,
    상기 자차량이 현재 주행 중인 차로의 양측 차선 중 어느 하나의 일측 차선을 인식하는 차선 인식부;를 포함하는, 차로 유지 제어 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 정보 수집부는,
    상기 영상 정보를 통해, 상기 자차량의 주행차로 및 상기 주행차로에 인접한 주변차로 중 적어도 하나의 차로를 주행하는 상기 선행차량을 인식하는 선행차량 인식부;를 포함하는, 차로 유지 제어 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 차선 정보는,
    상기 인식된 일측 차선과 상기 자차량 간의 제1 이탈거리 및 상기 주행차로의 곡률 중 적어도 하나를 포함하는, 차로 유지 제어 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 선행차량의 주행 정보는,
    상기 자차량과 상기 선행차량 간의 횡방향 이격거리를 포함하는, 차로 유지 제어 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 목표궤적 생성부는,
    상기 제1 이탈거리, 상기 주행 차로의 곡률, 및 상기 자차량과 선행차량 간의 횡방향 이격거리에 기반하여, 상기 인식된 일측 차선과 상기 선행차량 간의 제2 이탈거리를 계산하는, 차로 유지 제어 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 목표궤적 생성부는,
    상기 주행차로를 주행하는 선행차량만이 인식되면,
    상기 인식된 일측 차선으로부터 상기 제1 및 제2 이탈거리 중 최소값을 횡방향(lateral)으로 오프셋(offset)하여 상기 목표 궤적을 설정하는, 차로 유지 제어 장치.
  18. 제16 항에 있어서
    상기 목표궤적 생성부는,
    상기 주행차로 및 상기 주변차로 각각을 주행하는 복수의 선행차량이 인식되면,
    상기 복수의 선행차량 간의 횡방향 이격거리를 계산하고, 상기 제2 이탈거리와 상기 복수의 선행차량 간의 횡방향 이격거리를 토대로 가상 차선을 생성하며, 상기 생성된 가상 차선과 상기 인식된 일측 차선 사이의 중심선을 상기 목표 궤적으로 설정하는, 차로 유지 제어 장치.
  19. 제18 항에 있어서
    상기 목표궤적 생성부는,
    상기 복수의 선행차량 간의 횡방향 이격거리가 미리 설정된 안전거리 이상인 경우에 상기 가상 차선을 생성하는, 차로 유지 제어 장치.
KR1020190126137A 2019-10-11 2019-10-11 차로 유지 제어장치 및 그 방법 KR20210043225A (ko)

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