KR20210083220A - 운전자 보조 시스템, 그를 가지는 차량 및 그 제어 방법 - Google Patents

운전자 보조 시스템, 그를 가지는 차량 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 차량은 전방의 도로의 영상을 획득하고, 획득된 도로의 영상에서 전방 차선의 곡률을 인식하고, 장애물 검출부에 의해 검출된 장애물 정보에 기초하여 타 차량의 위치 정보와 속도 정보를 획득하고, 주행 중 주행 속도 정보, 요레이트 정보 및 조향각 정보를 주기적으로 저장하고, 차로 변경이 필요하다고 판단되면 주기적으로 저장된 주행 속도 정보, 요레이트 정보 및 조향각 정보에 기초하여 후방 차선의 곡률을 인식하고, 인식된 전방 차선의 곡률, 인식된 후방 차선의 곡률 및 타 차량의 위치 정보와 속도 정보에 기초하여 차로 변경 가능성을 판단하고, 판단된 차로 변경 가능성에 기초하여 조향, 감속 및 가속 중 적어도 하나를 제어한다.

Description

운전자 보조 시스템, 그를 가지는 차량 및 그 제어 방법 {Advanced Driver Assistance System, Vehicle having the same and method for controlling the vehicle}
본 발명은 차선을 인식하고 인식된 차선의 위치에 기초하여 차로 변경을 제어하도록 하는 운전자 보조 시스템, 그를 가지는 차량 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
최근 운전자 부주의로 발생하는 사고를 방지하기 위하여 운전자에게 차량의 주행 정보를 전달해주고 또한 운전자의 편의를 위한 자율 주행을 위해 다양한 운전 보조 시스템(ADAS: Advanced Driver Assistance Systems)이 개발되고 있다.
일 예로, 차량에 거리감지센서를 장착하여 차량 주변의 장애물을 검출하고, 이를 운전자에게 경고하는 기술이 있다.
다른 예로, 차량의 범퍼에 장착된 전자석을 통해 타 차량과의 거리를 획득하고 획득된 타 차량과의 거리가 일정 거리 이내이면 충돌 상황으로 판단하여 전자석에 전원을 공급함으로써 자력이 발생되도록 하고 이로 인해 차량이 충돌 상황 시에 자동으로 제동되도록 하는 기술이 있다.
또 다른 예로, 차량 스스로 도로 환경을 인식하고, 주행 상황을 판단하여, 계획된 주행 경로에 따라 차량의 주행을 제어함으로써 자동으로 목적지까지 주행하도록 하는 자율 주행 제어 기술이 있다.
이러한 자율 주행 제어 기술을 수행하기 위한 자율 주행 제어 장치는 장애물의 변화 및 차선을 인식하여 회피 주행을 위한 경로를 실시간으로 생성하였다. 이 경우 실제 도로에서 더 안정적으로 자율 주행을 수행하기 위해서는 주변의 정적, 동적 물체에 대한 충돌을 판단하고 판단 결과에 따른 회피 주행이 중요하였다.
일 측면은 후방 차선을 인식하고 인식된 후방 차선에 대한 정보와 장애물 인식 정보에 기초하여 차로 변경을 제어하는 운전자 보조 시스템, 그를 가지는 차량 및 그 제어 방법을 제공한다.
다른 측면은 요레이트, 주행 속도 및 조향각 중 적어도 하나에 기초하여 차량의 주행 상태를 판단하고 판단된 주행 상태에 대한 정보에 기초하여 후방 차선을 인식하는 운전자 보조 시스템, 그를 가지는 차량 및 그 제어 방법을 제공한다.
일 측면에 따른 운전자 보조 시스템은, 도로의 영상을 획득하여 영상 데이터를 출력하는 이미지 센서; 라이다 센서와 레이더 센서를 포함하는 비 이미지 센서; 차량의 주행 데이터를 수신하는 통신 네트워크; 및 영상 데이터, 장애물 데이터 및 비 이미지 센서에 의해 센싱된 데이터를 프로세싱하는 프로세서를 포함하는 제어부를 포함하고, 제어부는, 비 이미지 센서에 의해 센싱된 데이터에 기초하여 타 차량의 위치 정보를 획득하고, 영상 데이터에 기초하여 전방 차선의 곡률을 인식하고, 주행 데이터에 기초하여 후방 차선의 곡률을 인식하고, 인식된 전방 차선의 곡률, 인식된 후방 차선의 곡률 및 타 차량의 위치 정보에 기초하여 차량의 차로 변경 가능성을 판단하고 판단된 차로 변경 가능성에 기초하여 조향 제어 신호의 출력을 제어한다.
운전자 보조 시스템의 제어부는, 차량의 차로 변경이 불가능하다고 판단되면 타 차량의 속도 정보를 획득하고 획득된 타 차량의 속도 정보에 기초하여 감속 제어 신호 또는 가속 제어 신호의 출력을 제어한다.
운전자 보조 시스템의 제어부는, 차량의 차로 변경이 불가능하다고 판단되면 충돌 방지에 대한 알림 정보의 출력을 제어한다.
운전자 보조 시스템의 제어부는, 미리 획득된 목표 요레이트와 요레이트 검출부에서 검출된 요레이트에 기초하여 목표 조향각을 획득하고 획득된 목표 조향각에 대응하는 조향 제어 신호를 생성한다.
운전자 보조 시스템의 제어부는, 타 차량의 속도 정보를 획득하고, 획득된 속도 정보와 위치 정보에 기초하여 타 차량과의 충돌까지의 시간을 획득하며 획득된 충돌까지의 시간이 미리 정해진 기준 시간 이상이면 차로 변경이 가능하다고 판단한다.
운전자 보조 시스템의 제어부는, 타 차량의 속도 정보를 획득하고, 획득된 속도 정보에 기초하여 타 차량과의 충돌까지의 거리를 획득하며 획득된 충돌까지의 거리가 미리 정해진 기준 거리 이상이면 차로 변경이 가능하다고 판단한다.
운전자 보조 시스템의 제어부는, 획득된 속도 정보와 위치 정보에 기초하여 타 차량과의 거리를 획득하고, 반응 시간에 의한 이동 거리, 감속도에 의한 이동 거리 및 안전 거리에 기초하여 차로 변경 가능 거리를 획득하고, 획득된 거리가 획득된 차로 변경 가능 거리를 초과하면 차로 변경이 가능하다고 판단한다.
다른 측면에 따른 차량은, 전방의 도로의 영상을 획득하여 영상 데이터를 출력하는 카메라; 장애물을 검출하여 장애물 데이터를 출력하는 장애물 검출부; 차량의 주행 정보를 검출하는 주행 정보 검출부; 영상 데이터에 기초하여 전방 차선의 곡률을 인식하고, 주행 정보에 기초하여 후방 차선의 곡률을 인식하고, 인식된 전방 차선의 곡률, 인식된 후방 차선의 곡률 및 장애물 데이터에 기초하여 차로 변경 가능성을 판단하고 판단된 차로 변경 가능성에 기초하여 조향, 감속 및 가속 중 적어도 하나를 제어하는 제어부; 제어부의 명령에 대응하여 조향을 수행하는 조향 장치; 제어부의 명령에 대응하여 감속을 수행하는 제동 장치; 및 제어부의 명령에 대응하여 가속을 수행하는 엔진을 포함한다.
차량의 제어부는, 장애물 데이터에 기초하여 타 차량의 위치 정보를 획득하고, 인식된 전방 차선의 곡률, 인식된 후방 차선의 곡률 및 타 차량의 위치 정보에 기초하여 타 차량이 주행하는 차로와 변경하고자 하는 차로와의 동일 여부를 판단한다.
차량의 제어부는, 장애물 데이터에 기초하여 타 차로를 주행하는 타 차량의 위치 정보를 획득하고, 획득된 타 차량의 위치 정보에 기초하여 타 차량과의 충돌까지의 시간, 타 차량과의 충돌까지의 거리 또는 차로 변경 가능 거리 중 하나를 타 차량과의 충돌 가능성을 판단하기 위한 정보로 획득한다.
차량의 제어부는, 타 차량이 전방의 타 차로에서 주행한다고 판단되면, 타 차량의 속도 정보를 획득하고, 획득된 속도 정보와 위치 정보에 기초하여 타 차량과의 충돌까지의 시간을 획득하며 획득된 충돌까지의 시간이 미리 정해진 기준 시간 이상이면 차로 변경이 가능하다고 판단한다.
차량의 제어부는, 타 차량이 횡방향으로 동일한 위치에서 주행하되 타 차로에서 주행한다고 판단되면, 타 차량의 속도 정보를 획득하고, 획득된 속도 정보에 기초하여 타 차량과의 충돌까지의 거리를 획득하며 획득된 충돌까지의 거리가 미리 정해진 기준 거리 이상이면 차로 변경이 가능하다고 판단한다.
차량의 제어부는, 타 차량이 후방의 타 차로에서 주행한다고 판단되면, 타 차량의 속도 정보를 획득하고, 획득된 속도 정보와 위치 정보에 기초하여 타 차량과의 거리를 획득하고, 반응 시간에 의한 이동 거리, 감속도에 의한 이동 거리 및 안전 거리에 기초하여 차로 변경 가능 거리를 획득하고, 획득된 거리가 획득된 차로 변경 가능 거리를 초과하면 차로 변경이 가능하다고 판단한다.
차량의 제어부는, 차량의 차로 변경이 불가능하다고 판단되면 타 차량의 속도 정보를 획득하고 획득된 타 차량의 속도 정보에 기초하여 감속 제어 신호 또는 가속 제어 신호의 출력을 제어한다.
차량은 표시부 및 사운드 출력부 중 적어도 하나를 더 포함하고, 제어부는 차량의 차로 변경이 불가능하다고 판단되면 충돌 방지에 대한 알림 정보의 출력을 제어하도록 표시부 및 사운드 출력부 중 적어도 하나를 제어한다.
다른 측면에 따른 차량의 제어 방법은, 전방의 도로의 영상을 획득하고, 획득된 도로의 영상에서 전방 차선의 곡률을 인식하고, 장애물 검출부에 의해 검출된 장애물 정보에 기초하여 타 차량의 위치 정보와 속도 정보를 획득하고, 주행 중 주행 속도 정보, 요레이트 정보 및 조향각 정보를 주기적으로 저장하고, 차로 변경이 필요하다고 판단되면 주기적으로 저장된 주행 속도 정보, 요레이트 정보 및 조향각 정보에 기초하여 후방 차선의 곡률을 인식하고, 인식된 전방 차선의 곡률, 인식된 후방 차선의 곡률 및 타 차량의 위치 정보와 속도 정보에 기초하여 차로 변경 가능성을 판단하고, 판단된 차로 변경 가능성에 기초하여 조향, 감속 및 가속 중 적어도 하나를 제어한다.
차로 변경 가능성을 판단하는 것은, 인식된 전방 차선의 곡률, 인식된 후방 차선의 곡률 및 타 차량의 위치 정보에 기초하여 타 차량이 주행하는 차로를 인식하고, 인식된 타 차량의 차로와 변경하고자 하는 차로와 동일한지 판단하고, 인식된 타 차량의 차로와 변경하고자 하는 차로와 동일하다고 판단되면 충돌 가능성을 판단하고, 충돌 가능성이 존재한다고 판단되면 차로 변경이 불가능하다고 판단하고, 충돌 가능성이 없다고 판단되면 차로 변경이 가능하다고 판단하는 것을 포함한다.
차량의 제어 방법은, 차로 변경이 가능하다고 판단되면 미리 획득된 목표 요레이트와 요레이트 검출부에서 검출된 요레이트에 기초하여 목표 조향각을 획득하고, 획득된 목표 조향각에 기초하여 조향을 제어하는 것을 더 포함한다.
차로 변경 가능성을 판단하는 것은, 타 차량이 후방의 타 차로에서 주행한다고 판단되면, 타 차량의 속도 정보를 획득하고, 획득된 속도 정보와 위치 정보에 기초하여 타 차량과의 거리를 획득하고, 반응 시간에 의한 이동 거리, 감속도에 의한 이동 거리 및 안전 거리에 기초하여 차로 변경 가능 거리를 획득하고, 획득된 거리가 획득된 차로 변경 가능 거리를 초과하면 차로 변경이 가능하다고 판단하는 것을 포함한다.
차량의 제어 방법은, 입력부를 통해 차로 변경 명령이 수신되면 인식된 전방 차선의 곡률, 인식된 후방 차선의 곡률 및 타 차량의 위치 정보와 속도 정보에 기초하여 차로 변경 가능성을 판단하고, 차로 변경 가능성에 대한 정보를 표시부 및 사운드 출력부 중 적어도 하나를 통해 출력하는 것을 더 포함한다.
본 발명은 후방 차선과 장애물의 인식을 통해 차로 변경의 가능성을 판단하여 출력함으로써 교통 사고의 위험성을 줄일 수 있고, 주행의 안전성을 향상시킬 수 있으며 자율 주행 제어 시 운전자의 긴장도를 낮출 수 있다.
본 발명은 장애물과 충돌이 발생하기 전에 운전자를 대신해 차로 변경, 가속 제어 및 제동 제어 중 어느 하나를 자동으로 수행함으로써 장애물과의 충돌을 방지할 수 있고 추가적인 상해 발생률을 줄일 수 있으며, 주행의 안정성을 향상시킬 수 있다.
이처럼 본 발명은 도로의 다양한 상황에 유연하게 대처할 수 있다.
본 발명은 하드웨어적인 구성이 추가되지 않은 상태에서 후방 차선을 인식할 수 있어 후방 차선 인식을 위한 장치 추가에 의한 원가 상승을 방지할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 운전자 보조 시스템 및 운전자 보조 시스템을 가지는 차량의 품질 및 상품성을 향상시킬 수 있고 나아가 사용자의 만족도를 높일 수 있으며 제품의 경쟁력을 확보할 수 있다.
도 1은 실시 예에 의한 차량의 구성도이다.
도 2은 실시 예에 의한 차량에 마련된 운전자 보조 시스템의 구성도이다.
도 3은 실시 예에 의한 차량의 운전자 보조 시스템에 포함된 카메라 및 레이더의 검출 영역의 예시도이다.
도 4는 실시 예에 따른 차량에 마련된 운전자 보조 시스템 중 차로 변경 보조 장치의 구성도이다.
도 5는 실시 예에 따른 차량에서 목표 조향각을 획득하기 위한 설명도이다.
도 6은 실시 예에 따른 차량의 제어 순서도이다.
도 7은 실시 예에 따른 차량에 의한 타 차량의 위치 인식 예시도이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시 예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 개시된 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시 예들 간에 중복되는 내용은 생략한다.
명세서에서 사용되는 '부, 모듈, 부재, 블록'이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시 예들에 따라 복수의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
단수의 표현은 문맥 상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참고하여 개시된 발명의 작용 원리 및 실시 예들에 대해 설명한다.
도 1은 실시 예에 의한 차량의 구성도이다.
실시 예에 따른 차량은 운전자의 운전 의지에 대응하여 주행하는 수동 주행 모드와, 목적지까지 자율적으로 주행하는 자율 주행 모드를 수행하는 차량일 수 있다.
본 실시 예에 따른 차량은, 수동 주행 모드로 주행을 수행할 때 차로 변경의 가능성에 대한 정보를 출력하거나, 자율 주행 모드로 주행을 수행할 때 차로 변경에 대한 가능성에 기초하여 차로 변경을 제어하는 차로 변경 보조 장치를 가진 차량일 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 차량(1)은 엔진(10)과, 변속기(20)와, 제동 장치(30)와, 조향 장치(40)를 포함한다.
엔진(10)은 실린더와 피스톤을 포함하며, 차량(1)이 주행하기 위한 동력을 생성할 수 있다.
변속기(20)는 복수 개의 기어들을 포함하며, 엔진(10)에 의하여 생성된 동력을 차륜까지 전달할 수 있다.
제동 장치(30)는 차륜과의 마찰을 통하여 차량(1)을 감속시키거나 차량(1)을 정지시킬 수 있다.
조향 장치(40)는 차량(1)의 주행 방향을 변경시킬 수 있다.
차량(1)은 복수 개의 전장 부품들을 포함할 수 있다.
예를 들어, 차량(1)은 엔진 관리 시스템(Engine Management System, EMS) (11)과, 변속기 제어 유닛(Transmission Control Unit, TCU) (21)과, 전자식 제동 제어 모듈(Electronic Brake Control Module) (31)과, 전자식 조향 장치(Electronic Power Steering, EPS) (41)과, 바디 컨트롤 모듈(Body Control Module, BCM)과, 운전자 보조 시스템(Driver Assistance System, DAS)을 더 포함한다.
엔진 관리 시스템(11)은 가속 페달을 통한 운전자의 가속 의지 또는 운전자 보조 시스템(100)의 요청에 응답하여 엔진(10)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 엔진 관리 시스템(11)은 엔진(10)의 토크를 제어할 수 있다.
변속기 제어 유닛(21)은 변속 레버를 통한 운전자의 변속 명령 및/또는 차량(1)의 주행 속도에 응답하여 변속기(20)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 변속기 제어 유닛(21)은 엔진(10)으로부터 차륜까지의 변속 비율을 조절할 수 있다.
전자식 제동 제어 모듈(31)은 제동 페달을 통한 운전자의 제동 의지 및/또는 차륜들의 슬립(slip)에 응답하여 제동 장치(30)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 전자식 제동 제어 모듈(31)은 차량(1)의 제동 시에 감지되는 차륜의 슬립에 응답하여 차륜의 제동을 일시적으로 해제할 수 있다(Anti-lock Braking Systems, ABS).
전자식 제동 제어 모듈(31)은 차량(1)의 조향 시에 감지되는 오버스티어링(oversteering) 및/또는 언더스티어링(understeering)에 응답하여 차륜의 제동을 선택적으로 해제할 수 있다(Electronic stability control, ESC).
또한, 전자식 제동 제어 모듈(31)은 차량(1)의 구동 시에 감지되는 차륜의 슬립에 응답하여 차륜을 일시적으로 제동할 수 있다(Traction Control System, TCS).
전자식 조향 제어 장치(41)는 스티어링 휠을 통한 운전자의 조향 의지에 응답하여 운전자가 쉽게 스티어링 휠을 조작할 수 있도록 조향 장치(40)의 동작을 보조할 수 있다.예를 들어, 전자식 조향 제어 장치(41)는 저속 주행 또는 주차 시에는 조향력을 감소시키고 고속 주행 시에는 조향력을 증가시키도록 조향 장치(40)의 동작을 보조할 수 있다.
바디 컨트롤 모듈(51)은 운전자에게 편의를 제공하거나 운전자의 안전을 보장하는 전장 부품들의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 바디 컨트롤 모듈(51)은 헤드 램프, 와이퍼, 클러스터, 다기능 스위치 및 방향 지시 램프 등을 제어할 수 있다.
운전자 보조 시스템(100)은 운전자가 차량(1)을 조작(구동, 제동, 조향)하는 것을 보조할 수 있다. 예를 들어, 운전자 보조 시스템(100)은 차량(1) 주변의 환경(예를 들어, 다른 차량, 보행자, 사이클리스트(cyclist), 차선, 도로 표지판 등)을 감지하고, 감지된 환경에 응답하여 차량(1)의 구동 및/또는 제동 및/또는 조향을 제어할 수 있다.
운전자 보조 시스템(100)은 운전자에게 다양한 기능을 제공할 수 있다. 예를 들어, 운전자 보조 시스템(100)은 차선 이탈 경고(Lane Departure Warning, LDW)와, 차선 유지 보조(Lane Keeping Assist, LKA)와, 상향등 보조(High Beam Assist, HBA)와, 자동 긴급 제동(Autonomous Emergency Braking, AEB)과, 교통 표지판 인식(Traffic Sign Recognition, TSR)과, 스마트 크루즈 컨트롤(Smart Cruise Control, SCC)과, 사각지대 감지(Blind Spot Detection, BSD) 등을 제공할 수 있다.
운전자 보조 시스템(100)은 장애물과의 충돌을 방지하기 위해 장애물과의 충돌에 대한 알림 정보를 출력하거나, 장애물을 회피하도록 하는 충돌 방지 장치(Collision Avoidance device)를 포함할 수 있다.
운전자 보조 시스템(100)은 차량 스스로 도로 환경을 인식하고, 장애물과 주행 상황을 판단하며, 장애물을 회피하면서 계획된 주행 경로에 따라 차량의 주행을 제어함으로써 자동으로 목적지까지 주행하도록 하는 자율 주행 제어 장치를 포함할 수 있다.
운전자 보조 시스템(100)은 차로 변경의 가능성에 대한 정보를 출력하거나, 차로 변경에 대한 가능성에 기초하여 차로 변경, 가속 및 감속 중 적어도 하나를 제어하는 차로 변경 보조 장치를 포함할 수 있다.
운전자 보조 시스템(100)은 차량(1) 주변의 영상 데이터를 획득하는 카메라 모듈(101)과, 차량(1) 주변의 장애물 데이터를 획득하는 레이더 모듈(102)을 포함한다.
카메라 모듈(101)은 카메라(101a)와 제어기(Electronic Control Unit, ECU) (101b)를 포함하며, 차량(1)의 전방을 촬영하고 다른 차량, 보행자, 사이클리스트, 차선, 도로 표지판 등을 인식할 수 있다.
레이더 모듈(102)은 레이더(102a)와 제어기(102b)를 포함하며, 차량(1) 주변의 장애물(예를 들어, 다른 차량, 보행자, 사이클리스트 등)의 상대 위치, 상대 속도 등을 획득할 수 있다.
이상의 전자 부품들은 차량용 통신 네트워크(NT)를 통하여 서로 통신할 수 있다. 예를 들어, 전장 부품들은 이더넷(Ethernet), 모스트(MOST, Media Oriented Systems Transport), 플렉스레이(Flexray), 캔(CAN, Controller Area Network), 린(LIN, Local Interconnect Network) 등을 통하여 데이터를 주고 받을 수 있다. 여기서 데이터는 차량의 주행 정보와 관련된 차량의 주행 데이터를 포함할 수 있다.
운전자 보조 시스템(100)은 엔진 관리 시스템(11), 전자식 제동 제어 모듈(31) 및 전자식 조향 제어 장치(41)에 각각 차량용 통신 네트워크(NT)를 통하여 구동 제어 신호, 제동 제어 신호 및 조향 제어 신호를 전송할 수 있다.
도 2은 실시 예에 의한 차량에 마련된 운전자 보조 시스템의 구성도이고, 도 3은 실시 예에 의한 차량의 운전자 보조 시스템에 포함된 카메라 및 레이더의 검출 영역의 예시도이다.
본 실시 예의 운전자 보조 시스템은, 차로 변경 시 장애물과의 충돌을 방지하기 위한 충돌 방지 기능을 수행할 수 있다. 즉 본 실시 예의 운전자 보조 시스템은 충돌 방지 장치일 수 있다.
본 실시 예의 운전자 보조 시스템은, 차로 변경 가능성에 대한 정보를 출력하거나, 차로 변경에 대한 가능성에 기초하여 차로 변경을 제어하는 차로 변경 보조 장치일 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 차량(1)은 제동 시스템(32)과, 조향 시스템(42)과, 운전자 보조 시스템(100)을 포함할 수 있다.
제동 시스템(32)은 도 1과 함께 설명된 전자식 제동 제어 모듈(31, 도 1 참조)과 제동 장치(30, 도 1 참조)를 포함하며, 조향 시스템(42)은 전자식 조향 장치(41, 도 1 참조)와 조향 장치(40, 도 1 참조)를 포함할 수 있다.
본 실시 예의 운전자 보조 시스템(100)은 카메라 모듈(101)의 카메라로써 전방 카메라(110)를 포함할 수 있고, 레이더 모듈(102)의 레이더로써 전방 레이더(120)와 복수 개의 코너 레이더(130: 131, 132, 133, 134)를 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 운전자 보조 시스템(100)은 차량(1)의 전방을 향하는 시야(field of view) (110a)를 확보하기 위한 전방 카메라(110)와, 전방 레이더(120)와, 복수 개의 코너 레이더(130)를 포함할 수 있다.
전방 카메라(110)는 차량(1)의 프론트 윈드 쉴드에 설치될 수 있다.
전방 카메라(110)는 차량(1)의 전방을 촬영하고, 차량(1) 전방의 영상 데이터를 획득할 수 있다. 차량(1) 전방의 영상 데이터는 차량(1) 전방에 위치하는 다른 차량, 보행자, 사이클리스트, 차선, 연석, 가드레일, 가로수 및 가로등 중 적어도 하나에 관한 위치 정보를 포함할 수 있다.
전방 카메라(110)는 복수의 렌즈들 및 이미지 센서를 포함할 수 있다. 이미지 센서는 광을 전기 신호로 변환하는 복수의 포토 다이오드들을 포함할 수 있으며, 복수의 포토 다이오드들이 2차원 매트릭스로 배치될 수 있다.
전방 카메라(110)는 제1제어부(140)와 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 전방 카메라(110)는 차량용 통신 네트워크(NT)를 통하여 제1제어부(140)와 연결되거나, 하드 와이어(hard wire)를 통하여 제1제어부(140)와 연결되거나, 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board, PCB)을 통하여 제1제어부(140)와 연결될 수 있다.
전방 카메라(110)는 차량(1) 전방의 영상 데이터를 제1제어부(140)로 전달할 수 있다.
전방 레이더(120)는 차량(1)의 전방을 향하는 감지 시야(field of sensing) (120a)을 가질 수 있다. 전방 레이더(120)는 예를 들어 차량(1)의 그릴(grille) 또는 범퍼(bumper)에 설치될 수 있다.
전방 레이더(120)는 차량(1)의 전방을 향하여 송신 전파를 방사하는 송신 안테나(또는 송신 안테나 어레이)와, 장애물에 반사된 반사 전파를 수신하는 수신 안테나(또는 수신 안테나 어레이)를 포함할 수 있다.
전방 레이더(120)는 송신 안테나에 의한 송신된 송신 전파와 수신 안테나에 의하여 수신된 반사 전파로부터 전방 레이더 데이터를 획득할 수 있다.
전방 레이더 데이터는 차량(1) 전방에 위치하는 다른 차량 또는 보행자 또는 사이클리스트에 관한 위치 정보 및 속도 정도를 포함할 수 있다.
전방 레이더(120)는 송신 전파와 반사 전파 사이의 위상 차이(또는 시간 차이)에 기초하여 장애물까지의 상대 거리를 산출하고, 송신 전파와 반사 전파 사이의 주파수 차이에 기초하여 장애물의 상대 속도를 산출할 수 있다.
전방 레이더(120)는 예를 들어 차량용 통신 네트워크(NT) 또는 하드 와이어 또는 인쇄 회로 기판을 통하여 제1제어부(140)와 연결될 수 있다. 전방 레이더(120)는 전방 레이더 데이터를 제1제어부(140)로 전달할 수 있다.
복수 개의 코너 레이더(130)는 차량(1)의 전방 우측에 설치되는 제1 코너 레이더(131)와, 차량(1)의 전방 좌측에 설치되는 제2 코너 레이더(132)와, 차량(1)의 후방 우측에 설치되는 제3 코너 레이더(133)와, 차량(1)의 후방 좌측에 설치되는 제4 코너 레이더(134)를 포함한다.
제1 코너 레이더(131)는 차량(1)의 전방 우측을 향하는 감지 시야(131a)를 가질 수 있다. 제1 코너 레이더(131)는 차량(1)의 전방 범퍼의 우측에 설치될 수 있다.
제2 코너 레이더(132)는 차량(1)의 전방 좌측을 향하는 감지 시야(132a)를 가질 수 있으며, 차량(1)의 전방 범퍼의 좌측에 설치될 수 있다.
제3 코너 레이더(133)는 차량(1)의 후방 우측을 향하는 감지 시야(133a)를 가질 수 있으며, 차량(1)의 후방 범퍼의 우측에 설치될 수 있다.
제4 코너 레이더(134)는 차량(1)의 후방 좌측을 향하는 감지 시야(134a)를 가질 수 있으며, 차량(1)의 후방 범퍼의 좌측에 설치될 수 있다.
제1, 제2, 제3 및 제4 코너 레이더들(131, 132, 133, 134) 각각은 송신 안테나와 수신 안테나를 포함할 수 있다.
제1, 제2, 제3 및 제4 코너 레이더들(131, 132, 133, 134)은 각각 제1 코너 레이더 데이터와 제2 코너 레이더 데이터와 제3 코너 레이더 데이터와 제4 코너 레이더 데이터를 획득할 수 있다.
제1 코너 레이더 데이터는 차량(1) 전방 우측에 위치하는 다른 차량, 보행자 또는 사이클리스트(이하 "장애물"이라 한다)에 관한 거리 정보 및 속도 정도를 포함할 수 있다.
제2 코너 레이더 데이터는 차량(1) 전방 좌측에 위치하는 장애물의 거리 정보 및 속도 정도를 포함할 수 있다.
제3 및 제4 코너 레이더 데이터는 차량(1) 후방 우측 및 차량(1) 후방 좌측에 위치하는 장애물의 거리 정보 및 속도 정보를 포함할 수 있다.
제1, 제2, 제3 및 제4 코너 레이더들(131, 132, 133, 134) 각각은 차량용 통신 네트워크(NT) 또는 하드 와이어 또는 인쇄 회로 기판을 통하여 제1제어부(140)와 연결될 수 있다. 제1, 제2, 제3 및 제4 코너 레이더들(131, 132, 133, 134)은 각각 제1, 제2, 제3 및 제4 코너 레이더 데이터를 제1제어부(140)로 전달할 수 있다.
제1제어부(140)는 카메라 모듈(101, 도 1 참조)의 제어기(101b, 도 1 참조) 및/또는 레이더 모듈(102, 도 1 참조)의 제어기(102b, 도 1 참조) 및/또는 별도의 통합 제어기를 포함할 수 있다.
제1제어부(140)는 프로세서(141)와 메모리(142)를 포함한다.
프로세서(141)는 전방 카메라(110)의 전방 영상 데이터와 전방 레이더(120)의 전방 레이더 데이터와 복수의 코너 레이더들(130)의 코너 레이더 데이터를 처리하고, 제동 시스템(32) 및 조향 시스템(42)을 제어하기 위한 제동 신호 및 조향 신호를 생성할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(141)는 전방 카메라(110)의 전방 영상 데이터를 처리하는 이미지 시그널 프로세서 및/또는 레이더들(120, 130)의 레이더 데이터를 처리하는 디지털 시그널 프로세서 및/또는 제동 신호와 조향 신호를 생성하는 마이크로 컨트롤 유닛(Micro Control Unit, MCU)를 포함할 수 있다.
프로세서(141)는 전방 카메라(110)의 전방 영상 데이터와 전방 레이더(120)의 전방 레이더 데이터에 기초하여 차량(1) 전방의 장애물들(예를 들어, 다른 차량, 보행자, 사이클리스트, 연석, 가드레일, 가로수, 가로등 등)을 감지할 수 있다.
구체적으로, 프로세서(141)는 전방 레이더(120)의 전방 레이더 데이터에 기초하여 차량(1) 전방의 장애물들의 위치 정보(거리 및 방향) 및 속도 정보(상대 속도)를 획득할 수 있다. 프로세서(141)는 전방 카메라(110)의 전방 영상 데이터에 기초하여 차량(1) 전방의 장애물들의 위치 정보(방향) 및 유형 정보(예를 들어, 장애물이 다른 차량인지, 또는 보행자인지, 또는 사이클리스트인지, 또는 연석인지, 또는 가드레일인지, 또는 가로수인지, 또는 가로등인지 등)를 획득할 수 있다.
또한, 프로세서(141)는 전방 영상 데이터에 의하여 감지된 장애물들을 전방 레이더 데이터에 의한 감지된 장애물에 매칭하고, 매칭 결과에 기초하여 차량(1)의 전방 장애물들의 유형 정보와 위치 정보와 속도 정보를 획득할 수 있다.
프로세서(141)는 전방 장애물들의 유형 정보와 위치 정보와 속도 정보에 기초하여 제동 신호와 조향 신호를 생성할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(141)는 전방 장애물들의 위치 정보(상대 거리)와 속도 정보(상대 속도)에 기초하여 차량(1)과 전방 장애물 사이의 충돌까지의 시간(Time to Collision, TTC)를 산출하고, 충돌까지의 시간과 미리 정해진 기준 시간 사이의 비교 결과에 기초하여 운전자에게 충돌을 경고하거나 제동 신호를 제동 시스템(32)으로 전송하거나, 조향 신호를 조향 시스템(42)에 전송할 수 있다.
미리 정해진 제1 기준 시간보다 작은 충돌까지의 시간에 응답하여, 프로세서(141)는 오디오 및/또는 디스플레이를 통한 경고를 출력하도록 할 수 있다.
미리 정해진 제2 기준 시간보다 작은 충돌까지의 시간에 응답하여, 프로세서(141)는 사전 제동 신호를 제동 시스템(32)으로 전송할 수 있다.
미리 정해진 제3 기준 시간보다 작은 충돌까지의 시간에 응답하여, 프로세서(141)는 긴급 제동 신호를 제동 시스템(32)으로 전송할 수 있다.이때, 제2 기준 시간은 제1 기준 시간보다 작고, 제3 기준 시간은 제2 기준 시간보다 작다.
프로세서(141)는 전방 장애물들의 위치 정보 중 방향 정보에 기초하여 조향 신호를 조향 시스템(42)에 전송할 수 있다.
다른 예로, 프로세서(141)는 전방 장애물들의 속도 정보(즉 상대 속도)에 기초하여 충돌까지의 거리(Distance to Collision, DTC)를 산출하고, 충돌까지의 거리와 전방 장애물들까지의 거리 사이의 비교 결과에 기초하여 운전자에게 충돌을 경고하거나 제동 신호를 제동 시스템(32)으로 전송할 수 있다.
프로세서(141)는 복수의 코너 레이더들(130)의 코너 레이더 데이터에 기초하여 차량(1) 측방(전방 우측, 전방 좌측, 후방 우측, 후방 좌측)의 장애물들의 위치 정보(거리 및 방향) 및 속도 정보(상대 속도)를 획득할 수 있다.
메모리(142)는 프로세서(141)가 영상 데이터를 처리하기 위한 프로그램 및/또는 데이터와, 레이더 데이터를 처리하기 위한 프로그램 및/또는 데이터와, 프로세서(141)가 제동 신호 및/또는 조향 신호를 생성하기 위한 프로그램 및/또는 데이터를 저장할 수 있다.
메모리(142)는 전방 카메라(110)로부터 수신된 영상 데이터 및/또는 레이더들(120, 130)로부터 수신된 레이더 데이터를 임시로 기억하고, 프로세서(141)의 영상 데이터 및/또는 레이더 데이터의 처리 결과를 임시로 기억할 수 있다.
메모리(142)는 S램(S-RAM), D램(D-RAM) 등의 휘발성 메모리뿐만 아니라 플래시 메모리, 롬(Read Only Memory, ROM), 이피롬(Erasable Programmable Read Only Memory: EPROM) 등의 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다.
도 4는 실시 예에 따른 차량에 마련된 운전자 보조 시스템(100) 중 차로 변경 보조 장치(200)의 구성도이다.
운전자 보조 시스템(100) 중 차로 변경 보조 장치(200)는, 영상 획득부(210), 장애물 검출부(220), 주행 정보 검출부(230), 입력부(240), 제2제어부(250), 저장부(251), 사운드 출력부(260) 및 표시부(270)를 포함하고, 제동 시스템(32) 및 조향 시스템(42)을 더 포함할 수 있다.
영상 획득부(210)는 도로의 영상을 획득하고, 획득된 영상의 정보를 제2제어부(250)에 전송한다. 여기서 영상의 정보는 영상 데이터일 수 있다.
영상 획득부(210)는 전방 카메라(110)를 포함할 수 있고, 전방 카메라(110)에 의해 촬영된 전방 영상 데이터로부터 도로의 영상 정보를 획득할 수 있고, 장애물의 형상을 획득할 수 있다.
여기서 도로의 영상 정보는 차선 영상을 포함할 수 있다.
그리고 장애물의 형상은, 장애물의 종류를 인식하기 위한 정보일 수 있다. 아울러, 전방 카메라에 의해 촬영된 영상 데이터로부터 장애물의 위치 정보 및 속도 정보를 획득하는 것도 가능하다.
영상 획득부(210)는 후방 카메라(미도시)를 포함할 수 있고, 후방 카메라에 의해 촬영된 후방 영상 데이터로부터 도로의 영상 정보를 획득할 수 있고, 장애물의 형상을 획득할 수 있다. 여기서 도로의 영상 정보는 차선 영상을 포함할 수 있다.
장애물 검출부(220)는 자 차량의 전방 및 좌우 측방의 장애물을 검출하고, 검출된 장애물에 대한 장애물 정보를 제2제어부(250)에 전송한다. 여기서 장애물 정보는 장애물의 위치 정보를 포함할 수 있고, 장애물의 위치 정보는 장애물과의 거리 및 장애물의 방향을 포함할 수 있다.
이러한 장애물 검출부(220)는 전방 레이더(120), 제1, 2 코너 레이더(131, 132)를 포함할 수 있다.
아울러 장애물 검출부(250)는 라이더 센서를 포함하는 것도 가능하다.
라이다(LiDAR: Light Detection And Ranging) 센서는 레이저 레이다(Laser Radar) 원리를 이용한 비접촉식 거리 검출 센서이다.
라이다 센서는 레이저를 송신하는 송신부와, 센서 범위 내에 존재하는 물체의 표면에 반사되어 돌아오는 레이저를 수신하는 수신부를 포함할 수 있다.
여기서 레이저는 단일레이저 펄스일 수 있다.
참고로, 라이다 센서는 레이더(RaDAR: Radio Detecting And Ranging) 센서에 비해 횡방향에 대한 감지 정확도가 높기 때문에 전방에 통로가 존재하는지 판단하는 과정의 정확도를 높일 수 있다.
장애물 검출부(250)는 초음파 센서를 포함할 수도 있다.
초음파 센서는 초음파를 일정시간 발생시킨 뒤 물체에 반사되어 돌아오는 신호를 검출한다. 이러한 초음파 센서는 근거리 범위 내에서 보행자 등의 장애물의 유무를 판별하는데 사용될 수 있다.
주행 정보 검출부(230)는 주행 속도 정보, 주행 방향 정보 및 요레이트 정보와 같은 차량의 주행 정보를 검출한다. 여기서 차량의 주행 정보는 차량의 이동 정보일 수 있다.
주행 정보 검출부(230)는 속도 검출부, 조향각 검출부 및 요레이트 검출부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
속도 검출부는 복수 개의 휠 속도 센서를 포함할 수 있다. 속도 검출부는 가속도 센서를 포함할 수 있다. 속도 검출부는 복수 개의 휠 속도 센서와 가속도 센서를 포함할 수 있다.
속도 검출부가 가속도 센서일 경우, 제2제어부(250)는 가속도 센서에 의해 검출된 정보에 기초하여 자 차량의 가속도를 획득하고 획득된 가속도에 기초하여 자 차량의 주행 속도를 획득하는 것도 가능하다.
속도 검출부가 가속도 센서와 복수 개의 휠 속도 센서일 경우, 제2제어부(250)는 가속도 센서에 의해 검출된 정보에 기초하여 자 차량의 가속도를 획득하고, 복수 개의 휠 속도 센서에 의해 획득된 속도 정보에 기초하여 자 차량의 주행 속도를 획득하는 것도 가능하다.
입력부(240)는 운전자가 직접 차량을 운전하는 수동 주행 모드와, 자동으로 주행하는 자율 주행 모드 중 어느 하나를 입력받고, 입력된 신호를 제2제어부(250)에 전송한다.
여기서 입력부(240)는 차량 내 헤드유닛 또는 센터페시아에 마련될 수 있고, 차량용 단말기에 마련될 수도 있다.
입력부(240)는 자율 주행 모드 시에 목적지의 정보를 입력받는 것도 가능하고, 주행 속도를 입력받는 것도 가능하다.
입력부(240)는 장애물과의 충돌 가능성을 알려주는 충돌 방지 알림 모드를 선택받을 수 있다.
입력부(240)는 수동 주행 모드의 수행 중 사용자로부터 차로 변경 가능성에 대한 알림 모드, 즉 차로 변경 알림 모드를 수신할 수 있다.
입력부(240)는 자율 주행 모드의 수행 중 사용자로부터 차로 변경 요청 정보를 수신하는 것도 가능하다. 이러한 입력부(240)는 멀티 펑션 스위치, 즉 스티어링 휠의 주변에 마련된 조작 레버일 수 있다. 멀티 펑션 스위치는 자율 주행 모드의 수행 시 사용자에 의해 조작될 수 있고, 이때 차로 변경 요청 신호를 생성할 수 있다.
생성된 차로 변경 요청 신호는, 우측 차로로 변경에 대한 신호 또는 좌측 차로로 변경에 대한 신호를 포함할 수 있다.
제2제어부(250)는 위치 수신부(280)에 의해 수신된 현재 위치 정보와 목적지 정보에 기초하여 현재 위치에서 목적지까지 경로를 생성하고 생성된 경로로 주행을 제어한다.
제2제어부(250)는 위치 수신부(280)에 의해 수신된 현재 위치 정보와 목적지 정보에 기초하여 현재 위치에서 목적지까지 경로를 생성하고 생성된 경로에 대한 정보 에 기초하여 주행을 제어한다.
제2제어부(250)는 자율 주행 제어 시, 도로의 영상 표시를 제어하거나, 장애물의 위치를 탑뷰 영상으로 표시하도록 표시부(270)를 제어하는 것도 가능하다.
제2제어부(250)는 자율 주행 모드의 수행 시에 미리 설정된 주행 속도로 주행하도록 제어하거나, 사용자에 의해 입력된 주행 속도로 주행하도록 제어할 수 있다.
제2제어부(250)는 주행 정보 검출부(230)의 속도 검출부에 의해 검출된 속도 정보에 기초하여 자 차량의 주행 속도를 주기적으로 획득하고 획득된 주행 속도가 미리 설정된 주행 속도로 유지되도록 가속 및 감속을 제어한다.
제2제어부(250)는 자율 주행 제어 시 도로의 영상 정보가 수신되면 영상 처리를 수행하여 도로의 차선을 인식하고, 인식된 차선의 위치 정보에 기초하여 자 차량이 주행하는 자 차로를 인식하며, 자 차로의 양 차선의 위치에 기초하여 자율 주행을 제어한다.
제2제어부(250)는 전방 카메라의 영상에서 전방의 차선을 인식하고, 후방 카메라의 영상에서 후방의 차선을 인식할 수 있다.
제2제어부(250)는 인식된 전방 차선에 대한 정보에 기초하여 전방 차선의 곡률을 인식할 수 있다. 제2제어부(250)는 인식된 후방 차선에 대한 정보에 기초하여 후방 차선의 곡률을 인식하는 것도 가능하다.
제2제어부(250)는 일정 시간 동안 검출된 주행 정보에 기초하여 후방 차선의 곡률을 인식할 수 있다. 여기서 주행 정보는 주행 속도, 조향각 및 요레이트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
주행 정보는 차량의 주행 상태에 대응하는 정보로서, 이동 시간의 변화에 따른 이동 거리 및 이동 방향 등을 예측하기 위한 정보일 수 있다.
제2제어부(250)는 일정 시간 동안 검출된 주행 정보에 기초하여 전방 차선의 곡률을 인식하는 것도 가능하다.
제2제어부(250)는 내비게이션 정보 중 경로 정보, 지도 정보 및 현재 위치 정보에 기초하여 전방 차선의 곡률과 후방 차선의 곡률을 인식하는 것도 가능하다.
제2제어부(250)는 인식된 전방 차선의 곡률과 인식된 후방 차선의 곡률을 비교하고, 인식된 전방 차선의 곡률과 인식된 후방 차선의 곡률이 동일하면 장애물의 위치 정보에 기초하여 차로 변경의 가능성을 판단한다.
제2제어부(250)는 인식된 전방 차선의 곡률과 인식된 후방 차선의 곡률을 비교하고, 인식된 전방 차선의 곡률과 인식된 후방 차선의 곡률이 상이하면 후방 차선의 곡률과 장애물의 위치 정보에 기초하여 차로 변경의 가능성을 판단한다.
제2제어부(250)는 인식된 전방 차선의 곡률과 인식된 후방 차선의 곡률 간의 곡률 차이 값을 획득하고 획득된 곡률 차이 값이 일정값 이상이면 후방 차선의 곡률과 장애물의 위치 정보에 기초하여 차로 변경의 가능성을 판단하는 것도 가능하다.
제2제어부(250)는 인식된 전방 차선의 곡률과 인식된 후방 차선의 곡률 간의 곡률 차이 값을 획득하고 획득된 곡률 차이 값이 일정값 미만이면 장애물의 위치 정보에 기초하여 차로 변경의 가능성을 판단하는 것도 가능하다.
제2제어부(250)는 장애물 검출부(220)에서 검출된 장애물 정보에 기초하여 장애물을 인식하고, 인식된 장애물의 장애물 정보에 기초하여 운전자에게 충돌을 경고하거나, 제동 신호를 제동 시스템(32)으로 전송하거나, 조향 신호를 조향 시스템(42)에 전송할 수 있다.
여기서 장애물 정보는 장애물의 존재 여부 정보와 장애물의 위치 정보를 포함할 수 있고, 장애물의 위치 정보는 장애물과의 거리 값 및 장애물의 방향을 포함할 수 있다.
장애물과의 거리는 자 차량과 장애물과의 상대 거리이며, 장애물의 방향은 자 차량과의 상대 방향일 수 있다.
제2제어부(250)는 장애물의 위치 정보가 수신되면 수신된 장애물의 위치 정보의 변화에 기초하여 장애물의 속도 정보를 획득한다.
즉 제2제어부(250)는 장애물 검출부에서 검출된 장애물의 위치 정보를 주기적으로 수신하고, 수신된 장애물의 위치 정보에서 장애물과의 거리 값을 주기적으로 획득하며, 주기적으로 획득된 장애물과의 거리 값으로부터 시간의 변화에 대응하는 거리 값의 변화를 획득하고, 획득된 거리 값의 변화로부터 장애물의 이동 속도에 대응하는 속도 정보를 획득할 수 있다.
제2제어부(250)는 획득된 장애물의 속도 정보에 기초하여 장애물이 정지 상태인지, 주행 상태인지에 대한 장애물의 상태 정보를 획득하는 것도 가능하고, 장애물의 상태 정보의 변경 여부를 판단하는 것도 가능하다.
여기서 장애물은, 자 차량의 앞 범퍼를 기준으로 자 차량보다 앞에 존재하는 장애물일 수 있고, 자 차량의 뒷 범퍼를 기준으로 자 차량보다 뒤에 존재하는 장애물일 수 있으며, 자 차로의 좌측 차로, 우측 차로에서 주행하는 장애물일 수 있다.
예를 들어 장애물은, 보행자, 자전거, 바이크, 타 차량일 수도 있고, 연석이나 가드레일일 수도 있으며, 가로등이나 가로수 일 수도 있다.
제2제어부(250)는 도로의 영상에 기초하여 장애물을 인식하고 영상 내 장애물의 크기 변화 및 위치 변화에 기초하여 장애물이 정지 상태인지, 주행 상태인지에 대한 장애물의 상태 정보를 획득하는 것도 가능하다.
제2제어부(250)는 주변의 장애물 인식 시, 도로 상의 장애물 중 자 차량의 자 차량의 전후좌우의 장애물을 인식할 수 있다.
제2제어부(250)는 제1차량(즉 자 차량(1))의 제1측 차로로 차로를 변경 제어할 때, 제1측 차로를 주행하는 전방의 제2차량이 존재하는지 판단하고, 제2차량이 존재한다고 판단되면 제2 차량의 위치 정보(상대 거리)와 속도 정보(상대 속도)에 기초하여 차량(1)과 제 2차량 사이의 충돌까지의 시간(Time to Collision, TTC)를 산출하고, 충돌까지의 시간이 미리 정해진 기준 시간 이상이라고 판단되면 차로 변경을 제어하고, 충돌까지의 시간이 미리 정해진 기준 시간 미만이라고 판단되면 제1측으로 차로 변경을 수행하지 않고, 현재 차로의 위치 정보에 기초하여 주행을 제어한다.
여기서 미리 정해진 기준 시간은 대략 3초일 수 있다.
제1측 차로는, 좌측 차로 또는 우측 차로일 수 있다.
제1측 차로를 주행하는 전방의 제2 차량은, 차량(1)의 앞 범퍼를 기준으로 설정 거리 이상 이격된 위치에서 주행하는 타 차량 중 차량(1)과 다른 차로에서 주행하는 타 차량일 수 있다.
제2제어부(250)는 제1차량의 차로의 제1측 차로로 차로를 변경 제어할 때, 제1 차량(1)과 이웃한 위치에서 주행하는 제3 차량이 존재하는지 판단하고, 제1측 차로에 제3차량이 존재한다고 판단되면 제3 차량의 속도 정보(즉 상대 속도)에 기초하여 충돌까지의 거리(Distance to Collision, DTC)를 산출하고, 충돌까지의 거리의 거리가 미리 정해진 거리 이상이라고 판단되면 차로 변경을 제어하고, 충돌까지의 거리가 미리 정해진 기준 거리 미만이라고 판단되면 차로 변경을 수행하지 않고, 현재 차로의 위치 정보에 기초하여 주행을 제어한다.
자 차량과 이웃한 위치에서 주행하는 제3 차량은, 차량(1)의 앞 범퍼를 기준으로 설정 거리 미만 이격된 위치에서 주행하는 타 차량 중 차량(1)과 다른 차로에서 주행하는 타 차량일 수 있다.
자 차량과 이웃한 위치에서 주행하는 제3 차량은, 차량(1)의 뒷 범퍼를 기준으로 설정 거리 미만 이격된 위치에서 주행하는 타 차량 중 차량(1)과 다른 차로에서 주행하는 타 차량일 수 있다.
제2제어부(250)는 제1차량의 차로의 제1측 차로로 차로를 변경 제어할 때, 자 차량(1)과 이웃한 위치에서 주행하는 제4 차량이 존재하는지 판단하고, 제4 차량이 존재한다고 판단되면 장애물 검출부에서 검출된 장애물 정보에 기초하여 제4차량과의 거리를 획득하고, 획득된 거리가 기준 거리 이상이라고 판단되면 차로 변경을 제어하고, 획득된 거리가 기준 거리 미만이라고 판단되면, 현재 차로의 위치 정보에 기초하여 주행을 제어하는 것도 가능하다.
제2제어부(250)는 제1측 차로로 차로를 변경 제어할 때, 제4 차량이 존재하는지 판단하고, 제4차량이 존재한다고 판단되면 차로 변경 가능 거리를 획득하고, 장애물 정보에 기초하여 제4차량과의 거리를 획득하며, 제4 차량과의 거리가 획득된 차로 변경 가능 거리를 초과하면 차로 변경을 제어하고 획득된 제4 차량과의 거리가 획득된 차로 변경 가능 거리 이하라고 판단되면, 현재 차로의 위치 정보에 기초하여 주행을 제어하는 것도 가능하다.
차로 변경 가능 거리(S)는 반응 시간에 의한 이동 거리(A), 감속도에 의한 이동 거리(B) 및 안전 거리(C )에 의해 획득될 수 있다.
차로 변경 가능 거리(S) =A+B+C
A=(Vrear - Vacsf) * Tb, B= (Vrear - Vacsf)2/(2*a), C= Vacsf*Tg
Vrear는 타 차량의 주행 속도, Vacsf는 조향 제어 시 차량의 주행 속도, 타 차량의 감속도(a)는 대략 3m/s2 이고, 차선 변경 시작 후 타 차량의 감속이 시작되는 시간(Tb)은 0.4s이며, 타 차량의 감속 후 자 차량과의 남은 갭(Tg)은 1s 일 수 있다.
제1측 차로를 주행하는 후방의 제4 차량은, 차량(1)의 뒷 범퍼를 기준으로 설정 거리 이상 이격된 위치에서 주행하는 타 차량 중 차량(1)과 다른 차로에서 주행하는 타 차량일 수 있다.
제1측 차로는, 좌측 차로 또는 우측 차로일 수 있다.
제2제어부(250)는 제1측 차로로 차로를 변경 제어할 때, 제1측 차로를 주행하는 후방의 제4 차량이 존재하는지 판단하고, 제4 차량이 존재한다고 판단되면 후방 차선의 곡률 정보를 확인하며, 확인된 곡률 정보와 타 차량의 위치 정보를 매칭시키고 매칭 결과에 기초하여 차로 변경 가능 여부를 판단한다.
제2제어부(250)는 확인된 곡률 정보와 제4 차량의 위치 정보를 매칭시킴으로써 차량의 후방의 좌측 또는 우측 차로에서 제4 차량이 주행하고 있는지를 판단할 수 있다.
제2제어부(250)는 충돌 알림 모드가 선택된 상태에서 타 차량과의 충돌 여부를 판단하고 장애물과의 충돌 여부에 대한 충돌 정보의 출력을 제어한다.
제2제어부(250)는 충돌 알림 모드가 선택된 상태에서 입력부를 통해 제1측으로의 차로 변경 신호가 수신되면 제1측에 대응하는 차로 변경 알림 램프의 점등을 제어하고, 제1측 차로를 주행하는 타 차량과의 충돌 여부를 판단하며 장애물과의 충돌 여부에 대한 충돌 알림 정보의 출력을 제어한다. 여기서 입력부는 스티어링 휠의 주변에 마련된 조작 레버일 수 있다.
제2제어부(250)는 자율 주행 모드가 선택된 상태에서 타 차로의 차량과의 충돌 여부를 판단하고 장애물과의 충돌 여부에 기초하여 가속 또는 감속을 제어한다.
제2제어부(250)는 자율 주행 모드가 선택된 상태에서 차로 변경을 제어할 때, 변경하고자 하는 타 차로를 주행하는 타 차량과의 충돌 여부를 판단하고, 타 차량과의 충돌 여부에 기초하여 가속 또는 감속을 제어하고 타 차량과의 충돌 여부에 기초하여 조향을 제어하면서 차로 변경을 제어한다.
제2제어부(250)는 자율 주행 모드가 선택된 상태에서 차로 변경을 제어할 때, 변경하고자 하는 타 차로를 주행하는 타 차량과의 충돌 여부를 판단하고, 타 차량과의 충돌 여부에 기초하여 차로 변경의 지연을 제어하는 것도 가능하다.
제2제어부(250)는 자율 주행 모드가 선택된 상태에서 차로 변경을 제어할 때, 타 차량과의 충돌 가능성이 없다고 판단되면 차로 변경 제어를 수행한다.
제2제어부(250)는 차로 변경을 제어할 때, 3차 방정식 형태로 차로 변경 경로를 생성하고 생성된 차로 변경 경로를 따라 주행하도록 조향을 제어할 수 있다.
제2제어부(250)는 인식된 차로의 양측 차선에 기초하여 추종 선을 생성하고 생성된 추종 선을 기준으로 차로 변경 경로를 생성할 수 있다.
즉 제2제어부(250)는 생성된 차로 변경 경로에 대응하는 목표 조향각을 획득하고 획득된 목표 조향각과 현재 검출된 조향각에 기초하여 조향을 제어할 수 있다.
목표 조향각 획득 식(도 5 참조)
Figure pat00001
제2제어부(250)는 변경하고자 하는 타 차로에 타 차량이 존재하고 타 차량과의 충돌 가능성이 존재한다고 판단되면 목표 주행 속도를 획득하고 획득된 목표 주행 속도에 기초하여 차량의 가속 또는 감속을 제어하는 것도 가능하다.
제2제어부(250)는 하이브리드 에이(Hybrid A*) 알고리즘을 이용하여 목표 주행 속도를 획득할 수 있다.
제2제어부(250)는 차량 모델을 이용한 피드 포워드(feed-forward) 값과 에러를 이용한 피드 백(feed-back) 값에 기초하여 목표 조향각과 목표 주행 속도를 획득하는 것도 가능하다.
제2제어부(250)는 미리 획득된 목표 요레이트와 요레이트 검출부에서 검출된 요레이트에 기초하여 목표 조향각을 획득하고 획득된 목표 조향각 및 조향각 검출부에서 검출된 조향각에 기초하여 목표 조향 각속도 오차를 획득하며 획득된 목표 조향각속도 오차에 기초하여 목표 조향 토크를 획득하며 획득된 목표 조향 토크를 기반으로 피드 포워드 제어를 수행하여 피드 포워드 조향 토크를 획득하고 획득된 피드 포워드 조향 토크에 기초하여 조향을 제어한다.
제2제어부(250)는 주행 속도와 미리 획득된 목표 요레이트에 기초하여 피드 포워드 조향각을 획득하는 것도 가능하다.
제2제어부(250)는 획득된 목표 조향각속도 오차에 기초하여 피드백 조향 토크를 획득하고 획득된 피드백 조향 토크에 기초하여 조향을 제어하는 것도 가능하다.
제2제어부(250)는 획득된 피드 포워드 조향 토크와 획득된 피드백 조향 토크에 기초하여 조향을 제어하는 것도 가능하다.
아울러, 제2제어부는 추종 선의 위치 정보에 대응하는 조향각만큼 조향 장치를 구동시키거나, 조향각 검출부의 검출 정보에 기초하여 조정될 추종 선의 위치에 도달할 때까지 조향 장치를 구동시킬 수 있다.
그리고 제2제어부는 자율 주행을 위한 추종 선의 위치 조정이 완료되면 조향 장치를 원 위치로 복귀시킨다.
자율 주행 제어 장치의 제2제어부(250)는 제동 시스템(32) 및 조향 시스템(42)과 통신을 수행하는 것도 가능하다.
제동 시스템(32)은 장애물과의 충돌을 방지하기 위해 제2제어부(250)의 제동 신호에 대응하여 제동을 수행할 수 있다.
제동 시스템(32)은 제2제어부(250)의 제동 신호에 기초하여 긴급 제동을 수행하는 것도 가능하다.
조향 시스템(42)은 제2제어부(250)의 조향 신호에 대응하여 이동 경로의 조정을 위해 조향을 수행할 수 있다.
저장부(251)는 타 차량과의 충돌 여부를 판단하기 위한 미리 정해진 기준 시간, 미리 정해진 기준 거리에 대한 정보를 저장할 수 있다.
저장부(251)는 일정 시간 동안의 주행 정보를 저장하되 주기적으로 주행 정보를 저장할 수 있다.
저장부(251)는 내비게이션 정보, 지도 정보 및 경로 정보를 저장하는 것도 가능하다.
이러한 저장부(251)는 캐쉬, ROM(Read Only Memory), PROM(Programmable ROM), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM) 및 플래시 메모리(Flash memory)와 같은 비휘발성 메모리 소자 또는 RAM(Random Access Memory)과 같은 휘발성 메모리 소자 또는 하드디스크 드라이브(HDD, Hard Disk Drive), CD-ROM과 같은 저장 매체 중 적어도 하나로 구현될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
저장부(251)는 제2제어부(250)와 관련하여 전술한 프로세서와 별개의 칩으로 구현된 메모리일 수 있고, 프로세서와 단일 칩으로 구현될 수도 있다.
사운드 출력부(260)는 제2제어부(250)의 제어 명령에 대응하여 사운드를 출력한다.
사운드 출력부(260)는 자 차로의 양 차선 중 적어도 하나의 차선을 침범한 장애물의 존재를 알리기 위한 경고음을 출력할 수 있다.
사운드 출력부(260)는 장애물과의 충돌 방지를 위한 경고음을 출력한다. 이러한 사운드 출력부(260)는 스피커일 수 있다.
표시부(270)는 제2제어부(250)의 제어 명령에 대응하여 영상을 표시하거나, 점등 및 소등을 수행할 있다.
표시부(270)는 도로의 영상을 표시하거나, 길 안내 정보, 지도 정보를 표시한다.
표시부(270)는 차량의 탑뷰 영상을 표시하는 것도 가능하다.
표시부(270)는 충돌 방지 알림 모드와 관련된 정보를 표시할 수 있다.
표시부(270)는 자율 주행 모드 또는 수동 주행 모드 등의 주행 모드와 관련된 정보를 표시할 수 있다.
이러한 표시부(270)는 LED 등과 같은 램프나 LCD등과 같은 평판 디스플레이 장치일 수 있다.
표시부(270)는 차량용 단말기에 마련될 디스플레이 패널일 수도 있다.
표시부(270)는 차선 외에 영상 획득부(210)에 의해 획득된 장애물을 표시하는 것도 가능하다.
위치 수신부(280)는 차량의 현재 위치를 획득하기 위한 정보를 수신한다.
위치 수신부(280)는 복수 개의 위성과 통신을 수행하는 GPS(Global Positioning System) 수신기일 수 있다. 여기서 GPS(Global Positioning System) 수신기는 복수의 GPS 위성의 신호를 수신하는 안테나 모듈을 포함하고, 복수의 GPS위성의 위치 신호에 대응하는 거리 및 시간 정보를 이용하여 현재의 위치를 획득하는 소프트웨어와, 획득된 차량의 위치 데이터를 출력하는 출력부를 포함할 수 있다.
도 6은 실시 예에 따른 차량에 마련된 운전자 보조 시스템 중 차로 변경 장치의 제어 순서도로, 도 7을 참조하여 설명한다.
차량은 주행 모드가 자율 주행 모드이면 현재 위치에서 사용자가 입력한 목적지까지 경로를 생성하고 생성된 경로로 주행을 제어한다.
차량은 자율 주행 시 영상 획득부(210)를 활성화시켜 도로의 영상을 획득하고 획득된 도로의 영상을 영상 처리하여 영상 내에서 전방 도로 상의 차선을 인식하며, 인식된 전방 도로의 차선의 위치에 기초하여 자 차로를 인식하고 인식된 자 차로를 추종하면서 자율적으로 주행을 수행(301)한다. 이때 차량은 자 차로를 이루는 양쪽 차선의 위치 정보에 기초하여 추종 선을 생성하고 생성된 추종 선을 추종하며 주행할 수 있다.
그리고 차량은 속도 검출부에서 검출된 속도 정보에 기초하여 차량의 주행 속도를 획득하고 획득된 주행 속도와 미리 설정된 주행 속도를 비교하고 획득된 주행 속도가 미리 설정된 주행 속도가 되도록 제동 및 가속을 제어하면서 주행을 수행할 수 있다. 여기서 미리 설정된 주행 속도는 사용자에 의해 설정된 속도일 수 있다.
차량은 영상 처리 시 영상 내에서 장애물을 인식할 수 있고 영상에 기초하여 인식된 장애물의 위치 정보를 획득할 수도 있다.
여기서 장애물은, 자 차량의 전방에 위치하되 타 차로에 위치하는 장애물로, 자 차량의 앞 범퍼를 기준으로 자 차량보다 앞에 존재하는 장애물이다. 예를 들어, 장애물은 보행자, 자전거, 바이크, 타 차량, 연석, 가드레일, 가로수 및 가로등 중 적어도 하나일 수 있다.
차량은 자 차량이 주행하는 자 차로와 장애물을 인식하면서 자율 주행을 제어한다.
차량은 주행을 수행할 때, 주기적으로 차량의 주행 정보를 저장하되 누적하여 저장할 수 있다. 여기서 차량의 주행 정보는 차량의 주행속도, 요레이트 및 조향각 등을 포함할 수 있다.
차량은 주행을 수행하면서 전방 카메라에서 획득된 영상에서 전방 차선을 인식하고 인식된 전방 차선에 대한 정보에 기초하여 전방 차선의 곡률을 인식하고 인식된 전방 차선의 곡률을 저장할 수 있다. 아울러 차량은 내비게이션 정보 중 생성된 경로에 대한 정보, 지도 정보 및 현재 위치 정보에 기초하여 전방 차선의 곡률을 인식하는 것도 가능하다.
차량은 목적지까지 생성된 경로를 따라 주행을 수행하면서 차선 변경이 필요한지 판단(302)하고, 차선 변경이 필요하다고 판단되면 일정 시간 동안 저장된 차량의 주행 정보를 확인하고 확인된 차량의 주행 정보에 기초하여 차량의 후방 도로의 차선을 인식(303)하고 인식된 후방 도로의 차선의 곡률을 인식(304)한다.
즉 차량은 일정 시간 동안 검출된 주행속도로 이동한 거리와, 일정 시간 동안의 조향각의 변화에 기초하여 주행했던 도로, 즉 후방 도로의 곡률을 인식할 수 있다.
차량은 차선 변경이 필요하다고 판단되면 일정 시간 동안 저장된 차량의 주행 정보를 확인하고 확인된 차량의 주행 정보에 기초하여 후방 차선의 곡률을 인식하는 것도 가능하다.
여기서 전방 차선의 곡률은 전방의 자 차로의 곡률과 대응하고, 후방 차선의 곡률은 후방의 자 차로의 곡률과 대응할 수 있다.
차량은 도로의 영상 및 장애물 검출부(220)의 장애물 정보에 기초하여 주변의 차로를 주행하는 타 차량을 인식(305)한다. 여기서 주변의 차로는, 자 차로의 좌측 차로, 또는 자 차로의 우측 차로일 수 있다.
차량은 장애물 검출부(220)에서 검출된 검출 정보에 기초하여 검출된 타 차량의 위치 정보를 획득할 수 있고, 획득된 타 차량의 위치 정보에 기초하여 타 차량이 자 차량(1)의 좌측 또는 우측에 존재하는지 판단한다.
타 차량이 자 차량의 좌측에 존재하는지 판단하는 것은, 자 차로의 좌측의 타 차로에서 주행하는 타 차량이 존재하는지 판단하는 것을 포함한다.
타 차량이 자 차량의 우측에 존재하는지 판단하는 것은, 자 차로의 우측의 타 차로에서 주행하는 타 차량이 존재하는지 판단하는 것을 포함한다.
차량은 주변에 타 차량이 존재한다고 판단되면 장애물 검출부(220) 중 전방 레이더(120)의 전방 레이더 데이터에 기초하여 차량(1) 장애물들의 위치 정보(거리 및 방향) 및 속도 정보(상대 속도)를 획득한다.
아울러 차량은 복수의 코너 레이더들(130)의 코너 레이더 데이터에 기초하여 차량(1) 측방(전방 우측, 전방 좌측, 좌측, 우측, 후방 우측, 후방 좌측)의 장애물들의 위치 정보(거리 및 방향) 및 속도 정보(상대 속도)를 획득할 수도 있다.
차량은 전방 카메라(110)의 전방 영상 데이터, 복수의 코너 레이더들(130)의 코너 레이더 데이터 및 전방 레이더(120)의 전방 레이더 데이터 중 적어도 하나에 기초하여 차량(1)의 주변의 장애물들의 위치 정보(거리 및 방향) 및 속도 정보(상대 속도)를 획득할 수 있다.
차량은 후방 차선의 곡률, 전방 차선의 곡률, 인식된 타 차량의 위치 정보 및 속도 정보에 기초하여 차로 변경이 가능한지 판단(306)한다. 여기서 차로 변경이 가능한지 판단하는 것은, 변경하고자 하는 차로를 주행하는 차량과 충돌 가능성이 존재하는지 판단하는 것을 포함할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 차량은 인식된 전방(F) 차선의 곡률과 인식된 후방 (R ) 차선의 곡률을 비교하고, 인식된 전방 차선의 곡률과 인식된 후방 차선의 곡률이 상이하면 후방 차선의 곡률과 타 차량의 위치 정보에 기초하여 타 차량이 자 차량과 동일 차로를 주행하고 있는지, 다른 차로를 주행하고 있는지를 판단한다.
예를 들어, 인식된 전방(F) 차선의 곡률과 인식된 후방 (R ) 차선의 곡률이 동일하거나, 인식된 전방(F) 차선의 곡률과 인식된 후방 (R ) 차선의 곡률의 차이 값이 일정값 미만일 때, 자 차량과 일정 각도 이상 어긋난 방향에서 주행하는 타 차량(2)의 주행 차로는 자 차량(1)의 주행 차로와 다를 수 있다.
여기서 인식된 전방(F) 차선의 곡률과 인식된 후방 (R ) 차선의 곡률이 동일하거나, 인식된 전방(F) 차선의 곡률과 인식된 후방 (R ) 차선의 곡률의 차이 값이 일정값 미만이라는 것은, 차량이 주행하는 도로가 직선 도로(r1)임을 의미할 수 있다.
하지만 인식된 전방(F) 차선의 곡률과 인식된 후방 (R ) 차선의 곡률이 상이하거나, 인식된 전방(F) 차선의 곡률과 인식된 후방 (R ) 차선의 곡률의 차이 값이 일정값 이상일 때, 자 차량과 일정 각도 이상 어긋난 방향에서 주행하는 타 차량(2)의 주행 차로는 자 차량(1)의 주행 차로와 동일할 수 있다.
여기서 인식된 전방(F) 차선의 곡률과 인식된 후방 (R ) 차선의 곡률이 상이하거나, 인식된 전방(F) 차선의 곡률과 인식된 후방 (R ) 차선의 곡률의 차이 값이 일정값 이상이라는 것은, 차량이 주행하는 도로가 곡선 도로(r2)임을 의미할 수 있다.
즉 차량은 인식된 전방 차선의 곡률과 인식된 후방 차선의 곡률이 상이하면 후방 차선의 곡률과 타 차량의 위치 정보에 기초하여 타 차량(2)이 자 차량(1)과 동일 차로를 주행하고 있는지, 다른 차로를 주행하고 있는지를 판단한다.
그리고 차량은 인식된 전방 차선의 곡률과 인식된 후방 차선의 곡률이 동일하면 타 차량의 위치 정보에 기초하여 타 차량(2)이 자 차량(1)과 동일 차로를 주행하고 있는지, 다른 차로를 주행하고 있는지를 판단한다.
차량은 후방 차선의 곡률, 전방 차선의 곡률, 인식된 타 차량의 위치 정보에 기초하여 변경하고자 하는 차로를 주행하고 있는 타 차량이 존재하는지를 판단하고, 변경하고자 하는 차로를 주행하는 타 차량이 존재한다고 판단되면 변경하고자 하는 차로를 주행하는 타 차량과의 충돌 가능성이 존재하는지 판단한다.
타 차량과의 충돌 가능성을 판단하는 구성을 좀 더 구체적으로 설명한다.
차량(제1차량(1))은 제1측 차로로 차로를 변경 제어할 때, 제1측 차로를 주행하는 전방의 제2차량이 존재하는지 판단하고, 제2차량이 존재한다고 판단되면 제2 차량의 위치 정보(상대 거리)와 속도 정보(상대 속도)에 기초하여 차량(1)과 제2 차량 사이의 충돌까지의 시간(Time to Collision, TTC)를 산출하고, 충돌까지의 시간이 미리 정해진 기준 시간 이상이라고 판단되면 충돌 가능성이 없다고 하고, 충돌까지의 시간이 미리 정해진 기준 시간 미만이라고 판단되면 충돌 가능성이 존재한다고 판단한다.
차량(즉 제1차량(1))은 자 차로의 제1측 차로로 차로를 변경 제어할 때, 제1 차량(1)과 이웃한 위치에서 주행하는 제3 차량이 존재하는지 판단하고, 제1측 차로에 제3차량이 존재한다고 판단되면 제3 차량의 속도 정보(즉 상대 속도)에 기초하여 충돌까지의 거리(Distance to Collision, DTC)를 산출하고, 충돌까지의 거리의 거리가 미리 정해진 거리 이상이라고 판단되면 충돌 가능성이 없다고 판단하고, 충돌까지의 거리가 미리 정해진 기준 거리 미만이라고 판단되면 충돌 가능성이 존재한다고 판단한다.
차량(즉 제1차량(1))은 자 차로의 제1측 차로로 차로를 변경 제어할 때, 제4 차량이 존재하는지 판단하고, 제4차량이 존재한다고 판단되면 차로 변경 가능 거리를 획득하고, 장애물 정보에 기초하여 제4차량과의 거리를 획득하며, 제4 차량과의 거리가 획득된 차로 변경 가능 거리를 초과하면 충돌 가능성이 없다고 판단하고, 획득된 제4 차량과의 거리가 획득된 차로 변경 가능 거리 이하라고 판단되면 충돌 가능성이 존재한다고 판단할 수 있다.
차로 변경 가능 거리(S)는 반응 시간에 의한 이동 거리(A), 감속도에 의한 이동 거리(B) 및 안전 거리(C )에 의해 획득될 수 있다.
차량은 타 차량과의 충돌 가능성이 존재한다고 판단되면 차로 변경이 불가능하다고 판단하고, 변경하고자 하는 차로를 주행하는 타 차량과 충돌 가능성이 존재하지 않는고 판단되면 차로 변경이 가능하다고 판단할 수 있다.
차량은 차로 변경이 불가능하다고 판단되면 차량의 주행 속도를 가속 제어하거나 감속 제어할 수 있다.
예를 들어, 좌측 차로로 변경하고자 할 때 후방 좌측을 주행하는 타 차로에 의해 차로 변경이 불가능하다고 판단되면, 차량은 주행 속도를 가속제어 한 후 차로 변경 여부를 다시 판단할 수 있다.
또한 좌측 차로로 변경하고자 할 때 전방 좌측을 주행하는 타 차로에 의해 차로 변경이 불가능하다고 판단되면, 차량은 주행 속도를 감속 제어 한 후 차로 변경 여부를 다시 판단할 수 있다.
즉 차량은 변경하고자 하는 차로와 타 차량의 상대 거리 및 상대 속도에 기초하여 자 차량의 주행속도를 감속 제어 또는 가속 제어한 후 차로 변경 여부를 다시 판단할 수 있다.
차량은 차로 변경이 가능하다고 판단되면 인식된 차로의 양측 차선에 기초하여 추종 선을 생성하고, 생성된 추종 선의 위치와 타 차로의 폭에 기초하여 새로운 추종 선을 생성하고, 새로운 추종 선을 따라 주행하되 미리 획득된 목표 요레이트와 요레이트 검출부에서 검출된 요레이트에 기초하여 목표 조향각을 획득(307)하고 획득된 목표 조향각에 기초하여 주행할 수 있다.
차량은 차로 변경이 가능하다고 판단되면 미리 생성된 추종 선 및 목표 조향 각을 기준으로 새로운 추종선을 생성함으로써 차로 변경 경로를 생성하되 3차 방정식 형태로 차로 변경 경로를 생성하고 생성된 차로 변경 경로를 따라 주행하도록 조향을 제어함으로써 차로 변경을 수행(308)할 수 있다.
차량은 차로 변경을 위해 조향을 제어할 때 변경하고자 하는 차로와 타 차량의 상대 거리 및 상대 속도에 기초하여 자 차량의 주행속도를 감속 제어 또는 가속 제어를 함께 수행할 수 있다.
아울러, 차량은 입력부를 통해 차로 변경 명령이 수신되면 전방 차선의 곡률, 후방 차선의 곡률 및 타 차량의 위치 정보에 기초하여 차로 변경 가능성을 판단하고 판단된 차로 변경 가능성에 대한 정보를 표시부 또는 사운드 출력부를 통해 표시하도록 한다.
차량은 타 차량과의 충돌 가능성이 존재한다고 판단되면 충돌 방지에 대한 알림 정보를 출력할 수 있다.
한편, 개시된 실시예들은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 저장하는 기록매체의 형태로 구현될 수 있다. 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행되었을 때, 프로그램 모듈을 생성하여 개시된 실시예들의 동작을 수행할 수 있다. 기록매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로 구현될 수 있다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 컴퓨터에 의하여 해독될 수 있는 명령어가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래시 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다.
이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다.본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
1: 차량
100: 운전자 보조 시스템
110: 전방 카메라
120: 전방 레이더
130: 코너 레이더
131: 제1 코너 레이더
132: 제2 코너 레이더
133: 제3 코너 레이더
134: 제4 코너 레이더
140: 제1제어부
200: 차로 변경 보조 장치
250: 제2제어부

Claims (19)

  1. 도로의 영상을 획득하여 영상 데이터를 출력하는 이미지 센서;
    라이다 센서와 레이더 센서를 포함하는 비 이미지 센서;
    차량의 주행 데이터를 수신하는 통신 네트워크; 및
    상기 영상 데이터, 상기 주행 데이터 및 상기 비 이미지 센서에 의해 센싱된 데이터를 프로세싱하는 프로세서를 포함하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 비 이미지 센서에 의해 센싱된 데이터에 기초하여 후방에서 주행하는 타 차량의 위치 정보를 획득하고, 상기 영상 데이터에 기초하여 전방 차선의 곡률을 인식하고, 상기 주행 데이터에 기초하여 후방 차선의 곡률을 인식하고, 상기 인식된 전방 차선의 곡률과 상기 인식된 후방 차선의 곡률 사이의 차이값을 획득하고 상기 획득한 차이값이 일정값 이상이면 상기 차량이 주행하는 도로를 곡선 도로로 인식하고, 상기 획득한 차이값이 상기 일정값 미만이면 상기 차량이 주행하는 도로를 직선 도로로 인식하고, 상기 차량이 주행하는 도로가 직선 도로이면 상기 타 차량의 위치 정보에 기초하여 상기 차량의 차로 변경 가능성을 판단하고, 상기 차량이 주행하는 도로가 곡선 도로이면 상기 타 차량의 위치 정보에 기초하여 상기 타 차량이 상기 차량과 상이한 차로를 주행하는 차량인지를 판단하고, 상기 타 차량이 상기 차량과 상이한 차로를 주행한다고 판단되면 상기 인식된 후방 차선의 곡률, 상기 인식된 전방 차로의 곡률, 상기 타 차량의 위치 정보 및 변경하고자 하는 차로의 정보에 기초하여 상기 차량의 차로 변경 가능성을 판단하고 상기 판단된 차로 변경 가능성에 기초하여 조향 제어 신호의 출력을 제어하는, 운전자 보조 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 차량의 차로 변경이 불가능하다고 판단되면 상기 타 차량의 속도 정보를 획득하고 상기 획득된 타 차량의 속도 정보에 기초하여 감속 제어 신호 또는 가속 제어 신호의 출력을 제어하는, 운전자 보조 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 차량의 차로 변경이 불가능하다고 판단되면 충돌 방지에 대한 알림 정보의 출력을 제어하는, 운전자 보조 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    미리 획득된 목표 요레이트와 요레이트 검출부에서 검출된 요레이트에 기초하여 목표 조향각을 획득하고 상기 획득된 목표 조향각에 대응하는 조향 제어 신호를 생성하는, 운전자 보조 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 타 차량의 속도 정보를 획득하고, 상기 획득된 속도 정보와 위치 정보에 기초하여 상기 타 차량과의 충돌까지의 시간을 획득하며 상기 획득된 충돌까지의 시간이 미리 정해진 기준 시간 이상이면 차로 변경이 가능하다고 판단하는, 운전자 보조 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 타 차량의 속도 정보를 획득하고, 상기 획득된 속도 정보에 기초하여 상기 타 차량과의 충돌까지의 거리를 획득하며 상기 획득된 충돌까지의 거리가 미리 정해진 기준 거리 이상이면 차로 변경이 가능하다고 판단하는, 운전자 보조 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 획득된 속도 정보와 위치 정보에 기초하여 상기 타 차량과의 거리를 획득하고, 반응 시간에 의한 이동 거리, 감속도에 의한 이동 거리 및 안전 거리에 기초하여 차로 변경 가능 거리를 획득하고, 상기 획득된 거리가 상기 획득된 차로 변경 가능 거리를 초과하면 차로 변경이 가능하다고 판단하는, 운전자 보조 시스템.
  8. 전방의 도로의 영상을 획득하여 영상 데이터를 출력하는 카메라;
    장애물을 검출하여 장애물 데이터를 출력하는 장애물 검출부;
    차량의 주행 정보를 검출하는 주행 정보 검출부;
    상기 장애물 검출부에서 검출된 장애물 데이터에 기초하여 후방에서 주행하는 타 차량을 인식하고, 상기 인식된 타 차량의 위치 정보를 획득하고, 상기 영상 데이터에 기초하여 전방 차선의 곡률을 인식하고, 상기 주행 정보에 기초하여 후방 차선의 곡률을 인식하고, 상기 인식된 전방 차선의 곡률과 상기 인식된 후방 차선의 곡률 사이의 차이값을 획득하고 상기 획득한 차이값이 일정값 이상이면 상기 차량이 주행하는 도로를 곡선 도로로 인식하고, 상기 획득한 차이값이 상기 일정값 미만이면 상기 차량이 주행하는 도로를 직선 도로로 인식하고, 상기 차량이 주행하는 도로가 직선 도로이면 상기 타 차량의 위치 정보에 기초하여 상기 차량의 차로 변경 가능성을 판단하고, 상기 차량이 주행하는 도로가 곡선 도로이면 상기 타 차량의 위치 정보에 기초하여 상기 타 차량이 상기 차량과 상이한 차로를 주행하는 차량인지를 판단하고, 상기 타 차량이 상기 차량과 상이한 차로를 주행한다고 판단되면 상기 인식된 후방 차선의 곡률, 상기 인식된 전방 차로의 곡률, 상기 타 차량의 위치 정보 및 변경하고자 하는 차로의 정보에 기초하여 차로 변경 가능성을 판단하고 상기 판단된 차로 변경 가능성에 기초하여 조향, 감속 및 가속 중 적어도 하나를 제어하는 제어부;
    상기 제어부의 명령에 대응하여 조향을 수행하는 조향 장치;
    상기 제어부의 명령에 대응하여 감속을 수행하는 제동 장치; 및
    상기 제어부의 명령에 대응하여 가속을 수행하는 엔진을 포함하는 차량.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 획득된 타 차량의 위치 정보에 기초하여 타 차량과의 충돌까지의 시간, 타 차량과의 충돌까지의 거리 또는 차로 변경 가능 거리 중 하나를 타 차량과의 충돌 가능성을 판단하기 위한 정보로 획득하는 차량.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 장애물 데이터에 기초하여 전방에서 주행하는 타 차량이 인식되면 상기 인식된 전방의 타 차량의 속도 정보를 획득하고, 상기 획득된 속도 정보와 위치 정보에 기초하여 상기 인식된 전방의 타 차량과의 충돌까지의 시간을 획득하며 상기 획득된 충돌까지의 시간이 미리 정해진 기준 시간 이상이면 차로 변경이 가능하다고 판단하는, 차량.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 인식된 전방의 타 차량이 횡방향으로 동일한 위치에서 주행하되 타 차로에서 주행한다고 판단되면, 상기 인식된 전방의 타 차량의 속도 정보를 획득하고, 상기 획득된 속도 정보에 기초하여 상기 인식된 전방의 타 차량과의 충돌까지의 거리를 획득하며 상기 획득된 충돌까지의 거리가 미리 정해진 기준 거리 이상이면 차로 변경이 가능하다고 판단하는, 차량.
  12. 제8 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 타 차량의 속도 정보를 획득하고, 상기 획득된 속도 정보와 위치 정보에 기초하여 상기 타 차량과의 거리를 획득하고, 반응 시간에 의한 이동 거리, 감속도에 의한 이동 거리 및 안전 거리에 기초하여 차로 변경 가능 거리를 획득하고, 상기 획득된 거리가 상기 획득된 차로 변경 가능 거리를 초과하면 차로 변경이 가능하다고 판단하는, 차량.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 차량의 차로 변경이 불가능하다고 판단되면 상기 타 차량의 속도 정보를 획득하고 상기 획득된 타 차량의 속도 정보에 기초하여 감속 제어 신호 또는 가속 제어 신호의 출력을 제어하는, 차량.
  14. 제 12 항에 있어서,
    표시부 및 사운드 출력부 중 적어도 하나를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 차량의 차로 변경이 불가능하다고 판단되면 충돌 방지에 대한 알림 정보의 출력을 제어하도록 상기 표시부 및 사운드 출력부 중 적어도 하나를 제어하는, 차량.
  15. 차량의 제어 방법에 있어서,
    전방의 도로의 영상을 획득하고,
    상기 획득된 도로의 영상에서 전방 차선의 곡률을 인식하고,
    장애물 검출부에 의해 검출된 장애물 정보에 기초하여 상기 차량의 후방에서 주행하는 타 차량의 위치 정보와 속도 정보를 획득하고,
    주행 중 주행 속도 정보, 요레이트 정보 및 조향각 정보를 주기적으로 저장하고,
    차로 변경이 필요하다고 판단되면 상기 주기적으로 저장된 주행 속도 정보, 요레이트 정보 및 조향각 정보에 기초하여 후방 차선의 곡률을 인식하고,
    상기 인식된 전방 차선의 곡률과 상기 인식된 후방 차선의 곡률 사이의 차이값을 획득하고,
    상기 획득한 차이값이 일정값 이상이면 상기 차량이 주행하는 도로를 곡선 도로로 인식하고,
    상기 획득한 차이값이 상기 일정값 미만이면 상기 차량이 주행하는 도로를 직선 도로로 인식하고,
    상기 차량이 주행하는 도로가 직선 도로이면 상기 타 차량의 위치 정보에 기초하여 상기 차량의 차로 변경 가능성을 판단하고,
    상기 차량이 주행하는 도로가 곡선 도로이면 상기 타 차량의 위치 정보에 기초하여 상기 타 차량이 상기 차량과 상이한 차로를 주행하는 차량인지를 판단하고,
    상기 타 차량이 상기 차량과 상이한 차로를 주행한다고 판단되면 상기 인식된 후방 차선의 곡률, 상기 인식된 전방 차로의 곡률, 상기 타 차량의 위치 정보 및 변경하고자 하는 차로의 정보에 기초하여 상기 차량의 차로 변경 가능성을 판단하고,
    상기 판단된 차로 변경 가능성에 기초하여 조향, 감속 및 가속 중 적어도 하나를 제어하는 차량의 제어 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 인식된 타 차량의 차로와 변경하고자 하는 차로와 동일한지 판단하고,
    상기 인식된 타 차량의 차로와 변경하고자 하는 차로와 동일하다고 판단되면 충돌 가능성을 판단하고,
    상기 충돌 가능성이 존재한다고 판단되면 차로 변경이 불가능하다고 판단하고,
    상기 충돌 가능성이 없다고 판단되면 차로 변경이 가능하다고 판단하는 것을 더 포함하는 차량의 제어 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 차로 변경이 가능하다고 판단되면 미리 획득된 목표 요레이트와 요레이트 검출부에서 검출된 요레이트에 기초하여 목표 조향각을 획득하고,
    상기 획득된 목표 조향각에 기초하여 조향을 제어하는 것을 더 포함하는 차량의 제어 방법.
  18. 제 15 항에 있어서, 상기 차로 변경 가능성을 판단하는 것은,
    상기 타 차량이 후방의 타 차로에서 주행한다고 판단되면, 상기 타 차량의 속도 정보를 획득하고,
    상기 획득된 속도 정보와 위치 정보에 기초하여 상기 타 차량과의 거리를 획득하고,
    반응 시간에 의한 이동 거리, 감속도에 의한 이동 거리 및 안전 거리에 기초하여 차로 변경 가능 거리를 획득하고,
    상기 획득된 거리가 상기 획득된 차로 변경 가능 거리를 초과하면 차로 변경이 가능하다고 판단하는 것을 포함하는 차량의 제어 방법.
  19. 제 15 항에 있어서,
    입력부를 통해 차로 변경 명령이 수신되면 상기 차로 변경 가능성에 대한 정보를 표시부 및 사운드 출력부 중 적어도 하나를 통해 출력하는 것을 더 포함하는 차량의 제어 방법.
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