KR20210096717A - 자율주행 차량의 가변 도로 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자율주행 차량이 운행하는 도로를 차선 별 서로 다른 운행 비용을 부과하도록 하여 전체 도로의 원활한 교통 상황을 유도한다.
본 발명의 일 측면에 자율주행 차량의 도로 가변 시스템은 적어도 하나의 차선을 형성하는 설정 영역 또는 설정 거리의 제1 도로, 상기 제1 도로를 주행하는 자율주행 차량, 및 상기 제1 도로의 운행요금을 산출하는 도로서버를 포함한다.

Description

자율주행 차량의 가변 도로 시스템{CHANGABLE ROAD SYSTEM FOR SELF DRIVING CARS}

본 발명은 가변 도로 시스템에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 자율주행 차량이 주행하는 도로에 차등 요금을 적용하는 자율주행 차량의 가변 도로 시스템에 대한 것이다.

자율주행 차량은 인간의 운전 없이 자동으로 주행할 수 있는 자동차이다. 자율주행 차량은 레이더, LIDAR(light detection and ranging), GPS, 카메라로 주위의 환경을 인식하여 목적지를 지정하는 것만으로 자율적으로 주행한다. 이미 실용화되고 있는 자율주행 차량으로는 이스라엘 군에서 운용되는 미리 설정된 경로를 순찰하는 무인 차량과 국외 광산이나 건설 현장 등에서 운용되고 있는 덤프 트럭 등의 무인 운행 시스템 등이 있다.

이러한 자율주행 차량의 첫 번째 핵심기술은 자율주행 차량 시스템과 Actual System이다. 실험실 내의 시뮬레이션뿐만 아니라 실제로 자율주행 차량 시스템을 구축하는 기술이며 구동장치인 가속기, 감속기 및 조향장치 등을 무인화 운행에 맞도록 구현하고, 자율주행 차량에 장착된 컴퓨터, 소프트웨어 그리고 하드웨어를 이용하여 제어를 가능하게 한다.

두 번째 핵심기술은 비전, 센서를 이용하여 시각정보를 입력받고 처리하는 것이다. 무인화 운행을 위한 자율 주행의 기본이 되는 것으로, 영상정보를 받아들이고 이 영상 중에서 필요한 정보를 추출해내는 기술이다. 이것은 CCD(charge-coupled device) 카메라뿐만 아니라 초음파 센서 및 레인지 필더 등의 센서를 사용하여 거리와 주행에 필요한 정보를 융합하여 분석 및 처리를 통해 장애물 회피와 돌발상황에 대처할 수 있게 한다.

세 번째 핵심기술은 통합관제 시스템과 운행감시 고장진단체계 기술이다. 이 기술은 차량의 운행을 감시하고 수시로 바뀌는 상황에 따라 적절한 명령을 내리는 운행감시체계를 구축하고, 개별적 프로세서 및 센서에서 발생되는 여러 상황을 분석하여 시스템의 고장을 진단하여 오퍼레이터에 대한 적절한 정보를 제공하거나 경보를 알리는 기능을 수행할 수 있게 한다.

네 번째 핵심기술은 지능제어 및 지능운행 장치이다. 이 기술은 무인운행기법으로 실제 차량모델을 이용한 수학적인 해석에 근거하여 제어명령을 생성하여 현재 자율주행 차량에 적용되고 있는 첫 번째 적용기술은 지능형 순향제어(ACC: Adaptive Cruise Control) 시스템이다. 지능형 순향제어는 레이다 가이드 기술에 기반을 두고 운전자가 페달을 조작하지 않아도 스스로 속도를 조절하여 앞차 또는 장애물과의 거리를 유지시켜주는 시스템이다. 운전자가 앞차와의 거리를 입력하면 자동차 전면에 부착된 장거리 레이다가 앞차의 위치를 탐지하여 일정속도를 유지하거나 감속, 가속하며 필요한 경우 완전히 정지하여 시야확보가 어려운 날씨에 유용하다.

다섯 번째 적용기술은 차선이탈방지 시스템이다. 이는 내부에 달린 카메라가 차선을 감지하여 의도하지 않은 이탈 상황을 운전자에게 알려주는 기술로 자율주행 차량에서는 도보와 중앙선을 구분하여 자동차가 차선을 따라 안전하게 주행할 수 있도록 해준다.

여섯 번째 적용기술은 주차보조 시스템이다. 이는 운전자가 어시스트 버튼을 탐색한 수 후진기어를 넣고 브레이크 페달을 밟으면 자동차가 조향장치 조절하여 후진 일렬주차를 도와주는 시스템이다. 차량 장착형 센서뿐만 아니라 인프라를 기반으로 출발지에서 주차공간까지 차량을 자동으로 유도하여 주차 시 불필요하게 소모되는 시간과 에너지를 절약해주어 소요비용과 환경오염을 최소화 해준다.

일곱 번째 적용기술은 자동주차 시스템이다. 이는 운전자가 주차장 앞에 차를 정지시킨 뒤 엔진을 끄고 내려서 리모콘 잠금 스위치를 2회 연속 누르면 자동차에 설치된 카메라가 차고의 반대편 벽에 미리 붙여놓은 반사경을 탐지해 적정한 접근 경로를 계산하여 스스로 주차를 하는 기술이다.

여덟 번째 적용 기술은 사각지대 정보 안내 시스템이다. 이는 자동차의 양측면에 장착된 센서가 사이드 미러로 보이지 않는 사각지대에 다른 차량이 있는지를 판단하여 운전자에게 경고를 해주는 것으로 복잡한 도로 상황에서 양측의 장애물 및 차량을 확인하여 차선을 변경하는 용도로 사용된다.

자율주행 차량의 가장 큰 장점은 주행속도와 교통 관리 자료가 일치하기 때문에 조절장치를 더욱 고르게 하여 반복정지를 피해 연료 효율에 도움을 준다는 것과 노인, 아동, 장애인 등 운전을 할 수 없는 이들도 이용할 수 있다는 것이다. 이외에도 장시간 운전으로 인한 피로를 해결해주고, 교통사고의 위험을 크게 줄일 수 있는 것과 도로의 교통 흐름이 빨라지고 교통 혼잡을 줄일 수 있다는 장점이 있다.

그런데, 복수의 자율주행 차량이 운행되는 경우에는 차량 간의 미차로 인해 교통 체증을 완전히 막기는 힘들 수 있다. 더욱 나아가 현재 논의가 활발히 되고 있는 자율주행 차량의 군집 주행에 의하는 경우에도 완벽한 교통 체증의 대안이 되기는 힘들 것이다. 따라서, 자율주행 중이더라도 사용자의 판단 또는 다른 연산 작용에 의해 자율주행 차량의 운행 경로를 변경하여 교통 체증을 분산할 필요성이 있지만 관련 연구는 미흡한 실정이다.

[선행기술문헌]

한국공개특허 제2016-0132789호(2016. 11. 21.)

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 도로에 차등적으로 요금을 적용하여 유료도로 또는 무료도로를 구획하고, 이들 도로 상의 주행 거리에 따라 주행 요금이 산출되도록 하는 자율주행 차량의 가변 도로 시스템을 제공하기 위함이다.

본 발명의 일 측면에 자율주행 차량의 도로 가변 시스템은 적어도 하나의 차선을 형성하는 설정 영역 또는 설정 거리의 제1 도로, 상기 제1 도로를 주행하는 자율주행 차량, 및 상기 제1 도로의 운행요금을 산출하는 도로서버를 포함한다.

이때, 상기 도로서버는 상기 제1 도로를 구성하는 차선에 따라 다른 요금을 산정할 수 있다.

또한, 상기 도로서버는 상기 제1 도로의 원활 또는 정체 여부를 판단하여 상기 제1 도로의 운행요금을 산출할 수 있다.

또한, 상기 도로서버는 상기 제1 도로를 구성하는 각 차선별로 각각 원활 또는 정체 여부를 따로 판단하여 각 차선별 운행요금을 산출할 수 있다.

또한, 상기 도로서버는 상기 자율주행 차량의 상기 제2 도로 및 다른 도로의 운행내용을 수집하여 전체 도로 운임을 산정할 수 있다.

또한, 상기 자율주행 차량은 감지부를 더 포함하고, 상기 감지부는 자율주행 차량의 운행 도로 또는 운행 차선을 감지하고, 감지된 데이터는 암호화되어 도로서버로 전송될 수 있다.

또한, 상기 자율주행 차량은 출력부를 포함하고, 상기 출력부는 상기 자율주행 차량의 실시간 주행요금을 도로서버로부터 수신받아 표시할 수 있다.

본 발명은 자율주행 차량이 운행하는 도로를 차선 별 서로 다른 운행 비용을 부과하도록 하여 전체 도로의 원활한 교통 상황을 유도한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 차량의 가변 도로 시스템의 개념을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 차량의 가변 도로 시스템의 구성도이다.
도 3은 도 2에서의 출력부를 더욱 상세하게 도시한 구성도이다.
도 4는 도 2에서의 감지부를 더욱 상세하게 도시한 구성도이다.
도 5는 도 2에서의 도로서버를 더욱 상세하게 도시한 구성도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 당업자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하여 상세하게 설명한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

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 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 차량의 가변 도로 시스템(1000)을 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 차량의 가변 도로 시스템의 개념을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 차량의 가변 도로 시스템의 구성도이며, 도 3은 도 2에서의 출력부를 더욱 상세하게 도시한 구성도이고, 도 4는 도 2에서의 감지부를 더욱 상세하게 도시한 구성도이며, 도 5는 도 2에서의 도로서버를 더욱 상세하게 도시한 구성도이다.

우선, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 차량의 가변 도로 시스템(1000)은 적어도 하나의 차선(d1 내지 d4)을 형성하는 설정영역 또는 설정거리의 제1 도로(10), 제1 도로(10)를 주행하는 자율주행 차량(100), 및 제1 도로의 운행요금을 산출하는 도로서버(200)를 포함하여 이루어진다.

즉, 본 실시예에 따른 가변 도로 시스템(1000)은 도 1에서와 같이 운행서버(200)가 각 차선의 교통 상황에 따라 차선 별로 서로 다른 요금을 부과하도록 할 수 있다. 즉, 도로서버(200)는 제1 도로(10)의 원활 또는 정체 여부를 판단하여 제1 도로(1)의 운행요금을 산출하거나, 도로서버(10)는 제1 도로(10)를 구성하는 각 차선별로 각각 원활 또는 정체 여부를 따로 판단하여 각 차선별 운행요금을 산출할 수 있다.

도 1에서는 차선1(d1)이 상대적으로 가장 정체가 이루어지는 영역이므로 도로서버(10)는 이 구간에서의 요금을 부과하지 않을 수 있다. 차선4(d4)는 가장 원활한 교통 상황을 보이는 부분이므로 가장 높은 등급의 요금을 부과하도록 한다. 한편, 요금의 등급차이는 클 수록 좋으며 차선1 또는 차선4의 경우에는 당초부터 유료 또는 무료로 요금을 고정하여 운영하는 것이 바람직할 수 있다. 그렇지 않은 경우에는 자율주행 차량의 사용자가 항상 보다 원활한 곳으로의 차선 진입을 시도할 것이므로 오히려 전체적인 흐름을 억제하는 양상이 나올 것이기 때문이다.

차선 2,3(d2,d3)은 당초부터 가변적으로 운행하는 것이 바람직하다. 도 1에서는 차선2(d2)가 차선3(d3)보다 상대적으로 덜 막히는 것으로 보이게 되는데 이때 도로서버는 이러한 점을 감지하여 차선2(d2)의 실시간 운행요금을 차선3(d3)보다 작게 형성할 수 있다. 이때, 제1 도로(10)은 설정영역 또는 설정거리에 따라 형성되기 때문에 자율주행 차량(100)이 설정영역 또는 설정거리를 벗어나는 경우에는 도로서버는 요금 체계를 다시 산정하게 된다.

자율주행 차량(100)은 출력부(110), 감지부(120), 통신부(130), 입력부(140), 및 제어부(150) 를 포함하여 이루어진다. 이때, 출력부(110)는 요금출력부(111), 광고출력부(112) 및 증강출력부(113)를 포함하여 이루어진다.

요금출력부(111)는 도로서버로부터 전송받은 운행요금을 실시간의 차량 내부 등에 출력하도록 하여 사용자의 주행 비용에 대한 안내를 수행하도록 한다. 광고출력부(112)는 무료 차선을 이용하는 자율주행 차량에 광고를 출력하여 광고비와 미청구 도로이용비용을 상계하도록 한다. 증강출력부(113)은 주위에 함께 운행 하는 차량을 서로 다르게 그룹핑하여 디스플레이 장치를 통해 보여주는데 이때의 그룹핑은 운행 요금에 따라 구별되는 것이 가자아 바람직하다.

감지부(120)는 자율주행을 위해 레이더(121) 또는 라이다(122)를 포함하고, 위치 정보의 공유를 위해 GPS(124)를 필수적으로 포함하고, 카메라(123)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

레이더(121)는 자율주행 차량에 안테나를 장착하여 레이더 탐지 동작을 수행하면서 무인으로 이동 가능한 장치를 의미한다. 레이더(121)는 구비된 안테나를 이용하여 레이더 탐지 동작만을 수행하는 것에 한정되는 것은 아니며, 라이다(122) 및 카메라(123)와 같이 주변 환경을 센싱할 수 있는 복수의 센서 또는 복합 센서와 같은 형태로 구현될 수 있다. 레이더(121)는 주변 환경을 센싱하여 주변 센싱정보를 생성하고, 주변 센싱정보를 기반으로 주행 방향에 존재하는 오브젝트인 도로, 타차량, 사람 및 무생물을 판단한다.

라이다(122)는 레이저 펄스를 발사하고, 그 빛이 주위의 대상 물체에서 반사되어 돌아오는 것을 받아 물체까지의 거리 등을 측정함으로써 주변의 모습을 정밀하게 그려내는 장치이다. 라이다(122)는 레이저 펄스를 지표면에 발사해서 돌아오는 시간을 측정함으로써 반사 지점의 공간 위치를 분석하여 지형을 측량하면, 구조물에 따라 반사되어 돌아오는 시간이 다르므로 이로부터 광학영상으로는 얻기 어려운 3차원 모델을 얻을 수 있다.

라이다(122)는 레이저, 스캐너, 수신기, 위치 확인 시스템으로 이루어지는데, 레이저의 파장은 600-1000nm을 사용한다. 스캐너는 주위를 재빠르게 훑어서 정보를 얻도록 하는 부분이다. 수신기는 돌아오는 빛을 감지하는 부분으로, 수신기가 가지는 빛에 대한 민감도는 라이다의 성능을 좌우하는 주요한 요인이다. 근본적으로 수신기는 광자를 감지하여 이를 증폭하는 역할을 한다. 위치 확인 시스템은 3차원 영상을 구현하기 위해서 수신기가 놓여 있는 위치 좌표와 방향을 확인하는 역할을 수행한다.

또한, 레이더(121), 라이더(122), 카메라(123), 및 GPS(124)는 현재 운행하고 있는 도로 정보, 차선 정보 및 위치 정보를 통신부(130)를 통해 도로서버에 전송한다. 이를 바탕으로 도로서버는 정밀한 차선별 운행비용을 산출할 수 있게 된다. 이때, 제어부(150)는 차선 정보 및 위치 정보에서 불필요한 부분을 삭제 후 차선 이용 정보만 암호화하여 도로서버(200)에 전송할 수 있다. 따라서, 불필요한 개인정보의 수집이 방지되도록 한다.

도로서버(200)는 가변차선요금산정모듈(210) 및 차량요금산정모듈(200)으로 이루어진다.

가변차선요금산정모듈(210)은 제1 도로(10) 및 각 차선에 대하여 모니터링하여 실시간으로 각 차선의 요금을 산정하는 역할을 수행한다. 전술한 바와 같이 일부 차선은 처음부터 무료 또는 유료로 산정하는 것이 바람직하고 일부 차선만 가변되도록 운행하는 것이 원활한 흐름을 야기할 수 있어 바람직하다. 또한, 가변차선요금산정모듈(210)은 제1 도로(10) 뿐만 아니라 연결된 다른 도로의 요금을 산정할 수 있음은 물론이다. 이 경우에는 별도의 통상적 교통 관제 모니터링 시스템이 더욱 필요하다.

차량요금산정모듈(220)은 자율주행 차량(100)의 통신부(130)와 통신하여 감지부(120)가 수신한 전체 도로 정보, 차선 정보 및 위치 정보를 수신받아 자율주행 차량의 실제 운행 차선 및 도로에 따른 차량요금을 산정한다. 산정된 요금은 전술한 바와 같이 출력부(110)가 자율주행 차량에 표시하게 된다.

이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

1000: 자율주행 차량의 가변 도로 시스템
100: 자율주행 차량
110: 출력부
111: 요금출력부
112: 광고출력부
113: 증강출력부
120; 감지부
121: 레이더
122: 라이다
123: 카메라
124: GPS
130: 통신부
140: 입력부
150: 제어부
200: 도로서버
210: 가변차선요금산정모듈
220: 차량요금산정모듈

Claims (7)

1. 자율주행 차량의 도로 가변 시스템에 있어서,
   적어도 하나의 차선을 형성하는 설정 영역 또는 설정 거리의 제1 도로;
   상기 제1 도로를 주행하는 자율주행 차량; 및
   상기 제1 도로의 운행요금을 산출하는 도로서버;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 도로 가변 시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 도로서버는 상기 제1 도로를 구성하는 차선에 따라 다른 요금을 산정할 수 있는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 도로 가변 시스템.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 도로서버는 상기 제1 도로의 원활 또는 정체 여부를 판단하여 상기 제1 도로의 운행요금을 산출하는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 도로 가변 시스템.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 도로서버는 상기 제1 도로를 구성하는 각 차선별로 각각 원활 또는 정체 여부를 따로 판단하여 각 차선별 운행요금을 산출하는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 도로 가변 시스템.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 도로서버는 상기 자율주행 차량의 상기 제2 도로 및 다른 도로의 운행내용을 수집하여 전체 도로 운임을 산정하는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 도로 가변 시스템.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 자율주행 차량은 감지부를 더 포함하고, 상기 감지부는 자율주행 차량의 운행 도로 또는 운행 차선을 감지하고, 감지된 데이터는 암호화되어 도로서버로 전송되는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 도로 가변 시스템.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 자율주행 차량은 출력부를 포함하고, 상기 출력부는 상기 자율주행 차량의 실시간 주행요금을 도로서버로부터 수신받아 표시하는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 도로 가변 시스템.
   

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