KR20210134127A - 자율 주행 제어 방법 및 장치 - Google Patents

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KR20210134127A
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steering wheel
gaze
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이동휘
유수정
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현대자동차주식회사
기아 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 자율 주행 차량의 자율 주행 제어 방법은 자율 주행 모드에서 운전자 전방 주시 여부를 판단하는 단계와 상기 운전자 전방 주시 여부에 대한 판단 결과에 기초하여 제1 스티어링 휠 토크 임계치 및 제1 토크 유지 시간을 설정하는 단계와 상기 제1 스티어링 휠 토크 임계치 및 상기 제1 토크 유지 시간에 기반하여 운전자 개입 여부를 판단하는 단계와 상기 운전자 개입 판단 시 상기 자율 주행 모드에서 수동 주행 모드로 전환하는 단계를 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명은 자율 주행 중 운전자 개입을 보다 정확하게 판별할 수 있는 장점이 있다.

Description

자율 주행 제어 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING AUTONOMOUS DRIVING}
본 발명은 자율 주행 차량 제어에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자율 주행 기능을 정상적으로 수행할 수 없는 상황 발생 시 시스템에서 운전자로의 제어권 이양을 위한 전환 요구 경고 알람 출력 후 운전자 개입 여부를 정확하게 판별하는 기술에 관한 것이다.
자율 주행 차량은 주행 중 실시간 변화하는 주변 상황에 따라 적응적으로 대처할 수 있는 능력이 요구된다.
자율 주행 차량의 양산 및 활성화를 위해서는 무엇보다 신뢰할 수 있는 판단 제어 기능이 요구된다.
현재 양산되고 있는 레벨2 수준의 자율 주행 시스템들은 운전자의 전방 주시가 필수이므로 운전자가 스티어링 휠을 파지하지 않는 경우 소정 핸드오프(Hand-off) 경고 알람을 출력하고, 운전자의 조향 개입 여부를 운전자의 스티어링 휠 조작에 따른 조향 토크 값의 변화로 판단하였다.
레벨 3 수준의 자율 주행 차량은 자율 주행이 활성화된 상태에서 시스템에서 운전자로의 제어권 이양이 필요한 것으로 판단한 경우, 전환 요구(TD : Transition Demand) 경고 알람을 출력할 수 있다.
전환 요구 경고 알람 출력 후 운전자 개입이 확인되면, 자율 주행 차량은 운전자가 제어권을 이양 받아 수동 운전할 준비가 완료된 것으로 판단하고, 자율 주행을 해제할 수 있다.
하지만, 레벨 3 수준의 자율 주행 차량은 운전자의 자율 주행 중 운전자의 핸드 오프를 허용하므로, 운전자가 실수로 스티어링 휠을 조작하여 조향 개입을 한 것을 제어권을 이양 받기 위해 운전자가 개입한 것으로 오판할 수 있다.
이는 운전자가 수동 운전을 할 준비가 되어 있지 않은 상태에서 자율 주행이 해제되므로 사고 위험을 증가시킬 수 있다.
따라서, 자율 주행 중 운전자의 개입에 대해서 보다 명확하고 정확하게 판단할 수 있는 자율 주행 제어 방법이 요구되고 있다.
본 발명의 실시 예는 자율 주행 제어 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 실시 예는 제어권 이양을 위한 전환 요구(TD: Transition Demand) 경고 알람 출력 후 운전자 개입을 판단하는 것이 가능한 자율 주행 제어 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 실시 예는 운전자의 전방 주시 상태 판단에 따라 운전자 개입 판단을 위한 임계 토크 값 및 스티어링 개입 시간을 동적으로 변경하는 것이 가능한 자율 주행 제어 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 SAE(Society of Automotive Engineers) 레벨 3 수준의 자율 주행 차량에서 제어권 이양을 위한 운전자 개입 보다 정확하고 빠르게 판단하는 것이 가능한 자율 주행 제어 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 자율 주행 제어 방법은 자율 주행 모드에서 운전자 전방 주시 여부를 판단하는 단계와 상기 운전자 전방 주시 여부에 대한 판단 결과에 기초하여 제1 스티어링 휠 토크 임계치 및 제1 토크 유지 시간을 설정하는 단계와 상기 제1 스티어링 휠 토크 임계치 및 상기 제1 토크 유지 시간에 기반하여 운전자 개입 여부를 판단하는 단계와 상기 운전자 개입 판단 시 상기 자율 주행 모드에서 수동 주행 모드로 전환하는 단계를 포함할 수 있다.
실시 예로, 상기 자율 주행 제어 방법은 상기 자율 주행 모드에서 제어권 이양 요청을 위한 경고 알람이 필요한지 판단하는 단계와 상기 경고 알람이 필요하면, 위험 최소화 전략 주행 모드로 진입 후 자율 주행을 유지하는 단계와 상기 위험 최소화 전략 주행 모드에서 운전자 전방 주시 여부를 판단하는 단계와 상기 운전자 전방 주시 정도에 기초하여 제2 스티어링 휠 토크 임계치 및 제2 토크 유지 시간을 가변적으로 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시 예로, 상기 위험 최소화 전략 주행 모드에 진입 후 유지되는 상기 자율 주행은 차로 유지 감속 주행을 포함할 수 있다.
실시 예로, 상기 운전자 전방 주시인 상태에 상응하는 상기 제1 스티어링 휠 토크 임계치가 상기 운전자 전방 주시가 아닌 상태에 상응하는 상기 제1 스티어링 휠 토크 임계치보다 작은 값으로 설정될 수 있다.
실시 예로, 상기 운전자 전방 주시인 상태에 상응하는 상기 제1 토크 유지 시간은 상기 운전자 전방 주시가 아닌 상태에 상응하는 상기 제1 토크 유지 시간보다 짧은 시간으로 설정될 수 있다.
실시 예로, 상기 제1 스티어링 휠 토크 임계치가 상기 제2 스티어링 휠 토크 임계치보다 큰 값으로 설정될 수 있다.
실시 예로, 상기 제1 토크 유지 시간이 상기 제2 토크 유지 시간보다 긴 시간으로 설정될 수 있다.
실시 예로, 상기 위험 최소화 전략 주행 모드로 진입 후 상기 경고 알람을 출력하고, 상기 제2 스티어링 휠 토크 임계치 및 제2 토크 유지 시간에 기반하여 상기 운전자 개입으로 판단한 경우, 상기 경고 알람을 해제하고 상기 수동 주행 모드로 진입할 수 있다.
실시 예로, 상기 운전자 전방 주시 여부에 대한 판단 기준은 상기 자율 주행 중 감지되는 위험 상황에 따라 상이할 수 있다.
실시 예로, 상기 운전자 전방 주시 여부를 판단하는 단계는 전방 충돌 위험에 대해서는 윈드쉴드 전방 쪽 시선을 전방 주시로 판단하는 단계와 좌측 충돌 위험에 대해서는 좌측 충돌 방향 쪽 시선을 전방 주시로 판단하는 단계와 우측 충돌 위험에 대해서는 우측 충돌 방향 쪽 시선을 전방 주시로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 자율 주행 제어 장치는 자율 주행을 제어하는 자율 주행 제어기와 상기 자율 주행 중 운전자 전방 주시 상태를 모니터링하는 운전자 시선 감지부를 포함하고, 상기 자율 주행 제어기는 상기 자율 주행 중 제어권 이양을 위한 경고 알람 필요 여부를 판단하는 제어권 이양 판단부와 상기 운전자 전방 주시 여부에 대한 판단 결과에 기초하여 제1 스티어링 휠 토크 임계치 및 제1 토크 유지 시간을 설정하는 제어 명령부와 상기 제1 스티어링 휠 토크 임계치 및 상기 제2 토크 유지 시간에 기반하여 운전자 개입 여부를 판단하는 운전자 개입 판단부를 포함하고, 상기 제어 명령부가 상기 운전자 개입 판단 시 자율 주행 모드에서 수동 주행 모드로 전환시킬 수 있다.
실시 예로, 상기 제어 명령부는 상기 경고 알람이 출력되면 위험 최소화 전략 주행 모드로 진입 후 자율 주행을 유지시키고, 상기 위험 최소화 전략 주행 모드에서 상기 운전자 전방 주시 정도에 기초하여 제2 스티어링 휠 토크 임계치 및 제2 토크 유지 시간을 가변 설정할 수 있다.
실시 예로, 상기 위험 최소화 전략 주행 모드에 진입 후 유지되는 상기 자율 주행은 차로 유지 감속 주행을 포함할 수 있다.
실시 예로, 상기 운전자 전방 주시인 상태에 상응하는 상기 제1 스티어링 휠 토크 임계치가 상기 운전자 전방 주시가 아닌 상태에 상응하는 상기 제1 스티어링 휠 토크 임계치보다 작은 값으로 설정될 수 있다.
실시 예로, 상기 운전자 전방 주시인 상태에 상응하는 상기 제1 토크 유지 시간은 상기 운전자 전방 주시가 아닌 상태에 상응하는 상기 제1 토크 유지 시간보다 짧은 시간으로 설정될 수 있다.
실시 예로, 상기 제1 스티어링 휠 토크 임계치가 상기 제2 스티어링 휠 토크 임계치보다 큰 값으로 설정될 수 있다.
실시 예로, 상기 제1 토크 유지 시간이 상기 제2 토크 유지 시간보다 긴 시간으로 설정될 수 있다.
실시 예로, 상기 자율 주행 제어 장치는 상기 위험 최소화 전략 주행 모드로 진입 후 상기 경고 알람을 출력하는 경고 알람부를 더 포함하고, 상기 제2 스티어링 휠 토크 임계치 및 제2 토크 유지 시간에 기반하여 상기 운전자 개입으로 판단된 경우, 상기 제어 명령부는 상기 경고 알람을 해제하고 상기 수동 주행 모드로 진입할 수 있다.
실시 예로, 상기 운전자 전방 주시 여부에 대한 판단 기준은 상기 자율 주행 중 감지되는 위험 상황에 따라 상이할 수 있다.
실시 예로, 상기 운전자 시선 감지부는 전방 충돌 위험에 대해서는 윈드쉴드 전방 쪽 시선을 전방 주시로 판단하고, 좌측 충돌 위험에 대해서는 좌측 충돌 방향 쪽 시선을 전방 주시로 판단하고,우측 충돌 위험에 대해서는 우측 충돌 방향 쪽 시선을 전방 주시로 판단할 수 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 자율 주행 제어 방법 및 장치를 제공하는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 제어권 이양을 위한 전환 요구(TD: Transition Demand) 경고 알람 출력 후 운전자 개입을 보다 정확하게 판단하는 것이 가능한 자율 주행 제어 방법 및 장치를 제공하는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 운전자의 전방 주시 상태 판단에 따라 운전자 개입 판단을 위한 임계 토크 값 및 스티어링 개입 시간을 동적으로 변경 가능하게 함으로써, TD 발생 후 운전자 개입을 보다 정확하게 판단할 수 있는 자율 주행 제어 방법 및 장치를 제공하는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 SAE(Society of Automotive Engineers) 레벨 3 수준의 자율 주행 차량에서 제어권 이양을 위한 운전자 개입 보다 정확하고 빠르게 판단하는 것이 가능한 자율 주행 제어 방법 및 장치를 제공하는 장점이 있다.
이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자율 주행 차량의 자동화 레벨이 정의된 테이블이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자율 주행 제어 장치의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자율 주행 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자율 주행 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예 따른 자율 주행 제어 장치에서의 TD 발생 여부에 따른 자율 주행 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 자율 주행 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 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 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시 예들을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자율 주행 차량의 자동화 레벨이 정의된 테이블이다.
자율 주행 차량은 자동차 스스로 주행 환경을 인지하여 위험을 판단하고 주행 경로를 제어하면서 운전자의 주행조작을 최소화하며 차량 스스로 운전하는 차량을 의미한다.
궁극적으로, 자율 주행 차량은 사람의 영향 없이 주행, 조종 및 주차가 가능한 차량을 의미하며, 자율 주행 자량의 핵심 토대인 자율 주행 기술-즉, 운전자의 능동적인 제어나 모니터링 없이도 차량을 운행할 수 있는 능력-이 최고도로 발전된 상태에 있는 차량에 초점을 맞춘 것이다.
하지만, 현재의 자율 주행 차량의 개념은 완전한 의미의 자율 주행 차량으로 가는 상기 도 1에 도시된 바와 같이, 중단 단계의 자동화 단계를 포함할 수 있으며, 완전 자율 주행 차량의 양산 및 상용화를 전제로 하는 목표지향적 개념에 해당한다.
본 발명에 따른 자율 주행 제어 방법은 상기 도 1에 도시된 자율 주행의 자동화 단계 중 level 3(조건부 자율 주행)에 해당되는 자율 주행 차량에 적용될 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않고, 제어권 이양 상황이 발생할 수 있는 다른 레벨의 자율 주행 차량에도 적용될 수 있다.
미국 자동차 기술자 협회인 SAE(Society of Automotive Engineers) 기준 자율 주행 차량의 자동화 레벨은 상기 도 1의 표와 같이 분류될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자율 주행 제어 장치의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 자율 주행 제어 장치(200)는 GPS 수신기(201), 레이다(Radar)/라이다(Lidar)(202), 외부 카메라(203), 실내 카메라(204), 운전자 시선 감지부(205), 스티어링 휠 조작 감지부(206), 자율 주행 제어기(210), 조향 제어기(220), 조향기(221), 가감속 제어기(230), 가속기(241), 감속기(242), 경고 알람부(240) 및 스티어링 휠(250)을 포함하여 구성될 수 있다.
자율 주행 제어기(210)는 정밀 측위부(211), 인지부(212), 제어 명령부(213), 제어권 이양 판단부(214) 및 운전자 개입 판단부(215)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 도 2에 도시된 자율 주행 제어 장치(200)의 구성 요소들은 모두가 반드시 필수적인 구성 요소는 아닐 수 있으며, 그보다 많거나 적은 구성 요소들을 포함하여 구성될 수도 있다.
GPS 수신기(201)는 측위 위성으로부터 측위 신호를 수신할 수 있다.
레이다/라이다(202)는 차량 주변의 물체를 감지할 수 있다. 레이다/라이다(202)는 차량의 전방, 측방 및 후방의 물체를 감지하고, 감지된 물체까지의 거리를 산출하고, 감지된 물체가 정적 객체인지 동적 객체인지를 구별하고, 감지된 동적 객체의 이동 속도가 얼마인지 측정하고, 감지된 동적 객체가 보행자인지 차량인지 구별하고, 고해상도 지형 스캔을 통해 주행 도로 및 시설물의 상태를 확인하기 위한 용도 등으로 사용될 수 있다.
외부 카메라(203)는 차량 외부에 장착되어 차량의 전방, 측방 및 후방의 영상을 촬영할 수 있다. 이를 위해, 차량에는 복수의 외부 카메라(203)가 구비될 수 있다. 실내 카메라(203)에 의해 촬영된 영상은 차선 구별, 차량 주변 물체 식별, 증강 현실 구현 등의 용도로 사용될 수 있다.
실내 카메라(203)는 차량 실내 일측에 장착되어 운전자의 모습을 촬영할 수 있다.
실내 카메라(203)에 의해 촬영된 영상은 운전자의 시선 방향, 운전자의 졸음 음전 등을 모니터링하기 위한 용도로 사용될 수 있다.
운전자 시선 감지부(205)는 자율 주행 제어기(210)의 제어 신호에 따라 실내 카메라(203)에 의해 촬영된 영상을 분석하여 운전자의 시선 방향을 감지할 수 있다.
실시 예에 따른, 운전자 시선 감지부(205)는 상황에 따라 적응적으로 운전자의 전방 주시를 판단할 수 있다.
일 예로, 자율 주행 중 전방 주행 문제-예를 들면, 전방에 보행자/야생 동물 출현, 장애물 발견 등의 위험 상황을 포함함-로 인해 시스템에서 운전자로의 제어권 이양을 요청하는 경고 알람-즉, TD- 메시지가 출력된 경우, 운전자 시선 감지부(205)는 운전자 시선이 윈드실드 정면을 주시하고 있는 경우, 전방 주시로 판단할 수 있다.
다른 일 예로, 자율 주행 중 우측 차선으로부터의 차량 끼어들기(Cut-in)에 의해서 제어권 이양 경고가 발생한 경우, 운전자 시선 감지부(205)는 운전자가 윈드쉴드를 통해 우측에서 끼어드는 타 차량을 인지한 것으로 판단할 수 있는 운전자의 우측 방향 시선을 전방 주시로 판단할 수 있다.
또 다른 일 예로, 자율 주행 중 좌측 차선으로부터의 차량 끼어들기(Cut-in)에 의해서 제어권 이양 경고가 발생한 경우, 운전자 시선 감지부(205)는 운전자가 윈드쉴드를 통해 좌측에서 끼어드는 타 차량을 인지한 것으로 판단할 수 있는 운전자의 좌측 방향 시선을 전방 주시로 판단할 수 있다.
스티어링 휠 조작 감지부(206)는 운전자의 스티어링 휠(250) 조작 여부를 감지할 수 있다.
일 예로, 스티어링 휠(250)에는 운전자의 스티어링 휠(250) 파지 상태를 감지할 수 있는 터치 센서가 구비될 수 있다. 이 경우, 스티어링 휠 조작 감지부(206)는 터치 센서의 센싱 정보에 기초하여 운전자의 스티어링 휠(250) 조작 여부를 판별할 수 있다.
다른 일 예로, 스티어링 휠 조작 감지부(206)는 스티어링 휠(250)의 토크 변화를 감지할 수 있다. 스티어링 휠 조작 감지부(206)는 소정 기준치 이상의 스티어링 휠(250)의 토크 변화가 감지된 경우, 운전자가 스티어링 휠(250)을 조작한 것으로 판단할 수 있다.
하지만, 운전자가 스티어링 휠 조작이 의도적인지 아니면 실수에 의한 것인지가 구별될 필요가 있다.
운전자 개입 판단부(215)는 운전자가 스티어링 휠 조작이 감지된 경우, 해당 스티어링 휠 조작이 의도적인지 아니면 실수에 의한 것인지가 구별하여 제어권을 이양 받기 위한 운전자 개입인지 여부를 판별할 수 있다.
운전자 개입 여부 판단 방법은 후술할 도면들의 설명을 통해 보다 명확해질 것이다.
정밀 측위부(211)는 GPS 수신기(201)로부터의 측위 신호 및 미리 저장된 정밀 지도 정보를 이용하여 차량의 현재 위치를 결정하고, 결정된 차량의 현재 위치를 정밀 지도상에 매핑할 수 있다.
인지부(212)는 레이다/라이다(202)로부터의 센싱 정보 및 외부 카메라(203)에 의해 촬영된 영상 정보에 기초하여 차선을 인지하고, 차량 주행 차량, 차량 주변 장애물, 보행자 등을 식별할 수 있다.
제어 명령부(213)는 인지부(212)의 인지 결과에 기초하여 요구 명령 값을 산출하고, 조향 제어기(220) 및 가감속 제어기(230)에 산출된 요구 명령 값에 상응하는 소정 제어 신호를 전송할 수 있다.
제어 명령부(213)는 운전자 전방 주시 여부에 대한 판단 결과에 기초하여 스티어링 휠 토크 임계치 및 토크 유지 시간을 동적으로 설정할 수 있다.
제어권 이양 판단부(214)는 인지부(212)의 인지 결과, 차량 내부 상태 등에 기반하여 시스템에서 운전자로의 제어권 이양이 필요한지 여부를 판단할 수 있다.
판단 결과, 제어권 이양이 필요한 경우, 제어권 이양 판단부(214)는 경고 알람부(240)에 소정 제어 신호를 송출하여 운전자로의 제어권 이양을 요청하는 소정 경고 알람 메시지가 출력되도록 제어할 수 있다.
운전자 개입 판단부(215)는 스티어링 휠 토크 임계치 및 토크 유지 시간에 기반하여 운전자 개입 여부를 판단할 수 있다.
제어명령부(213)는 운전자 개입으로 판단된 경우 자율 주행 모드에서 수동 주행 모드로 전환하여 운전자에게 제어권을 이양할 수 있다.
운전자 개입 판단부(215)는 경고 알람 메시지 출력 여부에 따라 운전자 개입 여부에 대한 판단 기준을 상이하게 적용할 수 있다. 일 예로, 경고 알람 메시지 출력된 경우, 운전자 개입 판단부(215)는 보다 빠르고 정확하게 제어권 이양이 이루어질 수 있도록 제어할 수 있다.
경고 알람 메시지 출력 여부에 따른 세부적인 운전자 개입 판단 방법은 후술할 도 3 내지 6의 설명을 통해 보다 명확해질 것이다.
조향 제어기(220)는 자율 주행 차량의 횡방향 거동을 담당하는 제어기이다. 조향 제어기(220)는 자율주행제어기(210)의 제어명령부(213)에서 송출하는 횡방향 제어 요구 명령 값에 대해서 조향기(221)를 제어할 수 있다.
여기서, 조향기(221)은 차량의 횡방향 거동을 위한 액츄에이터(Actuator)를 포함할 수 있다.
가감속 제어기(230)는 자율 주행 차량의 종방향 거동을 담당하는 제어기이다. 가감속 제어기(230)는 자율주행제어기(210)의 제어명령부(213)에서 송출하는 종방향 제어 요구 명령 값에 대해서 가속기(241) 및(또는) 감속기(242)를 제어할 수 있다. 여기서, 가속기(241)는 엑셀레이터(Accelerator)를 포함하고, 감속기(242)는 브레이크(Brake)를 포함할 수 있다.
경고 알람부(240)는 제어권 이양을 위한 경고 알람 메시지-즉, TD 메시지-를 출력할 수 있다. 운전자는 자율 주행 모드에서 제어권 이양 요청 경고 알람에 따라 제어권을 이양 받아 수동 운전 모드로 전환시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자율 주행 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
상세하게, 도 3은 자율 주행 중 운전자 개입 여부를 판단하여 시스템에서 운전자로 제어권을 이양하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
자율 주행 중 운전자 개입이 확인된 경우 시스템 입장에서는 제어권을 시스템에서 운전자로 이양해야 한다.
하지만, 운전자가 실수로 스티어링 휠을 조작한 경우, 제어권이 시스템에서 운전자로 자동 이양되는 경우에는 사고 발생 위험이 높아진다.
따라서, 자율 주행 중 실제 운전자가 의지를 가지고 스티어링 휠을 작동했는지 운전자의 의지와 상관 없이 실수로 스티어링 휠이 조작되었는지 여부를 판단하는 것은 자율 주행 시스템의 신뢰성에 중요한 문제일 수 있다.
도 3을 참조하면, 장치(200)는 자율 주행 모드로 동작 중 스티어링 휠 조작 여부를 모니터링할 수 있다(S310).
장치(200)는 스티어링 휠 조작이 감지된 경우, 스티어링 휠 토크 값 측정을 시작할 수 있다(S320).
일 예로, 장치(200)는 스티어링 휠 일측에 구비된 터치 센서를 통해 운전자의 스티어링 휠 파지 동작을 감지함으로써 운전자의 스티어링 휠 조작 여부를 판단할 수 있다.
다른 일 예로, 장치(200)는 스티어링 토크 값의 변화를 감지함으로써, 운전자의 스티어링 휠 조작 여부를 판단할 수도 있다.
장치(200)는 스티어링 휠 조작이 감지되면, 스티어링 휠 토크 값 측정을 시작할 수 있다(S330).
장치(200)는 측정된 스티어링 토크 값이 제1 임계치 이상인지 판단할 수 있다(S340).
판단 결과, 제1 임계치 이상이면, 장치(200)는 제1 히스테리시스(Hysteresis) 타이머를 구동시킬 수 있다(S350).
제1 히스테리시스 타이머가 만료되면, 장치(200)는 시스템에서 운전자로 제어권을 이양하여 수동 주행 모드로 진입할 수 있다(S360 내지 S370).
상기한 350 단계에서, 제1 히스테리시트 타이머 구동 중 측정된 스티어링 휠 토크 값이 제1 임계치 미만으로 떨어진 경우, 장치(200)는 제1 히스테리시트 타이머 구동을 종료하고, 상기한 310 단계를 수행할 수 있다.
상기한 도 3의 실시 예에 같이, 장치(200)는 운전자가 소정 임계 토크 값 이상으로 일정 시간 동안 힘을 가해 스티어링 휠을 조작해야만 운전자 개입으로 판단할 수 있다.
도 4은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자율 주행 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
상세하게, 도 4는 자율 주행 중 제어권 이양을 위한 전환 요구(TD: Transition Demand) 경고 알람 출력 후 운전자 개입 여부를 판단하여 시스템에서 운전자로 제어권을 이양하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
자율 주행 중 TD 상황 발생 후 운전자 개입 여부 판단은 정상적인 자율 주행 상황에서 보다 운전자 개입 여부에 판단이 보다 정확하고 빠르게 수행될 필요가 있다.
TD 상황에서 운전자 개입에도 제어권 이양이 지연되는 경우, 사고 발생 위험이 높아질 수 있다.
도 4를 참조하면, 장치(200)는 자율 주행 모드로 동작 중 스티어링 휠 조작 여부를 모니터링할 수 있다(S310).
장치(200)는 스티어링 휠 조작이 감지된 경우, 스티어링 휠 토크 값 측정을 시작할 수 있다(S320).
일 예로, 장치(200)는 스티어링 휠 일측에 구비된 터치 센서를 통해 운전자의 스티어링 휠 파지 동작이 감지함으로써 스티어링 휠 조작 여부를 판단할 수 있다.
다른 일 예로, 장치(200)는 자율 주행 중 더 이상 자율 주행이 불가하다는 판단에 따라 제어권 이양을 요청하는 경고 알람 메시지를 출력할 수 있다(S401).
장치(200)는 경고 알람 메시지 출력 상태에서 스티어링 휠 조작을 모니터링할 수 있다(S410).
모니터링 결과, 스티어링 휠 조작이 감지되면, 장치(200)는 스티어링 휠 토크 값 측정을 시작하고, 운전자 시선 방향을 감지할 수 있다(S420 내지 S430).
장치(200)는 측정된 스티어링 토크 값이 제2 임계치 이상인지 판단할 수 있다(S440). 여기서, 제2 임계치는 운전자의 시선 방향에 따라 상이하게 결정될 수 있다. 일 예로, 운전자의 시선이 전방을 주시하고 있는 경우에 상응하는 제2 임계치는 운전자의 시선이 전방을 주시하고 있지 않은 경우에 상응하는 제2 임계치보다 작은 값으로 설정될 수 있다.
판단 결과, 제2 임계치 이상이면, 장치(200)는 감지된 운전자 시선 방향에 따라 제2 히스테리시스 타이머 만료 시간을 동적으로 결정하여 설정한 후, 제2 히스테리시스 타이머를 구동시킬 수 있다(S450).
일 예로, 운전자의 시선이 전방을 주시하고 있는 경우의 제2 히스테리시스 타이머 만료 시간은 운전자의 시선이 전방을 주시하고 있지 않은 경우의 제2 히스테리시스 타이머 만료 시간보다 짧은 시간으로 설정될 수 있다.
제2 히스테리시스 타이머가 만료되면, 장치(200)는 경고 알람 메시지 출력을 중단 후 시스템에서 운전자로 제어권을 이양하여 수동 주행 모드로 진입할 수 있다(S460 내지 S470).
상기한 450 단계에서, 제2 히스테리시트 타이머 구동 중 측정된 스티어링 휠 토크 값이 제2 임계치 미만으로 떨어진 경우, 장치(200)는 제2 히스테리시트 타이머 구동을 종료하고, 상기한 410 단계를 수행할 수 있다.
상기한 도 4의 실시 예에 같이, 장치(200)는 TD 상황 발생 후 운전자가 임계 토크 값 이상으로 일정 시간 동안 힘을 가해 스티어링 휠을 조작해야만 운전자 개입으로 판단할 수 있다. 이때, 장치(200)는 운전자의 시선 방향-운전자의 전방 주시 정도-를 고려하여 상기 제2 임계 값과 상기 제2 히스테리시스 타이머 만료 시간을 동적으로 결정할 수 있다.
실시 예로, 상기 도 3의 제1 임계치는 상기 도 4의 제2 임계치보다 큰 값으로 설정될 수 있다.
실시 예로, 상기 도 3의 제1 히스테리시트 타이머 만료 시간은 상기 도 4의 제2 히스테리시트 타이머 만료 시간보다 긴 시간으로 설정될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 장치(200)는 크게 다음의 3가지 요소를 고려하여 운전자 개입 여부를 판단할 수 있다.
첫 번째 요소는 운전의 시선일 수 있다. 장치(200)는 운전자 시선 감지를 통해서 운전자의 전방 주시 여부를 판단할 수 있다.
두 번째 요소는 운전자의 조작에 의한 스티어링 휠 토크 값일 수 있다. 장치(200)는 운전자가 스티어링 휠에 가하는 토크량에 기반하여 운전자의 횡방향 조작을 판단할 수 있다.
세번째는 운전자가 스티어링 휠에 임계치 이상의 토크를 가하는 시간일 수 있다. 장치(200)는 운전자가 얼마의 시간 동안 스티어링 휠에 토크를 가하는냐에 따라 운전자의 조작이 의도적인지 의도적이지 아닌지 판단할 수 있다.
본 발명에 따른 장치(200)는 상기 3가지 요소 중 적어도 둘 이상을 조합하여 운전자 개입 여부를 판단할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예 따른 자율 주행 제어 장치에서의 TD 발생 여부에 따른 자율 주행 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 장치(200)는 자율 주행 기능이 활성화되면, 자율 주행 제어기(210)의 요구 명령에 기초하여 자율 주행 제어를 수행할 수 있다.
장치(200)는 자율 주행 정상 작동 상태에서는 스티어링 휠 토크 값 및 토크 유지 시간을 고려하여 운전자 개입 여부를 판단할 수 있다.
장치(200)는 자율 주행 정상 작동 상태에서 운전자 개입이 감지된 경우, 수동 주행 모드로 전환할 수 있다.
장치(200)는 자율 주행 중 TD 상황이 발생되면, 위험 최소화 전략 주행 모드로 진입하고, 시스템에서 운전자로의 제어권 이양을 요청하는 경고 알람 메시지를 출력할 수 있다.
여기서, TD 상황은 자율 주행을 더 이상 유지하기 힘든 상황을 의미하며, 타 차량 끼어들기, 전방 보행자 또는 야생동물 출현, 전방 장애물 감지, 전방 차량 급정지, 기상 악화 등의 상황을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 차량 제어기 고장, 차량 통신 장애, 연료 부족 등의 상황 등을 포함할 수도 있다.
장치(200)는 위험 최소화 전략 주행 모드에 진입하면, 자율주행제어기(210)의 요구 명령 값에 따라 차량이 완전히 정차할 때까지 차로 유지 감속 제어를 수행할 수 있다.
장치(200)는 위험 최소화 전략 주행 모드에서 운전자 시선 방향, 스티어링 휠 토크 값 및 토크 유지 시간을 고려하여 운전자 개입 여부를 판단할 수 있다.
장치(200)는 위험 최소화 전략 주행 모드에서 운전자 개입을 감지하면, 위험 최소화 전략 주행 모드를 해제하고 수동 주행 모드로 전환할 수 있다.
장치(200)는 위험 최소화 전략 주행 모드에서 운전자 개입에 따라 제어권 이양이 정상적으로 완료된 경우, 경고 알람 메시지 출력을 중단할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자율 주행 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6을 참조하면, 장치(200)는 자율 주행 모드에서 제어권 이양을 위한 경고 알람이 필요한지 판단할 수 있다(S601 내지 S602).
판단 결과, 경고 알람이 필요하지 않은 경우, 장치(200)는 운전자의 전방 주시 여부를 판단할 수 있다(S603).
판단 결과, 운전자가 전방 주시 상태가 아닌 경우, 장치(200)는 스티어링 휠 토크 임계치를 제1 값, 토크 유지 시-즉, 히스테리시스 타이머 만료 시간-간을 제2 시간으로 설정할 수 있다(S604).
상기한 603 단계의 판단 결과, 운전자가 전방 주시 상태이면, 장치(200)는 스티어링 휠 토크 임계치를 제3 값, 토크 유지 시간을 제4 시간으로 설정할 수 있다(S605).
이때, 장치(200)는 제1 값은 제3 값보다 큰 값으로 설정하고, 제2 시간은 제4 시간보다 길게 설정할 수 있다.
연이어, 장치(200)는 운전자 개입 여부를 판단할 수 있다(S606).
장치(200)는 자율 주행 정상 운행 중 운전자 개입으로 판단하면, 자율 주행 모드를 해제하고, 수동 주행 모드로 전환할 수 있다(S607).
장치(200)는 상기 606 단계의 판단 결과, 운전자 개입이 없는 경우, 상기한 603 단계로 진입하여 운전자 전방 주시 여부를 모니터링 할 수 있다.
상기한 602 단계에서 경고 알람이 필요한 경우-즉, 자율 주행 중 위험 상황이 감지된 경우-, 장치(200)는 자율 주행 상태를 유지하고, 운전자 전방 주시 여부를 판단할 수 있다(S608 내지 S609). 이때, 자율 주행은 위험 최소화 전략 주행 모드에 기반한 자율 주행으로서, 차로 유지 감속 주행을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 상황에 따라 감속 갓길 정차 등의 전략이 적용될 수도 있다.
판단 결과, 운전자가 전방 주시 상태가 아니면, 장치(200)는 자율 주행 상태를 그대로 유지하고, 판단 결과, 운전자가 전방 주시 상태이면, 전방 주시 정도에 따라 스티어링 휠 토크 임계치 및 토크 유지 시간을 가변적으로 설정한 후 운전자 개입 여부를 판단할 수 있다(S610 내지 S611).
장치(200)는 상기 611 단계에서 운전자 개입이 확인된 경우, 상기 607 단계를 수행하고, 운전자 개입이 없는 경우, 상기한 609 단계로 진입하여 운전자 전방 주시 상태를 모니터링할 수 있다.
실시 예로, 운전자의 전방 주시 판단은 감지된 위험 상황에 따라 다음과 같이, 적응적으로 이루어질 수 있다.
1. 전방 충돌 위험에 대해서는 윈드쉴드 전방 쪽 시선을 전방 주시로 판단
2. 좌측 충돌 위험에 대해서는 좌측 중돌 방향 쪽 시선을 전방 주시로 판단
3. 우측 충돌 위험에 대해서는 우측 충돌 방향 쪽 시선을 전방 주시로 판단
본 발명은 운전자 전방 주시 판단에 따라 운전자의 스티어링 휠 조작에 대한 임계 토크 값과 스티어링 개입 시간-즉, 토크 유지 시간 또는 히스테리시스 타이머 만료 시간-을 가변함으로써, 자율 주행 중 운전자 개입에 대해서 보다 안전하고 정확하게 판단할 수 있는 방법을 제공할 수 있는 장점이 있다.
본 명세서에 개시된 실시 예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM과 같은 저장 매체(즉, 메모리 및/또는 스토리지)에 상주할 수도 있다.
예시적인 저장 매체는 프로세서에 커플링되며, 그 프로세서는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 자율 주행 모드에서 운전자 전방 주시 여부를 판단하는 단계;
    상기 운전자 전방 주시 여부에 대한 판단 결과에 기초하여 제1 스티어링 휠 토크 임계치 및 제1 토크 유지 시간을 설정하는 단계;
    상기 제1 스티어링 휠 토크 임계치 및 상기 제1 토크 유지 시간에 기반하여 운전자 개입 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 운전자 개입 판단 시 상기 자율 주행 모드에서 수동 주행 모드로 전환하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자율 주행 모드에서 제어권 이양 요청을 위한 경고 알람이 필요한지 판단하는 단계;
    상기 경고 알람이 필요하면, 위험 최소화 전략 주행 모드로 진입 후 자율 주행을 유지하는 단계;
    상기 위험 최소화 전략 주행 모드에서 운전자 전방 주시 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 운전자 전방 주시 정도에 기초하여 제2 스티어링 휠 토크 임계치 및 제2 토크 유지 시간을 가변적으로 결정하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 제어 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 위험 최소화 전략 주행 모드에 진입 후 유지되는 상기 자율 주행은 차로 유지 감속 주행을 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 제어 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 운전자 전방 주시인 상태에 상응하는 상기 제1 스티어링 휠 토크 임계치가 상기 운전자 전방 주시가 아닌 상태에 상응하는 상기 제1 스티어링 휠 토크 임계치보다 작은 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 자율 주행 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 운전자 전방 주시인 상태에 상응하는 상기 제1 토크 유지 시간은 상기 운전자 전방 주시가 아닌 상태에 상응하는 상기 제1 토크 유지 시간보다 짧은 시간으로 설정되는 것을 특징으로 하는 자율 주행 제어 방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제1 스티어링 휠 토크 임계치가 상기 제2 스티어링 휠 토크 임계치보다 큰 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 자율 주행 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 토크 유지 시간이 상기 제2 토크 유지 시간보다 긴 시간으로 설정되는 것을 특징으로 하는 자율 주행 제어 방법.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 위험 최소화 전략 주행 모드로 진입 후 상기 경고 알람을 출력하고, 상기 제2 스티어링 휠 토크 임계치 및 제2 토크 유지 시간에 기반하여 상기 운전자 개입으로 판단한 경우, 상기 경고 알람을 해제하고 상기 수동 주행 모드로 진입하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 제어 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 운전자 전방 주시 여부에 대한 판단 기준은 상기 자율 주행 중 감지되는 위험 상황에 따라 상이한 것을 특징으로 하는 자율 주행 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 운전자 전방 주시 여부를 판단하는 단계는,
    전방 충돌 위험에 대해서는 윈드쉴드 전방 쪽 시선을 전방 주시로 판단하는 단계;
    좌측 충돌 위험에 대해서는 좌측 충돌 방향 쪽 시선을 전방 주시로 판단하는 단계; 및
    우측 충돌 위험에 대해서는 우측 충돌 방향 쪽 시선을 전방 주시로 판단하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 제어 방법.
  11. 자율 주행을 제어하는 자율 주행 제어기; 및
    상기 자율 주행 중 운전자 전방 주시 상태를 모니터링하는 운전자 시선 감지부
    를 포함하고,
    상기 자율 주행 제어기는,
    상기 자율 주행 중 제어권 이양을 위한 경고 알람 필요 여부를 판단하는 제어권 이양 판단부;
    상기 운전자 전방 주시 여부에 대한 판단 결과에 기초하여 제1 스티어링 휠 토크 임계치 및 제1 토크 유지 시간을 설정하는 제어 명령부; 및
    상기 제1 스티어링 휠 토크 임계치 및 상기 제1 토크 유지 시간에 기반하여 운전자 개입 여부를 판단하는 운전자 개입 판단부
    를 포함하고,
    상기 제어 명령부가 상기 운전자 개입 판단 시 자율 주행 모드에서 수동 주행 모드로 전환시키는 것을 특징으로 하는 자율 주행 제어 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어 명령부는 상기 경고 알람이 출력되면 위험 최소화 전략 주행 모드로 진입 후 자율 주행을 유지시키고, 상기 위험 최소화 전략 주행 모드에서 상기 운전자 전방 주시 정도에 기초하여 제2 스티어링 휠 토크 임계치 및 제2 토크 유지 시간을 가변 설정하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 제어 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 위험 최소화 전략 주행 모드에 진입 후 유지되는 상기 자율 주행은 차로 유지 감속 주행인 것을 특징으로 하는 자율 주행 제어 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 운전자 전방 주시인 상태에 상응하는 상기 제1 스티어링 휠 토크 임계치가 상기 운전자 전방 주시가 아닌 상태에 상응하는 상기 제1 스티어링 휠 토크 임계치보다 작은 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 자율 주행 제어 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 운전자 전방 주시인 상태에 상응하는 상기 제1 토크 유지 시간은 상기 운전자 전방 주시가 아닌 상태에 상응하는 상기 제1 토크 유지 시간보다 짧은 시간으로 설정되는 것을 특징으로 하는 자율 주행 제어 장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 제1 스티어링 휠 토크 임계치가 상기 제2 스티어링 휠 토크 임계치보다 큰 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 자율 주행 제어 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 토크 유지 시간이 상기 제2 토크 유지 시간보다 긴 시간으로 설정되는 것을 특징으로 하는 자율 주행 제어 장치.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 위험 최소화 전략 주행 모드로 진입 후 상기 경고 알람을 출력하는 경고 알람부를 더 포함하고,
    상기 제2 스티어링 휠 토크 임계치 및 제2 토크 유지 시간에 기반하여 상기 운전자 개입으로 판단한 경우, 상기 제어 명령부는 상기 경고 알람을 해제하고 상기 수동 주행 모드로 진입하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 제어 장치.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 운전자 전방 주시 여부에 대한 판단 기준은 상기 자율 주행 중 감지되는 위험 상황에 따라 상이한 것을 특징으로 하는 자율 주행 제어 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 운전자 시선 감지부는,
    전방 충돌 위험에 대해서는 윈드쉴드 전방 쪽 시선을 전방 주시로 판단하고, 좌측 충돌 위험에 대해서는 좌측 충돌 방향 쪽 시선을 전방 주시로 판단하고,우측 충돌 위험에 대해서는 우측 충돌 방향 쪽 시선을 전방 주시로 판단하는 것을 특징으로 하는 자율 주행 제어 장치.
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