KR20220002789A - 차로 변경 보조 시스템 및 이를 이용한 차로 변경 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차로 변경 보조 시스템 및 이를 이용한 차로 변경 방법에 관한 것으로, 자차량의 차속, 상기 자차량의 주변 차량의 차속 및 상기 자차량과 상기 주변 차량과의 거리를 감지하여 센싱 정보로서 제공하는 적어도 하나 이상의 센서, 상기 센싱 정보를 기초로 하여 차로 변경 가능 조건을 판별하고, 차로 변경 예상 시간을 산출하며, 상기 차로 변경 예상 시간에 대한 차로 변경 경로를 생성하는 차로 변경 제어부, 상기 차로 변경 경로에 기초하여 상기 자차량의 횡방향 이동을 제어하는 조향 장치, 및 상기 차로 변경 경로에 기초하여 상기 자차량의 종방향 이동을 제어하는 가감속 장치를 포함할 수 있다.

Description

차로 변경 보조 시스템 및 이를 이용한 차로 변경 방법{LANE CHANGE ASSISTANCE SYSTEM AND LANE CHAGNE METHOD USING THE SAME}
본 발명은 차로 변경 보조 시스템 및 이를 이용한 차로 변경 방법에 관한 것이다.
차로 변경 보조 시스템은 운전자의 입력 또는 경로 설정 등의 정보를 이용하여 자동으로 차로를 변경해 주는 시스템이다.
안전한 차로 변경을 위해서는 차량 주변 물체와의 충돌 가능성을 기본적으로 판단해야 하며, 충돌 가능성이 있다는 충돌 판단 결과는 차로 변경 보조 기능의 시작을 제한하거나 원래 차로 복귀에 사용된다.
특히, 차로 변경시 목표 차로를 주행 중인 상대 차량들의 거동을 고려하여 충돌 가능성을 판단하고, 안전한 차로 변경을 수행할 수 있는 기술에 대한 개발이 시급하다.
본 발명의 실시예는 차로 변경시 목표 차로를 주행중인 상대 차량들과 충돌을 피하면서 차로 변경을 완료하기 위한 최소/최대 시간을 계산하여, 계산된 시간에 따른 차로 변경 경로를 생성하는 차로 변경 보조 시스템 및 이를 이용한 차로 변경 방법을 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 실시예에 따른 차로 변경 보조 시스템은, 자차량의 차속, 상기 자차량의 주변 차량의 차속 및 상기 자차량과 상기 주변 차량과의 거리를 감지하여 센싱 정보로서 제공하는 적어도 하나 이상의 센서, 상기 센싱 정보를 기초로 하여 차로 변경 가능 조건을 판별하고, 차로 변경 예상 시간을 산출하며, 상기 차로 변경 예상 시간에 대한 차로 변경 경로를 생성하는 차로 변경 제어부, 상기 차로 변경 경로에 기초하여 상기 자차량의 횡방향 이동을 제어하는 조향 장치, 및 상기 차로 변경 경로에 기초하여 상기 자차량의 종방향 이동을 제어하는 가감속 장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 차로 변경 방법은, 자차량의 차속, 주변 차량의 차속 및 상기 자차량과 상기 주변 차량 사이의 거리를 감지하여 센싱 정보를 생성하는 제 1 단계, 상기 센싱 정보에 기초하여 차로 변경 가능 조건을 판단하는 제 2 단계, 상기 차로 변경 가능 조건을 만족하면 상기 센싱 정보에 기초하여 차로 변경 예상 시간을 산출하는 제 3 단계, 및 상기 차로 변경 예상 시간에 기초하여 차로 변경 경로를 생성하는 제 4 단계를 포함하며, 상기 제 4 단계는 Minimum Jerk Trajectory를 이용하여 초기 값과 상기 차로 변경 예상 시간을 포함하는 목표 값을 설정하고, 설정된 상기 초기 값과 상기 목표 값에 근거하여 동역학 방정식에 따른 상기 차로 변경 경로를 생성할 수 있다.
본 기술은 차로 변경시 목표 차로를 주행중인 상대 차량들과 충돌을 피하면서 차로 변경을 완료하기 위한 최소/최대 시간을 계산하고, 계산된 시간에 따른 연속적인 차로 변경 경로를 생성할 수 있어, 고속으로 주행 중인 자차량의 안전한 차로 변경이 가능한 장점이 있다.
이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차로 변경 보조 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차로 변경 보조 시스템의 차로 변경 제어부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 다른 차로 변경 보조 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 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 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 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 3을 참조하여, 본 발명의 실시예들을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차로 변경 보조 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차로 변경 보조 시스템은 차량의 내부에 구현될 수 있다. 이때, 차로 변경 제어부(30)는 차량의 내부 제어 유닛들과 일체로 형성될 수 있으며, 별도의 장치로 구현되어 별도의 연결 수단에 의해 차량의 제어 유닛들과 연결될 수도 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차로 변경 보조 시스템은 제 1 센서(10), 제 2 센서(20), 차로 변경 제어부(30), 조향 장치(40) 및 가감속 장치(50)를 포함할 수 있다.
제 1 센서(10)는 자차량의 차속을 감지한 정보를 제 1 센싱 정보(S1)로서 차로 변경 제어부(30)에 제공할 수 있다.
제 2 센서(20)는 자차량의 주변 오브젝트를 감지한 정보를 제 2 센싱 정보(S2)로서 차로 변경 제어부(30)에 제공할 수 있다.
예를 들어, 제 2 센서(20)는 자차량의 주변 차량을 감지한 정보를 제 2 센싱 정보(S2)로서 차로 변경 제어부(30)에 제공할 수 있다.
이때, 제 2 센서(20)에서 차로 변경 제어부(30)에 제공하는 제 2 센싱 정보(S2)는 자차량과 주변 차량 사이의 거리 정보 및 주변 차량의 속도 정보를 포함할 수 있다.
더욱 상세히 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 차로 변경 보조 시스템에서 이용되는 제 2 센서(20)는 자차량이 목표 차로로 주행 중인 차로를 변경할 경우 목표 차로에서 주행하고 있는 차량과 자차량 사이의 거리 정보 및 목표 차로를 주행 중인 차량의 속도 정보를 포함할 수 있다.
만약, 목표 차로에 자차량보다 앞에서 주행하는 선행 차량이 있을 경우 제 2 센서(20)는 선행 차량과 자차량 사이의 거리 및 선행 차량의 차속을 제 2 센싱 정보(S2)로서 차로 변경 제어부(30)에 제공할 수 있다.
한편, 목표 차로에 자차량보다 뒤에서 주행하는 후행 차량이 있을 경우 제 2 센서(20)는 후행 차량과 자차량 사이의 거리 및 후행 차량의 차속을 제 2 센싱 정보(S2)로서 차로 변경 제어부(30)에 제공할 수 있다.
또한, 목표 차로에 자차량보다 앞에서 주행하는 선행 차량과 뒤에서 주행하는 후행 차량이 있을 경우, 제 2 센서(20)는 선행 차량과 자차량 사이의 거리, 후행 차량과 자차량 사이의 거리, 선행 차량의 차속 및 후행 차량의 차속을 제 2 센싱 정보(S2)로서 차로 변경 제어부(30)에 제공할 수 있다.
이하의 설명은 목표 차로에 선행 차량과 후행 차량이 모두 존재할 경우를 예로 하여 설명한다.
이하의 설명은, 제 2 센서(20)로부터 차로 변경 제어부(30)에 제공되는 제 2 센싱 정보(S2)는 선행 차량과 자차량 사이의 거리, 후행 차량과 자차량 사이의 거리, 선행 차량의 차속 및 후행 차량의 차속을 포함한다고 가정한다.
또한, 이하의 설명에서는 자차량이 목표 차로로 차로를 변경할 경우, 목표 차로를 주행 중인 선행 차량과 목표 차로를 주행 중인 후행 차량을 설명의 편의상, 선행 차량과 후행 차량이라 한다.
차로 변경 제어부(30)는 제 1 센싱 정보(S1) 및 제 2 센싱 정보(S2)에 기초하여 조향 제어 정보(C1) 및 가감속 제어 정보(C2)를 생성할 수 있다.
이때, 조향 제어 정보(C1)는 조향 장치(40)에 제공되며, 가감속 제어 정보(C2)는 가감속 장치(50)에 제공될 수 있다.
예를 들어, 차로 변경 제어부(30)는 제 1 및 제 2 센싱 정보(S2)에 기초하여 차로 변경 예상 시간을 산출할 수 있고, 산출된 차로 변경 예상 시간에 기초하여 조향 제어 정보(C1) 및 가감속 제어 정보(C2)를 생성할 수 있다.
더욱 상세히 설명하면, 차로 변경 제어부(30)는 자차량의 차속, 선행 차량의 차속, 후행 차량의 차속, 자차량과 선행 차량 사이의 거리 및 자차량과 후행 차량 사이의 거리에 기초하여 차로 변경 예상 시간을 산출하고, 산출된 차로 변경 예상 시간에 기초하여 조향 제어 정보(C1) 및 가감속 제어 정보(C2)를 생성할 수 있다.
조향 장치(40)는 조향 제어 정보(C1)에 기초하여 자차량의 조향각을 제어함으로써, 자차량의 횡방향 이동을 제어할 수 있다.
가감속 장치(50)는 가감속 제어 정보(C2)에 기초하여 자차량의 차속을 제어함으로써, 자차량의 종방향 이동을 제어할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차로 변경 보조 시스템의 차로 변경 제어부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 차로 변경 제어부(30)는 차로 변경 시간 산출부(31) 및 차로 변경 경로 생성부(32)를 포함할 수 있다.
차로 변경 시간 산출부(31)는 제 1 센싱 정보(S1) 및 제 2 센싱 정보(S2)에 기초하여 차로 변경 예상 시간(T_inf)을 산출할 수 있다.
예를 들어, 차로 변경 시간 산출부(31)는 자차량의 차속, 선행 차량의 차속, 후행 차량의 차속, 자차량과 선행 차량 사이의 거리 및 자차량과 후행 차량 사이의 거리에 기초하여 차로 변경 예상 시간(T_inf)을 산출할 수 있다.
이때, 차로 변경 예상 시간(T_inf)은 차로 변경 예상 최소 시간과 차로 변경 최대 시간을 포함할 수 있으며, 차로 변경 예상 시간(T_inf)이 기설정된 범위를 초과하는 경우 차로 변경이 불가능하다고 판단할 수 있다.
더욱 상세히 설명하면, 차로 변경 시간 산출부(31)는 TTC(Time to Collision) 및 TIV(Inter-Vehicular Time)을 기반으로 하여 차로 변경 예상 시간(T_inf)을 산출할 수 있다.
TTC는 선행 차량보다 후행 차량의 차속이 높을 경우 선행 차량과 후행 차량이 상대 속도로 충돌하기까지의 시간을 계산하는 공식으로써,
Figure pat00001
라고 정의될 수 있다.
이때, Vlead는 선행 차량의 차속이고, Vlag는 후행 차량의 차속이며, 선행 차량과 후행 차량의 거리는 d로 나타내어질 수 있다. T
TIV는 후행 차량이 현재 차속으로 주행할 경우 현재 선행 차량의 위치까지 도달하는데 소요되는 시간을 계산하는 공식으로써,
Figure pat00002
라고 정의될 수 있다.
이때, Vlag는 후행 차량의 차속이고, d는 선행 차량과 후행 차량의 거리일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차로 변경 보조 시스템의 차로 변경 예상 시간 산출부(30)는 자차량과 주변 차량(예를 들어, 선행 차량 또는 후행 차량)이 높은 상대 속도로 주행하고 있을 경우 TTC가 2초 이상이면 차로 변경이 가능하다고 판단하는 기준이 될 수 있다. 또한, 차로 변경 예상 시간 산출부(30)는 자차량과 주변 차량(예를 들어, 선행 차량 또는 후행 차량) 사이의 거리가 좁을 경우 TIV가 1초 이상이면 차로 변경이 가능하다고 판단하는 기준이 될 수 있다.
결국, 본 발명의 실시예에 따른 차로 변경 보조 시스템은 고속도로 주행과 같이 자차량과 주변 차량이 고속 주행을 할 경우 TTC를 기준으로 차로 변경이 가능한 조건인지 판단하고, 도심 주행과 같이 자차량과 주변 차량의 차간 간격이 좁을 경우 TIV를 기준으로 차로 변경이 가능한 조건인지를 판단할 수 있다.
또한, 차로 변경 예상 시간 산출부(30)에서 산출된 차로 변경 예상 시간(T_inf)이 최소 4.5초 이상 최대 7.5초를 초과하지 않아야 차로 변경이 가능한 상태라고 판단한다고 가정한다.
차로 변경 경로 생성부(32)는 차로 변경 예상 시간(T_inf)에 기초하여 조향 제어 정보(C1) 및 가감속 제어 정보(C2)를 생성할 수 있다.
차로 변경 경로 생성부(32)는 차로 변경 예상 시간(T_inf)을 Minimum Jerk Trajectory 및 동역학 방정식을 이용하여 차로 변경 예상 시간(T_inf)에 따른 자차량의 횡방향 이동을 제어하는 조향 제어 정보(C1) 및 자차량의 종방향 이동을 제어하는 가감속 제어 정보(C2)를 생성할 수 있다.
도 3을 참조하여, 차로 변경 시간 산출부(31)를 설명하면 다음과 같다.
먼저, TTC의 개념을 이용하여 차로 변경 예상 시간(T_inf)을 산출하는 방식을 설명한다.
도 3은 선행 차량(T1)과 후행 차량(H)이 주행하고 있는 상태에서, 후행 차량(H)이 선행 차량(T1)이 주행하는 차선으로 차로 변경을 시도하는 경우를 도시한 것일 수 있다.
선행 차량(T1)과 후행 차량(H)의 상대 속도로 선행 차량(T1)과 후행 차량(H)이 충돌하기 전까지의 시간은 선행 차량(T1)과 후행 차량(H) 사이의 거리를 선행 차량(T1)과 후행 차량(H)의 속도 차로 나눈 값일 수 있다.
선행 차량(T1)과 후행 차량(H)의 상대 속도로 선행 차량(T1)과 후행 차량(H)이 충돌하기 전까지의 시간은
Figure pat00003
로 나타낼 수 있다.
이때, 후행 차량(H)의 차속은 Vlag이고 선행 차량(T1)의 차속은 Vlead이며, 선행 차량(T1)과 후행 차량(H) 사이의 거리는 d로 정의할 수 있다.
상술한 바와 같이, TTC가 2초 이상이어야 차로 변경 가능한 경우라고 가정하였으므로, 후행 차량(H)의 차로 변경이 완료되기까지 소요된 시간(t)은 선행 차량(T1)과 후행 차량(H)이 상대속도로 충돌하기 전까지의 시간보다 2초이상 짧아야 한다.
그러므로,
Figure pat00004
와 같은 공식이 성립할 수 있다.
상기의 공식을 t를 기준으로 다시 풀면,
Figure pat00005
으로 나타내어질 수 있다.
이때, TTC는 선행 차량과 후행 차량의 상대 속도를 기반으로 하여 선행 차량과 후행 차량이 충돌하기까지의 시간을 나타내는 수치이므로, TTC 조건은 선행 차량의 차속이 후행 차량의 차속보다 빠르면 충돌 위험이 없기 때문에 항상 만족할 수 있다.
따라서, TTC 조건은 후행 차량의 차속이 선행 차량보다 높을 경우 유효하다고 할 수 있다.
도 4를 참조하면, 자차량(H)의 차로 변경시 자차량(H)의 목표 차로를 주행 중인 선행 차량(T1)과 후행 차량(T2)이 개시되어 있다.
따라서, TTC를 기반으로 자차량(H)과 선행 차량(T1)과의 TTC를 기반으로 한 차로 변경 시간과 조건은
Figure pat00006
로 나타낼 수 있다. 이때, 가장 안전한 차로 변경 시간을 구하기 위해, 차로 변경 시간의 최대 값을 구하는 식을 개시한 것으로, d1은 자차량(H)과 선행 차량(T1) 사이의 거리이고, 선행 차량(T1)의 차속은
Figure pat00007
이고 자차량(H)의 차속은
Figure pat00008
이다.
또한, TTC를 기반으로 자차량(H)과 후행 차량(T2)과의 TTC를 기반으로 한 차로 변경 시간과 조건은
Figure pat00009
으로 나타낼 수 있다. 이때, 가장 안전한 차로 변경 시간을 구하기 위해, 차로 변경 시간의 최대 값을 구하는 식을 나타낸 것으로, d2는 자차량(H)와 후행 차량(T2) 사이의 거리이고, 자차량(H)의 차속은
Figure pat00010
이고, 후행 차량(T2)의 차속은
Figure pat00011
이다.
도 5를 참조하여, TIV 개념을 이용한 차로 변경 시간 산출부(31)를 설명하면 다음과 같다.
도 5는 선행 차량(T1)과 후행 차량(H)이 주행하고 있는 상태에서, 후행 차량(H)이 선행 차량(T1)이 주행하는 차선으로 차로 변경을 시도하는 경우를 도시한 것일 수 있다.
선행 차량(T1)의 현재 위치까지 후행 차량(H)가 도달할 때까지의 시간은 선행 차량(T1)과 후행 차량(H)의 사이 거리를 후행 차량(H)의 차속으로 나눈 값일 수 있다.
따라서, 선행 차량(T1)의 현재 위치까지 후행 차량(H)가 도달할 때까지의 시간은
Figure pat00012
으로 나타낼 수 있다.
이때, 후행 차량(H)의 차속은 Vlag이고, 선행 차량(T1)과 후행 차량(H) 사이의 거리는 d로 정의할 수 있다.
상술한 바와 같이, TIV는 1초 이상이어야 차로 변경 가능한 경우라고 가정하였으므로, 후행 차량(H)의 차로 변경이 완료되기까지 소요된 시간(t)는 후행 차량(H)이 선행 차량(T1)의 현재 위치까지 도달하는 시간보다 1초이상 짧아야 한다.
그러므로,
Figure pat00013
와 같은 공식이 성립할 수 있다. 이때,
Figure pat00014
는 후행 차량(H)이 t초 동안 이동한 거리이고,
Figure pat00015
는 선행 차량(T1)이 t초 동안 이동한 거리 거리이다.
상기의 공식을 t를 기준으로 다시 풀면,
Figure pat00016
로 나타내어질 수 있다. 이때, 선행 차량(T1)의 차속(Vlead)이 후행 차량(H)의 차속(Vlag)이 높을 경우 차로 변경이 완료되기까지 소요된 시간(t)은 최소 시간으로 나타내어질 수 있다.
만약, 선행 차량(T1)의 차속(Vlead)이 후행 차량(H)의 차속(Vlag)이 낮을 경우
Figure pat00017
으로 나타내어질 수 있으며, 차로 변경이 완료되기까지 소요된 시간(t)은 최대 시간으로 나타내어질 수 있다.
도 4를 참조하면, 도 4에는 자차량(H)의 차로 변경시 자차량(H)의 목표 차로를 주행 중인 선행 차량(T1)과 후행 차량(T2)이 개시되어 있다.
따라서, 자차량(H)과 선행 차량(T1)의 TIV를 기반으로 한 차로 변경 시간은 선행 차량(T1)이 자차량(H)의 차속보다 높을 경우 최소 시간으로 나타내어지고, 선행 차량(T1)이 자차량(H)의 차속보다 낮을 경우 최대 시간으로 나타내어질 수 있다.
정리하면, 자차량(H)과 선행 차량(T1)의 TIV를 기반으로 한 차로 변경 시간과 조건은
Figure pat00018
과
Figure pat00019
으로 나타내어질 수 있다.
또한, 자차량(H)과 후행 차량(T2)의 TIV를 기반으로 한 차로 변경 시간은 자차량(H)이 후행 차량(T2)의 차속보다 높을 경우 최소 시간으로 나타내어지고, 자차량(H)이 후행 차량(T2)의 차속보다 낮을 경우 최대 시간으로 나타내어질 수 있다.
정리하면, 자차량(H)과 후행 차량(T2)의 TIV를 기반으로 한 차로 변경 시간과 조건은
Figure pat00020
과
Figure pat00021
으로 나타내어질 수 있다.
이와 같이, 차로 변경 시간 산출부(31)는 자차량(H)이 차로 변경을 할 경우, 목표 차로에 선행 차량(T1)과 후행 차량(T2)이 주행 중인 상태에서 TTC 및 TIV 각각을 기반으로 하는 차로 변경이 완료될 때까지 소요되는 시간을 산출할 수 있다.
차로 변경 시간 산출부(31)는 선행 차량(T1), 자차량(H) 및 후행 차량(T2) 각각의 차속, 선행 차량(T1)과 자차량(H) 사이의 거리(d1) 및 자차량(H)과 후행 차량(T2) 사이의 거리(d2)에 따라 TTC를 기반으로 하는
Figure pat00022
와
Figure pat00023
를 산출할 수 있고, TIV를 기반으로 하는
Figure pat00024
,
Figure pat00025
,
Figure pat00026
및
Figure pat00027
을 산출할 수 있다.
이때, 본 발명의 실시예에 따른 차로 변경 보조 시스템에서는 차로 변경 예상 시간이 최소 4.5초 이상이어야 한다고 가정하였으므로, 차로 변경 시간 산출부(31)는 산출된 시간들 중 최소 시간으로 산출된 시간들(
Figure pat00028
,
Figure pat00029
)과 4.5초 중 가장 큰 값을 차로 변경 예상 시간(T_inf)의 최소 시간으로 출력할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 차로 변경 보조 시스템에서는 차로 변경 예상 시간이 7,5초 미만이어야 한다고 가정하였으므로, 차로 변경 시간 산출부(31)는 최대 시간으로 산출된 시간들(
Figure pat00030
,
Figure pat00031
,
Figure pat00032
,
Figure pat00033
)과 7.5초 중 가장 작은 값을 차로 변경 예상 시간(T_inf)의 최대 시간으로 출력할 수 있다.
결국, 차로 변경 시간 산출부(31)는 선행 차량(T1), 자차량(H) 및 후행 차량(T2) 각각의 차속, 선행 차량(T1)과 자차량(H) 사이의 거리(d1) 및 자차량(H)과 후행 차량(T2) 사이의 거리(d2)에 기초하여 차로 변경 예상 시간(T_inf)의 최소 시간과 최대 시간을 산출하여 차로 변경 경로 생성부(32)에 제공할 수 있다.
도 2의 차로 변경 경로 생성부(32)의 동작을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
차로 변경 경로 생성부(32)는 차로 변경 시간 산출부(31)로부터 제공되는 차로 변경 예상 시간(T_inf)에 따른 차로 변경 경로를 생성할 수 있다.
이때, 차로 변경 경로 생성부(32)는 차로 변경 예상 시간(T_inf)에 따른 차로 변경 경로를 생성하기 위하여, Minimum Jerk Trajectory를 이용하여 자차량(H)의 초기 값과 목표 값을 설정하고, 이를 동역학 방정식에 대입함으로써, 자차량(H)의 횡방향 좌표와 종방향 좌표를 각각 생성할 수 있다
이와 같이 생성된 자차량(H)의 횡방향 좌표는 조향 제어 정보(C1)로서 조향 장치(40)에 제공되고, 자차량(H)의 종방향 좌표는 가감속 제어 정보(C2)로서 가감속 장치(50)에 제공될 수 있다.
먼저, 차로 변경 경로 생성부(32)의 종방향 좌표를 생성하는 동작을 설명한다.
차로 변경 경로 생성부(32)는 Minimum Jerk Trajectory를 이용하여 자차량(H)의 초기 값과 목표 값을 다음과 같이 설정할 수 있다.
초기 값 목표 값
Figure pat00034
Figure pat00035
이때, t는 시간, x는 자차량의 종방향 좌표, v는 자차량의 차속, a는 자차량의 가속도로 정의되며, s는 curvilinear에서 구한 곡선 차로에서 자차량의 종방향 위치이고, 자차량은 일정한 속도로 주행한다고 가정하므로 가속도 a는 초기값과 목표 값이 모두 0이다.Minimum Jerk Trajectory를 이용하여 초기 값과 목표 값이 설정되면, 차로 변경 경로 생성부(32)는 설정된 초기 값과 목표 값을 동역학 방정식에 대입하여 x을 산출하고, 산출된 x를 가감속 제어 정보(C2)로서 출력할 수 있다.
차로 변경 경로 생성부(32)는 동역학 방정식의 x 값을 산출할 수 있도록 알고리즘 또는 하드웨어적으로 구성될 수 있다.
차로 변경 경로 생성부(32)는 다음과 같은 동역학 방정식을 포함할 수 있다.
Figure pat00036
이때, x는 자차량의 종방향 좌표이고, v는 자차량의 속도이며, a는 자차량의 가속도이고, t는 시간으로 정의될 수 있다.
상기의 동역학 방정식을 통해 x를 산출해야 하는 경우, 먼저
Figure pat00037
,
Figure pat00038
,
Figure pat00039
,
Figure pat00040
,
Figure pat00041
,
Figure pat00042
의 값을 산출해야 한다.
초기 값으로 설정된 t=0을 상기의 동역학 방정식에 대입하면, 다음과 같이,
Figure pat00043
,
Figure pat00044
및
Figure pat00045
를 산출할 수 있다.
Figure pat00046
나머지
Figure pat00047
,
Figure pat00048
및
Figure pat00049
을 산출하기 위하여 동역학 방정식을 다음과 같은 행렬로 변환할 수 있다.
Figure pat00050
상기 행렬을
Figure pat00051
,
Figure pat00052
및
Figure pat00053
를 산출하기 위해 정리하면 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00054
차로 변경 경로 생성부(32)는 이와 같이
Figure pat00055
,
Figure pat00056
,
Figure pat00057
,
Figure pat00058
,
Figure pat00059
,
Figure pat00060
의 값을 산출하고, 산출된
Figure pat00061
,
Figure pat00062
,
Figure pat00063
,
Figure pat00064
,
Figure pat00065
,
Figure pat00066
를
Figure pat00067
에 대입하여, 차로 변경 예측 시간(T_inf, t)에 대한 자차량(H)의 종방향 좌표 x를 산출할 수 있다.
차로 변경 경로 생성부(32)는 산출된 종바향 좌표 x를 가감속 제어 정보(C2)로서 가감속 장치(50)에 제공할 수 있다.
다음, 차로 변경 경로 생성부(32)의 횡방향 좌표를 생성하는 동작을 설명한다.
차로 변경 경로 생성부(32)는 Minimum Jerk Trajectory를 이용하여 자차량(H)의 초기 값과 목표 값을 다음과 같이 설정할 수 있다.
초기 값 목표 값
Figure pat00068
Figure pat00069
이때, t는 시간, x는 자차량의 횡방향 좌표, v는 자차량의 차속, a는 자차량의 가속도로 정의되며, d는 curvilinear에서 구한 자차량의 차로 중심에서 횡방향 오프셋(offset)값이고,
Figure pat00070
은 차로 폭(예를 들어, 4미터)이며, 자차량은 일정한 속도로 주행한다고 가정하므로 가속도 a는 초기값과 목표 값이 모두 0이다. 또한, 자차량이 우측 차로 변경을 할 때
Figure pat00071
은 양수 값(
Figure pat00072
)을 가지며, 자차량이 좌측 차로 변경을 할 때
Figure pat00073
은 음수 값(
Figure pat00074
)을 가질 수 있다. 자차량(H)의 횡방향 좌표를 산출할 수 있는 초기 값과 목표 값이 설정되면, 종방향 좌표를 산출할 때 이용한 동역학 방정식에 초기 값과 목표 값을 대입할 수 있다.
Figure pat00075
또한, 종 방향 좌표를 산출할 때와 동일하게 상기의 동역학 방정식에 초기 값을 대입하여
Figure pat00076
,
Figure pat00077
및
Figure pat00078
를 산출하고, 이후 행렬 연산을 통해
Figure pat00079
,
Figure pat00080
및
Figure pat00081
을 산출할 수 있다.
이후, 산출된
Figure pat00082
,
Figure pat00083
,
Figure pat00084
,
Figure pat00085
,
Figure pat00086
,
Figure pat00087
를
Figure pat00088
에 대입하여, 차로 변경 예측 시간(T_inf, t)에 대한 자차량(H)의 횡방향 좌표 x를 산출할 수 있다.
차로 변경 경로 생성부(32)는 산출된 횡방향 좌표 x를 조향 제어 정보(C1)로서 조향 장치(40)에 제공할 수 있다.
도 6은 선행 차량(T1)의 차속 60km/h, 자차량(H)의 차속100km/, 후행 차량(T2)의 차속 130km/h, 선행 차량(T1)과 자차량(H) 사이의 거리가 70m, 자차량(H)과 후행 차량(T2) 사이의 거리가 80m 인 경우 자차량(H)의 차로 변경 경로를 도시한 도면이다.
제 1 및 제 2 센서(10, 20)는 선행 차량(T1)의 차속 60km/h, 자차량(H)의 차속100km/, 후행 차량(T2)의 차속 130km/h, 선행 차량(T1)과 자차량(H) 사이의 거리가 70m, 자차량(H)과 후행 차량(T2) 사이의 거리가 80m인 것을 감지하여 제 1 및 제 2 센싱 정보(S1, S2)로서 차로 변경 제어부(30)가 포함하는 차로 변경 시간 산출부(31)에 제공할 수 있다.
차로 변경 시간 산출부(31)는 제 1 및 제 2 센싱 정보(S1, S2)를 기초로 하여 차로 변경 가능한 조건인지 자차량과 주변 차량(예를 들어, 선행 차량 또는 후행 차량) 각각의 차속 및 차간 거리에 기초하여 TTC 또는 TIV를 산출할 수 있다. 이때, 상술한 바와 같이, 차량간 상대 속도가 높을 경우 TTC가 2초 이상이어야 차로 변경이 가능하다고 판단하고, 차간 간격이 좁은 경우 TIV가 1초 이상이어야 차로 변경이 가능하다고 판단한다고 가정하였다.
도 6에 도시된 조건은 자차량과 주변 차량의 상대 속도가 높고 차간 거리가 넓기 때문에, 차로 변경 시간 산출부(31)는 TTC를 기준으로 차로 변경 가능 조건을 판단할 수 있다.
선행 차량(T1)과 자차량(H)의 TTC(=
Figure pat00089
)는 70/(100-90)= 7초, 자차량(H)과 후행 차량(T2)의 TTC는 80/(130-100)= 2.66초 이므로, TTC 기준에 적합한 차로 변경 가능 상황이다.
이후, 차로 변경 시간 산출부(31)는 TTC를 기반으로 하는
Figure pat00090
와
Figure pat00091
를 산출할 수 있고, TIV를 기반으로 하는
Figure pat00092
,
Figure pat00093
,
Figure pat00094
및
Figure pat00095
을 산출할 수 있다.
이때, 선행차량(T1)보다 자차량(H)의 차속이 높고, 자차량(H)보다 후행 차량의 차속이 높기 때문에, 차로 변경 시간 산출부(31)는 TTC를 기반으로 하는
Figure pat00096
와
Figure pat00097
를 산출하고, TIV를 기반으로 하는
Figure pat00098
및
Figure pat00099
를 산출할 수 있다.
이때, 본 발명의 실시예에 따른 차로 변경 보조 시스템에서는 차로 변경 예상 시간이 최소 4.5초 이상이어야 한다고 가정하였으므로, 차로 변경 시간 산출부(31)는 산출된 시간들 중 최소 시간으로 산출된 시간들(
Figure pat00100
,
Figure pat00101
)과 4.5초 중 가장 큰 값을 차로 변경 예상 시간(T_inf)의 최소 시간으로 출력할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 차로 변경 보조 시스템에서는 차로 변경 예상 시간이 7,5초 미만이어야 한다고 가정하였으므로, 차로 변경 시간 산출부(31)는 최대 시간으로 산출된 시간들(
Figure pat00102
,
Figure pat00103
,
Figure pat00104
,
Figure pat00105
)과 7.5초 중 가장 작은 값을 차로 변경 예상 시간(T_inf)의 최대 시간으로 출력할 수 있다.
그러므로, 차로 변경 시간 산출부(31)는
Figure pat00106
과
Figure pat00107
의 산출 조건이 충족하지 않으므로, 4.5초를 차로 변경 예상 시간(T_inf)의 최소 시간으로 차로 변경 경로 생성부(32)에 제공할 수 있다.
또한,
Figure pat00108
,
Figure pat00109
,
Figure pat00110
,
Figure pat00111
을 기반으로
Figure pat00112
,
Figure pat00113
,
Figure pat00114
및
Figure pat00115
을 산출할 수 있다. 이때, 선행 차량(T1), 자차량(H) 및 후행 차량(T2)는 모두 시속(km/h)이고, 선행 차량(T1)과 자차량(H) 사이의 거리(d1) 및 자차량(H)과 후행 차량(d2) 사이의 거리가 미터(m), 그리고
Figure pat00116
,
Figure pat00117
,
Figure pat00118
및
Figure pat00119
가 시간 단위가 아니라 초 단위이므로,
Figure pat00120
,
Figure pat00121
,
Figure pat00122
및
Figure pat00123
의 값을 산출할 경우 행 차량(T1), 자차량(H) 및 후행 차량(T2) 각각의 차속을 모두 초속(m/s) 단위로 수정하여 대입하여야 한다.
선행 차량(T1)의 차속을 초속 단위로 변환하면,
Figure pat00124
= 25m/s이고, 자차량(H)의 차속을 초속 단위로 변환하면,
Figure pat00125
= 27.7778m/s이며, 후행 차량(T2)의 차속을 초속 단위로 변환하면,
Figure pat00126
= 36.1111m/s이다.
Figure pat00127
이고,
Figure pat00128
= {70 - 2*(27.7778 - 25)}/(27.7778 - 25)이므로,
Figure pat00129
= 23.1998초로 산출된다.
Figure pat00130
이고,
Figure pat00131
={80 - 2*(36.1111 - 27.7778)}/(36.1111 - 27.7778)이므로,
Figure pat00132
= 7.6초로 산출된다.
Figure pat00133
이고,
Figure pat00134
= (27.7778 - 70)/(25 - 27.7778)이므로,
Figure pat00135
= 15.1999초로 산출된다.
Figure pat00136
이고,
Figure pat00137
= (36.1111 - 80)/(27.7778 - 36.1111)이므로,
Figure pat00138
= 5.2667초로 산출된다.
차로 변경 시간 산출부(31)는
Figure pat00139
,
Figure pat00140
,
Figure pat00141
,
Figure pat00142
및 7.5초의 값들 중 최소 값을 차로 변경 예상 시간(T_inf)의 최대 시간으로 출력할 수 있으므로, 5.2667초인
Figure pat00143
를 차로 변경 예상 시간(T_inf)의 최대 시간으로서 차로 변경 경로 생성부(32)에 제공할 수 있다.
결국, 본 발명의 실시예에 따른 차로 변경 보조 시스템의 차로 변경 시간 산출부(31)는 차로 변경 시간이 최소 시간(4.5초) 이상이 되어야 하고 최대 5.2667초이하가 되어야 한다는 차로 변경 예상 시간(T_inf)을 산출하여 차로 변경 경로 생성부(32)에 제공할 수 있다.
이때, 차로 변경 시간 산출부(31)는 자차량(H)의 차속에 따라 차로 변경 예상 시간(T_inf)의 최소 시간과 최대 시간 사이의 시간을 차로 변경 예상 시간(T_inf)으로 차로 변경 경로 생성부(32)에 제공할 수 있다.
예를 들어, 차로 변경 시간 산출부(31)는 자차량(H)의 차속이 높을수록 차로 변경 예상 시간(T_inf)의 최대 시간에 근접한 시간을 차로 변경 예상 시간(T_inf)으로 차로 변경 경로 생성부(32)에 제공할 수 있다.
한편, 차로 변경 시간 산출부(31)는 자차량(H)의 차속이 낮을수록 차로 변경 예상 시간(T_inf)의 최소 시간에 근접한 시간을 차로 변경 예상 시간(T_inf)으로 차로 변경 경로 생성부(32)에 제공할 수 있다.
차로 변경 경로 생성부(32)는 차로 변경 예상 시간(T_inf)이 차로 변경 시간 산출부(31)로부터 제공되면, Minimum Jerk Trajectory를 이용하여 초기 값과 차로 변경 예상 시간(T_inf)를 목표 값으로 하여, 상술된 동역학 방정식으로 차로 변경 경로를 생성할 수 있다.
더욱 상세히 설명하면, 만약 차로 변경 시간 산출부(31)가 차로 변경 예상 시간(T_inf)을 최소 시간(4.5초)으로 차로 변경 경로 생성부(32)에 제공하였다고 가정한다.
차로 변경 경로 생성부(32)는 Minimum Jerk Trajectory을 이용하여 초기 값과 목표 값을 설정하고, 설정된 값을 동역학 방정식(
Figure pat00144
)에 대입하여,
Figure pat00145
,
Figure pat00146
,
Figure pat00147
,
Figure pat00148
,
Figure pat00149
및
Figure pat00150
의 값을 산출할 수 있다.
이때, 차로 변경 경로 생성부(32)가 Minimum Jerk Trajectory를 이용하여 초기 값가 목표 값을 설정할 경우, 자차량(H)의 종방향 위치(좌표)와 횡방향 위치(좌표)를 산출할 때 아래와 같이 서로 다르게 설정될 수 있다.
종방향 위치를 산출할 경우 횡방향 위치를 산출할 경우
초기 값 목표 값 초기 값 목표 값
Figure pat00151
Figure pat00152
Figure pat00153
Figure pat00154
이후, 차로 변경 경로 생성부(32)는 산출된
Figure pat00155
,
Figure pat00156
,
Figure pat00157
,
Figure pat00158
,
Figure pat00159
및
Figure pat00160
의 값을
Figure pat00161
에 대입하고, 초기 값(
Figure pat00162
=0)부터 목표 값(
Figure pat00163
=차로 변경 예상 시간: 4.5초) 사이를 기설정된 시간으로 균등 배분한 시간들을 t에 대입함으로써, 자차량(H)의 종방향 위치와 횡방향 위치를 산출하여 차로 변경 경로를 생성할 수 있다.
예를 들어, 차로 변경 경로 생성부(32)는
Figure pat00164
의 t에 0초부터 0.1초 간격으로 4.5초까지의 시간을 대입함으로써, 차로 변경 경로를 생성할 수 있다.
상기와 같은 방식으로 차로 변경 경로 생성부(32)가 차로 변경 예상 시간(T_inf)의 최소 시간(4.5초)으로 차로 변경 경로를 생성할 경우 도 6의 t = Tmin과 같은 차로 변경 경로를 생성할 수 있다.
더불어, 차로 변경 경로 생성부(32)가 차로 변경 예상 시간(T_inf)의 최대 시간(5.2667초)으로 차로 변경 경로를 생성할 경우 도 6의 t = Tmax와 같은 차로 변경 경로를 생성할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차로 변경 보조 시스템은 TTC 및 TIV를 기반으로 하여 차로 변경 가능 조건을 판별하고, 차로 변경 예상 시간을 산출하여 차로 변경 경로를 생성할 수 있다.
더욱이, 차로 변경 보조 시스템은 차로 변경 예상 시간의 최소 시간과 최대 시간을 모두 산출할 수 있고, 산출된 최소 시간과 최대 시간 사이에서 자차량의 차속에 따라 차로 변경 예상 시간을 선택할 수 있다.
또한, 차로 변경 보조 시스템은 차로 변경 예상 시간이 생성되면 Minimum Jerk Trajectory를 이용하여 자차량의 종방향 좌표와 횡방향 좌표를 산출할 수 있는 초기 값과 목표 값을 설정하고, 설정된 초기 값과 목표 값을 동역학 방정식에 대입하여 연속적인 차로 변경 경로를 산출할 수 있기 때문에, 고속으로 주행하는 차량에 적합한 기술이다.
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 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 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. 자차량의 차속, 상기 자차량의 주변 차량의 차속 및 상기 자차량과 상기 주변 차량과의 거리를 감지하여 센싱 정보로서 제공하는 적어도 하나 이상의 센서;
    상기 센싱 정보를 기초로 하여 차로 변경 가능 조건을 판별하고, 차로 변경 예상 시간을 산출하며, 상기 차로 변경 예상 시간에 대한 차로 변경 경로를 생성하는 차로 변경 제어부;
    상기 차로 변경 경로에 기초하여 상기 자차량의 횡방향 이동을 제어하는 조향 장치; 및
    상기 차로 변경 경로에 기초하여 상기 자차량의 종방향 이동을 제어하는 가감속 장치;
    를 포함하는 차로 변경 보조 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 차로 변경 제어부는,
    상기 센싱 정보를 기초로 TTC(Time to Collision) 및 TIV(Inter-Vehicular Time)을 산출하여 상기 차로 변경 가능 조건을 판별하고,
    상기 TTC 및 TIV를 기반으로 상기 센싱 정보에 따른 상기 차로 변경 예상 시간의 최소 시간과 최대 시간을 산출하며,
    상기 자차량의 차속에 따라 상기 최소 시간과 상기 최대 시간 사이의 시간을 상기 차로 변경 예상 시간으로 선택하고,
    선택된 상기 차로 변경 예상 시간에 기초하여 상기 차로 변경 경로를 생성하는 것을 특징으로 하는 차로 변경 보조 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 차로 변경 제어부는,
    상기 자차량의 차속이 높을수록 상기 최대 시간에 근접하는 상기 차로 변경 예상 시간을 선택하고,
    상기 자차량의 차속이 낮을수록 상기 최소 시간에 근접하는 상기 차로 변경 예상 시간을 선택하는 것을 특징으로 하는 차로 변경 보조 시스템.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 차로 변경 제어부는,
    Minimum Jerk Trajectory를 이용하여 선택된 상기 차로 변경 예상 시간에 근거하는 초기 값과 목표 값을 설정하고,
    상기 설정된 초기 값과 목표 값에 기초한 동역학 방정식에 따라 상기 차로 변경 경로를 생성하는 것을 특징으로 하는 차로 변경 보조 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 차로 변경 경로는 상기 자차량의 횡방향 좌표 및 종방향 좌표를 포함하며,
    상기 차로 변경 제어부는,
    상기 횡방향 좌표와 상기 종방향 좌표를 생성할 경우 서로 다른 상기 초기 값과 상기 목표 값이 설정되는 것을 특징으로 하는 차로 변경 보조 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 차로 변경 제어부는,
    상기 횡방향 좌표 및 상기 종방향 좌표를 생성하여 상기 차로 변경 경로를 생성할 경우, 상기 설정된 초기 값에 포함된 초기 시간과 상기 설정된 목표 값에 포함된 상기 선택된 차로 변경 예상 시간의 사이를 기설정된 시간 간격으로 균등 배분하여 상기 배분된 시간을 상기 동역학 방정식에 연속적으로 대입하여 연속적인 상기 황방향 좌표 및 상기 종방향 좌표를 생성하는 것을 특징으로 하는 차로 변경 보조 시스템.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 TTC는,
    상기 자차량과 상기 주변 차량의 상대 속도에 의해 상기 자차량과 상기 주변 차량이 충돌할 때까지의 시간이고,
    상기 TIV는,
    상기 자차량과 상기 주변 차량 중 선행하는 차량의 위치까지 후행하는 차량이 도달하는 시간인 것을 특징으로 하는 차로 변경 보조 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 TTC는,
    상기 자차량과 상기 주변 차량의 상대 속도 및 상기 자차량과 상기 주변 차량 사이의 거리를 기초로 산출되는 시간이고,
    상기 TIV는,
    상기 자차량과 상기 주변 차량 사이의 거리 및 상기 자차량과 상기 주변 차량 중 후행 차량의 차속을 기초로 산출되는 시간이며,
    상기 차로 변경 가능 조건은,
    상기 TTC 및 상기 TIV 각각이 기설정된 시간들보다 긴 시간으로 산출될 경우를 포함하는 것을 특징으로 하는 차로 변경 보조 시스템.
  9. 청구항 2에 있어서,
    상기 주변 차량은 상기 자차량의 차로 변경시 목표 차로를 주행하는 선행 차량과 후행 차량을 포함하며,
    상기 차로 변경 제어부는,
    차로 변경 시간 산출부, 및
    차로 변경 경로 생성부를 포함하고,
    상기 차로 변경 시간 산출부는,
    상기 센싱 정보에 따른 상기 자차량의 차속, 상기 선행 차량의 차속, 상기 후행 차량의 차속, 상기 자차량과 상기 선행 차량 사이의 거리 및 상기 자차량과 상기 후행 차량의 거리에 기초하여 상기 차로 변경 예상 시간의 최소 시간과 최대 시간을 산출하고,
    상기 자차량의 차속에 따라 상기 최소 시간과 상기 최대 시간 사이의 시간을 상기 차로 변경 예상 시간으로 선택하여,
    선택된 상기 차로 변경 예상 시간을 상기 차로 변경 경로 생성부에 제공하며,
    상기 차로 변경 경로 생성부는,
    Minimum Jerk Trajectory를 이용하여 상기 차로 변경 시간 산출부에서 제공되는 상기 차로 변경 예상 시간에 근거하는 초기 값과 목표 값을 설정하고,
    상기 설정된 초기 값과 목표 값에 기초한 동역학 방정식에 따라 상기 차로 변경 경로를 생성하는 것을 특징으로 하는 차로 변경 보조 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 차로 변경 시간 산출부는,
    상기 자차량의 차속, 상기 선행 차량의 차속 및 상기 자차량과 상기 선행 차량 사이의 거리를 기초로 상기 TIV의 개념에 따른
    Figure pat00165
    및
    상기 자차량의 차속, 상기 후행 차량의 차속 및 상기 자차량과 상기 선행 차량 사이의 거리를 기초로 상기 TIV의 개념에 따른
    Figure pat00166
    을 산출하고,
    상기
    Figure pat00167
    , 상기
    Figure pat00168
    및 기설정된 시간 중 가장 큰 시간을 상기 차로 변경 예상 시간의 상기 최소 시간으로 선택하는 것을 특징으로 하는 차로 변경 보조 시스템.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기
    Figure pat00169
    은,
    Figure pat00170
    으로 정의되고,
    상기
    Figure pat00171
    은,
    Figure pat00172
    으로 정의되며,
    상기 자차량의 차속은
    Figure pat00173
    , 상기 선행 차량의 차속은
    Figure pat00174
    , 상기 후행 차량의 차속은
    Figure pat00175
    , 상기 선행 차량과 상기 자차량 사이의 거리는
    Figure pat00176
    , 상기 자차량과 상기 후행 차량 사이의 거리는
    Figure pat00177
    로 정의되는 것을 특징으로 하는 차로 변경 보조 시스템.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 차로 변경 시간 산출부는,
    상기 자차량의 차속, 상기 선행 차량의 차속 및 상기 선행 차량과 상기 자차량 사이의 거리를 기초로 상기 TTC의 개념에 따른
    Figure pat00178
    ,
    상기 자차량의 차속, 상기 후행 차량의 차속 및 상기 자차량과 상기 후행 차량 사이의 거리를 기초로 상기 TTC의 개념에 따른
    Figure pat00179
    ,
    상기 자차량의 차속, 상기 선행 차량의 차속 및 상기 선행 차량과 상기 자차량 사이의 거리를 기초로 상기 TIV의 개념에 따른
    Figure pat00180
    , 및
    상기 자차량의 차속, 상기 후행 차량의 차속 및 상기 자차량과 상기 후행 차량 사이의 거리를 기초로 상기 TIV의 개념에 따른
    Figure pat00181
    을 산출하고,
    상기
    Figure pat00182
    , 상기
    Figure pat00183
    , 상기
    Figure pat00184
    , 상기
    Figure pat00185
    및 기설정된 시간 중 가장 작은 시간을 상기 차로 변경 예상 시간의 상기 최대 시간으로 선택하는 것을 특징으로 하는 차로 변경 보조 시스템.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기
    Figure pat00186
    은,
    Figure pat00187
    으로 정의되고,
    상기
    Figure pat00188
    은,
    Figure pat00189
    으로 정의 되며,
    상기
    Figure pat00190
    은,
    Figure pat00191
    으로 정의되고,
    상기
    Figure pat00192
    은,
    Figure pat00193
    으로 정의되며,
    상기 자차량의 차속은
    Figure pat00194
    , 상기 선행 차량의 차속은
    Figure pat00195
    , 상기 후행 차량의 차속은
    Figure pat00196
    , 상기 선행 차량과 상기 자차량 사이의 거리는
    Figure pat00197
    , 상기 자차량과 상기 후행 차량 사이의 거리는
    Figure pat00198
    로 정의되는 것을 특징으로 하는 차로 변경 보조 시스템.
  14. 청구항 9에 있어서,
    상기 차로 변경 경로 생성부는,
    상기 Minimum Jerk Trajectory를 이용하여 상기 자차량의 종방향 좌표를 산출할 경우 상기 초기 값을
    Figure pat00199
    ,
    Figure pat00200
    ,
    Figure pat00201
    및
    Figure pat00202
    으로 정의하고, 상기 목표 값을
    Figure pat00203
    ,
    Figure pat00204
    ,
    Figure pat00205
    및
    Figure pat00206
    으로 정의하며,
    상기 동역학 방정식을
    Figure pat00207
    로 정의하고,
    Figure pat00208
    는 시간,
    Figure pat00209
    는 차로 변경 전 시간,
    Figure pat00210
    는 차로 변경 완료 시간,
    Figure pat00211
    는 상기 종방향 좌표,
    Figure pat00212
    는 현재 자차량의 종방향 좌표,
    Figure pat00213
    는 차로 변경 완료된 자차량의 종방향 좌표,
    Figure pat00214
    는 상기 자차량의 차속,
    Figure pat00215
    는 현재 상기 자차량의 차속,
    Figure pat00216
    는 차로 변경 완료된 상기 자차량의 차속,
    Figure pat00217
    는 상기 자차량의 가속도,
    Figure pat00218
    는 현재 상기 자차량의 가속도,
    Figure pat00219
    는 차로 변경 완료된 상기 자차량의 가속도,
    Figure pat00220
    는 curvilinear에서 구한 곡선 차로에서 자차량의 종방향 위치를 의미하는 것을 특징으로 하는 차로 변경 보조 시스템.
  15. 청구항 9에 있어서,
    상기 차로 변경 경로 생성부는,
    상기 Minimum Jerk Trajectory를 이용하여 상기 자차량의 횡방향 좌표를 산출할 경우 상기 초기 값을
    Figure pat00221
    ,
    Figure pat00222
    ,
    Figure pat00223
    및
    Figure pat00224
    으로 정의하고, 상기 목표 값을
    Figure pat00225
    ,
    Figure pat00226
    ,
    Figure pat00227
    및
    Figure pat00228
    으로 정의하며,
    상기 동역학 방정식을
    Figure pat00229
    로 정의하고,
    Figure pat00230
    는 시간,
    Figure pat00231
    는 차로 변경 전 시간,
    Figure pat00232
    는 차로 변경 완료 시간,
    Figure pat00233
    는 상기 횡방향 좌표,
    Figure pat00234
    는 현재 자차량의 종방향 좌표,
    Figure pat00235
    는 차로 변경 완료된 자차량의 종방향 좌표,
    Figure pat00236
    는 상기 자차량의 차속,
    Figure pat00237
    는 현재 상기 자차량의 차속,
    Figure pat00238
    는 차로 변경 완료된 상기 자차량의 차속,
    Figure pat00239
    는 상기 자차량의 가속도,
    Figure pat00240
    는 현재 상기 자차량의 가속도,
    Figure pat00241
    는 차로 변경 완료된 상기 자차량의 가속도,
    Figure pat00242
    는 curvilinear에서 구한 자차량의 차로 중심에서 횡방향 오프셋(offset)값,
    Figure pat00243
    은 차로 폭,
    Figure pat00244
    은 우측 차로 변경 및
    Figure pat00245
    은 좌측 차로 변경을 의미하는 것을 특징으로 하는 차로 변경 보조 시스템.
  16. 자차량의 차속, 주변 차량의 차속 및 상기 자차량과 상기 주변 차량 사이의 거리를 감지하여 센싱 정보를 생성하는 제 1 단계;
    상기 센싱 정보에 기초하여 차로 변경 가능 조건을 판단하는 제 2 단계;
    상기 차로 변경 가능 조건을 만족하면 상기 센싱 정보에 기초하여 차로 변경 예상 시간을 산출하는 제 3 단계; 및
    상기 차로 변경 예상 시간에 기초하여 차로 변경 경로를 생성하는 제 4 단계를 포함하며,
    상기 제 4 단계는,
    Minimum Jerk Trajectory를 이용하여 초기 값과 상기 차로 변경 예상 시간을 포함하는 목표 값을 설정하고,
    설정된 상기 초기 값과 상기 목표 값에 근거하여 동역학 방정식에 따른 상기 차로 변경 경로를 생성하는 것을 특징으로 하는 차로 변경 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 제 2 단계는,
    상기 센싱 정보를 기초로 TTC(Time to Collision) 및 TIV(Inter-Vehicular Time)을 산출하여 상기 차로 변경 가능 조건을 판별하며,
    상기 TTC는,
    상기 자차량과 상기 주변 차량의 상대 속도에 의해 상기 자차량과 상기 주변 차량이 충돌할 때까지의 시간이고,
    상기 TIV는,
    상기 자차량과 상기 주변 차량 중 선행하는 차량의 위치까지 후행하는 차량이 도달하는 시간인 것을 특징으로 하는 차로 변경 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 주변 차량은 차량은 상기 자차량의 차로 변경시 목표 차로를 주행하는 선행 차량과 후행 차량을 포함하며,
    상기 제 3 단계는,
    상기 자차량의 차속, 상기 선행 차량의 차속 및 상기 자차량과 상기 선행 차량 사이의 거리를 기초로 상기 TIV의 개념에 따른
    Figure pat00246
    및
    상기 자차량의 차속, 상기 후행 차량의 차속 및 상기 자차량과 상기 선행 차량 사이의 거리를 기초로 상기 TIV의 개념에 따른
    Figure pat00247
    을 산출하고,
    상기
    Figure pat00248
    , 상기
    Figure pat00249
    및 기설정된 시간 중 가장 큰 시간을 상기 차로 변경 예상 시간의 최소 시간으로 선택하는 제 3-1 단계, 및
    상기 자차량의 차속, 상기 선행 차량의 차속 및 상기 선행 차량과 상기 자차량 사이의 거리를 기초로 상기 TTC의 개념에 따른
    Figure pat00250
    ,
    상기 자차량의 차속, 상기 후행 차량의 차속 및 상기 자차량과 상기 후행 차량 사이의 거리를 기초로 상기 TTC의 개념에 따른
    Figure pat00251
    ,
    상기 자차량의 차속, 상기 선행 차량의 차속 및 상기 선행 차량과 상기 자차량 사이의 거리를 기초로 상기 TIV의 개념에 따른
    Figure pat00252
    , 및
    상기 자차량의 차속, 상기 후행 차량의 차속 및 상기 자차량과 상기 후행 차량 사이의 거리를 기초로 상기 TIV의 개념에 따른
    Figure pat00253
    을 산출하고,
    상기
    Figure pat00254
    , 상기
    Figure pat00255
    , 상기
    Figure pat00256
    , 상기
    Figure pat00257
    및 기설정된 시간 중 가장 작은 시간을 상기 차로 변경 예상 시간의 최대 시간으로 선택하는 제 3-2단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차로 변경 방법.
  19. 청구항 16에 있어서,
    상기 제 4 단계는,
    상기 Minimum Jerk Trajectory를 이용하여 상기 자차량의 종방향 좌표를 산출할 경우 상기 초기 값을
    Figure pat00258
    ,
    Figure pat00259
    ,
    Figure pat00260
    및
    Figure pat00261
    으로 정의하고, 상기 목표 값을
    Figure pat00262
    ,
    Figure pat00263
    ,
    Figure pat00264
    및
    Figure pat00265
    으로 정의하며,
    상기 동역학 방정식을
    Figure pat00266
    로 정의하고,
    Figure pat00267
    는 시간,
    Figure pat00268
    는 차로 변경 전 시간,
    Figure pat00269
    는 차로 변경 완료 시간,
    Figure pat00270
    는 상기 종방향 좌표,
    Figure pat00271
    는 현재 자차량의 종방향 좌표,
    Figure pat00272
    는 차로 변경 완료된 자차량의 종방향 좌표,
    Figure pat00273
    는 상기 자차량의 차속,
    Figure pat00274
    는 현재 상기 자차량의 차속,
    Figure pat00275
    는 차로 변경 완료된 상기 자차량의 차속,
    Figure pat00276
    는 상기 자차량의 가속도,
    Figure pat00277
    는 현재 상기 자차량의 가속도,
    Figure pat00278
    는 차로 변경 완료된 상기 자차량의 가속도,
    Figure pat00279
    는 curvilinear에서 구한 곡선 차로에서 자차량의 종방향 위치를 의미하는 것을 특징으로 하는 차로 변경 방법.
  20. 청구항 16에 있어서,
    상기 제 4 단계는,
    상기 Minimum Jerk Trajectory를 이용하여 상기 자차량의 횡방향 좌표를 산출할 경우 상기 초기 값을
    Figure pat00280
    ,
    Figure pat00281
    ,
    Figure pat00282
    및
    Figure pat00283
    으로 정의하고, 상기 목표 값을
    Figure pat00284
    ,
    Figure pat00285
    ,
    Figure pat00286
    및
    Figure pat00287
    으로 정의하며,
    상기 동역학 방정식을
    Figure pat00288
    로 정의하고,
    Figure pat00289
    는 시간,
    Figure pat00290
    는 차로 변경 전 시간,
    Figure pat00291
    는 차로 변경 완료 시간,
    Figure pat00292
    는 상기 횡방향 좌표,
    Figure pat00293
    는 현재 자차량의 종방향 좌표,
    Figure pat00294
    는 차로 변경 완료된 자차량의 종방향 좌표,
    Figure pat00295
    는 상기 자차량의 차속,
    Figure pat00296
    는 현재 상기 자차량의 차속,
    Figure pat00297
    는 차로 변경 완료된 상기 자차량의 차속,
    Figure pat00298
    는 상기 자차량의 가속도,
    Figure pat00299
    는 현재 상기 자차량의 가속도,
    Figure pat00300
    는 차로 변경 완료된 상기 자차량의 가속도,
    Figure pat00301
    는 curvilinear에서 구한 자차량의 차로 중심에서 횡방향 오프셋(offset)값,
    Figure pat00302
    은 차로 폭,
    Figure pat00303
    은 우측 차로 변경 및
    Figure pat00304
    은 좌측 차로 변경을 의미하는 것을 특징으로 하는 차로 변경 방법.

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