KR20220067456A - 개선된 네트워크 토폴로지를 갖는 자율주행버스의 adr 시스템 - Google Patents

개선된 네트워크 토폴로지를 갖는 자율주행버스의 adr 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 개선된 네트워크 토폴로지를 갖는 자율주행버스의 ADR(AUTONOMOUS-DRIVING DATA RECORDER) 시스템은, 자율주행버스에 설치된 복수의 카메라 장치에 의해 생성되는 영상 데이터를 수집하는 영상 정보 수집부; 자율주행버스에 설치된 적어도 하나의 센서에 의해 생성되는 센싱 데이터를 수집하는 센싱 정보 수집부; 및 상기 수집된 영상 데이터 및 센싱 데이터를 동기화하여 저장하는 데이터 처리부;를 포함한다. 여기에서, 상기 자율주행버스의 ADR 시스템은, 서라운드 뷰 모니터링 장치와 단일의 통신 회선으로 연결되어, 상기 서라운드 뷰 모니터링 장치로부터 멀티 채널의 영상 데이터를 제공받으며, 네트워크 허브 유닛과 단일의 이더넷 통신 회신으로 연결되어, 상기 네트워크 허브 유닛으로부터 상기 센싱 데이터를 제공받을 수 있다.

Description

개선된 네트워크 토폴로지를 갖는 자율주행버스의 ADR 시스템{ADR SYSTEM FOR SELF-DRIVING BUS HAVING IMPROVED NETWORK TOPOLOGY}
본 발명은 자율주행버스의 데이터 전송 효율을 대폭 향상시킬 수 있는, 개선된 네트워크 토폴로지를 갖는 자율주행버스의 ADR 시스템에 관한 것이다.
자율주행차량은 차량 스스로 센서 또는 통신을 이용하여 주변 상황과 도로정보를 인지 및 판단하고, 이에 따라 차량의 조향장치와 제동장치, 고장감시 및 경고장치, 기능해제장치 등을 자동으로 제어할 수 있는 차량을 의미한다.
자율주행차량은 센싱 기술, 객체 인식 기술 등의 발전에 힘입어 비약적으로 발전하고 있다. 최근에는, 개인 차량의 자율 주행 기능 지원에 그치지 않고, 대중 교통서비스에 대한 운영비 절감, 서비스 고도화 등을 실현하기 위한 자율 주행 버스가 제안된 바 있다.
자율 주행 버스는, 일반 개인 차량과 비교하여 사각 지대가 넓고 다수의 승객이 승차된 상태에서 운행함에 따라 사고 발생 위험성 및 사고 발생시 인명 피해 규모가 크다. 이에, 자율 주행 버스의 경우 영상 모니터링 장치 및 주변 상황 감지 센서가 일반 차량보다 더 많이 설치될 필요가 있다. 여기에서, 영상 모니터링 장치 및 다수의 센서가 생성하는 데이터로 인해 높은 네트워크 부하량이 발생할 수 있으며, 이에 상당한 대역폭이 요구된다.
그러나, 현재까지 대형 자율주행차량을 위한 네트워크 토폴로지에 대한 연구는 미미한 실정으로, 자율주행버스에 최적화된 네트워크 토폴리지에 대한 기술 개발이 필요하다.
또한, ADR 시스템은 영상 데이터와 주변 상황 감지를 위한 다중 센싱 데이터를 통합적으로 수집하고, 차량의 주행 정보와도 동기화하여 통합적으로 저장하여야 하나, 이러한 기술에 대한 연구 개발은 이루어지지 않고 있어, 자율주행버스에서 수집되는 다양한 데이터를 통합적으로 저장할 수 있는 기술에 대한 개발도 함께 필요하다 할 것이다.
한국공개특허 10- 2020-0027797호
본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로, 자율주행버스의 데이터 전송 효율을 대폭 향상시킬 수 있는, 개선된 네트워크 토폴로지를 갖는 자율주행버스의 ADR 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 자율주행버스의 내외부 영상 데이터 및 복합 센싱 데이터 및 주행 기록 데이터를 동기화하여 통합적으로 저장할 수 있는, 개선된 네트워크 토폴로지를 갖는 자율주행버스의 ADR 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명에 따른 개선된 네트워크 토폴로지를 갖는 자율주행버스의 ADR(AUTONOMOUS-DRIVING DATA RECORDER) 시스템은, 자율주행버스에 설치된 복수의 카메라 장치에 의해 생성되는 영상 데이터를 수집하는 영상 정보 수집부; 자율주행버스에 설치된 적어도 하나의 센서에 의해 생성되는 센싱 데이터를 수집하는 센싱 정보 수집부; 및 상기 수집된 영상 데이터 및 센싱 데이터를 동기화하여 저장하는 데이터 처리부;를 포함한다. 여기에서, 상기 자율주행버스의 ADR 시스템은, 서라운드 뷰 모니터링 장치와 단일의 통신 회선으로 연결되어, 상기 서라운드 뷰 모니터링 장치로부터 멀티 채널의 영상 데이터를 제공받으며, 네트워크 허브 유닛과 단일의 이더넷 통신 회신으로 연결되어, 상기 네트워크 허브 유닛으로부터 상기 센싱 데이터를 제공받을 수 있다.
일 실시예에서, 상기 네트워크 허브 유닛은, CAN, CAN-FD B/C-CAN 또는 이더넷 중 어느 하나의 방식에 따른 통신 회신으로 복수의 센서들 각각과 연결되어 센싱 데이터를 제공받으며, 상기 단일의 이더넷 통신 회선을 통해 상기 제공받은 센싱 데이터를 상기 센싱 정보 수집부에 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 네트워크 허브 유닛은, LIDAR 허브 유닛과 단일의 이더넷 통신 회선으로 연결되어, 상기 LIDAR 허브 유닛으로부터 복수의 LIDAR에 의해 생성되는 센싱 데이터를 제공받을 수 있다.
일 실시예에서, 상기 영상 정보 수집부는, 상기 서라운드 뷰 모니터링 장치로부터 적어도 6채널 이상의 영상 데이터를 제공받을 수 있다.
본 발명에 따른 자율주행버스의 ADR 시스템은, 서라운드 뷰 모니터링 장치와 단일의 통신 회선으로 연결되어, 상기 서라운드 뷰 모니터링 장치로부터 멀티 채널의 영상 데이터를 제공받으며, 네트워크 허브 유닛과 단일의 이더넷 통신 회신으로 연결되어, 상기 네트워크 허브 유닛으로부터 상기 센싱 데이터를 제공받도록 구성됨으로써, 네트워크 부하량을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 자율주행버스의 내외부 영상 데이터, 복합 센싱 데이터 및 주행 기록 데이터를 수집하고, 동기화하여 통합적으로 저장함으로써, 자율 주행 기능 지원을 위한 데이터 처리 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자율주행버스의 ADR 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 개선된 네트워크 토폴로지를 갖는 자율주행버스의 ADR 시스템을 설명하기 위한 참조도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 정보 수집부의 동작을 설명하기 위한 참조도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 처리부의 동작을 설명하기 위한 참조도이다.
도 5 및 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행버스의 ADR 시스템의 동작을 설명하기 위한 참조도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 자율주행버스의 ADR 시스템을 설명하기 위한 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 개선된 네트워크 토폴로지를 갖는 자율주행버스의 ADR 시스템을 설명하기 위한 참조도이다. 또한, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 정보 수집부의 동작을 설명하기 위한 참조도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 처리부의 동작을 설명하기 위한 참조도이다. 또한, 도 5 및 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행버스의 ADR 시스템의 동작을 설명하기 위한 참조도이다.
우선, 본 발명에 따른 자율주행버스의 ADR(AUTONOMOUS-DRIVING DATA RECORDER) 시스템(이하 ADR 시스템)은 자율 주행 버스에 포함되어 이하에서 설명하는 동작을 수행하는 컴퓨팅 장치에 해당한다. 보다 구체적으로, 본 발명에 따른 ADR 시스템은 자율주행버스에서 생산되는 다양한 데이터를 수집 및 저장하는 장치로서, 내외부 영상 데이터, 복합 센싱 데이터 및 주행 기록 데이터를 수집하고, 이를 동기화하여 통합 저장하는 기능을 수행할 수 있다.
도 1을 참조하면, ADR 시스템(100)은 영상 정보 수집부(110), 센싱 정보 수집부(120), 주행 정보 수집부(130), 데이터 처리부(140) 및 데이터 보안부(150)를 포함하여 구성될 수 있다.
영상 정보 수집부(110)는 자율주행버스에 설치되는 적어도 하나의 카메라 장치로부터 자율주행버스의 내부 영상 데이터 또는 외부 영상 데이터 중 적어도 하나의 영상 데이터를 수집한다.
일 실시예에서, 영상 정보 수집부(110)는 자율주행버스 외부의 기정의된 위치에 각각 설치되는 복수의 카메라 장치로부터 외부 영상 데이터(예: 서라운드 뷰 영상 데이터)를 수집할 수 있다. 여기에서, 자율주행 버스 외부에는 적어도 4개 이상의 카메라 장치가 설치될 수 있다. 예를 들어, 도 3을 참조하면, 자율주행버스 외부에는 6개의 카메라 장치(111 ~ 116)가 각각 전면(111), 후면(112), 좌측면 전방(113), 좌측면 후방(114), 우측면 전방(115), 우측면 후방(116)에 설치될 수 있으며, 각 카메라 장치(111 ~ 116)는 기정의된 FOV를 가지며 실시간으로 외부 영상 데이터를 생성할 수 있다. 여기에서, 영상 정보 수집부(110)는 각 카메라 장치(111 ~ 116)와 네트워크를 통해 연결되어 외부 영상 데이터를 수집할 수 있다. 한편, 외부 카메라 장치는 자율주행버스의 크기를 고려하여 적어도 4개 이상 설치될 수 있으며, 바람직하게는 도 3에 도시된 바와 같이 6개 이상 설치될 수 있다.
일 실시예에서, 영상 정보 수집부(110)는 자율주행버스 내부의 기정의된 위치에 각각 설치되는 복수의 카메라 장치로부터 내부 영상 데이터를 수집할 수 있다. 여기에서, 자율주행 버스 내부에는 적어도 2개 이상의 카메라 장치가 설치될 수 있다. 예를 들어, 도 3을 참조하면, 자율주행버스 내부에는 2개의 카메라 장치(117, 118)가 각각 전면(117), 측면(1158)에 설치될 수 있으며, 각 카메라 장치(117, 118)는 기정의된 FOV를 가지며 실시간으로 내부 영상 데이터를 생성할 수 있다. 여기에서, 영상 정보 수집부(110)는 각 카메라 장치(117, 118)와 네트워크를 통해 연결되어 내부 영상 데이터를 수집할 수 있다. 한편, 내부 카메라 장치(117, 118)를 통해 수집된 내부 영상 데이터는 자율주행버스 내부의 탑승객을 인식하기 위한 기초 데이터로 활용될 수 있다.
센싱 정보 수집부(120)는 자율주행버스에 설치되는 적어도 하나의 센서에 의해 생성되는 센싱 데이터를 수집한다.
일 실시예에서, 센싱 정보 수집부(120)는 자율주행버스에 설치되는 다중 복합 센서와 네트워크를 통해 연결되어, 다중 복합 센서에 의해 생성되는 다중 복합 센싱 데이터를 수집할 수 있다. 여기에서, 다중 복합 센서는 자율주행버스에 설치되는 센서들의 집합을 의미할 수 있으며, LiDAR, RaDAR, GPS 센서 및 가속도 센서를 포함하여 구성될 수 있다. 한편, 이러한 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하고자 하는 것은 아니며, 다중 복합 센서는 LiDAR, RaDAR, GPS 센서 및 가속도 센서 이외에도 다양한 센서를 더 포함하여 구성될 수 있음은 물론이다.
주행 정보 수집부(130)는 자율주행버스의 구동에 따른 주행 기록 데이터를 수집한다.
일 실시예에서, 주행 정보 수집부(130)는 자율주행버스에 설치되는 차량 운행 정보 관리 장치와 네트워크를 통해 연결되어, 차량 운행 정보 관리 장치로부터 주행 기록 데이터를 수집할 수 있다. 여기에서, 주행 기록 데이터는 속도 데이터, 기어 제어 데이터, 조향각 제어 데이터, RPM 데이터 및 제동 데이터를 포함하여 구성될 수 있다. 한편, 이러한 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하고자 하는 것은 아니며, 주행 기록 데이터는 속도 데이터, 기어 제어 데이터, 조향각 제어 데이터, RPM 데이터 및 제동 데이터 이외에도 다양한 주행 관련 데이터를 더 포함하여 구성될 수 있음은 물론이다.
데이터 처리부(140)는 영상 데이터, 센싱 데이터 및 주행 기록 데이터를 동기화하여 저장한다. 예를 들어, 도 4를 참조하면, 영상 데이터는 8개의 카메라 장치로부터 수집된 내외부 영상 데이터를 포함할 수 있고, 다중 복합 센싱 데이터는 LiDAR, RaDAR, GPS 센서, 가속도 센서 등으로부터 수집된 센싱 데이터를 포함할 수 있으며, 주행 기록 데이터는 속도 데이터, 기어 제어 데이터, 조향각 제어 데이터, RPM 데이터, 제동 데이터 등을 포함할 수 있다. 여기에서, 도 5를 참조하면, 데이터 처리부(140)는 수집된 영상 데이터, 주행 데이터(센싱 데이터 및 주행 기록 데이터)를 동기화하여 저장할 수 있다. 이 때, 데이터 처리부(140)는 영상 데이터, 주행 데이터(센싱 데이터 및 주행 기록 데이터)를 동기화하여 기정의된 데이터 포멧으로 저장할 수 있다. 예를 들어, 데이터 처리부(140)는 도 5와 같이 수집된 데이터를 동기화하여 N개의 채널로 구분하여 저장할 수 있다.
데이터 보안부(150)는 동기화되어 저장된 영상 데이터, 센싱 데이터 및 주행 기록 데이터를 기정의된 규약에 따라 암호화 및 복호화할 수 있다. 즉, 데이터 보안부(150)는 수집된 데이터들에 대한 보안을 강화하기 위하여 기정의된 규약에 따라 데이터 보안 기능을 수행할 수 있다.
이하에서는, 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 네트워크 토폴로지에 대하여 설명한다.
상술한 바와 같이, 자율주행버스는 일반 자율주행 차량과 달리, 물리적인 제원이 크다는 점이 약점으로 작용한다. 이러한 약점을 극복하기 위하여 자율주행버스에는 다수의 카메라 장치와 센서들이 구비될 수 있다. 이 때, 영상 데이터 및 센싱 데이터 등 다양한 데이터의 송수신으로 인해 네트워크 부하량이 크게 증가될 수 있으며, 이에 상당한 대역폭이 요구될 수 있다. 본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 아래와 같은 네트워크 토폴로지를 제안한다.
일 실시예에서, ADR 시스템(100)은 서라운드 뷰 모니터링 장치(200)와 단일의 통신 회선으로 연결될 수 있다. 여기에서, ADR 시스템(100)은 서라운드 뷰 모니터링 장치(200)로부터 멀티 채널의 영상 데이터를 제공받을 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, ADR 시스템(100)은 6채널의 영상 데이터를 각각의 카메라 장치로부터 전달받지 않고, 서라운드 뷰 모니터링 장치(200)로부터 단일의 통신 회선을 통해 제공받을 수 있다.
일 실시예에서, ADR 시스템(100)은 네트워크 허브 유닛(300)과 단일의 이더넷 통신 회신으로 연결될 수 있다. 여기에서, ADR 시스템(100)은 네트워크 허브 유닛(300)으로부터 복합 센싱 데이터를 제공받을 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 자율주행차량에는 게이트웨이(GW#1)를 포함한 네트워크 허브 유닛(300, ESU, Ethernet switch unit)이 구비될 수 있으며, ADR 시스템(100)은 복합 센싱 데이터를 각각의 센서로부터 전달받지 않고, 네트워크 허브 유닛(300)으로부터 단일의 이더넷 통신 회선을 통해 제공받을 수 있다.
일 실시예에서, 네트워크 허브 유닛(300)은, CAN, CAN-FD B/C-CAN 또는 이더넷 중 어느 하나의 방식에 따른 통신 회신으로 복수의 센서들 각각과 연결되어 센싱 데이터를 제공받을 수 있으며, 제공받은 센싱 데이터를 단일의 이더넷 통신 회선을 통해 센싱 정보 수집부(120)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 네트워크 허브 유닛(300)의 게이트웨이는 CAN, CAN-FD B/C-CAN 통신 버스와 연결되거나, 이더넷 통신 회선과 연결되어, 자율주행차량에서 발생되는 다양한 센싱 데이터를 수집할 수 있다. 여기에서, ADR 시스템(100)은 네트워크 허브 유닛(300)으로부터 단일의 이더넷 통신 회선을 통해 다양한 센싱 데이터를 제공받을 수 있다.
일 실시예에서, 네트워크 허브 유닛(300)은 LIDAR 허브 유닛(400)과 단일의 이더넷 통신 회선으로 연결될 수 있다. 여기에서, 네트워크 허브 유닛(300)은 LIDAR 허브 유닛(400)으로부터 복수의 LIDAR에 의해 생성되는 센싱 데이터를 제공받을 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 자율주행차량에는 LIDAR 허브를 포함하는 LIDAR 허브 유닛(400)이 구비될 수 있으며, 네트워크 허브 유닛(300)은 LIDAR 센싱 데이터를 각각의 LIDAR 센서로부터 전달받지 않고, LIDAR 허브 유닛(400)으로부터 단일의 이더넷 통신 회선을 통해 제공받을 수 있다.
본 발명에 따른 ADR 시스템(100)은 다양한 외부 장치들과 연결되어, 동기화되어 통합 저장된 데이터를 외부 장치로 제공할 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, ADR 시스템(100)은 실시간 영상 감시 장치에 저장된 데이터를 제공하여, 실시간 영상 감시 장치가 제공된 데이터를 분석하여 자율주행버스에 발생되는 상황을 실시간으로 모니터링하도록 할 수 있다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100: ADR 시스템
110: 영상 정보 수집부
111 ~ 118 : 카메라 장치
120: 센싱 정보 수집부
130: 주행 정보 수집부
140: 데이터 처리부
150: 데이터 보안부
200: 서라운드 뷰 모니터링 장치
300: 네트워크 허브 유닛
400: LIDAR 허브 유닛

Claims (4)

  1. 개선된 네트워크 토폴로지를 갖는 자율주행버스의 ADR(AUTONOMOUS-DRIVING DATA RECORDER) 시스템에 있어서,
    자율주행버스에 설치된 복수의 카메라 장치에 의해 생성되는 영상 데이터를 수집하는 영상 정보 수집부;
    자율주행버스에 설치된 적어도 하나의 센서에 의해 생성되는 센싱 데이터를 수집하는 센싱 정보 수집부; 및
    상기 수집된 영상 데이터 및 센싱 데이터를 동기화하여 저장하는 데이터 처리부;를 포함하되,
    상기 자율주행버스의 ADR 시스템은,
    서라운드 뷰 모니터링 장치와 단일의 통신 회선으로 연결되어, 상기 서라운드 뷰 모니터링 장치로부터 멀티 채널의 영상 데이터를 제공받으며,
    네트워크 허브 유닛과 단일의 이더넷 통신 회신으로 연결되어, 상기 네트워크 허브 유닛으로부터 상기 센싱 데이터를 제공받는 것을 특징으로 하는,
    개선된 네트워크 토폴로지를 갖는 자율주행버스의 ADR 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 네트워크 허브 유닛은,
    CAN, CAN-FD B/C-CAN 또는 이더넷 중 어느 하나의 방식에 따른 통신 회신으로 복수의 센서들 각각과 연결되어 센싱 데이터를 제공받으며, 상기 단일의 이더넷 통신 회선을 통해 상기 제공받은 센싱 데이터를 상기 센싱 정보 수집부에 제공하는 것을 특징으로 하는,
    개선된 네트워크 토폴로지를 갖는 자율주행버스의 ADR 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 네트워크 허브 유닛은,
    LIDAR 허브 유닛과 단일의 이더넷 통신 회선으로 연결되어, 상기 LIDAR 허브 유닛으로부터 복수의 LIDAR에 의해 생성되는 센싱 데이터를 제공받는 것을 특징으로 하는,
    개선된 네트워크 토폴로지를 갖는 자율주행버스의 ADR 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 영상 정보 수집부는,
    상기 서라운드 뷰 모니터링 장치로부터 적어도 6채널 이상의 영상 데이터를 제공받는 것을 특징으로 하는,
    개선된 네트워크 토폴로지를 갖는 자율주행버스의 ADR 시스템.
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