KR20220104079A - 자율주행 차량의 군집 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자율주행 차량의 군집 주행을 위해 군집 주행에 새로 인입하거나 이탈하는 차량을 제어하여 군집 주행의 항상성을 모도하는 자율주행 차량의 군집 시스템을 제공한다.
이에, 본 발명의 일 측면에 따른 자율주행 차량의 군집 시스템은 군집 주행하는 복수 개의 자율주행 차량 및 상기 복수 개 자율차량의 군집을 제어하는 제어서버를 포함하고, 상기 제어서버는 군집 주행에 인입하거나 이탈하는 차량을 위해 상기 복수 개 차량의 군집 구동을 제어한다.

Description

자율주행 차량의 군집 시스템{GROUPING SYSTEM FOR SELF DRIVING CARS}

본 발명은 자율주행 차량이 서로 함께 주행하면서 교통을 원활하게 하는 자율주행 차량의 군집 시스템에 대한 것이다.

자동차는 사용되는 원동기의 종류에 따라, 내연기관(internal combustion engine) 자동차, 외연기관(external combustion engine) 자동차, 가스터빈(gas turbine) 자동차 또는 전기자동차(electric vehicle) 등으로 분류될 수 있다.

자율주행 차량은 인간의 운전 없이 자동으로 주행할 수 있는 자동차이다. 무인자동차는 레이더, LIDAR(light detection and ranging), GPS, 카메라로 주위의 환경을 인식하여 목적지를 지정하는 것만으로 자율적으로 주행한다. 이미 실용화되고 있는 무인자동차로는 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 무인자동차 시스템과 Actual System이다. 실험실 내의 시뮬레이션뿐만 아니라 실제로 무인자동차 시스템을 구축하는 기술이며 구동장치인 가속기, 감속기 및 조향장치 등을 무인화 운행에 맞도록 구현하고, 무인자동차에 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 무인자동차에 적용되고 있는 첫 번째 적용기술은 지능형 순향제어(ACC: Adaptive Cruise Control) 시스템이다. 지능형 순향제어는 레이더 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 레이더가 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 무인자동차에서는 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.

자율주행의 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.

최근에는 자율주행 차량의 군집주행이 대두되고 있다. 군집주행이란 자율주행 시스템에서 다수의 차량을 무리지어서 제어하는 방법을 말한다. 이에 선행기술문헌1에서는 리더 차량 및 상기 리더 차량의 통신기로부터 제어신호를 제공받아서 주행하는 추종 차량이 군집을 이루어 주행하는 군집 주행을 제어하기 위한 방법을 개시하고 있다.

그러나, 군집 주행은 어느 하나의 콘트롤 타워가 제어하는 경우에는 큰 위험을 초래할 우려가 있다. 따라서, 군집주행의 원활한 상용화를 위해서는 포괄적으로 전체적인 군집 주행을 제어하여야 하지만 아직 관련된 연구는 미비한 실정이다.

한국공개특허 제2019-0096864호(2019. 08. 20.)

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 자율주행 차량의 군집 주행을 위해 군집 주행에 새로 인입하거나 이탈하는 차량을 제어하여 군집 주행의 항상성을 모도하는 자율주행 차량의 군집 시스템을 제공한다.

나아가, 본 발명은 군집 주행 시 인입하거나 이탈하는 차량에 따라 군집 내부에서 각 차량의 구동을 개별적으로 제어하여 전체적인 군집 주행의 형태가 정형화도록 하는 자율주행 차량의 군집 시스템을 제공한다.

본 발명의 일 측면에 따른 자율주행 차량의 군집 시스템은 군집 주행하는 복수 개의 자율주행 차량 및 상기 복수 개 자율차량의 군집을 제어하는 제어서버를 포함하고, 상기 제어서버는 군집 주행에 인입하거나 이탈하는 차량을 위해 상기 복수 개 차량의 군집 구동을 제어한다.

이때, 상기 제어서버는 군집상태를 유지 또는 변경하는 군집상태제어모듈, 군집에 따른 각 자율주행 차량의 구동을 제어하는 군집구동제어모듈, 및 군집된 자율주행 차량 간 또는 자율주행 차량과 제어서버의 통신을 제어하는 군집통신제어모듈 중 적어도 하나를 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 군집상태제어모듈은 새롭게 군집을 요청한 자율주행 차량의 군집을 수락할 수 있다.

또한, 상기 군집상태제어모듈은 새롭게 군집을 요청한 자율주행 차량의 군집을 수락하기 위해 상기 군집통신제어모듈이 수집한 복수 개 자율주행 차량의 군집 의사를 산입할 수 있다.

또한, 상기 군집구동제어모듈은 복수 개 자율주행 차량의 자체 구동 제어를 한시적으로 변경하도록 할 수 있다.

또한, 상기 군집구동제어모듈은 복수 개 자율주행 차량의 배치를 각 자율주행 차량의 경로 정보를 반영하여 조절할 수 있다.

또한, 상기 자율주행 차량은 복수 개 자율주행 차량의 군집 상태를 확인하는 출력부를 더 포함하고, 상기 출력부는 현재 군집된 자율주행 차량의 군집 상태 또는 또 다른 군집된 자율주행 차량의 군집 상태를 확인하도록 출력할 수 있다.

또한, 상기 자율주행 차량은 충전부를 더 포함하고, 상기 충전부는 차량의 외부에 비치되어 무선으로 전력을 공급받고, 상기 군집된 자율주행 차량 중 어느 하나는 군집된 다른 자율주행 차량으로부터 전력을 공급받을 수 있다.

또한, 상기 충전부는 전력수신부와 전력바이패스를 포함하여 이루어지고, 상기 전력바이패스는 공급받은 전력을 타 차량으로 이동시키도록 이이루어질 수 있다.

또한, 상기 제어서버는 군집 주행하는 복수개의 자율주행 차량 중 전력 공급이 필요한 타겟 차량을 특정하고 전력 공급의 소스와 전력 공급의 바이패스 경로를 설정할 수 있다.

본 발명은 자율주행 차량이 군집 주행하는 경우 각 차량을 전체적으로 제어서버에서 군집을 위해 부차적으로 제어하므로 군집의 안정성을 극대화시킨다.

또한, 본 발명은 군집 내부에서 각 차량을 개별적으로 제어하게 되므로 더욱 안정적인 군집 형태를 유지시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 차량의 군집 시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1에서의 자율주행 차량을 더욱 상세히 도시한 구성도이다.
도 3은 도 2서의 감지부를 더욱 상세히 도시한 구성도이다.
도 4는 도 2에서의 제어부를 더욱 상세히 도시한 구성도이다.
도 5는 도 1에서의 서버를 더욱 상세히 도시한 구성도이다.
도 6은 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 차량의 군집 시스템에서의 군집 충전 개념을 설명하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 차량의 군집 시스템에서 군집할 대상 군을 선택하는 모습을 예시하는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 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.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함한다" 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 일 실시예에 따른 자율주행 차량의 군집 시스템을 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 차량의 군집 시스템의 구성도이고, 도 2는 도 1에서의 자율주행 차량을 더욱 상세히 도시한 구성도이며, 도 3은 도 2서의 감지부를 더욱 상세히 도시한 구성도이고, 는 도 2에서의 제어부를 더욱 상세히 도시한 구성도이며, 도 5 도 1에서의 서버를 더욱 상세히 도시한 구성도이고, 도 6은 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 차량의 군집 시스템에서의 군집 충전 개념을 설명하는 도면이다.

도면을 참조하면, 우선 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 차량의 군집(1000)은 복수 개의 자율주행 차량(100)과 이들의 군집을 제어하고 각 차량의 경로 관리 및 원격 제어를 수행하는 제어서버(200)를 포함하여 이루어진다. 이때 제어서버(200)는 군집 주행에 새롭게 인입하거나 군집에서 이탈하는 차량을 위해 이들 자율주행 차량의 전체적인 군집 구동을 제어하는 것을 특징으로 한다.

이때 자율주행 차량(100)은 입력부(110), 감지부(120), 출력부(130), 제어부(140), 통신부(150) 및 충전부(160)로 이루어진다.

입력부(110)는 운전을 위한 사용자 입력을 수신하는 장치이다. 메뉴얼 모드인 경우 자율주행 차량(100)의 입력부는 조향 입력 장치(미도시), 가속 입력 장치, 브레이크 입력 장치를 포함할 수 있다. 또한, 입력부(110)는 자율주행 차량의 목적지를 입력하는 역할을 하고 입력된 목적지에 따라 제어서버(200)로부터 정보를 수신받아 경로를 연속적으로 설정하게 된다.

감지부(120)는 레이더(121) 및 라이다(122)를 포함하고, 카메라(123)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 본 실시예에서는 레이더(121), 라이다(122) 및 카메라(123)를 이용하여 군집 주행 시의 주요 오브젝트인 타 차량의 속도 및 이동 방향을 감지한다.

우선, 레이더(121)는 전파를 이용하여 자율주행 차량(100) 외부의 오브젝트에 대한 정보를 생성할 수 있다. 레이더(121)는 전자파 송신부, 전자파 수신부 및 전자파 송신부 및 전자파 수신부와 전기적으로 연결되어, 수신되는 신호를 처리하고, 처리되는 신호에 기초하여 오브젝트에 대한 데이터를 생성하는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.

레이더(121)는 전파 발사 원리상 펄스 레이더(Pulse Radar) 방식 또는 연속파 레이더(Continuous Wave Radar) 방식으로 구현될 수 있다. 레이더(121)는 연속파 레이더 방식 중에서 신호 파형에 따라 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)방식 또는 FSK(Frequency Shift Keyong) 방식으로 구현될 수 있다. 레이더(121)는 전자파를 매개로, TOF(Time of Flight) 방식 또는 페이즈 쉬프트(phase-shift) 방식에 기초하여 오브젝트를 검출하고, 검출된 오브젝트의 위치, 검출된 오브젝트와의 거리 및 상대 속도를 검출할 수 있다. 이때 레이더(121)는 차량의 전방, 후방 또는 측방에 위치하는 오브젝트를 감지하기 위해 차량의 외부의 적절한 위치에 배치될 수 있다.

다음으로, 라이다(122)는 레이저 광을 이용하여 자율주행 차량(100) 외부의 오브젝트에 대한 정보를 생성할 수 있다. 라이다(122)는 광 송신부(미도시), 광 수신부(미도시) 및 광 송신부 및 광 수신부와 전기적으로 연결되어, 수신되는 신호를 처리하고, 처리된 신호에 기초하여 오브젝트에 대한 데이터를 생성하는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.

라이다(122)는 TOF(Time of Flight) 방식 또는 페이즈 쉬프트(phase-shift) 방식으로 구현될 수 있다. 라이다(122)는 구동식 또는 비구동식으로 구현될 수 있는데, 구동식으로 구현되는 경우 라이다(122)는 모터에 의해 회전되며 자율주행 차량(100) 주변의 오브젝트를 검출할 수 있다. 비구동식으로 구현되는 경우, 라이다(122)는 광 스티어링에 의해 차량을 기준으로 소정 범위 내에 위치하는 오브젝트를 검출할 수 있다. 자율주행 차량(100)은 복수의 비구동식 라이다를 포함할 수 있다. 라이다(122)는 레이저 광 매개로 TOF(Time of Flight) 방식 또는 페이즈 쉬프트(phase-shift) 방식에 기초하여 오브젝트를 검출하고, 검출된 오브젝트의 위치, 검출된 오브젝트와의 거리 및 상대 속도를 검출할 수 있다. 이때 라이다(122)는 차량의 전방, 후방 또는 측방에 위치하는 오브젝트를 감지하기 위해 차량의 외부의 적절한 위치에 배치될 수 있다.

한편, 카메라(123)는 영상을 이용하여 자율주행 차량(100) 외부의 오브젝트에 대한 정보를 생성할 수 있다. 카메라(123)는 적어도 하나의 렌즈, 적어도 하나의 이미지 센서 및 이미지 센서와 전기적으로 연결되어 수신되는 신호를 처리하고, 처리되는 신호에 기초하여 오브젝트에 대한 데이터를 생성하는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.

카메라(123)는 모노 카메라, 스테레오 카메라, AVM(Around View Monitoring) 카메라 중 적어도 어느 하나일 수 있다. 카메라(123)는 다양한 영상 처리 알고리즘을 이용하여, 오브젝트의 위치 정보, 오브젝트와의 거리 정보 또는 오브젝트와의 상대 속도 정보를 획득할 수 있다.

예를 들어, 카메라(123)는 획득된 영상에서 시간에 따른 오브젝트 크기의 변화를 기초로, 오브젝트와의 거리 정보 및 상대 속도 정보를 획득할 수 있다. 또한, 카메라(123)는, 핀홀(pin hole) 모델, 노면 프로파일링 등을 통해, 오브젝트와의 거리 정보 및 상대 속도 정보를 획득할 수 있다.

또한, 카메라(123)는 스테레오 카메라에서 획득된 스테레오 영상에서 디스패러티(disparity) 정보를 기초로 오브젝트와의 거리 정보 및 상대 속도 정보를 획득할 수 있다. 카메라(123)는 차량 외부를 촬영하기 위해 차량에서 FOV(field of view) 확보가 가능한 위치에 장착될 수 있다.

카메라(123)는 차량 전방의 영상을 획득하기 위해 차량의 실내에서 프런트 윈드 쉴드에 근접하게 배치될 수 있다. 나아가 카메라(123)는 프런트 범퍼 또는 라디에이터 그릴 주변에 배치될 수 있다. 카메라(123)는 차량 후방의 영상을 획득하기 위해 차량의 실내에서 리어 글라스에 근접하게 배치될 수 있다. 이때, 카메라(123)는 리어 범퍼, 트렁크 또는 테일 게이트 주변에 배치될 수 있다. 카메라(123)가 차량 측방의 영상을 획득하기 위해서는 차량의 실내에서 사이드 윈도우 중 적어도 어느 하나에 근접하게 배치될 수 있다. 또는 카메라(123)는 사이드 미러, 휀더 또는 도어 주변에 배치될 수 있다.

또한, 감지부(120)는 자율주행 차량의 위치 정보를 활용해야 되므로 GPS(124)를 필수적으로 더 포함한다. GPS(124)는 자율주행 차량(100)의 위치 데이터를 생성하는데 일반적인 GPS(Global Positioning System) 및 DGPS(Differential Global Positioning System) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 이러한 GPS 및 DGPS 중 적어도 어느 하나에서 생성되는 신호에 기초하여 자율주행 차량(100)의 위치 데이터를 생성할 수 있다.

이때, GPS(124)는 IMU(Inertial Measurement Unit) 및 감지부(120)의 카메라(123) 중 적어도 어느 하나에 기초하여 위치 데이터를 보정할 수 있다. 또한, GPS(124)는 GNSS(Global Navigation Satellite System)로 명명될 수 있다.

한편, 감지부(120)는 탑승자가 조향 작동을 수행하지 않더라도 음성 등으로 보호자 이외에 탑승객도 자율주행에 개입하기 위해 마이크(125)를 더 구비할 수 있다. 나아가 생체정보센서(126)은 탑승객의 심박, 협압, 뇌파 등을 센싱하여 위급상황에 대비하도록 할 뿐만 아니라 부가적으로 차량의 입출입 시 지문, 홍채 정보를 센싱하여 오류 탑승을 막는 기능도 별도로 수행할 수 있다. 이러한 생체정보센서(126)를 활용하여 자율주행 차량(100)은 탑승객이 탑승하거나 하차한 것을 감지할 수 있다.

이상과 같은 레이더(121), 라이더(122) 및 카메라(123)는 주요 오브젝트인 주위 차량의 위치를 감지하는데, 주위 차량과의 거리, 주위 차량의 속도 및 주위 차량의 이동 방향을 감지하고 이에 따라 구동이 제어되도록 하여 군집의 항상성을 확보하게 된다.

출력부(130)는 평상시에 자율주행 차량(100)의 내부 또는 외부에 배치되어 주행 관련 상황을 표시한다. 나아가 차량의 외부에 형상, 모양 및 색체 중 어느 하나가 디스플레이되도록 하여 차량의 소유자 및 주위의 사람에게 예측 가능성을 제공하도록 할 수 있다.

더욱 상세하게 출력부(130)는 제어서버(200)에 의해 복수 개의 자율주행 차량이 군집하여 주행되는 경우 다른 자율주행 차량의 외관을 그룹화하여 동일하게 표현할 수 있다. 일례로, 자율주행 차량에서 타 군집 주행차량을 투명 디스플레이 등을 통하여 보았을 때, 현재 군집된 자율주행 차량이 모두 같은 색으로 매핑되어 직관적으로 군집되어 주행됨을 알도록 한다. 또는 또 다른 군으로 군집된 차량의 외관이 모두 같은 색으로 매핑되어 역시 직관적으로 군집되어 주행됨을 알 수 있도록 한다. 이때 전술한 입력부(110)이러한 하나의 색을 갖는 군을 선택하는 방법으로 특정 군의 군집에 참여할 수 있다.

또한 출력부(130)는 복수개의 자율주행 차량 중 군집이 해제된 후 재 군집되어 주행되는 차량의 외관을 군집 주행이 해제되지 않은 차량과 다르게 표현하도록 한다. 즉, 군집 주행시 앞에서 주행하는 차량의 색이 당초에는 군집주행하는 전체 차량과 같은 색으로 표현되어 군집된 것을 알 수 있지만 군집 대형에서 잠시 이탈한 후 재 군집되는 경우에 재군집이 예정된 차량임을 표시하도록 하여 다른 군집 주행 차량 탑승객의 전체 군집 변동 상황을 신속하게 알도록 할 수 있다.

또한 출력부(130)는 군집되어 주행하지 않던 차량이 군집을 위해 군집되어 주행하는 복수개의 자율주행 차량에 합류하는 과정에서 군집주행 중 어느 차량과 차량 사이의 합류지점을 표시하는 역할을 한다. 이에 따라, 군집주행에 후발적으로 참여하는 탑승객은 정확한 군집 합류 지점을 예측할 수 있어 주행 예견 가능성이 높이 담보된다.

또한, 출력부(130)는 주행 중인 군집 차량의 일부가 군집을 탈퇴할 것으로 타 차량의 디스플레이에 표시하는 역할을 수행한다. 따라서, 타 차량의 탑승객은 군집의 탈퇴에 대한 예견 가능성이 생겨 군집 대형의 변화가 수반됨을 직관적으로 알 수 있게 된다.

한편, 제어부(140)는 메인 ECU로 구성될 수 있는데 자율주행 차량(100)의 주행 및 구동을 제어하게 된다. 제어부는 더욱 상세하게 구동제어모듈(141) 및 입출력제어모듈(142)로 이루어진다.

우선, 구동제어모듈(141)은 파워 트레인 구동 제어 장치, 샤시 구동 제어 장치, 도어/윈도우 구동 제어 장치, 안전 장치 구동 제어 장치, 램프 구동 제어 장치 및 공조 구동 제어 장치를 포함할 수 있다. 파워 트레인 구동 제어 장치는 동력원 구동 제어 장치 및 변속기 구동 제어 장치를 포함할 수 있다. 샤시 구동 제어 장치는, 조향 구동 제어 장치, 브레이크 구동 제어 장치 및 서스펜션 구동 제어 장치를 포함할 수 있다. 한편, 안전 장치 구동 제어 장치는 안전 벨트 제어를 위한 안전 벨트 구동 제어 장치를 포함할 수 있다.

제어부(140)는 적어도 하나의 전자적 제어 장치(예를 들면, 제어 ECU(Electronic Control Unit))를 포함한다. 특히 수신되는 신호에 기초하여, 차량 구동 장치를 제어할 수 있다. 예를 들면, 제어부(140)는 감지부(120)에서 수신되는 신호에 기초하여, 파워 트레인, 조향 장치 및 브레이크 장치를 제어할 수 있다. 그런데, 본 실시예에 따른 제어부(140)은 일반적으로 감지부에서 전송된 데이터 외에도 군집주행을 위해서 제어서버(200)로부터 수신된 데이터를 더욱 산입하여 구동을 제어하게 된다. 더욱 상세한 내용은 후술하는 제어서버의 구성부분에서 설명하기로 한다.

입출력제어모듈(142)는 전술한 출력부(130)를 제어하는데 군집된 차량이 그룹핑되어 차량 내부 디스플레이 또는 외부 디스플레이를 제어하는 역할을 수행한다. 또한, 입출력제어모듈(142)는 군집이 해제되거나 재 군집되는 경우에 이를 표시하도록 출력부(130)를 제어할 수 있다. 나아가, 전술한 바와 같이 입출력제어모듈(142)는 군집된 차량 중 어느 하나를 선택하여 군집에 합류할 수 있도록 하는 역할을 수행한다.

한편, 제어서버(200)는 군집상태제어모듈(210), 군집구동제어모듈(220), 및 군집통신제어모듈(230)을 포함하여 이루어진다.

군집상태제어모듈(210)은 현재 진행 중인 차량 군집을 확인하고 계속적으로 모니터링하면서 군집된 각 차량과 통신을 유지한다. 이는 전술한 바와 같이 자율주행 차량이 개별적으로 자율주행을 수행한다고 하더라도 모든 차량의 목적지가 같은 경우는 산정하기 어렵고 결국은 군집이 해제되는 경우가 발생하기 때문에 전체 군집의 형태는 변할 수 밖에 없어 개별 자율주행 차량도 별도의 제어에 의해 구동되어야 하는 경우가 있기 때문이다.

또한, 군집상태제어모듈(210)은 새로운 군집을 수락하거나 군집에서의 이탈을 확인한다. 이 경우에는 군집구동제어모듈(220)이 군집된 각 자율주행 차량의 구동을 제어하게 된다. 다시말해, 군집구동제어모듈(220)은 각 자율주행차량(100)의 제어부(140)와 달리 군집을 위한 제어명령을 각 자율주행 차량(100)에게 전송한다.

예를 들어, 새롭게 군집에 합류하는 차량이 있는 경우에 그 차량은 그 군집의 마지막에서 새로 군집되는 경우만 있는 것이 아니라 군집의 최상단이나 군집의 중간 부근에서 새롭게 군집될 필요성이 있다. 따라서, 이런 경우에는 군집된 차량의 배열이 바뀌던지 새로운 공간이 창출되어야 한다. 따라서, 군집구동제어모듈(220)은 새롭게 군집에 포함될 차량이 인입될 위치를 산정하고 그 위치를 확보시키기 위해 그 위치 후방의 차량은 순차적으로 속도를 저감시켜 안전한 군집 진입이 가능하도록 개별 차량에게 차별적으로 제어 신호를 송출한다. 즉, 군집구동제어모듈(220)은 복수 개 자율주행 차량이 자체적으로 구동 제어를 하는 것을 한시적으로 변경하도록 제어하는 것이 가능하다.

또한, 군집구동제어모듈(220)은 군집 주행 시 복수 개 자율주행 차량의 배치를 변경하도록 제어할 수 있다. 즉 군집구동제어모듈은 각 자율주행 차량의 목적지 및 경로를 반영하여 이탈이 예견된 차량의 위치를 변화하는 방법으로 전체 배열을 변경하도록 제어할 수 있다.

한편, 군집통신제어모듈(230)은 군집된 자율주행 차량 간 또는 자율주행 차량과 제어서버(200)와의 통신을 담당한다. 본 실시예에 따른 군집 시스템은 안전을 위해 제어서버에 의한 군집 제어가 필수적이므로 항상 군집된 차량 간 및 차량과 서버와의 통신을 유지할 필요성이 있다. 따라서, 군집통신제어모듈(230)은 각 차량이 근거리 통신으로 엮여 있지 않은 경우에도 제어서버(200)를 경유하여 각 차량간 통신이 가능하도록 한다.

나아가, 군집상태제어모듈(210)은 각 차량에서의 입력 데이터를 수집하여 의사 결정에 참여할 수 있다. 다시 말해, 새롭게 군집을 요청한 자율주행 차량이 있는 경우에 군집상태제어모듈(210)은 현재 군집된 자율주행 차량 탑승자의 의사를 수신하여 군집에 참여시킬 것인지를 결정할 수 있다. 군집 주행이 교통 정체를 해소하기 위한 목적인 경우만 있는 경우에 제어서버(200)는 군집을 불허할 이유가 없겠지만 군집통신이 로컬로 이루어져 최소한의 소통이 차량의 탑승자들 사이에 가능해진 경우에 새롭게 군집을 요청한 탑승객은 안전의 측면에서 불안감을 조성할 수 있기 때문이다.

통신부(150)는 자율주행 차량(100) 외부에 위치하는 제어서버, 타 차량, 단말기 중 적어도 어느 하나와 신호를 교환할 수 있다. 통신부(150)는 통신을 수행하기 위해 송신 안테나, 수신 안테나, 각종 통신 프로토콜이 구현 가능한 RF(Radio Frequency) 회로 및 RF 소자 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

예를 들어, 통신 장치는 C-V2X(Cellular V2X) 기술을 기반으로 외부 디바이스와 신호를 교환할 수 있다. 또한, 통신부(150)는 IEEE 802.11p PHY/MAC 계층 기술과 IEEE 1609 Network/Transport 계층 기술 기반의 DSRC(Dedicated Short Range Communications) 기술 또는 WAVE(Wireless Access in Vehicular Environment) 표준을 기반으로 외부 디바이스와 신호를 교환할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 차량은 충전부(160)를 차량의 외부에 구비하는 것이 특징이다. 충전부(160)는 자율주행 차량의 외부에서 무선으로 전력을 공급받는다. 이때, 본 실시예에 따른 군집 시스템에서는 군집된 자율주행 차량 중 어느 하나는 군집된 다른 자율주행 차량으로부터 전력을 공급받을 수 있다.

이를 위해 충전부(160)는 전력수신부와 전력바이패스로 이루어진다. 전력수신부(160)는 전자기 공명에 따라 전력을 수신받는 공지의 구성을 말하고 전력바이패스는 차량 내부에 배선이 형성되어 이를 타차량에게 전송할 수 있는 선로를 의미한다.

이에 도 6에서는 4번째 자율주행 차량(100_4)의 배터리가 부족한 경우를 예시하였다. 이를 위해 나머지 3개의 차량(100_1,100_2,100_3)은 모두 전력을 4번째 차량(100_4)에게 송신하게 된다. 이때 당초 제어서버(200)는 전력 공급이 필요한 타겟 차량이 4번째 차량임을 특정하고 군집 주행 시 다른 차량으로부터 전력을 수신받도록 제어한다. 따라서, 군집 주행을 더욱 안정화할 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 작용을 예시한다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 차량의 군집 시스템에서 군집할 대상 군을 선택하는 모습을 예시하는 도면이다

도면을 참조하면, 군집에 참여하고자 하는 차량의 탑승객은 제어서버(200)로부터 군집 대상군을 수신받게 된다. 이후, 특정 군집군을 선택하는 경우에 바로 서버로부터 허락을 받아 군집에 참여하게 되던지 그 군집군 구성원의 반대가 있는 경우에는 다른 군집에 참여하게 된다.

이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

또한, 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 군집 시스템
100: 자율주행 차량
110: 입력부
120: 감지부
130: 출력부
140: 제어부
150: 통신부
160: 충전부
200: 제어서버

Claims (10)

1. 군집 주행하는 복수 개의 자율주행 차량; 및
   상기 복수 개 자율차량의 군집을 제어하는 제어서버;
   를 포함하고,
   상기 제어서버는 군집 주행에 인입하거나 이탈하는 차량을 위해 상기 복수 개 차량의 군집 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 군집 시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어서버는 군집상태를 유지 또는 변경하는 군집상태제어모듈, 군집에 따른 각 자율주행 차량의 구동을 제어하는 군집구동제어모듈, 및 군집된 자율주행 차량 간 또는 자율주행 차량과 제어서버의 통신을 제어하는 군집통신제어모듈 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 군집 시스템.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 군집상태제어모듈은 새롭게 군집을 요청한 자율주행 차량의 군집을 수락할 수 있는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 군집 시스템.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 군집상태제어모듈은 새롭게 군집을 요청한 자율주행 차량의 군집을 수락하기 위해 상기 군집통신제어모듈이 수집한 복수 개 자율주행 차량의 군집 의사를 산입하는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 군집 시스템.
   
5. 제2항에 있어서,
   상기 군집구동제어모듈은 복수 개 자율주행 차량의 자체 구동 제어를 한시적으로 변경하도록 하는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 군집 시스템.
   
6. 제2항에 있어서,
   상기 군집구동제어모듈은 복수 개 자율주행 차량의 배치를 각 자율주행 차량의 경로 정보를 반영하여 조절하는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 군집 시스템.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 자율주행 차량은 복수 개 자율주행 차량의 군집 상태를 확인하는 출력부를 더 포함하고, 상기 출력부는 현재 군집된 자율주행 차량의 군집 상태 또는 또 다른 군집된 자율주행 차량의 군집 상태를 확인하도록 출력하는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 군집 시스템.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 자율주행 차량은 충전부를 더 포함하고,
   상기 충전부는 차량의 외부에 비치되어 무선으로 전력을 공급받고,
   상기 군집된 자율주행 차량 중 어느 하나는 군집된 다른 자율주행 차량으로부터 전력을 공급받을 수 있는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 군집 시스템.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 충전부는 전력수신부와 전력바이패스를 포함하여 이루어지고,
   상기 전력바이패스는 공급받은 전력을 타 차량으로 이동시키도록 이이루어진 것 특징으로 하는 자율주행 차량의 군집 시스템.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 제어서버는 군집 주행하는 복수개의 자율주행 차량 중 전력 공급이 필요한 타겟 차량을 특정하고 전력 공급의 소스와 전력 공급의 바이패스 경로를 설정하는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 군집 시스템.
    

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