KR20220141856A - 목표 궤적 계획 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량(1)이 자율 주행으로 따라가야 할 목표 궤적(T_Soll)을 계획하기 위한 방법에 관한 것으로, 이때 궤적(T)의 이산 집합은 목표 궤적(T_Soll)의 후보로서 결정되며, 각 궤적(T)은 연속되는 복수의 궤적 구간(TR, TR_(0,0)(1,1))으로 구성되고, 계획은 궤적(T) 중 하나를 목표 궤적(T_Soll)으로 선택하는 것을 기반으로 하며, 이때 사전 정의된 비용 함수(K)를 사용한 궤적(T) 평가와 가장 비용 효율적인 것으로 평가된 궤적(T) 식별에 기초하여 선택이 이루어지는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 각 궤적 구간(TR, TR_(0,0)(1,1))에 동일한 위치 기준과 서로 다른 역학 기준을 갖는 부분 궤적의 군집이 할당되고, 부분 궤적에는 사전 정의된 비용 함수(K)에 따른 비용이 할당되는 것이 제시되며, 준수해야 할 경계 조건 및/또는 수행할 운전 작업의 변경이 확인되면, 변경된 경계 조건을 준수하고/하거나 변경된 운전 작업을 수행하기에 다른 부분 궤적보다 더 적합한 부분 궤적에 더 적은 비용을 할당하기 위해 개별 부분 궤적의 비용 함수(K)를 변경된 경계 조건 및/또는 운전 작업에 맞게 조정함으로써 선택의 피드포워드가 이루어지는 것이 제시된다.

Description

목표 궤적 계획 방법

본 발명은 특허 청구항 제1항의 전제부에 따라 목표 궤적을 계획하는 방법에 관한 것이다.

차량의 궤적을 자동으로 측정하기 위한 방법 및 시스템은 DE 10 2015 208 790 A1에 공지되어 있다. 궤적을 통해 차량의 현재 위치에 해당하는 시작점이 목표점과 연결된다. 이 방법에서는, 복수의 중간점이 결정되고, 이때 시작점을 중간점 중 하나와 연결하는 적어도 하나 이상의 제1 부분 궤적이 결정된다. 또한, 목표점을 각각 중간점 중 하나와 연결하는 복수의 제2 부분 궤적이 결정된다. 또한, 적어도 하나 이상의 제1 부분 궤적과 제2 부분 궤적 중 하나를 선택하여 궤적을 결정하고, 측정된 궤적을 기반으로 차량의 적어도 하나 이상의 구성 요소를 제어하며, 이때 각 중간점에서 적어도 두 개 이상의 부분 궤적이 끝난다.

또한, WO 2019/223909에서는 자동차의 적어도 부분 자율 제어에 관한 방법을 설명한다. 이 방법은 자동차의 서라운드 센서 시스템에 의해 검출된 자동차의 환경을 나타내는 환경 신호의 수신을 포함한다. 수신된 환경 신호를 기반으로 차량의 진행 방향과 관련하여 차량 전방에 위치한 물체를 감지하는 경우. 또한, 이 방법은 도로 교차점이 객체를 추월하기 위한 추월 궤적 내에 있는지 여부와 추월 시간 동안 자동차의 맞은편 차선의 차량이 차단되는지 여부를 결정하는 것을 제시한다. 산출 결과, 객체를 추월하기 위한 추월 궤적 내에 도로 교차점이 없고 추월 시간 동안 맞은편 차선의 차량이 차단되지 않는 것으로 나오면, 차량의 횡방향 및 종방향 안내의 적어도 부분 자율 제어를 위한 제어 신호가 추월 궤적을 기반으로 출력된다.

본 발명의 과제는 차량이 자율 주행으로 따라갈 목표 궤적을 계획하기 위한 개선된 방법을 제시하는 것이다.

이러한 과제는 청구항 제1항에 명시된 특징을 갖는 방법에 의해 본 발명에 따라 해결된다.

본 발명의 바람직한 실시예는 종속항의 대상이다.

차량이 자율 주행으로 따라가야 할 목표 궤적을 계획하는 방법에서는 궤적 이산 집합이 목표 궤적의 후보로 결정되며, 이때 이러한 각 궤적은 연속되는 복수의 궤적 구간으로 구성되는 것을 제시한다. 이 방법은 또한 계획이 궤적 중 하나를 목표 궤적으로 선택하는 것을 기반으로 하고, 이 선택은 사전 정의된 비용 함수를 사용한 궤적 평가와 가장 비용 효율적으로 평가된 이러한 궤적의 식별을 기반으로 이루어지는 것을 제시한다. 본 발명에 따르면, 각 궤적 구간에는 각각 동일한 위치 기준과 각각 서로 상이한 역학 기준을 갖는 부분 궤적 군집이 할당된다. 이때 위치 기준이란 각 궤적 구간을 따라 주행할 때 차량이 따라가야 하는 위치 변화에 관한 기준이며, 역학 기준이란 차량의 역학, 특히 해당 궤적 구간을 따라 주행할 때 차량이 이동할 가속 및/또는 속도에 관한 기준으로 이해되어야 한다. 준수해야 할 경계 조건의 변경 및/또는 수행할 운전 작업의 변경이 확인되면, 변경된 경계 조건을 준수하고/준수하거나 변경된 운전 작업을 수행하는 데 다른 부분 궤적보다 더 적합한 부분 궤적에 더 적은 비용을 할당하기 위해 개별 부분 궤적의 비용 함수를 변경된 경계 조건 및/또는 운전 작업에 맞게 조정함으로써 선택의 피드포워드가 진행된다.

이 방법을 사용하면 자율 주행 차량의 다양한 운전 작업을 구현할 수 있으며 이때 안전에 중요한 기준을 위반하지 않는 경우에만 운전 작업이 수행되도록 최대한 보장할 수 있다.

운전 작업에는 특히 긴급차량 길 터주기, 특정 주행 상황에서 차량의 주행 속도의 예방적 감속, 경찰차 및/또는 구급차 등 특정 차량으로 인한 차선 변경, 갓길에 차량 정차 및/또는 차량의 조향 또는 제동 시스템의 성능 저하 반영 등이 포함된다.

이 방법은 실시간으로 목표 궤적 계획의 효과적인 피드포워드를 통해 자율 주행 차량의 다양한 운전 작업을 구현할 수 있다. 운전 작업 수행으로 인해 안전 한계를 위반할 위험이 있는 경우 목표 궤적의 계획이 기준을 무시하고 보다 안전한 목표 궤적을 제공할 수 있다.

방법의 일 실시예에서, 후보로 결정된 각 궤적과 이러한 후보의 집합에서 데이터 레코드로 선택된 목표 궤적은 각각의 궤적을 따라 주행할 때 차량이 따라가야 하는 위치 변화에 관한 정보뿐만 아니라 역학에 관한 자세한 정보, 특히 각 궤적을 따라 주행할 때 차량이 이동할 가속 및/또는 주행 속도에 관한 정보를 포함한다. 궤적 집합에서 선택된 목표 궤적을 사용하여 차량이 자율 주행 모드에서 어떤 위치 좌표를 따라 주행할지 결정될 뿐만 아니라 차량이 얼마나 역학적으로 움직여야 하는지, 즉 차량이 어떤 시점에 해당 위치 좌표에 있어야 하는지 사전 정의된다. 따라서 이 방법은 자율 주행을 위한 최적의 위치 변화를 찾는 동시에 차량의 최적 역학을 찾는 것을 가능하게 한다.

또한, 추가 실시예에서, 목표 궤적이 선택되는 궤적 집합은 정의 가능한 예측 수평선에서 궤적 보간점의 사전 정의된 집합을 차량의 가능한 위치로 결정함으로써, 궤적 보간점의 집합에서 주행 방향으로 지나는 복수의 점 열을 선택함으로써 그리고 궤적이 점 열 중 하나를 통과하는 방식으로 결정됨으로써 이산화된다. 즉, 궤적 보간점은 하나 이상의 궤적이 각각 이어지는 예측 수평선 내의 위치를 *?*나타낸다. 따라서 각각의 궤적은 사전 정의된 궤적 보간점 집합을 통해 이어지며, 이때 두 개의 궤적 보간점 사이의 구간은 언급된 부분 궤적의 군집이 각각 할당되어 있는 언급된 궤적 구간을 이룬다. 따라서 개별 궤적은 궤적 보간점 중 하나에서 각각 서로 연결된 부분 궤적으로 구성된다. 부분 궤적의 수가 제한되어 있기 때문에 이들로 구성된 궤적의 수도 제한된다. 궤적 집합은 아래에서 궤적 군집이라고 한다. 목표 궤적의 계획은 궤적 군집에서 궤적을 선택하는 것에서 나오기 때문에 적은 계산 작업으로 목표 궤적을 계획할 수 있다.

가능한 일 실시 양태에서, 사전 정의된 비용 함수를 사용하여 비용이 산출되며 이때 개별 궤적 구간에 대한 비용 함수와 각각 할당된 부분 궤적은 준수해야 하는 경계 조건 및 수행할 운전 작업에 따라 정의된다. 따라서 비용 함수는 예컨대 선택하려는 목표 궤적이 자율 주행 차량의 차선을 벗어나서는 안 된다는 경계 조건이나 목표 궤적이 자율 주행 차량에 있어서 물리적으로 구현될 수 있어야 한다는 경계 조건을 반영한다.

방법의 가능한 일 실시 양태에서 개별 궤적 구간의 다양한 부분 궤적에 있어 서로 다른 경계 조건 및 운전 작업에 대해 정의된 별도의 비용 함수가 사전 정의된다. 이때 비용 함수는 목표 궤적과 관련하여 각각의 경계 조건 및 운전 작업이 얼마나 잘 충족될 수 있는지를 나타낸다. 상대적으로 잘 충족되면 낮은 비용으로 보상되고 상대적으로 잘 충족되지 않으면 높은 비용으로 제재된다.

바람직하게는, 각각의 궤적 구간의 부분 궤적에 할당된 비용을 가중 합산함으로써 각각의 궤적 구간에 대해 총 비용이 산출된다.

바람직하게는 궤적 구간의 총 비용을 합산함으로써 궤적 비용이 산출된다.

상대적으로 최상의 목표 궤적을 결정하기 위해, 다른 가능한 실시예에서, 서로 다른 경계 조건에 대해 결정된 궤적 구간 비용의 가중 합산으로 궤적 구간의 총 비용이 산출된다.

결과적으로 가능한 일 실시 양태에서 궤적 비용은 궤적 구간의 총 비용을 합산하여 산출되며 이때 궤적 군집에서 경계 조건 및/또는 운전 작업을 고려하여 가장 낮은 비용을 나타내는 궤적이 자율 주행 차량이 따라 주행하는 목표 궤적으로 선택된다.

또한, 이 방법은 피드포워드를 사용하여 비용 함수를 수정하며, 이때 피드포워드를 사용하여 현재 운전 작업에 맞게 궤적 계획을 조정하고 복수의 운전 작업의 경우 우선 순위를 정하도록 제시한다. 피드포워드는 궤적 계획, 특히 목표 궤적의 선택을 필요한 경계 조건을 포함하는 현재 운전 작업에 맞게 조정하고 복수의 운전 작업에서 우선 순위를 정하는 목적을 따른다. 따라서 목표 궤적은 현재 운전 작업 또는 필요한 경우 서로 양립되는 복수의 운전 작업을 고려하여 선택된다.

본 발명의 예시적인 실시예는 도면을 참조하여 아래에서 더 상세히 설명된다.
도 1은 궤적 군집을 결정하기 위한 제1 단계를 개략적으로 도시한다.
도 2는 궤적 군집을 결정하기 위한 제2 단계를 개략적으로 도시한다.
도 3은 궤적 군집을 결정하기 위한 제3 단계를 개략적으로 도시한다.
도 4는 비용 함수를 개략적으로 도시한다.
도 5는 피드포워드를 통한 비용 함수의 수정을 도시한다.
도 6은 피드포워드를 통한 추가 비용 함수의 수정을 개략적으로 도시한다.
일치하는 부분들은 모든 도면에서 동일한 참조 기호를 붙인다.

도 1에서는 특히 도 2에 도시된 궤적(T)이 도 3에서 상세히 도시된 목표 궤적(T_Soll)으로 선택되는 궤적 군집을 결정하는 제1 단계를 보여준다.

차량(1)에는 자율 주행 모드를 위한 보조 시스템이 탑재되어 있으며, 이때 자율 주행 모드에서 해당 센서 시스템을 사용하여 연속 신호가 감지된다.

차량(1)의 자율 주행 모드에서 차량(1)은 다양한 주행 상황에서 적절하게 거동하고 다양한 운전 작업을 수행할 필요가 있다. 이러한 운전 작업에는 일반적인 자율 주행 모드에서, 예컨대 차선 중앙에서 거리 유지, 지정된 속도 준수 등이 포함되며 이때 예컨대 도 5에 도시된 긴급차량 길 터주기(R)나 차선 변경, 예컨대 차량(1)의 차선(F)에서 갑자기 감지된 장애물로 인한 충돌 방지 등은 특별 운전 작업으로 이해된다.

다양한 주행 상황을 감지하기 위해, 센서 시스템은 예컨대 감지된 신호의 타당성을 확인하고/확인하거나 감지 범위를 확대 또는 최적화하기 위해 병합시킬 수 있는, 차량(1) 내부 및/또는 차량에 배열된 다수의 센서를 포함한다.

차량(1)의 자율 주행 모드에서 가능한 다양한 주행 상황을 제어할 수 있도록 하기 위해 일반적으로 다양한 가능한 궤적(T) 중에서 최상의 궤적(T)을 선택하거나 최적화 방법을 사용하여 최적의 궤적(T)을 계산하는 궤적 계획 모델이 사용된다.

이러한 두 가지 접근 방식에 기초하여 특히 도 4부터 도 6까지에 도시된 비용 함수(K)를 사용한 궤적(T)의 평가가 이루어지며, 이때 비용은 서로 다른 가중치를 갖는 서로 다른 부분 비용으로 구성된다.

개별 비용 함수(K)의 예는 다음과 같다.

- 원하는 경로에서 이탈

- 차량(1)의 종방향 및 횡방향의 높은 차량 역학

- 안전거리 미확보

- 도 3에 자세히 도시된 장애물(2)과의 충돌

- 제한 속도 위반 등

차량(1)의 비교적 안전한 자율 주행 모드를 보장하기 위해, 안전에 중요한 비용은 불편한 운전으로 인해 발생하는 비용보다 높게 가중된다.

궤적(T)를 선택할 때 이른바 엄격한 경계 조건을 준수할 필요가 있으며, 이때 궤적(T)는 차선을 벗어나지 않아야 하고 궤적(T)가 물리적으로 실현 가능해야 한다.

다수의 서로 다른 특수 운전 작업을 수행하기 위해 다음에서 설명하는 방법이 제시되며, 이때 차량(1)의 목표 상태 및 제어 변수 범위를 변경하여 궤적 계획이 제어된다.

예컨대 충돌 전 안전거리 미확보, 차선(F)의 의도치 않은 이탈, 차량의 과민반응이나 주행불능과 같은 더 상위의 기본 목표를 위반하지 않는 경우 궤적 계획을 통해 피드포워드 기준이 계획된다.

예컨대 차량(1)의 전방에 갑자기 나타난 장애물(2)로 인해 차량(1)과 장애물(2)의 충돌이 임박한 경우 충돌을 피하는 것이 운전 작업보다 우선한다. 이러한 위험 상황이 더 이상 존재하지 않으면 원하는 운전 작업이 다시 우선 순위가 된다.

이 방법은 사전 정의된 거리 및/또는 시간과 관련하여 최대 허용 주행 속도(v_EGO)를 통해 궤적 계획에 대한 연속 기준을 제시하고, 차선(F)의 중심까지 차량(1)의 원하는 오프셋을 제시하며 또한 사전 정의된 거리 및/또는 시간과 관련하여, 허용 가능한 감속, 허용 가능한 가속 및 허용 가능한 조향 역학을 제시한다.

또한 이 방법은 양립되지 않을 수 있는 운전 작업들의 우선 순위 지정을 포함한다. 예컨대, 차량(1)의 자율 주행 모드를 위한 시스템은 차량(1)의 안전한 정차를 요청할 수 있으며, 이때 동시에 다양한 감속이 필요한 이른바 무브오버법 상황이 발생할 수 있다.

또한 무브오버법 상황에서의 거동은, 즉, 예컨대 경찰차와 같은 긴급 차량이 접근할 때 회피하여 지나가야 하는 규칙이 적용될 경우의 거동은 긴급차량 길(R)을 터주기 위해 필요한 것과는 다른 오프셋이 차량(1)의 차선(F) 내에서 필요할 수도 있다.

두 경우 모두, 차선(F) 내에서 차량(1)의 위치 결정과 관련하여 주행 속도 기준 및/또는 오프셋 기준을 선택하여 운전 작업의 우선 순위를 정한다.

또한, 이 방법은 궤적 계획에서 비용 함수(K)의 기준을 변경할 수 있는 예컨대 다음과 같은 특별 운전 작업의 요구 사항을 제시한다.

- 도 4에 예시로서 도시된 갓길(S)에 차량(1)의 안전한 정차

- 차선 변경

- 예컨대 인접 차선에서 역주행 운전자나 도로 위의 보행자 등 불명확한 주행 상황에서 주행 속도(v_EGO)의 예방적 감속

- 무브오버법 상황 발생 시 현재 주행 속도(v_EGO)를 줄이고 동시에 차선(F) 가장자리에서 주행

갓길(S)에 차량(1)을 안전하게 정차하거나 수차례 차선을 변경하는 것과 같은 보다 복잡한 운전 작업은 주행 속도·오프셋 기준, 이른바 차선 오프셋 기준의 시간상 시퀀스를 통해 궤적 계획에 전달된다.

제동 또는 조향 시스템의 성능 저하 상태가 보고되면 허용 가능한 제동 또는 조향 역학이 궤적 계획에 맞게 조정된다.

또한, 차량(1)의 허용 가능한 감속, 즉 현재 주행 속도(v_EGO)의 감속은 지배적인 기상 조건에 맞게 조정된다.

특히, 이 방법에서는 도 3에 예시로서 도시된 목표 궤적(T_soll)이 차량(1)에서 자율 주행 모드, 특히 무인 자율 주행 모드로 따라 주행되어야 할 목표 궤적으로 제시된다.

이러한 목표 궤적(T_Soll)은 위치 변화에 관한 정보, 즉 목표 궤적(T_Soll)을 따라 주행할 때 차량(1)이 따라가야 하는 위치 좌표뿐만 아니라 목표 궤적(T_Soll)을 따라 주행할 때 차량(1)이 이동할 가속 또는 주행 속도(v_EGO)에 관한 정보를 포함하는 데이터 레코드로 이해되어야 한다. 따라서 목표 궤적(T_Soll)은 차량(1)이 이동해야 하는 위치 좌표뿐만 아니라 차량(1)이 각각의 위치 좌표에 위치하는 시간을 사전 정의한다.

계획은 목표 궤적(T_Soll) 후보들의 이산 집합의 결정에 기초하고, 선택은 앞서 설명되고 선행 기술에서 알려진 바와 같이 비용 함수(K)에 기초한다.

구체적으로, 도 1은 하나의 좌표계를 도시하는데, 이때 횡좌표에서는 자율 주행 차량(1)의 주행 방향인 차량 종방향으로 x_i부터　x₄,까지 x좌표가 전사되고 종좌표 y에서는 차량 횡방향인 y_-1 부터 y₁까지의 y 좌표가 전사된다. 두 x 좌표 사이의 거리인 Δx는 차량(1)의 현재 주행 속도(v_EGO)의 함수를 나타낸다.

또한, 복수의 궤적 보간점 P_0,0부터 P_4.2까지가 도시되어 있으며, 이때 궤적 보간점 P_0,0은 차량(1)의 시작점이고 궤적 보간점 P_4.0부터 P_4.2까지는 차량(1)의 목표 좌표이다. 특히, x 좌표는 x₀부터 x₄까지이고 y 좌표는 y_-1부터 y₁까지이며 x-y 좌표는 궤적 보간점 P = (x_i,y_j)의 좌표이다.

궤적 보간점 P_0,0부터 P_4.2까지는 횡좌표 x의 방향, 즉 차량(1)의 주행 방향에서 예측 수평선(V)에 걸쳐 분포된다. 이 예측 수평선(V)는 차량(1)이 예컨대 30초의 사전 정의된 시간 간격 내에서 현재 주행 속도(v_EGO)로 통과할 경로, 즉, 따라 주행할 경로를 정의한다. 이론적으로 예측 수평선(V) 내에서 목표 궤적(T_Soll)이 선택될 수 있는 무한한 수의 궤적이 가능하다. 차량(1) 및 주행 상황에 가장 적합한 목표 궤적(T_soll)을 선택할 때 계산 작업을 최소화하기 위해, 목표 궤적(T_soll)이 선택되어야 하는 궤적 집합이 이산화된다. 이를 위해, 도 1에 도시된 바와 같이 예측 수평선(V)에서는 궤적 보간점 P_0,0부터 P_4.2까지의 사전 결정된 집합이 결정되고 궤적 군집을 결정하기 위해 도 2에 도시된 것과 같이 주행 방향으로 일련의 궤적 보간점 P_0,0부터 P_4.2까지를 지나는 제2 단계를 통해 추가 좌표계에서 제시된 궤적(T)의 집합이 결정된다.

궤적(T)의 이러한 집합은 궤적 군집을 형성하며, 이때 궤적(T)는 목표 궤적(T_Soll)을 선택하기 위한 후보를 이룬다. 즉, 이러한 제한된 수의 궤적(T)만이 목표 궤적(T_Soll) 선택에 반영된다.

특히, 도 2에 도시된 바와 같이, 개별 궤적 보간점 P_0,0부터 P_4.2까지는 x방향, 즉 차량의 종축 방향으로 주행 방향의 순서에 따라 쌍으로 서로 연결된다. 그 결과, 도 3에 도시된 목표 궤적(T_soll)이 선택된 집합에 할당된 궤적(T)의 개별 궤적 구간(TR, TR_(0,0)(1,1))이 형성된다.

각 궤적 구간(TR, TR_(0,0)(1,1))은 자세히 도시되지 않은 부분 궤적 군집을 포함하며, 각각 동일한 x-y 진행을 갖지만 서로 다른 가속 및/또는 속도를 갖는다. 부분 궤적에 비용이 할당되며, 이때 서로 다른 경계 조건에 대해 사전 정의된 비용 함수(K)를 사용하여 비용 할당이 이루어진다.

준수할 경계 조건 또는 수행할 운전 작업의 변경이 확인되면 개별 궤적 구간(TR, TR_(0,0)(1,1))의 개별 부분 궤적의 비용 함수를 변경된 경계 조건에 맞게 조정함으로써 선택의 피드포워드가 이루어진다. 이러한 조정은 변경된 경계 조건을 준수하고/하거나 변경된 운전 작업을 수행하는 데 다른 것보다 더 적합한 부분 궤적 및 궤적 구간(TR, TR_(0,0)(1,1))에 더 적은 비용을 할당하기 위해 이루어진다.

궤적 군집의 각 궤적(T)에 대해 사전 정의된 비용 함수(K)를 사용하여 비용이 산출되며, 이때 궤적(T)의 개별 궤적 구간(TR_(0,0)(1,1))의 개별 부분 궤적과 사전 정의된 경계 조건에 대해 비용 함수가 정의되고 각 궤적 구간(TR_(0,0)(1,1))의 각 경계 조건이 해당 부분 궤적으로 얼마나 잘 충족되는지 지정한다.

상대적으로 잘 충족되면 낮은 비용으로 보상되고 잘 충족되지 않거나 상대적으로 잘 충족되지 않으면 높은 비용으로 제재된다. 궤적 구간(TR_(0,0)(1,1))의 총 비용은 궤적 구간 TR_(0,0)(1,1)의 부분 궤적의 다양한 경계 조건에 정해진 비용의 특히 가중 합산을 기반으로 산출된다.

궤적 군집의 궤적(T) 비용은 각 궤적(T)의 궤적 구간(TR, TR_(0,0)(1,1))의 총 비용을 합산하여 형성된다. 궤적 군집 중에서 도 3에서와 같이 가장 적은 비용의 궤적(T)이 목표 궤적(T_Soll)으로 선택된다.

궤적 군집에서 선택된 목표 궤적(T_Soll)은 예측 수평선(V)에서 감지되는 차선(F)에 있는 장애물(2)로 인한 차량(1)의 이동 경로를 보여준다.

차량(1)과 장애물(2)의 충돌로 이어지는 궤적 구간(TR)은 비용 증가로 제재를 *?*받는다. 이로 인해 목표 궤적(T_Soll)을 선택하기 위한 이러한 궤적 구간(TR)에 있어 나머지 궤적 구간(TR)보다 더 낮은 우선순위가 나온다.

비용 함수의 예는 도 4에서 도 6까지에서 각각 도시되어 있다.

도 4는 차량(1)의 횡방향 위치에 대한 비용 함수 K(y)를 도시하며, 이때 차량(1)의 차선(F), 좌측 차선(F1), 우측 차선(F2), 차선 표시(M), 각각의 갓길(S) 또는 궤적 보간점 P_i,j=(x_i,y_j)가 표시된다.

차선(F) 중앙에서 차량(1)을 주행하는 것은 차량(1)이 중앙에서 벗어나 주행하는 것보다 비용이 더 적게 든다. 즉, 차선(F) 중앙에서 주행하는 것이 더 저렴한 비용으로 보상을 받는다.

차선 표시(M)에서 차량(1)을 주행하는 것은 높은 비용으로 제재되며 좌측 차선(F1) 또는 우측 차선(F2)의 중앙에서 주행하는 것은 차량(1)의 차선(F) 중앙에서 주행하는 것보다 높은 재제를 받고 차선 표시(M)에서 주행하는 것보다 더 적게 제재를 받는다. 갓길(S) 주행은 비교적 심한 제재를 받으며 그에 따라 높은 비용으로 제재를 받는다.

한편, 도 5에서는 도 4에 도시된 비용 함수(K(y))의 변화와 피드포워드를 통해 수정된 비용 함수(K1(y)) 및 그 변화를 도시한다.

피드포워드는 목표 궤적(T_Soll) 선택을 위한 궤적 계획을 필요한 운전 작업 및 필요한 경계 조건에 맞게 조정하고 경우에 따라 수행할 여러 운전 작업이 복수인 경우 우선 순위를 지정하는 목적을 따른다. 따라서 목표 궤적(T_Soll)의 선택은 현재 운전 작업이나 경우에 따라 현재 고려되어야 할 복수의 운전 작업을 반영하여 이루어진다.

도 5에 제시된 예시적인 실시예에 따르면, 긴급차량 길 터주기(R)를 위해 차선(F) 내에서 차선 중앙으로 오프셋된 차량(1) 주행은 해당 차선 F, F1, F2의 중앙에서 주행하는 것보다 더 많은 보상을 받는다.

우측 차선(F2)에서 주행은 더 낮은 비용으로 더 크게 보상을 받고 긴급차량 길(R)에서 주행하는 것은 더 높은 비용으로 제재를 받는다.

피드포워드의 다른 예시적인 실시예는 도 6에 도시되어 있으며, 이때 비용 함수(K(y)) 및 수정된 추가 비용 함수(K2(y))가 도시되어 있다.

예컨대 우측 차선(F2)에서 사고로 인해 우측 차선(F2)에서 주행하는 것은 비교적 높은 제재를 받으며, 이때 차량(1)의 차선(F)에서의 주행도 사고 현장에 투입 중인 구조대에 위협이 되지 않도록 하기 위해 제재를 받는다.

유사한 방식으로 다른 운전 작업 및/또는 준수해야 하는 다른 경계 조건에 대해 지정된 비용 함수(K)도 수정될 수 있다. 수정을 통해 궤적 선택의 피드포워드가 달성된다.

차량(1)의 운전 작업은 예컨대 긴급차량 길 터주기(R)를 위해 또는 트럭, 터널 벽, 교각, 가이드 벽과 같은 특정 등급의 객체에서 측면 거리를 늘리기 위해 해당 차선(F, F1, F2)의 중심 쪽으로 추가 오프셋을 유지해야 할 수 있다.

또한, 운전 작업은 위에서 설명한 바와 같이 특정 최대 허용 속도가 유지되어야 하고, 종방향 역학, 특히 허용 가능한 감속 또는 허용 가능한 가속, 또는 횡방향 역학, 특히 요 레이트, 조향각 속도 및/또는 횡가속도 형태의 조향 역학이 상황에 따라, 예컨대 기상 조건, 주행 속도(v_EGO), 도로 곡률 및/또는 차량(1)의 조향 또는 제동 시스템의 성능 저하 등에 따라 사전 정의할 수 있는 특정 값으로 제한될 필요가 있을 수 있다.

또한, 예컨대 조향 또는 제동 시스템의 성능 저하 시, 갓길(S)에 차량(1)을 정차시키는 운전 작업이 필요할 수 있으며 예컨대 사고 발생 시, 경찰차, 구급차 투입 시, 차선에 보행자, 해당하는 인접한 F, F1, F2 차선에 역주행자가 있는 경우 주행 속도(v_EGO)를 예방적으로 감소시키는 운전 작업이 필요할 수 있다.

또한 예컨대 사고 현장에 정차된 경찰차 및 구급차가 차선 F, F1, F2 옆에 있는 경우, 즉, 이른바 무브오버법 상황이 발생한 경우와 보행자 또는 역주행자가 있는 경우에도 특정 차선 F, F1, F2를 회피하는 것을 운전 작업으로 지정할 수 있다.

또한, 예컨대 F, F1, F2 차선을 피하기 위해, 장애물(2)을 회피하기 위해, 비교적 느린 도로 사용자를 추월하기 위해, 차량(1)을 회전 차선이나 출구 차선으로 제어하기 위해 차선을 변경하는 것 등도 차량(1)이 준수해야 하는 운전 작업일 수 있다.

Claims (9)

1. 차량(1)이 자율 주행할 목표 궤적(T_Soll)을 계획하는 방법으로,
   - 이때 궤적(T)의 이산 집합이 목표 궤적(T_Soll)의 후보로 결정되고
   - 각 궤적(T)은 연속되는 복수의 궤적 구간(TR, TR_(0,0)(1,1))으로 구성되며
   - 계획은 궤적(T) 중 하나를 목표 궤적(T_Soll)으로 선택하는 것에 기초하고
   - 선택은 사전 정의된 비용 함수(K)의 궤적(T) 평가와 가장 비용 효율적으로 평가된 궤적(T)의 식별을 기반으로 하며
   - 각 궤적 구간(TR, TR_(0,0)(1,1))에는 각각 동일한 위치 기준과 각각 다른 역학 기준을 가진 복수의 부분 궤적이 할당되고 부분 궤적에는 사전 정의된 비용 함수(K)에 따라 각각 비용이 할당되고
   - 준수해야 할 경계 조건 및/또는 수행할 운전 작업의 변경이 확인되면 개별 부분 궤적의 비용 함수(K)를 변경된 경계 조건 및/또는 운전 작업에 맞게 조정하여, 변경된 경계 조건을 준수하고/하거나 변경된 운전 작업을 수행하는 데 다른 부분 궤적보다 더 적합한 부분 궤적에 더 적은 비용을 할당함으로써 선택의 피드포워드가 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서,
   데이터 레코드로서 각 궤적(T)이 각각의 궤적(T)을 따라 주행할 때 차량(1)이 따라가야 하는 위치 변화에 관한 정보뿐만 아니라 차량(1)이 각각의 궤적(T_Soll)을 따라 주행할 때 움직여야 하는 역학에 관한 추가 정보도 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   목표 궤적(T_Soll)이 선택되는 궤적(T) 집합은 예측 수평선(V)에서 궤적 보간점(P_i,j)의 사전 정의된 집합을 차량(1)의 가능한 위치로 결정함으로써, 궤적 보간점(P_i,j)의 집합에서 주행 방향으로 지나는 복수의 점 열을 선택함으로써 그리고 부분 궤적(T)이 선택된 점 열 중 하나를 통과하는 방식으로 결정됨으로써 이산화되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   각 궤적(T)에 대해 사전 정의된 비용 함수(K)로 비용이 산출되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   개별 궤적 구간(TR, TR_(0,0)(1,1))에 대한 비용 함수(K)와 이에 각각 할당된 부분 궤적이 준수해야 할 경계 조건 및 수행할 운전 작업에 따라 사전 정의되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   궤적 구간(TR, TR_(0,0)(1,1))의 부분 궤적에 할당된 비용이 각 궤적 구간(TR, TR_(0,0)(1,1))의 총 비용을 산출하기 위해 가중 합산되는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제6항에 있어서,
   궤적(T)의 비용이 궤적 구간(TR, TR_(0,0)(1,1))의 총 비용을 합산하여 산출되는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제4항에 있어서,
   궤적 집합에서 가장 비용이 적게 드는 궤적(T)이 목표 궤적(T_Soll)으로 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   비용 함수(K)가 피드포워드를 통해 수정되고, 이때 궤적 계획은 피드포워드를 통해 현재 운전 작업에 맞게 조정되고 복수의 운전 작업의 경우 우선 순위 지정이 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.

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