KR20220149870A - 차로변경 제어방법 및 이를 위한 차량용 통합제어기 - Google Patents

차로변경 제어방법 및 이를 위한 차량용 통합제어기 Download PDF

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Abstract

차로변경 제어방법 및 이를 위한 차량용 통합제어기를 개시한다.
본 개시의 일 측면에 의하면, 차량에 탑재된 적어도 하나의 제어기 및 적어도 하나의 센서와 통신하는 차량 내 통신부; 타차량 및 인프라와 통신하는 V2X 통신부; 상기 차량 내 통신부 및 상기 V2X 통신부를 이용하여, 상기 차량, 상기 타차량 및 상기 차량의 외부환경에 대한 정보를 수집하는 수집부; 상기 타차량 및 상기 차량의 외부환경에 대한 정보에 기초하여 상기 차량이 주행 중인 도로의 교통흐름을 분석하는 교통흐름 분석부; 및 상기 차량, 상기 타차량, 상기 차량의 외부환경에 대한 정보 및 상기 교통흐름에 기초하여 상기 차량의 차로변경을 위한 제어정보를 생성하는 제어정보 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 통합제어기를 제공한다.

Description

차로변경 제어방법 및 이를 위한 차량용 통합제어기{Method for Controlling Lane Change And Vehicle Integrated Controller Therefor}
본 개시는 차로변경 제어방법 및 이를 위한 차량용 통합제어기에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
운전자의 안전을 보장하고 주행 편의를 제공하기 위한 주행보조(driving assist) 및 운전자의 개입 없이 차량이 스스로 도로를 주행할 수 있도록 하는 자율주행(autonomous driving) 기술의 개발이 가속화되고 있다.
차로변경 제어기술은 주행보조기술의 일례로, 운전자가 차로변경 신호를 입력하면 차량이 자율적으로 원하는 차로을 향해 스티어링 휠을 조향하는 기술이다.
그러나 종래의 차로변경 기술은, 차량에 장착된 센서(sensor)로부터의 데이터에만 기초하여 차로변경 경로를 생성하기 때문에, 자율 차로변경을 위한 충분한 데이터를 입수하기가 어렵고, 특히, 차량이 지체 또는 서행 중인 상황에서는 차로변경을 위한 충분한 공간확보가 어렵다는 문제가 있다.
본 개시는, 차량용 통합제어기를 이용하여 차량 내/외부의 각종 정보를 수집하고, 이를 기초로 차로변경 경로를 생성함으로써 차로변경 경로의 정확성을 향상시킬 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 데 주된 목적이 있다.
나아가 본 개시는, 차량 내/외부의 각종 정보를 바탕으로 교통흐름을 분석하고, 교통흐름을 고려하여 차로변경 경로를 생성함으로써 차량이 지체 또는 서행 중인 상황에서도 차로변경 제어가 가능한 방법 및 장치를 제공하는 데 주된 목적이 있다.
본 개시의 일 측면에 의하면, 차량에 탑재된 적어도 하나의 제어기 및 적어도 하나의 센서와 통신하는 차량 내 통신부; 타차량 및 인프라와 통신하는 V2X 통신부; 상기 차량 내 통신부 및 상기 V2X 통신부를 이용하여, 상기 차량, 상기 타차량 및 상기 차량의 외부환경에 대한 정보를 수집하는 수집부; 상기 타차량 및 상기 차량의 외부환경에 대한 정보에 기초하여 상기 차량이 주행 중인 도로의 교통흐름을 분석하는 교통흐름 분석부; 및 상기 차량, 상기 타차량, 상기 차량의 외부환경에 대한 정보 및 상기 교통흐름에 기초하여 상기 차량의 차로변경을 위한 제어정보를 생성하는 제어정보 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 통합제어기를 제공한다.
본 개시의 다른 측면에 의하면, 차량에 탑재된 적어도 하나의 제어기와 적어도 하나의 센서, 타차량 및 인프라로부터 수신한 정보를 기초로, 상기 차량, 상기 타차량 및 상기 차량의 외부환경에 대한 정보를 수집하는 과정; 상기 타차량 및 상기 차량의 외부환경에 대한 정보에 기초하여 상기 차량이 주행 중인 도로의 교통흐름을 분석하는 과정; 및 상기 차량, 상기 타차량, 상기 차량의 외부환경에 대한 정보 및 상기 교통흐름에 기초하여 상기 차량의 차로변경을 위한 제어정보를 생성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 차로변경 제어방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 개시의 실시예에 의하면, 차량용 통합제어기를 이용하여 차량 내/외부의 각종 정보를 수집하고, 이를 기초로 차로변경 경로를 생성함으로써 차로변경 경로의 정확성을 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.
나아가, 본 개시의 실시예에 의하면, 차량 내/외부의 각종 정보를 바탕으로 교통흐름을 분석하고, 교통흐름을 고려하여 차로변경 경로를 생성함으로써 차량이 지체 또는 서행 중인 상황에서도 차로변경 제어가 가능하다는 효과가 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 통합제어기를 개략적으로 나타낸 블록구성도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 차로변경 제어부를 개략적으로 나타낸 블록구성도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 차로변경 제어과정을 나타내는 순서도이다.
이하, 본 개시의 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 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 개시의 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. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함', '구비'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '…부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 통합제어기를 개략적으로 나타낸 블록구성도이다.
본 개시의 일 실시예에 따른 통합제어기(integrated controller, 100)는 승용차, 택시, 승합차, 버스, 트럭 등 차량(10)에 탑재되어, 차량(10) 내/외부의 각종 장치들로부터 데이터를 수신하고, 수신한 데이터를 저장, 가공 및 분석하여 차량(10)의 전반적인 구동을 제어한다.
통합제어기(100)는 차량 내 탑재된 적어도 하나의 제어기(160)와 연동하여 차량 내 각종 구동장치(미도시)를 전기적으로 제어하거나, 제어기(160)와는 독립적으로 차량 내 각종 구동장치를 직접 제어할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 통합제어기(100)는 차량 내 통신부(110), V2X 통신부(120), 적어도 하나의 프로세서(130 및 132), 메모리(140) 및 내부 통신부(150)를 전부 또는 일부 포함한다. 도 1에 도시된 모든 블록이 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 통합제어기(100)에 포함된 일부 블록이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
차량 내 통신부(110)는 차량에 탑재된 적어도 하나의 제어기(160) 및/또는 적어도 하나의 센서(170)와 통신하도록 구성된다.
차량 내 통신부(110)는 차량 내 존재하는 다양한 통신 프로토콜들을 이용하여 제어기(160) 및/또는 센서(170)와 데이터를 송수신할 수 있다. 통신 프로토콜은 CAN(Controller Area Network), CAN FD(CAN with Flexible Data rate), 이더넷(ethernet), LIN(Local Interconnect Network) 및 플렉스레이(FlexRay) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 차량에 탑재된 각종 장치 사이의 통신을 위한 프로토콜이면 어느 것이든 적용될 수 있다.
제어기(160)는 EMS(Engine Management System), ESC(Electronic Stability Control), ESP(Electronic Stability Program), VDC(Vehicle Dynamic Control), LKAS(Lane Keeping Assistance System), SCC(Smart Cruise Control), ACC(Adaptive Cruise Control), AEB(Autonomous Emergency Braking), FCA(Forward Collision-Avoidance Assist), HDA(Highway Driving Assist), HDP(Highway Driving Pilot), LDW(Lane Departure Warning), DAW(Driver Awareness Warning), DSW(Driver State Warning) 및/또는 차량 내 각종 구동장치를 전기적으로 제어하는 다른 장치 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
센서(170)는 레이더(radar), 라이다(lidar), 초음파(ultrasonic) 센서, 카메라(camera), 휠 스피드(wheel speed) 센서, 액셀러레이터(accelerator) 레벨 감지 센서, 조향각(steering angle) 센서, 요레이트(yaw rate) 센서, GPS(Global Positioning System) 수신기 및 자이로스코프(gyroscope) 센서 중 하나 이상을 포함할 수 있으나, 상기 내용으로 한정되는 것은 아니며, 차량에 적용할 수 있는 모든 센서를 포함할 수 있다.
V2X 통신부(120)는 차량의 외부장치와 통신하도록 구성된다. 실시예들에 따라, V2X 통신부(120)는 타차량(180)과 통신(V2V: Vehicle to Vehicle)하거나 인프라(190)와 통신(Vehicle to Infrastructure)할 수 있다. 인프라(190)는 예컨대, TIS(Transportation Information System) 또는 ITS(Intelligent Transport System) 등과 연동하여 교통정보를 주기적으로 송출하는 노변 기지국(roadside base station)일 수 있으나 이러한 예시에 한정되는 것은 아니며, 차량(10)과 통신 가능한 모든 인프라를 포함할 수 있다.
V2X 통신부(120)는 바람직하게는 무선 통신 프로토콜을 이용하여 차량의 외부와 데이터를 송수신할 수 있다. 이를 위해, V2X 통신부(120)는 송신 안테나, 수신 안테나, 각종 통신 프로토콜을 구현 가능한 RF(Radio Frequency) 회로 및 RF 소자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
실시예들에 따라, 차량 내 통신부(110) 및 V2X 통신부(120)는 내부에 구비된 별도의 프로세서(미도시)에 의해 전반적인 동작이 제어될 수 있다. 차량 내 통신부(110) 및 V2X 통신부(120)는 하나 이상의 프로세서를 포함하거나, 프로세서를 포함하지 않을 수도 있다. 프로세서를 포함하지 않는 경우, 차량 내 통신부(110) 및 V2X 통신부(120)는 통합제어기(100) 내 적어도 하나의 프로세서(130 및 132)의 제어에 따라 동작될 수 있다.
프로세서(130 및 132)는 차량(10)의 전반적인 작동을 제어할 수 있다. 실시예들에 따라, 각 프로세서(130 및 132)는 전자 제어 유닛(ECU: Electronic Controller Unit), 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU: Micro Controller Unit), 애플리케이션 프로세서(AP: Application Processor) 및/또는 각종 연산 처리 및 제어신호의 생성이 가능한 다른 전자 장치로 구현될 수 있다.
적어도 하나의 프로세서(130 및 132)는 차량(10)의 제어와 관련된 판단을 수행하고, 판단 결과에 따라 다른 제어기(160) 및/또는 구동장치(미도시)를 제어할 수 있다. 실시예들에 따라, 적어도 하나의 프로세서(130 및 132)는 차량 내 통신부(110) 및/또는 V2X 통신부(120)가 수신한 데이터에 기초하여 제어기(160) 및/또는 구동장치(미도시)를 제어하기 위한 제어명령을 생성할 수 있다.
적어도 하나의 프로세서(130 및 132)는 서로 다른 프로토콜 및 서로 다른 데이터 버스(data bus)를 사용하여 데이터를 송수신하는 제어기(160) 및/또는 센서(170)들 간의 통신지원을 위한 게이트웨이(gateway) 기능을 제공할 수 있다.
메모리(140)는 차량(10)의 구동에 필요한 각종 프로그램 및 데이터를 저장한다. 메모리(140)는 적어도 하나의 프로세서(130 및 132)에 입출력되는 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(140)는 적어도 하나의 프로세서(130 및 132)에서 처리된 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(140)는 적어도 하나의 프로세서(130 및 132)의 처리 또는 제어를 위한 프로그램 등, 차량(10) 전반의 동작을 위한 다양한 데이터를 저장할 수 있다.
메모리(140)는 차량의 자율주행 및/또는 주행보조를 위해 필요한 각종 데이터를 저장하거나, 프로세서(130 및 132)에 의해 차량의 자율주행 및/또는 주행보조 기능이 제공되는 과정에서 생성되는 데이터를 저장할 수 있다.
메모리(140)에는 프로세서(130 및 132)에 의한 자율주행 및/또는 주행보조 제어에 요구되는 지도 정보가 저장되어 있을 수 있다. 메모리(140)는 지도 정보로서, 도로 단위의 정보를 제공하는 항법 지도(navigation map) 및/또는 차로(Lane) 단위의 도로 정보를 제공하는 정밀 도로 지도, 즉 3차원 고정밀 지도(HD-map: High Definition-map)를 저장할 수 있다. 메모리(140)에 저장된 지도 정보는 차선, 차로 중심선, 규제선, 도로 경계, 도로 중심선, 교통 표지, 노면 표지, 도로의 형상 및 높이, 차로 너비 등 차량(10)의 자율주행 및/또는 주행보조 제어에 필요한 동적 및 정적 정보를 제공할 수 있다.
메모리(140)에는 차량의 자율주행 및/또는 주행보조 제어를 위한 알고리즘이 저장되어 있을 수 있다. 프로세서(130 및 132)는 메모리(140)에 저장된 알고리즘을 실행하여 차량의 주변 환경에 능동적인 자율주행 및/또는 주행보조 제어를 수행할 수 있다.
내부 통신부(150)는 고장난(malfunctioning) 프로세서(130 및 132)를 정확하게 인지하지 못하는 경우 정상적인 프로세서(130 및 132)가 영향을 받게 되는 고장 전파 문제를 방지하고, 프로세서(130 및 132)들 간 또는 프로세서(130 및 132)와 메모리(140) 간 통신 속도를 향상시키기 위해 도입된다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 내부 통신부(150)는 각 프로세서(130 및 132)들을 대신하여 메모리(140) 또는 프로세서(130 및 132)의 로컬 메모리(미도시)에 직접 액세스하는 DMA 제어기(Direct Memory Access controller, 미도시)를 포함할 수 있다.
내부 통신부(150)는 프로세서(130 및 132)들 간 또는 프로세서(130 및 132)와 메모리(140) 간의 데이터 전송을 수행한다. 이에 따라, 프로세서(130 및 132)는 연산 및 데이터 전송을 병렬로 진행(parallel processing)할 수 있게 된다. 예를 들어, 내부 통신부(150)는 프로세서(130 및 132) 대신 메모리(140)에 액세스하여 읽기/쓰기 작업을 수행할 수 있다. 이에 따라, 프로세서(130 및 132)는 읽기/쓰기 작업이 수행되는 동안 다른 연산 처리를 할 수 있으며, 작업이 완료되면 내부 통신부(150)로부터 완료 인터럽트를 수신하게 된다. 반면, 프로세서(130 및 132)가 완료 인터럽트를 수신하지 못하는 경우에는, 메모리(140)가 고장난 것으로 판단할 수 있다.
이와 같이 DMA 제어기를 이용하는 경우, 기존의 CAN 통신방식 대비 빠른 통신 속도를 구현할 수 있으며, 인터럽트를 수신 여부에 기초한 고장 인지가 가능하다.
실시예들에 따라, 프로세서(130 및 132)는 ACK 수신 여부에 기초하여 다른 프로세서(130 및 132)의 메시지 정상 수신 여부 및/또는 고장 여부를 인지할 수 있다.
예를 들어, 제1 프로세서(130)가 제2 프로세서(132)에게 메시지를 전송하고자 하는 경우, 제1 프로세서(130) 또는 내부 통신부(150)는 제2 프로세서(132)에게 인터럽트를 걸고, 인터럽트를 인지한 제2 프로세서(132)는 메시지를 확인하게 된다. 메시지를 확인한 제2 프로세서(132)는 메시지를 정상 수신했음을 알리는 ACK을 전송한다. 제2 프로세서(132) 또는 내부 통신부(150)는 제1 프로세서(130)에게 인터럽트를 걸고, ACK을 수신한 제1 프로세서(130)는 제2 프로세서가 메시지를 정상 수신했음을 인지하게 된다.
한편, 제2 프로세서(132)가 ACK을 전송하지 않는 경우에는, 제1 프로세서 및/또는 내부 통신부(150)가 메시지를 재전송하거나, 곧바로 제2 프로세서(132)가 고장난 것으로 판단할 수도 있다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 차로변경 제어부를 개략적으로 나타낸 블록구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 차로변경 제어부(200)는 제어기정보 수집부(210), 자차정보 수집부(220), 타차정보 수집부(230), 환경정보 수집부(240), 항법정보 수집부(250), 교통흐름 분석부(260), 주변지도 생성부(270) 및 제어정보 생성부(280)를 전부 또는 일부 포함한다. 도 2에 도시된 모든 블록이 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 차로변경 제어부(200)에 포함된 일부 블록이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 차로변경 제어부(200)의 기능(동작)은 복수의 프로세서(130 및 132)에 의해 분산되어 수행될 수 있다. 예컨대, 제어기정보 수집부(210)의 기능은 제1 프로세서(130)에 의해 수행되고, 환경정보 수집부(240)의 기능은 제2 프로세서(132)에 의해 수행될 수 있다.
이하에서는, 설명의 편의를 위해 차로변경 제어부(200)에 포함된 모든 구성요소 기능이 단일한 프로세서(130 및 132)에 의해 수행되는 것으로 설명하기로 한다. 예컨대, 차로변경 제어부(200)의 기능은 제1 프로세서(130)에 의해 수행될 수 있다. 이 경우, 차로변경 제어부(200)는 제1 프로세서(130)의 하위 구성요소일 수 있다.
한편, 본 실시예에서 제어기정보 수집부(210), 자차정보 수집부(220), 타차정보 수집부(230), 환경정보 수집부(240) 및 항법정보 수집부(250)는 수집부로 통칭할 수 있다.
제어기정보 수집부(210)는 차량 내 통신부(110)가 적어도 하나의 제어기(160)로부터 수신하는 정보를 수집한다.
제어기정보 수집부(210)는 차량 내 통신부(110)가 적어도 하나의 제어기(160)로부터 수신한 정보 중 차로변경과 관련된 정보(이하, 차로변경정보)를 수집할 수 있다. 예를 들어, 제어기정보 수집부(210)는 차로변경 경로정보, 차로변경을 위한 조향 제어정보, 차로변경 진입속도 및 상기 차량(10)의 헤딩각(heading angle) 등 차량(10)의 차로변경과 관련한 모든 정보를 포함할 수 있다.
제어기정보 수집부(210)는 HDA(Highway Driving Assist), HDA 2, HDA 3 및/또는 HDP(Highway Driving Pilot) 등과 같이 차량(10)의 차로변경을 제어하는 제어기(160)가 생성한 차로변경정보를 수집할 수 있다.
자차정보 수집부(220)는 차량 내 통신부(110)가 적어도 하나의 센서(170)로부터 수신하는 차량(10)의 상태정보(이하, '자차정보')를 수집한다. 자차정보는 차량(10)의 차속, 슬립 발생 유무, 요레이트(yaw rate), 선회상태, 선회 반경, 횡활각(sideslip angle), 등판상태 및 운전자의 주행 모드 중 하나 이상을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 차량(10)의 거동 상태와 관련한 모든 정보를 포함할 수 있다.
실시예들에 따라, 자차정보 수집부(220)는 차량 내 통신부(110)가 센서(170)로부터 수신한 데이터를 기초로 자차정보를 직접 산출할 수 있다.
자차정보 수집부(220)는 휠 스피드 센서로부터 수신한 데이터에 기초하여 차량(10)의 차속을 산출할 수 있다. 자차정보 수집부(220)는 각 차륜 간의 속도 차이를 이용하여 슬립 발생 유무를 판단할 수 있다.
자차정보 수집부(220)는 요레이트 센서로부터 수신한 데이터에 기초하여 차량(10)의 현재 요레이트를 산출할 수 있다. 자차정보 수집부(220)는 조향각 센서로부터 수신한 데이터에 기초하여, 조향각에 따른 추정 요레이트를 산출할 수 있다.
자차정보 수집부(220)는 산출된 현재 요레이트 및 추정 요레이트를 기초로 차량(10)의 선회상태를 산출할 수 있다. 선회상태는 언더스티어(under steer), 오버스티어(over steer), 뉴트럴 스티어(neutral steer) 중 하나일 수 있다. 자차정보 수집부(220)는 차량의 무게중심, 휠베이스, 조향각 대비 휠 각 등을 이용하여 각 차륜의 선회반경 및 선회 슬립양을 산출할 수 있다.
자차정보 수집부(220)는 조향각 센서로부터 수신한 데이터에 기초하여, 차륜의 방향과 차량(10)의 진행 방향 사이의 엇갈림 각을 산출할 수 있다.
또한, 자차정보 수집부(220)는 운전자의 조작에 따라 결정되는 차량의 주행 모드(예컨대, 자율 주행 모드/수동 주행 모드, 또는 스포츠 모드/에코 모드/안전 모드/일반 모드 등)을 수집할 수 있다.
타차정보 수집부(230)는 차량 내 통신부(110) 및/또는 V2X 통신부(120)가 수신하는 타차량(180)의 상태정보(이하, '타차정보')를 수집한다.
타차정보 수집부(230)는 차량 내 통신부(110)가 적어도 하나의 센서(170)로부터 수신한 타차정보를 수집할 수 있다. 예를 들어, 타차정보 수집부(230)는 차량 내 통신부(110)를 이용하여 차량의 전방, 좌측방, 우측방 및 후방 중 적어도 하나에 대한 타차량(180)의 검출 여부, 타차량(180)의 상대적 위치 및 상대적 속도 등 센서 데이터로 산출 가능한 타차량(180)에 대한 모든 정보를 수집할 수 있다.
타차정보 수집에 이용되는 센서(170)는 차량의 전면, 좌측면, 우측면 및 후면 중 적어도 하나에 배치되는 레이더, 라이다, 초음파 센서, 카메라 중 하나 이상을 포함할 수 있으나, 센서의 종류, 배치 위치 및 배치 수는 특정 실시예로 한정되지 않는다.
실시예들에 따라, 타차정보 수집부(230)는 차량 내 통신부(110)가 센서(170)로부터 수신한 데이터를 기초로 타차정보를 직접 산출할 수 있다. 예를 들어, 타차정보 수집부(230)는 센서(170)가 송신한 신호가 타차량(180)에 반사되어 되돌아오는 시간 또는 센서(170)가 송수신한 신호의 세기를 분석하거나 센서(170)가 촬영한 이미지에 대하여 기정의된 영상 처리 프로세싱을 적용함으로써 타차량(180)의 상대적 위치 및 상대적 속도 등을 판단할 수 있다. 나아가, 타차정보 수집부(230)는 타차량(180)의 상대적 위치 및 상대적 속도 등을 기초로 차로변경 시 공간정보를 산출할 수 있다.
타차정보 수집부(230)는 V2X 통신부(120)가 타차량(180)으로부터 수신한 타차정보를 수집할 수 있다. 예를 들어, 타차정보 수집부(230)는 타차량(180)의 차종, 속도, 위치, 주행경로 및 헤딩각 등 타차량(180)과 관련된 모든 정보를 수집할 수 있다.
환경정보 수집부(240)는 차량(10)이 외부 환경에 대한 환경정보를 수집한다. 환경정보 수집부(240)는 V2X 통신부(120)가 인프라(190)로부터 수신한 환경정보를 수집할 수 있다. 예를 들어, 환경정보 수집부(240)는 도로의 종류, 노면의 상태, 날씨 및 교통흐름정보 등 차량의 외부 환경과 관련된 모든 정보를 수집할 수 있다.
항법정보 수집부(250)는 차량 내 통신부(110), V2X 통신부(120) 및/또는 메모리(140)를 이용하여 차량(10)의 항법정보(navigation information)를 수집한다. 항법정보는 차량(10)의 위치정보, 위치정보에 대응하는 지도정보, 경로정보 및 차량(10)이 주행 중인 도로의 상태 정보(도로의 곡률, 기울기 및 차로 등)를 포함할 수 있다.
항법정보 수집부(250)는 차량 내 통신부(110)를 이용하여 차량(10)에 탑재된 내비게이션 장치에 운전자/탑승자가 입력한 목적지 정보 및 목적지 설정 따른 경로 정보(목적지까지의 후보 경로 중 운전자/탑승자가 선택한 최단 경로 또는 선호 경로 등)를 수집할 수 있다.
항법정보 수집부(250)는 GPS 수신기로부터 측위 되는 차량의 현재 위치를 기반으로 메모리(140)에 기저장된 지도정보 중 현재 위치에 대응하는 지도정보를 추출하거나 V2X 통신부(120)를 이용하여 외부 서버로부터 현재 위치에 대응하는 지도정보를 수집할 수 있다.
항법정보 수집부(250)는 차량(10)의 현재 위치에 대응하는 지도정보로부터 도로의 상태정보를 추출하거나, 센서(170)의 데이터를 기초로 도로의 상태정보를 직접 산출할 수 있다.
교통흐름 분석부(260)는 타차정보 및 환경정보를 기초로 차량(10)이 주행 중인 도로의 교통흐름을 분석한다. 예를 들어, 교통흐름 분석부(260)는 타차량(180)의 속도 및 차량이 주행 중인 도로 상의 차량 수 등을 기초로 교통흐름을 원활, 서행, 지체 및 정체 중 하나로 분석할 수 있다.
한편, 도로의 교통흐름 분석에 사용되는 정보는 상기 내용으로 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 교통흐름 분석부(260)는 타차정보 수집부(230)가 수집한 타차량(180)의 위치(또는 상대적 위치), 환경정보 수집부(240)가 수집한 교통흐름 정보 및 항법정보 수집부(250)가 수집한 도로의 상태정보 등을 더 고려하여 차량(10)이 주행 중인 도로의 교통흐름을 분석할 수 있다.
교통흐름 분석부(260)는 타차정보 및 환경정보와 교통흐름 간의 관계에 대해 기정의된 수식 또는 기정의된 매핑테이블(mapping table)을 이용하거나, 타차정보 및 환경정보를 이용하여 차량(10)의 주변 밀집도를 산출하고 밀집도를 기저장된 임계치와 비교하여 교통흐름을 결정할 수도 있으나, 구체적인 분석방식은 구현예에 따라 달라질 수 있으며 특정 방식으로 한정되지 않는다.
주변지도 생성부(270)는 차로변경정보, 자차정보 및 타차정보를 기초로 차량(10)의 주변지도를 생성한다. 예를 들어, 주변지도 생성부(270)는 차량(10) 및 타차량(180)의 위치, 속도 및 헤딩각을 항법정보 수집부(250)가 수집한 지도정보에 반영함으로써 차량(10)의 주변지도를 생성할 수 있다. 한편, 주변지도 생성에 사용되는 자차정보 및 타차정보는 상기 내용으로 한정되는 것은 아니며, 자차정보 수집부(220) 및 타차정보 수집부(230)가 수집할 수 있는 모든 정보를 포함할 수 있다. 예컨대, 주변지도 생성부(270)는 차량(10) 및 타차량(180)의 주행경로를 추가로 고려하여 차량(10)의 주변지도를 생성할 수 있다.
제어정보 생성부(280)는 차량(10)의 주변지도, 차로변경정보, 자차정보, 타차정보 및 교통흐름을 고려하여 차로변경을 위한 제어정보를 생성한다. 차로변경을 위한 제어정보는 차로변경 경로, 차로변경 제어 개시시점 및 제어량(속도, 조향각 및 조향 각속도 등) 등과 같이 차량(10)의 차로변경에 필요한 모든 제어정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어정보 생성부(280)는 차량(10)의 주변지도를 기준으로 차로변경 경로를 생성하고, 교통흐름 및 차량(10) 및 타차량(180)의 위치, 속도 및 헤딩각을 고려하여 생성된 차로변경 경로를 추종하기 위한 차로변경 제어 개시시점 및 제어량을 산출할 수 있다.
제어정보 생성부(280)는 차로변경정보, 자차정보, 타차정보 및 교통흐름 중 적어도 하나를 변수로 하는 기정의된 수식 또는 기저장된 매핑테이블(mapping table)을 이용하여 차로변경을 위한 제어정보를 생성할 수 있으나, 차로변경을 위한 제어정보를 생성하는 방법은 구현예에 따라 달라질 수 있으며 특정 방식으로 한정되지 않는다.
이와 같이, 본 발명에 따른 제어정보 생성부(280)는 센서(170)로부터 수집한 자차정보 및 타차정보뿐만 아니라, 제어기(160)로부터 수집한 차로변경정보와 V2X 통신부(120)를 이용하여 수집한 타차정보 및 환경정보를 고려하여 교통흐름에 따라 차로변경 경로, 차로변경 제어 개시시점 및 제어량 등을 달리 결정할 수 있다.
한편, 제어기정보 수집부(210)가 차량 내 제어기(160)로부터 수집한 차로변경정보가 존재하는 경우, 제어정보 생성부(280)는 차량(10)의 주변지도, 자차정보, 타차정보 및 교통흐름을 고려하여 차로변경정보 중 적어도 하나를 수정할 수 있다. 예컨대, 제어정보 생성부(280)는 수집한 차로변경정보가 차량(10)의 차로변경 제어에 적합한지를 판단하고, 적합하지 않다고 판단될 경우 자차정보, 타차정보 및 교통흐름을 고려하여 생성한 제어정보를 수정된 차로변경정보로서 차량 내 각종 구동장치 또는 다른 제어기로 전송할 수 있다.
제어정보 생성부(280)는 타차량(180)과의 충돌 위험도에 기초하여 차로변경 가능 여부를 판단하고, 판단에 따른 제어를 수행한다. 제어정보 생성부(280)는 차로변경 가능하다고 판단한 경우, 차로변경 제어를 유지하고, 차로변경 불가능하다고 판단한 경우에는 차량(10)을 기존 차로로 복귀하도록 제어한다. 예를 들어, 제어정보 생성부(280)는 차량(10)의 차로변경을 제어하는 도중 타차량(180)과의 충돌 위험이 감지되면, 차로변경 제어를 중지하고, 차로 복귀를 위한 정보(차로복귀 경로, 차로복귀 제어 개시시점 및 제어량 등)를 산출할 수 있다.
제어정보 생성부(280)는 자차정보, 타차정보 및 교통흐름을 고려하여 타차량(180)과의 충돌 위험도를 산출할 수 있다. 예를 들어, 제어정보 생성부(280)는 차량(10) 및 타차량(180)의 위치, 속도, 주행경로와 교통흐름에 따라 예측되는 차량(10) 및 타차량(180)의 거동 등을 기초로 충돌 위험도를 산출할 수 있다.
한편, 제어정보 생성부(280)는 차량 내 각종 제어기(160) 또는 구동장치(미도시)와의 통신 프로토콜 규격에 맞도록 제어정보를 구성하고, 차량 내 통신부(110)를 이용하여 해당 제어기(160) 또는 구동장치로 제어정보를 전송함으로써 차량(10)의 차로변경 또는 차로복귀를 제어할 수 있다. 예컨대, 제어정보 생성부(280)는 산출된 제어 개시시점 및 제어량 등에 기초하여, MDPS(Motor Driven Power Steering) 모터, 엔진 제어 시스템(ECU: Engine Control Unit) 또는 변속 제어 시스템(TCU: Transmission Control Unit) 등을 제어하기 위한 제어정보를 각 제어기/구동장치의 통신 프로토콜 규격에 맞도록 구성하여 전송할 수 있다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 차로변경 제어과정을 나타내는 순서도이다.
통합제어기(100)는 차량(10)에 탑재된 적어도 하나의 제어기(160)와 적어도 하나의 센서(170), 타차량(180) 및 인프라(190)로부터 수신하는 정보를 기초로, 차량(10), 타차량(180) 및 차량(10)의 외부환경에 대한 정보를 수집한다(S300). 차량(10)에 대한 정보는 차량에 탑재된 적어도 하나의 제어기(160)가 생성한 차로변경정보, 센서(170)가 측정한 데이터를 기초로 산출되는 자차정보 및 센서(170)가 측정한 데이터 및/또는 메모리(140)에 기저장된 데이터를 기초로 획득되는 항법정보를 포함할 수 있다. 타차량(180)에 대한 정보는 차량 내 통신부(110)를 이용하여 센서(170)로부터 수신하거나, V2X 통신부(120)를 이용하여 타차량(180)으로부터 수신한 타차정보를 포함할 수 있다. 외부환경에 대한 정보는 V2X 통신부(120)를 이용하여 인프라(190)로부터 수신한 환경정보를 포함할 수 있다.
통합제어기(100)는 타차정보 및 환경정보에 기초하여 차량(10)이 주행 중인 도로의 교통흐름을 분석한다(S310). 예를 들어, 통합제어기(100)는 타차량(180)의 주행속도 및 차량(10)이 주행 중인 도로 상의 차량 수를 기초로 교통흐름을 원활, 서행, 지체 및 정체 중 하나로 판단할 수 있다.
통합제어기(100)는 차로변경정보, 자차정보, 타차정보 및 항법정보에 기초하여 차량(10)의 주변지도를 생성한다(S320). 통합제어기(100)는 차로변경정보, 자차정보 및 타차정보를 수집된 지도정보에 반영함으로써, 차량(10)의 주변지도를 생성할 수 있다. 예를 들어, 통합제어기(100)는 차량(10) 및 타차량(180)의 위치, 속도 및 헤딩각을 차량(10)의 현재 위치에 대응하는 지도정보에 반영함으로써 차량(10)의 주변지도를 생성할 수 있다.
통합제어기(100)는 차로변경정보, 자차정보, 타차정보, 환경정보, 교통흐름 및 주변지도에 기초하여 차량(10)의 차로변경을 위한 제어정보를 생성한다(S330). 통합제어기(100)는 차량(10)의 주변지도를 기준으로 차로변경 경로를 생성하고, 차로변경정보, 자차정보, 타차정보 및 교통흐름을 고려하여 차로변경 제어 개시시점 및 제어량을 산출할 수 있다. 예를 들어, 통합제어기(100)는 차량(10) 및 타차량(180)의 속도, 위치 및 헤딩각 등의 정보와 교통흐름을 고려하여 차로변경 제어 개시시점, 속도, 조향각 및 조향 각속도를 산출할 수 있다.
통합제어기(100)는 타차량(180)과의 충돌 위험도에 기초하여 차로변경 가능 여부를 판단한다(S340). 통합제어기(100)는 차로변경 제어를 수행하는 과정에서 실시간을 수집되는 자차정보, 타차정보, 환경정보 및 교통흐름에 기초하여 타차량(180)과의 충돌 위험도를 산출할 수 있다. 타차량(180)과의 충돌 위험도가 기설정된 임계치 이상이면, 차로변경이 불가능하다고 판단할 수 있다.
통합제어기(100)는 차로변경이 불가능하다고 판단한 경우, 차량(10)을 기존 차로로 복귀시키기 위한 제어정보를 생성한다(S342).
통합제어기(100)는 차로변경 불가능하다고 판단한 경우, 차로변경 제어를 유지하고(S344), 차로변경이 완료될 때까지 과정 S340 내지 S344를 반복적으로 수행한다(S350).
도 3에서는 각 과정들을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 개시의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 개시의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 개시의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 3에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 각 과정들 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 3은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 설명되는 시스템들 및 기법들의 다양한 구현예들은, 디지털 전자 회로, 집적 회로, FPGA(field programmable gate array), ASIC(application specific integrated circuit), 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 및/또는 이들의 조합으로 실현될 수 있다. 이러한 다양한 구현예들은 프로그래밍가능 시스템 상에서 실행가능한 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들로 구현되는 것을 포함할 수 있다. 프로그래밍가능 시스템은, 저장 시스템, 적어도 하나의 입력 디바이스, 그리고 적어도 하나의 출력 디바이스로부터 데이터 및 명령들을 수신하고 이들에게 데이터 및 명령들을 전송하도록 결합되는 적어도 하나의 프로그래밍가능 프로세서(이것은 특수 목적 프로세서일 수 있거나 혹은 범용 프로세서일 수 있음)를 포함한다. 컴퓨터 프로그램들(이것은 또한 프로그램들, 소프트웨어, 소프트웨어 애플리케이션들 혹은 코드로서 알려져 있음)은 프로그래밍가능 프로세서에 대한 명령어들을 포함하며 "컴퓨터가 읽을 수 있는　기록매체"에 저장된다.
컴퓨터가 읽을 수 있는　기록매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 이러한 컴퓨터가 읽을 수 있는　기록매체는 ROM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 메모리 카드, 하드 디스크, 광자기 디스크, 스토리지 디바이스 등의 비휘발성(non-volatile) 또는 비일시적인(non-transitory) 매체일 수 있으며, 또한 데이터 전송 매체(data transmission medium)와 같은 일시적인(transitory) 매체를 더 포함할 수도 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는　기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다.
본 명세서에 설명되는 시스템들 및 기법들의 다양한 구현예들은, 프로그램가능 컴퓨터에 의하여 구현될 수 있다. 여기서, 컴퓨터는 프로그램가능 프로세서, 데이터 저장 시스템(휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 또는 다른 종류의 저장 시스템이거나 이들의 조합을 포함함) 및 적어도 한 개의 커뮤니케이션 인터페이스를 포함한다. 예컨대, 프로그램가능 컴퓨터는 서버, 네트워크 기기, 셋탑 박스, 내장형 장치, 컴퓨터 확장 모듈, 개인용 컴퓨터, 랩탑, PDA(Personal Data Assistant), 클라우드 컴퓨팅 시스템 또는 모바일 장치 중 하나일 수 있다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 차량 100: 통합제어기
110: 차량 내 통신부 120: V2X 통신부
130 및 132: 프로세서 140: 메모리
150: 내부 통신부 160: 센서
170: 제어기 180: 타차량
190: 인프라 200: 차로변경 제어부
210: 제어기정보 수집부 220: 자차정보 수집부
230: 타차정보 수집부 240: 환경정보 수집부
250: 항법정보 수집부 260: 교통흐름 분석부
270: 주변지도 생성부 280: 제어정보 생성부

Claims (12)

  1. 차량에 탑재된 적어도 하나의 제어기 및 적어도 하나의 센서와 통신하는 차량 내 통신부;
    타차량 및 인프라와 통신하는 V2X 통신부;
    상기 차량 내 통신부 및 상기 V2X 통신부를 이용하여, 상기 차량, 상기 타차량 및 상기 차량의 외부환경에 대한 정보를 수집하는 수집부;
    상기 타차량 및 상기 차량의 외부환경에 대한 정보에 기초하여 상기 차량이 주행 중인 도로의 교통흐름을 분석하는 교통흐름 분석부; 및
    상기 차량, 상기 타차량, 상기 차량의 외부환경에 대한 정보 및 상기 교통흐름에 기초하여 상기 차량의 차로변경을 위한 제어정보를 생성하는 제어정보 생성부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 통합제어기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수집부는,
    상기 차량에 탑재된 적어도 하나의 제어기가 생성한 차로변경정보를 수집하는 제어기정보 수집부;
    상기 차량에 대한 자차정보를 수집하는 자차정보 수집부;
    상기 타차량에 대한 타차정보를 수집하는 타차정보 수집부; 및
    상기 차량의 외부환경에 대한 환경정보를 수집하는 환경정보 수집부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 통합제어기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 교통흐름 분석부는,
    상기 타차량의 주행속도 및 상기 차량이 주행 중인 도로 상의 차량 수를 기초로 상기 교통흐름을 원활, 서행, 지체 및 정체 중 하나로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 통합제어기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 차로변경정보, 상기 자차정보 및 상기 타차정보를 상기 차량의 현재 위치에 대응하는 지도정보에 반영하여 상기 차량의 주변지도를 생성하는 주변지도 생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 통합제어기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어정보 생성부는,
    상기 차량의 주변지도를 기준으로 차로변경 경로를 생성하고, 상기 차로변경정보, 상기 자차정보, 상기 타차정보 및 상기 교통흐름을 고려하여 상기 차로변경 경로를 추종하기 위한 차로변경 제어 개시시점 및 제어량을 산출하는 것을 특징으로 하는 차량용 통합제어기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어정보 생성부는,
    상기 타차량과의 충돌 위험도에 기초하여 상기 차량의 차로변경 가능 여부를 판단하고, 차로변경이 불가능하다고 판단되면, 상기 차량을 기존 차로로 복귀시키기 위한 제어정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 차량용 통합제어기.
  7. 차량에 탑재된 적어도 하나의 제어기와 적어도 하나의 센서, 타차량 및 인프라로부터 수신한 정보를 기초로, 상기 차량, 상기 타차량 및 상기 차량의 외부환경에 대한 정보를 수집하는 과정;
    상기 타차량 및 상기 차량의 외부환경에 대한 정보에 기초하여 상기 차량이 주행 중인 도로의 교통흐름을 분석하는 과정; 및
    상기 차량, 상기 타차량, 상기 차량의 외부환경에 대한 정보 및 상기 교통흐름에 기초하여 상기 차량의 차로변경을 위한 제어정보를 생성하는 과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 차로변경 제어방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 수집하는 과정은,
    상기 차량에 탑재된 적어도 하나의 제어기가 생성한 차로변경정보를 수집하는 과정;
    상기 차량에 대한 자차정보를 수집하는 과정;
    상기 타차량에 대한 타차정보를 수집하는 과정; 및
    상기 차량의 외부환경에 대한 환경정보를 수집하는 과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 차로변경 제어방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 교통흐름을 분석하는 과정은,
    상기 타차량의 주행속도 및 상기 차량이 주행 중인 도로 상의 차량 수를 기초로 상기 교통흐름을 원활, 서행, 지체 및 정체 중 하나로 판단하는 것을 특징으로 하는 차로변경 제어방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 수집하는 과정 이후에,
    상기 차로변경정보, 상기 자차정보 및 상기 타차정보를 상기 차량의 현재 위치에 대응하는 지도정보에 반영하여 상기 차량의 주변지도를 생성하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차로변경 제어방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 차로변경을 위한 제어정보를 생성하는 과정은,
    상기 차량의 주변지도를 기준으로 차로변경 경로를 생성하는 과정; 및
    상기 차로변경정보, 상기 자차정보, 상기 타차정보 및 상기 교통흐름을 고려하여 상기 차로변경 경로를 추종하기 위한 차로변경 제어 개시시점 및 제어량을 산출하는 과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 차로변경 제어방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 차로변경을 위한 제어정보를 생성하는 과정 이후에,
    상기 타차량과의 충돌 위험도에 기초하여 상기 차량의 차로변경 가능 여부를 판단하는 과정; 및
    차로변경이 불가능하다고 판단되면, 상기 차량을 기존 차로로 복귀시키기 위한 제어정보를 생성하는 과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 차로변경 제어방법.
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