KR20230007600A - 자율 주행 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

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김정완
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Abstract

본 발명은 물류 운송을 위한 자율 주행 차량을 제어하는 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 본 발명에 의하면, 주행 차량의 무게 중심의 높이, 현가상 질량(Sprung Mass), 서스펜션(Suspension)의 스프링 상수, 목표 속도 및 목표 선회 반경을 기반으로 상기 자율 주행 차량의 롤 각도 추정치를 산출하고, 자율 주행 차량의 롤 각도와 기 설정된 기준 롤 각도를 비교하여, 상기 자율 주행 차량의 목표 속도 및 목표 선회 반경 중 적어도 하나 이상을 조정할 수 있다. 본 발명을 통해, 물류 운송을 위한 자율 주행 차량의 에너지 효율 상승 및 운송 시간 감소 통해, 물류 비용을 절감시키는 효과를 제공할 수 있다.

Description

자율 주행 제어 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING AUTONOMOUS DRIVING AND METHOD THEREOF}
본 발명은 자율 주행 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 물류 운송을 위한 자율 주행 차량을 제어하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
자율 주행 차량은 주행 중 실시간 변화하는 주변 상황에 따라 적응적으로 대처할 수 있는 능력이 요구된다.
자율 주행 차량의 양산 및 활성화를 위해서는 무엇보다 신뢰할 수 있는 판단 제어 기능이 요구된다.
최근 출시되고 있는 반자율주행 차량은 기본적으로 구동, 제동 및 조향을 운전자 대신 수행하여 운전자의 피로도를 감소시켜 준다.
반자율주행의 경우 완전 자율주행과 달리 운전자가 계속해서 핸들을 잡고 있는 등 운전에 집중을 유지해야한다.
최근 반자율주행 차량에는 HDA(Highway Driving Assist) 기능, 졸음 운전, 시선 이탈 등의 운전자 부주의 및 상태 이상을 판단하여 클러스터 등을 통해 경고 알람을 출력하는 DSW(Driver Status Warning) 기능, 전방 카메라를 통해 차량이 차선을 넘나들며 불안한 주행을 하는지 등을 확인하는 DAW(Driver Awareness Warning) 기능, 전방 추돌 감지 시 급제동을 수행하는 FCA(Forward Collision-Avoidance Assist) 또는 AEBS(Active Emergency Brake System) 기능 등이 장착되어 판매되고 있다.
자율 주행 트럭의 물류 운송 기술은 최근 화물 운송 업계가 직면한 인력난, 환경오염, 연비 등의 문제를 해결하기 위해 활발히 개발되고 있으며, 양산화 가능성도 높아지고 있다. 이러한 자율 주행 트럭을 이용한 물류 시스템에 있어서, 에너지 효율과 빠른 이동성에 초점을 맞춘 연구가 진행되고 있다. 또한, 차량의 무게 중심이 상대적으로 높은 트럭의 경우, 많은 짐을 운송할 경우, 선회 구간 주행 시 롤링에 취약하기 때문에 안전 확보를 위한 제동이 에너지 효율을 낮추는 동시에 배송 시간 지연을 초래할 수 있다. 무인 물류 운송을 위한 자율 주행 트럭의 경우에는 탑승자의 안락함을 고려할 필요가 없기 때문에, 차량 전복 안정성이 확보되는 범위 내에서 이를 이용하여 에너지 효율 및 빠른 이동성을 확보하는 방안의 필요성이 대두된다.
본 발명의 실시 예는, 물류 운송을 위한 자율 주행 차량을 제어하는 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 실시 예는, 물류 운송을 위한 자율 주행 차량의 롤 각도를 산출하여, 차량 전복 안정성을 확보하는 자율 주행을 수행할 수 있는 자율 주행 제어 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예는, 자율 주행 차량의 롤 각도를 기반으로 차량의 횡방향 또는 종방향 자율 주행 제어를 수행하여, 에너지 효율과 운송 시간 단축을 도모하는 자율 주행 제어 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예는, 물류 운송을 위한 자율 주행 차량의 에너지 효율 상승 및 운송 시간 감소 통해, 물류 비용을 절감시킬 수 있는 자율 주행 제어 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예는, 자율 주행 차량이 선회 기준 속도로 운행 시 롤링 안전 영역에서 최소 선회 반경을 유지할 수 있도록 하여, 최소 주행거리를 보장함으로써, 속도 제한과 함께 물류 비용 최적화를 도모할 수 있는 자율 주행 제어 장치 및 그 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 일 실시 예에 따른 자율 주행 제어 장치는 자율 주행 차량의 무게 중심의 높이, 현가상 질량(Sprung Mass), 서스펜션(Suspension)의 스프링 상수, 목표 속도 및 목표 선회 반경을 기반으로 상기 자율 주행 차량의 롤 각도 추정치를 산출하는 롤 각도 추정치 산출부, 및 상기 자율 주행 차량의 롤 각도와 기 설정된 기준 롤 각도를 비교하여, 상기 자율 주행 차량의 목표 속도 및 목표 선회 반경 중 적어도 하나 이상을 조정하는 제어부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 자율 주행 차량의 무게 중심의 높이 및 휠 트레드(Wheel Tread)에 따라 정해지는 상기 자율 주행 차량의 롤 오버(Roll Over)가 발생하는 임계치를 기반으로 상기 기준 롤 각도를 산출하는 기준 롤 각도 산출부를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 롤 각도 추정치가 상기 기준 롤 각도보다 큰 경우, 상기 목표 속도를 감소시키고, 상기 롤 각도 추정치가 상기 기준 롤 각도와 동일한 경우, 상기 목표 속도를 유지하고, 상기 롤 각도 추정치가 상기 기준 롤 각도보다 작은 경우, 상기 목표 속도를 유지할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 롤 각도 추정치가 상기 기준 롤 각도보다 크고 차선 변경이 가능한 경우, 상기 목표 선회 반경을 증가시키고, 상기 롤 각도 추정치가 상기 기준 롤 각도와 동일한 경우, 상기 목표 선회 반경을 유지하고, 상기 롤 각도 추정치가 상기 기준 롤 각도보다 작고 차선 변경이 가능한 경우, 상기 목표 선회 반경을 감소시킬 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 차선 변경이 불가능한 경우, 상기 목표 선회 반경을 유지할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 목표 속도와 상기 자율 주행 차량의 속도를 비교하여, 상기 자율 주행 차량의 구동 토크 및 제동 토크 중 적어도 하나 이상을 제어하거나, 또는 상기 목표 선회 반경과 상기 자율 주행 차량의 현재 주행 차선에 대응하는 선회 반경을 비교하여, 상기 자율 주행 차량의 차선 변경 제어 또는 차선 유지 제어를 수행할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 목표 속도가 상기 자율 주행 차량의 속도보다 큰 경우, 상기 구동 토크를 증가시키고, 상기 목표 속도가 상기 자율 주행 차량의 속도와 동일한 경우, 상기 구동 토크를 유지시키고, 상기 목표 속도가 상기 자율 주행 차량의 속도보다 작은 경우, 상기 구동 토크를 감소시킬 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 목표 속도가 상기 자율 주행 차량의 속도보다 작은 경우, 상기 제동 토크를 증가시킬 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 목표 선회 반경이 상기 현재 주행 차선에 대응하는 선회 반경보다 작은 경우, 선회 반경을 감소시키는 방향으로 차선 변경 제어를 수행하고, 상기 목표 선회 반경이 상기 현재 주행 차선에 대응하는 선회 반경과 동일한 경우, 차선 유지 제어를 수행하고, 상기 목표 선회 반경이 상기 현재 주행 차선에 대응하는 선회 반경보다 큰 경우, 선회 반경을 증가시키는 방향으로 차선 변경 제어를 수행할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 롤 각도 추정치 산출부는, 사용자로부터 입력받은 속도 값을 상기 목표 속도의 초기값으로 설정하고, 상기 자율 주행 차량이 주행 중인 도로의 선행 구간의 최소 선회 반경을 상기 목표 선회 반경의 초기값으로 설정하고, 상기 제어부로부터 상기 목표 속도 및 상기 목표 선회 반경 중 적어도 하나 이상을 피드백받을 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 롤 각도 추정치 산출부는, 상기 목표 속도 및 상기 목표 선회 반경에 따라 정해지는 횡가속도, 상기 현가상 질량 및 상기 무게 중심의 높이에 비례하고, 상기 스프링 상수에 반비례하도록 상기 자율 주행 차량의 롤 각도 추정치를 산출할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 기준 롤 각도 산출부는, 기 설정된 안전 계수 및 상기 휠 트레드에 비례하고, 상기 무게 중심의 높이에 반비례하도록 상기 기준 롤 각도를 산출할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 자율 주행 제어 방법은 롤 각도 추정치 산출부가, 자율 주행 차량의 무게 중심의 높이, 현가상 질량, 서스펜션의 스프링 상수, 목표 속도 및 목표 선회 반경을 기반으로 상기 자율 주행 차량의 롤 각도 추정치를 산출하는 단계, 및 제어부가, 상기 자율 주행 차량의 롤 각도와 기 설정된 기준 롤 각도를 비교하여, 상기 자율 주행 차량의 목표 속도 및 목표 선회 반경 중 적어도 하나 이상을 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 기준 롤 각도 산출부가, 상기 자율 주행 차량의 무게 중심의 높이 및 휠 트레드에 따라 정해지는 상기 자율 주행 차량의 롤 오버가 발생하는 임계치를 기반으로 상기 기준 롤 각도를 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부가, 상기 자율 주행 차량의 목표 속도 및 목표 선회 반경 중 적어도 하나 이상을 조정하는 단계는, 상기 제어부가, 상기 롤 각도 추정치가 상기 기준 롤 각도보다 큰 경우, 상기 목표 속도를 감소시키는 단계, 상기 제어부가, 상기 롤 각도 추정치가 상기 기준 롤 각도와 동일한 경우, 상기 목표 속도를 유지하는 단계, 및 상기 제어부가, 상기 롤 각도 추정치가 상기 기준 롤 각도보다 작은 경우, 상기 목표 속도를 유지하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부가, 상기 자율 주행 차량의 목표 속도 및 목표 선회 반경 중 적어도 하나 이상을 조정하는 단계는, 상기 제어부가, 상기 롤 각도 추정치가 상기 기준 롤 각도보다 크고 차선 변경이 가능한 경우, 상기 목표 선회 반경을 증가시키는 단계, 상기 제어부가, 상기 롤 각도 추정치가 상기 기준 롤 각도와 동일한 경우, 상기 목표 선회 반경을 유지하는 단계, 상기 제어부가, 상기 롤 각도 추정치가 상기 기준 롤 각도보다 작고 차선 변경이 가능한 경우, 상기 목표 선회 반경을 감소시키는 단계, 및 상기 제어부가, 차선 변경이 불가능한 경우, 상기 목표 선회 반경을 유지하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부가, 상기 목표 속도와 상기 자율 주행 차량의 속도를 비교하여, 상기 자율 주행 차량의 구동 토크 및 제동 토크 중 적어도 하나 이상을 제어하거나, 또는 상기 목표 선회 반경과 상기 자율 주행 차량의 현재 주행 차선에 대응하는 선회 반경을 비교하여, 상기 자율 주행 차량의 차선 변경 제어 또는 차선 유지 제어를 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부가, 상기 자율 주행 차량의 구동 토크 및 제동 토크 중 적어도 하나 이상을 제어하거나, 또는 상기 자율 주행 차량의 차선 변경 제어 또는 차선 유지 제어를 수행하는 단계는, 상기 제어부가, 상기 목표 속도가 상기 자율 주행 차량의 속도보다 큰 경우, 상기 구동 토크를 증가시키는 단계, 상기 제어부가, 상기 목표 속도가 상기 자율 주행 차량의 속도와 동일한 경우, 상기 구동 토크를 유지시키는 단계, 및 상기 제어부가, 상기 목표 속도가 상기 자율 주행 차량의 속도보다 작은 경우, 상기 구동 토크를 감소시키거나, 또는 상기 제동 토크를 증가시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부가, 상기 자율 주행 차량의 구동 토크 및 제동 토크 중 적어도 하나 이상을 제어하거나, 또는 상기 자율 주행 차량의 차선 변경 제어 또는 차선 유지 제어를 수행하는 단계는, 상기 제어부가, 상기 목표 선회 반경이 상기 현재 주행 차선에 대응하는 선회 반경보다 작은 경우, 선회 반경을 감소시키는 방향으로 차선 변경 제어를 수행하는 단계, 상기 제어부가, 상기 목표 선회 반경이 상기 현재 주행 차선에 대응하는 선회 반경과 동일한 경우, 차선 유지 제어를 수행하는 단계, 및 상기 제어부가, 상기 목표 선회 반경이 상기 현재 주행 차선에 대응하는 선회 반경보다 큰 경우, 선회 반경을 증가시키는 방향으로 차선 변경 제어를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 롤 각도 추정치 산출부가, 상기 자율 주행 차량의 롤 각도 추정치를 산출하는 단계는, 상기 롤 각도 추정치 산출부가, 상기 목표 속도 및 상기 목표 선회 반경에 따라 정해지는 횡가속도, 상기 현가상 질량 및 상기 무게 중심의 높이에 비례하고, 상기 스프링 상수에 반비례하도록 상기 자율 주행 차량의 롤 각도 추정치를 산출하는 단계를 포함하고, 상기 기준 롤 각도 산출부가, 상기 기준 롤 각도를 산출하는 단계는, 상기 기준 롤 각도 산출부가, 기 설정된 안전 계수 및 상기 휠 트레드에 비례하고, 상기 무게 중심의 높이에 반비례하도록 상기 기준 롤 각도를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 자율 주행 제어 장치 및 그 방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 물류 운송을 위한 자율 주행 차량을 제어하는 장치 및 그 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 물류 운송을 위한 자율 주행 차량의 롤 각도를 산출하여, 차량 전복 안정성을 확보하는 자율 주행을 수행할 수 있는 자율 주행 제어 장치 및 그 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 자율 주행 차량의 롤 각도를 기반으로 차량의 횡방향 또는 종방향 자율 주행 제어를 수행하여, 에너지 효율과 운송 시간 단축을 도모하는 자율 주행 제어 장치 및 그 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 물류 운송을 위한 자율 주행 차량의 에너지 효율 상승 및 운송 시간 감소 통해, 물류 비용을 절감시킬 수 있는 자율 주행 제어 장치 및 그 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 자율 주행 차량이 선회 기준 속도로 운행 시 롤링 안전 영역에서 최소 선회 반경을 유지할 수 있도록 하여, 최소 주행거리를 보장함으로써, 속도 제한과 함께 물류 비용 최적화를 도모할 수 있는 자율 주행 제어 장치 및 그 방법을 제공할 수 있다.
이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
도 1은 자율 주행 차량의 자동화 레벨이 정의된 테이블이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자율 주행 제어 장치를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 자율 주행 제어 장치를 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 롤 각도 추정치 산출부를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기준 롤 각도 산출부를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어부를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 롤 오버 임계치를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자율 주행 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 자율 주행 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 자율 주행 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시 예의 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 8을 참조하여, 본 발명의 실시 예들을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 자율 주행 차량의 자동화 레벨이 정의된 테이블이다.
자율 주행 차량은 자동차 스스로 주행 환경을 인지하여 위험을 판단하고 주행 경로를 제어하면서 운전자의 주행조작을 최소화하며 차량 스스로 운전하는 차량을 의미한다.
궁극적으로, 자율 주행 차량은 사람의 영향 없이 주행, 조종 및 주차가 가능한 차량을 의미하며, 자율 주행 자량의 핵심 토대인 자율 주행 기술-즉, 운전자의 능동적인 제어나 모니터링 없이도 차량을 운행할 수 있는 능력-이 최고도로 발전된 상태에 있는 차량에 초점을 맞춘 것이다.
도 1을 참조하면, 자동화 단계 LEVEL 0 내지 2는 운전자에 의해 주행 환경이 모니터링된다. 반면 자동화 단계 LEVEL 3 내지 5는 자동화된 주행 시스템에 의해 주행 환경이 모니터링된다.
하지만, 현재 출시되고 있는 자율 주행 차량의 개념은 완전한 의미의 자율 주행 차량으로 가는 중간 단계의 자동화 단계를 포함할 수 있으며, 완전 자율 주행 차량의 양산 및 상용화를 전제로 하는 목표지향적 개념에 해당한다.
본 발명에 따른 자율 주행 제어 방법은 도 1에 도시된 자율 주행의 자동화 단계 중 LEVEL 2(부분 자율 주행) 및 LEVEL 3(조건부 자율 주행)에 해당되는 자율 주행 차량에 적용될 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않으며, 복수의 다양한 자동화 단계를 지원하는 자율 주행 차량에 적용될 수 있다.
미국 자동차 기술자 협회인 SAE(Society of Automotive Engineers) 기준 자율 주행 차량의 자동화 레벨은 도 1의 표와 같이 분류될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자율 주행 제어 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 자율 주행 제어 장치(200)는 롤 각도 추정치 산출부(210) 및 제어부(220)를 포함할 수 있다.
일 예로, 자율 주행 제어 장치(200)는 차량과 일체로 구비될 수도 있고, 차량과 별개의 구성으로 차량에 설치/부착되는 형태로 구현될 수도 있고, 일부는 차량과 일체로 구현되고, 다른 일부는 차량과 별개의 구성으로 차량에 설치/부착되는 형태로 구현될 수도 있다.
롤 각도 추정치 산출부(210)는 자율 주행 차량의 무게 중심의 높이, 현가상 질량(Sprung Mass), 서스펜션(Suspension)의 스프링 상수, 목표 속도 및 목표 선회 반경을 기반으로 상기 자율 주행 차량의 롤 각도 추정치를 산출할 수 있다.
일 예로, 롤 각도 추정치 산출부(210)는 사용자로부터 입력받은 속도 값을 목표 속도의 초기값으로 설정하고, 자율 주행 차량이 주행 중인 도로의 선행 구간의 최소 선회 반경을 목표 선회 반경의 초기값으로 설정하고, 제어부(220)로부터 목표 속도 및 목표 선회 반경 중 적어도 하나 이상을 피드백받을 수 있다.
일 예로, 롤 각도 추정치 산출부(210)는 사용자로부터 AVN(Audio, Video, Navigation) 등과 같은 UI(User Interface)를 통해 입력된 물류 운송 긴급도에 따른 목표 속도를 목표 속도의 초기값으로 설정할 수 있다.
일 예로, 롤 각도 추정치 산출부(210)는 도로 지도 정보 등을 통해 파악된 자율 주행 차량이 주행 중인 도로의 선행 구간의 최소 선회 반경을 목표 선회 반경의 초기값으로 설정할 수 있다.
일 예로, 롤 각도 추정치 산출부(210)는 목표 속도 및 목표 선회 반경에 따라 정해지는 횡가속도, 현가상 질량 및 무게 중심의 높이에 비례하고, 스프링 상수에 반비례하도록 자율 주행 차량의 롤 각도 추정치를 산출할 수 있다.
일 예로, 롤 각도 추정치 산출부(210)는 하기 [수학식 1]을 통해, 자율 주행 차량의 롤 각도 추정치를 산출할 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001
여기서, φ는 차체의 롤 각도 추정치를 의미할 수 있고, m_R은 차량의 현가상 질량을 의미할 수 있고, a_(y,S)는 차량의 횡가속도를 의미할 수 있고, h는 차량의 무게 중심의 높이를 의미할 수 있고, K_R은 차량의 서스펜션의 스프링 상수를 의미할 수 있다.
일 예로, 롤 각도 추정치 산출부(210)는 차량의 에어 서스펜션 압력 센서를 통해 현가상 질량을 획득할 수 있다.
일 예로, 롤 각도 추정치 산출부(210)는 차량 설계 정보를 활용한 차량의 화물의 무게에 따른 무게 중심 높이 매핑값을 통해 차량의 무게 중심의 높이를 획득할 수 있다.
일 예로, 롤 각도 추정치 산출부(210)는 서스펜션의 스프링 특성 평가를 통해 서스펜션의 스프링 상수를 획득할 수 있다.
일 예로, 롤 각도 추정치 산출부(210)는 차량의 횡가속도(a_(y,S))를 하기 [수학식 2]를 통해 산출할 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00002
여기서 V는 목표 속도, R은 목표 선회 반경을 의미할 수 있다.
일 예로, 롤 각도 추정치 산출부(210)는 제어부(220)와 무선 또는 유선 통신을 통해, 직접 또는 간접적으로 연결되어, 산출한 롤 각도 추정치에 대한 정보를 제어부(220)에 송신할 수 있다.
제어부(220)는 각 구성요소들이 제 기능을 정상적으로 수행할 수 있도록 전반적인 제어를 수행할 수 있다. 이러한 제어부(220)는 하드웨어의 형태로 구현되거나, 소프트웨어의 형태로 구현되거나, 또는 하드웨어 및 소프트웨어가 결합된 형태로 구현될 수 있다. 바람직하게는, 제어부(220)는 마이크로프로세서로 구현될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 제어부(220)는 후술하는 다양한 데이터 처리 및 계산 등을 수행할 수 있다.
제어부(220)는 자율 주행 차량의 롤 각도와 기 설정된 기준 롤 각도를 비교하여, 자율 주행 차량의 목표 속도 및 목표 선회 반경 중 적어도 하나 이상을 조정할 수 있다.
여기서, 기준 롤 각도는 차량의 롤 오버를 방지하기 위해 설정된 각도일 수 있다.
일 예로, 제어부(220)는 롤 각도 추정치가 기준 롤 각도보다 큰 경우, 목표 속도를 감소시키고, 롤 각도 추정치가 기준 롤 각도와 동일한 경우, 목표 속도를 유지하고, 롤 각도 추정치가 기준 롤 각도보다 작은 경우, 목표 속도를 유지할 수 있다.
일 예로, 제어부(220)는 롤 각도 추정치가 기준 롤 각도보다 큰 경우, 롤 오버가 발생할 위험이 있어, 차량의 횡가속도를 감소시키기 위해서 목표 속도를 감소시킬 수 있다.
일 예로, 제어부(220)는 롤 각도 추정치가 기준 롤 각도보다 작거나 같은 경우, 롤 오버가 발생할 위험이 없어, 목표 속도를 유지할 수 있다.
일 예로, 제어부(220)는 롤 각도 추정치가 기준 롤 각도보다 크고 차선 변경이 가능한 경우, 목표 선회 반경을 증가시키고, 롤 각도 추정치가 기준 롤 각도와 동일한 경우, 목표 선회 반경을 유지하고, 롤 각도 추정치가 기준 롤 각도보다 작고 차선 변경이 가능한 경우, 목표 선회 반경을 감소시킬 수 있다.
일 예로, 제어부(220)는 롤 각도 추정치가 기준 롤 각도보다 큰 경우, 롤 오버가 발생할 위험이 있어, 차량의 횡가속도를 감소시키기 위해서 목표 선회 반경을 증가시킬 수 있다.
일 예로, 제어부(220)는 롤 각도 추정치가 기준 롤 각도보다 작거나 같은 경우, 롤 오버가 발생할 위험이 없어, 목표 속도를 유지하거나, 최소 경로로 주행하기 위해 목표 선회 반경을 감소시킬 수 있다.
일 예로, 제어부(220)는 차선 변경이 불가능한 경우, 목표 선회 반경을 유지할 수 있다.
일 예로, 제어부(220)는 자율 주행 차량의 레이더, 라이다, 카메라 센서 등을 활용한 주변 환경 정보를 통해 차선 변경 가능 여부를 획득하여, 차선 변경이 불가능한 경우, 목표 선회 반경을 유지할 수 있다.
일 예로, 제어부(220)는 목표 속도와 자율 주행 차량의 속도를 비교하여, 자율 주행 차량의 구동 토크 및 제동 토크 중 적어도 하나 이상을 제어하거나, 또는 목표 선회 반경과 자율 주행 차량의 현재 주행 차선에 대응하는 선회 반경을 비교하여, 자율 주행 차량의 차선 변경 제어 또는 차선 유지 제어를 수행할 수 있다.
일 예로, 제어부(220)는 자율 주행 차량의 자율 주행 시스템 또는 차량의 구동부와 연결되어, 구동 토크 제어, 제동 토크 제어, 차선 변경 제어 및 차선 유지 제어 중 적어도 하나 이상을 수행할 수 있다.
일 예로, 제어부(220)는 목표 속도가 자율 주행 차량의 속도보다 큰 경우, 구동 토크를 증가시키고, 목표 속도가 자율 주행 차량의 속도와 동일한 경우, 구동 토크를 유지시키고, 목표 속도가 자율 주행 차량의 속도보다 작은 경우, 구동 토크를 감소시킬 수 있다.
일 예로, 제어부(220)는 목표 속도가 자율 주행 차량의 속도보다 큰 경우, 구동 토크를 증가시켜 차량의 속도를 증가시키고, 목표 속도가 자율 주행 차량의 속도와 동일한 경우, 구동 토크를 유지시켜 차량의 속도를 유지시키고, 목표 속도가 자율 주행 차량의 속도보다 작은 경우, 구동 토크를 감소시켜 차량의 속도를 감소시킬 수 있다.
일 예로, 제어부(220)는 목표 속도가 자율 주행 차량의 속도보다 작은 경우, 제동 토크를 증가시킬 수 있다.
일 예로, 제어부(220)는 목표 속도가 자율 주행 차량의 속도보다 작은 경우, 제동 토크를 증가시켜 차량의 속도를 감소시킬 수 있다.
일 예로, 제어부(220)는 목표 선회 반경이 현재 주행 차선에 대응하는 선회 반경보다 작은 경우, 선회 반경을 감소시키는 방향으로 차선 변경 제어를 수행하고, 목표 선회 반경이 현재 주행 차선에 대응하는 선회 반경과 동일한 경우, 차선 유지 제어를 수행하고, 목표 선회 반경이 현재 주행 차선에 대응하는 선회 반경보다 큰 경우, 선회 반경을 증가시키는 방향으로 차선 변경 제어를 수행할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 자율 주행 제어 장치를 나타내는 블록도이다.
도 3을 참조하면, 자율 주행 제어 장치(300)는 롤 각도 추정치 산출부(310), 기준 롤 각도 산출부(320) 및 제어부(330)를 포함할 수 있다.
롤 각도 추정치 산출부(310) 및 제어부(330)는 도 2의 롤 각도 추정치 산출부(210) 및 제어부(220)와 동일하여 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
기준 롤 각도 산출부(320)는 자율 주행 차량의 무게 중심의 높이 및 휠 트레드(Wheel Tread)에 따라 정해지는 자율 주행 차량의 롤 오버(Roll Over)가 발생하는 임계치를 기반으로 상기 기준 롤 각도를 산출할 수 있다.
자율 주행 차량의 롤 오버가 발생하는 임계치에 대해서는 도 7에서 구체적으로 설명하기로 한다.
일 예로, 기준 롤 각도 산출부(320)는 기 설정된 안전 계수 및 휠 트레드에 비례하고, 무게 중심의 높이에 반비례하도록 기준 롤 각도를 산출할 수 있다.
일 예로, 기준 롤 각도 산출부(320)는 휠 트레드를 무게 중심의 높이로 나누고, 2로 나누고, 안전 계수를 곱하여, 기준 롤 각도로 산출할 수 있다.
여기서, 안전 계수는 1보다 큰 임의의 값으로 정해질 수 있다.
일 예로, 기준 롤 각도 산출부(320)는 제어부(330)와 무선 또는 유선 통신을 통해, 직접 또는 간접적으로 연결되어, 산출한 기준 롤 각도에 대한 정보를 제어부(330)에 송신할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 롤 각도 추정치 산출부를 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 롤 각도 추정치 산출부(400)는 롤 인자(401, Roll Factor) 및 횡가속도 추정치(402)를 기반으로 롤 각도 추정치(408)를 산출할 수 있다.
일 예로, 롤 각도 추정치 산출부(400)는 롤 인자 및 횡가속도 추정치(402)를 곱한 값을 롤 각도 추정치(408)로 산출할 수 있다.
일 예로, 롤 각도 추정치 산출부(400)는 현가상 질량(403), 서스펜션의 스프링 상수(404) 및 무게 중심의 높이(405)를 기반으로 롤 인자(401)를 산출할 수 있다.
롤 인자(401)는 현가상 질량(403)에 무게 중심의 높이(405)를 곱하고, 서스펜션의 스프링 상수(404)를 나눈 값으로 정의될 수 있다.
일 예로, 롤 각도 추정치 산출부(400)는 목표 속도(406) 및 목표 선회 반경(407)을 기반으로 횡가속도 추정치(402)를 산출할 수 있다.
일 예로, 롤 각도 추정치 산출부(400)는 목표 속도(406)를 제곱한 값을 목표 선회 반경(407)으로 나눈 값을 횡가속도 추정치(402)로 산출할 수 있다.
일 예로, 롤 각도 추정치 산출부(400)는 에어 서스펜션의 압력 센서를 통해 현가상 질량(403)을 획득하고, 서스펜션 스프링 특성 평가를 통해 서스펜션의 스프링 상수(404)를 획득할 수 있고, 화물의 무게에 따라 매핑된 차량 설계 정보를 활용한 무게 중심의 높이 값을 통해 무게 중심의 높이(405)를 획득할 수 있다.
일 예로, 롤 각도 추정치 산출부(400)는 목표 속도(406)의 초기값을 입력받고, 다음 회차의 계산에서는 피드백된 값을 이용할 수 있다.
일 예로, 롤 각도 추정치 산출부(400)는 목표 선회 반경(407)의 초기값을 도로 지도 정보 및 GPS(Global Positioning System) 중 적어도 하나 이상을 통해 파악된 자율 주행 차량이 주행 중인 도로의 선행 구간에서의 최소 선회 반경으로 하고, 다음 회차의 계산에서는 피드백된 값을 이용할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기준 롤 각도 산출부를 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 기준 롤 각도 산출부(500)는 롤 오버 임계치(501) 및 안전 계수(502)를 기반으로 기준 롤 각도(505)를 산출할 수 있다.
일 예로, 기준 롤 각도 산출부(500)는 롤 오버 임계치(501)에 안전 계수(502)를 곱한 값을 기준 롤 각도(505)로 산출할 수 있다.
일 예로, 기준 롤 각도 산출부(500)는 차량의 무게 중심의 높이(503) 및 휠 트레드(504)를 기반으로 롤 오버 임계치(501)를 산출할 수 있다.
일 예로, 기준 롤 각도 산출부(500)는 휠 트레드(504)를 차량의 무게 중심의 높이(503)에 2를 곱한 값으로 나눈 값으로 롤 오버 임계치(501)를 산출할 수 있다.
일 예로, 기준 롤 각도 산출부(500)는 차량 설계 정보를 통해, 차량의 휠 트레드(504)를 획득할 수 있고, 화물의 무게에 따라 매핑된 차량 설계 정보를 활용한 무게 중심의 높이 값을 통해 무게 중심의 높이(503)를 획득할 수 있다.
일 예로, 기준 롤 각도 산출부(500)는 기 설정된 안전 계수(502)를 통해, 기준 롤 각도(505)를 산출할 수 있다.
안전 계수(502)는 롤 각도 추정치를 롤 오버 임계치(501)와 일정 비율 이상 차이가 나도록 하기 위해, 1보다 큰 값으로 설정되어 메모리에 저장되어 있을 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어부를 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 제어부(610)는 롤 각도 추정치(601) 및 기준 롤 각도(602)의 크기 비교 결과(603)를 기반으로 목표 속도 및 목표 선회 반경 중 적어도 하나 이상을 조정(604)할 수 있다.
일 예로, 제어부(610)는 롤 각도 추정치(601) 및 기준 롤 각도(602)의 크기 비교 결과(603)가 롤 각도 추정치(601)가 기준 롤 각도(602)보다 큰 경우, 목표 속도를 감소시키고, 롤 각도 추정치(601)가 기준 롤 각도(602)와 동일한 경우, 목표 속도를 유지하고, 롤 각도 추정치(601)가 기준 롤 각도(602)보다 작은 경우, 목표 속도를 유지할 수 있다.
일 예로, 제어부(610)는 롤 각도 추정치(601) 및 기준 롤 각도(602)의 크기 비교 결과(603)가 롤 각도 추정치(601)가 기준 롤 각도(602)보다 크고 차선 변경이 가능한 경우, 목표 선회 반경을 증가시키고, 롤 각도 추정치(601)가 기준 롤 각도(602)와 동일한 경우, 목표 선회 반경을 유지하고, 롤 각도 추정치(601)가 기준 롤 각도(602)보다 작고 차선 변경이 가능한 경우, 목표 선회 반경을 감소시킬 수 있다.
제어부(610)는 자율 주행 차량의 구동부(620)와 연결되어, 조정된 목표 속도 및 목표 선회 반경 중 적어도 하나 이상을 기반으로 자율 주행 차량의 가속 제어, 감속 제어, 차선 변경 제어 및 차선 유지 제어 중 적어도 하나 이상을 수행할 수 있다.
일 예로, 제어부(610)는 구동부(620)와 직접 연결되어 제어 명령을 전달할 수도 있고, 자율 주행 시스템을 통해 구동부(620)와 간접적으로 연결되어 제어 명령을 전달할 수도 있다.
일 예로, 제어부(610)는 조정된 목표 속도 및 목표 선회 반경 중 적어도 하나 이상을 차량의 현재 속도 및 현재 차량이 주행 중인 차선의 선행 구간의 선회 반경 중 적어도 하나 이상과 비교한 결과에 따라, 자율 주행 차량의 가속 제어, 감속 제어, 차선 변경 제어 및 차선 유지 제어 중 적어도 하나 이상을 수행할 수 있다.
일 예로, 제어부(610)는 목표 속도가 자율 주행 차량의 속도보다 큰 경우, 가속 제어를 수행하고, 목표 속도가 자율 주행 차량의 속도와 동일한 경우, 가속 또는 감속 제어를 수행하지 않고, 목표 속도가 자율 주행 차량의 속도보다 작은 경우, 감속 제어를 수행할 수 있다.
일 예로, 제어부(610)는 목표 선회 반경이 현재 주행 차선에 대응하는 선회 반경보다 작은 경우, 선회 반경을 감소시키는 방향으로 차선 변경 제어를 수행하고, 목표 선회 반경이 현재 주행 차선에 대응하는 선회 반경과 동일한 경우, 차선 유지 제어를 수행하고, 목표 선회 반경이 현재 주행 차선에 대응하는 선회 반경보다 큰 경우, 선회 반경을 증가시키는 방향으로 차선 변경 제어를 수행할 수 있다.
제어부(610)는 롤 각도 추정치 산출부(630)와 연결되어, 조정된 목표 속도 및 목표 선회 반경 중 적어도 하나 이상에 대한 정보를 롤 각도 추정치 산출부(630)에 전달할 수 있다.
일 예로, 롤 각도 추정치 산출부(630)는 전달받은 조정된 목표 속도 및 목표 선회 반경 중 적어도 하나 이상을 기반으로 목표 속도 및 목표 선회 반경 중 적어도 하나 이상을 피드백할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 롤 오버 임계치를 나타내는 도면이다.
기준 롤 각도 산출부(320)는 차량의 무게 중심의 높이(703, h_CG) 및 휠 트레드(t)를 기반으로 롤 오버 임계치를 산출할 수 있다.
롤 오버 임계치는 차량이 롤링에 의해 전복되는 한계 경계값으로 정의할 수 있다.
선회 구간을 주행하는 차량에 가해지는 힘은 횡가속도에 의한 내측 방향으로 받는 힘(704), 원심력(707, 관성력), 차량의 내측 바퀴에 가해지는 수직방향 힘(701), 중력(702) 및 차량의 외측 바퀴에 가해지는 수직방향 힘(706)이 존재할 수 있다.
선회 구간을 주행하는 차량의 내측 바퀴에 가해지는 수직방향 힘(F_(z,in), 701) 및 외측 바퀴에 가해지는 수직방향 힘(F_(z,out), 706)은 하기 [수학식 3]을 통해 계산될 수 있다.
[수학식 3]
Figure pat00003
여기서, m은 차량의 질량, g는 중력 가속도, h_CG는 차량 무게 중심의 높이, a_y는 차량의 횡가속도를 의미할 수 있다.
이 때, 차량의 내측 바퀴에 가해지는 수직방향 힘(F_(z,in), 701)이 양수값을 가지게 되면 차량의 롤 오버가 발생하여, 경계 조건을 구하기 위해, 차량의 내측 바퀴에 가해지는 수직방향 힘(F_(z,in), 701)이 0이 될 조건을 구해야 한다.
차량의 내측 바퀴에 가해지는 수직방향 힘(F_(z,in), 701)이 0이 될 조건은 하기 [수학식 4]를 통해 구할 수 있다.
[수학식 4]
Figure pat00004
따라서, 롤 오버 임계치에 따른 롤 각도는 휠 트레드(t)를 차량의 무게 중심의 높이(703, h_CG)에 2를 곱한 값으로 나눈 값으로 산출될 수 있다.
즉, 기준 롤 각도 산출부(320)는 롤 오버 임계치에 따른 롤 각도를 휠 트레드(t)를 차량의 무게 중심의 높이(703, h_CG)에 2를 곱한 값으로 나눈 값으로 산출할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자율 주행 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하에서는 도 2의 자율 주행 제어 장치(200)가 도 8의 프로세스를 수행하는 것을 가정한다. 또한, 도 8의 설명에서, 장치에 의해 수행되는 것으로 기술된 동작은 자율 주행 제어 장치(200)의 제어부(220)에 의해 제어되는 것으로 이해될 수 있다.
도 8을 참조하면, 자율 주행 제어 장치(200)는 목표 속도 및 목표 선회 반경을 기반으로 롤 각도 추정치 및 기준 롤 각도를 계산할 수 있다(S801).
일 예로, 자율 주행 제어 장치(200)는 목표 속도, 목표 선회 반경, 차량의 무게 중심의 높이, 현가상 질량, 서스펜션의 스프링 상수를 기반으로 롤 각도 추정치 및 기준 롤 각도를 계산할 수 있다
자율 주행 제어 장치(200)는 목표 속도 및 목표 선회 반경을 기반으로 롤 각도 추정치 및 기준 롤 각도를 계산한 후(S801), 롤 각도 추정치보다 기준 롤 각도가 큰지 여부를 확인할 수 있다(S802).
일 예로, 자율 주행 제어 장치(200)는 롤 각도 추정치와 기준 롤 각도를 비교하는 과정에서, 기준 롤 각도 산출부(320)에서 산출된 기준 롤 각도를 이용할 수 있다.
자율 주행 제어 장치(200)는 롤 각도 추정치보다 기준 롤 각도가 큰지 여부를 확인한 후(S802), 롤 각도 추정치보다 기준 롤 각도가 큰 것으로 확인된 경우, 내측 차선으로 차선 변경이 가능한지 여부를 확인할 수 있다(S803).
일 예로, 자율 주행 제어 장치(200)는 차량에 구비된 레이더, 라이다, 카메라 센서 등을 통해 내측 차선으로 차선 변경이 가능한지 여부를 확인할 수 있다.
자율 주행 제어 장치(200)는 내측 차선으로 차선 변경이 가능한지 여부를 확인한 후(S803), 내측 차선으로 차선 변경이 가능한 것으로 확인된 경우, 목표 선회 반경을 감소시키고, 목표 속도를 유지할 수 있다(S804).
자율 주행 제어 장치(200)는 내측 차선으로 차선 변경이 가능한지 여부를 확인한 후(S803), 내측 차선으로 차선 변경이 불가능한 것으로 확인된 경우, 목표 선회 반경을 유지하고, 목표 속도를 유지할 수 있다(S805).
자율 주행 제어 장치(200)는 목표 선회 반경을 감소시키고, 목표 속도를 유지한 후(S804), 구동부에 목표 속도 및 목표 선회 반경에 대한 정보를 전달할 수 있다(S812).
구동부는 목표 속도 및 목표 선회 반경에 대한 정보를 기반으로 차량의 속도 제어 또는 차선 변경 제어를 수행할 수 있다.
자율 주행 제어 장치(200)는 구동부에 목표 속도 및 목표 선회 반경에 대한 정보를 전달한 후(S812), 목표 속도 및 목표 선회 반경을 피드백할 수 있다(S813).
일 예로, 자율 주행 제어 장치(200)는 롤 각도 추정치 산출부(210)를 통해 목표 속도 및 목표 선회 반경을 피드백할 수 있다.
S812 및 S813은 순서가 변경되어, S813의 과정이 먼저 수행된 후, S812의 과정이 수행될 수 있다.
자율 주행 제어 장치(200)는 목표 속도 및 목표 선회 반경을 피드백한 후(S813), 다시 S801의 과정을 수행할 수 있다.
자율 주행 제어 장치(200)는 롤 각도 추정치보다 기준 롤 각도가 큰지 여부를 확인한 후(S802), 롤 각도 추정치보다 기준 롤 각도가 크지 않은 것으로 확인된 경우, 롤 각도 추정치와 기준 롤 각도가 같은지 여부를 확인할 수 있다(S807).
자율 주행 제어 장치(200)는 롤 각도 추정치와 기준 롤 각도가 같은지 여부를 확인한 후(S807), 롤 각도 추정치와 기준 롤 각도가 같은 것으로 확인된 경우, 목표 선회 반경을 유지하고, 목표 속도를 유지할 수 있다(S805).
자율 주행 제어 장치(200)는 목표 선회 반경을 유지하고, 목표 속도를 유지한 후(S805), 구동부에 목표 속도 및 목표 선회 반경 정보를 전달할 수 있다(S806).
자율 주행 제어 장치(200)는 롤 각도 추정치와 기준 롤 각도가 같은지 여부를 확인한 후(S807), 롤 각도 추정치와 기준 롤 각도가 같지 않은 것으로 확인된 경우, 외측 차선으로 차선 변경이 가능한지 여부를 확인할 수 있다(S808).
자율 주행 제어 장치(200)는 외측 차선으로 차선 변경이 가능한지 여부를 확인한 후(S808), 외측 차선으로 차선 변경이 가능한 것으로 확인된 경우, 목표 선회 반경을 증가시키고, 목표 속도를 유지할 수 있다(S809).
자율 주행 제어 장치(200)는 외측 차선으로 차선 변경이 가능한지 여부를 확인한 후(S808), 외측 차선으로 차선 변경이 불가능한 것으로 확인된 경우, 차선을 유지하고, 목표 속도를 감소시킬 수 있다(S811).
자율 주행 제어 장치(200)는 목표 선회 반경을 증가시키고, 목표 속도를 유지한 후(S809), 롤 각도 추정치보다 기준 롤 각도가 작은지 여부를 확인할 수 있다(S810).
자율 주행 제어 장치(200)는 롤 각도 추정치보다 기준 롤 각도가 작은지 여부를 확인한 후(S810), 롤 각도 추정치보다 기준 롤 각도가 작은 것으로 확인된 경우, 차선을 유지하고, 목표 속도를 감소시킬 수 있다(S811).
자율 주행 제어 장치(200)는 롤 각도 추정치보다 기준 롤 각도가 작은지 여부를 확인한 후(S810), 롤 각도 추정치보다 기준 롤 각도가 작지 않은 것으로 확인된 경우, 구동부에 목표 속도 및 목표 선회 반경에 대한 정보를 전달할 수 있다(S812).
자율 주행 제어 장치(200)는 차선을 유지하고, 목표 속도를 감소시킨 후(S811), 구동부에 목표 속도 및 목표 선회 반경에 대한 정보를 전달할 수 있다(S812).
도 9는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 자율 주행 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하에서는 도 2의 자율 주행 제어 장치(200)가 도 9의 프로세스를 수행하는 것을 가정한다. 또한, 도 9의 설명에서, 장치에 의해 수행되는 것으로 기술된 동작은 자율 주행 제어 장치(200)의 제어부(220)에 의해 제어되는 것으로 이해될 수 있다.
도 9를 참조하면, 자율 주행 제어 방법은 자율 주행 차량의 무게 중심의 높이, 현가상 질량, 서스펜션의 스프링 상수, 목표 속도 및 목표 선회 반경을 기반으로 자율 주행 차량의 롤 각도 추정치를 산출하는 단계(S910) 및 자율 주행 차량의 롤 각도와 기 설정된 기준 롤 각도를 비교하여, 자율 주행 차량의 목표 속도 및 목표 선회 반경 중 적어도 하나 이상을 조정하는 단계(S920)를 포함할 수 있다.
자율 주행 차량의 무게 중심의 높이, 현가상 질량, 서스펜션의 스프링 상수, 목표 속도 및 목표 선회 반경을 기반으로 자율 주행 차량의 롤 각도 추정치를 산출하는 단계(S910)는 롤 각도 추정치 산출부(210)을 통해 수행될 수 있다.
일 예로, 자율 주행 차량의 롤 각도 추정치를 산출하는 단계(S910)는 롤 각도 추정치 산출부가, 상기 목표 속도 및 상기 목표 선회 반경에 따라 정해지는 횡가속도, 상기 현가상 질량 및 상기 무게 중심의 높이에 비례하고, 상기 스프링 상수에 반비례하도록 상기 자율 주행 차량의 롤 각도 추정치를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
자율 주행 차량의 롤 각도와 기 설정된 기준 롤 각도를 비교하여, 자율 주행 차량의 목표 속도 및 목표 선회 반경 중 적어도 하나 이상을 조정하는 단계(S920)는 제어부(220)를 통해 수행될 수 있다.
일 예로, 목표 속도 및 목표 선회 반경 중 적어도 하나 이상을 조정하는 단계(S920)는 제어부(220)가, 롤 각도 추정치가 상기 기준 롤 각도보다 큰 경우, 목표 속도를 감소시키는 단계, 제어부(220)가, 롤 각도 추정치가 기준 롤 각도와 동일한 경우, 목표 속도를 유지하는 단계, 및 제어부(220)가, 롤 각도 추정치가 기준 롤 각도보다 작은 경우, 목표 속도를 유지하는 단계를 포함할 수 있다.
일 예로, 목표 속도 및 목표 선회 반경 중 적어도 하나 이상을 조정하는 단계(S920)는 제어부(220)가, 롤 각도 추정치가 기준 롤 각도보다 크고 차선 변경이 가능한 경우, 목표 선회 반경을 증가시키는 단계, 제어부(220)가, 롤 각도 추정치가 기준 롤 각도와 동일한 경우, 목표 선회 반경을 유지하는 단계, 제어부(220)가, 롤 각도 추정치가 기준 롤 각도보다 작고 차선 변경이 가능한 경우, 목표 선회 반경을 감소시키는 단계, 및 제어부(220)가, 차선 변경이 불가능한 경우, 목표 선회 반경을 유지하는 단계를 포함할 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 자율 주행 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하에서는 도 2의 자율 주행 제어 장치(200)가 도 10의 프로세스를 수행하는 것을 가정한다. 또한, 도 10의 설명에서, 장치에 의해 수행되는 것으로 기술된 동작은 자율 주행 제어 장치(200)의 제어부(220)에 의해 제어되는 것으로 이해될 수 있다.
도 10을 참조하면, 자율 주행 제어 방법은 자율 주행 차량의 무게 중심의 높이, 현가상 질량, 서스펜션의 스프링 상수, 목표 속도 및 목표 선회 반경을 기반으로 자율 주행 차량의 롤 각도 추정치를 산출하는 단계(S1010), 자율 주행 차량의 무게 중심의 높이 및 휠 트레드에 따라 정해지는 자율 주행 차량의 롤 오버가 발생하는 임계치를 기반으로 상기 기준 롤 각도를 산출하는 단계(S1020), 자율 주행 차량의 롤 각도와 기 설정된 기준 롤 각도를 비교하여, 자율 주행 차량의 목표 속도 및 목표 선회 반경 중 적어도 하나 이상을 조정하는 단계(S1030), 목표 속도와 자율 주행 차량의 속도를 비교하여, 자율 주행 차량의 구동 토크 및 제동 토크 중 적어도 하나 이상을 제어하는 단계(S1040) 및 목표 선회 반경과 자율 주행 차량의 현재 주행 차선에 대응하는 선회 반경을 비교하여, 자율 주행 차량의 차선 변경 제어 또는 차선 유지 제어를 수행하는 단계(S1050)를 포함할 수 있다.
S1010 및 S1030은 각각 도 9의 S910 및 S920과 동일하여 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
자율 주행 차량의 무게 중심의 높이 및 휠 트레드에 따라 정해지는 자율 주행 차량의 롤 오버가 발생하는 임계치를 기반으로 기준 롤 각도를 산출하는 단계(S1020)는 기준 롤 각도 산출부(320)을 통해 수행될 수 있다.
일 예로, 기준 롤 각도를 산출하는 단계(S1020)는 기준 롤 각도 산출부(320)가, 기 설정된 안전 계수 및 휠 트레드에 비례하고, 무게 중심의 높이에 반비례하도록 상기 기준 롤 각도를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
목표 속도와 자율 주행 차량의 속도를 비교하여, 자율 주행 차량의 구동 토크 및 제동 토크 중 적어도 하나 이상을 제어하는 단계(S1040)는 제어부(220)를 통해 수행될 수 있다.
일 예로, 자율 주행 차량의 구동 토크 및 제동 토크 중 적어도 하나 이상을 제어하는 단계(S1040)는 제어부(220)가, 목표 속도가 자율 주행 차량의 속도보다 큰 경우, 구동 토크를 증가시키는 단계, 제어부(220)가, 목표 속도가 자율 주행 차량의 속도와 동일한 경우, 구동 토크를 유지시키는 단계, 및 제어부(220)가, 목표 속도가 자율 주행 차량의 속도보다 작은 경우, 구동 토크를 감소시키거나, 또는 제동 토크를 증가시키는 단계를 포함할 수 있다.
목표 선회 반경과 자율 주행 차량의 현재 주행 차선에 대응하는 선회 반경을 비교하여, 자율 주행 차량의 차선 변경 제어 또는 차선 유지 제어를 수행하는 단계(S1050)는 제어부(220)를 통해 수행될 수 있다.
일 예로, 자율 주행 차량의 차선 변경 제어 또는 차선 유지 제어를 수행하는 단계(S1050)는 제어부(220)가, 목표 선회 반경이 현재 주행 차선에 대응하는 선회 반경보다 작은 경우, 선회 반경을 감소시키는 방향으로 차선 변경 제어를 수행하는 단계, 제어부(220)가, 목표 선회 반경이 현재 주행 차선에 대응하는 선회 반경과 동일한 경우, 차선 유지 제어를 수행하는 단계, 및 제어부(220)가, 목표 선회 반경이 현재 주행 차선에 대응하는 선회 반경보다 큰 경우, 선회 반경을 증가시키는 방향으로 차선 변경 제어를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시 예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM과 같은 저장 매체(즉, 메모리 및/또는 스토리지)에 상주할 수도 있다.
예시적인 저장 매체는 프로세서에 커플링되며, 그 프로세서는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.
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 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 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. 자율 주행 차량의 무게 중심의 높이, 현가상 질량(Sprung Mass), 서스펜션(Suspension)의 스프링 상수, 목표 속도 및 목표 선회 반경을 기반으로 상기 자율 주행 차량의 롤 각도 추정치를 산출하는 롤 각도 추정치 산출부; 및
    상기 자율 주행 차량의 롤 각도와 기 설정된 기준 롤 각도를 비교하여, 상기 자율 주행 차량의 목표 속도 및 목표 선회 반경 중 적어도 하나 이상을 조정하는 제어부를 포함하는 자율 주행 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 자율 주행 차량의 무게 중심의 높이 및 휠 트레드(Wheel Tread)에 따라 정해지는 상기 자율 주행 차량의 롤 오버(Roll Over)가 발생하는 임계치를 기반으로 상기 기준 롤 각도를 산출하는 기준 롤 각도 산출부를 더 포함하는 자율 주행 제어 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 롤 각도 추정치가 상기 기준 롤 각도보다 큰 경우, 상기 목표 속도를 감소시키고,
    상기 롤 각도 추정치가 상기 기준 롤 각도와 동일한 경우, 상기 목표 속도를 유지하고,
    상기 롤 각도 추정치가 상기 기준 롤 각도보다 작은 경우, 상기 목표 속도를 유지하는 자율 주행 제어 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 롤 각도 추정치가 상기 기준 롤 각도보다 크고 차선 변경이 가능한 경우, 상기 목표 선회 반경을 증가시키고,
    상기 롤 각도 추정치가 상기 기준 롤 각도와 동일한 경우, 상기 목표 선회 반경을 유지하고,
    상기 롤 각도 추정치가 상기 기준 롤 각도보다 작고 차선 변경이 가능한 경우, 상기 목표 선회 반경을 감소시키는 자율 주행 제어 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    차선 변경이 불가능한 경우, 상기 목표 선회 반경을 유지하는 자율 주행 제어 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 목표 속도와 상기 자율 주행 차량의 속도를 비교하여, 상기 자율 주행 차량의 구동 토크 및 제동 토크 중 적어도 하나 이상을 제어하거나, 또는
    상기 목표 선회 반경과 상기 자율 주행 차량의 현재 주행 차선에 대응하는 선회 반경을 비교하여, 상기 자율 주행 차량의 차선 변경 제어 또는 차선 유지 제어를 수행하는 자율 주행 제어 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 목표 속도가 상기 자율 주행 차량의 속도보다 큰 경우, 상기 구동 토크를 증가시키고,
    상기 목표 속도가 상기 자율 주행 차량의 속도와 동일한 경우, 상기 구동 토크를 유지시키고,
    상기 목표 속도가 상기 자율 주행 차량의 속도보다 작은 경우, 상기 구동 토크를 감소시키는 자율 주행 제어 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 목표 속도가 상기 자율 주행 차량의 속도보다 작은 경우, 상기 제동 토크를 증가시키는 자율 주행 제어 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 목표 선회 반경이 상기 현재 주행 차선에 대응하는 선회 반경보다 작은 경우, 선회 반경을 감소시키는 방향으로 차선 변경 제어를 수행하고,
    상기 목표 선회 반경이 상기 현재 주행 차선에 대응하는 선회 반경과 동일한 경우, 차선 유지 제어를 수행하고,
    상기 목표 선회 반경이 상기 현재 주행 차선에 대응하는 선회 반경보다 큰 경우, 선회 반경을 증가시키는 방향으로 차선 변경 제어를 수행하는 자율 주행 제어 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 롤 각도 추정치 산출부는,
    사용자로부터 입력받은 속도 값을 상기 목표 속도의 초기값으로 설정하고,
    상기 자율 주행 차량이 주행 중인 도로의 선행 구간의 최소 선회 반경을 상기 목표 선회 반경의 초기값으로 설정하고,
    상기 제어부로부터 상기 목표 속도 및 상기 목표 선회 반경 중 적어도 하나 이상을 피드백받는 자율 주행 제어 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 롤 각도 추정치 산출부는,
    상기 목표 속도 및 상기 목표 선회 반경에 따라 정해지는 횡가속도, 상기 현가상 질량 및 상기 무게 중심의 높이에 비례하고, 상기 스프링 상수에 반비례하도록 상기 자율 주행 차량의 롤 각도 추정치를 산출하는 자율 주행 제어 장치.
  12. 제 2 항에 있어서,
    상기 기준 롤 각도 산출부는,
    기 설정된 안전 계수 및 상기 휠 트레드에 비례하고, 상기 무게 중심의 높이에 반비례하도록 상기 기준 롤 각도를 산출하는 자율 주행 제어 장치.
  13. 롤 각도 추정치 산출부가, 자율 주행 차량의 무게 중심의 높이, 현가상 질량, 서스펜션의 스프링 상수, 목표 속도 및 목표 선회 반경을 기반으로 상기 자율 주행 차량의 롤 각도 추정치를 산출하는 단계; 및
    제어부가, 상기 자율 주행 차량의 롤 각도와 기 설정된 기준 롤 각도를 비교하여, 상기 자율 주행 차량의 목표 속도 및 목표 선회 반경 중 적어도 하나 이상을 조정하는 단계를 포함하는 자율 주행 제어 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    기준 롤 각도 산출부가, 상기 자율 주행 차량의 무게 중심의 높이 및 휠 트레드에 따라 정해지는 상기 자율 주행 차량의 롤 오버가 발생하는 임계치를 기반으로 상기 기준 롤 각도를 산출하는 단계를 더 포함하는 자율 주행 제어 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 제어부가, 상기 자율 주행 차량의 목표 속도 및 목표 선회 반경 중 적어도 하나 이상을 조정하는 단계는,
    상기 제어부가, 상기 롤 각도 추정치가 상기 기준 롤 각도보다 큰 경우, 상기 목표 속도를 감소시키는 단계;
    상기 제어부가, 상기 롤 각도 추정치가 상기 기준 롤 각도와 동일한 경우, 상기 목표 속도를 유지하는 단계; 및
    상기 제어부가, 상기 롤 각도 추정치가 상기 기준 롤 각도보다 작은 경우, 상기 목표 속도를 유지하는 단계를 포함하는 자율 주행 제어 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 제어부가, 상기 자율 주행 차량의 목표 속도 및 목표 선회 반경 중 적어도 하나 이상을 조정하는 단계는,
    상기 제어부가, 상기 롤 각도 추정치가 상기 기준 롤 각도보다 크고 차선 변경이 가능한 경우, 상기 목표 선회 반경을 증가시키는 단계;
    상기 제어부가, 상기 롤 각도 추정치가 상기 기준 롤 각도와 동일한 경우, 상기 목표 선회 반경을 유지하는 단계;
    상기 제어부가, 상기 롤 각도 추정치가 상기 기준 롤 각도보다 작고 차선 변경이 가능한 경우, 상기 목표 선회 반경을 감소시키는 단계; 및
    상기 제어부가, 차선 변경이 불가능한 경우, 상기 목표 선회 반경을 유지하는 단계를 포함하는 자율 주행 제어 방법.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 제어부가, 상기 목표 속도와 상기 자율 주행 차량의 속도를 비교하여, 상기 자율 주행 차량의 구동 토크 및 제동 토크 중 적어도 하나 이상을 제어하거나, 또는 상기 목표 선회 반경과 상기 자율 주행 차량의 현재 주행 차선에 대응하는 선회 반경을 비교하여, 상기 자율 주행 차량의 차선 변경 제어 또는 차선 유지 제어를 수행하는 단계를 더 포함하는 자율 주행 제어 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제어부가, 상기 자율 주행 차량의 구동 토크 및 제동 토크 중 적어도 하나 이상을 제어하거나, 또는 상기 자율 주행 차량의 차선 변경 제어 또는 차선 유지 제어를 수행하는 단계는,
    상기 제어부가, 상기 목표 속도가 상기 자율 주행 차량의 속도보다 큰 경우, 상기 구동 토크를 증가시키는 단계;
    상기 제어부가, 상기 목표 속도가 상기 자율 주행 차량의 속도와 동일한 경우, 상기 구동 토크를 유지시키는 단계; 및
    상기 제어부가, 상기 목표 속도가 상기 자율 주행 차량의 속도보다 작은 경우, 상기 구동 토크를 감소시키거나, 또는 상기 제동 토크를 증가시키는 단계를 포함하는 자율 주행 제어 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 제어부가, 상기 자율 주행 차량의 구동 토크 및 제동 토크 중 적어도 하나 이상을 제어하거나, 또는 상기 자율 주행 차량의 차선 변경 제어 또는 차선 유지 제어를 수행하는 단계는,
    상기 제어부가, 상기 목표 선회 반경이 상기 현재 주행 차선에 대응하는 선회 반경보다 작은 경우, 선회 반경을 감소시키는 방향으로 차선 변경 제어를 수행하는 단계;
    상기 제어부가, 상기 목표 선회 반경이 상기 현재 주행 차선에 대응하는 선회 반경과 동일한 경우, 차선 유지 제어를 수행하는 단계; 및
    상기 제어부가, 상기 목표 선회 반경이 상기 현재 주행 차선에 대응하는 선회 반경보다 큰 경우, 선회 반경을 증가시키는 방향으로 차선 변경 제어를 수행하는 단계를 포함하는 자율 주행 제어 방법.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 롤 각도 추정치 산출부가, 상기 자율 주행 차량의 롤 각도 추정치를 산출하는 단계는,
    상기 롤 각도 추정치 산출부가, 상기 목표 속도 및 상기 목표 선회 반경에 따라 정해지는 횡가속도, 상기 현가상 질량 및 상기 무게 중심의 높이에 비례하고, 상기 스프링 상수에 반비례하도록 상기 자율 주행 차량의 롤 각도 추정치를 산출하는 단계를 포함하고,
    상기 기준 롤 각도 산출부가, 상기 기준 롤 각도를 산출하는 단계는,
    상기 기준 롤 각도 산출부가, 기 설정된 안전 계수 및 상기 휠 트레드에 비례하고, 상기 무게 중심의 높이에 반비례하도록 상기 기준 롤 각도를 산출하는 단계를 포함하는 자율 주행 제어 방법.
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