KR20230042749A - 자율주행차량의 작동 방법 - Google Patents

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KR1020237006982A
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세바스티안 클라인슈미트
프리드초프 슈타인
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메르세데스-벤츠 그룹 아게
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Abstract

본 발명은 자율주행차량(1)을 작동하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면:
- 차량(1)이 커브길(K)에 접근하는 경우
- 차량(1)의 커브 바깥쪽 측면에 인접한 빈 차선(F2)이 있는 경우
- 전방의 커브(K)로 인해 차량(1)의 진행 방향을 향하는 적어도 하나 이상의 검출장치(2)에 시야 범위 제한이 있는 경우
- 커브에서 도로 특성으로 인해 사전 정의된 목표값에 비해 제동 거리가 더 길고/길거나 차량(1) 및/또는 다른 차량들의 접지력이 감소한 경우,
상기 경우가 인식되면 커브 바깥쪽에 인접한 빈 차선(F2)으로 차량(1)의 차선 변경이 자동으로 수행되고/되거나 차량(1)의 현재 주행 속도가 자동으로 감속된다.
본 발명은 또한 이러한 방법을 수행하는 장치 및 이러한 장치를 포함하는 차량(1)에 관한 것이다.

Description

자율주행차량의 작동 방법
본 발명은 자율주행차량을 작동하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한 이러한 방법을 수행하기 위한 장치 및 이러한 장치를 포함하는 차량에 관한 것이다.
DE 10 2011 100 907 A1에서는 차량 전방에 있는 도로의 도로 상태를 결정하는 방법을 개시하고 있으며, 이때 이미징 센서에 의해 노면이 감지되고 이미징 센서에 의해 기록된 이미지 데이터가 평가 유닛에 의해 평가되며 도로 상태가 이미지 데이터에서 결정된다. 테라헤르츠 범위의 전자기 방사선은 이미징 센서의 송신부에 의해 도로 표면에 방출되고 도로 표면에 반사된 테라헤르츠 범위의 전자기 방사선은 이미징 센서의 수신부에 의해 감지된다. 평가 장치에 의해, 테라헤르츠 범위에서 전자기 방사선의 증가된 반사를 보여주는 이미지 영역에서 검출된 이미지 데이터로부터 도로 상태를 결정하기 위해 노면에서 젖음, 적설 및/또는 결빙이 결정된다. 도로 분석 결과는 차량의 다양한 운전자 지원 시스템에서 사용된다.
이 발명의 목적은 자율주행차량의 작동을 위한 새로운 방법, 이러한 방법을 실시하기 위한 장치 및 이러한 장치를 포함하는 차량을 제시하는 데 있다.
이러한 목적은 청구항 제1항에 제시된 특징을 갖는 방법과 제9항에 제시된 특징을 갖는 장치 및 제10항에 제시된 특징을 갖는 차량으로 달성된다.
본 발명의 바람직한 실시예는 종속항의 대상이다.
본 발명에 따라 자율주행차량의 작동 방법에 있어서, 다음의 경우가 인식되면 커브 바깥쪽에 인접한 빈 차선으로 차량의 차선 변경이 자동으로 수행되고/되거나 차량의 현재 주행 속도가 자동으로 감속된다.
- 차량이 커브길에 접근하는 경우
- 차량의 커브 바깥쪽 측면에 인접한 빈 차선이 있는 경우
- 전방의 커브로 인해 차량의 진행 방향을 향하는 적어도 하나 이상의 검출장치(예: 카메라, 서라운드 센서)에 시야 범위 제한이 있는 경우
- 커브에서 도로 특성으로 인해 사전 정의된 목표값에 비해 제동 거리가 더 길고/길거나 차량 및/또는 다른 차량들의 접지력이 감소한 경우
예컨대 화물차와 같은 자율주행차량을 작동할 때 경제적인 이유로 차량과 적재물이 도로에 있는 시간을 최소화하기 위해 가능하면 항상 최고 허용 속도로 주행하는 것이 중요하다. 커브를 돌 때 자신의 차선에 대한 시야는 예컨대 가드레일, 도로 가장자리에 있는 건물이나 가로수 등과 같은 장애물로 인해 제한되는 경우가 있다. 이는 특히 커브 가장 안쪽 차선에 적용된다. 또한, 도로 특성도 커브에서 차량과 다른 차량들의 주행 안정성에 중요한 영향을 미친다. 예컨대 커브길에서 오토바이의 미끄러짐은 타이어와 노면 사이의 접지력에 영향을 미치는 도로 특성의 특징에 의해 촉진될 수 있다.
상기 방법을 이용하여 바깥쪽 차선으로 차선을 변경하고/하거나 현재 주행 속도를 자동으로 감속하여 커브 구간에서 적어도 하나 이상의 검출장치의 시야 범위를 예방적으로 높이고 차량이 예방적으로 최적화된 주행 속도로 커브를 통과하도록 할 수 있다. 이러한 방식으로 차선에서 지나칠 수 없는 객체가 있는 경우 차량은 적시에 비상 제동 및/또는 회피 기동을 개시할 수 있으며 이때 차량이 객체와 충돌할 위험이 크게 줄어든다. 특히, 주행 특성을 조기에 결정하여 오토바이 운전자의 낙상 위험을 확인하고, 이 위험에 따라 차선 선택 및 주행 속도와 관련하여 차량의 자동 제어를 조정할 수 있다. 이렇게 해서 특히 커브의 시야 제한으로 가려져 있고 주행 특성으로 야기된 사고로 인해(예: 오토바이 사고) 도로에 있을 수 있는 객체, 특히 도로 위에 있는 사람과의 충돌 위험이 크게 줄어든다.
방법의 가능한 실시예에서 도로 표면에서 자갈 및/또는 강수(예: 눈, 비 또는 얼음)를 검출하여 도로 특성으로 인해 사전 정의된 목표값에 비해 길어진 제동 거리 및/또는 차량 및/또는 다른 차량들의 줄어든 접지력이 감지된다. 목표값은 바람직하게는 차량의 현재 주행 속도에 따라 가변식으로 사전 정의된다. 특히, 자갈 및/또는 강수를 특징으로 하는 도로 표면이 있는 경우, 차량의 타이어와 노면 사이의 접지력은 특히 낮다. 이로 인해 제동 거리가 길어지고 오토바이 운전자의 경우 커브에서 미끄러질 위험이 크게 증가한다. 도로 특성을 결정하기 위해 이러한 특성을 고려함으로써, 한편으로 차량의 커브 주행을 안정화할 수 있으며, 동시에 차량의 주행 방식은 커브를 지나는 다음 차량들의 충돌 위험, 특히 넘어졌거나 넘어지는 오토바이 운전자와의 충돌 위험을 크게 줄일 수 있다. 다시 말해, 커브에서 오토바이가 미끄러질 위험에 따라 오토바이와의 충돌 및/또는 오토바이 사고를 당했거나 당한 사람과의 충돌을 피하기 위해 자신의 차량의 주행 매개변수를 조정할 수 있다.
방법의 다른 가능한 실시예에서 하나 이상의 검출장치의 시야 범위가 사전 정의된 임계값 미만으로 떨어지면 시야 범위 제한이 감지되고, 이때 차량의 현재 주행 속도에 따라 임계값이 가변적으로 사전 정의된다. 특히 현재 주행 속도가 높을수록 임계값은 낮아진다. 예컨대, 적어도 하나 이상의 검출장치의 시야 범위가 임계값 아래로 떨어지면 차선 변경이 트리거된다. 커브 바깥 차선으로 차선 변경을 함으로써 시야 범위를 높여 자율주행 시 안전성을 높이고 차량이 제동 및/또는 회피 기동으로 지나칠 수 없는 객체와의 충돌을 적어도 가능한 한 피할 수 있으며, 이때 차량 주변의 도로 사용자를 고려한다.
방법의 또 다른 가능한 일 실시예에서, 커브 바깥쪽 차선이 있는지가 디지털 맵의 지도 데이터를 사용하여 및/또는 적어도 차량 카메라로부터 감지된 신호를 사용하여 결정된다. 그 결과 커브 바깥쪽 차선이 있다는 신뢰할 수 있는 정보가 있는 경우에만 차선 변경을 개시할 수 있으므로 도로에서 안전성이 향상될 수 있다.
방법의 또 다른 가능한 일 실시예에서, 차선 변경은 차량 앞에서 감지된 교통 밀도에 따라 실행된다. 이때 차선 변경은 특히 최대한 경로 구간에서만 차량이 주행하는 경우 또는 커브를 통과한 후 차량이 원래 차선으로 돌아갈 수 있도록 뒤 차량과의 거리가 충분히 큰 경우에 실행된다.
방법의 또 다른 가능한 실시예에서, 차량의 현재 주행 속도는 적어도 하나 이상의 검출장치의 커브 및/또는 구릉으로 인한 시야 범위 제한에 맞게 조정된다. 예컨대, 차량 주행에서 적어도 하나 이상의 검출장치의 시야 범위가 비교적 적은 경우 안전성을 높이기 위해 차량의 현재 주행 속도가 감소되며, 이때 이를 위해 시야 범위와 관련하여 추가 임계값이 사전 정의되어 있을 수 있다.
방법의 또 다른 가능한 실시예에서, 적어도 하나 이상의 검출장치의 필요한 시야 범위는 차량의 예측 현재 제동 거리에 기초하여 결정되며, 이때 제동 거리는 최대 고유 감속과 차량 고유 속도, 즉 현재 주행 속도에 따라 달라진다. 특히, 주행 속도가 높아지면 제동 거리가 길어지기 때문에 적어도 하나 이상의 검출 장치의 필요한 시야 범위가 더 커질수록 현재 주행 속도가 더 높다. 따라서 차선에서 지나칠 수 없는 객체가 감지될 때 차량이 객체와의 충돌을 적어도 가능한 한 배제할 수 있게 제동이 개시될 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 방법을 수행하기 위한 장치는 차량의 서라운드 센서의 적어도 하나 이상의 검출장치에 연결된 데이터 처리 장치를 특징으로 한다. 데이터 처리 장치는 다음 여부를 조건으로 인식하도록 설계되었다.
- 차량이 커브길에 접근하는지 여부
- 차량의 커브 바깥쪽 측면에 인접한 빈 차선이 있는지 여부
- 전방의 커브로 인해 차량의 진행 방향을 향하는 서라운드 센서의 적어도 하나 이상의 검출장치에 시야 범위 제한이 있는지 여부
- 커브에서 도로 특성으로 인해 사전 정의된 목표값에 비해 제동 거리가 더 길고/길거나 차량 및/또는 다른 차량들의 접지력이 감소했는지 여부
또한, 데이터 처리 장치는 조건이 충족되면 해당 정보를 궤적 생성기에 전달하도록 설계되었으며, 궤적 생성기는 커브 바깥쪽 빈 차선으로 차선 변경을 위해 적어도 하나 이상의 궤적을 생성하고, 생성된 궤적을 차량의 액츄에이터 시스템으로 전송 및/또는 차량의 현재 주행 속도를 자동으로 줄이도록 설계되었다.
이 장치를 사용하여 차량은 커브 영역에서 적어도 하나 이상의 검출장치의 시야 범위가 예방적으로 증가하고 차량이 예방적으로 최적화된 주행 속도로 커브를 통과하도록 커브 바깥쪽 차선으로 차선을 변경하고 주행 속도를 조정할 수 있다. 이러한 방식으로 차선에서 지나칠 수 없는 객체가 있는 경우 차량은 적시에 비상 제동 및/또는 회피 기동을 개시할 수 있으며 이때 차량이 객체와 충돌할 위험이 크게 줄어든다. 특히, 주행 특성을 조기에 결정하여 오토바이 운전자의 낙상 위험을 확인하고, 이 위험에 따라 차선 선택 및 주행 속도와 관련하여 차량의 자동 제어를 조정할 수 있다. 이렇게 해서 특히 커브의 시야 제한으로 가려져 있고 주행 특성으로 야기된 사고로 인해(예: 오토바이 사고) 도로에 있을 수 있는 객체, 특히 도로 위에 있는 사람과의 충돌 위험이 크게 줄어든다.
또한, 장치는 자율주행 화물차 또는 자율주행 승용차로 설계된 차량의 일부일 수 있으며, 이때 특히 교통 안전은 전술한 바와 같이 장치 및 방법에 의해 최적화될 수 있다.
발명의 실시예는 다음에서 도면으로 자세히 설명한다.
이때 각 도면은 다음을 도시한다.
도 1은 검출장치가 있는 차량 및 감지 영역에 있으면서 차량의 경우 지나칠 수 없는 객체를 개략적으로 도시한다.
도 2는 다차선이 있는 경로 구간과 커브 바깥쪽 차선에서 주행하는 차량을 도시한다.
도 3은 경로 구간 및 커브 안쪽 차선에서 주행하는 차량을 개략적으로 도시한다.
상호 일치하는 부분은 모든 도면에서 동일한 참조 기호를 붙인다.
도 1은 차량(1)의 도로(FB)에서 서라운드 센서의 검출장치(2)의 감지 영역(E)에 있으면서 지나칠 수 없는 객체(3)가 있는 차량(1)의 측면도를 도시한다. 도 2와 3은 각 주행 방향의 차선 F1, F2와 F3, F4가 있는 경로 구간(F)를 각각 도시하며, 이때 경로 구간(F)은 굽어 있는 길, 즉 커브(K) 길이다.
예컨대 화물차로 설계되었으며 특히 차량 사용자가 차량(1)에 탑승하지 않고 자율주행모드로 주행하는 차량(1)은 도 2에서는 커브 바깥쪽 차선(F2)에서 주행하고 있으며 도 3에서는 커브 안쪽 차선(F1)에서 주행하고 있다.
차량(1)은 차량(1)의 서라운드 센서의 다수의 검출장치(2)에 연결된 데이터 처리 장치(4)을 포함하며, 검출장치(2)는 레이더 기반, 라이다 기반 및/또는 카메라 기반으로 설계된다.
또한, 차량(1)은 차량(1)의 현재 위치를 결정하기 위해 사용되는 위치 신호를 지속적으로 수신하는 위성 기반 위치 결정 유닛(상세 도시되지 않음)을 갖는다.
이러한 자율주행차량(1)은 서라운드 센서의 감지 신호, 차량에 저장된 디지털 맵의 위치 신호 및 지도 데이터를 사용하여 기존 인프라 내에서 위치를 파악하며, 서라운드 센서에서 검출된 신호를 기반으로 측정된 도로 사용자와 관련하여 차량(1)의 주행 거동이 조정된다.
차량에 설치된 서라운드 센서는 센서의 종류, 구조, 물리적 기본 조건에 따라 결정된 측정 특성을 보인다. 일반적으로 서라운드 센서는 다양한 기능 작업들을 절충한 센서이다. 예컨대, 라이다 기반 검출장치(2)로 차량(1) 앞의 교통 관련 영역이 3차원으로 측정되며, 이때 차량(1) 앞에서 감지된 장면의 의미는 카메라 기반 검출장치(2)에서 감지된 신호를 기반으로 측정되고, 이때 교통 표지판과 신호등이 인식된다.
이로부터 도출된 요구 사항은 특히 카메라 기반 검출장치(2)의 신호가 다색으로 검출되는지 아니면 단색으로 검출되는지와 관련하여 기본 폭, 초점 거리, 개방 각도, 픽셀 밀도, 센서 유형과 같은 각각의 검출장치(2)의 매개변수를 결정한다.
다음에서는 차량(1)의 자율주행 방법을 설명하는데, 이때 방법은 시야 범위 또는 절두체라고도 하는 감지 영역(E)이 차량(1) 전방을 향하고 있는 라이다 기반 또는 카메라 기반 검출장치(2)에 중점을 두고 있으며 검출장치(2)는 예컨대 이른바 원거리 센서이다.
차량(1) 앞에는 운전자가 없으며 검출장치(2)의 시야 범위에 대한 높은 요구 사항이 있고 객체(3)에 적절하게 반응할 수 있도록 객체를 검출하여야 하는 요구 사항이 있다. 검출된 객체(3)와 차량(1)의 충돌을 피할 수 있도록 하기 위해, 객체가 적시에 감지되면 예컨대 비상 제동이 개시될 수 있고/있거나 회피 궤적을 자동으로 주행할 수 있다.
지나칠 수 없는 객체(3)를 검출할 수 있는 비교적 멀리 보는 검출장치(2)는 상기와 같이 라이다 기반의 센서 또는 주어진 개방 각도를 갖는 카메라 센서로서, 검출장치(2)는 여러 개별 센서로 구성될 수도 있다.
차량(1), 특히 화물 운송용 화물차 자율주행의 목적은 경제적인 이유로 차량(1)이 화물을 싣고 이동하는 있는 시간을 최소화하기 위해 최대 허용 주행 속도로 운전하는 데 있다.
커브(K)를 주행할 때 차량(1) 전방을 향하는 검출장치(2)의 시야 범위는 가드레일, 건물 및/또는 가로수로 제한될 수 있다. 이러한 상태는 특히 커브 안쪽 차선(F1)에 적용된다.
각각의 차선(F1, F2)에서 잠재적으로 지나칠 수 없는 객체(3)에 대해 제동 및/또는 회피를 통해 적절하게 반응할 수 있으려면 차량(1)이 현재 주행 속도를 줄여 차량(1)이 주행 모드에 있는 시간을 늘려야 한다.
도 3에 도시된 바와 같이 차량(1)이 커브 안쪽 차선(F1)에서 주행하는 경우, 검출장치(2)의 시야 및 감지 범위(E)가 제한된다. 반면에 차량(1)이 커브 바깥쪽 차선(F2)에서 주행하는 경우 도 1과 같이 시야 범위가 증가한다.
예컨대 객체(3)는 오토바이이다. 특히 오토바이의 경우 커브에서 오토바이 타이어와 노면 사이의 접지력 감소로 인해 노면에 자갈 및/또는 강우가 있는 경우 오토바이 운전자가 오토바이를 제어하지 못하고 미끄러질 위험이 있다. 이때 맞은편 차량의 차선(F1, F2)에 도달할 수 있다.
이는 도 2와 3에 예시로 도시된다. 이때 오토바이로 설계된 객체(3)는 맞은편 차선으로 미끄러져 들어가 정지한다. 자갈 및/또는 강우를 특징으로 하는 이러한 노면에서, 도로(FB)에 있는 차량(1) 타이어의 접지력도 감소되고, 이로 인해 무엇보다도 제동 거리가 길어진다.
시야 범위를 증가시키고 이와 함께 검출장치(2)의 감지 범위(E)를 증가시키며 예컨대 오토바이와 같은 객체(3)와의 충돌을 피하기 위해 차량(1)이 커브길(K)에 접근하는 경우, 차량(1)의 커브 바깥쪽 측면에 인접한 빈 차선(F2)이 있는 경우, 전방의 커브(K)로 인해 차량(1)의 진행 방향을 향하는 검출장치(2)에 시야 범위 제한이 있는 경우 그리고 커브에서 도로 특성으로 인해 사전 정의된 목표값에 비해 제동 거리가 더 길고/길거나 차량(1) 및/또는 다른 차량들, 예컨대 오토바이로 설계된 객체(3)의 접지력이 감소한 경우가 인식되면 커브 바깥쪽에 인접한 빈 차선(F2)으로 차량(1)의 차선 변경이 자동으로 수행되고 경우에 따라 차량(1)의 현재 주행 속도가 자동으로 감속되는 것이 제시된다.
따라서 코너(K) 전방 또는 코너에서 코너링에 진입하거나 코너링 중 검출장치를 사용하여 도로(FB)에서 자갈 및/또는 강우(예: 비, 눈 또는 얼음)와 같은 위험 요소를 식별함으로써 시야가 가려진 커브 상황에서 부상 가능성을 줄일 수 있다. 이때 (오토바이) 사고가 발생하는 경우 생성되는 힘으로 인해 사람이나 차량 부품이 자기 차선으로 움직일 수 있고 이로 인해 부상 위험이 높아질 수 있기 때문에 특히 안쪽 차선(F1, F2) 및 자기 차선에 중점을 둔다.
이때 급제동 시 제동 거리를 줄이고 가능한 회피 기동의 실행 가능성을 조기에 테스트할 수 있도록 해당 위험 요소가 감지되면 커브가 가려져 안 보일 때 예방적으로 주행 속도를 줄일 수 있고/있거나 차량을 커브 바깥쪽 차선(FS2)으로 회피하여 커브(K)에 대한 가시성을 향상시킬 수 있다.

Claims (10)

  1. 자율주행차량(1)의 작동 방법으로:
    - 차량(1)이 커브길(K)에 접근하는 경우
    - 차량(1)의 커브 바깥쪽 측면에 인접한 빈 차선(F2)이 있는 경우
    - 전방의 커브(K)로 인해 차량(1)의 진행 방향을 향하는 적어도 하나 이상의 검출장치(2)에 시야 범위 제한이 있는 경우
    - 커브에서 도로 특성으로 인해 사전 정의된 목표값에 비해 제동 거리가 더 길고/길거나 차량(1) 및/또는 다른 차량들의 접지력이 감소한 경우,
    상기 경우가 인식되면 커브 바깥쪽에 인접한 빈 차선(F2)으로 차량(1)의 차선 변경이 자동으로 수행되고/되거나 차량(1)의 현재 주행 속도가 자동으로 감속되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    도로 표면에서 자갈 및/또는 강수를 검출하여 도로 특성으로 인해 사전 정의된 목표값에 비해 길어진 제동 거리 및/또는 차량(1) 및/또는 다른 차량들의 줄어든 접지력이 감지되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    목표값은 차량(1)의 현재 주행 속도에 따라 가변적으로 사전 정의된 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    하나 이상의 검출장치(2)의 시야 범위가 사전 정의된 임계값 미만으로 떨어지면 시야 범위 제한이 감지되고, 이때 차량(1)의 현재 주행 속도에 따라 임계값이 가변적으로 사전 정의되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 전항 중 어느 한 항에 있어서,
    커브 바깥쪽 차선(F2)이 있는지가 디지털 맵의 지도 데이터를 사용하여 및/또는 적어도 차량(1) 카메라로부터 감지된 신호를 사용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 전항 중 어느 한 항에 있어서,
    차선 변경이 차량(1) 전방에서 감지된 교통 밀집도에 따라 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 전항 중 어느 한 항에 있어서,
    차량(1)의 현재 주행 속도는 적어도 하나 이상의 검출장치(2)의 커브 및/또는 구릉으로 인한 시야 범위 제한에 맞게 조정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 전항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나 이상의 검출장치(2)의 필요한 시야 범위가 차량(1)의 예측된 현재 제동 거리에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 전항 중 어느 한 항에 있어서 방법을 수행하는 장치로서,
    차량(1)의 서라운드 센서 중 적어도 하나 이상의 검출장치(2)와 연결되어:
    - 차량(1)이 커브(K)에 접근하는지 여부
    - 차량의 커브(1) 바깥쪽 측면에 인접한 빈 차선(F2)이 있는지 여부
    - 전방의 커브(K)로 인해 차량(1)의 진행 방향을 향하는 서라운드 센서의 적어도 하나 이상의 검출장치(2)에 시야 범위 제한이 있는지 여부
    - 커브(K)에서 도로 특성으로 인해 사전 정의된 목표값에 비해 제동 거리가 더 길고/길거나 차량(1) 및/또는 다른 차량들의 접지력이 감소했는지 여부,
    상기 여부를 조건으로 인식하도록 설계된 데이터 처리 장치를 특징으로 하는 장치이면서 이러한 조건이 충족되면 해당 정보를 궤적 생성기에 전달하고, 이러한 궤적 생성기는 커브 바깥쪽 빈 차선(F2)으로 차선 변경을 위해 적어도 하나 이상의 궤적을 생성하고, 생성된 궤적을 차량(1)의 액츄에이터 시스템으로 전송 및/또는 차량(1)의 현재 주행 속도를 자동으로 줄이도록 설계되는 데이터 처리 장치(4)를 특징으로 하는 장치.
  10. 제9항에 따른 장치를 포함하는 차량(1).
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