KR20230100591A

KR20230100591A - 지역특성지도의 반영이 용이한 자율주행 시스템 및 자율주행 지원 방법

Info

Publication number: KR20230100591A
Application number: KR1020220127506A
Authority: KR
Inventors: 손현
Original assignee: 주식회사 소네트
Priority date: 2021-12-27
Filing date: 2022-10-06
Publication date: 2023-07-05
Also published as: KR102644250B1

Abstract

차량이 위치하는 지역별로 특화된 자율주행 경로를 제공하는 것으로, 차량으로부터 전송되는 경로 계획을 수신하는 통신부(110), 경로 지도 및 안전 지도 데이터를 저장하는 저장부(120), 경로 계획에 경로 지도 데이터 및 안전 지도 데이터를 지역별로 반영한 자율주행 경로를 생성하는 경로 생성부(130) 및 프로세서(140)를 포함하는 자율주행 지원 서버(100); 경로 지도 데이터 및 안전 지도 데이터를 저장하는 지도 데이터베이스(200); 자율주행 경로로 자율 주행 가능한 자율주행차량(300); 및 자율주행 지원 서버(100)와, 지도 데이터베이스(200)와, 자율주행차량(300)을 무선 연결하는 네트워크(400)를 포함하는 자율주행 시스템을 개시한다.

Description

지역특성지도의 반영이 용이한 자율주행 시스템 및 자율주행 지원 방법{AUTONOMOUS DRIVING SYSTEM REFLECTING REGIONAL CHARACTERISTICS MAP AND AUTONOMOUS DRIVING SUPPORT METHOD}

본 발명은 지역특성지도의 반영이 용이한 자율주행 시스템 및 자율주행 지원 방법에 관한 것이다.

자율주행 차량이란 운전자 또는 승객의 조작 없이 스스로 운행이 가능한 자동차를 말하며, 최근 들어 자율주행 차량에 대한 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 자율주행 알고리즘은 크게 인지, 측위, 판단, 제어의 단계로 구성된다. 인지와 측위 알고리즘은 차량에 부착된 레이더와 라이더 센서를 이용해 주변 환경에 대한 정보를 수집하며 GPS 정보를 이용해 차량의 현재 위치를 파악한다. 이렇게 얻은 정보를 이용해 판단 단계에서는 차량의 목표 경로와 속도를 결정한다. 마지막으로, 결정된 거동을 실제 차량이 추종할 수 있도록 입력을 가하는 단계가 제어에 해당한다.

2016년 국제자동차기술자협회에서 발표한 자동화레벨 6단계 구분에 따르면, ‘레벨 0’ 는 운전자가 모든 조작을 담당하며, 전방충돌장치나 후측방 충돌경고센서 등으로 장애물을 인식하여 알리며, ‘레벨 1’ 은 차로 유지 보조 기능, 또는 스마트 크루저 컨트롤 기능 등을 한가지만 이용하여 운전자의 주행을 보조하며, ‘레벨 2’ 는 상기 두가지 기능을 동시에 지원하여 더 높은 수준의 보조를 하며, ‘레벨 3’ 은 특정 조건에서 자율주행모드로 동작하되 긴급 상황에서는 운전자의 개입이 필요하며, ‘레벨 4’ 는 긴급상황에 대한 대처도 자율 시스템이 담당하지만 필요하다면 운전자의 개입이 가능한 수준이며, ‘레벨 5’ 는 운전자가 필요 없는 완전 자율주행이 가능한 단계이다.

현재 우리나라는 2027년까지 레벨4 수준의 자율주행차 상용화를 목표로 하고 있으며, 레벨4 수준의 자율주행차를 개발한 상태이다. 자율주행기술의 최종 목표는 완전 자율주행이 가능한 ‘레벨 5’ 가 될 것이다.

그런데, 운전자가 개입하지 않고 주어진 경로를 완전 자율주행하기 위해서는 주행 경로에 대한 사전 안전 점검과 교통 특성 분석이 요구되며, 보다 안전하고 편안한 서비스를 제공하기 위해, 분석된 결과를 토대로 안전, 교통 상황, 지형적 특성을 반영하여 자율주행 소프트웨어를 최적화시킬 필요가 있다.

자율주행 소프트웨어의 최적화를 위해서는 자율주행차량 운영 지역별로 지역별로 소프트웨어 엔지니어가 배치되어 초기 설정을 진행하여야 하며, 소프트웨어 버전을 별도로 관리하여야 하기 때문에, 관리에 필요한 인건비가 증가하고 자율주행 소프트웨어 버전 관리에 번거로움이 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 자율주행 소프트웨어 버전을 별도로 관리하지 않고도, 자율주행 소프트웨어의 지역별 최적화를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 정밀 지도를 업데이트하는데 많은 비용이 소요되는 종래 기술의 문제점을 해결하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 자율주행 소프트웨어 업데이트에 소요되는 비용과 인건비 등을 절감하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 시스템은, 차량이 위치하는 지역별로 특화된 자율주행 경로를 제공하는 것으로, 차량으로부터 전송되는 경로 계획을 수신하는 통신부(110), 경로 지도 및 안전 지도 데이터를 저장하는 저장부(120), 상기 경로 계획에 상기 경로 지도 데이터 및 상기 안전 지도 데이터를 지역별로 반영한 자율주행 경로를 생성하는 경로 생성부(130) 및 프로세서(140)를 포함하는 자율주행 지원 서버(100); 상기 경로 지도 데이터 및 상기 안전 지도 데이터를 저장하는 지도 데이터베이스(200); 상기 자율주행 경로로 자율 주행 가능한 자율주행차량(300); 및 상기 자율주행 지원 서버(100)와, 상기 지도 데이터베이스(200)와, 상기 자율주행차량(300)을 무선 연결하는 네트워크(400)를 포함한다.

실시예에 있어서, 상기 경로 지도 데이터는, 경로 포인트 ID, 경로 좌표, 주행 속도, 차선 정보, 차선 변경 가능 여부 정보, 지시등 점멸 명령 정보, 좌/우 합류 도로 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

실시예에 있어서, 상기 안전 지도 데이터는, 안전 포인트 ID, 경로 내 객체 탐지 영역 정보, 안전 탐지 확장 영역 정보, 센서별 사용 가능 지역 정보, 주행 안전 우려 지역 정보, 자율주행 안전 스코어 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

실시예에 있어서, 상기 자율주행차량(300)은, 상기 차량의 위치 정보를 측정하는 정밀측위부(310); 상기 차량의 주변 객체 정보 및 차량 정보를 검출하는 센서부(320); 상기 차량의 위치 정보와, 상기 지도 데이터베이스(200)와, 목적지 정보를 이용하여, 차량의 경로 계획을 수립하는 경로 계획부(330); 외부 장치와 통신을 수행하는 통신부(350); 및 상기 통신부(350)가 수신한 지역별 경로지도 데이터 및 안전지도 데이터를 상기 경로 계획에 반영한 지역특화 주행 경로를 추종하도록 상기 차량을 제어하는 경로 추종부(340)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

실시예에 있어서, 상기 센서부(320)는, 카메라, 레이더 (Radio Detecting And Ranging,RADAR), 라이다(Light Detection And Ranging, LiDAR), 초음파 센서, 이미지 센서(image sensor), 속도 센서, 가속도 센서, 조향각 센서 및 충격 센서 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 차량의 위치 정보를 획득하는 단계; 지도 데이터베이스로부터 경로 지도 데이터와 안전 지도 데이터를 수신하는 단계; 획득된 상기 차량의 위치 정보와, 상기 지도 데이터베이스와, 목적지 정보를 이용하여, 상기 차량의 경로 계획을 수립하는 단계; 상기 경로 계획에, 상기 차량의 위치에 대응되는 지역별로 상기 경로 지도 데이터와 상기 안전 지도 데이터를 반영하여 지역특화 주행 경로를 생성하는 단계; 및 상기 지역특화 주행 경로대로 상기 차량이 주행하도록 제어하는 단계를 포함하는 자율 주행 지원 방법이 개시된다.

실시예에 있어서, 상기 자율 주행 지원 방법은, 상기 지도 데이터베이스에 접속하여, 상기 경로 지도 데이터와 상기 안전 지도 데이터를 업데이트하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 프로세서에 의해 실행되는 것을 통하여, 상기에 기재된 다양한 자율 주행 지원 방법 중 적어도 하나를 실현하는 응용 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체가 개시된다.

따라서 본 발명에 따르면, 자율주행 소프트웨어 전체를 업데이트하지 않고도 지역별 특성을 반영하여 자율주행 경로 최적화가 가능하다는 장점이 있다.

따라서, 지역별로 자율주행 소프트웨어 엔지니어를 별도로 배치할 필요가 없으므로 관리에 필요한 인력 투입을 현저히 줄일 수 있다.

또한, 지역별 지도 업데이트 사항이 발생한 경우에도 즉각적으로 반영할 수 있으므로 신속성과 편의성이 기대된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 시스템의 구성도이다.
도 2 는 본 발명을 구성하는 자율주행차량의 구성을 설명하기 위한 도이다.
도 3 은 본 발명을 구성하는 자율주행차량의 통신부 구성을 설명하기 위한 도이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 방법의 순서도이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 지원 방법의 주체간 데이터 플로우를 설명하기 위한 도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 명세서에서 모듈이라 함은, 본 발명의 기술적 사상을 수행하기 위한 하드웨어 및 상기 하드웨어를 구동하기 위한 소프트웨어의 기능적, 구조적 결합을 의미할 수 있다. 예컨대, 상기 모듈은 소정의 코드와 상기 소정의 코드가 수행되기 위한 하드웨어 리소스의 논리적인 단위를 의미할 수 있으며, 반드시 물리적으로 연결된 코드를 의미하거나, 한 종류의 하드웨어를 의미하는 것은 아님은 본 발명의 기술분야의 평균적 전문가에게는 용이하게 추론될 수 있다.

또한, 하기 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 단지 예시로 제시하는 것이며, 본 기술 사상을 통해 구현되는 다양한 실시예가 있을 수 있다.

도 1 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 시스템(1)은, 자율주행 지원 서버(100), 지도 데이터베이스(200), 자율주행차량(300) 및 네트워크(400)를 포함하여 이루어진다.

자율주행 지원 서버(100)는 자율주행 차량(300)의 자율 주행을 지원하기 위한 것이며, 지도 데이터베이스(200)는 경로 지도 및 안전 지도를 저장하기 위한 것이며, 자율 주행 차량(300)은 자율 주행 모드에서 자율주행 지원 서버(100)의 제어 명령에 따라 자율 주행가능한 차량으로, 승용차, 트럭, 모터사이클, 버스 등을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 다른 타입의 차량일 수 있다.

자율주행 지원 서버(100), 지도 데이터베이스(200), 자율주행차량(300)은 네트워크(400)를 통해 연결되며, 네트워크(400)는 무선 인터넷 기술, 근거리 통신 기술, 및/또는 이동 통신 기술 등으로 구현될 수 있다. 여기서, 무선 인터넷 기술로는 WLAN(Wireless LAN)(WiFi), Wibro(Wireless broadband) 및/또는 Wimax(World Interoperability for Microwave Access) 등이 이용될 수 있다. 근거리 통신 기술로는 블루투스 (Bluetooth), NFC(Near Field Communication), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband) 및/또는 지그비(ZigBee) 등이 이용될 수 있다. 이동 통신 기술로는 CDMA(Code Division Multiple Access), GSM(Global System for Mobile communication), LTE(Long Term Evolution 및/또는 LTE-Advanced 등이 이용될 수 있다.

본 발명에 따른 자율주행 시스템(1)의 각 구성에 대해서는 이하에서 상세히 설명한다.

자율주행 지원 서버(100)

자율주행 지원 서버(100)는 차량이 위치하는 지역별로 특화된 자율주행 소프트웨어를 제공하는 것으로, 통신부(110), 저장부(120), 경로 생성부(130), 프로세서(140)를 포함할 수 있다.

통신부(110)는 유선 통신 및/또는 무선 통신을 수행한다. 여기서, 유선 통신 기술은 LAN(Local Area Network), WAN(Wide Area Network), 이더넷(Ethernet) 및/또는 ISDN(Integrated Services Digital Network) 등으로 구현될 수 있다. 통신부(110)는 자율주행 지원 서버(100)가 차량(300) 및/또는 지도 데이터베이스(200)와 데이터를 주고 받을 수 있게 한다. 통신부(110)는 차량(300)으로부터 전송되는 주행 계획을 수신할 수 있으며, 지도 데이터베이스(200)로부터 지도 데이터를 수신할 수 있다.

저장부(120)는 통신부(110)를 통해 수신한 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 통신부(110)는 차량(300)으로부터 수신한 데이터를 저장할 수 있으며, 지도 데이터베이스(200)로부터 수신한 지도 데이터를 저장할 수 있다.

또한, 저장부(120)는 자율주행 지원 서버(100)의 동작에 필요한 프로그램을 저장할 수도 있다. 저장부(120)는 플래시 메모리(flash memory), 하드디스크(hard disk), SD 카드(Secure Digital Card), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read Only Memory, ROM), PROM(Programmable Read Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable and Programmable ROM), EPROM(Erasable and Programmable ROM), 등의 저장매체 중 적어도 하나 이상의 저장매체로 구현될 수 있다.

경로 생성부(130)는 차량(300)으로부터 경로 계획을 수신하고, 지도 데이터베이스(200) 로부터 수신한 지역별 지도 정보를 반영하여 차량(300)이 추종하여야 하는 주행 경로를 생성한다.

경로 생성을 위해, 경로 생성부(130)는 경로 지도 저장부(210) 및 안전지도 저장부(220)로부터 경로 지도 데이터와 안전 지도 데이터를 각각 읽어 들인다. 경로지도 데이터는 지역별 경로 지도 속성 정보를 포함하고 있고, 안전지도 데이터는 지역별 안전 지도 속성 정보를 포함하고 있다.

이 때, 경로 생성부(130)는 차량(300)으로부터 수신한 현재 위치 정보를 이용하여 현재 위치에 해당하는 지역별 경로 지도 속성 정보 및 안전 지도 속성 정보를 선별하여 읽어 들일 수 있다.

경로 생성시, 경로 지도 저장부(210)로부터 주행 경로 궤적(waypoint)을 읽어 들이고, 안전 지도 저장부(220)로부터 안전 속성 정보를 읽어 들여, 차량의 측위 정보를 이용하여 현재 차량의 위치에 해당하는 경로 포인트 ID를 지도 상에서 탐색한 후, 주행 경로 궤적에서 다음에 해당하는 경로 포인트 ID에 적시된 주행 속도로 다음 경로 포인트로 이동한다. 경로 포인트 이동시에는, 현재 지점과 목표 지점의 상대 각도에 따라 지령 조향각을 계산하고, 속도 차이에 따라 가속 또는 감속 제어값을 계산할 수 있다.

여기서, 지도는 차로가 구분이 가능한 수준의 정보 및 정밀도를 지닌 지도인 것이 바람직하다. 즉, 경로 지도에는 자율주행에 필요한 다양한 정보가 소정 간격(예를 들어, 0.5m) 이내의 정확도로 포함되어 있을 수 있다.

정밀 지도는 노드와 링크로 이루어질 수 있으며, 노드는 도로 속성 변환 지역에 위치한다. 도로 속성은 도로 종류, 제한 속도, 차로 개수 등을 포함할 수 있다. 링크는 노드와 노드 사이의 구간으로, 차선, 시설물, 랜드마크 정보 등을 포함할 수 있다.

상기와 같은 방법으로 경로생성부(130)에서 생성된 주행 경로는, 지역별 경로 지도 속성 및 안전 지도 속성이 반영된 것이므로, 본 명세서에서 ‘지역특화 주행 경로’라고 지칭하도록 한다.

프로세서(140)는 자율주행 지원 서버(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 프로세서(140)는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit), DSP(Digital Signal Processor), PLD(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), CPU(Central Processing unit), 마이크로 컨트롤러(microcontrollers) 및 마이크로 프로세서 (microprocessors) 중 적어도 하나 이상으로 구현될 수 있다.

이러한 프로세서(140)는, 경로 생성부(130)에서 생성된 지역특화 주행 경로를 차량(300)에 제공하여 차량(300)으로 하여금 해당 경로에 따라 자율주행 하도록 할 수 있다.

다음으로, 자율주행 시스템(1)의 다른 구성인 지도 데이터베이스(200)에 대해 설명한다.

지도 데이터베이스(200)

도 1 을 참조하면, 지도 데이터베이스(200)는 경로 지도 저장부(210)와 안전 지도 저장부(220)를 포함하여 이루어진다.

지도 데이터베이스(200)에 저장되는 지도 데이터는 지역별(예를 들어, 시, 군, 구)로 구분 라벨링되어 저장될 수 있다. 이로 인해, 상술한 바와 같이, 자율주행 지원 서버(100)는 차량의 현재 위치에 해당하는 지역별 경로 지도 속성 정보 및 안전 지도 속성 정보를 선택적으로 읽어 들일 수 있다.

지도 데이터베이스(200)는 플래시 메모리(flash memory), 하드디스크(hard disk), SD 카드(Secure Digital Card), 램 (Random Access Memory, RAM), 롬(Read Only Memory, ROM), 웹 스토리지(web storage) 등의 저장 매체 중 어느 하나 이상의 저장매체로 구현될 수 있다.

경로 지도 저장부(210)에는 다양한 경로 지도 속성이 저장될 수 있다.

경로 지도 속성은, 예를 들어, 경로 포인트 ID, 경로 좌표, 주행 속도, 차선 정보, 차선 변경 가능 여부 정보, 지시등 점멸 명령 정보, 좌/우 합류 도로 정보 등을 포함할 수 있다. 다만 언급한 이들 경로 지도 속성은 예시일 뿐, 본 발명에서의 경로 지도 속성이 이에 한정되는 것은 아니며, 일반적으로 주지된 다양한 경로 지도 속성을 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 경로 지도 속성 중, 경로 포인트 ID 는 경로 포인트의 순번을 나타내는 고유 ID 를 포함한다.

경로 좌표는 주행 경로를 나타내는 UTM-X, UTM-Y 좌표점을 포함한다.

주행 속도는 해당 경로 지점의 차량 주행 속도를 포함한다.

차선 정보는 주행 가능 방향(예를 들어, 직진, 후진, 좌회전, 우회전)과 정지 지점 (예를 들어, 주행 지점, 정류장 정지 지점, 합류 정지 지점, 교차로 정지 지점, 횡단보도 정지 지점 등) 정보를 포함한다.

차선 변경 가능 여부 정보 및 지시등 점멸 명령 정보는 턴시그널 OFF, 좌/우측 턴시그널 ON 명령 정보를 포함한다.

마찬가지로, 안전 지도 저장부(220)에도 다양한 안전 지도 속성이 저장될 수 있다.

안전 지도 속성은, 예를 들어, 안전 포인트 ID, 경로 내 객체 탐지 영역 정보, 안전 탐지 확장 영역 정보, 센서별 사용 가능 지역 정보, 주행 안전 우려 지역 정보, 자율주행 안전 스코어 정보 등을 포함할 수 있다. 다만 이들 안전 속성 정보는 예시일 뿐, 본 발명에서의 안전 지도 속성이 이에 한정되는 것은 아니며, 일반적으로 주지된 다양한 안전 지도 속성을 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 안전 지도 속성 중, 안전 포인트 ID는 경로 지도의 경로 포인트 ID와 매치되는 고유 ID를 포함한다.

경로 내 객체 탐지 영역 정보는 차선 폭 정도의 범위 내에 있는 객체를 탐지하기 위한 범위를 설정한 정보를 포함한다. 예를 들어, 경로 내 객체 탐지 영역 정보를 활용함으로써, 도로 안으로 돌출된 나무 등 지형적 특징을 감안할 필요가 있는 경우에는 해당 지점의 탐지 범위를 좁혀서 오탐지를 예방할 수 있다.

안전 탐지 확장 영역 정보는 횡단보도, 교차로 등과 같이 주행 경로 주변의 안전 확인이 필요한 확대 탐지 범위(시작점, 끝점, 폭, 지정)를 설정한 정보를 포함한다.

센서별 사용 가능 지역 정보는 지역에 따라 GPS 와 카메라를 모두 사용가능한지, GPS만 사용 가능한지(차선 등 노면 표시 불량지점), 카메라만 사용 가능한지(예, GPS 상습 오류 지역 등)에 대한 정보를 포함한다.

주행 안전 우려 지역 정보는, 해당 지역이 상습 카메라 오탐지 지역, 도로 설치물 오탐지 지역, 도로훼손 지점, 돌발 사고 우려 지점 중 적어도 하나에 포함되는지에 대한 정보를 포함한다.

자율주행 안전 스코어 정보는, 주어진 경로를 반복 주행하면서, 센서 오탐지 횟수, 급제동 횟수 (상습 돌발 지역), 목표 경로 대비 주행 오차 등을 종합하여 안전 스코어를 자동 계산한 정보를 포함한다.

상술한 바와 같이, 지도 데이터베이스(200)에 저장된 경로 지도 속성 데이터와 안전 지도 속성 데이터는 네트워크(400)를 통해 자율주행 지원 서버(100) 및/또는 차량(300)으로 전송될 수 있다.

한편, 지도 업데이트 이벤트가 발생한 경우에, 관리자는 네트워크를 통해 지도 데이터베이스(200)에 접속하여 데이터베이스 단독으로 업데이트를 수행할 수 있다.

또한, 지도 업데이트 이벤트가 발생한 경우에, 지도 데이터베이스(200)의 업데이트 알림 송출부(미도시)는, 네트워크(400)를 통해, 자율주행 지원 서버(100) 및/또는 차량(300)으로 업데이트 이벤트 발생 알림을 송출할 수 있다.

다음으로, 자율주행 지원 시스템(1)의 또 다른 구성인 자율주행차량(300)에 대해 설명한다.

자율주행차량(300)

자율주행차량(300)은 자율주행가능한 차량으로, 사용자 입력에 따라 자율 주행 모드로 동작하거나 수동 운전 모드로 운행할 수 있다.

도 2 를 참조하면, 자율주행차량(300)은 정밀측위부(310), 센서부(320), 경로 계획부(330), 경로 추종부(340), 통신부(350), 유저 인터페이스부(360), 구동부(370), 저장부(380), 프로세서(390) 및 전원 공급부(미도시)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 자율주행차량(300)은 본 명세서에서 설명되는 구성 요소 외에 다른 구성 요소를 더 포함하거나, 설명되는 구성 요소 중 일부를 포함하지 않을 수 있다.

이하에서 자율주행차량(300)의 각 구성에 대해 상세히 설명한다.

정밀 측위부(310)

정밀 측위부(310)는 차량의 현재 위치를 측정하기 위한 것으로서, GPS(Global Positioning System), DR(Dead Reckoning), DGPS(Differential GPS) 및 CDGPS(Carrier phase Differential GPS) 등의 측위 기술 중 적어도 하나 이상을 이용하여 차량 위치를 측정할 수 있다.

또는, 차량의 위치는 차량에 탑재된 센서 모듈로부터 획득한 주변의 지형물 등을 지도 데이터베이스에 저장된 지도 상에 맵핑하여 추정될 수 있다. 여기서, 정밀 측위부(310)는, 통신부(350)가 네트워크(400)를 통해 지도 데이터베이스(200)로부터 수신한 지도 정보를 이용할 수 있다.

센서부(320)

센서부(320)는 차량의 주변 객체 정보 및 차량 정보를 검출하기 위한 것이다. 센서들은 카메라, 레이더 (Radio Detecting And Ranging,RADAR), 라이다(Light Detection And Ranging, LiDAR), 초음파 센서, 이미지 센서(image sensor), 속도 센서, 가속도 센서, 조향각 센서 및 충격 센서 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 객체에는 차선, 다른 차량, 보행자, 교통 신호, 도로, 구조물 등이 포함될 수 있다.

경로 계획부(330)

경로 계획부(330)는, 차량의 경로 계획을 세우기 위한 모듈로서, 정밀 측위부(310)에 의해 획득된 차량의 위치 정보와 지도 데이터베이스(200)를 참조하고, 사용자에 의해 설정된 목적지 정보를 이용하여, 차량의 경로 계획(Path Planning)을 수립할 수 있다. 경로에는 크게 전역 경로(Global Path)와 지역 경로(Local Path)가 있으며, 잘 알려진 바와 같이, 전역 경로는 차량이 출발점으로부터 도착점까지 가기 위해 주행해야 하는 구간을 의미하고, 지역 경로는 전역 경로에서 얻은 구간을 주행하기 위해서 차량이 실제로 주행해야 할 경로를 의미한다.

경로 계획부(330)는, V2X(Vehicle to X) 통신을 지원하는 통신부(350)를 통해 획득되는, 도로 상의 노변 장치, 차량으로부터 일정 거리 내에 위치하는 주변 차량, 또는 모바일 기기와의 통신을 통해 주행환경 정보 및 도로환경 정보 등을 이용하여 차량의 주행 경로를 계획할 수 있다.

여기서, V2X의 X는 everything, 즉, Infra/Vehicle/Nomadic 등을 의미하는 것으로, 차량에 적용 가능한 모든 형태의 통신방식을 지칭한다. V2X 통신은 크게 세 가지 범주로 구분할 수 있는데, 차량과 인프라 간 (Vehicle to Infrastructure, V2I), 차량과 차량 간(Vehicle to Vehicle, V2V), 차량과 디바이스 간 (Vehicle to Device, V2D), 차량과 네트워크 간(Vehicle to Network) 통신으로 구분되며, 앞으로 다른 형태의 통신 범주가 추가될 수도 있다.

또는, 경로 계획부(330)는 내비게이션 서버(미도시)로부터 실시간 교통정보가 반영된 주행 경로를 제공받아 차량의 주행 경로를 계획할 수도 있다.

경로 추종부(340)

경로 추종부(340)는, 동력원 제어장치, 제동 제어장치, 조향 제어장치 및/또는 변속 제어장치를 제어하여 차량의 가/감속, 제동, 변속 및/또는 조향을 제어함으로써, 차량(300)이 지역특화 주행 경로를 추종하도록 한다.

동력원 제어장치는 차량의 동력원을 제어하는 것으로, 가속 페달 위치 정보 또는 상위 제어부로부터 요청 받은 주행속도에 따라 동력원의 구동 토크를 제어한다. 제동 제어장치는 브레이크 페달 위치에 따라 제동 압력을 제어하거나 또는 상위 제어부의 지시에 따라 제동 압력을 제어한다.

조향 제어장치는 차량의 조향을 제어하는 것으로, 전동식 파워 스티어링(Motor Drive Power Steering, MDPS)으로 구현될 수 있다.

조향 제어시, 자율주행 경로 상에서 현재 경로점과 다음 경로점의 상대 각도에 따라 조향 핸들 각도 조절 등을 통해 제어할 수 있다. 또는 경로에 대한 횡 방향 오차 및 방위각 오차를 이용하여 횡 방향 제어를 할 수도 있다. 또는 차량의 현재 위치에서 목표하고자 하는 경로점을 순간마다 정의하여 추종해야 하는 전륜 조향 각도를 계산함으로써 횡 방향 제어를 할 수도 있다.

목표 조향 각도가 계산되면, 이를 차량의 조향 시스템에 인가하여 하위 제어를 통해 차량의 실제 조향각 반응을 얻을 수 있다. 하위 제어기는 조향 시스템에 부착된 모터 등의 액츄에이터를 제어하여 목표 조향 각도를 추종하는 역할을 한다.

변속 제어장치는 차량의 변속기를 제어하기 위한 액츄에이터로, 전기식 시프터(Shift By Wire, SBW)로 구현될 수 있다. 변속 제어장치는 기어 위치 및 기어 상태 범위에 따라 차량의 변속을 제어할 수 있다.

통신부(350)

통신부(350)는 외부 장치와 통신을 수행하기 위한 것이다. 여기서, 외부 장치는 다른 차량, 이동 단말기, 기지국 등일 수 있다.

통신부(350)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.

또한, 도 3을 참조하면, 통신부(350)는, 근거리 통신부(352), V2X 통신부(354), 광통신부(356), 방송 송수신부 (358) 및 프로세서(359)를 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 실시예에 따라, 통신부(350)는, 설명되는 구성 요소 외에 다른 구성 요소를 더 포함하거나, 설명되는 구성 요소 중 일부를 포함하지 않을 수 있다.

근거리 통신부(352)는, 근거리 통신을 위한 것이다. 근거리 통신부(352)는, 블 루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, NFC(Near Field Communication), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi Direct, Wireless USB(Wireless Universal Serial Bus) 기술 중 적어도 하나를 이용하여, 근거리 통신을 지원 할 수 있다.

근거리 통신부(352)는, 근거리 무선 통신망(Wireless Area Networks)을 형성하여, 차량(300)과 적어도 하나의 외부 디바이스 사이의 근거리 통신을 수행할 수 있다.

V2X 통신부(354)는, 인프라와의 통신(V2I), 차량간 통신(V2V), 보행자와의 통신(V2P) 프로토콜이 구현 가능한 RF 회로를 포함할 수 있다.

광통신부(356)는 광을 매개로 외부 디바이스와 통신을 수행하기 위한 것이다. 광통신부(356)는, 전기 신호를 광 신호로 전환하여 외부에 발신하는 광발신부 및 수신된 광 신호를 전기 신호로 전환하는 광수신부를 포함할 수 있다.

방송 송/수신부(358)는 방송 채널을 통해, 외부의 방송 관리 서버로부터 방송 신호를 수신하거나, 방송 관리 서버에 방송 신호를 송출하기 위한 것이다. 방송 신호는 TV 방송 신호, 라디오 방송 신호, 데이터 방송 신호를 포함할 수 있다.

프로세서(359)는 통신부(350)의 각 구성의 전반적인 동작을 제어한다.

유저 인터페이스부(360)

유저 인터페이스부(360)는 차량(300)과 사용자와의 소통을 위한 것으로, 입력부, 출력부를 포함할 수 있다.

입력부는 사용자로부터 정보를 입력받기 위한 것으로, 음성 입력부, 제스쳐 입력부, 터치 입력부 및 기계식 입력부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

출력부는 시각, 청각, 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 디스플레이부, 스피커 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한, 유저 인터페이스부(360)는 유저 인터페이스부(360)의 각 구성의 전반적인 동작을 제어하는 프로세서(미도시)를 더 포함할 수 있다.

구동부(370)

구동부(370)는 차량(300) 내 각종 장치의 구동을 전기적으로 제어하기 위한 것이다.

구동부(370)는 파워 트레인 구동부, 안전 장치 구동부, 공조 구동부 등을 포함할 수 있으며, 설명되는 구성요소 외에 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다.

또한, 구동부(370)는 구동부(370)의 각 구성의 전반적인 동작을 제어하는 프로세서를 더 포함할 수 있다.

저장부(380)

저장부(380)는 차량에 대한 데이터, 입/출력 데이터, 제어를 위한 프로그램 등 차량(300) 동작을 위한 다양한 데이터를 저장하기 위한 것이다. 저장부(380)에는 지도 데이터베이스(200)로부터 수신한 정보 및/또는 자율주행 지원 서버(100)로부터 수신한 정보 등이 저장될 수 있으며, 경로 생성 알고리즘, 영상 처리 알고리즘 등이 저장될 수 있다.

하드웨어적으로는, 메모리는 ROM, RAM, EPROM, 플래시 드라이브, 하드 드라이브 등과 같은 다양한 저장기기일 수 있다.

프로세서(390)

프로세서(390)는 자율주행차량(300) 내의 각 부의 전반적인 동작을 제어하기 위한 것이다. 프로세서(390)는, ASICs (application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(processors), 제어기 (controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors) 중 적어도 하나로 구현될 수 있다.

전원 공급부

전원 공급부(미도시)는 제어부의 제어에 기초하여, 자율주행차량(300) 내의 각 부의 동작에 필요한 전원을 공급한다. 전원공급부는 배터리 등을 포함한다.

자율주행 지원 방법

도 4 를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 시스템(1)에서 차량(300)의 자율주행을 지원하는 방법에 대해 설명한다.

자율주행의 지원을 위해, 우선, 차량의 위치 정보를 획득한다(S110).

상술한 바와 같이 차량의 위치 정보는, GPS 및/또는 센서 모듈로부터 획득한 주변의 지형물 등을 지도 데이터베이스를 참조하여 지도 상에 맵핑하여 추정될 수 있다.

다음으로, 자율주행 지원 서버(100)는, 지도 데이터베이스(200)로부터 경로지도 데이터와 안전지도 데이터를 수신한다(S120). 자율주행 지원 서버(100)의 통신부(110)는, 지도 데이터베이스(200)로부터 지도 데이터를 수신하여, 저장부(120)에 저장할 수 있다.

이 때, 자율주행 지원 서버(100)는 차량의 위치 정보에 대응되는 지역별 지도 데이터를 선별적으로 수신할 수 있다.

도4 에서는 차량의 위치 정보 획득 단계(S110) 이후에 지도 데이터베이스(200)로부터 지도 데이터를 수신하는 단계(S120)가 수행되는 실시예에 대해 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 지도 데이터베이스로부터 지도 데이터를 수신하는 단계(S120)는 차량의 위치 정보 획득 단계(S110) 이전에 수행될 수도 있고, 지도 데이터베이스로부터 지도 데이터를 수신하는 단계(S120)와 차량의 위치 정보 획득 단계(S110)가 동시에 수행될 수도 있다.

다음으로, 획득된 차량의 위치 정보와 지도 데이터베이스를 참조하고, 목적지 정보를 이용하여, 차량의 경로 계획을 수립한다(S130).

경로계획부(330)는 차량의 경로 계획을 수립하여, 네트워크(400)를 통해 자율주행 지원 서버(100)로 전송할 수 있다.

자율주행 지원 서버(100)의 경로 생성부(130)는, 수신한 경로 계획에 지역별 경로지도 데이터와 안전지도 데이터를 반영하여 지역특화 주행 경로를 생성한다(S140).

이러한 경로지도 속성은, 예를 들어, 경로 포인트 ID, 경로 좌표, 주행 속도, 차선 정보, 차선 변경 가능 여부 정보, 지시등 점멸 명령 정보, 좌/우 합류 도로 정보 등을 포함할 수 있다.

또한, 안전 지도 속성은, 예를 들어, 안전 포인트 ID, 경로 내 객체 탐지 영역 정보, 안전 탐지 확장 영역 정보, 센서별 사용 가능 지역 정보, 주행 안전 우려 지역 정보, 자율주행 안전 스코어 정보 등을 포함할 수 있다.

다만 언급한 이들 경로 지도 속성 및 안전 지도 속성은 예시일 뿐, 이에 한정되는 것은 아니며, 일반적으로 주지된 다양한 경로/안전 지도 속성을 더 포함할 수 있다.

이렇게 생성된 지역특화 주행 경로는, 네트워크(400)를 통해 차량(300)의 경로추종부(340)로 전송될 수 있다.

경로추종부(340)는, 지역특화 주행 경로대로 차량이 주행하도록 구동부(370)를 제어한다(S150).

도 5 는 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 지원 방법의 주체간 데이터 플로우를 설명하기 위한 도이다.

도 4에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 지원 방법은, 차량위치 정보 획득단계(S110), 지도 데이터 수신 단계(S120), 차량 경로 계획 수립 단계(S130), 지역특화 주행 경로 생성 단계(S140), 차량 제어 단계(S150)를 포함한다.

차량 위치 정보는 차량(300)의 정밀측위부(310)에서 획득되어 자율주행 지원 서버(100)의 통신부(110)로 전송될 수 있다. 통신부(110)는 수신한 차량 위치 정보를 저장부(120)에 저장할 수 있다.

한편, 지도 데이터베이스(200)는 네트워크를 통해 자율주행 지원 서버(100) 및/또는 차량(300)으로 지도 데이터를 전송할 수 있다.

도시되지는 않았지만, 지도 데이터베이스 업데이트 이벤트가 발생하면, 지도 데이터베이스(200)는 자율주행 지원 서버(100) 및/또는 차량(300)으로 업데이트 이벤트 발생 알림을 전송할 수 있다.

차량(300)의 경로 계획부(330)는, 차량의 위치 정보와 지도 데이터와 목적지 정보를 이용하여, 차량의 경로 계획을 수립하고, 수립된 경로 계획을 자율주행 지원 서버(100)로 전송할 수 있다.

자율주행 지원 서버(100)의 경로 생성부(130)는, 수신한 경로 계획에 지역별 경로 지도 데이터 및 안전 지도 데이터를 반영하여 지역특화 주행 경로를 생성할 수 있다. 자율주행 지원 서버(100)는 네트워크를 통해 지역특화 주행 경로를 차량(300)으로 전송할 수 있다.

차량(300)의 경로 추종부는, 차량(300)이 수신한 지역특화 주행 경로를 추종하도록 구동부를 제어할 수 있다.

상술한 방법과 같이, 자율주행 지원 서버(100), 지도 데이터베이스(200), 차량(300) 간에 데이터 플로우가 이루어져 차량(300)에 대한 자율주행 지원이 이루어질 수 있다.

한편, 본 발명의 범위 내의 실시 예들은 컴퓨터 실행가능 명령어 또는 컴퓨터 판독가능 매체에 저장된 데이터 구조를 가지거나 전달하는 컴퓨터 판독가능 매체를 포함한다. 이러한 컴퓨터 판독가능 매체는, 범용 또는 특수 목적의 컴퓨터 시스템에 의해 액세스 가능한 임의의 이용 가능한 매체일 수 있다. 예를 들어, 이러한 컴퓨터 판독 가능 매체는 RAM, ROM, EPROM, CD-ROM 또는 기타 광디스크 저장장치, 자기 디스크 저장장치 또는 기타 자기 저장장치, 또는 컴퓨터 실행가능 명령어, 컴퓨터 판독가능 명령어 또는 데이터 구조의 형태로 된 소정의 프로그램 코드 수단을 저장하거나 전달하는 데에 이용될 수 있고, 범용 또는 특수 목적 컴퓨터 시스템에 의해 액세스 될 수 있는 임의의 기타 매체와 같은 물리적 저장 매체를 포함할 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 일 실시 예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

1 : 자율주행 시스템
100 : 자율주행 지원 서버
110 : 통신부
120 : 저장부
130 : 경로 생성부
140 : 프로세서
200 : 지도 데이터베이스
210 : 경로 지도 저장부
220 : 안전 지도 저장부
300 : 자율주행차량
310 : 정밀 측위부
320 : 센서부
330 : 경로 계획부
340 : 경로 추종부
350 : 통신부
360 : 유저 인터페이스부
370 : 구동부
380 : 저장부
390 : 프로세서
400 : 네트워크

Claims

차량이 위치하는 지역별로 특화된 자율주행 경로를 제공하는 것으로, 차량으로부터 전송되는 경로 계획을 수신하는 통신부(110), 경로 지도 및 안전 지도 데이터를 저장하는 저장부(120), 상기 경로 계획에 상기 경로 지도 데이터 및 상기 안전 지도 데이터를 지역별로 반영한 자율주행 경로를 생성하는 경로 생성부(130) 및 프로세서(140)를 포함하는 자율주행 지원 서버(100);
상기 경로 지도 데이터를 저장하는 경로 지도 저장부 및 상기 안전 지도 데이터를 저장하는 안전 지도 저장부를 포함하며, 지도 업데이트 이벤트가 발생한 경우에, 관리자에 의해 단독으로 업데이트가 수행되는 지도 데이터베이스(200);
상기 자율주행 경로로 자율 주행 가능한 자율주행차량(300); 및
상기 자율주행 지원 서버(100)와, 상기 지도 데이터베이스(200)와, 상기 자율주행차량(300)을 무선 연결하는 네트워크(400)를 포함하며,
상기 지도 데이터베이스(200)에 저장되는 지도 데이터는 지역별로 구분 라벨링되어 저장되며,
상기 자율주행 지원 서버(100)는, 상기 차량의 현재 위치에 해당하는 지역별 경로 지도 속성 정보 및 안전 지도 속성 정보를 상기 지도 데이터베이스(200)로부터 선택적으로 읽어들이며,
상기 경로 지도 데이터는 경로 포인트 ID를 포함하고, 상기 안전 지도 데이터는 안전 포인트 ID를 포함하며, 상기 안전 포인트 ID 는 상기 경로 포인트 ID 와 매치되는 고유 ID를 포함하며,
상기 자율주행 경로 생성시, 상기 경로 지도 저장부로부터 주행 경로 궤적을 읽어 들이고, 상기 안전 지도 저장부로부터 안전 속성 정보를 읽어 들여, 상기 차량의 측위 정보를 이용하여 현재 차량의 위치에 해당하는 경로 포인트 ID 를 지도 상에서 탐색한 후, 상기 주행 경로 궤적에서 다음에 해당하는 경로 포인트 ID 에 적시된 주행 속도로 다음 경로 포인트로 이동하는 자율주행 시스템.
경로생성부를 포함하는 자율주행 지원 서버와, 지도 데이터베이스와, 경로계획부를 포함하는 자율주행차량을 포함하는 자율주행 시스템에서 자율 주행을 지원하는 방법으로서,
차량의 위치 정보를 획득하는 단계;
상기 자율주행 지원 서버가, 경로 지도 데이터를 저장하는 경로 지도 저장부 및 안전 지도 데이터를 저장하는 안전 지도 저장부를 포함하는 상기 지도 데이터베이스로부터 상기 경로 지도 데이터와 상기 안전 지도 데이터를 수신하는 단계;
상기 경로계획부에서, 획득된 상기 차량의 위치 정보와, 상기 지도 데이터베이스와, 목적지 정보를 이용하여, 상기 차량의 경로 계획을 수립하는 단계;
상기 경로생성부에서, 상기 경로 계획에, 상기 차량의 위치에 대응되는 지역별로 상기 경로 지도 데이터와 상기 안전 지도 데이터를 반영하여 지역특화 주행 경로를 생성하는 단계; 및
상기 지역특화 주행 경로대로 상기 차량이 주행하도록 제어하는 단계를 포함하며,
상기 지도 데이터베이스에 저장되는 지도 데이터는 지역별로 구분 라벨링되어 저장되며,
상기 지도 데이터베이스는, 지도 업데이트 이벤트가 발생한 경우에, 관리자에 의해 단독으로 업데이트가 수행되며,
상기 자율주행 지원 서버는, 상기 차량의 현재 위치에 해당하는 지역별 경로 지도 속성 정보 및 안전 지도 속성 정보를 상기 지도 데이터베이스로부터 선택적으로 읽어들이며,
상기 경로 지도 데이터는 경로 포인트 ID를 포함하고, 상기 안전 지도 데이터는 안전 포인트 ID를 포함하며, 상기 안전 포인트 ID 는 상기 경로 포인트 ID 와 매치되는 고유 ID를 포함하며,
상기 주행 경로 생성시, 상기 경로 지도 저장부로부터 주행 경로 궤적을 읽어 들이고, 상기 안전 지도 저장부로부터 안전 속성 정보를 읽어 들여, 상기 차량의 측위 정보를 이용하여 현재 차량의 위치에 해당하는 경로 포인트 ID 를 지도 상에서 탐색한 후, 상기 주행 경로 궤적에서 다음에 해당하는 경로 포인트 ID 에 적시된 주행 속도로 다음 경로 포인트로 이동하는 자율 주행 지원 방법.