KR20230135262A - 레이더 장치 및 그 제어방법, 그리고 이를 포함하는 운전자 보조 시스템 - Google Patents

레이더 장치 및 그 제어방법, 그리고 이를 포함하는 운전자 보조 시스템 Download PDF

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Abstract

레이더 장치는 송신 신호를 송신하는 송신기와, 타켓에서 반사된 수신 신호를 수신하는 수신기 및 신호 처리기를 포함하고, 신호 처리기는, 타켓에서 반사된 하나 이상의 지점에 해당하는 하나 이상의 오브젝트를 검출하고, 검출된 하나 이상의 오브젝트를 근거로 타켓의 헤딩각도를 추정하고, 추정된 헤딩각도를 근거로 타켓의 차로 변경 방향을 판단하고, 판단된 차로 변경 방향을 근거로 타켓의 횡위치를 보정한다.

Description

레이더 장치 및 그 제어방법, 그리고 이를 포함하는 운전자 보조 시스템{RADAR APPARTUS AND CONTROL METHOD THEREOF, DRIVER ASSISTANCE SYSTEM HAVING IT}
본 발명은 레이더를 이용하여 차량을 검출하는 레이더 장치 및 그 제어방법, 그리고 이를 포함하는 운전자 보조 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 운전자에게 편의성을 제공하고 주행 안전성을 향상시키기 위해 차량에 장착된 센서 등을 통해 획득된 정보를 기반으로 차량의 제어를 보조하는 운전자 보조 시스템(ADAS: Advanced Driver Assistance System)이 차량에 적용되고 있다.
예를 들면, 전방 차량과의 거리를 자동으로 유지하는 스마트 크루즈 컨트롤(SCC: Smart Cruise Control), 고속도로 주행시 전방 차량과의 거리를 자동으로 유지하는 고속도로 주행 보조 시스템(HDA, Highway Driving Assist System), 교통 체증시 일시적으로 자율 주행을 지원하는 트래픽 잼 어시스트(TJA: Traffic Jam Assist) 등의 운전자 보조 시스템이 차량에 장착되고 있다.
이러한 운전자 보조 시스템은 레이더를 이용하여 전방 차량의 위치, 속도 등을 감지하기 때문에 레이더의 감지성능은 자율주행 기술에 매우 중요한 부분을 차지한다. 현재 상용화된 기술은 레이더를 이용하여 전방 차량의 후미를 감지하여, 해당 정보의 트랙킹(Tracking)을 통해 타켓(Target)의 위치 및 속도를 추종함으로써 감가속 제어를 수행한다.
레이더의 경우, 레이더 신호의 반사를 이용하는 레이더 특성상 전방 차량이 차로를 변경 중인 타켓인 경우 타켓의 횡방향 위치를 추정하는 성능이 카메라에 낮다. 이러한 이유로 인해 운전자 보조 제어시 가속 및 감속 제어에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.
공개특허공보 제10-2012-0094365호(2012.08.24. 공개)
일 측면은 차로 변경 중인 타켓의 횡 위치를 보다 정확하고 신뢰성 있게 판단할 수 있는 레이더 장치 및 그 제어방법, 그리고 이를 포함하는 운전자 보조 시스템을 제공한다.
일 측면에 따르면, 송신 신호를 송신하는 송신기; 타켓에서 반사된 수신 신호를 수신하는 수신기; 및 상기 송신기 및 상기 수신기와 전기적으로 연결된 신호 처리기를 포함하고, 상기 신호 처리기는, 상기 타켓에서 반사된 하나 이상의 지점에 해당하는 하나 이상의 오브젝트를 검출하고, 상기 검출된 하나 이상의 오브젝트를 근거로 상기 타켓의 헤딩각도를 추정하고, 상기 추정된 헤딩각도를 근거로 상기 타켓의 차로 변경 방향을 판단하고, 상기 판단된 차로 변경 방향을 근거로 상기 타켓의 횡위치를 보정하는 레이더 장치가 제공될 수 있다.
상기 신호 처리기는 복수의 스캔 동안 검출된 오브젝트들을 누적하고, 상기 누적된 오브젝트들을 근거로 상기 타켓의 헤딩각도를 추정할 수 있다.
상기 신호 처리기는 복수의 스캔 동안 검출된 오브젝트들을 누적하고, 상기 누적된 오브젝트들을 근거로 상기 타켓의 진행방향을 추정하고, 상기 추정된 진행방향을 근거로 상기 타켓의 헤딩각도를 추정할 수 있다.
상기 신호 처리기는 상기 추정된 헤딩각도와 차로 변경 판단을 위한 헤딩각도 임계값을 비교하여 상기 타켓의 차로 변경 방향을 판단할 수 있다.
상기 신호 처리기는 상기 추정된 헤딩각도가 우측 차로 변경 판단을 위한 제1 헤딩각도 임계값보다 크면, 상기 타켓이 우측방향으로 차로 변경하는 것으로 판단하고, 상기 추정된 헤딩각도가 좌측 차로 변경 판단을 위한 제2 헤딩각도 임계값보다 크면, 상기 타켓이 좌측방향으로 차로 변경하는 것으로 판단할 수 있다.
상기 신호 처리기는 상기 타켓의 속도에 따라 상기 헤딩각도 임계값을 결정할 수 있다.
상기 신호 처리기는 상기 타켓의 속도가 증가하면 상기 헤딩각도 임계값이 감소되도록 상기 헤딩각도 임계값을 결정할 수 있다.
상기 신호 처리기는 상기 타켓의 속도가 감소하면 상기 헤딩각도 임계값이 증가되도록 상기 헤딩각도 임계값을 결정할 수 있다.
상기 신호 처리기는 상기 타켓의 횡위치가 상기 판단된 차로 변경 방향으로 이동하도록 상기 타켓의 횡위치를 보정할 수 있다.
상기 신호 처리기는 상기 판단된 차로 변경 방향에 따라 현재 검출된 복수의 오브젝트에 선택적으로 가중치를 부여하고, 상기 가중치가 부여된 오브젝트를 적용하여 상기 타켓의 횡위치를 보정할 수 있다.
상기 신호 처리기는 상기 판단된 차로 변경 방향이 우측 방향이면 현재 검출된 복수의 오브젝트 중 우측 방향의 오브젝트에 가중치를 부여할 수 있다.
상기 신호 처리기는 상기 판단된 차로 변경 방향이 좌측 방향이면 현재 검출된 복수의 오브젝트 중 좌측 방향의 오브젝트에 가중치를 부여할 수 있다.
다른 측면에 따르면, 송신 신호를 송신하고, 타켓에서 반사된 수신 신호를 수신하고, 상기 타켓에서 반사된 하나 이상의 지점에 해당하는 하나 이상의 오브젝트를 검출하고, 상기 검출된 하나 이상의 오브젝트를 근거로 상기 타켓의 헤딩각도를 추정하고, 상기 추정된 헤딩각도를 근거로 상기 타켓의 차로 변경 방향을 판단하고, 상기 판단된 차로 변경 방향을 근거로 상기 타켓의 횡위치를 보정하는 것을 포함하는 레이더 장치의 제어방법이 제공될 수 있다.
상기 헤딩각도를 추정하는 것은, 복수의 스캔 동안 검출된 오브젝트들을 누적하고, 상기 누적된 오브젝트들을 근거로 상기 타켓의 진행방향을 추정하고, 상기 추정된 진행방향을 근거로 상기 타켓의 헤딩각도를 추정하는 것을 포함할 수 있다.
상기 차로 변경 방향을 판단하는 것은, 상기 추정된 헤딩각도와 차로 변경 판단을 위한 헤딩각도 임계값을 비교하여 상기 타켓의 차로 변경 방향을 판단하는 것을 포함할 수 있다.
상기 차로 변경 방향을 판단하는 것은, 상기 타켓의 속도에 따라 상기 헤딩각도 임계값을 결정하고, 상기 추정된 헤딩각도와 상기 결정된 헤딩각도 임계값을 비교하여 상기 타켓의 차로 변경 방향을 판단하는 것을 포함할 수 있다.
상기 타켓의 횡위치를 보정하는 것은, 상기 타켓의 횡위치가 상기 판단된 차로 변경 방향으로 이동하도록 상기 타켓의 횡위치를 보정하는 것을 포함할 수 있다.
상기 타켓의 횡위치를 보정하는 것은, 상기 판단된 차로 변경 방향에 따라 현재 검출된 복수의 오브젝트에 선택적으로 가중치를 부여하고, 상기 가중치가 부여된 오브젝트를 적용하여 상기 타켓의 횡위치를 보정하는 것을 포함할 수 있다.
상기 타켓의 횡위치를 보정하는 것은, 상기 판단된 차로 변경 방향이 우측 방향이면 현재 검출된 복수의 오브젝트 중 우측 방향의 오브젝트에 가중치를 부여하고, 상기 판단된 차로 변경 방향이 좌측 방향이면 현재 검출된 복수의 오브젝트 중 좌측 방향의 오브젝트에 가중치를 부여하는 것을 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 차량의 전방에 존재하는 타켓의 오브젝트를 검출하는 레이더 장치; 상기 차량의 조향, 감속, 가속 중 적어도 하나를 수행하는 액추에이터; 및 상기 레이더 장치와 전기적으로 연결된 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 레이더 장치를 통해 상기 타켓에서 반사된 하나 이상의 지점에 해당하는 하나 이상의 오브젝트를 검출하고, 상기 검출된 하나 이상의 오브젝트를 근거로 상기 타켓의 헤딩각도를 추정하고, 상기 추정된 헤딩각도와 차로 변경 판단을 위한 헤딩각도 임계값을 비교하여 차로 변경 방향을 판단하고, 상기 판단된 차로 변경 방향에 따라 상기 타켓의 횡위치를 보정하는 운전자 보조 시스템이 제공될 수 있다.
본 발명은 차로 변경 중인 타켓의 횡방향 위치를 보다 정확하고 신뢰성 있게 판단할 수 있다.
본 발명은 차로 변경 중인 타켓의 횡방향 위치를 보다 정확하고 신뢰성 있게 판단할 수 있어 운전자 보조 제어 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 타켓의 차로 변경을 보다 빨리 파악할 수 있어 운전자 보조 제어시의 감가속도 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 운전자 보조 시스템의 제어블록도이다.
도 2는 실시예에 따른 레이더 장치의 제어블록도이다.
도 3은 실시예에 따른 레이더 장치의 제어방법에 대한 제어흐름도이다.
도 4는 실시예에 따른 레이더 장치에서 타켓의 오브젝트를 누적하여 타켓의 진행방향을 판단하는 것을 도시한다.
도 5는 실시예에 따른 레이더 장치에서 타켓의 헤딩각도를 추정하는 것을 도시한다.
도 6은 실시예에 따른 레이더 장치에서 타켓의 차로 변경 여부 및 차로 변경 방향을 판단하는 것을 도시한다.
도 7은 실시예에 따른 레이더 장치에서 횡 위치 보정 전의 타켓의 횡 위치를 도시한다.
도 8은 실시예에 따른 레이더 장치에서 횡 위치 보정 후의 타켓의 횡 위치를 도시한다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 개시된 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 ‘부, 모듈, 부재, 블록’이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 ‘부, 모듈, 부재, 블록’이 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 ‘부, 모듈, 부재, 블록’이 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결”되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.
또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에”위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 운전자 보조 시스템의 제어블록도이다.
도 1을 참조하면, 운전자 보조 시스템은 카메라(10), 레이더(20), 거동 센서(30) 및 제어부(40)를 포함할 수 있다.
제어부(40)는 운전자 보조 시스템의 전반적인 제어를 수행할 수 있다.
제어부(40)에는 카메라(10), 레이더(20) 및 거동 센서(30)가 전기적으로 연결될 수 있다. 제어부(40)는 카메라(10), 레이더(20) 및 거동 센서(30)와 통신 가능하게 연결되어 있을 수 있다.
제어부(40)는 조향 장치(50), 제동 장치(60) 및 가속 장치(70) 등의 액추에이터(50, 60, 70)를 제어할 수 있다. 또한, 제어부(40)는 차량의 다른 전자 장치들도 제어부(40)와 전기적으로 연결될 수 있다.
카메라(10), 레이더(20) 및 거동 센서(30) 각각은 제어기(Electronic Control Unit, ECU)를 포함할 수 있다. 제어부(40)는 카메라(10)의 제어기, 레이더(20)의 제어기 및 거동 센서(30)의 제어기를 포함하는 통합 제어기로 구현될 수도 있다.
카메라(10)는 차량의 전방을 촬영하고 전방 차량, 보행자, 사이클리스트, 모터사이클리스트, 차선, 도로 표지판 등을 식별할 수 있다.
레이더(20)는 차량 주변의 객체(예를 들어, 다른 차량, 보행자, 사이클리스트 등)의 상대 위치, 상대 속도 등을 획득할 수 있다.
레이더(20)는 차량의 전방, 전방 우측, 전방 좌측을 향하는 감지 시야(field of sensing)를 가질 수 있다.
레이더(20)는 라이다(Lidar)로 구현될 수도 있다.
거동 센서(30)는 차량의 거동 데이터를 획득할 수 있다. 예를 들면, 거동 센서(40)는 휠의 속도를 검출하는 속도 센서, 차량의 횡 가속도 및 종 가속도를 검출하는 가속도 센서, 차량의 요레이트를 검출하는 요레이트 센서, 스티어링 휠의 회전과 조향각을 검출하는 조향각 센서를 포함할 수 있다. 거동 데이터는 차량 속도, 종가속도, 횡가속도, 조향각, 요레이트를 포함할 수 있다.
조향 장치(50)는 제어부(40)의 제어에 따라 차량의 주행 방향을 변경시킬 수 있다. 제동 장치(60)는 제어부(40)의 제어에 따라 차량의 바퀴를 제동시켜 차량을 감속시킬 수 있다. 가속 장치(70)는 제어부(40)의 제어에 따라 차량에 구동력을 제공하는 엔진 및/또는 구동모터를 구동하여 차량을 가속시킬 수 있다.
제어부(40)는 프로세서(41)와 메모리(42)를 포함할 수 있다.
제어부(40)는 하나 이상의 프로세서(41)를 포함할 수 있다. 제어부(40)에 포함되는 하나 이상의 프로세서(41)는 하나의 칩에 집적되는 것도 가능하고, 물리적으로 분리되는 것도 가능하다. 또한, 프로세서(41)와 메모리(42)가 단일 칩으로 구현될 수도 있다.
프로세서(41)는 카메라(10)의 영상 데이터와 레이더(20)의 레이더 데이터를 처리할 수 있다. 또한, 프로세서(41)는 조향 장치(50)를 제어하기 위한 조향 신호, 제동 장치(60)를 제어하기 위한 제동 신호 및 가속 장치(70)를 제어하기 위한 가속 신호를 생성할 수 있다.
예를 들면, 프로세서(41)는 카메라(10)의 영상 데이터를 처리하는 이미지 시그널 프로세서를 포함할 수 있고, 레이더(20)의 레이더 데이터를 처리하는 디지털 시그널 프로세서를 포함할 수 있으며, 조향 신호, 제동 신호 및 가속 신호를 생성하는 마이크로 컨트롤 유닛(Micro Control Unit, MCU)을 포함할 수 있다.
메모리(42)는 S램(S-RAM), D램(D-RAM) 등의 휘발성 메모리뿐만 아니라 플래시 메모리, 롬(Read Only Memory, ROM), 이피롬(Erasable Programmable Read Only Memory: EPROM) 등의 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다.
제어부(40)는 카메라(10) 및/또는 레이더(20)로부터 입력받은 타켓 정보를 이용하여 차량을 제어하기 위해서는, 예를 들어 레이더(20)가 차량의 주변에 존재하는 타켓을 정확히 인식하고, 정확한 타켓 정보를 출력할 필요가 있다.
이하에서는 레이더(20)의 기능을 모두 수행할 수 있는 레이더 장치(20)를 구체적으로 설명한다.
도 2는 실시예에 따른 레이더 장치의 제어블록도이다.
도 2를 참조하면, 레이더 장치(20)는 송신 안테나(21), 송신기(22), 수신 안테나(23), 수신기(24) 및 신호 처리기(25)를 포함할 수 있다.
송신기(22)는 레이더 신호를 생성하여 송신 안테나(21)를 통해 송신한다.
송신기(22)는 송신 안테나(21)를 통해 송신하는 레이더 신호를 생성할 수 있다. 송신기(22)는 송신 안테나(21)를 통해 송신되는 주파수 변조된 연속파(FMCW, Frequency Modulated Continuous Wave)를 생성할 수 있다.
수신기(24)는 오브젝트(OBJ)에서 반사된 레이더 신호를 수신 안테나(23)를 통해 수신한다.
수신기(24)는 수신 안테나(23)를 통해 레이더 신호를 수신하여 처리할 수 있다. 예를 들어, 수신기(24)는 수신된 레이더 신호를 기저대역(baseband) 신호로 변환시키고, 기저대역 신호를 증폭하고, 디지털 신호로 변환하기 위한 아날로그 디지털 컨버터(ADC, Analog Digital Converter) 등의 구성을 포함할 수 있다.
신호 처리기(25)는 송신기(22)가 레이더 신호가 생성하고 생성된 레이더 신호를 송신 안테나(21)를 통해 송신하도록 송신기(22)를 제어한다.
신호 처리기(25)는 수신기(24)로부터 수신된 레이더 신호를 처리한다.
예를 들면, 신호 처리기(25)는 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU) 또는 디지털 신호 프로세서(DSP)를 포함하는 개념으로 사용될 수 있다. 신호 처리기(25)는 하나 이상의 프로세서와 메모리를 포함할 수 있다. 하나 이상의 프로세서는 하나의 칩에 집적되는 것도 가능하고, 물리적으로 분리되는 것도 가능하다. 또한, 프로세서와 메모리가 단일 칩으로 구현될 수도 있다. 메모리는 S램(S-RAM), D램(D-RAM) 등의 휘발성 메모리뿐만 아니라 플래시 메모리, 롬(Read Only Memory, ROM), 이피롬(Erasable Programmable Read Only Memory: EPROM) 등의 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다.
신호 처리기(25)는 시간 영역에 따라 주파수가 선형적으로 변하는 주파수 변조된 연속신호(처프 신호)를 송신하고 주변의 객체로부터 반사된 수신 신호와 전송된 송신 신호의 일부를 혼합하여 얻은 주파수 차이 성분(비트 신호)을 기반으로 타켓의 오브젝트(OBJ)를 검출한다.
신호 처리기(25)는 타켓에서 반사된 지점에 해당하는 오브젝트(OBJ)에 기초하여 트랙(Track)을 생성하고, 일정한 조건에 기초하여 트랙을 클러스터링(Clustering)하고, 클러스터링 된 트랙에 대응되는 타켓의 타켓 정보를 출력할 수 있다.
도 3은 실시예에 따른 레이더 장치의 제어방법에 대한 제어흐름도이다.
도 3을 참조하면, 신호 처리기(25)는 송신 신호와 수신 신호에 따라 타켓의 오브젝트를 검출한다(100).
신호 처리기(25)는 복수의 스캔 동안 검출된 오브젝트를 누적한다(102).
신호 처리기(25)는 타켓의 진행방향을 추정한다(104).
도 4는 실시예에 따른 레이더 장치에서 타켓의 오브젝트를 누적하여 타켓의 진행방향을 판단하는 것을 도시한다.
도 4를 참조하면, 자차량(200)에 포함된 레이더 장치(20)는 일정한 감지 영역(210)을 통해 자차량(200)의 주변에 존재하는 타켓(300), 예를 들면 전방 차량을 감지할 수 있다.
한편, 레이더 장치(20)로부터 송신되는 송신 신호가 레이더 장치(20)의 감지 영역(210)에 포함되는 타켓(300)에 도달되고, 타켓(300) 각각에서 반사된 수신 신호가 다시 레이더 장치(20)에 수신되면, 타켓(300) 각각에 반사된 지점인 오브젝트들(310)이 생성된다. 레이더 장치(20)는 타켓(300) 각각에 대응되는 오브젝트들(310)의 거리 정보, 속도 정보, 각도 정보 등을 판단할 수 있다.
타켓(300)의 헤딩각도를 추정하기 위해, n-스캔 동안 누적된 타켓(300)의 오브젝트들(310, 320)을 누적한다.
n-스캔 동안 타켓(300)의 오브젝트들(310, 320)을 누적할 때, 먼저 타켓(300)의 진행 방향을 알기 위해 자차량(200)에 의한 움직임을 보상하여 글로벌 좌표계에서의 타켓(300)의 움직임을 추정한다. 레이더 장치(20)는 자차량(200)로부터 자차량(200)의 요레이트를 포함하는 거동 데이터를 제공받고, 이를 통해 자차량(200)에 의한 움직임을 보상할 수 있다.
도면부호 320는 n-스캔 동안 누적된 오브젝트(320)를 나타낸다. 도면부호 320는 자차량(200)의 움직임이 보상되고 n-스캔 동안 누적된 오브젝트(320)를 나타낸다. 도면부호 310는 현재 스캔에서 검출된 오브젝트를 나타낸다.
화살표 방향과 같이, 현재 스캔에서 검출된 오브젝트(310)와 현재 스캔 이전 스캔(n-스캔) 동안 누적된 오브젝트(320)로부터 타켓(300)의 진행방향을 추정할 수 있다.
n-스캔 이전의 누적 결과는 현재의 헤딩 각도를 추정하는 데 의미 있는 데이터가 아니기 때문에 추정에 사용하지 않는다.
한편, 레이더 장치(20)는 타켓(300)의 오브젝트들(310, 320)에 기초하여 트랙을 생성할 수 있다. 예를 들면, 오브젝트들 간의 거리에 따라 하나 이상의 트랙으로 생성할 수 있다. 레이더 장치(20)는 하나 이상의 트랙을 추적(Tracking)하여 추적된 트랙의 이동 방향, 트랙의 종방향 속력, 트랙의 횡방향 속력 등을 포함하는 트랙 특성을 추정하고, 추정된 트랙 특성에 기초하여 미리 설정된 클러스터링 조건을 만족하는 트랙을 클러스터링(Clustering)함으로써 타켓의 위치, 속도, 크기 등을 포함하는 타켓 정보를 결정할 수 있다. 이러한 타켓 정보로부터 타켓(300)의 진행방향을 알 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 신호 처리기(25)는 타켓의 진행방향에 따라 타켓의 헤딩각도(Heading angle)를 추정한다(106).
도 5는 실시예에 따른 레이더 장치에서 타켓의 헤딩각도를 추정하는 것을 도시한다.
도 5를 참조하면, 자차량(200)의 진행방향(x축)을 기준으로 한 극 좌표계에 추정된 타켓(300)의 진행방향(화살표 방향)을 투영함으로써 타켓(300)의 헤딩각도(θHA)를 추정할 수 있다. 타켓(300)의 헤딩각도(θHA)는 자차량(200)의 진행방향(x축)에 대한 타켓(300)의 진행방향(화살표 방향)의 각도이다.
다시 도 3을 참조하면, 신호 처리기(25)는 타켓이 차로 변경 중인지를 판단하기 위해 타켓의 헤딩각도와 컷 아웃 판단을 위한 헤딩각도 임계값을 비교한다(108).
도 6은 실시예에 따른 레이더 장치에서 타켓의 차로 변경 여부 및 차로 변경 방향을 판단하는 것을 도시한다.
도 6을 참조하면, 타켓(300)의 헤딩각도(θHA)를 이용하여 타켓(300)의 차로 변경 여부를 판단하기 위해서는 차로 변경 판단을 위한 헤딩 각도 임계값(Heading angle threshold)를 결정할 필요가 있다.
실질적인 차로 변경은, 차선(L1, L2)을 벗어날 정도의 타켓 속도와 헤딩 각도를 가져야 가능하다. 그러므로 차로 변경 여부를 판단하기 위한 헤딩 각도 임계값은 타켓 속도에 의해 결정될 수 있다. 즉, 헤딩 각도 임계값(θth > 0) 은 타켓 속도(vtgt)의 함수로 나타낼 수 있다. 차로 변경 판단 민감도에 따라 헤딩 각도 임계값은 변경될 수 있다.
예를 들면, 타켓(300)은 움직이면서 어느 정도 횡 이동을 하게 된다. 타켓(300)이 횡 이동을 할 때 타켓(300)의 속도에 따라 차선을 이탈하는 헤딩각도가 정해진다. 즉, 타켓(300)이 빠른 속도로 움직이면 헤딩각도가 적더라도 차선을 쉽게 이탈할 수 있다. 타켓(300)이 느리게 움직이면 헤딩각도가 커야만 차선을 이탈할 수 있다. 따라서, 타켓 속도에 따라 차선을 이탈하는 헤딩각도의 임계값이 정해질 수 있다.
타켓(300)의 헤딩각도(θHA)와 헤딩 각도 임계값(θth)을 비교함으로써 타켓(300)의 차로 변경에 대한 거동상태를 추정할 수 있다.
만약, 타켓(300)이 좌측으로 차로 변경 중이라면, θHA < -θth 의 조건을 만족한다.
한편, 타켓(300)이 우측으로 차로 변경 중이라면, θHA > θth 의 조건을 만족한다.
이외에는 타켓(300)이 현재 차선을 유지하며 주행 중인 것으로 추정할 수 있다.
따라서, 타켓(300)의 헤딩각도(θHA)와 헤딩 각도 임계값(θth)을 비교함으로써 타켓(300)의 차로 변경 여부 및 차로 변경 방향을 판단할 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 신호 처리기(25)는 타켓이 우측으로 차로 변경 중인지를 판단한다(110).
만약, 타켓이 우측으로 차로 변경 중이면(110, 예), 신호 처리기(25)는 타켓의 횡 위치가 우측으로 이동되도록 타켓의 오브젝트들 중 우측 오브젝트에 가중치를 부여한다(112).
신호 처리기(25)는 우측 오브젝트에 부여된 가중치를 적용하여 타켓의 횡 위치를 보정한다(114). 가중치 보정전의 타켓의 횡 위치를 가중치 보정 후의 타켓의 횡 위치로 보정한다.
한편, 타켓이 우측으로 차로 변경 중이 아니면(110, 아니오), 신호 처리기(25)는 좌측으로 차로 변경 중인지를 판단한다(116).
만약, 좌측으로 차로 변경 중이면(116, 예), 신호 처리기(25)는 타켓의 횡 위치가 좌측으로 이동되도록 타켓의 오브젝트들 중 좌측 오브젝트에 가중치를 부여한다(118).
신호 처리기(25)는 좌측 오브젝트에 부여된 가중치를 적용하여 타켓의 횡 위치를 보정한다(114).
한편, 좌측으로 차로 변경 중이 아니면(116, 아니오), 신호 처리기(25)는 타켓의 오브젝트에 가중치를 부여하지 않는다(120).
도 7은 실시예에 따른 레이더 장치에서 횡 위치 보정 전의 타켓의 횡 위치를 도시하고, 도 8은 실시예에 따른 레이더 장치에서 횡 위치 보정 후의 타켓의 횡 위치를 도시한다.
도 7 및 8을 참조하면, 타켓(300)이 좌우측 차선(L1, L2) 중 우측 차선(L1)을 이탈하여 우측으로 차로 변경 중인 상황이 나타나 있다.
도면부호 310은 현재 스캔 동안 검출된 타켓(300)의 오브젝트들을 나타내고, 330은 현재 스캔 동안 검출된 오브젝트들(310)로부터 추정된 타켓(300)의 횡 위치를 나타낸다.
타켓(300)이 우측으로 차로 변경을 시작하여 횡 위치가 변했음에도 타켓(300)의 후미의 모서리 중 자차량(200)의 레이더 장치(20)와 가까운 모서리 부근 감지 빈도수가 높게 나타난다. 이로 인해, 타켓(300)이 차로 변경 중이더라도 차로 변경에 의한 횡 위치 이동이 느리게 나타날 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 타켓(300)이 우측으로 차선 변경 중임에도 타켓(300)의 왼쪽 모서리 부분에서 오브젝트들(310)의 검출 빈도수가 높게 나타난다. 검출된 오브젝트들(310)이 횡 위치(330)에 대응하는 사각박스에 밀집된 형태로 나타난다. 검출된 오브젝트들(310)이 밀집된 형태로 나타나기 때문에 타켓(300)의 횡 위치(330)가 차선 중앙측에 존재할 확률이 차선 부근에 존재할 확률보다 높아진다. 이에 따라 타켓(300)의 횡 위치(330)가 실제보다 차선 중앙 쪽에 위치하는 것으로 판단될 수 있다. 이와 같이, 타켓(300)의 차로 변경시 높은 모서리 검출 빈도수로 인해 횡 위치의 정확도가 떨어지기 때문에 타켓(300)이 실제보다 느리게 횡이동하는 것으로 판단할 수 있어 차로 변경 판단이 늦어질 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 타켓(300)이 우측으로 차선 변경할 경우, 타켓(300)의 오브젝트들(310, 340) 중에서 상대적으로 우측에 위치한 오브젝트들(340)에 가중치를 부여함으로써 타켓(300)의 횡 위치(330)를 원래보다 우측으로 이동되게 보정할 수 있다.
따라서, 타켓(300)의 횡 위치(330)가 차선 부근에 존재할 확률이 차선 중앙측에 존재할 확률보다 높아지게 할 수 있어 타켓(300)의 횡 위치(330)를 실제 횡 위치로 정확히 판단할 수 있다. 즉, 타켓(300)의 오브젝트들 중에서 차로 변경 방향에 대응하는 오브젝트들에만 가중치를 선택적으로 부여함으로써 이전보다 더욱 정확한 횡 위치 추정이 가능하다. 이로 인해, 차로 변경 판단이 이전보다 빨리 이루어진다.
상기한 실시예에서는 레이더 장치(20)의 신호 처리기(25)가 타켓(300)의 횡 위치를 보정하는 것에 대하여 설명하고 있지만, 이에 한정되지 않으며, 운전자 보조 시스템의 제어부(40)가 신호 처리기(25)의 기능을 수행할 수 있다.
즉, 제어부(40)가 레이더 장치(20)에 의해 검출된 타켓의 오브젝트들을 복수의 스캔 동안 누적하고, 타켓의 진행방향을 추정하고, 타켓의 진행방향에 따라 타켓의 헤딩각도를 추정하고, 타켓의 헤딩각도와 컷 아웃 판단을 위한 헤딩각도 임계값을 비교하고, 비교 결과에 따라 차로 변경 여부 및 차로 변경 방향을 판단하고, 차로 변경 방향이 우측이면, 타켓의 횡 위치가 우측으로 이동되도록 타켓의 오브젝트들 중 우측 오브젝트에 가중치를 부여하고, 차로 변경 방향이 좌측이면, 타켓의 횡 위치가 좌측으로 이동되도록 타켓의 오브젝트들 중 좌측 오브젝트에 가중치를 부여하고, 차로 변경 방향에 부여된 가중치를 적용하여 타켓의 횡 위치를 보정할 수 있다.
한편, 전술한 제어부(신호처리기) 및/또는 그 구성요소는 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드/알고리즘/소프트웨어를 저장하는 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체와 결합된 하나 이상의 프로세서/마이크로프로세서(들)를 포함할 수 있다. 프로세서/마이크로프로세서(들)는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 저장된 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드/알고리즘/소프트웨어를 실행하여 전술한 기능, 동작, 단계 등을 수행할 수 있다.
상술한 제어부(신호처리기) 및/또는 그 구성요소는 컴퓨터로 읽을 수 있는 비 일시적 기록 매체 또는 컴퓨터로 읽을 수 있는 일시적인 기록 매체로 구현되는 메모리를 더 포함할 수 있다. 메모리는 전술한 제어부(신호처리기) 및/또는 그 구성요소에 의해 제어될 수 있으며, 전술한 제어부(신호처리기) 및/또는 그 구성요소에 전달되거나 그로부터 수신되는 데이터를 저장하도록 구성되거나 전술한 제어부(신호처리기) 및/또는 그 구성요소에 의해 처리되거나 처리될 데이터를 저장하도록 구성될 수 있다.
개시된 실시예는 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드/알고리즘/소프트웨어로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체는 프로세서/마이크로프로세서에 의해 읽혀질 수 있는 데이터를 저장할 수 있는 데이터 저장 장치와 같은 컴퓨터로 읽을 수 있는 비 일시적 기록 매체 일 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예로는 하드 디스크 드라이브(HDD), 솔리드 스테이트 드라이브(SSD), 실리콘 디스크 드라이브(SDD), 읽기 전용 메모리 (ROM), CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광학 데이터 저장 장치 등이 있다.
10: 카메라 20: 레이더
30: 거동 센서 40: 제어부
41: 프로세서 42: 메모리
50: 조향 장치 60: 제동 장치
70: 가속 장치

Claims (20)

  1. 송신 신호를 송신하는 송신기;
    타켓에서 반사된 수신 신호를 수신하는 수신기; 및
    상기 송신기 및 상기 수신기와 전기적으로 연결된 신호 처리기를 포함하고,
    상기 신호 처리기는, 상기 타켓에서 반사된 하나 이상의 지점에 해당하는 하나 이상의 오브젝트를 검출하고, 상기 검출된 하나 이상의 오브젝트를 근거로 상기 타켓의 헤딩각도를 추정하고, 상기 추정된 헤딩각도를 근거로 상기 타켓의 차로 변경 방향을 판단하고, 상기 판단된 차로 변경 방향을 근거로 상기 타켓의 횡위치를 보정하는 레이더 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 신호 처리기는 복수의 스캔 동안 검출된 오브젝트들을 누적하고, 상기 누적된 오브젝트들을 근거로 상기 타켓의 헤딩각도를 추정하는 레이더 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 신호 처리기는 복수의 스캔 동안 검출된 오브젝트들을 누적하고, 상기 누적된 오브젝트들을 근거로 상기 타켓의 진행방향을 추정하고, 상기 추정된 진행방향을 근거로 상기 타켓의 헤딩각도를 추정하는 레이더 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 신호 처리기는 상기 추정된 헤딩각도와 차로 변경 판단을 위한 헤딩각도 임계값을 비교하여 상기 타켓의 차로 변경 방향을 판단하는 레이더 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 신호 처리기는 상기 추정된 헤딩각도가 우측 차로 변경 판단을 위한 제1 헤딩각도 임계값보다 크면, 상기 타켓이 우측방향으로 차로 변경하는 것으로 판단하고, 상기 추정된 헤딩각도가 좌측 차로 변경 판단을 위한 제2 헤딩각도 임계값보다 크면, 상기 타켓이 좌측방향으로 차로 변경하는 것으로 판단하는 레이더 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 신호 처리기는 상기 타켓의 속도에 따라 상기 헤딩각도 임계값을 결정하는 레이더 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 신호 처리기는 상기 타켓의 속도가 증가하면 상기 헤딩각도 임계값이 감소되도록 상기 헤딩각도 임계값을 결정하는 레이더 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 신호 처리기는 상기 타켓의 속도가 감소하면 상기 헤딩각도 임계값이 증가되도록 상기 헤딩각도 임계값을 결정하는 레이더 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 신호 처리기는 상기 타켓의 횡위치가 상기 판단된 차로 변경 방향으로 이동하도록 상기 타켓의 횡위치를 보정하는 레이더 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 신호 처리기는 상기 판단된 차로 변경 방향에 따라 현재 검출된 복수의 오브젝트에 선택적으로 가중치를 부여하고, 상기 가중치가 부여된 오브젝트를 적용하여 상기 타켓의 횡위치를 보정하는 레이더 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 신호 처리기는 상기 판단된 차로 변경 방향이 우측 방향이면 현재 검출된 복수의 오브젝트 중 우측 방향의 오브젝트에 가중치를 부여하는 레이더 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 신호 처리기는 상기 판단된 차로 변경 방향이 좌측 방향이면 현재 검출된 복수의 오브젝트 중 좌측 방향의 오브젝트에 가중치를 부여하는 레이더 장치.
  13. 송신 신호를 송신하고,
    타켓에서 반사된 수신 신호를 수신하고,
    상기 타켓에서 반사된 하나 이상의 지점에 해당하는 하나 이상의 오브젝트를 검출하고,
    상기 검출된 하나 이상의 오브젝트를 근거로 상기 타켓의 헤딩각도를 추정하고,
    상기 추정된 헤딩각도를 근거로 상기 타켓의 차로 변경 방향을 판단하고,
    상기 판단된 차로 변경 방향을 근거로 상기 타켓의 횡위치를 보정하는 것을 포함하는 레이더 장치의 제어방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 헤딩각도를 추정하는 것은,
    복수의 스캔 동안 검출된 오브젝트들을 누적하고, 상기 누적된 오브젝트들을 근거로 상기 타켓의 진행방향을 추정하고, 상기 추정된 진행방향을 근거로 상기 타켓의 헤딩각도를 추정하는 것을 포함하는 레이더 장치의 제어방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 차로 변경 방향을 판단하는 것은,
    상기 추정된 헤딩각도와 차로 변경 판단을 위한 헤딩각도 임계값을 비교하여 상기 타켓의 차로 변경 방향을 판단하는 것을 포함하는 레이더 장치의 제어방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 차로 변경 방향을 판단하는 것은,
    상기 타켓의 속도에 따라 상기 헤딩각도 임계값을 결정하고,
    상기 추정된 헤딩각도와 상기 결정된 헤딩각도 임계값을 비교하여 상기 타켓의 차로 변경 방향을 판단하는 것을 포함하는 레이더 장치의 제어방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 타켓의 횡위치를 보정하는 것은,
    상기 타켓의 횡위치가 상기 판단된 차로 변경 방향으로 이동하도록 상기 타켓의 횡위치를 보정하는 것을 포함하는 레이더 장치의 제어방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 타켓의 횡위치를 보정하는 것은,
    상기 판단된 차로 변경 방향에 따라 현재 검출된 복수의 오브젝트에 선택적으로 가중치를 부여하고, 상기 가중치가 부여된 오브젝트를 적용하여 상기 타켓의 횡위치를 보정하는 것을 포함하는 레이더 장치의 제어방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 타켓의 횡위치를 보정하는 것은,
    상기 판단된 차로 변경 방향이 우측 방향이면 현재 검출된 복수의 오브젝트 중 우측 방향의 오브젝트에 가중치를 부여하고, 상기 판단된 차로 변경 방향이 좌측 방향이면 현재 검출된 복수의 오브젝트 중 좌측 방향의 오브젝트에 가중치를 부여하는 것을 포함하는 레이더 장치의 제어방법.
  20. 차량의 전방에 존재하는 타켓의 오브젝트를 검출하는 레이더 장치;
    상기 차량의 조향, 감속, 가속 중 적어도 하나를 수행하는 액추에이터; 및
    상기 레이더 장치와 전기적으로 연결된 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 레이더 장치를 통해 상기 타켓에서 반사된 하나 이상의 지점에 해당하는 하나 이상의 오브젝트를 검출하고, 상기 검출된 하나 이상의 오브젝트를 근거로 상기 타켓의 헤딩각도를 추정하고, 상기 추정된 헤딩각도와 차로 변경 판단을 위한 헤딩각도 임계값을 비교하여 차로 변경 방향을 판단하고, 상기 판단된 차로 변경 방향에 따라 상기 타켓의 횡위치를 보정하는 운전자 보조 시스템.
KR1020220032498A 2022-03-16 2022-03-16 레이더 장치 및 그 제어방법, 그리고 이를 포함하는 운전자 보조 시스템 KR20230135262A (ko)

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