KR20230171112A - 차량 및 그 제어 방법 - Google Patents

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권용석
전대석
성동현
안태근
위형종
이준호
김응서
이상민
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현대자동차주식회사
기아 주식회사
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Abstract

일 실시예에 따른 차량은 차량의 외부 시야를 가지도록 차량에 설치되고, 외부 시야에서 대상체를 감지하기 위한 라이다 데이터를 획득하는 라이다와 라이다 데이터를 처리하는 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 처리 결과에 기초하여 회피 제어 또는 경고 제어를 수행하는 제어부를 포함하고, 제어부는 차량의 전폭 내에서 차량의 이동 방향과 나란한 복수의 가상 라인을 생성하고, 라이다 데이터를 처리하여 대상체의 복수의 윤곽점을 획득하고, 복수의 가상 라인과 복수의 윤곽점 간의 중첩되는 교차점의 개수에 기초하여 회피 제어 또는 경고 제어를 위한 충돌 위험을 판단한다.

Description

차량 및 그 제어 방법{VEHICLE AND CONTROL METHOD THEREOF}
개시된 발명은 차량 및 그 제어 방법에 관한 발명으로, 더욱 상세하게는 이동체 이외의 장애물을 회피할 수 있는 차량 및 제어 방법에 관한 것이다.
최근 양산되는 차량은 운전자 보조 시스템(ADAS: Advanced Driver Assistance Systems)이 탑재되어 이동체나 장애물 등의 대상체를 감지하여 운전자에게 알려주거나 자동으로 회피 제어를 수행할 수 있다.
운전자 보조 시스템은 대상체를 감지하기 위하여 카메라나 레이더를 사용하여 영상 처리 및 센서 퓨전을 이용하지만 가드레일, 방호벽, 드럼 등과 같은 정지된 구조물에는 영상 처리에 한계가 있다.
한편, 라이다(Lidar)는 구조물에 따라 반사되어 돌아오는 시간이 다르므로 카메라로부터 얻기 어려운 3차원 영상을 구현할 수 있다. 만약, 라이다에서 획득한 정보를 효과적으로 활용하면 정지된 구조물을 정확히 파악하여 다양한 충돌 유형에 대비할 수 있고, 불필요한 회피 제어를 방지할 수 있다.
개시된 발명의 일 측면은 라이다를 효과적으로 활용할 수 있는 차량 및 그 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.
개시된 발명의 일 실시예에 따른 차량은 차량의 외부 시야를 가지도록 상기 차량에 설치되고, 상기 외부 시야에서 대상체를 감지하기 위한 라이다 데이터를 획득하는 라이다; 상기 라이다 데이터를 처리하는 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 처리 결과에 기초하여 회피 제어 또는 경고 제어를 수행하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 차량의 전폭 내에서 상기 차량의 이동 방향과 나란한 복수의 가상 라인을 생성하고, 상기 라이다 데이터를 처리하여 상기 대상체의 복수의 윤곽점을 획득하고, 상기 복수의 가상 라인과 상기 복수의 윤곽점 간의 중첩되는 교차점의 개수에 기초하여 상기 회피 제어 또는 상기 경고 제어를 위한 충돌 위험을 판단한다.
상기 제어부는, 상기 복수의 가상 라인에 대한 제1 방정식을 생성하고, 상기 윤곽점에 대한 제2 방정식을 생성하고, 상기 제1 방정식과 제2 방정식에 기초하여 교차점을 획득할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 획득된 교차점의 개수가 미리 정해진 개수 이상이면 제1 인덱스를 1 로 출력하고, 상기 획득된 교차점의 개수가 미리 정해진 개수 미만이면 상기 제1 인덱스를 0으로 출력할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 대상체의 복수의 윤곽점의 최저 높이 및 최대 높이를 획득하고, 상기 최저 높이가 상기 차량의 전고 길이보다 작거나, 상기 최대 높이가 미리 정해진 높이보다 크면 제2 인덱스를 1로 출력하고, 상기 최저 높이가 상기 차량의 전고 길이보다 크거나, 상기 최대 높이가 미리 정해진 높이보다 작으면 제2 인덱스를 0으로 출력할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제1 인덱스의 출력값 및 상기 제2 인덱스의 출력값이 모두 1 이면, 상기 회피 제어를 수행할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 교차점 개수가 복수 개이면, 복수의 교차점 중 상기 차량과 가장 가까운 최근접 교차점을 결정하고, 상기 최근접 교차점을 기준으로 상기 회피 제어를 수행할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 교차점의 개수가 복수 개 이면, 복수의 교차점 중 상기 차량과 가장 가까운 최근접 교차점을 결정하고, 상기 최근접 교차점에 대한 TTC(Time to Collision)을 획득하고, 상기 TTC가 미리 정해진 시간보다 작으면 제3 인덱스를 1로 출력하고, 상기 TTC가 미리 정해진 시간보다 크면 상기 제3 인덱스를 0으로 출력할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제1 인덱스의 출력값 및 상기 제3 인덱스의 출력값이 모두 1이면 상기 회피 제어를 수행할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 교차점의 개수가 복수 개 이면, 복수의 교차점 중 상기 차량과 가장 가까운 최근접 교차점을 결정하고, 상기 최근접 교차점에 대한 TTC(Time to Collision)을 획득하고, 상기 TTC가 미리 정해진 시간보다 작으면 제3 인덱스를 1로 출력하고, 상기 TTC가 미리 정해진 시간보다 크면 상기 제3 인덱스를 0으로 출력하고, 상기 제1 인덱스의 출력값, 상기 제2 인덱스의 출력값 및 상기 제3 인덱스의 출력값이 모두 1이면 상기 회피 제어를 수행할 수 있다.
상기 대상체는, 움직임이 감지되지 않는 정지한 장애물일 수 있다.
개시된 발명의 일 실시예에 따른 차량의 제어 방법은 라이다 데이터를 획득하는 라이다 및 상기 라이다 데이터에 기초하여 회피 제어 또는 경고 제어를 수행하는 제어부를 포함하고, 상기 차량의 전폭 내에서 상기 차량의 이동 방향과 나란한 복수의 가상 라인을 생성하는 단계; 상기 라이다 데이터를 처리하여 상기 대상체의 복수의 윤곽점을 획득하는 단계; 상기 복수의 가상 라인과 상기 복수의 윤곽점 간의 중첩되는 교차점의 개수를 획득하는 단계; 및 상기 중첩되는 교차점 개수에 기초하여 상기 회피 제어 또는 상기 경고 제어를 위한 충돌 위험을 판단하는 단계;를 포함한다.
일 실시예에 따른 차량의 제어 방법은, 상기 복수의 가상 라인에 대한 제1 방정식을 생성하고, 상기 윤곽점에 대한 제2 방정식을 생성하고, 상기 제1 방정식과 제2 방정식에 기초하여 교차점을 획득하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 차량의 제어 방법은, 상기 획득된 교차점의 개수가 미리 정해진 개수 이상이면 제1 인덱스를 1 로 출력하고, 상기 획득된 교차점의 개수가 미리 정해진 개수 미만이면 상기 제1 인덱스를 0으로 출력하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 차량의 제어 방법은, 상기 대상체의 복수의 윤곽점의 최저 높이 및 최대 높이를 획득하고, 상기 최저 높이가 상기 차량의 전고 길이보다 작거나, 상기 최대 높이가 미리 정해진 높이보다 크면 제2 인덱스를 1로 출력하고, 상기 최저 높이가 상기 차량의 전고 길이보다 크거나, 상기 최대 높이가 미리 정해진 높이보다 작으면 제2 인덱스를 0으로 출력하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 충돌 위험을 판단하는 단계는, 상기 제1 인덱스의 출력값 및 상기 제2 인덱스의 출력값이 모두 1 이면, 상기 회피 제어를 수행하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 충돌 위험을 판단하는 단계는, 상기 교차점 개수가 복수 개이면, 복수의 교차점 중 상기 차량과 가장 가까운 최근접 교차점을 결정하고, 상기 최근접 교차점을 기준으로 상기 회피 제어를 수행하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 차량의 제어 방법은, 상기 교차점의 개수가 복수 개 이면, 복수의 교차점 중 상기 차량과 가장 가까운 최근접 교차점을 결정하고, 상기 최근접 교차점에 대한 TTC(Time to Collision)을 획득하고, 상기 TTC가 미리 정해진 시간보다 작으면 제3 인덱스를 1로 출력하고, 상기 TTC가 미리 정해진 시간보다 크면 상기 제3 인덱스를 0으로 출력하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 충돌 위험을 판단하는 단계는, 상기 제1 인덱스의 출력값 및 상기 제3 인덱스의 출력값이 모두 1이면 상기 회피 제어를 수행하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 차량의 제어 방법은, 상기 교차점의 개수가 복수 개 이면, 복수의 교차점 중 상기 차량과 가장 가까운 최근접 교차점을 결정하고, 상기 최근접 교차점에 대한 TTC(Time to Collision)을 획득하고, 상기 TTC가 미리 정해진 시간보다 작으면 제3 인덱스를 1로 출력하고, 상기 TTC가 미리 정해진 시간보다 크면 상기 제3 인덱스를 0으로 출력하고, 상기 제1 인덱스의 출력값, 상기 제2 인덱스의 출력값 및 상기 제3 인덱스의 출력값이 모두 1이면 상기 회피 제어를 수행하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 대상체는, 움직임이 감지되지 않는 정지한 장애물일 수 있다.
개시된 발명의 일 측면에 따르면 비정형적인 장애물을 제어 대상에 포함시키므로 정밀한 회피 제어를 수행할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 차량의 제어 블록도를 도시한다.
도 2는 일 실시예에 따른 차량에 포함된 카메라, 레이더 및 라이다의 검출 영역을 도시한다.
도 3은 일 실시예에 따른 차량의 제어 방법의 순서도이다.
도 4a는 복수의 가상 라인과 복수의 윤곽점을 도시하고, 도 4b는
도 5는 교차점 획득을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 획득한 교차점의 일 예를 도시한다.
도 7은 대상체의 높이 및 높이 오프셋을 설명하기 위한 도면이다.
도 8 및 도 9는 교차점의 개수에 따른 충돌 가능성을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 높이 오프셋에 따른 충돌 가능성을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 최근접 교차점에 대한 TTC에 따른 충돌 가능성을 설명하기 위한 도면이다.
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.
제 1, 제 2 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.
이하 첨부된 도면들을 참고하여 개시된 발명의 작용 원리 및 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 차량의 제어 블록도를 도시하고, 도 2는 일 실시예에 따른 차량에 포함된 카메라, 레이더 및 라이다의 검출 영역을 도시한다.
차량(1)은 운전자 보조 시스템(100), 제동 장치(160) 및 조향 장치(170)를 포함한다.
제동 장치(160)는 제동 페달을 통한 운전자의 제동 의지 및/또는 차륜들의 슬립(slip) 및/또는 운전자 보조 시스템(100)의 데이터 처리 결과에 응답하여 차량(1)의 차륜을 일시적으로 제동할 수 있다.
조향 장치(170)는 스티어링 휠을 통한 운전자의 조향 의지 및/또는 운전자 보조 시스템(100)의 데이터 처리 결과에 응답하여 차량(1)의 진행 방향을 일시적 또는 지속적으로 제어할 수 있다.
운전자 보조 시스템(100)은 운전자가 차량(1)을 조작(구동, 제동, 조향)하는 것을 보조할 수 있다. 예를 들어, 운전자 보조 시스템(100)은 차량(1) 주변의 환경(예를 들어, 다른 차량, 보행자, 사이클리스트(cyclist), 차선, 도로 표지판 등)을 감지하고, 감지된 환경에 응답하여 차량(1)의 구동 및/또는 제동 및/또는 조향을 제어할 수 있다. 이하에서, 대상체는 주변의 환경 중에서 주행 중인 차량(1)과 충돌할 수 있는 물체인 다른 차량, 사이클리스트 등을 모두 포함한다.
제어부(150)는 차량용 통신 네트워크(NT)를 통하여 구동 제어 신호, 제동 신호 및 조향 신호를 제동 장치(160) 및/또는 조향 장치(170)에 전송할 수 있다.
운전자 보조 시스템(100)은 운전자에게 다양한 기능을 제공할 수 있다. 예를 들어, 운전자 보조 시스템(100)은 차선 이탈 경고(Lane Departure Warning, LDW)와, 차선 유지 보조(Lane Keeping Assist, LKA)와, 상향등 보조(High Beam Assist, HBA)와, 자동 긴급 제동(Autonomous Emergency Braking, AEB)과, 교통 표지판 인식(Traffic Sign Recognition, TSR)과, 스마트 크루즈 컨트롤(Smart Cruise Control, SCC)과, 사각지대 감지(Blind Spot Detection, BSD) 등을 제공할 수 있다.
운전자 보조 시스템(100)는 전방 카메라(110), 전방 레이더(120), 복수 개의 코너 레이더(130: 131, 132, 133, 134)를 포함할 수 있다.
전방 카메라(110)는 전방을 향하는 시야(field of view) (110a, 도 2 참조)를 확보하기 위해 차량(1)의 프론트 윈드 쉴드에 설치될 수 있다. 전방 카메라는 차량(1)의 전방을 촬영하고, 차량(1) 전방의 영상 데이터를 획득할 수 있다. 전방 카메라(110)는 전방 시야에서 이동하는 대상체를 감지하거나, 전측방 시야에 있는 인접 차로에서 주행 중인 대상체를 감지할 수 있다. 차량(1) 전방의 영상 데이터는 차량(1) 전방에 위치하는 다른 차량, 보행자, 사이클리스트, 차선, 연석, 가드레일, 가로수 및 가로등 중 적어도 하나에 관한 위치 정보를 포함할 수 있다.
차량(1)에는 측방 카메라(미도시)가 추가적으로 설치될 수 있으며, 측방 카메라는 차량(1)의 B 필러 측에 설치될 수 있다. 측방 카메라는 차량(1)의 측방을 촬영하여, 차량(1) 측방의 영상 데이터를 획득할 수 있다.
전방 레이더(120)는 차량(1)의 전방을 향하는 감지 시야(field of sensing) (120a)을 가질 수 있다. 전방 레이더(120)는 예를 들어 차량(1)의 그릴(grille) 또는 범퍼(bumper)에 설치될 수 있다.
전방 레이더(120)는 차량(1)의 전방을 향하여 송신 전파를 방사하는 송신 안테나(또는 송신 안테나 어레이)와, 장애물에 반사된 반사 전파를 수신하는 수신 안테나(또는 수신 안테나 어레이)를 포함할 수 있다.
전방 레이더(120)는 송신 안테나에 의한 송신된 송신 전파와 수신 안테나에 의하여 수신된 반사 전파로부터 전방 레이더 데이터를 획득할 수 있다.
전방 레이더 데이터는 차량(1) 전방에 위치하는 대상체 즉, 다른 차량 또는 보행자 또는 사이클리스트에 관한 위치 정보 및 속도 정도를 포함할 수 있다.
전방 레이더(120)는 송신 전파와 반사 전파 사이의 위상 차이(또는 시간 차이)에 기초하여 장애물까지의 상대 거리를 산출하고, 송신 전파와 반사 전파 사이의 주파수 차이에 기초하여 장애물의 상대 속도를 산출할 수 있다. 전방 레이더(120)는 전방 레이더 데이터를 제어부(150)로 전달할 수 있다.
복수 개의 코너 레이더(130)는 차량(1)의 전방 우측에 설치되는 제1 코너 레이더(131)와, 차량(1)의 전방 좌측에 설치되는 제2 코너 레이더(132)와, 차량(1)의 후방 우측에 설치되는 제3 코너 레이더(133)와, 차량(1)의 후방 좌측에 설치되는 제4 코너 레이더(134)를 포함한다.
제1 코너 레이더(131)는 차량(1)의 전방 우측을 향하는 감지 시야(131a)를 가질 수 있다. 제1 코너 레이더(131)는 차량(1)의 전방 범퍼의 우측에 설치될 수 있다.
제2 코너 레이더(132)는 차량(1)의 전방 좌측을 향하는 감지 시야(132a)를 가질 수 있으며, 차량(1)의 전방 범퍼의 좌측에 설치될 수 있다.
제3 코너 레이더(133)는 차량(1)의 후방 우측을 향하는 감지 시야(133a)를 가질 수 있으며, 차량(1)의 후방 범퍼의 우측에 설치될 수 있다.
제4 코너 레이더(134)는 차량(1)의 후방 좌측을 향하는 감지 시야(134a)를 가질 수 있으며, 차량(1)의 후방 범퍼의 좌측에 설치될 수 있다.
제1, 제2, 제3 및 제4 코너 레이더들(131, 132, 133, 134) 각각은 송신 안테나와 수신 안테나를 포함할 수 있다.
제1, 제2, 제3 및 제4 코너 레이더들(131, 132, 133, 134)은 각각 제1 코너 레이더 데이터와 제2 코너 레이더 데이터와 제3 코너 레이더 데이터와 제4 코너 레이더 데이터를 획득할 수 있다.
제1 코너 레이더 데이터는 차량(1) 전방 우측에 위치하는 대상체에 관한 거리 정보 및 속도 정도를 포함할 수 있다.
제2 코너 레이더 데이터는 차량(1) 전방 좌측에 위치하는 대상체에 관한 거리 정보 및 속도 정도를 포함할 수 있다.
제3 및 제4 코너 레이더 데이터는 차량(1) 후방 우측 및 차량(1) 후방 좌측에 위치하는 대상체의 거리 정보 및 속도 정보를 포함할 수 있다.
제1, 제2, 제3 및 제4 코너 레이더들(131, 132, 133, 134)은 각각 제1, 제2, 제3 및 제4 코너 레이더 데이터를 제어부(150)로 전달할 수 있다.
코너 라이다(140: 141, 142)는 차량(1)의 외부 시야를 가지도록 차량(1)에 설치될 수 있다. 예를 들어, 라이다(140)는 프런트 범퍼, 라디에이터 그릴, 후드, 루프, 도어, 사이드 미러, 테일 게이트, 트렁크 리드 또는 휀더에 장착될 수 있다. 도 2에 도시된 형태와 달리, 코너 라이다(140)는 코너 측에 마련되지 차량(1)의 중심축 중 어느 한 곳에 마련되어 단일 센서로 마련될 수 있음은 물론이다.
코너 라이다(140)는 차량(1)의 전방 우측에 설치되는 제1 코너 라이다(141)와, 차량(1)의 전방 좌측에 설치되는 제2 코너 라이다(142)를 포함한다.
코너 라이다(140)는 객체의 외부 표면들 상의 수많은 점(point)들에 대한 데이터를 수신할 수 있으며, 이러한 점들에 대한 데이터의 집합인 점구름 데이터를 획득하고, 점구름 데이터에 기초한 라이다 데이터를 제어부(150)에 제공한다.
제어부(150)는 전방 카메라(110)의 영상 데이터와 전방 레이더(120)의 전방 레이더 데이터와 복수의 코너 레이더들(130)의 코너 레이더 데이터와 코너 라이다(140)의 라이다 데이터를 처리하고, 제동 장치(160) 및/또는 조향 장치(170)를 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.
제어부(150)는 전방 카메라(110)의 영상 데이터를 처리하는 프로세서(151)인 이미지 시그널 프로세서 및/또는 레이더들(120, 130)의 레이더 데이터를 처리하는 디지털 시그널 프로세서 및/또는 제동 신호를 생성하는 마이크로 컨트롤 유닛(Micro Control Unit, MCU)를 포함할 수 있다.
제어부(150)는 충돌 방지 모드의 수행 시 전방 카메라(110)에 의해 획득된 영상 정보에 기초하여 영상 내에서 대상체들을 식별하고 식별된 오브젝트들의 정보와 메모리(152)에 저장된 오브젝트 정보를 비교하여 영상 내의 오브젝트들이 고정 상태의 장애물인지, 이동 상태의 장애물인지를 판단하는 것도 가능하다.
제어부(150)는 라이다 데이터에 기초하여 차량(1) 전방의 장애물들(예를 들어, 다른 차량, 보행자, 사이클리스트, 연석, 가드레일, 가로수, 가로등 등)을 감지할 수 있다.
메모리(152)는 영상 데이터를 처리하기 위한 프로그램 및/또는 데이터와, 레이더 데이터를 처리하기 위한 프로그램 및/또는 데이터와, 프로세서(151)가 제동 신호 및/또는 경고 신호를 생성하기 위한 프로그램 및/또는 데이터를 저장할 수 있다.
메모리(152)는 전방 카메라(110)로부터 수신된 영상 데이터 및/또는 레이더들(120, 130)로부터 수신된 레이더 데이터를 임시로 기억하고, 메모리(152)의 영상 데이터 및/또는 레이더 데이터의 처리 결과를 임시로 기억할 수 있다.
메모리(152)는 캐쉬, ROM(Read Only Memory), PROM(Programmable ROM), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM) 및 플래시 메모리(Flash memory)와 같은 비휘발성 메모리 소자 또는 RAM(Random Access Memory)과 같은 휘발성 메모리 소자 또는 하드디스크 드라이브(HDD, Hard Disk Drive), CD-ROM과 같은 저장 매체 중 적어도 하나로 구현될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
한편, 이상에서는 개시된 발명이 구현되기 위한 구성 및 각 구성 별 동작에 대해 설명하였다. 이하에서는, 상술한 구성들을 토대로 이동체가 아닌 장애물 등에 대해 다양한 회피 제어를 수행하기 위한 실시예들을 설명한다.
도 3은 일 실시예에 따른 차량의 제어 방법의 순서도이고, 도 4는 복수의 가상 라인과 복수의 윤곽점을 도시하고, 도 5는 교차점 획득을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 획득한 교차점의 일 예를 도시하고, 도 7은 대상체의 높이 및 높이 오프셋을 설명하기 위한 도면이다. 도 3에 대한 설명은 도 4 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명한다.
주행 중이 차량(1)은 전방에서 대상체를 감지한다(301). 여기서, 차량(1)이 감지하는 대상체는 다른 차량과 같은 정형적인 충돌 회피 대상이 아니라, 가드레일, 방호벽, 드럼 등과 같은 정지된 비정형적인 구조물 등을 가리킨다. 즉, 일 실시예에 따른 대상체는 움직임이 감지되지 않은 정지한 장애물일 수 있다.
한편, 대상체를 감지하는 주체는 전방 카메라(110), 전방 레이더(120), 코너 레이더(130) 및 코너 라이다(140) 중 적어도 하나 이상일 수 있다. 예를 들어, 차량(1)은 전방 카메라(110)를 통하여 전방에서 감지된 대상체가 다른 차량과 같은 정형적인 충돌 회피 대상이 아니면 코너 라이다(140)를 통해 라이다 데이터를 획득하여 제어부(150)에 전달한다.
제어부(150)는 차량(1)의 전폭 내에서 차량(1)의 이동 방향과 나란한 복수의 가상 라인을 생성하고 복수의 가상 라인에 대한 제1 방정식을 생성한다(302).
도 4a를 참조하면, 제어부(150)는 전폭의 범위 내에서 일정 간격에 따른 11개의 복수의 가상 라인을 생성할 수 있다. 도시된 바와 달리, 가상 라인의 개수는 설정 및 전폭 길이에 따라 11 개 보다 적거나 많이 생성될 수 도 있다. 도 4a 및 도 5에서 X 축은 차량(1)에 대한 종방향 상대 거리를 가리키며, Y 축은 차량(1)에 대한 횡방향 상대 거리를 가리킨다.
복수의 가상 라인은 추후 대상체와 중첩되는지 판단하기 위한 전제로 제1 방정식에 따라 구현될 수 있다. 여기서, 제1 방정식은 원의 방정식을 참조하여 아래의 수학식에 따라 구현될 수 있다.
[수학식 1]
x2 + (y-ρ+n)2 = ρ2 , (ρ = 차량의 회전 반경, n = 원점으로부터 가상 라인의 위치)
예를 들어, 6 번의 가상 라인에 대한 제1 방정식은 x2 + (y-ρ)2 = ρ2 으로 정의될 수 있고, 차량(1)의 전폭이 2m 인것으로 가정하면, 1 번의 가상 라인에 대한 제1 방정식은 x2 + (y-ρ-1)2 = (ρ+1)2으로 정의될 수 있고, 11 번의 가상 라인에 대한 제1 방정식은 x2 + (y-ρ+1)2 = (ρ-1)2 으로 정의될 수 있다.
차량(1)이 직진으로 주행하는 경우 ρ(회전 반경)에 0 이 적용된다. 이와 달리, 차량(1)이 곡선으로 주행하는 경우 차량(1)의 속도, 축간 거리(Wheel base)와 조향각(Steering angle)을 통해 ρ(회전 반경)을 도출해야 한다. 차량(1)이 곡선으로 주행할 때, 제어부(150)는 아래의 수학식 2를 참조하여 가변적인 가상 라인에 대한 방정식을 도출할 수 있다.
[수학식 2]
( = 차량의 속도, L: 축간 거리, = 조향각)
또한, 제어부(150)는 대상체의 윤곽점을 획득하고, 윤곽점에 대한 제2 방정식을 생성한다(303). 대상체의 윤곽점(Contour Point)은 차량의 일정한 높이에서 바라본 대상체의 측면에 대한 등고선 상에 있는 점을 가리킨다. 즉, 제어부(150)는 등고선 상에 있는 복수의 윤곽점에 대한 좌표값(x, y)를 생성한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 대상체에 대한 복수의 윤곽점이 생성되면(10 개), 제어부(150)는 윤곽점에 대한 제2 방정식을 생성한다.
제2 방정식은 인접한 2 개의 윤곽점을 기초로 1차원 직선 방정식을 참조하여 아래의 수학식 3에 따라 구현될 수 있다.
[수학식 3]
예를 들어, 1 번 윤곽점과 2 번 윤곽점 간의 제2 방정식은 으로 정의될 수 있다.
한편, 제어부(150)는 제1 방정식과 제2 방정식을 모두 획득하면, 제1 방정식과 제2 방정식 간의 교차점을 획득한다(304).
제어부(150)는 제1 방정식과 제2 방정식 간의 연립 관계에서 해를 구하여 교차점의 존재를 판단할 수 있다.
예를 들어, 6 번째 가상 라인에 대한 제1 방정식에 y12, y23, …, y91 윤곽점의 제2 방정식을 대입하여 해를 구할 수 있다.
제어부(150)는 연립 관계에서 해가 있는 경우에는 교차점이 존재하는 것으로 판단하고, 해가 없는 경우에는 교차점이 존재하지 않는 것으로 판단한다.
이러한 과정은 1 ~ 11 번째 가상 라인에 대해 모두 수행될 수 있다. 도 6을 참조하면 1 ~ 11 번째 가상 라인에 대해 모든 해를 구하여 교차점의 존재를 판단한 도표를 나타낸다.
제1 방정식과 제2 방정식 간의 관계를 통해 교차점을 도출함으로써 대상체와 차량(1)의 예상 경로와의 중첩 정도를 추정할 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 10 번째 및 11 번째 가상 라인을 제외한 나머지 가상 라인에서는 교차점이 존재하므로 대상체와의 중첩 가능성은 약 80%로 추정된다.
일 실시예에 따르면, 제어부(150)는 교차점 개수가 미리 정해진 개수 이상이면 대상체와 충돌 가능성이 있는 것으로 판단하고, 회피 제어가 수행되도록 차량(1)을 제어할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따르면, 교차점의 개수가 미리 정해진 개수 이상이면 제1 인덱스를 1 로 출력하고, 교차점의 개수가 미리 정해진 개수 미만이면 제1 인덱스를 0 으로 출력할 수 있다. 이 때, 제1 인덱스는 대상체의 충돌 가능성을 판단하고 회피 제어를 개시할 수 있는 하나의 조건에 해당한다.
한편, 제어부(150)는 제1 인덱스와 함께 또는 별개로 제2 인덱스를 출력하여 출력값을 토대로 제어 조건에 반영할 수 있다.
제어부(150)는 대상체의 높이 정보에 기초하여 제2 인덱스의 출력값을 결정한다(306).
제어부(150)는 대상체의 복수의 윤곽점 중에서 최저 높이 및 최대 높이를 획득하고, 최저 높이가 차량(1)의 전고 길이보다 작거나, 최대 높이가 미리 정해진 높이보다 크면 제2 인덱스를 1로 출력할 수 있다. 예를 들어, 대상체의 최저 높이가 차량(1)의 전고 길이보다 작으면 차량(1)은 대상체 아래로 통과할 수 없다. 미리 정해진 높이는 지면과 차량(1)의 하부 면과의 간격일 수 있다. 만약, 대상체의 최대 높이가 차량(1)의 하부 면과의 간격보다 높으면 차량(1)은 대상체 위로 통과할 수 없다. 이러한 점을 반영하여 제2 인덱스의 출력값을 결정할 수 있다.
반대로, 제어부(150)는 최저 높이가 차량(1)의 전고 길이보다 크거나, 최대 높이가 미리 정해진 높이보다 작으면 제2 인덱스를 0으로 출력할 수 있다. 예를 들어, 대상체의 최저 높이가 차량(1)의 전고 길이보다 높으면 차량(1)은 대상체 아래로 통과할 수 있다. 이는, 차량(1)이 교량 같은 구조물을 통과할 때를 예로 들 수 있다. 또한, 대상체의 최대 높이가 차량(1)의 하부 면과의 간격보다 낮으면 차량(1)은 대상체 위로 충분히 통과할 수 있다. 이는, 차량(1)이 작은 돌멩이와 같은 장애물을 쉽게 통과할 수 있는 경우이다.
도 7에 도시된 바와 같은 구조물에서 대상체의 최저 높이(Z_offset)이 충분하면 차량(1)은 그 아래로 통과할 수 있다. 또한, 대상체의 최대 높이(Z)가 차량(1)의 하부면 보다 낮은 위치이면 차량(1)은 그 위로 충분히 통과할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 인덱스의 출력값 및 제2 인덱스의 출력값이 모두 1 이면 대상체에 대한 회피 제어를 수행하도록 차량(1)을 제어할 수 있다.
한편, 제어부(150)는 제1 인덱스 및/또는 제2 인덱스와 함께 또는 별개로 제3 인덱스를 출력하여 출력값을 토대로 제어 조건에 반영할 수 있다.
제어부(150)는 최근접 교차점에 대한 TTC(Time to Collision)을 연산하고, 임계 시간과 TTC 간의 비교에 기초하여 제3 인덱스의 출력값을 결정할 수 있다(307).
제어부(150)는 교차점의 개수가 복수 개이면, 복수의 교차점 중 차량(1)과 가장 가까운 최근접 교차점을 결정하고, 최근접 교차점에 대한 TTC(Time to Collision)을 획득하고, TTC가 미리 정해진 시간보다 작으면 제3 인덱스를 1로 출력하고, TTC가 미리 정해진 시간보다 크면 상기 제3 인덱스를 0으로 출력할 수 있다.
한편, 제3 인덱스를 출력하기 위한 기준값은 차량(1)의 전폭 상의 위치에 따라 다른 값을 가질 수 있다. 기준값인 미리 정해진 시간은 차량(1)의 전폭 상에서 중앙에 가까울수록 상대적으로 큰 값으로 설정될 수 있고, 중앙에서 멀어질수록 미리 정해진 시간은 상대적으로 큰 값으로 설정되어 민감 제어를 방지할 수 있다. 즉, 미리 정해진 시간은 차량(1)의 횡 위치에 따라 서로 다른 값을 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(150)는 교차점이 복수 개이면 복수의 교차점 중 차량(1)과 가장 가까운 최근접 교차점을 결정하고, 최근접 교차점을 기준으로 회피 제어를 수행하도록 차량(1)을 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면 제어부(150)는 제1 인덱스의 출력값 및 제3 인덱스의 출력값이 모두 1 이면 회피 제어를 수행하도록 차량(1)을 제어할 수 있다.
한편, 제어부(150)는 제1 인덱스, 제2 인덱스 및 제3 인덱스 중 적어도 하나의 출력값을 산출하고(308), 출력값에 기초하여 회피 제어를 수행한다(309).
즉, 제어부(150)는 회피 제어를 수행하기 위한 전제로 충돌 위험을 판단하며, 충돌 위험을 판단하기 위한 기준으로써, 복수의 가상 라인과 상기 복수의 윤곽점 간의 중첩되는 교차점의 개수를 고려한다. 제어부(150)는 회피 제어 이외에도 운전자에게 충돌 위험을 알리기 위한 경고 제어를 수행할 수 있다.
제어부(150)는 제1 인덱스, 제2 인덱스 및 제3 인덱스 중 적어도 하나가 1의 출력값을 가지면 대상체와의 충돌을 방지하기 위한 회피 제어를 수행할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(150)는 제1 인덱스의 출력값, 제2 인덱스의 출력값 및 제3 인덱스의 출력값이 모두 1이면 상기 회피 제어를 수행할 수 있다.
도 8 및 도 9는 교차점의 개수에 따른 충돌 가능성을 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 도 3의 301 단계 내지 305 단계를 수행한 결과, 제1 인덱스는 1 로 출력될 것으로 예상된다. 또한, 대상체의 최대 높이와 최저 높이를 고려하면 제2 인덱스도 1로 출력될 것으로 예상된다. 또한, 최근접 교차점에 대한 충돌이 예상되어 제3 인덱스도 1로 출력될 것으로 예상되며, 상술한 제어 조건에 따라 대상체를 회피 하기 위한 FCA 등의 제어가 작동될 것이다.
도 9를 참조하면, 도 3의 301 단계 내지 305 단계를 수행한 결과 교차점의 개수가 미리 정해진 개수에 만족하지 못하여 제1 인덱스는 0으로 출력될 것으로 예상된다. 이 때, 제2 인덱스와 제3 인덱스가 1로 출력될 수 도 있지만, 대상체와 중첩되는 부분이 상대적으로 적으므로 도 8의 경우와 달리 회피 제어가 수행되지 않을 수 있다.
도 10을 참조하면, 제1 인덱스가 1로 출력될 것으로 예상되지만 대상체의 최저 높이가 차량(1)의 전고보다 높으므로 제2 인덱스는 0으로 출력될 것이다. 따라서, 개시된 발명에 따른 제어 조건에 만족하지 않으므로 회피 제어가 수행되지 않을 것이다.
도 11은 최근접 교차점에 대한 TTC에 따른 충돌 가능성을 설명하기 위한 도면이다. 만약, 전방 레이더에 의해 러버콘을 감지할 경우 민감 작동 및 오작동이 발생하기 쉽다. 그러나, 개시된 발명에 따르면, 301 단계 내지 305 단계를 수행하여 제1 인덱스의 출력값을 1로 획득될 수 있고, 러버콘의 최대 높이 및 최저 높이에 따라 제2 인덱스의 출력값은 1로 획득될 수 있다. 또한, 최근접한 러버콘과 관계에서 충돌 가능성이 있으므로, 제3 인덱스의 출력값도 1로 획득될 수 있어 상술한 제어 조건에 따라 대상체를 회피 하기 위한 FCA 등의 제어가 작동될 것이다.
한편, 개시된 실시예들은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 저장하는 기록매체의 형태로 구현될 수 있다. 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행되었을 때, 프로그램 모듈을 생성하여 개시된 실시예들의 동작을 수행할 수 있다. 기록매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로 구현될 수 있다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 컴퓨터에 의하여 해독될 수 있는 명령어가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래시 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다.
이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.

Claims (20)

  1. 차량의 외부 시야를 가지도록 상기 차량에 설치되고, 상기 외부 시야에서 대상체를 감지하기 위한 라이다 데이터를 획득하는 라이다;
    상기 라이다 데이터를 처리하는 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 처리 결과에 기초하여 회피 제어 또는 경고 제어를 수행하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 차량의 전폭 내에서 상기 차량의 이동 방향과 나란한 복수의 가상 라인을 생성하고, 상기 라이다 데이터를 처리하여 상기 대상체의 복수의 윤곽점을 획득하고, 상기 복수의 가상 라인과 상기 복수의 윤곽점 간의 중첩되는 교차점의 개수에 기초하여 상기 회피 제어 또는 상기 경고 제어를 위한 충돌 위험을 판단하는 차량.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 가상 라인에 대한 제1 방정식을 생성하고, 상기 윤곽점에 대한 제2 방정식을 생성하고, 상기 제1 방정식과 제2 방정식에 기초하여 교차점을 획득하는 차량.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 획득된 교차점의 개수가 미리 정해진 개수 이상이면 제1 인덱스를 1 로 출력하고, 상기 획득된 교차점의 개수가 미리 정해진 개수 미만이면 상기 제1 인덱스를 0으로 출력하는 차량.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 대상체의 복수의 윤곽점의 최저 높이 및 최대 높이를 획득하고,
    상기 최저 높이가 상기 차량의 전고 길이보다 작거나, 상기 최대 높이가 미리 정해진 높이보다 크면 제2 인덱스를 1로 출력하고,
    상기 최저 높이가 상기 차량의 전고 길이보다 크거나, 상기 최대 높이가 미리 정해진 높이보다 작으면 제2 인덱스를 0으로 출력하는 차량.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 인덱스의 출력값 및 상기 제2 인덱스의 출력값이 모두 1 이면, 상기 회피 제어를 수행하는 차량.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 교차점 개수가 복수 개이면, 복수의 교차점 중 상기 차량과 가장 가까운 최근접 교차점을 결정하고, 상기 최근접 교차점을 기준으로 상기 회피 제어를 수행하는 차량.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 교차점의 개수가 복수 개 이면, 복수의 교차점 중 상기 차량과 가장 가까운 최근접 교차점을 결정하고, 상기 최근접 교차점에 대한 TTC(Time to Collision)을 획득하고,
    상기 TTC가 미리 정해진 시간보다 작으면 제3 인덱스를 1로 출력하고,
    상기 TTC가 미리 정해진 시간보다 크면 상기 제3 인덱스를 0으로 출력하는 차량.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 인덱스의 출력값 및 상기 제3 인덱스의 출력값이 모두 1이면 상기 회피 제어를 수행하는 차량.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 교차점의 개수가 복수 개 이면, 복수의 교차점 중 상기 차량과 가장 가까운 최근접 교차점을 결정하고, 상기 최근접 교차점에 대한 TTC(Time to Collision)을 획득하고,
    상기 TTC가 미리 정해진 시간보다 작으면 제3 인덱스를 1로 출력하고,
    상기 TTC가 미리 정해진 시간보다 크면 상기 제3 인덱스를 0으로 출력하고,
    상기 제1 인덱스의 출력값, 상기 제2 인덱스의 출력값 및 상기 제3 인덱스의 출력값이 모두 1이면 상기 회피 제어를 수행하는 차량.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 미리 정해진 시간이 상기 차량의 중심으로부터 횡위치가 멀어질수록 큰 값으로 설정하는 차량.
  11. 라이다 데이터를 획득하는 라이다 및 상기 라이다 데이터에 기초하여 회피 제어 또는 경고 제어를 수행하는 제어부를 포함하는 차량의 제어 방법에 있어서,
    상기 차량의 전폭 내에서 상기 차량의 이동 방향과 나란한 복수의 가상 라인을 생성하는 단계;
    상기 라이다 데이터를 처리하여 상기 대상체의 복수의 윤곽점을 획득하는 단계;
    상기 복수의 가상 라인과 상기 복수의 윤곽점 간의 중첩되는 교차점의 개수를 획득하는 단계; 및
    상기 중첩되는 교차점 개수에 기초하여 상기 회피 제어 또는 상기 경고 제어를 위한 충돌 위험을 판단하는 단계;를 포함하는 차량의 제어 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 가상 라인에 대한 제1 방정식을 생성하고, 상기 윤곽점에 대한 제2 방정식을 생성하고, 상기 제1 방정식과 제2 방정식에 기초하여 교차점을 획득하는 단계;를 더 포함하는 차량의 제어 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 획득된 교차점의 개수가 미리 정해진 개수 이상이면 제1 인덱스를 1 로 출력하고, 상기 획득된 교차점의 개수가 미리 정해진 개수 미만이면 상기 제1 인덱스를 0으로 출력하는 단계;를 더 포함하는 차량의 제어 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 대상체의 복수의 윤곽점의 최저 높이 및 최대 높이를 획득하고,
    상기 최저 높이가 상기 차량의 전고 길이보다 작거나, 상기 최대 높이가 미리 정해진 높이보다 크면 제2 인덱스를 1로 출력하고,
    상기 최저 높이가 상기 차량의 전고 길이보다 크거나, 상기 최대 높이가 미리 정해진 높이보다 작으면 제2 인덱스를 0으로 출력하는 단계;를 더 포함하는 차량의 제어 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 충돌 위험을 판단하는 단계,
    상기 제1 인덱스의 출력값 및 상기 제2 인덱스의 출력값이 모두 1 이면, 상기 회피 제어를 수행하는 단계;를 포함하는 차량의 제어 방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 충돌 위험을 판단하는 단계,
    상기 교차점 개수가 복수 개이면, 복수의 교차점 중 상기 차량과 가장 가까운 최근접 교차점을 결정하고, 상기 최근접 교차점을 기준으로 상기 회피 제어를 수행하는 단계;를 포함하는 차량의 제어 방법.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 교차점의 개수가 복수 개 이면, 복수의 교차점 중 상기 차량과 가장 가까운 최근접 교차점을 결정하고, 상기 최근접 교차점에 대한 TTC(Time to Collision)을 획득하고,
    상기 TTC가 미리 정해진 시간보다 작으면 제3 인덱스를 1로 출력하고,
    상기 TTC가 미리 정해진 시간보다 크면 상기 제3 인덱스를 0으로 출력하는 단계;를 더 포함하는 차량의 제어 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 충돌 위험을 판단하는 단계,
    상기 제1 인덱스의 출력값 및 상기 제3 인덱스의 출력값이 모두 1이면 상기 회피 제어를 수행하는 단계;를 더 포함하는 차량의 제어 방법.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 교차점의 개수가 복수 개 이면, 복수의 교차점 중 상기 차량과 가장 가까운 최근접 교차점을 결정하고, 상기 최근접 교차점에 대한 TTC(Time to Collision)을 획득하고,
    상기 TTC가 미리 정해진 시간보다 작으면 제3 인덱스를 1로 출력하고,
    상기 TTC가 미리 정해진 시간보다 크면 상기 제3 인덱스를 0으로 출력하고,
    상기 제1 인덱스의 출력값, 상기 제2 인덱스의 출력값 및 상기 제3 인덱스의 출력값이 모두 1이면 상기 회피 제어를 수행하는 단계;를 더 포함하는 차량의 제어 방법.
  20. 제 11 항에 있어서,
    상기 미리 정해진 시간은,
    상기 차량의 중심으로부터 횡위치가 멀어질수록 큰 값으로 설정된 것인 차량의 제어 방법.
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