KR20230172054A - 차량 충돌 방지 시스템 및 이를 구비한 차량 및 충돌 방지 방법 - Google Patents

차량 충돌 방지 시스템 및 이를 구비한 차량 및 충돌 방지 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 충돌 방지 방법에 있어서, 차량의 주행 궤적을 판단하고, 대향차량의 주행 궤적을 판단하고, 상기 차량의 주행 궤적 내 대향차량 존재 또는 예측 여부 판단하고, 상기 대향차량에 대한 정보를 기반으로 충돌위험도를 판단하고, 상기 대향차량의 충돌위험도에 기초하여 제동 제어 개입 여부를 판단하고, 상기 제동 제어 개입 여부에 기초하여 제동력 차등 분배 여부를 판단하는 것을 포함한다.

Description

차량 충돌 방지 시스템 및 이를 구비한 차량 및 충돌 방지 방법{VEHICLE COLLISION-AVOIDANCE SYSTEM AND VEHICLE EQUIPPED WITH THE SYSTEM AND COLLISION-AVOIDANCE METHOD THEREOF}
본 실시예들은 모든 분야의 차량(vehicle)에 적용 가능한 충돌 방지 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 첨단 운전자 보조 시스템(Advanced Driver Assistance System, ADAS) 기술에 해당하는 교차로 전방충돌방지 보조 시스템(Forward Collision Avoidance assist -Junction Turning, FCA-JT) 등에 관한 것이다.
종래의 자동차 안전 기술은 사고 발생 후 탑승객의 상해를 저감하기 위한 안전벨트, 에어백 등의 수동형 기술 혹은 긴박한 순간에 사고 가능성을 줄여주는 ABS(Anti-lock Brake System; 브레이크 잠김 방지)와 ESC(Electronic Stability Control; 전자식 자세 제어) 같은 보조 기술이 전부였다. 그러나 ADAS 안전 기술은 기존 기술을 뛰어넘어 사고가 일어나기 전에 위험을 미리 감지하고 이를 회피할 수 있게 도와줌으로써 사고 자체가 일어나지 않도록 하는 것을 목표로 개발되고 있다.
ADAS의 주요 안전기술 중 하나인 전방충돌방지 보조 장치(FCA: Forward Collision-Avoidance Assist)는 차량 전방의 자동차나 보행자, 자전거 탑승자와의 충돌 위험을 감지하면 경고를 울리고 운전자가 브레이크 조작을 하지 않을 경우 자동으로 브레이크를 제어해 피할 수 있도록 도와주는 주행 안전 기술이다. 그 기술분야의 하나로서, FCA-JT (Forward Collision Avoidance assist- Junction Turning) 는 차량이 교차로에 진입하는 상황에서, 마주오는 대향차량에 대한 충돌 위험 상황 시 자동 제동 개입을 통해 충돌 경감하는 기능이다.
FCA-JT 기능의 경우, 대향차량을 인식하기 위해 카메라, 레이더 센서만을 활용한다. 차량과 대향차량간의 충돌 위험도를 판단하기 위해 카메라, 레이더로부터 인식된 대향차량의 상대 위치, 상대 속도 등의 물체 정보를 활용하여 대향차량의 움직임을 판단한다. 카메라, 레이더 센서는 모두 상대적인 정보를 인식하는 센서이기 때문에 실제로 외부에서 봤을 때 확연히 구분될 정도로 대향차량의 움직임이 변한 후에야 대향차량에 대한 물체 정보 인식 결과가 변화하고, 비로소 대향차량의 움직임을 판단할 수 있게 된다. 때문에, 대향차량의 움직임을 판단하는데 어느정도 지연이 발생할 수 밖에 없고 이에 따른 제동 개입 지연 또는 불필요한 제동 개입이 발생한다.
또한 기존 FCA-JT 기능의 경우 자동 제동 개입 또는 운전자 제동력 보조만을 제공하기 때문에, 마주오는 대향차량이 감속하지 않는 이상 충돌 회피가 불가능한 문제점이 있다.
상술한 바와 같은 문제점 등을 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예는, 차량의 각 바퀴 별로 제동력을 차등분배함에 따라 차량의 속도를 감속시키면서 차량이 선회하는 방향의 반대로 요 모멘트를 생성하여 차량의 요 속도를 감소시켜 충돌을 회피하는 충돌 방지 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예들 중 어느 하나에 의한 충돌 방지 방법은, 차량의 주행 궤적을 판단하고, 대향차량의 주행 궤적을 판단하고, 상기 차량의 주행 궤적 내 대향차량 존재 또는 예측 여부 판단하고, 상기 대향차량에 대한 정보를 기반으로 충돌위험도를 판단하고, 상기 대향차량의 충돌위험도에 기초하여 제동 제어 개입 여부를 판단하고, 상기 제동 제어 개입 여부에 기초하여 제동력 차등 분배 여부를 판단하는 것을 포함한다.
실시예에 따라, 상기 대향차량에 대한 정보를 기반으로 충돌위험도를 판단하는 것은 상기 차량의 주행 궤적 내에 위치하는 대향차량의 주행 궤적을 산출하고, 상기 차량의 주행 궤적과 상기 대향차량의 주행 궤적이 오버랩되는 영역을 기반으로 충돌 위험도를 판단하는 것을 포함한다.
실시예에 따라, 상기 대향차량의 충돌위험도에 기초하여 제동 제어 개입 여부를 판단하는 것은 상기 충돌위험도와 미리 정해진 임계값을 비교하여 제동 개입 여부를 판단하는 것을 포함한다.
실시예에 따라, 상기 제동 제어 개입 여부에 기초하여 제동력 차등 분배 여부를 판단하는 것은 상기 대향차량에 대응하여 상기 차량의 제동력 차등 분배 필요 여부를 판단하고, 상기 제동력 차등 분배가 필요한 경우, 차량 각 바퀴 별로 제동력을 차등 분배하는 것을 포함한다.
실시예에 따라, 상기 제동력 차등 분배가 필요한 경우, 차량 각 바퀴 별로 제동력을 차등 분배하는 것은 상기 차량의 선회 여부에 기초하여 운전자 조향에 따른 요 모멘트 및 제동력 차등 분배에 따른 요 모멘트를 생성하도록 제동력을 차등 분배하는 것을 포함한다.
실시예에 따라, 상기 차량의 선회 여부에 기초하여 차량 각 바퀴 별로 제동력을 차등 분배하는 것은 상기 차량이 선회하는 방향의 반대로 요 모멘트를 생성하여 목표 감속도를 발생시키도록 제동력을 차등 분배하는 것을 포함한다.
실시예에 따라, 상기 차량의 선회 여부에 기초하여 차량 각 바퀴 별로 제동력을 차등 분배하는 것은 상기 차량이 좌선회하는 상황에서는 상기 차량의 우측 전륜 및 후륜으로 목표 감속도를 발생시키도록 제동력을 차등 분배하는 것을 포함한다.
실시예에 따라, 상기 차량의 선회 여부에 기초하여 차량 각 바퀴 별로 제동력을 차등 분배하는 것은 상기 차량이 우선회하는 상황에서는 차량의 좌측 전륜 및 후륜으로 목표 감속도를 발생시키도록 제동력을 차등 분배하는 것을 포함한다.
실시예에 따라, 상기 차량의 선회 여부에 기초하여 차량 각 바퀴 별로 제동력을 차등 분배하는 것은 상기 차량이 제동력 차등 분배 필요하지 않은 경우, 상기 차량 각 바퀴에 동일하게 제동력 분배하는 것을 포함한다.
본 발명의 실시예들 중 어느 하나에 의하면, 차량이 고속으로 주행하는 상황에서 FCA-JT 기능 제동 개입 시점 조기화하지 않고서도, 기존 FCA-JT 기능 대비 충돌 회피 성능을 향상시키는 효과가 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예들 중 어느 하나에 의한 주행 장치가 적용될 수 있는 주행 제어 시스템의 전체 블록구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예들 중 어느 하나에 의한 주행 장치가 차량에 적용되는 예시를 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 충돌 방지 시스템의 구성을 간략하게 도시한 블록도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 충돌방지 시스템이 구비된 차량의 충돌 회피 상황을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 충돌 방지 방법을 도시한 플로우 차트이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 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.
도 1은 본 발명의 일 실시예들 중 어느 하나에 의한 주행 장치가 적용될 수 있는 주행 제어 시스템의 전체 블록구성도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예들 중 어느 하나에 의한 주행 장치가 차량에 적용되는 예시를 보인 예시도이다.
우선, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 실시예들에 따른 주행 장치가 적용될 수 있는 주행 제어 시스템(예를 들어, 차량)의 구조 및 기능에 대하여 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 차량(1000)은, 운전 정보 입력 인터페이스(101), 주행 정보 입력 인터페이스(201), 탑승자 출력 인터페이스(301) 및 차량 제어 출력 인터페이스(401)를 통해 차량의 주행 제어에 필요한 데이터를 송수신하는 자율 주행 통합 제어부(600)를 중심으로 구현될 수 있다. 다만, 자율 주행 통합 제어부(600)를, 당해 명세서 상에서 컨트롤러, 프로세서 또는 간단히 제어부로 지칭할 수도 있다.
자율 주행 통합 제어부(600)는 차량의 주행 모드 또는 수동 주행 모드에서 사용자 입력부(100)에 대한 탑승자의 조작에 따른 운전 정보를 운전 정보 입력 인터페이스(101)를 통해 획득할 수 있다. 사용자 입력부(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 주행 모드 스위치(110) 및 컨트롤 패널(120)(예를 들어, 차량에 장착된 네비게이션 단말, 탑승자가 소지한 스마트폰 또는 태블릿 PC 등등)을 포함할 수 있으며, 이에 따라 운전 정보는 차량의 주행 모드 정보 및 항법 정보를 포함할 수 있다.
예를 들어, 주행 모드 스위치(110)에 대한 탑승자의 조작에 따라 결정되는 차량의 주행 모드(즉, 주행 모드/수동 주행 모드 또는 스포츠 모드(Sports Mode)/에코 모드(Eco Mode)/안전 모드(Safe Mode)/일반 모드(Normal Mode))가 상기한 운정 정보로서 운전 정보 입력 인터페이스(101)를 통해 자율 주행 통합 제어부(600)로 전달될 수 있다.
또한, 탑승자가 컨트롤 패널(120)을 통해 입력하는 탑승자의 목적지, 목적지까지의 경로(목적지까지의 후보 경로 중 탑승자가 선택한 최단 경로 또는 선호 경로 등)와 같은 항법 정보가 상기한 운전 정보로서 운전 정보 입력 인터페이스(101)를 통해 자율 주행 통합 제어부(600)로 전달될 수 있다.
한편, 컨트롤 패널(120)은 차량의 주행 제어를 위한 정보를 운전자가 입력하거나 수정하기 위한 UI (User Interface)를 제공하는 터치 스크린 패널로 구현될 수도 있으며, 이 경우 전술한 주행 모드 스위치(110)는 컨트롤 패널(120) 상의 터치 버튼으로 구현될 수도 있다.
또한, 자율 주행 통합 제어부(600)는 차량의 주행 상태를 나타내는 주행 정보를 주행 정보 입력 인터페이스(201)를 통해 획득할 수 있다. 주행 정보는 탑승자가 조향휠을 조작함에 따라 형성되는 조향각과, 가속 페달 또는 브레이크 페달을 답입함에 따라 형성되는 가속 페달 스트로크 또는 브레이크 페달의 스트로크와, 차량에 형성되는 거동으로서 차속, 가속도, 요, 피치 및 롤 등 차량의 주행 상태 및 거동을 나타내는 다양한 정보를 포함할 수 있으며, 상기 각 주행 정보는 도 1에 도시된 바와 같이, 조향각 센서(210), APS(Accel Position Sensor)/PTS(Pedal Travel Sensor)(220), 차속 센서(230), 가속도 센서(240), 요/피치/롤 센서(250)를 포함하는 주행 정보 검출부(200)에 의해 검출될 수 있다.
나아가, 차량의 주행 정보는 차량의 위치 정보를 포함할 수도 있으며, 차량의 위치 정보는 차량에 적용된 GPS(Global Positioning System) 수신기(260)를 통해 획득될 수 있다. 이러한 주행 정보는 주행 정보 입력 인터페이스(201)를 통해 자율 주행 통합 제어부(600)로 전달되어 차량의 주행 모드 또는 수동 주행 모드에서 차량의 주행을 제어하기 위해 활용될 수 있다.
또한, 자율 주행 통합 제어부(600)는 차량의 주행 모드 또는 수동 주행 모드에서 탑승자에게 제공되는 주행 상태 정보를 탑승자 출력 인터페이스(301)를 통해 출력부(300)로 전달할 수 있다. 즉, 자율 주행 통합 제어부(600)는 차량의 주행 상태 정보를 출력부(300)로 전달함으로써, 출력부(300)를 통해 출력되는 주행 상태 정보를 기반으로 탑승자가 차량의 주행 상태 또는 수동 주행 상태를 확인하도록 할 수 있으며, 상기 주행 상태 정보는 이를테면 현재 차량의 주행 모드, 변속 레인지, 차속 등 차량의 주행 상태를 나타내는 다양한 정보를 포함할 수 있다.
또한, 자율 주행 통합 제어부(600)는 상기한 주행 상태 정보와 함께 차량의 주행 모드 또는 수동 주행 모드에서 운전자에게 경고가 필요한 것으로 판단된 경우, 탑승자 출력 인터페이스(301)를 통해 경고 정보를 출력부(300)로 전달하여 출력부(300)가 운전자에게 경고를 출력하도록 할 수 있다. 이러한 주행 상태 정보 및 경고 정보를 청각적 및 시각적으로 출력하기 위해 출력부(300)는 도 1에 도시된 바와 같이 스피커(310) 및 디스플레이 장치(320)를 포함할 수 있다. 이때, 디스플레이 장치(320)는 전술한 컨트롤 패널(120)과 동일한 장치로 구현될 수도 있고, 분리된 독립적인 장치로 구현될 수도 있다.
또한, 자율 주행 통합 제어부(600)는 차량의 주행 모드 또는 수동 주행 모드에서 차량의 주행 제어를 위한 제어 정보를 차량 제어 출력 인터페이스(401)를 통해 차량에 적용된 하위 제어 시스템(400)으로 전달할 수 있다. 차량의 주행 제어를 위한 하위 제어 시스템(400)은 도 1에 도시된 바와 같이 엔진 제어 시스템(410), 제동 제어 시스템(420) 및 조향 제어 시스템(430)을 포함할 수 있으며, 자율 주행 통합 제어부(600)는 상기 제어 정보로서 엔진 제어 정보, 제동 제어 정보 및 조향 제어 정보를 차량 제어 출력 인터페이스(401)를 통해 각 하위 제어 시스템(410, 420, 430)으로 전달할 수 있다. 이에 따라, 엔진 제어 시스템(410)은 엔진에 공급되는 연료를 증가 또는 감소시켜 차량의 차속 및 가속도를 제어할 수 있고, 제동 제어 시스템(420)은 차량의 제동력을 조절하여 차량의 제동을 제어할 수 있으며, 조향 제어 시스템(430)은 차량에 적용된 조향 장치(예: MDPS(Motor Driven Power Steering) 시스템)를 통해 차량의 조향을 제어할 수 있다.
상기한 것과 같이 본 실시예의 자율 주행 통합 제어부(600)는 운전 정보 입력 인터페이스(101) 및 주행 정보 입력 인터페이스(201)를 통해 운전자의 조작에 따른 운전 정보 및 차량의 주행 상태를 나타내는 주행 정보를 각각 획득하고, 주행 알고리즘에 따라 생성되는 주행 상태 정보 및 경고 정보를 탑승자 출력 인터페이스(301)를 통해 출력부(300)로 전달할 수 있으며, 또한 주행 알고리즘에 따라 생성되는 제어 정보를 차량 제어 출력 인터페이스(401)를 통해 하위 제어 시스템(400)으로 전달하여 차량의 주행 제어가 이루어지도록 동작할 수 있다.
한편, 차량의 안정적인 자율 주행을 보장하기 위해서는 차량의 주행 환경을 정확하게 계측함으로써 주행 상태를 지속적으로 모니터링하고 계측된 주행 환경에 맞추어 주행을 제어해야 할 필요가 있으며, 이를 위해 본 실시예의 주행 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 대향차량, 보행자, 도로 또는 고정 시설물(예: 신호등, 이정표, 교통 표지판, 공사 펜스 등) 등 차량의 주변 객체를 검출하기 위한 센서부(500)를 포함할 수 있다.
센서부(500)는 도 1에 도시된 바와 같이 차량 외부의 주변 객체를 검출하기 위해 라이다 센서(510), 레이더 센서(520) 및 카메라 센서(530) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
라이다 센서(510)는 차량 주변으로 레이저 신호를 송신하고 해당 객체에 반사되어 되돌아오는 신호를 수신함으로써, 차량 외부의 주변 객체를 검출할 수 있으며, 그 사양에 따라 미리 정의되어 있는 설정 거리, 설정 수직 화각(Vertical Field Of View) 및 설정 수평 화각 범위(Vertical Field Of View) 이내에 위치한 주변 객체를 검출할 수 있다. 라이다 센서(510)는 차량의 전면, 상부 및 후면에 각각 설치되는 전방 라이다 센서(511), 상부 라이다 센서(512) 및 후방 라이다 센서(513)를 포함할 수 있으나, 그 설치 위치 및 설치 수는 특정 실시예로 제한되지 않는다. 해당 객체에 반사되어 되돌아오는 레이저 신호의 유효성을 판단하기 위한 임계값은 자율 주행 통합 제어부(600)의 메모리(미도시)에 미리 저장되어 있을 수 있으며, 자율 주행 통합 제어부(600)는 라이다 센서(510)를 통해 송신된 레이저 신호가 해당 객체에 반사되어 되돌아오는 시간을 측정하는 방식을 통해 해당 객체의 위치(해당 객체까지의 거리를 포함한다), 속도 및 이동 방향을 판단할 수 있다.
레이더 센서(520)는 차량 주변으로 전자파를 방사하고 해당 객체에 반사되어 되돌아오는 신호를 수신함으로써, 차량 외부의 주변 객체를 검출할 수 있으며, 그 사양에 따라 미리 정의되어 있는 설정 거리, 설정 수직 화각 및 설정 수평 화각 범위 이내에 위치한 주변 객체를 검출할 수 있다. 레이더 센서(520)는 차량의 전면, 좌측면, 우측면 및 후면에 각각 설치되는 전방 레이더 센서(521), 좌측 레이더 센서(521), 우측 레이더 센서(522) 및 후방 레이더 센서(523)를 포함할 수 있으나, 그 설치 위치 및 설치 수는 특정 실시예로 제한되지 않는다. 자율 주행 통합 제어부(600)는 레이더 센서(520)를 통해 송수신된 전자파의 파워(Power)를 분석하는 방식을 통해 해당 객체의 위치(해당 객체까지의 거리를 포함한다), 속도 및 이동 방향을 판단할 수 있다.
카메라 센서(530)는 차량 주변을 촬상하여 차량 외부의 주변 객체를 검출할 수 있으며, 그 사양에 따라 미리 정의되어 있는 설정 거리, 설정 수직 화각 및 설정 수평 화각 범위 이내에 위치한 주변 객체를 검출할 수 있다.
카메라 센서(530)는 차량의 전면, 좌측면, 우측면 및 후면에 각각 설치되는 전방 카메라 센서(531), 좌측 카메라 센서(532), 우측 카메라 센서(533) 및 후방 카메라 센서(534)를 포함할 수 있으나, 그 설치 위치 및 설치 수는 특정 실시예로 제한되지 않는다. 자율 주행 통합 제어부는 카메라 센서(530)를 통해 촬상된 이미지에 대하여 미리 정의된 영상 처리 프로세싱을 적용함으로써 해당 객체의 위치(해당 객체까지의 거리를 포함한다), 속도 및 이동 방향 등을 판단할 수가 있다.
또한, 차량 내부를 촬상하기 위한 내부 카메라 센서(535)가 차량의 내부의 소정 위치(예: 리어뷰 미러)에 장착되어 있을 수 있으며, 자율 주행 통합 제어부(600)는 내부 카메라 센서(535)를 통해 획득된 이미지를 기반으로 탑승자의 거동 및 상태를 모니터링하여 전술한 출력부(300)를 통해 탑승자에게 안내 또는 경고를 출력할 수도 있다.
라이다 센서(510), 레이더 센서(520) 및 카메라 센서(530)뿐만 아니라, 센서부(500)는 도 1에 도시된 바와 같이 초음파 센서(540)를 더 포함할 수도 있으며, 이와 함께 차량의 주변 객체를 검출하기 위한 다양한 형태의 센서가 센서부(500)에 더 채용될 수도 있다.
도 2는 본 실시예의 이해를 돕기 위해 전방 라이다 센서(511) 또는 전방 레이더 센서(521)가 차량의 전면에 설치되고, 후방 라이다 센서(513) 또는 후방 레이더 센서(524)가 차량의 후면에 설치되며, 전방 카메라 센서(531), 좌측 카메라 센서(532), 우측 카메라 센서(533) 및 후방 카메라 센서(534)가 각각 차량의 전면, 좌측면, 우측면 및 후면에 설치된 예시를 도시하고 있으나, 전술한 것과 같이 각 센서의 설치 위치 및 설치 수는 특정 실시예로 제한되지 않는다.
나아가, 센서부(500)는 차량에 탑승한 탑승자의 상태 판단을 위해, 탑승자의 생체 신호(예: 심박수, 심전도, 호흡, 혈압, 체온, 뇌파, 혈류(맥파) 및 혈당 등)를 검출하기 위한 생체 센서를 더 포함할 수도 있으며, 생체 센서로는 심박수 센서, 심전도(Electrocardiogram) 센서, 호흡 센서, 혈압 센서, 체온 센서, 뇌파(Electroencephalogram) 센서, 혈류(Photoplethysmography) 센서 및 혈당 센서 등이 있을 수 있다.
마지막으로, 센서부(500)는 마이크(550)를 추가적으로 부가하고 있으며, 내부 마이크(551) 및 외부 마이크(552)는 각각 다른 용도를 위해 사용된다.
내부 마이크(551)는, 예를 들어 차량에 탑승한 탑승자의 음성을 AI 등에 기반하여 분석하거나 또는 직접적인 음성 명령에 즉각적으로 반응하기 위해 사용될 수 있다.
반면, 외부 마이크(552)는, 예를 들어 차량의 외부에서 발생하는 다양한 소리를 딥러닝등 다양한 분석툴로 분석하여 안전 운행 등에 적절히 대응하기 위한 용도로 사용될 수가 있다.
참고로, 도 2에 도시된 부호는 도 1에 도시된 부호와 동일 또는 유사한 기능을 수행할 수 있으며, 도 2는 도 1과 비교하여 각 구성요소들의 상대적 위치관계(차량 내부를 기준으로)를 보다 상세히 예시하였다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 충돌 방지 시스템의 구성을 간략하게 도시한 블록도이다.
본 발명의 실시예들 중 어느 하나에 따른 충돌 방지 시스템(이하 '충돌 방지 시스템'이라고 함)을 구비한 차량(1000)의 대향차량에 대응하는 주행을 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면, 충돌 방지 시스템(2000)은 센서부(2100)(또는 센서퓨전), 차량 주행 궤적 산출부(2200), 충돌 위험도 판단부(2300) 및 제동 개입 판단부(2400)를 포함할 수 있다.
센서부(2100)는 차량 외부 정보를 센싱하는 카메라 센서 또는 레이더 센서로부터 카메라 정보 및 레이더 정보를 수신할 수 있다. 센서부(2100)는 도 1의 센서부(500)와 대응될 수 있다. 따라서, 센서부(2100)를 구성하는 센서는 카메라 센서 또는 레이더 센서뿐만 아니라 라이다 센서, 초음파 센서를 더 포함할 수 있다. 센서부(2100)는 차량 외부의 정보, 즉, 대향차량의 위치, 거리, 속도, 주행 방향, 차량식별정보 등을 수집할 수 있다. 여기서, 대향차량은 차량의 맞은편에서 차량 쪽으로 접근해오는 다른 차량을 의미한다.
차량 주행 궤적 산출부(2200)는 차량의 조향각도, 속도, 위치 정보 등을 기반으로 차량의 주행 궤적을 산출하는 구성이다. 차량 주행 궤적 산출부(2200)는 교차로 전방충돌방지 보조 기능 경고 및 제동 개입 가능한 차량 주행 궤적을 충돌 위험도 판단부(2300)로 전송할 수 있다. 차량 주행 궤적 산출부(2200)는 별도의 박스로 구성되어 있으나, 차량 주행 궤적 산출부(2200)는 후술할 충돌 위험도 판단부(2300)와 통합되어 차량 주행 궤적 산출 동작이 수행될 수 있다.
충돌 위험도 판단부(2300)는 대향차량 관련 정보, 차량 주행 궤적 등을 수신하여 차량 주행 궤적 내 대향차량 존재 또는 예측 여부를 판단할 수 있다.
충돌 위험도 판단부(2300)는 대향차량과의 충돌위험도를 판단할 수 있다. 차량과 대향차량이 충돌위험도는 충돌위험도로 산출될 수 있고, 충돌위험도는 차량의 주행 궤적과 대향차량의 주행 궤적이 오버랩되는 영역의 크기에 따라 증감할 수 있다. 즉, 충돌위험도를 구하기 위해서는 차량의 주행 궤적 및 대향차량의 주행 궤적을 산출하는 동작이 선행되어야 한다. 차량의 주행 궤적은 전술한 차량 주행 궤적 산출부(2200)에서 산출될 수 있고, 대향차량의 주행 궤적은 대향차량의 조향각도, 속도, 위치 정보 등을 수신하여 이 정보들을 기반으로 산출될 수 있다. 차량의 주행 궤적과 대향차량의 주행 궤적이 산출되면, 주행 궤적들이 서로 오버랩되는 영역이 산출될 수 있다. 오버랩되는 영역이 클수록 충돌 위험이 높은 것이고, 충돌위험도가 증가한다.
제동 개입 판단부(2400)는 충돌 위험도 판단부(2300)에서 산출된 대향차량과의 충돌위험도를 기반으로 차량에 대한 제동 개입 여부를 판단하는 구성이다.
제동 개입 판단부(2400)는 운전자 조작 정보를 기반으로 FCA-JT 제어 개입 가능 시점을 판단할 수 있다. 제동 개입 판단부(2400)는 운전자 조작 정보를 고려하여 FCA-JT 기능의 제동 개입 가능한 충돌 위험도 경계값을 설정할 수 있다.
이때, 제동 개입 시점은 차량과 대향차량의 조향 정보 및 속도 정보를 기반으로 판단될 수 있다. 차량의 주행 궤적과 대향차량의 주행 궤적이 서로 겹치는 경우, 각 차량의 속도를 기반으로 예상 충돌시간(충돌지점까지의 거리 / 속도)이 산출될 수 있고, 차량 속도 정보를 기반으로 제동 개입 시점을 다르게 적용할 수 있다. 예를 들어, 제동 개입 판단부(2400)는 차량의 속도가 빠를수록 제동 개입 시점을 더 빠르게 적용할 수 있다. 마찬가지로, 제동 강도는 예상 충돌 시간과 차량의 속도 정보를 기반으로 산출될 수 있다.
제동 개입 판단부(2400)는 제동 제어 개입 여부에 기초하여 제동력 차등 분배 여부를 판단할 수 있다.
제동 개입 판단부(2400)는 제동력 차등 분배가 필요한 경우, 차량 각 바퀴 별로 제동력을 차등 분배할 수 있다. 제동 개입 판단부(2400) 차량의 선회 여부에 기초하여 운전자 조향에 따른 요 모멘트 및 제동력 차등 분배에 따른 요 모멘트를 생성하도록 제동력을 차등 분배할 수 있다.
제동 개입 판단부(2400)는 차량이 선회하는 방향의 반대로 요 모멘트를 생성하여 목표 감속도를 발생시키도록 제동력을 차등 분배할 수 있다.
제동 개입 판단부(2400)는 상기 차량이 좌선회하는 상황에서는 상기 차량의 우측 전륜 및 후륜으로 목표 감속도를 발생시키도록 제동력을 차등 분배할 수 있다.
제동 개입 판단부(2400)는 상기 차량이 우선회하는 상황에서는 차량의 좌측 전륜 및 후륜으로 목표 감속도를 발생시키도록 제동력을 차등 분배할 수 있다.
제동 개입 판단부(2400)는 상기 차량이 제동력 차등 분배 필요하지 않은 경우, 상기 차량 각 바퀴에 동일하게 제동력 분배할 수 있다.
제동 개입 판단부(2400)는 각 바퀴 별로 제동력을 차등분배함에 따라 차량의 속도를 감속시키면서 차량이 선회하는 방향의 반대로 요 모멘트를 생성하여 차량의 요속도 역시 감소시킴에 따라 차량의 주행 궤적 반경을 보다 완만하게 바꾸게 되면, 차량이 대향차량 주행 궤적에 침범하여 충돌할 것으로 예상되는 시점을 늦추고 대향차량과의 충돌 회피를 위한 차량 최대 주행 가능 거리를 증가시킬 수 있다.
일례로, 대향차량이 없거나, 대향차량과 차량 사이의 거리가 특정 임계치보다 큰 경우, 대향차량의 속도가 차량의 속도보다 일정치 이상 빠른 경우, 제동 개입 판단부(2400)는 차량의 충돌을 피하기 위하여 차량 속도를 가속하는 방법을 적용할 수 있다. 차량 속도의 가속 또는 감속 제어의 선택은 예상 충돌 시간, 예상 충돌까지 남은 거리 등 그밖에 다른 정보를 함께 고려하여 판단될 수 있다.
즉, 본 발명의 기술적 사상은, 차량 전체에도 적용 가능하며 또는 차량 내부의 일부 구성에만 적용될 수도 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 따라 결정되어야 한다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 충돌방지 시스템이 구비된 차량의 충돌 회피 상황을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 차량(1000)이 교차로에서 좌선회 주행하고 있는 상황이다.
차량(1000)이 대향차량(3000)을 센싱하여 대향차량(3000)의 주행 궤적(4100)을 판단하고, FCA-JT 기능에 기초하여 제동 제어 개입을 통해 충돌 회피 또는 충돌 경감을 할 수 있도록 제어할 수 있게 된다.
FCA-JT 기능의 경우, 대향차량(3000)이 차량(1000)의 주행 궤적(4200) 내에 존재하거나 가까운 미래에 차량 주행 궤적 내에 침범할 것으로 예측되면 차량과의 충돌 위험이 크다고 예상되는 상황에서 경고 및 제동 개입을 수행할 수 있다. 이를 위해, 차량(1000)은 대향차량(3000)과의 충돌 회피를 위해서는 대향차량(3000)의 주행 궤적(4100)과 차량의 주행 궤적(4200)이 겹쳐지기까지의 거리인 대향차량과의 충돌 회피를 위한 차량 최대 주행 가능 거리(4300) 내에 차량(1000)이 정차되어 차량(1000)이 대향차량(3000)의 주행 궤적을 침범하지 않도록 제동 개입을 수행할 수 있다.
도 5를 참조하면, 차량(1000)은 제동력 차등 분배를 통한 FCA-JT 기능을 통해 차량(1000)의 속도가 고속이거나, 감속만으로는 충돌 회피가 어렵다고 판단된 경우 차량 각 바퀴 별로 제동력을 차등 분배를 통해 대향차량(3000)과의 충돌 회피를 위한 차량 최대 주행 가능 거리(4300)를 증가시킬 수 있다.
따라서, 차량(1000)이 좌선회하는 상황에서는 차량(1000)의 우측 전륜 및 후륜으로 목표 감속도를 발생시키도록 제동력을 차등 분배함으로서 차량(1000)의 속도를 감속시키면서 차량(1000)이 선회하는 방향의 반대로 요 모멘트를 생성하여 차량의 요속도 역시 감소시킴에 따라 차량(1000)의 주행 궤적 반경(4200)을 보다 완만하게 바꿀 수 있다.
도 6을 참조하면, FCA-JT 기능 동작 상황에서 제동력 차등 분배를 통한 차량 요 모멘트 변화는 차량 운전자 조향에 따른 차량 요 모멘트와 제동력 차등 분배에 따른 요 모멘트에 의해 결정될 수 있다.
이때, 운전자 조향에 따른 차량 요 모멘트는 차량 운전자 조향이 시작된 이후 기설정된 시간이 지난후, 운전자 조향각이 유지되면 일정한 요 모멘트가 발생할 수 있다.
또한, 제동력 차등 분배에 따른 차량 요 모멘트는 FCA-JT 제동 개입이 시작된 시작되면 제동력 차등 분배에 따라 일정한 요 모멘트가 발생할 수 있다.
따라서, 최종적으로 FCA-JT 제동 개입된 경우, 차량 운전자 조향에 따른 차량 요 모멘트와 제동력 차등 분배에 따른 요 모멘트에 의해 일정한 요 모멘트가 발생할 수 있다.
도 5를 다시 참조하면, 차량(1000)은 좌선회 시, 제동력 차등 분배를 통한 FCA-JT 기능에 의해 차량 운전자의 좌선회 조향에 따른 요 모멘트와 제동력 차등 분배에 따른 우측 전륜 및 후륜으로 목표감속도 제동력에 따른 요 모멘트가 발 생하여 대향차량(3000)과 주행 궤적이 겹쳐지기까지의 거리인 대향차량과의 충돌 회피를 위한 차량 최대 주행 가능 거리(4300)가 증가하여 충돌 회피 성능을 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명을 통해 차량이 고속으로 주행하는 상황에서 FCA-JT 기능 제동 개입 시점 조기화하지 않고서도, 충돌 회피 성능을 향상시키는 장점이 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 충돌 방지 방법을 도시한 플로우 차트이다.
도 7를 참조하면, 충돌방지 시스템(2000)은 대향차량(3000)의 주행 궤적에 기초하여 차량(1000)의 제동력 차등 분배가 필요한 상황인지 판단할 수 있다(S110). 이때, 충돌방지 시스템(2000)은 차량의 주행 궤적을 판단하고, 대향차량의 주행 궤적을 판단하고, 상기 차량의 주행 궤적 내 대향차량 존재 또는 예측 여부 판단하고, 상기 대향차량에 대한 정보를 기반으로 충돌위험도를 판단하고, 상기 대향차량의 충돌위험도에 기초하여 제동 제어 개입 여부를 판단하고, 제동 제어 개입이 필요할 경우에 제동력 차등 분배가 필요한 상황인지 판단할 수 있다.
상기 S110 단계 이후, 충돌방지 시스템(2000)은 제동력 차등 분배가 필요한 상황인 경우(S110의 예), 차량이 좌선회하고 있는 상황인지 판단할 수 있다(S120).
상기 S120 단계 이후, 충돌방지 시스템(2000)은 차량이 좌선회 상황인 경우(S120의 예), 차량 우측 전륜 및 후륜으로 목표 감속도 생성하면서 요 모멘트 생성하도록 제동 개입을 수행할 수 있다(S130).
상기 S120 단계 이후, 충돌방지 시스템(2000)은 차량이 좌선회 상황이 아닌 경우(S120의 아니요), 차량 좌측 전륜 및 후륜으로 목표 감속도 생성하면서 요 모멘트 생성하도록 제동 개입을 수행할 수 있다(S140).
한편, 상기 S110 단계 이후, 제동력 차등 분배가 필요한 상황이 아닌 경우(S110의 아니요), 차량 각 바퀴에 동일하게 제동력 분배하여 목표 감속도 생성할 수 있다(S150).
본 발명의 또 다른 양태(aspect)로서, 앞서 설명한 제안 또는 발명의 동작이 "컴퓨터"(시스템 온 칩(system on chip; SoC) 또는 마이크로 프로세서 등을 포함하는 포괄적인 개념)에 의해 구현, 실시 또는 실행될 수 있는 코드 또는 상기 코드를 저장 또는 포함한 어플리케이션, 컴퓨터-판독 가능한 저장 매체 또는 컴퓨터 프로그램 제품(product) 등으로도 제공될 수 있으며, 이 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다.
따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시예들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
1000: 차량
2000: 충돌 방지 시스템
2100: 센서부
2200: 차량 주행 궤적 산출부
2300: 충돌 위험 판단부
2400: 제동 개입 판단부

Claims (20)

  1. 차량의 충돌 방지 방법으로서,
    차량의 주행 궤적을 판단하고,
    대향차량의 주행 궤적을 판단하고,
    상기 차량의 주행 궤적 내 대향차량 존재 또는 예측 여부 판단하고,
    상기 대향차량에 대한 정보를 기반으로 충돌위험도를 판단하고,
    상기 대향차량의 충돌위험도에 기초하여 제동 제어 개입 여부를 판단하고,
    상기 제동 제어 개입 여부에 기초하여 제동력 차등 분배 여부를 판단하는 것을 포함하는
    충돌 방지 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 대향차량에 대한 정보를 기반으로 충돌위험도를 판단하는 것은
    상기 차량의 주행 궤적 내에 위치하는 대향차량의 주행 궤적을 산출하고,
    상기 차량의 주행 궤적과 상기 대향차량의 주행 궤적이 오버랩되는 영역을 기반으로 충돌 위험도를 판단하는 것을 포함하는
    충돌 방지 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 대향차량의 충돌위험도에 기초하여 제동 제어 개입 여부를 판단하는 것은
    상기 충돌위험도와 미리 정해진 임계값을 비교하여 제동 개입 여부를 판단하는 것을 포함하는
    충돌 방지 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제동 제어 개입 여부에 기초하여 제동력 차등 분배 여부를 판단하는 것은
    상기 대향차량에 대응하여 상기 차량의 제동력 차등 분배 필요 여부를 판단하고,
    상기 제동력 차등 분배가 필요한 경우, 차량 각 바퀴 별로 제동력을 차등 분배하는 것을 포함하는
    충돌 방지 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제동력 차등 분배가 필요한 경우, 차량 각 바퀴 별로 제동력을 차등 분배하는 것은
    상기 차량의 선회 여부에 기초하여 운전자 조향에 따른 요 모멘트 및 제동력 차등 분배에 따른 요 모멘트를 생성하도록 제동력을 차등 분배하는 것을 포함하는
    충돌 방지 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 차량의 선회 여부에 기초하여 차량 각 바퀴 별로 제동력을 차등 분배하는 것은
    상기 차량이 선회하는 방향의 반대로 요 모멘트를 생성하여 목표 감속도를 발생시키도록 제동력을 차등 분배하는 것을 포함하는
    충돌 방지 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 차량의 선회 여부에 기초하여 차량 각 바퀴 별로 제동력을 차등 분배하는 것은
    상기 차량이 좌선회하는 상황에서는 상기 차량의 우측 전륜 및 후륜으로 목표 감속도를 발생시키도록 제동력을 차등 분배하는 것을 포함하는
    충돌 방지 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 차량의 선회 여부에 기초하여 차량 각 바퀴 별로 제동력을 차등 분배하는 것은
    상기 차량이 우선회하는 상황에서는 차량의 좌측 전륜 및 후륜으로 목표 감속도를 발생시키도록 제동력을 차등 분배하는 것을 포함하는
    충돌 방지 방법.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 차량의 선회 여부에 기초하여 차량 각 바퀴 별로 제동력을 차등 분배하는 것은
    상기 차량이 제동력 차등 분배 필요하지 않은 경우, 상기 차량 각 바퀴에 동일하게 제동력 분배하는 것을 포함하는
    충돌 방지 방법.
  10. 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체에 있어서,
    상기 저장 매체는 실행될 때 적어도 하나의 프로세서로 하여금 동작들을 수행하도록 하는 지시들을 포함하는 적어도 하나의 프로그램 코드를 저장하고,
    상기 동작들은:
    차량의 주행 궤적을 판단하고,
    대향차량의 주행 궤적을 판단하고,
    상기 차량의 주행 궤적 내 대향차량 존재 또는 예측 여부 판단하고,
    상기 대향차량에 대한 정보를 기반으로 충돌위험도를 판단하고,
    상기 대향차량의 충돌위험도에 기초하여 제동 제어 개입 여부를 판단하고,
    상기 제동 제어 개입 여부에 기초하여 제동력 차등 분배 여부를 판단하는 것을 포함하는
    저장 매체.
  11. 충돌 방지 시스템에 있어서,
    차량 외부 정보를 센싱하는 카메라 센서 및 레이더 센서를 포함하는 센서부;
    차량의 조향, 속도, 위치 정보에 기초하여 상기 차량의 주행 궤적을 산출하는 주행 궤적 산출부;
    차량의 주행 궤적을 판단하고, 대향차량의 주행 궤적을 판단하고, 상기 차량의 주행 궤적 내 대향차량 존재 또는 예측 여부 판단하고, 상기 대향차량에 대한 정보를 기반으로 충돌위험도를 판단하는 충돌 위험도 판단부; 및
    상기 대향차량의 충돌위험도에 기초하여 제동 제어 개입 여부를 판단하고, 상기 제동 제어 개입 여부에 기초하여 제동력 차등 분배 여부를 판단하는 제동 개입 판단부를 포함하는
    충돌 방지 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 충돌 위험도 판단부는
    상기 차량의 주행 궤적 내에 위치하는 대향차량의 주행 궤적을 산출하고,
    상기 차량의 주행 궤적과 상기 대향차량의 주행 궤적이 오버랩되는 영역을 기반으로 충돌 위험도를 판단하는
    충돌 방지 시스템.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 충돌 위험도 판단부는
    상기 충돌위험도와 미리 정해진 임계값을 비교하여 제동 개입 여부를 판단하는
    충돌 방지 시스템.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제동 개입 판단부는
    상기 대향차량에 대응하여 상기 차량의 제동력 차등 분배 필요 여부를 판단하고,
    상기 제동력 차등 분배가 필요한 경우, 차량 각 바퀴 별로 제동력을 차등 분배하는
    충돌 방지 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제동 개입 판단부는
    상기 차량의 선회 여부에 기초하여 운전자 조향에 따른 요 모멘트 및 제동력 차등 분배에 따른 요 모멘트를 생성하도록 제동력을 차등 분배하는
    충돌 방지 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제동 개입 판단부는
    상기 차량이 선회하는 방향의 반대로 요 모멘트를 생성하여 목표 감속도를 발생시키도록 제동력을 차등 분배하는
    충돌 방지 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제동 개입 판단부는
    상기 차량이 좌선회하는 상황에서는 상기 차량의 우측 전륜 및 후륜으로 목표 감속도를 발생시키도록 제동력을 차등 분배하는
    충돌 방지 시스템.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제동 개입 판단부는
    상기 차량이 우선회하는 상황에서는 차량의 좌측 전륜 및 후륜으로 목표 감속도를 발생시키도록 제동력을 차등 분배하는
    충돌 방지 시스템.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 제동 개입 판단부는
    상기 차량이 제동력 차등 분배 필요하지 않은 경우, 상기 차량 각 바퀴에 동일하게 제동력 분배하는
    충돌 방지 시스템.
  20. 차량에 있어서,
    차량 주변의 물체를 인식하기 위한 적어도 하나 이상의 센서;
    교차로 전방충돌방지 보조 시스템; 그리고
    차량의 주행 궤적을 판단하고, 대향차량의 주행 궤적을 판단하고, 상기 차량의 주행 궤적 내 대향차량 존재 또는 예측 여부 판단하고, 상기 대향차량에 대한 정보를 기반으로 충돌위험도를 판단하고, 상기 대향차량의 충돌위험도에 기초하여 제동 제어 개입 여부를 판단하고, 상기 제동 제어 개입 여부에 기초하여 제동력 차등 분배 여부를 판단하는
    충돌 방지 시스템을 포함하는,
    차량.
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