WO2019245124A1 - 교차로 충돌 방지 방법 및 그것을 수행하는 시스템 - Google Patents

교차로 충돌 방지 방법 및 그것을 수행하는 시스템 Download PDF

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WO2019245124A1
WO2019245124A1 PCT/KR2019/000625 KR2019000625W WO2019245124A1 WO 2019245124 A1 WO2019245124 A1 WO 2019245124A1 KR 2019000625 W KR2019000625 W KR 2019000625W WO 2019245124 A1 WO2019245124 A1 WO 2019245124A1
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WO
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vehicle
host vehicle
position function
relative
collision
Prior art date
Application number
PCT/KR2019/000625
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English (en)
French (fr)
Inventor
차진
장승현
정태정
Original Assignee
주식회사 켐트로닉스
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/09—Arrangements for giving variable traffic instructions
    • G08G1/0962—Arrangements for giving variable traffic instructions having an indicator mounted inside the vehicle, e.g. giving voice messages
    • G08G1/0967—Systems involving transmission of highway information, e.g. weather, speed limits
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/16—Anti-collision systems

Definitions

  • the present invention relates to a method and system for preventing intersection collisions.
  • vehicle and information technology One of the most important factors in integrating vehicle and information technology is the technology of collecting and processing vehicle information. For example, accurate collection and processing of information such as vehicle speed, vehicle location, etc., generated while the vehicle is driving is very important in integrating vehicle and information technology.
  • new vehicle information is generated in real time according to the driving of the vehicle, and it is important to process the data quickly because the generated data is controlled to control the vehicle.
  • An object of the present invention is to provide an intersection collision prevention method that can immediately detect the position of the opponent vehicle while driving the vehicle and thereby prevent collision between vehicles entering the intersection.
  • the method includes: receiving host vehicle driving information including a position coordinate and a driving direction of a host vehicle; Receiving relative vehicle driving information including a position coordinate and a driving direction of the opponent vehicle; Generating a host vehicle position function and a relative vehicle position function based on the host vehicle operation information and the relative vehicle operation information; Setting a transformation coordinate system based on the position coordinates of the host vehicle; Calculating a rotation angle that is an angle formed by a driving direction of the host vehicle and one axis of the transformation coordinate system; Using the rotation angle, converting the host vehicle position function and the relative vehicle position function into a transformed host vehicle position function and a converted relative vehicle position function, respectively; Determining a possibility of collision between the host vehicle and the relative vehicle using the converted host vehicle position function and the converted relative vehicle position function; And controlling the host vehicle according to the collision possibility.
  • the transform host vehicle position function and the transform relative vehicle position function may rotate and convert the host vehicle position function and the relative vehicle position function by the rotation angle from the position of the host vehicle as an origin.
  • a vehicle collision prevention method is provided.
  • the host vehicle and the relative vehicle is a vehicle adjacent to the intersection, the intersection is a first road on which the host vehicle travels; And a second road on which the opponent vehicle travels, and the vehicle collision preventing method includes: determining whether an intersection angle between the first road and the second road is in an effective intersection range; And converting the relative vehicle position function and the host vehicle position function into the transformed relative vehicle position function and the converted host vehicle position function, respectively, when the crossing angle is in the effective intersection range.
  • the first road and the second road may be A vehicle collision avoidance method, which performs the step of correcting the second road to be vertical.
  • the relative vehicle position function and the host vehicle position function are respectively A vehicle collision avoidance method is provided that converts the transform relative vehicle position function and the transform host vehicle position function.
  • the host vehicle and the relative vehicle is a vehicle adjacent to the intersection, the intersection is a first road on which the host vehicle travels; And a second road on which the counterpart vehicle travels, wherein the vehicle collision preventing method includes a distance between the host vehicle and the counterpart vehicle before the second road is corrected such that the crossing angle is 90 degrees.
  • the host vehicle driving information includes the host vehicle position coordinates, the host vehicle driving direction, and the host vehicle speed
  • the relative vehicle driving information includes the relative vehicle position coordinates
  • the relative A vehicle collision avoidance method is provided that includes a vehicle travel direction and the relative vehicle speed.
  • the determining of the possibility of collision between the host vehicle and the counterpart vehicle may include collision between the host vehicle and the counterpart vehicle using the converted host vehicle position function and the converted relative vehicle position function. Calculating an expected time; And determining whether the estimated collision time is less than or equal to a preset collision threshold.
  • the communication unit for receiving the host vehicle driving information including the position coordinates and the driving direction of the host vehicle and the relative vehicle driving information including the position coordinates and the driving direction of the relative vehicle;
  • a position determination unit configured to receive the host vehicle driving information and the relative vehicle driving information;
  • a collision prediction unit determining a possibility of collision between the host vehicle and the opponent vehicle;
  • a vehicle controller configured to control the host vehicle according to the collision possibility, wherein the position determiner generates a position function that generates a host vehicle position function and a relative vehicle position function based on the host vehicle operation information and the relative vehicle operation information.
  • a transformation coordinate system is set based on the position coordinates of the host vehicle, and a rotation angle, which is an angle formed between a travel direction of the host vehicle and one axis of the transformation coordinate system, is calculated, and the host vehicle is used by using the rotation angle.
  • a position function transformation module for converting a position function and the relative vehicle position function into a transform host vehicle position function and a transform relative vehicle position function, respectively, wherein the collision prediction unit converts the transform host vehicle position function and the transform relative vehicle position function.
  • a vehicle collision avoidance apparatus is provided, which determines a possibility of collision between the host vehicle and the opponent vehicle.
  • a computer program which is coupled with a computer, which is hardware, and stored in a computer-readable recording medium for carrying out the method of claim 1.
  • a vehicle position determining method capable of immediately detecting the position of the opponent vehicle while the vehicle is driving.
  • the computational load according to the vehicle collision prevention method is low.
  • NLOS National Line Of Sight
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a relationship between a host vehicle, a relative vehicle, and an information providing infrastructure in a vehicle collision prevention method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an apparatus for preventing a collision of a host vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a host vehicle collision avoidance apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 4A and 4B illustrate before and after the conversion of the host vehicle position function and the relative vehicle position function according to the vehicle collision prevention method according to an embodiment of the present invention.
  • 5A and 5B illustrate before and after the conversion of the host vehicle position function and the relative vehicle position function according to the vehicle collision prevention method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a vehicle collision preventing method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a method for determining a host vehicle reference relative vehicle position according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a relationship between a host vehicle, a relative vehicle, and an information providing infrastructure in a vehicle collision prevention method according to an embodiment of the present invention.
  • information for executing a vehicle collision prevention method may be exchanged through communication between the host vehicle 10, the counterpart vehicle 20, and the information providing infrastructure 30. .
  • the host vehicle 10 refers to a vehicle in which vehicle control is performed according to a vehicle collision prevention method.
  • the type of the host vehicle 10 is not limited, and the host vehicle 10 may be various vehicle types such as a passenger car, a truck, a bus, a two-wheeled vehicle, and the like.
  • the host vehicle 10 may be a vehicle entering an intersection.
  • An intersection means a point where two or more roads cross each other, and does not mean a case where two roads vertically meet each other.
  • the counterpart vehicle 20 refers to a vehicle traveling adjacent to the host vehicle 10.
  • being adjacent to the host vehicle 10 means that the host vehicle 10 is geographically close to each other, and further, that the host vehicle is on a road connected to a road on which the host vehicle is driving.
  • the counterpart vehicle 20 may be a vehicle adjacent to an intersection where the host vehicle 10 enters.
  • the information providing infrastructure 30 may refer to an external server that provides at least one of traffic information, location information, and geographic information.
  • the information providing infrastructure 30 may include a V2I infrastructure including a Global Navigation Satellite System (GNSS) infrastructure for calculating and transmitting location coordinates, a base station for relaying traffic information, a navigation server for transmitting map data, and the like.
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • the host vehicle 10, the counterpart vehicle 20, and the information providing infrastructure 30 are in data communication with each other.
  • Data communication between the host vehicle 10, the counterpart vehicle 20, and the information providing infrastructure 30 may include wireless access for vehicular environment (WAVE) technology, cellular technology (5G communication technology, LTE) for vehicle to everything (V2X) communication. Communication technology, 3GPP technology, etc.), and the like.
  • the information related to the driving of the host vehicle 10 is updated in real time through communication between the host vehicle 10, the counterpart vehicle 20, and the information providing infrastructure 30, Identify information that can cause traffic accidents in advance. Accordingly, it is possible to immediately and flexibly respond to unexpected situations that may occur while driving a vehicle.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a host vehicle collision device according to an embodiment of the present invention.
  • the host vehicle 10 includes a host vehicle collision device 11, and the host vehicle collision device 11 includes a communication unit 100, a position determination unit 200, a collision prediction unit 300, and And a vehicle controller 400.
  • the host vehicle 10 may further include an engine driving unit, a user interface, a driving system, a braking system, etc. in addition to the host vehicle and the collision device 11.
  • the communication unit 100 performs data communication with the other vehicle 20, the information providing infrastructure 30, and other components of the host vehicle 10.
  • the type of data communication performed by the communication unit 100 may vary depending on the object that communicates with the communication unit 100. For example, when the communication unit 100 communicates with other components in the host vehicle 10, in-vehicle communication may be used. However, when the communication unit 100 communicates with the counterpart vehicle 20 or the information providing infrastructure 30, V2X, long distance wireless communication, or the like can be used.
  • the communication unit 100 may include a satellite communication module 110 and a V2X module 120.
  • the satellite communication module 110 may communicate with the information providing infrastructure 30 and receive satellite positioning information.
  • the satellite communication module 110 may communicate with the GNSS infrastructure of the information providing infrastructure 30 to receive host vehicle driving information (HDI) of the host vehicle 10.
  • the host vehicle driving information HDI may include a position coordinate and a driving direction of the host vehicle.
  • the location coordinates of the host vehicle may be provided in the form of GPS coordinates including latitude and longitude coordinates that are commonly used.
  • the host vehicle driving information HDI may include speed information of the host vehicle.
  • the satellite communication module 110 may communicate with a plurality of satellites.
  • the satellite communication module 110 may communicate with four or more satellites. Accordingly, triangulation may be performed with a plurality of combinations of satellites, and the position of the host vehicle 10 provided with the satellite communication module 110 may be accurately determined.
  • the V2X module 120 may communicate with the counterpart vehicle 20 and receive remote-vehicle driving information (RDI) of the counterpart vehicle 20.
  • RDI remote-vehicle driving information
  • the V2X module 120 may communicate with an adjacent counterpart vehicle 20 to receive a position coordinate of the counterpart vehicle 20 and a driving direction of the counterpart vehicle 20.
  • the counterpart vehicle driving information RDI may include speed information of the counterpart vehicle.
  • the V2X module 120 may optionally communicate with the V2I infrastructure of the information providing infrastructure 30 to receive traffic information and map data.
  • the traffic information and map data received by the V2X module 120 may include information about the shape of the road, the presence or absence of the intersection, the location of the intersection, and the like.
  • the V2X module 120 is not only V2X communication using WAVE (Wireless Access for Vehicular Environment) technology, Cellular technology (5G communication technology, LTE communication technology, 3GPP technology, etc.), but also code division multiple access (CDMA) network, time division multiplexing.
  • WAVE Wireless Access for Vehicular Environment
  • CDMA code division multiple access
  • Various wireless communication technologies are available, such as access (TDMA) networks, frequency division multiple access (FDMA) networks, orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) networks, and single-carrier frequency division multiple access (SC-FDMA) networks.
  • the host vehicle driving information HDI and the relative vehicle driving information RDI received by the communication unit 100 may be transmitted to the position determining unit 200.
  • the position determiner 200 determines the position of the host vehicle 10 and the position of the relative vehicle 20 based on the host vehicle driving information HDI and the relative vehicle driving information RDI.
  • the location determiner 200 may determine a location of the host vehicle 10 and a location of the counterpart vehicle 20 by generating a location function. To this end, the position determiner 200 may include a position function generation module 210 and a position function transformation module 220.
  • the position function generation module 210 may host-vehicle position function (HPF) and relative-vehicle position function (Remote-Vehicle) based on the received host vehicle driving information (HDI) and relative vehicle driving information (RDI). Position Function, RPF).
  • HPF host-vehicle position function
  • Remote-Vehicle relative-vehicle position function
  • HDI host vehicle driving information
  • RDI relative vehicle driving information
  • RPF Position Function
  • the host vehicle position function HPF generated by the position function generation module 210 may include a current position and velocity vector of the host vehicle 10.
  • the relative vehicle position function (RPF) may include the current position and velocity vector of the relative vehicle 20.
  • the host vehicle position function HPF may be expressed as Equation 1 below
  • the relative vehicle position function RPF may be expressed as Equation 2 below.
  • the position function generation module 210 may generate the host vehicle position function HPF and the relative vehicle position function RPF in a simplified form than the above-described equations 1 and 2 as necessary.
  • the host vehicle position function (HPF) and the relative vehicle position function (RPF) may include the host vehicle 10 and the relative vehicle 20 except for information on the speed of the host vehicle 10 and the relative vehicle 20. It can consist only of the current location of.
  • the host vehicle position function HPF and the relative vehicle position function RPF may be configured by only the current position and the direction of travel of the host vehicle 10 and the relative vehicle 20, and the information on the speed may be excluded.
  • the host vehicle position function HPF and the relative vehicle position function RPF generated by the position function generation module 210 are transmitted to the position function transformation module 220.
  • the position function transformation module 220 converts the host vehicle position function HPF and the relative vehicle position function RPF generated by the position function generation module 210 into transformed host vehicle position function (THPF), respectively. And transform into a transformed remote-vehicle position function (TRPF).
  • the position function conversion module 220 may set the conversion coordinate system based on the current position of the host vehicle 10.
  • the transformation coordinate system may be a Cartesian coordinate system configured using the current position of the host vehicle 10 as an origin.
  • the position function conversion module 220 calculates a rotation angle RA which is an angle formed by one axis of the travel direction of the host vehicle 10 and the conversion coordinate system after setting the conversion coordinate system.
  • the axis of the transformation coordinate system for calculating the rotation angle RA may be determined in consideration of the velocity vector of the host vehicle 10. For example, when the host vehicle 10 moves faster in the second axis direction than in the first axis direction of the transform coordinate system, the axis of the transform coordinate system for calculating the rotation angle RA becomes the second axis (HV Axis 2). Can be.
  • the position function conversion module 220 converts the host vehicle position function HPF into the transformed host vehicle position function THPF using the calculated rotation angle RA, and converts the relative vehicle position function RPF into the converted relative vehicle position. Convert to a function (TRPF).
  • the transform host vehicle position function THPF and the transform relative vehicle position function TRPF generated by the position function conversion module 220 are particularly easy to determine the possibility of collision between the host vehicle 10 and the counterpart vehicle 20 at an intersection. It may have a form. Accordingly, by using the transform host vehicle position function THPF and the transform relative vehicle position function TRPF, it is possible to quickly determine the possibility of collision between the host vehicle 10 and the counterpart vehicle 20 with only a few calculations. The details of generating the transform host vehicle position function THPF and the transform relative vehicle position function TRPF will be described later.
  • the transform host vehicle position function THPF and the transform relative vehicle position function TRPF generated by the position function transform module 220 are transmitted to the collision predicting unit 300.
  • the collision predicting unit 300 uses the transformed host vehicle position function THPF and the transformed relative vehicle position function TRPF received from the position function transform module 220 to determine whether the host vehicle 10 and the relative vehicle 20 Determine the possibility of a collision.
  • the collision probability determined by the collision prediction unit 300 may be determined in consideration of various factors related to the collision. For example, the probability of collision is determined in consideration of whether to calculate the estimated time to collision (TTC), the size of the estimated collision time (TTC), the acceleration and the acceleration increase amount of the host vehicle 10 and the counterpart vehicle 20, and the like. Can be.
  • TTC estimated time to collision
  • TTC size of the estimated collision time
  • TTC acceleration and the acceleration increase amount of the host vehicle 10 and the counterpart vehicle 20, and the like. Can be.
  • the collision prediction unit 300 may include a collision prediction time calculation module 310 and a collision probability determination module 320 to determine the collision possibility described above.
  • the collision prediction time calculating module 310 calculates the collision prediction time (TTC) between the host vehicle 10 and the relative vehicle 20 by using the transform host vehicle position function THPF and the transform relative vehicle position function TRPF. do.
  • the anticipated collision time (TTC) may mean, for example, an estimated time required until the host vehicle 10 and the counterpart vehicle 20 meet at an intersection.
  • the collision prediction time TTT is determined. It can be determined that it cannot be calculated.
  • the collision prediction time TTC calculated by the collision prediction time calculating module 310 is transmitted to the collision possibility determination module 320.
  • the collision probability determination module 320 may determine the collision possibility in consideration of factors including the collision prediction time (TTC). For example, the collision possibility determination module 320 may determine whether the collision prediction time TTC is less than or equal to a preset collision threshold, and determine that the collision probability is high when the collision prediction time is less than or equal to the collision threshold.
  • TTC collision prediction time
  • Factors considered to determine the possibility of collision in the collision possibility determination module 320 may be given different weights. For example, when the collision prediction time calculation module 310 receives the information that the collision prediction time (TTC) cannot be calculated, the collision probability determination module 320 cannot calculate the collision prediction time (TTC). By giving a high weight to, it can be determined that the probability of collision is low.
  • the collision possibility determination module 320 may determine the collision possibility in consideration of the acceleration and the acceleration increase amount of the host vehicle 10 and the counterpart vehicle 20 together with the anticipated collision time TTC. For example, if the amount of acceleration increase of the host vehicle 10 and / or the counterpart vehicle 20 is large, the host vehicle 10 and / or the counterpart vehicle 20 is likely to be rapidly accelerating, and thus the acceleration increase amount is increased. High weight can be given. Accordingly, even when the collision prediction time TTC is the same, when the acceleration increase amount is large, it may be determined that the collision possibility is high.
  • the collision probability determination performed by the collision possibility determination module 320 may be performed at a predetermined cycle.
  • the collision possibility determination period may vary depending on the type of the transform host vehicle position function THPF and the transform relative vehicle position function TRPF.
  • the collision probability determination period is relatively. It can be short.
  • the transform host vehicle position function THPF and the transform relative vehicle position function TRPF include both the position coordinates and the velocity vector of the host vehicle 10 and the counterpart vehicle 20, the collision probability determination period is relatively long. Can be.
  • the collision probability determination module 320 stores the transform host vehicle position function THPF and the transform relative vehicle position function TRPF in the cache memory after reflecting the possibility of collision, and reflects the updated information at predetermined intervals. Can be judged. Accordingly, even if the transform host vehicle position function THPF and the transform relative vehicle position function TRPF include both the position coordinates and the velocity vector of the host vehicle 10 and the counterpart vehicle 20, the collision possibility determination module 320 is not included. The computational load applied is not large.
  • the collision possibility determination module 320 determines whether to transmit an operation signal to the vehicle controller 400 according to the determined collision possibility. If the determined likelihood of collision is greater than or equal to a preset value, the likelihood of collision determination module 320 transmits an operation signal to the vehicle controller 400.
  • the vehicle control unit 400 When the vehicle control unit 400 receives the operation signal from the collision possibility determination module 320, the vehicle control unit 400 transmits the vehicle control signal to other components such as a vehicle interface, a driving system, and a braking system of the host vehicle 10.
  • An operation such as a driver alarm, a vehicle deceleration, or a vehicle stop may be performed by a vehicle control signal transmitted from the vehicle controller 400.
  • which vehicle control signal the vehicle control unit 400 transmits may vary according to an operation signal received from the collision possibility determination module 320, and the operation signal may vary according to the determined magnitude of the collision possibility.
  • the vehicle controller 400 may receive only an operation signal for giving an alarm to warn the driver of the host vehicle 10.
  • the vehicle controller 400 may receive an operation signal for decelerating the host vehicle 10.
  • the vehicle controller 400 may prevent a collision accident between the host vehicle 10 and the counterpart vehicle 20.
  • a transform host vehicle position function (THPF) and a transform relative vehicle position function (TRPF) are generated based on the host vehicle driving information (HDI) and the relative vehicle driving information (RDI).
  • HDI host vehicle driving information
  • RDI relative vehicle driving information
  • FIG. 3 is a block diagram showing a host vehicle collision avoidance apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the communication unit 100 further includes an authentication module 130 and an in-vehicle communication module 140.
  • the authentication module 130 confirms authentication information between the counterpart vehicle 20 and the information providing infrastructure 30 that communicate with the host vehicle 10.
  • the authentication module 130 may use an encryption / decryption key management system (KMS), a public key infrastructure, or the like to identify whether the counterpart vehicle 20 and the information providing infrastructure 30 are suitable senders. have.
  • KMS encryption / decryption key management system
  • public key infrastructure or the like to identify whether the counterpart vehicle 20 and the information providing infrastructure 30 are suitable senders. have.
  • the authentication module 130 may determine information received from the counterpart vehicle 20 or the information providing infrastructure 30. Discard. In addition, when unauthenticated information is continuously received from the same address, the authentication module 130 may block the address so that information is not received from the address.
  • the in-vehicle communication module 140 collects information generated inside the host vehicle 10.
  • the in-vehicle communication module 140 may perform in-vehicle communication using, for example, a controller area network (CAN), a local interconnect network (LIN), an I-BUS, or a Bluetooth.
  • the information about the host vehicle 10 received from the in-vehicle communication module 140 may be merged with the host vehicle operation information HDI received by the satellite communication module 110. Accordingly, the accuracy of the host vehicle driving information HDI may be further improved.
  • the satellite communication module 110 may complement the host vehicle operation information (HDI) even in a region where the satellite communication module 110 is difficult to communicate with the satellite, such as under a bridge or in a tunnel, the accuracy of the host vehicle operation information (HDI) is increased.
  • HDI host vehicle operation information
  • the position determiner 200 may further include a position function transformation determination module 215 and a map data DB 230.
  • the position function transformation determination module 215 converts the host vehicle position function HPF and the relative vehicle position function RPF generated from the position function generation module 210 into the transform host vehicle position function THPF and the transform relative vehicle position function, respectively. Decide if you want to convert to (TRPF).
  • the position function transformation determination module 215 converts the host vehicle position function HPF and the relative vehicle position function RPF into the transformation host vehicle position function THPF and the transformation relative vehicle position function TRPF when it is out of the preset criteria. Do not convert. As a result, unnecessary position function conversion can be prevented and the computational load on the position function conversion module can be reduced.
  • the map data DB 230 stores map data.
  • the map data may include intersection information, road information, and the like.
  • the map data stored in the map data DB 230 may be transmitted to the collision prediction time calculation module, the location function conversion determination module 215, and the like, as necessary.
  • Map data stored in the map data DB 230 may be continuously updated according to map information received from the information providing infrastructure 30.
  • the vehicle controller 400 may further include an alarm module 410 and a driving control module 420.
  • the alarm module 410 may be provided in the infotainment area.
  • the alarm module 410 may generate a vehicle control signal to sound a horn or illuminate a blinking flash toward the driver of the host vehicle 10.
  • the travel control module 420 may be provided in a safety area.
  • the driving control module 420 may generate a driving control signal to decelerate or stop the host vehicle 10.
  • the host vehicle 10 includes the authentication module 130, the position function conversion determination module 215, etc., thereby improving the security in performing the vehicle collision prevention method, the operational load Can be reduced.
  • FIGS. 4A and 4B illustrate before and after conversion of the host vehicle position function and the relative vehicle position function according to the vehicle collision prevention method according to an embodiment of the present invention.
  • the host vehicle 10, the first counterpart vehicle 20, and the second counterpart vehicle 20 ′ are driven along an intersection STI along the first road ST1 and the second road ST2. Enter.
  • the host vehicle 10 traveling on the first road ST1 may not be able to enter the first counterpart vehicle until the first road ST1 enters the crossing section STI. 20) It is difficult to visually recognize. Accordingly, there is a high risk that the host vehicle 10 and the first counterpart vehicle 20 collide in the crossing section STI.
  • the first and second counterpart vehicles 20 and 20' are based on the received GPS data. Predicted the path.
  • the host vehicle 10 uses the transform host vehicle function position function THPF and the transform relative vehicle position function TRPF to form the first relative vehicle 20 and the second relative vehicle 20. ') Can be quickly identified.
  • the position function transformation module sets the transformation coordinate system based on the position coordinates of the host vehicle 10.
  • the transformation coordinate system may be a Cartesian coordinate system as described above, and the host vehicle 10 may be set to be located at the origin of the coordinate system.
  • the transform coordinate system includes a transform coordinate system first axis HV Axis 1 and a transform coordinate system second axis HV Axis 2.
  • the transformation coordinate system HV Axis 1 and the transformation coordinate system HV Axis 2 are provided to be perpendicular to the origin where the host vehicle 10 is located.
  • the position function conversion module is configured by the travel direction of the host vehicle 10 or the extension direction of the second road ST2 on which the host vehicle 10 is traveling, and the transformation coordinate system HV Axis 2 after the conversion coordinate system is set.
  • the rotation angle RA which is an angle ⁇ is calculated.
  • the rotation angles RV and ⁇ may be angles formed between the extension direction of the second road ST2 and the first axis HV Axis 1 of the transformation coordinate system.
  • the position function conversion module converts the host vehicle position function HPF and the relative vehicle position function RPF using the rotation angle RA as shown in FIG. 4B, respectively. Convert to position function (TRPF). In addition, at this time, the map data on which the first road ST1, the second road ST2, and the crossing section STI are displayed may also be converted.
  • the position function conversion module may perform the position function transformation by rotating the host vehicle position function HPF and the relative vehicle position function RPF by the rotation angle RA with respect to the origin of the host vehicle 10.
  • Equation 3 the above-described position function transformation may be performed by Equation 3 below.
  • the first relative vehicle 20 and the second relative vehicle 20 ' are straight lines parallel to either the transform coordinate system first axis HV Axis 1 or the transform coordinate system second axis HV Axis 2. It can be located on.
  • the first relative vehicle 20 is located on a straight line parallel to the first axis HV Axis 1
  • the second relative vehicle 20 ′ is the second axis of the transformation coordinate system. It is located on a straight line parallel to (HV Axis 2).
  • the driving direction values included in the transform host vehicle position function (THPF) and the transform relative vehicle position function (TRPF) generated after the position function conversion are only one of the first axis (HV Axis 1) and the second axis (HV Axis 2). It consists of. Accordingly, the collision prediction time (TTC) calculation in the cross section STI can be performed very easily, and the load according to the calculation is small.
  • the position of the first opponent vehicle 20 and the second opponent vehicle 20 ′ may be determined without performing a complicated calculation or receiving a plurality of time series data.
  • the position function transformation by performing the position function transformation, the position of the first relative vehicle 20 and the second relative vehicle 20 'with respect to the host vehicle 10 can be immediately determined and the computational load according to the collision prediction time calculation can be reduced. have. Therefore, it is possible to prevent accidents with an immediate grasp of the positions of the counterpart vehicles 20 and 20 '.
  • 5A and 5B illustrate before and after the conversion of the host vehicle position function and the relative vehicle position function according to the vehicle collision prevention method according to an embodiment of the present invention.
  • the position function transformation determination module provided to the host vehicle 10 determines whether to convert the host vehicle position function HPF and the relative vehicle position function RPF.
  • the position function transformation determination process will be described in more detail.
  • the first road ST1 at the cross section STI determines whether to perform a position function transformation on the host vehicle 10 and the first counterpart vehicle 20 adjacent to the cross section STI. It is determined whether the intersection angle A formed by the second road ST2 is in the effective intersection range.
  • intersection angle A may be measured from the traffic information received from the information providing infrastructure or the map data received from the map data DB.
  • the effective crossing range can be around 90 degrees.
  • the position function transformation determination module determines to perform position function transformation when the intersection angle A is in the effective intersection range.
  • the crossing angle A is outside the effective crossing range, an error due to the position function transformation may occur, and thus the accuracy of the collision probability determination may be lowered. Therefore, the position function transformation is not performed. Accordingly, it is possible to reduce the computational load caused by performing unnecessary position function transformation.
  • intersection angle A is in the effective intersection range but is not 90 degrees
  • the first roadway ST1 or the second roadway such that the first roadway ST1 and the second roadway ST2 are perpendicular before performing the position function transformation.
  • a step of calibrating (ST2) on the map data may be performed.
  • the modification of the map data is made temporarily, and does not modify the map data stored in the map data DB.
  • the conversion host vehicle position function THPF and the conversion relative vehicle position function TRPF become the first axis HV axis 1 and the second axis.
  • the position function transformation may not be performed between the host vehicle 10 and the first counterpart vehicle 20 having a larger distance D1 than the preset value.
  • the position function transformation may be performed on the third counterpart vehicle 21 having the distance D2 smaller than the preset value between the host vehicle 10 and the host vehicle 10. have.
  • the crossing angle A in the cross section STI it may be determined whether to perform map data correction and position function transformation based on the distance between the host vehicle 10 and the counterpart vehicle 20. have.
  • a distance change value D1-D1 ' which is a difference between the distances D1' between the counterpart vehicles, is obtained, and when the distance change value D1-D1 'is equal to or less than a preset value, map data correction and position function conversion may be performed. have. Accordingly, even when the map data is incomplete, the vehicle collision prevention method may be performed.
  • the position function transformation may be determined according to the crossing angle. Accordingly, it is possible to further improve the accuracy of the collision probability calculated after the position function transformation.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a vehicle collision preventing method according to an embodiment of the present invention.
  • host vehicle driving information HDI is received (S100).
  • the host vehicle driving information HDI may include host vehicle position coordinates and a driving direction.
  • the host vehicle driving information (HDI) may be a satellite positioning value received from the GNSS infrastructure of the information providing infrastructure.
  • the relative vehicle driving information RDI is received (S200).
  • the relative vehicle driving information RDI may include relative vehicle position coordinates and a driving direction.
  • the relative vehicle driving information (RDI) may be received from the opponent vehicle through V2X communication.
  • the host vehicle position function HPF may be generated based on the host vehicle driving information HDI, and the relative vehicle position function RPF may be generated based on the relative vehicle driving information RDI (S300).
  • a transformation coordinate system may be formed based on the host vehicle position coordinates (S400).
  • the position of the host vehicle in the transformation coordinate system may be set to the origin.
  • the rotation angle RA is calculated (S500).
  • the rotation angle RA may be an angle formed between the driving direction of the host vehicle and one axis of the transformation coordinate system.
  • the host vehicle position function HPF and the relative vehicle position function RPF are converted using the rotation angle RA (S700).
  • the converted host vehicle position function THPF and the converted relative vehicle position function TRPF are converted. Can be generated.
  • the collision probability assessment may be performed in consideration of several factors including the estimated collision time (TTC) of the host vehicle and the counterpart vehicle.
  • TTC estimated collision time
  • the host vehicle is controlled (S800).
  • the vehicle control may be performed in the form of giving an alarm to the host vehicle driver or decelerating the host vehicle.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a method for determining a host vehicle reference relative vehicle position according to an embodiment of the present invention.
  • the position determining unit may perform the calculation shown in the drawing (S601).
  • (rx '(t), ry' (t)) means the affine transformation relative vehicle position function TRPF
  • (rx (t), ry (t)) denotes the relative vehicle position function (RPF). it means.
  • the position determination unit may determine by dividing the first axis component and the second axis component of the transformation partner vehicle position function TRPF. Accordingly, in order to leave only the first axis component and the second axis component, the matrix operation may be performed (S602 and S603).
  • the relative position of the relative vehicle with respect to the host vehicle may be determined only by the sign of the first axis component and the second axis component of the position coordinate of the current relative vehicle. Accordingly, the relative vehicle position can be determined very quickly with a small computational load.
  • the above-described determination process may be performed including the host vehicle driving direction and the relative vehicle driving direction. For example, when the first axis component of the relative driving direction of the relative vehicle with respect to the host vehicle has a positive value, it is determined that the relative vehicle is traveling to the right with respect to the host vehicle. Conversely, when the first axis component of the relative driving direction of the relative vehicle with respect to the host vehicle has a negative value, it is determined that the relative vehicle is traveling to the left with respect to the host vehicle.
  • the counterpart vehicle when the second axis component has a positive value, it is determined that the counterpart vehicle is traveling in the same direction as the host vehicle, and when the second axis component has a negative value, the counterpart vehicle and the host vehicle You can judge that you are facing each other in the form of coming.

Landscapes

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 호스트 차량 운행 정보를 수신하는 단계; 상대 차량 운행 정보를 수신하는 단계; 호스트 차량 위치 함수와 상대 차량 위치 함수를 생성하는 단계; 변환 좌표계를 설정하는 단계; 회전각을 산출하는 단계; 상기 회전각을 이용하여, 상기 호스트 차량 위치 함수 및 상기 상대 차량 위치 함수를 각각 변환 호스트 차량 위치 함수 및 변환 상대 차량 위치 함수로 변환하는 단계; 상기 변환 호스트 차량 위치 함수 및 상기 변환 상대 차량 위치 함수를 이용하여, 상기 호스트 차량과 상기 상대 차량의 충돌 가능성을 판단하는 단계; 및 상기 충돌 가능성에 따라 상기 호스트 차량을 제어하는 단계를 포함하는, 차량 충돌 방지 방법이 제공된다.

Description

교차로 충돌 방지 방법 및 그것을 수행하는 시스템
본 발명은 교차로 충돌 방지 방법 및 시스템에 관한 것이다.
최근 차량과 정보 기술을 접목하기 위한 다양한 연구 개발이 이루어지고 있다. 차량과 정보 기술을 접목하는데 있어서, 가장 중요한 요소 중 하나는 차량 정보를 수집하고 처리하는 기술이다. 예를 들어, 차량이 주행 중일 때 발생하는 차량 속도, 차량 위치 등의 정보를 정확하게 수집하고 처리하는 일은 차량과 정보 기술을 접목하는데 있어서 매우 중요하다.
상술한 차량 정보를 수집하고 처리하는 기술의 중요성은 차량과 정보 기술의 융합이 진행될수록 점점 더 커지고 있다. 예를 들어, 자율 주행과 같이 차량 주행의 중요한 부분을 정보 기술에 맡기는 경우, 차량 정보를 정확하고 신속하게 수집하고 처리하는 일의 중요성이 매우 크다.
특히 자율 주행의 경우, 차량의 주행에 따라 실시간으로 새로운 차량 정보가 발생하고, 발생한 데이터를 처리하여 차량을 제어하기 때문에 데이터를 신속하게 처리하는 것이 중요하다.
본 발명은 차량 주행 중에 즉각적으로 상대 차량의 위치를 파악하고 이를 통해 교차로로 진입하는 차량간 충돌을 방지할 수 있는 교차로 충돌 방지 방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 호스트 차량의 위치 좌표 및 운행 방향을 포함하는 호스트 차량 운행 정보를 수신하는 단계; 상대 차량의 위치 좌표 및 운행 방향을 포함하는 상대 차량 운행 정보를 수신하는 단계; 상기 호스트 차량 운행 정보와 상대 차량 운행 정보를 기초로 호스트 차량 위치 함수와 상대 차량 위치 함수를 생성하는 단계; 상기 호스트 차량의 위치 좌표를 기준으로 변환 좌표계를 설정하는 단계; 상기 호스트 차량의 운행 방향과 상기 변환 좌표계의 어느 하나의 축이 이루는 각도인 회전각을 산출하는 단계; 상기 회전각을 이용하여, 상기 호스트 차량 위치 함수 및 상기 상대 차량 위치 함수를 각각 변환 호스트 차량 위치 함수 및 변환 상대 차량 위치 함수로 변환하는 단계; 상기 변환 호스트 차량 위치 함수 및 상기 변환 상대 차량 위치 함수를 이용하여, 상기 호스트 차량과 상기 상대 차량의 충돌 가능성을 판단하는 단계; 및 상기 충돌 가능성에 따라 상기 호스트 차량을 제어하는 단계를 포함하는, 차량 충돌 방지 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 변환 호스트 차량 위치 함수 및 상기 변환 상대 차량 위치 함수는 상기 호스트 차량의 위치를 원점으로 상기 호스트 차량 위치 함수 및 상기 상대 차량 위치 함수를 상기 회전각만큼 회전 변환하여 생성되는, 차량 충돌 방지 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 호스트 차량과 상기 상대 차량은 교차로에 인접한 차량이고, 상기 교차로는 상기 호스트 차량이 주행하는 제1 도로; 및 상기 상대 차량이 주행하는 제2 도로를 포함하고, 상기 차량 충돌 방지 방법은 상기 제1 도로와 제2 도로가 이루는 교차각이 유효 교차 범위에 있는지 판단하는 단계; 및 상기 교차각이 유효 교차 범위에 있을 때, 상기 상대 차량 위치 함수와 상기 호스트 차량 위치 함수를 각각 상기 변환 상대 차량 위치 함수와 상기 변환 호스트 차량 위치 함수로 변환하는, 차량 충돌 방지 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 교차각이 상기 유효 교차 범위에 있을 때, 상기 상대 차량 위치 함수를 상기 변환 상대 차량 위치 함수로 변환하는 단계 이전에, 상기 제1 도로와 상기 제2 도로가 수직하도록 상기 제2 도로를 교정하는 단계를 수행하는, 차량 충돌 방지 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 교차각이 상기 유효 교차 범위를 벗어난 경우에도 상기 호스트 차량과 상기 상대 차량간 거리가 기 설정된 값 이하인 경우, 상기 상대 차량 위치 함수와 상기 호스트 차량 위치 함수를 각각 상기 변환 상대 차량 위치 함수와 상기 변환 호스트 차량 위치 함수로 변환하는, 차량 충돌 방지 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 호스트 차량과 상기 상대 차량은 교차로에 인접한 차량이고, 상기 교차로는 상기 호스트 차량이 주행하는 제1 도로; 및 상기 상대 차량이 주행하는 제2 도로를 포함하고, 상기 차량 충돌 방지 방법은 상기 교차각이 90도가 되도록 상기 제2 도로를 교정하기 전의 상기 호스트 차량과 상기 상대 차량 사이의 거리와 상기 교차각이 90도가 되도록 상기 제2 도로를 교정한 후의 상기 호스트 차량과 상기 상대 차량 사이의 거리의 차인 거리 변동값을 구하는 단계를 더 포함하고, 상기 거리 변동값이 기 설정 값 이하일 때, 상기 호스트 차량 위치 함수와 상기 상대 차량 위치 함수를 각각 상기 변환 호스트 차량 위치 함수와 상기 변환 상대 차량 위치 함수로 변환하는, 차량 충돌 방지 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 호스트 차량 운행 정보는 상기 호스트 차량 위치 좌표, 상기 호스트 차량 운행 방향, 및 상기 호스트 차량 속도를 포함하고, 상기 상대 차량 운행 정보는 상기 상대 차량 위치 좌표, 상기 상대 차량 운행 방향, 및 상기 상대 차량 속도를 포함하는, 차량 충돌 방지 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 호스트 차량과 상기 상대 차량의 충돌 가능성을 판단하는 단계는 상기 변환 호스트 차량 위치 함수 및 상기 변환 상대 차량 위치 함수를 이용하여, 상기 호스트 차량과 상기 상대 차량의 충돌 예상 시간을 산출하는 단계; 및 상기 충돌 예상 시간이 기 설정된 충돌 임계값 이하인지 판단하는 단계를 포함하는, 차량 충돌 방지 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 호스트 차량의 위치 좌표 및 운행 방향을 포함하는 호스트 차량 운행 정보와 상대 차량의 위치 좌표 및 운행 방향을 포함하는 상대 차량 운행 정보를 수신하는 통신부; 상기 호스트 차량 운행 정보 및 상기 상대 차량 운행 정보를 수신하는 위치 판단부; 상기 호스트 차량과 상기 상대 차량의 충돌 가능성을 판단하는 충돌 예측부; 및 상기 충돌 가능성에 따라 상기 호스트 차량을 제어하는 차량 제어부를 포함하고, 상기 위치 판단부는 상기 호스트 차량 운행 정보와 상대 차량 운행 정보를 기초로 호스트 차량 위치 함수와 상대 차량 위치 함수를 생성하는 위치 함수 생성 모듈; 상기 호스트 차량의 위치 좌표를 기준으로 변환 좌표계를 설정하며, 상기 호스트 차량의 운행 방향과 상기 변환 좌표계의 어느 하나의 축이 이루는 각도인 회전각을 산출하고, 상기 회전각을 이용하여, 상기 호스트 차량 위치 함수 및 상기 상대 차량 위치 함수를 각각 변환 호스트 차량 위치 함수 및 변환 상대 차량 위치 함수로 변환하는 위치 함수 변환 모듈을 포함하고, 상기 충돌 예측부는 상기 변환 호스트 차량 위치 함수 및 상기 변환 상대 차량 위치 함수를 이용하여, 상기 호스트 차량과 상기 상대 차량의 충돌 가능성을 판단하는, 차량 충돌 방지 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 하드웨어인 컴퓨터와　결합되어, 제1 항의 방법을 수행할 수 있도록 컴퓨터에서 독출가능한 기록매체에　저장된,　컴퓨터 프로그램이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 차량 주행 중에 즉각적으로 상대 차량의 위치를 파악할 수 있는 차량 위치 판단 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 차량이 교차로에 진입할 때, 동일한 교차로로 진입하고 있는 다른 차량들의 위치를 즉각적으로 파악하고 차량간 충돌로 인한 사고를 예방할 수 있다.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따르면 차량 충돌 가능성을 정확하고 빠르게 판단할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 차량 충돌 방지 방법 수행에 따른 연산 부하가 적다.
추가적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 센서가 아닌 통신을 통해 차량 충돌 여부를 확인하기 때문에 NLOS(None Line Of Sight) 상황에서도 적용 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 충돌 방지 방법에서 호스트 차량과 상대 차량 및 정보 제공 인프라의 관계를 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 호스트 차량 충돌 방지 장치를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 호스트 차량 충돌 방지 장치를 도시한 블록도이다.
도 4a와 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 충돌 방지 방법에 따른 호스트 차량 위치 함수와 상대 차량 위치 함수의 변환 전후를 나타낸 것이다.
도 5a와 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 충돌 방지 방법에 따른 호스트 차량 위치 함수와 상대 차량 위치 함수의 변환 전후를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 충돌 방지 방법의 순서도를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 호스트 차량 기준 상대 차량 위치 판단방법의 순서도를 나타낸 것이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 복잡한 연산 없이 차량 주행 중에 즉각적으로 상대 차량의 위치를 파악할 수 있고, 이를 바탕으로 차량 간 충돌을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 충돌 방지 방법에서 호스트 차량과 상대 차량 및 정보 제공 인프라의 관계를 나타낸 모식도이다.
도 1에 따르면, 호스트 차량(10), 상대 차량(20), 정보 제공 인프라(30)간 통신을 통하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 충돌 방지 방법을 실행시키기 위한 정보가 교환될 수 있다.
호스트 차량(10)은 차량 충돌 방지 방법에 따른 차량 제어가 이루어지는 차량을 의미한다. 호스트 차량(10)의 종류에는 제한이 없으며, 호스트 차량(10)은 승용차, 트럭, 버스, 이륜 차량 등 다양한 차종일 수 있다.
호스트 차량(10)은 교차로로 진입하는 차량일 수 있다. 교차로란 둘 이상의 도로가 교차하는 지점을 의미하는 것이며, 두 개의 도로가 수직하게 만나는 경우만을 의미하는 것은 아니다.
상대 차량(20)은 호스트 차량(10)과 인접하여 주행하는 차량을 의미한다. 이때 호스트 차량(10)과 인접하다는 것은 호스트 차량(10)과 지리적으로 가깝다는 것을 의미하며, 나아가 호스트 차량이 주행하고 있는 도로와 연결된 도로 상에 있다는 것을 의미한다. 예를 들어, 호스트 차량(10)이 고가 도로 위를 주행하고 있을 때, 고가 도로 아래를 주행하는 차량은 호스트 차량(10)과 지리적으로 가깝더라도 연결된 도로 상에 있지 않기 때문에 상대 차량(20)으로 인식되지 않을 수 있다. 특히, 상대 차량(20)은 호스트 차량(10)이 진입하는 교차로에 인접한 차량일 수 있다.
정보 제공 인프라(30)는 교통 정보, 위치 정보 및 지리 정보 중 적어도 하나를 제공하는 외부 서버를 의미할 수 있다. 특히, 정보 제공 인프라(30)는 위치 좌표를 산출하고 송신하는 GNSS(Global Navigation Satellite System) 인프라, 교통 정보를 중계하는 기지국, 지도 데이터를 송신하는 네비게이션 서버 등을 포함하는 V2I 인프라를 포함할 수 있다.
호스트 차량(10), 상대 차량(20), 및 정보 제공 인프라(30)는 서로 데이터 통신한다. 호스트 차량(10), 상대 차량(20), 및 정보 제공 인프라(30) 간의 데이터 통신은 V2X(Vehicle to everything) 통신을 위한 WAVE(Wireless Access for Vehicular Environment) 기술, Cellular 기술(5G 통신 기술, LTE 통신 기술, 3GPP 기술 등) 등일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 호스트 차량(10), 상대 차량(20), 및 정보 제공 인프라(30) 간의 통신을 통해, 호스트 차량(10)의 주행과 관련된 정보를 실시간으로 업데이트하기 때문에, 교통 사고를 유발할 수 정보를 사전에 파악할 수 있다. 이에 따라 차량 주행 중 발생할 수 있는 돌발 상황에 즉각적이고도 유연하게 대처할 수 있다.
이상에서는 호스트 차량(10), 상대 차량(20), 및 정보 제공 인프라(30) 간의 관계에 대하여 간략하게 살펴보았다. 이하에서는 차량 충돌 방지 방법을 수행하기 위한 호스트 차량(10) 내 구성에 대하여 더 자세히 살펴보고자 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 호스트 차량 충돌 장치를 도시하는 블록도이다.
도 2에 따르면, 호스트 차량(10)은 호스트 차량 충돌 장치(11)를 포함하며, 호스트 차량 충돌 장치(11)는 통신부(100), 위치 판단부(200), 충돌 예측부(300), 및 차량 제어부(400)를 포함한다. 호스트 차량(10)은 호스트 차랑 충돌 장치(11) 외에 엔진 구동부, 사용자 인터페이스, 구동계, 제동계 등을 더 포함할 수 있다.
통신부(100)는 상대 차량(20), 정보 제공 인프라(30), 호스트 차량(10) 내부의 다른 구성과 데이터 통신을 수행한다.
통신부(100)에서 수행되는 데이터 통신의 종류는 통신부(100)와 통신하는 대상에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 통신부(100)가 호스트 차량(10) 내의 다른 구성 요소와 통신하는 경우, 차량 내 통신을 이용할 수 있다. 그러나, 통신부(100)가 상대 차량(20) 또는 정보 제공 인프라(30)와 통신하는 때에는 V2X, 장거리 무선 통신 등을 이용할 수 있다.
통신부(100)는 위성 통신 모듈(110) 및 V2X 모듈(120)을 포함할 수 있다.
위성 통신 모듈(110)은 정보 제공 인프라(30)와 통신하며, 위성 측위 정보를 수신할 수 있다. 구체적으로, 위성 통신 모듈(110)은 정보 제공 인프라(30) 중 GNSS 인프라와 통신하여, 호스트 차량(10)의 호스트 차량 운행 정보(Host-Vehicle Driving Information; HDI)를 수신할 수 있다. 이때, 호스트 차량 운행 정보(HDI)는 호스트 차량의 위치 좌표 및 운행 방향을 포함하는 것일 수 있다. 호스트 차량의 위치 좌표는 통상적으로 사용되는 위도 좌표와 경도 좌표를 포함하는 GPS 좌표 형태로 제공될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 호스트 차량(10) 위치 정보의 정확성을 높이기 위하여, 호스트 차량 운행 정보(HDI)는 호스트 차량의 속도 정보를 포함할 수 있다.
위성 통신 모듈(110)은 복수 개의 위성과 통신할 수 있다. 예를 들어, 위성 통신 모듈(110)은 4개 이상의 위성과 통신할 수 있다. 이에 따라, 복수의 조합의 위성들과 삼각 측량을 수행하고, 위성 통신 모듈(110)이 제공된 호스트 차량(10)의 위치를 정확히 파악할 수 있다.
V2X 모듈(120)은 상대 차량(20)과 통신하며, 상대 차량(20)의 상대 차량 운행 정보(Remote-Vehicle Driving Information; RDI)를 수신할 수 있다. 예를 들어, V2X 모듈(120)은 인접한 상대 차량(20)와 통신하여 상대 차량(20)의 위치 좌표 및 상대 차량(20)의 운행 방향을 수신할 수 있다. 경우에 따라서, 상대 차량(20) 위치 정보의 정확성을 높이기 위하여, 상대 차량 운행 정보(RDI)는 상대 차량의 속도 정보를 포함할 수 있다.
V2X 모듈(120)은 경우에 따라 정보 제공 인프라(30)의 V2I 인프라와 통신하여 교통 정보 및 맵데이터를 수신할 수 있다. V2X 모듈(120)이 수신하는 교통 정보 및 맵데이터는 도로의 형태, 교차로 유무, 교차로 위치 등에 대한 정보를 포함할 수 있다
V2X 모듈(120)은 WAVE(Wireless Access for Vehicular Environment) 기술, Cellular 기술(5G 통신 기술, LTE 통신 기술, 3GPP 기술 등) 등을 이용한 V2X 통신뿐만 아니라, 코드 분할 다중 접속 (CDMA) 네트워크, 시분할 다중 접속 (TDMA) 네트워크, 주파수 분할 다중 접속 (FDMA) 네트워크, 직교 주파수 분할 다중 접속 (OFDMA) 네트워크, 단일-캐리어 주파수 분할 다중 접속 (SC-FDMA) 네트워크 등 다양한 무선 통신 기술을 이용할 수 있다.
통신부(100)에서 수신한 호스트 차량 운행 정보(HDI)과 상대 차량 운행 정보(RDI)는 위치 판단부(200)에 전달될 수 있다.
위치 판단부(200)는 호스트 차량 운행 정보(HDI) 및 상대 차량 운행 정보(RDI)를 바탕으로 호스트 차량(10)의 위치 및 상대 차량(20)의 위치를 판단한다.
위치 판단부(200)는 위치 함수를 생성함으로써, 호스트 차량(10)의 위치 및 상대 차량(20)의 위치를 판단할 수 있다. 이를 위하여 위치 판단부(200)는 위치 함수 생성 모듈(210) 및 위치 함수 변환 모듈(220)을 포함할 수 있다.
위치 함수 생성 모듈(210)은 수신된 호스트 차량 운행 정보(HDI) 및 상대 차량 운행 정보(RDI)를 기초로 호스트 차량 위치 함수(Host-Vehicle Position Function, HPF)와 상대 차량 위치 함수(Remote-Vehicle Position Function, RPF)를 생성한다.
위치 함수 생성 모듈(210)에서 생성된 호스트 차량 위치 함수(HPF)는 호스트 차량(10)의 현재 위치 및 속도 벡터를 포함할 수 있다. 또한, 상대 차량 위치 함수(RPF)는 상대 차량(20)의 현재 위치 및 속도 벡터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 호스트 차량 위치 함수(HPF)는 아래 식 1과 같이 표현될 수 있고, 상대 차량 위치 함수(RPF)는 아래 식 2와 같이 표현될 수 있다.
[식 1]
Figure PCTKR2019000625-appb-I000001
(hx0: 현재 호스트 차량의 위치의 x좌표, hy0: 현재 호스트 차량의 위치의 y좌표, vhx(t): 호스트 차량의 x 방향 속력, vhy(t): 호스트 차량의 y 방향 속력)
[식 2]
Figure PCTKR2019000625-appb-I000002
(rx0: 현재 상대 차량의 위치의 x좌표, ry0: 현재 상대 차량의 위치의 y좌표, vhx(t): 상대 차량의 x 방향 속력, vhy(t): 상대 차량의 y 방향 속력)
위치 함수 생성 모듈(210)은 필요에 따라 호스트 차량 위치 함수(HPF)와 상대 차량 위치 함수(RPF)를 상술한 식 1과 식 2보다 간소화된 형태로 생성할 수 있다. 예를 들어, 호스트 차량 위치 함수(HPF)와 상대 차량 위치 함수(RPF)는 호스트 차량(10) 및 상대 차량(20)의 속도에 대한 정보를 제외하고 호스트 차량(10)과 상대 차량(20)의 현재 위치만으로 구성될 수 있다. 또는 호스트 차량 위치 함수(HPF)와 상대 차량 위치 함수(RPF)는 호스트 차량(10)과 상대 차량(20)의 현재 위치 및 운행 방향만으로 구성되고 속력에 대한 정보는 배제될 수 있다. 이렇게 호스트 차량 위치 함수(HPF)와 상대 차량 위치 함수(RPF)를 적은 데이터만으로 간단하게 구성할 경우, 차량 충돌 방지 방법을 수행하기 위한 연산 부하가 크게 줄어들고 보다 신속하게 잦은 빈도로 연산을 수행할 수 있다.
위치 함수 생성 모듈(210)에서 생성된 호스트 차량 위치 함수(HPF)와 상대 차량 위치 함수(RPF)는 위치 함수 변환 모듈(220)로 송신된다.
위치 함수 변환 모듈(220)은 위치 함수 생성 모듈(210)에서 생성된 호스트 차량 위치 함수(HPF)와 상대 차량 위치 함수(RPF)를 각각 변환 호스트 차량 위치 함수(Transformed Host-Vehicle Position Function; THPF)와 변환 상대 차량 위치 함수(Transformed Remote-Vehicle Position Function; TRPF)로 변환한다.
위치 함수 변환 모듈(220)은 상술한 변환 작업을 수행하기에 앞서, 현재 호스트 차량(10)의 위치를 기준으로 변환 좌표계를 설정할 수 있다. 변환 좌표계는 호스트 차량(10)의 현재 위치를 원점으로 하여 구성된 데카르트 좌표계(Cartesian Coordinate)일 수 있다.
위치 함수 변환 모듈(220)은 변환 좌표계 설정 후, 호스트 차량(10)의 운행 방향과 변환 좌표계의 어느 하나의 축이 이루는 각도인 회전각(Rotation Angle; RA)을 산출한다. 이때 회전각(RA)을 산출하기 위한 변환 좌표계의 축은 호스트 차량(10)의 속도 벡터를 고려하여 결정할 수 있다. 예를 들어, 호스트 차량(10)이 변환 좌표계의 제1 축 방향 보다 제2 축 방향으로 빠르게 움직일 때, 회전각(RA)을 산출하기 위한 변환 좌표계의 축은 제2 축(HV Axis 2)이 될 수 있다.
위치 함수 변환 모듈(220)은 산출된 회전각(RA)을 이용하여 호스트 차량 위치 함수(HPF)를 변환 호스트 차량 위치 함수(THPF)로 변환하고, 상대 차량 위치 함수(RPF)를 변환 상대 차량 위치 함수(TRPF)로 변환한다.
위치 함수 변환 모듈(220)에서 생성된 변환 호스트 차량 위치 함수(THPF)와 변환 상대 차량 위치 함수(TRPF)는 특히 교차로에서 호스트 차량(10)과 상대 차량(20)의 충돌 가능성을 판단하기 용이한 형태를 가질 수 있다. 이에 따라, 변환 호스트 차량 위치 함수(THPF)와 변환 상대 차량 위치 함수(TRPF)를 이용하면 적은 연산만으로도 빠르게 호스트 차량(10)과 상대 차량(20)의 충돌 가능성을 판단할 수 있다. 변환 호스트 차량 위치 함수(THPF)와 변환 상대 차량 위치 함수(TRPF)를 생성하는 것에 대한 자세한 내용은 후술하고자 한다.
위치 함수 변환 모듈(220)에서 생성된 변환 호스트 차량 위치 함수(THPF)와 변환 상대 차량 위치 함수(TRPF)은 충돌 예측부(300)로 전달된다.
충돌 예측부(300)는 위치 함수 변환 모듈(220)로부터 수신한 변환 호스트 차량 위치 함수(THPF)와 변환 상대 차량 위치 함수(TRPF)를 이용하여, 호스트 차량(10)과 상대 차량(20)의 충돌 가능성을 판단한다.
충돌 예측부(300)에서 판단하는 충돌 가능성은 충돌과 관련된 여러 가지 인자를 고려하여 판단될 수 있다. 예를 들어, 충돌 가능성은 충돌 예상 시간(Time To Collision; TTC) 산출 가부, 충돌 예상 시간(TTC)의 크기, 호스트 차량(10)과 상대 차량(20)의 가속도 및 가속도 증가량 등을 고려하여 판단될 수 있다.
충돌 예측부(300)는 상술한 충돌 가능성 판단하기 위하여 충돌 예상 시간 산출 모듈(310) 및 충돌 가능성 판단 모듈(320)을 포함할 수 있다.
충돌 예상 시간 산출 모듈(310)은 변환 호스트 차량 위치 함수(THPF)와 변환 상대 차량 위치 함수(TRPF)를 이용하여, 호스트 차량(10)과 상대 차량(20)의 충돌 예상 시간(TTC)을 산출한다. 충돌 예상 시간(TTC)은 예를 들어, 교차로에서 호스트 차량(10)과 상대 차량(20)이 만날 때까지 예상되는 소요 시간을 의미할 수 있다. 다만, 호스트 차량(10)과 상대 차량(20)의 위치, 속도, 및 가속도를 고려하여 호스트 차량(10)과 상대 차량(20)이 교차로에서 만나지 않을 것으로 판단되는 때에는 충돌 예상 시간(TTC)을 산출할 수 없다고 결정할 수 있다.
충돌 예상 시간 산출 모듈(310)에서 산출된 충돌 예상 시간(TTC)은 충돌 가능성 판단 모듈(320)로 전달된다.
충돌 가능성 판단 모듈(320)은 충돌 예상 시간(TTC)을 포함하는 인자들을 고려하여 충돌 가능성을 판단할 수 있다. 예를 들어, 충돌 가능성 판단 모듈(320)은 충돌 예상 시간(TTC)이 기 설정된 충돌 임계값 이하인지 판단하고, 충돌 임계값 이하인 경우 충돌 가능성이 높은 것으로 판단할 수 있다.
충돌 가능성 판단 모듈(320)에서 충돌 가능성을 판단하기 위하여 고려하는 인자들에는 서로 다른 가중치가 부여될 수 있다. 예를 들어, 충돌 예상 시간 산출 모듈(310)로부터 충돌 예상 시간(TTC)을 산출할 수 없다는 정보를 수신하였을 때, 충돌 가능성 판단 모듈(320)은 충돌 예상 시간(TTC)을 산출할 수 없다는 정보에 높은 가중치를 부여하여, 충돌 가능성이 낮은 것으로 판단할 수 있다.
충돌 가능성 판단 모듈(320)은 충돌 예상 시간(TTC)과 함께 호스트 차량(10)과 상대 차량(20)의 가속도 및 가속도 증가량을 고려하여 충돌 가능성을 판단할 수 있다. 예를 들어, 호스트 차량(10) 및/또는 상대 차량(20)의 가속도 증가량이 클 경우, 호스트 차량(10) 및/또는 상대 차량(20)이 급가속하고 있을 가능성이 크므로, 가속도 증가량에 높은 가중치를 부여할 수 있다. 이에 따라, 충돌 예상 시간(TTC)이 동일하더라도 가속도 증가량이 큰 경우, 충돌 가능성이 높은 것으로 판단될 수 있다.
충돌 가능성 판단 모듈(320)에서 수행되는 충돌 가능성 판단은 기 설정된 주기로 이루어질 수 있다. 이때, 충돌 가능성 판단 주기는 변환 호스트 차량 위치 함수(THPF)와 변환 상대 차량 위치 함수(TRPF)의 형태에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 변환 호스트 차량 위치 함수(THPF)와 변환 상대 차량 위치 함수(TRPF)가 호스트 차량(10)과 상대 차량(20)의 위치 좌표만 포함하는 형태인 경우, 충돌 가능성 판단 주기는 상대적으로 짧을 수 있다. 반대로, 변환 호스트 차량 위치 함수(THPF)와 변환 상대 차량 위치 함수(TRPF)가 호스트 차량(10)과 상대 차량(20)의 위치 좌표, 속도 벡터를 모두 포함하는 경우 충돌 가능성 판단 주기는 상대적으로 길 수 있다.
충돌 가능성 판단 모듈(320)은 충돌 가능성 판단 후 변환 호스트 차량 위치 함수(THPF)와 변환 상대 차량 위치 함수(TRPF)를 캐시 메모리에 저장하였다가 기 설정된 주기마다 업데이트되는 정보를 반영하는 형태로 충돌 가능성을 판단할 수 있다. 이에 따라, 변환 호스트 차량 위치 함수(THPF)와 변환 상대 차량 위치 함수(TRPF)가 호스트 차량(10)과 상대 차량(20)의 위치 좌표, 속도 벡터를 모두 포함하더라도 충돌 가능성 판단 모듈(320)에 인가되는 연산 부하가 크지 않다.
충돌 가능성 판단 모듈(320)은 판단된 충돌 가능성에 따라, 차량 제어부(400)에 작동 신호를 송신할지 결정한다. 판단된 충돌 가능성이 기 설정된 값 이상일 경우, 충돌 가능성 판단 모듈(320)은 차량 제어부(400)에 작동 신호를 송신한다.
차량 제어부(400)는 충돌 가능성 판단 모듈(320)로부터 작동 신호를 수신하였을 때, 차량 제어 신호를 호스트 차량(10)의 차량 인터페이스, 구동계, 제동계 등의 다른 구성 요소로 송신한다.
차량 제어부(400)에서 송신하는 차량 제어 신호에 의하여 운전자 알람(Alarm), 차량 감속, 차량 정지 등의 동작이 수행될 수 있다. 이때, 차량 제어부(400)가 어떤 차량 제어 신호를 송신할지는 충돌 가능성 판단 모듈(320)로부터 수신하는 작동 신호에 따라 달라질 수 있으며, 작동 신호는 판단된 충돌 가능성의 크기에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 충돌 가능성이 특정 구간에 있을 경우, 차량 제어부(400)는 호스트 차량(10) 운전자에게 조심하라는 알람(Alarm)을 주기 위한 작동 신호만 수신할 수 있다. 그러나, 충돌 가능성이 특정 구간 이상일 경우, 차량 제어부(400)는 호스트 차량(10)을 감속시키기 위한 작동 신호를 수신할 수 있다.
차량 제어부(400)가 충돌 가능성에 따라 차량을 제어함으로써, 호스트 차량(10)과 상대 차량(20)간 충돌 사고를 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 호스트 차량 운행 정보(HDI)와 상대 차량 운행 정보(RDI)를 기초로 변환 호스트 차량 위치 함수(THPF)와 변환 상대 차량 위치 함수(TRPF)를 생성하고, 이를 바탕으로 호스트 차량(10)과 상대 차량(20)간 충돌 가능성을 판단할 수 있다. 변환 호스트 차량 위치 함수(THPF)와 변환 상대 차량 위치 함수(TRPF)는 충돌 가능성 판단이 용이하도록 변환된 형태를 갖기 때문에, 충돌 가능성 판단에 따른 연산 부하가 현저히 낮아질 수 있다. 이에 따라, 신속한 충돌 가능성 판단이 이루어질 수 있으며, 차량 충돌 방지 효과가 향상될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 충돌 방지 방법을 수행하기 위한 호스트 차량(10)의 구성에 대하여 살펴보았다. 이하에서는 상술한 구성 외에 차량 충돌 방지 방법을 수행하기 위하여 구비된 다른 구성요소들에 대하여 더 살펴보고자 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 호스트 차량 충돌 방지 장치를 나타낸 블록도이다.
도 3에 따르면, 통신부(100)는 인증 모듈(130) 및 차량 내 통신 모듈(140)을 더 포함한다.
인증 모듈(130)은 호스트 차량(10)과 통신하는 상대 차량(20) 및 정보 제공 인프라(30) 사이에서 인증 정보를 확인한다. 인증 모듈(130)은 상대 차량(20) 및 정보 제공 인프라(30)가 적합한 송신자인지 식별하기 위하여 암복호화 키 관리 시스템(Key Management System; KMS), 공개 키 인프라(Public Key Infrastructure) 등을 이용할 수 있다.
인증 모듈(130)에서 상대 차량(20) 또는 정보 제공 인프라(30)의 인증 정보가 확인되지 않는 경우, 인증 모듈(130)은 상대 차량(20) 또는 정보 제공 인프라(30)로부터 수신된 정보를 폐기한다. 또한, 동일한 주소로부터 인증되지 않은 정보가 계속해서 수신되는 경우, 인증 모듈(130)은 해당 주소로부터 정보가 수신되지 않도록 해당 주소를 차단할 수 있다.
차량 내 통신 모듈(140)은 호스트 차량(10) 내부에서 생성되는 정보를 수집한다. 차량 내 통신 모듈(140)은 예를 들어 CAN(Controller Area Network), LIN(Local Interconnect Network), I-BUS, 블루투스 등을 이용하여 차량 내 통신을 수행할 수 있다. 차량 내 통신 모듈(140)로부터 수신된 호스트 차량(10)에 대한 정보는 위성 통신 모듈(110)이 수신한 호스트 차량 운행 정보(HDI)와 병합될 수 있다. 이에 따라, 호스트 차량 운행 정보(HDI)의 정확도가 보다 향상될 수 있다. 아울러, 교각 아래나 터널 내부와 같이 위성 통신 모듈(110)이 위성과 통신하기 어려운 영역에서도 호스트 차량 운행 정보(HDI)를 보완할 수 있으므로, 호스트 차량 운행 정보(HDI)의 정확도가 높아진다.
위치 판단부(200)는 위치 함수 변환 결정 모듈(215) 및 맵 데이터 DB(230)를 더 포함할 수 있다.
위치 함수 변환 결정 모듈(215)은 위치 함수 생성 모듈(210)로부터 생성된 호스트 차량 위치 함수(HPF)와 상대 차량 위치 함수(RPF)를 각각 변환 호스트 차량 위치 함수(THPF)와 변환 상대 차량 위치 함수(TRPF)로 변환할지 결정한다.
위치 함수 변환 결정 모듈(215)은 기 설정된 기준에서 벗어날 경우, 호스트 차량 위치 함수(HPF)와 상대 차량 위치 함수(RPF)를 변환 호스트 차량 위치 함수(THPF)와 변환 상대 차량 위치 함수(TRPF)로 변환하지 않는다. 이에 따라, 불필요하게 위치 함수 변환이 이루어지는 것을 막을 수 있고, 위치 함수 변환 모듈에서의 연산 부하를 줄일 수 있다.
맵 데이터 DB(230)는 지도 데이터를 저장한다. 지도 데이터는 교차로 정보, 도로 정보 등을 포함할 수 있다. 맵 데이터 DB(230)에 저장된 지도 데이터는 필요에 따라, 충돌 예상 시간 산출 모듈, 위치 함수 변환 결정 모듈(215) 등으로 송신될 수 있다.
맵 데이터 DB(230)에 저장된 지도 데이터는 정보 제공 인프라(30)로부터 수신되는 지도 정보에 따라 지속적으로 업데이트될 수 있다.
차량 제어부(400)는 알람 모듈(410)과 운행 제어 모듈(420)을 더 포함할 수 있다.
알람 모듈(410)은 인포테인먼트(Infotainment) 영역에 제공될 수 있다. 알람 모듈(410)은 호스트 차량(10)의 운전자를 향해 경적을 울리거나, 점멸 섬광을 조사하도록 차량 제어 신호를 발생시킬 수 있다.
운행 제어 모듈(420)은 안전(Safety) 영역에 제공될 수 있다. 운행 제어 모듈(420)은 호스트 차량(10)을 감속시키거나 정지시키도록 구동 제어 신호를 발생시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 호스트 차량(10)이 인증 모듈(130), 위치 함수 변환 결정 모듈(215) 등을 포함함으로써, 차량 충돌 방지 방법을 수행함에 있어서 보안성이 향상되고, 연산 부하가 줄어들 수 있다.
이상에서는 호스트 차량(10)의 구성에 대하여 살펴보았다. 이하에서는 위치 함수 변환 모듈(220)에서 수행되는 호스트 차량 위치 함수(HPF) 및 상대 차량 위치 함수(RPF)의 변환에 대하여 더 자세히 살펴보고자 한다.
도 4a와 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 충돌 방지 방법에 따른 호스트 차량 위치 함수와 상대 차량 위치 함수의 변환 전후를 나타낸 것이다.
도 4a에 따르면, 제1 도로(ST1)와 제2 도로(ST2)를 따라 교차 구간(STI)으로 호스트 차량(10), 제1 상대 차량(20), 및 제2 상대 차량(20')이 진입한다.
제1 도로(ST1)와 제2 도로(ST2)는 수직하게 제공되기 때문에, 제1 도로(ST1)를 주행하는 호스트 차량(10)은 교차 구간(STI)에 진입하기 전까지는 제1 상대 차량(20)을 시각적으로 인식하기 어렵다. 이에 따라, 호스트 차량(10)과 제1 상대 차량(20)이 교차 구간(STI)에서 충돌할 위험이 크다.
종래 기술에 따르면, 호스트 차량(10)과 제1, 제2 상대 차량(20, 20')의 충돌을 방지하기 위하여, 수신되는 GPS 데이터를 기초로 제1, 제2 상대 차량(20, 20')의 경로를 예측했다. 그러나, 제1, 제2 상대 차량(20, 20')의 경로를 예측하기 위해서는 시계열적인 복수 개의 GPS 데이터 수신이 필요하고, 수신된 GPS 데이터들을 기초로 경로 예측을 위한 복잡한 연산을 수행하여야 했다. 이러한 복수 데이터 수신 및 복잡한 연산은 상대적으로 긴 시간을 필요로 하기 때문에 많은 문제점을 야기했다. 특히, 호스트 차량(10)이 고속으로 주행 중일 때는 데이터 처리 시간이 길어짐에 따라 사고를 방지하지 못할 가능성도 컸다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 호스트 차량(10)은 변환 호스트 차량 함수 위치 함수(THPF) 및 변환 상대 차량 위치 함수(TRPF)를 이용하여 제1 상대 차량(20)과 제2 상대 차량(20')의 위치를 신속하게 파악할 수 있다.
위치 함수 변환을 위하여 위치 함수 변환 모듈은 호스트 차량(10)의 위치 좌표를 기초로 변환 좌표계를 설정한다. 변환 좌표계는 상술한 것과 같이 데케르트 좌표계(Cartesian Coordinate)일 수 있으며, 호스트 차량(10)이 좌표계의 원점에 위치하도록 설정될 수 있다. 변환 좌표계는 변환 좌표계 제1 축(HV Axis 1)과 변환 좌표계 제2 축(HV Axis 2)을 포함한다. 변환 좌표계 제1 축(HV Axis 1)과 변환 좌표계 제2 축(HV Axis 2)은 호스트 차량(10)이 위치한 원점에서 수직하도록 제공된다.
위치 함수 변환 모듈은 변환 좌표계 설정 후, 호스트 차량(10)의 주행 방향 또는 호스트 차량(10)이 주행 중인 제2 도로(ST2)의 연장 방향과, 변환 좌표계 제2 축(HV Axis 2)이 이루는 각도(θ)인 회전각(RA)을 계산한다. 다만, 경우에 따라, 회전각(RV, θ)은 제2 도로(ST2)의 연장 방향과 변환 좌표계 제1 축(HV Axis 1)이 이루는 각도일 수도 있다.
위치 함수 변환 모듈은 도 4b에 도시된 것과 같이 회전각(RA)을 이용하여, 호스트 차량 위치 함수(HPF) 및 상대 차량 위치 함수(RPF)를 각각 변환 호스트 차량 위치 함수(THPF)와 변환 상대 차량 위치 함수(TRPF)로 변환한다. 아울러, 이때 제1 도로(ST1), 제2 도로(ST2), 및 교차 구간(STI)이 표시된 지도 데이터도 함께 변환될 수 있다.
위치 함수 변환 모듈은 호스트 차량 위치 함수(HPF) 및 상대 차량 위치 함수(RPF)를 호스트 차량(10)가 위치한 원점을 기준으로 회전각(RA)만큼 회전함으로써, 위치 함수 변환을 수행할 수 있다.
예를 들어, 상술한 위치 함수 변환은 아래 식 3에 의하여 수행될 수 있다.
[식 3]
Figure PCTKR2019000625-appb-I000003
(rx'(t),ry'(t): 변환 상대 차량 위치 함수(TRPF), rx(t), ry(t): 상대 차량 위치 함수(RPF), θ: 회전각(RV))
위치 함수 변환 후, 제1 상대 차량(20) 및 제2 상대 차량(20')은 변환 좌표계 제1 축(HV Axis 1) 또는 변환 좌표계 제2 축(HV Axis 2) 중 어느 하나와 평행한 직선 상에 위치할 수 있다. 예를 들어, 도 4a와 4b를 참고하면, 제1 상대 차량(20)은 제1 축(HV Axis 1)과 평행한 직선 상에 위치하고, 제2 상대 차량(20')은 변환 좌표계 제2 축(HV Axis 2)과 평행한 직선 상에 위치하게 된다.
위치 함수 변환 후 생성된 변환 호스트 차량 위치 함수(THPF)와 변환 상대 차량 위치 함수(TRPF)에 포함된 운행 방향 값은 제1 축(HV Axis 1)과 제2 축(HV Axis 2) 중 어느 하나만으로 구성된다. 이에 따라, 교차 구간(STI)에서의 충돌 예상 시간(TTC) 연산이 매우 쉽게 이루어질 수 있고, 연산에 따른 부하가 적다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 복잡한 연산을 거치거나 복수 개의 시계열적인 데이터들을 수신하지 않아도 제1 상대 차량(20)과 제2 상대 차량(20')의 위치를 파악할 수 있다. 또한, 위치 함수 변환을 수행함으로써, 호스트 차량(10)에 대한 제1 상대 차량(20)과 제2 상대 차량(20')의 위치를 즉각적으로 파악하고 충돌 예상 시간 계산에 따르는 연산 부하를 줄일 수 있다. 따라서, 상대 차량들(20, 20') 위치에 대한 즉각적인 파악과 함께 사고 예방이 가능하다.
도 5a와 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 충돌 방지 방법에 따른 호스트 차량 위치 함수와 상대 차량 위치 함수의 변환 전후를 나타낸 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 호스트 차량(10)에 제공되는 위치 함수 변환 결정 모듈은 호스트 차량 위치 함수(HPF)와 상대 차량 위치 함수(RPF)를 위치 함수 변환할지 결정한다. 이하에서는 위치 함수 변환 결정 프로세스에 대하여 더 자세히 살펴보고자 한다.
도 5a에 따르면, 교차 구간(STI)에 인접한 호스트 차량(10)과 제1 상대 차량(20)에 대하여 위치 함수 변환을 수행할지 여부를 결정하기 위하여 교차 구간(STI)에서 제1 도로(ST1)와 제2 도로(ST2)가 이루는 교차각(A)이 유효 교차 범위에 있는지 판단한다.
교차각(A)은 정보 제공 인프라로부터 수신한 교통 정보 또는 맵 데이터 DB로부터 수신한 지도 데이터로부터 측정할 수 있다. 유효 교차 범위는 90도 내외일 수 있다.
위치 함수 변환 결정 모듈은 교차각(A)이 유효 교차 범위에 있을 때, 위치 함수 변환 수행을 결정한다. 교차각(A)이 유효 교차 범위 밖에 있을 때는 위치 함수 변환에 따른 오차가 발생하여 충돌 가능성 판단의 정확도가 낮아질 수 있으므로, 위치 함수 변환을 수행하지 않는다. 이에 따라, 불필요한 위치 함수 변환을 수행함에 따라 발생하는 연산 부하를 줄일 수 있다.
교차각(A)이 유효 교차 범위에 있지만 90도가 아닌 경우, 위치 함수 변환을 수행하기 이전에 제1 도로(ST1)와 제2 도로(ST2)가 수직하도록 제1 도로(ST1) 또는 제2 도로(ST2)를 지도 데이터 상에서 교정하는 단계를 수행할 수 있다. 이때, 지도 데이터의 수정은 임시적으로 이루어지며, 맵 데이터 DB에 저장된 지도 데이터를 수정하는 것은 아니다. 제1 도로(ST1)와 제2 도로(ST2)가 수직하도록 교정됨에 따라, 변환 호스트 차량 위치 함수(THPF)와 변환 상대 차량 위치 함수(TRPF)는 제1 축(HV Axis 1)과 제2 축(HV Axis 2) 중 어느 하나에 대한 속도 벡터만을 갖는다.
교차각(A)이 유효 교차 범위를 벗어난 경우에도 호스트 차량(10)과 상대 차량(20)간 거리를 계산하고, 호스트 차량(10)과 상대 차량(20)간 거리가 기 설정된 값 이하인 경우, 위치 함수 변환 수행을 결정할 수 있다. 예를 들어, 도 5a에 도시된 것과 같이 호스트 차량(10)과의 사이에 기 설정된 값보다 큰 거리(D1)를 갖는 제1 상대 차량(20)와의 사이에서는 위치 함수 변환을 수행하지 않을 수 있다. 그러나, 같은 제1 도로(ST1) 상에 있는 차량이더라도 호스트 차량(10)과의 사이에 기 설정된 값보다 작은 거리(D2)를 갖는 제3 상대 차량(21)에 대하여는 위치 함수 변환을 수행할 수 있다.
호스트 차량(10)과 상대 차량(20)간 거리가 기 설정된 값 이하인 경우, 호스트 차량(10)과 상대 차량(20)의 충돌 가능성이 높고, 수직하지 않은 제1 축(HV Axis 1)과 제2 축(HV Axis 2)를 수직하게 교정함에 따라 발생하는 오차가 크지 않으므로, 교차각(A)이 유효 교차 범위 밖에 있어도 지도 데이터 교정 및 위치 함수 변환에 문제가 없다.
경우에 따라, 교차 구간(STI)에서의 교차각(A)을 구하기 어려운 경우, 호스트 차량(10)과 상대 차량(20)간 거리를 토대로 지도 데이터 교정 수행 여부 및 위치 함수 변환 수행 여부를 결정할 수 있다.
구체적으로, 교차각이 90도가 되도록 상기 제2 도로를 교정하기 전의 상기 호스트 차량과 상기 상대 차량 사이의 거리(D1)와 상기 교차각이 90도가 되도록 상기 제2 도로를 교정한 후의 상기 호스트 차량과 상기 상대 차량 사이의 거리(D1')의 차인 거리 변동값(D1-D1')을 구하고, 거리 변동값(D1-D1')이 기 설정된 값 이하인 경우 지도 데이터 교정 및 위치 함수 변환을 수행할 수 있다. 이에 따라 지도 데이터가 불완전한 경우에도 차량 충돌 방지 방법을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 교차 구간(STI)에서 교차하는 도로가 수직하지 않은 경우, 교차각에 따라 위치 함수 변환을 결정할 수 있다. 이에 따라, 위치 함수 변환 후 계산되는 충돌 가능성의 정확도를 보다 향상시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 충돌 방지 방법의 순서도를 나타낸 것이다.
도 6에 따르면, 먼저 호스트 차량 운행 정보(HDI)가 수신된다(S100). 호스트 차량 운행 정보(HDI)는 호스트 차량 위치 좌표 및 운행 방향을 포함하는 것일 수 있다. 호스트 차량 운행 정보(HDI)는 정보 제공 인프라의 GNSS 인프라로부터 수신하는 위성 측위 값일 수 있다.
다음으로, 상대 차량 운행 정보(RDI)가 수신된다(S200). 상대 차량 운행 정보(RDI)는 상대 차량 위치 좌표 및 운행 방향을 포함하는 것일 수 있다. 상대 차량 운행 정보(RDI)는 V2X 통신을 통하여 상대 차량으로부터 수신하는 것일 수 있다.
다음으로, 호스트 차량 운행 정보(HDI)를 기초로 호스트 차량 위치 함수(HPF)를 생성하고 상대 차량 운행 정보(RDI)를 기초로 상대 차량 위치 함수(RPF)를 생성할 수 있다(S300).
다음으로, 호스트 차량 위치 좌표를 기준으로 변환 좌표계를 형성할 수 있다(S400). 변환 좌표계에서 호스트 차량의 위치는 원점으로 설정될 수 있다.
다음으로, 회전각(RA)을 산출한다(S500). 회전각(RA)은 호스트 차량의 운행 방향과 변환 좌표계의 일 축이 이루는 각도일 수 있다.
다음으로, 회전각(RA)을 이용하여, 호스트 차량 위치 함수(HPF) 및 상대 차량 위치 함수(RPF)를 변환한다(S700). 호스트 차량 위치 함수(HPF)와 상대 차량 위치 함수(RPF)를 호스트 차량 위치를 중심으로 회전각(RA)만큼 회전 변환함으로써, 변환 호스트 차량 위치 함수(THPF) 및 변환 상대 차량 위치 함수(TRPF)를 생성할 수 있다.
다음으로, 호스트 차량과 상대 차량의 충돌 가능성을 평가한다(S700). 충돌 가능성 평가는 호스트 차량과 상대 차량의 충돌 예상 시간(TTC)을 포함하는 여러 인자들을 고려하여 수행될 수 있다.
다음으로, 호스트 차량을 제어한다(S800). 호스트 차량과 상대 차량의 충돌 가능성이 일정 수준 이상인 경우, 호스트 차량 운전자에게 알람을 주거나 호스트 차량을 감속하는 형태로 차량 제어가 수행될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 호스트 차량 기준 상대 차량 위치 판단방법의 순서도를 나타낸 것이다.
위치 판단부부에서는 상대 차량 위치 함수(RPF)를 변환하기 위하여, 도면에 도시된 연산을 수행할 수 있다(S601). 도면에서, (rx'(t), ry'(t))는 아핀 변환 상대 차량 위치 함수(TRPF)를 의미하며, (rx(t), ry(t))는 상대 차량 위치 함수(RPF)를 의미한다.
위치 판단부는 위치 함수 변환 후, 변환 상대 차량 위치 함수(TRPF)의 제1 축 성분과 제2 축 성분을 나누어 판단할 수 있다. 이에 따라, 각각 제1 축 성분과 제2 축 성분만 남기기 위하여, 행렬 연산을 수행할 수 있다(S602, S603).
위치 판단부는 연산 후 현재(t=0) 상대 차량의 위치 좌표를 판단한다(S701, S702). rx'(0)이 0보다 크다면, 위치 판단부는 상대 차량이 호스트 차량의 오른쪽에 위치한다고 판단한다(S703). rx'(0)이 0보다 작다면, 위치 판단부는 상대 차량이 호스트 차량의 왼쪽에 위치한다고 판단한다(S703). 제2 축 성분의 경우, ry'(0)이 0보다 크다면, 위치 판단부는 상대 차량이 호스트 차량의 앞쪽에 위치한다고 판단한다(S704). ry'(0)이 0보다 작다면, 위치 판단부는 상대 차량이 호스트 차량의 뒤쪽에 위치한다고 판단한다(S704).
상술한 것과 같이 현재 상대 차량의 위치 좌표의 제1 축 성분과 제2 축 성분의 부호만으로도 호스트 차량에 대한 상대 차량의 상대적 위치를 판단할 수 있다. 이에 따라, 상대 차량 위치를 적은 연산 부하로 매우 빠르게 판단할 수 있다.
경우에 따라, 상술한 판단 프로세스는 호스트 차량 운행 방향과 상대 차량 운행 방향을 포함하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 호스트 차량에 대한 상대 차량의 상대적 운행 방향의 제1 축 성분이 양의 값을 갖는 경우, 상대 차량이 호스트 차량에 대하여 오른쪽으로 진행하고 있다고 판단한다. 반대로, 호스트 차량에 대한 상대 차량의 상대적 운행 방향의 제1 축 성분이 음의 값을 갖는 경우, 상대 차량이 호스트 차량에 대하여 왼쪽으로 진행하고 있다고 판단한다. 제2 축 성분에 대하여는, 제2 축 성분이 양의 값을 갖는 경우 상대 차량이 호스트 차량과 같은 방향으로 진행하고 있다고 판단하고, 제2 축 성분이 음의 값을 갖는 경우 상대 차량과 호스트 차량이 서로 마주보고 다가오는 형태로 진행하고 있다고 판단할 수 있다.
이와 같이 속도 스칼라 값 없이도 호스트 차량과 상대 차량의 상대적 위치 및 운행 방향을 파악하고 차량 충돌을 방지할 수 있어, 신속하게 차량 충돌 방지가 가능하다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (10)

  1. 호스트 차량의 위치 좌표 및 운행 방향을 포함하는 호스트 차량 운행 정보를 수신하는 단계;
    상대 차량의 위치 좌표 및 운행 방향을 포함하는 상대 차량 운행 정보를 수신하는 단계;
    상기 호스트 차량 운행 정보와 상대 차량 운행 정보를 기초로 호스트 차량 위치 함수와 상대 차량 위치 함수를 생성하는 단계;
    상기 호스트 차량의 위치 좌표를 기준으로 변환 좌표계를 설정하는 단계;
    상기 호스트 차량의 운행 방향과 상기 변환 좌표계의 일 축이 이루는 각도인 회전각을 산출하는 단계;
    상기 회전각을 이용하여, 상기 호스트 차량 위치 함수 및 상기 상대 차량 위치 함수를 각각 변환 호스트 차량 위치 함수 및 변환 상대 차량 위치 함수로 변환하는 단계;
    상기 변환 호스트 차량 위치 함수 및 상기 변환 상대 차량 위치 함수를 이용하여, 상기 호스트 차량과 상기 상대 차량의 충돌 가능성을 판단하는 단계; 및
    상기 충돌 가능성에 따라 상기 호스트 차량을 제어하는 단계를 포함하는, 차량 충돌 방지 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 변환 호스트 차량 위치 함수 및 상기 변환 상대 차량 위치 함수는 상기 호스트 차량의 위치를 원점으로 상기 호스트 차량 위치 함수 및 상기 상대 차량 위치 함수를 상기 회전각만큼 회전 변환하여 생성되는, 차량 충돌 방지 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 호스트 차량과 상기 상대 차량은 교차로에 인접한 차량이고,
    상기 교차로는 상기 호스트 차량이 주행하는 제1 도로; 및
    상기 상대 차량이 주행하는 제2 도로를 포함하고,
    상기 차량 충돌 방지 방법은
    상기 제1 도로와 제2 도로가 이루는 교차각이 유효 교차 범위에 있는지 판단하는 단계; 및
    상기 교차각이 유효 교차 범위에 있을 때, 상기 상대 차량 위치 함수와 상기 호스트 차량 위치 함수를 각각 상기 변환 상대 차량 위치 함수와 상기 변환 호스트 차량 위치 함수로 변환하는, 차량 충돌 방지 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 교차각이 상기 유효 교차 범위에 있을 때,
    상기 상대 차량 위치 함수를 상기 변환 상대 차량 위치 함수로 변환하는 단계 이전에,
    상기 제1 도로와 상기 제2 도로가 수직하도록 상기 제2 도로를 교정하는 단계를 수행하는, 차량 충돌 방지 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 교차각이 상기 유효 교차 범위를 벗어난 경우에도 상기 호스트 차량과 상기 상대 차량간 거리가 기 설정된 값 이하인 경우,
    상기 상대 차량 위치 함수와 상기 호스트 차량 위치 함수를 각각 상기 변환 상대 차량 위치 함수와 상기 변환 호스트 차량 위치 함수로 변환하는, 차량 충돌 방지 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 호스트 차량과 상기 상대 차량은 교차로에 인접한 차량이고,
    상기 교차로는 상기 호스트 차량이 주행하는 제1 도로; 및
    상기 상대 차량이 주행하는 제2 도로를 포함하고,
    상기 차량 충돌 방지 방법은
    상기 교차각이 90도가 되도록 상기 제2 도로를 교정하기 전의 상기 호스트 차량과 상기 상대 차량 사이의 거리와
    상기 교차각이 90도가 되도록 상기 제2 도로를 교정한 후의 상기 호스트 차량과 상기 상대 차량 사이의 거리의 차인 거리 변동값을 구하는 단계를 더 포함하고,
    상기 거리 변동값이 기 설정 값 이하일 때, 상기 호스트 차량 위치 함수와 상기 상대 차량 위치 함수를 각각 상기 변환 호스트 차량 위치 함수와 상기 변환 상대 차량 위치 함수로 변환하는, 차량 충돌 방지 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 호스트 차량 운행 정보는 상기 호스트 차량 위치 좌표, 상기 호스트 차량 운행 방향, 및 상기 호스트 차량 속도를 포함하고,
    상기 상대 차량 운행 정보는 상기 상대 차량 위치 좌표, 상기 상대 차량 운행 방향, 및 상기 상대 차량 속도를 포함하는, 차량 충돌 방지 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 호스트 차량과 상기 상대 차량의 충돌 가능성을 판단하는 단계는
    상기 변환 호스트 차량 위치 함수 및 상기 변환 상대 차량 위치 함수를 이용하여, 상기 호스트 차량과 상기 상대 차량의 충돌 예상 시간을 산출하는 단계; 및
    상기 충돌 예상 시간이 기 설정된 충돌 임계값 이하인지 판단하는 단계를 포함하는, 차량 충돌 방지 방법.
  9. 호스트 차량의 위치 좌표 및 운행 방향을 포함하는 호스트 차량 운행 정보와 상대 차량의 위치 좌표 및 운행 방향을 포함하는 상대 차량 운행 정보를 수신하는 통신부;
    상기 호스트 차량 운행 정보 및 상기 상대 차량 운행 정보를 수신하는 위치 판단부;
    상기 호스트 차량과 상기 상대 차량의 충돌 가능성을 판단하는 충돌 예측부; 및
    상기 충돌 가능성에 따라 상기 호스트 차량을 제어하는 차량 제어부를 포함하고,
    상기 위치 판단부는 상기 호스트 차량 운행 정보와 상대 차량 운행 정보를 기초로 호스트 차량 위치 함수와 상대 차량 위치 함수를 생성하는 위치 함수 생성 모듈;
    상기 호스트 차량의 위치 좌표를 기준으로 변환 좌표계를 설정하며, 상기 호스트 차량의 운행 방향과 상기 변환 좌표계의 일 축이 이루는 각도인 회전각을 산출하고, 상기 회전각을 이용하여, 상기 호스트 차량 위치 함수 및 상기 상대 차량 위치 함수를 각각 변환 호스트 차량 위치 함수 및 변환 상대 차량 위치 함수로 변환하는 위치 함수 변환 모듈을 포함하고,
    상기 충돌 예측부는 상기 변환 호스트 차량 위치 함수 및 상기 변환 상대 차량 위치 함수를 이용하여, 상기 호스트 차량과 상기 상대 차량의 충돌 가능성을 판단하는, 차량 충돌 방지 장치.
  10. 하드웨어인 컴퓨터와　결합되어, 제1 항의 방법을 수행할 수 있도록 컴퓨터에서 독출가능한 기록매체에　저장된,　컴퓨터 프로그램.
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