WO2021125459A1 - 시뮬레이션을 위한 주변 차량의 주행 궤적 생성 방법 - Google Patents

시뮬레이션을 위한 주변 차량의 주행 궤적 생성 방법 Download PDF

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WO2021125459A1
WO2021125459A1 PCT/KR2020/006027 KR2020006027W WO2021125459A1 WO 2021125459 A1 WO2021125459 A1 WO 2021125459A1 KR 2020006027 W KR2020006027 W KR 2020006027W WO 2021125459 A1 WO2021125459 A1 WO 2021125459A1
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vehicle
speed
surrounding
surrounding vehicle
generating
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PCT/KR2020/006027
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이형철
박창우
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한양대학교 산학협력단
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    • B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces

Definitions

  • the present invention relates to a method of generating driving trajectories of surrounding vehicles for simulation, and more particularly, to a method of generating various virtual driving trajectories at high speed.
  • ADAS Advanced Driver Assistance System
  • AD autonomous driving vehicle
  • MIL Model In The Loop
  • HIL Hardware In the Loop
  • VIL Vehicle In the Loop
  • An object of the present invention is to provide a method capable of rapidly and variously generating virtual driving trajectories of surrounding vehicles in a simulation environment.
  • the method comprising: calculating a vehicle speed of the surrounding vehicle by using a longitudinal parameter indicating a following pattern of a surrounding vehicle with respect to a reference speed and the reference speed; calculating a yaw angle of the surrounding vehicle using a lateral parameter indicating a time required to change a lane, a lane width, and the vehicle speed; and generating the driving trajectory of the surrounding vehicle according to the vehicle speed and the yaw angle.
  • a method comprising: calculating a vehicle speed of the surrounding vehicle by using a longitudinal parameter indicating a following pattern of a surrounding vehicle with respect to a reference speed and the reference speed; calculating a longitudinal speed and a lateral speed of the surrounding vehicle changing the lane from the yaw angle and the vehicle speed of the surrounding vehicle changing the lane; and generating a driving trajectory of a surrounding vehicle that changes the lane based on the longitudinal speed and the lateral speed.
  • a driving trajectory of a surrounding vehicle can be generated at a high speed in a simulation environment by using a simple mathematical model capable of simulating the longitudinal and lateral movements of the surrounding vehicle.
  • the user can easily predict the driving trajectory to be implemented according to the parameter value, and thus various driving according to scenarios You can create a trajectory.
  • FIG. 1 is a view for explaining a method of generating a driving trajectory of a surrounding vehicle for a simulation according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating vehicle speed according to a longitudinal parameter
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a yaw angle of a vehicle according to a lateral parameter.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a driving trajectory of a surrounding vehicle according to a lateral direction parameter.
  • FIG. 5 is a view for explaining a method of generating a driving trajectory of a surrounding vehicle for a simulation according to another embodiment of the present invention.
  • the present invention proposes a method for generating various virtual driving trajectories for surrounding vehicles at high speed in a simulation environment.
  • the movement of the vehicle can be divided into a longitudinal movement and a lateral movement in a two-dimensional plane.
  • driving trajectories of various vehicles according to the passage of time can be generated.
  • the vehicle motion is simply modeled as a model representing the longitudinal and lateral motions, and the driving trajectories of surrounding vehicles are generated according to the longitudinal and lateral motions.
  • an embodiment of the present invention uses a model for the vehicle speed as a model for the longitudinal motion, and the lateral motion of the vehicle is the yaw of the vehicle. Because it depends on the (yaw) angle, the model for the yaw angle of the vehicle is used as the model for the lateral movement.
  • the amount of computation is reduced and the driving trajectory can be generated at a high speed.
  • various driving trajectories may be generated by allowing the vehicle speed and yaw angle to be adjusted using parameters.
  • the user by using an intuitive parameter indicating the driving tendency of the driver, the user can easily predict the desired driving trajectory according to the parameter value to generate various driving trajectories according to scenarios.
  • the method of generating a driving trajectory of a surrounding vehicle may be performed in a computing device including a processor, such as a desktop, a notebook computer, a server, and a driving trajectory generating apparatus.
  • a processor such as a desktop, a notebook computer, a server, and a driving trajectory generating apparatus.
  • FIG. 1 is a view for explaining a method of generating a driving trajectory of a surrounding vehicle for a simulation according to an embodiment of the present invention.
  • the computing device calculates the vehicle speed of the surrounding vehicle (S110) and calculates the yaw angle of the surrounding vehicle (S120). Then, according to the vehicle speed and the yaw angle, the driving trajectory of the surrounding vehicle is generated ( S130 ).
  • the yaw angle of the surrounding vehicle is information required when the surrounding vehicle changes lanes, and in step S130 , the computing device may generate the driving trajectory of the surrounding vehicle changing the lane according to the vehicle speed and the yaw angle over time.
  • the computing device uses the vehicle speed without the yaw angle information according to an embodiment to determine the driving trajectory of the surrounding vehicle for a state in which there is no lane change. It can be created according to the flow.
  • the computing device calculates the vehicle speed of the surrounding vehicle by using the longitudinal parameter and the reference speed in step S110.
  • the vehicle speed model according to an embodiment of the present invention may be expressed as a first-order delay transfer function as in [Equation 1], and the vehicle speed (v Lon ) of the surrounding vehicle is a longitudinal parameter (K Lon ) and a reference speed It is determined according to (v Ref ).
  • the longitudinal parameter is a parameter indicating a following pattern of a surrounding vehicle with respect to a preset reference speed.
  • the reference speed may be determined according to a preset driving cycle, such as FTP-72, FTP-75, or the like, or given at an arbitrary speed.
  • the vehicle speed is basically changed depending on the reference speed, and as the longitudinal parameter value becomes smaller, the response to the change of the reference speed becomes faster, and the vehicle speed follows the reference speed faster, The vehicle speed exhibits a pattern similar to the reference speed. Conversely, as the longitudinal parameter value increases, the response to the change of the reference speed becomes slower, the speed at which the vehicle speed tracks the reference speed decreases, and the difference between the vehicle speed and the reference speed increases.
  • a pattern such as the speed at which the vehicle speed of the surrounding vehicle tracks the reference speed or the degree to which the vehicle speed follows the reference speed is determined.
  • FIG. 2 is a view showing vehicle speeds according to longitudinal parameters (Param 1, Param 3, Param 5).
  • a graph (Param 1) showing the smallest vehicle speed with a longitudinal parameter value of 1 is a reference speed indicated by points. It can be seen that they follow quickly. Conversely, it can be seen that the graph Param 5 indicating the largest vehicle speed with a longitudinal parameter value of 5 has a large difference from the reference speed.
  • the first-order delay transfer function is expressed in the form of e -at in the time domain, where a corresponds to 1/K Lon , so a graph pattern as shown in FIG. 2 is created according to the longitudinal parameter value.
  • the traveling speed as shown in FIG. 2 may be calculated by [Equation 1].
  • the reference speed corresponds to the speed of the vehicle in front of the surrounding vehicle.
  • the driver adjusts the speed of the own vehicle in consideration of the traveling speed of the vehicle in front, so that the longitudinal parameter represents the driving tendency of the driver of the surrounding vehicle. can do.
  • a high value of the longitudinal parameter corresponds to the driver's tendency to aggressively follow the speed of the vehicle in front quickly, and a longitudinal parameter with a low value corresponds to the tendency of the driver to defensively follow the speed of the vehicle ahead slowly.
  • the longitudinal parameter according to an embodiment of the present invention corresponds to the driver's tendency and intuitively represents the driver's driving tendency, the user can easily predict the driving trajectory to be implemented according to the parameter value and add it to the scenario. It is possible to generate various driving trajectories along the
  • the longitudinal parameter may be determined according to a driving tendency of a driver of a surrounding vehicle with respect to the evaluation scenario as an embodiment.
  • the computing device calculates the yaw angle of the surrounding vehicle by using the lateral direction parameter, the lane width, and the vehicle speed in step S120.
  • the yaw angle model according to an embodiment of the present invention may be expressed as [Equation 2], and the yaw angle over time (yaw(t)) is a lateral parameter (K Lat ), a lane width (L Width ), and a vehicle It is determined by speed.
  • the lateral direction parameter is a parameter indicating the time required to change a lane, and the lane width corresponds to a lateral movement distance of a neighboring vehicle when changing a lane.
  • a small lateral parameter value means that the time required for lane change is short, and a short time required for lane change indicates that the heading direction of the vehicle is rapidly changed and the lane change is made. Therefore, as shown in FIG. 3 showing the yaw angle according to the lateral parameters (Param 1, Param 2, and Param 3), the smaller the lateral parameter value, the greater the yaw angle, and a pattern in which the yaw angle increases rapidly.
  • the solid line graph Param 1 representing the maximum yaw angle corresponds to a yaw angle of 1, which is the smallest lateral parameter value
  • the graph Param 3 indicating the minimum yaw angle corresponds to a yaw angle of 3, which is the largest lateral parameter value.
  • the lateral direction parameter like the longitudinal parameter, also represents the driver's driving tendency. It can be seen that a high value of the lateral parameter corresponds to a tendency of the driver to change lanes aggressively and quickly, and a lateral parameter with a low value corresponds to a tendency of the driver to change lanes defensively and slowly.
  • the lateral parameter according to an embodiment of the present invention also corresponds to the driver's tendency and intuitively indicates the driver's driving tendency, the user can easily predict the driving trajectory to be implemented according to the parameter value and add it to the scenario. It is possible to generate various driving trajectories along the
  • the longitudinal parameter may also be determined according to a driving tendency of a driver of a nearby vehicle for the evaluation scenario.
  • step S130 the computing device according to an embodiment of the present invention generates a driving trajectory of a surrounding vehicle based on the vehicle speed and the yaw angle calculated in steps S110 and S120.
  • the computing device first calculates the lateral velocity and the longitudinal velocity of the surrounding vehicle from the vehicle velocity and yaw angle.
  • the lateral velocity (v x (t)) and the longitudinal velocity (v y (t)) are an example, and may be calculated as in [Equation 3].
  • the lateral speed and the longitudinal speed are calculated according to the yaw angle and the vehicle speed.
  • the yaw angle is 0, so the vehicle speed is calculated as the longitudinal speed.
  • the computing device may generate the driving trajectory of the surrounding vehicle according to the passage of time by calculating the position of the surrounding vehicle changing the lane based on the longitudinal speed and the lateral speed.
  • the computing device may determine the position of the surrounding vehicle at a preset time t 0 by integrating the lateral velocity and the longitudinal velocity as shown in [Equation 4].
  • the positions of the surrounding vehicles determined according to the passage of time correspond to the trajectories of the surrounding vehicles.
  • the computing device Since the lateral speed is information necessary for determining the location when the vehicle changes lanes, the computing device according to an embodiment of the present invention provides a longitudinal speed and a lateral speed to calculate the location of a nearby vehicle changing a lane. , and the vehicle speed can be used to calculate the position of the surrounding vehicle for the driving state without changing the lane. The computing device may integrate the vehicle speed to calculate the position of a nearby vehicle traveling without a lane change.
  • FIG. 4 is a view showing the driving trajectory of a surrounding vehicle according to the lateral parameters (Param 1, Param 2, Param 3) of FIG. 3 .
  • the lateral parameter decreases, the yaw angle increases and rapidly increases and decreases, It can be seen that the y-axis position also generates a rapidly changing driving trajectory.
  • a driving trajectory of a surrounding vehicle can be generated at a high speed in a simulation environment by using a simple mathematical model capable of simulating the longitudinal and lateral movements of the surrounding vehicle.
  • FIG. 5 is a view for explaining a method of generating a driving trajectory of a surrounding vehicle for a simulation according to another embodiment of the present invention.
  • the computing device calculates the vehicle speed of the surrounding vehicle by using the reference speed and the longitudinal parameter indicating the following pattern of the surrounding vehicle with respect to the reference speed ( S510 ).
  • the vehicle speed of the surrounding vehicle may be calculated using the above-mentioned [Equation 1], and according to an embodiment, the vehicle speed of the surrounding vehicle may be a preset value.
  • the computing device calculates the longitudinal speed and the lateral speed of the surrounding vehicle from the yaw angle and the vehicle speed of the surrounding vehicle changing the lane ( S520 ).
  • the yaw angle of the surrounding vehicle may be calculated using a lateral parameter indicating a time required to change a lane, a lane width, and a vehicle speed, or may be a preset value.
  • the longitudinal velocity and the lateral velocity may be calculated as in [Equation 3].
  • the computing device may generate a driving trajectory of a surrounding vehicle based on the longitudinal speed and the lateral speed ( S530 ), and [Equation 4] may be used.
  • the computing device may generate a driving trajectory for a lane change of a surrounding vehicle using the longitudinal speed and the lateral speed, and calculate the location of the surrounding vehicle driving without changing the lane using the vehicle speed. and, from the calculated positions of the surrounding vehicles, it is possible to generate a driving trajectory of the surrounding vehicles for a state in which the lane is not changed.
  • the technical contents described above may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium.
  • the computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.
  • the program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiments or may be known and available to those skilled in the art of computer software.
  • Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic such as floppy disks.
  • - includes magneto-optical media, and hardware devices specially configured to store and carry out program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like.
  • Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
  • a hardware device may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

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Abstract

시뮬레이션 환경에서 빠른 속도로 주변 차량의 가상의 주행 궤적을 다양하게 생성할 수 있는 방법이 개시된다. 개시된 시뮬레이션을 위한 주변 차량의 주행 궤적 생성 방법은 기준 속도에 대한 주변 차량의 추종 패턴을 나타내는 종방향 파라미터 및 상기 기준 속도를 이용하여, 상기 주변 차량의 차량 속도를 계산하는 단계; 차로 변경에 소요되는 시간을 나타내는 횡방향 파라미터, 차로폭 및 상기 차량 속도를 이용하여, 상기 주변 차량의 요각을 계산하는 단계; 및 상기 차량 속도 및 상기 요각에 따라서, 상기 주변 차량의 주행 궤적을 생성하는 단계를 포함한다.

Description

시뮬레이션을 위한 주변 차량의 주행 궤적 생성 방법
본 발명은 시뮬레이션을 위한 주변 차량의 주행 궤적을 생성하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 빠른 속도로 다양한 가상의 주행 궤적을 생성하는 방법에 관한 것이다.
첨단 운전자 보조 시스템(Advanced Driver Assistance System, ADAS)이나 자율 주행 자동차(Autonomous Driving, AD)의 성능을 평가하기 위한 시뮬레이션에서는, 다양한 주행 환경에서 안정적으로 해당 기능이 구현되는지를 평가하기 위해 주변 차량의 다양한 주행 시나리오가 함께 고려되어진다. 일반적으로 주변 차량의 주행 거동은 특정 환경을 구성하기 위해 각 시나리오별로 결정된다.
이러한 시뮬레이션 평가 방법으로, MIL(Model In The Loop), HIL(Hardware In the Loop), VIL(Vehicle In the Loop) 등이 있다.
이상적으로는, 실도로 주행환경에서 발생할 수 있는 모든 시나리오가 상정된 시뮬레이션 환경에서 첨단 운전자 보조 시스템이나 자율 주행 자동차의 성능을 평하가는 것이 필요하지만, 무한한 경우의 시나리오를 가정하여 평가를 수행하는 것은 물리적으로 불가능하다.
이에 따라 다양한 주행 환경을 대변할 수 있는 시나리오 생성 방법에 대한 연구가 이루어지고 있다. 대표적으로 운전자 모델을 주변 차량의 거동에 적용하여, 운전자 모델의 파라미터를 가변함으로써, 기본 시나리오에서 새롭게 파생된 시나리오를 생성하는 방법이 있다. 그러나 다수의 주변 차량에 운전자 모델을 적용하는 것은 연산량이 매우 많아 시뮬레이션 시간을 증대시키고, 실시간 실험에 활용하기 어려운 문제가 있다.
본 발명은 시뮬레이션 환경에서, 주변 차량의 가상의 주행 궤적을 빠른 속도로 다양하게 생성할 수 있는 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 기준 속도에 대한 주변 차량의 추종 패턴을 나타내는 종방향 파라미터 및 상기 기준 속도를 이용하여, 상기 주변 차량의 차량 속도를 계산하는 단계; 차로 변경에 소요되는 시간을 나타내는 횡방향 파라미터, 차로폭 및 상기 차량 속도를 이용하여, 상기 주변 차량의 요각을 계산하는 단계; 및 상기 차량 속도 및 상기 요각에 따라서, 상기 주변 차량의 주행 궤적을 생성하는 단계를 포함하는 시뮬레이션을 위한 주변 차량의 주행 궤적 생성 방법이 제공된다.
또한 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 기준 속도에 대한 주변 차량의 추종 패턴을 나타내는 종방향 파라미터 및 상기 기준 속도를 이용하여, 상기 주변 차량의 차량 속도를 계산하는 단계; 차로를 변경하는 상기 주변 차량의 요각 및 상기 차량 속도로부터, 상기 차로를 변경하는 주변 차량의 종방향 속도 및 횡방향 속도를 계산하는 단계; 및 상기 종방향 속도 및 횡방향 속도에 기반하여, 상기 차로를 변경하는 주변 차량의 주행 궤적을 생성하는 단계를 포함하는 시뮬레이션을 위한 주변 차량의 주행 궤적 생성 방법이 제공된다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 주변 차량의 종방향 및 횡방향 움직임을 모사할 수 있는 간단한 수학식 모델을 이용하여 시뮬레이션 환경에서 주변 차량의 주행 궤적을 빠른 속도로 생성할 수 있다.
또한 본 발명의 일실시예에 따르면, 운전자의 성향에 대응되며, 운전자의 성향을 직관적으로 나타내는 파라미터를 이용함으로써, 사용자는 구현하고자 하는 주행 궤적을 파라미터값에 따라서 용이하게 예측하여 시나리오에 따른 다양한 주행 궤적을 생성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 시뮬레이션을 위한 주변 차량의 주행 궤적 생성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 종방향 파라미터에 따른 차량 속도를 나타내는 도면이다.
도 3은 횡방향 파라미터에 따른 차량의 요각을 나타내는 도면이다.
도 4는 횡방향 파라미터에 따른 주변 차량의 주행 궤적을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 시뮬레이션을 위한 주변 차량의 주행 궤적 생성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
본 발명은 시뮬레이션 환경에서 빠른 속도로 주변 차량에 대한 다양한 가상의 주행 궤적을 생성할 수 있는 방법을 제안한다.
차량의 움직임을 단순화시키면, 2차원 평면에서의 종방향의 움직임과 횡방향의 움직임으로 구분지을 수 있다. 그리고 이러한 종방향 움직임과 횡방향 움직임을 조합하면, 시간 흐름에 따른 다양한 차량의 주행 궤적이 생성될 수 있다.
본 발명은, 이러한 점에 착안하여, 차량의 움직임을 단순하게 종방향의 움직임과 횡방향의 움직임을 나타내는 모델로 모델링하고, 종방향 및 횡방향 움직임에 따른 주변 차량의 주행 궤적을 생성한다.
특히, 차량의 종방향의 움직임은 차량에 속도에 종속되기 때문에, 본 발명의 일실시예는 차량의 속도에 대한 모델을 종방향 움직임에 대한 모델로 이용하며, 차량의 횡방향 움직임은 차량의 요(yaw)각에 따라 달라지기 때문에, 차량의 요각에 대한 모델을 횡방향 움직임에 대한 모델로 이용한다.
이와 같이 본 발명의 일실시예에 따르면, 차량의 움직임을 단순하게 종방향의 움직임과 횡방향의 움직임을 나타내는 모델로 모델링함으로써, 연산량이 줄어들고 빠른 속도로 주행 궤적이 생성될 수 있다.
또한 본 발명의 일실시예에 따르면, 파라미터를 이용하여 차량 속도 및 요각을 조절할 수 있도록 함으로써, 다양한 주행 궤적이 생성될 수 있다. 특히 본 발명의 일실시예는 운전자의 운전 성향을 나타내는 직관적인 파라미터를 이용함으로써, 사용자는 구현하고자 하는 주행 궤적을 파라미터값에 따라서 용이하게 예측하여 시나리오에 따른 다양한 주행 궤적을 생성할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 주변 차량의 주행 궤적 생성 방법은, 데스크탑, 노트북, 서버, 주행 궤적 생성 장치 등 프로세서를 포함하는 컴퓨팅 장치에서 수행될 수 있다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 시뮬레이션을 위한 주변 차량의 주행 궤적 생성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨팅 장치는 주변 차량의 차량 속도를 계산(S110)하고, 주변 차량의 요각을 계산(S120)한다. 그리고 차량 속도 및 요각에 따라서 주변 차량의 주행 궤적을 생성(S130)한다.
주변 차량의 요각은 주변 차량이 차선을 변경하는 경우에 필요한 정보이며, 단계 S130에서 컴퓨팅 장치는 차량 속도 및 요각에 따라서, 차선을 변경하는 주변 차량의 주행 궤적을 시간 흐름에 따라서 생성할 수 있다.
그리고 주변 차량이 차선을 변경하지 않는 경우 주변 차량의 요각은 불필요한 정보이므로, 컴퓨팅 장치는 실시예에 따라서는 요각 정보없이 차량 속도를 이용하여, 차로 변경이 없는 상태에 대한 주변 차량의 주행 궤적을 시간 흐름에 따라서 생성할 수 있다.
이하 각 단계별로 주행 궤적 생성 방법을 보다 상세히 설명하기로 한다.
S110 단계
본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨팅 장치는 단계 S110에서 종방향 파라미터 및 기준 속도를 이용하여, 주변 차량의 차량 속도를 계산한다.
본 발명의 일실시예에 따른 차량 속도 모델은 [수학식 1]과 같이 1차 지연 전달 함수로 표현될 수 있으며, 주변 차량의 차량 속도(v Lon)는 종방향 파라미터(K Lon) 및 기준 속도(v Ref)에 따라서 결정된다.
Figure PCTKR2020006027-appb-img-000001
종방향 파라미터는 미리 설정된 기준 속도에 대한 주변 차량의 추종 패턴을 나타내는 파라미터이다. 기준 속도는 미리 설정된 주행 사이클, 예컨대 FTP-72, FTP-75 등에 따라서 결정되거나 또는 임의의 속도로 주어질 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 차량 속도는 기본적으로 기준 속도에 종속되어 변화하는데, 종방향 파라미터 값이 작아질수록 기준 속도의 변화에 대한 응답이 빨라지고, 차량 속도가 기준 속도를 빠르게 추종하여, 차량 속도는 기준 속도와 유사한 패턴을 나타낸다. 반대로 종방향 파라미터 값이 커질수록 기준 속도의 변화에 대한 응답이 느려지고, 차량 속도가 기준 속도를 추종하는 빠르기가 감소하여, 차량 속도와 기준 속도의 차이가 커진다.
즉, 종방향 파라미터에 따라서, 주변 차량의 차량 속도가 기준 속도를 추종하는 빠르기나 추종하는 정도 등과 같은 패턴이 결정된다.
도 2는 종방향 파라미터(Param 1, Param 3, Param 5)에 따른 차량 속도를 나타내는 도면으로서, 종방향 파라미터 값이 1로 가장 작은 차량 속도를 나타내는 그래프(Param 1)가, 포인트로 표시된 기준 속도를 빠르게 추종함을 알 수 있다. 반대로 종방향 파라미터 값이 5로 가장 큰 차량 속도를 나타내는 그래프(Param 5)는, 기준 속도와 차이가 큰 것을 알 수 있다.
1차 지연 전달함수는 시간 영역에서 e -at 형태로 표현되며, 여기서 a는 1/K Lon에 대응되기 때문에, 종방향 파라미터 값에 따라서 도 2와 같은 그래프의 패턴이 만들어진다. 미리 설정된 시간 단위로 기준 속도가 입력되면, [수학식 1]에 의해 도 2와 같은 주행 속도가 계산될 수 있다.
한편, 기준 속도는 주변 차량의 전방 차량의 속도에 대응된다고 볼 수 있으며, 일반적으로 운전자는 전방 차량의 주행 속도를 고려하여 자차의 속도를 조절하므로, 종방향 파라미터는 주변 차량 운전자의 운전 성향을 나타낸다고 할 수 있다. 높은 값의 종방향 파라미터는, 운전자가 공격적으로 전방 차량의 속도를 빠르게 추종하는 성향에 대응되며, 낮은 값의 종방향 파라미터는 운전자가 방어적으로 전방 차량의 속도를 느리게 추종하는 성향에 대응됨을 알 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 종방향 파라미터는 운전자의 성향에 대응되며, 운전자의 운전 성향을 직관적으로 나타내므로, 사용자는 구현하고자 하는 주행 궤적을 파라미터값에 따라서 용이하게 예측하여 시나리오에 따른 다양한 주행 궤적을 생성할 수 있다. 종방향 파라미터는 일실시예로서, 평가 시나리오에 대한 주변 차량 운전자의 운전 성향에 따라서 결정될 수 있다.
S120 단계
본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨팅 장치는 단계 S120에서 횡방향 파라미터, 차로폭 및 차량 속도를 이용하여, 주변 차량의 요각을 계산한다.
본 발명의 일실시예에 따른 요각 모델은 [수학식 2]와 같이 표현될 수 있으며, 시간 흐름에 따른 요각(yaw(t))은 횡방향 파라미터(K Lat), 차로폭(L Width) 및 차량 속도에 따라서 결정된다.
Figure PCTKR2020006027-appb-img-000002
횡방향 파라미터는 차로 변경에 소요되는 시간을 나타내는 파라미터이며, 차로폭은 차로 변경시 주변 차량의 횡방향 이동 거리에 대응된다.
횡방향 파라미터 값이 작다는 것은 차로 변경에 소요되는 시간이 짧다는 것을 의미하며, 차로 변경에 소요되는 시간이 짧다는 것은 차량의 헤딩 방향이 급격히 변하며 차로 변경이 이루어짐을 나타낸다. 따라서 횡방향 파라미터(Param 1, Param 2, Param 3)에 따른 요각을 나타내는 도 3과 같이, 횡방향 파라미터 값이 작을수록 요각은 커지며, 급격히 커졌다 작아지는 패턴을 나타낸다. 도 3에서 최대 요각을 나타내는 실선 그래프(Param 1)는 가장 작은 횡방향 파라미터 값인 1의 요각에 대응되며, 최소 요각을 나타내는 그래프(Param 3)는 가장 큰 횡방향 파라미터 값인 3의 요각에 대응된다.
운전자의 운전 성향에 따라서 차선 변경시 차량의 요각은 달라지므로, 종방향 파라미터와 같이 횡방향 파라미터 또한 운전자의 운전 성향을 나타낸다고 할 수 있다. 높은 값의 횡방향 파라미터는, 운전자가 공격적으로 빠르게 차선을 변경하는 성향에 대응되며, 낮은 값의 횡방향 파라미터는 운전자가 방어적으로 천천히 차선을 변경하는 성향에 대응됨을 알 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 횡방향 파라미터 역시 운전자의 성향에 대응되며, 운전자의 운전 성향을 직관적으로 나타내므로, 사용자는 구현하고자 하는 주행 궤적을 파라미터값에 따라서 용이하게 예측하여 시나리오에 따른 다양한 주행 궤적을 생성할 수 있다. 종방향 파라미터 역시 평가 시나리오에 대한 주변 차량 운전자의 운전 성향에 따라서 결정될 수 있다.
S130 단계
본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨팅 장치는 단계 S130에서, 단계 S110 및 단계 S120에서 계산된 차량 속도 및 요각에 기반하여 주변 차량의 주행 궤적을 생성한다.
이를 위해 컴퓨팅 장치는 먼저, 차량 속도 및 요각으로부터 주변 차량의 횡방향 속도 및 종방향 속도를 계산한다. 횡방향 속도(v x(t)) 및 종방향 속도(v y(t))는 일실시예로서, [수학식 3]과 같이 계산될 수 있다.
Figure PCTKR2020006027-appb-img-000003
주변 차량이 차선을 변경하는 경우, 요각 및 차량 속도에 따른 횡방향 속도 및 종방향 속도가 산출되며, 주변 차량이 차선을 변경하지 않는 경우에는 요각이 0이므로, 차량 속도가 종방향 속도로 산출될 수 있다.
그리고 컴퓨팅 장치는 종방향 속도 및 횡방향 속도에 기반하여, 차로를 변경하는 주변 차량의 위치를 계산함으로써, 시간 흐름에 따른 주변 차량의 주행 궤적을 생성할 수 있다. 컴퓨팅 장치는 일실시예로서 [수학식 4]와 같이, 횡방향 속도 및 종방향 속도를 적분하여, 미리 설정된 시간 t 0에서의 주변 차량의 위치를 결정할 수 있다. 시간 흐름에 따라서 결정된 주변 차량의 위치들이, 주변 차량의 궤적에 대응된다.
Figure PCTKR2020006027-appb-img-000004
횡방향 속도는 차량이 차선을 변경하는 경우의 위치 결정을 위해 필요한 정보이므로, 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨팅 장치는 차로를 변경하는 주변 차량의 위치를 계산하기 위해 종방향 속도 및 횡방향 속도를 이용하며, 차로 변경없이 주행하는 상태에 대한 주변 차량의 위치 계산을 위해서는 차량 속도를 이용할 수 있다. 컴퓨팅 장치는 차량 속도를 적분하여 차로 변경없이 주행하는 주변 차량의 위치를 계산할 수 있다.
도 4는 도 3의 횡방향 파라미터(Param 1, Param 2, Param 3)에 따른 주변 차량의 주행 궤적을 나타내는 도면으로서, 횡방향 파라미터가 작을수록 요각은 커지고 급격히 커졌다 감소하는 만큼, 해당 주변 차량의 y축 위치 역시 빠르게 변하는 주행 궤적이 생성됨을 알 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르면, 주변 차량의 종방향 및 횡방향 움직임을 모사할 수 있는 간단한 수학식 모델을 이용하여 시뮬레이션 환경에서 주변 차량의 주행 궤적을 빠른 속도로 생성할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 시뮬레이션을 위한 주변 차량의 주행 궤적 생성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨팅 장치는 기준 속도에 대한 주변 차량의 추종 패턴을 나타내는 종방향 파라미터 및 기준 속도를 이용하여, 주변 차량의 차량 속도를 계산(S510)한다. 전술된 [수학식 1]을 이용하여 주변 차량의 차량 속도를 계산할 수 으며, 실시예에 따라서 주변 차량의 차량 속도는 미리 설정된 값일 수 있다.
그리고 컴퓨팅 장치는 차로를 변경하는 주변 차량의 요각 및 차량 속도로부터, 주변 차량의 종방향 속도 및 횡방향 속도를 계산(S520)한다. 주변 차량의 요각은 [수학식 2]와 같이, 차로 변경에 소요되는 시간을 나타내는 횡방향 파라미터, 차로폭 및 차량 속도를 이용하여 계산되거나 미리 설정된 값일 수 있다. 그리고 종방향 속도 및 횡방향 속도는 [수학식 3]과 같이 계산될 수 있다.
그리고 컴퓨팅 장치는 종방향 속도 및 횡방향 속도에 기반하여, 주변 차량의 주행 궤적을 생성(S530)할 수 있으며, [수학식 4]를 이용할 수 있다.
컴퓨팅 장치는 실시예에 따라서, 종방향 속도 및 횡방향 속도를 이용하여, 주변 차량의 차로 변경에 대한 주행 궤적을 생성할 수 있으며, 차량 속도를 이용하여 차로 변경없이 주행하는 주변 차량의 위치를 계산하고, 계산된 주변 차량의 위치로부터, 차로를 변경하지 않는 상태에 대한 주변 차량의 주행 궤적을 생성할 수 있다.
앞서 설명한 기술적 내용들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예들을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 하드웨어 장치는 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (10)

  1. 기준 속도에 대한 주변 차량의 추종 패턴을 나타내는 종방향 파라미터 및 상기 기준 속도를 이용하여, 상기 주변 차량의 차량 속도를 계산하는 단계;
    차로 변경에 소요되는 시간을 나타내는 횡방향 파라미터, 차로폭 및 상기 차량 속도를 이용하여, 상기 주변 차량의 요각을 계산하는 단계; 및
    상기 차량 속도 및 상기 요각에 따라서, 상기 주변 차량의 주행 궤적을 생성하는 단계
    를 포함하는 시뮬레이션을 위한 주변 차량의 주행 궤적 생성 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 차량 속도를 계산하는 단계는
    하기 [수학식]을 이용하여, 상기 종방향 속도를 계산하는
    시뮬레이션을 위한 주변 차량의 주행 궤적 생성 방법.
    [수학식]
    Figure PCTKR2020006027-appb-img-000005
    여기서, K Lon은 종방향 파라미터, v Ref는 기준 속도를 나타냄.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 요각을 계산하는 단계는
    하기 [수학식]을 이용하여, 상기 요각을 계산하는
    시뮬레이션을 위한 주변 차량의 주행 궤적 생성 방법.
    [수학식]
    Figure PCTKR2020006027-appb-img-000006
    여기서, K Lat는 횡방향 파라미터, v Ref는 기준 속도, L Width는 차로폭을 나타냄.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 주변 차량의 주행 궤적을 생성하는 단계는
    상기 차량 속도 및 상기 요각으로부터, 상기 주변 차량의 종방향 속도 및 횡방향 속도를 계산하는 단계; 및
    상기 종방향 속도 및 횡방향 속도에 기반하여, 차로를 변경하는 상기 주변 차량의 위치를 계산하는 단계
    를 포함하는 시뮬레이션을 위한 주변 차량의 주행 궤적 생성 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 주변 차량의 주행 궤적을 생성하는 단계는
    상기 차량 속도를 이용하여, 차로 변경없이 주행하는 상기 주변 차량의 위치를 계산하는
    시뮬레이션을 위한 주변 차량의 주행 궤적 생성 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 종방향 및 횡방향 파라미터는
    평가 시나리오에 대한 주변 차량 운전자의 운전 성향에 따라 결정되는
    시뮬레이션을 위한 주변 차량의 주행 궤적 생성 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 기준 속도는
    미리 설정된 주행 사이클에 따라서 결정되는
    시뮬레이션을 위한 주변 차량의 주행 궤적 생성 방법.
  8. 기준 속도에 대한 주변 차량의 추종 패턴을 나타내는 종방향 파라미터 및 상기 기준 속도를 이용하여, 상기 주변 차량의 차량 속도를 계산하는 단계;
    차로를 변경하는 상기 주변 차량의 요각 및 상기 차량 속도로부터, 상기 주변 차량의 종방향 속도 및 횡방향 속도를 계산하는 단계; 및
    상기 종방향 속도 및 횡방향 속도에 기반하여, 상기 주변 차량의 주행 궤적을 생성하는 단계
    를 포함하는 시뮬레이션을 위한 주변 차량의 주행 궤적 생성 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    차로 변경에 소요되는 시간을 나타내는 횡방향 파라미터, 차로폭 및 상기 차량 속도를 이용하여, 상기 주변 차량의 요각을 계산하는 단계
    를 더 포함하는 시뮬레이션을 위한 주변 차량의 주행 궤적 생성 방법.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 차량 속도를 이용하여, 차로 변경없이 주행하는 상기 주변 차량의 위치를 계산하는 단계 및
    상기 계산된 주변 차량의 위치로부터, 상기 주변 차량의 주행 궤적을 생성하는 단계
    를 더 포함하는 시뮬레이션을 위한 주변 차량의 주행 궤적 생성 방법.
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