KR100914904B1 - Unmanned vehicle machine, unmanned vehicle system and control method of unmanned vehicle machine - Google Patents
Unmanned vehicle machine, unmanned vehicle system and control method of unmanned vehicle machineInfo
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Abstract
Description
본 발명은 원격주행 및 자율주행이 가능한 무인주행기계, 무인주행시스템 및 무인주행기계의 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a control method of an unmanned driving machine, an unmanned driving system and an unmanned driving machine capable of remote driving and autonomous driving.
원격주행 및 자율주행은 무인주행기계의 독립적인 운용에 대한 대표적인 기본 방안이다.Remote driving and autonomous driving are representative basic measures for independent operation of unmanned driving machines.
사람을 대신해서 어렵고 위험한 작업을 수행하거나, 멀리 떨어진 곳에서 감시장치를 제어하는 등의 원격제어 기술가 적용되는 분야 중의 하나로 무인주행기계의 원격주행이 있다. 무인주행기계의 원격주행은 특히 군사용 분야에 적용되고 있으며, 이는 전투체계의 무인화를 가능하게 한다.Remote driving technology is one of the areas where remote control technology is applied, such as performing difficult and dangerous tasks on behalf of a person or controlling a monitoring device from a long distance. Remote driving of unmanned driving machines is particularly applicable to military applications, which enables the unmanned combat system.
최근 원격주행에 대한 기술 개발이 획기적으로 이루어지고 있으나, 아직 운용자가 생성한 원격제어명령이 무인주행기계에 전달되고, 명령이 반영된 상태가 운용자에게 피드백되기까지 발생하는 시간지연과 관련한 문제가 해결되지 못하고 있다. 상기 시간지연은 원격주행에서 긴급으로 출현하는 근거리 장애물 등에 대한 적시적인 대처를 어렵게 하고, 무인주행기계의 실시간 고속 주행을 힘들게 한다.Recently, the development of technology for remote driving has been made drastically, but the problem related to the time delay that occurs until the remote control command generated by the operator is transmitted to the unmanned driving machine and the status reflected on the command is fed back to the operator is not solved. I can't. The time delay makes it difficult to timely cope with short-range obstacles and the like that emerge from the emergency in remote driving, and makes it difficult to drive the real time high speed of the unmanned driving machine.
또한, 운용자의 직간접적인 통제 없이 설정된 임무를 무인주행기계의 지능판단을 기반으로 스스로 주행하는 자율주행 기술도 많은 분야에서 개발되고 있다. 하지만, 높은 지능의 달성이 용이하지 않으므로 자율주행에는 판단 오류가 발생할 수 있다. 상기 판단 오류는 무인주행기계의 전복 및 장애물과의 충돌 등의 문제로 이어지게 된다.In addition, autonomous driving technology is being developed in many fields that self-driving a set mission without direct or indirect control of the operator based on the intelligent judgment of the unmanned driving machine. However, since the achievement of high intelligence is not easy, judgment errors may occur in autonomous driving. The determination error leads to problems such as overturning of the unmanned driving machine and a collision with an obstacle.
따라서, 상기 원격주행 및 자율주행을 각각 수행할 수 있으며, 원격주행과 자율주행의 단점을 동시에 해결하는 방안이 고려될 수 있다.Accordingly, the remote driving and the autonomous driving may be performed respectively, and a method of simultaneously solving the disadvantages of the remote driving and the autonomous driving may be considered.
본 발명의 일 목적은 종래와 다른 형태의 무인주행기계, 무인주행시스템 및 무인주행기계의 제어방법을 제공하기 위한 것이다.One object of the present invention is to provide a control method of an unmanned driving machine, an unmanned driving system and an unmanned driving machine of a conventional type.
본 발명의 다른 일 목적은 원격주행과 자율주행을 상호보완하는 무인주행기계의 제어방법을 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for controlling an unmanned driving machine that complements remote driving and autonomous driving.
이와 같은 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르는 무인주행기계의 제어방법은 천이 단계, 산출 단계 및 주행 단계를 포함한다. 천이 단계는 제1 정보를 이용하여 원격주행 상태 또는 자율주행 상태에서 상기 원격주행 및 상기 자율주행이 함께 이루어지는 상태로 천이한다. 산출 단계는 상기 제1 정보와 다른 제2 정보를 이용하여 상기 원격주행 및 상기 자율주행 중 적어도 하나의 가중치를 산출한다. 주행 단계는 가중치를 이용하고, 상기 원격주행 및 상기 자율주행에 해당하는 제어명령에 따라 주행한다.In order to achieve the above object of the present invention, the control method of the unmanned driving machine according to an embodiment of the present invention includes a transition step, a calculation step and a driving step. The transition step transitions from the remote driving state or the autonomous driving state to the state where the remote driving and the autonomous driving are performed together using the first information. The calculating step calculates a weight of at least one of the remote driving and the autonomous driving using the second information different from the first information. The driving step uses weights and travels according to control commands corresponding to the remote driving and the autonomous driving.
본 발명의 일 측면에 따르면, 무인주행기계의 제어방법은 상기 천이의 판단에 대한 수행 여부를 설정하는 단계를 포함한다.According to an aspect of the invention, the control method of the unmanned driving machine includes setting whether or not to perform the determination of the transition.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 천이가 발생하기 전의 주행상태가 원격주행 상태이면, 제1 정보는 장애물의 검출 및 위험도 분석결과 중 적어도 하나를 포함한다. 천이가 발생하기 전의 주행상태가 원격주행 상태이면, 제2 정보는 상기 주행기계의 주행가능한 영역의 크기, 장애물과의 거리 및 주행속도 중 적어도 하나를 포함한다. 가중치는 주행가능한 영역의 크기 및 장애물과의 거리에 대해 반비례하고, 주행속도와 비례하도록 설정될 수 있다.According to another aspect of the present invention, if the driving state before the transition occurs is a remote driving state, the first information includes at least one of the result of detecting the obstacle and analyzing the risk. If the driving state before the transition occurs is the remote driving state, the second information includes at least one of the size of the area capable of running of the traveling machine, the distance to the obstacle, and the traveling speed. The weight may be set in inverse proportion to the size of the driveable area and the distance to the obstacle and proportional to the traveling speed.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 천이가 발생하기 전의 주행상태가 자율주행 상태이면, 제1 정보는 운용자의 원격제어명령에 대한 수신을 포함한다. 천이가 발생하기 전의 주행상태가 자율주행 상태이면, 제2 정보는 주행기계의 주행속도를 포함한다. 가중치는 상기 주행속도와 비례하도록 설정될 수 있다.According to another aspect of the present invention, if the driving state before the transition occurs is the autonomous driving state, the first information includes the reception of the remote control command of the operator. If the traveling state before the transition occurs is the autonomous driving state, the second information includes the traveling speed of the traveling machine. The weight may be set to be proportional to the traveling speed.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 통합 단계는 수신 단계 및 합산 단계를 포함한다. 수신 단계는 원격주행 및 자율주행에 해당하는 제어명령들을 각각 수신한다. 합산 단계는 가중치를 이용하여 제어명령들을 합산한다. 통합 단계는 제어명령들을 제어의 종류에 따라 각각 통합하는 단계가 될 수 있다.According to another aspect of the invention, the integrating step comprises a receiving step and a summing step. The receiving step receives control commands corresponding to remote driving and autonomous driving, respectively. The summing step sums up the control commands using the weights. The integration step may be a step of integrating the control commands according to the type of control, respectively.
또한 상기한 과제를 실현하기 위하여 본 발명은 무인주행기계를 제공한다. 상기 무인주행기계는 원격명령수신부, 자율처리부, 통합처리부 및 서보제어부를 포함한다. 원격명령수신부는 원격주행과 관련한 제어명령을 수신한다. 자율처리부는 자율주행과 관련한 제어명령을 생성한다. 통합처리부는 제1 및 제2 정보로부터 원격주행 및 자율주행 중 적어도 하나의 가중치를 산출하고, 가중치를 이용하여 원격명령수신부 및 자율처리부의 제어명령들을 통합처리한다. 서보제어부는 통합처리부에서 통합된 제어명령을 수신하고, 통합 제어명령에 따라 무인주행기계의 주행을 수행한다.In addition, the present invention provides an unmanned driving machine to realize the above object. The unmanned driving machine includes a remote command receiver, an autonomous processor, an integrated processor, and a servo controller. The remote command receiver receives a control command related to the remote driving. The autonomous processor generates control commands related to autonomous driving. The integrated processor calculates a weight of at least one of the remote driving and the autonomous driving from the first and second information, and integrates the control commands of the remote command receiving unit and the autonomous processing unit by using the weight. The servo controller receives the integrated control command from the integrated processor and performs driving of the unmanned driving machine according to the integrated control command.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 통합처리부는 제1 정보를 이용하여 원격주행 상태 또는 자율주행 상태에서 원격주행 및 자율주행과 관련되는 주행상태로 천이시키도록 형성된다. 통합처리부는 제2 정보를 이용하여 가중치를 산출하도록 형성된다.According to another aspect of the present invention, the integrated processing unit is configured to transition from the remote driving state or the autonomous driving state to the driving state associated with the remote driving and the autonomous driving by using the first information. The integrated processor is configured to calculate a weight using the second information.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 무인주행기계는 지형감지부 및 지형처리부를 포함한다. 지형감지부는 지형과 관련된 지형정보를 감지하도록 형성된다. 지형처리부는 지형정보를 이용하여 지형형상 데이터를 생성한다. 자율처리부는 지형정보 및 지형형상 데이터 중 적어도 하나를 이용하여 자율주행과 관련한 제어명령을 생성하도록 형성될 수 있다.According to another aspect of the present invention, the unmanned driving machine includes a terrain detection unit and a terrain processing unit. The terrain detection unit is configured to detect terrain information related to the terrain. The terrain processor generates terrain shape data using the terrain information. The autonomous processor may be configured to generate a control command related to autonomous driving using at least one of the terrain information and the terrain shape data.
또한 상기한 과제를 실현하기 위하여 본 발명은 상기 무인주행기계를 구비하는 무인주행시스템를 개시한다. 상기 무인주행시스템은 무인주행기계와 원격통제부를 포함한다. 무인주행시스템은 가중치를 이용하여 제어명령들을 통합처리하도록 원격주행과 관련한 제어명령을 수신하고 자율주행과 관련한 제어명령을 생성한다. 원격통제부는 무인주행기계로부터 이격된 위치에서 원격주행과 관련한 제어명령을 송신한다. In addition, the present invention discloses an unmanned driving system having the unmanned driving machine in order to realize the above object. The unmanned driving system includes an unmanned driving machine and a remote control unit. The unmanned driving system receives the control command related to the remote driving and generates the control command related to the autonomous driving so as to integrate the control commands using the weight. The remote control unit transmits a control command related to the remote driving at a position separated from the unmanned driving machine.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 관련된 무인주행기계, 무인주행시스템 및 무인주행기계의 제어방법은 양방향 증강을 적용함에 따라 원격주행 및 자율주행을 각각 자율주행 및 원격주행으로 보완한다. 이를 통하여 무인주행기계의 안정성이 향상된다.The control method of the unmanned driving machine, the unmanned driving system and the unmanned driving machine related to the present invention configured as described above complements the remote driving and the autonomous driving with the autonomous driving and the remote driving, respectively, by applying the bidirectional augmentation. This improves the stability of the unmanned driving machine.
또한, 본 발명은 가중치를 이용함에 따라 원격주행의 시간지연 및 자율주행의 판단 오류를 실시간으로 보완한다. 이를 통하여 제어명령에 대한 응답성이 향상된다.In addition, the present invention compensates the time delay of the remote driving and the determination error of the autonomous driving in real time by using the weight. This improves the response to the control command.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 무인주행기계 및 이를 구비하는 무인주행 시스템의 동작을 나타내는 개념도.1 is a conceptual diagram showing the operation of the unmanned driving machine and the unmanned driving system having the same according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명과 관련한 무인주행기계의 제어방법을 나타내는 흐름도.Figure 2 is a flow chart showing a control method of the unmanned driving machine according to the present invention.
도 3은 도 2의 무인주행기계의 제어방법에서 주행상태의 천이를 나타내는 개념도. 3 is a conceptual diagram showing the transition of the driving state in the control method of the unmanned driving machine of FIG.
도 4a는 본 발명과 관련한 무인주행기계의 제어방법에서 원격주행 증강률 및 감지 정보의 상관 관계를 나타내는 그래프.Figure 4a is a graph showing the correlation between the remote driving augmentation rate and the sensing information in the control method of the unmanned driving machine according to the present invention.
도 4b는 본 발명과 관련한 무인주행기계의 제어방법에서 자율주행 증강률 및 감지 정보의 상관 관계를 나타내는 그래프.Figure 4b is a graph showing the correlation between the autonomous driving increase rate and the sensing information in the control method of the unmanned driving machine according to the present invention.
도 5a 및 도 5b는 각각 천이되기 전의 주행상태가 원격주행 및 자율주행인 경우에 해당하는 무인주행기계의 제어방법의 일 실시예들을 나타내는 흐름도들.5A and 5B are flowcharts illustrating one embodiment of a control method of an unmanned driving machine corresponding to a case where a driving state before a transition is a remote driving and an autonomous driving, respectively.
도 6은 도 1의 무인주행기계 및 이를 구비하는 무인주행시스템을 나타내는 블록 다이어그램.FIG. 6 is a block diagram illustrating an unmanned driving machine of FIG. 1 and an unmanned driving system including the same. FIG.
이하, 본 발명에 관련된 무인주행기계, 무인주행시스템 및 무인주행기계의 제어방법에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Hereinafter, a control method of an unmanned driving machine, an unmanned driving system, and an unmanned driving machine according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. In the present specification, the same or similar reference numerals are assigned to the same or similar configurations in different embodiments, and the description thereof is replaced with the first description. As used herein, the singular forms "a", "an" and "the" include plural forms unless the context clearly indicates otherwise.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 무인주행기계(110) 및 이를 구비하는 무인주행 시스템(100)의 동작을 나타내는 개념도이다.1 is a conceptual diagram showing the operation of the unmanned driving machine 110 and the unmanned driving system 100 having the same according to an embodiment of the present invention.
무인주행기계(110)는 연산장치와 센서를 구비하고, 제어 감지정보 또는 무인주행기계의 운용에 관련한 정보들을 무선통신 장치를 통해 원격지의 원격통제부(120)로 전송한다. 무인주행기계(110)는 무인으로 주행가능하도록 형성되며, 예를 들어 자율적으로 이동가능한 자율이동차량(autonomous vehicle)이 될 수 있다. The unmanned driving machine 110 includes a computing device and a sensor, and transmits control detection information or information related to operation of the unmanned driving machine to a remote control unit 120 at a remote location through a wireless communication device. The unmanned driving machine 110 is formed to be capable of traveling unmanned, and may be, for example, an autonomous vehicle that is autonomously movable.
무인주행기계(110)는 원격통제부(120)에서 송신된 제어명령 및 센서에서 감지된 정보를 활용하여 자율주행(autonomous drive) 명령을 자체적으로 생성하도록 형성된다. 자율주행은 기설정된 제어 알고리즘에 의하여 무인주행기계(110)가 자율적으로 제어명령을 생성하면서 주행하는 주행방식을 의미한다. 자율주행은, 예를 들어 운용자의 직·간접적인 제어명령 없이 지능 판단을 기반으로 스스로 주행하는 방식이 될 수 있다.The unmanned driving machine 110 is configured to generate an autonomous drive command by using the control command transmitted from the remote control unit 120 and the information sensed by the sensor. Autonomous driving means a driving method in which the unmanned driving machine 110 runs while generating a control command autonomously by a predetermined control algorithm. Autonomous driving can be a way of driving on the basis of intelligent judgment, for example, without direct or indirect control commands of the operator.
원격통제부(120)는 무인주행기계(110)를 향하여 원격주행(remote drive)과 관련한 제어명령을 송신한다. 원격주행은 원격지에서 입력되는 제어명령에 따른 주행방식을 의미한다. 원격주행은, 예를 들어 유무선 통신으로 연결된 원격지의 운용자가 조종 장치를 이용하여 입력한 제어명령에 의하여 주행하는 방식이 될 수 있다.The remote control unit 120 transmits a control command related to a remote drive toward the unmanned driving machine 110. Remote driving means a driving method according to a control command input from a remote place. For example, the remote driving may be performed by a remote operator connected by wired or wireless communication by a control command input using a control device.
원격통제부(120)는, 예를 들어 지휘통제 차량이 될 수 있으며, 운용모드 선택 및 기타 설정 값을 결정하며 필요시 원격운용스테이션(Remote Operation Station, ROS)으로 원격제어 명령을 생성할 수 있다.The remote control unit 120 may be, for example, a command control vehicle, determine operation mode selection and other setting values, and generate a remote control command to a remote operation station (ROS) if necessary. .
무인주행기계(110)와 원격통제부(120)는 무인주행 시스템(100)을 형성한다.The unmanned driving machine 110 and the remote control unit 120 forms an unmanned driving system (100).
무인주행기계(110)는 원격주행 및 자율주행에 대응하는 제어명령을 통합하도로 형성된다. 이하, 제어명령의 통합에 의한 주행 동작의 일 예를 본 도면을 참조하여 설명한다.The unmanned driving machine 110 is formed to integrate control commands corresponding to remote driving and autonomous driving. Hereinafter, an example of the driving operation by the integration of the control command will be described with reference to the drawings.
무인주행기계(110)는 원격주행 상태로 제1 경로(131)를 따라 이동한다. 무인주행기계(110)가 제1 정보, 예를 들어 운용자가 발견하지 못한 장애물(130)을 감지하면, 무인주행기계(110)는 원격주행 및 자율주행에 모두 관련되는 주행상태로 천이되고 제2 경로(132)를 따라 이동하는 자율주행에 대응하는 제어명령을 생성한다. The unmanned driving machine 110 moves along the first path 131 in a remote driving state. When the unmanned driving machine 110 detects the first information, for example, an obstacle 130 which is not found by the operator, the unmanned driving machine 110 transitions to a driving state related to both remote driving and autonomous driving, and the second. The control command corresponding to the autonomous driving moving along the path 132 is generated.
상기 제어명령들은 가중치를 반영하여 통합되고, 통합된 제어 명령에 따라 무인주행기계(110)는 제3 경로(133)를 따라 이동하게 된다. 가중치는 무인주행기계(110)에서 감지되거나, 감지된 정보들의 처리에 의하여 생성될 수 있는 제2 정보를 이용하여 산출된다. 이를 통하여 무인주행기계(110)의 보다 효과적인 제어가 구현된다.The control commands are integrated by reflecting the weight, and the unmanned driving machine 110 moves along the third path 133 according to the integrated control command. The weight is calculated using the second information that can be generated by the unmanned driving machine 110 or by processing the sensed information. Through this, more effective control of the unmanned driving machine 110 is realized.
도 2는 본 발명과 관련한 무인주행기계의 제어방법을 나타내는 흐름도이고, 도 3은 도 2의 무인주행기계의 제어방법에서 주행상태의 천이를 나타내는 개념도이다. 2 is a flowchart illustrating a control method of the unmanned driving machine according to the present invention, and FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a transition of a driving state in the control method of the unmanned driving machine of FIG. 2.
먼저, 제1 정보를 이용하여 원격주행 상태 또는 자율주행 상태에서 상기 원격주행 및 상기 자율주행이 함께 이루어지는 상태로 천이한다(S100).First, a transition is made to a state in which the remote driving and the autonomous driving are performed together in the remote driving state or the autonomous driving state using the first information (S100).
제1 정보는 무인주행기계가 센서 등을 통하여 감지하거나, 감지한 정보들을 기설정된 처리 방법에 의하여 변환시킨 정보가 될 수 있다. The first information may be information that the unmanned driving machine detects through a sensor or the like and converts the detected information by a predetermined processing method.
원격주행 및 자율주행과 관련되는 주행상태는 증강(augmentation)이 가능한 상태를 의미한다. 증강은 동일한 성분을 가지는 서로 다른 두 집합을 정해진 가중치에 의해 융합하는 과정을 의미할 수 있다.The driving state associated with remote driving and autonomous driving means a state capable of augmentation. Augmentation may refer to a process of fusing two different sets having the same component by a predetermined weight.
원격주행 및 자율주행과 관련되는 주행상태는, 예를 들어 원격주행 상태에서 천이를 통하여 자율주행 상태가 융합(이하, '원격증강'이라 한다)되거나, 자율주행 상태에서 천이를 통하여 원격주행 상태가 융합(이하, '자율증강'이라 한다)되는 주행상태가 될 수 있다. The driving state related to the remote driving and autonomous driving is, for example, the autonomous driving state is fused through the transition in the remote driving state (hereinafter referred to as 'remote augmentation'), or the remote driving state is changed through the transition in the autonomous driving state. It may be in a driving state of convergence (hereinafter referred to as 'autonomous enhancement').
원격증강에서 제1 정보는 장애물의 검출 및 위험도 분석결과 중 적어도 하나를 포함한다. 위험도의 분석은 검출된 장애물과 관련한 정보 및 기설정된 분석방법을 통하여 수행될 수 있다. 자율증강에서 제1 정보는 운용자의 원격제어명령에 대한 수신을 포함한다. 원격제어명령에 대한 수신은 원격지에서 무인주행기계의 주행상태에 개입하는 운용자의 제어명령에 대한 수신이 될 수 있다.The first information in the remote augmentation includes at least one of a result of detecting the obstacle and analyzing the risk. The risk analysis may be performed through information related to the detected obstacles and a predetermined analysis method. In autonomous augmentation, the first information includes the reception of an operator's remote control command. The reception of the remote control command may be a reception of a control command of an operator who intervenes in the driving state of the unmanned driving machine at a remote site.
무인주행기계의 제어방법은 상기 천이의 판단에 대한 수행 여부를 설정하는 단계(S100a)를 포함할 수 있다. 이를 통하여 증강은 운용자에 의하여 선택적으로 이루어질 수 있다.The control method of the unmanned driving machine may include setting whether to perform the determination of the transition (S100a). Through this enhancement may be selectively made by the operator.
예를 들어, 증강이 가능한 상태로의 천이는 운용자에 의한 증강처리 여부에 대한 선택과 함께, 원격주행 상태에서 위협장애물의 검출여부 또는 자율주행 상태에서 원격지의 운용자의 개입여부를 판단하여 결정될 수 있다. For example, the transition to the augmentable state may be determined by determining whether a threat obstacle is detected in a remote driving state or whether an operator of a remote site is involved in an autonomous driving state together with a selection of whether or not augmentation processing is performed by an operator. .
다음은, 제1 정보와 다른 제2 정보를 이용하여 원격주행 및 자율주행 중 적어도 하나의 가중치를 산출한다(S200).Next, a weight of at least one of remote driving and autonomous driving is calculated using the second information different from the first information (S200).
제2 정보는 무인주행기계가 센서 등을 통하여 감지하거나, 감지한 정보들을 기설정된 처리 방법에 의하여 변환시킨 정보가 될 수 있다. The second information may be information that the unmanned driving machine detects through a sensor or the like and converts the detected information by a predetermined processing method.
원격증강 및 자율증강에는 각각 자율주행 및 원격주행의 가중치가 반영된다. 원격주행 및 자율주행의 가중치는 원격주행 및 자율주행에 대응하는 제어명령의 통합시에 각 제어명령에 반영된다.Tele-intensity and autonomous augmentation reflect the weight of autonomous driving and remote driving respectively. The weights of the remote driving and autonomous driving are reflected in each control command when the control commands corresponding to the remote driving and the autonomous driving are integrated.
가중치가 1로 설정되면, 천이되기 전의 주행상태에 대응하는 제어명령은 무시하고, 증강하는 제어명령에 의하여 무인주행기계를 제어한다. 가중치가 1로 설정되는 경우를 탈취(takeover)로 정의한다. 원격탈취는 원격주행 명령은 무시되고 자율주행 명령으로 운용하는 상태이고, 자율탈취는 자율주행 명령은 무시되고 원격주행 명령으로 운용되는 상태를 나타낸다. 예를 들어, 원격주행 상태에서 긴급한 장애물이 검출되면, 자율주행의 가중치가 1이 되면서 자율주행에 의하여 긴급한 장애물을 회피하게 된다.If the weight is set to 1, the control command corresponding to the traveling state before the transition is ignored, and the unmanned driving machine is controlled by the increasing control command. The case where the weight is set to 1 is defined as takeover. Remote takeover indicates that the remote driving command is ignored and is operated as an autonomous driving command, and autonomous takeover indicates that the autonomous driving command is ignored and is operated as a remote driving command. For example, when an emergency obstacle is detected in the remote driving state, the weight of the autonomous driving becomes 1 and the emergency obstacle is avoided by the autonomous driving.
천이되기 전의 주행상태 및 가중치의 값에 따라 원격주행, 원격증강, 원격탈취, 자율주행, 자율증강 및 자율탈취의 상태가 각각 형성될 수 있다. 이를 통하여 원격주행 및 자율주행 간의 양방향 증강이 구현된다.According to the driving state and the value of the weight before the transition, the states of remote driving, remote augmentation, remote deodorization, autonomous driving, autonomous augmentation and autonomous deodorization may be respectively formed. Through this, bidirectional augmentation between remote driving and autonomous driving is realized.
이하, 도 3을 참조하여, 원격주행 및 자율주행 간의 양방향 증강에 대한 천이 과정의 일 예를 설명한다. Hereinafter, an example of a transition process for bidirectional augmentation between remote driving and autonomous driving will be described with reference to FIG. 3.
원격주행은 운용자의 입력에 따라 제어명령을 생성하고, 생성된 명령을 기반으로 시스템을 운용한다. 자율주행은 기설정된 임무를 수행하기 위해 지역경로 계획, 경로추종 및 충돌 회피용 경로 생성 등을 통해 시스템이 판단한 제어명령을 기반으로 시스템을 운용한다. 대기는 시스템의 동작 준비를 의미하며 원격주행 또는 자율주행으로 천이될 수 있다.Remote driving generates control commands according to the operator's input and operates the system based on the generated commands. Autonomous driving operates the system based on the control command determined by the system through local route planning, path tracking and collision avoidance path to perform the predetermined task. Standby means the system is ready for operation and can transition to remote or autonomous driving.
증강가능은 독립적인 원격주행 및 자율주행에서 제어명령의 주체를 일정범위에서 서로 허용할 수 있도록 운용된다.Augmentable is operated to allow the subject of the control command to each other in a certain range in independent remote driving and autonomous driving.
최초 대기 상태에서 원격주행 상태로 전환 후, 증강가능 상태로 설정이 되면, 시스템의 위협요소(예, 충돌 예상 장애물)의 검출 여부 등에 의하여 원격증강 상태로 천이된다. 또한 긴급장애물 혹은 근접 장애물에 대한 충돌 위협 등과 같이 운용자의 개입으로 회피 할 수 없을 경우 원격제어 명령을 무시하고 100% 자율제어명령에 의해 시스템을 제어하는 원격탈취 상태가 형성된다.When the initial standby state is switched to the remote driving state, and then set to the augmentable state, the system transitions to the remote augmentation state depending on whether a threat of the system (eg, a collision prediction obstacle) is detected. In addition, if it cannot be avoided by the operator's intervention, such as an emergency obstacle or a collision threat to a nearby obstacle, a remote seizure state is formed that ignores the remote control command and controls the system by 100% autonomous control command.
반면, 최초 대기 상태에서 자율주행 상태로 전환 후, 증강가능 상태로 설정이 되면, 원격 운용자의 직접적 개입에 의하여 자율증강 상태로 천이된다. 이를 통하여 운용자는 무인주행기계의 제한된 감지 및 판단 능력을 극복하고 무인주행기계의 안전한 주행을 안내 및 유도할 수 있게 된다. 원격탈취와 유사한 과정에 의하여 순간적으로 자율주행 명령을 무시하고 원격제어 명령으로 시스템을 제어하는 자율탈취 상태가 형성될 수 있다. On the other hand, after the initial standby state is switched to the autonomous driving state, if set to the augmentable state, the transition to the autonomous augmentation state by direct intervention of the remote operator. Through this, the operator can overcome the limited sensing and judgment capability of the unmanned driving machine and guide and guide the safe driving of the unmanned driving machine. By a process similar to the remote takeover, an autonomous takeover state can be formed in which the autonomous driving command is ignored and the system is controlled by the remote control command.
원격증강, 원격탈취, 자율증강 및 자율탈취 상태에서, 양방향 증강을 발생시켰던 요소들이 제거되면, 원래의 원격주행 또는 자율주행으로 자동 천이된다. 이를 통하여 시스템의 연속적인 운용이 구현된다.In remote augmentation, remote deodorization, autonomous augmentation and autonomous deprivation conditions, when the elements that caused the bidirectional augmentation are removed, they automatically transition to the original remote or autonomous driving. This allows for continuous operation of the system.
다시 도 2를 참조하면, 제2 정보는 상기 천이가 발생하기 전의 주행상태에 따라 달라질 수 있다.Referring back to FIG. 2, the second information may vary depending on the driving state before the transition occurs.
천이가 발생하기 전의 주행상태가 원격주행이면, 제2 정보는 주행기계의 주행가능한 영역의 크기, 장애물과의 거리 및 주행속도 중 적어도 하나를 포함한다. 주행가능한 영역의 크기는 무인주행기계가 장애물 등을 회피하여 주행할 수 있는 영역의 크기를 의미한다.If the driving state before the transition occurs is the remote driving, the second information includes at least one of the size of the area capable of running of the traveling machine, the distance to the obstacle, and the traveling speed. The size of the area that can be driven refers to the size of an area where the unmanned driving machine can travel by avoiding obstacles and the like.
천이가 발생하기 전의 주행상태가 상기 자율주행이면, 제2 정보는 상기 주행기계의 주행속도를 포함한다.If the traveling state before the transition occurs is the autonomous driving, the second information includes the traveling speed of the traveling machine.
가중치는 원격주행 증강률 및 자율주행 증강률을 포함한다.The weights include distant augmentation and autonomous augmentation.
원격주행 증강률 α(t)는 천이가 발생하기 전의 주행상태가 원격주행인 경우에 자율주행의 가중치를 나타내며, 아래식과 같이 제1 및/또는 제2 정보를 변수로 하는 함수가 될 수 있다.The remote driving augmentation rate α (t) represents a weight of the autonomous driving when the driving state before the transition occurs is a remote driving, and may be a function having the first and / or second information as variables as shown in the following equation.
α(t) = f ( 증강가능설정, 주행가능한 영역의 크기, 장애물과의 거리, 주행속도 )α (t) = f (augmentable setting, size of travelable area, distance from obstacle, speed of travel)
원격주행의 경우: α(t) = 0.0For remote driving: α (t) = 0.0
원격증강의 경우: α(t) = 0.1 ~ 0.9For teletensification: α (t) = 0.1 to 0.9
원격탈취의 경우: α(t) = 1.0For remote deodorization: α (t) = 1.0
자율주행 증강률 β(t)는 천이가 발생하기 전의 주행상태가 자율주행인 경우에 원격주행의 가중치를 나타내며, 아래식과 같이 제1 및/또는 제2 정보를 변수로 하는 함수가 될 수 있다.The autonomous driving increase rate β (t) represents the weight of the remote driving when the driving state before the transition occurs is autonomous driving, and may be a function having the first and / or second information as variables as shown in the following equation.
β(t) = f ( 주행속도, 운용자의 개입여부 )β (t) = f (running speed, operator intervention)
자율주행의 경우: β(t) = 0.0For autonomous driving: β (t) = 0.0
자율증강의 경우: β(t) = 0.1 ~ 0.9For autonomous enhancement: β (t) = 0.1 to 0.9
자율탈취의 경우: β(t) = 1.0For autonomous deodorization: β (t) = 1.0
도 2를 참조하면, 다음은 가중치를 이용하고, 상기 원격주행 및 상기 자율주행에 해당하는 제어명령에 따라 주행한다(S300). 원격주행 및 자율주행에 각각 해당하는 제어명령들은 가중치를 이용하여 통합된다Referring to FIG. 2, the following uses weights and travels according to control commands corresponding to the remote driving and the autonomous driving (S300). Control commands corresponding to remote driving and autonomous driving, respectively, are integrated using weights.
주행 단계(S300)는 수신 단계 및 통합 단계를 포함할 수 있다. 수신 단계는 원격주행 및 자율주행에 해당하는 제어명령들을 각각 수신하고, 통합 단계는 가중치를 이용하여 제어명령들을 통합한다.The driving step S300 may include a reception step and an integration step. The receiving step receives the control commands corresponding to the remote driving and the autonomous driving, respectively, and the combining step integrates the control commands using the weight.
통합 단계는 상기 제어명령들을 제어의 종류에 따라 각각 통합한다. 제어의 종류는, 예를 들어 가속, 제동, 주행방향 조종 등이 될 수 있다.The integration step integrates the control commands according to the type of control. The kind of control may be, for example, acceleration, braking, driving direction control, or the like.
동일한 시점의 이동차량의 상태를 기반으로 동종의 제어에 해당하는 원격주행 제어명령과 자율주행 제어 명령을 통합하고, 원격주행 증강률과 자율주행 증강률을 각각의 제어명령에 대한 가중치로 활용한다.Based on the status of the moving vehicle at the same time, the remote driving control command and the autonomous driving control command corresponding to the same type of control are integrated, and the remote driving increase rate and the autonomous driving increase rate are used as weights for each control command.
통합 단계는 원격주행 명령 R(t)와 자율주행 명령 A(t)에 원격주행 및 자율주행 증강률 α(t), β(t)를 가중치 함수로 활용하여 통합된 제어명령 C(t)를 아래 식과 같이 생성할 수 있다.The integration step uses the integrated control command C (t) by using the remote driving and autonomous driving augmentation rates α (t) and β (t) as the weight function for the remote driving command R (t) and the autonomous driving command A (t). You can create it like this:
천이되기 전의 상태가 원격주행 상태이면,If the state before the transition is remote driving,
C(t) = (1-α(t))·R(t) + α(t)·A(t) 0 ≤ α(t) ≤ 1C (t) = (1-α (t)) R (t) + α (t) A (t) 0 ≤ α (t) ≤ 1
천이되기 전의 상태가 자율주행 상태이면,If the state before the transition is autonomous,
C(t) = β(t)·R(t) + (1-β(t))·A(t) 0 ≤ β(t) ≤ 1C (t) = β (t) -R (t) + (1-β (t)) A (t) 0 ≤ β (t) ≤ 1
통합 제어명령을 통해 원격주행 제어와 자율주행 제어의 양방향 증강이 구현된다. 양방향 증강은 원격주행시 발생할 수 있는 시간지연을 자율기능의 지원으로 극복하고, 자율주행시 발생할 수 있는 자율기능의 판단 오류를 운용자 판단으로 극복한다. 이를 통하여 상호보완적으로 무인주행기계의 제어성 및 운용성이 향상될 수 있다.Integrated control commands enable bidirectional augmentation of remote driving control and autonomous driving control. The bidirectional augmentation overcomes the time delay that can occur during remote driving with the support of autonomous functions, and overcomes the error of judgment of autonomous functions that can occur during autonomous driving with operator judgment. Through this, the controllability and operability of the unmanned driving machine can be improved.
도 4a는 본 발명과 관련한 무인주행기계의 제어방법에서 원격주행 증강률 및 감지 정보의 상관 관계를 나타내는 그래프이고, 도 4b는 자율주행 증강률 및 감지 정보의 상관 관계를 나타내는 그래프이다.Figure 4a is a graph showing the correlation between the remote driving augmentation rate and the sensing information in the control method of the unmanned driving machine according to the present invention, Figure 4b is a graph showing the correlation between the autonomous driving augmentation rate and the sensing information.
도 4a를 참조하면, 가중치는 주행가능한 영역의 크기 및 장애물과의 거리에 대해 반비례하고, 주행속도와 비례한다. 도 4b를 참조하면, 가중치는 주행속도와 비례한다.Referring to FIG. 4A, the weight is inversely proportional to the size of the range and the distance to the obstacle, and is proportional to the traveling speed. Referring to FIG. 4B, the weight is proportional to the traveling speed.
본 도면들을 참조하면, 원격주행 및 자율주행 증강률은 자율 이동차량의 가속, 제동, 조향 등의 주행 특성을 고려하여 설정된 변수의 처리 범위 내에서 정규화된 변수 값에 따라 결정될 수 있다.Referring to the drawings, the remote driving and autonomous driving enhancement rate may be determined according to a normalized variable value within a processing range of a set variable in consideration of driving characteristics such as acceleration, braking, steering, etc. of the autonomous vehicle.
장애물과의 거리가 가까울수록 주행가능 영역의 크기가 작을수록 속도가 빠를수록 자율 이동차량의 주행 위험도가 높으므로 원격주행 증강률은 높게 설정될 수 있다. 이동차량의 주행 속도가 빠를수록 잘못된 자율판단에 의한 주행 위험도가 높기 때문에 자율주행 증강률도 높게 설정될 수 있다.The closer the distance to the obstacle is, the smaller the size of the driving range is, the faster the speed is, the higher the risk of driving of the autonomous mobile vehicle can be. The faster the driving speed of the mobile vehicle is, the higher the risk of driving due to false autonomous determination may be.
도 5a 및 도 5b는 각각 천이되기 전의 주행상태가 원격주행 및 자율주행인 경우에 해당하는 무인주행기계의 제어방법의 일 실시예들을 나타내는 흐름도들이다.5A and 5B are flowcharts illustrating one embodiment of a method for controlling an unmanned driving machine corresponding to a case where a driving state before a transition is a remote driving and an autonomous driving, respectively.
도 5a를 참조하면, 운용모드 확인 및 운용 서브모드 확인을 통해 원격주행 상태에서 서브모드 꺼짐, 증강가능 설정이 식별된다. 원격주행 상태에서 증강가능이 설정되면, 장애물 검출 여부 및 위험도 분석 결과를 기준으로 원격제어, 원격증강 및 원격탈취 상태로의 천이 여부가 결정된다. 서브모드의 설정 및 장애물 검출 여부에 따라 3가지 상태로 자동 천이되며, 각 상태를 고려한 원격주행 증강률 α(t)에 의해 통합 제어명령이 생성된다. Referring to Figure 5a, through the operation mode check and the operation sub-mode check the sub-mode off, augmentable setting is identified in the remote driving state. When the augmentable is set in the remote driving state, it is determined whether or not the transition to the remote control, remote augmentation and remote deodorization state based on the detection of the obstacle and the risk analysis result. It automatically transitions to three states according to the setting of the sub mode and obstacle detection, and an integrated control command is generated by the remote driving augmentation rate α (t) in consideration of each state.
도 5b를 참조하면, 운용모드 확인 및 운용 서브모드 확인을 통해 자율주행 상태에서 서브모드 꺼짐, 증강가능 및 탈취가능의 설정이 식별된다. 운용자에 의한 유효한 원격제어명령의 생성여부를 기준으로 최종적으로 자율주행, 자율증강, 자율탈취 상태로 천이되며, 갱신되는 자율주행 증강률 β(t)에 의해 통합제어명령이 생성된다. Referring to FIG. 5B, the setting of the sub mode off, augmentable and deodorizable in the autonomous driving state is identified through the operation mode check and the operation sub mode check. Based on whether a valid remote control command is generated by the operator, the terminal finally transitions to autonomous driving, autonomous augmentation, and autonomous deodorization, and an integrated control command is generated by the updated autonomous driving augmentation rate β (t).
이하, 상기 무인주행기계의 제어방법에 의하여 구현되는 무인주행기계 및 이를 구비하는 무인주행시스템을 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6은 도 1의 무인주행기계(110) 및 이를 구비하는 무인주행 시스템(100)을 나타내는 블록 다이어그램 및 개념도이다.Hereinafter, an unmanned driving machine implemented by the control method of the unmanned driving machine and an unmanned driving system having the same will be described with reference to FIG. 6. FIG. 6 is a block diagram and conceptual view illustrating the unmanned driving machine 110 of FIG. 1 and the unmanned driving system 100 having the same.
본 도면에서, 실선 화살표는 운용자에 의한 원격주행 명령의 흐름을 나타내며, 점선 화살표는 시스템의 상태 값으로써 제어 루프 상에서 활용되거나 운용자에게 보고되는 데이터의 흐름을 나타낸다. In this figure, a solid arrow indicates the flow of a remote driving command by the operator, and a dashed arrow indicates the flow of data utilized on the control loop or reported to the operator as a state value of the system.
무인주행 시스템(100)은 무인주행기계(110) 및 원격통제부(120)를 포함한다.The unmanned driving system 100 includes an unmanned driving machine 110 and a remote control unit 120.
무인주행기계(110)는 가중치를 이용하여 제어명령들을 통합처리하도록 원격주행과 관련한 제어명령을 수신하고 자율주행과 관련한 제어명령을 생성한다.The unmanned driving machine 110 receives a control command related to remote driving and generates a control command related to autonomous driving so as to integrate the control commands using the weight.
원격통제부(120)는 무인주행기계로부터 이격된 위치에서 원격주행과 관련한 제어명령을 송신한다. The remote control unit 120 transmits a control command related to the remote driving at a position spaced apart from the unmanned driving machine.
원격통제부(120)는 운용자에 의한 원격제어명령 R(t)=(θ, ν)을 생성하도록 형성될 수 있다. 원격통제부(120)는 무인주행기계(110)의 제어상태정보(주행속도, 조향 방향 및 가·감속 정보 등) 및 무인주행기계(110)의 항법정보, 기 정의된 운용모드, 연료 및 배터리 상태, 장치의 정상동작 유무 등의 운용정보를 운용자가 인지가능하게 출력하도록 형성될 수 있다.The remote control unit 120 may be formed to generate a remote control command R (t) = (θ, ν) by the operator. The remote control unit 120 controls the control state information (driving speed, steering direction and acceleration / deceleration information, etc.) of the unmanned driving machine 110 and navigation information of the unmanned driving machine 110, a predefined operation mode, fuel and battery. It may be configured to allow the operator to recognize the operation information, such as the status, whether or not the normal operation of the device.
무인주행기계(110)는 원격명령수신부(111), 자율처리부(112), 통합처리부(113) 및 서보제어부(114)를 포함한다.The unmanned driving machine 110 includes a remote command receiver 111, an autonomous processor 112, an integrated processor 113, and a servo controller 114.
원격명령수신부(111)는 원격주행과 관련한 제어명령을 수신하도록 형성된다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 원격명령수신부(111)는 제어 원격명령수신부(111)는 운용자에 의한 제어명령의 입력을 수신하고, 무인주행기계(110)를 제어하는 R(t)=(θ, ν)을 생성하도록 형성될 수 있다.The remote command receiving unit 111 is configured to receive a control command related to remote travel. However, the present invention is not limited thereto, and the remote command receiving unit 111 controls the remote command receiving unit 111 to receive an input of a control command by the operator and to control the unmanned driving machine 110 R (t) =. It can be formed to produce (θ, ν).
자율처리부(112)는 자율주행과 관련한 제어명령을 생성하도록 형성된다. The autonomous processor 112 is formed to generate a control command related to autonomous driving.
무인주행기계(110)는 지형과 관련된 지형정보를 감지하도록 형성되는 지형감지부(115)와 지형정보를 이용하여 지형형상 데이터를 생성하도록 형성되는 지형처리부(116)를 포함할 수 있다.The unmanned driving machine 110 may include a terrain detector 115 configured to detect terrain information related to the terrain and a terrain processor 116 formed to generate terrain shape data using the terrain information.
지형감지부(115)는 CCD(Charge-Coupled Device), IR(Infrared), 2D/3D LADAR(LAser Detecting And Ranging), RADAR(Radio Detecting And Ranging) 등을 포함할 수 있다. 지형감지부(115)는 거리 정보 및 지형의 색, 온도차이 등을 감지한다.The terrain detecting unit 115 may include a charge-coupled device (CCD), an infrared (IR), 2D / 3D LAser Detecting And Ranging (LADAR), and a Radio Detecting And Ranging (RADAR). The terrain detecting unit 115 detects distance information, color of the terrain, temperature difference, and the like.
지형처리부(116)는 거리 정보 및 지형의 색, 온도차이 등을 활용하여 3차원의 지형형상 데이터를 생성시킨다.The terrain processor 116 generates three-dimensional terrain shape data by using distance information, color of the terrain, temperature difference, and the like.
자율처리부(112)는 지형정보 및 지형형상 데이터 중 적어도 하나를 이용하여 자율주행과 관련한 제어명령을 생성한다.The autonomous processor 112 generates a control command related to autonomous driving using at least one of the terrain information and the terrain shape data.
자율처리부(112)는 지형감지부(115) 및 지형처리부(116)에서 생성한 거리정보 및 3차원의 지형형상 데이터를 기반으로 안전한 주행 경로를 분석하고 무인주행기계(110)를 제어할 수 있는 명령 A(t)=(θ, ν) 를 생성하도록 형성될 수 있다.The autonomous processor 112 may analyze the safe driving route and control the unmanned driving machine 110 based on the distance information generated by the terrain detector 115 and the terrain processor 116 and the three-dimensional terrain shape data. It can be configured to generate the command A (t) = (θ, ν).
통합처리부(113)는 제1 및 제2 정보로부터 원격주행 및 자율주행 중 적어도 하나의 가중치를 산출하고, 가중치를 이용하여 원격명령수신부(111) 및 자율처리부(112)의 제어명령들을 통합처리하도록 형성된다.The integrated processor 113 calculates a weight of at least one of remote driving and autonomous driving from the first and second information, and integrates the control commands of the remote command receiving unit 111 and the autonomous processing unit 112 using the weight. Is formed.
통합처리부(113)는 제1 정보를 이용하여 주행상태를 원격주행 또는 자율주행에서 원격주행 및 자율주행과 관련되는 주행으로 천이시킨다. The integrated processor 113 shifts the driving state from the remote driving or the autonomous driving to the driving associated with the remote driving and the autonomous driving using the first information.
예를 들어, 천이되기 전의 주행상태가 원격주행 상태이면, 시스템의 위협요소(예, 충돌 예상 장애물)의 검출 등의 판단 기준에 따라 자율처리부(3) 통합처리부(113)에서는 자동으로 주행상태를 천이하여 위협요소를 회피할 수 있는 자율제어 명령을 시스템에 반영한다.For example, if the driving state before the transition is a remote driving state, the autonomous processing unit 3 integrated processing unit 113 automatically determines the driving state according to a criterion for detecting a threat factor (for example, a collision prediction obstacle) of the system. Transmits autonomous control commands to the system to transition and evade threats.
통합처리부(113)는 제2 정보를 이용하여 가중치를 산출한다.The integrated processor 113 calculates a weight using the second information.
통합처리부(113)는 원격통제부(120) 및 자율처리부(112)에서 생성되는 각각의 제어명령 R(t), A(t)에 가중치를 반영하여 무인주행기계(100)을 제어하기 위한 통합 명령 C(t)=(θ, ν)을 형성한다.The integrated processor 113 is integrated to control the unmanned driving machine 100 by reflecting the weight of each control command R (t), A (t) generated by the remote control unit 120 and the autonomous processing unit 112. Form the command C (t) = (θ, ν).
서보제어부(114)는 통합처리부(113)에서 통합된 제어명령을 수신하고, 통합 제어명령을 수행하도록 형성된다. 서보제어부(114)는 통합처리부(113)에 의해 생성된 최종 통합명령 C(t)를 수신하고 이에 따라 무인주행기계의 주행을 수행한다.The servo controller 114 is configured to receive the integrated control command from the integrated processor 113 and to perform the integrated control command. The servo controller 114 receives the final integrated command C (t) generated by the integrated processor 113 and accordingly performs driving of the unmanned driving machine.
상기와 같은 무인주행기계, 무인주행시스템 및 무인주행기계의 제어방법은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.The control method of the unmanned driving machine, the unmanned driving system and the unmanned driving machine is not limited to the configuration and method of the embodiments described above, the embodiments are all or part of each embodiment so that various modifications can be made May be optionally combined.
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