KR100946525B1 - 차량 자동운전 시스템 - Google Patents

Abstract

주변정보 검출부; 운행경로를 탐색하는 네비게이션부; 특정 노선을 수동 운전하는 과정에서 획득된 주변정보 및 주행정보를 가공한 참조 데이터를 저장하는 수동 운전 데이터부; 및 상기 주변정보 검출부 및 네비게이션부로부터 제공되는 정보를 이용하여 차량의 운행을 제어하되, 상기 수동 운전 데이터부에 저장된 노선 내의 구간을 자동 운행하는 경우, 상기 참조 데이터를 기초로 하여 차량의 운행을 제어하는 자동운전 제어부를 포함하는 차량 자동운전 시스템이 소개된다. 이러한 시스템에 따르면, 차량 자동운전에 따른 제어 변수가 적고 사고의 확률도 낮아지게 된다.

자동운전, 네비게이션, GPS

Description

차량 자동운전 시스템{Automatic Driving System for a Vehicle}

본 발명은 센서나 카메라를 통해 검출된 주변정보 및 네비게이션의 GPS 지리정보를 이용하여 차량의 운행을 자동 제어하는 차량 자동운전 시스템에 관한 것이다.

최근 영상처리관련 기술과 센서 및 하드웨어 성능 등이 급속도로 발달함에 따라 무인자동차에 관한 연구가 경쟁적으로 진행되고 있다.

실제로, GPS를 이용한 네비게이션은 운전초보자를 위한 길안내 서비스로 벌써 대중화가 되어가고 있으며, GPS도 그 데이터의 정밀도가 점차 향상되고 있으며, 에러범위도 작아 신뢰도가 높아지고 있다. 이러한 추세로, 최근 무인자동차는 전후방을 관찰하는 카메라, 전방-측방 레이더 센서, GPS 등을 활용하여 자동으로 운전 혹은 주차까지 해주고 있다.

그런데, 무인자동차라는 큰 범위의 자동차를 개발하다 보니, 시스템의 규모도 커지고 개발 비용도 상당히 증가하게 되었다. 또한 주행 중 발생할 수 있는 여러 가지 시나리오에 대응할 수 있어야 하기 때문에 개발자의 입장에서도 알고리즘의 복잡함이 기하급수적으로 늘어나게 된다.

종래기술로 특허 2006-0084289(제목:텔레매틱스를 이용한 무인 운전 시스템 및 그 제어 방법)의 경우 GPS 지리 정보를 이용하여 가고자 하는 위치까지의 최단 경로를 따라 자동 운행되도록 하는 무인 주행 시스템에 대한 내용이다. 이러한 기술은 막연한 GPS 정보만으로 주행하기 때문에 고려되어야 할 경우의 수가 증가하며, 주변 환경에 최적화된 경로를 주행하는 것이 아니기 때문에 주행 시 제어차량에 발생되는 변수가 많아지게 되고 오히려 사고가 발생될 확률이 많아지게 된다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 자동운전을 위한 제어 변수가 적고 사고의 확률도 낮은 차량 자동운전 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량 자동운전 시스템은, 주변정보 검출부; GPS 데이터를 수집하여 운행경로를 탐색하는 네비게이션부; 특정 노선을 수동 운전하는 과정에서 획득된 주변정보 및 주행정보를 가공한 참조 데이터를 저장하는 수동 운전 데이터부; 및 상기 주변정보 검출부 및 네비게이션부로부터 제공되는 정보를 이용하여 차량의 운행을 제어하되, 상기 수동 운전 데이터부에 저장된 노선 내의 구간을 자동 운행하는 경우, 상기 참조 데이터를 기초로 하여 차량의 운행을 제어하는 자동운전 제어부를 포함한다.

상기 주변정보에는 신호등, 교차로 또는 횡단보도의 GPS 좌표가 포함될 수 있으며, 상기 주행정보에는 GPS 경로 정보 및 차량 신호 정보가 포함될 수 있다.

상기 참조 데이터에는, 상기 특정 노선 수동 운전 과정 중의 신호 대기, 차선 변경, 또는 교차로 진입 지점에 대한 GPS 좌표가 포함될 수 있다. 여기서, 차선 변경 지점은, 방향 지시등 조작 신호가 발생된 시점의 GPS 좌표를 기초로 설정될 수 있다.

상술한 바와 같은 차량 자동운전 시스템에 따르면, 막연히 센서나 GPS 지리 정보만을 기초로 하는 것이 아니라, 미리 경험한 표준 주행정보를 기초로 차량의 운행을 자동 제어하므로, 차량 자동운전 시 제어 변수가 적어지고 따라서 사고의 확률도 낮아지게 된다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량 자동운전 시스템에 대하여 살펴본다.

도 1을 참조하여 차량 자동운전 시스템의 기본 구성에 대하여 살펴본다.

도 1에서 보듯이, 시스템은 주변정보 검출부 및 네비게이션부로부터의 정보를 기초로 자동운전 제어부가 샤시부를 자동 제어하도록 구성되는데, 특별한 경우, 수동운전 데이터부에 저장된 테이터가 참조된다. 자동운전 과정 중의 필요한 정보는 모니터나 스피커 등을 포함하는 HMI(Human Machine Interface)를 통하여 운전자에게 제공된다.

주변정보 검출부는 레이더 센서, 초음파 센서 등 각종 거리센서 및, 카메라를 포함한다. 횡단보도나 신호등에서의 차량 정지 여부는 현재로서는 주로 카메라의 신호 감지 및 판독 결과에 의존하나, 횡단보도나 신호등의 신호 상태가 전파로 송신되는 경우, 해당 전파의 수신에 필요한 무선통신부가 필요할 것이다. 이러한 무선통신부 또한 주변정보 검출부에 포함된다.

네비게이션부는 GPS 데이터를 수집하여 운행경로를 탐색하고, 그 탐색 결과 를 HMI부 상에 표시한다. 이 네비게이션부는 GPS 모듈 및 전자지도를 구비하는 통상의 네비게이션 장치일 수 있다. 그리고, 샤시부는 변속기어, 브레이크 및 조향 시스템 등 통상의 차량 운행에 필요한 시스템이 포괄된다.

수동운전 데이터부는, 차량 자동운전 시 자동운전 제어부가 초행길을 주행하는 것이 아닌 경험한 주행 경로를 따라 샤시부를 제어할 수 있도록, 특정 노선을 수동 운전하는 과정에서 획득된 주변정보 및 주행정보를 가공한 참조 데이터를 저장한다. 미지의 도로를 주변정보 검출부와 네비게이션부 만을 이용하여 자동운전 제어부가 차량을 제어할 경우 고려하여야 할 변수는 기하급수적으로 증가하나, 이렇게 참조 데이터를 기초로 주변환경을 인식하면서 차량의 운행을 자동제어하게 되면 제어 변수는 현저히 감소하게 된다.

도 2를 참조하여 수동운전 데이터부에 저장되는 참조 데이터 생성방법을 살펴본다.

도 2에서 보듯이, 특정한 출발점(A)로부터 도착점(B)까지 운전자가 표준 주행하며, 이렇게 표준 주행하는 과정 중의 주변정보 및 주행정보를 저장한다. 여기서, 표준 주행이란 갓길 보다는 중앙 차로를 주행하며, 교차로에서 좌/우 회전 시 미리 회전하는 바깥 차로로 차선을 변경하며, 과격한 운전형태가 아닌 안전한 조향 및 제동 특성이 반영되도록 하는 것을 말하며, 그 운행경로는 최단 경로보다는 안전성, 편의성 등을 고려하여 채택된다. 주변정보에는 신호등, 교차로 또는 횡단보도의 GPS 좌표가 포함되며, 주행정보에는 GPS 경로 정보 및 차량 신호 정보가 포함된다. GPS 경로 정보의 수집에는 좌표 정보가 정확한 DGPS(Differential Global Positioning System)가 이용된다.

도 2를 참조하면, 출발점(A)을 출발한 수동 운전 차량은 우회전하여 주행 도로로 진입 후, 3개의 교차로를 지난 후 도착점(B)까지 운행된 후 주차되며, 이 과정에서 신호등, 교차로 또는 횡단보도의 GPS 좌표가 저장된다. 만일, 주행 과정 중 감지된 신호등, 교차로 또는 횡단보도가 네비게이션부에 등록되어 있지 않았다면, 해당 위치의 GPS 좌표는 반드시 수동운전 데이터부에 업데이트(물론, 수동운전 데이터부는 네비게이션부에 통합될 수 있다)될 필요가 있다.

표준 주행 과정 중 차량 신호 정보가 수집 및 저장된다. 차량 신호 정보는 운전자의 엑셀 패달, 브레이크 패달, 방향등 등의 조작 정보를 말하는 것으로, 해당 조작 신호가 발생된 시점의 GPS 좌표를 기록함으로써, 이후 자동 운전 과정에 참조 데이터를 삼을 수 있다. 특히, 표준 주행 과정 중의 차선 변경 지점은 수동 운전자의 방향 지시등 조작 시점의 GPS 좌표를 기초로 설정한다. 이외에 교차로 진입 지점이나 신호 대리 지점에 대한 정보는 교차로, 횡단보도, 신호등의 GPS 좌표로부터 적절히 설정할 수 있다.

한편, 위와 같은 표준 주행 과정에서 얻어진 주변정보 및 주행정보의 가공은 운전자가 프로그램을 이용하여 직접하거나 별도의 서비스 센터에서 수행될 수 있다. 이러한 특정 노선에 대한 수동운전 참조 데이터를 자동운전시 활용하는 것은, 특정한 노선을 반복적으로 왕래하는 운전자에게 효과적이다. 특히, 운전자가 장애인인 경우, 정상인이 해당 노선을 표준 주행한 후 표준 주행한 결과의 참조 데이터를 수동운전 데이터부에 저장하면, 장애인으로서는 보다 안전하게 해당 노선을 자 동운전에 의해 왕복할 수 있게 된다. 또한, 도로 공사 등으로 인해 특정 차로의 이용이 제한된 경우, 이러한 정보가 참조 데이터에 저장될 경우, 자동 운전 시 도로 혼잡의 회피에 효과적이다.

도 3a 및 도 6을 참조하여, 수동운전 데이터를 이용한 차량 자동 운전 제어 과정을 살펴본다.

도 3a 및 도 3b에서 보듯이, 차량이 우회전 지점에 진입한 경우 자동운전 제어부는 측방 초음파 센서를 작동시켜 측방향에 장애물이 있는지를 판단하여, 장애물이 있다면 정지하여 대기하고, 없다면 우회전을 진행한다. 여기서, 참조 데이터에는 우회전 진입 지점에 대한 좌표 정보가 저장되며, 해당 지점에 가까와지면 자동운전 제어부는 차량을 감속시키고 측방 초음파 센서에 보다 민감하게 반응하도록 설정된다.

도 4에서 보듯이, 수동운전 데이터부에는 신호등 위치 정보가 저장되어 있어, 차량이 신호 대기 지점에 진입하는 경우, 자동운전 제어부는 전방 카메라로부터의 신호에 보다 민감하게 반응하며, 만일 정지 신호일 경우 차량을 정지시키며 통과 신호일 경우 차량을 정속 주행시킨다. 물론, 신호등이나 횡단보도 부근에 신호상태 송신장치가 마련된 경우, 자동운전 차량은 해당 신호를 기초로 차량의 정지 및 출발을 제어하게 된다.

도 5는, 도 2에서 6-h로 표시된 차선 변경 지점에서의 참조 데이터를 이용한 차량 자동운전 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 5에서 보듯이, 차량이 바깥 차로에서 안쪽 차로로 차선 변경을 해야하는 차선 변경 지점에 진입한 경우, 자동운 전 제어부는 좌후방 감지 센서로부터의 신호에 민감하게 반응한다. 만일 후방에서 장애물이 출현한 경우, 차량을 감속시키면서 장애물이 앞으로 진행하도록 한 다음, 차로를 좌측으로 변경한다.

도 6은 자동운전 차량의 전방에 장애물이 있는 경우의 차량 제어 방법의 설명을 위한 도면이다. 도 6에서 보듯이, 차선을 유지한 상태에서 직진하여야 하는 상황임에도 불구하고, 전방에 장애물이 있어 직진 주행을 할 수 없는 경우, 자동운전 제어부는 차량을 감속시켜 저속 주행하면서 혹은 차량을 정지시킨 상태에서 좌후방 감지 센서를 이용하여 후방 장애물이 출현하는지의 여부를 판단한 다음, 전방의 장애물을 회피한다. 전방 장애물이 회피된 이후에는, 다시 원래의 차로로 복귀하기 위한 차선 변경을 한다.

위 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 수동운전 참조 데이터를 이용하여 차량을 자동운전 하는 경우, 차량은 미리 설정된 패턴을 따라 주행하다가 신호 대기, 차선 변경, 교차로 진입 지점 등 특정 지점에서 미리 계획된 바에 따라 센서나 카메라를 이용하여 장애물이나 신호 상태를 판단한 후, 정해진 경로를 계속 주행할 것인지를 판단하면 되므로, 자동 주행에 따라 고려하여야할 돌발 변수는 현저하게 감소된다.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음이 이해될 필요가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동운전 시스템의 구성도,

도 2는 실시예에 따른 참조 데이터 생성과정의 설명을 위한 도면,

도 3a 및 도 3b는 실시예에 따른 교차로 진입 지점에서의 차량 자동제어를 설명하기 위한 도면,

도 4는 실시예에 따른 신호 대기 지점에서의 차량 자동제어를 설명하기 위한 도면,

도 5는 실시예에 따른 차선 변경 지저에서의 차량 자동제어를 설명하기 위한 도면,

도 6은 실시예에 따른 전방 장애물 출현시의 차량 자동제어를 설명하기 위한 도면이다.

Claims (5)

1. 주변정보 검출부;

   GPS 데이터를 수집하여 운행경로를 탐색하는 네비게이션부;

   특정 노선을 수동 운전하는 과정에서 획득된 주변정보 및 주행정보를 가공한 참조 데이터를 저장하는 수동 운전 데이터부; 및

   상기 주변정보 검출부 및 네비게이션부로부터 제공되는 정보를 이용하여 차량의 운행을 제어하되, 상기 수동 운전 데이터부에 저장된 노선 내의 구간을 자동 운행하는 경우, 상기 참조 데이터를 기초로 하여 차량의 운행을 제어하는 자동운전 제어부를 포함하며,

   상기 주행정보에는 GPS 경로 정보 및 차량 신호 정보가 포함되는 것을 특징으로 하는 차량 자동운전 시스템.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 주변정보에는 신호등, 교차로 또는 횡단보도의 GPS 좌표가 포함되는 것을 특징으로 하는 차량 자동운전 시스템.
3. 삭제
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 참조 데이터에는, 상기 특정 노선 수동 운전 과정 중의 신호 대기, 차선 변경, 또는 교차로 진입 지점에 대한 GPS 좌표가 포함되는 것을 특징으로 하는 차량 자동운전 시스템.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 차선 변경 지점은, 방향 지시등 조작 신호가 발생된 시점의 GPS 좌표를 기초로 설정되는 것을 특징으로 하는 차량 자동운전 시스템.

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