KR101248868B1 - 주행이력정보 기반의 차량 자율주행 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 주행이력정보 기반의 차량 자율주행 시스템은 차량 주행 시, 주행 경로 주변의 지형지물의 위치 및 특징을 인식하는 주변환경검지부 및 상기 주변환경검지부와 연결되어, 수집된 주변환경정보를 토대로 차량주행을 제어하는 자율주행제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 주행이력정보 기반의 차량 자율주행 시스템의 자율주행제어부는 주변환경검지부에서 수집된 주변 지형지물 정보와 현재 차량 주행 위치의 주변 지형지물 정보와 비교하여, 현재 차량 주행 위치를 보정하는 차량위치보정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

주행이력정보 기반의 차량 자율주행 시스템{Self control driving system based on driving record}

본 발명은 차량의 자율 주행 기술에 관한 것으로, 더욱 자세히는 차량의 주행이력을 기반으로 자율 주행 차량의 위치를 제어하는 자율주행 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 운전자의 안전 운전을 돕고, 차량 주행의 편의성을 향상시키기 위하여, 다양한 센서 장치 및 제어기가 차량에 적용되고 있다.

일예로, 전방 레이더 센서를 이용하여, 전방의 차량을 추종하는 적응 순환 제어 시스템(ACC-Adaptive Cruise Control) 시스템을 들 수 있다.

상기 적응 순환 제어 시스템(ACC-Adaptive Cruise Control) 시스템은 전방을 차량과 안전한 차간 거리를 주지하며, 자동 주행을 실행하며, 앞차의 제동이나 끼어들기 등과 같은 돌발적인 상황에 따른 차속 제어를 수행하게 된다.

또 다른 예로 카메라를 이용하여, 전방의 상황을 모니터링 하여, 주행 중 장애물이나 보행자 등에 대한 검지 능력을 높이는 기술도 적용되고 있다.

이러한 각종 센서 및 제어기기를 적용한 차량의 자율주행 기능 구현에 대한 연구개발이 활발하게 이루어지고 있지만, 현재 주행 차량의 제어에 관한 정밀도 및 주행 차량 위치 감지의 정밀도에 관한 한계로 인하여, 상용화는 어려운 문제점이 있다.

또한 차량의 자율주행은 운전자의 조작 없이, GPS 및 검지된 차선 정보 등을 바탕으로 자동으로 차량을 운전하는 기술로, GPS 및 검지된 차선 정보 등과 같은 데이터의 정확도가 떨어질 경우, 자율주행의 신뢰성, 정확성은 보장되지 않는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로,

본 발명에 따른 주행이력정보 기반의 차량 자율주행 시스템의 목적은 차량의 주행이력에 수집된 경로 주변의 지형지물 정보를 이용하여, 자율 주행 차량의 위치를 제어하여, 차량의 자율 주행의 정확도와 안정성을 높일 수 있는 차량 자율주행 시스템을 제공하는데 있다.

다른 목적은, 센서부를 포함하여, 주행하는 차량의 모든 방향의 지형지물을 감지하는데 있다.

또 다른 목적은, 정보추출부를 포함하여, 광범위하게 수집된 주변 지형지물 정보 중에 주요 지형지물 정보를 선별하는데 있다.

또 다른 목적은, 네비게이션부를 포함하여, 주행 중인 차량의 위치 및 속도를 인식하고, 목적지에 따른 최적 경로를 제공하는데 있다.

또 다른 목적은, 차량위치보정부를 포함하여, 주행이력의 사물 정보와 현재 위치의 사물 정보를 비교하여, 현재 차량의 위치를 보정하는 데이터를 생성하는데 있다.

또 다른 목적은 자율주행선택부를 더 포함하여, 자율 주행이 요구되는 구간을 선택하는데 있다.

또 다른 목적은, 차량위치산출부를 더 포함하여, 네비게이션 정보 수집이 원만하지 않은 구간에서 차량의 예상 위치를 산출하는데 있다.

본 발명에 따른 주행이력정보 기반의 차량 자율주행 시스템은 차량 주행 시, 주행 경로 주변의 지형지물의 위치 및 특징을 인식하는 주변환경검지부 및 상기 주변환경검지부와 연결되어, 수집된 주변환경정보를 토대로 차량주행을 제어하는 자율주행제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 주행이력정보 기반의 차량 자율주행 시스템의 주변환경검지부는 차량의 전후측방(All-around) 지형지물 인식이 가능하도록 카메라, 레이더, 초음파 센서 중 어느 하나 이상으로 구성된 센서부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 주행이력정보 기반의 차량 자율주행 시스템의 자율주행제어부는 주변환경검지부에서 수집된 주변 지형지물 정보와 현재 차량 주행 위치의 주변 지형지물 정보와 비교하여, 현재 차량 주행 위치를 보정하는 차량위치보정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 주행이력정보 기반의 차량 자율주행 시스템은 차량의 주행이력에 수집된 경로 주변의 지형지물 정보를 이용하여, 자율 주행 차량의 위치를 제어함으로써, 차량의 자율 주행의 정확도와 안정성을 높일 수 있는 차량 자율주행 시스템을 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 센서부를 포함함으로써, 주행하는 차량의 모든 방향의 지형지물을 감지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 정보추출부를 포함함으로써, 광범위하게 수집된 주변 지형지물 정보 중에 주요 지형지물 정보를 선별할 수 있는 효과가 있다.

또한, 네비게이션부를 포함함으로써, 주행 중인 차량의 위치 및 속도를 인식하고, 목적지에 따른 최적 경로를 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 차량위치보정부를 포함함으로써, 주행이력의 사물 정보와 현재 위치의 사물 정보를 비교하여, 현재 차량의 위치를 보정하는 데이터를 생성할 수 있는 효과가 있다.

또한, 자율주행선택부를 더 포함함으로써, 자율 주행이 요구되는 구간을 선택할 수 있는 효과가 있다.

또한, 차량위치산출부를 더 포함함으로써, 내비게이션 정보 수집이 원만하지 않은 구간에서 차량의 예상 위치를 산출할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 주행이력정보 기반의 차량 자율주행 시스템의 전체 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 주행이력정보 기반의 차량 자율주행 시스템의 주변환경검지부의 상세구성도.
도 3은 본 발명에 따른 주행이력정보 기반의 차량 자율주행 시스템의 자율주행제어부의 상세구성도.
도 4는 본 발명에 따른 주행이력정보 기반의 차량 자율주행 시스템의 주행이력정보 저장 방법.
도 5는 본 발명에 따른 주행이력정보 기반의 차량 자율주행 시스템의 자율주행 방법.

이하, 본 발명에 따른 주행이력정보 기반의 차량 자율주행 시스템을 실시하기 위한 구체적인 내용을 설명하면 다음과 같다.

[도 1]은 본 발명에 따른 주행이력정보 기반의 차량 자율주행 시스템의 구성도를 나타내는 도면으로, 주변환경검지부(10) 및 자율주행제어부(20)로 구성된다.

먼저 주변환경검지부(10)는 차량 주행 시, 주행 경로 주변의 지형지물의 위치 및 특징을 인식하는 역할을 하며, [도 2]에 도시된 바와 같이, 센서부(11), 정보추출부(13), 네비게이션부(15) 및 저장부(17)로 구성된다.

상기 센서부(11)는 차량의 전후측방(All-around) 지형지물 인식이 가능하도록 카메라, 레이더, 초음파 센서 중 어느 하나 이상으로 구성된다.

즉, 차량 주행 시, 차량의 모든 방향에 위치한 지형지물을 인식하여, 상기 정보추출부(13)에 전달하며, 본 발명에 따른 경로 주변의 지형지물은 도로 주변의 시설 및 가로수 등의 자연 환경 요소 등을 말한다.

[도 6]은 상기 카메라, 레이더, 초음파 센서를 포함한 센서부(11)의 검지 범위를 나타내는 실시예로, 차량의 모든 방향에 위치한 지형지물의 인식이 가능하며, 센서부(11)의 종류에 따라 검지 범위 및 검지 거리가 다르므로, 센서부(11)가 설치되는 위치도 중요하게 고려되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 지형지물 정보는 차량과의 거리 및 방위각 등 지형지물의 좌표 정보를 포함한다.

[도 7]은 상기 센서부(11)에 카메라가 포함될 경우, 카메라 이미지 및 삼각법을 통해, 차량과 지형지물 간의 거리를 산출하는 방법을 나타내는 도면이다.

자세하게 설명하자면, O는 지형지물의 위치이며, P_n-1은 차량의 이전 위치, P_n은 이동 후 차량의 위치를 나타낸다.

또한, α₁은 이동전의 방위각을, α₂는 이동후의 방위각을 나타내며, x, y는 차량의 성분별 이동거리를 나타낸다.

이를 삼각법을 이용해 계산하면, 각 위치 좌표와 방위각과의 관계는 [수학식 1] 같이 나타낼 수 있다.

상기 수학식 1을 이용하면, 차량과 지형지물간의 거리 d는 아래 [수학식 2]과 같이 산출된다.

또한 상기 센서부(11)는 차선의 인식으로 도로 상의 차량 위치를 검지할 수 있게 한다.

이는 GPS 데이터나 주변지형지물 정보 등이 유효하지 않을 때 검지된 차선을 활용하여 자율주행을 실시할 수 있도록 하는 것으로, 공사 등으로 차선이 일시적으로 변경되었을 경우를 일예로 들 수 있다.

상기 정보추출부(13)는 상기 센서부(11)와 연결되어, 상기 센서부(11)에서 수집한 도로 주변의 지형지물 정보 중에 일부 주요 정보를 추출하는 역할을 한다.

즉, 상기 센서부(11)는 주행 중 차량의 모든 방향에서 인식되는 지형지물 정보를 생성하므로, 그 데이터 양이 방대하게 존재할 수 있다.

따라서 이러한 방대한 지형지물 정보 중에 주요 정보를 추출하는 것이 바람직한데, 상기 센서부(11)에서 감지한 신호 중 차량과의 일정 거리 이내 또는 일정 방위각 범위의 지형지물 정보를 추출하는 방식 등 다양한 방법을 적용하여, 주요 지형지물 정보를 추출할 수 있다.

상기 네비게이션부(15)는 차량 주행에 따른 차량 위치 및 속도 등을 GPS 위성으로부터 수신 받고, 목적지 입력에 따른 최적 경로를 검색하는 역할을 한다.

즉, GPS 위성에서 얻어진 현재 차량의 위치와 센서에 의해 인식된 지형지물 정보를 한 쌍으로 매치하여 저장하는 것이다.

상기 저장부(17)는 상기 센서부(11), 정보추출부(13) 및 네비게이션부(15)와 연결되어, 상기 정보추출부(13)에서 선별한 지형지물 정보와 상기 네비게이션부(15)에서 수신한 차량 위치정보를 저장하는 역할을 한다.

상기 자율주행제어부(20)는 상기 주변환경검지부(10)와 연결되어, 수집된 지형지물 정보를 토대로 차량주행을 제어하는 역할을 하며, [도 3]에 도시된 바와 같이, 구간선택부(21), 검색부(23), 차량위치보정부(25) 및 차량위치산출부(27)를 포함한다.

상기 구간선택부(21)는 차량이 자율주행 할 구간을 입력받아 상기 검색부(23)에 전달하는 역할을 한다.

즉, 차량의 자율주행의 목적지 또는 특정한 구간을 선택하여, 차량의 자율주행을 실시하게 되는 것이다.

상기 검색부(23)는 상기 구간선택부(21)에 입력된 구간 정보에 따라 상기 주변환경검지부(10)의 저장부(17)에 저장된 주행이력정보를 검색하는 역할을 하며, 검색된 주행이력정보는 상기 차량위치보정부(25)에 전달한다.

상기 차량위치보정부(25)는 현재 차량의 위치에 따른 주변 지형지물 정보와 상기 저장부(17)에 저장된 주행이력정보를 비교하여, 현재 차량 위치에 관한 보정 정보를 생성하여, 차량(30)에 제공하는 역할을 한다.

즉, 이미 주행한 이력 정보가 저장된 구간을 자율주행 시, 저장된 주행이력정보의 지형지물 정보와 현재 인식된 지형지물의 위치 정보를 비교하여, 그 차이 값을 현재 차량 위치에 적용하게 되는 것이다.

상기 차량위치산출부(27)는 주행 중인 차량의 위치를 일시적으로 파악하기 힘들 경우, 차량의 움직임을 통해 예상되는 주행 차량의 위치를 산출하는 역할을 한다.

즉, GPS위성 신호의 수신이 일시적으로 원만하게 이루어지지 않는 터널, 산악 지대 등을 주행 시, 주행 차량의 속도 및 방향을 토대로 주행 차량의 위치를 산출하며, 산출된 위치에 대해 저장된 지형지물 정보와 현재 검지된 지형지물 정보를 비교하여, 현재 차량의 위치를 보정하고 자율주행을 실시하는 것이다.

또한, 주행이력이 있는 구간 상에서 초기 위치가 파악이 될 경우, 이후에는 GPS 신호의 수신이 없이 차량위치 산출 및 보정 알고리즘을 통한 자율주행의 수행이 가능하다.

본 발명에 따른 주행이력정보 기반의 차량 자율주행 시스템의 지형지물 정보를 저장하는 방법은, 먼저 상기 네비게이션부(15)를 이용하여, 차량의 위치 정보를 수신(S11)하고, 상기 센서부(11)는 주행하는 차량의 주변 지형지물 정보를 검지한다.(S13)

다음으로, 상기 정보추출부(13)를 이용하여, GPS 위성에서 얻어진 현재 차량의 위치와 센서에 의해 인식된 지형지물의 위치 정보를 한 쌍으로 매치하여, 저장하는 단계를 수행한다.(S17)

또한, 본 발명에 따른 주행이력정보 기반의 차량 자율주행 시스템의 차량 자율주행 방법은, 먼저 상기 구간선택부(21)을 이용하여, 차량의 자유주행 구간을 선택(S21)하고, 상기 네비게이션부(15)를 이용하여, 차량의 위치 정보를 수신(S23)한다.

이때 차량은 상기 센서부(11)을 이용하여, 차선 검지에 따른 차량 위치도 함께 검지하는 것이 바람직하며, 만일, 차량의 위치 정보를 수신하지 못할 경우, 상기 차량 위치 산출부(27)를 이용하여, 차량의 직전 동작에 따른 예상 위치를 산출(S25)하게 된다.

또한 이때, 상기 센서부(11)를 이용하여, 주행하는 현재 차량의 주변 지형지물 정보를 검지하는 동작도 함께 수행한다.

다음으로, 상기 검색부(23)를 이용하여, 차량의 현재 위치에 따른 주행이력 정보를 검색(S27)하고, 차량위치보정부(25)를 이용하여, 검색된 기존 지형지물 정보와 현재 지형지물 정보를 비교(S29)한다.

다음으로 상기 기존 지형지물 정보와 현재 지형지물 정보의 차이값 즉, 검지 위치에 따른 차이값을 이용하여, 차량의 위치 보정값을 산출(S31)하며, 상기 차량의 위치 보정값에 따라 차량의 현재 위치를 보정(S13)하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 주행이력정보 기반의 차량 자율주행 시스템은 차량의 주행이력에 수집된 경로 주변의 지형지물 정보를 이용하여, 자율 주행 차량의 위치를 제어함으로써, 차량의 자율 주행의 정확도와 안정성을 높일 수 있는 효과를 누릴 수 있게 되는 것이다.

이상 본 발명의 실시예로 설명하였으나 본 발명의 기술적 사상이 상기 실시예로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양한 주행이력정보 기반의 차량 자율주행 시스템으로 구현할 수 있다.

10 : 주변환경검지부 11 : 센서부
13 : 정보추출부 15 : 네비게이션부
17 : 저장부 20 : 자율주행제어부
21 : 구간선택부 23 : 검색부
25 : 차량위치보정부 27 : 차량위치산출부
30 : 차량

Claims (8)

1. 차량 주행 시, 주행 경로 주변의 지형지물의 위치 및 특징을 인식하는 주변환경검지부 및
   상기 주변환경검지부와 연결되어, 수집된 주변환경정보를 토대로 차량주행을 제어하는 자율주행제어부를 포함하며,
   상기 자율주행제어부는 상기 주변환경검지부에서 수집된 주변 지형지물 정보와 현재 차량 주행 위치의 주변 지형지물 정보와 비교하여, 현재 차량 주행 위치를 보정하는 차량위치보정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 주행이력정보 기반의 차량 자율주행 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 주변환경검지부는, 차량의 전후측방(All-around) 지형지물 인식이 가능하도록 카메라, 레이더, 초음파 센서 중 어느 하나 이상으로 구성된 센서부를 포함하는 것을 특징으로 하는 주행이력정보 기반의 차량 자율주행 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 주변환경검지부는, 상기 센서부로부터 수신된 지형지물 정보 중, 일부 주요 정보를 선별하는 정보추출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주행이력정보 기반의 차량 자율주행 시스템.
4. 제2항에 있어서,
   상기 주변환경검지부는, GPS 위성으로부터 주행차량의 위치 및 속도 정보를 수신 받고, 목적지 입력에 따른 경로 탐색을 수행하는 네비게이션부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주행이력정보 기반의 차량 자율주행 시스템.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 자율주행제어부는 차량을 자율 주행할 구간을 선택하는 자율주행선택부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주행이력정보 기반의 차량 자율주행 시스템.
7. 제1항에 있어서,
   상기 자율주행제어부는 주행 차량의 위치를 일시적으로 파악하기 힘들 경우, 차량 움직임을 통해 예상되는 주행 차량의 위치를 산출하는 차량위치산출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주행이력정보 기반의 차량 자율주행 시스템.
8. 제2항에 있어서,
   상기 주변환경검지부에서 인식하는 지형지물 정보는, 차량과의 거리 및 방위각에 따른 지형지물의 위치 좌표를 포함하며,
   상기 센서부에서 카메라를 포함할 경우, 차량의 위치와 지형지물의 위치 및 방위각을 삼각법에 적용하여, 차량과 지형지물의 거리(d)를 산출하는 것을 특징으로 하는 주행이력정보 기반의 차량 자율주행 시스템.
   

   

   
   

   

   
   ( O : 지형지물의 위치, P_{n-1 :} 차량의 이전 위치, P_{n :} 이동 후 차량의 위치, α_{1 :} 이동전의 방위각, α_{2 :} 이동후의 방위각, x, y : 차량의 성분별 이동거리 )

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