KR102523600B1

KR102523600B1 - 위험도 기반의 운영설계영역을 공유하는 자율주행 안전 시스템 및 그 방법

Info

Publication number: KR102523600B1
Application number: KR1020220148668A
Authority: KR
Inventors: 이명수; 김태형; 김봉섭; 임태호; 윤경수
Original assignee: 재단법인 지능형자동차부품진흥원
Priority date: 2022-11-09
Filing date: 2022-11-09
Publication date: 2023-04-20
Also published as: EP4369323A1; US20240157971A1; JP2024069132A

Abstract

본 발명은 센서부(120)에서 감지된 정보에 따라 차량 구동부(140)를 제어하여 자율주행하는 자율주행 시스템(110); 을 포함하고, 자율주행 시스템(110)은 주행 중 센서부(120)에 의해 인지된 정적 운영설계영역(Static Operation Design Domain) 및 동적 운영설계영역(Dynamic Operation Design Domain) 중 중 적어도 하나의 위험도를 평가하여 운영설계영역(Operation Design Domain)을 업데이트하는 운영설계영역 업데이트부(111); 를 포함하는 위험도 기반의 운영설계영역을 공유하는 자율주행 안전 시스템을 포함한다.

Description

위험도 기반의 운영설계영역을 공유하는 자율주행 안전 시스템 및 그 방법{Autonomous driving safety system capable of sharing a risk-based operational design area and the method thereof}

본 발명은 위험도 기반의 운영설계영역을 설계하고, 설계된 운영설계영역을 엣지인프라를 통해 공유할 수 있는 위험도 기반의 운영설계영역을 공유하는 자율주행 안전 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

국토부 ‘레벨4 자율주행차 제작 안전 가이드라인’에 따르면 운영설계영역(ODD, Operation Design Domain)을 ‘자율주행시스템의 기능이 정상적이고 안전하게 수행될 수 있는 작동영역(도로, 기상, 교통 등)’으로 정의하고 있으며 자율주행시스템의 안전한 작동과 관련된 운영설계영역을 명확히 제시할 것을 권장하고 있다.

그리고 위 안전 가이드라인은 운영설계영역을 명확히 제시함과 동시에 운영설계영역을 벗어나는 경우 시스템의 상태정보를 제시하고, 도로유형, 지리적 범위, 기상환경, 속도범위 및 기타 제약조건들을 운영설계영역에 포함하였다.

또한, 미국에서 NHTSA의 ‘Automated Driving Systems : A Vision for Safety 2.0’에 따르면 각 ADS(Automated Driving Systems)가 공공도로에서 사용되기 위한 시험 또는 전개를 위해 ODD를 정의하고 문서화할 것을 권장하고 있다.

또한, ODD(Operation Design Domain)는 주어진 ADS 또는 기능이 작동하도록 의도된 특정 조건을 설명해야 하며, ADS는 설계된 ODD 내에서 안전하게 작동할 수 있어야 한다.

그러나 운영설계영역((Operation Design Domain)에 있어 실 도로 기반 자율주행 운행과 기능 안전성 확보를 위해 ODD(Operation Design Domain) 설계를 권고하고 있으나. 운영설계영역(Operation Design Domain)에 대한 계층별 분류와 세부 속성값 정의 등 보완 설정이 필요한 부분이다.

그리고 실 도로의 자율주행 운행은 정적 운영설계영역(Static ODD)와 동적 운영설계영역(Dynamic ODD)로 구분할 수 있다. 예를 들면, 도로의 폭과 차선, 표지판 및 구조물 등은 정적(Static ODD)의 특성이며 객체(사람, 차량 등)와 날씨 환경은 동적(Dynamic ODD)의 특성이라고 볼 수 있다.

이와 같은 운영설계영역의 동적과 정적 특성은 시간의 흐름(낮과 밤에 따른 ODD 특성 변화, 시간에 따른 구조물 변형 등)과 트래픽(교통량, 돌발객체 등)의 변화에 따라 최초 설계된 ODD 설계 업데이트와 보완이 필요하다.

하지만, 종래에는 이와 같은 운영설계영역(Operation Design Domain)의 업데이트 또는 업데이트 이후의 후속 보완이 부족함에 따라 안전성을 떨어뜨리는 요인이 되었다.

또한, 운영설계영역(Operation Design Domain)은 차량 마다 설계조건과 대응전략이 다르기 때문에 서로 다른 운영설계영역(Operation Design Domain)의 특성을 달리해야 되는 번거로운 문제점이 있다.

KR

1020200101517

A(2020.08.28)

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 운영설계영역(Operation Design Domain)의 위험도 산출 방법과 차량 간 통신 기술을 활용하여 자율주행 차량 마다 상이한 운영설계영역(Operation Design Domain)을 보완하여 자율주행의 안전성을 확보할 수 있는 위험도 기반의 운영설계영역을 공유하는 자율주행 안전 시스템 및 그 방법을 제공함에 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 하기와 같은 실시예를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예는 센서부에서 감지된 정보에 따라 차량 구동부를 제어하여 자율주행하는 자율주행 시스템을 포함하고, 자율주행 시스템은 주행 중 센서부에 의해 인지된 정적 운영설계영역(Dynamic Operation Design Domain) 및 동적 운영설계영역(Static Operation Design Domain) 중 적어도 하나의 위험도를 평가하여 운영설계영역(ODD, Operation Design Domain)을 업데이트하는 운영설계영역 업데이트부를 포함하는 위험도 기반의 운영설계영역을 공유하는 자율주행 안전 시스템을 제공할 수 있다.

위 실시예에서, 자율주행 시스템은 업데이트된 운영설계영역(Operation Design Domain)을 도로변 장치와 타 자율주행 차량(100) 및 관제서버(200) 중 적어도 하나에 송신하여 업데이트된 운영설계영역(Operation Design Domain)을 공유하는 것을 특징으로 한다.

위 실시예에서, 자율주행 시스템은 운영설계영역을 복수의 계층으로 계층화하고, 계층별 속성과, 속성별로 설정된 가중치를 저장하는 계층별 속성 정보DB와, 인지된 운영설계영역에 따라 계층별 속성 정보DB에 저장된 속성의 가중치를 적용하여 계층별 위험도를 산출하고, 계층별 위험도를 합산하여 최종 위험도를 산출하는 위험도 산출모듈 및 위험도 산출모듈에서 산출된 위험도를 운영설계영역에 업데이트하는 업데이트 모듈을 포함하는 위험도 기반의 운영설계영역을 공유하는 자율주행 안전 시스템을 포함할 수 있다.

위 실시예에서, 운영설계영역(ODD, Operation Design Domain)은 도로 구조와 도로 유형, 도로 형상과 형태, 도로 노면의 형상과 유형 및 상태의 도로 기하학 계층과, 교통신호와 구조물의 운영설계영역으로 분류되는 사회기반 시설 계층과, 교통사고와 공사구간 및 비상정지 차량에 의한 돌발과, 보호구역의 운영설계영역으로 분류되는 임시제한 구역 계층과, 도로 및 주변의 정적 객체와 동적 객체와 돌발 객체의 운영설계영역으로 분류되는 객체 계층과, 계절과 날씨(기후) 및 광원의 운영설계영역으로 분류되는 환경조건 계층 및 통신 및 관제의 운영설계영역으로 분류되는 연결성(통신) 계층으로 분류될 수 있다.

위 실시예에서, 임시제한 구역 계층은 보호구역 시작과 종료지점과 자율주행 차량 간의 거리, 보호 구역의 유형, 자율주행 차량과 돌발구간과의 거리, 자율주행 차량(100)으로부터 돌발구간의 좌우 차선 위치, 자율주행 차량(100)으로부터 돌발구간의 상대 위치, 돌발 구간 유형 중 적어도 하나를 포함하는 속성이 설정된 것을 특징으로 하한다.

또한, 도로 구조 유형의 운영설계영역은 사고 발생률과 치명도로서 속성이 설정되며, 사고 발생률과 치명도는 사망과 부상 정도에 따라 가중치가 차등 적용 되는 것을 특징으로 한다.

또한, 도로 형상의 운영설계영역은 차로 폭과, 도로 전체 차로수 및 자율주행 차량(100)이 주행하고 있는 차로 번호와, 도로 곡률 반경, 도로 설계 속도 중 적어도 하나가 속성으로 설정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 도로 노면의 운영설계영역은 노면 재질 유형, 노면 마찰계수(μ), 파손 유형, 노면 파손 심각도(상, 중, 하) 및 자율주행 차량(100)과 노면 파손 구간 간의 거리 중 적어도 하나가 속성으로 설정될 수 있다.

위 실시예에서, 도로 구조 유형의 운영설계영역의 위험도는 아래의 수학식에 따라 위험도를 산출하는 것을 특징으로 하며,

위 수학식에서 사망사고는 1, 중상사고는 0.7, 경.부상사고는 0.3의 가중치가 설정될 수 있다.

또한, 날씨의 운영설계영역은 구름 비율과, 바람 속도, 강수량과 강설량, 가시거리를 속성으로 설정하고, 구름 비율은 맑음과 흐림 상태에서 구름이 차지하는 비율로서 설정하고, 바람과 비와 눈은 양을 기준으로 복수로 분류 설정되고, 안개는 가시거리를 기준으로 복수로 분류 설정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 객체 계층은 차량, 보행자, 동물의 운영설계영역으로 분류하고, 차량의 운영설계영역은 자율주행 차량으로부터 목표 차량의 좌/우 차선 위치, 자율주행 차량으로부터 목표 차량의 주변위치, 절대속도(X, Y축), 자율주행 차량으로부터 상대속도(X, Y축), 거리(X, Y축), 진행각도(방향), 검출좌표, 차량의 유형 중 적어도 하나가 속성 설정되고, 보행자와 동물의 운영설계영역은 자율주행 차량으로부터의 상대속도와, 절대속도, 거리, 진행각도, 검출좌표, 유형 중 적어도 하나가 속성 설정될 수 있다.

위 실시예에서, 도로 형상의 운영설계영역의 위험도는

의 수학식에 의해 산출되고, 곡선 반지름은 도로의 곡선 반지름이며, 종단경사는 도로의 종단 경사일 수 있다.

본 발명은 다른 실시예로서, 복수의 자율주행 차량(100) 및 도로변 장치로부터 운영설계영역을 실시간으로 수집하는 관제서버(200)를 포함하고, 관제서버(200)는 위험도가 포함된 운영설계영역을 복수의 자율주행 차량 및 도로변 장치로 송신하여 운영설계영역을 업데이트 시키는 것을 특징으로 한다.

위 실시예에서, 관제서버(200)는 위험도 기반의 운영설계영역을 자율주행 차량으로부터 수신하고, 수집된 운영설계영역을 비교 평가하여 위험도가 누락 또는 오류된 자율주행 차량(100)에 업데이트된 운영설계영역을 송신할 수 있다.

여기서 관제서버(200)는 복수의 도로변 장치 및 자율주행 차량으로부터 운영설계영역 및 도로와 주변 상황 정보를 수집하는 정보 수집부와, 자율주행 차량(100)으로부터 수집된 정적 운영설계영역과 동적 운영설계영역 중 적어도 하나가 포함된 운영설계영역을 모델링하는 운영설계영역 설계부 및 운영설계영역 설계부에서 모델링된 운영설계영역을 복수의 자율주행 차량 및 도로변 장치에 송신하는 서버 통신부를 포함하는 위험도 기반의 운영설계영역을 공유하는 자율주행 제어 방법을 제공한다.

본 발명은 자율주행 차량에서 실시간으로 인지한 도로 상황에 따라 위험도를 평가하여 운영설계영역을 업데이트하고, 업데이트된 운영설계영역을 타 자율주행 차량 및 도로변 장치와 공유할 수 있어 차종이나 시스템 사양 및 년식에 상관 없이 운영설계영역의 업데이트가 용이하다.

또한, 본 발명은 인프라를 통하여 통신 연결되는 관제서버(200)에서 실시간으로 수집되는 정보를 통해 위험도가 포함된 운영설계영역을 설계하고, 이를 인프라를 통해 자율주행 차량(100) 및 도로변 장치와 공유할 수 있어 운영설계영역의 업데이트가 용이하다.

도 1은 본 발명에 따른 위험도 기반의 운영설계영역을 공유하는 자율주행 안전 시스템 및 그 방법의 개요를 도시한 블럭도이다.
도 2는 본 발명에서 자율주행 차량의 블럭도이다.
도 3은 운영설계영역 업데이트부를 도시한 블럭도이다.
도 4는 관제서버(200)를 도시한 블럭도이다.
도 5는 운영설계영역 설계부를 도시한 블럭도이다.
도 6은 본 발명에 따른 위험도 기반의 운영설계영역을 공유하는 자율주행 방법을 도시한 순서도이다.
도 7은 S100 단계를 도시한 순서도이다.
도 8은 S200 단계를 도시한 순서도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 의한 대응 시나리오를 도시한 도면이다.
도 10 내지 도 12는 가중치 설정 예를 간략 도시한 블럭도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있지만, 특정 실시예를 도면에 예시하여 상세하게 설명하고자 한다. 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 서로 다른 방향으로 연장되는 구조물을 연결 및/또는 고정시키기 위한 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물중 어느 하나에 해당되는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제 하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서의 운영설계영역(ODD, Operation Design Domain)은 국토교통부의 "레벨 4의 자율주행자동차 제작, 안전 가이드 라인"에서 제시된 자율주행시스템의 기능이 정상적이고 안전하게 수행될 수 있는 자동영역(예를 들면, 도로, 기상, 교통 등)을 의미한다.

이하에서는 본 발명에 따른 위험도 기반의 운영설계영역을 공유하는 자율주행 안전 시스템 및 그 방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 위험도 기반의 운영설계영역을 공유하는 자율주행 안전 시스템 및 그 방법의 개요를 도시한 블럭도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명은 관제서버(200)와, 복수의 자율주행 차량(100)과, 도로변 장치(300)를 포함할 수 있다.

복수의 자율주행 차량(100)은 도로변의 상황을 감지하면서 도로를 자율주행하고, 주행중 운영설계영역(Operation Design Domain)의 요소를 인지하여 위험도를 평가하고, 위험도가 포함된 운영설계영역으로 업데이트하여 인프라(예를 들면, 엣지 인프라)를 통하여 공유할 수 있다. 상세 구성 설명은 후술한다.

도로변 장치(RSU:Roadside Unit)는, 예를 들면, V2X 인프라를 구성할 수 있도록 통신 가능하고, 교통정보의 생성 및 송수신이 가능한 복수의 장치들로 구성되며, 이는 공지된 바와 같다.

여기서 도로변 장치(300)는 자율주행 차량과 인프라를 통하여 정보를 공유하고, 공유된 정보를 통신 가능한 자율주행 차량 및 타 도로변 장치(300), 관제센터의 관제서버(200)에 중계할 수 있다.

관제서버(200)는 자율주행 차량 및 도로변 장치로부터 운영설계영역(Operation Design Domain)의 정보를 실시간으로 수집하고, 수집된 운영설계영역(Operation Design Domain)을 비교 평가한다. 그리고 관제서버(200)는 자율주행 차량들 중 운영설계영역(Operation Design Domain)에 대한 위험도의 오류나 누락이 발견된 자율주행 차량에 업데이트된 운영설계영역을 송신하여 해당 자율주행 차량의 운영설계영역을 업데이트 한다.

여기서 관제서버(200)는 위험도 기반의 운영설계영역을 모델링하고, 그 결과를 기준으로 수집된 자율주행 차량들의 운영설계영역을 비교 평가할 수 있다.

예를 들면, 자율주행 차량들은 제조사나 차량 종류에 따라 서로 다른 형식과 기준에 의한 운영설계영역(정적 운영설계영역, 동적 운영설계영역)이 설정되었고, 이중 일부 또는 전부는 시간의 흐름(낮과 밤에 따른 운영설계영역의 특성변화, 시간에 따른 구조물의 변형 등), 트래픽(교통량, 돌발객체 등) 변화에 따라 최초 설계된 운영설계영역(Operation Design Domain)을 업데이트 시켜야 한다.

하지만, 차량 소유주의 개인적인 상황, 자율주행시스템의 차이, 차종의 차이, 제조사의 상황 등 여러가지 요인에 의해 운영설계영역의 업데이트가 이루어지지 않을 수 있다.

따라서 관제서버(200)는 현재 상황과 맞지 않는 운영설계영역(Operation Design Domain)이 설정된 자율주행 차량(100)에 최신 정보에 따라 설계된 운영설계영역(Operation Design Domain)을 송신한다. 이때 업데이트된 운영설계영역(Operation Design Domain)은 자율주행 차량(100) 및/또는 인프라를 통해 수신되거나, 관제서*에서 자체 설계할 수 있다.

바람직하게는 관제서버(200)는 자체 설계한 운영설계영역(Operation Design Domain)과, 수신된 자율주행 차량(100)의 운영설계영역(Operation Design Domain)을 비교 평가하여 최신 정보를 산출하고, 해당 운영설계영역(Operation Design Domain)으로 업데이트되지 않은 자율주행 차량 및 도로변 장치(300) 등으로 송신할 수 있다.

도 2는 본 발명에서 자율주행 차량의 블럭도이다.

도 2를 참조하면, 자율주행 차량(100)은 자율주행 시스템(110)과, 센서부(120) 통신부(130)및 차량 구동부(140) 포함한다.

센서부(120)는 라이다 센서, 레이더 센서, 온도, 습도, 레인센서(Rain)와 같이 자율주행 차량(100)의 전후방 및/또는 좌우측방의 객체나 주변 상태를 감지할 수 있는 복수의 센서들로 구성된다.

통신부(130) 관제서버(200), 도로변 장치(300) 및 타 자율주행 차량(100)과 통신을 수행한다.

차량 구동부(140)는 조향, 주행, 감속, 제동 등 자동차의 고유 기능을 수행하는 장치들로 이루어진다. 여기서 차량 구동부(140)는 자율주행 시스템(110)의 제어에 의해 작동된다.

자율주행 시스템(110)은 다양한 상황에 따라 설정된 시나리오와 센서부(120)에 의해 감지된 정보를 통해 차량 구동부(140) 제어하여 자율주행을 수행하는 주행 제어부(112)와, 인지된 운영설계영역(Operation Design Domain)의 위험도를 평가하여 업데이트하는 운영설계영역 업데이트부(111)를 포함한다.

주행 제어부(112)는 공지된 자율주행 시스템(110)에 해당되는 것으로서 입력된 목적지까지 경로를 설정하여 차량 구동부(140)를 제어하여 자율 주행한다. 여기서 주행 제어부(112)는 주행중 감지되는 날씨(눈, 비, 안개)와, 도면 상태(습윤, 건조, 결빙, 파손)와, 돌발 객체(차량, 보행자, 동물, 도로위 낙석) 및 도로 구조(터널, 2차선, 3차선, 고가 도로, 이면도로, 포장, 비포장) 등 다양한 주변 환경과 실시간으로 감지되는 정적 또는 동적 운영설계영역(D1, D2, D3, 도 9 참조)에 따라 설정된 시나리오로서 차량 구동부(140) 제어한다.

운영설계영역 업데이트부(111)는 센서부(120)에서 감지된 정적 또는 동적 운영설계영역을 위험도 기반으로 모델링하여 운영설계영역을 업데이트 한다. 또한, 운영설계영역 업데이트부(111)는 통신부(130)를 통해 타 자율주행 차량(100) 및/또는 관제서버(200)로부터 공유된 운영설계영역(Operation Design Domain)을 시간의 흐름 및 트래픽 변화에 따라 가장 최신의 운영설계영역으로 업데이트 한다.

이와 같은 운영설계영역 업데이트부(111)에 대한 상세 설명은 도 3을 참조한다.

도 3은 운영설계영역 업데이트부를 도시한 블럭도이다.

도 3을 참조하면, 운영설계영역 업데이트부(111)는 운영설계영역 속성 정보가 저장되는 계층별 속성 정보DB(111a)와, 위험도 산출모듈(111b)과, 업데이트 모듈(111c)을 포함할 수 있다.

계층별 속성 정보DB(111a)는 운영설계영역(Operation Design Domain)을 계층화하고, 각 계층별로 설정된 속성 및 가중치 정보를 저장한다.

본 발명에서 운영설계영역(Operation Design Domain)은 6-Layer로 계층화 하였고, 각 계층은 단일 계층(Single Layer)으로 구분하였다. 그리고 위험도는 각 단일 계층들의 위험도 총합으로서 정의하였다.

이와 같은 계층별 운영설계영역의 분류는 아래 표 1과 같이 도로 기하학과, 사회기반시설, 임시 제한 구역, 객체, 환경조건 및 연결성(통신)으로서 각 계층을 분류하고, 계층별로 운영설계영역을 분류하였다.

또한, 본 발명은 각 계층별 운영설계영역을 유형과, 형태, 상태, 종류와 같은 기준을 적용하여 대중소로 분류하고, 각 소분류별로 위험도 평가의 판단을 위한 속성을 설정하였다. 아래의 표 2 내지 표 7은 표 1의 각 계층별 속성이 설정된 분류표 이다. 구체적으로 표 2는 도로 기하학 계층, 표 3은 사회기반시설 계층, 표 4는 임시 제한 구역 계층, 표 5는 객체 계층, 표 6은 환경, 표 7은 연결성(통신)계층의 세부 분류 및 속성을 기재하였다.

대분류	중분류	소분류		속성
도로 기하학 (L1)	도로 구조 (유형) (L1-1)	단일로, 교차로, 보조, 기타(ex, 이면도로)		사고 발생률 치명도
	도로 형상 (형태) (L1-2)	차로	단일차로	차로 폭 도로 전체 차로 수 Ego 차량이 주행하고 있는 차로 번호
			다중차로
		특성	곡률	도로 곡률반경 도로 설계속도
			경사	도로 유형(평지, 산지 등) 종단경사 도로 설계속도
	도로 노면 (상태) (L1-3)	포장		노면 재질 유형 노면 마찰계수(μ) 파손 유형(포트홀, 균열 등) 노면 파손 심각도(상, 중, 하) Ego 차량과 노면 파손 구간 간의 거리
		노면상태
		차선		차선상태 - 차선 유형 - 차선 파라미터(오프셋, 헤딩각 등) - Ego 차량으로부터 차선의 좌/우 위치 - 차선상태 비정상(불분명)

표 2의 내용 중, 도로 구조에 대한 운영설계영역의 속성은 사고 발생률과 치명도로 설정하였고, 이를 통해 도로 구간별 사고 발생률과 치명도에 따라 위험도를 산출한다. 이와 같은 도로구조 위험 요소에 따른 위험도는 아래 표 3과 같다. 표 3 은 도로 구간별 치사율과, 국토부 기준과, EPDO(대물피해환산법, Equivalent Property Damage Only) 별로 위험 구간을 분류한 것이다.

점수	위험 수준	치사율	국토부 기준	EPDO
1	보통	0 ~ 0.8 미만	6.05 ~ 6.82 미만	0 ~ 1.42 미만
2	주의	0.8 ~ 1.6 미만	6.82 ~ 7.59 미만	1.42 ~ 2.85 미만
3	다소 위험	1.6 ~ 2.4 미만	7.59 ~ 8.37 미만	2.85 ~ 4.27 미만
4	위험	2.4 ~ 3.2 미만	8.37 ~ 9.14 미만	4.27 ~ 5.70 미만
5	매우 위험	3.2 ~ 4.0 이상	9.14 ~ 9.91 이상	5.70 ~ 7.12 이상

또한, 도로 구조의 유형(단일로, 교차로, 이면도로 등) 운영설계영역은 터널안, 교량위, 고가 도로위 지하차로, 이면도로와 같은 단일로, 교차로는 3지, 4지, 다중, 회전 교차로 유형별로 치사율과 EPDO 및 국토부 기준을 종합하여 위험도가 산정될 수 있다.

또한, 도로 형상(형태)의 운영설계영역은 차로와 각 도로의 곡률이나 경사에 따라 차로폭이나, 도로 전체 차로수, 도로 곡률반경, 도로 설계속도, 도로 유형(평지 또는 산지) 종단경사, 도로 설계 속도를 속성으로 설정하였다.

이와 같은 속성을 통해 위험도는 곡률반경과 종단경사 및 주행 속도를 고려할 수 있다. 예를 들면, 자율주행 차량(100)이 주행중인 현재 도로의 곡률 반경과 종단경사과, 현재 자율주행 차량(100)의 주행 속도에 따라 위험도가 산출될 수 있다. 그 예를 아래 표 4에 일예가 소개되었다.

고속도로(100km, 종단경사 5%) 주행속도별 위험등급
위험 등급	AMF	곡선반경	주행속도
1	1~1.1876	460m	68km/h 미만
2	1.1877~1.3752		68 ~83km/h 미만
3	1.3753~1.5628		80 ~ 90km/h 미만
4	1.5629~1.7504		90 ~ 95km/h 미만
5	1.7505 이상		95km/h 이상

위 표 4는 종단경사 5%의 고속도로에서 주행속도별 위험 등급을 설정한 것으로, 주행속도와 종단경사 AMF(Accident Modification Factor) 값이 높을 때 위험도가 높게 설정되었다.

또한, 도로 노면 및 상태의 운영설계영역은 포장과, 노면 상태, 차선으로 분류한다. 이중 포장의 종류(예를 들면, 아스팔트, 콘크리트, 블록, 비포장)에 따른 노면 마찰계수를 속성으로 설정하였다.

이중, 노면 상태는 건조, 습윤, 적설, 결빙 및 파손으로 세부 분류한다. 이중 건조, 습윤, 적설, 결빙은 노면 마찰계수를 속성을 설정한다. 건조, 습윤, 적설, 결빙의 마찰 계수는 포장의 형태에 따라 그 값이 다르게 적용될 수 있다.

예를 들면, 노면 마찰계수는 아스팔트 포장 도로에서 마른(0.8), 젖은(0.6~0.7), 적설(0.3~0.6), 결빙(0.05~0.3)으로 속성이 부여될 수 있고, 콘트리트 포장 도로는 마른(0.8), 젖은(0.4~0.6), 적설(0.3~0.6), 결빙(0.05~0.3)의 속성이 부여되고, 블록 포장 도로는 마른(0.7), 젖은(0.3~0.4), 적설(0.3~0.6), 결빙(0.05~0.2)의 속성이 부여되고, 비포장 도로는 마른(0.5), 젖은(0.3~0.4), 적설(0.3~0.6), 결빙(0.05~0.2)의 속성이 부여될 수 있다.

위와 같은 마찰계수는 자율주행 차량(100)의 해당 노면 상태의 도로를 주행중 주행속도별 정지가능 거리의 산출에 적용된다. 그리고 산출된 정지가능거리는 위험도 산출의 평가 기준으로 적용된다.

차선은 차선의 형태(예를 들면, 실선, 점선, 이중실선, 실선과 점선, 지그재그 차선, 버스전용 차선)와, 자율주행 차량(100)에서 차선의 좌/우 위치, 차선 상태(정상 또는 비정상)의 속성이 설정된다. 여기서 차선 상태의 비정상은 차선의 소실이나 불분명 등 명확하게 시각적으로 차선이 확인되지 않은 상황을 의미한다.

아래 표 5는 사회기반 시설 계층을 보다 세분화하고, 각 분류에 따른 속성을 설정한 것이다.

대분류	중분류	소분류		속성
사회기반시설 (L2)	교통신호 (L)	주의 표지		표지판 유형 표지판 세부 내용 거리 [m] 표지 좌표 [X, Y]
		규제 표지	방향별 규제, 진입 금지, 제한 속도
		지시 표지	전용도로
			방향별 지시
			주, 정차
			보호 지시
		노면 표지	금지, 중앙선, 유턴 구역선, 차선, 버스전용차로, 길가장자리구역선, 진로변경제한선, 노상 장애물, 속도 제한, 서행, 일시 정지, 양보, 유도선, 정지선, 안전지대, 횡단보도, 보호구역, 진행방향, 차로변경, 경사, 보조 표지, 신호기	노면표시 유형 노면표시 세부 내용 거리 [m] 표지 좌표 [X, Y]
	구조물 (L4)	교통신호 표지판		도로 시설물 유형 거리 및 크기 [m] 구조물 좌표 [X, Y]
		가드레일
		분리대
		가로등
		방지턱
		전봇대
		콘 류
		연석
		맨홀

위 내용 중 교통신호의 중분류는 주의 표지와, 지시표지, 노면 표지로 분류될 수 있다. 여기서 주의 표지는 보호 구역(예를 들면, 횡단보도, 어린이 보호, 야생동물 보호), 경사(예를 들면, 오르막, 내리막), 사고 위험 구간, 상습 정체 구간, 좌, 우 합류 도로, 좌, 우 분기 도로, 교차로, 중앙분리대 시작, 끝 도로 폭 제한, 차로 없어짐, 양측방 통행, 과속 방지턱, 우선도로, 낙석도로, 공사 구간, 철길 건널목, 터널, 교랑, 횡풍과 같은 주의 표지판을 포함한다.

위와 같은 주의표지와, 규제 표지 및 지시 표지는 각각 표지판의 유형이나 세부내용 및 표지 좌료로서 속성이 설정된다.

그리고 노면표지는 노면 표시 유형, 노면표시 세부내용, 거리,표지 좌표가 속성으로 설정되었다.

또한 구조물의 소분류로는 위 표에 기재된 바와 같이 교통신호 표지판과, 가드레일, 분리대, 가로등,방지턱, 전봇대, 콘류, 연석, 맨홀 등 도로 및 도로 주변의 구조물로 보다 세분화하였고, 각 소분류의 속성으로 도로 시설물의 유형, 거리및 크기, 구조물 좌표로서 설정하였다.

임시 제한 구역 계층은 아래 표 4와 같이 보호 구역과 돌발 관련 운영설계영역으로 분류하고 각각 속성을 설정한 것이다. 이중 보호 구역(예를 들면, 노인보호구역, 어린이 보호구역, 스쿨존 보호구역)은 각 보호구역의 시작과 종료 지점, 자율주행 차량(100)과 해당 보호구역과의 거리, 보호구역의 유형(예를 들면, 속도 감소, 주의)을 속성으로 설정하였다.

대분류	중분류	소분류	속성
임시 제한 구역 (L3)	일반 (L3-1)	보호 구역(ex, 구역 노인 보호구역, 어린이 보호구역, 스쿨존 보호구역)	보호구역 시작/종료 지점과 Ego 차량 간의 거리 보호구역 유형
		돌발(ex, 교통사고, 공사 구간, 비상정지 차량)	Ego 차량과 돌발구간 간의 거리 Ego 차량으로부터 돌발구간의 좌/우 차선 위치 상대위치: Ego 차량으로부터 돌발구간의 주변위치 돌발구간 유형

돌발은 교통사고와 공사구간, 비상정지 차량일 때를 의미하며, 자율주행 차량(100)과 돌발구간의 거리와, 돌발구간의 위치와, 상대위치 및 돌발구간 유형으로서 속성이 설정된다.

객체 계층은 아래 표 5와 같이 도로 주행 중 출현할 수 있는 객체를 포함하며, 차량, 보행자, 동물 등으로 분류한다.

대분류	중분류	소분류			속성
객체 (L4)	객체 (L4-1)	차량			상대차로위치(Ego 차량으로부터 목표 차량의 좌/우 차선 위치), 상대위치(Ego 차량으로부터 목표 차량의 주변위치), 절대속도(X, Y축), Ego 차량으로부터 상대속도(X, Y축), 거리(X, Y축), 진행각도(방향), 검출좌표(객체의 검출좌표), 유형(상용, 승용 등)
		보행자	일반	성인	Ego 차량으로부터 상대속도(X, Y축), 절대속도(X, Y축), 거리(X, Y축), 진행각도(방향), 검출좌표(객체의 검출좌표). 유형(보행자, 동물 등)
				노인
				어린이
			기타(경찰관 등)
		동물	포유류
						조류
			기타

이중 차량은, 예를 들면, 상용차, 승용차, 농기계, 이륜차, 원동기, 자전거, 특수차, 화물차, 경잘차 및 소방차와 같은 특수차량을 포함하며, 상대차로 위치와, 차선위치, 절대속도, 상대속도, 진행각도, 검출좌표 등을 속성으로 설정한다.

또한, 보행자는 성인, 노인,어린이와, 경찰관과 같은 공무 집행 또는 공사중 작업자와 같은 기타로서 분류할 수 있다.

보행자와 동물은 자율주행 차량(100)으로부터의 상대속도와, 절대속도, 거리, 진행각도, 검출좌표, 유형등이 속성으로 설정된다.

환경 계층은 자율주행 차량(100)의 도로 주행시 환경에 대한 계층으로서 아래 표 8의 분류와 같이 계절과 날씨, 광원으로 분류할 수 있다.

대분류	중분류	소분류		속성
환경 (L5)	계절 (L5-1)	봄, 여름, 가을, 겨울		-
	날씨(기후) (L5-2)	맑음		구름 비율
		흐림
		바람		바람 속도
		비		강수량
		눈		강설량
		안개		가시거리
	광원 (L5-3)	천연	새벽	기준시간: 00~06시
			아침	기준시간: 06~09시
			낮	기준시간: 09~18시
			저녁	기준시간: 18~21시
			밤	기준시간: 21~24시
		인조	차량 램프 (상향등 등)	-
			신호등
			가로등
		기타

위 내용 중 날씨는 구름 비율과, 바람 속도, 강수량과 강설량, 가시거리를 속성으로 설정하였다. 여기서 구름 비율은 맑음과 흐림 상태를 구름 비율로서 결정하기 위한 값이다. 예를 들면, 맑음 상태는 구름이 전체 하늘에서 구름이 차지하는 비율이 0~5할 일 때, 흐림 상태는 9~10할의 비율로 구름이 존재하는 것으로 속성을 부여하였다.

또한, 날씨의 속성 중 바람은 바람 속도(예를 들면, 강: 25m/s 이상, 중: 20~25m/s, 하: 15m/s, 강수량), 비는 강수량(예를 들면, 강: 30mm 이상, 중: 15~30mm, 하: 1~15mm, ), 눈은 강설량(예를 들면, 강: 30mm 이상, 중: 15~30mm, 하: 1~15mm), 안개는 가시거리(예를 들면, 강: 40m 이하, 중: 40~200m, 하: 200~1000m)로서 속성이 설정된다.

연결성(통신) 계층은 자율주행 시스템(110) 운영을 위한 관제서버(200) 및/또는 주변 인프라와의통신에 대한 계층으로서 아래 표 9와 같이 분류 및 속성이 설정되었다.

ODD 분류	변수	속성
연결성/통신 (L6)	V2V	통신 범위 [m] 평균처리량[Mbps], 패킷 오류율[%], 평균 지연시간[ms]
	V2I
	Edge Infra
	관제	-
	통신 음영지역	음영 지역과의 거리 음영 지역 길이

위험도 산출모듈(111b)은 주행중 인지된 정적 운영설계영역 또는 동적 운영설계영역의 여부에 따라서 위험도를 기반으로 하는 운영설계영역(Operation Design Domain)을 모델링하여 현장에 맞도록 운영설계영역을 업데이트 및 기존 설치된 운영설계영역에 반영한다. 이와 같은 위험도 산출모듈은 일예로서 도로 기하학 계층에서의 위험도를 산출하는 실시예를 통하여 설명한다.

위험도 산출모듈(111b)은 상술한 계층별 속성에 따라 위험도 산출에 있어서 가중치를 적용할 수 있다. 여기서 위험도는 아래의 수학식 1과 같은 공식을 통해 산출될 수 있다.

본 발명에서 자율주행 차량(100)의 주행 중 인지한 운영설계영역 상황의 위험도(Total Layer Risk Value)는 각 계층별 위험도(Single Layer Risk Value)의 총 합에 해당된다.

또한, 계층별 위험도(Single Layer Risk Value)는 계층별 변수에 따라 분류 및 산출된 속성값(ODD_element)에 가중치(weight)가 적용되었다.

업데이트 모듈(111c)은 위험도 산출모듈(111b)에 의한 위험도 평가 결과를 현재의 운영설계영역에 업데이트한다. 자율 주행부(112)는 업데이트 된 운영설계영역(Operation Design Domain)에 포함된 위험도에 기반한 최선의 시나리오로서 자율주행 차량을 주행시킨다.

이하에서는 상기와 같은 위험도 산출 및/또는 평과 과정에 대한 실시예를 설명한다. 다만, 최종 위험도는 계층별 위험도의 총합으로 결정되는 것이나, 실시예는 전체 6-Layer 중 선택된 일부 계층만을 예로서 설명한다.

실시예 1

도로 기하학 계층의 도로 구조(유형)에 따른 위험도는 교통사고 시의, 예를 들면, 사망사고, 중상사고, 경.부상사고 별로 서로 다른 가중치를 적용하여 위험도를 산출할 수 있다. 이때, 위험도는 하기와 같은 수학식 2에 의해 산출될 수 있다.

위 수학식 2에서 사망사고는 1, 중상사고는 0.7, 경.부상사고는 0.3의 가중치가 설정되었다.

또한, 도로 유형에 따른 사고 심각도에 따른 위험도는 평균 사고건수별 EPDO(Equivalent Property Damage Only) 방법론을 적용해 도로 위험도를 산출한다. 이는 하기의 수학식 3에 의해 산출된다.

여기서 사망사고는 12, 부상사고는 3의 가중치가 적용되었다.

위 수학식 2와 수학식 3의 가중치는 도로교통공단의 사고 잦은 지점 선정 시의 가중치를 적용한 것이다. 이는 하나의 예를 적용한 것으로서 한정하는 것은 아니다. 즉, 가중치는 설계자 또는 사업자의 의도, 교통법규, 도로나 지역의 특성에 따라 변형 가능한 것이다.

위 수학식 2와 수학식 3의 결과값이 반영된 위험도는 하기의 표 8과 같이 산출될 수 있다.

표 10은 도로 유형 중 단일로와 교차로에서 치사율과, 교통 위험도에 따른 위험도와 EPDO(사고 건수별)에 따른 위험도를 산출한 예를 정리한 것이다.

분류		교통 위험도	EPDO
단일로	터널안	9.91	7.12
	교량위	8.13	5.75
	고가도로위	7.51	5.38
	지하차로	7.33	4.93
	기타(일반)	6.72	4.60
교차로	3지	6.80	4.51
	4지	6.96	4.72
	다중	6.75	4.69
	회전	6.37	4.64
기타ㆍ보조		6.05	0.19

위험도 산출모듈(111b)은 위와 같은 교통 위험도와 EPDO의 결과값 모두 고려하여 위험도를 평가하여 기존의 운영설계영역(Operation Design Domain)과 차이가 있으면, 이를 반영한다. 이와 같은 운영설계영역의 업데이트는 인지된 위험도에 따라 설정된 시나리오를 변경시킬 수 있다.

예를 들면, 기존 운영설계영역에 따른 시나리오가 차간 거리 50M 일 때 100km의 주행속도를 70% 이하로 감속하는 것으로 설정되었지만, 업데이트된 운영설계영역(Operation Design Domain)에서 위험도가 높은 것으로 평가되었다면 30% 이하로 감속 또는 정차 하는 것으로 시나리오가 변경될 수 있다.

즉, 본 발명은 도로 현장의 운영설계영역 상황에 따른 위험도를 평가하여 운영설계영역(Operation Design Domain)을 업데이트 함에 따라 자율주행의 안전성을 높일 수 있다.

실시예 2

도로 형상 요소에서 차량 주행 안전에 영향을 끼칠 수 있는 요소(속성)는 곡선 반경과 종단경사이다. 그러므로 위험도 산출모듈은 곡선 반경에 따른 위험도를 곡선 반지름에 따른 사고 수정계수를 통해 산출하며, 이는 표 9의 사고 수정 계수 공식을 통해 산출된다.

곡선 반지름에 따른 사고수정계수(위험도) 공식	변수
	- V: 제한속도 [mph] - Lc: 곡선길이 [mile) - L: 구간길이 [mile] - R: 곡선반경 [ft]

또한, 위험도 산출모듈은 종단경사에 따른 사고수정계수를 통하여 위험도를 산출할 수 있다. 종단경사에 따른 사고수정계수는 아래 표 12의 공식을 통해 산출된다.

공식	변수
	g: 종단경사(%)

곡선 반지름과 종단 경사에 따라 계산된 값의 예는 표 13에 도시하였다.

도로의 구조ㆍ시설 기준에 관한 규칙		반지름(m)	종단경사(%)
고속도로	120km/h	710	3
	110km/h	600	3
	100km/h	460	3
간선도로	80km/h	280	4
국지도로	50km/h	90	7

또한, 시속 100km 이상으로 주행하는 차량이 많은 고속도로에서 곡선반지름에 의한 위험도 등급을 산정하기 위해 110km/h, 100km/h 속도에 대해 사고수정계수를 계산하여 곡선반지름 AMF 점수는 아래 표 14에 개시된 바와 같다.

고속도로	반지름(m)	AMF(Accident Modification Factors)
110km/h	600	1.800
	693	1.600
	849	1.400
	1200	1.200
		1.000
100km/h	460	1.768
	531	1.576
	651	1.384
	920	1.192
		1.0000

그리고 위험도 산출모듈은 위와 같은 곡선 반지름과, 종단경사 AMF 점수를 이용하여 도로 형태 위험도를 산출한다. 도로 형태 위험도는 아래 수학식 4에 의해 산출된다.

그러므로 최종적으로 도로 형태 위험도는 아래 표 15와 같이 산출될 수 있다. 아래 표 15는 2차로 고속도로에서 110km/h와 100km/h의 주행속도별 위험도를 평가한 것으로 점수가 높을수록 위험도가 높은 것이다.

고속도로	2차로 고속도로의 도로 형태 위험
고속도로	번호	점수	번호	점수	번호	점수	번호	점수	번호	점수
110km/h	1	1.000	6	1.200	11	1.400	16	1.600	21	1.800
	2	1.014	7	1.217	12	1.420	17	1.622	22	1.825
	3	1.029	8	1.235	13	1.441	18	1.646	23	1.852
	4	1.044	9	1.253	14	1.462	19	1.670	24	1.879
	5	1.059	10	1.271	15	1.483	20	1.694	25	1.906
100km/h	1	1.000	6	1.192	11	1.384	16	1.576	21	1.768
	2	1.014	7	1.209	12	1.403	17	1.598	22	1.793
	3	1.029	8	1.227	13	1.424	18	1.622	23	1.819
	4	1.044	9	1.244	14	1.445	19	1.645	24	1.846
	5	1.059	10	1.262	15	1.466	20	1.669	25	1.872

실시예 3

도로 표면은 도로 노면 포장 재질과 노면 상태로 인해 발행할 수 있는 위험 사항은 노면의 마찰력 변화에 따른 정지 거리 증가에 있다.

따라서 위험도 산출모듈(111b)은 노면 상태(건조, 습윤, 결빙)별 마찰계수를 적용하여 정지거리를 통하여 위험도를 산출한다. 먼저 주행속도별 노면 상태에 따른 정지거리는 아래 표 16과 같다.

주행속도 [km/h]	정지거리 [m]
주행속도 [km/h]	건조	습윤	결빙
20	16.3	17.5	24.4
30	26.4	28.9	44.5
40	37.8	43.5	69.8
50	50.9	62.1	100.3
60	65.3	84.6	136.2
70	81.3	108.9	177.2
80	100.0	136.8	223.5
90	118.4	168.8	275.1
100	139.7	200.7	331.9
110	163.0	240.7	394.0
120	188.3	278.8	461.3

위험도 산출모듈은 주행 속도와 노면 상태에 따라 정지거리가 높을 수록 위험도를 높게 설정할 수 있다.

아울러, 위험도 산출모듈은 위화 같은 실시예1 내지 실시예 3의 결과를 총합하여 최종적으로 현재 감지된 운영설계영역(Operation Design Domain)의 상황에 대한 위험도를 산출한다. 다만, 위 설명은 편의를 위하여 실시예 1 내지 3을 들어 설명한 것이며, 실제 위험도에 대한 최종값은 인지된 ODD에 따라 관련된 전체 계층의 위험도를 합한 값으로 결정된다.

아울러, 업데이트 모듈(111c)은 위와 같은 위험도에 따라 운영설계영역(Operation Design Domain)을 업데이트한다. 그러므로 주행 제어부(120)는 업데이트 모듈(111c)에 의해 위험도가 반영된 운영설계영역(Operation Design Domain)에 따라 현장에 맞는 시나리오로서 자율주행을 제어할 수 있다.

관제서버(200)는 도 4 및 도 5를 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도 4는 관제서버를 도시한 블럭도, 도 5는 운영설계영역 설계부를 도시한 블럭도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 관제서버(200)는 정보 수집부(210)와, 운영설계영역 설계부(220)와, 서버 통신부(130)를 포함할 수 있다.

정보 수집부(210)는 도로변 장치(300) 및 자율주행 차량(100)으로부터 정보를 수집한다. 수집된 정보는 자율주행 차량(100)의 도로 주행중 인지한 운영설계영역 상황에 대한 정보일 수 있다.

또한, 정보 수집부(210)는 자율주행 차량 및 도로변 장치로부터 공유된 운영설계영역과 도로 주변 및 교통 상황이 포함된 다양한 정보의 수집이 가능하다.

운영설계영역 설계부(220)는 자율주행 차량으로부터 수집된 ODD(예를 들면, 정적 ODD, 동적 ODD 또는 정적과 동적이 조합된 ODD) 상황이 포함된 운영설계영역(Operation Design Domain)을 모델링한다.

이를 위해 운영설계영역 설계부(220)는 운영설계영역 설계모듈(221)과, 평가 모듈(222)과, 정보 제공 모듈(223)을 포함할 수 있다.

운영설계영역 설계모듈(221)은 위험도 기반의 운영설계영역(Operation Design Domain)을 모델링한다. 그 과정이나 방식은 앞서 설명한 자율주행 차량(100)의 운영설계영역(Operation Design Domain)의 모델링과정과 동일(예를 들면, 6-Layer 별 위험도의 총합)방식으로 진행될 수 있다.

평가모듈(222)은 운영설계영역 설계모듈(221)에서 모델링된 결과값과, 자율주행 차량 및 도로변 장치(300)들의 운영설계영역을 비교 평가한다. 여기서 평가모듈(222)(222)은 수집된 운영설계영역(Operation Design Domain)과 운영설계영역 설계 모듈(221)에서 모델링된 운영설계영역(Operation Design Domain)을 비교하여 위험도 평가 등 최선 업데이트 정보가 누락된 운영설계영역(Operation Design Domain)을 추출한다.

또는 평가모듈(222)은 운영설계영역 설계모듈(221)과, 자율주행 차량(100)의 운영설계영역(Operation Design Domain)을 비교하여 자율주행 차량의 운영설계영역(Operation Design Domain)이 보다 최신 정보이면, 해당 자율주행 차량의 운영설계영역(Operation Design Domain)으로 자체 설계한 운영설계영역을 업데이트한다.

정보 제공 모듈(223)은 자율주행 차량(100) 및 도로변 장치(300)에 정보를 제공한다. 이때 제공된 정보는 실시간 사건 사고 및 교통량, 날씨 등이 포함된 정보와, 운영설계영역 설계 모듈에서 설계된 최신 업데이트 정보가 포함될 수 있다.

특히 정보 제공 모듈(223)은 운영설계영역(Operation Design Domain)의 최신 업데이트 정보를 이전 수집된 운영설계영역(Operation Design Domain)에서 최신 업데이트 정보가 누락된 자율주행 차량(100)에 송신할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 구성을 통하여 달성되는 운영설계영역(Operation Design Domain)의 업데이트가 가능한 자율주행 방법을 포함한다. 운영설계영역의 업데이트가 가능한 자율주행 방법은 이하에서 설명한다.

도 6은 본 발명에 따른 운영설계영역의 업데이트가 가능한 자율주행 방법을 도시한 순서도, 도 7은 S100 단계를 도시한 순서도이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명은 자율주행 차량(100)에서 ODD 모델링 및 정보를 공유하는 S100 단계와, 관제서버(200)의 ODD 모델링 및 업데이트된 ODD 모델링 정보를 송신하는 S200 단계를 포함한다.

이중 S100 단계는 자율주행 차량(100)에서 현장에서 인지한 운영설계영역(Operation Design Domain)에 따른 위험도를 평가하고, 이에 따라 운영설계영역(Operation Design Domain)을 업데이트하여 현장 상황의 위험도에 따른 시나리오로 자율주행을 수행하는 단계이다.

보다 구체적으로 설명하자면, S100 단계는 자율주행 차량에서 자율주행 하는 S110 단계와, 주변 상황 및 객체를 감지하는 S120 단계와, 주행 중 인지한 상황에 따라 설정된 계층별로 위험도를 산출하는 S130 단계와, 위험도 기반으로 운영설계영역을 업데이트하는 S140 단계와, 업데이트 정보를 공유하는 S150 단계를 포함한다.

S110 단계는 자율주행 차량(100)에서 자율주행을 시작하는 단계이다. 자율주행시스템은 입력된 목적지에 따라 경로를 설정하고, 차량 구동부(140)를 제어하여 목적지까지 주행을 시작한다.

S120 단계는 자율주행 차량(100)에서 주행 중 운영설계영역(Operation Design Domain)에서 정의한 이벤트를 감지하는 단계이다. 예를 들면, 도 9에 도시된 바와 같이, 자율주행 차량(100)은 주행하는 전방 차로에서 작업자가 존재하는 공사구간(D1)이 있고, 공사구간의 앞쪽에 비상정지 차량(D3)이 존재하고, 비상정지 차량의 앞쪽에 방지턱(D2)을 감지하였다.

여기서 공사구간(D1)은 임시제한구역으로 분류되는 동적 ODD, 비상정지 차량(D3)은 돌발객체로서 동적 ODD/이벤트, 방지턱(D2)은 사회기반시설로서 정적 ODD에 해당된다.

S130 단계는 자율주행 차량(100)에서 주행 감지된 정적 및 동적 ODD 에 대한 위험도를 산출하는 단계이다. 예를 들면, 공사구간(D1)은 임시제한구간으로 분류되었고, 비상정지 차량(D3)은 돌발 객체로서 분류되고, 관제턱(D2)은 사회기반시설로서 분류된다.

따라서 자율주행 차량(100)은 도로의 노면 상태, 도로의 구조, 유형 및 날씨, 바람 등 6-Layer로 분류된 각 계층별 속성을 검색하고, 설정된 가중치를 적용한다. 그리고 자율주행 차량(100)은 각 계층별 위험도를 총합하여 최종 결과값을 산출한다.

S140 단계는 자율주행 차량(100)에서 위험도 기반으로 운영설계영역을 업데이트하는 단계이다. 자율주행 차량(100)은 산출된 위험도를 적용하여 기존에 설치된 운영설계영역을 업데이트 한다.

예를 들면, 업데이트된 운영설계영역(Operation Design Domain)은 전방의 공사구간(D1)보다 비상 정지된 돌발 객체(D3) 및 관제턱(D2)이 연속하여 존재함에 따라 높은 등급의 위험도가 포함되었다.

따라서 자율주행 시템(110)은 기존 시나리오에서 전방차로에서 공사구간이 존재하면 해당 지점의 설정된 a 거리에 도달되었을 때 80%로 감속하여 옆차로 이동 및 주행하도록 설정되었다면, 위험도 등급에 따라 보다 먼 거리에서부터 감속하여 10km/h 이하의 속도로 서행하면서 해당 구간을 통과하는 시나리오로 주행을 제어한다.

S150 단계는 자율주행 차량(100)이 업데이트된 운영설계영역(Operation Design Domain)을 공유하는 단계이다. 자율주행 차량(100)은 주변의 타 자율주행 차량(100)과, 도로변 장치(300) 및 관제서버(200)에 업데이트된 운영설계영역(Operation Design Domain)을 송신한다. 송신된 정보는 관제서버(200)에 의해 평가되고, 타 자율주행 차량(100)에 재송신되어 공유될 수 있다. 또는 직접 타 자율주행 차량(100)과의 일대일 통신을 통해 정보를 공유한다.

S200 단계는 도 8의 순서도를 참조하여 설명한다.

도 8을 S200 단계를 도시한 순서도이다.

도 8을 참조하면, S200 단계는 관제서버(200)가 자율주행 차량(100) 및 도로변 장치(300)로부터 정보를 수집하는 S210 단계와, 운영설계영역을 모델링하는 S220 단계와, 자율주행 차량(100)들의 운영설계영역을 평가하는 S230 단계와, 운영설계영역을 업데이트하는 S240 단계를 포함한다.

S210 단계는 관제서버(200)에서 정보를 수집하는 단계이다. 관제서버(200)는 자율주행 차량(100) 및 도로변 장치(300) 등 인프라를 통해서 운영설계영역(Operation Design Domain)을 포함하는 교통 사고, 교통량, 도로 주변 날씨나 사건 등의 정보를 수집한다.

S220 단계는 관제서버(200)가 운영가능영역(Operation Design Domain)을 모델링하는 단계이다. 여기서 관제서버(200)는 다양한 방식으로 운영설계영역의 설계 및/또는 공유한다.

예를 들면, S210단계 이전에 관제서버(200)가 특정 도로 구간의 정보에 따라 운영설계영역을 모델링하여 자체 저장할 수 있다.

또는, 관제서버(200)는 S210 단계에서 수집된 운영설계영역(Operation Design Domain)의 정보를 수집하여 도로 및 주변 상황의 이벤트 여부를 확인하고, 해당 이벤트가 발생된 구간의 정보에 따른 운영설계영역을 모델링 할 수 있다.

또는, 관제서버(200)는 S210 단계에서 복수의 자율주행 차량(100) 및 도로변 장치(300) 등 인프라를 통해 수집된 도로 구간 및 주변 정보(6-Layer 계층으로 분류 및 속성에 해당되는 정보)를 수집하여 운영설계영역(Operation Design Domain)을 모델링하고, 기존과 다른 정보가 수집될 때마다 해당 운영설계영역을 모델링 할 수 있다.

S230 단계는 관제서버(200)가 수집된 자율주행 차량(100)들의 운영설계영역이 최신 정보로 업데이트되었는지를 평가하는 단계이다. 자율주행 차량(100)들은 제조사 및 제품 사양에 따라 서로 다른 운영설계영역(Operation Design Domain)이 설치될 수 있어, 이벤트 또는 날씨나 도로 유형, 구조에 따른 정적 또는 동적 운영설계영역에 대한 업데이트가 늦어질 수 있다.

따라서 관제서버(200)는 이와 같이 복수의 자율주행 차량(100)들로부터 운영설계영역을 수집한 뒤에 각각 최신 정보로 운영설계영역이 업데이트되었는지를 평가할 수 있다. 이때 비교 대상은 관제서버(200)에서 실시간으로 수집된 정보를 통해 자체 모델링한 운영설계영역(Operation Design Domain), 자율주행 차량(100)으로부터 수집된 최신 도로 정보에 따른 운영설계영역 중 어느 하나이거나, 수집된 운영설계영역(Operation Design Domain)들을 비교 평가하여 가장 최신 정보로 업데이트된 운영설계영역(Operation Design Domain)을 도출할 수 있다.

S240 단계는 관제서버(200)가 수집된 운영설계영역(Operation Design Domain)을 비교 평가하여 최신 정보로 업데이트되지 못한 자율주행 차량(100)들에 업데이트된 운영설계영역을 송신하는 단계이다.

즉, 관제서버(200)는 자체 모델링한 운영설계영역(Operation Design Domain) 또는 인프라를 통해 수신된 최신 운영설계영역을 다른 자율주행 차량(100)들에 송신하여 도로 내 돌발상황, 또는 주변 상황으로 인한 돌발 객체 등의 정적 및 동적 운영설계영역에 대응할 수 있는 최신 운영설계영역(Operation Design Domain)을 제공할 수 있다.

그러므로 본 발명은 시스템이나 제조사 등 여러가지 이유로 인하여 업데이트가 어려운 자율주행 차량(100)들의 종래 문제점을 해소할 수 있어 보다 안전한 자율주행 환경을 만들 수 있다.

이상, 본 발명의 일 실시 예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

100 : 자율주행 차량
110 : 자율주행 시스템
111 : 운영설계영역 업데이트부
111a : 계층별 속성 정보DB
111b : 위험도 산출모듈
111c : 업데이트 모듈
112 : 주행 제어부
120 : 센서부
130 : 통신부
140 : 차량 구동부
200 : 관제서버
210 : 정보 수집부
220 : 운영설계영역 설계부
230 : 서버 통신부
300 : 도로변 장치

Claims

센서부(120)에서 감지된 정보에 따라 차량 구동부(140)를 제어하여 자율주행하고, 주행 중 센서부(120)에 의해 인지된 정적 운영설계영역(Static Operation Design Domain) 및 동적 운영설계영역(Dynamic Operation Design Domain) 중 중 적어도 하나의 위험도를 평가하여 운영설계영역(Operation Design Domain)을 업데이트하는 운영설계영역 업데이트부(111)를 구비하는 자율주행 시스템(110); 을 포함하고,
운영설계영역 업데이트부(111)는
운영설계영역(Operation Design Domain)을 복수의 계층으로 계층화하고, 계층별 속성과, 속성별로 설정된 가중치를 저장하는 계층별 속성 정보DB(111a);를 포함하고,
복수의 계층은
도로 구조와 도로 유형, 도로 형상과 형태, 도로 노면의 형상과 유형 및 상태의 운영설계영역(Operation Design Domain)으로 분류되는 도로 기하학 계층;
교통신호와 구조물의 운영설계영역(Operation Design Domain)으로 분류되는 사회기반 시설 계층;
교통사고와 공사구간 및 비상정지 차량에 의한 돌발과, 보호구역의 운영설계영역(Operation Design Domain)으로 분류되는 임시제한 구역 계층;
도로 및 주변의 정적 객체와 동적 객체와 돌발 객체의 운영설계영역(Operation Design Domain)으로 분류되는 객체 계층;
계절과 날씨(기후) 및 광원의 운영설계영역(Operation Design Domain)으로 분류되는 환경조건 계층; 및
통신 및 관제의 운영설계영역(Operation Design Domain)으로 분류되는 연결성(통신) 계층;을 포함하고,
도로 기하학 계층의 도로 형상의 운영설계영역(Operation Design Domain)은
차로 폭과, 도로 전체 차로수 및 자율주행 차량(100)이 주행하고 있는 차로 번호와, 도로 곡률 반경, 도로 설계 속도 중 적어도 하나가 속성으로 설정되는 것; 을 특징으로 하는 위험도 기반의 운영설계영역을 공유하는 자율주행 안전 시스템.
청구항 1에 있어서, 자율주행 시스템(110)은
업데이트된 운영설계영역(Operation Design Domain)을 도로변 장치(300)와 타 자율주행 차량(100) 및 관제서버(200) 중 적어도 하나와 공유하는 것; 을 특징으로 하는 위험도 기반의 운영설계영역을 공유하는 자율주행 안전 시스템,
청구항 1에 있어서, 자율주행 시스템(110)은
인지된 운영설계영역(Operation Design Domain)에 따라 계층별 속성 정보DB(111a)에 저장된 속성의 가중치를 적용하여 계층별 위험도를 산출하고, 계층별 위험도를 합산하여 최종 위험도를 산출하는 위험도 산출모듈(111b); 및
위험도 산출모듈(111b)에서 산출된 위험도를 운영설계영역(Operation Design Domain)에 업데이트하는 업데이트 모듈(111c); 을 포함하는 위험도 기반의 운영설계영역을 공유하는 자율주행 안전 시스템.
삭제
청구항 3에 있어서, 임시제한 구역 계층은
보호구역 시작과 종료지점과 자율주행 차량(100) 간의 거리, 보호 구역의 유형, 자율주행 차량(100)과 돌발구간과의 거리, 자율주행 차량(100)으로부터 돌발구간간의 좌우 차선 위치, 자율주행 차량(100)으로부터 돌발구간의 상대 위치, 돌발 구간 유형 중 적어도 하나를 포함하는 속성이 설정된 것; 을 특징으로 하는 위험도 기반의 운영설계영역을 공유하는 자율주행 안전 시스템.
청구항 3에 있어서, 도로 구조 유형의 운영설계영역(Operation Design Domain)은
사고 발생률과 치명도로서 속성이 설정되며,
사고 발생률과 치명도는 사망과 부상 정도에 따라 가중치가 차등 적용 되는 것; 을 특징으로 하는 위험도 기반의 운영설계영역을 공유하는 자율주행 안전 시스템.
삭제
청구항 3에 있어서, 도로 노면의 운영설계영역(Operation Design Domain)은,
노면 재질 유형, 노면 마찰계수(μ), 파손 유형, 노면 파손 심각도(상, 중, 하) 및 자율주행 차량(100)과 노면 파손 구간 간의 거리 중 적어도 하나가 속성으로 설정되는 것; 을 특징으로 하는 위험도 기반의 운영설계영역을 공유하는 자율주행 안전 시스템.
청구항 3에 있어서, 도로 구조 유형의 운영설계영역(Operation Design Domain)의 위험도는 아래의 수학식에 따라 위험도를 산출하는 것; 을 특징으로 하며,

위 수학식에서 사망사고는 1, 중상사고는 0.7, 경.부상사고는 0.3의 가중치가 설정된 것; 을 특징으로 하는 위험도 기반의 운영설계영역을 공유하는 자율주행 안전 시스템.
청구항 3에 있어서, 날씨의 운영설계영역(Operation Design Domain)은
구름 비율과, 바람 속도, 강수량과 강설량, 가시거리를 속성으로 설정하고,
구름 비율은 맑음과 흐림 상태에서 구름이 차지하는 비율로서 설정하고,
바람과 비와 눈은 양을 기준으로 복수로 분류 설정되고,
안개는 가시거리를 기준으로 복수로 분류 설정되는 것; 을 특징으로 하는 위험도 기반의 운영설계영역을 공유하는 자율주행 안전 시스템.
청구항 3에 있어서, 객체 계층은 차량, 보행자, 동물의 운영설계영역(Operation Design Domain)으로 분류하고,
차량의 운영설계영역은
자율주행 차량(100)으로부터 목표 차량의 좌/우 차선 위치, 자율주행 차량(100)으로부터 목표 차량의 주변위치, 절대속도(X, Y축), 자율주행 차량(100)으로부터 상대속도(X, Y축), 거리(X, Y축), 진행각도(방향), 검출좌표, 차량의 유형 중 적어도 하나가 속성 설정되고,
보행자와 동물의 운영설계영역(Operation Design Domain)은
자율주행 차량(100)으로부터의 상대속도와, 절대속도, 거리, 진행각도, 검출좌표, 유형 중 적어도 하나가 속성 설정되는 것; 을 특징으로 하는 위험도 기반의 운영설계영역을 공유하는 자율주행 안전 시스템.
청구항 3에 있어서, 도로 형상의 운영설계영역(Operation Design Domain)의 위험도는

의 수학식에 의해 산출되고,
곡선 반지름은 도로의 곡선 반지름이며, 종단경사는 도로의 종단 경사인 것을 특징으로 하는 위험도 기반의 운영설계영역을 공유하는 자율주행 안전 시스템.
복수의 자율주행 차량(100) 및 도로변 장치로부터 운영설계영역(Operation Design Domain)을 실시간으로 수집하고, 위험도가 포함된 운영설계영역(Operation Design Domain)을 복수의 자율주행 차량(100) 및 도로변 장치(300)로 송신하여 운영설계영역을 업데이트 시키는 관제서버(200); 를 포함하고,
관제서버(200)는
복수의 도로변 장치(300) 및 자율주행 차량(100)으로부터 운영설계영역(Operation Design Domain) 및 도로와 주변 상황 정보를 수집하는 정보 수집부(210);
자율주행 차량(100)으로부터 수집된 운영설계영역(Operation Design Domain)에 따라 계층별 속성의 가중치를 적용하여 계층별 위험도를 산출하여 정적 운영설계영역(Static Operation Design Domain)과 동적 운영설계영역(Dynamic Operation Design Domain) 중 적어도 하나가 포함된 운영설계영역을 모델링하는 운영설계영역 설계부(220); 및
운영설계영역 설계부(220)에서 모델링된 운영설계영역(Operation Design Domain)을 복수의 자율주행 차량(100) 및 도로변 장치(300)에 송신하는 서버 통신부(230); 를 포함하고,
운영설계영역 설계부에서 분류된 계층은
도로 구조와 도로 유형, 도로 형상과 형태, 도로 노면의 형상과 유형 및 상태의 운영설계영역(Operation Design Domain)으로 분류되는 도로 기하학 계층;
교통신호와 구조물의 운영설계영역(Operation Design Domain)으로 분류되는 사회기반 시설 계층;
교통사고와 공사구간 및 비상정지 차량에 의한 돌발과, 보호구역의 운영설계영역(Operation Design Domain)으로 분류되는 임시제한 구역 계층;
도로 및 주변의 정적 객체와 동적 객체와 돌발 객체의 운영설계영역(Operation Design Domain)으로 분류되는 객체 계층;
계절과 날씨(기후) 및 광원의 운영설계영역(Operation Design Domain)으로 분류되는 환경조건 계층; 및
통신 및 관제의 운영설계영역(Operation Design Domain)으로 분류되는 연결성(통신) 계층; 중 2 이상을 포함하고,
도로 기하학 계층의 도로 형상의 운영설계영역(Operation Design Domain)은
차로 폭과, 도로 전체 차로수 및 자율주행 차량(100)이 주행하고 있는 차로 번호와, 도로 곡률 반경, 도로 설계 속도 중 적어도 하나가 속성으로 설정되는 것; 을 특징으로 하는 위험도 기반의 운영설계영역을 공유하는 자율주행 안전 시스템.
청구항 13에 있어서, 관제서버(200)는
위험도 기반의 운영설계영역을 자율주행 차량(100)으로부터 수신하고,
수집된 운영설계영역을 비교 평가하여 위험도가 누락 또는 오류된 자율주행 차량(100)에 업데이트된 운영설계영역을 송신하는 것; 을 특징으로 하는 위험도 기반의 운영설계영역을 공유하는 자율주행 안전 시스템.
삭제
청구항 13에 있어서, 운영설계영역 설계부(220)는
위험도 기반의 운영설계영역(Operation Design Domain)을 모델링하는 운영설계영역 설계모듈;
운영설계영역 설계모듈에서 모델링된 운영설계영역(Operation Design Domain)과, 자율주행 차량(100) 및 도로변 장치(300)들로부터 수집된 운영설계영역(Operation Design Domain)을 비교 평가하여 위험도가 포함되지 않은 운영설계영역을 추출하는 평가모듈; 및
서버 통신부(230)를 통해 자율주행 차량(100) 및 도로변 장치(300)에 업데이트된 운영설계영역(Operation Design Domain)을 송신하는 정보 제공 모듈; 을 포함하는 위험도 기반의 운영설계영역을 공유하는 자율주행 안전 시스템.
a)자율주행 차량(100)의 주행 중 실시간으로 운영설계영역(Operation Design Domain)을 인지하고, 위험도를 평가하여 운영설계영역을 업데이트 하는 단계; 및
b)자율주행 차량(100)에서 업데이트한 운영설계영역(Operation Design Domain)을 관제서버(200), 타 자율주행 차량(100) 및 도로변 장치(300) 중 적어도 하나에 송신하여 공유하는 단계; 를 포함하고,
a)단계에서, 자율주행차량은
운영설계영역(Operation Design Domain)을 복수의 계층으로 계층화하고, 계층별 속성과, 속성별로 설정된 가중치를 저장하여 위험도를 평가하여 운영설계영역(Operation Design Domain)을 업데이트하고,
복수의 계층은
도로 구조와 도로 유형, 도로 형상과 형태, 도로 노면의 형상과 유형 및 상태의 운영설계영역(Operation Design Domain)으로 분류되는 도로 기하학 계층;
교통신호와 구조물의 운영설계영역(Operation Design Domain)으로 분류되는 사회기반 시설 계층;
교통사고와 공사구간 및 비상정지 차량에 의한 돌발과, 보호구역의 운영설계영역(Operation Design Domain)으로 분류되는 임시제한 구역 계층;
도로 및 주변의 정적 객체와 동적 객체와 돌발 객체의 운영설계영역(Operation Design Domain)으로 분류되는 객체 계층;
계절과 날씨(기후) 및 광원의 운영설계영역(Operation Design Domain)으로 분류되는 환경조건 계층; 및
통신 및 관제의 운영설계영역(Operation Design Domain)으로 분류되는 연결성(통신) 계층; 중 적어도 2 이상의 계층을 포함하고,
도로 기하학 계층의 도로 형상의 운영설계영역(Operation Design Domain)은
차로 폭과, 도로 전체 차로수 및 자율주행 차량(100)이 주행하고 있는 차로 번호와, 도로 곡률 반경, 도로 설계 속도 중 적어도 하나가 속성으로 설정되는 것; 을 특징으로 하는 위험도 기반의 운영설계영역을 공유하는 자율주행 제어 방법.
청구항 17에 있어서, a)단계는
a-1)자율주행 차량(100)에서 자율주행 하는 단계;
a-2)자율주행 차량(100)에서 자율주행 중 운영설계영역(Operation Design Domain)에서 정의한 이벤트를 감지하는 단계;
a-3)자율주행 차량(100)에서 주행 중 감지된 정적 운영설계영역과 동적 운영설계영역 중 적어도 하나가 포함된 이벤트의 위험도를 산출하는 단계; 및
a-4)자율주행 차량(100)에서 인지한 운영설계영역의 위험도를 산출하여 운영설계영역을 업데이트하고, 업데이트된 운영설계영역으로 설정된 시나리오로 자율주행하는 단계;를 포함하는 위험도 기반의 운영설계영역을 공유하는 자율주행 제어 방법.
청구항 17에 있어서,
관제서버(200)가 업데이트된 운영설계영역(Operation Design Domain)을 수신하여 타 자율주행 차량(100) 및 도로변 장치(300)로 업데이트된 운영설계영역(Operation Design Domain)을 송신하는 단계; 를 더 포함하는 위험도 기반의 운영설계영역을 공유하는 자율주행 제어 방법.
청구항 17에 있어서,
관제서버(200)가 복수의 자율주행 차량(100) 및 도로변 장치(300)들로부터 실시간으로 운영설계영역(Operation Design Domain)을 수집하고, 수집된 운영설계영역(Operation Design Domain)의 위험도를 평가하여 업데이트하고, 수집된 운영설계영역(Operation Design Domain)과 비교 평가하여 위험도가 누락 또는 오류된 운영설계영역(Operation Design Domain)을 송신한 자율주행 차량(100) 및 도로변 장치(300)로 업데이트된 운영설계영역을 송신하는 단계; 를 더 포함하는 위험도 기반의 운영설계영역을 공유하는 자율주행 제어 방법.