KR102600562B1 - 운전자 모니터링을 이용한 자율주행 자동차 제어권 전환 시스템 및 그 방법 - Google Patents

운전자 모니터링을 이용한 자율주행 자동차 제어권 전환 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 운전자 모니터링을 통해 자율주행 자동차의 제어권을 전환하는 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 운전자 모니터링을 이용한 자율주행 자동차 제어권 전환 시스템은 자율주행 자동차의 토크값을 수신하는 수신부와, 토크값을 이용하여 제어권을 전환하는 프로그램이 저장된 메모리 및 프로그램을 실행시키는 프로세서를 포함하고, 프로세서는 토크값 및 운전자 행동 분석 결과를 이용하여 운전 제어권 전환 여부를 결정하는 것을 특징으로 한다.

Description

운전자 모니터링을 이용한 자율주행 자동차 제어권 전환 시스템 및 그 방법{SYSTEM AND METHOD FOR CONVERTING AUTONOMOUS DRIVING CONTROL BASED ON DRIVER MONITORING}
본 발명은 운전자 모니터링을 통해 자율주행 자동차의 제어권을 전환하는 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
종래 기술에 따른 overriding 방식의 운전 제어권 전환은 조향 장치에 발생되는 추가 토크가 운전자의 의도에 의한 것인지, 또는 도로 상태나 복원력에 의한 것인지 판단하기 어려워, 제어권 전환 시 위험을 야기하는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 자율주행 자동차에서 운전자의 행동을 관찰하고, 조향 장치에 인가된 추가 토크가 운전자의 의도에 의한 것인지 여부를 판단한 결과에 따라 제어권 전환 여부를 결정함으로써, 주행 안전성을 높이는 것이 가능한 제어권 전환 시스템 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 운전자 모니터링을 이용한 자율주행 자동차 제어권 전환 시스템은 자율주행 자동차의 토크값을 수신하는 수신부와, 토크값을 이용하여 제어권을 전환하는 프로그램이 저장된 메모리 및 프로그램을 실행시키는 프로세서를 포함하고, 프로세서는 토크값 및 운전자 행동 분석 결과를 이용하여 운전 제어권 전환 여부를 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 운전자 모니터링을 이용한 자율주행 자동차 제어권 전환 방법은 자율주행 자동차의 토크값을 수신하는 단계와, 운전자 행동 정보를 수신하는 단계 및 토크값과 운전자 행동에 대한 분석 결과를 이용하여 자율주행 자동차의 운전 제어권 전환 여부를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 운전자 모니터링을 이용한 자율주행 자동차 제어권 전환 시스템은 자율주행을 위해 조향 토크를 인가하는 자율주행 제어부와, 실제 측정된 토크를 전송하는 토크 센서와, 운전자 행동 정보를 전송하는 운전자 모니터링부 및 조향 토크와 실제 측정된 토크의 차이를 계산하여 추가 토크를 산출하고, 운전자 행동 정보를 분석하여 추가 토크가 운전자의 의도에 의한 것인지 여부를 판단하여 제어권 전환 여부를 결정하는 에이전트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 자율주행자동차에서 운전자의 행동을 관찰하고, 조향 장치에 인가된 추가 토크와의 일치성을 평가하여, 자율주행으로부터 수동운전으로 안전하게 제어권을 전환하는 것이 가능한 효과가 있다.
본 발명에 따르면 종래 기술에 따른 overriding 방식의 제어권 전환에서 발생될 수 있는 위험성을 해결하고, 위급한 순간에 운전자의 신뢰도 높은 운전 개입을 가능하게 하여, 자율주행자동차의 이용 편의성 및 안전성을 증대시키는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 운전자 모니터링을 이용한 자율주행 자동차 제어권 전환 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 운전자 모니터링을 이용한 자율주행 자동차 제어권 전환 방법을 나타내는 순서도이다.
본 발명의 전술한 목적 및 그 이외의 목적과 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 이하의 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 목적, 구성 및 효과를 용이하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐으로서, 본 발명의 권리범위는 청구항의 기재에 의해 정의된다.
한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가됨을 배제하지 않는다.
이하에서는, 당업자의 이해를 돕기 위하여 본 발명이 제안된 배경에 대하여 먼저 서술하고, 본 발명의 실시예에 대하여 서술하기로 한다.
자율주행 기술이 발전함에 따라, 부분적 자율주행 및 조건부 자율주행 기술이 상용화를 앞두고 있다.
이러한 자율주행은 운전자가 차량에 탑승하여 내릴 때까지 완전하게 자율적으로 주행하는 것이 아니라, 전체 주행 중 특정 조건이 만족하였을 경우(예를 들어, 고속도로나 자동차 전용도로)나 주행 기능 중 부분적으로(종방향 또는 횡방향 제어) 자율적인 주행을 수행한다.
따라서 이러한 형태의 자율주행은 차량의 제어권이 운전자로부터 자율주행시스템으로, 또는 자율주행시스템으로부터 운전자로 전환된다.
즉, 제어권 전환은 운전자에 의해 시작되기도 하고, 자율주행시스템에 의해 시작되기도 하는데, 운전자에 의해 시작되는 제어권 전환은 버튼에 의한 전환, 패들시프트에 의한 전환, 조향 장치나 페달조작에 의한 전환 등 다양 방법이 적용된다.
버튼에 의한 제어권 전환은 주로 수동운전에서 자율주행으로의 전환에서 쓰일 수 있다.
패들시프트의 경우 직관적으로 양방향 전환에 모두 쓰일 수 있다.
자율주행 중에 운전자가 급박하게 개입하는 경우, 조향 장치나 페달 등 주행 조작을 통한 전환이 적용될 수 있다.
특히 급하게 방향을 전환하거나 장애물을 피하는 경우, 기존 자율주행에 의해 제어되고 있는 조향 장치에 힘을 더하여(overriding), 제어권을 직관적이고 빠르게 가져오는 것이 매우 중요하다.
종래 기술에 따른 overriding 방식의 제어권 전환은 주로 실제 차량 제어를 위하여 자율주행시스템이 입력한 조향 토크에 더해, 추가적인 토크가 발생하는 경우, 이를 운전자의 의도에 의한 것으로 판단하여 제어권 전환을 수행한다.
그런데, 차량이 실제 도로를 주행하는 경우, 조향 장치에 가해지는 토크는 자율주행시스템이 명령하는 횡방향 제어를 위한 토크 외에도, 다양한 원인에 의해서 추가 토크가 발생할 수 있다.
가장 자주 발생할 수 있는 토크는 복원 토크로, 곡선 주행을 위해 조향 장치를 조작하는 경우, 원점으로 돌아오는 반대방향 토크가 발생하게 된다.
그 외에도 도로 노면이 기울어져 있는 경우, 요철이 발생하는 경우 등, 다양한 상황에서 조향 장치에 추가 토크가 발생될 수 있다.
종래 기술에 따르면, 추가 토크가 운전자의 의도에 의한 것인지, 도로 상태나 복원력에 의한 것인지 구분하기 어렵고, 이러한 구분 없이 overriding 방식의 제어권 전환 방법을 채택하는 경우, 자율주행 자동차가 곡선구간이나 요철이 심한 구간에서 자율주행 중에, 운전자의 의도와는 상관없이 갑자기 운전자에게 제어권을 이양하게 되어, 매우 위험한 상황이 발생되는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 자율주행 자동차에서 운전자의 행동을 관찰하고, 조향 장치에 인가된 추가 토크가 운전자의 의도에 의한 것인지 여부를 판단하여, 운전자가 실제로 제어권을 이양받을 의도가 있는지 여부에 따라 제어권 전환을 결정함으로써, 주행 안전성을 높이는 제어권 전환 시스템 및 그 방법을 제안한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 운전자 모니터링을 이용한 자율주행 자동차 제어권 전환 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 운전자 모니터링을 이용한 자율주행 자동차 제어권 전환 시스템은 자율주행 자동차의 토크값을 수신하는 수신부(110)와, 토크값을 이용하여 제어권을 전환하는 프로그램이 저장된 메모리(120) 및 프로그램을 실행시키는 프로세서(130)를 포함하고, 프로세서는 토크값 및 운전자 행동 분석 결과를 이용하여 운전 제어권 전환 여부를 결정한다.
본 발명의 실시예에 따른 수신부(110)는 자율주행 제어부로부터 조향 토크를 수신하고, 토크 센서로부터 실제로 측정된 토크를 수신하고, 프로세서(130)는 조향 토크 및 실제로 측정된 토크의 차이를 계산하여 추가 토크를 산출하고, 운전자 행동 분석을 통해 추가 토크가 운전자의 의도에 의한 것으로 판단되는 경우, 제어권 전환 명령을 전송한다.
이 때, 프로세서(130)는 운전자 행동 정보를 고려하여, 추가 토크가 운전자 의도의 시점 및 방향과 일치하는지 여부를 확인한다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 운전자 모니터링을 이용한 자율주행 자동차 제어권 전환 시스템은 자율주행을 위해 조향 토크를 인가하는 자율주행 제어부(220)와, 실제 측정된 토크를 전송하는 토크 센서(210)와, 운전자 행동 정보를 전송하는 운전자 모니터링부(230) 및 조향 토크와 실제 측정된 토크의 차이를 계산하여 추가 토크를 산출하고, 운전자 행동 정보를 분석하여 추가 토크가 운전자의 의도에 의한 것인지 여부를 판단하여 제어권 전환 여부를 결정하는 에이전트(240)를 포함한다.
자율주행 제어부(220)는 차량에 탑재된 센서로부터 취득한 정보를 이용하여 차량을 제어하며, 안정적인 주행을 위해 조향 장치에 인가할 토크를 계산한다.
에이전트(240)는 조향 장치에 탑재된 토크 센서(210)로부터 실제로 측정된 토크를 수신한다.
에이전트(240)는 자율주행 제어부(220)가 발생시킨 토크와, 실제로 측정된 토크의 차이를 계산하여, 조향 장치에 주행을 위해 인가된 토크를 제외한 추가 토크의 값을 획득한다.
운전자 모니터링부(230)는 운전자의 정보를 카메라, 핸즈온 센서 등 측정장치를 통해 수집한다.
에이전트(240)는 운전자 모니터링부(230)로부터 수신한 운전자의 행동 정보를 분석하여, 운전자가 현재 조향각을 조종할 의도가 있는지 분석한다.
예컨대 핸즈온 센서의 획득값에 의해 운전자가 조향 장치를 쥐고 있는 것으로 판단되는 경우, 운전자가 운전 제어권을 이양받을 의도가 있는 것으로 판단한다.
추가 토크가 발생한 시점에 분석된 운전자의 의도가 일치되는 경우, 에이전트(240)는 자율주행 모드에서 수동운전 모드로 전환을 결정한다.
에이전트(240)는 추가 토크가 발생한 시점과 방향이 운전자 모니터링부(230)에서 운전자를 관찰하여 추정한 운전자 의도의 시점과 방향과 일치하는 경우, 운전자의 제어권 전환 의도가 실제로 있다고 판단하고, 자율주행 제어부(220)로 제어권 전환 명령을 전송한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 운전자 모니터링을 이용한 자율주행 자동차 제어권 전환 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 운전자 모니터링을 이용한 자율주행 자동차 제어권 전환 방법은 자율주행 자동차의 토크값을 수신하는 단계(S310)와, 운전자 행동 정보를 수신하는 단계(S320) 및 토크값과 운전자 행동에 대한 분석 결과를 이용하여 자율주행 자동차의 운전 제어권 전환 여부를 결정하는 단계(S330)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
S310 단계는 자율주행 제어부로부터 자율주행 자동차로 인가되는 조향 토크를 수신하고, 조향 장치에 탑재된 토크 센서로부터 실제 측정된 토크를 수신한다.
S320 단계는 카메라를 이용하여 획득한 영상 정보 또는 핸즈온 센서를 통해 획득된 핸즈온 정보를 운전자 행동 정보로 수신하고, S330 단계는 운전자 행동 정보를 분석하여 추가 토크가 운전자의 의도에 의한 것인지 여부를 판단한다.
S330 단계는 조향 토크 및 실제 측정된 토크의 차이를 계산하여 추가 토크를 산출하고, 운전자 행동 분석을 수행하며, 추가 토크의 발생 시점 및 방향이 운전자 의도의 시점 및 방향과 일치하는 경우, 해당 추가 토크가 운전자의 의도에 의한 것으로 판단하여, 제어권 전환 명령을 전송한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 운전자 모니터링을 이용한 자율주행 자동차 제어권 전환 방법은 컴퓨터 시스템에서 구현되거나, 또는 기록매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 시스템은 적어도 하나 이상의 프로세서와, 메모리와, 사용자 입력 장치와, 데이터 통신 버스와, 사용자 출력 장치와, 저장소를 포함할 수 있다. 전술한 각각의 구성 요소는 데이터 통신 버스를 통해 데이터 통신을 한다.
컴퓨터 시스템은 네트워크에 커플링된 네트워크 인터페이스를 더 포함할 수 있다. 프로세서는 중앙처리 장치(central processing unit (CPU))이거나, 혹은 메모리 및/또는 저장소에 저장된 명령어를 처리하는 반도체 장치일 수 있다.
메모리 및 저장소는 다양한 형태의 휘발성 혹은 비휘발성 저장매체를 포함할 수 있다. 예컨대, 메모리는 ROM 및 RAM을 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 운전자 모니터링을 이용한 자율주행 자동차 제어권 전환 방법은 컴퓨터에서 실행 가능한 방법으로 구현될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 운전자 모니터링을 이용한 자율주행 자동차 제어권 전환 방법이 컴퓨터 장치에서 수행될 때, 컴퓨터로 판독 가능한 명령어들이 본 발명에 따른 제어권 전환 방법을 수행할 수 있다.
한편, 상술한 본 발명에 따른 운전자 모니터링을 이용한 자율주행 자동차 제어권 전환 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체로는 컴퓨터 시스템에 의하여 해독될 수 있는 데이터가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래시 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다. 또한, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.
이제까지 본 발명의 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 수신부 120: 메모리
130: 프로세서 210: 토크 센서
220: 자율주행 제어부 230: 운전자 모니터링부
240: 에이전트

Claims (14)

  1. 자율주행 제어부로부터 조향 토크를 수신하고, 토크 센서로부터 실제로 측정된 토크를 수신하여, 자율주행 자동차의 토크값을 수신하는 수신부;
    상기 토크값을 이용하여 제어권을 전환하는 프로그램이 저장된 메모리; 및
    상기 프로그램을 실행시키는 프로세서를 포함하되,
    상기 프로세서는 상기 토크값 및 운전자 행동 분석 결과를 이용하여 운전 제어권 전환 여부를 결정하며, 상기 조향 토크 및 실제로 측정된 토크의 차이를 계산하여 추가 토크를 산출하고, 운전자 모니터링부로부터 수신한 운전자 행동 정보를 고려하여, 상기 추가 토크의 발생 시점 및 방향이 운전자 의도의 시점 및 방향과 일치하는지 여부를 확인하여, 상기 추가 토크가 운전자의 의도에 의한 것으로 판단되는 경우, 상기 자율주행 제어부로 제어권 전환 명령을 전송하는 것
    인 운전자 모니터링을 이용한 자율주행 자동차 제어권 전환 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는 핸즈온 정보를 이용하여 상기 운전자의 의도를 판단하는 것
    인 운전자 모니터링을 이용한 자율주행 자동차 제어권 전환 시스템.
  6. (a) 자율주행 자동차로 인가되는 조향 토크 및 실제로 측정된 토크를 수신하여, 자율주행 자동차의 토크값을 수신하는 단계;
    (b) 운전자 행동 정보를 수신하는 단계; 및
    (c) 상기 토크값 및 운전자 행동에 대한 분석 결과를 이용하여 상기 자율주행 자동차의 운전 제어권 전환 여부를 결정하며, 상기 조향 토크 및 실제로 측정된 토크의 차이를 계산하여 추가 토크를 산출하고, 운전자 행동 분석을 통해 상기 추가 토크의 발생 시점 및 방향이 운전자 의도의 시점 및 방향과 일치하는지 여부를 확인하여 상기 추가 토크가 운전자의 의도에 의한 것으로 판단되는 경우, 제어권 전환 명령을 전송하는 단계
    를 포함하는 운전자 모니터링을 이용한 자율주행 자동차 제어권 전환 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제6항에 있어서,
    상기 (b) 단계는 핸즈온 정보를 상기 운전자 행동 정보로 수신하고, 상기 (c) 단계는 상기 핸즈온 정보를 이용하여 상기 추가 토크가 운전자의 의도에 의한 것인지 여부를 판단하는 것
    인 운전자 모니터링을 이용한 자율주행 자동차 제어권 전환 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
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