KR20150086065A

KR20150086065A - System and method for path planning for autonomous navigation of driverless ground vehicle

Info

Publication number: KR20150086065A
Application number: KR1020140006219A
Authority: KR
Inventors: 이준웅; 송광열
Original assignee: 전남대학교산학협력단
Priority date: 2014-01-17
Filing date: 2014-01-17
Publication date: 2015-07-27
Also published as: KR101581286B1

Abstract

The present invention relates to a system and a method for tracking a path to autonomously drive an unmanned vehicle. The path tracking method includes the steps of: (a) generating a true path by compensating the path points of a global path provided in advance with secondary compensation points; (b) generating a reference path parallel to the true path by using the current location of the vehicle; (c) generating one or more candidate paths by using the current location of the vehicle as a starting point and generating virtual path points in the number of the reference points in the reference path; (d) inspecting whether an obstacle can interfere the generated candidate paths and modifying the candidate paths when there is no presence of such obstacle; and (e) selecting the optimal path from the modified candidate paths based on the elapsed time and the index of a target point.

Description

무인운전차량의 자율 주행을 위한 경로 추종 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR PATH PLANNING FOR AUTONOMOUS NAVIGATION OF DRIVERLESS GROUND VEHICLE}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a system and method for autonomous driving of an unmanned driving vehicle,

본 발명은 무인운전차량의 자율 주행을 위한 경로 추종 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 위치 측정 장치에서 측정된 현재 위치를 이용하여 참경로에 평행한 기준 경로를 생성하고, 기준 경로의 기준점들과 동일한 수량의 가상 경로점들에 의한 적어도 하나 이상의 후보 경로를 생성하며, 주변 환경 센싱 장치로부터 제공받은 주변 환경 정보를 기반으로 후보경로들을 수정하고, 수정된 후보경로들 중에서 최적 경로를 선정하는 무인운전차량의 자율 주행을 위한 경로 추종 시스템 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a route tracking system and method for autonomous driving of an unmanned driving vehicle, and more particularly, to a system and method for autonomous navigation of an unmanned driving vehicle, in which a reference route parallel to a true route is generated using a current position measured by a position measuring apparatus, At least one candidate path is created by the same number of virtual path points as the number of the candidate paths, the candidate paths are modified based on the environment information provided from the surrounding environment sensing device, and an optimal path is selected from among the modified candidate paths And more particularly, to a system and method for tracking a route for autonomous driving of an unmanned driving vehicle.

잘 알려진 바와 같이, 각종 주행 수단에 내장되어 주행 위치 탐색을 통해 자동 주행을 수행하는 자동 주행 장치는 주로 선박, 항공기 등에 적용되고 있는데, 최근 들어 도로를 주행하는 차량에도 적용되어 예를 들면, 주행 경로, 도로 혼잡도 등과 같은 다양한 정보를 모니터를 통해 사용자에게 알려주거나, 자동 주행 장치가 스스로 차량을 운전하거나 주행 상태를 제어한다.2. Description of the Related Art [0002] As is well known, an automatic traveling apparatus built in various traveling means and performing an automatic traveling through a traveling position search is mainly applied to a ship, an airplane, , Road congestion, and the like to the user through a monitor, or the automatic traveling device drives the vehicle by itself or controls the running state.

그러나, 자동 주행 장치는 아직 상용화가 이루어지고 있지 않은데, 예를 들어 차량과 같이 고속으로 움직이는 이동체의 경우, 주행 환경(예를 들면, 전방 차량 인식, 장애물 검출 등)을 실시간으로 인식하여 운전자에게 알려주거나, 주행 환경을 실시간으로 판단하여 스스로 그에 대응하는 각각의 응급 기능을 수행해야 하며, 이를 위해서 많은 데이터량을 실시간으로 처리할 수 있는 고성능의 프로세서가 필요하게 된다.However, the automatic traveling device has not yet been commercialized. For example, in the case of a moving object moving at high speed such as a vehicle, the automatic traveling device recognizes the traveling environment (for example, front vehicle recognition, obstacle detection, Or each of the emergency functions corresponding thereto by judging the driving environment in real time, and a high-performance processor capable of processing a large amount of data in real time is required for this purpose.

또한, 이동하고 있는 상태에서는 주행 환경을 인식하고 주변 차량을 검출해야하기 때문에, 차량 등의 물체와 배경을 정확하게 분할하지 못해 물체 추적 시 오차가 자주 발생하며, 조명의 변화에 의하여 움직이는 물체를 잘못 인식하는 경우가 빈번히 발생한다.In addition, in the moving state, since it is necessary to recognize the driving environment and to detect the surrounding vehicle, it is difficult to accurately divide the object and the background of the vehicle, so that errors occur frequently in tracking the object. Often occurs.

한편, 최근에는 무인 자동 주행 장치에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있는데, 이러한 무인 자동 주행 장치는 예를 들면, 레이다(radar), 라이다(lidar), 영상 센서 등을 이용하여 주행 가능 구간을 검출하고, GPS(global positioning system, 이하 'GPS'라 함)를 이용하여 무인 자동 주행 장치의 현재 위치를 파악한 후, 목적지까지 자동으로 주행하기 위한 차량의 주행 경로를 실시간으로 생성하여 무인으로 자동 주행을 수행할 수 있다.In recent years, studies have been actively conducted on unmanned automatic traveling devices. Such unmanned automatic traveling devices detect a travelable section using, for example, a radar, a lidar, and an image sensor , And the present position of the unmanned automatic traveling device is determined by using a global positioning system (GPS), and then the vehicle is automatically traveled to the destination by generating a traveling route of the vehicle in real time, Can be performed.

이러한 무인 자동 주행을 위해서는 각종 센서(예를 들면, 레이다(radar), 라이다(lidar), 영상 센서 등)를 이용하여 주행 가능 구간을 파악하는 기능이 필수적으로 요구되며, 이와 함께, 출발지부터 목적지까지의 전체 주행 경로를 생성하는 기능뿐만 아니라 어느 하나의 구간 내에서도 세부 주행 경로를 생성하는 기능이 요구되고, 주행 구간 내의 장애물을 검출하여 회피하기 위한 기능이 필요하게 된다.In order to carry out such unmanned automatic traveling, a function of grasping a travelable section by using various sensors (for example, radar, lidar, image sensor, etc.) is indispensably required. In addition, A function of generating a detailed travel route in any one of the sections is required and a function of detecting and avoiding obstacles in the travel section is required.

세부 주행 경로 생성을 위한 지역경로생성 알고리즘으로는 A*, D*, 비지어곡선 활용법 등이 있다. A*알고리즘은 연산속도도 짧고 주어진 전역경로를 최대한 유연하게 추종할 수 있는 경로를 생성하므로 차량의 자동주차 등에 활용되고 있다. 그러나 A*나 D*알고리즘은 주어진 전역경로를 추종하려는 경향이 크기 때문에 GPS 수신데이터의 위치오차가 클 경우 횡방향으로 변동이 심한 S자 형태의 경로가 빈번하게 생성되는 문제가 발생한다. 따라서 현재 주어진 상황에 A*알고리즘을 적용하기는 곤란하다.There are A *, D *, and non-Zygote curve generation algorithms for local path generation for detailed travel path generation. The A * algorithm is used for automatic parking of vehicles because it generates a route that has a short computation speed and can follow a given global route with maximum flexibility. However, since the A * and D * algorithms tend to follow a given global path, there is a problem that S-shaped paths with a large fluctuation in the lateral direction are frequently generated when the position error of the GPS reception data is large. Therefore, it is difficult to apply the A * algorithm to the current situation.

또한, 주어진 경로점을 정확히 추종하려면 차량의 자기위치 인식이 정확해야 하는데, 현재 시중에 시판되는 저가의 GPS수신기가 제공하는 데이터는 5m정도의 위치 오차를 상시 내포하고 있어서 주어진 경로점을 곧바로 추종할 수 없는 단점이 있다.
In order to accurately follow a given route point, the vehicle's self-position recognition must be accurate. The data provided by a low-cost GPS receiver currently available on the market always includes a position error of about 5 m, There is a drawback that can not be.

한국등록특허 제10-1214474호, 발명의 명칭 '네비게이션 장치 및 이를 이용한 주행 경로 정보 제공 방법, 자동 주행 시스템 및 그 방법'Korean Patent No. 10-1214474, entitled " Navigation device and method of providing travel route information using the same, automatic traveling system and method thereof "

본 발명의 목적은 큰 오차가 수반된 차량의 자기위치 데이터로 다양한 형태의 장애물이 존재하는 도로에서 자율주행을 수행할 수 있는 경로를 생성하고, 그 경로를 통해 차량의 조향휠 조작과 주행속력 변화를 최소화하는 무인운전차량의 자율 주행을 위한 경로 추종 시스템 및 방법을 제공하는데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to create a route capable of performing autonomous travel on a road where various types of obstacles are present with self position data of a vehicle accompanied by a large error, And to provide a route tracking system and method for autonomous driving of an unmanned driving vehicle.

본 발명의 다른 목적은 주어진 도로폭과 GPS수신기의 공칭 위치 오차를 합한 영역내에서 주어진 경로점들을 연결한 경로와 평행한 여러 개의 경로를 생성하고, 이 가운데서 목적지에 가장 빨리 도달할 수 있는 경로를 선택함으로써, GPS의 위치오차가 크더라도 S자 형태의 경로생성을 최소화하고, 부드럽고 빠른 주행을 꾀할 수 있도록 하는 무인운전차량의 자율 주행을 위한 경로 추종 시스템 및 방법을 제공하는데 있다. Another object of the present invention is to provide a method and apparatus for generating a plurality of paths parallel to a path connecting given path points within an area including a given road width and a nominal position error of a GPS receiver, The present invention also provides a system and method for autonomous navigation of an unmanned driving vehicle that minimizes the S-shaped path generation and allows smooth and rapid travel even when the GPS position error is large.

본 발명의 또 다른 목적은 주어진 도로폭 내에서 여러 개의 후보경로들을 일정 시간을 주기로 생성하여, 돌발 장애물이 발생하더라도 그 장애물과의 간섭이 없는 경로를 선택하여 차량을 주행시킬 수 있는 무인운전차량의 자율 주행을 위한 경로 추종 시스템 및 방법을 제공하는데 있다. It is still another object of the present invention to provide an unmanned driving vehicle capable of generating a plurality of candidate routes within a given road width at regular time intervals to select a route that does not interfere with the obstacle even when an unexpected obstacle occurs, And to provide a path tracking system and method for autonomous driving.

본 발명의 또 다른 목적은 장애물 유무 검사와 함께 차량이 추종할 수 있도록 경로를 수정하는 무인운전차량의 자율 주행을 위한 경로 추종 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.
It is another object of the present invention to provide a system and method for tracking an autonomous vehicle traveling along an unmanned driving vehicle that changes the path so that the vehicle can follow the obstacle.

상기 목적들을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따르면, 경로 추종 장치가 무인운전차량의 자율 주행을 위한 경로 추종 방법에 있어서, (a) 기 제공된 전역 경로의 경로점에 보조 경로점들을 보충하여 참경로를 생성하는 단계, (b) 차량의 현재 위치를 이용하여 상기 참경로에 평행한 기준 경로를 생성하는 단계, (c) 상기 차량의 현재 위치를 시작점으로 하고, 상기 기준 경로의 기준점들과 동일할 수량의 가상 경로점들을 생성하여 적어도 하나 이상의 후보 경로를 생성하는 단계, (d) 상기 생성된 후보 경로들에 대해 장애물 간섭 여부를 검사하고, 장애물 간섭이 없는 경우 후보 경로들을 수정하는 단계, (e) 상기 수정된 후보 경로들 중에서 목표점의 인덱스와 경과시간을 근거로 최적 경로를 선정하는 단계를 포함하는 무인운전차량의 자율 주행을 위한 경로 추종 방법이 제공된다. According to an aspect of the present invention, there is provided a route tracking method for autonomous driving of an unmanned driving vehicle, the method comprising the steps of: (a) supplementing supplementary route points to a route point of a previously provided global route, (B) generating a reference path parallel to the true path using the current position of the vehicle, (c) using the current position of the vehicle as a starting point, and Generating at least one candidate path by generating virtual path points in a predetermined number of paths, (d) checking whether the generated candidate paths are obstructive interference, and correcting candidate paths when there is no obstacle interference, e) selecting an optimal path based on the index of the target point and the elapsed time among the modified candidate paths. The path tracking method is provided.

상기 (a) 단계는 상기 전역 경로상에 존재하는 경로점들 사이에 보충할 보조 경로점들의 증분치를 계산하는 단계, 상기 계산된 증분치를 이용하여 보조 경로점을 생성하는 단계, 상기 생성된 보조 경로점과 기 제공된 경로점을 연결하여 참경로를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. Wherein the step (a) comprises the steps of: calculating an increment of supplementary path points to be supplemented between path points existing on the global path, generating a supplementary path point by using the calculated increment value, And creating a true path by connecting the point and the previously provided path point.

상기 (b) 단계는 차량의 현재 위치와 가장 가까운 제1 경로점을 찾고, 상기 제1경로점과 다음 경로점을 연결하는 선과 현재 위치 사이의 거리(d)를 구하는 단계, 차량에 장착된 주변 환경 센싱 장치의 검지거리(R)만큼 떨어진 제2 경로점을 찾고, 상기 제1경로점부터 제2경로점까지 평활화된 경로점들 각각에 대해 자신과 자신 다음에 오는 경로점을 연결하는 선을 만드는 단계, 상기 만들어진 선과 상기 거리(d)를 이용하여 새로운 기준점들을 생성하고, 새로운 기준점들을 연결하여 기준경로를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. Wherein the step (b) includes the steps of finding a first path point closest to a current position of the vehicle, obtaining a distance d between a line connecting the first path point and a next path point and a current position, A second path point that is separated by the detection distance (R) of the environmental sensing device is found, and a line connecting itself and a path point subsequent to itself is found for each of the smoothed path points from the first path point to the second path point Generating new reference points using the created line and the distance d, and connecting the new reference points to generate a reference path.

상기 (c) 단계는 변경 구간의 끝에 위치한 기준경로의 경로점과 이에 대응하는 후보경로의 가상 경로점 사이에 위치할 가상 경로점들을 정하기 위한 증분치를 계산하는 단계, 상기 기준경로 경로점들의 법선 방향으로 상기 증분치만큼 떨어진 곳에 가상 경로점을 정하는 단계, 상기 정해진 가상 경로점들을 연결하여 적어도 하나 이상의 후보 경로를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. Wherein the step (c) includes the steps of: calculating an increment for determining virtual path points to be located between a path point of the reference path located at the end of the modification period and a virtual path point of the corresponding candidate path; Determining a virtual path point at a position spaced apart by the increment value, and generating at least one candidate path by connecting the determined virtual path points.

상기 (d) 단계는 차량을 둘러싸는 최소사각형과 위험지도상의 장애물과의 간섭 여부를 검사하는 단계, 상기 검사결과 장애물과의 간섭이 없는 경우, 차량 스펙으로 주어진 최소회전 반경 밖에서 이 회전원과 거리가 일정 거리내에 있는 가상 경로점들중에서 인덱스가 가장 큰 가상 경로점을 목표점으로 찾는 단계, 목표점이 존재하는 경우, 목표점까지의 주행방향을 계산하는 단계, 상기 계산된 주행 방향을 이용하여 차량의 상태벡터를 갱신하여 새로운 통과점을 구하는 단계, 상기 새로운 통과점에서의 차량의 속력을 계산하여 저장하는 단계를 포함할 수 있다. Wherein the step (d) comprises the steps of: checking whether the minimum square surrounding the vehicle and the obstacle on the hazard map are interfered; if there is no interference with the obstacle, Searching a virtual path point having the largest index among virtual path points within a certain distance as a target point, calculating a traveling direction to a target point when a target point exists, calculating a traveling direction of the vehicle using the calculated traveling direction Updating the vector to obtain a new passing point, and calculating and storing the speed of the vehicle at the new passing point.

상기 목표점까지의 주행방향을 계산하는 단계는 첫 통과점으로부터 목표점까지의 벡터와 현재 헤딩의 벡터 사이의 각을 계산하는 단계, 상기 구해진 각을 이용하여 조향각을 계산하는 단계, 상기 계산된 조향각을 이용하여 목표점까지의 주행방향을 계산하는 단계를 포함할 수 있다. Wherein calculating the driving direction to the target point includes calculating an angle between a vector from a first passing point to a target point and a vector of a current heading, calculating a steering angle using the obtained angle, And calculating a running direction to the target point.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 경로 추종 장치에 의해 실행될 때, (a) 기 제공된 전역 경로의 경로점에 보조 경로점들을 보충하여 참경로를 생성하는 단계, (b) 차량의 현재 위치를 이용하여 상기 참경로에 평행한 기준 경로를 생성하는 단계, (c) 상기 차량의 현재 위치를 시작점으로 하고, 상기 기준 경로의 기준점들과 동일할 수량의 가상 경로점들을 생성하여 적어도 하나 이상의 후보 경로를 생성하는 단계, (d) 상기 생성된 후보 경로들에 대해 장애물 간섭 여부를 검사하고, 장애물 간섭이 없는 경우 후보 경로들을 수정하는 단계, (e) 상기 수정된 후보 경로들 중에서 목표점의 인덱스와 경과시간을 근거로 최적 경로를 선정하는 단계를 포함하는 무인운전차량의 자율 주행을 위한 경로 추종 방법을 실행하기 위한 프로그램이 수록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체가 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for tracking a vehicle, comprising: (a) supplementing auxiliary path points to a path point of a previously provided global path to generate a true path; (b) Generating a reference path parallel to the true path, (c) generating a virtual path point in a number equal to the reference points of the reference path, starting from the current position of the vehicle, and generating at least one candidate path (D) checking whether the generated candidate paths are obstructive interference, and correcting candidate paths when there is no obstacle interference, (e) determining an index of the target point and an elapsed time from among the corrected candidate paths, And a step of selecting an optimum path on the basis of the path information of the unmanned driving vehicle A recording medium is provided.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 기 제공된 전역 경로의 경로점에 보조 경로점들을 보충하여 참경로를 생성하는 참경로 수정부, 차량의 현재 위치를 이용하여 상기 참경로에 평행한 기준 경로를 생성하는 기준경로 생성부, 상기 차량의 현재 위치를 시작점으로 하고, 상기 기준 경로의 기준점들과 동일할 수량의 가상 경로점들을 생성하여 적어도 하나 이상의 후보 경로를 생성하는 후보 경로 생성부, 차량의 주행에 따라 제공받은 주변 환경 정보에 장애물이 존재하는 경우 위험 지도에 장애물을 표시하고, 상기 후보 경로들에 대해 장애물 간섭 여부를 검사하여, 장애물 간섭이 없는 경우 후보 경로들을 수정하는 후보 경로 수정부, 상기 수정된 후보 경로들 중에서 목표점의 인덱스와 경과시간을 근거로 최적경로를 선정하는 최적 경로 선정부를 포함하는 경로 추종 장치가 제공된다. According to another aspect of the present invention, a true path correcting unit for generating a true path by supplementing auxiliary path points at a path point of a previously provided global path, and a reference path parallel to the true path using the current position of the vehicle A candidate path generating unit for generating at least one candidate path by generating virtual path points having the same number as the reference points of the reference path with the current position of the vehicle as a starting point; A candidate path correcting unit for displaying an obstacle in a danger map when an obstacle exists in the provided surrounding environment information, inspecting the candidate paths for obstacle interference, and correcting candidate paths in the absence of obstacle interference, And an optimal path selection unit for selecting an optimal path based on the index of the target point and the elapsed time among the candidate paths It is provided by the path tracking device.

상기 참경로 수정부는 상기 전역 경로상에 존재하는 경로점들 사이에 보충할 보조 경로점들의 증분치를 계산하고, 상기 계산된 증분치를 이용하여 보조 경로점을 생성하며, 상기 생성된 보조 경로점과 기 제공된 경로점을 연결하여 참경로를 수정할 수 있다. Wherein the true path correcting unit calculates an increment value of supplementary path points to be supplemented between path points existing on the global path and generates a supplementary path point using the calculated increment value, You can modify the true path by concatenating the provided path points.

상기 기준 경로 생성부는 차량의 현재 위치와 가장 가까운 제1 경로점을 찾고, 상기 제1경로점과 다음 경로점을 연결하는 선과 현재 위치 사이의 거리(d)를 구하며, 차량에 장착된 주변 환경 센싱 장치의 검지거리(R)만큼 떨어진 제2 경로점을 찾고, 상기 제1경로점부터 제2경로점까지 평활화된 경로점들 각각에 대해 자신과 자신 다음에 오는 경로점을 연결하는 선을 만든 후, 상기 만들어진 선과 상기 거리(d)를 이용하여 새로운 기준점들을 생성하고, 새로운 기준점들을 연결하여 기준경로를 생성할 수 있다. The reference path generation unit finds a first path point closest to the current position of the vehicle, calculates a distance d between a line connecting the first path point and a next path point and a current position, A second path point that is separated by the detection distance R of the apparatus is searched, and a line connecting itself and a path point subsequent to itself is created for each of the smoothed path points from the first path point to the second path point , It is possible to generate new reference points by using the created line and the distance d, and create reference paths by connecting new reference points.

상기 후보 경로 생성부는 변경 구간의 끝에 위치한 기준경로의 경로점과 이에 대응하는 후보경로의 가상 경로점 사이에 위치할 가상 경로점들을 정하기 위한 증분치를 계산하고, 상기 기준경로 경로점들의 법선 방향으로 상기 증분치만큼 떨어진 곳에 가상 경로점을 정하며, 상기 정해진 가상 경로점들을 연결하여 적어도 하나 이상의 후보 경로를 생성할 수 있다. Wherein the candidate path generation unit calculates an increment value for determining virtual path points to be positioned between a path point of the reference path located at the end of the modification period and a virtual path point of the corresponding candidate path, A virtual path point may be determined at an incremental distance, and at least one or more candidate paths may be created by connecting the determined virtual path points.

상기 후보 경로 수정부는 차량을 둘러싸는 최소사각형과 위험지도상의 장애물과의 간섭 여부를 검사하여, 장애물과의 간섭이 없는 경우, 차량 스펙으로 주어진 최소회전 반경 밖에서 이 회전원과 거리가 일정 거리내에 있는 가상 경로점들중에서 인덱스가 가장 큰 가상 경로점을 목표점으로 찾고, 상기 목표점까지의 주행방향을 계산하며, 상기 계산된 주행 방향을 이용하여 차량의 상태벡터를 갱신하여 새로운 통과점을 구하고, 상기 새로운 통과점에서의 차량의 속력을 계산하여 저장할 수 있다. The candidate path modifying unit checks whether or not the minimum square surrounding the vehicle and the obstacle on the hazard map interfere with each other. If there is no interference with the obstacle, the candidate route modifying unit determines that the distance between the minimum square and the turn circle is within a certain distance Searching a virtual path point having the largest index among the virtual path points as a target point, calculating a traveling direction to the target point, updating a state vector of the vehicle using the calculated traveling direction to obtain a new passing point, The speed of the vehicle at the passing point can be calculated and stored.

상기 후보 경로 수정부는 첫 통과점으로부터 목표점까지의 벡터와 현재 헤딩의 벡터 사이의 각을 계산하고, 상기 구해진 각을 이용하여 조향각을 계산하며, 상기 계산된 조향각을 이용하여 목표점까지의 주행방향을 계산할 수 있다. The candidate path correcting unit calculates an angle between a vector from a first passing point to a target point and a vector of a current heading, calculates a steering angle using the obtained angle, and calculates a running direction to a target point using the calculated steering angle .

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 차량의 현재 위치를 측정하는 위치 측정 장치, 차량이 기 제공된 전역 경로를 통해 주행할 때, 주변 환경에 대한 정보를 센싱하고, 센싱된 주변 환경 정보를 경로 추종 장치로 전송하는 주변 환경 센싱 장치, 상기 위치 측정 장치에서 측정된 현재 위치를 이용하여 참경로에 평행한 기준 경로를 생성하고, 상기 기준 경로의 기준점들과 동일한 수량의 가상 경로점들에 의한 적어도 하나 이상의 후보 경로를 생성하며, 상기 주변 환경 센싱 장치로부터 제공받은 주변 환경 정보를 기반으로 상기 생성된 후보경로들을 수정하고, 수정된 후보경로들 중에서 최적 경로를 선정하는 경로 추종 장치, 상기 경로 추종 장치에서 선택된 최적 경로를 따라 차량을 주행시키는 조향 장치를 포함하는 무인운전차량의 자율 주행을 위한 경로 추종 시스템이 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for measuring a position of a vehicle, the apparatus comprising: a position measuring device for measuring a current position of the vehicle; sensing information about the surrounding environment when the vehicle travels through the provided global path; A reference path that is parallel to the true path using the current position measured by the position measuring device, and generates at least one or more reference paths by the same number of virtual path points as the reference points of the reference path, A path-following device for generating a candidate path, modifying the generated candidate paths based on the environment information provided from the environment-sensing device, and selecting an optimal path from among the modified candidate paths, And a steering device for driving the vehicle along the optimal path. A follow-up system is provided.

상기 주변 환경 센싱 장치는 차량이 주행을 시작할 때 차량 주변의 장애물 및 환경 특성을 센싱한 후 이를 경로 추종 장치에 제공하는 레이저 스캐너, 카메라, 영상 인식 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
The ambient environment sensing device may include at least one of a laser scanner, a camera, and an image recognition sensor that senses an obstacle and an environmental characteristic of the surroundings of the vehicle when the vehicle starts running, and provides the sensor to the path following device.

본 발명에 따르면, 큰 오차가 수반된 차량의 자기위치 데이터로 다양한 형태의 장애물이 존재하는 도로에서 자율주행을 수행할 수 있는 경로를 생성하고, 그 경로를 통해 차량의 조향휠 조작과 주행속력 변화를 최소화할 수 있다. According to the present invention, it is possible to generate a path capable of performing autonomous traveling on a road in which various types of obstacles exist, using the self-position data of the vehicle accompanied by a large error, Can be minimized.

또한, 주어진 도로폭과 GPS수신기의 공칭 위치 오차를 합한 영역내에서 주어진 경로점들을 연결한 경로와 평행한 여러 개의 경로를 생성하고, 이 가운데서 목적지에 가장 빨리 도달할 수 있는 경로를 선택함으로써, GPS의 위치오차가 크더라도 S자 형태의 경로생성을 최소화하고, 부드럽고 빠른 주행을 꾀할 수 있다. Also, by generating a plurality of routes parallel to a route connecting given route points within an area obtained by adding a given road width and a nominal position error of the GPS receiver, and selecting a route that can reach the destination in the shortest time, It is possible to minimize the generation of the S-shaped path and smooth and fast traveling.

또한, 주어진 도로폭 내에서 여러 개의 후보경로들을 일정 시간을 주기로 생성하여, 돌발 장애물이 발생하더라도 그 장애물과의 간섭이 없는 경로를 선택하여 차량을 주행시킬 수 있다. In addition, it is possible to generate a plurality of candidate routes within a given road width at a predetermined period of time to select a route that does not interfere with the obstacle even if an unexpected obstacle occurs, thereby driving the vehicle.

또한, 장애물 유무 검사와 함께 차량이 추종할 수 있도록 경로를 수정할 수 있다.
In addition, the path can be modified so that the vehicle follows the obstacle presence check.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무인운전차량의 자율 주행을 위한 경로 추종 시스템을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 장애물 시나리오와 경로 분할을 설명하기 위한 예시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 경로 추정 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 보조 경로점 및 경로점 평활화를 설명하기 위한 예시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기준 경로를 생성하는 방법을 설명하기 위한 예시도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 후보 경로를 생성하는 방법을 설명하기 위한 예시도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 목표점을 선정하는 방법을 설명하기 위한 예시도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 새로운 통과점을 결정하기 위한 방법을 설명하기 위한 예시도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 무인운전차량의 자율 주행을 위한 경로 추종 방법을 나타낸 흐름도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 위험지도상에 장애물을 표시한 예시도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view illustrating a route tracking system for autonomous driving of an unmanned driving vehicle according to an embodiment of the present invention; FIG.
2 is an exemplary diagram for explaining an obstacle scenario and a route division according to an embodiment of the present invention;
3 is a block diagram schematically showing a configuration of a path estimating apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an exemplary diagram for explaining auxiliary path points and path point smoothing according to an embodiment of the present invention; FIG.
5 is an exemplary diagram for explaining a method of generating a reference path according to an embodiment of the present invention;
FIG. 6 is an exemplary diagram illustrating a method for generating a candidate path according to an embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 7 is an exemplary diagram for explaining a method of selecting a target point according to an embodiment of the present invention; FIG.
8 is an exemplary diagram illustrating a method for determining a new pass-through point in accordance with an embodiment of the present invention.
9 is a flowchart illustrating a route tracking method for autonomous driving of an unmanned driving vehicle according to an embodiment of the present invention.
10 illustrates an example of an obstacle displayed on a hazard map according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 전술한 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 의거한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.The foregoing and other objects, features, and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG.

본 명세서에서 표현되는 각 기능부는 본 발명 구현에 대한 예일 뿐이다. 따라서, 본 발명의 다른 구현에서는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다른 기능부가 사용될 수 있다. 또한, 각 기능부는 순전히 하드웨어 또는 소프트웨어의 구성으로만 구현될 수도 있지만, 동일 기능을 실행하는 다양한 하드웨어 및 소프트웨어 구성들의 조합으로 구현될 수도 있다.
Each functional unit represented in the present specification is only an example of implementation of the present invention. Therefore, other functional units may be used in other embodiments of the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention. In addition, each functional unit may be implemented solely in hardware or software configuration, but may be implemented in combination of various hardware and software configurations that perform the same function.

본 발명의 실시 예에서 차량은 로봇이나 무인 차량 등을 통칭할 수 있다.In the embodiment of the present invention, the vehicle may be collectively referred to as a robot or an unmanned vehicle.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무인운전차량의 자율 주행을 위한 경로 추종 시스템을 나타낸 도면, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 장애물 시나리오와 경로 분할을 설명하기 위한 예시도이다. FIG. 1 is a diagram illustrating a route tracking system for autonomous driving of an unmanned driving vehicle according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an exemplary view for explaining an obstacle scenario and a route division according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 무인운전차량의 자율 주행을 위한 경로 추종 시스템은 위치 측정 장치(100), 주변 환경 센싱 장치(200), 경로 추종 장치(300), 조향 장치(400)를 포함한다. Referring to FIG. 1, a route tracking system for autonomous driving of an unmanned driving vehicle includes a position measuring device 100, an environment sensing device 200, a path following device 300, and a steering device 400.

위치 측정 장치(100)는 차량의 현재 위치를 측정하고, 측정된 현재 위치를 경로 추종 장치(300)로 전송한다. 위치 측정 장치(100)는 예컨대, GPS 수신기일 수 있다. GPS 수신기는 다수의 인공 위성으로부터 안테나를 통해 수신되는 위성 신호를 이용하여 차량의 위치값을 계산하고, 그 위치값을 경로 추종 장치로 전달한다. The position measuring apparatus 100 measures the current position of the vehicle and transmits the measured current position to the path following apparatus 300. [ The position measuring apparatus 100 may be, for example, a GPS receiver. The GPS receiver calculates the position value of the vehicle using satellite signals received from the plurality of satellites through the antenna, and transmits the position value to the path following device.

위치 측정 장치(100)는 차량의 헤딩과 자기위치를 인식하고, 그 인식결과를 경로 추종 장치(300)로 전송한다. The position measuring apparatus 100 recognizes the heading and the self position of the vehicle and transmits the recognition result to the path following device 300. [

주변 환경 센싱 장치(200)는 기 제공된 전역 경로를 통해 주행할 때, 주변 환경에 대한 정보를 센싱하고, 센싱된 주변 환경 정보를 경로 추종 장치(300)로 전송한다. 즉, 주변 환경 센싱 장치(200)는 차량이 주행을 시작할 때 차량 주변의 장애물 및 환경 특성을 센싱한 후 이를 경로 추종 장치(300)에 제공할 수 있다. 이러한 주변 환경 센싱 장치의 예로는 레이저 스캐너, 스테레오 카메라, 영상 인식 센서 등을 들 수 있다. 여기서, 장애물은 도로 환경에 따라서 다른 차선으로부터의 차선변경차량, 정지차량, 게이트, 좁아지는 도로, 건초더미, 중앙장애물 등 다양한 형상을 가지는 것이다.The surrounding environment sensing device 200 senses information about the surrounding environment when traveling through the provided global path and transmits the sensed surrounding environment information to the path following device 300. [ That is, the surrounding environment sensing device 200 may sense obstacles and environmental characteristics of the surroundings of the vehicle when the vehicle starts traveling, and then provide the sensed obstacle and environmental characteristics to the path following device 300. Examples of such an environment sensing device include a laser scanner, a stereo camera, and an image recognition sensor. Here, the obstacle has various shapes such as a lane changing vehicle, a stopping vehicle, a gate, a narrow road, a haystack, and a central obstacle from other lanes depending on the road environment.

또한, 주변 환경 센싱 장치(200)는 차량에 장착된 쌍안 및 레이저거리측정기와 같은 지형감지장치부터 지형의 경사도, 거칠기 및 마찰계수와 같은 지리학적 정보를 획득하여, 경로 추종 장치(300)로 전달할 수도 있다. In addition, the surrounding environment sensing device 200 acquires geographical information such as an inclination, a roughness, and a friction coefficient of the terrain from a terrain sensing device such as a binocular and a laser distance measuring device mounted on a vehicle and transmits the geographical information to the path following device 300 It is possible.

경로 추종 장치(300)는 위치 측정 장치(100)에서 측정된 현재 위치를 이용하여 참경로에 평행한 기준 경로를 생성하고, 기준 경로의 기준점들과 동일한 수량의 가상 경로점들에 의한 적어도 하나 이상의 후보 경로를 생성하며, 주변 환경 센싱 장치(200)로부터 제공받은 주변 환경 정보를 기반으로 상기 생성된 후보경로들을 수정하고, 수정된 후보경로들 중에서 최적 경로를 선정한다. The path following device 300 generates a reference path parallel to the true path using the current position measured by the position measuring device 100 and generates at least one or more reference paths by the same number of virtual path points as the reference points of the reference path. Generates candidate paths, modifies the generated candidate paths based on the environment information provided from the surrounding environment sensing device 200, and selects an optimal path from among the modified candidate paths.

위치 측정 장치(100)에서 측정된 위치는 오차가 존재하고, 그 위치 오차로 인해 참경로와 일치된 위치로 차량을 주행시킬 수 없고, 차량 전방에 장애물이 있을 경우 이 장애물을 회피해야 하며, 곡로나 각이 진 코너에서 주행시간 단축을 위해 도로를 벗어나지 않고 장애물과 충돌이 없다면 참경로를 벗어날 수 있다. 이런 상황에 대응하려면 경로 추종 장치(300)는 차량이 추종할 수 있는 경로를 생성해야 한다. 특히 장애물 회피를 위해 경로를 도 2에 보인 바와 같이 변경구간과 주행구간으로 나눈다. 변경구간은 전방에 장애물이 있을 때 장애물을 피하기 위해 참경로와 간격을 조절하는 구간 또는 곡로에서 주행시간을 단축하기 위해 주행경로의 변경을 위해 참경로와 간격을 조절하는 구간을 일컫는다. 주행구간은 참경로와 평행하게 일정한 간격을 유지하는 구간을 일컫는다.The position measured by the position measuring apparatus 100 is an error, the vehicle can not be driven to a position coinciding with the true path due to the position error thereof, the obstacle must be avoided if there is an obstacle in front of the vehicle, If you do not get out of the road and there is no clash with obstacles in the corners, you can get out of the route. In order to cope with this situation, the path following device 300 must generate a path that the vehicle can follow. Particularly, in order to avoid obstacles, the route is divided into a change section and a travel section as shown in FIG. The change section refers to a section that adjusts the true path and interval to avoid an obstacle when there is an obstacle ahead, or a section that adjusts the true path and interval to change the travel path to shorten the travel time in the track. The traveling section refers to a section that maintains a constant distance parallel to the true path.

자율주행은 주행해야 할 도로의 폭과 도로 중앙부의 위치가 경로점(waypoint)으로 미리 주어진 상태에서 이루어지므로 경로점 추종(waypoint navigation)으로 볼 수 있다. 따라서 경로계획에서는 전역경로(global path)는 주어졌다고 간주한다. 주행중인 차량 전방의 장애물 유무는 주변 환경 센싱 장치(200)에 의해 판별되며, 장애물 검출 결과는 경로가 설정될 맵상에 표시한다. 이때 장애물 감지영역 내에서 경로점을 추종하되 장애물을 회피할 수 있는 경로를 생성하는 것이 지역경로(local path) 생성이다. 경로 추종 장치(300)는 지역경로 갱신 속도를 높여 GPS의 위치오차가 크게 발생하거나 장애물이 나타나더라도 차량이 도로를 이탈하지 않고 주행할 수 있는 경로를 생성한다.Autonomous driving can be viewed as waypoint navigation because the width of the road to be driven and the position of the center of the road are given in advance as waypoints. Therefore, in the path planning, it is assumed that the global path is given. The presence or absence of an obstacle ahead of the vehicle being driven is discriminated by the surrounding environment sensing device 200, and the obstacle detection result is displayed on the map on which the route is to be set. In this case, it is the creation of a local path to follow the path point in the obstacle detection area and to create a path to avoid the obstacle. The route follow-up device 300 increases the local route update rate to generate a path through which the vehicle can travel without departing from the road even if a position error of the GPS occurs largely or an obstacle appears.

경로 추종 장치(300)는 주변 환경 센싱 장치(200)로부터 제공받은 차량 주변의 환경 정보를 기반으로 장애물 회피를 위한 하나 또는 그 이상의 후보 경로들을 생성하고, 생성된 후보 경로들 중에서 최적의 경로를 선택한다. 즉, 경로 추종 장치(300)는 주변 환경 센싱 장치(200)로부터 제공받은 정보를 기반으로 장애물의 위치를 파악하고, 이를 회피하기 위한 최적 경로를 생성한다. The path following device 300 generates one or more candidate paths for obstacle avoidance based on the environment information about the vehicle provided from the surrounding environment sensing device 200 and selects an optimal path among the generated candidate paths do. That is, the path following device 300 detects the position of the obstacle based on the information provided from the surrounding environment sensing device 200, and generates an optimal path for avoiding the obstacle.

경로 추종 장치(300)는 기 제공된 전역 경로를 차량 주변의 장애물 정보를 이용하여 동적으로 보정하는 것으로서, 레이저, 초음파 등으로 주변 장애물과의 예상 거리를 측정할 수 있는 주변 환경 센싱 장치(200)를 통해 센싱된 장애물 센싱 정보를 지도 정보 DB를 통해 특정 공간에 대한 지도 정보를 전달받아 기 수신한 장애물 센싱 정보와의 비교를 통하여 특정 공간상의 정확한 장애물 정보를 추출하게 되며, 추출한 장애물 정보는 경로 추종 장치(300)로 전달된다. 여기서, 장애물 정보는 지도상에서 차량이 갈 수 있는 지역과 갈 수 없는 지역을 구분하는 정보로서, 원래의 지도정보와 주변 환경 센싱 장치(200)를 이용하여 실시간으로 획득한 장애물 정보를 기반으로 산출된다. 물론 지도 정보 또는 주변 환경 센싱 장치(200) 중 어느 하나를 이용해서도 장애물 정보의 추출이 가능하나, 지도정보와 주변 환경 센싱 장치(200)의 동시 이용이 좀 더 정확한 정보를 산출하게 된다.The path following device 300 is a device for dynamically correcting the provided global path using obstacle information around the vehicle and includes an environment sensing device 200 capable of measuring a distance to a surrounding obstacle with laser, The obstacle sensing information is sensed through the map information DB and the map information is received through the map information DB to compare the obstacle sensing information with the obstacle sensing information. Lt; / RTI > Here, the obstacle information is information for distinguishing an area where the vehicle can go from the area on which the vehicle can not go, and is calculated based on the obstacle information obtained in real time using the original map information and the surrounding environment sensing device 200 . Of course, it is possible to extract obstacle information by using any one of the map information or the surrounding environment sensing device 200, but simultaneous use of the map information and the surrounding environment sensing device 200 can yield more accurate information.

이에 경로 추종 장치(300)를 통한 경로보정은 기 제공된 전역 경로에서 차량의 현재 위치로부터 일정 거리 떨어진 지점의 경로에 수직인 방향으로 양쪽의 여유 공간을 계산한 후, 차량이 계산된 여유 공간의 중앙 점을 통과하도록 경로를 보정함으로써 이루어진다.The path correction through the path following device 300 calculates both free spaces in a direction perpendicular to the path at a certain distance from the current position of the vehicle in the previously provided global path and then calculates the center of the calculated free space By correcting the path to pass through the point.

이러한 경로 추종 장치(300)에 대한 상세한 설명은 도 3을 참조하기로 한다.A detailed description of such a path following device 300 will be given with reference to FIG.

조향 장치(400)는 경로 추종 장치(300)에서 선택된 최적 경로를 따라 차량을 주행시킨다. 조향 장치(400)는 차량의 자율 조향을 위한 전동기일 수 있다.
The steering apparatus 400 drives the vehicle along the optimum path selected in the path following apparatus 300. The steering apparatus 400 may be an electric motor for autonomous steering of the vehicle.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 경로 추정 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 보조 경로점 및 경로점 평활화를 설명하기 위한 예시도, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기준 경로를 생성하는 방법을 설명하기 위한 예시도, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 후보 경로를 생성하는 방법을 설명하기 위한 예시도, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 목표점을 선정하는 방법을 설명하기 위한 예시도, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 새로운 통과점을 결정하기 위한 방법을 설명하기 위한 예시도이다. FIG. 3 is a block diagram schematically showing a configuration of a path estimating apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is an exemplary view for explaining a sub path point and path point smoothing according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is an exemplary diagram for explaining a method of generating a candidate path according to an embodiment of the present invention. FIG. 7 is a view for explaining a method of generating a reference path according to an embodiment of the present invention FIG. 8 is an exemplary diagram for explaining a method for determining a new passing point according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 경로 추종 장치(300)는 지도정보 저장부(310), 참경로 수정부(320), 기준경로 생성부(330), 후보 경로 생성부(340), 후보 경로 수정부(350), 최적 경로 선정부(360), 제어부(370)를 포함한다.3, the path following apparatus 300 includes a map information storage unit 310, a true path correcting unit 320, a reference path generating unit 330, a candidate path generating unit 340, 350, an optimal path selection unit 360, and a control unit 370.

지도 정보 저장부(310)에는 지도 데이터가 저장되어 있다. 지도 정보 저장부(310)는 예를 들면, 하드디스크 드라이브(HDD) 등을 포함하는 저장 매체인 것으로, 경로 탐색 및 네비게이션 서비스를 제공하기 위한 각종 지도 정보와, 음성 안내를 제공하기 위한 각종 음성 안내 정보 등이 저장 관리되며, 이들은 필요에 따라 추출되어 제어부(370)로 제공된다.The map information storage unit 310 stores map data. The map information storage unit 310 is a storage medium including, for example, a hard disk drive (HDD), and stores various map information for providing route search and navigation service, Information and the like are stored and managed, and they are extracted and provided to the controller 370 as needed.

참경로 수정부(320)는 기 제공된 전역 경로의 경로점에 보조 경로점들을 보충하여 참경로를 수정한다. 여기서, 경로점(waypoint)은 차량이 주행해야 할 위치에 대한 위경도 좌표로, 경로점 정보는 표 1에 보인 바와 같이 위치뿐만 아니라 그 위치에서의 도로의 폭도 함께 제공된다. 이 경로점들을 연결한 경로가 참경로(true path)일 수 있다. True path corrector 320 corrects the true path by supplementing the auxiliary path points to the path point of the previously provided global path. Here, the waypoint is a radar coordinate with respect to the position at which the vehicle should travel, and the route point information is provided not only with the position as shown in Table 1, but also with the width of the road at that position. The path connecting these path points may be a true path.

기호sign 정보Information pp 경로점의 순서Order of path points

p ^th 경로점의 위치 p ^th location of the path point

p ^th 경로점에서의 도로 폭(m) road width at the p ^th path point (m) -- 기타(제한속도, 도로형태 등)Others (speed limit, road shape, etc.)

참경로 수정부(320)는 전역 경로상에 존재하는 경로점들 간에 보충할 보조 경로점들의 증분치를 계산하고, 계산된 증분치를 이용하여 보조 경로점을 생성하며, 생성된 보조 경로점과 기 제공된 경로점을 연결하여 참경로를 수정한다. The true path remover 320 calculates the increment of the supplementary path points to be supplemented between the path points existing on the global path, generates the supplementary path point using the calculated increment value, Modify the true path by concatenating the path points.

경로점들을 통해 앞으로 차량이 주행할 도로형태를 예측할 수 있으므로, 경로점들은 차량의 조향이나 속도제어에 중요한 역할을 한다. 그러나 전역 경로상의 경로점들은 너무 듬성듬성해서 단순하게 이 경로점들을 선형으로 연결한 경로를 추종할 경우 차량을 급하게 회전시켜야 할 경우가 자주 발생한다. 따라서 부드러운 조향을 실현하기 위해 도 4의 (a)와 같이 제공된 경로점들 사이에 보조 경로점들을 보충한다. 그러면, 도 4의 (b)와 같이 완만한 곡선 형태의 참경로가 생성된다.The route points play an important role in the steering or speed control of the vehicle because the route form can predict the shape of the road the vehicle will travel in the future. However, the route points on the global route are so sparse that it is often necessary to turn the vehicle suddenly when following the route in which the route points are linearly connected. Therefore, in order to realize smooth steering, auxiliary path points are supplemented between the path points provided as shown in Fig. 4 (a). Then, a gentle curved true path is created as shown in FIG. 4 (b).

이하에서는 전역 경로상에 주어진 두 경로점

,

사이에 보충할 보조 경로점들의 간격을 0.5m 이하가 되도록 하여 참경로를 수정하는 방법에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, two path points given on the global path

,

A description will be given of a method of correcting the true path by making the interval of auxiliary path points to be supplemented to be less than 0.5 m.

참경로 수정부(320)는 주어진 두 경로점 사이에 보충할 보조 경로점들의 간격이 0.5m이하가 되도록 하기 위해 각 보조 경로점들의 증분치

를 수학식 1을 이용하여 구한다. The true path corrector 320 determines the increment of each of the auxiliary path points so that the interval of the supplementary path points to be supplemented between the two given path points is less than 0.5 m

Is obtained by using Equation (1).

여기에서 0.5m는 실험적으로 결정한 값이고,

은 두 점 사이의 유클리디안 거리이다. Here, 0.5 m is an experimentally determined value,

Is the Euclidian distance between two points.

수학식 1에 의해 증분치가 계산되면, 참경로 수정부(320)는 증분치를 이용하여 q번째 보조 경로점

를 수학식 2를 이용하여 구한다. When the increment value is calculated according to Equation (1), the true path correcting unit 320 uses the increment value to calculate the qth auxiliary path point

Is obtained by using Equation (2).

여기에서,

이다. From here,

to be.

수학식 2를 이용하여 보조 경로점이 생성되면, 참경로 수정부(320)는 p번째 경로점

의 평활화를 수행한다. 이때, p번째 경로점

의 평활화는 이 경로점 전후로 r개의 경로점들을 택하여 수학식 3과 같이 수행한다.When the auxiliary path point is generated using Equation (2), the true path correcting unit 320 adds the pth path point

. At this time, the pth path point

The smoothing is performed as shown in Equation (3) by selecting r path points before and after this path point.

여기서

는 p번째 평활된 경로점이고, r은 주어진 경로점들의 거리에 따라 달라질 수 있다.here

Is the pth smoothed path point, and r can vary depending on the distance of the given path points.

수학식 3에 의해 평활화된 경로점들을 연결한 경로가 수정된 참경로일 수 있다. The path connecting the smoothed path points according to Equation (3) may be a modified true path.

기준경로 생성부(330)는 현재 위치를 이용하여 참경로 수정부(320)에서 수정된 참경로에 평행한 경로를 기준 경로로 생성한다. The reference path generation unit 330 generates a reference path that is parallel to the true path modified by the true path modification unit 320 using the current position.

기준 경로 생성부(330)는 차량의 현재 위치와 가장 가까운 제1 경로점을 찾고, 제1경로점과 다음 경로점을 연결하는 선과 현재 위치 사이의 거리(d)를 구한다. 그런 다음 기준 경로 생성부(330)는 차량에 장착된 레이저 스캐너의 검지거리(R)만큼 떨어진 제2 경로점을 찾고, 제1경로점부터 제2경로점까지의 평활화된 경로점들 각각에 대해 자신과 자신 다음에 오는 경로점을 연결하는 선을 만들다. 그런 후, 기준경로 생성부(330)는 상기 만들어진 선과 상기 거리(d)를 이용하여 새로운 기준점들을 생성하고, 새로운 기준점들을 연결하여 기준경로를 생성한다.The reference path generating unit 330 finds the first path point closest to the current position of the vehicle and obtains the distance d between the line connecting the first path point and the next path point and the current position. Then, the reference path generating unit 330 finds a second path point that is separated by the detection distance R of the laser scanner mounted on the vehicle, and calculates a reference point for each of the smoothed path points from the first path point to the second path point Make a line connecting yourself and the path point following yourself. Then, the reference path generation unit 330 generates new reference points using the created line and the distance d, and connects the new reference points to generate a reference path.

기준 경로 생성부(330)는 도 5와 같이 참경로에 평행한 기준 경로를 차량의 현재 위치를 이용하여 설정한다. 먼저, 기준 경로 생성부(330)는 차량의 현재 위치

와 가장 가까운 경로점

을 찾고,

와 다음 경로점인

을 연결하는 선과 차량의 현재 위치 사이의 거리(d)를 구한다. 그런 후, 기준 경로 생성부(330)는 차량에 장착된 레이저 스캐너의 검지거리 R을 이용하여

로부터 R만큼 떨어진 경로점

을 찾는다. 일례로 R이 50m라면 평활된 경로점 사이의 거리가 0.5m이므로 m은 100이 된다. 그런 후 기준 경로 생성부는

를 포함하여 (m+1)개의 평활화된 경로점들 각각에 대해 자신과 자신 다음에 오는 경로점을 연결하는 선을 만들고 이 선과 상기 구해진 d 를 이용하여 새로운 기준점들

을 생성한다. 이와 같이 만든 기준점들을 연결한 경로가 기준경로(reference path)이다.The reference path generation unit 330 sets a reference path parallel to the true path using the current position of the vehicle as shown in FIG. First, the reference path generation unit 330 generates a reference path

The closest path point to

Looking for,

And the next route point

And the current position of the vehicle. Then, the reference path generating unit 330 uses the detection distance R of the laser scanner mounted on the vehicle

Lt; RTI ID = 0.0 > R &

. For example, if R is 50 m, then m is 100 because the distance between smooth path points is 0.5 m . Then, the reference path generating unit

For each of the (m + 1) smoothed path points, including a line connecting itself and a path point following itself, and using this line and the obtained d ,

. The reference path is the path connecting these reference points.

후보 경로 생성부(340)는 차량의 현재 위치를 시작점으로 하고, 기준 경로의 기준점들과 동일할 수량의 가상 경로점들을 생성하여 적어도 하나 이상의 후보 경로를 생성한다.The candidate path generating unit 340 generates at least one candidate path by generating virtual path points having the same number as the reference points of the reference path, with the current position of the vehicle as a starting point.

후보 경로 생성부(340)는 변경 구간의 끝에 위치한 기준경로의 경로점과 이에 대응하는 후보경로의 가상 경로점 사이에 위치할 가상 경로점들을 정하기 위한 증분치를 계산하고, 기준경로 경로점들의 법선 방향으로 상기 증분치 떨어진 곳에 가상 경로점을 정하며, 상기 정해진 가상 경로점들을 연결하여 후보 경로를 생성한다.The candidate path generation unit 340 calculates an increment value for determining virtual path points to be located between a path point of the reference path located at the end of the modification period and a virtual path point of the corresponding candidate path, A virtual path point is determined at the incremental value, and the determined virtual path points are connected to generate a candidate path.

차량이 주행중에 장애물을 만날 경우, 도색 표식으로 구획된 차선을 추종해야 할 경우, GPS 위치 오차가 클 경우에는 주어진 경로점 추종이 어려울 수 있다. 이때 차량 추종 장치(300)는 차량이 주행 가능한 경로를 제공해야 하는데, GPS 위치 오차가 존재하므로 차량이 주행할 수 있는 경로생성은 필수불가결하다. 이를 위해 후보 경로 생성부(340)는 참경로를 기준으로 좌우로 주어진 도로폭과 사용중인 GPS 수신기의 사양으로 제공된 위치 오차를 합한 범위 내에서 여러 개의 후보경로를 생성한다. 이때, 도로폭은 제안된 경로계획 알고리즘에 큰 변수는 아니고, 도로폭이 좁으면 후보경로의 수량이 적고, 넓으면 많을 뿐이다. When the vehicle meets an obstacle while driving, it must follow the lane partitioned by the paint mark, it may be difficult to follow the given route point if the GPS position error is large. At this time, the vehicle follow-up device 300 must provide a path through which the vehicle can travel. Since there is a GPS position error, it is indispensable to generate a path through which the vehicle can travel. For this, the candidate path generation unit 340 generates a plurality of candidate paths within a range of the road width given to the left and right based on the true path and the positional error provided by the specification of the GPS receiver in use. At this time, the road width is not a large variable in the proposed path planning algorithm, and if the road width is narrow, the number of the candidate paths is small and the number is large.

후보 경로 생성부(340)에서 생성할 후보경로들의 간격은 임의로 설정(예컨대, 0.5m 등임)할 수 있고, 각 후보경로는 도 2에서 설명한 것처럼 변경구간과 주행구간으로 나뉜다. The interval of the candidate paths to be generated by the candidate path generating unit 340 may be arbitrarily set (for example, 0.5 m), and each candidate path is divided into a change period and a running period as described in FIG.

후보 경로 생성부(340)가 후보 경로를 생성하는 방법에 대해 도 6을 참조하여 설명하기로 한다. 후보 경로 생성부(340)는 기준경로의 기준점들과 동일한 수량의 가상 경로점들을 생성하여 후보 경로들을 생성한다. 이때, 모든 후보경로들의 시작점은 차량의 현재 위치인

로 정하고, 후보경로 l의 변경구간을 형성하기 위해 설정된 변경구간의 끝에 위치한 기준경로의 점을

라 한다. 후보 경로 생성부(340)는

과 이에 대응하는 경로 l의 가상 경로점

사이에 위치할 가상 경로점들을 정하기 위한 증분치를 수학식 4를 이용하여 구한다.A method by which the candidate path generating unit 340 generates a candidate path will be described with reference to FIG. The candidate path generation unit 340 generates virtual path points of the same number as the reference points of the reference path to generate candidate paths. At this time, the starting point of all the candidate paths is the current position of the vehicle

And the point of the reference path located at the end of the change period set to form the change period of the candidate path l

. The candidate path generating unit 340

And virtual path points of path l corresponding thereto

The incremental value for determining the virtual path points to be located between the virtual path points is obtained by using Equation (4).

여기에서 위 첨자 l은 후보경로의 인덱스, n+1은 변경 구간내의 기준점들의 수량,

은 기준경로와 후보경로 l사이의 거리를 나타낸다. 도 6에 보인 바와 같이 기준점들의 법선 방향으로

떨어진 곳에 가상 경로점을 정한다. 후보경로 l의 주행구간의 가상 경로점들은 도 6에 보인 바와 같이 기준점들의 법선방향으로 0.5m의 배수만큼 떨어진 곳에 정한다. Where superscript l is the index of the candidate path, n +1 is the number of reference points in the change interval,

Represents the distance between the reference path and the candidate path l . As shown in FIG. 6, in the normal direction of the reference points

Set virtual path points away. The virtual path points of the running path of the candidate path l are set at a distance of a multiple of 0.5 m in the normal direction of the reference points as shown in Fig.

후보 경로 수정부(350)는 차량의 주행에 따라 제공받은 주변 환경 정보에 장애물이 존재하는 경우 위험 지도에 장애물을 표시하고, 후보 경로들에 대해 장애물 간섭 여부를 검사하여, 장애물 간섭이 없는 경우 후보 경로들을 수정한다.The candidate path remover 350 displays an obstacle in the danger map when there is an obstacle in the surrounding environment information provided according to the running of the vehicle, examines whether or not the obstacle is interfered with the candidate paths, Modify the paths.

즉, 후보 경로 수정부(350)는 차량을 둘러싸는 최소사각형과 위험지도상의 장애물과의 간섭 여부를 검사하여, 장애물과의 간섭이 없는 경우, 차량 스펙으로 주어진 최소회전 반경 밖에서 이 회전원과 거리가 일정 거리내에 있는 가상 경로점들중에서 인덱스가 가장 큰 가상 경로점을 목표점으로 찾는다. 목표점이 존재하는 경우, 후보 경로 수정부(350)는 목표점까지의 주행방향을 계산하고, 계산된 주행 방향을 이용하여 차량의 상태벡터를 갱신하며, 새로운 통과점에서의 차량의 속력을 계산하여 저장한다.That is, the candidate path correcting unit 350 checks whether or not there is interference between the minimum square surrounding the vehicle and the obstacle on the hazard map, and if there is no interference with the obstacle, Finds the virtual path point having the largest index among the virtual path points within a certain distance as the target point. If there is a target point, the candidate path correcting unit 350 calculates the running direction to the target point, updates the state vector of the vehicle using the calculated running direction, calculates the speed of the vehicle at the new passing point, do.

후보 경로 생성부(340)에서 생성한 후보경로들은 조향각, 헤딩, 장애물 유무 등의 고려 없이 생성되었기 때문에, 차량이 추종할 수 없을 수 있다. 따라서 후보 경로 수정부(350)는 각 후보 경로들에 대해 장애물 유무 검사를 수행하고, 그 검사 결과를 근거로 차량이 추종할 수 있도록 후보 경로를 수정한다. 수정과정에서는 차량운동모델과 pure pursuit에서 사용된 목표점(goal point)법을 이용하여 차량이 통과할 수 있는 통과점들을 계산한다. 이때 장애물과의 충돌 가능성 판단은 장애물의 위치가 표기된 위험지도(risk map)상에서 이루어진다. 또한 기준경로도 후보경로의 하나로 간주하고, 차량의 현재 위치

는 모든 후보경로들의 시작점(x _t , y _t ), 즉 첫 통과점이 된다. Since the candidate paths generated by the candidate path generating unit 340 are generated without consideration of the steering angle, heading, presence of an obstacle, etc., the vehicle may not be able to follow. Therefore, the candidate path correcting unit 350 performs an obstacle presence check on each of the candidate paths, and corrects the candidate path so that the vehicle can follow it based on the inspection result. In the revision process, the vehicle passing model and the goal point method used in pure pursuit are used to calculate the passing points that the vehicle can pass through. At this time, the possibility of collision with the obstacle is determined on the risk map in which the position of the obstacle is indicated. Also, the reference path is regarded as one of the candidate paths, and the current position

Is the starting point ( x _t , y _t ) of all candidate paths, i.e., the first pass point.

후보 경로 수정부(350)는 차량을 둘러싸는 최소사각형(bounding box)과 위험지도상의 장애물과의 간섭 여부를 검사한다. 그 검사결과 간섭이 존재하면, 후보 경로 수정부(350)는 현경로의 수정을 종료한다. 만약, 간섭이 존재하지 않으면, 후보 경로 생성부(350)는 도 7과 같이 차량 스펙(specification)으로 주어진 최소 회전반경 밖에서 이 회전원과 거리가 0.5m이내에 있는 가상 경로점들 가운데 인덱스가 가장 큰

을 찾는다. 그 이유는 차량이 주행할 수 있는 자세를 취할 수 있도록 하고, 각이 진 코너에서 경로가 꼬이는 것을 방지하기 위해서다. 상기 찾아진

가 목표점일 수 있고, 변수

에 인덱스 k를 저장한다. 만약, 목표점이 존재하지 않으면, 후보 경로 수정부(350)는 현 경로의 수정을 종료한다. The candidate path corrector 350 checks whether there is interference between the bounding box surrounding the vehicle and obstacles on the hazard map. If interference is found as a result of the inspection, the candidate path correcting unit 350 ends the correction of the path. If there is no interference, the candidate path generating unit 350 generates a candidate path having the largest index among the virtual path points within a distance of 0.5 m from the rotation circle outside the minimum turning radius given by the vehicle specification as shown in FIG. 7

. The reason for this is to allow the vehicle to be able to travel and to prevent the path from twisting at the angled corners. The found

May be the target point, and the variable

&Lt; / RTI > If the target point does not exist, the candidate path correcting unit 350 ends the modification of the current path.

후보 경로 수정부(350)는 목표점이 찾아지면, 목표점까지의 주행방향(heading)(

)을 수학식 5를 이용하여 구한다. When the target point is found, the candidate path correcting unit 350 sets the heading (heading) to the target point

) Is obtained by using Equation (5).

여기서,

일 수 있다. here,

Lt; / RTI >

(x _t , y _t )로부터 목표점까지의 벡터와 현재 헤딩의 벡터를 각각 f와 g로 놓고, f와 g사이의 각을 수학식 6을 이용하여 구한다. ( x _t , y _t ) to the target point and the vector of the current heading are set as f and g , respectively, and the angle between f and g is obtained using Equation (6).

후보 경로 수정부(350)는 수학식 7을 이용하여 조향각(

)을 구한다.The candidate path correcting unit 350 uses the equation 7 to calculate the steering angle < RTI ID = 0.0 >

).

그러나 차량의 조향각은 최대 조향 한계가 있기 때문에 수학식 8과 같이 결정한다.However, since the steering angle of the vehicle has the maximum steering limit, it is determined as shown in Equation (8).

후보 경로 수정부(350)는 수학식 8을 통해 구해진 조향각(

)을 이용한 수학식 5를 이용하여 목표점까지의 주행방향(헤딩)을 계산한다.The candidate path correcting unit 350 calculates the steering angle < RTI ID = 0.0 >

(Heading) to the target point using Equation (5) using the equation (5).

그런 다음 후보 경로 수정부(350)는 차량의 상태벡터를 갱신하여 새로운 통과점을 구한다. 도 8을 참조하면, 갱신된 상태벡터의 (x_t ₊₁, y_t ₊₁)가 다음 통과점이 된다. 따라서 경로상의 통과점 수량은

의 영향을 받고, 통과점 수량을 늘리려면 작은 값을 취하고, 수량을 줄이려면 큰 값을 취한다.The candidate path corrector 350 then updates the state vector of the vehicle to obtain a new pass point. Referring to Fig. 8, (x _t ₊₁ , y _t ₊₁ ) of the updated state vector becomes the next pass point. Therefore, the number of passing points on the path is

, A small value is taken to increase the number of passing points, and a large value to reduce the number of passing points.

후보 경로 수정부(350)는 새로운 통과점에서 차량의 속력을 수학식 9를 이용하여 구한다. The candidate path correcting unit 350 obtains the speed of the vehicle at a new passing point using Equation (9).

여기에서,

이며,

는 속력 안정계수로 곡률이 k인 도로를 안정적으로 주행할 수 있도록 실험적으로 선택한다. 그리고 새로운 통과점까지의 경과 시간(lap time)은

이다.From here,

Lt;

Is experimentally selected so that the road with the curvature k can be stably traveled with the speed stability coefficient. And the lap time to the new pass point is

to be.

후보 경로 수정부(350)는 통과점(x_t+1, y_t+1)을 저장한다.The candidate path corrector 350 stores the pass point (x _{t + 1} , y _{t + 1} ).

최적 경로 선정부(360)는 후보 경로 수정부(350)에서 수정된 후보 경로들 중에서 목표점의 인덱스와 경과시간을 근거로 최적경로를 선정한다. 즉, 최적 경로 선정부(360)는 후보 경로 수정부(350)에서 수정된 후보 경로들 가운데

에 저장된 목표점의 인덱스와 경과시간

에 의해 하나의 후보경로를 최종 경로로 선정한다. 최종 경로 선정과정에

이

보다 우선한다. 그 이유는

의 값이 크다는 것은 차량이 장애물과의 충돌없이 목적지까지 경로를 잘 추종한다는 의미이기 때문이다.

값이 같은 후보 경로가 여러개 있을 경우, 그 가운데

이 가장 작은 경로가 선정되고, 이 경로상의 통과점들이 차량 제어기에 입력된다.The optimal path selection unit 360 selects an optimal path based on the index of the target point and the elapsed time among the candidate paths corrected by the candidate path correction unit 350. [ That is, the optimal path selection unit 360 selects a candidate path among the candidate paths modified in the candidate path modification unit 350

The index and elapsed time of the target point stored in

A candidate path is selected as a final path. In the final route selection process

this

. The reason is that

The reason for this is that the vehicle follows the route to the destination without collision with the obstacle.

If there are several candidate paths with the same value,

The smallest path is selected, and passing points on this path are input to the vehicle controller.

제어부(370)는 지도정보 저장부(310), 참경로 수정부(320), 기준경로 생성부(330), 후보 경로 생성부(340), 후보 경로 수정부(350), 최적 경로 선정부(360) 등 경로 추종 장치(300) 각 부의 동작을 제어한다.
The control unit 370 includes a map information storage unit 310, a true path correction unit 320, a reference path generation unit 330, a candidate path generation unit 340, a candidate path correction unit 350, 360, and the like.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 무인운전차량의 자율 주행을 위한 경로 추종 방법을 나타낸 흐름도, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 위험지도상에 장애물을 표시한 예시도이다. FIG. 9 is a flowchart illustrating a route tracking method for autonomous driving of an unmanned driving vehicle according to an embodiment of the present invention. FIG. 10 illustrates an obstacle displayed on a danger map according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 경로 추종 장치는 기 제공된 전역경로의 경로점들을 보충하여 참경로를 생성한다(S902). 즉, 경로 추종 장치는 전역 경로상에 존재하는 경로점들 간에 보충할 보조 경로점들의 증분치를 계산하고, 계산된 증분치를 이용하여 보조 경로점을 생성하며, 생성된 보조 경로점과 기 제공된 경로점을 연결하여 참경로를 생성한다. Referring to FIG. 9, the path-following apparatus replaces the path points of the provided global path to generate a true path (S902). That is, the path following apparatus calculates the increment of the auxiliary path points to be supplemented between the path points existing on the global path, generates the auxiliary path point by using the calculated increment value, To create a true path.

그런 다음 경로 추종 장치는 차량의 현재 위치를 이용하여 참경로에 평행한 기준 경로를 생성한다(S904). 즉, 경로 추종 장치는 차량의 현재 위치와 가장 가까운 제1 경로점을 찾고, 제1경로점과 다음 경로점을 연결하는 선과 현재 위치 사이의 거리(d)를 구한다. 그런 다음 경로 추종 장치는 차량에 장착된 레이저 스캐너의 검지거리(R)만큼 떨어진 제2 경로점을 찾고, 제1경로점부터 제2경로점까지의 평활화된 경로점들 각각에 대해 자신과 자신 다음에 오는 경로점을 연결하는 선을 만들다. 그런 후, 경로 추종 장치는 상기 만들어진 선과 상기 거리(d)를 이용하여 새로운 기준점들을 생성하고, 새로운 기준점들을 연결하여 기준경로를 생성한다.Then, the path following device generates a reference path parallel to the true path using the current position of the vehicle (S904). That is, the path following device finds the first path point closest to the current position of the vehicle, and obtains the distance d between the line connecting the first path point and the next path point and the current position. Then, the path-following apparatus finds a second path point that is separated by the detection distance R of the laser scanner mounted on the vehicle, and then finds each of the smoothed path points from the first path point to the second path point, Make a line connecting the path points to. Then, the path following apparatus generates new reference points using the created line and the distance d, and connects the new reference points to generate a reference path.

경로 추종 장치는 차량의 현재 위치를 시작점으로 하고, 기준 경로의 기준점들과 동일할 수량의 가상 경로점들을 생성하여 적어도 하나 이상의 후보 경로를 생성한다(S906). 즉, 경로 추종 장치는 변경 구간의 끝에 위치한 기준경로의 경로점과 이에 대응하는 후보경로의 가상 경로점 사이에 위치할 가상 경로점들을 정하기 위한 증분치를 계산하고, 기준경로 경로점들의 법선 방향으로 상기 증분치 떨어진 곳에 가상 경로점을 정하며, 상기 정해진 가상 경로점들을 연결하여 후보 경로를 생성한다.The path-following apparatus generates at least one candidate path by generating virtual path points in the number equal to the reference points of the reference path, starting from the current position of the vehicle (S906). That is, the path-following apparatus calculates an increment value for determining virtual path points to be located between a path point of the reference path located at the end of the modification period and a virtual path point of the corresponding candidate path, A virtual path point is determined at an incremental distance, and the determined virtual path points are connected to generate a candidate path.

경로 추종 장치는 후보 경로들에 대해 장애물 간섭 여부를 검사하고, 장애물 간섭이 없는 경우 후보 경로들을 수정한다(S908). 이때 경로 추종 장치는 도 10과 같이 주변 환경 센싱 장치에 의해 검출된 장애물들을 위험지도에 표시한다. The path-following apparatus checks whether or not obstacles are interfered with the candidate paths, and modifies the candidate paths when there is no obstacle interference (S908). At this time, the path following apparatus displays the obstacles detected by the surrounding environment sensing apparatus on the danger map as shown in FIG.

경로 추종 장치는 수정된 후보 경로들 중에서 목표점의 인덱스와 경과시간에 의해 하나의 최적 경로를 선정한다(S910).
The path-following apparatus selects one optimal path by the index of the target point and the elapsed time among the modified candidate paths (S910).

한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 경로 추종 장치에 의해 실행될 때, (a) 기 제공된 전역 경로의 경로점에 보조 경로점들을 보충하여 참경로를 생성하는 단계, (b) 차량의 현재 위치를 이용하여 상기 참경로에 평행한 기준 경로를 생성하는 단계, (c) 상기 차량의 현재 위치를 시작점으로 하고, 상기 기준 경로의 기준점들과 동일할 수량의 가상 경로점들을 생성하여 적어도 하나 이상의 후보 경로를 생성하는 단계, (d) 상기 생성된 후보 경로들에 대해 장애물 간섭 여부를 검사하고, 장애물 간섭이 없는 경우 후보 경로들을 수정하는 단계, (e) 상기 수정된 후보 경로들 중에서 목표점의 인덱스와 경과시간을 근거로 최적 경로를 선정하는 단계;를 포함하는 무인운전차량의 자율 주행을 위한 경로 추종 방법을 실행하기 위한 프로그램이 수록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체가 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a route tracking system comprising: (a) generating a true route by supplementing auxiliary route points to a route point of a previously provided global route; (b) (C) generating virtual path points in a number equal to the reference points of the reference path with the current position of the vehicle as a starting point, thereby generating at least one candidate path (D) checking whether the generated candidate paths are obstructive interference, and correcting candidate paths when there is no obstacle interference, (e) determining an index and an elapsed time of a target point among the corrected candidate paths, And selecting an optimal path based on the time when the vehicle is parked in the unmanned driving vehicle. The recording medium is provided.

이러한 무인운전차량의 자율 주행을 위한 경로 추종 방법은 프로그램으로 작성 가능하며, 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 또한, 무인운전차량의 자율 주행을 위한 경로 추종 방법에 관한 프로그램은 전자장치가 읽을 수 있는 정보저장매체(Readable Media)에 저장되고, 전자장치에 의하여 읽혀지고 실행될 수 있다.The route tracking method for autonomous driving of the unmanned driving vehicle can be programmed, and the codes and code segments constituting the program can be easily deduced by programmers in the field. In addition, a program for a route tracking method for autonomous driving of an unmanned driving vehicle may be stored in an information storage medium (Readable Media) readable by the electronic device, and read and executed by the electronic device.

이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Thus, those skilled in the art will appreciate that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the embodiments described above are to be considered in all respects only as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.

100 : 위치 측정 장치 200 : 주변 환경 센싱 장치
300 : 경로 추종 장치 310 : 지도정보 저장부
320 : 참경로 수정부 330 : 기준경로 생성부
340 : 후보 경로 생성부 350 : 후보 경로 수정부
360 : 최적 경로 선정부 370 : 제어부
400 : 조향 장치100: Position measuring device 200: Ambient environment sensing device
300: Path follower 310: Map information storage unit
320: True path correcting unit 330: Reference path generating unit
340: candidate path generating section 350: candidate path determining section
360: Optimum path selection unit 370:
400: Steering device

Claims

경로 추종 장치가 무인운전차량의 자율 주행을 위한 경로 추종 방법에 있어서,
(a) 기 제공된 전역 경로의 경로점에 보조 경로점들을 보충하여 참경로를 생성하는 단계;
(b) 차량의 현재 위치를 이용하여 상기 참경로에 평행한 기준 경로를 생성하는 단계;
(c) 상기 차량의 현재 위치를 시작점으로 하고, 상기 기준 경로의 기준점들과 동일할 수량의 가상 경로점들을 생성하여 적어도 하나 이상의 후보 경로를 생성하는 단계;
(d) 상기 생성된 후보 경로들에 대해 장애물 간섭 여부를 검사하고, 장애물 간섭이 없는 경우 후보 경로들을 수정하는 단계; 및
(e) 상기 수정된 후보 경로들 중에서 목표점의 인덱스와 경과시간을 근거로 최적 경로를 선정하는 단계;
를 포함하는 무인운전차량의 자율 주행을 위한 경로 추종 방법.
A route tracking method for autonomous driving of an unmanned driving vehicle,
(a) creating a true path by supplementing auxiliary path points to a path point of a previously provided global path;
(b) generating a reference path parallel to the true path using the current position of the vehicle;
(c) generating at least one candidate path by generating virtual path points in a number equal to the reference points of the reference path, with the current position of the vehicle as a starting point;
(d) checking the generated candidate paths for obstacle interference, and correcting candidate paths in the absence of obstacle interference; And
(e) selecting an optimal path based on an index and an elapsed time of the target point among the modified candidate paths;
Wherein the method comprises the steps of:

제1항에 있어서,
상기 (a) 단계는,
상기 전역 경로상에 존재하는 경로점들 사이에 보충할 보조 경로점들의 증분치를 계산하는 단계;
상기 계산된 증분치를 이용하여 보조 경로점을 생성하는 단계; 및
상기 생성된 보조 경로점과 기 제공된 경로점을 연결하여 참경로를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인운전차량의 자율 주행을 위한 경로 추종 방법.
The method according to claim 1,
The step (a)
Calculating an increment of auxiliary path points to be supplemented between path points existing on the global path;
Generating a secondary path point using the calculated increment; And
And generating a true path by connecting the generated auxiliary path point and a previously provided path point to generate a true path.

제1항에 있어서,
상기 (b) 단계는,
차량의 현재 위치와 가장 가까운 제1 경로점을 찾고, 상기 제1경로점과 다음 경로점을 연결하는 선과 현재 위치 사이의 거리(d)를 구하는 단계;
차량에 장착된 주변 환경 센싱 장치의 검지거리(R)만큼 떨어진 제2 경로점을 찾고, 상기 제1경로점부터 제2경로점까지 평활화된 경로점들 각각에 대해 자신과 자신 다음에 오는 경로점을 연결하는 선을 만드는 단계; 및
상기 만들어진 선과 상기 거리(d)를 이용하여 새로운 기준점들을 생성하고, 새로운 기준점들을 연결하여 기준경로를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인운전차량의 자율 주행을 위한 경로 추종 방법.
The method according to claim 1,
The step (b)
Finding a first path point closest to a current position of the vehicle and obtaining a distance d between a line connecting the first path point and a next path point and a current position;
A second path point that is separated by a detection distance (R) of the surrounding environment sensing device mounted on the vehicle, and for each of the smoothed path points from the first path point to the second path point, To form a line connecting the electrodes; And
Generating new reference points by using the created line and the distance d, and connecting the new reference points to generate a reference path.

제1항에 있어서,
상기 (c) 단계는,
변경 구간의 끝에 위치한 기준경로의 경로점과 이에 대응하는 후보경로의 가상 경로점 사이에 위치할 가상 경로점들을 정하기 위한 증분치를 계산하는 단계;
상기 기준경로 경로점들의 법선 방향으로 상기 증분치만큼 떨어진 곳에 가상 경로점을 정하는 단계;
상기 정해진 가상 경로점들을 연결하여 적어도 하나 이상의 후보 경로를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인운전차량의 자율 주행을 위한 경로 추종 방법.
The method according to claim 1,
The step (c)
Calculating an increment value for determining virtual path points to be located between a path point of the reference path located at the end of the modification period and a virtual path point of the corresponding candidate path;
Determining a virtual path point at a distance of the increment value in the normal direction of the reference path path points;
And generating at least one candidate path by connecting the determined virtual path points to each other.

제1항에 있어서,
상기 (d) 단계는,
차량을 둘러싸는 최소사각형과 위험지도상의 장애물과의 간섭 여부를 검사하는 단계;
상기 검사결과 장애물과의 간섭이 없는 경우, 차량 스펙으로 주어진 최소회전 반경 밖에서 이 회전원과 거리가 일정 거리내에 있는 가상 경로점들중에서 인덱스가 가장 큰 가상 경로점을 목표점으로 찾는 단계;
목표점이 존재하는 경우, 목표점까지의 주행방향을 계산하는 단계;
상기 계산된 주행 방향을 이용하여 차량의 상태벡터를 갱신하여 새로운 통과점을 구하는 단계;
상기 새로운 통과점에서의 차량의 속력을 계산하여 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인운전차량의 자율 주행을 위한 경로 추종 방법.
The method according to claim 1,
The step (d)
Checking whether the minimum square surrounding the vehicle and the obstacle on the hazard map are interfering with each other;
Searching for a virtual path point having the largest index among the virtual path points within a certain distance from the rotation circle outside the minimum turning radius given by the vehicle specification as a target point when there is no interference with the obstacle;
Calculating a running direction to a target point when the target point exists;
Updating a state vector of the vehicle using the calculated travel direction to obtain a new passing point;
Calculating a speed of the vehicle at the new passing point and storing the speed of the vehicle at the new passing point.

제5항에 있어서,
상기 목표점까지의 주행방향을 계산하는 단계는,
첫 통과점으로부터 목표점까지의 벡터와 현재 헤딩의 벡터 사이의 각을 계산하는 단계;
상기 구해진 각을 이용하여 조향각을 계산하는 단계; 및
상기 계산된 조향각을 이용하여 목표점까지의 주행방향을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인운전차량의 자율 주행을 위한 경로 추종 방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the step of calculating the running direction to the target point comprises:
Calculating an angle between a vector from the first pass point to the target point and a vector of the current heading;
Calculating a steering angle using the obtained angle; And
And calculating a traveling direction to a target point by using the calculated steering angle.

경로 추종 장치에 의해 실행될 때,
(a) 기 제공된 전역 경로의 경로점에 보조 경로점들을 보충하여 참경로를 생성하는 단계;
(b) 차량의 현재 위치를 이용하여 상기 참경로에 평행한 기준 경로를 생성하는 단계;
(c) 상기 차량의 현재 위치를 시작점으로 하고, 상기 기준 경로의 기준점들과 동일할 수량의 가상 경로점들을 생성하여 적어도 하나 이상의 후보 경로를 생성하는 단계;
(d) 상기 생성된 후보 경로들에 대해 장애물 간섭 여부를 검사하고, 장애물 간섭이 없는 경우 후보 경로들을 수정하는 단계; 및
(e) 상기 수정된 후보 경로들 중에서 목표점의 인덱스와 경과시간을 근거로 최적 경로를 선정하는 단계;를 포함하는 무인운전차량의 자율 주행을 위한 경로 추종 방법을 실행하기 위한 프로그램이 수록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
When executed by the path following device,
(a) creating a true path by supplementing auxiliary path points to a path point of a previously provided global path;
(b) generating a reference path parallel to the true path using the current position of the vehicle;
(c) generating at least one candidate path by generating virtual path points in a number equal to the reference points of the reference path, with the current position of the vehicle as a starting point;
(d) checking the generated candidate paths for obstacle interference, and correcting candidate paths in the absence of obstacle interference; And
(e) selecting an optimal path based on an index and an elapsed time of the target point among the modified candidate paths; and (e) reading a computer program containing a program for executing a path following method for autonomous driving of an unmanned vehicle, Possible recording medium.

기 제공된 전역 경로의 경로점에 보조 경로점들을 보충하여 참경로를 생성하는 참경로 수정부;
차량의 현재 위치를 이용하여 상기 참경로에 평행한 기준 경로를 생성하는 기준경로 생성부;
상기 차량의 현재 위치를 시작점으로 하고, 상기 기준 경로의 기준점들과 동일할 수량의 가상 경로점들을 생성하여 적어도 하나 이상의 후보 경로를 생성하는 후보 경로 생성부;
차량의 주행에 따라 제공받은 주변 환경 정보에 장애물이 존재하는 경우 위험 지도에 장애물을 표시하고, 상기 후보 경로들에 대해 장애물 간섭 여부를 검사하여, 장애물 간섭이 없는 경우 후보 경로들을 수정하는 후보 경로 수정부; 및
상기 수정된 후보 경로들 중에서 목표점의 인덱스와 경과시간을 근거로 최적경로를 선정하는 최적 경로 선정부;
를 포함하는 경로 추종 장치.
A true path correcting function that replaces auxiliary path points at a path point of the provided global path to generate a true path;
A reference path generation unit for generating a reference path parallel to the true path using the current position of the vehicle;
A candidate path generation unit for generating at least one candidate path by generating a number of virtual path points equal to the reference points of the reference path, starting from the current position of the vehicle;
A method of displaying an obstacle in a risk map when an obstacle exists in surrounding environment information provided according to a running of the vehicle, checking whether the obstacle is interfered with the candidate paths, government; And
An optimal path selection unit for selecting an optimal path based on the index of the target point and the elapsed time among the modified candidate paths;
.

제8항에 있어서,
상기 참경로 수정부는 상기 전역 경로상에 존재하는 경로점들 사이에 보충할 보조 경로점들의 증분치를 계산하고, 상기 계산된 증분치를 이용하여 보조 경로점을 생성하며, 상기 생성된 보조 경로점과 기 제공된 경로점을 연결하여 참경로를 수정하는 것을 특징으로 하는 경로 추종 장치.
9. The method of claim 8,
Wherein the true path correcting unit calculates an increment value of supplementary path points to be supplemented between path points existing on the global path and generates a supplementary path point using the calculated increment value, And corrects the true path by connecting the provided path point.

제8항에 있어서,
상기 기준 경로 생성부는 차량의 현재 위치와 가장 가까운 제1 경로점을 찾고, 상기 제1경로점과 다음 경로점을 연결하는 선과 현재 위치 사이의 거리(d)를 구하며, 차량에 장착된 주변 환경 센싱 장치의 검지거리(R)만큼 떨어진 제2 경로점을 찾고, 상기 제1경로점부터 제2경로점까지 평활화된 경로점들 각각에 대해 자신과 자신 다음에 오는 경로점을 연결하는 선을 만든 후, 상기 만들어진 선과 상기 거리(d)를 이용하여 새로운 기준점들을 생성하고, 새로운 기준점들을 연결하여 기준경로를 생성하는 것을 특징으로 하는 경로 추종 장치.
9. The method of claim 8,
The reference path generation unit finds a first path point closest to the current position of the vehicle, calculates a distance d between a line connecting the first path point and a next path point and a current position, A second path point that is separated by the detection distance R of the apparatus is searched, and a line connecting itself and a path point subsequent to itself is created for each of the smoothed path points from the first path point to the second path point , Generates new reference points using the created line and the distance (d), and connects the new reference points to generate a reference path.

제8항에 있어서,
상기 후보 경로 생성부는 변경 구간의 끝에 위치한 기준경로의 경로점과 이에 대응하는 후보경로의 가상 경로점 사이에 위치할 가상 경로점들을 정하기 위한 증분치를 계산하고, 상기 기준경로 경로점들의 법선 방향으로 상기 증분치만큼 떨어진 곳에 가상 경로점을 정하며, 상기 정해진 가상 경로점들을 연결하여 적어도 하나 이상의 후보 경로를 생성하는 것을 특징으로 하는 경로 추종 장치.
9. The method of claim 8,
Wherein the candidate path generation unit calculates an increment value for determining virtual path points to be positioned between a path point of the reference path located at the end of the modification period and a virtual path point of the corresponding candidate path, A virtual path point is set at an incremental distance, and at least one candidate path is created by connecting the determined virtual path points.

제8항에 있어서,
상기 후보 경로 수정부는 차량을 둘러싸는 최소사각형과 위험지도상의 장애물과의 간섭 여부를 검사하여, 장애물과의 간섭이 없는 경우, 차량 스펙으로 주어진 최소회전 반경 밖에서 이 회전원과 거리가 일정 거리내에 있는 가상 경로점들중에서 인덱스가 가장 큰 가상 경로점을 목표점으로 찾고, 상기 목표점까지의 주행방향을 계산하며, 상기 계산된 주행 방향을 이용하여 차량의 상태벡터를 갱신하여 새로운 통과점을 구하고, 상기 새로운 통과점에서의 차량의 속력을 계산하여 저장하는 것을 특징으로 하는 경로 추종 장치.
9. The method of claim 8,
The candidate path modifying unit checks whether or not the minimum square surrounding the vehicle and the obstacle on the hazard map interfere with each other. If there is no interference with the obstacle, the candidate route modifying unit determines that the distance between the minimum square and the turn circle is within a certain distance Searching a virtual path point having the largest index among the virtual path points as a target point, calculating a traveling direction to the target point, updating a state vector of the vehicle using the calculated traveling direction to obtain a new passing point, And calculates and stores the speed of the vehicle at the passing point.

제12항에 있어서,
상기 후보 경로 수정부는 첫 통과점으로부터 목표점까지의 벡터와 현재 헤딩의 벡터 사이의 각을 계산하고, 상기 구해진 각을 이용하여 조향각을 계산하며, 상기 계산된 조향각을 이용하여 목표점까지의 주행방향을 계산하는 것을 특징으로 하는 경로 추종 장치.
13. The method of claim 12,
The candidate path correcting unit calculates an angle between a vector from a first passing point to a target point and a vector of a current heading, calculates a steering angle using the obtained angle, calculates a running direction to a target point using the calculated steering angle, Wherein the path-following apparatus comprises:

차량의 현재 위치를 측정하는 위치 측정 장치;
차량이 기 제공된 전역 경로를 통해 주행할 때, 주변 환경에 대한 정보를 센싱하고, 센싱된 주변 환경 정보를 경로 추종 장치로 전송하는 주변 환경 센싱 장치;
상기 위치 측정 장치에서 측정된 현재 위치를 이용하여 참경로에 평행한 기준 경로를 생성하고, 상기 기준 경로의 기준점들과 동일한 수량의 가상 경로점들에 의한 적어도 하나 이상의 후보 경로를 생성하며, 상기 주변 환경 센싱 장치로부터 제공받은 주변 환경 정보를 기반으로 상기 생성된 후보경로들을 수정하고, 수정된 후보경로들 중에서 최적 경로를 선정하는 경로 추종 장치; 및
상기 경로 추종 장치에서 선택된 최적 경로를 따라 차량을 주행시키는 조향 장치;
를 포함하는 무인운전차량의 자율 주행을 위한 경로 추종 시스템.
A position measuring device for measuring a current position of the vehicle;
An ambient environment sensing device for sensing information on the surrounding environment when the vehicle travels through the provided global path and transmitting the sensed environmental information to the path following device;
Generating a reference path parallel to the true path by using the current position measured by the position measuring device and generating at least one candidate path by the same number of virtual path points as the reference points of the reference path, A path tracking device for modifying the generated candidate paths based on the environment information provided from the environment sensing device and selecting an optimal path among the modified candidate paths; And
A steering device for driving the vehicle along the optimum path selected by the path following device;
Wherein the route tracking system includes an automatic route guidance system for an autonomous vehicle.

제14항에 있어서,
상기 주변 환경 센싱 장치는 차량이 주행을 시작할 때 차량 주변의 장애물 및 환경 특성을 센싱한 후 이를 경로 추종 장치에 제공하는 레이저 스캐너, 카메라, 영상 인식 센서 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인운전차량의 자율 주행을 위한 경로 추종 시스템.

15. The method of claim 14,
Wherein the ambient environment sensing device includes at least one of a laser scanner, a camera, and an image recognition sensor that senses an obstacle and an environmental characteristic of the surroundings of the vehicle when the vehicle starts running, and provides the sensor to the path following device. A Path Tracking System for Autonomous Driving of Vehicles.