KR20210004799A

KR20210004799A - 차량을 자율로 작동하는 방법, 차량용 제어기 장치 및 차량

Info

Publication number: KR20210004799A
Application number: KR1020200000134A
Authority: KR
Inventors: Rondinone Michele; Andreas Bopp; Alexander Elenberger; Prill Andy
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2019-07-01
Filing date: 2020-01-02
Publication date: 2021-01-13
Also published as: US11420640B2; DE102019209619A1; US20210001867A1

Abstract

자율 주행 차량을 작동시키기 위한 방법은 차량의 센서 시스템에 의하여 포획된 센서 데이터에 기초하여 제어기 장치를 통하여 차량을 제1자율 주행 모드에서 작동시키는 단계, 적어도 센서 데이터를 포함하는 환경 데이터로부터 차량의 계획된 궤도 내에 인계 위치에서 인계 조건의 존재를 판단하는 단계, 인계 위치를 포함하는 선행 궤도를 따라 주행하기 위하여 자율 주행 모드에서 작동하는 선행 차량에 데이터 통신을 수립하는 단계, 그리고 선행 차량에 의하여 제공된 제1보조 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 차량을 제2자율 주행 모드에서 작동시키는 단계를 포함한다.

Description

차량을 자율로 작동하는 방법, 차량용 제어기 장치 및 차량{METHOD FOR AUTONOMOUSLY OPERATING VEHICLE, CONTROLLER DEVICE FOR VEHICLE, AND VEHICLE}

본 발명은 통상적으로 자동차, 트럭, 버스 등과 같은 자율 주행 차량의 안전성 및 편의성을 향상시키는 것에 관련된다. 특히, 본 발명은 차량을 자율로 작동하는 방법, 차량용 제어기 장치, 그리고 차량에 관한 것이다.

일반적으로, 자율 주행 모드에서 차량은 차량의 센서 시스템의 센서 데이터에 기초하여 제어기에 의하여 작동된다. 센서 데이터는 거리 데이터, 예를 들어 도로 표시까지의 거리와 차량 주위의 다른 물체에 대한 거리를 포함할 수 있다. 그러나, 일부 상황에서 자율 주행 모드를 유지하는 것이 불가능하지만 대신 차량은 운전자에 의하여 수동 주행 모드에서 작동되어야 한다. 이것은 제어기가 위태로운 주행 상태를 방지하기 위하여 운전자에게 제어권을 넘기는 것을 요구한다. 예를 들어, 차량의 센서 데이터가 요구되는 것만큼 신뢰할 수 없는 것으로 검출되는 경우, 예를 들어 안개가 발생하거나 센서가 손상된 경우 등에 이와 같이 제어권을 넘기는 것이 요구될 수 있다. 다른 한편으로, 예를 들어 운전자가 수동 운전 준비가 되어 있지 않은 경우, 제어권을 운전자에게 넘기는 것 역시 위태로울 수 있다.

이러한 배경 기술 하에서, US 9 429 941 B2는 운전자가 수동으로 차량을 운전할 수 있는지 여부를 검출하는 것을 기재하고 있다. 운전자가 수동으로 운전할 수 없는 것으로 검출되면, 비상 통지가 다른 차량에 전송되고 선행 차량이 통지를 수락한다. 이후, 차량은 선행 차량을 따르도록 제어된다.

US 2017/0166207 A1은 소대로 주행하는 차량을 제어하기 위한 방법을 개시한다. WO 2017/210200 A1은 소대를 시작하는 방법을 개시한다.

본 발명의 목적 중 하나는 특히 자동 또는 자율 주행 모드에서 수동 주행 모드로 전환이 필요한 것으로 결정된 상황에 대하여 자동 운전 차량의 안전성을 개선하기 위한 해결책을 제공하는 것이다.

본 발명은 제1항에 따른 방법, 제9항에 따른 제어기 장치, 그리고 제10항에 따른 차량에 관한 것이다.

본 발명의 제1양상은 자율 주행 차량을 작동시키기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 차량의 센서 시스템에 의하여 포획된 센서 데이터에 기초하여 제어기 장치를 통해 차량을 제1자율 주행 모드에서 작동시키는 단계를 포함한다. 차량은 자아 차량으로 언급될 수 있다. 센서 시스템은 레이더(radar) 센서, 라이더(lidar) 센서, 카메라 등과 같은 광학 센서를 포함할 수 있고, 센서 시스템의 센서는 다른 물체 또는 표시에 대한 거리, 속도, 가속도 등과 같은 물리량을 나타내는 센서 데이터를 포획할 수 있다. 제어기 장치는, 제1자율 주행 모드에서, 센서 데이터에 기초하여 조향 메커니즘, 추진 엔진, 브레이크 시스템 또는 유사한 것과 같은 차량의 제어 액츄에이터를 작동시키기 위한 명령 신호를 생성한다.

상기 방법은 적어도 센서 데이터를 포함하는 환경 데이터로부터 차량의 계획된 궤도 내에서 인계 위치에서 인계 조건의 존재를 판단하는 단계를 더 포함한다. 인계 조건은, 예를 들어 센서 데이터가 제1자율 주행 모드를 유지하기 위해 요구되는 미리 설정된 범위를 초과하거나, 제어기 장치가 포획된 센서 데이터를 처리할 수 없을 때 만족될 수 있다. 환경 데이터는 센서 시스템에 의하여 배타적으로 제공되거나 선택적으로 주위의 다른 차량으로부터 수신된 데이터를 더 포함할 수 있다. 따라서, 인계 조건은 실제 센서 데이터가 충분히 신뢰할 수 없는 조건, 센서 데이터가 제1자율 주행 모드를 유지하기 위하여 충분히 신뢰할 만큼 처리될 수 없는 조건, 또는 센서 데이터가 제1자율 주행 모드를 유지하기 위하여 충분히 신뢰할 수 없는 것으로 예상되는 조건이다. 예를 들어, 안개에 의하여 거리 센서에 의하여 검출될 수 있는 가시 거리가 차량의 실제 속도를 위한 미리 설정된 임계값보다 작은 것으로 검출되거나, 도로변까지 차량의 측면 거리를 결정하기 위하여 사용되는 도로 표시가 존재하지 않는 것으로 검출될 수 있다. 미리 설정된 범위를 넘어 서는 다른 예는 센서들이 서로 모순되는 신호를 전송하는 것이다. 또한, 환경 데이터는 차량의 전방 영역에 있는 날씨, 도로 표시 또는 유사한 것과 같은 상태에 대한 정보를 포함할 수 있다. 따라서, 이 정보는 센서가 신뢰할 수 있는 센서 데이터를 제공할 수 있는지 여부 또는 제어기가 전방의 이 영역에서 신뢰할 수 있는 센서 데이터를 처리할 수 있는지 여부를 예측하기 위하여 사용될 수 있다. 차량의 계획된 궤도는 차량 전방의 도로 상의 트랙이며, 제어기 장치는 차량을 제어하여 제1자율 주행 모드에서 계획된 궤도를 따라가도록 제어한다. 인계 위치는 인계 조건이 만족될 것으로 예측되거나 차량이 운전자에 의하여 수동 주행 모드에서 작동되는 것이 요구되는 계획된 궤도 상의 위치 또는 장소에 대응된다.

방법의 추가 단계에서, 선행 차량에 데이터 통신이 수립되는데, 선행 차량은 인계 위치를 포함하는 선행 궤도를 따라서 주행하도록 자율 주행 모드에서 작동된다. 자아 차량의 전방에서 자율 주행 모드에서 주행하는 선행 차량은, 자아 차량의 제1자율 주행 모드와 유사하게, 선행 차량의 센서 시스템에 의하여 제공된 센서 데이터에 기초하여 작동된다. 그러나, 선행 차량은 인계 조건을 판단하지 않거나, 즉 자아 차량이 자체 센서 데이터에 기초하여 제어되는 자율 주행 모드에서 인계 조건의 존재가 결정된 위치를 통과할 수 있다. 자아 차량은 자아 차량의 전방에서 주행하는 차량으로부터 계속해서 수신되는 상태 정보로부터 적절한 선행 차량의 존재를 판단할 수 있고, 상태 정보는 각 전방 차량의 작동 모드를 나타낸다. 데이터 통신을 수립하는 단계는 선행 차량으로부터 자아 차량이 적어도 데이터를 수신하고, 선택적으로 자아 차량으로부터 선행 차량에 데이터를 전송하기 위하여 무선 연결을 수립하는 단계를 포함한다.

상기 방법은 적어도 부분적으로 선행 차량에 의하여 제공된 제1보조 데이터에 기초하여 자아 차량을 제2자율 주행 모드에서 작동시키는 단계를 포함한다. 제1보조 데이터는 선행 차량의 선행 궤도를 포함한다. 제2자율 주행 모드에서, 제어기 장치는 적어도 부분적으로 선행 차량으로부터 수신된 데이터에 기초하여 자아 차량을 제어한다. 즉, 자아 차량은 운전자에게 제어권의 인계가 요구되지 않고도 자율 주행 모드에서 인계 위치를 통과할 수 있는 선행 차량을 따라간다. 이러한 제2자율 주해 모드에서, 자아 차량은 적어도 부분적으로 선행 차량에 의하여 제공된 선행 궤도를 이용하고, 제어기 장치는 자아 차량을 제어하여 이 선행 궤도를 따르도록 한다.

본 발명의 제2양상에 따르면, 차량을 자율로 작동시키기 위한 제어기 장치가 제공된다. 제어기 장치는 예를 들어 CPU, FPGA(field programmable gate array), ASIC(application specific integrated circuit), 또는 유사한 것과 같은 데이터 프로세싱 유닛과, 하드 드라이브, 플래쉬 드라이브, CD, DVD, 블루레이 디스크, 또는 유사한 것과 같은 비휘발성 데이터 저장 매체를 포함한다. 데이터 저장 매체는 데이터 프로세싱 유닛에 의하여 판독 가능하고, 데이터 프로세싱 유닛이 본 발명의 제1양상에 따른 방법을 수행하도록 하는 소프트웨어를 저장한다.

본 발명의 제3양상은, 예를 들어 자동차, 트럭, 버스, 또는 유사한 것과 같은 차량에 관련되고, 상기 차량은 본 발명의 제2양상에 따른 제어기 장치를 포함한다.

본 발명의 아이디어 중 하나는 자율 주행 모드에서 전이가 요구되는 위태로운 위치를 통과할 수 있는 자아 차량 전방의 선행 차량을 검출하는 것에 의하여 자아 차량의 자동화된 주행 모드에서 수동 주행 모드로의 전이를 방지하고, 이 선행 차량을 따라가도록 하는 것이다. 본 발명에 따르면, 선행 차량에 의하여 제공된 궤도와 같은 신뢰할 수 있는 데이터를 수신하기 위하여 자아 차량과 선행 차량 사이의 데이터 통신이 수립된다. 이후, 수신된 보조 데이터는 그 자체로 또는 자아 차량의 센서 데이터와 조합하여 자아 차량을 계속하여 자율 주행 모드에서 제어하기 위하여 사용된다. 선행 차량은 차량의 전방에서 주행하고 있는 차량으로부터 계속적으로 데이터를 수신함으로써 찾아질 수 있다. 예를 들어, 보조 데이터는 자아 차량의 전방에서 주행하고 있는 복수의 차량들로부터 수신될 수 있고, 보조 데이터는 차량들이 자율 주행 모드에서 인계 위치를 통과할 수 있는지 여부를 나타내는 전방 차량의 상태 정보를 포함한다. 상기 상태 정보는 또한, 아래에서 더 자세히 설명되는 바와 같이, 환경 데이터가 다른 차량으로부터 부분적으로 수신될 때 환경 데이터에 포함될 수 있다.

본 발명의 현저한 효과 중 하나는, 수신된 보조 데이터 덕분에 자아 차량이 운전자에게 제어권을 인계할 필요가 없이 자율 주행 상태를 유지할 수 있는 것이다. 이것은 운전자가 충분히 준비되지 않은 상황에서 운전자가 제어권을 인계하도록 요구되는 확률을 줄이는 데 도움을 준다. 따라서, 자율 주행의 안정성이 향상된다. 또한, 운전자는 제어권의 전이를 예상하도록 요구되는 대신 다른 업무에 더 집중할 수 있으므로 자율 주행 모드에 의하여 더 지원을 받을 수 있다.

다른 효과는 선행 차량으로부터 보조 데이터를 수신하는 경우, 효율적으로 자아 차량을 위해 적어도 두 개의 데이터 소스가 이용 가능하다는 데 있다. 이것은 자율 주행을 위해 사용되는 정보의 정확성을 향상시킨다. 결과적으로, 자아 차량의 센서 시스템의 선서들이 더 저렴하게 구현될 수 있다.

본 발명의 추가 실시예는 도면을 참조하여 추가적인 종속항 및 이어지는 설명의 대상이다.

실시예에 따르면, 인계 조건의 존재는 센서 데이터를 기초하여 판단되고, 선행 차량에 데이터 통신을 수립하는 단계는 차량의 통신 인터페이스와 선행 차량의 통신 인터페이스 사이의 직접 데이터 링크를 수립하는 단계를 포함한다. 이 실시예에 따르면, 인계 조건의 존재가 환경 데이터의 일부로서 센서 데이터로부터 직접 얻어진다. 예를 들어, 차량의 전방 영역에서 도로 표시가 누락되었거나 이와 유사한 것이 검출될 수 있다. 선행 차량으로부터 제1보조 데이터를 수신하기 위하여, 직접적인 차량-대-차량 통신이 수립된다. 이는 자아 차량의 근접한 주변에 있는 차량이 선행 차량으로 기능할 수 있어 높은 데이터 전송율이 가능하고, 이에 따라 제1자율 주행 모드에서 제2자율 주행 모드로 빠른 전환이 유리하게 달성될 수 있는 경우 특히 유리하다.

다른 실시예에 따르면, 환경 데이터는, 예를 들어 통신 인터페이스를 통하여 차량이 연결된 데이터 네트워크를 통하여 수신된 제2보조 데이터를 더 포함하고, 제2보조 데이터는 선행 차량을 포함하는 다른 차량들에 의하여 데이터 네트워크에 제공되며, 인계 조건의 존재는 제2보조 데이터에 기초하여 판단된다. 이 실시예에 따르면, 센서 데이터에 추가하여 환경 데이터는 데이터, 예를 들어 자아 차량의 주변의 다른 차량들에 의하여 제공된 상태 정보를 더 포함하며, 다른 차량들은 이 데이터를 데이터 클라우드에 업로드한다. 제어기 장치는 데이터 클라우드에 연결되고, 클라우드로부터 제2보조 데이터로 상기 데이터를 다운로드한다. 상기 상태 정보는 자아 차량 전방의 차량이 선행 차량이 될 후보인지 여부를 판단하기 위하여 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 안개 또는 자아 차량의 센서 시스템에 의하여 다루어질 수 없는 다른 조건이 존재하는지 여부가 자아 차량 전방의 차량의 센서 데이터로부터 판단될 수 있다. 이와 관련하여, 인계 조건의 존재를 판단하는 단계는 자아 차량 전방에서 주행하는 적어도 하나의 차량의 수신된 센서 데이터를 자아 차량의 센서 시스템의 경계 조건 데이터와 비교하고, 수신된 센서 데이터가 경계 조건 데이터를 넘어설 때 인계 조건의 존재를 판단하는 단계를 포함할 수 있다. 제2보조 데이터가 다른 차량의 전처리된 데이터(pre-processed data), 예를 들어 특정 타입의 차량을 위한 인계 조건의 존재를 나타내는 상태 정보를 포함하는 것도 또한 가능하다. 이 실시예의 장점은 인계 조건이 보다 빨리 검출될 수 있는 것이다.

추가 실시예에 따르면, 선행 차량에 데이터 통신을 수립하는 단계는 차량의 통신 인터페이스와 선행 차량의 통신 인터페이스 사이에 직접 데이터 링크를 수립하는 단계를 포함한다. 앞에서 이미 설명한 바와 같이, 그것에 의하여 높은 데이터 전송율이 유리하게도 달성될 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 선행 차량에 데이터 통신을 수립하는 단계는 데이터 네트워크를 통하여 자아 차량의 통신 인터페이스와 선행 차량의 통신 인터페이스 사이에 데이터 링크를 수립하는 단계를 포함한다. 이 실시예에 따르면, 자아 차량과 선행 차량 사이에 데이터 전송이 클라우드 기반으로 실현된다. 이것은 선행 차량과 자아 차량이 통신 가능한 거리를 유리하게도 증가시킨다.

추가 실시예에 따르면, 상기 방법은 환경 데이터에 기초하여 선행 차량을 따라잡기 위한 자아 차량의 추적 궤도, 예를 들어 선행 차량에 미리 설정된 거리까지 접근하기 위한 궤도를 계획하는 단계와, 제1보조 데이터로서 수신한 선행 차량의 계획된 궤도와 상기 계획된 추적 궤도에 기초하여 자아 차량이 인계 위치에 도달하기 전에 선행 차량을 따라 잡을 것으로 예상되는 캐치 업 위치(catch up location)에 자아 차량이 도달할 것인지 여부를 판단하는 단계를 포함하고, 인계 위치에 도달하기 전에 자아 차량이 캐치 업 위치에 도달할 것으로 판단되면 자아 차량은 단지 제2자율 주행 모드에서 작동된다. 이 실시예의 아이디어는 제1단계에서 인계 위치에 도달하기 전에 선행 차량에 도달할 수 있는지 여부를 확인하고, 제2단계에서 선행 차량에 실질적으로 도달할 수 있을 때 자아 차량을 제2자율 주행 모드에서 작동시키는 것이다. 이것에 의하여, 가능한 불안전한 조건 하에서 제2자율 주행 모드가 활성화되는 것을 피할 수 있다. 이것은 자율 주행 모드에서의 안전성을 더 증가시킨다. 또한, 운전자가 제어권을 인계할 필요가 있는지 여부가 보다 일찍, 특히 인계 위치에 도달하기 전에 판단될 수 있다.

이 실시예에 따르면, 제어기 장치는 선행 차량의 계획된 궤도로서 제1보조 데이터에 포함된 선행 차량의 현재 위치, 속도 및 이동 방향과 같은 동적 데이터의 분석을 수행한다. 제어기 장치는 자아 차량이 인계 위치에 도달하기 전에 특정 거리까지 선행 차량에 접근할 수 있도록 자아 차량을 위한 궤도가 교통 혼잡, 속도 한계, 센서 기능 등과 같은 주어진 경계 조건 하에서 계획될 수 있는지 여부를 더 확인한다.

선택적으로, 자아 차량이 인계 위치에 도달하기 전에 캐치 업 위치에 도달할 것으로 판단된 경우 및 자아 차량이 실제로 선행 차량을 따라 잡은 경우 차량은 단지 제2자율 주행 모드에서 작동된다.

하나의 실시예에 따르면, 제어기 장치는 차량이 인계 위치에 도달하기 전에 캐치 업 위치에 도달할 수 없는 것으로 판단될 때 경고 제어 신호를 생성한다. 경고 제어 신호는 경고 장치가 경고 신호, 예를 들어 운전자가 차량의 제어권을 인계하는 것이 요구될 것이라고 운전자에게 경고하기 위해 제공된 시각, 청각, 광학, 또는 촉각 신호를 생성하도록 할 수 있다. 이것에 의하여, 운전자는 유리하게도 제어권을 인계해야 하기 전의 좋은 시점에 준비하는 것이 허용된다.

추가 실시예에 따르면, 제1보조 데이터는 선행 차량의 센서 데이터, 선행 차량의 속도 데이터, 선행 차량의 가속도 데이터, 그리고 선행 차량의 작동 모드를 나타내는 상태 정보 중 하나 이상을 포함한다. 속도 데이터와 가속도 데이터는 또한 선행 차량의 실제 또는 계획된 궤도를 나타내는 데이터의 일부를 형성할 수 있다.

장치에 대하여 여기에서 설명된 특징들은 또한 방법에 대하여 개시되고, 그 역도 마찬가지다.

본 발명 및 그 장점에 대한 보다 완전한 이해를 위하여, 첨부된 도면과 연계한 이어지는 설명을 참조한다. 본 발명은 개략적인 도면에 특정된 실시예들을 이용하여 아래에서 보다 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 방법에 의하여 자아 차량이 작동되는 도로의 개략적인 평면도를 보여준다.
도 2는 이후 시점에서 도 1의 상황을 보여준다.
도 3은 이후 시점에서 도 2의 상황을 보여준다.
도 4는 본 발명의 추가 실시예에 따른 방법에 의하여 자아 차량이 작동되는 도로의 개략적인 평면도를 보여준다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자아 차량의 기능적 블록도를 보여준다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 방법의 흐름도를 보여준다.
다르게 나타내지 않는 한, 도면의 유사한 참조 번호 또는 부호는 유사한 요소를 나타낸다.

도 1은 제1차량(100)과 제2차량(200)이 건설 현장 영역(A)에 접근하고 있는 상황을 예시적으로 보여준다. 제1차량(100)과 제2차량(200)은 제1자율 주행 모드에서 작동된다. 제1자율 주행 모드에서, 차량들(100, 200)은 각 차량(100, 200)의 센서 시스템(2)에 의하여 검출된 센서 데이터(S)에 기초하여 작동된다. 이러한 상황에서, 제1차량(100)은 건설 현장 영역(A) 주위에서 조종하기 위해 제1자율 주행 모드를 유지할 수 없을 수 있다. 이는 운전자가 제1차량(100)을 제어 또는 조종하는 것을 허용하도록 제1자율 주행 모드를 중단하는 것을 요구할 수 있다. 다른 한편으로, 제2차량(200)은 건설 현장 영역(A) 주위에서 제1자율 주행 모드로 조종할 수 있을 수 있다. 본 발명의 아이디어 중 하나는, 아래에서 더 자세히 설명되는 바와 같이, 제2주행 모드에서 제1차량(100)이 제2차량(200)을 따르는 것을 허용하도록 제1차량(100)과 제2차량(200) 사이에 데이터 통신을 수립함으로써 이 상황을 해결하는 것이다.

도 5는 제1차량(100)의 기능적 블록도를 예시적으로 보여준다. 이하에서 차량(100) 또는 자아 차량(100)으로 또한 언급되는 제1차량(100)은 제어기 장치(1), 센서 시스템(2), 통신 인터페이스(3), 그리고 제어 액츄에이터 시스템(4)을 포함한다. 또한, 선택적인 경고 장치(5)가 제1차량(100) 내에 제공될 수 있다.

제어기 장치(1)는 프로세싱 유닛(11)과 데이터 저장 유닛(12)을 포함한다. 프로세싱 유닛(11)은, 예를 들어 전기 또는 전자기 신호의 형태로 제어 신호 또는 명령(C)을 생성하도록 되어 있다. 프로세싱 유닛(11)은 하나 이상의 CPU, FPGA(field programmable gate array), ASIC(application specific integrated circuit), 또는 유사한 전자 신호 처리 장치를 포함할 수 있다. 데이터 저장 유닛(12)은 하드 드라이브, 플래쉬 드라이브, CD, DVD, 블루레이 디스크, 또는 유사한 것과 같이 비휘발성 데이터 저장 매체이다. 데이터 저장 유닛(12)은 프로세싱 유닛(11)에 의하여 판독된다. 선택적으로, 프로세싱 유닛(11)은 또한 데이터를 데이터 저장 유닛(12)에 기록할 수 있다. 일반적으로, 데이터 저장 유닛(12)은 프로세싱 유닛(11)에 의하여 실행될 수 있고 프로세싱 유닛(11)이 명령 신호(C)를 생성하도록 야기하는 소프트웨어 프로그램을 저장할 수 있다.

센서 시스템(2)은 복수의 센서들(20), 예를 들어 레이더(radar) 또는 라이더(lidar) 센서와 같은 거리 센서, 카메라와 같은 광학 센서, 속도 센서, 가속도 센서, GPS 센서와 같은 위치 센서 등을 포함할 수 있다. 센서(20)는 다양한 물리량을 포착하고 이러한 물리량을 나타내는 센서 신호(S)를 생성한다. 일반적으로, 센서 신호(S)는 적어도 도로 표시(R1, R2)에 의하여 나타나는 도로변에 대한 자아 차량(100)의 거리, 주위의 다른 물체에 대한 자아 차량(100)의 거리, 그리고 자아 차량(100)의 실제 속도를 포함할 수 있다. 센서 시스템(2)의 센서(20)는 센서 데이터(S)를 제어기 장치(1)에 제공하기 위하여 제어기 장치(1)에 연결된다. 버스 시스템, 예를 들어 캔-버스(CAN-Bus) 시스템을 통하여 센서(20)와 제어기 장치(1) 사이에 와이어 바운드 연결(wire bound connection)이 실현될 수 있다.

자아 차량(100)의 통신 인터페이스(3)는 자아 차량(100)과 다른 차량(200, 300) 사이의 데이터 교환을 위해 제공된다. 특히, 통신 인터페이스(3)는 무선 데이터 교환을 위해 구성되며, 예를 들어 WIFI 인터페이스일 수 있다. 통신 인터페이스(3)는 수신된 신호(E1, E2)를 제어기 장치(1)에 제공하고, 선택적으로 제어기 장치(1)에 의하여 생성된 신호를 전송하기 위하여 제어기 장치(1)에 연결된다.

제어기 액츄에이터 시스템(4)은 차량을 조종하고 작동하기 위한 복수의 액츄에이터(40)를 포함한다. 도 5에서 단지 블록으로 상징적으로 도시된 액츄에이터(40)는 예를 들어 브레이크 시스템, 추진 엔진, 조향축(steering column) 등을 포함할 수 있다. 액츄에이터 시스템(4)은 예를 들어 캔-버스 시스템과 같은 버스 시스템을 통하거나 데이터 통신을 허용하는 다른 적절한 방식으로 제어기 장치(1)에 연결된다.

선택적인 경고 장치(5)는 경고등, 스피커, 또는 시각적, 음향적, 및/또는 촉각적 경고 신호를 생성하도록 된 임의의 다른 장치에 의하여 구현될 수 있다. 경고 장치(5)는, 예를 들어 와이어 바운드 데이터 통신을 통하여 제어 장치(1)에 연결된다.

제1자율 주행 모드에서, 제어기 장치(1)는 센서 시스템(2)에 의하여 제공된 센서 데이터(S)에 기초하여 명령 신호(C)를 생성한다. 명령 신호(C)는 액츄에이터 시스템(4)의 액츄에이터(40)가 차량(100)을 원하는 방식으로, 특히 차량(100)이 계획된, 미리 정의된 궤도 또는 경로를 따르도록 차량(100)을 작동시키도록 한다.

도 5에 개략적으로 도시된 바와 같이, 차량(100)을 조종하기 위하여 차량(100)의 운전자가 액츄에이터 시스템(4)의 액츄에이터(40)를 수동으로 제어하는 것을 허용하는 수동 제어 인터페이스(6)를 차량(100)은 포함한다. 도 5에서 스위치(61)로 상징적으로 나타내는 바와 같이, 제어기 장치(1)는, 예를 들어 센서 데이터(S)에 기초하여 차량(100)이 제어기 장치(1)에 의하여 제어되는 것을 더 이상 허용할 수 없는 조건이 일어났을 때 액츄에이터 시스템(4)의 제어권을 운전자에게 인계할 수 있다. 일반적으로, 이 조건은 이하에서 인계 조건으로 언급된다. 인계 조건은, 예를 들어 센서 데이터(S)가 제1자율 주행 모드를 유지하기 위해 필요한 미리 설정된 범위를 넘어설 때 충족될 수 있다. 예를 들어, 도 1의 상황에서 제1차량(100)의 하나 이상의 센서(20)가 차량(100)에 대한 각각의 측면 거리에서 차량(100) 앞에 두 개의 도로 표시(R1, R2)가 존재함을 검출한다. 이것에 의하여, 상충되는 센서 신호(S)가 생성되고, 이에 따라 미리 설정된 범위를 초과한다.

이하에서, 도 5의 차량을 참고함으로써 자율 주행 차량(100)을 작동시키기 위한 방법(M)이 설명된다. 특히, 제어기 장치(1)의 데이터 저장 매체(12)는 제어기 장치(1)의 데이터 처리 유닛(11)이 상기 방법(M)을 수행하도록 하는 소프트웨어를 저장할 수 있다. 도 6은 상기 방법의 흐름도를 예시적으로 보여 준다.

방법(M)의 M1 단계에서, 차량(100)은 앞에서 기재한 바와 같이 센서 시스템(2)에 의해 포착된 센서 데이터(S)에 기초하여 제어기 장치(1)에 의하여 제1자율 주행 모드에서 작동된다.

M2 단계에서, 제어기 장치(1)는 환경 데이터(E)로부터 자아 차량(100)의 전방에 인계 위치에서, 즉 차량(100)의 계획된 궤도 내에서 인계 조건의 존재를 결정한다. 환경 데이터(E)는 적어도 센서 데이터(S)를 포함하고, 이에 따라 자아 차량(100) 그 자체에 의하여 제공될 수 있다. 선택적으로, 인계 조건의 존재는 단지 센서 데이터(S)에 기초하여 결정된다. 또한 선택적으로, 환경 데이터는 통신 인터페이스(3)를 통하여 수신된 데이터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 환경 데이터(E)는 자아 차량(100) 주위의 다른 차량(200, 300)의 데이터를 포함하는 제2보조 데이터(E2)를 더 포함할 수 있다. 도 4에서 클라우드로 상징적으로 나타내는 바와 같이, 제2보조 데이터(E2)는 통신 인터페이스(3)에 의하여 차량(100)이 연결된 데이터 네트워크(9)를 통하여 수신될 수 있다. 제2보조 데이터(E2)는 다른 차량(200, 300)의 센서의 센서 데이터, 날씨 상태, 거리 상태 등에 대한 데이터를 포함할 수 있다. 제2보조 데이터(E2)는 또한 "차선 표시 부재", "안개 존재", "도로 공사 존재", "사고 존재" 및 유사한 것과 같은 명시적 통지를 포함할 수 있고 명시적 통지로서 제공될 수 있다. 또한, 제2보조 데이터(E2)는 다른 차량(200, 300)의 주행 모드, 즉 "자율 주행 모드" 또는 "수동 주행 모드"를 나타내는 상태 정보를 포함할 수 있다. 다른 차량(200, 300)은 이러한 데이터를 데이터 네트워크(9)에 업로드하거나 공급한다. 이 경우, 제어기 장치(1)는 추가적으로 또는 대안적으로 제2환경 데이터(E2)를 사용하여 차량의 전방에 인계 조건의 존재를 결정한다. 예를 들어, 제어기 장치(1)는 제2차량(200)의 센서 시스템에 의하여 제공된 데이터를 센서 시스템(2)의 센서(20)를 위한 작동 한계를 나타내는 센서 경계 데이터와 비교하여 센서 시스템(2)의 센서(20)가 제1자율 주행 모드를 유지하기 위하여 요구되는 센서 데이터(S)를 제공할 수 있는지 여부를 결정한다. 제어기 장치(1)는 또한 센서 또는 제어기 경계 조건으로 수신된 통지를 확인할 수 있다.

도 6에서 "-" 기호에 의하여 가리키는 바와 같이, 인계 조건의 존재가 결정되지 않으면, 자아 차량(100)은 제1자율 주행 모드에서 계속 작동된다. 도 6에서 "+" 기호에 의하여 가리키는 바와 같이, 인계 조건의 존재가 앞에서 설명한 바와 같이 결정되면, 방법은 M3 단계로 진행한다.

M3 단계에서, 제2차량(200)에 대한 데이터 통신이 수립된다. 제2차량(200)은 인계 위치를 포함하는 선행 궤도를 따라 주행하기 위해 자율 주행 모드에서 작동되는 선행 차량(200)을 형성한다. 데이터 통신은, 도 1 내지 3에 나타낸 바와 같이, 자아 차량(100)의 통신 인터페이스(3)와 선행 차량(200)의 통신 인터페이스(203) 사이에서 직접 단거리 데이터 통신으로 수립될 수 있다. 대안적으로, 선행 차량(200)에 데이터 통신을 수립하는 단계(M3)는, 도 4에서 개략적으로 도시된 바와 같이, 데이터 네트워크(9)를 통해서 차량(100)의 통신 인터페이스(3)와 선행 차량(200)의 통신 인터페이스(203) 사이의 데이터 링크를 수립하는 것을 포함할 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 데이터 통신을 수립하는 단계(M3)는 자아 차량(100) 주변에서 주행중인 다른 차량(200, 300)을 자아 차량(100)이 검색하는 단계(M3.1)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이 단계(M3.1)는 다른 차량(200, 300)으로부터 직접 또는 앞에서 설명한 바와 같이 데이터 네트워크(9)를 통하여 다른 차량(200, 300)의 위치 신호를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. M3.2 단계에서, 자아 차량은 다른 차량(200, 300) 중 하나 이상이 자아 차량(100)의 전방에서 주행하고 있는지 여부를 결정하고, 이에 따라 선행 차량이 될 잠재적인 후보를 형성한다. 자아 차량(100)의 전방에서 주행중인 차량(200, 300)의 하나가 선행 차량이 되기 위한 잠재적 후보인지 여부는, 예를 들어 각 차량(200, 300)의 "자율 주행 모드" 또는 "수동 주행 모드"와 같은 주행 모드를 알려주는 상태 정보로부터 결정될 수 있다. 자율 주행 모드에서 인계 위치를 통과할 수 있는 차량만이 선행 차량이 될 수 있다. 도 6의 "-" 기호에 의하여 나타내는 바와 같이, M3.2 단계에서 어떤 다른 차량(200, 300)도 자아 차량(100)의 전방에서 주행하고 있지 않다고 판단되면, 상기 방법은 M7 단계로 진행하고, M7 단계에서 제어기 장치(1)는 운전자에게 제어권을 인계하도록, 즉 차량(100)을 수동 주행 모드에서 작동시키도록 트리거를 제어하여 도 5의 스위치(61)를 닫는다. 도 6의 "+" 기호에 의하여 나타내는 바와 같이 M3.2 단계에서 다른 차량(200, 300) 중에 선행 차량(200)이 될 잠재적인 후보가 검출되면, 상기 방법은 M3.3 단계로 진행한다. M3.3 단계에서, 잠재적인 선행 차량(200)이 인계 위치를 통과할 때 자율 주행 모드를 유지할 수 있는지 여부가 결정된다. 예를 들어, 이는 잠재적인 선행 차량(200)이 인계 위치를 통과할 때 자율 주행 모드를 유지할 수 있는지 또는 아닌지 여부를 가리키는 상태 정보의 형태로 잠재적인 선행 차량(200)으로부터 수신된 제1보조 데이터(E1)를 포함하는 환경 데이터(E)로부터 결정될 수 있다. 도 6에서 "+" 기호에 의하여 나타내는 바와 같이, 잠재적인 선행 차량(200)이 인계 위치를 통과할 때 자율 주행 모드를 유지할 수 있는 것으로 판단되면, 상기 방법은 선택적인 M4 단계로 진행한다. 도 6의 "-" 기호에 의하여 나타내는 바와 같이, 잠재적인 선행 차량(200)이 인계 위치를 통과할 때 자율 주행 모드를 유지할 수 없는 것으로 판단되면, 상기 방법은 앞에서 설명한 바와 같은 M7 단계로 진행한다.

M8 단계는 M7 단계에 후속하며, M8 단계에서 제어기 장치(1)는 운전자가 수동 제어 인터페이스(6)를 통하여 액츄에이터 시스템(4)을 제어함으로써 차량(100)의 제어권을 실제로 인계 받았는지 여부를 결정한다. 도 6에서 "+" 기호에 의하여 나타내는 바와 같이, 운전자가 차량(100)의 제어권을 실제로 인계 받은 것으로 제어기 장치(1)가 판단하면, 차량(100)은 도 6의 M9 단계에 의하여 나타나는 바와 같이 수동 주행 모드에서 작동된다. 도 6의 "-" 기호에 의하여 나타내는 바와 같이, 예를 들어 미리 설정된 시간 내에 운전자가 차량(100)의 제어권을 인계 받지 않은 것으로 제어기 장치(1)가 판단하면, 상기 방법(M)은 M10 단계로 진행한다. M10 단계에서 제어기 장치(1)는 액츄에이터 시스템(4)이 차량(100)을 멈추도록 하는 제어 명령(C)을 생성한다.

선택적인 M4 단계에서, 환경 데이터(E)에 기초하여 선행 차량(200)을 따라가기 위한 차량(100)의 추적 궤도가 계획된다. 이 단계에서, 제어기 장치(1)는 자아 차량(100)이 따라가야 하는 기하학적 경로와, 자아 차량(100)이 기하학적 경로를 따라 주행해야 하는 주행 속도를 포함하는 추적 궤도를 생성한다.

추가 선택적인 M5 단계에서, 제어기 장치(1)는, 제1보조 데이터(E1)로서 수신한 선행 차량(200)의 계획된 궤도와 자아 차량(100)의 계획된 추적 궤도에 기초하여, 인계 위치에 도달하기 전에 차량(100)이 선행 차량(200)을 따라 잡을 것으로 예측되는 캐치 업 위치(catch up location)에 도달할 것인지 여부를 판단한다. 캐치 업 위치는 자아 차량(100)이 그의 계획된 궤도를 따라갈 때 선행 차량(200)에 미리 설정된 거리까지 접근한 자아 차량(100)의 위치에 의하여 정의될 수 있다. 즉, M5 단계에서 자아 차량(100)이, 그의 계획된 궤도를 따라갈 때, 인계 위치에 도달하기 전에 선행 차량(200)에 특정 거리까지 접근할 수 있는지 여부가 판단된다. 도 6의 "-" 기호에 의하여 나타내는 바와 같이, 자아 차량(100)이 선행 차량(200)에 특정 거리까지 접근할 수 없는 것으로 판단되면, 상기 방법(M)은 앞에서 설명한 바와 같은 M7 단계로 진행한다. 선택적으로, M7 단계로 진행하기 전에, 제어기 장치(1)는, 차량(100)이 인계 위치에 도달하기 전에 캐치 업 위치에 도달하지 못할 것으로 판단될 때, 경고 장치(5)가 경고 신호(W)를 생성하도록 하는 경고 제어 신호(W)(M5.1 단계)를 생성할 수 있다. 일반적으로, 경고 제어 신호(W)는 M7 단계에 진입하기 전에, 예를 들어 M3.3 단계와 M3.2 단계 이후에 생성될 수 있다. 도 6에서 "+" 기호에 의하여 나타내는 바와 같이, 자아 차량(100)이 선행 차량(200)에 특정 거리까지 접근할 수 있는 것으로 판단되면, 상기 방법(M)은 M6 단계로 진행한다.

M6 단계에서, 자아 차량(100)은 선행 차량(200)에 의하여 제공되는 제1보조 데이터(E1)에 적어도 부분적으로 기초하여 제2자율 주행 모드에서 작동된다. 제2자율 주행 모드에서, 자아 차량(100)은 선행 차량의 현재 및/또는 계획된 선행 궤도를 포함하는 제1보조 데이터(E1)를 수신한다. 예를 들어, 제1보조 데이터는 또한 선행 차량(200)의 센서에 의하여 포획된 센서 데이터 및/또는 선행 차량(200)의 현재 및 계획된 속도 및/또는 현재 및 계획된 가속도를 포함할 수 있다. 즉, 제2자율 주행 모드에서, 제어기 장치(1)의 프로세싱 유닛(11)은, 예를 들어 자아 차량(100)의 센서 시스템(2)의 센서(20)에 의하여 제공된 센서 데이터에 추가로 적어도 부분적으로 선행 차량(200)에 의하여 제공된 데이터를 이용하여 제어 명령(C)을 생성한다.

도 1의 상황에서, 자아 차량(100)은, 앞에서 설명한 바와 같이 선행 차량(200)과 데이터 통신을 수립한 후에, 선행 차량(200)으로부터 제1보조 데이터(E1)를 수신한다. 도 1의 예에서, 제1보조 데이터(E1)는 선행 차량(200)의 통신 인터페이스(203)에서 자아 차량(100)의 통신 인터페이스(3)로 직접 전송된다. 도 4의 예에서, 제1보조 데이터(E1)는 선행 차량(200)의 통신 인터페이스(203)를 통하여 데이터 네트워크 또는 클라우드(9)에 업로드되고, 자아 차량(100)은 그의 통신 인터페이스(3)를 통하여 데이터 네트워크(9)로부터 데이터(E1)를 수신한다.

도 1에서 화살표(P1)에 의하여 나타내는 바와 같이, 선행 차량(200)은 자율주행 모드에서 작동되어 인계 위치를 포함하는 선행 궤도를 따라서 주행한다. 도 1의 예에서, 인계 위치는 제2도로 표시(R2)의 시작으로 결정될 수 있고 선행 차량(200)은 계획된 선행 궤도를 따름으로써 제2도로 표시(R2)의 포획된 위치에 기초하여 건설 현장 영역(A) 주위에서 조종하기 위해 자율적으로 조종된다.

도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 자아 차량(100)은 제1보조 데이터(E1), 즉 제어기 장치(1)가 자아 차량(100)을 제어하고 조종하기 위하여 사용하는 선행 차량(200)의 선행 궤도를 자아 차량(100)이 수신하므로, 자아 차량(100)은 제2자율 주행 모드에서 선행 차량(200)을 따라갈 수 있다. 도 2 및 3에서 화살표(P2)에 의하여 나타내는 바와 같이, 자아 차량(100)은 제2자율 주행 모드에서 선행 궤도를 따라 선행 차량(200)을 따라간다.

선택적으로, 상기 방법은 M11 단계로 더 진행할 수 있고, M11 단계에서 제어기 장치(1)는 인계 위치를 통과하였는지 여부, 또는 일반적으로 센서 데이터가 자아 차량이 제1자율 주행 모드에서 작동하는 것을 허용하는지 여부를 결정한다. 도 6에서 "+" 기호에 의하여 나타내는 바와 같이 이 결정이 긍정적이면, 자아 차량(100)은 다시 제1자율 주행 모드에서 작동(M1 단계)되도록 제어된다. 도 6에서 "-" 기호에 의하여 나타내는 바와 같이 M11 단계에서 결정이 부정적이면, 자아 차량(100)은 제2자율 주행 모드에서 계속하여 작동된다(M6 단계).

본 발명은 실시예들을 참조하여 상세히 설명된다. 그러나, 이들 실시예에 대한 수정이 본 발명의 원리 및 중심 아이디어, 청구항에 정의된 발명의 범위, 그리고 그 균등물을 벗어나지 않고 이루어질 수 있음을 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 인식될 수 있을 것이다.

1: 제어기 장치 2: 센서 시스템
3: 자아 차량의 통신 인터페이스 4: 제어 액츄에이터 시스템
5: 경고 장치 6: 수동 제어 인터페이스
9: 데이터 네트워크 11: 데이터 프로세싱 유닛
12: 데이터 저장 매체 20: 센서
100: 자아 차량 200: 선행 차량
203: 선행 차량의 통신 인터페이스 300: 다른 차량
A: 건설 현장 영역 C: 제어 명령
E: 환경 데이터 E1: 제1보조 데이터
E2: 제2보조 데이터 M: 방법
M1-M11: 방법 단계들 R1, R2: 도로 표시
S: 센서 데이터 W: 경고 신호

Claims

자율 주행 차량(100)을 작동시키기 위한 방법(M)에 있어서,
차량(100)의 센서 시스템(2)에 의하여 포획된 센서 데이터(S)에 기초하여 제어기 장치(1)에 의하여 차량(100)을 제1자율 주행 모드에서 작동시키는 단계(M1);
적어도 센서 데이터(S)를 포함하는 환경 데이터(E)로부터 차량(100)의 계획된 궤도 내에서 인계 위치에서 인계 조건의 존재를 판단하는 단계(M2);
인계 위치를 포함하는 선행 궤도를 따라 주행하기 위하여 자율 주행 모드에서 작동하고 있는 선행 차량(200)에 데이터 통신을 수립하는 단계(M3); 그리고
선행 차량(200)에 의하여 제공된, 선행 궤도를 포함하는 제1보조 데이터(E1)에 적어도 부분적으로 기초하여 제2자율 주행 모드에서 차량(100)을 작동시키는 단계(M6)
를 포함하는 방법(M).
제1항에 있어서,
인계 조건의 존재는 센서 데이터(S)에 기초하여 판단되고(M2),
선행 차량(200)에 데이터 통신을 수립하는 단계(M3)는 차량(100)의 통신 인터페이스(3)와 선행 차량(200)의 통신 인터페이스(203) 사이에 직접 데이터 링크를 수립하는 것을 포함하는 방법(M).
제1항에 있어서,
환경 데이터(E)는 차량(100)이 연결된 데이터 네트워크(9)를 통하여 수신된 제2보조 데이터(E2)를 더 포함하고,
제2보조 데이터(E2)는 선행 차량(200)을 포함하는 다른 차량(300)에 의하여 데이터 네트워크(9)에 공급되고,
인계 조건의 존재는 제2보조 데이터(E2)에 기초하여 판단되는 방법(M).
제3항에 있어서,
선행 차량(200)에 데이터 통신을 수립하는 단계(M3)는 차량(100)의 통신 인터페이스(3)와 선행 차량(200)의 통신 인터페이스(203) 사이에 직접 데이터 링크를 수립하는 것을 포함하는 방법(M).
제3항에 있어서,
선행 차량(200)에 데이터 통신을 수립하는 단계(M3)는 차량(100)의 통신 인터페이스(3)와 선행 차량(200)의 통신 인터페이스(203) 사이에 데이터 네트워크(9)를 통하여 데이터 링크를 수립하는 것을 포함하는 방법(M).
제1항에 있어서,
환경 데이터(E)에 기초하여, 선행 차량(200)을 따라 잡을 차량(100)의 추적 궤도를 계획하는 단계(M4); 그리고
제1보조 데이터(E1)로서 수신된 선행 차량(200)의 계획된 궤도와, 상기 계획된 추적 궤도에 기초하여, 차량(100)이 인계 위치에 도달하기 전에 선행 차량(200)을 따라 잡을 것으로 예상되는 캐치 업 위치에 차량(100)이 도달할 것인지 여부를 판단하는 단계(M5)
를 더 포함하고,
차량(100)이 인계 위치에 도달하기 전에 캐치 업 위치에 도달할 것으로 판단되면, 차량(100)은 제2자율 주행 모드에서 작동되는 방법(M).
제6항에 있어서,
제어기 장치(1)는 차량(100)이 인계 위치에 도달하기 전에 캐치 업 위치에 도달하지 못할 것으로 판단되면 경고 제어 신호(W)를 생성하는 방법(M).
제1항에 있어서,
제1보조 데이터(E1)는 선행 차량(200)의 센서 데이터, 선행 차량(200)의 속도 데이터, 선행 차량(200)의 가속도 데이터, 그리고 선행 차량(200)의 작동 모드를 가리키는 상태 정보 중 하나 이상을 포함하는 방법(M).
차량(100)을 자율로 작동시키기 위한 제어기 장치(1)에 있어서,
데이터 프로세싱 유닛(11);
데이터 프로세싱 유닛(11)에 의하여 판독 가능한 비휘발성 데이터 저장 매체(12)
를 포함하며,
데이터 저장 매체(12)는 데이터 프로세싱 유닛(11)이 제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 따른 방법을 수행하도록 되어 있는 소프트웨어를 저장하는 제어기 장치(1).
제9항에 따른 제어기 장치(1)를 포함하는 차량(100).