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KR20210114689A - 차량 및 그 제어 방법 - Google Patents

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KR20210114689A
KR20210114689A KR1020200030100A KR20200030100A KR20210114689A KR 20210114689 A KR20210114689 A KR 20210114689A KR 1020200030100 A KR1020200030100 A KR 1020200030100A KR 20200030100 A KR20200030100 A KR 20200030100A KR 20210114689 A KR20210114689 A KR 20210114689A
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KR
South Korea
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vehicle
distance
inter
surrounding
speed
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Pending
Application number
KR1020200030100A
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English (en)
Inventor
백현우
Original Assignee
주식회사 만도
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 주식회사 만도 filed Critical 주식회사 만도
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Priority to US17/197,173 priority patent/US12097854B2/en
Publication of KR20210114689A publication Critical patent/KR20210114689A/ko
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Abstract

본 발명은 차량 및 그 제어 방법을 제안한다. 일 측면에 의한 차량은, 운전자 설정 거리를 입력 받는 입력부; 차량의 자차 속도 및 차량 주변의 적어도 하나의 주변 차량의 주행 정보를 검출하는 센서부; 및 상기 운전자 설정 거리 및 상기 자차 속도를 이용하여 목표 차간 거리를 산출하고, 상기 적어도 하나의 주변 차량의 주행 정보를 이용하여 상기 산출된 목표 차간 거리를 가변하는 제어부;를 포함한다.

Description

차량 및 그 제어 방법{VEHICLE AND METHOD OF CONTROLLING THE SAME}
본 발명은 자율 주행을 수행하는 차량 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
최근 운전자 부주의로 발생하는 사고를 방지하기 위하여 운전자에게 차량의 주행 정보를 전달해주고 또한 운전자의 편의를 위한 자율 주행을 위해 다양한 운전자 보조 시스템(ADAS: Advanced Driver Assistance Systems)이 개발되고 있다.
이러한 운전자 보조 시스템 중 하나인 적응형 정속 주행 시스템(ACC: Adaptive Cruise Control)은 운전자가 원하는 속도를 설정하면 운전자의 조작 없이 그 속도를 유지하면서 차량이 주행할 수 있도록 하는 시스템이다.
이러한 정속 주행 시스템(ACC)은 전방에 목표 제어 대상 차량이 없는 경우에는 운전자가 설정한 속도로 주행하도록 속도 제어를 하고, 목표 제어 대상 차량이 있는 경우에는 거리 측정 센서(예를 들어, 카메라, 레이더, 라이다 등)를 통해 목표 차간 거리를 유지하며 주행하도록 거리 제어를 수행한다.
정속 주행 시스템(ACC)이 적용되는 고속 도로나 자동차 전용 도로 상에는 나들목(interchange; IC), 분기점(junction; JC)과 같이 다른 도로와 합쳐지거나(합류 지점) 분기되는 지점(분기 지점)이 존재한다. 또한, 도로가 끝나는 지점(종료 지점)이 존재하며, 도로 공사가 있는 경우에는 차선이 줄어드는 병목 지점이 존재한다. 이러한 정체 구간에서는 차량들의 차선 변경이 매우 빈번하다. 즉, 차량 자체(자차)를 기준으로 볼 때 옆 차선의 주변 차량이 끼어드는 컷인(cut-in) 상황이 자주 발생한다.
따라서, 컷인 상황이 자주 발생하는 정체 구간에서는 과도한 목표 차간 거리로 인하여 교통 흐름을 방해할 수 있다.
일 측면은, 컷인 상황이 자주 발생하는 정체 구간에서 주변 차량의 주행 상황을 고려하여 목표 차간 거리를 가변할 수 있는 차량 및 그 제어 방법을 제공한다.
일 측면에 의한 차량은, 운전자 설정 거리를 입력 받는 입력부; 차량의 자차 속도 및 차량 주변의 적어도 하나의 주변 차량의 주행 정보를 검출하는 센서부; 및 상기 운전자 설정 거리 및 상기 자차 속도를 이용하여 목표 차간 거리를 산출하고, 상기 적어도 하나의 주변 차량의 주행 정보를 이용하여 상기 산출된 목표 차간 거리를 가변하는 제어부;를 포함한다.
상기 센서부는, 카메라, 레이더, 코너 레이더 중 적어도 하나를 이용하여 상기 적어도 하나의 주변 차량의 주행 정보를 검출한다.
상기 센서부는, 속도 센서를 이용하여 상기 차량의 자차 속도를 검출한다.
상기 제어부는, 상기 적어도 하나의 주변 차량의 주행 정보를 이용하여 상기 적어도 하나의 주변 차량이 존재하는가를 판단하고, 상기 주변 차량들의 개수를 확인한다.
상기 제어부는, 상기 주변 차량들의 개수와 상기 주변 차량들 각각의 차간 거리를 이용하여 차간 거리 평균값을 계산한다.
상기 제어부는, 상기 산출된 목표 차간 거리와 상기 계산된 차간 거리 평균값 중에서 최소값으로 상기 가변된 목표 차간 거리를 산출한다.
상기 제어부는, 상기 주변 차량들 각각의 차량 속도를 계산하고, 상기 계산된 차량 속도와 상기 자차 속도를 비교하여 상기 주변 차량들 각각의 속도차를 계산하고, 상기 계산된 주변 차량들 각각의 속도차를 이용하여 해당 주변 차량들을 목표 차간 거리 산출 대상으로 선정한다.
상기 제어부는, 상기 목표 차간 거리 산출 대상으로 선정된 해당 주변 차량들의 개수와 상기 해당 주변 차량들 각각의 차간 거리를 이용하여 차간 거리 평균값을 계산한다.
상기 제어부는, 상기 산출된 목표 차간 거리와 상기 계산된 차간 거리 평균값 중에서 최소값으로 상기 가변된 목표 차간 거리를 산출한다.
그리고, 다른 측면에 의한 차량의 제어 방법은, 운전자 설정 거리를 입력 받고; 차량의 자차 속도 및 차량 주변의 적어도 하나의 주변 차량의 주행 정보를 검출하고; 상기 운전자 설정 거리 및 상기 자차 속도를 이용하여 목표 차간 거리를 산출하고; 상기 적어도 하나의 주변 차량의 주행 정보를 이용하여 상기 적어도 하나의 주변 차량이 존재하는가를 판단하고; 상기 적어도 하나의 주변 차량이 존재하면, 상기 주변 차량들의 개수를 확인하고; 상기 주변 차량들의 개수와 상기 주변 차량들 각각의 차간 거리를 이용하여 차간 거리 평균값을 계산하고; 및 상기 산출된 목표 차간 거리와 상기 계산된 차간 거리 평균값 중에서 최소값으로 상기 목표 차간 거리를 가변하는 것;을 포함한다.
또한, 차량의 제어 방법은, 상기 주변 차량들 각각의 차량 속도를 계산하고; 상기 계산된 차량 속도와 상기 자차 속도를 비교하여 상기 주변 차량들 각각의 속도차를 계산하고; 및 상기 계산된 주변 차량들 각각의 속도차를 이용하여 해당 주변 차량들을 목표 차간 거리 산출 대상으로 선정하는 것;을 더 포함한다.
또한, 차량의 제어 방법은, 기 목표 차간 거리 산출 대상으로 선정된 해당 주변 차량들의 개수와 상기 해당 주변 차량들 각각의 차간 거리를 이용하여 차간 거리 평균값을 계산하는 것;을 더 포함한다.
또한, 차량의 제어 방법은, 상기 산출된 목표 차간 거리와 상기 계산된 차간 거리 평균값 중에서 최소값으로 상기 가변된 목표 차간 거리를 산출하는 것;을 더 포함한다.
일 측면에 의한 차량 및 그 제어 방법에 의하면, 컷인 상황이 자주 발생하는 정체 구간에서 주변 차량의 주행 상황을 고려하여 목표 차간 거리를 가변함으로써 교통 흐름을 방해하지 않으면서도 운전자의 주행 습관과 유사한 자율 주행을 구현할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 의한 차량의 구성도이다.
도 2은 일 실시예에 의한 차량의 제어 구성도이다.
도 3은 일 실시예에 의한 정체 구간의 주행 중 주변 차량의 컷인 상황을 예시한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 의한 차량의 제어 방법을 도시한 동작 순서도이다.
도 5는 도 4의 제어 방법에서 목표 차간 거리를 산출하기 위한 정체 구간을 예시한 도면이다.
도 6은 다른 실시예에 의한 차량의 제어 방법을 도시한 동작 순서도이다.
도 7은 도 6의 제어 방법에서 목표 차간 거리를 산출하기 위한 정체 구간을 예시한 도면이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시 예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 개시된 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시 예들 간에 중복되는 내용은 생략한다.
명세서에서 사용되는 '부, 모듈, 부재, 블록'이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시 예들에 따라 복수의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
단수의 표현은 문맥 상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참고하여 개시된 발명의 작용 원리 및 실시 예들에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시예에 의한 차량의 구성도이다.
도 1에서, 차량(1)은 엔진(10)과, 변속기(20)와, 제동 장치(30)와, 조향 장치(40)를 포함한다.
엔진(10)은 실린더와 피스톤을 포함하며, 차량(1)이 주행하기 위한 동력을 생성할 수 있다.
변속기(20)는 복수 개의 기어들을 포함하며, 엔진(10)에 의하여 생성된 동력을 차륜까지 전달할 수 있다.
제동 장치(30)는 차륜과의 마찰을 통하여 차량(1)을 감속시키거나 차량(1)을 정지시킬 수 있다.
조향 장치(40)는 차량(1)의 주행 방향을 변경시킬 수 있다.
차량(1)은 복수 개의 전장 부품들을 포함할 수 있다.
예를 들어, 차량(1)은 엔진 관리 시스템(Engine Management System, EMS) (11)과, 변속기 제어 유닛(Transmission Control Unit, TCU) (21)과, 전자식 제동 제어 모듈(Electronic Brake Control Module) (31)과, 전자식 조향 장치(Electronic Power Steering, EPS) (41)과, 바디 컨트롤 모듈(Body Control Module, BCM)과, 운전자 보조 시스템(Driver Assistance System, DAS)을 더 포함한다.
엔진 관리 시스템(11)은 가속 페달을 통한 운전자의 가속 의지 또는 운전자 보조 시스템(100)의 요청에 응답하여 엔진(10)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 엔진 관리 시스템(11)은 엔진(10)의 토크를 제어할 수 있다.
변속기 제어 유닛(21)은 변속 레버를 통한 운전자의 변속 명령 및/또는 차량(1)의 주행 속도에 응답하여 변속기(20)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 변속기 제어 유닛(21)은 엔진(10)으로부터 차륜까지의 변속 비율을 조절할 수 있다.
전자식 제동 제어 모듈(31)은 제동 페달을 통한 운전자의 제동 의지 및/또는 차륜들의 슬립(slip)에 응답하여 제동 장치(30)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 전자식 제동 제어 모듈(31)은 차량(1)의 제동 시에 감지되는 차륜의 슬립에 응답하여 차륜의 제동을 일시적으로 해제할 수 있다(Anti-lock Braking Systems, ABS). 전자식 제동 제어 모듈(31)은 차량(1)의 조향 시에 감지되는 오버스티어링(oversteering) 및/또는 언더스티어링(understeering)에 응답하여 차륜의 제동을 선택적으로 해제할 수 있다(Electronic stability control, ESC). 또한, 전자식 제동 제어 모듈(31)은 차량(1)의 구동 시에 감지되는 차륜의 슬립에 응답하여 차륜을 일시적으로 제동할 수 있다(Traction Control System, TCS).
전자식 조향 장치(41)는 스티어링 휠을 통한 운전자의 조향 의지에 응답하여 운전자가 쉽게 스티어링 휠을 조작할 수 있도록 조향 장치(40)의 동작을 보조할 수 있다. 예를 들어, 전자식 조향 장치(41)는 저속 주행 또는 주차 시에는 조향력을 감소시키고 고속 주행 시에는 조향력을 증가시키도록 조향 장치(40)의 동작을 보조할 수 있다.
바디 컨트롤 모듈(51)은 운전자에게 편의를 제공하거나 운전자의 안전을 보장하는 전장 부품들의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 바디 컨트롤 모듈(51)은 헤드 램프, 와이퍼, 클러스터, 다기능 스위치 및 방향 지시 램프 등을 제어할 수 있다.
운전자 보조 시스템(100)은 운전자가 차량(1)을 조작(구동, 제동, 조향)하는 것을 보조할 수 있다. 예를 들어, 운전자 보조 시스템(100)은 차량(1) 주변의 환경(예를 들어, 다른 차량, 보행자, 사이클리스트(cyclist), 차선, 도로 표지판 등)을 감지하고, 감지된 환경에 응답하여 차량(1)의 구동 및/또는 제동 및/또는 조향을 제어할 수 있다.
운전자 보조 시스템(100)은 운전자에게 다양한 기능을 제공할 수 있다. 예를 들어, 운전자 보조 시스템(100)은 차선 이탈 경고(Lane Departure Warning, LDW)와, 차선 유지 보조(Lane Keeping Assist, LKA)와, 상향등 보조(High Beam Assist, HBA)와, 자동 긴급 제동(Autonomous Emergency Braking, AEB)과, 교통 표지판 인식(Traffic Sign Recognition, TSR)과, 스마트 크루즈 컨트롤(Smart Cruise Control, SCC)과, 사각지대 감지(Blind Spot Detection, BSD), 적응형 정속 주행 시스템(Adaptive Cruise Control, ACC) 등을 제공할 수 있다.
운전자 보조 시스템(100)은 차량(1) 주변의 영상 데이터를 획득하는 카메라 모듈(101)과, 차량(1) 주변의 객체 데이터를 획득하는 레이더 모듈(102)을 포함한다.
카메라 모듈(101)은 카메라(101a)와 제어기(Electronic Control Unit, ECU) (101b)를 포함한다.
레이더 모듈(102)은 레이더(102a)와 제어기(102b)를 포함한다.
이상의 전자 부품들은 차량용 통신 네트워크(NT)를 통하여 서로 통신할 수 있다. 예를 들어, 전장 부품들은 이더넷(Ethernet), 모스트(MOST, Media Oriented Systems Transport), 플렉스레이(Flexray), 캔(CAN, Controller Area Network), 린(LIN, Local Interconnect Network) 등을 통하여 데이터를 주고 받을 수 있다. 예를 들어, 운전자 보조 시스템(100)은 엔진 관리 시스템(11), 전자식 제동 제어 모듈(31) 및 전자식 조향 장치(41)에 각각 차량용 통신 네트워크(NT)를 통하여 구동 제어 신호, 제동 신호 및 조향 신호를 전송할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 의한 차량의 제어 구성도이다.
도 2에서, 일 실시예에 의한 차량(1)은 도 1에 도시한 구성 요소 외에도 센서부(200), 입력부(210), 제어부(220) 및 구동부(230)를 더 포함할 수 있다.
센서부(200)는 차량(1)에 장착되어 차량(1)과 차량(1) 주변의 적어도 하나의 주변 차량(2, 도 3 참조)의 주행 정보를 검출하기 위한 것으로, 카메라(101a), 레이더(102a), 코너 레이더(201), 조향각 센서(203), 요 레이트 센서(204), 가속도 센서(205), 속도 센서(206) 및 GPS 센서(207)를 포함할 수 있다.
카메라(101a)는 차량(1) 주변의 영상을 촬영하고, 차량(1) 주변의 영상 데이터를 획득할 수 있다. 차량(1) 주변의 영상 데이터는 차량(1)의 주변에 위치하는 적어도 하나의 주변 차량(2; 동일 차선을 주행하는 선행 차량과 후행 차량, 옆 차선을 주행하는 차량들)을 인식할 수 있다.
레이더(102a)는 차량(1)의 전방 방향 즉, 도로에 존재하는 장애물을 감지하기 위해 레이저 빔을 조사하고, 장애물에 반사되어 돌아오는 것을 통해 주변 차량(2)을 비롯한 장애물의 존재여부를 감지할 수 있으며, 반사되어 되돌아오는 시간차를 측정하여 차간 거리를 측정할 수 있다.
레이더(102a)는 차량(1)의 전방을 향하여 송신 전파를 방사하는 송신 안테나(또는 송신 안테나 어레이)와, 객체에 반사된 반사 전파를 수신하는 수신 안테나(또는 수신 안테나 어레이)를 포함할 수 있다.
레이더(102a)는 송신 안테나에 의한 송신된 송신 전파와 수신 안테나에 의하여 수신된 반사 전파로부터 레이더 데이터를 획득할 수 있다.
레이더 데이터는 차량(1)의 주변에 위치하는 주변 차량(2)에 관한 거리 정보 및 속도 정도를 포함할 수 있다.
레이더(102a)는 송신 전파와 반사 전파 사이의 위상 차이(또는 시간 차이)에 기초하여 객체까지의 상태 거리를 산출하고, 송신 전파와 반사 전파 사이의 주파수 차이에 기초하여 객체의 상대 속도를 산출할 수 있다.
레이더(102a)는 예를 들어 차량용 통신 네트워크(NT) 또는 하드 와이어 또는 인쇄 회로 기판을 통하여 제어부(220)와 연결될 수 있다. 레이더(102a)는 레이더 데이터를 제어부(220)로 전달할 수 있다.
여기서, 카메라(101a)와 레이더(102a)는 차량(1) 주변의 외부 정보(구체적으로, 주변 차량)를 검출하는 거리 측정 센서로, 거리 측정 센서에는 라이다 등을 포함할 수도 있다.
코너 레이더(201)는 차량(1)의 전방 우측, 전방 좌측, 후방 우측, 후방 좌측에 설치되는 복수의 코너 레이더들을 포함한다.
복수의 코너 레이더들은 차량(1)의 전방 우측을 향하는 감지 시야, 차량(1)의 전방 좌측을 향하는 감지 시야, 차량(1)의 후방 우측을 향하는 감지 시야, 차량(1)의 후방 좌측을 향하는 감지 시야를 가질 수 있다.
복수의 코너 레이더들 각각은 송신 안테나와 수신 안테나를 포함하며, 코너 레이더 데이터를 획득할 수 있다.
복수의 코너 레이더들 각각은 예를 들어 차량용 통신 네트워크(NT) 또는 하드 와이어 또는 인쇄 회로 기판을 통하여 제어부(220)와 연결될 수 있다. 복수의 코너 레이더들은 각각 코너 레이더 데이터를 제어부(220)로 전달할 수 있다.
조향각 센서(203)는 스티어링 컬럼에 설치되어 스티어링 휠에 의해 조정되는 조향각을 검출하여 제어부(220)에 전달할 수 있다.
요 레이트 센서(204)는 차량(1)의 선회 시(예를 들어, 우측 또는 좌측 방향으로의 턴 시)에 발생되는 요 모멘트(yaw moment)를 검출하여 제어부(220)에 전달할 수 있다. 요 레이트 센서(204)는 센서 내부에 셀슘 크리스탈 소자가 있으며, 차량(1)이 움직이면서 회전을 하게 되면 셀슘 크리스탈 소자 자체가 회전을 하면서 전압을 발생할 수 있다. 이와 같이 발생된 전압을 기초로 차량(1)의 요 레이트를 측정할 수 있다. 이후, 측정한 요 레이트 값을 제어부(220)에 전달할 수 있다.
가속도 센서(205)는 차량(1)의 가속도를 측정하는 것으로, 횡 가속도 센서와 종가속도 센서를 포함할 수 있다.
횡 가속도 센서는 차량(1)의 이동 방향을 X축이라고 할 때, 이동 방향의 수직축(Y축) 방향을 횡 방향이라고 하여 횡 방향의 가속도를 측정할 수 있다.
따라서, 횡 가속도 센서는 차량(1)의 선회 시(예를 들어, 우측 방향으로의 턴 시)에 발생되는 횡 방향 가속도를 검출하여 제어부(220)에 전달할 수 있다.
종가속도 센서는 차량(1)의 이동 방향인 X축 방향의 가속도를 측정할 수 있다.
이러한 가속도 센서(205)는 단위 시간당 속도의 변화를 검출하는 소자로, 가속도, 진동, 충격 등의 동적인 힘을 검출하며, 관성력, 전기 변형, 자이로(Gyro)의 원리를 이용하여 측정한다. 이후, 측정한 가속도 값을 제어부(220)에 전달할 수 있다.
속도 센서(206)는 차량(1)의 전륜 및 후륜에 각각 설치되어 주행 중 각 차륜의 차속을 검출하여 주행 차속의 정보를 제어부(220)에 전달할 수 있다.
GPS 센서(207)는 차량(1)의 위치 정보(GPS 정보)를 파악하기 위한 것으로, 파악된 위치 정보를 텔레매틱스 통신을 이용하여 제어부(220)에 전달할 수 있다. GPS 센서(207)는 GPS 수신부로 구성될 수도 있다.
이외에도, 센서부(200)는 차량(1)에 장착되는 다양한 센서들을 더 포함할 수도 있다.
입력부(210)는 운전자로부터 운전자 설정 거리를 입력 받는다. 운전자 설정 거리는 차량(1)의 목표 차간 거리를 산출하기 위한 데이터로 사용된다.
제어부(220)는 차량(1)의 제반 동작을 제어하는 프로세서로서, 동력 계통의 동작 전반을 제어하는 전자 장치(ECU; Electronic Control Unit)의 프로세서일 수 있다. 또한 제어부(220)는 차량(1) 내에 내장된 각종 모듈, 기기 등의 동작을 제어할 수 있다. 일 실시예에 의하면 제어부(220)는 차량(1) 내에 내장된 각종 모듈, 기기 등을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하여 각 구성 요소들의 동작을 제어할 수 있다.
또한, 제어부(220)는 전술 및 후술하는 동작을 수행하는 프로그램 및 이와 관련된 각종 데이터가 저장된 메모리와, 메모리에 저장된 프로그램을 실행하는 프로세서, 유압조정장치인 HCU(hydraulic control unit), MCU(Micro controller unit)등을 포함 할 수 있다. 또한 제어부(220)는 차량(1)에 내장된 시스템 온 칩(System On Chip, SOC)에 집적될 수 있으며, 프로세서(processor)에 의해 동작될 수 있다. 다만, 차량(1)에 내장된 시스템 온 칩이 하나만 존재하는 것은 아니고, 복수 개일 수도 있으므로, 하나의 시스템 온 칩에만 집적되는 것으로 제한되지 않는다.
제어부(220)는 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory: RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ROM, Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 통해 구현될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 당업계에 알려져 있는 임의의 다른 형태로 구현될 수도 있다.
일 실시예에 의하면, 제어부(220)는 센서부(200)로부터 전달된 신호를 입력 받아 차량(1)의 주변에 위치하는 적어도 하나의 주변 차량(2)의 주행 정보 및 차량(1)의 자차 속도 정보를 획득할 수 있다.
이를 통해, 제어부(220)는 적어도 하나의 주변 차량(2)이 존재하는지 여부를 판단하고, 주변 차량들(2)의 개수를 확인할 수 있다,
적어도 하나의 주변 차량(2)이 존재한다고 판단되면, 제어부(220)는 주변 차량들(2)의 개수에 따라 목표 차간 거리를 가변하여 산출할 수 있다.
이는, 주변 차량(2)이 복수 개인 경우, 복수 개의 주변 차량(2) 중에서 어떤 주변 차량(2)이 컷인 할지 알 수 없으므로, 제어부(220)는 차량(1)의 주변에 위치하는 모든 주변 차량(2)의 개수를 확인해야 한다.
그리고, 제어부(220)는 확인된 주변 차량들(2)의 개수에 따라 목표 차간 거리를 가변하여 산출할 수 있다. 이는 컷인 상황이 자주 발생하는 정체 구간에서 안정적인 자율 주행을 위해서 목표 차간 거리를 가변하는 것이다.
또한, 제어부(220)는 센서부(200)로부터 전달된 신호를 입력 받아 주변 차량(2)의 속도와 자차 속도를 비교하고, 그 비교 결과에 따라 주변 차량(2)을 목표 차간 거리 산출 대상에 포함시킬 것인지를 판단할 수 있다.
즉, 제어부(220)는 차량(1) 주변에 위치하는 모든 주변 차량(2)의 속도와 자차 속도(V)를 비교하여, 차량(1)과 주변 차량(2)의 속도차(Vd)를 계산한다. 계산된 속도차(Vd)가 정해진 기준 범위(Vds; 예를 들어, ±10Km) 이내인지를 판단한다.
차량(1)과 주변 차량(2)의 속도차가 기준 범위 이내이면, 제어부(220)는 속도차가 기준 범위 이내에 해당하는 주변 차량(2)이 컷인 할 수 있음을 고려하여 해당 주변 차량(2)을 목표 차간 거리를 산출하기 위한 대상 차량으로 선정할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 의한 정체 구간의 주행 중 주변 차량의 컷인 상황을 예시한 도면이다.
도 3에서 보듯이, 차량(1)이 차선을 주행하는 중에, 옆 차선의 주변 차량(2)이 차량(1)의 전방 즉, 차량(1)의 주행 차선으로 끼어드는 컷인 상황(
Figure pat00001
지점)이 발생함을 알 수 있다.
따라서, 제어부(220)는 차량(1)의 주행 차선에 끼어드는 주변 차량 (2)의 주행 상황을 고려하여 주변 차량(2)과의 충돌을 방지하고, 자율 주행의 안정성을 향상시키기 위해서 목표 차간 거리를 가변할 수 있어야 한다.
이를 위해 제어부(220)는 차량(1)의 위치를 인식하고, 차량(1)과 주변 차량(2) 간의 상대적인 위치를 위치를 인식할 수 있다.
즉, 제어부(220)는 GPS 센서(207)로부터 수신된 GPS 정보를 이용하여 차량(1)의 절대 위치(지도 기준)를 계산하고, 추가로 카메라(101a) 및 레이더(102a) 등의 거리 측정 센서를 이용하여 차량(1)의 종/횡 위치를 보정할 수 있다.
또한, 제어부(220)는 거리 측정 센서로부터 입력 받은 주변 차량(2)의 상대 위치를 절대 위치로 변환할 수 있다. 이는 차량(1)과 주변 차량(2)의 상대 위치를 알고 있다면, 차량(1)의 절대 위치를 이용하여 주변 차량(2)의 절대 위치를 계산할 수 있다.
이외에도, 제어부(220)는 주변 차량(2)이 주행하는 차선을 기준으로 횡방향 속도를 계산할 수 있다. 즉, 주변 차량(2)의 위치와 차선 기준의 거리를 계산하고, 칼만 필터로 속도를 추정할 수 있다.
제어부(220)는 주변 차량(2)의 위치를 예측하고 예측한 위치를 기반으로 주행 차선을 예측하고, 차량(1)과 주변 차량(2)의 주행 차선이 일치하는지 판단하여 주변 차량(2)의 컷인 상황을 판단할 수 있다.
구동부(230)는 차량(1)의 주행 및 제동에 관여하는 모든 구성을 포함할 수 있다.
구체적으로, 구동부(230)는 차량(1)의 엔진(10), 모터, 제동 장치(30) 및 조향 장치(40) 등을 포함할 수 있으며 차량(1)의 주행에 직접 또는 간접적으로 관여하는 장치라면 그 종류를 제한하지 않는다.
따라서, 제어부(220)는 적어도 하나의 주변 차량(2)의 주행 정보와, 차량(1) 및 주변 차량들(2)의 위치 관계에 기초하여 구동부(230)를 통해 차량(1)의 주행을 제어할 수 있다.
제어부(100)가 구동부(120)를 제어하는 것은, 차차 속도를 제어하는 것을 포함한다. 구체적으로, 모터 또는 엔진(10)의 구동을 제어하는 것, 제동 장치(30)를 제어하여 차량(1)을 제동하는 것, 조향 장치(40)를 제어하여 조향을 제어하는 것을 포함할 수 있다.
이하, 일 실시예에 의한 차량 및 그 제어 방법의 동작 과정 및 작용 효과를 설명한다.
먼저, 차량(1)의 주변에 위치하는 모든 주변 차량(2)을 고려하여 목표 차간 거리를 가변하는 방법을 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.
도 4는 일 실시예에 의한 차량의 제어 방법을 도시한 동작 순서도이고, 도 5는 도 4의 제어 방법에서 목표 차간 거리를 산출하기 위한 정체 구간을 예시한 도면이다.
도 4에서, 제어부(220)는 운전자가 설정한 운전자 설정 거리를 입력부(210)를 통해 입력 받는다(300).
이어서, 제어부(220)는 차량(1)의 주행 중에 센서부(200)의 속도 센서(206)를 이용하여 차량(1)의 자차 속도(V)를 획득할 수 있다(302).
제어부(220)는 입력부(210)를 통해 입력 받은 운전자 설정 거리(S)와 속도 센서(206)를 통해 획득된 자차 속도(V)를 이용하여 아래의 [식 1]과 같이, 차량(1)의 목표 차간 거리(L1)를 산출할 수 있다(304).
[식 1]
목표 차간 거리(L1) = 운전자 설정 거리(S) x 자차 속도(V)
또한, 제어부(220)는 센서부(200)로부터 전달된 신호를 입력 받아 차량(1)의 주변에 위치하는 적어도 하나의 주변 차량(2)의 주행 정보를 획득할 수 있다(306).
이를 통해, 제어부(220)는 획득된 적어도 하나의 주변 차량(2)의 주행 정보를 이용하여 주변 차량(2)이 존재하는가를 판단할 수 있다(308).
단계 308의 판단 결과, 주변 차량(2)이 존재하지 않으면, 제어부(220)는 단계 300으로 피드백하여 이후의 동작을 진행한다.
한편, 단계 308의 판단 결과, 주변 차량(2)이 존재하면, 제어부(220)는 차량(1)의 주변에 위치하는 적어도 하나의 주변 차량(2)의 개수(n)를 확인할 수 있다(310).
적어도 하나의 주변 차량(2)의 개수(n)가 확인되면, 제어부(220)는 센서부(200)로부터 전달된 신호를 입력 받아 차량(1)의 주변에 위치하는 주변 차량들(2) 각각의 차간 거리(①, ②, ③, ??, ⓝ)를 도 5에 도시한 바와 같이, 계산할 수 있다(312).
제어부(220)는 계산된 주변 차량(2) 각각의 차간 거리(①, ②, ③, ..., ⓝ)의 평균값(L1a)을 아래의 [식 2]와 같이, 계산할 수 있다(314).
[식 2]
차간 거리의 평균값(L1a) = (① + ② + ③ + ... + ⓝ) / n
따라서, 제어부(220)는 운전자 설정 거리(S)와 자차 속도(V)를 이용하여 산출된 목표 차간 거리(L1)와, 차간 거리의 평균값(L1a) 중에서 가장 작은 최소값(min)으로 차량(1)의 목표 차간 거리(L1t)를 가변하여 산출할 수 있다(316).
이에 따라, 제어부(220)는 산출된 목표 차간 거리(L1t)를 이용하여 차량(1)을 제어함으로써 컷인 상황이 자주 발생하는 정체 구간에서 교통 흐름을 방해하지 않으면서도 운전자의 주행 습관과 유사한 자율 주행을 구현할 수 있다.
다음에는, 차량(1)의 주변에 위치하는 주변 차량들(2) 중에서 차량 속도가 자차 속도와 유사한 주변 차량(2)의 주행 상황을 고려하여 목표 차간 거리를 가변하는 방법을 도 6 및 도 7를 참조하여 설명한다.
도 6은 다른 실시 예에 의한 차량의 제어 방법을 도시한 동작 순서도이고, 도 7는 도 6의 제어 방법에서 목표 차간 거리를 산출하기 위한 정체 구간을 예시한 도면이다.
도 6에서, 제어부(220)는 운전자가 설정한 운전자 설정 거리를 입력부(210)를 통해 입력 받는다(400).
이어서, 제어부(220)는 차량(1)의 주행 중에 센서부(200)의 속도 센서(206)를 이용하여 차량(1)의 자차 속도(V)를 획득할 수 있다(402).
제어부(220)는 입력부(210)를 통해 입력 받은 운전자 설정 거리(S)와 속도 센서(206)를 통해 획득된 자차 속도(V)를 이용하여 아래의 [식 3]과 같이, 차량(1)의 목표 차간 거리(L2)를 산출할 수 있다(404).
[식 3]
목표 차간 거리(L2) = 운전자 설정 거리(S) x 자차 속도(V)
또한, 제어부(220)는 센서부(200)로부터 전달된 신호를 입력 받아 차량(1)의 주변에 위치하는 주변 차량(2)의 주행 정보를 획득할 수 있다(406).
이를 통해, 제어부(220)는 획득된 주변 차량(2)의 주행 정보를 이용하여 주변 차량(2)이 존재하는가를 판단할 수 있다(408).
단계 408의 판단 결과, 주변 차량(2)이 존재하지 않으면, 제어부(220)는 단계 400으로 피드백하여 이후의 동작을 진행한다.
한편, 단계 408의 판단 결과, 주변 차량(2)이 존재하면, 제어부(220)는 차량(1)의 주변에 위치하는 주변 차량(2)의 개수(n)를 확인할 수 있다(410).
주변 차량(2)의 개수(n)가 확인되면, 제어부(220)는 센서부(200)로부터 전달된 신호를 입력 받아 차량(1)의 주변에 위치하는 주변 차량(2) 각각의 차량 속도(V1, V2, V3, ??, Vn)를 계산한다(412).
이어서, 제어부(220)는 계산된 차량 속도(V1, V2, V3, ??, Vn)와 자차 속도(V)를 각각 비교하여, 차량(1)과 주변 차량(2) 각각의 속도차(Vd1, Vd2, Vd3, ??, Vdn)를 계산한다(414).
제어부(220)는 계산된 속도차(Vd1, Vd2, Vd3, ??, Vdn)를 이용하여 주변 차량(2)을 목표 차간 거리 산출 대상에 포함시킬 것인지를 판단할 수 있다.
즉, 제어부(220)는 계산된 속도차(Vd1, Vd2, Vd3, ??, Vdn)가 정해진 기준 범위(Vds; 예를 들어, ±10Km) 이내인지를 판단한다.
차량(1)과 주변 차량(2)의 속도차(Vd1, Vd2, Vd3, ??, Vdn)가 기준 범위(Vds) 이내이면, 제어부(220)는 속도차(Vd1, Vd2, Vd3, ??, Vdn)가 기준 범위(Vds) 이내인 주변 차량(2)이 컷인 할 수 있음을 고려하여 해당 주변 차량(2)을 목표 차간 거리 산출을 위한 대상 차량으로 선정할 수 있다(416).
이어서, 제어부(220)는 목표 차간 거리 산출 대상으로 선정된 주변 차량(2) 각각의 차간 거리(예를 들어, ②, ③, ⑥, ⑦, ⑧)를 도 7에 도시한 바와 같이, 계산할 수 있다(418).
제어부(220)는 계산된 주변 차량(2) 각각의 차간 거리(②, ③, ⑥, ⑦, ⑧)의 평균값(L2a)을 아래의 [식 4]와 같이, 계산할 수 있다(418).
[식 4]
차간 거리의 평균값(L2a) = (② + ③ + ⑥ + ⑦ + ⑧) / 5
따라서, 제어부(220)는 운전자 설정 거리(S)와 자차 속도(V)를 이용하여 산출된 목표 차간 거리(L2)와, 차간 거리의 평균값(L2a) 중에서 가장 작은 최소값(min)으로 차량(1)의 목표 차간 거리(L2t)를 가변하여 산출할 수 있다(420).
이에 따라, 제어부(220)는 산출된 목표 차간 거리(L2t)를 이용하여 차량(1)을 제어함으로써 컷인 상황이 자주 발생하는 정체 구간에서 교통 흐름을 방해하지 않으면서도 운전자의 주행 습관과 유사한 자율 주행을 구현할 수 있다.
한편, 개시된 실시예들은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 저장하는 기록매체의 형태로 구현될 수 있다. 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행되었을 때, 프로그램 모듈을 생성하여 개시된 실시예들의 동작을 수행할 수 있다. 기록매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로 구현될 수 있다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 컴퓨터에 의하여 해독될 수 있는 명령어가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래시 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다.
이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
1: 차량(자차)
2: 주변 차량
100: 운전자 보조 시스템
101a: 카메라
102a: 레이더
200: 센서부
201: 코너 레이더
203: 조향각 센서
204: 요 레이트 센서
205: 가속도 센서
206: 속도 센서
207: GPS 센서
210: 입력부
220: 제어부
230: 구동부

Claims (13)

  1. 운전자 설정 거리를 입력 받는 입력부;
    차량의 자차 속도 및 차량 주변의 적어도 하나의 주변 차량의 주행 정보를 검출하는 센서부; 및
    상기 운전자 설정 거리 및 상기 자차 속도를 이용하여 목표 차간 거리를 산출하고, 상기 적어도 하나의 주변 차량의 주행 정보를 이용하여 상기 산출된 목표 차간 거리를 가변하는 제어부;를 포함하는 차량.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서부는,
    카메라, 레이더, 코너 레이더 중 적어도 하나를 이용하여 상기 적어도 하나의 주변 차량의 주행 정보를 검출하는 차량.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 센서부는,
    속도 센서를 이용하여 상기 차량의 자차 속도를 검출하는 차량.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 적어도 하나의 주변 차량의 주행 정보를 이용하여 상기 적어도 하나의 주변 차량이 존재하는가를 판단하고, 상기 주변 차량들의 개수를 확인하는 차량.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 주변 차량들의 개수와 상기 주변 차량들 각각의 차간 거리를 이용하여 차간 거리 평균값을 계산하는 차량.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 산출된 목표 차간 거리와 상기 계산된 차간 거리 평균값 중에서 최소값으로 상기 가변된 목표 차간 거리를 산출하는 차량.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 주변 차량들 각각의 차량 속도를 계산하고, 상기 계산된 차량 속도와 상기 자차 속도를 비교하여 상기 주변 차량들 각각의 속도차를 계산하고, 상기 계산된 주변 차량들 각각의 속도차를 이용하여 해당 주변 차량들을 목표 차간 거리 산출 대상으로 선정하는 차량.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 목표 차간 거리 산출 대상으로 선정된 해당 주변 차량들의 개수와 상기 해당 주변 차량들 각각의 차간 거리를 이용하여 차간 거리 평균값을 계산하는 차량.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 산출된 목표 차간 거리와 상기 계산된 차간 거리 평균값 중에서 최소값으로 상기 가변된 목표 차간 거리를 산출하는 차량.
  10. 운전자 설정 거리를 입력 받고;
    차량의 자차 속도 및 차량 주변의 적어도 하나의 주변 차량의 주행 정보를 검출하고;
    상기 운전자 설정 거리 및 상기 자차 속도를 이용하여 목표 차간 거리를 산출하고;
    상기 적어도 하나의 주변 차량의 주행 정보를 이용하여 상기 적어도 하나의 주변 차량이 존재하는가를 판단하고;
    상기 적어도 하나의 주변 차량이 존재하면, 상기 주변 차량들의 개수를 확인하고;
    상기 주변 차량들의 개수와 상기 주변 차량들 각각의 차간 거리를 이용하여 차간 거리 평균값을 계산하고; 및
    상기 산출된 목표 차간 거리와 상기 계산된 차간 거리 평균값 중에서 최소값으로 상기 목표 차간 거리를 가변하는 것;을 포함하는 차량의 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 주변 차량들 각각의 차량 속도를 계산하고;
    상기 계산된 차량 속도와 상기 자차 속도를 비교하여 상기 주변 차량들 각각의 속도차를 계산하고; 및
    상기 계산된 주변 차량들 각각의 속도차를 이용하여 해당 주변 차량들을 목표 차간 거리 산출 대상으로 선정하는 것;을 더 포함하는 차량의 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 목표 차간 거리 산출 대상으로 선정된 해당 주변 차량들의 개수와 상기 해당 주변 차량들 각각의 차간 거리를 이용하여 차간 거리 평균값을 계산하는 것;을 더 포함하는 차량의 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 산출된 목표 차간 거리와 상기 계산된 차간 거리 평균값 중에서 최소값으로 상기 가변된 목표 차간 거리를 산출하는 것;을 더 포함하는 차량의 제어 방법.
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