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KR101716232B1 - 차량, 및 그 제어방법 - Google Patents

차량, 및 그 제어방법 Download PDF

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KR101716232B1
KR101716232B1 KR1020150105543A KR20150105543A KR101716232B1 KR 101716232 B1 KR101716232 B1 KR 101716232B1 KR 1020150105543 A KR1020150105543 A KR 1020150105543A KR 20150105543 A KR20150105543 A KR 20150105543A KR 101716232 B1 KR101716232 B1 KR 101716232B1
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KR
South Korea
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distance
obstacle
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estimated
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유병용
정창영
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현대자동차주식회사
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Abstract

추측항법에 따라 추정되는 차량의 위치를 감지된 주변 장애물과의 거리에 기초하여 보정하는 차량 및 그 제어방법을 제공한다.
일 실시예에 따른 차량은, 미리 정해진 회전구간 내의 장애물 위치를 포함하는 정밀지도가 저장되는 저장부; 차량의 주행상태를 감지하는 제 1 센서부; 상기 차량 주변의 장애물로부터 이격된 거리를 감지하는 제 2 센서부; 및 상기 차량이 상기 정밀지도 상의 상기 회전구간에 위치하면, 상기 제 1 센서부에서 감지한 상기 차량의 주행상태를 기초로 상기 차량의 위치를 추정하고, 상기 제 2 센서부에서 감지한 상기 회전구간 내의 장애물로부터 이격된 거리에 기초하여 상기 추정된 차량의 위치를 보정하는 제어부; 를 포함할 수 있다.

Description

차량, 및 그 제어방법{VEHICLE, AND CONTROL METHOD FOR THE SAME}
주행정보를 기초로 추측항법을 수행하는 차량 및 그 제어방법에 관한 발명이다.
차량(vehicle)이란 도로나 선로를 따라 주행하면서 인간, 물건 또는 동물 등을 하나의 위치에서 다른 위치로 이동시킬 수 있는 운송 수단의 일종이다. 차량의 일례로는 삼륜 또는 사륜 자동차, 모터사이클 등의 이륜 자동차, 건설 기계, 원동기장치자전거, 자전거 및 선로를 주행하는 열차 등이 있을 수 있다.
기술의 발달에 따라, 자율주행이 가능한 차량에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 차량은 자율주행을 위해 GPS를 통해 수신한 차량의 위치를 정밀 지도 상에서 확인하고, 이를 기초로 주행경로를 설정할 수 있다.
한편, GPS는 위성과 차량간의 무선 통신의 일종이므로, GPS 신호의 음영지역이 존재할 수 있다. 만약 차량이 GPS 신호 음영지역에 위치하는 경우, 차량은 주행속도, 조향각과 같은 주행정보를 기초로 추측항법에 따라 차량의 위치를 추정할 수 있다.
개시된 발명의 일 실시예에 따르면, 추측항법에 따라 추정되는 차량의 위치를 감지된 주변 장애물과의 거리에 기초하여 보정하는 차량 및 그 제어방법을 제공한다.
일 실시예에 따른 차량은, 미리 정해진 회전구간 내의 장애물 위치를 포함하는 정밀지도가 저장되는 저장부; 차량의 주행상태를 감지하는 제 1 센서부; 상기 차량 주변의 장애물로부터 이격된 거리를 감지하는 제 2 센서부; 및 상기 차량이 상기 정밀지도 상의 상기 회전구간에 위치하면, 상기 제 1 센서부에서 감지한 상기 차량의 주행상태를 기초로 상기 차량의 위치를 추정하고, 상기 제 2 센서부에서 감지한 상기 회전구간 내의 장애물로부터 이격된 거리에 기초하여 상기 추정된 차량의 위치를 보정하는 제어부; 를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 추정된 차량의 위치에서 상기 회전구간 내의 장애물로부터 이격된 거리를 추정하고, 상기 추정된 거리와 상기 제 2 센서부에서 감지한 거리의 차이가 제 1 임계값 이상이면 상기 추정된 차량의 위치를 보정할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 회전구간 내의 복수의 위치 각각에서 상기 회전구간 내의 장애물로부터 이격된 거리를 추정하고, 상기 추정된 거리와 상기 제 2 센서부에서 감지한 거리를 비교하여 상기 복수의 위치 중 어느 하나로 상기 추정된 차량의 위치를 보정할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 복수의 위치 중 상기 제 2 센서부에서 감지한 거리에 가장 근사한 거리만큼 상기 장애물로부터 이격된 위치로 상기 추정된 차량의 위치를 보정할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 복수의 위치 중 상기 추정된 차량의 위치로부터 미리 정해진 거리 이내에 존재하는 어느 하나로 상기 추정된 차량의 위치를 보정할 수 있다.
또한, 상기 제 2 센서부는, 상기 차량의 측면 장애물로부터 이격된 거리를 감지하도록, 상기 차량의 측면에 마련될 수 있다.
또한, 상기 제 2 센서부는, 초음파 센서, 레이더(Radar) 센서, 라이다(Lidar) 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 센서부는, 상기 차량의 주행속도, 상기 차량의 요레이트(Yaw Rate), 상기 차량의 조향각 중 적어도 하나를 포함하는 상기 차량의 주행상태를 감지할 수 있다.
또한, 상기 차량의 위치 정보를 포함하는 GPS 신호를 수신하는 GPS 수신부; 를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 수신한 GPS 신호를 기초로 상기 차량이 상기 정밀지도 상의 상기 회전구간에 위치하는지 여부를 결정할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 제 1 센서부가 감지하는 상기 차량의 상태정보를 참조하여 상기 차량이 상기 정밀지도 상의 상기 회전구간에 위치하는지 여부를 결정할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 차량의 조향각이 미리 정해진 제 2 임계값 이상인지 여부, 및 상기 차량의 요레이트가 미리 정해진 제 3 임계값 이상인지 여부 중 적어도 하나를 참조하여 상기 차량이 상기 정밀지도 상의 상기 회전구간에 위치하는지 여부를 결정할 수 있다.
또한, 상기 제어부에 의해 보정된 상기 차량의 위치를 표시하는 디스플레이; 를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 차량의 제어방법은, 미리 정해진 회전구간 내의 장애물 위치를 포함하는 정밀지도가 저장되는 차량의 제어방법에 있어서, 상기 차량의 주행상태 및 상기 차량 주변의 장애물로부터 이격된 거리를 감지하는 단계; 상기 차량이 상기 정밀지도 상의 상기 회전구간에 위치하면, 상기 감지한 상기 차량의 주행상태를 기초로 상기 차량의 위치를 추정하는 단계; 및 상기 감지한 상기 회전구간 내의 장애물로부터 이격된 거리에 기초하여 상기 추정된 차량의 위치를 보정하는 단계; 를 포함할 수 있다.
또한, 상기 추정된 차량의 위치를 보정하는 단계는, 상기 추정된 차량의 위치에서 상기 회전구간 내의 장애물로부터 이격된 거리를 추정하는 단계; 및 상기 추정된 거리와 상기 감지된 거리의 차이가 제 1 임계값 이상이면 상기 추정된 차량의 위치를 보정하는 단계; 를 포함할 수 있다.
또한, 상기 추정된 차량의 위치를 보정하는 단계는, 상기 회전구간 내의 복수의 위치 각각에서 상기 회전구간 내의 장애물로부터 이격된 거리를 추정하는 단계; 및 상기 추정된 거리와 상기 감지한 거리를 비교하여 상기 복수의 위치 중 어느 하나로 상기 추정된 차량의 위치를 보정하는 단계; 를 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수의 위치 중 어느 하나로 상기 추정된 차량의 위치를 보정하는 단계는, 상기 복수의 위치 중 상기 감지한 거리에 가장 근사한 거리만큼 상기 장애물로부터 이격된 위치로 상기 추정된 차량의 위치를 보정할 수 있다.
또한, 상기 복수의 위치 중 어느 하나로 상기 추정된 차량의 위치를 보정하는 단계는, 상기 복수의 위치 중 상기 추정된 차량의 위치로부터 미리 정해진 거리 이내에 존재하는 어느 하나로 상기 추정된 차량의 위치를 보정할 수 있다.
또한, 상기 차량 주변의 장애물로부터 이격된 거리를 감지하는 단계는, 상기 차량의 측면 장애물로부터 이격된 거리를 감지할 수 있다.
또한, 상기 차량 주변의 장애물로부터 이격된 거리를 감지하는 단계는, 상기 차량 주변의 장애물로부터 반사되는 초음파, 전파, 및 레이저 중 적어도 하나를 수신하여 상기 장애물로부터 이격된 거리를 감지할 수 있다.
또한, 상기 차량의 주행상태를 감지하는 단계는, 상기 차량의 주행속도, 상기 차량의 요레이트(Yaw Rate), 상기 차량의 조향각 중 적어도 하나를 감지할 수 있다.
또한, 상기 차량의 위치 정보를 포함하는 GPS 신호를 수신하는 단계; 를 더 포함하고, 상기 차량의 위치를 추정하는 단계는, 상기 수신한 GPS 신호를 기초로 상기 차량이 상기 정밀지도 상의 상기 회전구간에 위치하는지 여부를 결정하는 단계; 및 상기 차량이 상기 정밀지도 상의 상기 회전구간에 위치하면, 상기 감지한 상기 차량의 주행상태를 기초로 상기 차량의 위치를 추정하는 단계; 를 포함할 수 있다.
또한, 상기 차량이 상기 정밀지도 상의 상기 회전구간에 위치하는지 여부를 결정하는 단계는, 상기 차량의 상태정보를 참조하여 상기 차량이 상기 정밀지도 상의 상기 회전구간에 위치하는지 여부를 결정할 수 있다.
또한, 상기 차량이 상기 정밀지도 상의 상기 회전구간에 위치하는지 여부를 결정하는 단계는, 상기 차량의 조향각이 미리 정해진 제 2 임계값 이상인지 여부, 및 상기 차량의 요레이트가 미리 정해진 제 3 임계값 이상인지 여부 중 적어도 하나를 참조하여 상기 차량이 상기 정밀지도 상의 상기 회전구간에 위치하는지 여부를 결정할 수 있다.
또한, 상기 보정된 차량의 위치를 표시하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
개시된 차량 및 그 제어방법의 일 실시에 따르면, 차량이 회전 구간에 위치하면 주변 장애물과의 거리를 기초로 추정되는 위치를 보정하므로, 회전 구간에서의 추정되는 위치 정확도가 증가할 수 있다.
특히, GPS 통신 감도가 낮은 실내에서도, 주변 장애물과의 거리를 이용하여 차량의 위치를 정확하게 추정할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 차량의 외관을 도시한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 차량의 내부 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 차량의 제어 블록도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 차량에 초음파 센서가 마련되는 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 정밀지도 상의 회전구간을 예시하는 도면이다.
도 6a 내지 6c는 일 실시예에 따른 차량의 위치를 보정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 차량 제어방법의 흐름도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 차량 및 그 제어방법을 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 차량의 외관을 도시한 도면이다.
도 1과 같이, 차량의 일 실시예는 차량(100))의 외관을 형성하는 본체(10), 차량(100))을 이동시키는 차륜(21, 22), 차량(100)) 내부를 외부로부터 차폐시키는 도어(14), 차량(100)) 내부의 운전자에게 차량(100)) 전방의 시야를 제공하는 전면 유리(17), 운전자에게 차량(100)) 후방의 시야를 제공하는 사이드 미러(18, 19)를 포함한다.
차륜(21, 22)은 차량의 전방에 마련되는 전륜(21), 차량의 후방에 마련되는 후륜(22)을 포함하며, 전륜(21) 또는 후륜(22)은 후술할 구동장치로부터 회전력을 제공받아 본체(10)를 전방 또는 후방으로 이동시킬 수 있다.
도어(14)는 본체(10)의 좌측 및 우측에 회동 가능하게 마련되어 개방 시에 운전자가 차량(100)의 내부에 탑승할 수 있도록 하며, 폐쇄 시에 차량(100)의 내부를 외부로부터 차폐시킨다.
전면 유리(17)는 본체(10)의 전방 상측에 마련되어 차량(100) 내부의 운전자가 차량(100) 전방의 시각 정보를 획득할 수 있도록 하는 것으로서, 윈드쉴드 글라스(Windshield Glass)라고도 한다.
또한, 사이드 미러(18, 19)는 본체(10)의 좌측에 마련되는 좌측 사이드 미러(18) 및 우측에 마련되는 우측 사이드 미러(19)를 포함하며, 차량(100) 내부의 운전자가 차량(100) 측면 및 후방의 시각 정보를 획득할 수 있도록 한다.
도 2는 일 실시예에 따른 차량의 내부 구성을 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 차량(100)은 운전자 등이 탑승하는 시트(110)와, 기어 박스(120), 센터페시아(130) 및 스티어링 휠(140) 등이 마련된 대시보드(150)(dashboard) 를 포함할 수 있다.
기어 박스(120)에는 차량(100) 변속을 위한 변속 레버(124)와, 차량(100)의 기능 수행을 제어하기 위한 다이얼 조작부(122)가 설치될 수 있다.
대시보드(150)에 마련된 스티어링 휠(140)은 차량(100)의 주행 방향을 조절하기 위한 장치로, 운전자에 의해 파지되는 림(141) 및 차량(100)의 조향 장치와 연결되고 림(141)과 조향을 위한 회전축의 허브를 연결하는 스포크(142)를 포함할 수 있다. 실시 예에 따라서 스포크(142)에는 차량(100) 내의 각종 장치, 일례로 오디오 장치 등을 제어하기 위한 조작 장치(142a, 142b)가 형성될 수 있다.
대시보드(150)에 마련된 센터페시아(130)에는 공조 장치(131), 시계(132), 오디오 장치(133) 및 디스플레이(134) 등이 설치될 수 있다.
공조 장치(131)는 차량(100) 내부의 온도, 습도, 공기의 청정도, 공기의 흐름을 조절하여 차량(100)의 내부를 쾌적하게 유지한다. 공조 장치(131)는 센터페시아(130)에 설치되고 공기를 토출하는 적어도 하나의 토출구(131a)를 포함할 수 있다. 센터페시아(130)에는 공조 장치(131) 등을 제어하기 위한 버튼이나 다이얼 등이 설치될 수 있다. 운전자 등의 탑승자는 센터페시아(130)에 배치된 버튼을 이용하여 공조 장치(131)를 제어할 수 있다.
시계(132)는 공조 장치(131)를 제어하기 위한 버튼이나 다이얼 주위에 마련될 수 있다.
오디오 장치(133)는 오디오 장치(133)의 기능 수행을 위한 다수의 버튼들이 마련된 조작패널을 포함할 수 있다. 오디오 장치(133)는 라디오 기능을 제공하는 라디오 모드와 오디오 파일이 담긴 다양한 저장매체의 오디오 파일을 재생하는 미디어 모드를 제공할 수 있다.
디스플레이(134)는 운전자에게 차량(100)과 관련된 정보를 이미지, 또는 텍스트의 형태로 제공하는 UI(User Interface)를 표시할 수 있다. 이를 위해, 디스플레이(134)는 센터페시아(130)에 매립되어 형성될 수 있다. 다만, 디스플레이의 설치 예가 이에 한정되는 것은 아니며, 디스플레이(134)는 차량(100)의 센터페시아(130)와 분리 가능하도록 마련될 수도 있다.
이 때, 디스플레이(134)는 LCD(Liquid Crystal Display), LED(Light Emitting Diode), PDP(Plasma Display Panel), OLED(Organic Light Emitting Diode), CRT(Cathode Ray Tube) 등으로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
또한, 대시보드(150)는 차량(100)의 주행 속도, 엔진 회전 수 또는 연료 잔량 등을 표시할 수 있는 각종 계기판 및 각종 물건을 수납할 수 있는 글로브 박스(globe box) 등을 더 포함할 수도 있다. 1
한편, 차량은 GPS 위성으로부터 수신하는 GPS 신호에 포함되는 위치와 미리 저장된 지도를 매칭하여, 차량의 현재 위치를 확인할 수 있다. 이렇게 확인된 차량의 위치는 사용자에게 제공되거나, 내비게이션의 경로 안내, 나아가 자율주행에 이용될 수 있다.
그러나, GPS 신호는 GPS 위성과 차량 간의 무선 통신이므로, 차량이 GPS 신호 수신 감도가 낮은 영역에 진입하면 확인되는 차량의 현재 위치의 정확도가 낮아질 수 있다. 예를 들어, 차량이 터널, 실내와 같은 GPS 신호의 음영지역에 위치하는 경우에는 GPS 신호의 수신이 불가하므로, 정확한 현재 위치를 확인하기 어렵다.
이를 해결하기 위해, 차량은 현재 주행상태를 감지하고, 이를 기초로 현재의 위치를 추정하는 방법을 사용할 수 있다. 이와 같은 방법을 추측항법이라고 하며, 차량은 GPS 신호의 수신 감도에 따라 선택적으로 추측항법을 수행할 수 있다.
이하에서는 추측항법을 수행하여 현재 위치를 추정하는 차량에 대하여 설명한다.
도 3은 일 실시예에 따른 차량의 제어 블록도이다.
일 실시예에 따른 차량은, 정밀지도가 저장되는 저장부(600); 차량의 위치 정보를 포함하는 GPS 신호를 수신하는 GPS 수신부(200); 차량의 주행상태를 감지하는 제 1 센서부(300); GPS 수신부(200)에서 수신한 GPS 신호 및/또는 제 1 센서부(300)에서 감지한 차량의 주행상태를 기초로 확인된 차량의 위치를 정밀지도 상에 매핑하는 제어부(500); 현재 차량의 위치가 매핑된 정밀지도를 표시하는 디스플레이(134); 를 포함할 수 있다.
저장부(600)는 정밀지도가 미리 저장될 수 있다. 여기서, 정밀지도는 안전하고 정밀한 차량제어를 위해 높은 정확도를 가지며, 도로의 평면 위치 뿐만 아니라 고도, 경사, 곡률, 차선 등에 대한 정보를 포함하고, 아울러 교통 규제 표지, 신호등과 같은 도로 시설물에 대한 정보를 더 포함하는 지도를 의미할 수 있다. 나아가, 정밀지도는 미리 정해진 회전구간 내의 장애물 위치를 포함할 수 있고, 이에 대하여는 후술하도록 한다.
저장부(600)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.
저장부(600)에는 모든 지역에 관한 정밀지도가 저장될 수도 있으나, 일부 지역에 관한 정밀지도만 저장되어 있을 수도 있다. 이때, 차량은 필요에 따라 외부 서버 등으로부터 정밀지도를 수신하여 저장부(600)에 별도로 저장하거나, 미리 저장된 정밀지도를 업데이트 할 수도 있다.
GPS(Global Positioning System) 수신부(200)는 GPS 위성으로부터 GPS 신호를 수신할 수 있다. GPS 수신부(200)가 수신하는 GPS 신호는 차량의 현재 위도, 및 경도 좌표를 포함하는 위치 정보를 의미할 수 있다. 또한, GPS 신호는 고도 등과 같은 다양한 좌표계를 더 포함할 수도 있다.
GPS 수신부(200)는 DGPS(Differential Global Positioning System) 방식을 채택하여 GPS 신호를 수신하도록 마련될 수도 있다. 여기서 DGPS란, 인접한 거리의 복수의 GPS 수신부(200)에서 수신한 GPS 신호의 공통의 오차를 서로 상쇄시킴으로서, 보다 정밀한 데이터를 얻는 방법을 의미할 수 있다.
제 1 센서부(300)는 차량의 주행상태를 감지할 수 있다. 여기서, 차량의 주행상태는 차량의 주행속도, 요레이트(Yaw Rate), 조향각과 같이 주행과 관련된 차량의 모든 동작에 대한 수치화 된 값을 의미할 수 있다. 이를 위해, 제 1 센서부(300)는 차량의 주행속도를 감지하는 차속 센서(310); 차량의 요레이트를 감지하는 요레이트 센서(320); 및 차량의 조향각을 감지하는 조향각 센서(330); 를 포함할 수 있다. 이와 같은 실시예 이외에도, 제 1 센서부(300)는 지자기 센서, 가속도계, 거리 측량기, 자이로스코프, 경사각 센서 및 중력 센서 등을 더 포함할 수도 있다.
제어부(500)는 GPS 수신부(200)를 통해 수신하는 GPS 신호로부터 차량의 위치를 획득하고, 획득한 차량의 위치를 미리 저장된 정밀지도상에 매핑(Mapping)할 수 있다. 상술한 바와 같이, GPS 신호가 차량의 위치를 위도 및 경도의 형태로 포함하는 경우, 제어부(500)는 미리 저장된 정밀지도를 불러와 수신한 위도 및 경도를 정밀지도 상에 대응시킴으로써 차량의 위치를 매핑할 수 있다.
또한, 제어부(500)는 제 1 센서부(300)에서 감지한 차량의 주행정보를 이용하여 차량의 위치를 추정하고, 추정된 위치를 정밀지도 상에 매핑할 수도 있다. 상술한 바와 같이, GPS 수신 감도가 일정 수준 이하로 떨어지면, 제어부(500)는 추측항법을 수행하여 차량의 위치를 추정할 수 있다.
제어부(500)는 공지된 복수의 추측항법 기반 위치 추정 방법 중 어느 하나를 채택할 수 있다. 예를 들어, 제어부(500)는 차량의 속도 및 요레이트를 이용하여 차량의 현재 위치를 추정할 수 있다. 구체적으로, 제어부(500)는 수학식 1에 따라 차량의 현재 위치
Figure 112015072445170-pat00001
를 추정할 수 있다.
[수학식1]
Figure 112015072445170-pat00002
Figure 112015072445170-pat00003
여기서,
Figure 112015072445170-pat00004
와
Figure 112015072445170-pat00005
는 추정되는 차량 위치의 x좌표와 y좌표를 의미하고, V는 차량의 속도를 의미한다. 또한, Ψ는 차량의 요레이트의 적분값인 요각을 의미할 수 있다.
제어부(500)는 이와 같은 과정을 통해 추정되는 차량를 위치는 미리 저장된 정밀지도 상에 대응시킴으로써 매핑할 수 있다.
또한, 제어부(500)는 차량의 위치를 매핑시킨 후, 정밀지도 상에서 목적지까지의 경로를 탐색할 수도 있다. 예를 들어, 제어부(500)는 정밀지도 상에 매핑된 차량의 위치로부터 목적지까지 이르는 경로 중 최단 거리를 탐색할 수 있다.
디스플레이(134)는 차량의 위치가 매핑되는 정밀지도를 표시할 수 있다. 이를 통해, 운전자를 포함하는 탑승자는 현재 차량의 위치를 시각적으로 확인할 수 있다. 또한, 디스플레이(134)는 제어부(500)가 탐색한 목적지까지의 경로를 정밀지도 상에 함께 표시할 수도 있다.
한편, 추측항법을 수행하여 차량의 위치를 추정하는 경우, 직선구간을 주행하는 차량은 종방향의 변화가 큰 반면 횡방향의 변화는 작기 때문에, 추정된 차량의 위치의 정확도가 비교적 높다. 그러나, 회전구간을 주행하는 차량은 종방향의 변화 뿐만 아니라 횡방향의 변화도 크기 때문에, 회전구간에서 추정된 차량의 위치는 부정확할 수 있다.
이를 해결하기 위해, 차량은 회전구간에 진입 시, 추정된 차량의 위치를 보정할 수 있다. 차량은 정밀지도 상의 모든 회전구간에 대하여 위치 보정을 수행할 수도 있고, 차량의 위치 보정이 요구되는 회전구간이 미리 설정된 정밀지도를 이용할 수도 있다.
구체적으로, 차량은 주변의 장애물로부터 이격된 거리를 감지하는 제 2 센서부(400); 를 더 하고, 제어부(500)는 차량이 정밀지도 상의 회전구간에 위치하면, 제 2 센서부(400)에서 감지한 회전구간 내의 장애물로부터 이격된 거리에 기초하여 추정된 차량의 위치를 보정할 수 있다.
제 2 센서부(400)는 감지 가능 영역내에 위치한 가장 인접한 장애물과의 거리를 감지할 수 있다. 이를 위해, 제 2 센서부(400)는 초음파를 송수신하여 장애물과의 거리를 감지하는 초음파 센서(410); 전파를 송수신하여 장애물과의 거리를 감지하는 레이더(Radar) 센서(420); 및 레이저를 송수신하여 장애물과의 거리를 감지하는 라이다(Lidar) 센서(430); 를 포함할 수 있다. 다만, 이는 제 2 센서부(400)의 실시예에 불과하므로, 제 2 센서는 상술한 복수의 센서 중 일부만을 포함하거나, 차량 주변의 장애물로부터 이격된 거리를 감지하는 기술적 사상안에서 여러 가지 센서를 더 포함할 수도 있다.
이하에서는 설명의 편의상 제 2 센서부(400)가 초음파 센서(410)로 구현되는 경우를 전제로 설명한다.
초음파 센서(410)가 설치되는 위치에 따라 감지 가능 영역이 달라지며, 그 결과 감지되는 장애물도 상이할 수 있다. 이하에서는 도 4를 참조하여, 초음파 센서(410)가 마련되는 위치를 설명한다.
도 4는 일 실시예에 따른 차량에 초음파 센서가 마련되는 위치를 설명하기 위한 도면이다. 도 4에서 음영으로 표시되는 영역은 초음파 센서(410)의 감지 가능 영역을 의미할 수 있다.
초음파 센서(410)는 차량의 측면에 설치되어, 차량의 측면의 장애물로부터 이격된 거리를 감지할 수 있다. 도 4에는 초음파 센서(410)가 마련될 수 있는 위치를 예시하고 있다. 도 4를 참조하면, 초음파 센서(410)는 4개의 차륜에 인접하는 위치 중 적어도 하나에 설치될 수 있다.
두 개의 초음파 센서(410)가 전륜 각각에 인접하는 위치(410L1, 410L2)에 마련되거나, 후륜 각각에 인접하는 위치(410L2, 410L2)에 마련되면, 각각의 초음파 센서(410)는 좌측 또는 우측의 장애물을 감지하고, 감지된 장애물과의 거리를 감지할 수 있다.
제어부(500)는 차량이 정밀지도 상의 회전구간에 위치하면, 제 2 센서부(400)에서 감지한 회전구간 내의 장애물로부터 이격된 거리에 기초하여 추정된 차량의 위치를 보정할 수 있다. 이하에서는 도 5 및 6을 참조하여 제어부(500)가 추정된 차량의 위치를 보정하는 방법을 설명한다.
도 5는 일 실시예에 따른 정밀지도 상의 회전구간을 예시하고, 도 6a 내지 6c는 일 실시예에 따른 차량의 위치를 보정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 6a 내지 6c는 도 5에 나타난 회전 구간을 확대하여 도시하고 있으며, 차량의 전륜 각각에 초음파 센서(410)가 마련되는 경우를 예시한다.
GPS 신호의 수신 감도가 낮을 때 추측항법에 따라 차량의 위치를 추정하는 것에 실익이 있으므로, 제어부(500)는 차량이 주차장과 같은 실내에 위치할 때 추측항법을 수행할 수 있다.
도 5는 저장부(600)에 미리 저장된 정밀지도 중 주차장을 예시하고 있다. 특히, 도 5의 정밀지도는 차량의 횡방향 위치 변화가 큰 회전 구간이 미리 설정되어 있다.
제어부(500)는 차량이 회전 구간에 위치할 때, 추정된 위치를 보정할 수 있다. 따라서, 제어부(500)는 먼저 차량이 회전 구간에 위치하는 지 확인할 수 있다. 구체적으로, 제어부(500)는 GPS 수신부(200)에서 수신한 GPS 신호를 기초로 차량의 위치를 정밀지도 상에 매핑하고, 매핑된 위치가 미리 설정된 회전 구간에 존재하는지 확인할 수 있다.
만약, GPS 신호의 수신 감도가 낮다고 판단되면, 제어부(500)는 제 1 센서부(300)가 감지하는 차량의 상태정보를 참조할 수 있다. 예를 들어, 제어부(500)는 차량의 조향각이 미리 정해진 제 2 임계값 이상이면, 차량이 회전구간에 위치하는 것으로 결정할 수 있다. 이와는 달리, 제어부(500)는 차량의 요레이트가 미리 정해진 제 3 임계값 이상이면, 차량이 회전 구간에 위치하는 것으로 결정할 수도 있다. 또한, 제어부(500)는 상술한 두가지 조건이 모두 충족될 때, 차량이 회전 구간에 위치하는 것으로 결정할 수도 있다.
차량이 회전 구간에 위치하는 것으로 확인되면, 제어부(500)는 제 1 센서부(300)가 감지한 차량의 주행상태를 기초로 차량의 위치를 추정할 수 있다. 즉, 제어부(500)는 차량이 회전 구간에 위치할 때, 추측항법에 따라 위치를 추정할 수 있다.
도 6a는 제어부(500)가 추정한 회전 구간에 위치하는 차량의 위치(Pv)를 나타낸다.
그 다음, 제어부(500)는 추정된 차량의 위치(Pv)에서 회전구간 내의 장애물로부터 이격된 거리를 추정할 수 있다. 구체적으로, 제어부(500)는 추정된 차량의 위치(Pv)를 정밀지도 상에 매핑하고, 매핑된 차량의 위치를 기준으로 인접한 장애물과의 거리를 추정할 수 있다.
제어부(500)는 제 2 센서부(400)가 마련되는 위치에 따라 추정된 차량의 위치(Pv)에서 장애물로부터 이격된 거리를 추정할 수 있다. 제 2 센서부(400)가 마련되는 위치에 따라 감지 가능 영역이 달라지므로, 제어부(500)는 추정된 차량의 위치(Pv)에서 제 2 센서부(400)의 감지 가능 영역에 위치하는 장애물로부터 이격된 거리를 추정할 수 있다.
도 6b의 경우, 초음파 센서(410)가 차량의 전륜 양 측면에 마련되는 것을 가정하고, 추정되는 차량의 위치(Pv)에서 차량의 양 측면에 형성되는 감지 가능 영역 내의 장애물로부터의 거리를 추정하는 경우를 예시한다. 그 결과, 제어부(500)는 좌측 장애물로부터 이격된 거리 UV_L을 추정할 수 있다. 또한, 우측에는 장애물이 존재하지 않으므로, 제어부(500)는 감지 가능한 최대 거리인 UV_R을 추정할 수 있다.
추정되는 차량의 위치에서 주변 장애물로부터 이격되는 장애물로부터의 거리를 추정한 후, 제어부(500)(500)는 추정된 거리와 제 2 센서부(400)에서 획득한 거리를 비교하여 추정된 차량의 위치를 보정할지 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어부(500)는 추정된 거리와 제 2 센서부(400)에서 감지한 거리의 차이가 제 1 임계값 이상이면 추정된 차량의 위치를 보정하도록 결정할 수 있다. 도 6b에서는, 추정된 차량의 위치에서 좌측 장애물로부터 이격된 거리 dV _L이 제 1 임계값 이상이면, 제어부(500)는 추정된 차량의 위치를 보정하도록 결정할 수 있다.
만약 추정된 차량의 위치를 보정하도록 결정되면, 제어부(500)는 회전 구간 내의 복수의 위치 각각에서 회전 구간 내의 장애물로부터 이격된 거리를 추정할 수 있다. 구체적으로, 제어부(500)는 정밀지도 상의 회전 구간 내의 가상의 복수의 위치를 설정하고, 설정된 가상의 복수의 위치에서 인접하는 장애물로부터의 거리를 추정할 수 있다. 이 때, 제어부(500)는 가상의 복수의 위치가 추정되는 차량의 위치로부터 미리 정해진 거리 이내에 존재하도록 설정할 수 있다.
그 다음, 제어부(500)는 가상의 복수의 위치 중 제 2 센서부(400)에서 감지한 거리에 가장 근사한 거리만큼 장애물로부터 이격된 위치로 추정된 차량의 위치를 보정할 수 있다. 구체적으로, 제어부(500)는 복수의 추정된 거리 중 제 2 센서부(400)에서 감지한 거리에 가장 근사한 거리를 선택할 수 있다. 감지한 거리에 가장 근사한 거리를 선택한 후, 제어부(500)는 추정되는 차량의 위치를 선택한 거리만큼 장애물로부터 이격된 가상의 위치로 보정할 수 있다.
도 6c는 종래 추정된 차량의 위치(Pv)와 보정된 차량의 위치(PR)을 함께 예시하고 있다. 제어부(500)는 복수의 가상의 위치에서 양 측면 장애물로부터의 거리를 추정하고, 그 결과와 제 2 센서부(400)에서 실제 감지한 거리 dR _R, dR _L을 비교할 수 있다. 만약, 특정 가상의 위치(PR)에서 양 측면 장애물로부터의 거리가 dR _R, dR _L으로 추정되면, 제어부(500)는 추정된 차량의 위치(PV)를 가상의 위치 (PR)로 보정할 수 있다.
마지막으로, 제어부(500)는 보정된 차량의 위치가 매핑된 정밀지도를 표시하도록 디스플레이(134)를 제어하거나, 보정된 차량의 위치로부터 목적지에 이르는 경로를 탐색할 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 차량 제어방법의 흐름도이다.
먼저, 차량은 회전구간에 진입하였는지 확인할 수 있다.(700) 구체적으로, 차량의 제어부(500)는 차량이 회전구간에 진입하였는지 GPS 신호를 기초로 결정할 수 있다. 만약, GPS 신호의 수신 감도가 낮은 경우, 제어부(500)는 차량의 상태정보를 참조하여 차량이 회전구간에 진입하였는지를 확인할 수 있다.
만약, 차량이 회전구간에 진입하지 않았다면, 반복하여 이를 확인한다.
반면, 차량이 회전구간에 진입하였다면, 차량은 초음파 센서(410)를 통해 차량과 인접한 장애물과의 거리 dR을 감지할 수 있다.(710) 이 때, 초음파 센서(410)는 차량의 측면 방향으로 설치되어, 측면에서 인접한 장애물과의 거리 dR을 감지할 수 있다.
그 다음, 차량은 추측항법을 통해 차량의 위치 PV를 추정할 수 있다.(720) 이를 위해, 차량의 제어부(500)는 차량의 상태정보를 이용하여 차량의 위치 PV를 추정할 수 있다. 예를 들어, 제어부(500)는 차량의 속도, 요레이트, 조향각 등을 이용하여 차량의 위치 PV를 추정할 수 있다.
차량의 위치 PV를 추정한 후, 차량은 추정된 위치 PV에서 인접한 장애물과의 거리 dV를 추정할 수 있다.(730) 구체적으로, 차량의 제어부(500)는 추정된 차량의 위치 PV를 정밀지도상에 매핑한 후, 위치 PV와 초음파 센서(410)에 의해 측면에 형성되는 감지 가능 영역 내에 존재하는 장애물과의 거리 dV를 추정할 수 있다.
장애물과의 거리 dV를 추정한 후, 차량은 추정된 거리 dV와 실제 초음파 센서(410)에 의해 감지된 거리 dR의 차이가 임계값 K1 미만인지 확인할 수 있다.(740) 이 때, 임계값 K1은 제조 시 외부에서 입력되거나, 하드웨어적으로 미리 결정될 수 있다.
만약, 추정된 거리 dV와 감지된 거리 dR의 차이가 임계값 K1 미만이면, 추정된 차량의 위치 PV가 보정이 불요한 것으로 볼 수 있다. 따라서, 차량은 추정된 차량의 위치 PV를 실제 차량의 위치 PR로 결정할 수 있다.(750)
반면, 추정된 거리 dV와 감지된 거리 dR의 차이가 임계값 K1 이상이면, 차량의 제어부(500)는 n 개의 임의의 가상 위치 P1 내지 Pn과 장애물과의 거리 dV1 내지 dVn을 추정할 수 있다.(760) 이 때, 임의의 가상의 위치는 추정된 차량의 위치 PV로부터 미리 정해진 거리 이내에 존재하도록 설정될 수 있다.
마지막으로, 차량의 제어부(500)는 추정된 장애물과의 거리 dV1 내지 dVn 중 감지된 장애물과의 거리 dR에 가장 근사한 값을 가지는 가상의 위치를 차량의 위치 PR로 결정할 수 있다.(770)
100: 차량
10: 본체
134: 디스플레이
200: GPS 수신부
300: 제 1 센서부
400: 제 2 센서부
500: 제어부
600: 저장부

Claims (24)

  1. 미리 정해진 회전구간 내의 장애물 위치를 포함하는 정밀지도가 저장되는 저장부;
    차량의 주행상태를 감지하는 제 1 센서부;
    상기 차량 주변의 장애물로부터 이격된 거리를 감지하는 제 2 센서부; 및
    상기 차량이 상기 정밀지도 상의 상기 회전구간에 위치하면, 상기 제 1 센서부에서 감지한 상기 차량의 주행상태를 기초로 상기 차량의 위치를 추정하고, 상기 제 2 센서부에서 감지한 상기 회전구간 내의 장애물로부터 이격된 거리에 기초하여 상기 추정된 차량의 위치를 보정하는 제어부; 를 포함하고,
    상기 제 1 센서부는,
    상기 차량의 주행속도, 상기 차량의 요레이트(Yaw Rate), 상기 차량의 조향각 중 적어도 하나를 포함하는 상기 차량의 주행상태를 감지하고,
    상기 제 2 센서부는,
    초음파 센서, 레이더(Radar) 센서, 라이다(Lidar) 센서 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 회전구간 내의 복수의 위치 각각에서 상기 회전구간 내의 장애물로부터 이격된 거리를 추정하고, 상기 추정된 거리와 상기 제 2 센서부에서 감지한 거리를 비교하여 상기 복수의 위치 중 어느 하나로 상기 추정된 차량의 위치를 보정하는 차량.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 추정된 차량의 위치에서 상기 회전구간 내의 장애물로부터 이격된 거리를 추정하고, 상기 추정된 거리와 상기 제 2 센서부에서 감지한 거리의 차이가 제 1 임계값 이상이면 상기 추정된 차량의 위치를 보정하는 차량.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 위치 중 상기 제 2 센서부에서 감지한 거리에 가장 근사한 거리만큼 상기 장애물로부터 이격된 위치로 상기 추정된 차량의 위치를 보정하는 차량.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 위치 중 상기 추정된 차량의 위치로부터 미리 정해진 거리 이내에 존재하는 어느 하나로 상기 추정된 차량의 위치를 보정하는 차량.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 센서부는,
    상기 차량의 측면 장애물로부터 이격된 거리를 감지하도록, 상기 차량의 측면에 마련되는 차량.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 차량의 위치 정보를 포함하는 GPS 신호를 수신하는 GPS 수신부; 를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 수신한 GPS 신호를 기초로 상기 차량이 상기 정밀지도 상의 상기 회전구간에 위치하는지 여부를 결정하는 차량.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제 1 센서부가 감지하는 상기 차량의 상태정보를 참조하여 상기 차량이 상기 정밀지도 상의 상기 회전구간에 위치하는지 여부를 결정하는 차량.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 차량의 조향각이 미리 정해진 제 2 임계값 이상인지 여부, 및 상기 차량의 요레이트가 미리 정해진 제 3 임계값 이상인지 여부 중 적어도 하나를 참조하여 상기 차량이 상기 정밀지도 상의 상기 회전구간에 위치하는지 여부를 결정하는 차량.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부에 의해 보정된 상기 차량의 위치를 표시하는 디스플레이; 를 더 포함하는 차량.
  13. 미리 정해진 회전구간 내의 장애물 위치를 포함하는 정밀지도가 저장되는 차량의 제어방법에 있어서,
    상기 차량의 주행상태 및 상기 차량 주변의 장애물로부터 이격된 거리를 감지하는 단계;
    상기 차량이 상기 정밀지도 상의 상기 회전구간에 위치하면, 상기 감지한 상기 차량의 주행상태를 기초로 상기 차량의 위치를 추정하는 단계; 및
    상기 감지한 상기 회전구간 내의 장애물로부터 이격된 거리에 기초하여 상기 추정된 차량의 위치를 보정하는 단계; 를 포함하고,
    상기 차량의 주행상태를 감지하는 단계는,
    상기 차량의 주행속도, 상기 차량의 요레이트(Yaw Rate), 상기 차량의 조향각 중 적어도 하나를 감지하고,
    상기 차량 주변의 장애물로부터 이격된 거리를 감지하는 단계는,
    상기 차량 주변의 장애물로부터 반사되는 초음파, 전파, 및 레이저 중 적어도 하나를 수신하여 상기 장애물로부터 이격된 거리를 감지하고,
    상기 추정된 차량의 위치를 보정하는 단계는,
    상기 회전구간 내의 복수의 위치 각각에서 상기 회전구간 내의 장애물로부터 이격된 거리를 추정하는 단계; 및
    상기 추정된 거리와 상기 감지한 거리를 비교하여 상기 복수의 위치 중 어느 하나로 상기 추정된 차량의 위치를 보정하는 단계; 를 포함하는 차량의 제어방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 추정된 차량의 위치를 보정하는 단계는,
    상기 추정된 차량의 위치에서 상기 회전구간 내의 장애물로부터 이격된 거리를 추정하는 단계; 및
    상기 추정된 거리와 상기 감지된 거리의 차이가 제 1 임계값 이상이면 상기 추정된 차량의 위치를 보정하는 단계; 를 포함하는 차량의 제어방법.
  15. 삭제
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 복수의 위치 중 어느 하나로 상기 추정된 차량의 위치를 보정하는 단계는,
    상기 복수의 위치 중 상기 감지한 거리에 가장 근사한 거리만큼 상기 장애물로부터 이격된 위치로 상기 추정된 차량의 위치를 보정하는 차량의 제어방법.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 복수의 위치 중 어느 하나로 상기 추정된 차량의 위치를 보정하는 단계는,
    상기 복수의 위치 중 상기 추정된 차량의 위치로부터 미리 정해진 거리 이내에 존재하는 어느 하나로 상기 추정된 차량의 위치를 보정하는 차량의 제어방법.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 차량 주변의 장애물로부터 이격된 거리를 감지하는 단계는,
    상기 차량의 측면 장애물로부터 이격된 거리를 감지하는 차량의 제어방법
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 제 13 항에 있어서,
    상기 차량의 위치 정보를 포함하는 GPS 신호를 수신하는 단계; 를 더 포함하고,
    상기 차량의 위치를 추정하는 단계는,
    상기 수신한 GPS 신호를 기초로 상기 차량이 상기 정밀지도 상의 상기 회전구간에 위치하는지 여부를 결정하는 단계; 및
    상기 차량이 상기 정밀지도 상의 상기 회전구간에 위치하면, 상기 감지한 상기 차량의 주행상태를 기초로 상기 차량의 위치를 추정하는 단계; 를 포함하는 차량의 제어방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 차량이 상기 정밀지도 상의 상기 회전구간에 위치하는지 여부를 결정하는 단계는,
    상기 차량의 상태정보를 참조하여 상기 차량이 상기 정밀지도 상의 상기 회전구간에 위치하는지 여부를 결정하는 차량의 제어방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 차량이 상기 정밀지도 상의 상기 회전구간에 위치하는지 여부를 결정하는 단계는,
    상기 차량의 조향각이 미리 정해진 제 2 임계값 이상인지 여부, 및 상기 차량의 요레이트가 미리 정해진 제 3 임계값 이상인지 여부 중 적어도 하나를 참조하여 상기 차량이 상기 정밀지도 상의 상기 회전구간에 위치하는지 여부를 결정하는 차량의 제어방법.
  24. 제 13 항에 있어서,
    상기 보정된 차량의 위치를 표시하는 단계; 를 더 포함하는 차량의 제어방법.
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