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KR101866014B1 - 차량의 측면충돌 회피 시스템 및 그 방법 - Google Patents

차량의 측면충돌 회피 시스템 및 그 방법 Download PDF

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KR101866014B1
KR101866014B1 KR1020160033855A KR20160033855A KR101866014B1 KR 101866014 B1 KR101866014 B1 KR 101866014B1 KR 1020160033855 A KR1020160033855 A KR 1020160033855A KR 20160033855 A KR20160033855 A KR 20160033855A KR 101866014 B1 KR101866014 B1 KR 101866014B1
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South Korea
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obstacle
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collision
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sensor data
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김준수
유정재
박진호
임형준
Original Assignee
현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 차량의 측면충돌 회피 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 차량의 전/후면에 장착된 레이더 센서로부터의 데이터와 차량의 측면에 장착된 초음파 센서로부터의 데이터를 상호 융합한 후 이에 기초하여 장애물을 검출함으로써, 장애물의 검출 정확도를 높이는 것은 물론 장애물과의 충돌 가능성을 정확도 높게 예측할 수 있는 차량의 측면충돌 회피 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명은 차량의 측면충돌 회피 시스템에 있어서, 차량 주변의 장애물을 감지하는 복수의 레이더 센서; 차량 주변의 장애물을 감지하는 복수의 초음파 센서; 상기 레이더 센서로부터의 센서 데이터(이하, 레이더 센서 데이터)와 상기 초음파 센서로부터의 센서 데이터(이하, 초음파 센서 데이터)를 융합하여 융합 데이터를 생성한 후, 상기 융합 데이터에 기초하여 장애물을 검출하고, 상기 융합 데이터에 기초하여 상기 검출된 장애물과의 충돌 여부를 예측하는 제어부; 및 충돌로 예측된 경우 차량을 제동시키는 브레이크 구동부를 포함한다.

Description

차량의 측면충돌 회피 시스템 및 그 방법{APPARATUS FOR AVOIDING SIDE CRASH IN VEHICLE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 차량의 측면충돌 회피 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 평행주차된 차량의 출차 시 초음파 센서 데이터와 레이더 센서 데이터를 융합하여 장애물의 검출 정확도를 높이는 것은 물론 장애물과의 충돌 가능성을 정확도 높게 예측할 수 있는 기술에 관한 것이다.
최근의 차량은 현대인의 필수품으로 자리매김하고 있어, 새로운 차량이 급격히 출시되어 운행되고 있고, 그로 인해 교통체증, 주차문제 등 다양한 사회 문제가 발생하고 있다.
특히, 주차문제는 심각하여 한정된 지역, 도시, 국가에서 차량이 증가할수록 주차할 수 있는 주차공간은 줄어들 수밖에 없는 형편이고, 이러한 주차공간의 부족을 해결하기 위해 차량 한 대가 주차할 수 있도록 구획해 놓은 주차구획이 점점 협소해지고 있다.
또한, 주차구획이 없는 주차공간에서도 여러 대의 차량이 함께 주차하는 경우에는 차량 간의 간격이 좁을 수밖에 없으며, 이 경우 운전자가 육안으로 주변 장애물을 확인하고 차량을 직접 운전하여 좁은 주차 공간에 주차하거나 좁은 주차 공간에서 차량을 출차하기 어려운 문제점이 있다.
이에 따라 최근에는 차량에 주차조향보조시스템(Smart Parking Assist System, SPAS)을 탑재하여, SPAS에서 차량 주변을 촬영한 영상 등을 확인하여 자동으로 주차하거나 출차하는 기술도 개발되어 출시되고 있다. 이러한 SPAS은 차량을 주차 공간에 주차할 때 차량을 자동으로 조향하여 주차 또는 출차를 보조한다.
그런데 SPAS을 이용하여 출차하는 경우, 특히 평행 주차된 차량을 출차할 때, 차량의 좌/우측에 존재하는 물체를 감지하지 못해 출차 중 충돌이 발생하는 경우가 있다. 이에 따라, 차량의 좌/우측에 존재하는 물체를 감지하여 차량이 안전하고 편리하게 출차될 수 있도록 할 필요가 있다.
종래의 측면충돌 회피 기술은 차량의 후면에 장착되어 후방의 인접 차량을 감지하여 후방차량감지신호를 출력하는 레이더 센서와, 차량의 측면에 장착되어 측방의 인접 차량을 감지하여 측방차량감지신호를 출력하는 복수의 초음파 센서를 구비한 후 이를 기반으로 장애물을 감지하였다.
이러한 종래의 측면충돌 회피 기술은 레이더 센서 데이터와 초음파 센서 데이터를 각각 독립적으로 이용하여 장애물을 검출하기 때문에, 각 센서의 단점에 대한 상호 보완이 이루어지지 않아 장애물의 검출 정확도가 낮고, 아울러 장애물과의 충돌 가능성을 정확도 높게 예측하지 못하는 문제점이 있다.
대한민국공개특허 제2013-0028183호
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 차량의 전/후면에 장착된 레이더 센서로부터의 데이터와 차량의 측면에 장착된 초음파 센서로부터의 데이터를 상호 융합한 후 이에 기초하여 장애물을 검출함으로써, 장애물의 검출 정확도를 높이는 것은 물론 장애물과의 충돌 가능성을 정확도 높게 예측할 수 있는 차량의 측면충돌 회피 시스템 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 차량의 측면충돌 회피 시스템에 있어서, 차량 주변의 장애물을 감지하는 복수의 레이더 센서; 차량 주변의 장애물을 감지하는 복수의 초음파 센서; 상기 레이더 센서로부터의 센서 데이터(이하, 레이더 센서 데이터)와 상기 초음파 센서로부터의 센서 데이터(이하, 초음파 센서 데이터)를 융합하여 융합 데이터를 생성한 후, 상기 융합 데이터에 기초하여 장애물을 검출하고, 상기 융합 데이터에 기초하여 상기 검출된 장애물과의 충돌 여부를 예측하는 제어부; 및 충돌로 예측된 경우 차량을 제동시키는 브레이크 구동부를 포함한다.
여기서, 상기 제어부는 상기 레이더 센서 데이터의 공분산과, 상기 초음파 센서 데이터의 공분산과, 상기 초음파 센서 데이터와 상기 레이더 센서 데이터의 교차 공분산에 기초하여 상기 융합 데이터의 공분산을 생성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 상기 융합 데이터의 공분산의 표준편차를 고려하여 장애물과의 충돌확률을 산출하고, 상기 산출된 충돌확률에 기초하여 장애물과의 충돌 여부를 예측하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 평행 주차된 차량의 출차 시, 좌/우측 출차모드에 따라 해당 방향의 레이더 센서와 초음파 센서를 구동시키는 센서 구동부; 상기 레이더 센서 데이터와 상기 초음파 센서 데이터를 융합하는 센서 데이터 융합부; 상기 융합 데이터에 기초하여 장애물을 검출하고, 상기 검출된 장애물 중에서 관심영역 내에 위치하는 장애물을 유효 장애물로서 검출하는 유효 장애물 검출부; 및 상기 유효 장애물 검출부에 의해 검출된 유효 장애물 중에서 충돌가능영역에 위치하는 장애물을 최종 장애물로서 검출하고, 상기 최종 장애물과의 충돌확률을 계산하여 충돌 여부를 예측하는 충돌 예측부를 포함한다.
여기서, 상기 센서 구동부는 CAN(Controller Area Network), LIN(Local Interconnect Network), 플렉스레이(FlexRay), MOST(Media Oriented System Transport) 중 적어도 하나 이상을 통해 좌/우측 출차모드를 확인하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 센서 데이터 융합부는 상기 레이더 센서 데이터의 공분산과, 상기 초음파 센서 데이터의 공분산과, 상기 초음파 센서 데이터와 상기 레이더 센서 데이터의 교차 공분산에 기초하여 상기 융합 데이터의 공분산을 생성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유효 장애물 검출부는 장애물 상태변화 수학모델에 기초하여 유효 장애물이 관심영역을 벗어나는지를 지속적으로 추적하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 충돌 예측부는 상기 융합 데이터의 공분산의 표준편차를 고려하여 장애물과의 충돌확률을 산출하고, 상기 산출된 충돌확률에 기초하여 장애물과의 충돌 여부를 예측하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 차량의 측면충돌 회피 방법에 있어서, (a) 제어부가 레이더 센서로부터의 센서 데이터(이하, 레이더 센서 데이터)와 초음파 센서로부터의 센서 데이터(이하, 초음파 센서 데이터)를 융합하여 융합 데이터를 생성하는 단계; (b) 상기 제어부가 상기 융합 데이터에 기초하여 장애물을 검출하는 단계; (c) 상기 제어부가 상기 융합 데이터에 기초하여 상기 검출된 장애물과의 충돌 여부를 예측하는 단계; 및 (d) 충돌로 예측된 경우 브레이크 구동부가 차량을 제동시키는 단계를 포함한다.
상기와 같은 본 발명은, 차량의 전/후면에 장착된 레이더 센서로부터의 데이터와 차량의 측면에 장착된 초음파 센서로부터의 데이터를 상호 융합한 후 이에 기초하여 장애물을 검출함으로써, 장애물의 검출 정확도를 높이는 것은 물론 장애물과의 충돌 가능성을 정확도 높게 예측할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 레이더 센서의 단점과 초음파 센서의 단점을 상호 보완하여 차량의 측면충돌 회피 시스템이 최적의 성능을 발휘할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 SPAS, 후측방 경고(BSD, Blind Spot Detection) 시스템, 후방 교행 차량 경보(RCTA: Rear Cross Traffic Alert) 시스템, 스마트 크루즈 컨트롤(Smart Cruise Control) 시스템 등에 적용되어 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 차량의 측면충돌 회피 시스템의 일실시예 구성도,
도 2 는 본 발명에 따른 차량 내 레이더 센서와 초음파 센서의 위치를 나타내는 일예시도,
도 3 은 본 발명에 따른 차량의 측면충돌 회피 시스템을 제어하는 제어부의 상세 구성도,
도 4 는 본 발명에 따른 센서에 의해 감지된 장애물에 대한 일예시도,
도 5 는 본 발명에 따른 레이더 센서 데이터와 초음파 센서 데이터의 융합 결과를 나타내는 일예시도,
도 6 은 본 발명에 따른 레이더 센서 데이터와 초음파 센서 데이터의 융합 결과를 나타내는 상세 일예시도,
도 7 은 본 발명에 따른 관심영역에 대한 일예시도,
도 8 은 본 발명에 따른 장애물의 위치 추정 결과를 나타내는 일예시도,
도 9 는 본 발명에 따른 충돌가능영역에 대한 일예시도,
도 10 은 본 발명에 따른 융합 데이터 공분산의 표준편차에 기초한 최종 장애물과의 충돌확률을 산출하는 과정에 대한 일예시도,
도 11 은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 차량의 측면충돌 회피 방법에 대한 일실시에 흐름도이다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명에 따른 차량의 측면충돌 회피 시스템의 일실시예 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량의 측면충돌 회피 시스템은, 레이더 센서(radar sensor)(10), 초음파 센서(20), 브레이크 구동부(30), 경고부(40), 및 제어부(50)를 포함한다.
상기 각 구성요소들에 대해 살펴보면, 먼저 레이더 센서(10)는 차량의 전/후방에 위치하는 장애물을 감지하는 센서로서, 도 2에 도시된 바와 같이 복수 개의 레이더 센서(210, 220, 230)가 차량에 장착된다.
차량의 전면에 장착된 레이더 센서(210)는 차량의 전방에 위치하는 장애물을 감지하고, 차량의 후면 좌측에 장착된 레이더 센서(220)는 차량의 좌후방에 위치하는 장애물을 감지하며, 차량의 후면 우측에 장착된 레이더 센서(230)는 차량의 우후방에 위치하는 장애물을 감지한다.
다음으로, 초음파 센서(20)는 차량의 전/후방 및 좌/우 측방에 위치하는 장애물을 감지하는 센서로서, 도 2에 도시된 바와 같이 복수 개의 초음파 센서(241, 242, 243, 344)가 차량에 장착된다. 특히, 좌측면에 장착되는 초음파 센서(243)는 프론트 초음파 센서와 리어 초음파 센서를 포함하고, 우측면에 장착되는 초음파 센서(244) 역시 프론트 초음파 센서와 리어 초음파 센서를 포함한다.
차량의 전면에 장착된 복수 개의 초음파 센서(241)는 차량의 전방에 위치하는 장애물을 감지하고, 차량의 후면에 장착된 복수 개의 초음파 센서(242)는 차량의 후방에 위치하는 장애물을 감지한다.
아울러, 차량의 좌측면에 장착된 복수 개의 초음파 센서(243)는 차량의 좌측방에 위치하는 장애물을 감지하고, 차량의 우측면에 장착된 복수 개의 초음파 센서(244)는 차량의 우측방에 위치하는 장애물을 감지한다.
도 2를 통해서도 알 수 있듯이, 레이더 센서(210, 220, 230)는 감지영역이 넓고 길기 때문에 먼 거리에 위치하는 장애물까지의 거리 및 장애물의 상대속도(자차의 속도 대비 장애물의 속도)를 측정할 수 있고, 초음파 센서(241, 242, 243, 244)는 감지영역이 좁고 짧기 때문에 근거리에 위치하는 장애물까지의 거리 및 장애물의 상대속도를 측정할 수 있다. 아울러 레이더 센서(210, 220, 230)와 초음파 센서(241, 242, 243, 244)는 장애물의 위치를 측정할 수 있다.
따라서, 타 차량이 자차의 좌측방에 위치하는 경우 레이더 센서(220)와 초음파 센서(243)가 모두 타 차량을 감지할 수 있고, 타 차량이 자차의 우측방에 위치하는 경우 레이더 센서(230)와 초음파 센서(244)가 모두 타 차량을 감지할 수 있다. 즉, 레이더 센서와 초음파 센서에 의해 중첩 감지되는 타 차량이 존재할 수 있다.
한편, 본 발명은 평행 주차된 차량을 출차하는 경우에 측면충돌을 회피하는 기술에 대해 중점적으로 다루기 때문에, 좌측방 초음파 센서(243)와 좌후방 레이더 센서(220)로 이루어진 제1 센서그룹, 우측방 초음파 센서(244)와 우후방 레이더 센서(230)로 이루어진 제2 센서그룹이 주로 사용되지만, 실제 평행 주차된 차량을 출차하는 경우에 자차의 전방 및 후방에 주차된 차량과의 충돌을 회피하는 것은 당연한바, 차량의 전면에 장착된 레이더 센서(210)는 물론 차량의 전면에 장착된 복수 개의 초음파 센서(241)와 차량의 후면에 장착된 복수 개의 초음파 센서(242)도 모두 사용된다.
본 발명의 일실시 예에서는 평행 주차된 차량을 출차하는 경우에 측면충돌을 회피하는 기술에 대해 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 주행중에 측면충돌을 회피하는 기술로서 적용될 수도 있다.
다음으로, 브레이크 구동부(30)는 제어부(50)의 제어하에 브레이크를 구동시킨다.
다음으로, 경고부(40)는 제어부(50)의 제어하에 경고음을 출력한다.
다음으로, 제어부(50)는 상기 각 구성요소들에 제 기능을 정상적으로 수행할 수 있도록 전반적인 제어를 수행한다.
특히 제어부(50)는 차량의 후면에 장착된 레이더 센서(10)로부터의 센서 데이터와 차량의 측면에 장착된 초음파 센서로부터의 센서 데이터를 융합하여 융합 데이터를 생성하고, 상기 융합 데이터에 기초하여 장애물을 검출하며, 상기 융합 데이터에 기초하여 상기 검출된 장애물과의 충돌 여부를 예측한다.
또한, 제어부(50)는 장애물과의 충돌이 예측된 경우 차량을 정지시키도록 브레이크 구동부(30)를 제어한다.
또한, 제어부(50)는 장애물과의 충돌이 예측된 경우 이를 운전자에게 경고하도록 경고부(40)를 제어한다.
또한, 제어부(50)는 장애물과의 충돌이 예측된 경우 차량을 정지시키도록 브레이크 구동부(30)를 제어한 후 이를 운전자에게 경고하도록 경고부(40)를 제어한다.
이하, 도 3을 참조하여 제어부(50)의 구체적인 구성에 대해 살펴보기로 한다.
도 3 은 본 발명에 따른 차량의 측면충돌 회피 시스템을 제어하는 제어부의 상세 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제어부(50)는 센서 구동부(51), 센서 데이터 융합부(52), 유효 장애물 검출부(53), 및 충돌 예측부(54)를 포함한다.
상기 각 구성요소들에 대해 살펴보면, 먼저 센서 구동부(51)는 평행 주차된 차량의 출차 시, 좌측 출차모드인지 우측 출차모드인지를 확인한 후 해당 출차모드에 상응하는 센서그룹을 활성화한다. 이때, 센서 구동부(51)는 운전자로부터의 입력을 통해 좌측 출차모드인지 우측 출차모드인지를 확인할 수도 있고, 차량에 탑재된 SPAS와 연동하여 좌측 출차모드인지 우측 출차모드인지를 확인할 수도 있다. 이때, 센서 구동부(51)는 차량 네트워크를 통해 정보를 획득할 수 있다. 여기서, 차량 네트워크는 CAN(Controller Area Network), LIN(Local Interconnect Network), 플렉스레이(FlexRay), MOST(Media Oriented System Transport) 등을 포함한다.
예를 들어, 센서 구동부(51)는 좌측 출차모드인 경우에 좌측방 초음파 센서(243)와 좌후방 레이더 센서(220)로 이루어진 제1 센서그룹을 구동시키고, 우측 출차모드인 경우에 우측방 초음파 센서(244)와 우후방 레이더 센서(230)로 이루어진 제2 센서그룹을 구동시킨다.
이렇게 센서 구동부(51)에 의해 활성화된 제1 센서그룹이 감지한 장애물은 일례로 도 4에 도시된 바와 같다.
도 4에서, 자차(400)의 좌측방 및 좌후방에 위치하는 차량은 '410', '420', '430'으로서, '420'은 좌후방 레이더 센서(220)에 의해 감지되고, '430'은 좌측방 초음파 센서(243)에 의해 감지되며, '410'은 좌후방 레이더 센서(220)와 좌측방 초음파 센서(243) 모두에 의해 감지된 것을 알 수 있다. 이때, '410' 차량은 좌후방 레이더 센서(220)와 좌측방 초음파 센서(243) 모두에 의해 감지되었으므로, 레이더 센서 데이터와 초음파 센서 데이터의 융합을 통해 정확도 높게 검출될 수 있다.
다음으로, 센서 데이터 융합부(52)는 레이더 센서(10)로부터의 센서 데이터와 초음파 센서(20)로부터의 센서 데이터를 융합한다.
즉, 센서 데이터 융합부(52)는 하기의 [수학식 1]에 기초하여 레이더 센서 데이터와 초음파 센서 데이터를 융합하여 융합 데이터를 생성한다.
[수학식 1]
Figure 112016027388368-pat00001
P3 = P1 - (P1 - P1/ 2)U-1 1/2(P1 - P1/2)T
여기서,
Figure 112016027388368-pat00002
는 초음파 센서 데이터로서 장애물의 위치를 나타내고,
Figure 112016027388368-pat00003
는 레이더 센서 데이터로서 장애물의 위치를 나타내며,
Figure 112016027388368-pat00004
는 융합 데이터로서 장애물의 위치를 나타낸다.
또한, P1은 초음파 센서 데이터의 공분산을 나타내고, P2는 레이더 센서 데이터의 공분산을 나타내며, P3는 융합 데이터의 공분산을 나타내고, P1/2는 초음파 센서 데이터와 레이더 센서 데이터의 교차 공분산을 나타낸다.
또한, λ= (P1 - P1/ 2)U-1 1/2, U1/2 = P1 + P2 - P1/2,
Figure 112016027388368-pat00005
를 각각 만족한다. 이때, ρ는 유효상관계수(일례로 0.4)를 나타낸다.
한편, 도 4에서 좌측방 초음파 센서(243) 또는/및 좌후방 레이더 센서(220)에 의해 감지된 각 차량(410, 420, 430)에 대한 센서 데이터를 해당 센서의 신뢰도를 바탕으로 이미지로 표현하면 도 5의 좌측에 도시된 바와 같다.
즉, 좌측방 초음파 센서(243)에 의해 감지된 '410' 차량의 이미지는 상하가 긴 타원(이하, 제1 타원)의 형태로 표현되며, 좌후방 레이더 센서(220)에 의해 감지된 '420' 차량의 이미지는 좌우가 긴 타원(제2 타원)의 형태로 표현된다. 이때, 제 2 타원의 면적이 제1 타원의 면적보다 크다.
센서 데이터 융합부(52)에 의해 융합된 센서 데이터를 이미지로 표현하면 도 5의 우측에 도시된 바와 같다. 즉, 제1 타원과 제2 타원이 융합되어 하나의 원의 형태로 표현된다. 이때, 원의 크기는 차량의 폭과 거의 유사하기 때문에 정확히 장애물(차량)을 검출해 낼 수 있다.
도 6을 참조하여 좀 더 상세히 살펴보면, 초음파 센서 데이터의 공분산(P1)과 레이더 센서 데이터의 공분산(P2)을 상기 [수학식 1]을 통해 융합하면 융합 데이터의 공분산(P3)이 된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 융합 데이터의 피크치가 초음파 센서 데이터와 레이더 센서 데이터에 비해 큰 것을 알 수 있다. 따라서 융합 데이터를 이용하면 장애물을 정확도 높게 검출할 수 있음을 알 수 있다.
다음으로, 유효 장애물 검출부(53)는 센서 데이터 융합부(52)에 의해 융합된 데이터(이하, 융합 데이터)에 기초하여 장애물을 검출하고, 상기 검출된 장애물 중에서 관심영역 내에 위치하는 장애물을 유효 장애물로서 검출한다. 이때, 관심영역(710)은 사전에 설정된 영역으로서 도 7에 도시된 바와 같으며, '430' 차량의 경우 관심영역(710) 내에 위치하지 않기 때문에 유효 장애물에 포함되지 않는다. 유효 장애물은 '410'차량 및 '420'차량이 포함된다.
또한, 유효 장애물 검출부(53)는 관심영역(710) 내에 위치하는 장애물에 대해서 지속적으로 위치를 예측한다.
특히, 유효 장애물 검출부(53)는 레이더 센서로부터의 센서 데이터와 초음파 센서로부터의 센서 데이터가 지속적으로 전달되지 않는 경우에도 하기의 [수학식 2] 내지 [수학식 3]을 통해 장애물의 위치를 예측할 수 있다.
즉, 유효 장애물 검출부(53)는 하기의 [수학식 2]를 통해 시간에 따른 장애물의 위치를 추정할 수 있다. 이렇게 추정된 장애물의 위치는 도 8에 도시된 바와 같다.
[수학식 2]
Figure 112016027388368-pat00006
여기서,
Figure 112016027388368-pat00007
는 k 시점의 장애물 위치에 대한 예측치,
Figure 112016027388368-pat00008
는 k-1 시점의 장애물 위치에 대한 예측치, F는 장애물 상태변화 수학모델, G는 상태변화 관련 입력모델, W는 시스템 입력(노이즈 등)을 각각 나타낸다.
또한, 유효 장애물 검출부(53)는 하기의 [수학식 3]을 통해 공분산을 업데이트 한다.
[수학식 3]
Figure 112016027388368-pat00009
여기서, Pk는 k 시점의 공분산, Pk - 1는 k-1 시점의 공분산, Rw는 모델 오차 공분산을 각각 나타낸다.
또한, 유효 장애물 검출부(53)는 하기의 [수학식 4]를 통해 장애물이 관심영역 내에 위치하는지의 여부를 판단한다. 즉, 하기의 [수학식 4]를 만족하면 장애물이 관심영역을 벗어난 것으로 판단한다.
[수학식 4]
Figure 112016027388368-pat00010
여기서, Plimit는 유효 공분산 상한치(임계치)를 나타내고, 'tr'은 행렬에서 각 성분을 더하거나 빼는 연산을 위한 함수를 의미한다.
이렇게 시간에 따른 장애물의 위치를 예측하는 기술은 센서로부터의 데이터 전송 주기가 100ms이지만 50ms 단위로 장애물의 위치를 예측하고자 하는 경우에도 사용될 수 있다.
다음으로, 충돌 예측부(54)는 유효 장애물 검출부(53)에 의해 검출된 유효 장애물 중에서 충돌가능영역에 위치하는 장애물을 최종 장애물로서 검출한다. 즉, 도 9에 도시된 바와 같이 충돌가능영역(910)에 위치하는 차량(410)을 검출한다.
그리고 충돌 예측부(54)는 융합 데이터 공분산의 표준편차에 기초한 최종 장애물과의 충돌확률에 따라 충돌여부를 예측한다. 즉, 충돌 예측부(54)는 센서 데이터 융합부(52)에 의해 생성된 융합 데이터의 공분산을 이용하여 표준편차를 산출하고, 상기 산출된 표준편차가 고려된 충돌확률을 산출하며, 상기 산출된 충돌확률이 기준치를 초과하면 최종 장애물과의 충돌이 발생할 것으로 예측한다.
이를 도 10을 참고하여 살펴보면, 충돌 예측부(54)는 하기의 [수학식 5]를 이용하여 융합 데이터 공분산의 표준편차에 기초한 최종 장애물과의 충돌확률(D)을 산출한다.
[수학식 5]
Figure 112016027388368-pat00011
여기서, tinv는 TTC(Time To Collision)의 역수로서,
Figure 112016027388368-pat00012
를 만족한다. 이때, ve는 자차의 속력을 의미하고, vt는 장애물의 속력을 의미하며,
Figure 112016027388368-pat00013
는 충돌까지 남은 거리를 의미한다.
또한,
Figure 112017054645646-pat00014
는 충돌위험판단을 위한 기준 tinv를 의미하고,
Figure 112017054645646-pat00015
는 융합 데이터 공분산의 표준편차를 의미한다.
상기 [수학식 5]에
Figure 112016027388368-pat00016
를 반영함으로써 장애물과의 충돌 가능성을 정확도 높게 예측할 수 있게 된다.
본 발명의 일실시 예에서는 차량의 측면충돌 회피 시스템을 하나의 독립된 구성으로서 구현한 예를 설명하였지만, 이미 널리 알려진 SPAS에 측면충돌 회피 시스템의 기능을 부가하여 구현할 수도 있다.
도 11 은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 차량의 측면충돌 회피 방법에 대한 일실시에 흐름도이다.
먼저, 제어부(50)가 레이더 센서로부터의 센서 데이터(이하, 레이더 센서 데이터)와 초음파 센서로부터의 센서 데이터(이하, 초음파 센서 데이터)를 융합하여 융합 데이터를 생성한다(1101).
이후, 제어부(50)가 상기 융합 데이터에 기초하여 장애물을 검출한다(1102).
이후, 제어부가 상기 융합 데이터에 기초하여 상기 검출된 장애물과의 충돌 여부를 예측한다(1103).
이후, 충돌로 예측된 경우 브레이크 구동부가 차량을 제동시킨다(1104).
한편, 전술한 바와 같은 본 발명의 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성이 가능하다. 그리고 상기 프로그램을 구성하는 코드 및 코드 세그먼트는 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.　또한, 상기 작성된 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(정보저장매체)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 판독되고 실행됨으로써 본 발명의 방법을 구현한다. 그리고 상기 기록매체는 컴퓨터가 판독할 수 있는 모든 형태의 기록매체를 포함한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
10 : 레이더 센서
20 : 초음파 센서
30 : 브레이크 구동부
40 : 경고부
50 : 제어부

Claims (19)

  1. 차량 주변의 장애물을 감지하는 복수의 레이더 센서;
    차량 주변의 장애물을 감지하는 복수의 초음파 센서;
    상기 레이더 센서로부터의 센서 데이터(이하, 레이더 센서 데이터)와 상기 초음파 센서로부터의 센서 데이터(이하, 초음파 센서 데이터)를 융합하여 융합 데이터를 생성한 후, 상기 융합 데이터에 기초하여 장애물을 검출하고, 상기 융합 데이터에 기초하여 상기 검출된 장애물과의 충돌 여부를 예측하는 제어부; 및
    충돌로 예측된 경우 차량을 제동시키는 브레이크 구동부를 포함하되,
    상기 제어부는,
    상기 융합 데이터의 공분산의 표준편차를 고려하여 장애물과의 충돌확률을 산출하고, 상기 산출된 충돌확률에 기초하여 장애물과의 충돌 여부를 예측하는 것을 특징으로 하는 차량의 측면충돌 회피 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    충돌로 예측된 경우 경고음을 출력하는 경고부
    를 더 포함하는 차량의 측면충돌 회피 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 레이더 센서 데이터의 공분산과, 상기 초음파 센서 데이터의 공분산과, 상기 초음파 센서 데이터와 상기 레이더 센서 데이터의 교차 공분산에 기초하여 상기 융합 데이터의 공분산을 생성하는 것을 특징으로 하는 차량의 측면충돌 회피 시스템.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    평행 주차된 차량의 출차 시, 좌/우측 출차모드에 따라 해당 방향의 레이더 센서와 초음파 센서를 구동시키는 센서 구동부;
    상기 레이더 센서 데이터와 상기 초음파 센서 데이터를 융합하는 센서 데이터 융합부;
    상기 융합 데이터에 기초하여 장애물을 검출하고, 상기 검출된 장애물 중에서 관심영역 내에 위치하는 장애물을 유효 장애물로서 검출하는 유효 장애물 검출부; 및
    상기 유효 장애물 검출부에 의해 검출된 유효 장애물 중에서 충돌가능영역에 위치하는 장애물을 최종 장애물로서 검출하고, 상기 최종 장애물과의 충돌확률을 계산하여 충돌 여부를 예측하는 충돌 예측부
    를 포함하는 차량의 측면충돌 회피 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 센서 구동부는,
    CAN(Controller Area Network), LIN(Local Interconnect Network), 플렉스레이(FlexRay), MOST(Media Oriented System Transport) 중 적어도 하나 이상을 통해 좌/우측 출차모드를 확인하는 것을 특징으로 하는 차량의 측면충돌 회피 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 센서 데이터 융합부는,
    상기 레이더 센서 데이터의 공분산과, 상기 초음파 센서 데이터의 공분산과, 상기 초음파 센서 데이터와 상기 레이더 센서 데이터의 교차 공분산에 기초하여 상기 융합 데이터의 공분산을 생성하는 것을 특징으로 하는 차량의 측면충돌 회피 시스템.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 유효 장애물 검출부는,
    장애물 상태변화 수학모델에 기초하여 유효 장애물이 관심영역을 벗어나는지를 지속적으로 추적하는 것을 특징으로 하는 차량의 측면충돌 회피 시스템.
  9. 삭제
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 충돌 예측부는,
    하기의 [수학식 A]를 이용하여 융합 데이터 공분산의 표준편차에 기초한 장애물과의 충돌확률(D)을 산출하는 것을 특징으로 하는 차량의 측면충돌 회피 시스템.
    [수학식 A]
    Figure 112017118296223-pat00017

    Figure 112017118296223-pat00018

    여기서, ve는 자차의 속력, vt는 최종 장애물의 속력,
    Figure 112017118296223-pat00019
    는 충돌까지 남은 거리,
    Figure 112017118296223-pat00020
    는 충돌위험판단을 위한 기준 tinv,
    Figure 112017118296223-pat00021
    는 융합 데이터의 공분산의 표준편차를 각각 의미한다.
  11. (a) 제어부가 레이더 센서로부터의 센서 데이터(이하, 레이더 센서 데이터)와 초음파 센서로부터의 센서 데이터(이하, 초음파 센서 데이터)를 융합하여 융합 데이터를 생성하는 단계;
    (b) 상기 제어부가 상기 융합 데이터에 기초하여 장애물을 검출하는 단계;
    (c) 상기 제어부가 상기 융합 데이터에 기초하여 상기 검출된 장애물과의 충돌 여부를 예측하는 단계; 및
    (d) 충돌로 예측된 경우 브레이크 구동부가 차량을 제동시키는 단계를 포함하되,
    상기 (c) 단계는,
    상기 융합 데이터의 공분산의 표준편차를 고려하여 장애물과의 충돌확률을 산출하고, 상기 산출된 충돌확률에 기초하여 장애물과의 충돌 여부를 예측하는 것을 특징으로 하는 차량의 측면충돌 회피 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    충돌로 예측된 경우 경고음을 출력하는 단계
    를 더 포함하는 차량의 측면충돌 회피 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 (a) 단계 이전에 평행 주차된 차량의 출차 시, 상기 제어부가 좌/우측 출차모드에 따라 해당 방향의 레이더 센서와 초음파 센서를 구동시키는 단계
    를 더 포함하는 차량의 측면충돌 회피 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    상기 레이더 센서 데이터의 공분산과, 상기 초음파 센서 데이터의 공분산과, 상기 초음파 센서 데이터와 상기 레이더 센서 데이터의 교차 공분산에 기초하여 상기 융합 데이터의 공분산을 생성하는 것을 특징으로 하는 차량의 측면충돌 회피 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    상기 융합 데이터에 기초하여 장애물을 검출하고, 상기 검출된 장애물 중에서 관심영역 내에 위치하는 장애물을 유효 장애물로서 검출하는 것을 특징으로 하는 차량의 측면충돌 회피 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    장애물 상태변화 수학모델에 기초하여 유효 장애물이 관심영역을 벗어나는지를 지속적으로 추적하는 것을 특징으로 하는 차량의 측면충돌 회피 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    상기 유효 장애물 중에서 충돌가능영역에 위치하는 장애물을 최종 장애물로서 검출하고, 상기 최종 장애물과의 충돌확률을 계산하여 충돌 여부를 예측하는 것을 특징으로 하는 차량의 측면충돌 회피 방법.
  18. 삭제
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    하기의 [수학식 A]를 이용하여 융합 데이터 공분산의 표준편차에 기초한 장애물과의 충돌확률(D)을 산출하는 것을 특징으로 하는 차량의 측면충돌 회피 방법.
    [수학식 A]
    Figure 112017054645646-pat00022

    Figure 112017054645646-pat00023

    여기서, ve는 자차의 속력, vt는 최종 장애물의 속력,
    Figure 112017054645646-pat00024
    는 충돌까지 남은 거리,
    Figure 112017054645646-pat00025
    는 충돌위험판단을 위한 기준 tinv,
    Figure 112017054645646-pat00026
    는 융합 데이터의 공분산의 표준편차를 각각 의미한다.
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