KR101877553B1

KR101877553B1 - 차량 자율주행 시스템 및 이를 이용한 차량 주행 방법

Info

Publication number: KR101877553B1
Application number: KR1020140158762A
Authority: KR
Inventors: 안경환
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2014-11-14
Filing date: 2014-11-14
Publication date: 2018-07-11
Anticipated expiration: 2034-11-14
Also published as: US20160138924A1; KR20160057756A

Abstract

본 발명은 차량 자율주행 시스템 및 이를 이용한 차량 주행 방법에 관한 것으로, 상기 시스템은 차량의 위치를 획득하여 목적지까지의 운전자용 전역 경로를 계획하고, 계획된 운전자용 전역 경로에 따라 경로를 안내하는 차량용 내비게이션 장치; 상기 운전자용 전역 경로를 바탕으로 차선 레벨의 부분 상세 경로를 맵핑시켜 상세 전역 경로를 계획하는 한편, 도로 환경을 인식하여, 상기 상세 전역 경로 및 인식된 도로 환경을 바탕으로 주행 상황을 판단하고, 차량 제어를 위한 차량 주행 정보를 출력하는 자율주행 경로 제공부; 및 상기 차량 주행 정보를 수신하고, 상기 차량 주행 정보에 포함된 경로를 추종하여 차량의 자율주행을 수행하는 자율주행 운행부를 포함한다.

Description

차량 자율주행 시스템 및 이를 이용한 차량 주행 방법 {System for autonomous driving, method for driving car using the same}

본 발명은 차량 자율주행에 관한 것으로, 상세하게는 전체 경로에 대해 차선 레벨의 상세한 맵을 필요로 하지 않으며, 전역 경로를 추종하지 못하는 경우 발생하는 돌발 상황을 방지할 수 있는 차량 자율주행 시스템 및 이를 이용한 차량 주행 방법에 관한 것이다.

차량 자율주행 시스템이란 스스로 도로 환경을 인식하고, 주행상황을 판단하여, 계획된 주행 경로에 따라 차량을 제어함으로써 자동으로 주어진 목적지까지 주행하는 시스템을 말한다.

자율주행 시스템의 경우 카 내비게이션과 달리 차선 레벨의 상세한 맵을 필요로 하는데, 이러한 맵은 구축 비용이 많이 소요되며, 상세한 맵만을 가지고 기존 카 내비게이션 알고리즘을 적용할 경우 경로 초기 경로 계산 시간이 많이 소요된다는 문제점이 있다.

또한, 도로 상황에 의해 자율주행 시스템이 계획된 경로를 추종하지 못할 때 경로 재계산이 늦어지게 되면 차량이 정지하거나 계획되지 않은 도로로 이동하게 되어 위험한 상황이 발생할 수 있다.

사람이 차량을 운전하는 경우에는 차량용 내비게이션에서 교차로나 고속도로 진출입로와 같이 턴 정보만 제공하면 차선유지, 차선변경, 횡단 보도 및 신호등에 의한 정지 등을 운전자가 수행한다.

하지만, 자율주행 시스템이 차량을 주행하는 경우에는 주행해야 하는 차선 레벨의 경로 정보 및 속도 정보를 필요로 한다. 이러한 차선 레벨의 경로 정보는 차선 단위의 도로 네트워크 구조뿐만 아니라, 차선 내 중심선 좌표, 차선 및 정지선 등의 노면표시 정보 등을 포함한다.

따라서, 자율주행차량을 위한 상세한 맵은 정확도가 높아야 하고, 많은 정보를 포함하고 있으므로 구축 비용이 올라가 전국적으로 구축되기는 어렵다. 그러나 자율주행이 용이하고, 효과가 높은 고속도로나 주요도로, 자율주행 전용도로의 경우 우선적으로 구축될 수 있다.

자율주행 시스템에서 경로를 계획하는 부분은 전역 경로를 계획하는 부분과 지역 경로를 계획하는 부분으로 나눌 수 있다. 이때 전역 경로를 계획(Global Path Planning)하는 기능은 출발지부터 목적지까지 전체 경로를 계획하는 기능으로 차량이 주행하여야 할 참조 경로의 역할을 하고, 지역 경로를 계획(Local Path Plannig)하는 기능은 짧은 시간(또는 거리) 동안 실제 차량이 추종하기 위한 상세 경로를 생성하는 기능을 말한다. 이때 부분적으로 상세한 맵이 존재할 경우를 위한 경로 계획이 필요하다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 본 발명은 차량 자율주행에 관한 것으로, 상세하게는 전체 경로에 대해 차선 레벨의 상세한 맵을 필요로 하지 않으며, 전역 경로를 추종하지 못하는 경우 발생하는 돌발 상황을 방지할 수 있는 차량 자율주행 시스템 및 이를 이용한 차량 주행 방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 차량 자율주행 시스템은, 차량의 위치를 획득하여 목적지까지의 운전자용 전역 경로를 계획하고, 계획된 운전자용 전역 경로에 따라 경로를 안내하는 차량용 내비게이션 장치; 상기 운전자용 전역 경로를 바탕으로 차선 레벨의 부분 상세 경로를 맵핑시켜 상세 전역 경로를 계획하는 한편, 도로 환경을 인식하여, 상기 상세 전역 경로 및 인식된 도로 환경을 바탕으로 주행 상황을 판단하고, 차량 제어를 위한 차량 주행 정보를 출력하는 자율주행 경로 제공부; 및 상기 차량 주행 정보를 수신하고, 상기 차량 주행 정보에 포함된 경로를 추종하여 차량의 자율주행을 수행하는 자율주행 운행부를 포함할 수 있다.

상기 차량용 내비게이션 장치는, 차량 내비게이션용 맵을 저장하는 운전자용 맵 데이터베이스; 위치 제공 시스템을 이용하여 차량의 위치를 인식하는 차량 위치 인식부; 및 상기 차량 위치 인식부에 의해 인식된 위치 정보와 상기 운전자용 맵 데이터베이스에 저장된 맵을 이용하여 차량의 운전자용 전역 경로를 계획하는 전역 경로 계획부를 포함한다.

상기 자율주행 경로 제공부는, 일정 구간에 대한 차선 레벨의 맵을 저장하는 자율주행용 맵 데이터베이스; 상기 자율주행용 맵 데이터베이스에 저장된 맵과 상기 차량용 내비게이션으로부터 제공되는 운전자용 전역 경로를 이용하여 상세 전역 경로를 계획하는 상세 전역 경로 계획부; 차량의 위치 및 헤딩 정보를 획득하는 차량 위치 인식부; 자율 주행을 위한 도로 환경을 인식하는 자율주행 환경 인식부; 및 상기 상세 전역 경로, 상기 도로 환경 및 상기 차량 위치 정보를 바탕으로 주행 상황을 판단하여, 상기 차량 주행 정보를 출력하는 자율주행 경로 계획부를 포함한다.

상기 자율주행 경로 제공부는 상기 운전자용 전역 경로 상에 교차로가 있는 경우에 차로 대체 경로를 탐색하여 상기 상세 전역 경로에 맵핑한다.

상기 차량 위치 인식부는 고정밀의 위치 정보를 획득하기 위한 GPS(Global Positioning System)/IMU(Inertial Measurement Unit)으로 구현된다.

상기 차량용 내비게이션 장치와 상기 자율주행 경로 제공부는 차량 내 네트워크를 통해 통신한다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따른 차량 자율주행 시스템을 이용한 차량 주행 방법은, 계획된 상세 전역 경로를 로딩하는 단계; 차량의 위치 정보를 획득하여, 획득된 위치에 대한 맵 매칭을 수행하는 단계; 목적지에 도착하였는지를 판단하여, 목적지에 도착하지 않은 것으로 판단하면, 상기 상세 전역 경로 상에서 일정거리 앞까지 부분 상세 경로가 존재하는지를 판단하는 단계; 상기 부분 상세 경로가 존재하는지를 판단한 결과, 상기 부분 상세 경로가 존재하는 것으로 판단하면, 자율주행 상태인지를 판단하여, 자율주행을 수행하거나, 상기 획득된 위치에 대한 맵 매칭을 수행하는 단계; 및 상기 부분 상세 경로가 존재하는지를 판단한 결과, 상기 부분 상세 경로가 존재하지 않는 것으로 판단하면, 자율주행 상태인지를 판단하여, 비상 자율주행을 수행하거나, 상기 획득된 위치에 대한 맵 매칭을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 부분 상세 경로가 존재하는 것으로 판단한 경우에, 자율주행 상태인지를 판단한 결과, 자율주행 상태인 것으로 판단하면, 자율주행을 수행하고, 자율주행 상태가 아닌 것으로 판단하면, 상기 획득된 위치에 대한 맵 매칭을 수행한다.

상기 맵 매칭을 수행하는 단계에서, 자율주행 상태가 아닌 것으로 판단되는 경우, 상기 획득된 위치에 대한 맵 매칭을 수행한다.

상기 맵 매칭을 수행하는 단계에서, 자율주행 상태인 것으로 판단하면, 운전자 주행을 요청하고, 운전자 주행이 이루어지는지를 판단한다.

상기 운전자 주행이 이루어지는지를 판단한 결과, 운전자 주행이 이루어지고 있으면, 상기 획득된 위치에 대한 맵 매칭을 수행하고, 운전자 주행이 이루어지고 있지 않으면, 비상 자율주행을 수행한다.

상기 자율주행 상태인지를 판단한 결과, 자율주행 상태인 것으로 판단된 경우에, 현재 링크가 교차로 진입 전 링크인지를 판단하고, 판단 결과, 교차로 진입 전 링크가 아니면, 자율주행을 수행하고, 교차로 진입 전 링크이면, 상세 전역 경로 추종에 성공하였는지를 판단한다.

상기 상세 전역 경로 추종에 성공하였는지를 판단하는 단계에 따른 결과, 상세 전역 경로 추종에 성공하였으면, 자율주행을 수행하고, 상세 전역 경로 추종에 성공하지 못한 경우에는 대체 경로로 재설정하고, 자율주행을 수행한다.

상기 계획된 상세 전역 경로를 로딩하는 단계는, 차량용 내비게이션을 이용하여 목적지를 지정하는 단계; 차량 내비게이션용 맵을 저장하고 있는 운전자용 맵 데이터베이스를 바탕으로 운전자용 전역 경로를 탐색하는 단계; 및 상기 운전자용 전역 경로에 부분 상세 경로를 맵핑시켜 상기 상세 전역 경로를 탐색하는 단계를 포함한다.

상기 운전자용 전역 경로에 부분 상세 경로를 맵핑시키는 단계 이후에, 상기 운전자용 전역 경로 상에 교차로가 존재하는지를 판단하여, 교차로 대체 경로를 탐색하고, 상기 교차로 대체 경로를 상기 상세 전역 경로에 맵핑시켜 상세 전역 경로를 탐색하는 단계를 더 포함한다.

상기 운전자용 전역 경로에 부분 상세 경로를 맵핑시켜 상기 상세 전역 경로를 계획하는 단계는, 상기 운전자용 전역 경로의 다음 링크가 존재하는지를 판단하는 단계; 상기 운전자용 전역 경로의 다음 링크가 존재하는지를 판단한 결과, 다음 링크가 존재하면, 상기 다음 링크를 획득하여, 상기 다음 링크에 대한 부분 상세 경로가 존재하는지를 판단하는 단계; 및 상기 다음 링크에 대한 부분 상세 경로가 존재하는지를 판단한 결과, 존재하는 것으로 판단하면, 상세 전역 경로 계산용 맵 셋에 부분 상세 경로 링크를 추가하고, 존재하지 않는 것으로 판단하면, 상기 상세 전역 경로 계산용 맵 셋을 바탕으로 상기 상세 전역 경로를 탐색하는 단계를 포함한다.

상기 상세 전역 경로 계산용 맵 셋을 바탕으로 상기 상세 전역 경로를 탐색하는 단계는, 상기 상세 전역 경로 계산용 맵 셋을 획득하는 단계; 상기 상세 전역 경로 계산용 맵 셋을 이용하여 부분 상세 경로를 탐색하는 단계; 및 상기 운전자용 전역 경로에 상기 부분 상세 경로를 맵핑하여 상기 상세 전역 경로를 탐색하는 단계를 포함한다.

상세 전역 경로 계산용 맵 셋에 부분 상세 경로 링크를 추가하는 단계 이후, 상기 운전자용 전역 경로의 다음 링크가 존재하는지를 판단하여, 다음 링크가 존재하면, 다음 링크를 획득하는 단계를 더 포함한다.

상기 운전자용 전역 경로의 다음 링크가 존재하는지를 판단하여, 다음 링크가 존재하지 않으면, 상기 상세 전역 경로 계산용 맵 셋을 바탕으로 상기 상세 전역 경로를 탐색하는 단계를 수행한다.

상기 교차로 대체 경로를 상기 상세 전역 경로에 맵핑시켜 상세 전역 경로를 탐색하는 단계는, 상기 운전자용 전역 경로에서 다음 교차로에 연결된 링크가 존재하는지를 판단하는 단계; 상기 운전자용 전역 경로에서 다음 교차로에 연결된 링크가 존재하는지를 판단한 결과, 다음 교차로에 연결된 링크가 존재하면, 다음 교차로에 연결된 링크를 획득하는 단계; 획득된 링크를 출발점으로 하여 기존 경로를 만날 때까지 경로를 탐색하여, 운전자용 전역 경로의 대체 경로를 탐색하는 단계; 탐색된 대체 경로를 이용하여 부분 상세 경로를 탐색하는 단계; 및 탐색된 부분 상세 경로를 상기 운전자용 전역 경로에 맵핑하여 상세 전역 경로를 탐색하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 차량 자율주행 시스템, 이를 이용한 차량 주행 방법에 따르면, 이미 전국적으로 맵이 구축되어 있는 차량용 내비게이션 장치가 제공하는 맵과 자율주행 시스템 내에 존재하는 부분 상세 맵을 이용하여 상세 전역 경로를 계획할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 전역 경로 상에 교차로가 존재하는지를 판단하여, 교차로 대체 경로를 탐색하고, 교차로 대체 경로를 전역 경로에 맵핑시켜, 교차로 대체 경로를 포함한 상세 전역 경로를 계획할 수 있다.

따라서, 전체 경로에 대해 차선 레벨의 상세한 맵을 필요로 하지 않으며, 전역 경로를 추종하지 못하는 경우 발생하는 돌발 상황을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량 자율주행 시스템의 구성을 도시한 블록도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 내비게이션 장치의 상세한 구성을 도시한 블록도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 자율주행 경로 제공부의 상세한 구성을 도시한 블록도.
도 4 및 도 5는 동일한 도로에 대해 경로 계획을 위한 운전자용 맵과 자율주행용 맵의 도로 네트워크 데이터를 도시한 도면.
도 6은 운전자용 맵과 자율주행용 맵의 맵핑 과정을 도시한 도면.
도 7은 전역 경로 계획에 따른 정상적인 차선 변경 및 좌회전이 이루어진 경우의 상황을 도시한 도면.
도 8은 전역 경로 계획에 따라 주행하지 못한 상황을 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 전역 경로를 계획하는 순서를 도시한 플로우챠트.
도 10은 도 9에 도시된 상세 전역 경로를 탐색하는 단계에 대한 구체적인 순서를 도시한 플로우챠트.
도 11은 도 9에 도시된 교차로 대체 경로를 탐색하는 단계에 대한 구체적인 순서를 도시한 플로우챠트.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 차량 자율주행 시스템을 이용한 차량 주행 방법에 대한 과정을 도시한 플로우챠트.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 도면부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 차량 자율주행 시스템의 구성 및 기능에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명해 보기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량 자율주행 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차량 자율주행 시스템(100)은 차량용 내비게이션 장치(110), 자율주행 경로 제공부(130) 및 자율주행 운행부(150)로 구성될 수 있다.

상기 차량용 내비게이션 장치(110)는 차량의 위치를 획득하여 목적지까지의 운전자용 전역 경로를 계획하고, 계획된 운전자용 전역 경로에 따라 경로를 안내한다.

상기 차량용 내비게이션 장치(110)는 차량 내 네트워크를 통해 자율주행 경로 제공부(130)와 통신하며, 예를 들어 CAN(Controller Area Network) 통신을 이용하여 자율주행 경로 제공부(130)와 통신할 수 있다.

상기 자율주행 경로 제공부(130)는 차량용 내비게이션 장치(110)에 의해 계획된 운전자용 전역 경로를 바탕으로 자율주행을 위한 차선 레벨의 부분 상세 경로를 맵핑시켜 상세 전역 경로를 계획하는 한편, 도로 환경을 인식하여, 인식된 도로 환경과 상기 상세 전역 경로를 바탕으로 주행 상황을 판단하고, 차량 제어를 위한 차량 주행 정보를 출력한다.

상기 자율주행 경로 제공부(130)는 CAN 통신과 같은 차량 내 네트워크를 통해 차량용 내비게이션 장치(110)와 통신하여, 차량용 내비게이션 장치(110)로부터 자율주행 경로를 계획하는데 필요한 각종 정보를 제공받는다.

상기 자율주행 운행부(150)는 자율주행 경로 제공부(130)에 의해 제공되는 지역 경로를 추종하여 차량을 지역 경로에 따라 자율주행하기 위하여 차량 운행용 액츄에이터를 제어한다.

이때, 상기 자율주행 운행부(150)는 다수의 액츄에이터(151)와 지역 경로에 따라 차량을 주행하기 위하여 다수의 액츄에이터(151)를 제어하는 자율주행 제어부(153)로 구성되며, 상기 다수의 액츄에이터(151)는 조향 액츄에이터, 가속 액츄에이터 및 감속 액츄에이터를 포함할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 내비게이션 장치의 상세한 구성을 도시한 블록도이다.

도 2를 참조하면, 상기 차량용 내비게이션 장치(110)는 운전자용 맵 데이터베이스(111), 차량 위치 인식부(113), 전역 경로 계획부(115) 및 운전 안내부(117)로 구성될 수 있다.

상기 운전자용 맵 데이터베이스(111)는 차량 내비게이션용 맵을 저장하고 있으며, 차량의 운전자용 전역 경로를 계획하는데 이용된다.

상기 차량 위치 인식부(113)는 GPS(Global Positioning System)와 같은 위치제공시스템을 이용하여 차량의 위치를 인식한다.

상기 전역 경로 계획부(115)는 상기 차량 위치 인식부(113)에 의해 인식된 위치 정보와 상기 운전자용 맵 데이터베이스(111)에 저장된 맵을 이용하여 차량의 운전자용 전역 경로를 계획한다.

상기 운전 안내부(117)는 전역 경로 계획부(115)에 의해 계획된 운전자용 전역 경로에 따라 안내하고, 맵 및 각종 안내 정보를 표출한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 자율주행 경로 제공부의 상세한 구성을 도시한 블록도이다.

도 3을 참조하면, 상기 자율주행 경로 제공부(130)는 자율주행용 맵 데이터베이스(131), 상세 전역 경로 계획부(133), 자율주행 환경 인식부(135), 차량 위치 인식부(137), 자율주행 경로 계획부(139)로 구성될 수 있다.

상기 자율주행용 맵 데이터베이스(131)는 일정 구간에 대한 차선 레벨의 맵을 저장하고 있으며, 자율주행을 위한 차량의 상세 전역 경로를 계획하는데 이용된다.

상기 상세 전역 경로 계획부(133)는 상기 자율주행용 맵 데이터베이스(131)에 저장된 맵과 차량 내비게이션(110)으로부터 제공되는 운전자용 전역 경로를 이용하여 자율주행을 위한 차선 레벨의 상세 전역 경로를 계획한다.

상기 자율주행 환경 인식부(135)는 자율주행을 위해 장애물, 도로 표시, 신호와 같은 도로 환경을 인식한다.

상기 차량 위치 인식부(137)는 차량에 대한 고정밀의 위치 정보를 획득하기 위한 것으로, GPS/IMU(Inertial Measurement Unit)로 구현될 수 있으며, 차량의 위치 정보 및 헤딩 정보를 획득한다.

상기 자율주행 경로 계획부(139)는 상세 전역 경로 계획부(133)에 의해 계획된 상세 전역 경로, 자율주행 환경 인식부(135)에 의해 인식된 도로 환경 및 차량 위치 인식부(137)에 의해 인식된 차량 위치 정보를 바탕으로 주행 상황을 판단한다.

또한, 상기 자율주행 경로 계획부(139)는 판단된 주행 상황에 따라 차선 추종, 차선 변경, 정지선/신호등 정지/출발, 교차로 통과 등과 같은 행동을 결정하고, 차량 제어를 위한 차량 주행 정보를 제공한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에서는 운전자용 맵과 자율주행용 맵의 2-레벨 맵을 이용하여 상세 전역 경로를 계획하는데, 이하에서는 운전자용 맵과 자율주행용 맵의 도로 네트워크 차원의 구조를 이용하여 운전자용 맵과 자율주행용 맵의 맵핑 방법에 대해서 살펴보도록 한다.

도 4 및 도 5는 동일한 도로에 대해 경로 계획을 위한 운전자용 맵과 자율주행용 맵의 도로 네트워크 데이터를 도시한 도면이고, 도 6은 운전자용 맵과 자율주행용 맵의 맵핑 과정을 도시한 도면이다.

도 4 및 5에서 원은 노드를 나타내며 화살표는 노드와 노드를 잇는 링크와 링크의 방향성을 나타낸다. 도 4에서와 같이 운전자용 맵의 경우에는 노드 및 링크가 차선별로 존재하지 않고, 하나의 도로 세그먼트당 하나의 링크가 존재한다. 반면, 도 5에서 확인할 수 있는 바와 같이 자율주행용 맵의 경우에는 도로의 차선별로 노드와 링크가 존재하며, 차선 변경이 가능한 도로 영역에서는 차선변경 링크가 존재한다.

이때, 운전자용 맵의 경우에는 전국적으로 이미 구축되어 있는 차량용 내비게이션의 맵을 그대로 사용할 수 있다. 반면, 자율주행용 맵은 전국적으로 구축하기가 용이하지 않고, 도로공사 등으로 인한 변경 사항을 최신으로 업데이트 하기가 용이하지 않으므로, 자율주행 전용도로, 고속도로, 주요 도로 등 일부 구간에 대해서 부분적으로 구축되어 사용될 수 있다.

도 6에는 운전자용 맵과 자율 주행용 맵의 맵핑 과정을 보여주고 있다. 도 5에서와 같이 자율 주행용 맵은 부분적으로 구축되며, 자율주행용 맵의 각 노드와 링크는 대응하는 운전자용 맵의 노드와 링크의 ID(Parent Node ID, Parent Link ID)를 이용하여 맵핑 관계를 가지도록 저장되며, 상세 전역 경로 계획에 이용된다.

한편, 자율주행 차량은 전역 경로를 참조 경로로 하여 최대한 전역 경로를 따라 주행하기 위해 노력하나 도로 환경에 따라 이를 달성하지 못하는 경우가 발생할 수 있는데, 이와 같이 차량이 전역 경로를 추종하지 못하는 경우를 살펴보도록 한다.

도 7은 전역 경로 계획에 따른 정상적인 차선 변경 및 좌회전이 이루어진 경우의 상황을 도시한 도면이고, 도 8은 전역 경로 계획에 따라 주행하지 못한 상황을 도시한 도면이다.

도 7에는 도로에 다른 차량이 없는 경우 자율주행 차량이 교차로에서 좌회전을 위해 2차선에서 1차선으로 차선을 변경하고, 교차로를 좌회전하여 통과하는 정상적은 상황이 도시되어 있다.

반면, 도 8에서와 같이 1차선에 타 차량이 존재하여 자율주행 차량이 차선을 변경하지 못하고 교차로까지 이동한 경우, 더 이상 추종할 수 있는 전역 경로가 존재하지 않게 된다. 일반적인 운전자의 경우 차량용 내비게이션에서 추천하는 길로 주행하지 못하였을 경우, 경로가 재 탐색되는 동안 직진 또는 안전한 갓길로 이동하는 등의 행동을 함으로써 해당 상황을 극복할 수 있으나, 자율주행 차량의 경우 추종하는 전역 경로가 존재하지 않을 경우 더 이상 주행하지 못하고 정차하거나 또는 다음 주행 행동을 결정하지 못하는 등 문제가 발생할 수 있다.

또한 자율주행 차량이 운전자처럼 직진 등을 결정한다고 하더라도, 자율주행용 맵의 경로 계획은 재탐색에 시간이 많이 소요되어 자율주행 차량이 주행하기 힘든 문제점이 있다.

이에 본 발명에서는 도 1 내지 3에 도시된 차량 자율주행 시스템을 이용하여 도 8에서와 같이 교차로에서 자율주행 차량이 전역 경로를 추종하지 못할 때 발생하는 문제점을 해결하기 위한 전역 경로 계획 방법을 제시한다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 전역 경로를 계획하는 순서를 도시한 플로우챠트이다.

도 9를 참조하면, 운전자가 차량용 내비게이션 장치(110)를 이용하여 목적지를 지정하면(S900), 차량용 내비게이션 장치(110)가 운전자용 맵 데이터베이스(111) 내의 정보를 바탕으로 운전자용 전역 경로를 탐색한다(S910).

이때, 차량용 내비게이션 장치(110)가 운전자용 맵 데이터베이스 내의 정보를 바탕으로 운전자용 전역 경로를 탐색하는 경우(S910), 차량용 내비게이션 장치(110)는 A* 알고리즘, dijkstra 알고리즘 등을 이용할 수 있으며, 이에 국한되는 것은 아니다.

단계 S910에 따라 탐색된 운전자용 전역 경로는 차량 내 네트워크를 통해 자율주행 경로 제공부(130)로 전송된다.

차량용 내비게이션 장치(110)로부터 전송된 운전자용 전역 경로를 수신한 자율주행 경로 제공부(130)는 운전자용 전역 경로 상에 부분 상세 경로를 맵핑시켜 상세 전역 경로를 탐색한다(S920).

이때, 자율주행 경로 제공부(130)는 자율주행용 맵 데이터베이스(131) 내에 운전자용 전역 경로 상에 대응하는 부분 상세 경로가 있는지를 확인하여, 부분 상세 경로가 있는 경우, 해당 부분 상세 경로를 운전자용 전역 경로에 맵핑시킨다.

단계 S920에 따라 자율주행 경로 제공부(130)가 상세 전역 경로를 탐색한 후, 자율주행 경로 제공부(130)는 운전자용 전역 경로 상에 교차로가 존재하는지를 판단하여, 교차로가 존재하는 경우, 교차로 대체 경로를 탐색하여 상세 전역 경로에 맵핑하고(S930), 전역 경로 계획을 종료한다.

이때, 자율주행 경로 제공부(130)는 운전자용 전역 경로 상에 교차로가 존재하는지를 판단한 결과, 교차로가 존재하지 않는 것으로 판단하면, 전역 경로 계획을 종료한다.

도 10은 도 9에 도시된 상세 전역 경로를 탐색하는 단계에 대한 구체적인 순서를 도시한 플로우챠트이다. 이때, 상세 전역 경로 탐색은 자율주행 경로 제공부(130)에 이루어질 수 있다.

도 10을 참조하면, 도 9에서와 같이 운전자용 전역 경로를 수신하면, 운전자용 전역 경로의 다음 링크가 존재하는지를 판단한다(S1000).

단계 S1000에 따라 운전자용 전역 경로의 다음 링크가 존재하는지를 판단한 결과, 다음 링크가 존재하는 것으로 판단하면(S1000-Yes), 다음 링크를 획득하고(S1001), 다음 링크가 존재하지 않는 것으로 판단하면(S1000-No), 상세 전역 경로 탐색을 종료한다.

다음 링크가 존재하는 것으로 판단되어, 다음 링크를 획득하면(S1001), 획득된 다음 링크에 대한 부분 상세 경로가 자율운행 맵 데이터베이스에 있는지를 판단한다(S1002).

단계 S1002에 따라, 획득된 다음 링크에 대한 부분 상세 경로가 자율운행 맵 데이터베이스에 있는지를 판단한 결과, 획득된 다음 링크에 대한 부분 상세 경로가 자율운행 맵 데이터베이스에 있는 것으로 판단하면(S1002-Yes), 상세 전역 경로 계산용 맵 셋에 부분 상세 경로 링크를 추가한다(S1003).

반면, 단계 S1002에 따라, 획득된 다음 링크에 대한 부분 상세 경로가 자율운행 맵 데이터베이스에 있는지를 판단한 결과, 획득된 다음 링크에 대한 부분 상세 경로가 자율운행 맵 데이터베이스에 없는 것으로 판단하면(S1002-No), 상세 전역 경로 계산용 맵 셋을 획득한다(S1004).

한편, 단계 S1003에 따라, 상세 전역 경로 계산용 맵 셋에 부분 상세 경로 링크를 추가한 후, 운전자용 전역 경로의 다음 링크가 존재하는지를 판단한다(S1005).

단계 S1005에 따라, 운전자용 전역 경로의 다음 링크가 존재하는지를 판단한 결과, 다음 링크가 존재하는 것으로 판단하면(S1005-Yes), 다음 링크를 획득하고(S1006), 획득된 다음 링크에 대한 부분 상세 경로가 자율운행 맵 데이터베이스에 있는지를 판단하는 단계(S1002)로 이동된다.

만약, 단계 S1005에 따라, 운전자용 전역 경로의 다음 링크가 존재하는지를 판단한 결과, 다음 링크가 존재하지 않는 것으로 판단하면(S1005-No), 상세 전역 경로 계산용 맵 셋을 획득하는 단계(S1004)가 이루어진다.

한편, 상세 전역 경로 계산용 맵 셋을 획득하는 단계(S1004) 이후에, 획득된 상세 전역 경로 계산용 맵 셋을 이용해 부분 상세 경로를 탐색한다(S1007).

단계 S1007에 따라, 획득된 상세 전역 경로 계산용 맵 셋을 이용해 부분 상세 경로를 탐색하는 경우, 출발지는 상세 전역 경로 계산용 맵 셋 내의 모든 시작 링크의 셋이 되며, 목적지는 도 9의 단계 S900에서 운전자가 차량용 내비게이션 장치(110)를 이용하여 지정한 목적지(‘최종 목적지’)가 된다.

즉, 각 시작 링크들로부터 시작하여 상세 전역 경로 계산용 맵 셋의 마지막 링크 중 최종 목적지에 가장 근접하여 있는 링크까지 경로를 탐색하게 된다.

단계 S1007에 따라 부분 상세 경로를 탐색한 후, 운전자용 전역 경로에 부분 상세 경로를 맵핑하여 상세 전역 경로를 탐색하고(S1008), 상세 전역 경로 계산용 맵 셋을 초기화한 후(S1009), 단계 S1000으로 이동하여 운전자용 전역 경로의 다음 링크가 존재하는지를 판단한다.

도 11은 도 9에 도시된 교차로 대체 경로를 탐색하는 단계에 대한 구체적인 순서를 도시한 플로우챠트이다. 이때, 상세 전역 경로 탐색은 자율주행 경로 제공부(130)에 이루어질 수 있다.

도 11을 참조하면, 도 9에서와 같이 상세 전역 경로를 수신하면, 운전자용 전역 경로에서 다음 교차로에 연결된 링크가 존재하는지를 판단하며(S1100), 이때, 다음 교차로에 연결된 링크는 교차로에서 분기되는 링크들의 연결정보를 가진 링크로서, 다음 교차로에 연결된 링크가 존재하면(S1100-Yes), 다음 교차로에 연결된 링크를 획득하고(S1101), 다음 교차로에 연결된 링크가 존재하지 않으면(S1100-No), 교차로 대체 경로 탐색을 종료한다.

한편, 단계 S1101에 따라 다음 교차로에 연결된 링크를 획득하면, 획득된 링크를 출발점으로 하여 기존 경로를 만날 때까지 경로를 탐색하여, 운전자용 전역 경로의 대체 경로를 탐색한다(S1102). 이때, 단계 S1102에 따라 운전자용 전역 경로의 대체 경로를 탐색하는 경우, 기존 경로 상에 포함되어 있는 링크는 배제한다.

한편, 운전자용 전역 경로의 대체 경로를 탐색한 후에, 탐색된 대체 경로를 이용하여 부분 상세 경로를 탐색하고(S1103), 탐색된 부분 상세 경로를 운전용 전역 경로에 맵핑하여 상세 전역 경로를 탐색한다(S1104).

도 11에 도시되어 있는 교차로 대체 경로 탐색 방법에 따르면, 모든 교차로에 대해서 대체 경로를 구하지 않고, 재계산 시간을 줄이기 위해 일부 대체 경로만 사전에 계산하고, 주행 중에 계산되지 않은 대체 경로에 대해서 계산하게 되므로, 초기에 소요되는 경로 탐색 시간을 줄일 수 있다.

이상에서는 차량 자율주행 시스템의 상세한 구성 및 기능과 자율주행을 위한 상세 전역 경로를 탐색하는 방법에 대해서 살펴보았다. 이하에서는 상기한 본 발명에 따른 차량 자율주행 시스템의 동작과 상응하는 본 발명의 실시 예에 따른 차량 자율주행 시스템을 이용한 차량 주행 방법에 대해서 도 12를 참조하여 단계적으로 살펴보기로 한다.

도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 차량 자율주행 시스템을 이용한 차량 주행 방법에 대한 과정을 도시한 플로우챠트이다.

도 12를 참조하면, 계획된 상세 전역 경로를 로딩하고(S1201), 차량 위치 인식부(137)에 의해 획득되는 차량의 위치에 대한 맵을 찾는 맵 매칭을 수행한다(S1202).

이때, 계획된 상세 전역 경로를 로딩하는 단계(S1201)에 있어서의 상세 전역 경로는 도 9 내지 11에서 살펴본 바와 같은 과정을 통해 계획된 경로이다.

단계 S1202에 따라 맵 매칭을 수행한 후, 목적지에 도착하였는지를 판단하고(S1203), 목적지에 도착하였으면(S1203-Yes), 차량 자율주행 안내는 종료된다.

한편, 목적지에 도착하였는지를 판단하고(S1203), 목적지에 도착하지 않은 것으로 판단하면(S1203-No), 상세 전역 경로 상에서 일정 거리 앞까지 부분 상세 경로가 존재하는지를 판단한다(S1204).

단계 S1204에 따라, 상세 전역 경로 상에서 일정 거리 앞까지 부분 상세 경로가 존재하는지를 판단한 결과, 부분 상세 경로가 존재하는 것으로 판단하면(S1204-Yes), 자율주행 상태인지를 판단한다(S1205).

단계 S1205에 따라 자율주행 상태인지를 판단한 결과, 자율주행 상태가 아닌 것으로 판단하면(S1205-No), 단계 S1202로 이동되어, 차량 위치 인식부(137)에 의해 획득되는 차량의 위치에 대한 맵을 찾는 맵 매칭을 수행한다.

반면, 단계 S1205에 따라 자율주행 상태인지를 판단한 결과, 자율주행 상태인 것으로 판단하면(S1205-Yes), 현재 링크가 교차로 진입 전 링크인지를 판단한다(S1206).

단계 S1206에 따라, 현재 링크가 교차로 진입 전 링크인지를 판단한 결과, 현재 링크가 교차로 진입 전 링크인 것으로 판단하면(S1206-Yes), 상세 전역 경로 추종에 성공하였는지를 판단하고(S1207), 현재 링크가 교차로 진입 전 링크가 아닌 것으로 판단하면(S1206-No), 자율주행을 수행한다(S1209).

한편, 단계 S1207에 따라, 상세 전역 경로 추종에 성공하였는지를 판단한 결과, 상세 전역 경로 추종에 성공한 것으로 판단하면(S1207-Yes), 자율주행을 수행한다(S1209).

반면, 단계 S1207에 따라, 상세 전역 경로 추종에 성공하였는지를 판단한 결과, 전역 경로 추종에 실패한 것으로 판단하면(S1207-No), 대체 경로로 재설정한 후(S1208), 자율주행을 수행한다(S1209).

한편, 단계 S1204에 따라, 전역 경로 상에서 일정 거리 앞까지 부분 상세 경로가 존재하는지를 판단한 결과, 부분 상세 경로가 존재하지 않는 것으로 판단하면(S1204-No), 자율주행 상태인지를 판단하고(S1210), 자율주행 상태가 아닌 것으로 판단하면(S1210-No), 단계 S1202로 이동되어, 차량의 위치를 획득하여, 위치에 대한 맵 매칭을 실시한다.

반면, 단계 S1210에 따라 자율주행 상태인지를 판단한 결과, 자율주행 상태인 것으로 판단하면(S1210-Yes), 운전자 주행을 요청하고(S1211), 운전자 주행이 이루어지는지를 판단한다(S1212).

이때, 운전자 주행이 이루어지는지를 판단한 결과, 운전자 주행이 이루어지는 것으로 판단하면(S1212-Yes), 단계 S1202로 이동되어, 차량의 위치를 획득하여, 위치에 대한 맵 매칭을 실시하고, 운전자 주행이 이루어지지 않는 것으로 판단하면(S1212-No), 정지 등의 비상 자율주행(S1213)을 수행한다.

한편, 본 발명에 따른 원격 방문자 출입관리 시스템 및 방법을 실시 예에 따라 설명하였지만, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 범위 내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.

따라서, 본 발명에 기재된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 차량 자율주행 시스템 110 : 차량용 내비게이션 장치
111 : 운전자용 맵 데이터베이스 113 : 차량 위치 인식부
115 : 전역 경로 계획부 117 : 운전 안내부
130 : 자율주행 경로 제공부 131 : 자율주행용 맵 데이터베이스
133 : 상세 전역경로 계획부 135 : 자율주행 환경 인식부
137 : 차량 위치 인식부 139 : 자율주행 경로 계획부
150 : 자율주행 운행부 151 : 액츄에이터
153 : 자율주행 제어부

Claims

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계획된 상세 전역 경로를 로딩하는 단계;
차량의 위치 정보를 획득하여, 획득된 위치에 대한 맵 매칭을 수행하는 단계;
목적지에 도착하였는지를 판단하여, 목적지에 도착하지 않은 것으로 판단하면, 상기 상세 전역 경로 상에서 일정거리 앞까지 부분 상세 경로가 존재하는지를 판단하는 단계;
상기 부분 상세 경로가 존재하는지를 판단한 결과, 상기 부분 상세 경로가 존재하는 것으로 판단하면, 자율주행 상태인지를 판단하여, 자율주행을 수행하거나, 상기 획득된 위치에 대한 맵 매칭을 수행하는 단계; 및
상기 부분 상세 경로가 존재하는지를 판단한 결과, 상기 부분 상세 경로가 존재하지 않는 것으로 판단하면, 자율주행 상태인지를 판단하여, 비상 자율주행을 수행하거나, 상기 획득된 위치에 대한 맵 매칭을 수행하는 단계를 포함하고,
상기 자율주행 상태인지를 판단한 결과, 자율주행 상태인 것으로 판단된 경우에, 현재 링크가 교차로 진입 전 링크인지를 판단하고, 판단 결과, 교차로 진입 전 링크가 아니면, 자율주행을 수행하고, 교차로 진입 전 링크이면, 상세 전역 경로 추종에 성공하였는지를 판단하는 것인 차량 자율주행 시스템을 이용한 차량 주행 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 부분 상세 경로가 존재하는 것으로 판단한 경우에, 자율주행 상태인지를 판단한 결과, 자율주행 상태인 것으로 판단하면, 자율주행을 수행하고, 자율주행 상태가 아닌 것으로 판단하면, 상기 획득된 위치에 대한 맵 매칭을 수행하는 것인 차량 자율주행 시스템을 이용한 차량 주행 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 맵 매칭을 수행하는 단계에서, 자율주행 상태가 아닌 것으로 판단되는 경우, 상기 획득된 위치에 대한 맵 매칭을 수행하는 것인 차량 자율주행 시스템을 이용한 차량 주행 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 맵 매칭을 수행하는 단계에서, 자율주행 상태인 것으로 판단하면, 운전자 주행을 요청하고, 운전자 주행이 이루어지는지를 판단하는 것인 차량 자율주행 시스템을 이용한 차량 주행 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 운전자 주행이 이루어지는지를 판단한 결과, 운전자 주행이 이루어지고 있으면, 상기 획득된 위치에 대한 맵 매칭을 수행하고, 운전자 주행이 이루어지고 있지 않으면, 비상 자율주행을 수행하는 것인 차량 자율주행 시스템을 이용한 차량 주행 방법.
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제 9 항에 있어서,
상기 상세 전역 경로 추종에 성공하였는지를 판단하는 단계에 따른 결과, 상세 전역 경로 추종에 성공하였으면, 자율주행을 수행하고, 상세 전역 경로 추종에 성공하지 못한 경우에는 대체 경로로 재설정하고, 자율주행을 수행하는 것인 차량 자율주행 시스템을 이용한 차량 주행 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 계획된 상세 전역 경로를 로딩하는 단계는,
차량용 내비게이션을 이용하여 목적지를 지정하는 단계;
차량 내비게이션용 맵을 저장하고 있는 운전자용 맵 데이터베이스를 바탕으로 운전자용 전역 경로를 탐색하는 단계; 및
상기 운전자용 전역 경로에 부분 상세 경로를 맵핑시켜 상기 상세 전역 경로를 탐색하는 단계를 포함하는 것인 차량 자율주행 시스템을 이용한 차량 주행 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 운전자용 전역 경로에 부분 상세 경로를 맵핑시키는 단계 이후에, 상기 운전자용 전역 경로 상에 교차로가 존재하는지를 판단하여, 교차로 대체 경로를 탐색하고, 상기 교차로 대체 경로를 상기 상세 전역 경로에 맵핑시켜 상세 전역 경로를 탐색하는 단계를 더 포함하는 차량 자율주행 시스템을 이용한 차량 주행 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 운전자용 전역 경로에 부분 상세 경로를 맵핑시켜 상기 상세 전역 경로를 계획하는 단계는,
상기 운전자용 전역 경로의 다음 링크가 존재하는지를 판단하는 단계;
상기 운전자용 전역 경로의 다음 링크가 존재하는지를 판단한 결과, 다음 링크가 존재하면, 상기 다음 링크를 획득하여, 상기 다음 링크에 대한 부분 상세 경로가 존재하는지를 판단하는 단계; 및
상기 다음 링크에 대한 부분 상세 경로가 존재하는지를 판단한 결과, 존재하는 것으로 판단하면, 상세 전역 경로 계산용 맵 셋에 부분 상세 경로 링크를 추가하고, 존재하지 않는 것으로 판단하면, 상기 상세 전역 경로 계산용 맵 셋을 바탕으로 상기 상세 전역 경로를 탐색하는 단계를 포함하는 것인 차량 자율주행 시스템을 이용한 차량 주행 방법.
제 16 항에 있어서,
상기 상세 전역 경로 계산용 맵 셋을 바탕으로 상기 상세 전역 경로를 탐색하는 단계는,
상기 상세 전역 경로 계산용 맵 셋을 획득하는 단계;
상기 상세 전역 경로 계산용 맵 셋을 이용하여 부분 상세 경로를 탐색하는 단계; 및
상기 운전자용 전역 경로에 상기 부분 상세 경로를 맵핑하여 상기 상세 전역 경로를 탐색하는 단계를 포함하는 것인 차량 자율주행 시스템을 이용한 차량 주행 방법.
제 16 항에 있어서,
상세 전역 경로 계산용 맵 셋에 부분 상세 경로 링크를 추가하는 단계 이후, 상기 운전자용 전역 경로의 다음 링크가 존재하는지를 판단하여, 다음 링크가 존재하면, 다음 링크를 획득하는 단계를 더 포함하는 것인 차량 자율주행 시스템을 이용한 차량 주행 방법.
제 18 항에 있어서,
상기 운전자용 전역 경로의 다음 링크가 존재하는지를 판단하여, 다음 링크가 존재하지 않으면, 상기 상세 전역 경로 계산용 맵 셋을 바탕으로 상기 상세 전역 경로를 탐색하는 단계를 수행하는 것인 차량 자율주행 시스템을 이용한 차량 주행 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 교차로 대체 경로를 상기 상세 전역 경로에 맵핑시켜 상세 전역 경로를 탐색하는 단계는,
상기 운전자용 전역 경로에서 다음 교차로에 연결된 링크가 존재하는지를 판단하는 단계;
상기 운전자용 전역 경로에서 다음 교차로에 연결된 링크가 존재하는지를 판단한 결과, 다음 교차로에 연결된 링크가 존재하면, 다음 교차로에 연결된 링크를 획득하는 단계;
획득된 링크를 출발점으로 하여 기존 경로를 만날 때까지 경로를 탐색하여, 운전자용 전역 경로의 대체 경로를 탐색하는 단계;
탐색된 대체 경로를 이용하여 부분 상세 경로를 탐색하는 단계; 및
탐색된 부분 상세 경로를 상기 운전자용 전역 경로에 맵핑하여 상세 전역 경로를 탐색하는 단계를 포함하는 것인 차량 자율주행 시스템을 이용한 차량 주행 방법.