KR102003574B1 - 차량을 위해 차량별 특유의 설정 방향 데이터를 측정하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에는 세계 좌표계에 상대적으로 차량(3)을 위해 차량별 특유의 현재 설정 방향 데이터를 측정하기 위한 방법 및 장치가 기술된다. 이때 우선 세계 좌표계에 상대적인 사전에 주어진 설정 방향(23, 27, 31)을 전형적으로 포함하는 기준 물체(21, 25, 29)가, 차량(3) 내 조립된 물체 인식 시스템, 예컨대 비디오 센서 시스템(5, 7, 9)을 이용해 인식된다. 그리고 나서, 물체 인식 시스템(2)의 현재의 설정 방향과 이로 인해 차량의 현재 설정 방향(19)에 상대적으로 기준 물체(21, 25, 29)의 설정 방향(23, 27, 31)이 측정된다. 최종적으로, 이로부터 차량별 특유의 현재 설정 방향 데이터가 기준 물체(21, 25, 29)의 검출된 설정 방향(23, 27, 31)과 이로 인해 세계 좌표계에 상대적으로 검출될 수 있다. 이러한 설정 방향 데이터는 예컨대 제동 보조장치 또는 능동형 섀시의 제어와 같은 차량 기능에 의해, 차도의 설정 방향(17)에 차량(3)의 절대적인 설정 방향(19)이나 차량(3)의 상대적인 설정 방향에 따라 작용 방식을 조정하는 데에 사용될 수 있다.

Description

차량을 위해 차량별 특유의 설정 방향 데이터를 측정하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING CURRENT VEHICLE-SPECIFIC ORIENTATION DATA FOR A VEHICLE}

본 발명은 세계 좌표계에 상대적으로 차량을 위해 차량별 특유의 현재 설정 방향 데이터를 측정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 또한 본 발명은 상기의 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품 및 컴퓨터 프로그램 제품이 저장되어 있는 컴퓨터 판독 가능한 매체에 관한 것이다.

예컨대 자동차나 기차와 같은 현대의 자동차에서 많은 차량 기능에 의해 특히 지구 중력장과 관련한 차량의 설정 방향에 대한 정보가 요구된다.

예컨대 스타팅 보조장치는 차량이 지구 중력장에 대해 경사각을 이루며 방향 설정되어 있고, 다시 말해, 차량이 경사면에 위치한다는 정보로부터 예컨대 바람직하지 않은 차량의 후진을 방지하기 위해, 어떻게 상기 스타팅 보조장치가 경사면에서의 차량 스타팅 시 제동 작용에 영향을 주어야 하는지를 추론할 수 있다.

대안의 예시에서 자유롭게 주행하는 자동차 또는 레일에 연결된 자동차의 능동형 섀시가 지구 중력장, 다시 말해, 세계 좌표계에 상대적인 차량의 설정 방향에 대한 정보를 예컨대 차도 또는 철도 노선의 커브 경사에 능동적으로 매칭하기 위해 사용할 수 있다.

지금까지 세계 좌표계에 상대적인 차량의 설정 방향 그리고 이에 따라 특히 간접 도출 가능하도록 차도의 표면에 상대적인 차량의 설정 방향은 중력 가속도계에 의해 작용하는 힘을 측정하는 가속도 센서를 이용해 주로 측정되었다.

문헌 DE 199 14 727 A1호에는 차도 경사 변수를 측정하기 위한 일 장치가 기술되어 있다.

그러나 특히 차도 경사가 작을 경우와 그리고/또는 다이내믹 주행 과정에서 차도 또는 철도 노선의 경사는 종래의 방법 및 장치를 이용해 종종 충분히 정확하지 않게 측정될 뿐이라는 것이 인식되었다.

명세서의 종속항들에 규정되듯이, 세계 좌표계에 상대적으로 차량을 위해 차량별 특유의 현재 설정 방향 데이터를 측정하기 위한 방법 또는 장치는, 차량의 다이내믹한 운동들과 무관하게 그리고 높은 측정의 정확성으로 세계 좌표계 내에서 그리고 특히 차도나 철도 노선의 설정 방향과 관련하여 차량의 설정 방향이나 경사도의 신뢰할 만한 측정을 가능하게 한다. 본 발명의 바람직한 실시예들은 종속항에 규정된다.

본 발명에 따른 방법은 하기의 방법의 단계들을 포함한다. 우선, 하나 이상의 기준 물체가 인식된다. 이러한 기준 물체는, 전형적으로 세계 좌표계에 상대적인, 사전에 주어지고 공지된 절대적인 설정 방향을 포함하도록 선택된다. 예컨대 집의 측면, 조명탑 또는 전형적으로 지구 중력장에 수직으로 배치되는 송전탑이 기준 물체들로서 이용될 수 있다. 이때 상기 기준 물체는 차량 내에 조립된 물체 인식 시스템을 이용해 인식된다. 다음으로는, 물체 인식 시스템의 현재의 설정 방향에 상대적인 기준 물체의 상대적 설정 방향이 검출된다. 조립된 차량 내 물체 인식 시스템의 설정 방향이 사전에 공지될 수 있기 때문에, 이러한 방식으로 기준 물체의 설정 방향에 상대적인 차량의 현재의 설정 방향도 검출될 수 있다. 최종적으로는, 기준 물체의 검출된 상대적 설정 방향에 기초하여 차량별 특유의 현재 설정 방향 데이터가 측정된다.

이때 측정되는 차량별 특유의 현재 설정 방향 데이터는, 세계 좌표계와 관련하여 차량의 현재의 절대적 설정 방향과 관련된 정보들을 포함할 수 있다. 이때 상기 세계 좌표계는 차량의 현재의 설정 방향과 무관할 뿐만 아니라 차량의 주변과도 무관한 기준 좌표계를 나타낸다.

이때 차량이나 기준 물체의 설정 방향 하에, 상기 방향으로 차량을 식별 표시하는 축 또는 기준 물체를 식별 표시하는 축이 연장되고 배향되는 방향이 파악되어야 한다. 이때 상기 설정 방향 데이터는 벡터의 형태로 방향 정보를 포함한다.

예컨대 차량의 현재의 설정 방향을 나타내는 설정 방향 데이터는 차량 종축 및/또는 차량 횡축 및/또는 차량 수직축의 배향을 포함할 수 있다.

기준 물체의 설정 방향은 기준 물체의 일 특성의 방향일 수 있고, 이러한 방향은 전형적으로 이러한 기준 물체에서 특정하게, 예컨대 수직으로 배향되어 지구 중력장에 대해 배향되어 있고, 이로써 전형적으로 세계 좌표계 내에 사전에 공지된 설정 방향을 취한다.

기준 물체를 인식하기 위해 비디오 센서 시스템이 사용될 수 있다. 다시 말해, 상기 물체 인식 시스템은 비디오 센서 시스템을 포함할 수 있다. 이러한 비디오 센서 시스템은 예컨대 CCD 또는 CMOS 센서들로 형성되어 있는 하나의 영상 센서 또는 복수의 영상 센서들을 가질 수 있다. 이때 상기 비디오 센서 시스템은 차량 주변의 정지한 영상들이나 움직이는 연속 영상들을 촬영하고 처리하도록 설계될 수 있다. 특히 비디오 센서 시스템이나 물체 인식 시스템은 촬영된 주변 영상들 내에서 사전에 결정된 특성들을 검색하도록 설계될 수 있다. 이를 위해 촬영된 영상들에서 사전에 결정된 패턴을 검색하는 영상 처리 알고리즘이 이용될 수 있다. 이러한 방식으로 예컨대 사전에 규정된 특정 견본에 상응하는 기준 물체들이 인식될 수 있고, 이들의 세계 좌표계 내의 설정 방향이 확인될 수 있다. 이때 기준 물체의 인식 및 상기 기준 물체의 설정 방향의 검출은 접촉 없이 그리고 마모 없이 이루어질 수 있다. 하나의 기준 물체 또는 복수의 기준 물체들이 동시에 또는 짧은 시간 순서로 연달아 인식될 수 있고, 상기 물체의 설정 방향이 검출될 수 있다.

물체 인식 시스템을 이용해 측정된 차량별 특유의 현재 설정 방향 데이터는 기준 물체와 무관하게 검출되는 설정 방향 모델 데이터에 기초하여 확인될 수 있다. 이때 상기 설정 방향 모델 데이터는 관성 센서 시스템의 데이터, 지도 데이터 및/또는 다른 기준 물체의 설정 방향 데이터를 포함할 수 있다. 다시 말해, 차량의 현재의 설정 방향에 대한 정보 또는 차량이 현재 이동하는 철도 노선이나 차도의 차량에 상대적인 설정 방향에 대한 정보는 추가 데이터에 의해 확인되어 타당성을 얻을 수 있으며, 이때 이러한 추가 데이터는 우선 차량별 특유의 설정 방향 데이터의 검출을 위해 사용된 기준 물체들과 무관하게 검출될 수 있다. 이러한 방식으로 상기 제안된 방법을 이용해 측정된 현재의 차량별 특유의 설정 방향 데이터의 신뢰성이 증가될 수 있다.

특별한 일 구현예에서, 측정되는 현재의 차량별 특유의 설정 방향 데이터는 절대적인 국소적 차도 설정 방향 데이터, 다시 말해, 차량에 의해 현재 국소적으로 주행되는 차도의 설정 방향에 대한 데이터를 포함한다. 이때 제안된 방법은 추가로 하기의 단계들을 포함한다. 우선 국소적 차도 설정 방향에 상대적인 현재의 차량 설정 방향이 측정된다.

그리고 나서 절대적인 국소적 차도 설정 방향 데이터는 기준 물체의 검출된 현재의 차량 설정 방향과 기준 물체의 검출된 설정 방향에 기초하여 측정된다. 이를 위해 상대적인 차량 설정 방향은 예컨대 차량 차륜의 현재 위치에 상대적인 차량의 섀시 위치를 측정함으로써 측정될 수 있다.

다시 말해 우선 차도의 설정 방향에 상대적인 차량의 설정 방향은, 예컨대 차량의 섀시와 차륜의 위치 사이의 상대 위치를 측정함에 의해 검출되고, 이후 추가로 기준 물체에 상대적이고 이로 인해 세계 좌표계와 관련한 마찬가지로 검출된 차량의 설정 방향이 사용됨으로써, 세계 좌표계 내에서의 차도의 절대적인 설정 방향에 대한 정보가 얻어질 수 있다.

이러한 방식으로 간단하고, 접촉이 없으며, 바람직하게는 순수 광학적 방식으로 현재 차도의 절대적인 설정 방향에 대한 정보가, 이때 차량의 다이내믹한 운동들과 이로써 차량에 영향을 주는 힘들이 상기의 설정 방향의 측정 결과를 왜곡할 수도 있는 일 없이 검출될 수 있다.

다른 바람직한 일 구현예에서, 측정되는 현재의 차량별 특유의 설정 방향 데이터는 현재의 상대적인 차량 설정 방향 데이터, 다시 말해 예컨대 차도에 상대적인 차량의 현재의 설정 방향에 대한 정보를 포함할 수 있다. 이때 상기 방법은 하기의 추가의 단계들을 포함할 수 있다. 우선 절대적인 국소적 차도 설정 방향이 검출된다. 그리고 나서, 검출된 절대적인 국소적 차도 설정 방향과 기준 물체의 검출된 설정 방향에 기초하여, 검출된 국소적 차도 설정 방향에 상대적인 현재의 상대적인 차량 설정 방향 데이터가 측정된다. 여기서는 절대적인 국소적 차도 설정 방향이 예컨대 지도 제작상의 데이터를 포함하는 데이터 뱅크로부터 검출될 수 있다.

다시 말해, 철도 노선 경사로서 불릴 수도 있는 차도 설정 방향은 다른 정보원에 의해, 예컨대 지도 데이터 또는 네비게이션 데이터로부터 검출될 수 있다. 그리고 나서, 국소적 차도 설정 방향에 대한 이러한 정보, 그리고 기준 물체의 설정 방향에 대한 마찬가지로 검출된 정보와, 이에 따라 세계 좌표계 내에 차량의 절대적인 설정 방향으로부터 차도의 설정 방향에 상대적인 차량의 설정 방향에 대한 정보가 측정될 수 있다.

차량과 차도 사이의 상대적인 설정 방향에 대한 상기의 정보는 예컨대 차량의 여러 가지 안전 시스템 및/또는 운전자 보조 시스템에 의해, 예컨대 섀시, 브레이크 및/또는 안전 시스템의 설정에 영향을 주기 위해 사용될 수 있다.

특히, 현재의 차량별 특유의 설정 방향 데이터를 측정하기 위한 본 발명에 따른 일 장치는 상기 차량 내 조립된 물체 인식 시스템과 데이터 처리 시스템을 포함하고, 상술된 방법을 실행하도록 형성된다.

이때 물체 인식 시스템은, 적합한 카메라로 차량의 주변을 촬영할 수 있도록, 예컨대 비디오 센서 시스템으로서 형성될 수 있다. 상기 데이터 처리 시스템은 촬영된 영상들 내에서 기준 물체의 패턴들을 검색하고 나서, 물체 인식 시스템에 상대적인 상기 기준 물체들의 설정 방향을 측정하도록 설계될 수 있다.

또한 본 발명에 따라 컴퓨터 판독 가능한 프로그램 코드를 포함하는 일 컴퓨터 프로그램 제품이 제안되며, 상기 코드는 컴퓨터에서 실행될 경우, 컴퓨터로 하여금 현재의 차량별 특유의 설정 방향 데이터를 측정하기 위한 상술된 방법을 실행하거나 제어하도록 한다. 이때 상기 컴퓨터 프로그램 제품은 컴퓨터 판독 가능한 각각의 형태 또는 컴퓨터 언어로 구현될 수 있다.

또한 저장 내용으로서 상기 컴퓨터 프로그램 제품을 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 매체가 제안된다. 이때 상기 컴퓨터 판독 가능한 매체는 예컨대 CD, DVD, 휘발성 메모리 또는 비휘발성 메모리 등의 형태로 제공될 수 있다.

이때 상기 컴퓨터 프로그램 제품이나 컴퓨터 판독 가능한 매체는 예컨대 차량 내에 제공된 제어 장치를 프로그래밍하고, 바람직하게 상술된 방법에 따라 하나의 기준 물체 또는 복수의 기준 물체들의 마찬가지로 검출된 설정 방향에 상대적인 현재의 차량별 특유의 설정 방향 데이터가 측정되는 방식으로 시각적으로 작동하는 물체 인식 시스템에 의해 신호들을 처리하도록 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예의 가능한 특징들과 장점들은 여기서 부분적으로 제안된 방법과 관련하여 그리고 부분적으로 제안된 장치와 관련하여 기술되도록 지시된다. 당업자는, 예컨대 시너지 효과를 달성하기 위해, 특성들을 서로 결합하고 특히 장치에 대한 방법에 의해 그리고 반대로 전달될 수 있는 것을 인식할 것이다.

본 발명의 실시예는 첨부 도면과 관련하여 하기에 기술된다. 도면과 명세서 둘 다 본 발명에 국한되어 설명되지는 않는다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 차량별 특유의 현재 설정 방향 데이터를 측정하기 위한 방법을 실행하기 위한 일 장치를 구비하여 장착된 차량을 도시한다.
도면은 척도 기준에 맞지 않고 단지 개략적이다.

도 1에는 세계 좌표계에 상대적으로 차량의 차량별 특유의 현재 설정 방향 데이터를 측정하기 위한 장치(1)가 장착되어 있는 차량(3)이 도시된다.

상기 장치(1)는 물체 인식 시스템(2)을 포함하고, 상기 시스템은 차량(3)에 분포된 복수의 비디오 카메라들(5, 7, 9)을 포함하는 비디오 센서 시스템을 이용해 차량(3) 주변의 영상들을 촬영할 수 있다. 상응하는 영상 데이터들은 카메라(5, 7, 9)에 의해, 차량(3)의 제어 장치의 일부일 수 있는 데이터 처리 시스템(11)에 제공된다.

차량(3)의 작동 중에 물체 인식 시스템(3)은 지속적으로 카메라(5, 7, 9)에서 데이터 처리 시스템(11)으로 주변의 영상들을 전송할 수 있다. 상기 데이터 처리 시스템(11)은 이러한 영상들에서 특정한 기준 물체에 대해 전형적인 것으로 알려진 패턴들을 검색한다. 상기의 기준 물체들은 예컨대 집(21), 송전탑(25), 또는 교통 신호등(29)일 수 있다.

일반적으로, 모든 물체들에 대해 전형적인 설정 방향을 알고 있는 경우에는, 이러한 모든 물체들이 기준 물체로서 이용될 수 있고, 상기 설정 방향으로 모든 물체들은 세계 좌표계 내에 배치된다. 집(21)의 벽부들에서 이러한 설정 방향(23)은 예컨대 수직의, 다시 말해 지구 중력장 방향이다. 유사하게 마찬가지로 전형적으로 수직으로 방향 설정된 송전탑(25)의 메인 연장 방향(27) 또는 교통 신호등(29)의 메인 연장 방향(31)도 세계 좌표계 내에서 기준 물체의 사전에 주어진 설정 방향으로서 인식될 수 있다.

물체 인식 시스템(2)이 기준 물체(21, 25, 29)를 인식한 이후에, 각각의 기준 물체가 전형적으로 세계 좌표계 내에서 어느 설정 방향을 취할지를, 예컨대 데이터 뱅크에 의해 검출할 수 있다. 상기 데이터 뱅크는 각각의 기준 물체에 대한 다른 정보들을 포함할 수 있다. 예컨대 상기 데이터 뱅크에서 기준 물체가 사실상 전형적인 설정 방향을 취할 확률에 대한 정보들이 포함될 수 있다. 이때 물체 인식 시스템은 단 하나의 기준 물체를 측정하거나, 예컨대 더 높은 신뢰도가 요구될 경우에는 복수의 기준 물체들을 측정할 수 있고, 세계 좌표계 내에서의 상기 기준 물체들의 설정 방향을 검출할 수 있다.

차량(3)에서의 카메라(5, 7, 9)와 이로 인한 물체 인식 시스템(2)의 배치 및 설정 방향이 공지되어 있기 때문에, 이제 인식된 기준 물체(21, 25, 29)의 설정 방향에 상대적인 물체 인식 시스템(2)의 현재의 설정 방향이 검출될 수 있고, 이로 인해 예컨대 기준 물체(21, 25, 29)의 검출된 설정 방향(23, 27, 31)에 상대적인 차량(3)의 현재의 절대적인 설정 방향(19), 다시 말해 차량별 특유의 현재 설정 방향 데이터가 측정될 수 있다.

예컨대 차량(3)이 물체 인식 시스템(2) 내에서 추가적으로 센서 시스템을 갖고, 상기 센서 세스템을 이용해 차량(3)의 차륜들(13)의 현재의 위치에 상대적인 차량(3)의 섀시(33)의 위치를 측정함으로써 차량의 설정 방향이 검출될 수 있을 경우, 상기의 데이터에 기초하여 차량의 설정 방향(19)에 상대적인 차량(3)이 현재 주행하는 차도의 설정 방향(17)이 추론될 수 있다.

대안으로, 차량(3)은 예컨대 물체 인식 시스템(2) 내에 다른 데이터 뱅크를 포함할 수 있고, 상기 데이터 뱅크에서 국부적인 차도 설정 방향(17)에 대한 정보들은, 예컨대 지도 자료의 형태로 저장될 수 있다. 이로써 상기의 정보에 의해, 철도 노선의 경사가 알려질 때 철도 노선의 설정 방향에 상대적인 차량(3)의 정확한 위치 또는 설정 방향이 추론될 수 있다.

상기에 기술된 방법 또는 장치는 현재의 차량별 특유의 설정 방향 데이터의 절대적이고, 신뢰할 만하며, 마모가 적고, 비용이 저렴한 측정을 가능하게 할 수 있다.

Claims (11)

1. 세계 좌표계에 상대적으로 차량(3)을 위해 차량별 특유의 현재 설정 방향 데이터(17, 19)를 측정하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은,
   - 차량(3) 내 조립된 물체 인식 시스템(2)을 이용해, 세계 좌표계에 상대적인 사전에 주어진 절대적인 설정 방향(23, 27, 31)을 전형적으로 포함하는 하나 이상의 기준 물체(21, 25, 29)를 인식하는 단계와,
   - 물체 인식 시스템의 현재의 설정 방향에 상대적인 기준 물체(21, 25, 29)의 상대적인 설정 방향을 검출하는 단계와,
   - 기준 물체의 검출된 상대적인 설정 방향에 기초하여 차량별 특유의 현재 설정 방향 데이터(17, 19)를 측정하는 단계를 포함하고,
   이때 측정될 차량별 특유의 현재 설정 방향 데이터는 현재의 상대적인 차량 설정 방향 데이터를 포함하며,
   - 절대적인 국소적 차도 설정 방향(17)을 검출하는 단계와,
   - 기준 물체(21, 25, 29)의 검출된 절대적인 국소적 차도 설정 방향(17) 및 검출된 설정 방향에 기초하여, 검출된 국소적 차도 설정 방향에 상대적인 현재의 상대적 차량 설정 방향 데이터를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 차량별 특유의 현재 설정 방향 데이터 측정 방법.
2. 제1항에 있어서, 기준 물체는 비디오 센서 시스템(5, 7, 9)을 이용해 인식되는, 차량별 특유의 현재 설정 방향 데이터 측정 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 측정된 차량별 특유의 현재 설정 방향 데이터(17, 19)는 기준 물체(21, 25, 29)와 무관하게 검출되는 설정 방향 모델 데이터에 기초하여 확인되는, 차량별 특유의 현재 설정 방향 데이터 측정 방법.
4. 제3항에 있어서, 설정 방향 모델 데이터는 관성 센서 시스템의 데이터, 지도 데이터 중 하나 이상의 데이터를 포함하는, 차량별 특유의 현재 설정 방향 데이터 측정 방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 측정될 차량별 특유의 현재 설정 방향 데이터는 절대적인 국소적 차도 설정 방향 데이터를 포함하고, 이때 또한 상기 방법은,
   국소적 차도 설정 방향(17)에 상대적인 현재의 상대적인 차량 설정 방향을 측정하는 단계와,
   검출된 현재의 상대적인 차량 설정 방향 및 기준 물체(21, 25, 29)의 검출된 설정 방향에 기초하여 절대적인 국소적 차도 설정 방향 데이터를 측정하는 단계를 더 포함하는, 차량별 특유의 현재 설정 방향 데이터 측정 방법.
6. 제5항에 있어서, 상대적인 차량의 설정 방향은 차량(3)의 차륜(13)의 현재의 위치에 상대적인 차량(3)의 섀시 위치(33)를 측정함으로써 검출되는, 차량별 특유의 현재 설정 방향 데이터 측정 방법.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 절대적인 국소적 차도 설정 방향(17)은 데이터 뱅크로부터 검출되는, 차량별 특유의 현재 설정 방향 데이터 측정 방법.
8. 세계 좌표계에 상대적으로 차량(3)을 위해 차량별 특유의 현재 설정 방향 데이터(17, 19)를 측정하는 장치이며, 차량(3) 내 조립된 물체 인식 시스템(2)과, 데이터 처리 시스템(11)을 구비한 장치(1)에 있어서,
   상기 장치(1)는 제1항 또는 제2항에 따른 방법을 실행하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 차량별 특유의 현재 설정 방향 데이터 측정 장치.
9. 컴퓨터 프로그램 제품이 컴퓨터에서 실행될 경우, 제1항 또는 제2항에 따른 방법을 실행하도록 형성되어 있는 컴퓨터 프로그램 제품이 저장되어 있는 것을 특징으로 하는, 컴퓨터 판독 가능한 매체.
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