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KR102410182B1 - 환경의 미리 정의된 특징부에 기초한 로컬화 - Google Patents

환경의 미리 정의된 특징부에 기초한 로컬화 Download PDF

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KR102410182B1
KR102410182B1 KR1020200101215A KR20200101215A KR102410182B1 KR 102410182 B1 KR102410182 B1 KR 102410182B1 KR 1020200101215 A KR1020200101215 A KR 1020200101215A KR 20200101215 A KR20200101215 A KR 20200101215A KR 102410182 B1 KR102410182 B1 KR 102410182B1
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다나 밀러
제임스 에스퍼
테오도르 알덴
아심 아야즈
마이클 오덴
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모셔널 에이디 엘엘씨
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Abstract

본 명세서에서 기술된 주제는 자율 주행 차량의 위치를 결정하기 위한 컴퓨터 시스템 및 기술에 관한 것이다. 컴퓨터 시스템은 다수의 데이터 소스로부터의 로컬화 데이터를 사용하여 위치를 결정하도록 구성된다. 다수의 데이터 소스로부터의 로컬화 데이터가 이용 가능하지 않거나 부정확할 때, 컴퓨터 시스템은 환경의 미리 정의된 특징부를 사용하여 위치를 결정하도록 구성된다.

Description

환경의 미리 정의된 특징부에 기초한 로컬화{LOCALIZATION BASED ON PREDEFINED FEATURES OF THE ENVIRONMENT}
본 설명은 자율 주행 차량에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 자율 주행 차량 로컬화에 관한 것이다.
자율 주행 차량은 사람 및/또는 화물(예를 들어, 포장물, 물건, 또는 다른 물품)을 한 장소로부터 다른 장소로 운송하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 자율 주행 차량은 사람의 위치로 운행하고, 사람이 자율 주행 차량을 탑승하기를 기다리며, 지정된 목적지(예를 들어, 사람에 의해 선택된 위치)로 운행할 수 있다. 환경에서 운행하기 위해, 이 자율 주행 차량은 주변에 있는 대상체를 검출하기 위한 다양한 타입의 센서를 장비하고 있다.
본 명세서에서 기술된 주제는 자율 주행 차량의 위치를 결정하기 위한 시스템 및 기술에 관한 것이다. 일반적으로, 본 시스템은 다수의 소스(예를 들어, GPS 및 LiDAR)로부터의 로컬화 데이터를 사용하여 위치를 결정하도록 구성된다. 다수의 소스로부터의 로컬화 데이터가 (터널 내에서 또는 다리 상에서와 같이) 이용 가능하지 않거나 부정확할 때, 본 시스템은 환경의 미리 정의된 특징부를 사용하여 위치를 결정하도록 구성된다.
특히, 예시적인 기술은: 제1 로컬화 모드에 있는 동안: 로컬화 데이터를 수신하는 것; 수신된 로컬화 데이터가 정확도 기준을 충족시키는지 여부를 결정하는 것; 수신된 로컬화 데이터가 정확도 기준을 충족시킨다는 결정에 따라: 수신된 로컬화 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 차량의 추정된 위치를 제공하는 것; 및 제1 로컬화 모드에 남아있는 것; 및 수신된 로컬화 데이터가 정확도 기준을 충족시키지 않는다는 결정에 따라: 제2 로컬화 모드로 전환하는 것; 제2 로컬화 모드에 있는 동안: 차량을 둘러싼 환경의 하나 이상의 미리 정의된 특징부를 검출하는 것; 및 차량을 둘러싼 환경의 하나 이상의 미리 정의된 특징부에 기초하여 차량의 추정된 위치를 제공하는 것을 포함한다.
이들 및 다른 양태, 특징, 및 구현은 기능을 수행하기 위한 방법, 장치, 시스템, 컴포넌트, 프로그램 제품, 수단 또는 단계로서, 그리고 다른 방식으로 표현될 수 있다.
이들 및 다른 양태, 특징, 및 구현은 청구항을 포함하여, 이하의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 자율 주행 능력을 갖는 자율 주행 차량(autonomous vehicle)의 일 예를 도시한다.
도 2는 예시적인 "클라우드" 컴퓨팅 환경을 예시한다.
도 3은 컴퓨터 시스템을 예시한다.
도 4는 자율 주행 차량에 대한 예시적인 아키텍처를 도시한다.
도 5는 인지 모듈에 의해 사용될 수 있는 입력 및 출력의 일 예를 도시한다.
도 6은 LiDAR 시스템의 일 예를 도시한다.
도 7은 동작 중인 LiDAR 시스템을 도시한다.
도 8은 LiDAR 시스템의 동작을 추가적으로 상세하게 도시한다.
도 9는 계획 모듈의 입력과 출력 사이의 관계의 블록 다이어그램을 도시한다.
도 10은 경로 계획에서 사용되는 방향 그래프를 도시한다.
도 11은 제어 모듈의 입력 및 출력의 블록 다이어그램을 도시한다.
도 12는 제어기의 입력, 출력, 및 컴포넌트의 블록 다이어그램을 도시한다.
도 13은 자율 주행 차량의 위치를 제공하기 위한 예시적인 프로세스의 플로차트이다.
설명을 위한 이하의 기술에서는, 본 발명에 대한 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 세부사항이 제시된다. 그렇지만, 본 발명이 이들 특정 세부사항 없이 실시될 수 있음이 명백할 것이다. 다른 예에서, 공지된 구조 및 디바이스는 본 발명을 불필요하게 모호하게 하는 것을 피하기 위하여 블록 다이어그램 형태로 도시된다.
도면에서, 기술을 용이하게 하기 위해, 디바이스, 모듈, 명령 블록 및 데이터 요소를 나타내는 것과 같은 개략적 요소의 특정 배열 또는 순서가 도시된다. 그렇지만, 본 기술 분야의 통상의 기술자라면, 도면에서의 개략적 요소의 특정 순서 또는 배열이 프로세싱의 특정한 순서 또는 시퀀스, 또는 프로세스의 분리가 요구된다는 것을 암시하는 것을 의미하지는 않는다는 점을 이해할 것이다. 또한, 도면에 개략적 요소를 포함시키는 것은, 그러한 요소가 모든 실시예에서 요구된다는 것을 암시하는 것을 의미하지 않거나, 또는 그러한 요소에 의해 표현된 특징이 일부 실시예에서 포함되지 않거나 또는 다른 요소와 조합되지 않을 수 있다는 점을 암시하는 것을 의미하지 않는다.
또한, 도면에서, 2개 이상의 다른 개략적 요소 사이의 연결, 관계 또는 연관을 예시하기 위해 실선 또는 파선 또는 화살표와 같은 연결 요소가 사용되는 경우에, 임의의 그러한 연결 요소의 부재는 연결, 관계 또는 연관이 존재할 수 없다는 점을 암시하는 것을 의미하지 않는다. 환언하면, 요소들 사이의 일부 연결, 관계, 또는 연관은 본 개시내용을 모호하게 하지 않기 위해 도면에 도시되지 않는다. 또한, 예시를 용이하게 하기 위해, 요소들 사이의 다수의 연결, 관계 또는 연관을 표현하기 위해 단일의 연결 요소가 사용된다. 예를 들어, 연결 요소가 신호, 데이터 또는 명령어의 통신을 표현하는 경우, 본 기술 분야의 통상의 기술자라면, 그러한 요소가, 통신에 영향을 주기 위해 필요할 수 있는 하나 또는 다수의 신호 경로(예를 들어, 버스)를 표현한다는 것을 이해할 것이다.
그 예가 첨부 도면에 예시된 실시예가 이제 상세하게 언급될 것이다. 이하의 상세한 설명에서, 다양한 기술된 실시예에 대한 완전한 이해를 제공하기 위해 많은 특정 세부사항이 제시된다. 그렇지만, 다양한 기술된 실시예가 이들 특정 세부사항 없이 실시될 수 있다는 것이 본 기술 분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 다른 예에서, 실시예의 양태를 불필요하게 모호하게 하지 않기 위해 공지된 방법, 절차, 컴포넌트, 회로, 및 네트워크는 상세하게 기술되지 않았다.
서로 독립적으로 또는 다른 특징의 임의의 조합과 함께 각각 사용될 수 있는 여러 특징이 이하에 기술된다. 그렇지만, 임의의 개별 특징은 위에서 논의된 문제들 중 임의의 것을 해결할 수 없거나 또는 위에서 논의된 문제들 중 단지 하나만을 해결할 수 있다. 위에서 논의된 문제들 중 일부는 본원에 기술된 특징들 중 임의의 것에 의해 완전히 해결되지는 않을 수 있다. 비록 여러 표제가 제공되어 있더라도, 특정 표제와 관련되지만 해당 표제를 갖는 섹션에서 발견되지 않은 정보가 본 설명의 다른 곳에서 발견될 수도 있다. 실시예는 이하의 개요에 따라 본원에 기술된다.
1. 일반적 개관
2. 하드웨어 개관
3. 자율 주행 차량 아키텍처
4. 자율 주행 차량 입력
5. 자율 주행 차량 계획
6. 자율 주행 차량 제어
7. 필라를 사용한 대상체 검출을 위한 컴퓨팅 시스템
8. 예시적인 포인트 클라우드 및 필라(Pillar)
9. 대상체를 검출하고 대상체의 검출에 기초하여 차량을 동작시키기 위한 예시적인 프로세스
일반적 개관
복잡한 환경(예를 들어, 도시 환경)에서의 자율 주행 차량 운전은 큰 기술적 도전을 제기한다. 자율 주행 차량이 이러한 환경을 운행하기 위해, 차량은 LiDAR 또는 RADAR와 같은 센서를 사용하여 실시간으로 차량, 보행자, 및 자전거와 같은 다양한 타입의 대상체를 검출한다. 자율 주행 차량은 또한, 종종 GPS 및 LiDAR와 같은 다수의 소스로부터의, 로컬화 데이터를 사용하여 차량의 현재 위치를 결정한다. 다수의 소스로부터의 로컬화 데이터가 모두 차량에 대한 동일한 근사 위치를 나타낼 때, 차량은 로컬화 데이터에 의해 표시되는 위치가 정확하다는 높은 확신을 갖고 동작할 수 있다. 그렇지만, 다수의 소스로부터의 로컬화 데이터가 (터널 내에서 또는 다리 상에서와 같이) 이용 가능하지 않거나 부정확할 때, 자율 주행 차량은 다른 소스를 사용하여 현재 위치를 결정하도록 구성된다.
특히, 본원에서 설명된 시스템 및 기술은, 노면의 텍스처 패턴 또는 도로를 따라 설치된 다른 마커와 같은, 환경의 미리 정의된 특징부에 기초하여 자율 주행 차량의 추정된 위치를 제공한다. (GPS 또는 LiDAR와 같은) 다른 소스로부터의 로컬화 데이터가 정확도 기준을 충족시키지 못할 때, 예컨대, 로컬화 데이터가 하나의 소스로부터만 이용 가능할 때(예를 들어, GPS 신호가 검출되지 않을 때), 자율 주행 차량은 환경의 미리 정의된 특징부를 사용하는 로컬화 모드로 전환된다.
하드웨어 개관
도 1은 자율 주행 능력을 갖는 자율 주행 차량(100)의 일 예를 도시한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "자율 주행 능력"은, 완전한 자율 주행 차량, 고도의 자율 주행 차량, 및 조건부 자율 주행 차량을 제한 없이 포함하는, 실시간 인간 개입 없이 차량이 부분적으로 또는 완전하게 동작될 수 있게 하는 기능, 특징, 또는 설비를 지칭한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 자율 주행 차량(AV)은 자율 주행 능력을 갖는 차량이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "차량"은 상품 또는 사람의 운송 수단을 포함한다. 예를 들어, 자동차, 버스, 기차, 비행기, 드론, 트럭, 보트, 선박, 잠수함, 비행선 등. 무인 자동차는 차량의 일 예이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "궤적"은 AV를 제1 시공간적 위치로부터 제2 시공간적 위치로 운행시키는 경로 또는 루트를 지칭한다. 일 실시예에서, 제1 시공간적 위치는 초기 또는 시작 위치라고 지칭되고 제2 시공간적 위치는 목적지, 최종 위치, 목표, 목표 위치, 또는 목표 장소라고 지칭된다. 일부 예에서, 궤적은 하나 이상의 세그먼트(예를 들어, 도로의 섹션)로 구성되고, 각각의 세그먼트는 하나 이상의 블록(예를 들어, 차선 또는 교차로의 부분)으로 구성된다. 일 실시예에서, 시공간적 위치는 현실 세계 위치에 대응한다. 예를 들어, 시공간적 위치는 사람을 태우거나 내려주고 또는 상품을 싣거나 내리는 픽업(pick up) 또는 드롭-오프(drop-off) 위치이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "센서(들)"는 센서를 둘러싼 환경에 관한 정보를 검출하는 하나 이상의 하드웨어 컴포넌트를 포함한다. 하드웨어 컴포넌트들 중 일부는 감지 컴포넌트(예를 들어, 이미지 센서, 생체측정 센서), 송신 및/또는 수신 컴포넌트(예를 들어, 레이저 또는 라디오 주파수 파 송신기 및 수신기), 아날로그 대 디지털 변환기와 같은 전자 컴포넌트, 데이터 저장 디바이스(예컨대, RAM 및/또는 비휘발성 스토리지), 소프트웨어 또는 펌웨어 컴포넌트, 및 ASIC(application-specific integrated circuit), 마이크로프로세서 및/또는 마이크로컨트롤러와 같은 데이터 프로세싱 컴포넌트를 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "장면 묘사(scene description)"는 AV 차량 상의 하나 이상의 센서에 의해 검출되거나 AV 외부의 소스에 의해 제공되는 하나 이상의 분류된 또는 라벨링된 대상체를 포함하는 데이터 구조(예를 들어, 리스트) 또는 데이터 스트림이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "도로"는 차량에 의해 횡단될 수 있는 물리적 영역이고, 명명된 주요 도로(예를 들어, 도시 거리, 주간 고속도로 등)에 대응할 수 있거나, 또는 명명되지 않은 주요 도로(예를 들어, 주택 또는 사무실 건물 내의 사유 도로, 주차장 섹션, 공터 섹션, 시골 지역의 비포장 경로 등)에 대응할 수 있다. 일부 차량(예를 들어, 4륜 구동 픽업 트럭, 스포츠 유틸리티 차량 등)은 차량 진행에 대해 특히 적합하지 않은 다양한 물리적 영역을 횡단할 수 있기 때문에, "도로"는 임의의 지자체 또는 다른 정부 또는 행정처에 의해 주요 도로로서 공식적으로 규정되지 않은 물리적 영역일 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "차선"은 차량에 의해 횡단될 수 있는 도로의 한 부분이고, 차선 마킹들 사이의 공간의 대부분 또는 전부에 대응할 수 있거나, 또는 차선 마킹들 사이의 공간의 단지 일부(예를 들어, 50% 미만)에 대응할 수 있다. 예를 들어, 멀리 이격된 차선 마킹을 갖는 도로는 차선 마킹들 사이에 둘 이상의 차량을 수용할 수 있어서, 하나의 차량이 차선 마킹을 횡단하지 않으면서 다른 차량을 추월할 수 있고, 따라서 차선 마킹들 사이의 공간보다 좁은 차선을 갖거나 차선 마킹들 사이에 2개의 차선을 갖는 것으로 해석될 수 있다. 차선은 차선 마킹의 부재 시에도 해석될 수 있다. 예를 들어, 차선은 환경의 물리적 특징부, 예를 들어, 시골 지역에서의 주요 도로를 따라 있는 바위 및 나무에 기초하여 규정될 수 있다.
"하나 이상"은 하나의 요소에 의해 수행되는 기능, 하나 초과의 요소에 의해, 예를 들어, 분산 방식으로, 수행되는 기능, 하나의 요소에 의해 수행되는 여러 기능, 여러 요소에 의해 수행되는 여러 기능, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.
또한, 용어, 제1, 제2 등이 일부 예에서 다양한 요소를 기술하기 위해 본원에 사용되었지만, 이들 요소가 이들 용어에 의해 제한되지 않아야 한다는 것이 이해될 것이다. 이들 용어는 하나의 요소를 다른 요소와 구별하는 데만 사용된다. 예를 들어, 기술된 다양한 실시예의 범위를 벗어나지 않으면서, 제1 접촉은 제2 접촉이라 지칭될 수 있고, 유사하게 제2 접촉은 제1 접촉이라 지칭될 수 있다. 제1 접촉과 제2 접촉 둘 모두가 접촉이지만, 동일한 접촉은 아니다.
본원에 기술된 다양한 실시예의 설명에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 기술하기 위한 것이며, 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 기술된 다양한 실시예 및 첨부된 청구항의 설명에서 사용되는 바와 같이, 단수형은, 문맥이 달리 명시적으로 표시하지 않는 이상, 복수형도 포함하는 것으로 의도된다. 또한, 용어 "및/또는"이, 본원에서 사용되는 바와 같이, 열거된 연관 항목들 중 하나 이상의 항목의 임의의 그리고 모든 가능한 조합을 지칭하고 포함한다는 것이 이해될 것이다. 또한, 용어 "포함한다" 및/또는 "포함하는"이, 본 설명에서 사용될 때, 언급된 특징, 정수, 단계, 동작, 요소, 및/또는 컴포넌트의 존재를 명기하지만, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 동작, 요소, 컴포넌트, 및/또는 그의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다는 것도 이해될 것이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "~ 경우"는 선택적으로 문맥에 따라 "~할 때", 또는 "~시에" 또는 "결정에 응답하여" 또는 "검출에 응답하여"를 의미하는 것으로 해석된다. 마찬가지로, 문구 "~라고 결정된다면" 또는 "[언급된 조건 또는 이벤트]가 검출되는 경우"는 선택적으로 문맥에 따라, "결정할 시에" 또는 "결정에 응답하여" 또는 "[언급된 조건 또는 이벤트]의 검출 시에" 또는 "[언급된 조건 또는 이벤트]의 검출에 응답하여"를 의미하는 것으로 해석된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, AV 시스템은 AV의 동작을 지원하는, 하드웨어, 소프트웨어, 저장된 데이터, 및 실시간으로 생성된 데이터의 어레이와 함께 AV를 지칭한다. 일 실시예에서, AV 시스템은 AV 내에 포함된다. 일 실시예에서, AV 시스템은 여러 위치에 걸쳐 확산되어 있다. 예를 들어, AV 시스템의 소프트웨어 중 일부는 도 3과 관련하여 아래에서 기술되는 클라우드 컴퓨팅 환경(300)과 유사한 클라우드 컴퓨팅 환경 상에 구현된다.
일반적으로, 본원은 완전한 자율 주행 차량, 고도의 자율 주행 차량, 및 조건부 자율 주행 차량, 예컨대, 제각기 소위 레벨 5 차량, 레벨 4 차량 및 레벨 3 차량을 포함하는 하나 이상의 자율 주행 능력을 갖는 임의의 차량에 적용 가능한 기술을 개시한다(차량의 자율성 레벨의 분류에 대한 세부사항은 본원에 그 전체가 참조로 포함된, SAE 국제 표준 J3016: 온로드 자동차 자동 운전 시스템에 관한 용어의 분류 및 정의(Taxonomy and Definitions for Terms Related to On-128-172020-02-28 Road Motor Vehicle Automated Driving Systems) 참조). 또한, 본원에서 개시된 기술은 부분적 자율 주행 차량 및 운전자 보조 차량, 예를 들어, 소위 레벨 2 및 레벨 1 차량에도 적용 가능하다(SAE 국제 표준 J3016: 온로드 자동차 자동 운전 시스템에 관한 용어의 분류 및 정의 참조). 일 실시예에서, 레벨 1, 레벨 2, 레벨 3, 레벨 4 및 레벨 5 차량 시스템 중 하나 이상은 센서 입력의 프로세싱에 기초하여 특정의 동작 조건 하에서 특정의 차량 동작(예를 들어, 조향, 제동, 및 맵 사용)을 자동화할 수 있다. 본원에서 개시된 기술은, 완전한 자율 주행 차량으로부터 사람-운전 차량에 이르는, 임의의 레벨에 있는 차량에 혜택을 줄 수 있다.
도 1을 참조하면, AV 시스템(120)은, 대상체(예를 들어, 자연 장애물(191), 차량(193), 보행자(192), 자전거 운전자, 및 다른 장애물)을 회피하고 도로 법규(예를 들어, 동작 규칙 또는 운전 선호도)를 준수하면서, 환경(190)을 통해 궤적(198)을 따라 AV(100)를 목적지(199)(때때로 최종 위치라고 지칭됨)로 동작시킨다.
일 실시예에서, AV 시스템(120)은 컴퓨터 프로세서(146)로부터의 동작 커맨드를 수신하고 이에 따라 작동하도록 설비된 디바이스(101)를 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨팅 프로세서(146)는 도 3을 참조하여 아래에서 기술되는 프로세서(304)와 유사하다. 디바이스(101)의 예는 조향 제어(102), 브레이크(103), 기어, 가속기 페달 또는 다른 가속 제어 메커니즘, 앞유리 와이퍼, 사이드-도어 락, 윈도 제어, 및 방향 지시등을 포함한다.
일 실시예에서, AV 시스템(120)은 AV의 위치, 선형 속도 및 선형 가속도, 각속도 및 각가속도, 및 방향(예를 들어, AV(100)의 선단의 배향)과 같은 AV(100)의 상태 또는 조건의 특성을 측정 또는 추론하기 위한 센서(121)를 포함한다. 센서(121)의 예는 GPS, 차량 선형 가속도 및 각속도(angular rate) 둘 모두를 측정하는 IMU(inertial measurement unit), 휠 슬립 비(wheel slip ratio)를 측정 또는 추산하기 위한 휠 속력 센서, 휠 브레이크 압력 또는 제동 토크 센서, 엔진 토크 또는 휠 토크 센서, 및 조향각(steering angle) 및 각속도 센서이다.
일 실시예에서, 센서(121)는 또한 AV의 환경의 특성을 감지 또는 측정하기 위한 센서를 포함한다. 예를 들어, 가시광, 적외선 또는 열(또는 둘 모두) 스펙트럼식 단안 또는 스테레오 비디오 카메라(122), LiDAR(123), RADAR, 초음파 센서, TOF(time-of-flight) 심도 센서, 속력 센서, 온도 센서, 습도 센서, 및 강우 센서.
일 실시예에서, AV 시스템(120)은 컴퓨터 프로세서(146)와 연관된 머신 명령어 또는 센서(121)에 의해 수집된 데이터를 저장하기 위한 데이터 저장 유닛(142) 및 메모리(144)를 포함한다. 일 실시예에서, 데이터 저장 유닛(142)은 도 3과 관련하여 아래에서 기술되는 ROM(308) 또는 저장 디바이스(310)와 유사하다. 일 실시예에서, 메모리(144)는 아래에서 기술되는 메인 메모리(306)와 유사하다. 일 실시예에서, 데이터 저장 유닛(142) 및 메모리(144)는 환경(190)에 관한 이력, 실시간, 및/또는 예측 정보를 저장한다. 일 실시예에서, 저장된 정보는 맵, 운전 성능, 교통 정체 업데이트 또는 날씨 상태를 포함한다. 일 실시예에서, 환경(190)에 관한 데이터는 원격에 위치된 데이터베이스(134)로부터 통신 채널을 통해 AV(100)에 송신된다.
일 실시예에서, AV 시스템(120)은 다른 차량의 상태 및 조건, 예컨대, 위치, 선형 속도 및 각속도, 선형 가속도 및 각가속도, 및 AV(100)를 향한 선형 및 각도 방향의 측정된 또는 추론된 특성을 통신하기 위한 통신 디바이스(140)를 포함한다. 이 디바이스는 V2V(Vehicle-to-Vehicle) 및 V2I(Vehicle-to-Infrastructure) 통신 디바이스 및 포인트-투-포인트(point-to-point) 또는 애드혹(ad hoc) 네트워크 또는 둘 모두를 통한 무선 통신을 위한 디바이스를 포함한다. 일 실시예에서, 통신 디바이스(140)는 (라디오 및 광학적 통신을 포함하는) 전자기 스펙트럼 또는 다른 매체(예를 들어, 공기 및 음향 매체)를 통해 통신한다. V2V(Vehicle-to-Vehicle), V2I(Vehicle-to-Infrastructure) 통신(및 일부 실시예에서 하나 이상의 다른 타입의 통신)의 조합이 때때로 V2X(Vehicle-to-Everything) 통신이라고 지칭된다. V2X 통신은 전형적으로, 자율 주행 차량과의 통신 및 자율 주행 차량들 간의 통신을 위한 하나 이상의 통신 표준에 따른다.
일 실시예에서, 통신 디바이스(140)는 통신 인터페이스를 포함한다. 예를 들어, 유선, 무선, WiMAX, WiFi, 블루투스, 위성, 셀룰러, 광학, 근거리, 적외선, 또는 라디오 인터페이스. 통신 인터페이스는 원격에 위치된 데이터베이스(134)로부터 AV 시스템(120)으로 데이터를 송신한다. 일 실시예에서, 원격에 위치된 데이터베이스(134)는 도 2에 기술된 바와 같은 클라우드 컴퓨팅 환경(200)에 내장된다. 통신 인터페이스(140)는 센서(121)로부터 수집된 데이터 또는 AV(100)의 동작에 관련된 다른 데이터를 원격에 위치된 데이터베이스(134)에 송신한다. 일 실시예에서, 통신 인터페이스(140)는 원격 조작에 관련되는 정보를 AV(100)에 송신한다. 일부 실시예에서, AV(100)는 다른 원격(예를 들어, "클라우드") 서버(136)와 통신한다.
일 실시예에서, 원격에 위치된 데이터베이스(134)는 또한 (예를 들어, 도로 및 거리 위치와 같은 데이터를 저장하는) 디지털 데이터를 저장 및 송신한다. 그러한 데이터는 AV(100) 상의 메모리(144)에 저장되거나, 원격에 위치된 데이터베이스(134)로부터 통신 채널을 통해 AV(100)에 송신된다.
일 실시예에서, 원격에 위치된 데이터베이스(134)는 하루 중 유사한 시간에서 궤적(198)을 따라 이전에 진행한 차량의 운전 특성(예를 들어, 속력 및 가속도 프로파일)에 관한 이력 정보를 저장 및 송신한다. 일 구현예에서, 그러한 데이터는 AV(100) 상의 메모리(144)에 저장될 수 있거나, 원격에 위치된 데이터베이스(134)로부터 통신 채널을 통해 AV(100)에 송신될 수 있다.
AV(100) 상에 위치된 컴퓨팅 디바이스(146)는 실시간 센서 데이터 및 이전 정보 둘 모두에 기초한 제어 액션을 알고리즘적으로 생성하여, AV 시스템(120)이 자율 주행 능력을 실행할 수 있게 한다.
일 실시예에서, AV 시스템(120)은 AV(100)의 사용자(예를 들어, 탑승자 또는 원격 사용자)에게 정보 및 경보를 제공하고 사용자로부터 입력을 수신하기 위해 컴퓨팅 디바이스(146)에 결합된 컴퓨터 주변기기(132)를 포함한다. 일 실시예에서, 주변기기(132)는 도 3을 참조하여 아래에서 논의되는 디스플레이(312), 입력 디바이스(314), 및 커서 제어기(316)와 유사하다. 결합은 무선 또는 유선이다. 인터페이스 디바이스들 중 임의의 둘 이상이 단일 디바이스에 통합될 수 있다.
도 2는 예시적인 "클라우드" 컴퓨팅 환경을 예시한다. 클라우드 컴퓨팅은 구성 가능한 컴퓨팅 리소스(예를 들어, 네트워크, 네트워크 대역폭, 서버, 프로세싱, 메모리, 스토리지, 애플리케이션, 가상 머신, 및 서비스)의 공유 풀에 대한 간편한 온-디맨드 네트워크 액세스를 가능하게 하기 위한 서비스 전달(service delivery)의 일 모델이다. 전형적인 클라우드 컴퓨팅 시스템에서는, 하나 이상의 대형 클라우드 데이터 센터가 클라우드에 의해 제공되는 서비스를 전달하는 데 사용되는 머신을 수용한다. 이제 도 2를 참조하면, 클라우드 컴퓨팅 환경(200)은 클라우드(202)를 통해 상호연결되는 클라우드 데이터 센터(204a, 204b, 및 204c)를 포함한다. 데이터 센터(204a, 204b, 및 204c)는 클라우드 컴퓨팅 서비스를 클라우드(202)에 연결된 컴퓨터 시스템(206a, 206b, 206c, 206d, 206e, 및 206f)에 제공한다.
클라우드 컴퓨팅 환경(200)은 하나 이상의 클라우드 데이터 센터를 포함한다. 일반적으로, 클라우드 데이터 센터, 예를 들어, 도 2에 도시된 클라우드 데이터 센터(204a)는 클라우드, 예를 들어, 도 2에 도시된 클라우드(202) 또는 클라우드의 특정한 부분을 구성하는 서버의 물리적 배열체를 지칭한다. 예를 들어, 서버는 클라우드 데이터 센터 내에 룸, 그룹, 로우(row), 및 랙(rack)으로 물리적으로 배열된다. 클라우드 데이터 센터는 하나 이상의 서버 룸을 포함하는 하나 이상의 구역을 갖는다. 각각의 룸은 하나 이상의 서버 로우를 가지며, 각각의 로우는 하나 이상의 랙을 포함한다. 각각의 랙은 하나 이상의 개별 서버 노드를 포함한다. 일부 구현예에서, 구역, 룸, 랙, 및/또는 로우 내의 서버는, 전력 요건, 에너지 요건, 열적 요건, 가열 요건, 및/또는 다른 요건을 포함하는, 데이터 센터 설비의 물리적 인프라스트럭처 요건에 기초하여 그룹으로 배열된다. 일 실시예에서, 서버 노드는 도 3에서 기술된 컴퓨터 시스템과 유사하다. 데이터 센터(204a)는 다수의 랙을 통해 분산된 다수의 컴퓨팅 시스템을 갖는다.
클라우드(202)는 클라우드 데이터 센터(204a, 204b, 및 204c)를 상호연결시키고 클라우드 컴퓨팅 서비스에 대한 컴퓨팅 시스템(206a 내지 206f)의 액세스를 용이하게 하는 것을 보조하는 네트워크 및 네트워킹 리소스(예를 들어, 네트워킹 장비, 노드, 라우터, 스위치 및 네트워킹 케이블)와 함께 클라우드 데이터 센터(204a, 204b, 및 204c)를 포함한다. 일 실시예에서, 네트워크는 지상 또는 위성 연결을 사용하여 배치된 유선 또는 무선 링크를 사용하여 결합된 하나 이상의 로컬 네트워크, 광역 네트워크, 또는 인터네트워크의 임의의 조합을 나타낸다. 네트워크를 거쳐 교환되는 데이터는 IP(Internet Protocol), MPLS(Multiprotocol Label Switching), ATM(Asynchronous Transfer Mode), 및 프레임 릴레이 등과 같은 임의의 개수의 네트워크 계층 프로토콜을 사용하여 송신된다. 또한, 네트워크가 다수의 서브 네트워크의 조합을 나타내는 실시예에서, 상이한 네트워크 계층 프로토콜은 기저 서브 네트워크(underlying sub-network) 각각에서 사용된다. 일부 실시예에서, 네트워크는, 공중 인터넷과 같은, 하나 이상의 상호연결된 인터네트워크를 나타낸다.
컴퓨팅 시스템(206a 내지 206f) 또는 클라우드 컴퓨팅 서비스 소비자는 네트워크 링크 및 네트워크 어댑터를 통해 클라우드(202)에 연결된다. 일 실시예에서, 컴퓨팅 시스템(206a 내지 206f)은 다양한 컴퓨팅 디바이스, 예를 들어, 서버, 데스크톱, 랩톱, 태블릿, 스마트폰, IoT(Internet of Things) 디바이스, 자율 주행 차량(자동차, 드론, 셔틀, 기차, 버스 등을 포함함) 및 소비자 전자기기로서 구현된다. 일 실시예에서, 컴퓨팅 시스템(206a 내지 206f)은 다른 시스템 내에 또는 그 일부로서 구현된다.
도 3은 컴퓨터 시스템(300)을 예시한다. 일 구현예에서, 컴퓨터 시스템(300)은 특수 목적 컴퓨팅 디바이스이다. 특수 목적 컴퓨팅 디바이스는 기술을 수행하도록 고정-배선(hard-wired)되거나, 기술을 수행하도록 지속적으로 프로그래밍되는 하나 이상의 ASIC(application-specific integrated circuit) 또는 FPGA(field programmable gate array)와 같은 디지털 전자 디바이스를 포함하거나, 펌웨어, 메모리, 다른 스토리지 또는 조합 내의 프로그램 명령어에 따라 기술을 수행하도록 프로그래밍되는 하나 이상의 범용 하드웨어 프로세서를 포함할 수 있다. 또한, 그러한 특수-목적 컴퓨팅 디바이스는 커스텀 고정-배선 로직, ASIC, 또는 FPGA를 커스텀 프로그래밍과 조합하여 기술을 실현할 수 있다. 다양한 실시예에서, 특수-목적 컴퓨팅 디바이스는 기술을 구현하기 위한 고정-배선 및/또는 프로그램 로직을 포함하는 데스크톱 컴퓨터 시스템, 포터블 컴퓨터 시스템, 휴대용 디바이스, 네트워크 디바이스, 또는 임의의 다른 디바이스이다.
일 실시예에서, 컴퓨터 시스템(300)은 정보를 통신하기 위한 버스(302) 또는 다른 통신 메커니즘, 및 정보를 프로세싱하기 위해 버스(302)에 결합된 하드웨어 프로세서(304)를 포함한다. 하드웨어 프로세서(304)는, 예를 들어, 범용 마이크로프로세서이다. 컴퓨터 시스템(300)은 버스(302)에 결합된, 프로세서(304)에 의해 실행될 명령어 및 정보를 저장하기 위한, RAM(random access memory) 또는 다른 동적 저장 디바이스와 같은, 메인 메모리(306)를 또한 포함한다. 일 구현예에서, 메인 메모리(306)는 프로세서(304)에 의해 실행될 명령어의 실행 동안 임시 변수 또는 다른 중간 정보를 저장하는 데 사용된다. 그러한 명령어는, 프로세서(304)에 액세스 가능한 비-일시적 저장 매체에 저장될 때, 컴퓨터 시스템(300)을 명령어에서 특정된 동작을 수행하도록 커스터마이징된 특수-목적 머신으로 렌더링한다.
일 실시예에서, 컴퓨터 시스템(300)은, 프로세서(304)를 위한 정적 정보 및 명령어를 저장하기 위해 버스(302)에 결합된 ROM(read only memory)(308) 또는 다른 정적 저장 디바이스를 추가로 포함한다. 자기 디스크, 광학 디스크, 솔리드-스테이트 드라이브, 또는 3차원 크로스 포인트 메모리와 같은, 저장 디바이스(310)가 제공되고 정보 및 명령어를 저장하기 위해 버스(302)에 결합된다.
일 실시예에서, 컴퓨터 시스템(300)은 버스(302)를 통해, 정보를 컴퓨터 사용자에게 디스플레이하기 위한, CRT(cathode ray tube), LCD(liquid crystal display), 플라스마 디스플레이, LED(light emitting diode) 디스플레이, 또는 OLED(organic light emitting diode) 디스플레이와 같은, 디스플레이(312)에 결합된다. 문자 숫자식 및 다른 키를 포함하는 입력 디바이스(314)는 정보 및 커맨드 선택을 프로세서(304)에 통신하기 위해 버스(302)에 결합된다. 다른 타입의 사용자 입력 디바이스는, 디스플레이(312) 상에서 커서 움직임을 제어하고 프로세서(304)에 방향 정보 및 커맨드 선택을 통신하기 위한, 마우스, 트랙볼, 터치식 디스플레이, 또는 커서 방향 키와 같은, 커서 제어기(316)이다. 이 입력 디바이스는 전형적으로, 디바이스가 평면에서 위치를 특정할 수 있게 하는 2개의 축, 즉 제1 축(예를 들어, x-축) 및 제2 축(예를 들어, y-축)에서의 2 자유도를 갖는다.
일 실시예에 따르면, 본원에서의 기술은 프로세서(304)가 메인 메모리(306)에 포함된 하나 이상의 명령어의 하나 이상의 시퀀스를 실행하는 것에 응답하여 컴퓨터 시스템(300)에 의해 수행된다. 그러한 명령어는, 저장 디바이스(310)와 같은, 다른 저장 매체로부터 메인 메모리(306) 내로 판독된다. 메인 메모리(306)에 포함된 명령어의 시퀀스의 실행은 프로세서(304)로 하여금 본원에서 기술된 프로세스 단계를 수행하게 한다. 대안적 실시예에서는, 소프트웨어 명령어 대신에 또는 소프트웨어 명령어와 조합하여 고정-배선 회로가 사용된다.
용어 "저장 매체"는 본원에서 사용되는 바와 같이 머신으로 하여금 특정 방식으로 동작하게 하는 데이터 및/또는 명령어를 저장하는 임의의 비-일시적 매체를 지칭한다. 그러한 저장 매체는 비휘발성 매체 및/또는 휘발성 매체를 포함한다. 비휘발성 매체는, 예를 들어, 광학 디스크, 자기 디스크, 솔리드-스테이트 드라이브, 또는 3차원 크로스 포인트 메모리, 예컨대, 저장 디바이스(310)를 포함한다. 휘발성 매체는 동적 메모리, 예컨대, 메인 메모리(306)를 포함한다. 저장 매체의 일반적인 형태는, 예를 들어, 플로피 디스크, 플렉서블 디스크, 하드 디스크, 솔리드-스테이트 드라이브, 자기 테이프, 또는 임의의 다른 자기 데이터 저장 매체, CD-ROM, 임의의 다른 광학 데이터 저장 매체, 홀의 패턴을 갖는 임의의 물리적 매체, RAM, PROM, 및 EPROM, FLASH-EPROM, NV-RAM, 또는 임의의 다른 메모리 칩, 또는 카트리지를 포함한다.
저장 매체는 송신 매체와 별개이지만 송신 매체와 함께 사용될 수 있다. 송신 매체는 저장 매체들 간에 정보를 전달하는 데 참여한다. 예를 들어, 송신 매체는 버스(302)를 포함하는 와이어를 포함하여, 동축 케이블, 구리 와이어 및 광섬유를 포함한다. 또한, 송신 매체는 라디오-파 및 적외선 데이터 통신 동안 생성되는 것과 같은, 광파 또는 음향파의 형태를 취할 수 있다.
일 실시예에서, 실행을 위해 하나 이상의 명령어의 하나 이상의 시퀀스를 프로세서(304)에 반송하는 데 다양한 형태의 매체가 수반된다. 예를 들어, 명령어는 초기에 원격 컴퓨터의 자기 디스크 또는 솔리드-스테이트 드라이브에 보유된다. 원격 컴퓨터는 동적 메모리에 명령어를 로딩하고 모뎀을 사용하여 전화선을 통해 명령어를 전송한다. 컴퓨터 시스템(300)에 로컬인 모뎀은 전화선 상으로 데이터를 수신하고 적외선 송신기를 사용하여 데이터를 적외선 신호로 변환한다. 적외선 검출기는 적외선 신호로 반송되는 데이터를 수신하고 적절한 회로는 데이터를 버스(302)에 배치한다. 버스(302)는 메인 메모리(306)로 데이터를 반송하고, 프로세서(304)는 메인 메모리로부터 명령어를 검색 및 실행한다. 메인 메모리(306)에 의해 수신된 명령어는 프로세서(304)에 의해 실행되기 전이나 실행된 후에 선택적으로 저장 디바이스(310)에 저장될 수 있다.
컴퓨터 시스템(300)은 버스(302)에 결합된 통신 인터페이스(318)를 또한 포함한다. 통신 인터페이스(318)는 로컬 네트워크(322)에 연결된 네트워크 링크(320)에 대한 2-웨이 데이터 통신(two-way data communication) 결합을 제공한다. 예를 들어, 통신 인터페이스(318)는 ISDN(integrated service digital network) 카드, 케이블 모뎀, 위성 모뎀, 또는 대응하는 타입의 전화선에 데이터 통신 연결을 제공하기 위한 모뎀이다. 다른 예로서, 통신 인터페이스(318)는 호환 가능한 LAN(local area network)에 데이터 통신 연결을 제공하기 위한 LAN 카드이다. 일부 구현예에서는, 무선 링크도 구현된다. 임의의 그러한 구현예에서, 통신 인터페이스(318)는 다양한 타입의 정보를 나타내는 디지털 데이터 스트림을 반송하는 전기 신호, 전자기 신호, 또는 광학 신호를 전송 및 수신한다.
네트워크 링크(320)는 전형적으로 하나 이상의 네트워크를 통한 다른 데이터 디바이스로의 데이터 통신을 제공한다. 예를 들어, 네트워크 링크(320)는 로컬 네트워크(322)를 통해 호스트 컴퓨터(324)로의 연결 또는 ISP(Internet Service Provider)(326)에 의해 동작되는 클라우드 데이터 센터 또는 장비로의 연결을 제공할 수 있다. ISP(326)는 차례로 지금은 "인터넷(328)"이라고 통칭되는 월드-와이드 패킷 데이터 통신 네트워크(world-wide packet data communication network)를 통해 데이터 통신 서비스를 제공한다. 로컬 네트워크(322) 및 인터넷(328) 둘 모두는 디지털 데이터 스트림을 반송하는 전기 신호, 전자기 신호, 또는 광학 신호를 사용한다. 다양한 네트워크를 통한 신호 및 컴퓨터 시스템(300)으로 그리고 컴퓨터 시스템(300)으로부터 디지털 데이터를 반송하는 통신 인터페이스(318)를 통한 네트워크 링크(320) 상의 신호는 송신 매체의 예시적인 형태이다. 일 실시예에서, 네트워크(320)는 위에서 기술된 클라우드(202) 또는 클라우드(202)의 일부를 포함한다.
컴퓨터 시스템(300)은 네트워크(들), 네트워크 링크(320), 및 통신 인터페이스(318)를 통해, 메시지를 전송하고, 프로그램 코드를 포함하는, 데이터를 수신한다. 일 실시예에서, 컴퓨터 시스템(300)은 프로세싱을 위한 코드를 수신한다. 수신된 코드는 수신될 때 프로세서(304)에 의해 실행되고 및/또는, 추후의 실행을 위해 저장 디바이스(310) 또는 다른 비휘발성 스토리지에 저장된다.
자율 주행 차량 아키텍처
도 4는 자율 주행 차량(예를 들어, 도 1에 도시된 AV(100))에 대한 예시적인 아키텍처(400)를 도시한다. 아키텍처(400)는 인지 모듈(402)(때때로 인지 회로라고 지칭됨), 계획 모듈(planning module)(404)(때때로 계획 회로라고 지칭됨), 제어 모듈(406)(때때로 제어 회로라고 지칭됨), 로컬화 모듈(localization module)(408)(때때로 로컬화 회로라고 지칭됨), 및 데이터베이스 모듈(410)(때때로 데이터베이스 회로라고 지칭됨)을 포함한다. 각각의 모듈은 AV(100)의 동작에서 소정의 역할을 한다. 다함께, 모듈(402, 404, 406, 408 및 410)은 도 1에 도시된 AV 시스템(120)의 일부일 수 있다. 일부 실시예에서, 모듈(402, 404, 406, 408, 및 410) 중 임의의 모듈은 컴퓨터 소프트웨어(예를 들어, 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 저장된 실행 가능한 코드) 및 컴퓨터 하드웨어(예를 들어, 하나 이상의 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, ASIC(application-specific integrated circuit), 하드웨어 메모리 디바이스, 다른 타입의 집적 회로, 다른 타입의 컴퓨터 하드웨어, 또는 이러한 것 중 임의의 것 또는 모든 것의 조합)의 조합이다.
사용 중에, 계획 모듈(404)은 목적지(412)를 나타내는 데이터를 수신하고 목적지(412)에 도달하기 위해(예를 들어, 도착하기 위해) AV(100)에 의해 진행될 수 있는 궤적(414)(때때로 루트라고 지칭됨)을 나타내는 데이터를 결정한다. 계획 모듈(404)이 궤적(414)을 나타내는 데이터를 결정하기 위해, 계획 모듈(404)은 인지 모듈(402), 로컬화 모듈(408), 및 데이터베이스 모듈(410)로부터 데이터를 수신한다.
인지 모듈(402)은, 예를 들어, 도 1에도 도시된 바와 같이, 하나 이상의 센서(121)를 사용하여 인근의 물리적 대상체를 식별한다. 대상체는 분류되고(예를 들어, 보행자, 자전거, 자동차, 교통 표지판 등과 같은 타입으로 그룹화되고), 분류된 대상체(416)를 포함하는 장면 묘사는 계획 모듈(404)에 제공된다.
또한, 계획 모듈(404)은 로컬화 모듈(408)로부터 AV 위치(418)를 나타내는 데이터를 수신한다. 로컬화 모듈(408)은 위치를 계산하기 위해 센서(121)로부터의 데이터 및 데이터베이스 모듈(410)로부터의 데이터(예를 들어, 지리적 데이터)를 사용하여 AV 위치를 결정한다. 예를 들어, 로컬화 모듈(408)은 GNSS(Global Operation Satellite System) 센서로부터의 데이터 및 지리적 데이터를 사용하여 AV의 경도 및 위도를 계산한다. 일 실시예에서, 로컬화 모듈(408)에 의해 사용되는 데이터는 도로 기하학적 특성의 고-정밀 맵, 도로망 연결 특성을 기술하는 맵, 도로 물리적 특성(예를 들어, 교통 속력, 교통량, 차량 및 자전거 운전자 교통 차선의 개수, 차선 폭, 차선 교통 방향, 또는 차선 마커 타입 및 위치, 또는 그 조합)을 기술하는 맵, 및 도로 특징부, 예를 들어, 횡단보도, 교통 표지판 또는 다양한 타입의 다른 진행 신호(travel signal)의 공간적 위치를 기술하는 맵을 포함한다.
제어 모듈(406)은 궤적(414)을 나타내는 데이터 및 AV 위치(418)를 나타내는 데이터를 수신하고, AV(100)로 하여금 목적지(412)로 궤적(414)을 진행하게 할 방식으로 AV의 제어 기능(420a 내지 420c)(예를 들어, 조향, 스로틀링, 제동, 점화)을 동작시킨다. 예를 들어, 궤적(414)이 좌회전을 포함하는 경우, 제어 모듈(406)은, 조향 기능의 조향각이 AV(100)로 하여금 좌측으로 회전하게 하고 스로틀링 및 제동이 AV(100)로 하여금 이러한 회전이 이루어지기 전에 통과하는 보행자 또는 차량을 위해 일시정지 및 대기하게 하는 방식으로 제어 기능(420a 내지 420c)을 동작시킬 것이다.
자율 주행 차량 입력
도 5는 인지 모듈(402)(도 4)에 의해 사용되는 입력(502a 내지 502d)(예를 들어, 도 1에 도시된 센서(121)) 및 출력(504a 내지 504d)(예를 들어, 센서 데이터)의 일 예를 도시한다. 하나의 입력(502a)은 LiDAR(Light Detection and Ranging) 시스템(예를 들어, 도 1에 도시된 LiDAR(123))이다. LiDAR는 그의 시선에 있는 물리적 대상체에 관한 데이터를 획득하기 위해 광(예를 들어, 적외선 광과 같은 광의 버스트)을 사용하는 기술이다. LiDAR 시스템은 출력(504a)으로서 LiDAR 데이터를 생성한다. 예를 들어, LiDAR 데이터는 환경(190)의 표현을 구성하는 데 사용되는 3D 또는 2D 포인트(포인트 클라우드라고도 알려져 있음)의 집합체이다.
다른 입력(502b)은 RADAR 시스템이다. RADAR는 인근의 물리적 대상체에 관한 데이터를 획득하기 위해 라디오 파를 사용하는 기술이다. RADAR는 LiDAR 시스템의 시선 내에 있지 않은 대상체에 관한 데이터를 획득할 수 있다. RADAR 시스템(502b)은 출력(504b)으로서 RADAR 데이터를 생성한다. 예를 들어, RADAR 데이터는 환경(190)의 표현을 구성하는 데 사용되는 하나 이상의 라디오 주파수 전자기 신호이다.
다른 입력(502c)은 카메라 시스템이다. 카메라 시스템은 인근의 물리적 대상체에 관한 정보를 획득하기 위해 하나 이상의 카메라(예를 들어, CCD(charge-coupled device)와 같은 광 센서를 사용하는 디지털 카메라)를 사용한다. 카메라 시스템은 출력(504c)으로서 카메라 데이터를 생성한다. 카메라 데이터는 종종 이미지 데이터(예를 들어, RAW, JPEG, PNG 등과 같은 이미지 데이터 형식의 데이터)의 형태를 취한다. 일부 예에서, 카메라 시스템은, 카메라 시스템이 심도를 인지할 수 있게 하는, 예를 들어, 입체시(stereopsis)(스테레오 비전)를 위한, 다수의 독립적인 카메라를 갖는다. 카메라 시스템에 의해 인지되는 대상체가 본원에서 "인근"으로 기술되지만, 이것은 AV에 상대적인 것이다. 사용 중에, 카메라 시스템은 멀리 있는, 예를 들어, AV 전방으로 최대 1 킬로미터 이상에 있는 대상체를 "보도록" 구성될 수 있다. 따라서, 카메라 시스템은 멀리 떨어져 있는 대상체를 인지하기 위해 최적화되는 센서 및 렌즈와 같은 특징부를 가질 수 있다.
다른 입력(502d)은 TLD(traffic light detection) 시스템이다. TLD 시스템은 하나 이상의 카메라를 사용하여, 시각적 운행 정보를 제공하는 신호등, 거리 표지판, 및 다른 물리적 대상체에 관한 정보를 획득한다. TLD 시스템은 출력(504d)으로서 TLD 데이터를 생성한다. TLD 데이터는 종종 이미지 데이터(예를 들어, RAW, JPEG, PNG 등과 같은 이미지 데이터 형식의 데이터)의 형태를 취한다. TLD 시스템은, 시각적 운행 정보를 제공하는 가능한 한 많은 물리적 대상체에 관한 정보를 획득하기 위해 TLD 시스템이 넓은 시계를 갖는 카메라(예를 들어, 광각 렌즈 또는 어안 렌즈를 사용함)를 사용하여, AV(100)가 이러한 대상체에 의해 제공되는 모든 관련 운행 정보에 액세스한다는 점에서, 카메라를 포함하는 시스템과 상이하다. 예를 들어, TLD 시스템의 시야각은 약 120도 이상일 수 있다.
일 실시예에서, 출력(504a 내지 504d)은 센서 융합 기술을 사용하여 조합된다. 따라서, 개별 출력(504a 내지 504d) 중 어느 하나가 AV(100)의 다른 시스템에 제공되거나(예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같은 계획 모듈(404)에 제공되거나), 또는 조합된 출력이 동일한 타입(동일한 조합 기술을 사용하는 것 또는 동일한 출력을 조합하는 것 또는 둘 모두)의 단일 조합 출력 또는 다중 조합 출력의 형태 또는 상이한 타입(예를 들어, 상이한 각자의 조합 기술을 사용하는 것 또는 상이한 각자의 출력을 조합하는 것 또는 둘 모두)의 단일 조합 출력 또는 다중 조합 출력의 형태 중 어느 하나로 다른 시스템에 제공될 수 있다. 일부 실시예에서, 조기 융합(early fusion) 기술이 사용된다. 조기 융합 기술은 하나 이상의 데이터 프로세싱 단계가 조합 출력에 적용되기 전에 출력을 조합하는 것을 특징으로 한다. 일부 실시예에서, 늦은 융합(late fusion) 기술이 사용된다. 늦은 융합 기술은 하나 이상의 데이터 프로세싱 단계가 개별 출력에 적용된 후에 출력을 조합하는 것을 특징으로 한다.
도 6은 LiDAR 시스템(602)(예를 들어, 도 5에 도시된 입력(502a))의 일 예를 도시한다. LiDAR 시스템(602)은 광 이미터(606)(예를 들어, 레이저 송신기)로부터 광(604a 내지 604c)을 방출한다. LiDAR 시스템에 의해 방출되는 광은 전형적으로 가시 스펙트럼에 있지 않으며, 예를 들어, 적외선 광이 종종 사용된다. 방출되는 광(604b)의 일부는 물리적 대상체(608)(예를 들어, 차량)와 조우하고, LiDAR 시스템(602)으로 다시 반사된다. (LiDAR 시스템으로부터 방출되는 광은 전형적으로 물리적 대상체, 예를 들어, 고체 형태의 물리적 대상체를 관통하지 않는다). 또한, LiDAR 시스템(602)은 반사된 광을 검출하는 하나 이상의 광 검출기(610)를 갖는다. 일 실시예에서, LiDAR 시스템과 연관된 하나 이상의 데이터 프로세싱 시스템은 LiDAR 시스템의 시계(614)를 나타내는 이미지(612)를 생성한다. 이미지(612)는 물리적 대상체(608)의 경계(616)를 나타내는 정보를 포함한다. 이러한 방식으로, 이미지(612)는 AV 인근의 하나 이상의 물리적 대상체의 경계(616)를 결정하는 데 사용된다.
도 7은 동작 중인 LiDAR 시스템(602)을 도시한다. 이 도면에 도시된 시나리오에서, AV(100)는 이미지(702) 형태의 카메라 시스템 출력(504c) 및 LiDAR 데이터 포인트(704) 형태의 LiDAR 시스템 출력(504a) 둘 모두를 수신한다. 사용 중에, AV(100)의 데이터 프로세싱 시스템은 이미지(702)를 데이터 포인트(704)와 비교한다. 특히, 이미지(702)에서 식별된 물리적 대상체(706)가 데이터 포인트(704) 중에서도 식별된다. 이러한 방식으로, AV(100)는 데이터 포인트(704)의 윤곽 및 밀도에 기초하여 물리적 대상체의 경계를 인지한다.
도 8은 LiDAR 시스템(602)의 동작을 추가적으로 상세하게 도시한다. 위에서 기술된 바와 같이, AV(100)는 LiDAR 시스템(602)에 의해 검출되는 데이터 포인트의 특성에 기초하여 물리적 대상체의 경계를 검출한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 지면(802)과 같은 평평한 대상체는 LiDAR 시스템(602)으로부터 방출되는 광(804a 내지 804d)을 일관된 방식으로 반사할 것이다. 달리 말하면, LiDAR 시스템(602)이 일관된 간격을 사용하여 광을 방출하기 때문에, 지면(802)은 광을 동일한 일관된 간격으로 다시 LiDAR 시스템(602)으로 반사할 것이다. AV(100)가 지면(802) 위에서 진행함에 따라, LiDAR 시스템(602)은 도로를 방해하는 것이 없는 경우 다음 유효 지면 포인트(806)에 의해 반사되는 광을 계속 검출할 것이다. 그렇지만, 대상체(808)가 도로를 방해하는 경우, LiDAR 시스템(602)에 의해 방출되는 광(804e 내지 804f)은 예상되는 일관된 방식과 불일치하는 방식으로 포인트(810a 내지 810b)로부터 반사될 것이다. 이 정보로부터, AV(100)는 대상체(808)가 존재한다고 결정할 수 있다.
경로 계획
도 9는 (예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같은) 계획 모듈(404)의 입력과 출력 사이의 관계의 블록 다이어그램(900)을 도시한다. 일반적으로, 계획 모듈(404)의 출력은 시작 포인트(904)(예를 들어, 소스 위치 또는 초기 위치)로부터 종료 포인트(906)(예를 들어, 목적지 또는 최종 위치)까지의 루트(902)이다. 루트(902)는 전형적으로 하나 이상의 세그먼트에 의해 규정된다. 예를 들어, 세그먼트는 거리, 도로, 공도, 사유 도로, 또는 자동차 진행에 적절한 다른 물리적 영역의 적어도 일 부분에 걸쳐 진행되는 거리이다. 일부 예에서, 예를 들어, AV(100)가 4륜 구동(4WD) 또는 상시 4륜구동(AWD) 자동차, SUV, 픽업 트럭 등과 같은 오프-로드 주행 가능 차량인 경우, 루트(902)는 비포장 경로 또는 탁트인 들판과 같은 "오프-로드" 세그먼트를 포함한다.
루트(902)에 부가하여, 계획 모듈은 차선-레벨 루트 계획 데이터(908)도 출력한다. 차선-레벨 루트 계획 데이터(908)는 특정한 시간에서의 세그먼트의 조건에 기초하여 루트(902)의 세그먼트를 횡단하는 데 사용된다. 예를 들어, 루트(902)가 다중 차선 공도를 포함하는 경우, 차선-레벨 루트 계획 데이터(908)는, 예를 들어, 출구가 다가오고 있는지, 차선 중 하나 이상이 다른 차량을 갖는지, 또는 수 분 또는 그 미만 동안에 걸쳐 변화되는 다른 인자에 기초하여, AV(100)가 다중 차선 중 한 차선을 선택하는 데 사용할 수 있는 궤적 계획 데이터(910)를 포함한다. 유사하게, 일부 구현예에서, 차선-레벨 루트 계획 데이터(908)는 루트(902)의 세그먼트에 특정적인 속력 제약(912)을 포함한다. 예를 들어, 세그먼트가 보행자 또는 예상치 않은 교통상황(traffic)을 포함하는 경우, 속력 제약(912)은 AV(100)를 예상된 속력보다 더 느린 진행 속력, 예를 들어, 세그먼트에 대한 속력 제한 데이터에 기초한 속력으로 제한할 수 있다.
일 실시예에서, 계획 모듈(404)로의 입력은 (예를 들어, 도 4에 도시된 데이터베이스 모듈(410)로부터의) 데이터베이스 데이터(914), 현재 위치 데이터(916)(예를 들어, 도 4에 도시된 AV 위치(418)), (예를 들어, 도 4에 도시된 목적지(412)에 대한) 목적지 데이터(918), 및 대상체 데이터(920)(예를 들어, 도 4에 도시된 인지 모듈(402)에 의해 인지되는 분류된 대상체(416))를 포함한다. 일 실시예에서, 데이터베이스 데이터(914)는 계획에 사용되는 규칙을 포함한다. 규칙은 형식 언어를 사용하여, 예를 들어, 불리언 로직을 사용하여 특정된다. AV(100)와 조우하는 임의의 주어진 상황에서, 규칙 중 적어도 일부는 해당 상황에 적용될 것이다. 규칙이 AV(100)에 이용 가능한 정보, 예를 들어, 주위 환경에 관한 정보에 기초하여 충족되는 조건을 갖는 경우, 규칙이 주어진 상황에 적용된다. 규칙은 우선순위를 가질 수 있다. 예를 들어, "도로가 공도인 경우, 최좌측 차선으로 이동하라"로 되어 있는 규칙은, 출구가 1마일 내로 다가오고 있는 경우, 최우측 차선으로 이동하라"는 것보다 더 낮은 우선순위를 가질 수 있다.
도 10은, 예를 들어, 계획 모듈(404)(도 4)에 의해 경로 계획에 사용되는 방향 그래프(1000)를 도시한다. 일반적으로, 도 10에 도시된 것과 같은 방향 그래프(1000)는 임의의 시작 포인트(1002)와 종료 포인트(1004) 사이의 경로를 결정하는 데 사용된다. 현실 세계에서는, 시작 포인트(1002)와 종료 포인트(1004)를 분리시키는 거리는 상대적으로 클 수 있거나(예를 들어, 2개의 상이한 대도시 지역 내) 또는 상대적으로 작을 수 있다(예를 들어, 도시 블록과 맞닿아 있는 2개의 교차로 또는 다중 차선 도로의 2개의 차선).
일 실시예에서, 방향 그래프(1000)는 AV(100)에 의해 점유될 수 있는 시작 포인트(1002)와 종료 포인트(1004) 사이의 상이한 위치를 나타내는 노드(1006a 내지 1006d)를 갖는다. 일부 예에서, 예를 들어, 시작 포인트(1002) 및 종료 포인트(1004)가 상이한 대도시 지역을 나타낼 때, 노드(1006a 내지 1006d)는 도로의 세그먼트를 나타낸다. 일부 예에서, 예를 들어, 시작 포인트(1002) 및 종료 포인트(1004)가 동일한 도로 상의 상이한 위치를 나타낼 때, 노드(1006a 내지 1006d)는 해당 도로 상의 상이한 위치를 나타낸다. 이러한 방식으로, 방향 그래프(1000)는 다양한 레벨의 입도(granularity)로 정보를 포함한다. 또한, 일 실시예에서, 높은 입도를 갖는 방향 그래프는 또한 더 큰 스케일을 갖는 다른 방향 그래프의 하위그래프이다. 예를 들어, 시작 포인트(1002) 및 종료 포인트(1004)가 멀리 떨어져 있는(예를 들어, 수 마일(many miles) 떨어져 있는) 방향 그래프는 그의 정보 대부분이 낮은 입도이고 저장된 데이터에 기초하지만, AV(100)의 시계 내의 물리적 위치를 나타내는 그래프의 부분에 대한 일부 높은 입도 정보도 포함한다.
노드(1006a 내지 1006d)는 노드와 중첩할 수 없는 대상체(1008a 내지 1008b)와 별개이다. 일 실시예에서, 입도가 낮을 때, 대상체(1008a 내지 1008b)는 자동차에 의해 횡단될 수 없는 구역, 예를 들어, 거리 또는 도로가 없는 영역을 나타낸다. 입도가 높을 때, 대상체(1008a 내지 1008b)는 AV(100)의 시계 내의 물리적 대상체, 예를 들어, 다른 자동차, 보행자, 또는 AV(100)가 물리적 공간을 공유할 수 없는 다른 엔티티를 나타낸다. 일 실시예에서, 대상체(1008a 내지 1008b)의 일부 또는 전부는 정적 대상체(예를 들어, 가로등 또는 전신주와 같은 위치를 변경하지 않는 대상체) 또는 동적 대상체(예를 들어, 보행자 또는 다른 자동차와 같은 위치를 변경할 수 있는 대상체)이다.
노드(1006a 내지 1006d)는 에지(1010a 내지 1010c)에 의해 연결된다. 2개의 노드(1006a 내지 1006b)가 에지(1010a)에 의해 연결되는 경우, AV(100)가, 예를 들어, 다른 노드(1006b)에 도착하기 전에 중간 노드로 진행할 필요 없이, 하나의 노드(1006a)와 다른 노드(1006b) 사이에서 진행하는 것이 가능하다. (노드 사이에서 진행하는 AV(100)를 언급할 때, AV(100)가 각자의 노드에 의해 표현되는 2개의 물리적 위치 사이에서 진행한다는 것을 의미한다.) 에지(1010a 내지 1010c)는, AV(100)가 제1 노드로부터 제2 노드로, 또는 제2 노드로부터 제1 노드로 진행한다는 의미에서 종종 양방향성이다. 일 실시예에서, 에지(1010a 내지 1010c)는, AV(100)가 제1 노드로부터 제2 노드로 진행할 수 있지만, AV(100)가 제2 노드로부터 제1 노드로 진행할 수 없다는 의미에서 단방향성이다. 에지(1010a 내지 1010c)는, 예를 들어, 일방통행로, 거리, 도로, 또는 공도의 개별 차선, 또는 법적 또는 물리적 제약으로 인해 일 방향으로만 횡단될 수 있는 다른 특징부를 나타낼 때 단방향성이다.
일 실시예에서, 계획 모듈(404)은 방향 그래프(1000)를 사용하여 시작 포인트(1002)와 종료 포인트(1004) 사이의 노드 및 에지로 이루어진 경로(1012)를 식별한다.
에지(1010a 내지 1010c)는 연관된 비용(1014a 및 1014b)을 갖는다. 비용(1014a 및 1014b)은 AV(100)가 해당 에지를 선택하는 경우 소비될 리소스를 나타내는 값이다. 전형적인 리소스는 시간이다. 예를 들어, 하나의 에지(1010a)가 다른 에지(1010b)의 물리적 거리의 2배인 물리적 거리를 나타내면, 제1 에지(1010a)의 연관된 비용(1014a)은 제2 에지(1010b)의 연관된 비용(1014b)의 2배일 수 있다. 시간에 영향을 미치는 다른 인자는 예상된 교통상황, 교차로의 개수, 속력 제한 등을 포함한다. 다른 전형적인 리소스는 연비(fuel economy)이다. 2개의 에지(1010a 및 1010b)는 동일한 물리적 거리를 나타낼 수 있지만, 예를 들어, 도로 조건, 예상된 날씨 등으로 인해, 하나의 에지(1010a)는 다른 에지(1010b)보다 더 많은 연료를 요구할 수 있다.
계획 모듈(404)이 시작 포인트(1002)와 종료 포인트(1004) 사이의 경로(1012)를 식별할 때, 계획 모듈(404)은 전형적으로, 비용에 최적화된 경로, 예를 들어, 에지의 개별 비용이 함께 가산될 때 최소 전체 비용을 갖는 경로를 선택한다.
자율 주행 차량 제어
도 11은 (예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같은) 제어 모듈(406)의 입력 및 출력의 블록 다이어그램(1100)을 도시한다. 제어 모듈은, 예를 들어, 프로세서(304)와 유사한 하나 이상의 프로세서(예를 들어, 마이크로프로세서 또는 마이크로컨트롤러 또는 둘 모두와 같은 하나 이상의 컴퓨터 프로세서), 메인 메모리(306)와 유사한 단기 및/또는 장기 데이터 스토리지(예를 들어, 메모리 랜덤-액세스 메모리 또는 플래시 메모리 또는 둘 모두), ROM(1308), 및 저장 디바이스(210)를 포함하는 제어기(1102), 및 메모리 내에 저장된 명령어에 따라 동작하는데, 상기 명령어는 명령어가 (예를 들어, 하나 이상의 프로세서에 의해) 실행될 때 제어기(1102)의 동작을 수행한다.
일 실시예에서, 제어기(1102)는 원하는 출력(1104)을 나타내는 데이터를 수신한다. 원하는 출력(1104)은 전형적으로 속도, 예를 들어, 속력 및 방향을 포함한다. 원하는 출력(1104)은, 예를 들어, (예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같은) 계획 모듈(404)로부터 수신되는 데이터에 기초할 수 있다. 원하는 출력(1104)에 따라, 제어기(1102)는 스로틀 입력(1106) 및 조향 입력(1108)으로서 사용 가능한 데이터를 생성한다. 스로틀 입력(1106)은 원하는 출력(1104)을 달성하기 위해 조향 페달에 관여하거나 또는 다른 스로틀 제어에 관여함으로써, AV(100)의 스로틀(예를 들어, 가속도 제어)에 관여하는 정도를 나타낸다. 일부 예에서, 스로틀 입력(1106)은 AV(100)의 브레이크(예를 들어, 감속 제어)에 관여하는데 사용 가능한 데이터를 또한 포함한다. 조향 입력(1108)은 조향각, 예를 들어, AV의 조향 제어(예를 들어, 조향 휠, 조향각 액추에이터, 또는 조향각을 제어하기 위한 다른 기능성)가 원하는 출력(1104)을 달성하도록 위치설정되어야 하는 각도를 나타낸다.
일 실시예에서, 제어기(1102)는 스로틀 및 조향에 제공되는 입력을 조정하는 데 사용되는 피드백을 수신한다. 예를 들어, AV(100)가 언덕과 같은 방해물(1110)과 조우하면, AV(100)의 측정된 속력(1112)은 원하는 출력 속력 아래로 낮아진다. 일 실시예에서, 임의의 측정된 출력(1114)은, 예를 들어, 측정된 속력과 원하는 출력 사이의 차분(1113)에 기초하여, 필요한 조정이 수행되도록 제어기(1102)에 제공된다. 측정된 출력(1114)은 측정된 위치(1116), 측정된 속도(1118)(속력 및 방향을 포함), 측정된 가속도(1120), 및 AV(100)의 센서에 의해 측정 가능한 다른 출력을 포함한다.
일 실시예에서, 방해물(1110)에 관한 정보는, 예를 들어, 카메라 또는 LiDAR 센서와 같은 센서에 의해 미리 검출되고, 예측 피드백 모듈(1122)에 제공된다. 이후, 예측 피드백 모듈(1122)은 정보를 제어기(1102)에 제공하며, 제어기(1102)는 이 정보를 사용하여 그에 따라 조정할 수 있다. 예를 들어, AV(100)의 센서가 언덕을 검출한("본") 경우, 이 정보는 상당한 감속을 피하기 위해 적절한 시간에 스로틀에 관여할 준비를 하도록 제어기(1102)에 의해 사용될 수 있다.
도 12는 제어기(1102)의 입력, 출력, 및 컴포넌트의 블록 다이어그램(1200)을 도시한다. 제어기(1102)는 스로틀/브레이크 제어기(1204)의 동작에 영향을 미치는 속력 프로파일러(1202)를 갖는다. 예를 들어, 속력 프로파일러(1202)는, 예를 들어, 제어기(1102)에 의해 수신되고 속력 프로파일러(1202)에 의해 프로세싱되는 피드백에 따라 스로틀/브레이크(1206)를 사용하여 가속에 관여하거나 감속에 관여하도록 스로틀/브레이크 제어기(1204)에 명령한다.
또한, 제어기(1102)는 조향 제어기(1210)의 동작에 영향을 미치는 측방향 추적 제어기(1208)를 갖는다. 예를 들어, 측방향 추적 제어기(1208)는, 예를 들어, 제어기(1102)에 의해 수신되고 측방향 추적 제어기(1208)에 의해 프로세싱되는 피드백에 따라 조향 각도 액추에이터(1212)의 위치를 조정하도록 조향 제어기(1204)에 명령한다.
제어기(1102)는 스로틀/브레이크(1206) 및 조향각 액추에이터(1212)를 제어하는 방법을 결정하는 데 사용되는 여러 입력을 수신한다. 계획 모듈(404)은, 예를 들어, AV(100)가 동작을 시작할 때 방향을 선택하고 AV(100)가 교차로에 도달할 때 어느 도로 세그먼트를 횡단할지를 결정하기 위해, 제어기(1102)에 의해 사용되는 정보를 제공한다. 로컬화 모듈(408)은, 예를 들어, 스로틀/브레이크(1206) 및 조향각 액추에이터(1212)가 제어되고 있는 방식에 기초하여 예상되는 위치에 AV(100)가 있는지를 제어기(1102)가 결정할 수 있도록, AV(100)의 현재 위치를 기술하는 정보를 제어기(1102)에 제공한다. 일 실시예에서, 제어기(1102)는 다른 입력(1214)으로부터의 정보, 예를 들어, 데이터베이스, 컴퓨터 네트워크 등으로부터 수신된 정보를 수신한다.
환경의 미리 정의된 특징부에 기초한 로컬화
도 1로 돌아가면, 환경(190)의 일부 영역은 미리 정의된 특징부(195)를 포함한다. 일부 실시예에서, 미리 정의된 특징부(195)는 노면의 텍스처 패턴(예를 들어, 도로의 길이를 따라 변하는 노면에서의 홈(groove) 또는 오목부(indentation))을 포함한다. 일부 실시예에서, 텍스처 패턴은 노면에 새겨져 있다. 일부 실시예에서, 미리 정의된 특징부(195)는 도로를 따라 위치된 미리 정의된 위치 마커(예를 들어, 플래그(flag))를 포함한다. 일부 실시예에서, 미리 정의된 위치 마커는 미리 정의된 위치 마커가 위치되는 도로를 따른 위치를 식별해준다.
미리 정의된 특징부(195)는 특정 소스(예를 들어, 카메라(122, LiDAR(123), 및/또는 GPS))를 사용한 로컬화가 신뢰할 수 없거나 이용 가능하지 않을 수 있는 환경(190)의 영역에서 사용된다. 환경(190)의 이들 영역은 GPS 신호가 검출 가능하지 않은 영역 및/또는, 터널 및 다리와 같은, 분간 가능하지 않은 반복되는 특징부를 갖는 영역을 포함할 수 있다. 예를 들어, 터널의 벽은 분간 가능한 특징부 없이 반복되는 콘크리트 슬래브일 수 있거나, 또는 다리의 측면은 분간 가능한 특징부 없이 반복되는 서스펜션 와이어(suspension wire)일 수 있다.
보다 구체적으로, AV 시스템(120)은 다른 소스로부터 수신되는 로컬화 데이터가 정확도 기준을 충족시키지 못할 때 미리 정의된 특징부(195)를 사용한다. 일부 실시예에서, 로컬화 데이터가 이용 가능하지 않거나 하나의 소스로부터만 이용 가능할 때(예를 들어, LiDAR로부터만 이용 가능하고 GPS로부터는 이용 가능하지 않을 때) 정확도 기준은 충족되지 않는다. 일부 실시예에서, 상이한 소스가 AV(100)에 대한 상이한 근사 위치를 나타낼 때 정확도 기준은 충족되지 않는다. 일부 실시예에서, 2개의 근사 위치는 그들 사이의 거리가 임계 거리를 초과하는 경우 상이한 것으로 간주된다. 임계 거리는 센서 분해능, 데이터 지연시간 등과 같은 인자를 고려하는 추정된 위치 분해능에 기초할 수 있다. 달리 말하면, 일부 실시예에서, 2개의 추정된 위치는 그들 사이의 거리가 임계 거리를 초과하지 않는 경우 정확도 기준을 충족하기 위해 동일한 것으로 간주된다.
미리 정의된 특징부(195)는 AV(100)의 추정된 위치를 결정하기 위해 AV 시스템(120)에 의해 사용된다. 일부 실시예에서, 미리 정의된 특징부(195)는 미리 정의된 위치 마커가 위치되는 도로를 따른 위치를 식별해주는 미리 정의된 위치 마커를 포함한다. AV 시스템(120)이 미리 정의된 위치 마커를 검출할 때, AV 시스템(120)은 미리 정의된 위치 마커에 의해 식별되는 바와 같은 위치를 사용하여 AV(100)의 추정된 위치를 결정한다. 일부 실시예에서, 미리 정의된 특징부(195)는 AV 시스템(120)에 의해(예를 들어, 고주파 RADAR를 사용하여) 식별 가능한 노면을 따라 있는 텍스처 패턴을 포함한다. 텍스처 패턴을 검출한 후에, AV 시스템(120)은 검출된 텍스처 패턴을 알려진 위치를 갖는 텍스처 패턴의 데이터베이스와 비교한다. 검출된 텍스처 패턴이 데이터베이스 내의 각자의 텍스처 패턴과 매칭하면, AV 시스템은 데이터베이스 내의 각자의 텍스처 패턴의 알려진 위치를 사용하여 AV(100)의 추정된 위치를 제공한다. 일부 실시예에서, 노면에서의 텍스처 패턴은 수동으로 식각되고 미리 정의된 패턴을 갖는다. 일부 실시예에서, 노면에서의 텍스처 패턴은, 예를 들어, 이전에 매핑되어 텍스처 패턴의 데이터베이스에 저장되었던, 노면에서의 자연적으로 발생한 변동이다.
일부 실시예에서, 미리 정의된 특징부(195)에 부가적으로 또는 대안적으로, 다른 소스가 이용 가능하지 않거나 신뢰할 수 없을 때(예를 들어, 다른 소스가 정확도 기준을 충족시키지 못할 때) AV 시스템(120)은 AV(100)의 움직임을 추적하여 AV(100)의 추정된 위치를 제공한다. AV 시스템(120)은 (예를 들어, 센서(121)(예를 들어, IMU)를 이용하여, 시간 및 거리 측정을 이용하여) AV(100)의 움직임을 검출하고, 검출된 움직임에 기초하여 AV(100)의 위치를 추정한다. 일부 실시예에서, AV 시스템(120)은 알려진 위치를 갖는 대상체(예를 들어, 터널 또는 다리의 입구)에 대해 상대적인 AV(100)의 움직임을 추적한다.
로컬화 데이터가 이용 가능하고 신뢰할 수 있는(예를 들어, GPS 신호가 수신되고 도로가 LiDAR(123) 또는 카메라(122)에 의해 검출되는 주석이 달린(annotated) 특징부를 갖는) 영역에서는, 미리 정의된 특징부(195)가 그 영역에 포함되지 않을 수 있다. 그 대신에, AV 시스템(120)은 위에서 논의된 소스(예를 들어, 카메라(122), LiDAR(123), 및/또는 GPS)로부터의 로컬화 데이터를 사용한다. 로컬화 데이터가 정확도 기준을 충족시키는 한, AV 시스템(120)은 이들 소스로부터 수신되는 로컬화 데이터를 사용하여 AV(100)의 추정된 위치를 제공한다.
환경의 미리 정의된 특징부에 기초하여 추정된 위치를 제공하기 위한 예시적인 프로세스
도 13은 환경의 미리 정의된 특징부에 기초하여 자율 주행 차량의 추정된 위치를 제공하기 위한 예시적인 프로세스(1300)의 플로차트이다. 편의상, 프로세스(1300)는 하나 이상의 위치에 위치된 하나 이상의 컴퓨터의 시스템에 의해 수행되는 것으로 기술될 것이다. 예를 들어, 본 명세서에 따라 적절히 프로그래밍된, 도 1의 AV 시스템(120)(또는 그의 부분)은 프로세스(1300)를 수행할 수 있다.
블록(1302)에서, 본 시스템(예를 들어, AV 시스템(120))이 제1 로컬화 모드에(예를 들어, 주석이 달린 특징부를 갖는 매핑된 도로 상에) 있는 동안, 본 시스템은 (예를 들어, 센서(121)(예를 들어, GPS), 카메라(122), 또는 LiDAR(123)로부터) 로컬화 데이터를 수신한다. 일부 실시예에서, 제1 로컬화 모드에 있는 동안 로컬화 데이터를 수신하는 단계는 GPS 신호를 수신하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 제1 로컬화 모드에 있는 동안 로컬화 데이터를 수신하는 단계는 차량을 둘러싼 환경에서 랜드마크(예를 들어, 건물, 도로 표지판)를 검출하는 단계; 및 랜드마크의 위치를 결정하는 단계를 포함한다.
블록(1304)에서, 본 시스템은 로컬화 데이터가 정확도 기준(예를 들어, 로컬화 데이터를 제공하는 소스의 개수/타입, 소스들 간의 차량의 근사 위치의 일치(예를 들어, 소스들이 서로로부터 임계 거리 내에 있는 추정된 위치를 제공함)을 충족시키는지 여부를 결정한다.
블록(1306)에서, 정확도 기준이 충족되면(예를 들어, 로컬화 데이터가 적어도 2개의 소스로부터 온 것이고 소스들이 동일한 근사 위치를 제공할 때), 본 시스템은 블록(1302)에서 수신된 로컬화 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 차량의 추정된 위치를 제공한다. 일부 실시예에서, 수신된 로컬화 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 차량의 추정된 위치를 제공하는 단계는 수신된 GPS 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 차량의 추정된 위치를 제공하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 수신된 로컬화 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 차량의 추정된 위치를 제공하는 단계는 랜드마크의 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 차량의 추정된 위치를 제공하는 단계를 포함한다.
블록(1308)에서, 정확도 기준이 충족되면(예를 들어, 로컬화 데이터가 적어도 2개의 소스로부터 온 것이고 소스들이 동일한 근사 위치를 제공할 때), 본 시스템은 제1 로컬화 모드에 남아있다(예를 들어, 본 시스템은 블록(1302)에서와 같이 로컬화 데이터를 계속 수신한다).
블록(1310)에서, 정확도 기준이 충족되지 않으면(예를 들어, 로컬화 데이터가 단일 소스로부터만 온 것일 때(예를 들어, GPS 데이터 없이 이미지 데이터만일 때), 본 시스템은 제2 로컬화 모드로 전환한다. 일부 실시예에서, 수신된 로컬화 데이터가 차량이 반복되는 특징부를 갖는 도로 상에 있음을 나타낼 때(예를 들어, 터널 내에 또는 다리 상에 있을 때) 정확도 기준이 충족되지 않는다. 예를 들어, 터널의 벽은 분간 가능한 특징부 없이 반복되는 콘크리트 슬래브일 수 있거나, 또는 다리의 측면은 분간 가능한 특징부 없이 반복되는 서스펜션 와이어일 수 있으며, 이는 센서가 한 위치를 다른 위치와 구별하지 못하게 할 수 있고, 따라서 본 시스템이 해당 센서로부터의 데이터에 기초하여 특정한 위치를 식별하지 못하게 할 수 있다.
블록(1312)에서, 제2 로컬화 모드에 있는 동안, 본 시스템은 (예를 들어, 카메라(122), LiDAR(123), RADAR, 또는 초음파 센서를 이용하여) 차량을 둘러싼 환경의 하나 이상의 미리 정의된 특징부(예를 들어, 195)(예를 들어, 노면, 미리 설치된 마커)를 검출한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 미리 정의된 특징부는 노면의 텍스처 패턴(예를 들어, 도로의 길이를 따라 변하는 노면에서의 홈 또는 오목부)을 포함한다. 일부 실시예에서, 본 시스템은 고주파 레이더 디바이스를 사용하여 노면의 텍스처 패턴을 검출한다. 일부 실시예에서, 노면의 텍스처 패턴은 노면에 새겨진 미리 결정된 패턴을 포함한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 미리 정의된 특징부는 도로를 따라 위치된 미리 정의된 위치 마커(예를 들어, 플래그)를 포함한다. 일부 실시예에서, 각자의 미리 정의된 위치 마커는 각자의 미리 정의된 위치 마커가 위치되는 도로를 따른 위치를 식별해준다(예를 들어, 위치 마커는 그것을 상이한 위치에 있는 다른 마커와 구별해주는 그것의 위치의 표시(심벌, 숫자 등)를 포함한다. 일부 실시예에서, 제2 로컬화 모드에 있는 동안, 본 시스템은 (예를 들어, 센서(121)(예를 들어, IMU), 시간 및 거리 측정을 이용하여) 차량의 움직임을 검출한다.
블록(1314)에서, 제2 로컬화 모드에 있는 동안, 본 시스템은 (예를 들어, 제1 로컬화 모드로부터의 로컬화 데이터 없이) 차량을 둘러싼 환경의 하나 이상의 미리 정의된 특징부에 기초하여 차량의 추정된 위치를 제공한다. 일부 실시예에서, 차량을 둘러싼 환경의 하나 이상의 미리 정의된 특징부에 기초하여 차량의 추정된 위치를 제공하는 단계는 GPS 신호를 사용함이 없이 차량의 추정된 위치를 제공하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 차량을 둘러싼 환경의 하나 이상의 미리 정의된 특징부에 기초하여 차량의 추정된 위치를 제공하는 단계는 (예를 들어, 센서(121)(예를 들어, IMU), 시간 및 거리 측정을 이용한) 차량의 검출된 움직임 및 차량을 둘러싼 환경의 하나 이상의 미리 정의된 특징부에 기초하여 차량의 추정된 위치를 제공하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 차량의 추정된 위치를 제공하는 단계는, (예를 들어, 센서(121)(예를 들어, IMU), 시간 및 거리 측정을 이용한) 차량의 검출된 움직임에 기초하여, 알려진 위치를 갖는 구조물(예를 들어, 터널 또는 다리의 입구)에 대한 차량의 상대적 위치를 결정하는 단계를 포함한다.
상기 설명에서, 본 발명의 실시예는 구현예마다 변할 수 있는 다수의 특정 세부사항을 참조하여 기술되었다. 따라서, 상세한 설명 및 도면은 제한적인 관점보다는 예시적인 관점에서 보아야 한다. 본 발명의 범위의 유일한 독점적인 지표, 및 출원인이 본 발명의 범위가 되도록 의도한 것은, 본 출원에서 특정 형태로 나오는 청구항 세트의 문언적 등가 범위이며, 그러한 청구항이 나오는 특정 형태는 임의의 후속 보정을 포함한다. 그러한 청구항에 포함된 용어에 대해 본원에서 명시적으로 개시된 모든 정의는 청구항에서 사용되는 바와 같은 그러한 용어의 의미를 지배한다. 그에 부가하여, 상기 설명 및 이하의 청구항에서 용어 "추가로 포함하는"이 사용될 때, 이 문구에 뒤따르는 것은 부가의 단계 또는 엔티티, 또는 이전에 언급된 단계 또는 엔티티의 서브-단계/서브-엔티티일 수 있다.

Claims (20)

  1. 시스템으로서,
    하나 이상의 컴퓨터 프로세서; 및
    상기 하나 이상의 컴퓨터 프로세서에 의해 실행될 때, 동작들의 수행을 야기하는 명령어들을 저장하는 하나 이상의 저장 매체를 포함하며, 상기 동작들은:
    제1 소스와 연관된 제1 로컬화 데이터 및 제2 소스와 연관된 제2 로컬화 데이터를 수신하는 동작;
    상기 제1 로컬화 데이터 및 상기 제2 로컬화 데이터 간의 차이에 기초하여 상기 제1 로컬화 데이터 및 상기 제2 로컬화 데이터가 정확도 기준을 충족시키는지 여부를 결정하는 동작;
    상기 제1 로컬화 데이터 및 상기 제2 로컬화 데이터가 상기 정확도 기준을 충족시킨다는 결정에 따라:
    상기 제1 로컬화 데이터 및 상기 제2 로컬화 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 차량의 추정된 위치를 제공하는 동작;
    상기 제1 로컬화 데이터 및 상기 제2 로컬화 데이터가 상기 정확도 기준을 충족시키지 않는다는 결정에 따라:
    상기 차량을 둘러싼 환경의 하나 이상의 미리 정의된 특징부를 검출하는 동작; 및
    상기 차량을 둘러싼 상기 환경의 상기 하나 이상의 미리 정의된 특징부에 기초하여 상기 차량의 상기 추정된 위치를 제공하는 동작
    을 포함한 것인 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 로컬화 데이터 및 상기 제2 로컬화 데이터는를 수신하는 동작은 GPS(Global Positioning System) 신호를 수신하는 동작을 포함하고;
    상기 제1 로컬화 데이터 및 상기 제2 로컬화 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 차량의 상기 추정된 위치를 제공하는 동작은 상기 수신된 GPS 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 차량의 상기 추정된 위치를 제공하는 동작을 포함한 것인 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 차량을 둘러싼 상기 환경의 상기 하나 이상의 미리 정의된 특징부에 기초하여 상기 차량의 상기 추정된 위치를 제공하는 동작은 GPS 신호를 사용함이 없이 상기 차량의 상기 추정된 위치를 제공하는 동작을 포함한 것인 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 로컬화 데이터 및 상기 제2 로컬화 데이터를 수신하는 동작은,
    상기 차량을 둘러싼 상기 환경에서 랜드마크를 검출하는 동작; 및
    상기 랜드마크의 위치를 결정하는 동작
    을 포함하고,
    상기 제1 로컬화 데이터 및 상기 제2 로컬화 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 차량의 상기 추정된 위치를 제공하는 동작은 상기 랜드마크의 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 차량의 상기 추정된 위치를 제공하는 동작을 포함한 것인 시스템.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 로컬화 데이터 또는 상기 제2 로컬화 데이터 중 적어도 하나가 상기 차량이 반복되는 특징부를 갖는 도로 상에 있음을 나타낼 때 상기 정확도 기준이 충족되지 않는 것인 시스템.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 미리 정의된 특징부는 노면의 텍스처 패턴을 포함한 것인 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 명령어들은, 고주파 레이더(radar) 디바이스를 사용하여 상기 노면의 상기 텍스처 패턴을 검출하는 동작을 포함하는 동작들의 수행을 야기하는 것인 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 노면의 상기 텍스처 패턴은 상기 노면에 새겨진 미리 결정된 패턴을 포함한 것인 시스템.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 미리 정의된 특징부는 도로를 따라 위치된 미리 정의된 위치 마커를 포함한 것인 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    각자의 미리 정의된 위치 마커는 상기 각자의 미리 정의된 위치 마커가 위치되는 상기 도로를 따른 위치를 식별해주는 것인 시스템.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 명령어들은,
    상기 차량의 움직임을 검출하는 동작을 포함하는 동작들의 수행을 야기하고,
    상기 차량을 둘러싼 상기 환경의 상기 하나 이상의 미리 정의된 특징부에 기초하여 상기 차량의 상기 추정된 위치를 제공하는 동작은 상기 차량의 상기 검출된 움직임 및 상기 차량을 둘러싼 상기 환경의 상기 하나 이상의 미리 정의된 특징부에 기초하여 상기 차량의 상기 추정된 위치를 제공하는 동작을 포함한 것인 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 차량을 둘러싼 상기 환경의 상기 하나 이상의 미리 정의된 특징부에 기초하여 상기 차량의 상기 추정된 위치를 제공하는 동작은, 상기 차량의 상기 검출된 움직임에 기초하여, 알려진 위치를 갖는 구조물에 대한 상기 차량의 상대적 위치를 결정하는 동작을 포함한 것인 시스템.
  13. 방법으로서,
    제1 소스와 연관된 제1 로컬화 데이터 및 제2 소스와 연관된 제2 로컬화 데이터를 수신하는 단계;
    상기 제1 로컬화 데이터 및 상기 제2 로컬화 데이터 간의 차이에 기초하여 상기 제1 로컬화 데이터 및 상기 제2 로컬화 데이터가 정확도 기준을 충족시키는지 여부를 결정하는 단계;
    상기 제1 로컬화 데이터 및 상기 제2 로컬화 데이터가 상기 정확도 기준을 충족시킨다는 결정에 따라:
    상기 제1 로컬화 데이터 및 상기 제2 로컬화 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 차량의 추정된 위치를 제공하는 단계; 및
    상기 제1 로컬화 데이터 및 상기 제2 로컬화 데이터가 상기 정확도 기준을 충족시키지 않는다는 결정에 따라:
    상기 차량을 둘러싼 환경의 하나 이상의 미리 정의된 특징부를 검출하는 단계; 및
    상기 차량을 둘러싼 상기 환경의 상기 하나 이상의 미리 정의된 특징부에 기초하여 상기 차량의 상기 추정된 위치를 제공하는 단계
    를 포함하는 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 로컬화 데이터 및 상기 제2 로컬화 데이터를 수신하는 단계는,
    상기 차량을 둘러싼 상기 환경에서 랜드마크를 검출하는 단계; 및
    상기 랜드마크의 위치를 결정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 로컬화 데이터 및 상기 제2 로컬화 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 차량의 상기 추정된 위치를 제공하는 단계는 상기 랜드마크의 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 차량의 상기 추정된 위치를 제공하는 단계를 포함한 것인 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1 로컬화 데이터 또는 상기 제2 로컬화 데이터 중 적어도 하나가 상기 차량이 반복되는 특징부를 갖는 도로 상에 있음을 나타낼 때 상기 정확도 기준이 충족되지 않는 것인 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 하나 이상의 미리 정의된 특징부는 노면의 텍스처 패턴을 포함한 것인 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 하나 이상의 미리 정의된 특징부는 도로를 따라 위치된 미리 정의된 위치 마커를 포함한 것인 방법.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 차량의 움직임을 검출하는 단계를 더 포함하고,
    상기 차량을 둘러싼 상기 환경의 상기 하나 이상의 미리 정의된 특징부에 기초하여 상기 차량의 상기 추정된 위치를 제공하는 단계는 상기 차량의 상기 검출된 움직임 및 상기 차량을 둘러싼 상기 환경의 상기 하나 이상의 미리 정의된 특징부에 기초하여 상기 차량의 상기 추정된 위치를 제공하는 단계를 포함한 것인 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 차량을 둘러싼 상기 환경의 상기 하나 이상의 미리 정의된 특징부에 기초하여 상기 차량의 상기 추정된 위치를 제공하는 단계는, 상기 차량의 상기 검출된 움직임에 기초하여, 알려진 위치를 갖는 구조물에 대한 상기 차량의 상대적 위치를 결정하는 단계를 포함한 것인 방법.
  20. 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스에 의해 실행될 때, 제13항 내지 제19항 중 어느 한 항에 기재된 방법의 수행을 야기하는 명령어들을 저장한 하나 이상의 저장 매체.
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