KR102670950B1 - C-its 기반 비정형 주행환경에서의 자율주행 운행 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자율 주행을 제어하는 자율 주행부(100); 자율 주행 차량의 하드웨어, 소프트웨어, 네트워크 장비 및 주행 기능의 이상을 감지 및 진단하는 이상 진단부; 및 비정형 도로 환경의 비정형 구간에서 이상 진단부의 이상 감지 신호와, 자율 주행부(100)의 이벤트 발생 정보와, 운영 설계 영역 외의 구간 정보 중 적어도 하나가 수신되면, V2X 인프라를 이용하여 관제센터와 주변 차량들에 상황을 송신하여 대응방안을 요청하는 안전 제어부(300); 를 포함하는 C-ITS 기반 비정형 주행환경에서의 자율주행 운행 시스템을 포함한다.

Description

C-ITS 기반 비정형 주행환경에서의 자율주행 운행 시스템 및 방법{Autonomous driving system based on C-ITS in irregular driving environment and method thereof}

본 발명은 C-ITS(Cooperative-Intelligent Transport Systems) 기반 비정형 주행환경에서의 자율주행 운행 시스템 및 방법에 관한 것이다.

자율주행은 기본적으로 도로의 차선 및/또는 도로 주변의 연석을 인식하고 이로부터 차량이 경로 설정시 이용할 추종선(예컨대, 양 차선의 중심에 위치한 가상의 선)을 도출하여 그 추종선을 따라 주행하는 방식으로 수행된다.

예컨대, 차선유지를 적용한 주행 보조 시스템 (LKAS, Lane Keeping Assist System), 정밀지도 기반 자율주행 (HD-Map based autonomous driving), 머신러닝 기반 자율주행 (Machine learning based autonomous driving) 등과 같은 현존하는 자율주행 방법들은 공통적으로 차량 부착 카메라를 이용한 차선/연석 인식, 고정 및 측위 시스템과 지도(고정밀맵)를 이용한 차선/연석 추정, 기계학습 기반 추론 등을 통한 차선/연석 추정과정을 거쳐 추종선을 구하고 있다.

그러나 비정형 도로 환경(예를 들면, 골목길, 이면도로, 비포장 도로, 임시 공사구간)은 일정한 도로의 형태와 구조물을 갖춘 도로 환경을 갖는 정형 도로와 달리 일정한 형태나 형식이 정해지지 아니한 환경으로 운영설계영역(ODD: Operation Design Domain)의 영역을 벗어나거나 변형으로 정상적인 운행이 불가능한 환경이다.

예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이 A 부터 C 까지의 주행 구간이 있다면, A는 출발지점으로 정형화 되어 있는 정형 구간이고, B의 경우 정형 구간 도로와 비정형 도로 구간의 경계점이며 C의 경우 비정형 구간이다.

이와 같은 도로 환경은 정적인 환경 요소가 많은 환경으로 차선과 도로의 노면, 도로 위 구조물 등 시간에 따라 그 환경이 변화할 수 있다. 따라서 도로의 환경이 바뀔 수 있으며 A 구간에서 비정형 구간 발생이 가능할 수 있다.

즉, 도로 환경은 유동적으로 바뀔 수 있으며 이에 대한 대응 체계가 필요하나, 통상적으로 자율주행 시스템 설계 시 운영설계영역에 대한 안전지침이 있으나 최초 운영설계영역에 대한 기준에 따라 설계가 되며 운영설계영역에 대한 업데이트 부분은 현실적으로 고려하기 힘든 부분이다.

따라서 종래에는 도로 환경의 변화에 따라 정형 구간이 비정형구간으로 변화되었으나, 해당 구간을 주행하는 자율주행차량의 운영설계영역은 해당 구간에 대하여 정형 구간으로 설정됨에 따라 실제와 설계상의 오류가 발생된다.

그러므로 자율주행 차량은 이와 같은 운영설계영역과 실제 현장과의 차이로 인하여 예를 들어, 돌발 객체가 감지되어 조심하라는 메세지를 수신받았다고 가정할 때 운영설계영역과 실제 현장과의 오차로 인하여 전방의 차량에서 돌발객체를 오인지 또는 시스템 결함으로 인해 잘못된 정보를 송신할 수 있다.

즉, 종래의 기술들은 비정형 도로 환경에서 차량 대 차량, 차량 대 인프라 간의 V2X 기반 정보를 확신할 수 없는 문제점이 있었다.

KR 10-2021-0074488 A1(2021.06.22)

그러므로 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출 된 것으로서, 본 발명의 목적은 비정형 도로 환경에서의 오인지 및/또는 시스템 결함을 감지하여 탑승객의 안전 대응 방안을 수립할 수 있는 C-ITS 기반 비정형 주행환경에서의 자율주행 시스템 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 하기와 같은 실시예를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예는 자율 주행을 제어하는 자율 주행부와, 자율 주행 차량의 하드웨어, 소프트웨어, 네트워크 장비 및 주행 기능의 이상을 감지 및 진단하는 이상 진단부; 및

비정형 도로 환경의 비정형 구간에서 이상 진단부의 이상 감지 신호와, 자율 주행부의 이벤트 발생 정보와, 운영 설계 영역 외의 구간 정보 중 적어도 하나가 수신되면, V2X 인프라를 이용하여 관제센터와 주변 차량들에 상황을 송신하여 대응방안을 요청하는 안전 제어부를 포함하는 C-ITS 기반 비정형 주행환경에서의 자율주행 운행 시스템을 제공할 수 있다.

위 실시예에서, 대응 방안은 자율 주행 유지, 운전자에게 운전 제어권을 전환하는 운전 제어권 전환, 위치 정보가 포함된 안전지대로의 이동, 비상 정지, 경고 메세지, 안내 메세지 중 적어도 하나일 수 있다.

위 실시예에서, 이상 진단부는 ADS(Automated Driving System)의 특정 작동 조건을 정의하는 운영설계영역(ODD, Operation Design Domain)의 이상을 감지하는 운영 설계 영역 감지 모듈과, 자율 주행 차량 내에서 설치된 하드웨어의 이상을 감지하는 하드웨어 감지 모듈과, 자율 주행 차량 내의 네트워크 장비의 이상을 감지하는 네트워크 감지 모듈과, 자율 주행부에서 각 하드웨어간에 송수신되는 데이터량과 종류를 감지하여 소프트웨어의 오작동을 감지하는 소프트웨어 감지 모듈 및 자율 주행중 방향전환, 정지 및 속도 제어 중 적어도 하나의 동작에서 이상을 감지하는 주행 감지 모듈을 포함할 수 있다.

위 실시예에서 안전 제어부는 자율 주행부에서 탐지된 비정형 도로 구간의 센싱 정보와, 운영설계영역의 정보값을 비교하여 오차 발생시에 신규 탐지된 정보로서 운영설계영역의 비정형 구간 정보를 업데이트 할 수 있다.

위 실시예에서, 안전 제어부는 통신 인프라를 통하여 비정형 도로 구간의 정보를 탐지하고 운영설계영역의 정보값을 비교하여 오차 발생시에 신규 정보로 운영설계영역의 비정형 구간 정보를 업데이트 할 수 있다.

또한, 안전 제어부는 비정형 구간에서 성능 이상 또는 이벤트 발생시에 주변 차량에 정보를 송신할 수 있다.

또한, 안전 제어부는 V2X 통신을 통하여 관제센터로부터 비정형 구간 또는 정형 구간에서 이벤트 발생 정보가 수신되면, 운전자에게 운전 제어권을 전환, 속도 감소, 안전지대 정차, 비상 정지 및 긴급 호출 중 적어도 하나가 포함된 대응방안을 수립하여 자율 주행부를 제어할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예로서, a)하드웨어, 소프트웨어, 네트워크 장비 및 주행 기능 중 적어도 하나의 정상 작동 여부 및 성능을 진단하여 이상이 감지되면 관제센터에 대응방안을 요청하는 단계와, b)설정된 경로로 자율주행 중에 운영설계영역 내 운행 여부를 감지하여 이상이 있으면 관제센터에 대응방안을 요청하는 단계; 및 c)비정형 구간의 운행 가능 여부를 판단하고, 비정형 구간으로 운행 가능하지 않으면 관제센터에 대응 방안을 요청하는 단계를 포함하고, a)단계 내지 c)단계 중 적어도 하나는 d)실제 비정형 구간의 정보를 탐지하여 운영설계영역의 정보를 업데이트하는 단계를 포함할 수 있다.

다른 실시예에서, a) 단계 내지 c) 단계 중 적어도 하나는 고장 또는 이벤트가 발생되면, V2X 기반 인프라를 통하여 주변 차량에 상황 정보를 송신할 수 있다.

또한, d) 단계는 d-1)비정형 구간에 진입하여 비정형 구간의 정보를 탐지하여 운영 설계 영역의 설정된 정보와 비교하여 운영 설계 영역의 정보를 업데이트 하는 단계 및 d-2)비정형 구간 내의 인프라 정보를 활용하여 비정형 구간의 정보를 탐지하여 운영 설계 영역의 설정된 비정형 구간 정보를 비교하여 운영 설계 영역의 정보를 업데이트 하는 단계 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

그러므로 본 발명은 자율주행 운행 중 비정형 도로 환경에서 오인지 및/또는 시스템 결함을 방지할 수 있고, 다양한 상황에 맞는 대응 방안을 제안할 수 있기에 안전한 운행이 가능하여 교통사고를 미연에 방지할 수 있다.

도 1은 정형 구간과 비정형 구간의 예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 C-ITS 기반 비정형 주행환경에서의 자율주행 운행 시스템을 도시한 블럭도이다.
도 3은 이상 진단부를 도시한 블럭도이다.
도 4는 안전 제어부를 도시한 블럭도이다.
도 5는 본 발명에 따른 C-ITS 기반 비정형 주행환경에서의 자율주행 운행방법을 도시한 순서도이다.
도 6은 도 5의 S120 단계를 도시한 순서도이다.
도 7은 도 5의 S170 단계를 도시한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 예시를 도시한 도면이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서 전체에서 C-ITS(Cooperative-Intelligent Transport Systems) 기반 기술은 V2X 기술을 이용한 기술로 자율주행 차량 내 통신 단말기를 통해 차량 간 차량, 차량 간 인프라, 차량 간 보행자 등 통신을 통한 서비스를 의미한다. 이하의 명세서에서는 C-ITS 기반 기술을 V2X 통신 또는 V2X 인프라의 용어로서 설명한다.

이하에서는 본 발명에 따른 C-ITS 기반 비정형 주행 환경에서의 자율주행 운행 시스템 및 방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 C-ITS 기반 비정형 주행환경에서의 자율주행 운행 시스템을 도시한 블럭도, 도 2는 이상 진단부를 도시한 블럭도, 도 3은 안전 제어부를 도시한 블럭도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명은 자율주행을 제어하는 자율 주행부(100)와, 자율 주행부(100)의 이상을 진단 및 감지하는 이상 진단부(200)와, 자율 주행부(100)의 이상이 감지되면 대응방안을 수립하여 자율 주행부(100)를 제어하는 안전 제어부(300)를 포함한다.

자율 주행부(100)는 전역 경로 설정을 통해 출발지에서 목적지까지의 경로 설정 후 자율 주행을 진행한다. 이때 자율 주행부(100)에 설정한 전역 경로는 정형도로와 비정형도로가 혼재될 수 있다. 자율 주행부(100)는 자율주행 기능(예를 들면, 차선변경, 추월, ACC, LKAS)을 위한 하드웨어와 소프트웨어, 네트워크 장비, RiDAR, Radar 등의 전방 및 후측방 센서와, 운영설계영역(ODD, Operation Design Domain), 배터리 등 복수의 구성을 구비하고 있다. 이와 같은 자율 주행부(100)의 구성들은 공지된 구성을 적용함에 따라 그 상세한 설명을 생략한다.

이상 진단부(200)는 자율 주행 시스템의 하드웨어, 소프트웨어 및 자율주행기능(예를 들면, 차선변경, 추월, ACC, LKAS), 운영설계영역 및 네트워크 장비 등 자율 주행부(100)의 이상을 감지 및 진단한다.

보다 구체적으로 이상 진단부(200)는 운영 설계 영역 감지 모듈(210)과, 하드웨어 감지 모듈(220)과, 네트워크 감지 모듈(230)과, 소프트웨어 감지 모듈(240)과, 주행 제어 감지 모듈(250)을 포함할 수 있다.

이중 운영 설계 영역 감지 모듈(210)은 ADS(Automated Driving System)의 특정 작동 조건을 정의하는 ODD(Operational Design Domain) 및/또는 OEDR(Object and Event Detection and Response)의 오작동을 감지한다.

여기서 운영 설계 영역은 주행 범위로서 자율 주행 차량의 ADS 성능을 테스트 및 구현하기 위하여 설정된 규칙이다. 즉, 운영 설계 영역 감지 모듈(210)은 자율 주행 차량이 운영설계 영역에서 설정된 주행 범위와, 갑작스런 폭우, 전방교통사고 등 운영 설계 영역의 범위를 초과함을 감지할 수 있다. 또는 운영 설계 영역 감지모듈은 주행 환경 ADS의 작동 여부를 감지할 수 있다.

OEDR(Object and Event Detection and Response)은 ADS가 다른 차량(보행로 안팎 포함), 보행자, 자전거 타는 사람, 동물, 장애물 등의 안전한 작동에 영향을 줄 수 있는 장애물을 감지하고 적절히 대응하도록 설정된 것이다. 예를 들면, OEDR(Object and Event Detection and Response)은 ADS의 일반적인 주행 상황 및 예상 충돌 시나리오 응답으로 구성된다.

따라서 운영 설계 영역 감지 모듈(210)은 위와 같은 OEDR(Object and Event Detection and Response)에서 설정된 구간 및 규칙에 따른 자율 주행 차량의 주행 구간, 사물 및 이벤트에 대한 대응능력과 ADS의 오작동 여부를 감지한다.

또한, 운영 설계 영역 감지 모듈(210)은 차량에서 자체 탐지된 센싱 정보 또는 V2X 인프라를 통해 수집된 정보와 설정된 정보를 비교하여 오차 여부를 감지하여 안전 제어부에 출력한다.

하드웨어 감지 모듈(220)은 자율 주행 차량 내에서 설치된 하드웨어의 오작동을 감지한다. 자율 주행 차량은 카메라, EPS 토크 센서, 라이다 센서, 레이더 센서 등 자율 주행에 필요한 다수의 전자 장비를 포함하고 있다. 하드웨어 감지 모듈(220)은 자율 주행에 필요한 하드웨어 장비의 오작동을 감지한다.

네트워크 감지 모듈(230) 은 자율 주행 차량 내의 네트워크 장비(예를 들면, GPS, V2X 통신 장비)의 이상 여부를 진단한다.

소프트웨어 감지 모듈(240)은 자율 주행 내에서 설치되는 소프트웨어의 오작동을 감지한다. 예를 들면, 소트프웨어 감지 모듈(240)은 자율 주행 차량 내에서 설치된 다양한 하드웨어(예를 들면, ECU, 카메라, 라이다센서, 레이더센서)들 간에 이루어지는 데이터들의 통신 상태를 감지하여 데이터의 수신여부, 수신량, 데이터 종류를 통하여 소프트웨어의 오작동을 감지한다.

주행 제어 모듈(250)은 차량의 주행 중 오작동을 감지한다. 예를 들면, 주행 제어 모듈(250)은 자율주행 시스템(100)의 동작으로 차량의 종방향 및/또는 횡방향의 제어, 추월, 차선변경, ACC, LKAS, 정지 및 속도 제어 등과 같이 주행 및 관련 제어 기능의 이상 여부를 진단한다.

안전 제어부(300)는 이상 진단부(200)를 통하여 비정형 도로 환경에서 자율 주행부(100)의 이상이 감지되면, 자체 센싱 및 수집된 정보를 이용하여 비정형 도로 환경에서 해당 도로의 정보를 업데이트하거나, V2X 통신을 통하여 주변 차량 및/또는 보행자(단말)을 통한 비정형 도로 환경의 정보를 수집하여 업데이트된 정보를 이용하야 대응방안을 수립하여 자율 주행부(100)를 제어할 수 있다.

이를 위하여 안전 제어부(300)는 V2X 모듈(310)과, 안전 제어 모듈(320)을 구비할 수 있다.

V2X 모듈(310)은 비정형 도로 환경 내에서 주변 차량 및/또는 보행자(보행자의 단말)로부터 안전지대의 위치, 정형 도로 또는 비정형도로의 여부, 목적지 도착 여부, 앞뒤 도로 구간에서의 도로 및 주변 상황 등의 정보를 수집하여 안전 제어 모듈(320)로 출력한다.

안전 제어 모듈(320)은 비정형 도로 환경의 비정형 구간에서 이상 진단부의 이상 감지 신호와, 자율 주행부(100)의 이벤트 발생 정보와, 운영 설계 영역 외의 구간 감지 중 적어도 하나가 감지되면 대응 방안을 수립하여 자율 주행부(100)를 제어한다.

또는 안전 제어 모듈(320)은 V2X 통신을 통하여 현재 상황을 관제센터로 송신하고, 대응방안을 요청할 수 있다. 이때, 안전 제어 모듈(320)은 관제센터 외에 주변 차량(예를 들면, 후방 차량, 옆 차선 주행 차량)에 이벤트 정보를 전파할 수 있다.

안전 제어 모듈(320)은 자율 주행부(100)의 센싱 정보와, V2X 통신을 통해 수집된 정보 중 어느 하나를 기존의 운영설계영역의 정보값과 비교하여 오차가 있을 경우에 신규 정보로서 업데이트 하여 현재 비정형 구간과 운영설계영역의 정보를 일치시킬 수 있다.

그러므로 본 발명은 운전영역설계의 정보와, 실제 도로 환경의 정보가 일치됨에 따라 성능의 이상 또는 사고로 인한 이벤트 발생시 해당 비정형 구간의 자율주행 여부를 보다 정확하게 인지할 수 있다.

또한, 안전 제어 모듈(320)의 제어는 V2X 모듈(310)로부터 주변 정보를 수신하여 목적지에 도착할 때까지 이루어진다.

즉, 안전 제어 모듈(320)은 V2X 기반 인프라를 통하여 비정형 도로 환경 또는 정형도로 환경에서 발생된 이벤트로부터 탑승객의 안전성을 확보할 수 있는 대응방안을 자체 수립 및/또는 관제센터로부터 수신하여 차량과 운전자의 안전성을 확보할 수 있다.

여기서 대응 방안은 비정형 도로 환경으로서 자율주행이 불가능한 구간이거나, 자율주행의 기능 이상이 감지되거나 운영설계 영역이 아닐 경우에 탑승객의 안전성을 확보할 수 있도록 운전자에게 운전 제어권을 전환하거나 속도를 제어하거나, 안전지대 또는 비상 정지, 긴급 호출, 경고 메세지, 우회로 안내와 같은 복수의 시나리오 중 어느 하나가 선택될 수 있다.

또는, 대응 방안은 전방 도로 상황의 정보가 포함되어 관제센터로부터 송신되는 안전 메세지와, 안전 메세지에 따른 안전 제어부(300)의 대응일 수 있다. 예를 들면, 전방의 비정형 구간에서 이벤트가 발생되었을 경우에 관련 이벤트 정보가 관제센터로 송신되고, 관제센터는 해당 이벤트가 발생된 비정형 도로 구간에 진입하기 이전의 후방 차량에게 진입 전 경고 메세지를 송신할 수 있다.

이때, 해당 자율주행 차량은 경고 메세지를 수신함에 따라 자체적으로 해당 비정형 구간의 운행 가능 여부를 판단하여 차량을 감속 또는 비상 정지하는 대응방안을 실행하게 된다.

또한, 안전 제어 모듈(320)은 안전지대 정차 또는 비상 정치 후 설정된 관제센터나 정비업체, 경찰 및 소방서와 같은 기관 등에 긴급출동 및 구조를 요청할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 구성을 포함하며, 이하에서 상기와 같은 구성을 통해 달성되는 C-ITS 기반 비정형 주행환경에서의 자율주행 운행방법을 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 C-ITS 기반 비정형 주행환경에서의 자율주행 운행방법을 도시한 순서도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명은 자율 주행 모드를 시작하는 S110 단계와, 자율 주행부(100)의 정상 작동 및 성능을 진단하는 S120 단계와, 경로 설정 및 확인하는 S130 단계와, 자율 주행으로 차량을 운행하는 S140 단계와, 인지/판단을 수행하는 S150 단계와, 운영설계영역 내 운행 여부를 감지하는 S160 단계와, 비정형 구간의 운행 가능 여부를 판단하는 S170 단계와, 차량을 제어하는 S180 단계와, 목적지 도착 여부를 판단하는 S190 단계와, 자율 주행이 불가능하면 대응 방안을 수립하여 차량을 제어하는 S200 단계를 포함할 수 있다.

S110 단계는 자율 주행부(100)가 차량의 운전 제어권을 획득하고 시스템을 구동하는 단계이다.

S120 단계는 이상 진단부(200)가 자율 주행부(100)의 정상 작동 및 성능을 진단하는 단계이다. 이상 진단부(200)는 시동 즉시 자율 주행부(100)의 네트워크, 하드웨어, 소프트워어, 자율 주행 기능의 이상 여부를 진단한다.

S130 단계는 자율 주행부(100)가 제어권을 유지하여 경로 설정 및 확인하는 단계이다. 안전 제어부(300)는 이상 진단부(200)의 진단결과, 자율 주행 기능, 하드웨어와 소프트웨어, 네트워크 장비로부터 이상이 발견되지 않으면 자율 주행부(100)의 제어를 유지하도록 한다. 자율 주행부(100)는 출발지부터 목적지까지의 전역 경로를 설정한다.

S140 단계는 자율 주행부(100)가 S130 단계에서 설정된 경로를 따라서 자율 주행으로 차량을 제어하는 단계이다. 자율 주행부(100)는 설정된 경로로서 차량을 운행시킨다. 여기서 설정 경로는 정형화된 도로 환경의 정형화 구간과, 비정형화된 도로 환경(예를 들면, 골목길, 이면도로, 비포장도로, 공사구간)의 비정형화 구간이 포함될 수 있다.

S150 단계는 안전 제어부(300)는 차량의 운행중에 도로 환경 및 자율 주행 기능의 이상 유무를 고려하여 자율 주행의 가능 여부를 진단하는 단계이다. 안전 제어부(300)는 차량의 운행 중 이상 진단부(200)의 이상 진단 결과와, 자체 센싱 정보 및/또는 V2X 인프라를 통하여 주변 정보(예를 들면, 비정형 도로인지 정형 도로인지, 다른 차량 또는 자차의 고장, 보행자, 동물, 원동기 끼어들기 및 돌출 등의 이벤트 발생 유무)를 수집한다.

S160 단계는 안전 제어부(300)가 운영 설계 영역 내에서 운행 중인지를 감지하는 단계이다. 안전 제어부(300)는 자체 센싱 정보 및/또는 V2X 인프라로부터 획득된 주변 정보를 통해 운영 설계 영역 내에서 정한 구간 이내에서 차량이 운행되는 지를 판단한다.

이때, 안전 제어부(300)는 자체 센싱 정보 및 V2X 기반으로부터 획득된 주변 정보를 확인하여 현재 주행 중 구간이 운영 설계 영역에서 정한 최소 위험 상태(Fallback Minimal Risk condition)에 해당되지 않으면 자율 주행부(100)의 운행을 유지할 수 있다. 또는 현재의 운영 설계 영역의 구간 정보를 신규 탐지된 정보로서 업데이트함도 가능하다.

또한, 안전 제어부(300)는 최소 위험 상태로서 운영 설계 영역 내에서 정한 구간이 아니라면, 대응 방안을 자체 수립 또는 관제센터에 대응 방안을 요청할 수 있다.

S170 단계는 안전 제어부(300)가 비정형 구간에서의 운행 가능 여부를 판단하는 단계이다. 안전 제어부(300)는 현재 비정형 도로 환경이라면, 현재 차량의 상태 및 주변 정보를 통하여 비정형 도로 환경에서의 주행 가능 여부를 검토한다.

여기서 안전 제어부(300)는 차량 자체에서 획득된 정보를 통하여 업데이트 된 정보 값 또는 도로 환경 내 인프라 정보를 통해 비정형 도로 환경의 도로 구간에서 운행 가능 여부를 판단할 수 있다.

이때, 안전 제어부(300)는 자체 센싱 정보와 V2X 기반의 인프라를 통하여 획득된 정보를 통하여 현재 도로환경이 비정형 도로 환경이라 할지라도 돌발상황이 없고, 자율 주행부(100)의 하드웨어, 소프트웨어 및 자율주행기능과, 운영 설계 영역 내에 이상이 없다면 자율 주행이 가능한 것으로 판단한다.

또는 안전 제어부(300)는 현재 차량의 상태 및/또는 도로 환경에서 자율 주행의 운행이 불가능하다고 판단되면 S200 단계를 진행하여 대응 방안을 수립하고 이를 통해 차량을 제어할 수 있다.

S180 단계는 안전 제어부(300)가 S170 단계에서 비정형 구간의 운행이 가능한 것으로 진단하여 자율 주행을 유지하는 단계이다.

S190 단계는 안전 제어부(300)가 목적지에 도착 유무를 감지하는 단계이다. 여기서 안전 제어부(300)는 설정된 목적지에 도착하면 인지 판단 과정을 종료하나, 목적지 도착 이전이라면 상술한 과정을 반복 수행한다.

S200 단계는 자율 주행 기능과 운영 설계 영역 내에서 이상이 발생되어 운행 불가능하거나 비정형 구간의 운행이 불가능한 이벤트가 발생 되면, 안전 제어부(300)가 V2X 통신을 통하여 관제센터에 대응방안을 요청하거나, 자체 저장된 정보를 이용하여 대응방안을 수립하여 탑승객의 안전성을 확보할 수 있도록 안전제어하는 단계이다. 이와 같은 S200 단계는 S120 내지 S170 단계의 상세 설명과 함께 구체적으로 설명한다.

도 5는 도 4의 S120 단계를 도시한 순서도이다.

도 5를 참조하면, S120 단계는 자율 주행 기능의 정상 작동 여부를 판단하는 S121 단계와, 시스템 설계상 기능의 정상 작동 및 성능을 확인하는 S122 단계와, 실시간 데이터 기반으로 정상 작동 및 성능을 확인하는 S123 단계와, 자율 주행 정상 작동 및 성능에 대한 정보를 송수신하는 S124 단계와, 자율 주행 운행 대응 방안을 수립 및 실행하는 S125 단계를 포함할 수 있다. 여기서 S125 단계는 앞서 설명한 S200 단계에 해당되거나 별도의 단계로서 진행될 수 있다.

S121 단계는 안전 제어부(300)가 자율 주행부(100)의 소프트웨어, 하드웨어, 네트워크 및 주행 기능(예를 들면, 차선변경, 추월, ACC, LKAS)의 정상 작동 여부를 판단하는 단계이다. 안전 제어부(300)는 이상 진단부(200)를 제어하여 현재 작동 중인 장치와, 고장난 장치를 확인한다

S122 단계는 시스템 설계상 소프트웨어, 하드웨어, 네트워크 및 주행 기능(예를 들면, 차선변경, 추월, ACC, LKAS)의 정상 작동 여부를 판단하는 단계이다. 안전 제어부(300)는 이상 진단부(200)를 제어하요 시스템 설계로 설정한 범위 이내에서 하드웨어와 소프트웨어 및 네트워크 장비와, 자율 주행 기능의 정상 작동 여부와, 정상작동되지 않은 구성들의 유무를 확인한다.

예를 들면, 이상 진단부(200)는 운영설계 영역에서 설정된 구간 이내에서 작동되는 지, 카메라에 과전압이 발생되거나 EPS토크 센서값, GPS 위치 정확도, 라이데 선세 데이터의 수신율, 차량 제어 장치의 종횡 방향 제어의 이상 유무 등, 자율 주행부를 구성하는 장치들의 출력 값이나 구동 결과값이 시스템 설계상 설정된 범위 이내에 속하는 지를 통하여 정상 여부를 판단한다.

S123 단계는 안전 제어부(300)가 실시간 데이터 기반의 하드웨어와 소프트웨어, 네트워크, 자율주행 기능의 정상 작동 및 성능을 확인하는 단계이다.

이와 같은 실시간 데이터 기반으로 자율 주행부의 정상작동 유무 판단은 시간에 따라 변화되는 도로 환경을 업데이트 하기 위한 것이다. 도로는 시공된 이후 시간이 경과되면 다양한 변화(예를 들면, 가로수나 신호등, 육교와 같은 구조물의 증축과 철거, 도로 확장, 구간 경로 변경, 포장 공사, 차선 변형, 천재지변에 의한 도로 유실 등)가 이루어질 수 있다. 이와 같은 도로 환경의 변화는 자율 주행 차량의 주행 안정성을 악화시키는 요인이 될 수 있다.

따라서 본 발명에서는 이와 같은 도로 환경의 변화에 실시간으로 대응하기 위하여 실시간 데이터 기반의 성능을 확인하는 과정을 거친다.

구체적으로 설명하자면, 이상 진단부(200) 또는 안전 제어부는 자율 주행 중에 실시간으로 취득 또는 탐지되는 도로 환경의 변화에 따른 하드웨어, 소프트웨어, 네트워크 장비, 차량 제어 기능의 대응(예를 들면, 차선이 줄어들 때 옆 차선으로 이동과 속도 제어, 추가된 도로 구조물에 대한 감지, 회피 또는 통과 여부)을 통하여 정상 작동 유무를 감지한다.

S124 단계는 안전 제어부(300)가 S211 내지 S213 단계를 통하여 자율 주행 차량의 정상 작동 여부 및 성능에 대한 정보를 V2X 통신을 통하여 송신하는 단계이다. 여기서 해당 정보는 V2X 통신을 통하여 연결되는 원격지의 관제센터와, 주변 차량에 송신될 수 있다. 즉, 안전 제어부(300)는 자체 진단 결과 성능에 이상이 있다고 판단되면 주변 차량이 상황을 전파하고, 관제센터에 대응방안을 요청할 수 있다.

또는 안전 제어부(300)는 V2X 통신을 통하여 관제센터에 자체 진단한 결과를 송신하여 이상 여부의 판정과 함께 대응방안을 요청할 수 있다. 즉, 관제센터는 자율 주행 차량의 진단 결과를 확인하여 해당 차량의 이상 유무를 판정하고, 그 결과와 함께 대응방안을 송신할 수 있다.

S125 단계는 안전 제어부(300)가 관제센터로부터 수신 된 대응방안에 따라 자체 정보를 업데이트 하고, 대응방안에 따라 차량을 안전 제어하는 단계이다.

이때, 대응방안은 자율 주행부(100)의 운영설계영역의 정보값 또는 해당 도로 환경에서 취득한 정보값으로서 안전지대의 위치, 비상정지, 속도제한, 운전 제어권의 전환 등의 대응방안이 포함될 수 있다. 또한, 관제센터는 이벤트가 발생된 차량의 후방에서 주행중인 차량들의 상황 대처를 위한 대응 방안(예를 들면, 속도 감속, 구간 진입 정지, 우회 및 기타 경고와 정보가 포함된 메세지)을 송신할 수 있다.

도 6은 S170 단계를 도시한 순서도 이다.

도 6을 참조하면, S170 단계는 비정형 구간의 진입 또는 운영설계영역의 비정형 구간 정보를 인지하는 S171 단계와, 통신 인프라를 통해 비정형 구간 내의 운영설계 영역을 탐지하여 업데이트하는 S172 단계와, 운영설계영역의 위험요소를 분석하여 V2X 통신을 통하여 정보를 제공하는 S173 단계와, 자율주행 운행 대응방안을 수립하는 S174 단계를 포함한다.

S171 단계는 비정형 구간에 진입한 뒤에 자체 센싱 정보를 통하여 현재 비정형 도로의 정보를 탐지하는 단계이다. 또는 S171 단계에서 안전 제어부(300)는 비정형 구간 내의 인프라 정보를 활용하여 비정형 도로 구간의 정보를 탐지할 수 있다.

여기서 안전 제어부(300)는 자체 센싱 정보 또는 V2X 인프라를 통하여 비정형 구간으로 진입함을 감지할 수 있다.

S172 단계는 비정형 구간 운영 설계 영역을 탐지하여 정보를 업데이트 하는 단계이다. 여기서 안전 제어부(300)는 비정형 구간 내에서 탐지 또는 인프라를 활용하여 탐지된 데이터(정보)와, 기존의 운영설계영역의 정보를 비교하여 차이가 있다면 신규 정보로서 업데이트 한다.

즉, 안전 제어부(300)는 기존의 운영설계영역 내의 비정형 구간 정보를 현재의 도로환경에 일치되도록 차량 자체에서 탐지된 신규 정보 또는 인프라를 통해 탐지된 신규 정보를 업데이트한다.

이는 운영설계영역의 정보값을 실제 비정형 구간에 일치된 정보로 업데이트하기에 이벤트 발생 여부를 판단할 수 있도록 하기에 종래와 같은 오인지를 방지할 수 있다.

S173 단계는 운영설계 영역의 위험요소를 분석하고 그 결과를 관제센터 또는 다른 차량에 제공하는 단계이다. 안전 제어부(300)는 업데이트 된 운영설계영역의 정보를 통하여 현재 비정형 구간에서의 동적 또는 정적인 위험요소를 분석하여 이벤트 발생 유무를 판단한다.

여기서 동적인 위험요소는 움직이는 객체(예를 들면, 보행자, 자동차, 경운기, 원동기, 동물 등)을 의미하며, 정적인 객체는 고정된 구조물(예를 들면, 신호등, 가로등, 나무, 안내판 등)을 의미한다.

그리고 안전 제어부(300)는 위험요소의 분석 결과를 자차와, V2X 통신을 통하여 원격지의 관제센터 또는 주변 차량에 송신할 수 있다.

S174 단계는 자율 주행 운행 대응 방안을 수립 및 실행하는 단계이다. 안전 제어부(300)는 관제센터로부터 수신된 대응 방안에 따라 차량의 운전 제어권을 운전자에게 전환하거나, 안전지대로의 이동 후 비상정지, 비상정지, 또는 정비센터나 기관 등에 긴급호출을 송신할 수 있다. 여기서 대응 방안은 관제 센터로부터 수신될 수 있거나, 자차에서 수립 및 실행될 수 있다. 다만, 안전 제어부(300)의 위험요소 분석 결과는 정보의 공유 및 상황 전파를 위하여 관제센터 및 주변 차량으로 필수적으로 송신됨이 바람직하다.

위와 같은 본 발명이 적용되었을 경우의 예를 아래에서 설명한다.

도 8은 자율주행기능 및/또는 운영 설계 영역 내에서 이상이 발생되었을 때의 예시 도면이다.

도 7을 참조하면, 자율 주행 차량의 경로는 A -> B -> C의 경로로 설정된다. 이중 C 구간은 비 정형화된 도로 구간이며, A에서 B 구간은 정형 도로 구간이다.

자율 주행 차량은 B구간을 통하여 C구간에 진입하면서 실제 도로 환경의 정보를 센싱하여 기존에 설치된 운영설계영역의 데이터를 비교하거나, C 구간에 진입 이전에 인프라를 통하여 C구간의 정보를 탐지한다.

그리고, 자율 주행 차량은 신규 탐지된 도로 환경의 정보와 기존 설치된 운영설계영역의 정보를 비교하여 오차가 발생되면 신규 정보를 업데이트 한다. 따라서 C 구간에 진입한 자율 주행 차량은 실제 도로 환경에 일치된 정보를 갖는 운영설계영역으로 업데이트 되었다.

그리고 해당 차량의 안전 제어부(300)는 반복적으로 자율 주행부(100)의 하드웨어, 소트프웨어, 네트워크 및 자율주행 기능과, 운영설계영역과 실제 정보와의 오차 여부를 반복적으로 진단하여 이상 여부를 감지한다.

이때, C 구간에 진입한 차량은 A와 B 구간과 같은 정형 도로 환경 내에서는 정상 작동되었으나, B와 C 구간 사이에서 이벤트(시스템의 비정상적 작동 또는 성능 이상, 운영설계영역 외의 구간)이 발생하여 비정형 구간의 운행이 불가능한 상황이 발생되었다.

따라서 안전 제어부(300)는 이벤트 발생 정보를 관제센터 및 후방 차량에 송신한다. 그리고 관제센터는 해당 차량의 이벤트 정보에 대한 대응방안을 수립하여 해당 차량에 송신할 수 있다.

따라서 해당 차량의 안전 제어부(300)는 관제센터로부터 수신된 대응 방안에 따라 차량을 제어한다.

이때, 대응 방안은 운전 제어권을 운전자에게 전환하거나, 주변의 안전지대로의 이동 및 정지, 현재 위치에서 비상 정지 중 어느 하나일 수 있다.

아울러, 후방 차량은 비정형 도로 구간에서의 이벤트 정보를 수신하고, 해당 이벤트에 대한 정보와 위험 판단을 통해 자율주행 성능을 제한 또는 운영 설계 영역 외의 경우로 판단하여 C 구간으로 진입 자체를 하지 못하도록 자율 주행을 제한한다.

따라서 후방 차량의 안전 제어부(300)는 자체 차량 성능을 진단하여 이상이 없을 경우에 제어권을 운전자에게 전환하도록 제어 및 속도를 감속하도록 자율 주행부(100)를 제어하거나, 자율주행의 운행을 유지하되 V2X 통신을 통하여 앞 차량의 상황을 실시간 확인하여 저속주행 및/또는 정차하도록 안전제어한다.

이상에서 설명된 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다.

그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것 은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

100 : 자율 주행부
200 : 이상 진단부
210 : 운영 설계 영역 감지 모듈
220 : 하드웨어 감지 모듈
230 : 네트워크 감지 모듈
240 : 소프트웨어 감지 모듈
250 : 주행 제어 감지 모듈
300 : 안전 제어부
310 : V2X 모듈
320 : 안전 제어 모듈

Claims (10)

1. 자율 주행을 제어하는 자율 주행부;
   자율 주행 차량의 하드웨어, 소프트웨어, 네트워크 장비 및 주행 기능의 이상을 감지 및 진단하는 이상 진단부; 및
   비정형 도로 환경의 비정형 구간에서 이상 진단부의 이상 감지 신호와, 자율 주행부의 이벤트 발생 정보와, 운영 설계 영역 외의 구간 정보 중 적어도 하나가 수신되면, V2X 인프라를 이용하여 관제센터와 주변 차량들에 상황을 송신하여 대응방안을 요청하는 안전 제어부; 를 포함하고,
   이상 진단부는
   ADS(Automated Driving System)의 특정 작동 조건을 정의하는 운영설계영역(ODD, Operation Design Domain)와 ADS의 주행 상황 및 예상 충돌 시나리오의 응답으로 구성된 OEDR(Object and Event Detection and Response) 중 적어도 하나의 이상과, 탐지된 센싱 정보 또는 인프라를 통해 수집된 정보와 설정된 정보를 비교하는 운영 설계 영역 감지 모듈;
   자율 주행 차량 내에서 설치된 하드웨어의 이상을 감지하는 하드웨어 감지 모듈;
   자율 주행 차량 내의 네트워크 장비의 이상을 감지하는 네트워크 감지 모듈;
   자율주행부에서 자율 주행 차량 내에서 설치된 다양한 하드웨어들 간에 이루어지는 데이터들의 통신 상태를 감지하여 데이터의 수신여부, 수신량, 데이터 종류를 통하여 소프트웨어의 오작동을 감지하는 소프트웨어 감지 모듈; 및
   자율 주행중 방향전환, 정지 및 속도 제어 중 적어도 하나의 동작에서 이상을 감지하는 주행 감지 모듈; 을 포함하고,
   안전 제어부는
   자율 주행부에서 탐지된 비정형 도로 구간의 센싱 정보와 통신 인프라를 통하여 탐지된 비정형 도로 구간의 정보값 중 적어도 하나와 운영설계영역의 정보값을 비교하여 오차 발생시에 신규 정보로 운영설계영역의 비정형 구간 정보를 업데이트 하는 것; 을 특징으로 하는 C-ITS 기반 비정형 주행환경에서의 자율주행 운행 시스템.
   
2. 청구항 1에 있어서, 대응 방안은
   자율 주행 유지, 운전자에게 운전 제어권을 전환하는 운전 제어권 전환, 위치 정보가 포함된 안전지대로의 이동, 비상 정지, 경고 메세지, 안내 메세지 중 적어도 하나인 것; 을 특징으로 하는 C-ITS 기반 비정형 주행환경에서의 자율주행 운행 시스템.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서, 안전 제어부는
   비정형 구간에서 성능 이상 또는 이벤트 발생시에 주변 차량에 정보를 송신하는 것; 을 특징으로 하는 C-ITS 기반 비정형 주행환경에서의 자율주행 운행 시스템.
   
7. 청구항 1에 있어서, 안전 제어부는
   V2X 통신을 통하여 관제센터로부터 비정형 구간 또는 정형 구간에서 이벤트 발생 정보가 수신되면,
   운전자에게 운전 제어권을 전환, 속도 감소, 안전지대 정차, 비상 정지 및 긴급 호출 중 적어도 하나가 포함된 대응방안을 수립하여 자율 주행부를 제어하는 것; 을 특징으로 하는 C-ITS 기반 비정형 주행환경에서의 자율주행 운행 시스템.
   
8. a)하드웨어, 소프트웨어, 네트워크 장비 및 주행 기능 중 적어도 하나의 정상 작동 여부 및 성능을 진단하여 이상이 감지되면 관제센터에 대응방안을 요청하는 단계;
   b)설정된 경로로 자율주행 중에 운영설계영역 내 운행 여부를 감지하여 이상이 있으면 관제센터에 대응방안을 요청하는 단계; 및
   c)비정형 구간의 운행 가능 여부를 판단하고, 비정형 구간으로 운행 가능하지 않으면 관제센터에 대응 방안을 요청하는 단계; 를 포함하고,
   b)단계는
   ADS(Automated Driving System)의 특정 작동 조건을 정의하는 운영설계영역(ODD, Operation Design Domain)와 ADS의 주행 상황 및 예상 충돌 시나리오의 응답으로 구성된 OEDR(Object and Event Detection and Response) 중 적어도 하나의 이상과, 탐지된 센싱 정보 또는 인프라를 통해 수집된 정보와 설정된 정보를 비교하여 이상을 감지하고,
   자율 주행 차량 내에서 설치된 다양한 하드웨어들 간에 이루어지는 데이터들의 통신 상태를 감지하여 데이터의 수신여부, 수신량, 데이터 종류를 통하여 소프트웨어의 오작동을 감지하고,
   a)단계 내지 c)단계 중 적어도 하나는
   d)실제 비정형 구간의 정보를 탐지하여 운영설계영역의 정보를 업데이트하는 단계; 를 포함하되,
   d)단계는
   d-1)비정형 구간에 진입하여 비정형 구간의 정보를 탐지하여 운영 설계 영역의 설정된 정보와 비교하여 운영 설계 영역의 정보를 업데이트 하는 단계; 및
   d-2)비정형 구간 내의 인프라 정보를 활용하여 비정형 구간의 정보를 탐지하여 운영 설계 영역의 설정된 비정형 구간 정보를 비교하여 운영 설계 영역의 정보를 업데이트 하는 단계; 중 어느 하나를 포함하는 C-ITS 기반 비정형 주행환경에서의 자율주행 운행방법.
   
9. 청구항 8에 있어서, a) 단계 내지 c) 단계 중 적어도 하나는
   고장 또는 이벤트가 발생되면, V2X 기반 인프라를 통하여 주변 차량에 상황 정보를 송신하는 것; 을 특징으로 하는 C-ITS 기반 비정형 주행환경에서의 자율주행 운행방법.
   
   
   
10. 삭제

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