KR20120058022A

KR20120058022A - Method for generating virtual line

Info

Publication number: KR20120058022A
Application number: KR1020100119622A
Authority: KR
Inventors: 이창재
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2010-11-29
Filing date: 2010-11-29
Publication date: 2012-06-07
Anticipated expiration: 2030-11-29
Also published as: KR101646276B1

Abstract

PURPOSE: A virtual lane forming method using the Bezier curve is provided to enable a driver to smoothly and safely avoid an obstacle on a running route. CONSTITUTION: A virtual lane forming method using the Bezier curve comprises the following steps: generating a virtual lane(22) having the fixed width(W) around a driving lane(21) of a vehicle(10) using road information; forming an obstacle discriminating rectangle having the side in parallel with the driving direction of the vehicle when an obstacle(30) appears on the front side of the driving direction; defining the normal line of the driving lane passing through apexes of the obstacle discriminating rectangle; generating a reference point on the opposite side of the obstacle on the driving lane with the distance of the apexes invading the virtual lane; determining an initial point(R0) before arriving to the obstacle; setting a finishing point on the driving lane after passing through the obstacle, and forming the Bezier curve using the initial point, the reference point, and the finishing point; and forming a adjusted virtual lane around the Bezier curve.

Description

How to create a virtual lane {METHOD FOR GENERATING VIRTUAL LINE}

본 발명은 가상 차선 생성 방법에 관한 것으로, 상세하게는 주행하는 차량의 주행 경로에 장애물이 나타나는 경우 이 장애물을 부드럽고 안전하게 회피할 수 있는 가상 차선 생성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a virtual lane generation method, and more particularly, to a virtual lane generation method capable of smoothly and safely avoiding an obstacle when an obstacle appears in a driving route of a vehicle that is driving.

최근 디지피에스(DGPS: Differential Global Positioning System)와 같은 정확한 위치 정보 제공 시스템이 보급됨에 따라, 이를 이용한 차량의 무인 주행에 대한 기술에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.Recently, with the spread of accurate location information providing systems such as DGPS (Differential Global Positioning System), researches on technologies for unmanned driving of vehicles using them are being actively conducted.

일반적으로 무인 주행 차량은 지면에 유도선 또는 경계선을 설치하고 이를 따라 주행하게 하는 방식이 주로 연구되어 왔다. 그러나, 1 m 이내의 오차를 갖는 디지피에스를 적용하는 경우 지면에 유도선이나 경계선을 마련하지 않는 상태에서 차량의 무인 주행이 가능할 수도 있다.In general, the unmanned vehicle has been mainly studied the way to install a guide line or boundary line on the ground and to drive along it. However, when the digital PS having an error within 1 m is applied, unmanned driving of the vehicle may be possible without providing a guide line or a boundary line on the ground.

디지피에스 등과 같은 정밀한 위치 정보 제공 시스템을 적용한 차량의 무인 주행 제어에는 차량의 진행 방향을 중심으로 하는 일정한 차선폭을 갖는 가상 차선을 정의될 수 있다. 무인 주행 시스템은, 이 가상 차선을 따라 차량의 주행이 이루어지도록 제어할 수 있다. 이 가상 차선은 무인 차량 시스템뿐만 아니라 운전자의 차량 운행 보조 시스템에도 적용될 수 있다.In the unmanned driving control of a vehicle to which a precise position information providing system such as a digital PS is applied, a virtual lane having a constant lane width around the traveling direction of the vehicle may be defined. The unmanned driving system can control the vehicle to travel along this virtual lane. This virtual lane can be applied to driver's vehicle driving assistance system as well as driverless vehicle system.

이러한 가상 차선을 이용하는 시스템에서, 가상 차선에 의한 주행 경로에 장애물이 존재하는 경우, 이 장애물의 형상, 크기 또는 수량에 따라 장애물을 회피할 수 있도록 가상 차선을 재설정하는 기술이 요구되고 있다.In a system using such a virtual lane, when an obstacle exists in the driving route by the virtual lane, a technique for resetting the virtual lane is required to avoid the obstacle according to the shape, size or quantity of the obstacle.

본 발명은, 주행하는 차량의 주행 경로에 장애물이 나타나는 경우 이 장애물을 부드럽고 안전하게 회피할 수 있는 가상 차선 생성 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.An object of the present invention is to provide a method for generating a virtual lane that can smoothly and safely avoid an obstacle when an obstacle appears in a traveling path of a vehicle that runs.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,According to an aspect of the present invention,

도로의 정보를 이용하여 차량의 주행선을 중심으로 하여 소정 폭을 갖는 가상 차선을 생성하는 단계;Generating a virtual lane having a predetermined width around the driving line of the vehicle by using the information of the road;

상기 차량 주행 방향 전방에 장애물이 출현하는 경우, 상기 장애물을 둘러싸며 차량 주행 방향에 평행한 변을 갖는 장애물 식별용 직사각형을 형성하는 단계;When an obstacle appears in front of the vehicle driving direction, forming an obstacle identifying rectangle having an edge parallel to the vehicle driving direction surrounding the obstacle;

상기 가상 차선의 폭 내에 존재하는 상기 장애물 식별용 직사각형의 꼭지점을 통과하는 상기 주행선의 법선을 정의하고, 상기 가상 차선의 폭 내에 존재하는 꼭지점이 상기 법선 상에서 가상 차선을 침범한 거리만큼 상기 주행선으로부터 장애물이 존재하는 반대방향으로 이격된 위치에 기준점을 형성하는 단계;Define a normal of the traveling line passing through a vertex of the obstacle identification rectangle existing within the width of the virtual lane, and an obstacle from the traveling line by a distance that a vertex existing within the width of the virtual lane invades the virtual lane on the normal line Forming a reference point at a location opposite in this existing direction;

상기 장애물에 도달하기 이전의 상기 주행선 상에 시작점을 결정하고, 상기 장애물을 통과한 후의 상기 주행선 상에 종료점을 결정한 후, 상기 시작점, 상기 기준점 및 상기 종료점을 이용하여 베지어 곡선을 형성하는 단계; 및Determining a starting point on the traveling line before reaching the obstacle, determining an ending point on the traveling line after passing the obstacle, and forming a Bezier curve using the starting point, the reference point and the ending point; And

상기 베지어 곡선을 중심으로 하여 상기 소정 폭을 갖는 수정된 가상 차선을 형성하는 단계Forming a modified virtual lane having the predetermined width about the Bezier curve

를 포함하는 가상 차선 생성 방법을 제공한다.
It provides a virtual lane generation method comprising a.

본 발명의 일실시형태에서, 상기 가상 차선을 생성하는 단계는, 상기 도로의 곡률이 증가함에 따라 상기 가상 차선의 폭을 증가시키고, 상기 도로의 곡률이 감소함에 따라 상기 가상 차선의 폭을 감소시키는 단계를 포함할 수 있다.
In an embodiment of the present invention, the generating of the virtual lane may include increasing the width of the virtual lane as the curvature of the road increases, and decreasing the width of the virtual lane as the curvature of the road decreases. It may include a step.

본 발명의 일실시형태에서, 상기 가상 차선을 생성하는 단계는, 상기 차량의 속도가 증가함에 따라 상기 가상 차선의 폭을 증가시키고, 상기 차량의 속도가 감소함에 따라 상기 가상 차선의 폭을 감소시키는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the generating of the virtual lane may include: increasing the width of the virtual lane as the speed of the vehicle increases, and decreasing the width of the virtual lane as the speed of the vehicle decreases. It may include a step.

본 발명에 따르면, 베지어 곡선(Bezier curve)을 이용하여 장애물을 회피할 수 있는 부드러운 곡선상의 가상 차선 재설정이 가능하다.According to the present invention, a Bezier curve can be used to reset a virtual lane on a smooth curve that can avoid obstacles.

또한, 본 발명에 따르면, 차량의 속도나 주행 도로의 곡률 등을 고려하여 적응적으로 가상 차선의 폭을 재설정함으로써, 불필요한 가상 차선 재설정 과정이 수행되는 것을 방지할 수 있다.In addition, according to the present invention, by resetting the width of the virtual lane adaptively in consideration of the speed of the vehicle, the curvature of the driving road, etc., it is possible to prevent the unnecessary virtual lane reset process is performed.

도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 가상 차선 생성 방법을 순차적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시형태에 따른 가상 차선 생성 방법에서 다양한 형태의 장애물을 설정하는 방식을 설명하는 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시형태에 따른 가상 차선 생성 방법에서 곡률 및 차속에 따른 가상 차선 폭 설정의 예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시형태에 따른 가상 차선 생성 방법에 따라 동일 위치의 장애물에 대한 차량의 속도에 따른 가상 차선 재설정 과정의 차이점을 설명하는 도면이다.1 is a diagram sequentially illustrating a virtual lane generation method according to an exemplary embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining a method of setting various types of obstacles in the virtual lane generation method according to an embodiment of the present invention.
3 and 4 illustrate examples of setting a virtual lane width according to curvature and vehicle speed in the virtual lane generation method according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a view illustrating a difference of a virtual lane resetting process according to the speed of a vehicle with respect to an obstacle at the same location according to the virtual lane generation method according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시형태를 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에 도시된 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다는 점을 유념해야 할 것이다.
Various embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art. Accordingly, it should be noted that the shapes, sizes, etc. of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity.

도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 가상 차선 생성 방법을 순차적으로 도시한 도면이다.
1 is a diagram sequentially illustrating a virtual lane generation method according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 1의 (a)에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시형태에 따른 가상 차선 생성 방법은, 도로의 정보를 이용하여 차량(10)의 주행선(21)을 중심으로 하여 소정 폭(W)을 갖는 가상 차선(22)을 생성하는 단계로부터 시작된다.As shown in FIG. 1A, the virtual lane generation method according to the exemplary embodiment of the present invention uses a road information to define a predetermined width W around a traveling line 21 of the vehicle 10. Beginning with creating a virtual lane 22 having a.

차량(10)에 구비되는 무인 주행 시스템 또는 운행 보조 시스템(이하, 가상 차선 관리 시스템이라 함)은 디지피에스(DGPS) 등과 같은 위치 정보 제공 시스템을 이용하여 주행하고자 하는 도로의 정보를 수신한다. 수신한 도로 정보를 바탕으로, 주행 가능한 도로의 폭(R) 중심으로 주행선(21)을 형성하고, 이 주행선(21)을 중심으로 소정의 폭을 갖는 가상 차선(22)을 설정한다.
The unmanned driving system or the driving assistance system (hereinafter, referred to as a virtual lane management system) provided in the vehicle 10 receives information of a road to be driven using a location information providing system such as a digital GPS (DGPS). Based on the received road information, a traveling line 21 is formed around the width R of the road that can be driven, and a virtual lane 22 having a predetermined width is set around the traveling line 21.

이어, 도 1의 (b)에 도시한 것과 같이, 상기 차량 주행 방향 전방에 장애물(30)이 출현하는 경우, 가상 차선 관리 시스템은 상기 장애물(30)을 둘러싸며 차량 주행 방향에 평행한 변을 갖는 장애물 식별용 직사각형(31)을 형성할 수 있다. 이 장애물 식별용 직사각형(31)은 복수의 소형 장애물을 모두 포함하거나 하나의 대형 장애물을 둘러싸는 직사각형이다. 장애물 식별용 직사각형을 형성하는 예가 도 2에 상세하게 도시된다.Subsequently, as shown in FIG. 1B, when an obstacle 30 appears in front of the vehicle driving direction, the virtual lane management system surrounds the obstacle 30 and has a side parallel to the vehicle driving direction. The obstruction 31 for identifying obstacles can be formed. This obstacle identification rectangle 31 is a rectangle which includes all the plurality of small obstacles or surrounds one large obstacle. An example of forming a rectangle for obstacle identification is shown in detail in FIG. 2.

도 2는 본 발명의 일실시형태에 따른 가상 차선 생성 방법에서 다양한 형태의 장애물을 설정하는 방식을 설명하는 도면이다.2 is a view for explaining a method of setting various types of obstacles in the virtual lane generation method according to an embodiment of the present invention.

도 2의 (a)에 도시한 것과 같이, 정지된 차량과 같은 대형 장애물은 하나의 장애물이 하나의 직사각형으로 둘러싸여 장애물로 식별될 수 있다. 이때, 장애물을 둘러싸는 장애물 식별용 사각형의 일변은 차량의 진행 방향, 즉 가상 차선과 나란하게 형성되는 변을 갖는다. 특히 장애물 식별용 사각형의 꼭지점들 중 차량의 가상 차선과 가까이 배치되는 꼭지점(PL1, PL2, PR1, PR2)은 차량의 가상 차선을 재설정하는데 사용될 수 있다.As shown in FIG. 2A, a large obstacle such as a stationary vehicle may be identified as an obstacle because one obstacle is surrounded by one rectangle. At this time, one side of the obstacle identification rectangle surrounding the obstacle has a side that is formed in parallel with the driving direction of the vehicle, that is, the virtual lane. In particular, the vertices PL1, PL2, PR1, and PR2 disposed close to the virtual lane of the vehicle among the vertices of the obstacle identification rectangle may be used to reset the virtual lane of the vehicle.

또한, 도 2의 (b)와 같이, 게이트와 같이 일방향으로 긴 형태의 장애물(30)도, 도 2의 (a)와 같이 장애물을 둘러싸는 장애물 식별용 사각형을 통해 식별될 수 있다.In addition, as shown in (b) of FIG. 2, the obstacle 30 having a long shape in one direction, such as a gate, may also be identified through an obstacle identifying rectangle surrounding the obstacle as shown in FIG.

또한, 도 2의 (c) 내지(e)와 같이, 콘, 건초더미 및 기타 소형 장애물과 같이 복수의 소형 장애물(30)이 군집의 형태로 나타나는 경우에는, 전체 소형 장애물을 동시에 둘러싸는 장애물 식별용 직사각형을 형성하고 가상 차선에 가까이 배치되는 꼭기점(PL1, PL2)을 이후 과정에서 가상 차선을 재설정하는데 이용하게 할 수 있다.
In addition, as shown in (c) to (e) of FIG. 2, when a plurality of small obstacles 30 appear in the form of clusters such as cones, haystacks, and other small obstacles, obstacle identification that simultaneously surrounds all the small obstacles is identified. The vertices PL1 and PL2, which form a rectangular rectangle and are placed close to the virtual lane, may be used to reset the virtual lane later.

다시 도 1의 (c)를 참조하면, 가상 차선 관리 시스템은, 상기 가상 차선(22)의 폭 내에 존재하는 상기 장애물 식별용 직사각형(31)의 꼭지점(PR1, PR2)을 통과하는 상기 주행선(21)의 법선(l1, l2)을 정의한다. 이어, 상기 가상 차선(22)의 폭 내에 존재하는 꼭지점(PR1, PR2)이 상기 법선(l1, l2) 상에서 가상 차선(22)을 침범한 거리(a, b)만큼 상기 주행선(21)으로부터 장애물(30)이 존재하는 반대방향으로 이격된 위치에 기준점(R1, R2)을 형성할 수 있다. Referring back to FIG. 1C, the virtual lane management system passes the driving line 21 passing through vertices PR1 and PR2 of the obstacle identifying rectangle 31 existing within the width of the virtual lane 22. Defines the normals (l1, l2). Subsequently, the vertices PR1 and PR2 existing within the width of the virtual lane 22 obstruct the obstacles from the traveling line 21 by the distances a and b that invade the virtual lane 22 on the normal lines l1 and l2. Reference points R1 and R2 may be formed at positions spaced in opposite directions in which 30 is present.

이어, 상기 장애물(30)에 도달하기 이전의 상기 주행선(21) 상에 시작점(R0)을 결정하고, 상기 장애물(30)을 통과한 후의 상기 주행선(21) 상에 종료점(R4)을 결정한 후, 상기 시작점, 상기 기준점 및 상기 종료점을 이용하여 베지어 곡선(Bezier curve)를 형성한다.Subsequently, after the start point R0 is determined on the traveling line 21 before reaching the obstacle 30, the end point R4 is determined on the traveling line 21 after passing the obstacle 30. A Bezier curve is formed using the start point, the reference point and the end point.

베지어 곡선(Bezier curve)은 프랑스 엔지니어 피에르 베지어(Pierre Bezier)에 의해 널리 알려진 곡선으로 현재 컴퓨터 디자인 분야에서 부드러운 곡선을 만드는데 널리 사용되고 있다.
Bezier curves are widely known by French engineer Pierre Bezier and are now widely used to create smooth curves in computer design.

이어, 도 1의 (d)에 도시된 것과 같이, 상기 베지어 곡선의 형태를 포함하는 주행선(21')을 중심으로 하여 상기 소정 폭을 갖는 수정된 가상 차선(22')을 형성할 수 있다.
Subsequently, as illustrated in FIG. 1D, a modified virtual lane 22 ′ having the predetermined width may be formed around the traveling line 21 ′ including the Bezier curve shape. .

전술한 바와 같이, 본 발명의 일실시형태에 따르면, 주행 경로 상에 장애물이 나타나는 경우, 베지어 곡선을 이용하여 장애물을 부드럽게 회피할 수 있는 가상 차선을 신속하게 작성할 수 있다.
As described above, according to one embodiment of the present invention, when an obstacle appears on the travel path, a virtual lane that can smoothly avoid the obstacle can be quickly created by using a Bezier curve.

한편, 본 발명은 가상 차선을 생성하는데 있어서 차량의 속도와 도로의 곡률을 감안한다. 도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시형태에 따른 가상 차선 생성 방법에서 곡률 및 차속에 따른 가상 차선 폭 설정의 예를 도시한 도면이다.On the other hand, the present invention considers the speed of the vehicle and the curvature of the road in generating the virtual lane. 3 and 4 illustrate examples of setting a virtual lane width according to curvature and vehicle speed in the virtual lane generation method according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3의 (a)와 (b)를 비교하면, 상대적으로 곡률이 더 작은 도로의 가상 차선의 폭이 상대적으로 곡률이 더 큰 도로의 가상 차선보다 좁게 결정될 수 있다. When comparing (a) and (b) of FIG. 3, the width of the virtual lane of a road having a smaller curvature may be determined to be narrower than that of the virtual lane of a road having a larger curvature.

이와 유사하게, 도 4의 (a)와 (b)를 비교하면, 상대적으로 차량 속도가 더 느린 차량에 대해 결정된 가상 차선의 폭이 상대적으로 차량 속도가 더 빠른 차량에 대해 결정된 가상 차선보다 좁게 결정될 수 있다. Similarly, comparing (a) and (b) of FIG. 4, the width of the virtual lane determined for a vehicle with a relatively slower vehicle speed may be determined to be narrower than the virtual lane determined for a vehicle with a relatively faster vehicle speed. Can be.

도 5는 본 발명의 일실시형태에 따른 가상 차선 생성 방법에 따라 동일 위치의 장애물에 대한 차량의 속도에 따른 가상 차선 재설정 과정의 차이점을 설명하는 도면이다.FIG. 5 is a view illustrating a difference of a virtual lane resetting process according to the speed of a vehicle with respect to an obstacle at the same location according to the virtual lane generation method according to an embodiment of the present invention.

도 5의 (a)에 도시한 것과 같이 차량이 고속운행 중이며 곡률이 큰 도로를 운행 중일 때, 즉 더욱 위험한 운행 상황인 경우에 가상 차선을 넓게 설정함으로써 장애물이 가상 차선 내부에 들어오게 할 수 있다. 이를 통해 가상 차선을 재설정하는 과정을 수행하여 장애물을 안전하게 회피할 수 있다.As shown in (a) of FIG. 5, when the vehicle is driving at a high speed and driving on a road having a large curvature, that is, in a more dangerous driving situation, the obstacle may enter the virtual lane by setting the virtual lane wide. . This will allow you to safely avoid obstacles by resetting your virtual lanes.

또한, 도 5의 (b)에 도시한 것과 같이 차량이 저속운행 중이며 곡률이 작은 도로를 운행 중일 때에는 가상 차선을 좁게 설정함으로써, 도 5의 (a)에 도시된 것과 실질적으로 동일한 위치에 장애물이 존재하는 경우에도 가상 차선을 재설정할 필요없이 주행할 수 있다. In addition, as shown in FIG. 5B, when the vehicle is driving at a low speed and operating a road having a small curvature, the virtual lane is narrowly set so that the obstacle is substantially at the same position as shown in FIG. 5A. If it exists, you can drive without having to reset the virtual lane.

이와 같이, 본 발명은 차량의 운행 상황이 안전한 경우에는 불필요하게 가상차선을 변경하는 동작을 생략할 수 있으며, 운행 상황이 위험한 경우에는 안전을 위해 장애물을 피해갈 수 있도록 가상 차선을 변경하게 할 수 있다.
As such, the present invention may omit an operation of changing the virtual lane unnecessarily when the driving situation of the vehicle is safe, and may change the virtual lane to avoid obstacles for safety when the driving situation is dangerous. have.

본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위 및 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.In the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the following claims and their equivalents.

10: 차량 21: 차량의 주행선
22: 가상차선 30: 장애물
31: 장애물 식별용 직사각형10: vehicle 21: driving line of vehicle
22: virtual lane 30: obstacles
31: Rectangle for identifying obstacles

Claims

Generating a virtual lane having a predetermined width around the driving line of the vehicle by using the information of the road;
When an obstacle appears in front of the vehicle driving direction, forming an obstacle identifying rectangle having an edge parallel to the vehicle driving direction surrounding the obstacle;
Define a normal of the traveling line passing through a vertex of the obstacle identification rectangle existing within the width of the virtual lane, and an obstacle from the traveling line by a distance that a vertex existing within the width of the virtual lane invades the virtual lane on the normal line Forming a reference point at a location opposite in this existing direction;
Determining a starting point on the traveling line before reaching the obstacle, determining an ending point on the traveling line after passing the obstacle, and forming a Bezier curve using the starting point, the reference point and the ending point; And
Forming a modified virtual lane having the predetermined width about the Bezier curve
Virtual lane generation method comprising a.

The method of claim 1, wherein the generating of the virtual lanes comprises:
And increasing the width of the virtual lane as the curvature of the road increases, and decreasing the width of the virtual lane as the curvature of the road decreases.

The method of claim 1, wherein the generating of the virtual lanes comprises:
And increasing the width of the virtual lane as the speed of the vehicle increases, and decreasing the width of the virtual lane as the speed of the vehicle decreases.