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KR20170056755A - 차량 충돌 회피 장치 및 그 동작 방법 - Google Patents

차량 충돌 회피 장치 및 그 동작 방법 Download PDF

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KR20170056755A
KR20170056755A KR1020150159454A KR20150159454A KR20170056755A KR 20170056755 A KR20170056755 A KR 20170056755A KR 1020150159454 A KR1020150159454 A KR 1020150159454A KR 20150159454 A KR20150159454 A KR 20150159454A KR 20170056755 A KR20170056755 A KR 20170056755A
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KR
South Korea
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vehicle
collision
pedestrian
obstacle
time
Prior art date
Application number
KR1020150159454A
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English (en)
Inventor
변오성
Original Assignee
현대모비스 주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명은 차량 충돌 회피 장치 및 그 동작 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 실시예에 따른 차량 충돌 회피 장치는 차량의 전방 영상을 획득하는 영상 획득부, 상기 영상 획득부로부터 수신되는 전방 영상 정보를 영상 처리하여 상기 차량의 전방 영상에서 장애물을 검출하며, 검출된 상기 장애물의 종류 및 특성을 확인하는 영상 처리부, 상기 장애물의 종류 및 특성에 따라 상기 차량과 상기 장애물 간의 충돌소요시간(Time to Collision, TTC)을 산출하는 충돌소요시간 산출부, 및 상기 충돌소요시간에 기반하여 상기 차량과 상기 장애물 간의 충돌을 회피하도록 상기 차량을 제어하는 충돌 회피부를 포함한다.

Description

차량 충돌 회피 장치 및 그 동작 방법{Device for avoiding a collision for vehicle and method thereof}
본 발명은 차량 제어 기술에 관한 것으로, 특히 차량과 장애물 간의 충돌을 회피하기 위한 차량 충돌 회피 장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다.
종래의 차량 충돌 회피 기술은 차량의 전방에 위치한 차량이나 사람 등과 같은 장애물과의 충돌을 회피하기 위해 제동 제어를 수행하였다. 구체적으로, 종래의 차량 충돌 회피 기술은 레이더와 카메라를 통해 전방 장애물과의 충돌위험을 계산하고, 충돌을 회피하기 위해 필요한 장애물까지의 거리와 현재 거리를 비교하여 충분한 거리가 확보되지 못하면 운전자에게 경고를 수행하고, 그럼에도 불구하고 운전자가 적절한 반응을 보이지 못하는 경우, 제동 제어 시스템을 통해 자동으로 제동력을 발생시키거나 보조하였다.
그러나, 일반적으로 제동거리는 차속의 제곱에 비례하기 때문에 차량이 고속으로 주행하는 경우, 또는, 장애물이 이동하는 경우 제동 제어만으로는 충돌 회피가 어려운 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 장애물의 종류와 그에 대한 특성을 확인하고, 그에 따라 능동적으로 차량과 장애물 간의 충돌을 회피하기 위한 차량 충돌 회피 장치 및 그 동작 방법을 제공함을 목적으로 한다.
전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 차량 충돌 회피 장치는 차량의 전방 영상을 획득하는 영상 획득부, 상기 영상 획득부로부터 수신되는 전방 영상 정보를 영상 처리하여 상기 차량의 전방 영상에서 장애물을 검출하며, 검출된 상기 장애물의 종류 및 특성을 확인하는 영상 처리부, 상기 장애물의 종류 및 특성에 따라 상기 차량과 상기 장애물 간의 충돌소요시간(Time to Collision, TTC)을 산출하는 충돌소요시간 산출부, 및 상기 충돌소요시간에 기반하여 상기 차량과 상기 장애물 간의 충돌을 회피하도록 상기 차량을 제어하는 충돌 회피부를 포함한다.
상기 영상 처리부는 상기 차량의 전방의 보행자 및 상기 차량과 동일 차선 상에 위치한 선행차량 중 적어도 하나의 장애물을 검출하는 장애물 검출부, 및 검출된 상기 장애물이 보행자인지 선행차량인지에 따라 서로 다른 장애물의 특성을 확인하는 특성 확인부를 포함한다.
상기 특성 확인부는 상기 장애물이 보행자인 경우, 상기 보행자의 나이 및 움직임을 확인하며, 상기 장애물이 선행차량인 경우, 상기 차량과 상기 선행차량 간의 거리 및 상기 선행차량의 속도를 확인한다.
상기 충돌소요시간 산출부는 상기 장애물이 보행자인 경우, 상기 보행자의 이동예상범위를 구하고, 상기 보행자의 이동예상범위와 상기 차량 간의 거리 및 상기 차량의 속도를 기반으로 상기 차량과 상기 보행자 간의 충돌소요시간을 산출하며, 상기 장애물이 선행차량인 경우, 상기 선행차량의 속도, 상기 차량과 상기 선행차량 간의 상대 거리 및 상기 차량의 속도를 기반으로 상기 차량과 상기 선행차량 간의 충돌소요시간을 산출한다.
상기 충돌소요시간 산출부는 상기 보행자의 특성에 따라 기설정된 기본이동범위의 반경값에 배수값을 적용하여 상기 보행자의 이동예상범위를 구한다.
상기 충돌소요시간 산출부는 상기 보행자의 이동예상범위와 차선 간의 거리가 기설정된 거리 이하인 경우, 상기 차량과 상기 보행자 간의 충돌소요시간을 산출한다.
상기 충돌 회피부는 상기 충돌소요시간에 기반하여 상기 차량과 상기 장애물 간의 충돌이 예상되면, 상기 차량의 제동 및 조향을 선택적으로 제어한다.
상기 충돌 회피부는 상기 차량의 속도, 상기 차량의 정지 감속도, 및 상기 차량의 운전자의 반응 시간을 고려하여 상기 차량의 정지소요시간(Time to Stop, TTS)을 구하고, 상기 정지소요시간과 상기 충돌소요시간 간의 비교 결과에 따라 상기 차량을 제어한다.
상기 충돌 회피부는 상기 충돌소요시간이 상기 정지소요시간 이상이되 상기 충돌소요시간과 상기 정지소요시간의 차이가 기설정된 제1 설정값 미만인 경우, 상기 차량의 정지 감속도를 제어하며, 상기 충돌소요시간이 상기 정지소요시간 미만이면, 상기 차량의 정지 감속도와 상기 차량의 조향을 제어한다.
한편, 전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 양상에 따른 차량 충돌 회피 방법은 차량의 전방 영상을 획득하는 단계, 상기 차량의 전방 영상에서 장애물을 검출하며, 검출된 상기 장애물의 종류 및 특성을 확인하는 단계, 상기 장애물의 종류 및 특성에 따라 상기 차량과 상기 장애물 간의 충돌소요시간(Time to Collision, TTC)을 산출하는 단계, 및 상기 충돌소요시간에 기반하여 상기 차량과 상기 장애물 간의 충돌을 회피하도록 상기 차량을 제어하는 단계를 포함한다.
상기 장애물의 종류 및 특성을 확인하는 단계는, 상기 차량의 전방의 보행자 및 상기 차량과 동일 차선 상에 위치한 선행차량 중 적어도 하나의 장애물을 검출하는 단계, 및 검출된 상기 장애물이 보행자인지 선행차량인지에 따라 서로 다른 장애물의 특성을 확인하는 단계를 포함한다.
상기 서로 다른 장애물의 특성을 확인하는 단계는 상기 장애물이 보행자인 경우, 상기 보행자의 나이 및 움직임을 확인하며, 상기 장애물이 선행차량인 경우, 상기 차량과 상기 선행차량 간의 거리 및 상기 선행차량의 속도를 확인한다.
상기 충돌소요시간을 산출하는 단계는 상기 장애물이 보행자인 경우, 상기 보행자의 이동예상범위를 구하고, 상기 보행자의 이동예상범위와 상기 차량 간의 거리 및 상기 차량의 속도를 기반으로 상기 차량과 상기 보행자 간의 충돌소요시간을 산출하며, 상기 장애물이 선행차량인 경우, 상기 선행차량의 속도, 상기 차량과 상기 선행차량 간의 상대 거리 및 상기 차량의 속도를 기반으로 상기 차량과 상기 선행차량 간의 충돌소요시간을 산출한다.
상기 충돌소요시간을 산출하는 단계는 상기 보행자의 특성에 따라 기설정된 기본이동범위의 반경값에 배수값을 적용하여 상기 보행자의 이동예상범위를 구한다.
상기 충돌소요시간을 산출하는 단계는 상기 보행자의 이동예상범위와 차선 간의 거리가 기설정된 거리 이하인 경우, 상기 차량과 상기 보행자 간의 충돌소요시간을 산출한다.
상기 차량을 제어하는 단계는 상기 충돌소요시간에 기반하여 상기 차량과 상기 장애물 간의 충돌이 예상되면, 상기 차량의 제동 및 조향을 선택적으로 제어한다.
상기 차량을 제어하는 단계는 상기 차량의 속도, 상기 차량의 정지 감속도, 및 상기 차량의 운전자의 반응 시간을 고려하여 상기 차량의 정지소요시간(Time to Stop, TTS)을 구하고, 상기 정지소요시간과 상기 충돌소요시간 간의 비교 결과에 따라 상기 차량을 제어한다.
상기 차량을 제어하는 단계는 상기 충돌소요시간이 상기 정지소요시간 이상이되 상기 충돌소요시간과 상기 정지소요시간의 차이가 기설정된 제1 설정값 미만인 경우, 상기 차량의 정지 감속도를 제어하며, 상기 충돌소요시간이 상기 정지소요시간 미만이면, 상기 차량의 정지 감속도와 상기 차량의 조향을 제어한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 차량의 전방 영상에서 장애물을 검출하며, 검출된 장애물이 보행자인지 선행차량인지에 따라 장애물의 특성을 달리 확인하며, 확인된 장애물의 종류 및 특성에 따라 차량과 장애물 간에 충돌소요시간을 산출하고, 충돌소요시간과 차량의 정지소요시간을 비교하여 차량의 제동 및 조향을 제어함으로써, 다양한 도로 환경과 장애물의 종류에 따라 능동적으로 충돌 회피 대응이 가능하고, 차량의 안전성을 높일 수 있으며, 이에 따라 운전자의 안전과 편의성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량 충돌 회피 장치 블록도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량과 보행자 간의 충돌 소요 시간 산출 과정을 설명하기 위한 제1 참조도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량과 보행자 간의 충돌 소요 시간 산출 과정을 설명하기 위한 제2 참조도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량과 선행차량 간의 충돌 소요 시간 산출 과정을 설명하기 위한 참조도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량과 장애물 간의 충돌을 회피하기 위해 차량을 제어하는 과정을 설명하기 위한 참조도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량 충돌 회피 방법 흐름도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가급적 동일한 부호를 부여하고, 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량 충돌 회피 장치 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량 충돌 회피 장치(100)는 영상 획득부(110), 영상 처리부(120), 충돌소요시간 산출부(130), 및 충돌 회피부(140)를 포함한다.
여기서, 차량 충돌 회피 장치(100)의 각 구성은 차량의 전반적인 동작을 제어하는 차량용 전자 제어 유닛(Electronic Control Unit) 내에 구현될 수 있다. 또는, 차량 충돌 회피 장치(100)의 각 구성은 별도의 모듈로 구현되어 차량용 네트워크(예를 들어, CAN 통신)로 정보를 송수신할 수 있다.
영상 획득부(110)는 차량(운전자가 운행중인 자차량)의 전방 영상을 획득하기 위한 것으로, 전방 카메라이다. 이때, 영상 획득부(110)는 일정 시간 주기로 연속적으로 차량 전방의 영상 정보를 획득할 수 있다. 차량의 전방 영상 정보를 획득하기 위해 영상 획득부(110)는 촬상 소자를 포함한다. 여기서, 촬상 소자는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)일 수 있다.
영상 처리부(120)는 영상 획득부(110)에서 획득된 전방 영상에서 장애물을 검출하며, 검출된 장애물에 대한 특성을 확인한다. 이를 위해, 영상 처리부(120)는 장애물 검출부(121) 및 특성 확인부(123)를 포함할 수 있다.
장애물 검출부(121)는 영상 획득부(110)로부터 실시간으로 수신된 전방 영상 정보를 영상 처리하여 차량의 전방 영상에서 장애물을 검출한다. 이때, 장애물은 차량 전방의 보행자 및 차량과 동일 차선 상에 위치한 선행차량 중 어느 하나일 수 있다. 예컨대, 장애물 검출부(121)는 영상 기반 보행자 검출 프로그램(Pedestrian detector), 장애물 검출 프로그램 등과 같은 기저장된 영상 처리 프로세서를 이용하여 장애물을 검출할 수 있다.
특성 확인부(123)는 장애물 검출부(121)에 의해 검출된 장애물의 특성을 확인한다. 여기서, 장애물의 특성은 장애물의 종류 및 속도 등을 포함할 수 있다. 이때, 특성 확인부(123)는 검출된 장애물의 종류 즉, 검출된 장애물이 보행자인지 선행차량인지에 따라 서로 다른 장애물의 특성을 확인할 수 있다. 이하, 검출된 장애물이 보행자인 경우와 선행차량인 경우, 각각의 장애물에 대한 특성 확인부(123)의 동작에 대해 설명한다.
일 에로서, 장애물 검출부(121)에 의해 검출된 장애물이 보행자인 경우, 특성 확인부(123)는 보행자의 특성을 확인한다. 이때, 보행자의 특성은 보행자의 나이 및 보행자의 움직임에 대한 것일 수 있다. 예컨대, 보행자의 나이는 보행자가 어른인지 어린이인지 여부에 관한 것이다. 또한, 보행자의 움직임은 보행자가 뛰는지 걷는지 여부, 보행자가 차도를 향하는지 차도의 반대방향으로 향하는지 여부, 및 보행자와 차선 간의 거리 중 적어도 하나일 수 있다. 이때, 특성 확인부(123)는 장애물 검출부(121)에서 장애물 검출 시 이용되는 영상 처리 프로세서를 이용하거나, 전방 영상 정보에서 상기의 보행자의 특성을 검출할 수 있는 별도의 영상 처리 프로세서를 이용할 수 있다.
첫 번째, 특성 확인부(123)는 보행자의 신체의 비율 및 키높이 중 적어도 하나를 고려하여 검출된 보행자가 어른인지 어린이인지 확인할 수 있다. 예컨대, 어린이의 경우 키높이가 1m 내외이고 신체 비율이 4~5등신일 수 있으며, 어른의 경우 1.5m 이상이고 신체 비율이 6등신 이상일 수 있다. 이러한 어른 및 어린이에 대한 신체 비율 및 키높이는 사전의 설정에 따라 달리 설정될 수 있다. 특성 확인부(123)는 장애물 검출부(121)에 의해 검출된 보행자의 신체 비율 및 키높이를 확인하여, 검출된 보행자가 어른인지 어린이인지 확인할 수 있다.
두 번째, 특성 확인부(123)는 차량과 보행자의 방향 벡터를 기반으로 보행자의 이동 속도를 확인하여 보행자가 뛰는지 걷는지를 확인할 수 있다. 예컨대, 특성 확인부(123)는 일정 시간 동안의 전방 영상에서 차량과 보행자 간의 방향 벡터 변화를 확인하여 보행자의 속도를 확인할 수 있다. 만약, 일정 시간 동안의 차량과 보행자의 방향 벡터 변화에 따라 보행자의 속도가 기설정된 설정 속도(예컨대, 6km/h) 이상으로 확인되면 뛰는 것으로 판단할 수 있으며, 보행자의 속도가 설정 속도 미만인 경우 보행자가 걷는 것으로 판단할 수 있다.
세 번째, 특성 확인부(123)는 차량과 보행자의 방향 벡터를 기반으로 보행자의 이동 방향을 확인할 수 있다. 예컨대, 특성 확인부(123)는 일정 시간 동안의 전방 영상에서 차선(예컨대, 중앙선 또는 길가장자리 차선)을 기준으로 보행자가 가까워지면 보행자가 차도로 향하는 것으로 확인할 수 있으며, 차선을 기준으로 보행자가 멀어지면 차도의 반대 방향으로 향하는 것으로 확인할 수 있다.
네 번째, 특성 확인부(123)는 차선과 보행자 간의 거리를 확인할 수 있다. 예컨대, 특성 확인부(123)는 거리 검출 프로세서를 통해 차량이 위치한 차선의 차선표시선과 보행자 간의 거리를 확인할 수 있다. 이때, 차선 표시선은 보행자 쪽의 길가장자리 차선 또는 차량이 위치한 차선의 양쪽 차선 표시선 중 보행자와 가까운 차선 표시선일 수 있다.
상기에 서술한 방법 외에도 특성 확인부(123)는 다양한 방법을 통해 보행자의 다양한 특성을 확인할 수 있다.
다른 예로서, 장애물 검출부(121)에 의해 검출된 장애물이 선행차량으로 확인된 경우, 특성 확인부(123)는 선행차량의 속도 및 차량과 선행차량 간의 거리를 확인할 수 있다. 이때, 특성 확인부(123)는 거리 검출 프로세서를 통해 선행차량의 속도를 확인할 수 있다. 또한, 특성 확인부(123)는 일정 시간 동안 전방 영상에서 차량과 선행차량 간의 거리 변화와 차량의 속도를 통해 선행차량의 속도를 확인할 수 있다.
상기에 서술한 방법 외에도 특성 확인부(123)는 다양한 방식을 통해 선행차량과의 거리 및 선행차량의 속도를 확인할 수 있다.
충돌소요시간 산출부(130)는 차량과 장애물 간의 충돌소요시간(Time to Collision, TTC)을 산출한다. 이때, 충돌소요시간 산출부(130)는 영상 처리부(120)에 의해 검출된 장애물의 종류(보행자 또는 선행차량)에 따라 충돌소요시간을 산출하는 방식을 달리할 수 있다. 즉, 충돌소요시간 산출부(130)는 장애물이 보행자인 경우와 선행차량인 경우 서로 다른 방식으로 충돌소요시간을 산출할 수 있다.
일 예로서, 영상 처리부(120)에 의해 검출된 차량의 전방 장애물이 보행자인 경우, 충돌소요시간 산출부(130)는 다음과 같은 과정을 통해 충돌소요시간(TTCp)을 산출한다. 이하, 도 2와 같이 차량과 보행자가 위치한 경우를 예를 들어 설명한다.
먼저, 충돌소요시간 산출부(130)는 보행자(10)의 이동예상범위(11)를 구한다. 이때, 충돌소요시간 산출부(130)는 특성 확인부(123)에 의해 확인된 보행자(10)의 특성을 고려하여 이동예상범위(11)를 구할 수 있다. 이때, 충돌소요시간 산출부(130)는 기설정된 기본이동범위의 반경값을 이용할 수 있으며, 검출된 보행자(10)의 특성에 따라 기본이동범위에서 반경값을 변화시켜 이동예상범위(11)를 구할 수 있다.
예컨대, 충돌소요시간 산출부(130)는 보행자의 특성에 따라 기설정된 기본이동범위의 반경값에 배수값을 적용하여, 검출된 보행자의 이동예상범위의 반경값(r)을 구할 수 있다. 여기서, 배수값은 보행자가 어른인 경우 2배, 보행자가 어린이인 경우 1배, 보행자가 뛰는 경우 2배, 보행자가 걷는 경우 1배, 보행자가 차도를 향하는 경우 2배, 보행자가 차도 반대 방향을 향하는 경우 1배, 보행자와 차선 간의 거리가 1m 미만의 경우 2배, 보행자와 차선 간의 거리가 1m 이상 2m 미만의 경우 1.5배, 보행자와 차선 간의 거리가 2m 이상인 경우 1배로 기설정될 수 있다.
예컨대, 기본이동범위의 반경값이 0.5m로 기설정되어 있으며, 보행자가 어른이고, 차선 방향으로 향하여 뛰고 있는 경우이고, 차선과의 거리가 1~2m 이내라고 가정한다. 이때, 보행자(10)의 이동예상범위 반경값(r)은 6m(0.5*2*2*2*1.5)가 될 수 있다. 즉, 보행자(10)를 기준으로 6m의 반경값(r)을 갖는 영역이 보행자의 이동예상범위(11)일 수 있다.
이때, 보행자의 이동예상범위와 차선 간의 거리가 기설정된 거리(예컨대, 1m) 이내인 경우 보행자가 위험지역에 위치한 것으로 판단할 수 있으며, 보행자의 이동예상범위와 차선 간의 거리가 기설정된 거리를 초과한 경우 보행자가 안전지역에 위치한 것으로 판단할 수 있다.
보행자가 위험지역에 위치한 것으로 판단되면, 충돌소요시간 산출부(130)는 보행자의 이동예상범위을 기반으로 차량과 보행자의 충돌소요시간(TTCp)을 계산한다. 이때, 충돌소요시간(TTCp)은 수학식 1을 통해 구해질 수 있다.
Figure pat00001
여기서, vHV는 도 3에 예시된 바와 같이 차량(20)의 속도이며, 이는 차량의 속도 센서를 통해 획득될 수 있다. drel은 차량(20)과 보행자(10) 간의 상대 거리로써, 보행자(10)의 이동예상범위(11) 중 차량(20)과 가장 가까운 지점과 차량(20) 간의 거리값일 수 있다.
충돌소요시간 산출부(130)는 보행자가 안전지역에 위치한 것으로 판단되면, 충돌소요시간을 산출하지 않을 수 있다. 설정에 따라서, 충돌소요시간 산출부(130)는 보행자가 안전지역에 위치한 것으로 판단되더라도 충돌소요시간을 산출할 수도 있다.
다른 예로서, 영상 처리부(120)에 의해 검출된 차량의 전방 장애물이 선행차량인 경우, 충돌소요시간 산출부(130)는 다음과 같은 과정을 통해 충돌소요시간(TTCv)을 산출한다. 이하, 도 4와 같이 차량과 선행차량이 위치한 경우를 예를 들어 설명한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 차량(40)의 전방에 선행차량(30)이 위치한 경우, 충돌소요시간 산출부(130)는 수학식 2를 통해 차량(40)과 선행차량(30)간의 충돌소요시간(TTCv)을 구할 수 있다.
Figure pat00002
여기서, vHV는 도 4에 예시된 바와 같이 차량(40)의 속도이며, 이는 차량의 속도 센서로부터 획득될 수 있다. 또한, vRV는 선행차량(30)의 속도이며, drel은 차량(40)과 선행차량(30) 간의 상대 거리이며, 이들은 특성 확인부(123)에 확인된 값이다. aRV는 선행차량(30)의 상대속도로써 차량(40)의 속도와 선행차량(30)의 속도로부터 구해질 수 있다.
충돌 회피부(140)는 충돌소요시간 산출부(130)에 의해 산출된 충돌소요시간(TTC (TTCp 또는 TTCv))에 기반하여 차량과 장애물 간의 충돌이 예상되면, 충돌을 회피할 수 있도록 차량을 제어한다. 구체적으로, 충돌 회피부(140)는 장애물까지 정지할 수 있는 시간 즉, 정지소요시간(Time to Stop, TTS)을 구하고, 충돌소요시간 산출부(130)에 의해 산출된 충돌소요시간(TTC)와 정지소요시간(TTS)를 비교하여 차량의 제동을 제어한다. 이때, 차량의 정지소요시간(TTS)는 수학식 3을 통해 구해질 수 있다.
여기서, vHV는 도 4에 예시된 바와 같이 차량(40)의 속도이며, 이는 차량의 속도 센서로부터 획득될 수 있다. 또한, vRV는 선행차량(30)의 속도이며, drel은 차량(40)과 선행차량(30) 간의 상대 거리이며, 이들은 특성 확인부(123)에 확인된 값이다. aRV는 선행차량(30)의 상대속도로써 차량(40)의 속도와 선행차량(30)의 속도로부터 구해질 수 있다.
충돌 회피부(140)는 충돌소요시간 산출부(130)에 의해 산출된 충돌소요시간(TTC (TTCp 또는 TTCv))에 기반하여 차량과 장애물 간의 충돌이 예상되면, 충돌을 회피할 수 있도록 차량을 제어한다. 구체적으로, 충돌 회피부(140)는 장애물까지 정지할 수 있는 시간 즉, 정지소요시간(Time to Stop, TTS)을 구하고, 충돌소요시간 산출부(130)에 의해 산출된 충돌소요시간(TTC)와 정지소요시간(TTS)를 비교하여 차량의 제동을 제어한다. 이때, 차량의 정지소요시간(TTS)는 수학식 3을 통해 구해질 수 있다.
Figure pat00003
여기서, vHV는 차량의 속도이며, 이는 차량의 속도 센서로부터 획득될 수 있다. 또한, adec는 차량의 정지 감속도 즉 차량의 제동거리로써, 차량의 브레이크가 작동한 순간부터 차량이 정지할 때까지 진행하는 거리로써, 차량의 속도 및 기설정된 감속도에 의해 결정된다. trea는 차량 운전자의 반응시간 즉, 공주시간으로써, 운전자가 정지 상황(장애물과의 충돌 예상 상황)을 인지하고 브레이크를 밟아 브레이크가 작동하기까지 걸리는 시간을 말한다. 이때, 운전자의 반응시간은 기설정된 값일 수 있다. 또는, 운전자의 반응시간은 이전에 장애물과의 충돌이 예상되어 경보음이 출력된 시점부터 운전자에 의해 브레이크가 밟혀 작동하는 시점까지의 시간일 수 있으며, 이는, 이전에 소정의 시간 또는 소정의 횟수 동안 측정되어 누적된 시간들의 평균값일 수 있다.
충돌 회피부(140)는 구해진 정지소요시간(TTS)과 충돌소요시간(TTC)을 비교하여 차량과 장애물간의 충돌을 회피할 수 있도록 차량의 제동 및 조향을 제어할 수 있다. 아울러, 충돌 회피부(140)는 운전자에게 차량 전방에 장애물이 존재하는 것을 알리기 위해 경고음을 출력할 수 있다.
예컨대, 충돌 회피부(140)는 정지소요시간(TTS)과 충돌소요시간(TTC)의 비교 결과에 따라 일반 주행 모드, 감속 모드, 급감속 모드로 차량의 주행 상태를 전환할 수 있다.
첫 번째, 정지소요시간(TTS)과 충돌소요시간(TTC)의 비교 결과, 충돌소요시간(TTC)이 정지소요시간(TTS)보다 기설정된 제1 설정값 이상으로 큰 경우, 충돌 회피부(140)는 일반 주행 모드로 유지할 수 있다. 예컨대, 도 5의 (a)의 경우와 같이 차량이 현재 속도로 계속 주행하여도 장애물(보행자 또는 선행차량)과 충돌할 가능성 거의 없다고 판단하여 차량의 제동 및 조향을 제어하지 않을 수 있다.
이때, 충돌 회피부(140)는 차량의 제동은 제어하지 않으나 장애물이 존재하는 것을 알리기 위한 경고음을 출력함으로써, 운전자 스스로 주의 운전을 할 수 있도록 유도할 수 있다.
두 번째, 정지소요시간(TTS)과 충돌소요시간(TTC)의 비교 결과, 충돌소요시간(TTC)이 정지소요시간(TTS)보다 크지만 그 차이가 제1 설정값 미만이거나, 충돌소요시간(TTC)이 정지소요시간(TTS)과 같은 경우, 충돌 회피부(140)는 감속 모드로 전환할 수 있다. 예컨대, 도 5의 (b)의 경우와 같이 차량이 현재 속도로 계속 주행하는 경우 장애물에 근접할 가능성이 있다고 판단하여 차량의 제동을 제어할 수 있다. 이때, 충돌 회피부(140)는 차량의 기설정된 정지 감속도보다 큰 감속도로 차량을 제동시킬 수 있다.
일 예로서, 충돌소요시간(TTC)이 정지소요시간(TTS)보다 크지만 그 차이가 제1 설정값 미만인 경우, 충돌 회피부(140)는 차량의 정지 감속도보다 0.05g을 더하여 차량을 제동시킬 수 있다. 다른 에로서, 충돌소요시간(TTC)과 정지소요시간(TTS)이 같은 경우, 충돌 회피부(140)는 차량의 정지 감속도보다 0.15g을 더하여 차량을 제동시킬 수 있다.
또는, 충돌 회피부(140)는 차량의 현재 속도를 기준으로 소정의 속도만큼을 빼거나, 소정의 비율만큼 속도를 낮춰 차량을 감속시킬 수도 있다. 예컨대, 기설정된 속도가 10km/h이며, 현재 차량의 속도가 80km/h로 주행중인 것으로 가정한다. 이 경우, 충돌소요시간(TTC)이 정지소요시간(TTS)보다 크지만 그 차이가 제1 설정값 미만이거나, 충돌소요시간(TTC)이 정지소요시간(TTS)과 같은 경우, 충돌 회피부(140)는 차량의 속도가 70km/h(80km/h-10km/h)가 되도록 차량의 제동을 제어할 수 있다.
다른 예로서, 충돌 회피부(140)는 차량의 현재 속도를 기준으로 기설정된 비율만큼을 빼주어 차량의 속도를 감속시킬 수 있다. 예컨대, 기설정된 비율이 10%이며, 현재 차량의 속도가 60km/h로 주행중인 것으로 가정한다. 이 경우, 충돌소요시간(TTC)이 정지소요시간(TTS)보다 크지만 그 차이가 제1 설정값 미만이거나, 충돌소요시간(TTC)이 정지소요시간(TTS)과 같은 경우, 충돌 회피부(140)는 차량의 속도가 54km/h(60km/h-6km/h)가 되도록 차량의 제동을 제어할 수 있다.
세 번째, 정지소요시간(TTS)과 충돌소요시간(TTC)의 비교 결과, 충돌소요시간(TTC)이 정지소요시간(TTS)보다 작은 경우, 충돌 회피부(140)는 급감속 모드로 전환할 수 있다. 예컨대, 도 5의 (c)의 경우와 같이 차량이 현재 속도로 계속 주행하는 경우 장애물과 충돌할 가능성이 있다고 판단하여 차량의 제동 및 조향을 제어할 수 있다.
이때, 충돌 회피부(140)는 감속 모드보다 더 큰 감속도로 차량의 제동을 제어할 수 있으며, 차량의 주행 차선이 변경될 수 있도록 차량의 조향을 제어할 수 있다.
일 예로서, 충돌소요시간(TTC)이 정지소요시간(TTS)보다 작지만 그 차이가 제2 설정값 미만인 경우, 충돌 회피부(140)는 차량의 정지 감속도보다 0.2g을 더하여 차량을 제동시킬 수 있다. 덧붙여, 충돌 회피부(140)는 차량의 측면에 타차량, 벽 등과 같은 장애물이 존재하는지 여부에 따라 차량의 조향을 제어할 수 있다.
이를 위해, 먼저 충돌 회피부(140)는 차량의 측면 또는 옆 차선에 타차량 등과 같은 장애물이 존재하는지 확인한다. 만약, 측면 또는 옆 차선에 장애물이 존재하지 않으면 충돌 회피부(140)는 차량의 측면으로 차량의 방향이 이동되거나 옆 차선으로 차량의 주행 차선이 변경되도록 차량의 조향을 제어할 수 있다. 이때, 충돌 회피부(140)는 차량의 소정 위치에 장착된 센서(예컨대, 레이저, 초음파 센서 등)의 감지 정보를 이용하여 옆 차선에 장애물이 존재하는지 확인할 수 있다.
이때, 충돌 회피부(140)는 충돌 회피하고자 하는 장애물이 존재하는 방향의 반대 방향으로 차량의 조향을 제어할 수 있다. 예컨대, 차량의 우측 전방에 보행자가 위치한 것으로 확인된 경우, 충돌 회피부(140)는 차량이 좌측 방향 또는 좌측 옆 차선으로 이동할 수 있도록 차량의 조향을 제어하며, 차량의 좌측 전방에 보행자가 위치한 것으로 확인된 경우, 충돌 회피부(140)는 차량이 우측 방향 또는 우측 옆 차선으로 이동할 수 있도록 차량의 조향을 제어한다.
다른 예로서, 충돌소요시간(TTC)이 정지소요시간(TTS)보다 제2 설정값 이상으로 작은 경우, 충돌 회피부(140)는 차량의 정지 감속도보다 0.2g 이상을 더하여 차량을 제동시킬 수 있다. 이와 동시에, 충돌 회피부(140)는 차량의 측면에 타차량, 벽 등과 같은 장애물이 존재하는지 여부에 따라 차량의 조향을 제어할 수 있다. 예컨대, 차량의 우측 전방에 보행자가 위치한 것으로 확인된 경우, 충돌 회피부(140)는 차량이 좌측 방향 또는 좌측 옆 차선으로 이동할 수 있도록 차량의 조향을 제어하며, 차량의 좌측 전방에 보행자가 위치한 것으로 확인된 경우, 충돌 회피부(140)는 차량이 우측 방향 또는 우측 옆 차선으로 이동할 수 있도록 차량의 조향을 제어한다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면 차량의 전방 영상에서 장애물을 검출하며, 검출된 장애물이 보행자인지 선행차량인지에 따라 장애물의 특성을 달리 확인하며, 확인된 장애물의 종류 및 특성에 따라 차량과 장애물 간에 충돌소요시간을 산출하고, 충돌소요시간과 차량의 정지소요시간을 비교하여 차량의 제동 및 조향을 제어함으로써, 다양한 도로 환경과 장애물의 종류에 따라 능동적으로 충돌 회피 대응이 가능하고, 차량의 안전성을 높일 수 있으며, 이에 따라 운전자의 안전과 편의성을 향상시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량 충돌 회피 방법 흐름도이다.
이하에서는 별도의 언급이 없는 한, 차량 충돌 회피 장치(100)에서 동작하는 것으로 간주한다.
먼저, 차량 충돌 회피 장치(100)는 차량(운전자가 운행중인 자차량)의 전방의 장애물이 포함된 전방 영상을 획득한다(S601). 이때, 차량 충돌 회피 장치(100)는 일정 시간 주기로 연속적으로 차량 전방의 영상 정보를 획득할 수 있다.
차량 충돌 회피 장치(100)는 획득된 전방 영상에서 장애물을 검출한다(S602). 이때, 장애물은 차량 전방의 보행자 및 차량과 동일 차선 상에 위치한 선행차량 중 어느 하나일 수 있다. 예컨대, 차량 충돌 회피 장치(100)는 영상 기반 보행자 검출 프로그램(Pedestrian detector), 장애물 검출 프로그램 등과 같은 기저장된 영상 처리 프로세서를 이용하여 장애물을 검출할 수 있다.
또한, 차량 충돌 회피 장치(100)는 단계 S602에서 검출된 장애물의 특성을 확인한다(S603). 여기서, 장애물의 특성은 장애물의 종류 및 속도 등을 포함할 수 있다. 이때, 차량 충돌 회피 장치(100)는 검출된 장애물의 종류 즉, 검출된 장애물이 보행자인지 선행차량인지에 따라 서로 다른 장애물의 특성을 확인할 수 있다.
일 에로서, 단계 S602에서 검출된 장애물이 보행자인 경우, 차량 충돌 회피 장치(100)는 보행자의 특성을 확인한다. 이때, 보행자의 특성은 보행자의 나이 및 움직임에 관한 것일 수 있다. 예컨대, 보행자의 나이는 보행자가 어른인지 어린이인지 여부에 관한 것이며, 보행자의 움직임은 보행자가 뛰는지 걷는지 여부, 보행자가 차도를 향하는지 차도의 반대방향으로 향하는지 여부, 및 보행자와 차선 간의 거리 중 적어도 하나일 수 있다. 이때, 장애물 검출 시 이용되는 영상 처리 프로세서를 이용하거나, 전방 영상 정보에서 상기의 보행자의 특성을 검출할 수 있는 별도의 영상 처리 프로세서를 이용할 수 있다.
첫 번째, 차량 충돌 회피 장치(100)는 보행자의 신체의 비율 및 키높이 중 적어도 하나를 고려하여 검출된 보행자가 어른인지 어린이인지 확인할 수 있다. 예컨대, 어린이의 경우 키높이가 1m 내외이고 신체 비율이 4~5등신일 수 있으며, 어른의 경우 1.5m 이상이고 신체 비율이 6등신 이상일 수 있다. 이러한 어른 및 어린이에 대한 신체 비율 및 키높이는 사전의 설정에 따라 달리 설정될 수 있다. 차량 충돌 회피 장치(100)는 전방 영상에서 검출된 보행자의 신체 비율 및 키높이를 확인하여, 보행자가 어른인지 어린이인지 확인할 수 있다.
두 번째, 차량 충돌 회피 장치(100)는 차량과 보행자의 방향 벡터를 기반으로 보행자의 이동 속도를 확인하여 보행자가 뛰는지 걷는지를 확인할 수 있다. 예컨대, 일정 시간 동안의 전방 영상에서 차량과 보행자 간의 방향 벡터 변화를 확인하여 보행자의 속도를 확인할 수 있다. 만약, 일정 시간 동안의 차량과 보행자의 방향 벡터 변화에 따라 보행자의 속도가 기설정된 설정 속도(예컨대, 6km/h) 이상으로 확인되면 뛰는 것으로 판단할 수 있으며, 보행자의 속도가 설정 속도 미만인 경우 보행자가 걷는 것으로 판단할 수 있다.
세 번째, 차량 충돌 회피 장치(100)는 차량과 보행자의 방향 벡터를 기반으로 보행자의 이동 방향을 확인할 수 있다. 예컨대, 일정 시간 동안의 전방 영상에서 차선(예컨대, 중앙선 또는 길가장자리 차선)을 기준으로 보행자가 가까워지면 보행자가 차도로 향하는 것으로 확인할 수 있으며, 차선을 기준으로 보행자가 멀어지면 차도의 반대 방향으로 향하는 것으로 확인할 수 있다.
네 번째, 차량 충돌 회피 장치(100)는 차선과 보행자 간의 거리를 확인할 수 있다. 예컨대, 거리 검출 프로세서를 통해 차량이 위치한 차선의 차선표시선과 보행자 간의 거리를 확인할 수 있다. 이때, 차선 표시선은 보행자 쪽의 길가장자리 차선 또는 차량이 위치한 차선의 양쪽 차선 표시선 중 보행자와 가까운 차선 표시선일 수 있다.
상기에 서술한 방법 외에도 다양한 방법을 통해 보행자의 다양한 특성을 확인할 수 있다.
다른 예로서, 단계 S602에서 검출된 장애물이 선행차량으로 확인된 경우, 차량 충돌 회피 장치(100)는 선행차량의 속도 및 차량과 선행차량 간의 거리를 확인할 수 있다. 이때, 거리 검출 프로세서를 통해 선행차량의 속도를 확인할 수 있다. 또한, 일정 시간 동안 전방 영상에서 차량과 선행차량 간의 거리 변화와 차량의 속도를 통해 선행차량의 속도를 확인할 수 있다.
상기에 서술한 방법 외에도 차량 충돌 회피 장치(100)는 다양한 방식을 통해 선행차량과의 거리 및 선행차량의 속도를 확인할 수 있다.
차량 충돌 회피 장치(100)는 차량과 장애물 간의 충돌소요시간(Time to Collision, TTC)을 산출한다(S604). 이때, 차량 충돌 회피 장치(100)는 검출된 장애물의 종류(보행자 또는 선행차량)에 따라 충돌소요시간을 산출하는 방식을 달리할 수 있다. 즉, 장애물이 보행자인 경우와 선행차량인 경우 서로 다른 방식으로 충돌소요시간을 산출할 수 있다.
일 예로서, 검출된 차량의 전방 장애물이 보행자인 경우, 차량 충돌 회피 장치(100)는 다음과 같은 과정을 통해 충돌소요시간(TTCp)을 산출한다. 이하, 도 2와 같이 차량과 보행자가 위치한 경우를 예를 들어 설명한다.
먼저, 차량 충돌 회피 장치(100)는 보행자(10)의 이동예상범위(11)를 구한다. 이때, 차량 충돌 회피 장치(100)는 단계 S603에서 확인된 보행자(10)의 특성을 고려하여 이동예상범위(11)를 구할 수 있다.
예컨대, 차량 충돌 회피 장치(100)는 기설정된 기본이동범위의 반경값을 이용할 수 있으며, 검출된 보행자(10)의 특성에 따라 기본이동범위에서 반경값을 변화시켜 이동예상범위(11)를 구할 수 있다.
구체적으로, 차량 충돌 회피 장치(100)는 보행자의 특성에 따라 기설정된 기본이동범위의 반경값에 배수값을 적용하여, 검출된 보행자의 이동예상범위의 반경값(r)을 구할 수 있다. 여기서, 배수값은 보행자가 어른인 경우 2배, 보행자가 어린이인 경우 1배, 보행자가 뛰는 경우 2배, 보행자가 걷는 경우 1배, 보행자가 차도를 향하는 경우 2배, 보행자가 차도 반대 방향을 향하는 경우 1배, 보행자와 차선 간의 거리가 1m 미만의 경우 2배, 보행자와 차선 간의 거리가 1m 이상 2m 미만의 경우 1.5배, 보행자와 차선 간의 거리가 2m 이상인 경우 1배로 기설정될 수 있다.
예컨대, 기본이동범위의 반경값이 0.5m로 기설정되어 있으며, 보행자가 어른이고, 차선 방향으로 향하여 뛰고 있는 경우이고, 차선과의 거리가 1~2m 이내라고 가정한다. 이때, 보행자(10)의 이동예상범위(11)의 반경값(r)은 6m(0.5*2*2*2*1.5)가 될 수 있다. 즉, 보행자(10)를 기준으로 6m의 반경값(r)을 갖는 영역이 보행자의 이동예상범위(11)일 수 있다.
이때, 보행자의 이동예상범위와 차선 간의 거리가 기설정된 거리(예컨대, 1m) 이내인 경우 보행자가 위험지역에 위치한 것으로 판단할 수 있으며, 보행자의 이동예상범위와 차선 간의 거리가 기설정된 거리를 초과한 경우 보행자가 안전지역에 위치한 것으로 판단할 수 있다.
보행자가 위험지역에 위치한 것으로 판단되면, 차량 충돌 회피 장치(100)는 보행자의 이동예상범위을 기반으로 차량과 보행자의 충돌소요시간(TTCp)을 산출한다. 이때, 충돌소요시간(TTCp)은 수학식 1을 통해 구해질 수 있다.
만약, 보행자가 안전지역에 위치한 것으로 판단되면, 차량 충돌 회피 장치(100)는 충돌소요시간을 산출하지 않을 수 있다. 또는, 설정에 따라서 보행자가 안전지역에 위치한 것으로 판단되더라도 충돌소요시간을 산출할 수도 있다.
다른 예로서, 검출된 차량의 전방 장애물이 선행차량인 경우, 차량 충돌 회피 장치(100)는 다음과 같은 과정을 통해 충돌소요시간(TTCv)을 산출한다. 이하, 도 4와 같이 차량과 선행차량이 위치한 경우를 예를 들어 설명한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 차량(40)의 전방에 선행차량(30)이 위치한 경우, 수학식 2를 통해 차량(40)과 선행차량(30)간의 충돌소요시간(TTCv)을 구할 수 있다.
차량 충돌 회피 장치(100)는 장애물까지 정지할 수 있는 시간 즉, 정지소요시간(Time to Stop, TTS)을 구한다(S605). 이때, 차량의 정지소요시간(TTS)는 수학식 3을 통해 구해질 수 있다.
차량 충돌 회피 장치(100)는 단계 S604에서 산출된 충돌소요시간(TTC (TTCp 또는 TTCv))과 단계 S605에서 구해진 정지소요시간(TTS)를 비교하여 차량의 제동 및 조향을 제어한다(S606). 이때, 차량 충돌 회피 장치(100)는 차량과 장애물 간의 충돌이 예상되면, 충돌을 회피할 수 있도록 차량의 제동 및 조향을 제어하고, 차량 전방에 장애물이 존재하는 것을 알리기 위해 경고음을 출력할 수 있다.
예컨대, 차량 충돌 회피 장치(100)는 정지소요시간(TTS)과 충돌소요시간(TTC)의 비교 결과에 따라 일반 주행 모드, 감속 모드, 급감속 모드로 차량의 주행 상태를 전환할 수 있다.
첫 번째, 정지소요시간(TTS)과 충돌소요시간(TTC)의 비교 결과, 충돌소요시간(TTC)이 정지소요시간(TTS)보다 기설정된 제1 설정값 이상으로 큰 경우, 차량 충돌 회피 장치(100)는 일반 주행 모드로 유지할 수 있다. 예컨대, 도 5의 (a)의 경우와 같이 차량이 현재 속도로 계속 주행하여도 장애물(보행자 또는 선행차량)과 충돌할 가능성 거의 없다고 판단하여 차량의 제동 및 조향을 제어하지 않을 수 있다.
이때, 차량 충돌 회피 장치(100)는 차량의 제동은 제어하지 않으나 장애물이 존재하는 것을 알리기 위한 경고음을 출력함으로써, 운전자 스스로 주의 운전을 할 수 있도록 유도할 수 있다.
두 번째, 정지소요시간(TTS)과 충돌소요시간(TTC)의 비교 결과, 충돌소요시간(TTC)이 정지소요시간(TTS)보다 크지만 그 차이가 제1 설정값 미만이거나, 충돌소요시간(TTC)이 정지소요시간(TTS)과 같은 경우, 차량 충돌 회피 장치(100)는 감속 모드로 전환할 수 있다. 예컨대, 도 5의 (b)의 경우와 같이 차량이 현재 속도로 계속 주행하는 경우 장애물에 근접할 가능성이 있다고 판단하여 차량의 제동을 제어할 수 있다. 이때, 차량 충돌 회피 장치(100)는 차량의 기설정된 정지 감속도보다 큰 감속도로 차량을 제동시킬 수 있다.
일 예로서, 충돌소요시간(TTC)이 정지소요시간(TTS)보다 크지만 그 차이가 제1 설정값 미만인 경우, 차량의 정지 감속도보다 0.05g을 더하여 차량을 제동시킬 수 있다. 다른 에로서, 충돌소요시간(TTC)과 정지소요시간(TTS)이 같은 경우, 차량의 정지 감속도보다 0.15g을 더하여 차량을 제동시킬 수 있다.
또는, 차량의 현재 속도를 기준으로 소정의 속도만큼을 빼거나, 소정의 비율만큼 속도를 낮춰 차량을 감속시킬 수도 있다. 예컨대, 기설정된 속도가 10km/h이며, 현재 차량의 속도가 80km/h로 주행중인 것으로 가정한다. 이 경우, 충돌소요시간(TTC)이 정지소요시간(TTS)보다 크지만 그 차이가 제1 설정값 미만이거나, 충돌소요시간(TTC)이 정지소요시간(TTS)과 같은 경우, 차량의 속도가 70km/h(80km/h-10km/h)가 되도록 차량의 제동을 제어할 수 있다.
다른 예로서, 차량 충돌 회피 장치(100)는 차량의 현재 속도를 기준으로 기설정된 비율만큼을 빼주어 차량의 속도를 감속시킬 수 있다. 예컨대, 기설정된 비율이 10%이며, 현재 차량의 속도가 60km/h로 주행중인 것으로 가정한다. 이 경우, 충돌소요시간(TTC)이 정지소요시간(TTS)보다 크지만 그 차이가 제1 설정값 미만이거나, 충돌소요시간(TTC)이 정지소요시간(TTS)과 같은 경우, 차량의 속도가 54km/h(60km/h-6km/h)가 되도록 차량의 제동을 제어할 수 있다.
세 번째, 정지소요시간(TTS)과 충돌소요시간(TTC)의 비교 결과, 충돌소요시간(TTC)이 정지소요시간(TTS)보다 작은 경우, 차량 충돌 회피 장치(100)는 급감속 모드로 전환할 수 있다. 예컨대, 도 5의 (c)의 경우와 같이 차량이 현재 속도로 계속 주행하는 경우 장애물과 충돌할 가능성이 있다고 판단하여 차량의 제동 및 조향을 제어할 수 있다.
이때, 차량 충돌 회피 장치(100)는 감속 모드보다 더 큰 감속도로 차량의 제동을 제어할 수 있으며, 차량의 주행 차선이 변경될 수 있도록 차량의 조향을 제어할 수 있다.
일 예로서, 충돌소요시간(TTC)이 정지소요시간(TTS)보다 작지만 그 차이가 제2 설정값 미만인 경우, 차량의 정지 감속도보다 0.2g을 더하여 차량을 제동시킬 수 있다. 덧붙여, 차량의 측면에 타차량, 벽 등과 같은 장애물이 존재하는지 여부에 따라 차량의 조향을 제어할 수 있다.
이를 위해, 먼저 차량의 측면 또는 옆 차선에 타차량 등과 같은 장애물이 존재하는지 확인한다. 만약, 측면 또는 옆 차선에 장애물이 존재하지 않으면 차량 충돌 회피 장치(100)는 차량의 측면으로 차량의 방향이 이동되거나 옆 차선으로 차량의 주행 차선이 변경되도록 차량의 조향을 제어할 수 있다. 이때, 차량의 소정 위치에 장착된 센서(예컨대, 레이저, 초음파 센서 등)의 감지 정보를 이용하여 옆 차선에 장애물이 존재하는지 확인할 수 있다.
차량 충돌 회피 장치(100)는 충돌 회피하고자 하는 장애물이 존재하는 방향의 반대 방향으로 차량의 조향을 제어할 수 있다. 예컨대, 차량의 우측 전방에 보행자가 위치한 것으로 확인된 경우, 차량이 좌측 방향 또는 좌측 옆 차선으로 이동할 수 있도록 차량의 조향을 제어하며, 차량의 좌측 전방에 보행자가 위치한 것으로 확인된 경우, 차량이 우측 방향 또는 우측 옆 차선으로 이동할 수 있도록 차량의 조향을 제어한다.
다른 예로서, 충돌소요시간(TTC)이 정지소요시간(TTS)보다 제2 설정값 이상으로 작은 경우, 차량 충돌 회피 장치(100)는 차량의 정지 감속도보다 0.2g 이상을 더하여 차량을 제동시킬 수 있다. 이와 동시에, 차량의 측면에 타차량, 벽 등과 같은 장애물이 존재하는지 여부에 따라 차량의 조향을 제어할 수 있다. 예컨대, 차량의 우측 전방에 보행자가 위치한 것으로 확인된 경우, 차량이 좌측 방향 또는 좌측 옆 차선으로 이동할 수 있도록 차량의 조향을 제어하며, 차량의 좌측 전방에 보행자가 위치한 것으로 확인된 경우, 차량이 우측 방향 또는 우측 옆 차선으로 이동할 수 있도록 차량의 조향을 제어한다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면 차량의 전방 영상에서 장애물을 검출하며, 검출된 장애물이 보행자인지 선행차량인지에 따라 장애물의 특성을 달리 확인하며, 확인된 장애물의 종류 및 특성에 따라 차량과 장애물 간에 충돌소요시간을 산출하고, 충돌소요시간과 차량의 정지소요시간을 비교하여 차량의 제동 및 조향을 제어함으로써, 다양한 도로 환경과 장애물의 종류에 따라 능동적으로 충돌 회피 대응이 가능하고, 차량의 안전성을 높일 수 있으며, 이에 따라 운전자의 안전과 편의성을 향상시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 본 명세서에 개시된 내용과는 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110 : 영상 획득부 120 : 영상 처리부
121 : 장애물 검출부 122 : 특성 확인부
130 : 충돌소요시간 산출부 140 : 충돌 회피부

Claims (18)

  1. 차량의 전방 영상을 획득하는 영상 획득부;
    상기 영상 획득부로부터 수신되는 전방 영상 정보를 영상 처리하여 상기 차량의 전방 영상에서 장애물을 검출하며, 검출된 상기 장애물의 종류 및 특성을 확인하는 영상 처리부;
    상기 장애물의 종류 및 특성에 따라 상기 차량과 상기 장애물 간의 충돌소요시간(Time to Collision, TTC)을 산출하는 충돌소요시간 산출부; 및
    상기 충돌소요시간에 기반하여 상기 차량과 상기 장애물 간의 충돌을 회피하도록 상기 차량을 제어하는 충돌 회피부;
    를 포함하는 차량 충돌 회피 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 영상 처리부는,
    상기 차량의 전방의 보행자 및 상기 차량과 동일 차선 상에 위치한 선행차량 중 적어도 하나의 장애물을 검출하는 장애물 검출부; 및
    검출된 상기 장애물이 보행자인지 선행차량인지에 따라 서로 다른 장애물의 특성을 확인하는 특성 확인부;
    를 포함하는 것인 차량 충돌 회피 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 특성 확인부는,
    상기 장애물이 보행자인 경우, 상기 보행자의 나이와 움직임을 확인하며,
    상기 장애물이 선행차량인 경우, 상기 차량과 상기 선행차량 간의 거리 및 상기 선행차량의 속도를 확인하는 것
    인 차량 충돌 회피 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 충돌소요시간 산출부는,
    상기 장애물이 보행자인 경우, 상기 보행자의 이동예상범위를 구하고, 상기 보행자의 이동예상범위와 상기 차량 간의 거리 및 상기 차량의 속도를 기반으로 상기 차량과 상기 보행자 간의 충돌소요시간을 산출하며,
    상기 장애물이 선행차량인 경우, 상기 선행차량의 속도, 상기 차량과 상기 선행차량 간의 상대 거리 및 상기 차량의 속도를 기반으로 상기 차량과 상기 선행차량 간의 충돌소요시간을 산출하는 것
    인 차량 충돌 회피 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 충돌소요시간 산출부는,
    상기 보행자의 특성에 따라 기설정된 기본이동범위의 반경값에 배수값을 적용하여 상기 보행자의 이동예상범위를 구하는 것
    인 차량 충돌 회피 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 충돌소요시간 산출부는,
    상기 보행자의 이동예상범위와 차선 간의 거리가 기설정된 거리 이하인 경우, 상기 차량과 상기 보행자 간의 충돌소요시간을 산출하는 것
    인 차량 충돌 회피 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 충돌 회피부는,
    상기 충돌소요시간에 기반하여 상기 차량과 상기 장애물 간의 충돌이 예상되면, 상기 차량의 제동 및 조향을 선택적으로 제어하는 것
    인 차량 충돌 회피 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 충돌 회피부는,
    상기 차량의 속도, 상기 차량의 정지 감속도, 및 상기 차량의 운전자의 반응 시간을 고려하여 상기 차량의 정지소요시간(Time to Stop, TTS)을 구하고, 상기 정지소요시간과 상기 충돌소요시간 간의 비교 결과에 따라 상기 차량을 제어하는 것
    인 차량 충돌 회피 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 충돌 회피부는,
    상기 충돌소요시간이 상기 정지소요시간 이상이되 상기 충돌소요시간과 상기 정지소요시간의 차이가 기설정된 제1 설정값 미만인 경우, 상기 차량의 정지 감속도를 제어하며,
    상기 충돌소요시간이 상기 정지소요시간 미만이면, 상기 차량의 정지 감속도와 상기 차량의 조향을 제어하는 것
    인 차량 충돌 회피 장치.
  10. 차량의 전방 영상을 획득하는 단계;
    상기 차량의 전방 영상에서 장애물을 검출하며, 검출된 상기 장애물의 종류 및 특성을 확인하는 단계;
    상기 장애물의 종류 및 특성에 따라 상기 차량과 상기 장애물 간의 충돌소요시간(Time to Collision, TTC)을 산출하는 단계; 및
    상기 충돌소요시간에 기반하여 상기 차량과 상기 장애물 간의 충돌을 회피하도록 상기 차량을 제어하는 단계;
    를 포함하는 차량 충돌 회피 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 장애물의 종류 및 특성을 확인하는 단계는,
    상기 차량의 전방의 보행자 및 상기 차량과 동일 차선 상에 위치한 선행차량 중 적어도 하나의 장애물을 검출하는 단계; 및
    검출된 상기 장애물이 보행자인지 선행차량인지에 따라 서로 다른 장애물의 특성을 확인하는 단계;
    를 포함하는 것인 차량 충돌 회피 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 서로 다른 장애물의 특성을 확인하는 단계는,
    상기 장애물이 보행자인 경우, 상기 보행자의 나이 및 움직임을 확인하며,
    상기 장애물이 선행차량인 경우, 상기 차량과 상기 선행차량 간의 거리 및 상기 선행차량의 속도를 확인하는 것
    인 차량 충돌 회피 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 충돌소요시간을 산출하는 단계는,
    상기 장애물이 보행자인 경우, 상기 보행자의 이동예상범위를 구하고, 상기 보행자의 이동예상범위와 상기 차량 간의 거리 및 상기 차량의 속도를 기반으로 상기 차량과 상기 보행자 간의 충돌소요시간을 산출하며,
    상기 장애물이 선행차량인 경우, 상기 선행차량의 속도, 상기 차량과 상기 선행차량 간의 상대 거리 및 상기 차량의 속도를 기반으로 상기 차량과 상기 선행차량 간의 충돌소요시간을 산출하는 것
    인 차량 충돌 회피 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 충돌소요시간을 산출하는 단계는,
    상기 보행자의 특성에 따라 기설정된 기본이동범위의 반경값에 배수값을 적용하여 상기 보행자의 이동예상범위를 구하는 것
    인 차량 충돌 회피 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 충돌소요시간을 산출하는 단계는,
    상기 보행자의 이동예상범위와 차선 간의 거리가 기설정된 거리 이하인 경우, 상기 차량과 상기 보행자 간의 충돌소요시간을 산출하는 것
    인 차량 충돌 회피 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 차량을 제어하는 단계는,
    상기 충돌소요시간에 기반하여 상기 차량과 상기 장애물 간의 충돌이 예상되면, 상기 차량의 제동 및 조향을 선택적으로 제어하는 것
    인 차량 충돌 회피 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 차량을 제어하는 단계는,
    상기 차량의 속도, 상기 차량의 정지 감속도, 및 상기 차량의 운전자의 반응 시간을 고려하여 상기 차량의 정지소요시간(Time to Stop, TTS)을 구하고, 상기 정지소요시간과 상기 충돌소요시간 간의 비교 결과에 따라 상기 차량을 제어하는 것
    인 차량 충돌 회피 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 차량을 제어하는 단계는,
    상기 충돌소요시간이 상기 정지소요시간 이상이되 상기 충돌소요시간과 상기 정지소요시간의 차이가 기설정된 제1 설정값 미만인 경우, 상기 차량의 정지 감속도를 제어하며,
    상기 충돌소요시간이 상기 정지소요시간 미만이면, 상기 차량의 정지 감속도와 상기 차량의 조향을 제어하는 것
    인 차량 충돌 회피 방법.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111746533A (zh) * 2020-06-30 2020-10-09 三一专用汽车有限责任公司 车辆和车辆控制方法
CN112668363A (zh) * 2019-10-15 2021-04-16 北京地平线机器人技术研发有限公司 报警准确度确定方法、装置及计算机可读存储介质
WO2024025827A1 (en) * 2022-07-29 2024-02-01 Zoox, Inc. Systems and methods for rapid deceleration

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