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KR-20260060770-A - Vehicle control apparatus and method

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Abstract

실시예에 따르면, 하나 이상의 프로세서; 및 상기 하나 이상의 프로세서에 의해 실행되는 하나 이상의 프로그램들을 저장하는 메모리를 구비한 장치로서, 상기 프로세서는, 자차의 주행 차로 상의 임의의 지점에 시작 포인트를 지정하고, 차로 변경 대상인 목표 차로 상의 임의의 지점에 종료 포인트를 지정하는 제1처리부; 상기 시작 포인트와 상기 종료 포인트의 중앙 지점에 중간 포인트를 지정하는 제2처리부; 상기 시작 포인트로부터 생성되는 상기 주행 차로 상에 제1서브 포인트를 지정하는 제3처리부; 상기 제1서브 포인트와 상기 중간 포인트를 연결하는 가상의 직선상에 제2서브 포인트를 지정하는 제4처리부; 및 상기 시작 포인트, 상기 제1서브 포인트, 상기 중간 포인트, 상기 제2서브 포인트 및 상기 종료 포인트를 연결하는 차로 변경 경로를 생성하는 제5처리부를 포함하는 차량 제어 장치를 제공한다.

Inventors

  • 이홍규
  • 한수진

Assignees

  • 현대자동차주식회사
  • 기아 주식회사

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20241025

Claims (20)

  1. 하나 이상의 프로세서; 및 상기 하나 이상의 프로세서에 의해 실행되는 하나 이상의 프로그램들을 저장하는 메모리를 구비한 장치로서, 상기 프로세서는, 자차의 주행 차로 상의 임의의 지점에 시작 포인트를 지정하고, 차로 변경 대상인 목표 차로 상의 임의의 지점에 종료 포인트를 지정하는 제1처리부; 상기 시작 포인트와 상기 종료 포인트의 중앙 지점에 중간 포인트를 지정하는 제2처리부; 상기 시작 포인트로부터 생성되는 상기 주행 차로 상에 제1서브 포인트를 지정하는 제3처리부; 상기 제1서브 포인트와 상기 중간 포인트를 연결하는 가상의 직선상에 제2서브 포인트를 지정하는 제4처리부; 및 상기 시작 포인트, 상기 제1서브 포인트, 상기 중간 포인트, 상기 제2서브 포인트 및 상기 종료 포인트를 연결하는 차로 변경 경로를 생성하는 제5처리부를 포함하는 차량 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2처리부는 상기 시작 포인트와 상기 종료 포인트를 연결하는 가상의 곡선을 생성하고, 상기 가상의 곡선의 중간점이 상기 주행 차로와 상기 목표 차로 사이의 차선이 되도록 상기 중간 포인트를 지정하는 차량 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제3처리부는 상기 차량의 속도, 차로의 곡률 및 상기 시작 포인트와 상기 종료 포인트 사이의 거리를 이용하여 상기 시작 포인트로부터 생성되는 주행 차로 상의 제1가상의 접선 상에 상기 제1서브 포인트를 지정하는 차량 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제3처리부는 상기 중간 포인트로부터 상기 제1가상의 접선 상에 내린 수선의 발을 제1서브 포인트 한계 지점으로 지정하고, 상기 시작 포인트와 상기 제1서브 포인트 한계 지점 사이에 상기 제1서브 포인트를 지정하는 차량 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제3처리부는 상기 차량의 속도가 높을 수록 상기 제1서브 포인트 한계 지점과 상기 제1서브 포인트간의 거리가 가까워지도록 상기 제1서브 포인트의 위치를 조정하는 차량 제어 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 제3처리부는 상기 시작 포인트와 상기 종료 포인트 사이의 거리가 짧을 수록 상기 제1서브 포인트 한계 지점과 상기 제1서브 포인트간의 거리가 멀어지도록 상기 제1서브 포인트의 위치를 조정하는 차량 제어 장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 제3처리부는 주행 차로의 제1곡률이 상기 목표 차로의 제2곡률 보다 큰 경우, 상기 제1곡률과 상기 제2곡률의 차이값에 비례하여 상기 제1서브 포인트 한계 지점과 상기 제1서브 포인트간의 거리가 가까워지도록 상기 제1서브 포인트의 위치를 조정하고, 주행 차로의 제1곡률이 상기 목표 차로의 제2곡률 보다 작은 경우, 상기 제1곡률과 상기 제2곡률의 차이값에 비례하여 상기 제1서브 포인트 한계 지점과 상기 제1서브 포인트간의 거리가 멀어지도록 상기 제1서브 포인트의 위치를 조정하는 차량 제어 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제4처리부는 상기 제1서브 포인트와 상기 중간 포인트를 연결하는 가상의 직선이, 상기 종료 포인트로부터 생성되는 상기 목표 차로 상의 제2가상의 접선과 만나는 지점에 상기 제2서브 포인트를 지정하는 차량 제어 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제4처리부는 상기 중간 포인트와 상기 제2가상의 접선 사이의 거리와, 상기 종료 포인트와 상기 제2서브 포인트 사이의 거리의 비율(ratio)를 연산하고, 상기 비율이 기 설정 비율 범위를 벗어나는 경우, 상기 기 설정 비율 범위 내로 상기 제2서브 포인트의 위치를 조정하는 차량 제어 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1처리부는 상기 주행 차로와, 상기 목표 차로 상에서 제한 속도를 준수하도록 상기 종료 포인트를 지정하는 차량 제어 장치.
  11. 하나 이상의 프로세서 및 상기 하나 이상의 프로세서에 의해 실행되는 하나 이상의 프로그램들을 저장하는 메모리를 구비한 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는 방법으로서, 상기 프로세서는, 주행 차로 상의 임의의 지점에 시작 포인트를 지정하고, 목표 차로 상의 임의의 지점에 종료 포인트를 지정하는 단계; 상기 시작 포인트와 상기 종료 포인트의 중앙 지점에 중간 포인트를 지정하는 단계; 상기 시작 포인트로부터 생성되는 상기 주행 차로 상에 제1서브 포인트를 지정하는 단계; 상기 제1서브 포인트와 상기 중간 포인트를 연결하는 가상의 직선상에 제2서브 포인트를 지정하는 단계; 및 상기 시작 포인트, 상기 제1서브 포인트, 상기 중간 포인트, 상기 제2서브 포인트 및 상기 종료 포인트를 연결하는 차로 변경 경로를 생성하는 단계를 포함하는 차량 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 중간 포인트를 지정하는 단계는, 상기 시작 포인트와 상기 종료 포인트를 연결하는 가상의 곡선을 생성하고, 상기 가상의 곡선의 중간점이 상기 주행 차로와 상기 목표 차로 사이의 차선이 되도록 상기 중간 포인트를 지정하는 차량 제어 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 제1서브 포인트를 지정하는 단계는, 상기 차량의 속도, 차로의 곡률 및 상기 시작 포인트와 상기 종료 포인트 사이의 거리를 이용하여 상기 시작 포인트로부터 생성되는 주행 차로 상의 제1가상의 접선 상에 상기 제1서브 포인트를 지정하는 차량 제어 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제1서브 포인트를 지정하는 단계는, 상기 중간 포인트로부터 상기 제1가상의 접선 상에 내린 수선의 발을 제1서브 포인트 한계 지점으로 지정하는 단계; 및 상기 시작 포인트와 상기 제1서브 포인트 한계 지점 사이에 상기 제1서브 포인트를 지정하는 단계를 포함하는 차량 제어 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제1서브 포인트를 지정하는 단계는, 상기 차량의 속도가 높을 수록 상기 제1서브 포인트 한계 지점과 상기 제1서브 포인트간의 거리가 가까워지도록 상기 제1서브 포인트의 위치를 조정하는 단계를 더 포함하는 차량 제어 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 제1서브 포인트를 지정하는 단계는, 상기 시작 포인트와 상기 종료 포인트 사이의 거리가 짧을 수록 상기 제1서브 포인트 한계 지점과 상기 제1서브 포인트간의 거리가 멀어지도록 상기 제1서브 포인트의 위치를 조정하는 단계를 더 포함하는 차량 제어 방법.
  17. 제14항에 있어서, 상기 제1서브 포인트를 지정하는 단계는, 주행 차로의 제1곡률이 상기 목표 차로의 제2곡률 보다 큰 경우, 상기 제1곡률과 상기 제2곡률의 차이값에 비례하여 상기 제1서브 포인트 한계 지점과 상기 제1서브 포인트간의 거리가 가까워지도록 상기 제1서브 포인트의 위치를 조정하는 단계; 및 주행 차로의 제1곡률이 상기 목표 차로의 제2곡률 보다 작은 경우, 상기 제1곡률과 상기 제2곡률의 차이값에 비례하여 상기 제1서브 포인트 한계 지점과 상기 제1서브 포인트간의 거리가 멀어지도록 상기 제1서브 포인트의 위치를 조정하는 단계를 더 포함하는 차량 제어 방법.
  18. 제11항에 있어서, 상기 제2서브 포인트를 지정하는 단계는, 상기 제1서브 포인트와 상기 중간 포인트를 연결하는 가상의 직선이, 상기 종료 포인트로부터 생성되는 상기 목표 차로 상의 제2가상의 접선과 만나는 지점에 상기 제2서브 포인트를 지정하는 단계를 포함하는 차량 제어 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제2서브 포인트를 지정하는 단계는, 상기 중간 포인트와 상기 제2가상의 접선 사이의 거리와, 상기 종료 포인트와 상기 제2서브 포인트 사이의 거리의 비율(ratio)를 연산하는 단계를 더 포함하는 차량 제어 방법.
  20. 제19항에 있어서, 제2서브 포인트를 지정하는 단계는, 상기 비율이 기 설정 비율 범위를 벗어나는 경우, 상기 기 설정 비율 범위 내로 상기 제2서브 포인트의 위치를 조정하는 단계를 더 포함하는 차량 제어 방법.

Description

차량 제어 장치 및 그 제어 방법{Vehicle control apparatus and method } 실시예는 차량 제어 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다. 자율주행 차량은 카메라, 라이다(LiDAR), 레이더, 초음파 센서 등 다양한 센서를 사용해 차량 주변의 환경을 지속적으로 모니터링하고, 이러한 센서를 통해 도로 상황, 다른 차량의 위치, 보행자, 차선 표시 등을 실시간으로 인식할 수 있다. 자율주행 차량은 내비게이션 시스템이나 경로 계획 알고리즘이 현재 경로를 분석하여 차선 변경이 필요한지를 판단할 수 있다. 예를 들어, 도로가 곧 분기될 때나, 앞차가 느리게 움직일 때 차선 변경이 필요할 수 있다. 한편, 자율주행 차량의 승차감은 안정성 못지 않게 중요한 요소로 평가받고 있다. 탑승자가 자율주행 차량의 주행 중 승차감에 불안감을 느끼게 된다면, 자율주행 차량의 안정성이 아무리 높더라도 자율주행 시스템을 신뢰하지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 따라서, 차량의 자율주행 시스템 중 차선을 변경하는 자동 차선 변경(Auto Lane Change, ALC)의 경우에도 안정성과 승차감을 모두 만족시키기 위한 제어 기술의 개발이 필요하다. 도 1은 차량이 다른 장치와 통신하여 데이터를 송수신하는 것을 예시한 도면이다. 도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 차량을 구성하는 모듈을 나타낸 도면이다. 도3은 실시예에 따른 차량 제어 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도4는 실시예에 따른 차로 변경 경로를 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도5 및 도6은 실시예에 따른 제3처리부의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도7 및 도8은 실시예에 따른 차량 제어 방법의 순서도이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다. 그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속' 되는 경우도 포함할 수 있다. 또한, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하, 도 1 및 도 2를 참조하여, 차량에 대해 설명하기로 한다. 도 1은 차량이 다른 장치와 통신하여 데이터를 송수신하는 것을 예시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 차량(100)은 전기 에너지 또는 화석 에너지 기반으로 구동될 수 있다. 전기 에너지의 경우, 차량(100)은 예컨대, 고전압 배터리만으로 구동되는 순수 배터리 기반의 차량 또는 가스 기반의 연료 전지를 에너지원으로 채용할 수 있다. 또한, 연료 전지는 전기 에너지를 생성할 수 있는 다양한 형태의 가스를 이용할 수 있으며, 가스는 예컨대 액화된 상태로 차량(100)에 충진될 수 있다. 여기서, 가스는 일례로 수소일 수 있다. 그러나, 이에 제한되지 않고 다양한 가스가 적용 가능하다. 화석 에너지의 경우, 차량(100)은 휘발유, 경유 또는 액화 가스 등과 같은 연료를 기반으로 구동되며, 상기 연료의 연소에 의해 액츄에이팅부(116)를 구동시키는 내연 기관 엔진을 탑재할 수 있다. 엔진은 휠 구동부(118)에 휠의 구동 회전력을 제공하는 관점에서 에너지 발생부(114)에 포함될 수 있다. 또 다른 예로, 차량(100)은 화석 에너지 기반의 내연 기관 및 전기 배터리의 에너지를 선택적으로 활용하여 액츄에이팅부(116)를 구동할 수 있으며, 이는 하이브리드(hybrid) 유형의 차량일 수 있다. 차량(100)은 이동할 수 있는 디바이스를 지칭할 수 있다. 차량(100)은 지상을 주행하는 지상 차량으로서, 통상적인 승용 또는 상용 차량, 목적 기반 차량(Purpose Built Vehicle; PBV) 등일 수 있다. 차량(100)은 4륜 차량, 예컨대 승용차, SUV, 소형 트럭일 수 있으며, 4륜 초과의 차량, 예컨대 버스, 대형 트럭, 컨테이너 운반차량, 중장비 차량 등일 수 있다. 여기서, 지상 차량은 육지 위로 이동되는 차량 뿐만 아니라, 지하로 이동되는 차량을 포함하는 것으로 지칭될 수 있다. 차량(100)은 이동 수단과 같은 광의 관점에서 로봇일 수 있으며, 로봇은 휠, 궤도 또는 그 외의 이동 모듈을 이용하여 이동될 수 있다. 본 개시에서는 지상 차량과 같은 지상 모빌리티 장치를 주로 기재되어 있으나, 본 개시와 모순되지 않는 한, 본 실시예는 AAM, 항공기 등과 같은 에어 모빌리티 장치, 선박, 잠수함 등과 같은 수상 모빌리티 장치에도 적용 가능하다. 차량(100)은 자율주행으로 제어되어 주행될 수 있으며, 자율 주행은 반자율 주행(semi-autonomous driving) 또는 완전 자율 주행으로 구현될 수 있다. 완전 자율 주행은 주행 상황이 불확실하여도, 사용자 개입 없이 차량(100)의 프로세서(130)가 완전히 제어권을 통제하는 자율 이동으로 제공될 수 있다. 반자율 주행은 특정 주행 상황에 따라 운전자 개입이 요구되는 자율 이동으로 제공될 수 있다. 반자율 주행은 프로세서(130)가 상기 상황의 발생시 자율 주행을 비활성화 하면서 제어권을 사용자에게 전환시킴으로써, 사용자로 하여금 수동 운전을 실시하도록 구현될 수 있다. 미국 자동차 공학회 SAE에서 정의된 자율 주행의 레벨에 의하면, 반자율 주행은 자율 주행 레벨 1~4에 해당되며, 완전 자율 주행은 레벨 5에 해당될 수 있다. 한편, 차량(100)은 다른 디바이스(200, 300) 또는 다른 차량(400)과 통신을 수행할 수 있다. 다른 디바이스는 예를 들어, 차량(100)의 다양한 제어, 상태 관리 및 주행을 지원하는 서버(200), ITS(Intelligent Transportation System)로부터 정보를 수신하기 위한 ITS 디바이스(300), 다양한 유형의 사용자 디바이스 등을 포함할 수 있다. 서버(200)는 예를 들어, 차량 제조사가 운영하거나 자율 주행을 서비스하기 위해 마련된 외부 디바이스이며, 차량(100)의 커넥티트 데이터를 수신하거나, 자율 주행에 필요한 데이터를 송신할 수 있다. 서버(200)는 차량(100)의 자율 주행 및 다양한 서비스를 지원하기 위해, 차량(100) 및 사용자 디바이스로부터 전송되는 요청 및 데이터에 응답하여, 차량(100)의 제어에 이용되는 다양한 정보 및 소프트웨어 모듈을 차량(100)에 송신할 수 있다. ITS 디바이스(300)는 예컨대, 노변 기지국(Road Side Unit; RSU)이며, ITS 디바이스(300)는 차량(100)과의 V2I를 통해, 차량 인지 데이터, 주행 제어 및 상태 데이터, 차량 주변의 환경 데이터, 지도 데이터 등을 상호 교환하여, 사용자의 자차 주행을 보조하거나, 차량(100)의 자율 주행을 지원할 수 있다. 차량(100)은 다른 차량(400)과의 V2V를 통해, 앞서 열거한 데이터를 상호 교환하여, 수동 운전 또는 자율 주행을 지원할 수 있다. 차량(100)은 셀룰라(Cellular) 통신, WAVE(Wireless Access in Vehicular Environment) 통신, DSRC(Dedicated Short Range Communication) 또는 근거리 통신, 그 밖에 다른 통신 방식에 기초하여 다른 차량 또는 다른 디바이스와 통신을 수행할 수 있다. 예컨대, 차량(100)은 서버(200), ITS 디바이스(300), 다른 차량(400)과의 통신을 위해, 셀룰러 통신망으로서 LTE, 5G와 같은 통신망, WiFi 통신망, WAVE 통신망 등이 이용될 수 있다. 다른 예로, 차량(100)에서 사용되는 DSRC 등이 차량 간의 통신에 사용될 수도 있다. 차량(100), 서버(200), ITS 디바이스(300), 다른 차량(400) 및 사용자 디바이스 간의 통신 방식은 상술한 실시예로 한정되지 않는다. 도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 차량을 구성하는 모듈을 나타낸 도면이다. 차량(100)은 센서부(102, 103), 조작부(106), 디스플레이(108), 부하 장치(110) 및 송수신부(112)를 포함할 수 있다. 센서부(