KR20210077280A - V2x 통신을 이용한 차량의 자율주행 시스템 및 그 방법 - Google Patents

V2x 통신을 이용한 차량의 자율주행 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

일 실시 예에 의한 V2X 통신을 이용한 차량의 자율주행 방법에 있어서, 교차로에 설치된 복수의 신호등에 대한 신호 정보를 획득하는 단계; 상기 획득된 신호 정보 중 서로 교차하거나 대향하는 적어도 2개의 신호등에 대한 신호 정보를 비교하여 상기 복수의 신호등 중 적어도 하나의 신호 오류를 판단하는 단계; 및 상기 판단 결과에 따라 자차의 주행경로를 재설정하는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

V2X 통신을 이용한 차량의 자율주행 시스템 및 그 방법{SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING AUTONOMOUS DRIVING OF VEHICLE USING V2X COMMUNICATION}
본 발명은 V2X 통신을 이용한 자율주행 차량에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 교차로에 설치된 신호등의 신호 오류를 판단하고 그에 대응하여 교차로를 우회하기 위한 주행경로를 재설정하는 자율주행 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
기존의 자율주행 시스템은 신호가 존재하는 횡단보도나 교차로 구간을 통과하기 위해 주로 카메라를 이용하여 신호등을 인식한 뒤 진행여부를 결정하였다. 그러나 카메라로만 신호를 인식하는 경우 인식의 성능이 완벽하다고 해도, 전방 차량에 의해 신호등이 가려지거나 자차의 위치에 따라 해당 신호등이 보이지 않는 경우 신호등의 신호 상태를 알 수 없거나 다른 신호등을 오인식 할 수 있다.
다른 방법으로 신호등에 설치된 V2X 통신장치에서 자차로 신호 정보를 전송할 수 있다. 그러나, 단순히 신호 정보의 전송만으로는 자율주행 시스템이 어떤 차선에서 어떤 차선으로 진행할 수 있는지에 대한 정보를 알 수가 없다. 또한, V2X 통신장치를 통해서 입력되는 신호 정보는 별도의 검증 없이 GT (Ground Truth)로 사용하기 때문에, 신호 정보에 오류가 발생할 경우 교차로에서 큰 사고로 이어질 수 있다.
이에, 실시 예는 V2X 통신을 통해 인가되는 신호등의 신호 정보에 대한 오류를 자체적으로 판단하고, 교차로를 우회하기 위한 대체경로를 생성할 수 있는 자율주행 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
실시 예에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
실시 예는, 교차로에 설치된 복수의 신호등에 대한 신호 정보를 획득하는 단계; 상기 획득된 신호 정보 중 서로 교차하거나 대향하는 적어도 2개의 신호등에 대한 신호 정보를 비교하여 상기 복수의 신호등 중 적어도 하나의 신호 오류를 판단하는 단계; 및 상기 판단 결과에 따라 자차의 주행경로를 재설정하는 단계;를 포함하는, V2X 통신을 이용한 차량의 자율주행 방법을 제공할 수 있다.
상기 획득하는 단계는, V2X 통신을 통해 상기 자차 주변의 노변장치로부터 상기 신호 정보를 수신할 수 있다.
상기 판단하는 단계는, 상기 자차의 진행방향을 기준으로 서로 대향하는 복수의 신호등 중 적어도 하나가 녹색 신호 또는 좌회전 신호이고, 상기 자차의 진행방향과 교차하는 방향으로 서로 대향하는 복수의 신호등 중 적어도 하나가 녹색 신호 또는 좌회전 신호이면, 신호 오류인 것으로 판단할 수 있다.
상기 판단하는 단계는, 상기 자차의 진행방향을 기준으로 서로 대향하는 복수의 신호등 중 어느 하나가 좌회전 신호이고, 나머지 하나가 녹색 신호이면, 신호 오류인 것으로 판단할 수 있다.
상기 판단하는 단계는, 상기 자차의 진행방향과 교차하는 방향으로 서로 대향하는 복수의 신호등 중 어느 하나가 좌회전 신호이고, 나머지 하나가 녹색 신호이면, 신호 오류인 것으로 판단할 수 있다.
상기 재설정하는 단계는, 상기 복수의 신호등 중 적어도 하나가 신호 오류인 것으로 판단되면, 상기 교차로로 접근하는 주변차량들에 대한 경로정보를 수신하는 단계; 및 상기 수신된 주변차량들의 경로정보에 기초하여 차량과 주변차량들 간의 충돌 가능성을 분석하고 상기 교차로를 우회하기 위한 대체경로를 생성하는 단게;를 더 포함할 수 있다.
상기 대체경로를 생성하는 단계는, 상기 차량 내에 탑재된 GPS 수신기와 정밀지도 DB를 통해 상기 차량이 현재 주행 중인 차로정보를 획득하고, 상기 차로정보를 토대로 상기 차량에 인접한 경유지점을 탐색하여 미리 설정된 목적지까지 주행 가능한 경로를 재설정할 수 있다.
상기 경유지점은, 상기 교차로에서 비보호 유턴 및 우회전 중 적어도 하나가 가능한 지점을 포함할 수 있다.
상기 차량이 상기 탐색된 경유지점으로 이동이 불가한 경우, 상기 목적지를 안전지대로 변경하여 비상경로를 생성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 적어도 일 실시 예에 의하면, V2X 통신을 통해 인가되는 신호등의 신호 정보에 대한 오류를 자체적으로 판단하고, 교차로를 우회하기 위한 경유지점을 탐색하여 대체경로를 생성하므로, 교차로 통과로 인해 야기될 주변차량과의 충돌사고를 미연에 방지할 수 있고, 이로 인하여 차량의 안정성 내지 신뢰성이 향상될 수 있다.
본 실시 예에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며 언급하지 않은 또 다른 효과는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 V2X 통신을 이용한 차량의 자율주행 시스템이 운용되는 교차로 환경을 도시한 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 V2X 통신을 이용한 차량의 자율주행 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 서로 교차하는 신호등의 신호 정보를 비교하여 신호 오류를 판단하는 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 신호등 DB를 토대로 교차로 맵 상에서 서로 교차하는 신호등 간의 신호 오류를 판단하는 일 예를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 서로 대향하는 신호등의 신호 정보를 비교하여 신호 오류를 판단하는 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 신호등 DB를 토대로 교차로 맵 상에서 서로 대향하는 신호등 간의 신호 오류를 판단하는 일 예를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 V2X 통신을 이용한 차량의 자율주행 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8은 도 7에 도시된 비상경로를 생성하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 실시 예를 상세히 설명한다. 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 실시 예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
"제1", "제2" 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 이러한 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 또한, 실시 예의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 실시 예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 실시 예의 범위를 한정하는 것이 아니다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명의 각 실시 형태에 관한 차량의 자율주행 시스템에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 V2X 통신을 이용한 차량의 자율주행 시스템이 운용되는 교차로 환경을 도시한 예시도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 V2X 통신을 이용한 차량의 자율주행 시스템(이하, '자율주행 시스템'이라 칭한다)은 V2X(Vehicle to X) 통신을 지원하는 통신 인터페이스를 구비하여, 도로상의 노변장치(30)와 차량 (10)으로부터 일정거리 내에 위치한 주변차량(20)과의 통신을 통해 주행환경 및 도로환경 정보를 획득한다.
여기서, V2X의 X는 everything, 즉, Infra/Vehicle/Nomadic 등을 의미하는 것으로, 차량에 적용 가능한 모든 형태의 통신방식을 지칭하며, 일반용어로서 'Connected Vehicle' 또는 'Networked Vehicle'을 구현하기 위한 구체적인 통신기술을 의미한다. 이때, V2X 통신은 크게 세 가지 범주로 구분할 수 있는데, 차량과 인프라 간(Vehicle to Infrastructure, V2I), 차량 간(Vehicle to Vehicle, V2V), 그리고 차량과 모바일 기기 간(Vehicle to Nomadic devices, V2N) 통신으로 구분되며, 최근 다른 형태의 통신 범주가 추가될 것으로 전망된다.
이와 같이, 자율주행 시스템은 차량(10)의 V2X 통신 기술을 이용해 주행환경 및 도로환경 등을 인식하고, 교차로에 설치된 신호등의 신호 오류를 판단하여 주변차량(20)과의 충돌을 회피하기 위한 주행경로를 생성하도록 한다. 이에, 자율주행 시스템에 대한 구체적인 구성 설명은 도 2를 참조하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 V2X 통신을 이용한 차량의 자율주행 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 자율주행 시스템(100)은 차량(10)의 내부에 설치되며, V2X 통신을 통해 노변장치(30)로부터 교차로에 설치된 복수 개의 신호등 각각에 대한 신호등 정보와 교차로 주변의 도로 정보를 획득할 수 있다.
노변장치(30)는 카메라(31), 신호등 인프라 서버(32), 교차로 맵 제공부(33), 및 V2X 모뎀(34)을 포함할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로 노변장치(30)는 상술한 구성요소 중 적어도 하나를 생략하거나, 다른 구성요소를 추가적으로 포함할 수 있다.
카메라(31)는 신호등이 존재하는 교차로나 횡단보도 등의 주변을 주행하는 차량을 촬영하여, 촬영된 영상을 신호등 인프라 서버(120) 및 교차로 맵 제공부(130)로 제공한다.
신호등 인프라 서버(32)는 교차로의 진입방향에 대응하는 복수 개의 신호등 각각에서 출력되는 신호등 정보를 수집하고, V2X 모뎀(34)을 이용하여 자율주행 시스템(100)이 구비된 차량으로 제공한다. 여기서, 신호등 정보는 교차로의 진입방향에 대응하는 신호등 ID(TL1, TL2, TL3, TL4)와 종류(종형, 횡형, 3구, 4구 등), 신호등에 점등된 신호 상태(적색, 황색, 좌회전, 녹색 등)를 포함하며, 교차로에 진입하는 차량들 간에 통행우선권을 할당함으로써 교통 흐름을 제어하는 역할을 한다.
교차로 맵 제공부(33)는 지도 데이터베이스(미도시)를 이용하여 신호등과 교차로 주변의 도로 네트워크 구조(진입/진출 차선의 링크 ID)가 연계된 교차로 맵을 자율주행 시스템(100)이 구비된 차량으로 제공한다. 이때, 교차로 맵에는 도로의 위치정보, 형상정보, 진행방향정보, 교차로정보, 도로폭정보, 및 제한속도 정보 등의 도로 정보가 포함될 수 있다.
또한, 교차로 맵 제공부(33)는 V2X 모뎀(34)을 경유하여 교차로에서 인식된 모든 차량(이하, '주변차량'이라 칭한다)들의 경로정보를 수신할 수 있다. 여기서, 경로정보는 교차로로 접근하는 주변차량들의 전역경로(global path) 중 교차로를 통과하기 위한 일부 구간의 지역경로(local path)를 말하며, 교차로 맵 제공부(33)는 상기 경로정보를 자율주행 시스템(100)이 구비된 차량으로 제공할 수 있다.
V2X 모뎀(34)은 신호등 인프라 서버(120) 및/또는 교차로 맵 제공부 (130)를 통해 수집되는 신호등 정보, 교차로 맵(도로 정보를 포함함), 및 교차로로 접근하는 주변차량들의 경로정보 등을 자율주행 시스템(100)이 탑재된 차량(10)으로 브로드캐스팅(broadcasting)한다.
자율주행 시스템(100)은 V2X 통신을 이용하여 노변장치(30)로부터 교차로에 설치된 복수 개의 신호등 각각에 대한 신호 정보를 획득하고, 상기 획득된 신호 정보를 기초로 소정의 알고리즘에 따라 신호등의 신호 오류를 판단하며, 상기 판단 결과에 따라 차량(10)의 주행경로를 재설정할 수 있다.
이러한 자율주행 시스템(100)은 통신부(110), 신호오류 판단부(120), 경로 계획부(130), 및 출력부(140)를 포함하며, 내부에 GPS 수신기(150)와 정밀지도 DB(160)가 더 구비될 수 있다.
통신부(110)는 V2X 통신을 지원하는 통신 인터페이스를 구비한다. 이때, 통신부(110)는 V2V 통신을 지원하는 통신 인터페이스 및 V2I 통신을 지원하는 통신 인터페이스가 각각 구비될 수 있으며, 하나의 유닛에 통합하여 구비될 수도 있다.
통신부(110)는 V2I 통신 인터페이스(미도시)를 이용하여 노변장치(30) 내의 신호등 인프라 서버(32) 및/또는 교차로 맵 제공부(33)로부터 신호등 정보, 교차로 맵(도로 정보를 포함함), 및 교차로로 접근하는 주변차량(20)의 경로정보 등을 획득할 수 있다. 또한, 통신부(20)는 V2V 통신 인터페이스(미도시)를 이용하여 주변차량(20)들의 위치 정보, 진행방향 정보, 속도 정보 등이 포함된 주행 정보를 획득할 수도 있다.
신호오류 판단부(120)는 노변장치(30)로부터 획득한 신호등 정보를 이용하여, 각 신호등 ID(TL1, TL2, TL3, TL4)와 그에 상응하는 신호 정보(A 내지 H)를 행(row)과 열(column)로 하는 신호등 DB(Database)를 구축하고(도 3, 5 참조). 상기 신호등 DB를 토대로 소정의 알고리즘에 따라 교차로에 설치된 복수 개의 신호등 중 적어도 하나의 신호 오류를 판단할 수 있다. 여기서, 신호 오류란 교차로로 진입하는 차량들 간에 통행우선권이 제대로 할당되지 아니하여 충돌 사고를 야기할 개연성이 높은 상태를 의미한다.
여기서, 신호등 DB를 구성하는 신호등 ID(row item)는 소정의 기준으로 그룹핑(grouping)되고, 신호 정보(column item)는 좌회전 신호 및/또는 녹색 신호의 점등/소등 여부에 따라 이진수(binary number) 형태의 디지털 신호로 가공될 수 있다.
예컨대, 신호오류 판단부(120)는 복수 개의 신호등 중 서로 교차하거나 대향하는 적어도 2개의 신호등을 추출하기 위해 각 신호등 ID를 그룹핑하고, 신호등에 점등된 신호 상태(적색, 황색, 좌회전, 녹색 등)를 기반으로 좌회전 신호 및/또는 녹색 신호가 점등 시에는 1, 소등 시에는 0의 값을 각각 할당하여 디지털 신호로 변환 처리함으로써 신호 정보를 가공한다.
이에 대한 보다 상세한 설명을 위해, 도 1에 도시된 교차로 맵을 기초로 교차로에 설치된 복수 개의 신호등을 다음과 같이 가정하고, 이하에서 도 3 내지 도 6을 참조하여 신호 오류를 판단하기 위한 소정의 알고리즘을 설명하기로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 교차로 맵에는 교차로의 진입방향 별로 제1 내지 제4 신호등(TL1~TL4)이 설치되며, 제1 신호등(TL1)은 차량(10, 자차)의 전방에 위치하고, 제2 신호등(TL2)은 자차(10)의 위치를 기준으로 교차로의 좌측에 위치한다. 그리고, 제3 신호등(TL3)은 자차의 진행방향을 기준으로 제1 신호등(TL1)과 서로 대향하고, 제4 신호등(TL4)은 자차의 진행방향과 교차하는 방향으로 제2 신호등(TL2)과 서로 대향한다. 즉, 제1 및 제3 신호등(TL1, TL3) 또는 제2 및 제4 신호등(TL2, TL4)은 서로 대향하되, 제1 또는 제3 신호등(TL1 또는 TL3)은 제2 또는 제4 신호등(TL2 또는 TL4)과 서로 교차한다. 다만, 이는 예시적인 것에 불과하고, 교차로에 설치되는 신호등의 개수는 4보다 작거나 큰 자연수를 포함할 수 있음은 통상의 기술자에게 자명하다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 서로 교차하는 신호등의 신호 정보를 비교하여 신호 오류를 판단하는 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 3의 (a)를 참조하면, 신호오류 판단부(120)는 노변장치(30)로부터 획득된 신호등 정보에 기반하여, 각 신호등 ID와 이에 대응하는 신호 정보를 행(row)과 열(column)로 조합하여 신호등 DB를 생성한다.
신호오류 판단부(120)는 자차(10)의 진행방향을 기준으로 서로 대향하는 제1 및 제3 신호등(TL1, TL3)을 제1 그룹(G1)으로, 자차(10)의 진행방향과 교차하는 방향으로 서로 대향하는 제2 및 제4 신호등(TL2, TL4)을 제2 그룹(G2)으로 각각 그룹핑(grouping)한다.
그리고, 신호오류 판단부(120)는 신호등 인프라 서버(32)로부터 복수 개의 신호등 각각에 점등된 신호 상태를 수집하고, 좌회전 신호 및/또는 녹색 신호의 점등 또는 소등 여부에 따라 1 또는 0으로 할당된 신호 정보(A 내지 H)를 각 신호등 ID(TL1, TL2, TL3, TL4)에 정합한다. 예컨대, 제1 신호등(TL1)은 (A, B), 제3 신호등(TL3)은 (C, D), 제2 신호등(TL2)은 (E, F), 그리고 제4 신호등(TL4)은 (G, H)가 각각 할당된다. 여기서, A, C, E, 및 G는 좌회전 신호의 점등 또는 소등에 대한 디지털 신호 값을, B, D, F, 및 H는 녹색 신호의 점등 또는 소등에 대한 디지털 신호 값을 각각 나타내며, A 내지 H는 1 또는 0의 값을 가진다.
도 3의 (b)를 참조하면, 신호오류 판단부(120)는 생성된 신호등 DB를 토대로 서로 교차하는 신호등의 신호 오류를 판단한다.
신호오류 판단부(120)는 신호등 DB를 기반으로, 제1 그룹(G1) 내에 속하는 신호등(TL1, TL3)의 신호 정보 (A, B, C, D) 중 적어도 하나에 1이 출력되고, 또한 제2 그룹(G2) 내에 속하는 신호등(TL2, TL4)의 신호 정보 (E, F, G, H) 중 적어도 하나에 1이 출력되면, 서로 교차하는 신호등 중 적어도 하나가 신호 오류인 것으로 판단할 수 있다.
다시 말해서, 신호오류 판단부(120)는 자차(10)의 진행방향을 기준으로 서로 대향하는 신호등(TL1, TL3) 중 적어도 하나가 좌회전 신호 또는 녹색 신호이고, 자차(10)의 진행방향과 교차하는 방향으로 서로 대향하는 신호등(TL2, TL4) 중 적어도 하나가 좌회전 신호 또는 녹색 신호이면, 서로 교차하는 신호등 중 적어도 하나가 신호 오류인 것으로 판단한다.
도 4는 도 3에 도시된 신호등 DB를 토대로 교차로 맵 상에서 서로 교차하는 신호등 간의 신호 오류를 판단하는 일 예를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 신호오류 판단부(120)는 전술한 신호등 DB를 추출한 결과, 제1 그룹(G1) 내에 속하는 신호등(TL1, TL3)의 신호 정보로 (1, 0, 0, 0)이 출력되고(A=1), 또한 제2 그룹(G2) 내에 속하는 신호등(TL2, TL4)의 신호 정보로 (0, 0, 1, 0) 또는 (0, 0, 0, 1)이 출력되면(G=1 또는 H=1), 자차(10)와 주변차량(20) 간에 교차로를 진입하기 위한 통행우선권이 제대로 할당되지 아니한 것으로 판단하고, 경로 계획부(130) 및/또는 출력부(140)로 오류 메시지를 송신한다.
또한, 신호오류 판단부(120)는 통신부(110)를 통해 노변장치(30)로 제1 및 제4 신호등(TL1, TL4) 중 적어도 하나에 대한 오류 메시지를 통보하고, 신호 복구 지령을 송신한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 서로 대향하는 신호등의 신호 정보를 비교하여 신호 오류를 판단하는 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 5의 (a)를 참조하면, 신호오류 판단부(120)는 노변장치(30)로부터 획득된 신호등 정보에 기반하여, 각 신호등 ID와 이에 대응하는 신호 정보를 행(row)과 열(column)로 조합하여 신호등 DB를 생성한다.
신호오류 판단부(120)는 자차(10)의 진행방향을 기준으로 서로 대향하는 제1 및 제3 신호등(TL1, TL3)을 제1 그룹(G1)으로, 자차(10)의 진행방향과 교차하는 방향으로 서로 대향하는 제2 및 제4 신호등(TL2, TL4)을 제2 그룹(G2)으로 각각 그룹핑(grouping)한다.
그리고, 신호오류 판단부(120)는 신호등 인프라 서버(32)로부터 복수 개의 신호등 각각에 점등된 신호 상태를 수집하고, 좌회전 신호 및/또는 녹색 신호의 점등 또는 소등 여부에 따라 1 또는 0으로 할당된 신호 정보(A 내지 H)를 각 신호등 ID(TL1, TL2, TL3, TL4)에 정합한다. 예컨대, 제1 신호등(TL1)은 (A, B), 제3 신호등(TL3)은 (C, D), 제2 신호등(TL2)은 (E, F), 그리고 제4 신호등(TL4)은 (G, H)가 각각 할당된다. 여기서, A, C, E, 및 G는 좌회전 신호의 점등 또는 소등에 대한 디지털 신호 값을, B, D, F, 및 H는 녹색 신호의 점등 또는 소등에 대한 디지털 신호 값을 각각 나타내며, A 내지 H는 1 또는 0의 값을 가진다.
도 5의 (b)를 참조하면, 신호오류 판단부(120)는 생성된 신호등 DB를 토대로 서로 대향하는 신호등의 신호 오류를 판단한다.
신호오류 판단부(120)는 동일한 그룹(G1 또는 G2) 내에 속하는 서로 다른 신호등에 대하여, 서로 다른 신호 상태(좌회전 또는 녹색)에 대응하는 신호 정보를 바탕으로, 서로 대향하는 신호등의 신호 오류를 판단한다.
예컨대, 신호오류 판단부(120)는 제1 그룹(G1) 내에 속하는 제1 및 제3 신호등(TL1, TL3) 중 적어도 하나의 신호 오류를 판단함에 있어서, 제1 신호등(TL1)의 좌회전 신호에 대응하는 신호 정보(A)와 제3 신호등(TL3)의 녹색 신호에 대응하는 신호 정보(D)의 조합인 (A, D)가 (1, 1)이거나, 또는 제1 신호등(TL1)의 녹색 신호에 대응하는 신호 정보(B)와 제3 신호등(TL3)의 좌회전 신호에 대응하는 신호 정보(C)의 조합인 (B, C)가 (1, 1)이면, 해당 조건이 만족되는 것으로 간주한다.
또는, 신호오류 판단부(120)는 제2 그룹(G1) 내에 속하는 제2 및 제4 신호등(TL2, TL4) 중 적어도 하나의 신호 오류를 판단함에 있어서, 제2 신호등(TL2)의 좌회전 신호에 대응하는 신호 정보(E)와 제4 신호등(TL4)의 녹색 신호에 대응하는 신호 정보(H)의 조합인 (E, H)가 (1, 1)이거나, 또는 제2 신호등(TL2)의 녹색 신호에 대응하는 신호 정보(F)와 제4 신호등(TL4)의 좌회전 신호에 대응하는 신호 정보(G)의 조합인 (F, G)가 (1, 1)이면, 해당 조건이 만족되는 것으로 간주한다.
다시 말해서, 신호오류 판단부(120)는 자차(10)의 진행방향을 기준으로 서로 대향하는 신호등(TL1, TL3) 중 어도 하나가 좌회전 신호이고, 나머지 하나가 녹색 신호이면, 서로 대향하는 제1 또는 제3 신호등(TL1, TL3) 중 적어도 하나가 신호 오류인 것으로 판단한다. 또는, 신호오류 판단부(120)는 자차(10)의 진행방향과 교차하는 방향으로 서로 대향하는 신호등(TL2, TL4) 중 어도 하나가 좌회전 신호이고, 나머지 하나가 녹색 신호이면, 서로 대향하는 제2 또는 제4 신호등(TL2, TL4) 중 적어도 하나가 신호 오류인 것으로 판단한다.
도 6은 도 5에 도시된 신호등 DB를 토대로 교차로 맵 상에서 서로 대향하는 신호등 간의 신호 오류를 판단하는 일 예를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 신호오류 판단부(120)는 전술한 신호등 DB를 추출한 결과, 제1 신호등(TL1)의 좌회전 신호에 대응하는 신호 정보(A)와 제3 신호등(TL3)의 녹색 신호에 대응하는 신호 정보(D)의 조합으로 (1, 1)이 출력되면(A=1 및 D=1), 자차(10)와 주변차량(20) 간에 교차로를 진입하기 위한 통행우선권이 제대로 할당되지 아니한 것으로 판단하고, 경로 계획부(130) 및/또는 출력부(140)로 오류 메시지를 송신한다.
또한, 신호오류 판단부(120)는 통신부(110)를 통해 노변장치(30)로 제1 및 제3 신호등(TL1, TL3) 중 적어도 하나에 대한 오류 메시지를 통보하고, 신호 복구 지령을 송신한다.
다시, 도 2로 돌아와서, 경로 계획부(130)는 신호오류 판단부(120)로부터 오류 메시지를 수신하면, 교차로로 접근하는 주변차량들(20)에 대한 경로정보를 수신하고, 상기 주변차량(20)들의 경로정보를 토대로 차량(10)과 주변차량들(20) 간의 충돌 가능성을 분석하여 교차로를 우회하기 위한 대체경로 또는 비상경로를 생성할 수 있다.
경로 계획부(130)는 노변장치(30)로부터 획득한 경로정보를 이용하여 교차로로 접근하는 주변차량들(20)을 인식하고, 차량(10)과 주변차량들(20)의 위치 및 속도 정보에 근거하여 교차로 도달시간을 각각 산출한다. 여기서, 경로정보는 교차로로 접근하는 주변차량들(20)의 전역경로 중 교차로를 통과하기 위한 일부 구간의 지역경로를 의미한다.
경로 계획부(130)는 차량(10)의 위치정보와 노변장치(30)로부터 획득한 도로 정보에 포함된 교차로의 위치정보에 근거하여 차량으로부터 교차로까지의 거리를 계산하고, 이때 산출된 값을 자차의 속도로 나누어 교차로 도달시간을 산출한다.
경로 계획부(130)는 주변차량들(20)의 위치정보와 노변장치(30)로부터 획득한 도로 정보에 포함된 교차로의 위치정보에 근거하여 주변차량으로부터 교차로까지의 거리를 계산하고, 이때 산출된 값을 접근차량의 속도로 나누어 교차로 도달시간을 산출한다.
경로 계획부(130)는 차량(10) 및 접근차량들(20)의 교차로 도달시간이 산출되면, 각각의 교차로 도달시간을 비교하여 그 차이값을 계산하고, 차량(10) 과 주변차량들(20) 간 교차로 도달시간의 차이가 기 설정된 기준치 이하의 조건을 만족하는 경우, 차량(10)과 주변차량들(20) 간에 충돌상황을 예측하고 교차로를 우회하기 위한 경유지점을 탐색할 수 있다. 여기서, 경유지점은 상기 교차로에서 비보호 유턴 및 우회전 중 적어도 하나가 가능한 지점을 포함할 수 있다.
또한, 경로 계획부(130)는 차량 내에 탑재된 GPS 수신기(150)와 정밀지도 DB(160)를 통해 차량(10)이 현재 주행중인 차로정보를 획득하고, 상기 차로정보와 경로비용을 고려하여 차량(10)에 인접한 경유지점을 탐색하여 미리 설정된 목적지까지의 주행 가능한 대체경로를 설정할 수 있다. 여기서, 경로비용은 차량(10)의 현재위치에서 경유지점까지의 최단시간 또는 최소주행을 포함하는 개념일 수 있다.
이처럼, 본 발명의 자율주행 시스템(100)은 V2X 통신을 통해 인가되는 신호등의 신호 정보에 대한 오류를 자체적으로 판단하고, 교차로를 우회하기 위한 경유지점을 탐색하여 대체경로를 생성하므로, 교차로 통과로 인해 야기될 주변차량과의 충돌사고를 미연에 방지할 수 있고, 이로 인하여 차량의 안정성 내지 신뢰성이 향상될 수 있다.
한편, 경로 계획부(130)는 V2V 인터페이스(미도시)를 통해 획득하는 주변차량들(20)의 주행정보에 기반하여 차량(10)이 상기 탐색된 경유지점으로 이동 가능한지 여부를 판단하고, 만일 이동이 불가능하다고 판단되면 미리 설정된 목적지를 안전지대로 변경하여 비상경로를 생성할 수 있다. 여기서, 주변차량들(20)의 주행정보는 차량(10)에 탑재된 이미지 센서(미도시) 및/또는 거리 센서(미도시)를 통해 획득할 수도 있다.
출력부(140)는 시각 정보, 청각 정보 및/또는 촉각 정보 등을 출력하는 것으로, 디스플레이, 음향출력모듈, 및/또는 햅틱 모듈 등을 포함할 수 있다.
예컨대, 출력부(140)는 신호오류 판단부(120)로부터 수신하는 오류 메시지를 음성 신호로 출력하고, 경로 계획부(130)를 통해 출력되는 대체경로 및/또는 비상경로를 정밀지도 상에 중첩하여 표시할 수 있다.
이하에서는, 도 7 내지 도 8을 참조하여 교차로에 설치된 신호등의 신호 오류를 판단하고, 그에 대응하여 대체경로를 생성하는 방법을 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 V2X 통신을 이용한 차량의 자율주행 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 일 실시 예에 따른 자율주행 방법은 교차로에 설치된 복수 개의 신호등에 대한 신호정보를 획득하는 단계(S710); 서로 교차하거나 대향하는 적어도 2개의 신호등에 대한 신호정보를 비교하는 단계(S720, S725); 상기 비교를 토대로 복수 개의 신호등 중 적어도 하나의 신호 오류를 판단하는 단계(S730); 및 상기 판단 결과에 따라 차량의 주행경로를 설정하는 단계(S740 내지 S770);을 포함할 수 있다.
S710 단계에서, 자율주행 시스템(100)은 V2X(Vehicle to X) 통신을 지원하는 통신 인터페이스를 통하여 노변장치(30)로부터 신호등 정보, 교차로 맵(도로 정보를 포함함), 및 교차로로 접근하는 주변차량(20)의 경로정보 등을 획득할 수 있다. 여기서, 신호등 정보는 교차로의 진입방향에 대응하는 신호등 ID와 종류(종형, 횡형, 3구, 4구 등), 및 신호등에 점등된 신호 상태(적색, 황색, 좌회전, 녹색 등) 등을 포함하며, 교차로 맵에는 도로의 위치정보, 형상정보, 진행방향정보, 교차로정보, 도로폭정보, 및 제한속도 정보 등의 도로 정보가 포함될 수 있다.
이후, 자율주행 시스템(100)은 S720 단계와 S725 단계를 순차적 또는 병렬적으로 수행하여 노변장치(30)로부터 획득한 복수 개의 신호등 중 서로 교차하거나 대향하는 신호등의 신호정보를 비교할 수 있다. 이를 위해, 자율주행 시스템(100)은 상기 획득한 신호등 ID와 그에 상응하는 신호 정보를 행(row)과 열(column)로 하는 신호등 DB(Database)를 구축할 수 있다.
그리고, S730 단계에서, 자율주행 시스템(100)은 상기 신호등 DB를 토대로 소정의 알고리즘에 따라 교차로에 설치된 복수 개의 신호등 중 적어도 하나의 신호 오류를 판단할 수 있다. 여기서, 신호 오류란 교차로로 진입하는 차량들 간에 통행우선권이 제대로 할당되지 아니하여 충돌 사고를 야기할 개연성이 높은 상태를 의미한다.
한편, 신호등의 신호 정보를 비교하고(S720, S725), 그에 따른 신호 오류를 판단하는(S730) 단계에 관한 구체적인 설명은 도 3 내지 도 6을 참조하여 이미 전술하였는 바, 이와 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이후, S730 단계의 판단 결과, 교차로에 설치된 복수 개의 신호등 전부에 대하여 신호 오류가 아닌 것으로 판정되면(S730의 NO 경로), 자율주행 시스템 (100)은 미리 설정된 주행경로를 유지하여 상기 교차로를 통과할 수 있다 (S740).
반면에, 교차로에 설치된 복수 개의 신호등 중 적어도 하나에 대하여 신호 오류인 것으로 판정되면(S730의 YES 경로), 자율주행 시스템(100)은 교차로로 접근하는 주변차량들에 대한 경로정보를 수신하고, 상기 경로정보를 토대로 차량과 주변차량들 간의 충돌 가능성을 분석하여 차량에 인접한 경유지점을 탐색할 수 있다(S750). 여기서, 경유지점은 상기 교차로에서 비보호 유턴 및 우회전 중 적어도 하나가 가능한 지점을 포함할 수 있다.
그리고, 자율주행 시스템(100)은 V2V 인터페이스(미도시)를 통해 주변차량들(20)의 주행정보를 획득하고, 상기 주행정보에 기반하여 차량(10)이 상기 탐색된 경유지점으로 이동 가능한지 여부를 판단할 수 있다(S755). 여기서, 주변차량들(20)의 주행정보는 차량(10)에 탑재된 이미지 센서(미도시) 및/또는 거리 센서(미도시)를 통해 획득할 수도 있다.
만일, 이동이 가능하다고 판단되면(S755의 YES 경로), 자율주행 시스템 (100)은 상기 경유지점을 경유하여 교차로를 우회하기 위한 대체경로를 생성할 수 있다(S760).
반면에, 이동이 불가능하다고 판단되면(S755의 NO 경로), S770 단계로 전환되며 이에 대하여는 도 8을 참조하여 이하에서 설명하기로 한다.
도 8은 도 7에 도시된 비상경로를 생성하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
우선, 자율주행 시스템(100)은 탐색된 경유지점으로 차량의 이동이 불가능하다고 판단되면(S755의 NO 경로), 목적지를 안전지대로 변경하고 비상경로를 생성할 수 있다(S771). 여기서, 안전지대란 도로교토법에서 규정하는 차량의 안전을 위해 안전표지나 인공구조물로 표시한 도로의 일 부분을 의미한다.
이후, 자율주행 시스템(100)은 주변차량들의 주행정보를 고려하여, 변경된 목적지(안전지대를 말한다)로 도달 가능한지 여부를 판단할 수 있다 (S772).
차량이 변경된 목적지로 도달할 수 없다고 판단되면(S772의 NO 경로), 생체신호 인식센서(미도시) 등을 이용하여 차량 내에 운전자가 탑승하였는지 여부를 검출한다(S773). 만일, 차량 내에 운전자가 검출되면(S773의 YES 경로), 차량 제어권을 운전자에게 이양한다(S774). 반대로, 차량 내에 운전자가 검출되지 아니하면(S773의 NO 경로), 차량을 갓길에 정차하고 비상등을 점등할 수 있다(S775).
상술한 실시예에 따른 V2X 통신을 이용한 차량의 자율주행 방법은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 포함될 수 있다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상술한 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
실시 예와 관련하여 전술한 바와 같이 몇 가지만을 기술하였지만, 이외에도 다양한 형태의 실시가 가능하다. 앞서 설명한 실시 예들의 기술적 내용들은 서로 양립할 수 없는 기술이 아닌 이상은 다양한 형태로 조합될 수 있으며, 이를 통해 새로운 실시 형태로 구현될 수도 있다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 통상의 기술자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (19)

  1. 교차로에 설치된 복수의 신호등에 대한 신호 정보를 획득하는 단계;
    상기 획득된 신호 정보 중 서로 교차하거나 대향하는 적어도 2개의 신호등에 대한 신호 정보를 비교하여 상기 복수의 신호등 중 적어도 하나의 신호 오류를 판단하는 단계; 및
    상기 판단 결과에 따라 자차의 주행경로를 재설정하는 단계;를 포함하는, V2X 통신을 이용한 차량의 자율주행 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 획득하는 단계는,
    V2X 통신을 통해 상기 자차 주변의 노변장치로부터 상기 신호 정보를 수신하는, V2X 통신을 이용한 차량의 자율주행 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 판단하는 단계는,
    상기 자차의 진행방향을 기준으로 서로 대향하는 복수의 신호등 중 적어도 하나가 녹색 신호 또는 좌회전 신호이고,
    상기 자차의 진행방향과 교차하는 방향으로 서로 대향하는 복수의 신호등 중 적어도 하나가 녹색 신호 또는 좌회전 신호이면, 신호 오류인 것으로 판단하는, V2X 통신을 이용한 차량의 자율주행 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 판단하는 단계는,
    상기 자차의 진행방향을 기준으로 서로 대향하는 복수의 신호등 중 어느 하나가 좌회전 신호이고, 나머지 하나가 녹색 신호이면, 신호 오류인 것으로 판단하는, V2X 통신을 이용한 차량의 자율주행 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 판단하는 단계는,
    상기 자차의 진행방향과 교차하는 방향으로 서로 대향하는 복수의 신호등 중 어느 하나가 좌회전 신호이고, 나머지 하나가 녹색 신호이면, 신호 오류인 것으로 판단하는, V2X 통신을 이용한 차량의 자율주행 방법.
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 재설정하는 단계는,
    상기 복수의 신호등 중 적어도 하나가 신호 오류인 것으로 판단되면, 상기 교차로로 접근하는 주변차량들에 대한 경로정보를 수신하는 단계; 및
    상기 수신된 주변차량들의 경로정보에 기초하여 차량과 주변차량들 간의 충돌 가능성을 분석하고 상기 교차로를 우회하기 위한 대체경로를 생성하는 단게;를 더 포함하는, V2X 통신을 이용한 차량의 자율주행 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 대체경로를 생성하는 단계는,
    상기 차량 내에 탑재된 GPS 수신기와 정밀지도 DB를 통해 상기 차량이 현재 주행 중인 차로정보를 획득하고, 상기 차로정보를 토대로 상기 차량에 인접한 경유지점을 탐색하여 미리 설정된 목적지까지 주행 가능한 경로를 재설정하는, V2X 통신을 이용한 차량의 자율주행 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 경유지점은,
    상기 교차로에서 비보호 유턴 및 우회전 중 적어도 하나가 가능한 지점을 포함하는, V2X 통신을 이용한 차량의 자율주행 방법.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 차량이 상기 탐색된 경유지점으로 이동이 불가한 경우, 상기 목적지를 안전지대로 변경하여 비상경로를 생성하는 단계;를 더 포함하는, V2X 통신을 이용한 차량의 자율주행 방법.
  10. 프로세서에 의해 실행되는 것을 통하여, 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 기재된 V2X 통신을 이용한 차량의 자율주행 방법을 실현하는 응용 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
  11. 교차로에 설치된 복수의 신호등에 대한 신호 정보를 획득하는 통신부;
    상기 획득된 신호 정보 중 서로 교차하거나 대향하는 적어도 2개의 신호등에 대한 신호 정보를 비교하여 상기 복수의 신호등 중 적어도 하나의 신호 오류를 판단하는 신호오류 판단부; 및
    상기 판단 결과에 따라 상기 차량의 주행경로를 재설정하는 경로 계획부;를 포함하는, V2X 통신을 이용한 차량의 자율주행 시스템.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 통신부는,
    V2X 통신을 통해 상기 차량 주변의 노변장치로부터 상기 신호 정보를 수신하는, V2X 통신을 이용한 차량의 자율주행 시스템.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 신호오류 판단부는,
    상기 차량의 진행방향을 기준으로 서로 대향하는 복수의 신호등 중 적어도 하나가 녹색 신호 또는 좌회전 신호이고,
    상기 차량의 진행방향과 교차하는 방향으로 서로 대향하는 복수의 신호등 중 적어도 하나가 녹색 신호 또는 좌회전 신호이면, 신호 오류인 것으로 판단하는, V2X 통신을 이용한 차량의 자율주행 시스템.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 신호오류 판단부는,
    상기 차량의 진행방향을 기준으로 서로 대향하는 복수의 신호등 중 어느 하나가 좌회전 신호이고, 나머지 하나가 녹색 신호이면, 신호 오류인 것으로 판단하는, V2X 통신을 이용한 차량의 자율주행 시스템.
  15. 제11 항에 있어서,
    상기 신호오류 판단부는,
    상기 차량의 진행방향과 교차하는 방향으로 서로 대향하는 복수의 신호등 중 어느 하나가 좌회전 신호이고, 나머지 하나가 녹색 신호이면, 신호 오류인 것으로 판단하는, V2X 통신을 이용한 차량의 자율주행 시스템.
  16. 제12 항에 있어서,
    상기 경로 계획부는,
    상기 복수의 신호등 중 적어도 하나가 신호 오류인 것으로 판단되면, 상기 V2X 통신을 통해 상기 교차로로 접근하는 주변차량들에 대한 경로정보를 수신하고,
    상기 주변차량들의 경로정보를 토대로 차량과 주변차량들 간의 충돌 가능성을 분석하여 상기 교차로를 우회하기 위한 대체경로를 생성하는, V2X 통신을 이용한 차량의 자율주행 시스템.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 경로 계획부는,
    상기 차량 내에 탑재된 GPS 수신기와 정밀지도 DB를 통해 상기 차량이 현재 주행 중인 차로정보를 획득하고, 상기 차로정보를 토대로 상기 차량에 인접한 경유지점을 탐색하여 미리 설정된 목적지까지 주행 가능한 경로를 재설정하는, V2X 통신을 이용한 차량의 자율주행 시스템.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 경유지점은,
    상기 교차로에서 비보호 유턴 및 우회전 중 적어도 하나가 가능한 지점을 포함하는, V2X 통신을 이용한 차량의 자율주행 시스템.
  19. 제17 항에 있어서,
    상기 경로 계획부는,
    상기 차량이 상기 탐색된 경유지점으로 이동이 불가한 경우, 상기 목적지를 안전지대로 변경하여 비상경로를 생성하는, V2X 통신을 이용한 차량의 자율주행 시스템.
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