의변화를구동하는스텝모터 ; 상기 2D 레이저스캐너와연결되어상기 2D 레이저스캐너및상기스텝모터를제어하고, 상기스캔된데이터를클러스터링하여전방물체의패턴데이터를형성하는상기차량내에설치된중앙처리장치를포함한다. 이와같이본발명은보다정밀한차량의전방물체패턴인식시스템및방법을제공하고, 고속

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준현 교
6 years ago
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1 (19) 대한민국특허청 (KR) (12) 공개특허공보 (A) (11) 공개번호 (43) 공개일자 2015년07월30일 (51) 국제특허분류 (Int. Cl.) G01S 17/93 ( ) (21) 출원번호 (22) 출원일자 2014 년 01 월 22 일 심사청구일자 전체청구항수 : 총 8 항 2014 년 01 월 22 일 (71) 출원인 계명대학교산학협력단 대구광역시달서구달구벌대로 1095 ( 신당동 ) (72) 발명자 이호승 대구북구구암서로 7, 302 동 706 호 ( 구암동, 칠곡 3 단지부영아파트 ) 권성경 대구광역시달서구달구벌대로 1095 계명대학교전자공학과 ( 뒷면에계속 ) (74) 대리인 김일환 (54) 발명의명칭 2D 레이저스캐너의상하스윙을이용한차량전방물체패턴인식시스템및그방법 (57) 요약 본발명은 2D 레이저스캐너의상하스윙을이용한차량전방물체패턴인식시스템및그방법에관한것으로, 차량외측에에설치되는적어도하나의 2D 레이저스캐너 ; 상기 2D 레이서스캐너의상하조사각을변화시키는기어구조 ; 상기기어구조에맞물리고, 상기 2D 레이저스캐너에장착되어, 상기 2D 레이저스캐너의상하조사각 ( 뒷면에계속 ) 대표도 - 도 1-1 -

2 의변화를구동하는스텝모터 ; 상기 2D 레이저스캐너와연결되어상기 2D 레이저스캐너및상기스텝모터를제어하고, 상기스캔된데이터를클러스터링하여전방물체의패턴데이터를형성하는상기차량내에설치된중앙처리장치를포함한다. 이와같이본발명은보다정밀한차량의전방물체패턴인식시스템및방법을제공하고, 고속주행, 도로상황 및주변상황에따른전방물체패턴인식의문제를개선할뿐만아니라, 신뢰도가높은차량의전방물체패턴 인식시스템및방법을제공한다. 또한차량자체의자세정보를추출하여데이터처리에사용함으로써, 패턴인 식신뢰도를향상시킬수있는시스템및방법을제공한다. (72) 발명자 윤진영 대구광역시달서구달구벌대로 1095 계명대학교지능형자동차대학원 이재천 대구달서구선원로 137, 105 동 707 호 ( 이곡동, 성서푸른마을아파트 ) 이발명을지원한국가연구개발사업 과제고유번호 B 부처명 산업통상자원부 연구관리전문기관 한국산업기술진흥원 연구사업명 지역혁신센터 (RIC) 조성사업 연구과제명 예측설계기반전자화자동차부품지역혁신센터 기여율 1/1 주관기관 계명대학교산학협력단 연구기간 ~

3 명세서청구범위청구항 1 차량외측에에설치되는적어도하나의 2D 레이저스캐너 ; 상기 2D 레이서스캐너의상하조사각을변화시키는기어구조 ; 상기기어구조에맞물리고, 상기 2D 레이저스캐너에장착되어, 상기 2D 레이저스캐너의상하조사각의변화를구동하는스텝모터 ; 상기 2D 레이저스캐너와연결되어상기 2D 레이저스캐너및상기스텝모터를제어하고, 상기스캔된데이터를클러스터링하여전방물체의패턴데이터를형성하는상기차량내에설치된중앙처리장치를포함하는것을특징으로하는 2D 레이저스캐너의상하스윙을이용한차량전방물체패턴인식시스템. 청구항 2 제1항에있어서, 상기상하조사각을 0 내지 5 사이에서변화시키는것을특징으로하는 2D 레이저스캐너의상하스윙을이용한차량전방물체패턴인식시스템. 청구항 3 제1항또는제2항에있어서, 상기 2D 레이저스캐너가차량의전면과차량의루프패널에설치되는것을특징으로하는 2D 레이저스캐너의상하스윙을이용한차량전방물체패턴인식시스템. 청구항 4 제1항의차량전방물체패턴인식시스템을이용하는패턴인식방법에있어서, (a) 상기스텝모터를구동하여상기 2D 레이저스캐너의상하조사각을변화시키며레이저스캔하는단계 ; (b) 상기중앙처리장치에서스캔된데이터를추출하여, 데이터클러스터링하는단계 ; (c) 상기중앙처리장치에서클러스터링된데이터를통해패턴의좌우폭을결정하고, 전방물체와의거리를산출하는단계 ; (d) 상기좌우폭및거리데이터를통해패턴을정렬하여전방물체패턴을형성하여인식하는단계를포함하는것을특징으로하는 2D 레이저스캐너의상하스윙을이용한차량전방물체패턴인식방법. 청구항 5 제4항에있어서, 상기 (a) 단계에서, 상기조사각을 0 내지 5 사이에서변화시키는것을특징으로하는 2D 레이저스캐너의상하스윙을이용한차량전방물체패턴인식방법

4 청구항 6 제4항에있어서, 상기 (d) 단계는, 상기클러스터링된데이터, 좌우폭및거리데이터를통해배열정렬에의해정렬하는단계 ; 상기정렬된데이터패턴을역정렬한후 2로나누어대칭을이루도록하여상기거리순으로배열하는단계를포함하는것을특징으로하는 2D 레이저스캐너의상하스윙을이용한차량전방물체패턴인식방법. 청구항 7 제4항내지제6항중어느한항에있어서, 상기 (a) 단계는, 상기 2D 레이저가스캔할때의상기상하조사각데이터를추출하는단계를포함하는것을특징으로하는 2D 레이저스캐너의상하스윙을이용한차량전방물체패턴인식방법. 청구항 8 제4항내지제6항중어느한항에있어서, 가속도센서또는기울기센서를이용하여상기차량의피치 (Pitch), 롤 (Roll) 및요 (Yaw) 값을추출하여상기차량의자세에따른상기스캔데이터를보정하는단계를더포함하는것을특징으로하는 2D 레이저스캐너의상하스윙을이용한차량전방물체패턴인식방법. 발명의설명 [0001] 기술분야본발명은무인자율주행을위한차량의전방물체패턴인식시스템및그방법에관한것으로, 보다상세하게는 2D 레이저스캐너의상하조사각조사각스윙을이용한차량전방물체패턴인식시스템및그방법에관한것이다. [0002] [0003] [0004] [0005] 배경기술교통약자를예로들면시각장애인혹은하반신마비를가진사람은자동차를이용하여먼거리까지이동하는것에상당한어려움을겪고있다. 또한현재대중교통에교통약자를위한버스알림음, 횡단보도알림음등의시스템을도입하고상용화하였지만여전히그들이사용하기에는불편하고어려운것이사실이다. 같은지역이아닌다른지역으로이동하기위해서는교통약자들은수많은난관을헤쳐나가야한다. 하지만무인자율주행자동차가개발되어교통약자들이이용한다면그들또한일반인과다름없이다른지역으로이동을하고, 더욱편리하게생활을할수있을것이다. 최근무인자율주행자동차에대해세계적으로개발과관심이뜨겁다. 무인자율주행자동차는과거에는소설이었지만현재에는거의상용화단계에다다르고있다. 구글에서만든 Self-Driving Car가공개되고시험중인상황에서미국뿐아니라일본도요타에서도무인자율주행자동차의개발에박차를가했다. 국내에서도산업통상자원부와현대기아자동차등에서무인자율주행자동차의개발과공모를지속적으로하고있다. 무인자율주행차량에서의장애물인식시스템은사람의눈과같은역할을대신하는센서를다양하게사용하여, 차량의주행을안전하게하기위한필수적인요소이다. 이는차량이주행중주위에존재하는여러장애물등을인식하고, 장애물을회피하도록장애물관련정보를제공하는역할을한다. 또한무인자율주행차량이안전하게주행하기위해서는차량주위에존재하는다른사물과의거리를획득할수 - 4 -

5 있는거리측정센서가필요하다. 이거리측정센서는차량이다양한환경을주행하기때문에차량외부에장착 되어야하고충격에강하고, 조도에대한영향이적고, 방수가되며측정속도도빨라야한다. 이러한요건을 고려하여적합하다고생각하여 SICK 社의 LMS511 pro 모델을사용하였다. [0006] [0007] [0008] [0009] [0010] [0011] [0012] 2004년, 2005년, 2007년총 3번에걸쳐미국국방성최고위연구기관인국방고등기획국 (Defence Advanced Research Project Agency, DARPA) 의후원아래무인자동차경주대회가열렸다. 2004년대회에서는완주한차량이없었다. 2005년대회에서는 23대무인자동차들중 5개의팀만이완주를하였다. 그리고 2007년대회에서는 Urban Challenge로써폐쇄된캘리포니아빅터빌소재의조지공군기지에서열렸으며, 경기코스는도심구간 96Km를 6시간이내에모든교통규칙을준수하는것과장애물, 합류하는자동차속에서안전하게운행하는것이었다. 우승은 Carnegie Mellon 대학팀으로써무인자율주행시스템의빠른데이터처리와시스템오류발생에대비한 분산제어시스템 을구성하였다. 또한구글은 2010년 9월도요타프리우스를개조해만든차량 7대를가지고실제도로에서시험주행을하여총 14만마일 (224,000Km) 를주행하는데성공했다. 그리고현재는혼잡한도시, 고속도로, 산간도로등다양한도로주행테스트중에있다. 2011년에시각장애인을태운무인자동차프리우스주행동영상을처음으로공개하기도하였다. 주요기술로는 Lidar, 비디오카메라, 정밀측위장치, 레이더등의센서가탑재되어구글의스트릿뷰기술과의결합등이있다. GM은 EN-V를 2011년 1월 6일라스베가스에서개최된국제전자제품박람회 CES 2011에서처음선보였으며, 통신네트워크를장착해자율주행기능을갖춘네트워크전기차를공개했다. EN-V의개념은차량이스스로주차하고, 자동으로목적지까지주행하는등의서비스가가능한미래형개인화차량이다. 주요기술로는차체외부에장착된 15개센서를통해주변상황을인지하여주행, GPS와거리감지센서, VtoV Communications( 차량간거리통신 ) 기술이있다. 폭스바겐의무인자동차셸리는 2009년형아우디 TTS를기반으로스탠포드대학과함께미국록키산맥을무인으로오르는시연을실시하였다. 특시산길을달리는무인차량으로는유일하며, 산학협동으로수행되는과제의규모가매우크다. 오프로드코너에서드리프트주행을하도록설계가되어있다. 주요기술로는고정밀 GPS나차체제어장치의관성센서기술, Drive-by-wire 기술이있다. BMW는 2007년인간이한번차로길을달려주면최첨단 GPS 시스템으로그길을기억하는무인운전시스템을개발했다. 현재 5000km의주행테스트를마친상태로 BMW 5시리즈에프로토타입이탑재되어테스트가진행중이다. 주요기술로는고정밀 GPS 시스템, 좌우감지레이더센서, 전후방감지비디오카메라, 차량제어기술등이있다. 이외에도도요타, 아우디, 메르세데스벤츠등이무인자동차연구에뛰어들어자동주차시스템, 교통신호에반응해스스로출발하고멈추는시스템등을기발하고있다. [0013] [0014] [0015] [0016] [0017] 국내의민간분야에서는 1992년 11월 11일고려대학교산업공학과한민홍교수가국내첫무인자동차를개발했다. 무인자동차 KARV-1호 는군용지프에컴퓨터와카메라가각각 2대, 초음파센서 2대, 적외선센서 1대와모터를장착해구성됐으며, 장애물이나타나면속도를줄이고경적소리를낸뒤장애물이없어지면다시출발한다. 2010년 11월현대 기아차남양연구소에서무인자율주행자동차경진대회가개최되었다. 대회미션은총 9 개로정지차량회피, 제한속도준수, 횡단보도앞정지, 협로 / 터널통과등이있었다. 완성된자율주행자동차를가지고, 실제로대학생들이아이디어를내무인자율주행자동차를제작하는방식을도입했다. 지난 2012년 9월제 2회현대 기아차무인자율주행자동차경진대회에서또한가변차선신호등인지, 돌발이동장애물인지 / 정차, 서행차량추월등총 9개의미션을가지고개최되었다. 1위는한양대, 2위는충북대, 3 위는계명대가차지하였다. 또한국제무인태양광자동차경주대회가 2012년 10월 20일, 21일양일에걸쳐개최되었으며, 교통안전공단자동차성능연구소내주행시험장에서경기가치러졌다. 2013년은산업통상자원부주최의무인자율주행자동차경진대회가영암 F1 경기장에서 10월에개최되었으며, 2014년에는현대 기아차무인자율주행자동차경진대회가개최된다. 이처럼매년무인자율주행자동차경 - 5 -

6 진대회가열리고, 자율주행자동차에대한관심과지원의폭이국내에서도넓어지고추세다. [0018] [0019] [0020] 무인자율주행자동차는첨단기술이적용된차량으로써가장먼저안전성이핵심이되어야한다. 차량이주행중갑작스러운장애물이나타나거나, 선행차량이갑작스레정차를하는등여러돌발상황에대처가가능해야한다. 무인자율주행자동차의시스템중센서를이용하여주변상황을빠르게인식하고, 안전하게대처하는것이무인자율주행자동차의연구중가장중점이라고할수있다. 주변의상황을인식하려면사람의눈의역할을해줄센서가필요하다. 하지만카메라와같은비전센서만을사용할경우빛의조도와기상에민감하고, 장애물을식별하기어려운단점이있다. 그에비해레이저스캐너는거리와각도를사용하여장애물의위치를알수있고, 낮과밤의차이가거의없는것이장점이다. 그러나레이저스캐너데이터는비전센서와는다르게사람의눈으로바로보고판단을하기에어려움이있다. 선행기술문헌 [0021] 특허문헌 ( 특허문헌 0001) 대한민국등록특허제 호 ( 등록일 : 2010 년 04 월 16 일 ) 발명의내용 [0022] 해결하려는과제상술한문제를해결하고자하는본발명의과제는레이저스캐너의상하스윙또는흔듦 (shaking) 을이용하여주행시장애물을인식하는방법을제안하고자한다. 또한, 레이저스캐너의스캔데이터를이용하여장애물인식을하고, 그장애물이무엇인지대략적인판단을통하여무인자율주행자동차의장애물인식신뢰성을확보하고자한다. [0023] [0024] 과제의해결수단상술한과제를해결하는본발명의제1 특징은 2D 레이저스캐너의상하스윙을이용한차량전방물체패턴인식시스템으로서, 차량외측에에설치되는적어도하나의 2D 레이저스캐너 ; 상기 2D 레이서스캐너의상하조사각을변화시키는기어구조 ; 상기기어구조에맞물리고, 상기 2D 레이저스캐너에장착되어, 상기 2D 레이저스캐너의상하조사각의변화를구동하는스텝모터 ; 상기 2D 레이저스캐너와연결되어상기 2D 레이저스캐너및상기스텝모터를제어하고, 상기스캔된데이터를클러스터링하여전방물체의패턴데이터를형성하는상기차량내에설치된중앙처리장치를포함한다. 여기서, 상기상하조사각을 0 내지 5 사이에서변화시키는것이바람직하고, 상기 2D 레이저스캐너가차량의전면과차량의루프패널에설치되는것이바람직하다. [0025] [0026] [0027] 그리고, 본발명의제2 특징은 2D 레이저스캐너의상하스윙을이용한차량전방물체패턴인식방법으로, 상기차량전방물체패턴인식시스템을이용하는패턴인식방법에있어서, (a) 상기스텝모터를구동하여상기 2D 레이저스캐너의상하조사각을변화시키며레이저스캔하는단계 ; (b) 상기중앙처리장치에서스캔된데이터를추출하여, 데이터클러스터링하는단계 ; (c) 상기중앙처리장치에서클러스터링된데이터를통해패턴의좌우폭을결정하고, 전방물체와의거리를산출하는단계 ; (d) 상기좌우폭및거리데이터를통해패턴을정렬하여전방물체패턴을형성하여인식하는단계를포함한다. 여기서, 상기 (a) 단계에서, 상기조사각을 0 내지 5 사이에서변화시키는것이바람직하고, 상기 (d) 단계는, 상기클러스터링된데이터, 좌우폭및거리데이터를통해배열정렬에의해정렬하는단계 ; 상기정렬된데이터패턴을역정렬한후 2로나누어대칭을이루도록하여상기거리순으로배열하는단계를포함하는것이바람직하다. 더하여, 바람직하게는상기 (a) 단계는, 상기 2D 레이저가스캔할때의상기상하조사각데이터를추출하는단계를포함하는것일수있고, 가속도센서또는기울기센서를이용하여상기차량의피치 (Pitch), 롤 (Roll) 및요 (Yaw) 값을추출하여상기차량의자세에따른상기스캔데이터를보정하는단계를더포함하는것일수있 - 6 -

7 다. [0028] 발명의효과이와같이본발명은보다정밀한차량의전방물체패턴인식시스템및방법을제공하고, 고속주행, 도로상황및주변상황에따른전방물체패턴인식의문제를개선할뿐만아니라, 신뢰도가높은차량의전방물체패턴인식시스템및방법을제공한다. 또한차량자체의자세정보를추출하여데이터처리에사용함으로써, 패턴인식신뢰도를향상시킬수있는시스템및방법을제공한다. [0029] 도면의간단한설명 도 1 은본발명의실시예에따른 2D 레이저스캐너의상하스윙을이용한차량전방물체패턴인식시스템의 구성을나타낸도면이고, 도 2는본발명의실시예에따른 2D 레이저스캐너의상하스윙을이용한차량전방물체패턴인식시스템이설치된차량의사진이고, 도 3은본발명의실시예에따른 2D 레이저스캐너의상하스윙을이용한차량전방물체패턴인식시스템의스캐너설치구성을나타내고, 도 4는본발명의또다른실시예에따른 2D 레이저스캐너의상하스윙을이용한차량전방물체패턴인식방법의흐름을나타낸도면이고, 도 5는본발명의실시예에따른 2D 레이저스캐너의상하스윙을이용한차량전방물체패턴인식방법에 LMS 데이터입력과출력의그래프이고, 도 6은본발명의또다른실시예에따른 2D 레이저스캐너의상하스윙을이용한차량전방물체패턴인식방법을통해스캔데이터클러스터링을나타낸그래프이고, 도 7은본발명의실시예에따른 2D 레이저스캐너의상하스윙을이용한차량전방물체패턴인식방법에서전방물체로서표지판에대하여 1ms 동안클러스터링된데이터패턴의나타낸그래프이고, 도 8은레이저스캐너의삼각스캐닝영역을나타낸모식도이고, 도 9은도 8에데이터를 Lab VIEW 1D 배열정렬에의해정렬시킨결과를나타낸패턴그래프이고, 도 10은본발명의실시예에따른 2D 레이저스캐너의상하스윙을이용한차량전방물체패턴인식방법의결과 ( 도 10의 (a)) 와전방물체로서교통표지판을나타낸사진이다.( 도 10의 (b)) [0030] [0031] [0032] 발명을실시하기위한구체적인내용본발명의이점및특징, 그리고그것을달성하는방법은첨부되는도면과함께상세하게후술되어있는실시예들을통해설명될것이다. 그러나본발명은여기에서설명되는실시예들에한정되지않고다른형태로구체화될수도있다. 단지, 본실시예들은본발명이속하는기술분야에서통상의지식을가진자에게본발명의기술적사상을용이하게실시할수있을정도로상세히설명하기위하여제공되는것이다. 도면들에있어서, 본발명의실시예들은도시된특정형태로제한되는것이아니며명확성을기하기위하여과장된것이다. 또한명세서전체에걸쳐서동일한참조번호로표시된부분들은동일한구성요소를나타낸다. 본명세서에서 " 및 / 또는 " 이란표현은전후에나열된구성요소들중적어도하나를포함하는의미로사용된다. 또한, 단수형은문구에서특별히언급하지않는한복수형도포함한다. 또한, 명세서에서사용되는 " 포함한다 " 또는 " 포함하는 " 으로언급된구성요소, 단계, 동작및소자는하나이상의다른구성요소, 단계, 동작, 소자및장치의존재또는추가를의미한다. [0033] [0034] 이하에서본발명의바람직한실시예를도면을참조하여상세히설명하기로한다. 도 1은본발명의실시예에따른 2D 레이저스캐너의상하스윙을이용한차량전방물체패턴인식시스템의구성을나타낸도면이다. 도 1에나타낸바와같이, 본발명의실시예에따른차량 (10) 전방물체패턴인식시스템은, 차량 (10) 의루프패널상부에설치된 2D 레이저스캐너 (100); 상기 2D 레이서스캐너의상하조사각을 - 7 -

8 변화시키는기어구조 (150); 상기기어구조 (150) 에맞물리고, 상기 2D 레이저스캐너 (100) 에장착되어, 상기 2D 레이저스캐너 (100) 의상하조사각의변화를구동하는스텝모터 (200); 및상기 2D 레이저스캐너 (100) 와연결되어상기 2D 레이저스캐너 (100) 및상기스텝모터 (200) 를제어하고, 상기스캔된데이터를클러스터링하여전방물체의패턴데이터를형성하는상기차량 (10) 내에설치된중앙처리장치 (300) 를포함하여구성된다. [0035] [0036] [0037] [0038] 이와같이본발명은, 상하조사각을변화시키는 (shaking) 레이저스캐너 (100) 를이용하여주행시장애물을인식하는방법을제안하고자한다. 차량 (10) 전면및 / 또는루프패널에설치된레이저스캐너 (100) 를이용하여장애물인식을하고, 그장애물이무엇인지대략적인판단을통하여무인자율주행자동차의장애물인식신뢰성을확보할수있는차량 (10) 의전방물체패턴인식시스템을제안한다. 도 1에나타낸바와같이, 본발명의실시예에따른차량 (10) 의전방물체패턴인식시스템에서사용되는레이저스캐너 (100) 는 SICK 社의 LMS511 Pro를사용하였고, 이레이저스캐너 (100) 는 -5 ~ 185 사이의장애물을측정할수있으며, 설정에따라 0.167, 0.25, 0.333, 0.5, 0.667, 1 의분해능을가진다. 분해능이낮으면더욱빠르게스캔이가능하다. 여기서는 의분해능을가지고, 최대 80m의거리를측정한다. 또한주파수설정이가능하다. 본연구에서는분해능 0.167, 주파수 25Hz로스캔시간은 40ms이다. 2D 스캐너로사용된 LMS511 Pro는거리측정센서이다. 센서거리측정방법은특정방향으로주사한레이저광이반사되어들어오는시간을측정하여대상물체까지의거리를계산하는 TOF(Time of Flight) 방식을사용하였다. 레이저스캐너 (100) 로물체의패턴을인식하기위해서는물체의형태를알아야한다. 2D 레이저스캐너 (100) 는 2D 평면을읽기때문에물체의형태를정확하게알아낼수없다. 그러므로, 본발명의실시예에서사용되는 2D 레이저스캐너 (100) 는상하로흔드는 (shaking) 방법을사용하여서물체의형태를인식하는시스템을제안한다. 즉, 상하로레이저스캐너 (100) 의조사각을변화시키면서스캔하도록장치를구성하여차량 (10) 에설치된다. [0039] 도 2는본발명의실시예에따른 2D 레이저스캐너 (100) 의상하스윙을이용한차량 (10) 전방물체패턴인식시스템이설치된차량 (10) 의사진이다. 도 2에나타낸바와같이, 레이저스캐너 (100) 를차량 (10) 의상단에부착한다. 부착된높이는 1.52m이다. 상단에부착된레이저스캐너 (100) 는하나의예로서표지판의패턴인식을위해사용한다. 표지판의패턴을읽기위해레이저스캐너 (100) 는최저각도를 0 로설정하고최대각도를 3 로설정하여흔들면서조사각도를변화시키면서스캔하게된다. [0040] [0041] [0042] 도 3은본발명의실시예에따른 2D 레이저스캐너 (100) 의상하스윙을이용한차량 (10) 전방물체패턴인식시스템의스캐너설치구성을나타낸다. 도 3에나타낸바와같이, 레이저스캐너 (100) 의뒤쪽에스텝모터 (200) 와기어를설치하고 ATMEL 社의 ATmega128을이용하여스텝모터 (200) 를제어하였다. 스텝모터 (200) 의 Pulse는 1200Hz로주었다. 스텝모터 (200) 가 180 움직였을때레이저스캐너 (100) 는최대각도인 3 가되고모터가 360 움직이면레이저스캐너 (100) 는최저각도인 0 가된다. 본발명의실시예에설정한 2D 레이저스캐너 (100) 의상하조사각의범위는도 2 및도 3의예에서와같이, 0 내지 3 로설정하였지만, 필요에따라조사각의최대범위를확장하거나축소할수있음은물론이다. 그리고, 도 1에나타낸바와본발명의실시예에따른차량 (10) 의전방물체패턴인식시스템은레이저스캐너 (100) 와함께, 레이저스캔된데이터를처리하는중앙처리장치 (300) 가차량 (10) 내부에설치된다. 중앙처리장치 (300) 는차량 (10) 내부에설치되는컴퓨터로 MCU로구성되어, 상기스캐너, 스텝모터 (200) 를통합적으로제어가가능하고, 스캔된데이터를통해패턴인식하는연산또는처리를수행하는프로세서장치이다. [0043] 도 4는본발명의또다른실시예에따른 2D 레이저스캐너 (100) 의상하스윙을이용한차량 (10) 전방물체패턴인식방법의흐름을나타낸도면이다. 도 4에나타낸바와같이, 본발명의실시예에따른차량 (10) 전방물체패턴인식방법은, 상기차량 (10) 전방물체패턴인식시스템을이용하는패턴인식방법에있어서, (a) 상기스텝모터 (200) 를구동하여상기 2D 레이저스캐너 (100) 의상하조사각을변화시키며레이저스캔하는단계 (S100); (b) 상기중앙처리장치 (300) 에서스캔된데이터를추출하여, 데이터클러스터링하는단계 (S200); (c) 상기중앙처리장치 (300) 에서클러스터링된데이터를통해패턴의좌우폭을결정하고, 전방물체와의거리를산출하는단계 ;(S300) 및 (d) 상기좌우폭및거리데이터를통해패턴을정렬하여전방물체패턴을형성하여인 - 8 -

식하는단계 (S400) 를포함하여구성된다. [0044] 도 4에나타낸바와같이, (a) 단계에서차량 (10) 외측에설치된 2D 레이저스캐너 (100) 는단순히좌우로특정각이내에서데이터를스캔하는것이아니라, 스캐너의상하조사각을변화시키면서 (shaking), 좌우로스캔하여스캔데이터를획득하게된다.

9 식하는단계 (S400) 를포함하여구성된다. [0044] 도 4에나타낸바와같이, (a) 단계에서차량 (10) 외측에설치된 2D 레이저스캐너 (100) 는단순히좌우로특정각이내에서데이터를스캔하는것이아니라, 스캐너의상하조사각을변화시키면서 (shaking), 좌우로스캔하여스캔데이터를획득하게된다. 상술한바와같이, 상하조사각을변화시키면서스캔하는것은차량 (10) 전방에있는물체의패턴을보다정확하고입체적으로인식하기위한방법이고, 상하조사각의변화에따른각패턴들을클러스터링하여이를재배열또는정렬하여정밀한전방물체의패턴을인식할수있게된다. [0045] [0046] 그리고, 본발명의실시예에서레이저스캐너 (100) 가읽은데이터는 Hexa ASCII의 Raw Data 이므로 National Instrument 社의 LabVIEW를이용하여사용가능하도록해석한다. 도 5는본발명의실시예에따른 2D 레이저스캐너 (100) 의상하스윙을이용한차량 (10) 전방물체패턴인식방법에 LMS 데이터입력과출력의그래프이다. 도 5의 (a) 는 LMS 데이터입력 (input) 을나타내고, 도 5의 (b) 는 LMS 데이터출력 (output) 을나타낸다. 도 5의 (a) 에나타낸바와같이, 16진수로변환된레이저스캐너 (100) 데이터를이용하여도 5의 (b) 의출력해낼수있다. 레이저스캐너 (100) 는평면으로스캔을해서거리를알아내기때문에그래프에서점으로표시가된다. 효율적으로데이터를처리하기위하여레이저스캐너 (100) 기준으로데이터를검사할영역을지정하였다. 이는레이저스캐너 (100) 가설치되어있는차량 (10) 을기준으로좌 우 7m를검출범위로설정하였다. [0047] [0048] [0049] (b) 단계는, 2D 레이저스캐너 (100) 에의해추출된스캔데이터를데이터클러스터링하는단계이다. 물체를인식하기위해서는 LabVIEW 상의그래프에출력된점들을하나의덩어리로인식해야할필요가있다. 레이저스캐너 (100) 의데이터를 LabVIEW로출력하면하나의덩어리가아닌각각의점들로출력되기때문에이를덩어리로인식하여같은물체임을지정해야한다. 각포인터를하나의덩어리로뭉치는것은클러스터링이라고한다. 데이터클러스터링은레이저스캐너 (100) 데이터를배열로받아서가장첫번째데이터와그다음순서의데이터를비교하여거리가 1.5m이상떨어져있으면다른덩어리로, 1.5m 미만이면같은덩어리로묶는방식을사용했다. 그리고덩어리의가장처음부분과가장마지막부분을시작점과끝점으로하였다. 또한덩어리의가장오른쪽점, 가장왼쪽점, 가장가까운점과가장먼점을추출하고이점들을시작점과끝점과함께클러스터링하여덩어리의꼭짓점을생성하였다. 도 6은본발명의또다른실시예에따른 2D 레이저스캐너 (100) 의상하스윙을이용한차량 (10) 전방물체패턴인식방법을통해스캔데이터클러스터링을나타낸그래프이다. 또한, 본발명의실시예에서는같은물체중에서도각도에의해측정이잘되지않는부분때문에다른물체로측정되는경우가있기때문에클러스터링을한번더하여신뢰도를높였다. [0050] 그리고, 본발명의실시예에서는상하로조사각을변화시키며 (shaking) 레이저스캐너 (100) 가데이터를읽고클러스터링작업을수행한다. 클러스터링을한데이터의 x축좌 우끝점을구하여폭을구한다. 이때레이저스캐너 (100) 가상하조사각을변화시키기때문에표지판의각부분의폭을구할수있다. 도 7은본발명의실시예에따른 2D 레이저스캐너 (100) 의상하스윙을이용한차량 (10) 전방물체패턴인식방법에서전방물체로서표지판에대하여 1ms 동안클러스터링된데이터패턴의나타낸그래프이다. 상술한바와같이구해진폭을그래프에출력하면도 7의좌측과같이나타나고, 도 7의우측은거리정보를출력한것이다. [0051] 도 8 은레이저스캐너 (100) 의삼각스캐닝영역을나타낸모식도이고, 도 9 은도 8 에데이터를 Lab VIEW 1D 배 열정렬에의해정렬시킨결과를나타낸패턴그래프이다. [0052] 도 8 에나타낸바와같이, 최저각도 0 일경우거리는 x 가되고, 최대각도 3 일경우거리는 에 의해구할수있다. 스윙하는각도가 3 이기때문에 r 이 x 보다큰것을알수있다. 그리고도 9 에나타낸 바와같이, 좌측에있는데이터는폭을나타내고이를역정렬후 2 로나누어대칭을이루게하고, 거리순으로 배열을시킨다. [0053] 도 10 은본발명의실시예에따른 2D 레이저스캐너 (100) 의상하스윙을이용한차량 (10) 전방물체패턴인식 - 9 -

10 방법의결과 ( 도 10 의 (a)) 와전방물체로서교통표지판을나타낸사진이다.( 도 10 의 (b)) [0054] [0055] [0056] 도 10의 (a) 에나타낸바와같이, 거리데이터와폭데이터의정렬을마친후 x는폭, y는거리정보를이용하여출력한모습을나타내고, 이는삼각형의모양을보여준다. 그리고, 도 10에나타낸바와같이, 본발명의실시예를적용하여교차로표지판을스캔한결과가완전한삼각형의형태는아니지만삼각형과유사한패턴이구해지는것을알수있다. 그리고, 차량 (10) 이움직이고속도가빠른경우 1초전최저각도의거리가 1초후최대각도의거리보다길어지기때문에패턴의모양이정지한상황에서측정한것과는다르게나타날수도있고, 또한차량 (10) 이지그재그로주행을하거나오르막, 내리막의경우는표지판의형태가패턴에완전히다나타나지않을수있다. 요철도로의경우에는패턴의모양에왜곡이심할수있기때문에, 본발명의실시예에서는레이저스캐너 (100) 가스캔할때의각도도함께산출하여적용함으로써, 스캔한데이터와각도가함께있다면각도순서에따라스캔한데이터를배열하면좀더신뢰도높은패턴을얻을수있다. [0057] [0058] [0059] [0060] [0061] [0062] [0063] 이와같이본발명은다음과같은결론을얻을수있다. 1) 레이저스캐너 (100) 를 1.52m 높이에서 0 ~3 스윙하며물체의패턴을검출하였다. 직선구간에서는차량 (10) 속도에따른패턴의변화가크지않은것을확인할수있었다. 2) 저속으로직선구간을주행할때에는패턴과대상의형상이거의유사하다는것을확인할수있었다. 3) 고속으로지그재그주행을할때에는패턴과대상의형상이다른상황이발생하였고이에대한대안으로레이저스캐너 (100) 의추가, 레이저스캐너 (100) 스윙각도측정, 다른센서의추가등의방법이바람직하다. 4) 2D 레이저스캐너 (100) 의감지방향이고정되어있다면자율주행시오르막, 내리막등도로환경에따라물체의감지가늦어지는단점이있으나, 레이저스캐너 (100) 를스윙하여조사각도를다르게함으로써이를개선할수있다. 5) 패턴의신뢰도를높이기위해서는 2D 레이저스캐너 (100) 가데이터를읽을때의각도정보나순서를정할수있는기준정보가필요하다. 이기준정보를바탕으로데이터를정렬하면신뢰도가높은패턴을얻을수있다. 6) 도로의상황에따라패턴의모양의일그러짐이발생할확률이높다. 이를해결하기위해서차량 (10) 의 Pitch, Roll, Yaw 값을받아데이터처리에이용하면신뢰도를향상시킬수있다. [0064] 이상의설명에서본발명은특정의실시예와관련하여도시및설명하였지만, 특허청구범위에의해나타난발 명의사상및영역으로부터벗어나지않는한도내에서다양한개조및변화가가능하다는것을당업계에서 통상의지식을가진자라면누구나쉽게알수있을것이다. [0065] 부호의설명 10: 차량, 100: 2D 레이저스캐너, 150: 기어구조, 200: 스텝모터, 300: 중앙처리장치

11 도면 도면 1 도면

12 도면 3 도면

13 도면 5 도면 6 도면 7 도면

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장비안내서(2015)표지

장비안내서(2015)표지 산업통상자원부 지역혁신센터(RIC) 조성사업 자동차 및 선박 요소부품 컨소시엄 예측설계기반 전자화자동차부품 지역혁신센터 URL http://camp.kmu.ac.kr E-mail camp@kmu.ac.kr 장비안내서 자동차의장 및 편의부품 지역혁신센터 URL http://blog.naver.com/ampric E-mail ampric@kongju.ac.kr