전방차량의 횡방향 거리 결정 방법 및 이를 이용한 헤드 업 디스플레이 장치{METHOD FOR DETERMINING LATERAL DISTANCE OF FORWARD VEHICLE AND HEAD UP DISPLAY SYSTEM USING THE SAME}
본 발명은 헤드 업 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전방차량의 횡방향 거리 결정 방법 및 이를 이용한 헤드 업 디스플레이 장치에 관한 것이다.
일반적으로 헤드 업 디스플레이 장치(head up display; HUD)는 항공기에 장착되어 비행시에 조종사에게 비행 정보를 제공하기 위하여 개발되었으며, 현재에는 차량의 운전자에게도 운행 정보를 보다 편리하게 알려주기 위하여 적용되고 있다. 헤드 업 디스플레이 장치는 차량의 속도, 연료량, 내비게이션 등의 정보나 후방 감시 카메라의 영상 등의 영상 정보를 렌즈에 의해 확대한 상태로 거울을 이용하여 계기판 등이 아닌 전면 유리창에 투사시켜, 운전자는 전방을 주시하면서도 정보를 쉽게 인식할 수 있다. 곡선 도로를 주행할 경우 자차와 전방차량의 거리가 멀수록 전방차량이 횡방향으로 이동하는 것으로 운전자에게 보여진다. 종래의 증강현실을 구현하는 헤드 업 디스플레이 장치는 전방 차량의 위치와 내비게이션 정보를 제공하기 위하여 맵 매칭(map matching) 방법을 사용하고 있다. 그러나, GPS(Global Positioning System)는 일반적으로 수m ~ 수십m의 오차를 가지고 있고, 기지국과의 거리에 따라서 오차가 누적되어 차로를 정확하게 인식하는데 한계가 있다. 즉, 종래 기술은 도로의 중앙선 좌표를 차량의 현재 위치로 판단하고, 주행 중인 차량이 어떤 차로에 위치하는지를 판단할 수 없다. 따라서, 도로의 중앙선 좌표를 기준으로는 전방차량의 실제 위치와 출력되는 그래픽 사이의 횡방향 오차를 보정하기 어려운 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전방차량의 횡방향 거리를 보다 정확히 결정하여 전방차량의 위치를 보다 정확히 그래픽으로 출력할 수 있는 전방차량의 횡방향 거리 결정 방법 및 이를 이용한 헤드 업 디스플레이 장치에 관한 것이다
본 발명의 실시예에 따른 전방차량의 횡방향 거리 결정 방법은, 복수의 입력 변수들을 검출하는 단계; 횡방향 거리 결정 조건을 만족하는지 판단하는 단계; 및 횡방향 거리 결정 조건을 만족하면, 상기 복수의 입력 변수들을 기초로 전방 차량의 횡방향 거리를 결정하는 단계;를 포함할 수 있다. 횡방향 거리 결정 조건은 가장 안쪽의 차로 또는 가장 바깥쪽의 차로를 자차가 주행하는 경우 만족되는 것으로 할 수 있다. 상기 입력 변수는 도로의 곡률 반경, 자차와 전방차량 사이의 거리, 및 차로의 폭일 수 있다. 전방차량의 횡방향 거리(x)는 의 식으로부터 계산되는 값으로 결정될 수 있다. 여기서, R1 은 도로의 곡률 반경, D f 는 자차와 전방차량 사이의 거리, R 2 는 도로의 곡률 반경과 차로의 폭을 합한 값이다. 상기 전방차량의 횡방향 거리 결정 방법은, 상기 도로의 곡률 반경이 설정된 곡률 반경 이하인지 판단하는 단계를 더 포함하고, 상기 도로의 곡률 반경이 상기 설정된 곡률 반경 이하이면, 상기 횡방향 거리 결정 조건을 만족하는지 판단하는 단계를 수행할 수 있다. 상기 전방차량의 횡방향 거리 결정 방법은, 결정된 횡방향 거리에 따라 그래픽으로 출력되는 전방차량의 위치를 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 헤드 업 디스플레이 장치는, 차량 좌우의 측방에 위치한 장애물을 감지하는 측방 센서; 자차와 전방차량 사이의 거리를 검출하는 전방 센서; 도로의 곡률 반경, 차로의 수, 및 차로의 폭을 포함하는 도로 정보를 제공하는 내비게이션 장치; 전방차량의 위치를 그래픽으로 출력하는 영상 출력부; 및 상기 측방 센서, 전방 센서, 및 내비게이션 장치로부터 입력 변수들에 대한 데이터를 전달받고, 상기 입력 변수들을 기초로 전방차량의 횡방향 거리를 결정하는 제어 유닛;을 포함하되, 상기 제어 유닛은 결정된 전방차량의 횡방향 거리에 따라 그래픽으로 출력되는 전방차량의 위치를 보정할 수 있다. 상기 제어 유닛은 가장 안쪽의 차로 또는 가장 바깥쪽의 차로를 자차가 주행하는 경우에만 전방차량의 횡방향 거리를 결정할 수 있다. 상기 입력 변수는 도로의 곡률 반경, 자차와 전방차량 사이의 거리, 및 차로의 폭일 수 있다. 상기 제어 유닛은 전방차량의 횡방향 거리(x)를 의 식으로부터 계산되는 값으로 결정하는 것을 특징으로 하는 헤드 업 디스플레이 장치. 여기서, R1 은 도로의 곡률 반경, D f 는 자차와 전방차량 사이의 거리, R 2 는 도로의 곡률 반경과 차로의 폭을 합한 값이다. 상기 제어 유닛은 상기 도로의 곡률 반경이 설정된 곡률 반경 이하이면 전방차량의 횡방향 거리를 결정할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 전방차량의 횡방향 거리를 보다 정확히 결정할 수 있고, 그래픽으로 출력되는 전방차량의 위치와 실제 위치 사이의 횡방향 오차를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 헤드 업 디스플레이 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전방차량의 횡방향 거리를 판단하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자차가 주행 중인 차로를 판단하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전방차량의 횡방향 거리를 판단하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 헤드 업 디스플레이 장치를 나타낸 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 헤드 업 디스플레이 장치는 데이터 검출부(10), 제어 유닛(20), 및 영상 출력부(30)를 포함한다. 데이터 검출부(10)는 전방차량의 횡방향 거리를 결정하기 위한 데이터를 검출하며, 데이터 검출부(10)에서 검출된 데이터는 제어 유닛(20)으로 전달된다. 상기 데이터 검출부(10)는 측방 센서(11), 전방 센서(12), 내비게이션 장치(13), 및 GPS(Global Positioning System)(14)를 포함한다. 측방 센서(11)는 차량의 전방 좌우측면의 소정의 위치에 적어도 하나 이상 구비되어 차량 좌우의 측방에 위치한 장애물을 감지하는 초음파 센서일 수 있다. 이와 다른 구성이라고 하더라도 실질적으로 차량 좌우의 측방에 위치한 장애물을 감지할 수 있는 구성이라면, 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있다. 전방 센서(12)는 자차와 전방차량 사이의 거리를 검출한다. 전방 센서(12)는 스마트 크루즈 컨트롤(smart cruise control; SCC) 시스템에 사용되는 레이더(radar)일 수 있지만, 본 발명의 보호범위가 이에 한정되는 것으로 이해되어서는 안된다. 이와 다른 구성이라고 하더라도 실질적으로 자차와 전방차량 사이의 거리를 검출할 수 있는 구성이라면, 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있다. 내비게이션 장치(13)는 목적지까지의 경로를 운전자에게 알려주는 장치이다 내비게이션 장치(13)에는 경로 안내에 관한 정보를 입출력하는 입출력부, 차량의 현재 위치에 관한 정보를 검출하는 현재 위치 검출부, 경로 계산에 필요한 지도 데이터와 안내에 필요한 데이터가 저장된 메모리, 경로 탐색이나 경로 안내를 실행하기 위한 제어부 등을 포함한다. 그러나, 본 발명의 실시예에서는, 내비게이션 장치(13)는 제어 유닛(20)에 도로의 곡률 반경, 차로의 수, 차로의 폭 등 도로의 형상에 대한 정보를 제공할 수 있으면 충분하다. 따라서, 이와 다른 구성이라고 하더라도 실질적으로 도로의 형상에 대한 정보를 제공할 수 있는 구성이라면, 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있다. GPS(14)는 GPS위성으로부터 송신되는 전파를 수신하고 이에 대한 신호를 상기 내비게이션 장치(13)에 전달한다. 제어 유닛(20)은 데이터 검출부(10)에서 검출된 데이터를 기초로 전방차량의 횡방향 거리를 결정한다. 제어 유닛(20)은 자차가 가장 안쪽의 차로 또는 가장 바깥쪽의 차로를 주행하는 경우 전방차량의 횡방향 거리를 계산할 수 있다. 본 명세서에서 "전방차량의 횡방향 거리"는 동일한 차로에서 주행중인 전방차량이 자차 중심으로부터 주행방향을 향한 기준선으로부터 좌측이나 우측으로 이동한 거리를 의미한다. 이러한 목적을 위하여, 제어 유닛(20)은 설정된 프로그램에 의해 동작되는 하나 이상의 프로세서로 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 본 발명의 실시예에 따른 전방차량의 횡방향 거리를 결정하는 방법의 각 단계를 수행하도록 프로그래밍된 것일 수 있다. 또한, 제어 유닛(20)은 상기 계산된 전방차량의 횡방향 거리에 따라 영상 출력부(30)를 제어한다. 즉, 제어 유닛(20)은 상기 계산된 전방차량의 횡방향 거리에 따라 그래픽으로 출력되는 전방차량의 위치를 보정할 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 4를 참고로, 본 발명의 실시예에 따른 전방차량의 횡방향 거리를 결정하는 방법을 구체적으로 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전방차량의 횡방향 거리를 판단하는 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자차가 주행 중인 차로를 판단하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전방차량의 횡방향 거리를 판단하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전방차량의 횡방향 거리를 결정하는 방법은 입력 변수를 검출함으로써 시작된다(S100). 데이터 검출부(10)가 데이터를 검출하여 제어 유닛(20)에 전달하면, 제어 유닛(20)은 도로의 곡률 반경이 설정된 곡률 반경 이하인지 판단할 수 있다(S110). 상기 설정된 곡률 반경은 횡방향 오차를 고려하여 당업자가 바람직하다고 판단하는 곡률 반경으로 설정할 수 있다. 즉, 직선도로와 같이 곡률 반경이 큰 경우, 횡방향 오차가 크지 않기 때문에 횡방향 거리를 결정하지 않을 수 있으며, 제어 유닛(20)의 연산 부하가 절감될 수 있다. 제어 유닛(20)은 도로의 곡률 반경이 상기 설정된 곡률 반경을 초과하면 본 발명의 실시예를 종료한다. S110 단계에서 도로의 곡률 반경이 상기 설정된 곡률 반경 이하이면, 제어 유닛(20)은 횡방향 거리 결정 조건을 만족하는지를 판단한다(S120). 횡방향 거리 결정 조건은, 자차가 가장 안쪽의 차로 또는 가장 바깥쪽의 차로를 주행하는 경우 만족되는 것으로 할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 제어 유닛(20)은 자차와 좌측 고정물(50L) 사이의 거리(D L )가 설정된 거리 이하이면 자차가 가장 안쪽의 차로를 주행하는 것으로 판단할 수 있다. 좌측 고정물(50L)은 예를 들어 중앙 분리대일 수 있다. 본 발명의 실시예에서 자차의 좌측에 있는 고정물로서 상기 중앙 분리대를 예로 하였지만, 본 발명의 보호범위가 이에 한정되는 것으로 이해되어서는 안된다. 상기 중앙 분리대와 다른 것이라도 도로의 중앙을 분리하기 위한 시설물이라면, 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있다. 제어 유닛(20)은 자차의 전방 왼쪽 측면의 소정의 위치에 구비된 측방 센서(11a)로부터 전달 받은 센싱값(S L )을 기초로 자차가 가장 안쪽의 차로를 주행하는지 판단할 수 있다. 상기 설정된 거리는 당업자가 바람직하다고 판단되는 값으로 설정할 수 있으며, 예를 들어, 1.5m 일 수 있다. 상기 자차와 좌측 고정물(50L) 사이의 거리(D L )는 다음의 식에 의하여 계산되는 값으로 결정될 수 있다. D L = S L ㅧ cos(θ L ) 여기서, S L 은 측방 센서(11)의 센싱값, θ L 은 측방 센서(11)의 감지 방향이 자차의 주행 방향에 대하여 수직인 방향과 이루는 각도이다. 또한, 자차가 가장 안쪽의 차로를 주행하는 것으로 판단하는 방법과 마찬가지의 방법으로, 제어 유닛(20)은 자차와 우측 고정물 사이의 거리가 설정된 거리 이하이면 자차가 가장 바깥쪽의 차로를 주행하는 것으로 판단할 수 있다. 상기 우측 고정물은 예를 들어 가드레일일 수 있다. S120 단계에서 횡방향 거리 결정 조건을 만족하지 않으면, 제어 유닛(20)은 본 발명의 실시예에 따른 전방차량의 횡방향 거리 결정 방법을 종료한다. S120 단계에서 횡방향 거리 결정 조건을 만족하면, 제어 유닛(20)은 전방차량의 횡방향 거리를 결정한다(S130). 도 4에 도시된 바와 같이, 제어 유닛(20)은 전방차량(200)의 횡방향 거리(x)를 결정할 수 있다. 상기 전방차량(200)의 횡방향 거리(x)는 다음의 식들에 의하여 계산되는 값으로 결정될 수 있다. 여기서, R 1 은 도로의 곡률 반경, D f 는 자차(100)와 전방차량(200) 사이의 거리, W는 차로의 폭, R 2 는 도로의 곡률 반경(R 1 )과 차로의 폭(W)을 합한 값이다. 제어 유닛(20)은 전방차량의 횡방향 거리를 기초로 영상 출력부(30)를 제어한다. 즉, 제어 유닛(20)은 계산된 전방차량의 횡방향 거리에 따라 그래픽으로 출력되는 전방차량의 위치를 보정할 수 있다(S140).
이로써, 본 발명의 실시예에 따르면, 전방차량의 횡방향 거리를 보다 정확히 결정할 수 있고, 그래픽으로 출력되는 전방차량의 위치와 실제 위치 사이의 횡방향 오차를 줄일 수 있다. 이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 데이터 검출부 20: 제어 유닛
30: 영상 출력부 |
