자율 주행 차량의 도로 경계 인지를 위한 하향 레이저 센서 기반 그리드맵 생성 알고리즘

Abstract

자율 주행 차량이란 GPS, 레이저, 레이더, 영상, 가속도 센서 등 여러 종류의 센서를 사용하여 주변 환경 및 차량의 상태와 위치를 인지한 후, 이동 경로 및 속도를 결정하는 주행 계획을 수립하여 가속, 감속, 조향 등 차량의 구동부를 스스로 제어, 주행할 수 있는 차량을 말한다. 자율 주행 시 실시간 판단을 위해 주변 환경을 빠르고 정확하게 인지해야 하기 때문에 레이저 센서가 널리 사용되고 있다. 레이저 센서를 사용하여 주변 환경을 인지하는 데에는 전방을 바라보는 전방 레이저 센서방식과 지면을 바라보는 전방 하향 레이저 센서 방식을 이용할 수 있다. 자율 주행 차량이 도로 경계를 인식하여 주행 가능 영역을 판단할 때에는 전방 하향 레이저 센서를 이용한 방식이 유리하다. 레이저 센서가 지면을 바라보도록 장착할 경우 도로의 경계의 구조물(건물, 연석 등)의 유무에 관계없이 주행 가능 영역을 판단할 수 있을 뿐만 아니라 도로의 함몰 또는 요철을 인지할 수 있다는 장점이 있기 때문이다. 그리드맵이란 특정 간격을 가지는 격자에 각 위치의 상태(주행 가능 영역, 장애물 등) 정보를 확률 기반으로 나타낸 지도이다. 기존 연구에서 그리드맵을 작성하기 위해 센서 모델을 생성하는 때에는 직교 좌표계 기반의 격자를 극 좌표계로 변환하고, 센서 측정 데이터와 비교하는 방식으로 연산량이 많고 개발 효율성이 좋지 않은 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 하향 레이저 센서를 사용하여 직교 좌표계 기반의 가상 센서 모델을 생성하고 그리드맵을 작성하는 알고리즘을 제안하여, 자율 주행 차량의 실외 주행을 위한 그리드맵 작성의 정확성과 효율성을 제고하고자 한다.