자동역주차를 위한 충돌 회피형 하이브리드 A 경로계획

초록

본 논문은 저속 역주차 상황에서 차량의 기구학적 제약을 만족하면서 정적 장애물과의 충돌을 보장하는 수정된 Hybrid‑A* 알고리즘을 제안한다. 단일 트랙 운동 모델과 팽창된 이진 점유지도 기반 충돌 검사를 결합해 각 모션 프리미티브를 실시간으로 검증한다. 시뮬레이션 결과, 제안 기법은 좁은 주차 공간에서도 항상 충돌‑무료이며 기구학적으로 실현 가능한 경로를 생성한다.

상세 분석

이 연구는 기존 Hybrid‑A*가 제공하는 기구학적 타당성에 정적 충돌 회피 기능을 추가함으로써 역주차 전용 경로계획기를 설계하였다. 저속 주행 특성에 맞춰 비측미(Non‑slip) 가정 하에 전방 휠 조향을 포함한 단일 트랙 모델을 도출하고, 이를 모션 프리미티브 생성의 동역학 모델로 활용한다. 차량 중심선 복원을 위해 모델 상태를 이용하고, 팽창된 이진 점유지도를 통해 차량 전체 형상을 근사함으로써 각 프리미티브의 충돌 여부를 빠르게 판단한다. 알고리즘은 매 반복마다 현재 목표에 가장 근접한 노드(우선순위 큐에서 최소 비용)에서 다섯 가지(최대·중간·무조향 좌·우) 역방향 스티어링 프리미티브를 시뮬레이션하고, 충돌이 없는 종단 노드만을 큐에 삽입한다. 비용 함수는 목표 상태와의 거리(2차형 히스틱)와 누적 행동 비용(확장 단계 수)으로 구성되어, 동일 히스틱 값을 가진 경로 중에서도 더 효율적인 경로를 선호한다. 이러한 설계는 탐색 효율성을 높이고, 불필요한 루프나 과도한 확장을 방지한다. 시뮬레이션은 Simulink와 Unreal Engine을 연동해 시각화했으며, 복잡한 정적 장애물 배열에서도 일관되게 충돌‑무료 경로를 도출함을 보여준다. 제안 방법은 역주차에 국한되지 않고 전방 주차나 저속 협동 주행에도 확장 가능성이 있다.