KR101255013B1 - Accident detection and prediction method of articulated vehicle using inertial measurement unit and gnss - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 관성측정장치와 전지구위성항법시스템(GNSS)을 이용한 연결식 차량의 사고 검출 및 예측방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 관성측정장치와 GNSS 및 도로 데이터 등을 이용하여 연결식 차량에서 발생될 수 있는 여러 유형의 사고를 미리 예측하여 사고발생을 미연에 방지할 수 있도록 하고, 또한 사고 발생을 정확하게 검출할 수 있는 연결식 차량의 사고 검출 및 예측방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method of detecting and predicting an accident of a connected vehicle using an inertial measurement unit and a global satellite navigation system (GNSS). More particularly, the present invention can be generated in a connected vehicle using an inertial measurement unit, GNSS, and road data. The present invention relates to a method of detecting and predicting an accident of a connected vehicle that can predict various types of accidents in advance and prevent accidents in advance.
관성측정장치(IMU, Inertial Measurement Unit)는 이동체에 설치되어 이동체의 운동에 따른 3축의 각속도와 가속도를 측정하는 장치로서 이러한 관성측정장치는 차량, 항공기, 선박, 유도 미사일 등과 같은 이동체, 특히 항공기에 광범위하게 사용되고 있다.An Inertial Measurement Unit (IMU) is a device installed on a moving object to measure the angular velocity and acceleration of three axes according to the movement of the moving object.The inertial measurement unit is applied to moving objects such as vehicles, aircraft, ships, guided missiles, and the like. Widely used.
그리고 전지구위성항법시스템(GNSS, Global Navigation Satellite System)이란 여러 위성항법시스템(ex: GPS, GLONASS, Galileo, Beidou, etc.)을 이용하여 대상물의 위치, 고도, 속도 등에 관한 정보를 제공하는 시스템으로서, 미국의 위성항법시스템인 GPS의 경우 C/A 코드를 이용하는 일반적인 DGPS와 이보다 더 정밀한 반송파(Carrier Frequency)를 이용하는 반송파 보정 위성항법시스템인 CDGPS(Carrier phase Differential GPS) 기술을 이용하여 이미 알고 있는 기준점에 GPS 수신국을 설치하여, 이 GPS 수신국에서 위성신호를 받아 오차를 일으키는 요소들을 보정한 후 그 보정 값을 지상의 무선통신망을 통하여 이동체나 이용자 등에게 제공하는 방식을 이용하면 m급 이하(sub meter)의 위치해를 얻을 수 있다.
The Global Navigation Satellite System (GNSS) is a system that provides information on the location, altitude, and speed of an object using various satellite navigation systems (ex: GPS, GLONASS, Galileo, Beidou, etc.). In the case of GPS, the US satellite navigation system, the standard DGPS using C / A code and carrier phase differential GPS (CDGPS), a carrier-corrected satellite navigation system using more precise carrier frequency, are known. If a GPS receiver is installed in the GPS receiver and the satellite receiver is received from the GPS receiver to correct the elements causing the error, and the correction value is provided to a moving object or a user through a terrestrial wireless communication network, sub meter).
한편, 일반적으로 컨테이너와 같은 대형화물을 운송하는 데에 주로 사용되는 연결식 차량은 엔진이 설치되어 주행 견인력을 제공하는 트랙터(전방차량)와, 피봇 연결체 또는 제5륜(fifth wheel)에 의해 트랙터에 결합되는 트레일러로 이루어지는데, 이러한 연결식 차량은 그 구조적 특징에 의해 하나의 동체로 이루어진 일반 차량과 달리 잭나이핑, 롤오버 및 차선이탈과 같은 사고가 발생될 수 있다.On the other hand, in general, a linked vehicle mainly used for transporting a large cargo such as a container is a tractor (front vehicle) in which an engine is installed to provide driving traction, and a tractor is connected by a pivot connection or a fifth wheel. It is composed of a trailer coupled to, such a connected vehicle, due to its structural characteristics, unlike a general vehicle consisting of a single body, accidents such as jackknife, rollover and lane departure may occur.
여기서, 잭나이핑(Jack Knifing)란 트랙터와 트레일러에 각각 설치된 타이어 견인력의 차이 등에 의해 트랙터와 트레일러를 결합하는 연결체에 요잉(yawing, 회전)이 발생되고, 그 결과 트랙터와 트레일러 사이에 과도한 굴절(Articulation Angle)이 생기는 현상을 말한다.Here, Jack Knifing is a yawing (rotation) is generated in the connecting body coupling the tractor and the trailer due to the difference in the tire traction force installed in the tractor and the trailer, respectively, as a result of excessive deflection between the tractor and the trailer (Articulation Angle) occurs.
그리고 롤오버(roll over)란 트랙터 및/또는 트레일러가 좌우 어느 한 방향으로 기울어져 차량이 전복되는 현상을 말하며, 차선이탈(lane departure)이란 차량이 정상적으로 주행하여야 하는 차선을 이탈하는 경우를 말한다.
The rollover refers to a phenomenon in which the tractor and / or trailer are tilted in one of the right and left directions, and the vehicle is overturned. A lane departure refers to a case in which the vehicle leaves the lane in which the vehicle should normally travel.
최근, 차량의 안전에 대한 인식이 높아짐에 따라 차량에 의한 사고를 방지하기 위한 여러 가지 방법이 제안되고 있는데, 그 하나의 예로서 등록특허공보 제0988758호에 개시된 위성항법단말기를 이용한 운송수단의 사고 감지 및 예방 방법과 그 시스템을 들 수 있으며, 이 문헌에서 제안하고 있는 사고 감지 및 예방 방법은 운송수단에 설치되어 GNSS 좌표를 원격관리시스템(200)으로 주기적으로 발송하고, 사고발생시 수동 또는 자동으로 감지하여 사고 위치의 GNSS 좌표와 사고정보를 원격관리시스템(200)으로 자동 전송하는 위성항법단말기(100)와, 이 위성항법단말기(100)로부터 사고정보를 수신하여 사고여부를 판단하여 처리하고, 사고발생 예측 경고를 위성항법단말기에 송신하도록 하는 원격관리시스템(200)으로 이루어져, 위성항법단말기(100)를 이용하여 운송수단에 설치되어 GPS 좌표를 관리시스템으로 주기적으로 발송하고 사고발생시 수동 전송 또는 자동으로 감지하여 사고 위치의 GPS좌표와 사고정보를 원격지의 관리시스템으로 자동 전송함과 동시에 관리시스템으로부터 사고발생 예측 경고를 수신하는 단계와; 원격관리시스템(200)을 이용 위성항법단말기와 송수신하여 사고정보를 수신하여 사고여부를 판단하여 처리하고, 사고정보관리부를 통해 사고발생 예측 경고를 위성항법단말기에 송신하는 단계와; 운송수단소유업체무선수신기(300) 및 적재물관리기관무선수신기(400)로 원격관리시스템(200)으로부터 무선전송된 정보를 수신하는 단계와; 운송수단소유업체컴퓨터단말(500) 및 적재물관리기관컴퓨터단말(600)을 이용하여 원격관리시스템(200)과 인터넷으로 연결되어 정보를 수신하는 단계와; 하나 이상의 위치정보 요청컴퓨터단말(700)을 이용하여 원격관리시스템(200)과 인터넷으로 연결되어 위치정보를 요청하여 수신하여 확인하는 단계;에 의해 운송수단의 사고를 검출 및 예방하는 것이다.
Recently, various methods for preventing an accident caused by a vehicle have been proposed as the awareness of safety of a vehicle increases. As an example, an accident of a vehicle using a satellite navigation terminal disclosed in Korean Patent No. 0988758 has been proposed. The detection and prevention method and the system, and the accident detection and prevention method proposed in this document is installed in the vehicle to periodically send the GNSS coordinates to the
그러나 상기 문헌에 제안된 사고 감지 및 예방 방법은 단순히 차량의 사고를 검출하여 이를 외부 관리시스템으로 전송함으로써 사고위치와 사고발생 사실을 제공하고 있을 뿐, 구체적으로 어떠한 방법으로 사고발생 여부를 판단하는지에 대해 개시하고 있지 않고, 특히 연결식 차량에 있어서 발생될 수 있는 특유한 사고유형에 대해서는 전혀 고려하고 있지 않다.
However, the accident detection and prevention method proposed in the above document merely provides the location of the accident and the fact that the accident occurred by detecting the vehicle accident and transmitting it to an external management system. It does not disclose any particular types of accidents that can occur, especially in a connected vehicle.
본 발명은 상기와 같은 종래의 차량 사고감지 및 예방방법이 가지는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 차량, 특히 연결식 차량에 있어서 관성측정장치와 GNSS를 이용하여 연결식 차량의 사고를 미리 예측하여 사고를 미리 방지할 수 있도록 하고, 아울러 사고 발생을 정확하게 검출할 수 있는 연결식 차량의 사고 검출 및 예측방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
The present invention has been made to solve the problems of the conventional vehicle accident detection and prevention method as described above, the present invention is predicted in advance of the accident of the connected vehicle using the inertial measurement device and GNSS in the vehicle, in particular in the connected vehicle In order to prevent accidents in advance, and to provide an accident detection and prediction method for a connected vehicle that can accurately detect an accident occurrence.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 트랙터와 트레일러의 상부에 각각 설치되며, GNSS 수신기와 관성측정장치로 이루어진 측정유닛을 이용하여 연결식 차량의 사고를 검출하는 방법에 있어서, 연결식 차량이 고속 주행상태인지 여부를 확인하는 차량 초기상태 확인단계와; 상기 차량 초기상태 확인단계에서 상기 연결식 차량의 초기상태가 고속 주행상태인 경우 상기 측정유닛에 의해 상기 차량의 동작상태 및 위치, 속도, 가속도, 각속도를 측정하여 상기 차량의 주행상태를 측정하여 주행정보를 획득하는 차량 주행상태 정보 획득단계와; 상기 차량 주행상태 정보 획득단계에 의해 획득된 차량의 주행상태에 대한 정보로부터 요각변화율, 롤각변화율, 요각속도변화율, 롤각속도변화율을 각각 구한 다음, 이들을 이용하여 현재 차량이 잭나이핑, 롤오버 또는 차선이탈의 이상상태에 있는지 여부를 검출하는 이상유무 판단단계 및; 상기 이상유무 판단단계 수행결과, 상기 차량에 있어서 잭나이핑, 롤오버 또는 차선이탈 사고 중 어느 하나의 사고가 발생된 것으로 판단되는 경우 사고지점에 대한 정보를 송신하여 사고발생 사실을 알리는 사고발생 정보 송신단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
In order to achieve the above object, the present invention is installed on the top of the tractor and trailer, respectively, in the method of detecting the accident of the connected vehicle using a measuring unit consisting of a GNSS receiver and an inertial measurement device, the connected vehicle is a high speed A vehicle initial state checking step of checking whether the vehicle is in a driving state; When the initial state of the connected vehicle is a high speed driving state in the vehicle initial state checking step, the driving state of the vehicle is measured by measuring the operating state and position, speed, acceleration, and angular velocity of the vehicle by the measuring unit. Obtaining vehicle driving state information; The yaw angle change rate, the roll angle change rate, the yaw speed change rate, and the roll angular speed change rate are obtained from the information on the driving state of the vehicle obtained by the vehicle driving state information acquiring step, and then the current vehicle is jackknifeed, rollover or lane Determining whether there is an abnormality detecting step whether or not in the abnormal state of departure; As a result of performing the abnormality determination step, when it is determined that any one of jack-knifeing, rollover, or lane departure accidents has occurred in the vehicle, information on an accident point is transmitted to inform the occurrence of an accident. It is characterized by consisting of steps.
본 발명은 관성센서와 GNSS를 이용하여 특히 연결식 차량에서 발생될 수 있는 여러 유형의 사고를 미리 예측할 수 있고 또한 사고발생 사실을 더욱 정확하게 검출할 수 있다.
The present invention can predict in advance various types of accidents that can occur especially in a connected vehicle using the inertial sensor and GNSS, and can more accurately detect the occurrence of the accident.
도 1은 종래의 위성항법단말기를 이용한 운송수단의 사고 감지 및 예방 방법과 그 시스템의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 관성측정장치와 GNSS를 이용한 연결식 차량의 사고예측 및 사고방지방법을 순서대로 나타낸 흐름도,
도 3은 본 발명의 연결식 차량에 있어서 트랙터와 트레일러의 굴절각을 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 잭나이핑 사고시 관측 시간구간과 요각변화율과의 관계를 나타낸 그래프,
도 5는 본 발명의 연결식 차량의 롤각을 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 차선이탈을 나타낸 도면이다. 1 is a configuration diagram of a method and a system for detecting and preventing an accident of a vehicle using a conventional satellite navigation terminal;
Figure 2 is a flow chart showing the accident prediction and accident prevention method of the connected vehicle using the inertial measurement device and GNSS according to the present invention,
3 is a view showing the inflection angle of the tractor and the trailer in the connected vehicle of the present invention,
4 is a graph showing the relationship between the observation time interval and yaw angle change rate during the jackknife accident of the present invention;
5 is a view showing a roll angle of the connected vehicle of the present invention,
6 is a view showing a lane departure of the present invention.
이하에서는 바람직한 실시예를 도시한 첨부 도면을 통해 본 발명의 구성을 더욱 상세히 설명한다.
Hereinafter, the configuration of the present invention through the accompanying drawings showing a preferred embodiment will be described in more detail.
본 발명은 관성측정장치와 GNSS를 사용하여 연결식 차량의 사고를 미리 예측할 수 있고, 또한 사고를 정확하게 검출할 수 있는 방법을 제공하고자 하는 것으로, 이를 위해 본 발명은 도 2에 도시된 바와 같이 차량 초기상태 확인단계(S100), 차량 주행상태 정보 획득단계(S200), 이상유무 판단단계(S300) 및 사고발생 정보 송신단계(S400)로 이루어진다.
The present invention is to provide a method for predicting the accident of the connected vehicle in advance using the inertial measurement device and GNSS, and also to accurately detect the accident. The status check step (S100), the vehicle driving state information acquisition step (S200), abnormality determination step (S300) and the accident occurrence information transmission step (S400).
(1) 차량 초기상태 확인단계(S100)(1) vehicle initial state checking step (S100)
이 단계는 연결식 차량이 현재 정지상태인지 아니면 주행상태인지 등을 확인하는 단계이다.
This step is to check whether the connected vehicle is currently stopped or running.
통상 연결식 차량에 있어서의 잭나이핑, 롤오버 및 차선이탈 등의 사고는 운행 중, 특히 고속 운전 중에 발생되기 때문에 차량이 저속으로 주행하거나 또는 후진 중에 잭나이핑이나 차선이탈 등이 발생된다 하더라도 크게 문제될 것이 없고, 따라서 본 발명에서는 먼저 차량의 현재 상태가 어떤 상태인지를 확인한다.Accidents such as jackknifes, rollovers and lane departures in connected vehicles usually occur during driving, especially during high-speed driving, so even if the vehicle is traveling at low speeds or jackknifes or lane departures occur in reverse, Therefore, the present invention first checks what state the vehicle is in.
일반적으로 차량의 상태는 정차와 주행 상태로 나누어질 수 있고, 주행상태는 다시 전진과 후진, 저속과 고속상태로 나누어질 수 있는데, 본 발명에서는 이러한 차량의 상태 중 정차, 후진 및 저속 주행 상태를 '초기상태'라고 정의하고, 차량 초기상태 확인단계(S100)에서는 후술하는 측정유닛에 의해 이러한 차량의 초기상태를 확인하는 것이다. 여기서 '저속 주행상태'란 현재의 차량 속도가 기준속도 이하인 경우를 말하는데, 여기서 기준속도는 30km/hr가 바람직하고, 이 기준속도는 필요에 따라 가변될 수 있다.
In general, the state of the vehicle can be divided into a stop and driving state, the driving state can be further divided into forward and reverse, low speed and high speed state, in the present invention, the state of the vehicle such as the stop, reverse and low speed driving state Defined as the "initial state", the vehicle initial state confirmation step (S100) is to confirm the initial state of the vehicle by a measuring unit described later. Here, the "low speed driving state" refers to a case where the current vehicle speed is less than or equal to the reference speed, where the reference speed is preferably 30 km / hr, and the reference speed may be changed as necessary.
연결식 차량의 초기상태를 확인하기 위해서는 차량의 초기상태를 검출할 수 있는 검출수단이 차량에 설치되어야 하는데, 이를 위해 본 발명에서는 도 3에서와 같이 트랙터(10)와 트레일러(20)의 상부 중앙에 각각 GNSS 수신기와 관성측정장치로 이루어진 측정유닛(11, 21)이 설치되며, 이때 측정유닛은 하나의 하우징 내에 GNSS 수신기와 관성측정장치가 함께 내장된 것으로 실시되는 것이 바람직하다.In order to check the initial state of the connected vehicle, a detection means for detecting the initial state of the vehicle must be installed in the vehicle. For this purpose, in the present invention, as shown in FIG. 3, the upper center of the
상기와 같이 트랙터(10)와 트레일러(20)에 각각 1조씩의 측정유닛(11, 21)을 설치하게 되면 차량의 속도는 각각의 측정유닛(11, 21)에 설치된 GNSS 수신기에 의해 2개의 차량속도가 획득될 수 있는데, 차량 초기상태 확인단계(S100)에서는 이들 2개의 값 중 트랙터(10)에 설치된 측정유닛(11) 또는 트레일러(20)에 설치된 측정유닛(21) 중 어느 하나의 측정유닛으로부터 획득된 차량속도를 사용하여 차량의 초기상태를 확인한다.As described above, when the pair of
그리고 2조의 측정유닛(11, 21)은 운전자가 차량의 시동을 켜는 순간부터 동작되도록 설정되는데, 이에 의해 정차상태를 포함하여 차량이 동작되는 시간 동안 지속적으로 차량의 위치, 속도, 가속도, 각속도 등에 대한 정보가 획득될 수 있다.
The two sets of
(2) 차량 주행상태 정보 획득단계(S200)(2) vehicle driving state information acquisition step (S200)
이 단계는 상기 차량 초기상태 확인단계(S100)에서의 확인결과, 현재 차량이 기준속도 이상의 고속으로 주행하는 것으로 확인된 경우 GNSS 수신기와 관성센서로 이루어진 측정유닛에 의해 연결식 차량의 동작상태 및 위치, 속도, 가속도, 각속도 등을 측정하여 연결식 차량의 주행상태를 확인하여 이에 대한 정보를 획득하는 단계이다.
This step is the operation state and position of the connected vehicle by the measuring unit consisting of a GNSS receiver and an inertial sensor when it is confirmed in the vehicle initial state confirming step (S100) that the current vehicle is traveling at a high speed higher than the reference speed, Checking the driving state of the connected vehicle by measuring speed, acceleration, angular velocity, and the like, and obtaining information on the driving state.
(3) 이상유무 검출단계(S300)(3) abnormality detection step (S300)
이 단계는 차량 주행상태 정보 획득단계(S200)에 의해 획득된 차량의 주행상태에 대한 정보로부터 요각변화율(yaw rate), 롤각변화율(roll rate), 요각속도변화율(yaw angular acceleration), 롤각속도변화율(roll angular acceleration) 등을 각각 구하여 차량의 현재 상태에 있어서 이상이 있는지 여부를 검출하는 단계이다.
In this step, the yaw rate, roll rate, yaw angular acceleration, and roll angular velocity change rate are obtained from the information on the driving state of the vehicle obtained by the vehicle driving state information acquisition step S200. It is a step of detecting whether there is an abnormality in the current state of the vehicle by obtaining roll angular acceleration and the like.
본 발명에서는 위에서 설명한 바와 같이 차량의 이상상태로서 잭나이핑, 롤오버 및 차선이탈의 3가지의 사고유형을 검출하게 되는데, 이하에서는 이러한 3가지의 이상상태를 검출하는 방법에 대해 각각 설명한다.
In the present invention, as described above, three types of accidents such as jackknife, rollover, and lane departure are detected as the abnormal states of the vehicle. Hereinafter, methods for detecting the three abnormal states will be described.
(1) 잭나이핑 발생 여부의 검출(1) Detecting whether jackknife occurs
앞서 설명한 바와 같이 차량의 잭나이핑은 트랙터(10)와 트레일러(20)에 각각 설치된 타이어 견인력의 차이 등에 의해 트랙터(10)와 트레일러(20)를 결합하는 연결체에 요잉(yawing, 회전)이 발생되고, 그 결과 트랙터(10)와 트레일러(20) 사이에 과도한 굴절각(도 3에서 )이 생기는 현상을 말하는데, 본 발명에서는 이러한 잭나핑의 발생유무를 관성측정장치에 의해 트랙터(10)와 트레일러(20) 각각의 요각을 검출하고, 이 검출된 요각을 이용하여 아래의 수학식 1에서와 같이 트랙터(10)와 트레일러(20) 간에 발생되는 요각의 변화율의 차이()를 산출하여 이에 의해 잭나이핑의 발생 여부를 판단하는 것이다.
As described above, the jack knife of the vehicle has yawing (rotation) on the coupling body coupling the
[수학식 1][Equation 1]
여기서, 는 잭나이핑값, 는 트랙터와 트레일러 간의 요각변화율()의 차이, 는 샘플링 시간이다.
here, Is the jackknife value, Is the rate of change of yaw angle between the tractor and the trailer. ), Is the sampling time.
만약, 위 수학식 1에 의해 산출된 잭나이핑값()이 설정된 임계값(TH, Threshold Value)보다 큰 경우에는 연결식 차량에 잭나이핑이 발생된 것으로 간주된다.
If the jackknife value calculated by Equation 1 above ( ) Is greater than the set Threshold Value (TH), it is considered that jack-nipping has occurred in the connected vehicle.
한편, 위 수학식 1에서와 같이 잭나이핑값()을 산출하게 되면 관성측정장치의 출력값에 너무 민감하게 되는 문제가 있다.Meanwhile, as in Equation 1 above, the jackknife value ( ) Is too sensitive to the output value of the inertial measurement unit.
따라서 상기 수학식 1을 사용하는 대신, 수학식 1을 변형한 아래의 수학식 2를 사용하여 재나이핑값()을 구하게 되면 관성측정장치의 출력값에 덜 민감하게 되고, 따라서 사용자는 잭나이핑 사고 발생여부를 판단하는 기준이 되는 임계값(TH)을 좀 더 쉽게 조절할 수 있게 된다.
Therefore, instead of using Equation 1, the re-nipping value (Equation 2 below) is modified. ) Is less sensitive to the output value of the inertial measurement device, so that the user can more easily adjust the threshold (TH), which is a criterion for judging whether a jack-knife accident has occurred.
[수학식 2]&Quot; (2) "
여기서, 는 잭나이핑값, 는 트랙터와 트레일러 간의 요각변화율()의 최대값, 는 트랙터와 트레일러 간의 요각변화율()의 차이, 는 관측 시간구간, 는 샘플링 시간이다.
here, Is the jackknife value, Is the rate of change of yaw angle between the tractor and the trailer. ), Is the rate of change of yaw angle between the tractor and the trailer. ), Is the observation time interval, Is the sampling time.
도 4의 도면 중에서 둥근 점이 나타내는 지점이 잭나이핑을 검출하는 시점이라고 가정하면 수학식 2에 있어서의 관측 시간구간()이 짧을수록 실제의 잭나이핑 사고 발생 이후에 발생여부가 검출되고, 관측 시간구간()이 길수록 실제의 잭나이핑 사고 발생 이전에 사고발생이 검출된다. 마찬가지로 요각변화율의 최대값()이 작을수록 실제의 잭나이핑 사고 발생 이후에 사고발생이 검출되고, 요각변화율의 최대값()이 클수록 실제의 잭나이핑 사고 발생 이전에 사고발생이 검출된다.
In the figure of FIG. 4, it is assumed that the point indicated by the round point is the point of time at which jackknife is detected. ), The shorter the detection occurs after the actual jack-knife accident, the observation time interval ( The longer is), the more accidents are detected before the actual jack-knife accident. Similarly, the maximum value of the yaw rate change rate ( ), The smaller the incident occurs after the actual jack-knife accident, and the maximum value of the yaw angle change rate ( The larger) is, the incident is detected before the actual jack-knife accident.
(2) 롤오버 발생 여부의 검출(2) Detection of rollover occurrence
롤오버는 도 5에 도시된 바와 같이 차량의 수직축을 기준으로 어느 한 방향으로 과도하게 기울어지는 것을 말하는데, 이에 따라 본 발명에서는 이러한 롤오버를 검출하기 위해 요각변화율에 의해 잭나이핑 사고의 발생여부를 판단하는 잭나이핑 발생여부 검출방법과 달리 관성측정장치에 의해 롤각변화율을 측정한 다음, 이러한 측정값(롤각변화율)을 이용하여 아래의 수학식 3에 의해 롤오버 정도를 산출하고, 만약 이 롤오버값이 임계값(TH)을 초과하는 경우 롤오버 사고로 간주한다.
Rollover refers to excessive inclination in one direction with respect to the vertical axis of the vehicle as shown in FIG. 5. Accordingly, in the present invention, it is determined whether a jack-knife accident has occurred by the yaw angle change rate in order to detect such a rollover. Unlike the detection method of jackknife occurrence, the roll angle change rate is measured by an inertial measurement device, and then the rollover degree is calculated by using Equation 3 below using the measured value (roll angle change rate). If the threshold value TH is exceeded, it is considered as a rollover accident.
[수학식 3]&Quot; (3) "
여기서, 는 롤오버값, 는 롤각변화율의 최대값, 은 롤각변화율의 차이, 는 관측 시간구간, 는 샘플링 시간이다.
here, Is the rollover value, Is the maximum value of the roll angle change rate, Is the difference in roll angle change rate, Is the observation time interval, Is the sampling time.
위 수학식 3은 요각 대신 롤각을 측정한다는 것만 다를 뿐, 수학식 2와 동일한 형태이다.
Equation 3 is the same as that of Equation 2 except that it measures the roll angle instead of the yaw angle.
(3) 차선이탈 발생 여부의 검출(3) Detection of lane departure
차선이탈 발생여부는 잭나이핑 발생 여부 검출방법과 롤오버 발생 여부 검출방법에서와 달리 측정유닛의 위치와 도로정보를 사용하여 검출한다.Lane deviation is detected using the location of the measuring unit and road information, unlike in the jackknife detection method and the rollover detection method.
이를 위해 본 발명의 제어기에는 현재 차량이 주행하고 있는 도로의 각 차선의 위치, 차선폭 등에 대한 상세 정보가 필요한데, 이러한 주행도로에 대한 상세 정보는 무선통신을 통해 제공받거나, 또는 차량에 장착된 내비게이션 장치에 내장된 데이터베이스로부터 제공받을 수 있다.
To this end, the controller of the present invention requires detailed information on the location, lane width, etc. of each lane of the road on which the vehicle is currently driving, and the detailed information on the driving road is provided through wireless communication or is installed in the vehicle. It can be provided from a database embedded in the device.
연결식 차량이 도로를 주행할 때에는 도 5에서와 같이 주행하게 되는데, 이때 만약 트랙터(10)나 트레일러(20)에 장착된 측정유닛(11, 21)의 관성측정장치 중 어느 하나의 관성측정장치가 도로의 중앙으로부터 일정 거리 이상 벗어나게 되는 경우 차량은 주행 차선을 이탈한 것으로 볼 수 있고, 따라서 본 발명에서는 이러한 차선이탈 여부를 아래의 수학식 4에 의해 산출된 현재 차량이 주행하고 있는 차선의 중앙 위치()와 측정유닛의 현재 위치() 간의 거리()를 사용하여 판단한다.
When the connected vehicle travels on the road as shown in FIG. 5, the inertial measurement device of any one of the inertial measurement devices of the measuring
[수학식 4]&Quot; (4) "
여기서, 는 현재 차량이 주행하고 있는 차선의 중앙 위치, 은 측정유닛의 현재 위치, 는 현재 차량이 주행하고 있는 차선의 중앙 위치()와 측정유닛의 현재 위치() 간의 거리이다.here, Is the center position of the lane in which the vehicle is currently driving, Is the current position of the measuring unit, Is the center position of the lane in which the vehicle is currently traveling ( ) And the current position of the measuring unit ( ) Is the distance between.
본 발명에서는 트랙터(10)와 트레일러(20)에 각각 1조씩의 측정유닛(11, 21)이 설치되기 때문에 측정유닛의 현재 위치()에 대한 측정값은 2개가 획득되고, 따라서 차선의 중앙 위치와 측정유닛(11, 21)의 현재 위치 간의 거리도 2개가 산출된다. 그런데 이와 같이 산출된 2개의 값 중 어느 하나라도 임계값(TH)을 초과하는 경우에도 차량이 차선을 이탈한 것으로 볼 수 있으나, 이러한 경우 주행 차선을 변경하는 경우에도 차선이탈 사고로 판단될 수 있기 때문에 본 발명에서는 이러한 경우를 배제하기 위해 2개의 값이 차선을 변경하는 데에 걸리는 시간을 기준시간으로 설정하고, 이 기준시간 이내에 2개의 측정값이 모두 임계값(TH)을 벗어나는 것으로 확인되는 경우 주행차선을 이탈한 것으로 판단하며, 이때 판단의 기준이 되는 기준시간은 차량의 속도와 2개의 측정유닛(11, 21) 간의 거리를 고려하여 설정한다.
In the present invention, since the pair of measuring
(4) 사고발생 정보 송신단계(S400)(4) accident occurrence information transmission step (S400)
이 단계는 상기 이상여부 판단단계(S300) 수행 결과, 연결식 차량이 잭나이핑, 롤오버 및 차선이탈 사고 중 어느 하나의 사고가 난 것으로 검출되는 경우 경찰청 등의 관련 기관에 사고발생 장소와 차량번호 등의 사고발생 정보를 송신하여 알리는 단계로서, 이를 위해 본 발명의 제어기(도시하지 않음)에는 무선통신 설비가 구비되고, 아울러 차량번호, 사고발생 정보 수신처 등에 대한 정보 및 사고발생시 취하여져야 할 조치사항 및 조치절차가 프로그램되어 저장되며, 이에 의해 사고가 발생되면 사고발생 정보 및 차량정보 등이 제어기로부터 관련 기관에 자동적으로 송출된다. 이때 제어기는 트랙터(10) 또는 트레일러(20)에 설치된 측정유닛(11, 21) 중 어느 하나에 설치되거나, 또는 차량의 운전석 주위에 설치될 수 있다.
In this step, when the abnormality detection step (S300) is performed as a result, the connected vehicle detects any one of jack-knifeing, rollover, and lane departure accident. As a step of transmitting and notifying the occurrence information of the accident, the controller (not shown) of the present invention for this purpose is provided with a wireless communication facility, the information on the vehicle number, the accident information receiving destination, etc. and actions to be taken in the event of an accident and Action procedures are programmed and stored, whereby accident occurrence information and vehicle information are automatically sent from the controller to the relevant authorities. In this case, the controller may be installed in any one of the measuring
한편, 위에서는 연결식 차량의 잭나이핑, 롤오버, 차선이탈의 각 사고유형별로 1개의 임계값(TH)을 설정하고, 이 임계값(Th)을 기준으로 사고 발생여부를 판단하는 것으로 하여 설명하였으나, 이와 달리 사고발생 정보 송신단계(S400)를 수행하기 전에 사고유형별로 각각 2개의 임계값, 즉 제1, 2임계값(TH1, TH2)을 설정하여 두고, 위에서 설명한 수학식 1 내지 4에 의해 각각 산출된 잭나이핑값(), 롤오버값() 및 현재 차량이 주행하고 있는 차선의 중앙 위치()와 측정유닛의 현재 위치() 간의 거리() 중 어느 하나의 값이 상기 제1임계값(TH1)보다는 크지만 제2임계값(TH2)보다 작은 경우에는 경보를 발행하여 운전자의 주의를 환기시키거나 사고발생을 방지하기 위한 적절한 조치를 취하도록 하는 사고 예측방법을 수행한 다음, 제2임계값(Th2)보다 큰 경우에 비로소 사고가 발생된 것으로 판단하여 사고발생 정보 송신단계(S400)가 이행되도록 하는 것도 가능하다. 이때 운전자가 취할 수 있는 사고발생 방지 조치로서는, 제동과 가속을 반복하여 차량바퀴의 도로에 대한 접지력을 증가시키거나(잭나이핑 사고 방지), 또는 롤각의 변화가 최소화 되도록 능동 현가장치를 제어(롤오버 사고 방지)하는 등을 들 수 있다.
Meanwhile, in the above description, one threshold value TH is set for each accident type of jack-knifeing, rollover, and lane departure of the connected vehicle, and it is explained that the occurrence of an accident is determined based on this threshold value Th. On the contrary, before performing the accident occurrence information transmitting step (S400), two threshold values, that is, first and second threshold values TH1 and TH2, are set for each type of accident, and the equations 1 to 4 described above are used. Each calculated jackknife value ( ), Rollover value ( ) And the center position of the lane in which the vehicle is currently driving ( ) And the current position of the measuring unit ( ) Is greater than the first threshold value TH1 but less than the second threshold value TH2, an alarm is issued to take the driver's attention or take appropriate measures to prevent an accident. After performing the accident prediction method, it is possible to determine that an accident has occurred only when it is larger than the second threshold Th2 so that the accident occurrence information transmitting step S400 may be performed. In this case, the driver may take measures to prevent an accident from occurring by repeatedly braking and accelerating to increase the grip on the road of the vehicle wheel (prevention of jackknife accident) or to control the active suspension device to minimize the change of the roll angle. Prevention of a rollover accident);
이상 설명한 바와 같이 본 발명은 관성센서와 GNSS를 이용하여 연결식 차량에서 발생될 수 있는 잭나이핑, 롤오버, 차선이탈 사고를 미리 예측할 수 있고 또한 사고발생 사실을 더욱 정확하게 검출할 수 있다.
As described above, the present invention can predict jacking, rollover, and lane departure accidents that may occur in a connected vehicle using an inertial sensor and GNSS in advance, and more accurately detect the occurrence of an accident.
10: 트랙터 11: 측정유닛
20: 트레일러 21: 축정유닛10: Tractor 11: measuring unit
20: trailer 21: storage unit
Claims (7)
연결식 차량이 고속 주행상태인지 여부를 확인하는 차량 초기상태 확인단계(S100)와;
상기 차량 초기상태 확인단계(S100)에서 상기 연결식 차량의 초기상태가 고속 주행상태인 경우 상기 측정유닛(11, 21)에 의해 상기 차량의 동작상태 및 위치, 속도, 가속도, 각속도를 측정하여 상기 차량의 주행상태를 측정하여 주행정보를 획득하는 차량 주행상태 정보 획득단계(S200)와;
상기 차량 주행상태 정보 획득단계(S200)에 의해 획득된 차량의 주행상태에 대한 정보를 이용하여 요각변화율, 롤각변화율, 요각속도변화율, 롤각속도변화율을 구한 다음, 이들을 이용하여 현재 차량이 잭나이핑, 롤오버 또는 차선이탈의 이상상태에 있는지 여부를 검출하는 이상유무 판단단계(S300) 및;
상기 이상유무 판단단계(S300) 수행결과, 상기 차량에 있어서 잭나이핑, 롤오버 또는 차선이탈 사고 중 어느 하나의 사고가 발생된 것으로 판단되는 경우 사고지점에 대한 정보를 송신하여 사고발생 사실을 알리는 사고발생 정보 송신단계(S400)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 관성측정장치와 GNSS를 이용한 연결식 차량의 사고 검출방법.
In the tractor 10 and the trailer 20, respectively, in the method for detecting the accident of the connected vehicle using the measuring unit (11, 21) consisting of a GNSS receiver and an inertial measurement device,
A vehicle initial state checking step S100 for checking whether the connected vehicle is in a high speed driving state;
When the initial state of the connected vehicle is a high-speed driving state in the vehicle initial state checking step (S100), the operation state and the position, the speed, the acceleration, the angular velocity of the vehicle are measured by the measuring units 11 and 21 and the vehicle is measured. A vehicle driving state information obtaining step of measuring driving state of the vehicle and obtaining driving information (S200);
The yaw angle change rate, the roll angle change rate, the yaw speed change rate, and the roll angle speed change rate are calculated by using the information on the driving state of the vehicle obtained by the vehicle driving state information obtaining step (S200), and the current vehicle is jack-knifed using these. Determining whether there is an abnormality (S300) for detecting whether an abnormal state of a rollover or lane departure is present;
As a result of performing the abnormality determination step (S300), when it is determined that any one of jack-knifeing, rollover, or lane departure accident occurs in the vehicle, an accident informing the fact of the accident by transmitting information on the accident point. Accident detection method of a connected vehicle using the inertial measurement device and GNSS, characterized in that the generation information transmission step (S400).
상기 이상유무 판단단계(S300)에서의 잭나이핑 사고에 대한 판단은 아래의 수학식 1에 의해 산출된 잭나이핑값()을 이용하는 것을 특징으로 하는 관성측정장치와 GNSS를 이용한 연결식 차량의 사고 검출방법.
[수학식 1]
여기서, 는 잭나이핑값, 는 트랙터와 트레일러 간의 요각변화율()의 차이, 는 샘플링 시간이다.
The method according to claim 1,
Determination of the jack-knife accident in the abnormality determination step (S300) is the jack-knife value calculated by Equation 1 below ( Accident detection method of a connected vehicle using the inertial measurement device and GNSS, characterized in that using.
[Equation 1]
here, Is the jackknife value, Is the rate of change of yaw angle between the tractor and the trailer. ), Is the sampling time.
상기 이상유무 판단단계(S300)에서의 잭나이핑 사고에 대한 판단은 아래의 수학식 2에 의해 산출된 잭나이핑값()을 이용하는 것을 특징으로 하는 관성측정장치와 GNSS를 이용한 연결식 차량의 사고 검출방법.
[수학식 2]
여기서, 는 잭나이핑값, 는 트랙터와 트레일러 간의 요각변화율()의 최대값, 는 트랙터와 트레일러 간의 요각변화율()의 차이, 는 관측 시간구간, 는 샘플링 시간이다.
The method according to claim 1,
Determination of the jack-knife accident in the abnormality determination step (S300) is the jack-knife value calculated by Equation 2 below ( Accident detection method of a connected vehicle using the inertial measurement device and GNSS, characterized in that using.
&Quot; (2) "
here, Is the jackknife value, Is the rate of change of yaw angle between the tractor and the trailer. ), Is the rate of change of yaw angle between the tractor and the trailer. ), Is the observation time interval, Is the sampling time.
상기 이상유무 판단단계(S300)에서 롤오버 사고에 대한 판단은 아래의 수학식 3에 의해 산출된 롤오버값()을 이용하는 것을 특징으로 하는 관성측정장치와 GNSS를 이용한 연결식 차량의 사고 검출방법.
[수학식 3]
여기서, 는 롤오버값, 는 롤각변화율의 최대값, 은 롤각변화율의 차이, 는 관측 시간구간, 는 샘플링 시간이다.
The method according to claim 1,
The determination of the rollover accident in the abnormality determination step (S300) is the rollover value calculated by Equation 3 below ( Accident detection method of a connected vehicle using the inertial measurement device and GNSS, characterized in that using.
&Quot; (3) "
here, Is the rollover value, Is the maximum value of the roll angle change rate, Is the difference in roll angle change rate, Is the observation time interval, Is the sampling time.
상기 이상유무 판단단계(S300)에서 차선이탈 사고에 대한 판단은 아래의 수학식 4에 의해 산출된 현재 차량이 주행하고 있는 차선의 중앙 위치()와 측정유닛의 현재 위치() 간의 거리()를 이용하는 것을 특징으로 하는 관성측정장치와 GNSS를 이용한 연결식 차량의 사고 검출방법.
[수학식 4]
여기서, 는 현재 차량이 주행하고 있는 차선의 중앙 위치, 은 측정유닛의 현재 위치, 는 현재 차량이 주행하고 있는 차선의 중앙 위치()와 측정유닛의 현재 위치() 간의 거리이다.
The method according to claim 1,
The determination of the lane departure accident in the abnormality determination step (S300) is the center position of the lane in which the current vehicle is driven (Equation 4 below). ) And the current position of the measuring unit ( ) Accident detection method of the connected vehicle using the inertial measurement device and GNSS, characterized in that using.
&Quot; (4) "
here, Is the center position of the lane in which the vehicle is currently driving, Is the current position of the measuring unit, Is the center position of the lane in which the vehicle is currently traveling ( ) And the current position of the measuring unit ( ) Is the distance between.
연결식 차량이 고속 주행상태인지 여부를 확인하는 차량 초기상태 확인단계(S100)와;
상기 차량 초기상태 확인단계(S100)에서 상기 연결식 차량의 초기상태가 고속 주행상태인 경우 상기 측정유닛에 의해 상기 차량의 동작상태 및 위치, 속도, 가속도, 각속도를 측정하여 상기 차량의 주행상태를 측정하여 주행정보를 획득하는 차량 주행상태 정보 획득단계(S200) 및;
상기 차량 주행상태 정보 획득단계(S200)에 의해 획득된 차량의 주행상태에 대한 정보를 이용하여 아래의 수학식 1, 수학식 3 및 수학식 4에 의해 잭나이핑값(), 롤오버값() 및 현재 차량이 주행하고 있는 차선의 중앙 위치()와 측정유닛의 현재 위치() 간의 거리()를 구한 다음 임계값(TH)과 각각 비교하여 현재 차량이 잭나이핑, 롤오버 또는 차선이탈의 이상상태에 있는지 여부를 검출하는 이상유무 판단단계(S300)로 이루어지되,
상기 임계값(TH)은 제1, 2임계값(TH1, Th2)으로 이루어지고, 상기 잭나이핑값(), 롤오버값() 및 현재 차량이 주행하고 있는 차선의 중앙 위치()와 측정유닛의 현재 위치() 간의 거리() 중 어느 하나의 값이 상기 제1임계값(TH1)보다는 크지만 상기 제2임계값(Th2)보다 작은 경우에는 경보를 발행하는 것을 특징으로 하는 관성측정장치와 GNSS를 이용한 연결식 차량의 사고 예측방법.
[수학식 1]
여기서, 는 잭나이핑값, 는 트랙터와 트레일러 간의 요각변화율()의 차이, 는 샘플링 시간이다.
[수학식 3]
여기서, 는 롤오버값, 는 롤각변화율의 최대값, 은 롤각변화율의 차이, 는 관측 시간구간, 는 샘플링 시간이다.
[수학식 4]
여기서, 는 현재 차량이 주행하고 있는 차선의 중앙 위치, 은 측정유닛의 현재 위치, 는 현재 차량이 주행하고 있는 차선의 중앙 위치()와 측정유닛의 현재 위치() 간의 거리이다.
In the tractor 10 and the trailer 20, respectively, in the method of predicting the accident of the connected vehicle using the measuring unit (11, 21) consisting of a GNSS receiver and an inertial measurement device,
A vehicle initial state checking step S100 for checking whether the connected vehicle is in a high speed driving state;
When the initial state of the connected vehicle is a high-speed driving state in the vehicle initial state checking step (S100), the driving state of the vehicle is measured by measuring the operating state and the position, the speed, the acceleration, and the angular velocity of the vehicle by the measuring unit. Obtaining vehicle driving state information (S200) for obtaining driving information;
By using the information on the driving state of the vehicle obtained by the vehicle driving state information acquisition step (S200), the jack-knife value (Equation 1, Equation 3 and Equation 4 below) ), Rollover value ( ) And the center position of the lane in which the vehicle is currently driving ( ) And the current position of the measuring unit ( ) ) And then determine whether there is an abnormality determination step (S300) of detecting whether the current vehicle is in an abnormal state of jack-knifeing, rollover, or lane departure by comparing with the threshold value TH, respectively.
The threshold value TH consists of first and second threshold values TH1 and Th2, and the jackknife value ( ), Rollover value ( ) And the center position of the lane in which the vehicle is currently driving ( ) And the current position of the measuring unit ( ) ) If the value of any one of the larger than the first threshold value (TH1) but smaller than the second threshold value (Th2), the inertial measurement device and GNSS characterized in that the accident prediction of the connected vehicle Way.
[Equation 1]
here, Is the jackknife value, Is the rate of change of yaw angle between the tractor and the trailer. ), Is the sampling time.
&Quot; (3) "
here, Is the rollover value, Is the maximum value of the roll angle change rate, Is the difference in roll angle change rate, Is the observation time interval, Is the sampling time.
&Quot; (4) "
here, Is the center position of the lane in which the vehicle is currently driving, Is the current position of the measuring unit, Is the center position of the lane in which the vehicle is currently traveling ( ) And the current position of the measuring unit ( ) Is the distance between.
상기 이상유무 판단단계(S300)에서의 잭나이핑 사고에 대한 판단은 아래의 수학식 1에 의해 산출된 잭나이핑값()을 이용하는 것을 특징으로 하는 관성측정장치와 GNSS를 이용한 연결식 차량의 사고 예측방법.The method of claim 6,
Determination of the jack-knife accident in the abnormality determination step (S300) is the jack-knife value calculated by Equation 1 below ( Accident prediction method of a connected vehicle using the inertial measurement device and GNSS, characterized in that using.
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