KR100250325B1 - 차량주행시뮬레이션을위한도로프로파일산출방법 - Google Patents

Abstract

실차 주행 환경을 모사 하는 차량 주행 시뮬레이션의 현실성을 확보하기 위한 도로 프로필을 산출하는 방법에 있어, 차축 스핀들의 가속도를 검출하여 이차 적분을 통해 차축 스핀들의 변위 프로필을 산출하는 것으로, 직접 도로 프로필을 작성하지 않고 차축 스핀들의 변위 프로필을 작성함으로써 계측 장비를 단순하게 할 수 있으며, 그 계측 방법도 용이할 뿐만 아니라 도로의 상황에 관계없이 차축 스핀들의 변위 프로필을 산출하여 도로 프로필을 작성할 수 있다.

Description

차량 주행 시뮬레이션을 위한 도로 프로파일 산출 방법

본 발명은 실차 주행 환경을 모사하는 차량 주행 시뮬레이션의 현실성을 확보하기 위한 도로 프로파일을 산출하는 방법에 있어, 직접 도로 프로파일을 산출하지 않고 차축 스핀들의 변위 프로파일을 산출하여 도로 프로파일을 산출하도록 한 차량 주행 시뮬레이션을 위한 도로 프로파일 산출 방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 주행 시뮬레이션은 실차 상태에서와 같은 운행 조건을 설정한 후, 시뮬레이션을 통해 차량의 주행성과 조향 성능, 내구성 등을 시험하는 것으로, 도로 프로파일 등과 같은 운행 환경의 설정은 정확한 시뮬레이션을 하기 위하여 매우 중요하다.

이중 도로 프로파일을 산출하기 위하여 종래에는 도 8에서와 같이 차량에 레이저 장치를 설치한 후, 레이저를 노면에 투사하고 이를 수신하는 동안의 시간차를 이용하여 도로 프로파일을 산출한다.

이와 같은 종래의 방법에서는 실차 주행에 따른 도로 프로파일 계측시 레이저 장치가 기준선 상에 위치하여야 한다.

그러나, 험로와 같이 굴곡이 심한 도로에서는 차체의 변위가 크게 변하고, 이에 따라 레이저 장치가 기준선을 벗어남으로써 정확한 도로 프로파일을 산출하지 못하는 단점이 있다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 그 목적은 도로의 상태와 관계없이 실차 주행중 정확한 도로 프로파일을 산출하여 차량 주행 시뮬레이션의 입력 데이터로 이용할 수 있도록 하는 데 있다.

제 1도는 본 발명에 따른 도로 프로파일을 산출하는 장치를 개략적으로 도시한 것이고,

제 2도는 본 발명에 따른 일 실시예인 차량 주행 시뮬레이션을 위한 도로 프로파일 산출 방법을 개략적으로 도시한 동작 순서도이고,

제 3도는 본 발명에 따른 일 실시예에서 실차 주행 상태에서 검출된 차축 스핀들의 가속도를 도시한 신호 파형도이고,

제 4도는 본 발명에 따른 일 실시예에서 적분 과정에서 발생되는 에러를 도시한 신호 파형도이고,

제 5도와 제 6도는 본 발명에 따른 일 실시예에서 적분 과정에서 발생된 트랜드를 제거하는 방법을 도시한 신호 파형도이고,

제 7도는 본 발명에 따른 일 실시예에 의해 산출된 차축 스핀들의 변위를 도시한 신호 파형도이고,

제 8도는 종래 도로 프로파일을 산출하기 위한 장치를 개략적으로 도시한 것이다.

상기와 같은 목적으로 달성하기 위하여, 본 발명은 실차 주행에 따른 차축 스핀들의 가속도 게이지의 신호를 소정의 시간 간격으로 샘플링 하여 차축 스핀들의 가속도를 검출하는 단계와; 상기 단계에서 검출된 가속도 신호중의 노이즈를 소정의 노이즈 주파수에 따라 제거하는 단계와; 상기 단계에서 노이즈가 제거된 차축 스핀들의 가속도 신호를 이차 적분하여 차축 스핀들의 변위 프로파일을 산출하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 본 발명에서, 차축 스핀들의 가속도 신호중의 노이즈 제거는 차축 스핀들 변위 프로파일의 사용 목적에 따라 노이즈 주파수를 설정한 다음, 설정된 노이즈 주파수 이상의 대역을 제거하는 것을 특징으로 한다.

상기 본 발명에서, 적분 과정중 적분값에 부밍이 발생되면 상기 단계에서 설정된 노이즈 주파수를 일정량 감소시켜 고주파 노이즈를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 본 발명에서, 적분 과정중 적분값에 트랜드가 발생하면 적분값의 평균값을 연산한 후, 적분값에서 연산된 평균값을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도 2를 참조하열 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 1에서와 같이 차체와 도로 사이의 거리가 가장 가까운 차축 스핀들에 각각 3축 가속도 게이지(g)를 부착하고, 계측 시스템(1)을 세팅한다(S1).

이후, 계측 시스템(1)에 의해 실차 주행에 따라 각 차축 스핀들에 설치된 각각의 3축 가속도 게이지(g)의 신호를 소정의 시간으로 샘플링 하여 도 3과 같은 각 차축 스핀들의 가속도를 검출한다(S2). 이때, 검출되는 차축 스핀들의 가속도는 디지털 신호로 측정한다.

그리고, 검출된 각 차축 스핀들의 가속도 신호중의 노이즈를 제거한다(S3). 이때, 노이즈 제거는 노이즈 주파수 이상의 대역을 제거하는 것이다. 그리고, 노이즈의 판단 기준은 계측되는 차축 스핀들의 변위 프로파일에 따른 도로 프로파일을 차량 주행 시뮬레이션에서 사용하고자 하는 목적에 따라서 결정하는 것으로, 이를 간단히 나타내면 다음의 표 1과 같다.

[표 1]

이후, 노이즈가 제거된 각 차축 스핀들의 디지털 가속도 데이터를 적분하여 차축 스핀들의 속도를 산출한다(S4).

이때, 디지털 가속도 데이터를 적분할 경우 도 4에서와 같이 적분값의 진폭 변화가 증가되는 부밍(B)과 적분값의 진폭이 증가되는 트랜드(T)와 같은 에러가 발생하는 데, 고주파 노이즈에 의한 부밍(B)이 발생되면(S5) 노이즈 주파수 = 노이즈 주파수 × 0.9 에 의해 노이즈 주파수를 재 설정하여(S6) 고주파 노이즈를 제거함으로써 부밍(B)의 발생을 방지한다.

또한, 적분(S4)중 트랜드(T)가 발생되면(S7) 도 5에서와 같이 적분값의 평균값(A)을 연산하여 적분값에서 연산된 평균값(A)을 제거하여(S8) 도 6에서와 같이 트랜드(T)을 방지한다.

이때, 평균값(A) 파형 신호의 보간 커브(interpolation curve)가 3차 함수를 갖는 다항식으로 표현되어야 하며, 4차 이상의 함수를 갖는 다항식으로 표현될 경우에는 샘플링 시간을 축소시켜 트랜드(T)를 방지한다.

이후, 각 차축 스핀들 가속도 데이터로부터 각 차축 스핀들의 속도 데이터가 산출되면, 산출된 차축 스핀들의 속도 데이터를 상기와 같이 적분하여(S4) 도 7과 같은 각 차축 스핀들의 변위를 산출한다(S9).

이때에도, 적분 과정(S4)에서 고주파 부밍(B)이나 트랜드(T)가 발생되면(S5,S7) 상기(S6, S8)에서와 같이 하여 에러를 방지한다.

그리고, 도로 프로파일은 도 7과 같이 산출된 차축 스핀들의 변위 프로파일에 의해 쉽게 산출할 수 있다. 즉, 산출된 차축 스핀들의 변위 프로파일과 도로 프로파일은 동일한 형태를 가지게 된다.

이와 같이 본 발명은 직접 도로 프로파일을 작성하지 않고 차축 스핀들의 변위 프로파일을 작성함으로써 계측 장비를 단순하게 할 수 있으며, 그 계측 방법도 용이할 뿐만 아니라 도로의 상황에 관계없이 차축 스핀들의 변위 프로파일을 산출하여 도로 프로파일을 작성할 수 있다.

Claims (2)

1. 실차 주행에 따라 차량 각각의 차축 스핀들에 설치된 3축 가속도 게이지로부터 출력되는 신호를 소정의 시간 간격으로 샘플링하여 차축 스핀들의 가속도를 검출하는 단꼐와;

   도로 프로파일의 차량 주행 시뮬레이션에서의 사용 목적에 따른 주파수의 2배 되는 주파수를 노이즈 주파수로 설정한 후, 상기 검출된 차축 스핀들의 가속도 신호중의 노이즈를 설정된 노이즈 주파수에 따라 제거되는 단계와;

   상기 단계에서 노이즈가 제거된 차축 스핀들의 가속도 신호를 이차 적분하여 차축 스핀들의 변위 프로파일을 산출하는 단계와;

   상기 적분 과정중 적분값에 부밍이 발생되면 상기 설정된 노이즈 주파수를 일정량 감소시켜 고주파 노이즈를 제거하며, 적분값에 트랜드가 발생하면 적분값의 평균값을 연산한 후 적분값에서 연산된 평균값을 제거하는 단계와;

   상기 산출된 차축 스핀들의 변위 프로파일에 따라 도로 프로파일은 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 주행 시뮬레이션을 위한 도로 프로파일 산출 방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 평균값 파형 신호의 보간 커버가 3차 함수를 갖는 다항식으로 표현되지 않고, 4차 이상의 함수를 갖는 다항식으로 표현될 경우에는 상기 샘플링 시간을 축소시키는 것을 특징으로 하는 차량 주행 시뮬레이션을 위한 도로 프로파일 산출 방법.

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