KR100294435B1 - 차륜상의차량의변위판정장치및이장치를포함하는운전시스템및차량 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차륜 상의 차량의 변위를 판정하는 장치와 상기 장치를 포함하는 운전 시스템 및 차량에 관한 것이며, 상기 장치는 차륜 서스펜션에 의해 차체에 연결되며, 차체에 대한 차륜의 순간 수직 속도를 나타내는 측정치를 측정하는 측정수단을 포함한다. 이러한 측정치를 이용하면 차륜 변위의 수직 성분이 제거되어 울퉁불퉁한 노면의 경우에 차체 변위 판정을 위한 보다 높은 정확성이 달성된다.

Description

차륜 상의 차량 변위 판정 장치 및 이 장치를 포함하는 운전 시스템 및 차량
제1a도는 차량이 울퉁불퉁한 노면을 주행하는 과정을 도시한 도면.
제1b도는 제1a도의 일부의 확대도.
제2도는 본 발명에 따른 장치가 구비된 차량의 일부를 도시한 도면.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 노면 2 : 차체
3 : 림 4 : 타이어
5 : 차축 6 : 완충기
7 : 용수철 8 : 압력 센서
9 : 처리 수단
[발명분야]
본 발명은 차륜의 회전 속도를 나타내는 제1측정치를 측정하는 하나 이상의 센서와, 변위를 판정하기 위해 상기 제1특정치를 처리하는 처리 수단을 포함하는, 차륜 서스펜션 수단에 의해 차체에 연결된 차륜 상의 차량의 변위를 판정하는 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 장치를 포함하는 차량용 운전 시스템 및 이러한 장치 또한 운전 시스템을 포함하는 차량에 관한 것이다.
이러한 장치는 미국 특허 제4,862,486호의 명세서에 의해 공지된 것이 있다. 상기 미국 특허에는 단위시간 당 차륜의 회전수를 판정하여, 이에 따라 센서가 장착된 타이어의 부분적 변형에 응답하며 타이어의 내부에 장착되는 센서에 의해 실제 속도를 판정하는 장치가 개시되어 있다. 차량의 변위는 차륜의 회전(rolling)이나 외경이 공지되면 차륜의 회전수의 측정에 의해 근사계산할 수 있다.
이러한 장치의 단점은 차륜의 회전수에 의해 판정된 차량의 변위가 실제로는 차륜의 외주상의 기준점의 변위이기 때문에 차량 변위 판정이 부정확하다는 것이다. 그러므로, 상기 변위는 실제 차량의 변위에 항상 일치하지는 않는다. 울퉁불퉁한 노면의 경우에 차륜의 외주상의 기준점의 겉보기 변위는 차륜 서스펜션의 감쇠(damping) 효과로 인해 노면의 요철을 정확하게 따라 주행하지 않는 차체의 변위보다 클 것이다. 따라서, 노면의 비균일성은 차량 변위의 판정에 있어서 일종의 계통 오차를 유발한다.
[발명의 개요]
따라서, 본 발명의 주요 목적은 차륜 상의 차량 변위의 보다 정확한 판정을 위한 장치를 제공하는 것이다. 이를 위해서, 본 발명에 따른 장치는 차체에 대한 차륜의 순간 수직 속도를 나타내는 또다른 측정치를 측정하는 수단과 차량의 변위를 판정하기 위해 상기 측정된 또다른 측정치를 처리하는 수단을 또한 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 기준점의 변위의 수직 성분이 제거된다. 이는 차체의 변위의 보다 정확한 판정을 가능하게 한다. 이는 추측 운행법에 의해 차량의 위치를 판정하는 운전 시스템을 위해서 특히 중요하다.
본 발명에 따른 장치의 실시예는 상기 또다른 측정치를 측정하는 수단이 차륜 서스펜션의 완충기 또는 용수철에 연결된 압력 센서를 포함하는 것을 특징으로 한다. 압력 센서의 사용은 저렴하고 신뢰적인 실시를 가능하게 하며, 압력 센서는 일례로 완충기, 즉 차륜 서스펜션에 (부분적으로) 일체화될 수도 있다.
본 발명에 따른 또다른 실시예는 상기 또다른 측정치를 처리하는 수단이 차량의 차륜 서스펜션의 형태에 따라 조절 가능한 필터 파라미터를 갖는 교정 필터를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 소정의 형태의 차량의 차륜 서스펜션의 특정한 공명에 의해 발생된 성분 등과 같은 적합하지 않은 성분은 측정 신호로부터 제거된다. 필수적인 파라미터는 보정(calibration)에 의해 판정될 수 있다.
본 발명에 따른 장치의 또다른 실시예는 필터 파라미터가 관련 차륜의 회전 속도의 함수로서 가변적인 것을 특징으로 한다. 가변성 필터가 사용될 때는 상이한 차량 속도에서 발생하는 상이한 교란 요인에 따른 부정확성이 교정된다. 필수적인 파라미터는 보정에 의해 판정될 수 있다.
본 발명에 따른 장치의 또다른 실시예는 필터 파라미터가 차량 하중의 함수로서 가변적인 것을 특징으로 한다. 예를 들면, 처리 수단에 저장된 열람표(look-up table)를 사용하면 상이한 차량 하중에 기인하는 부정확성이 상쇄된다. 필수적인 파라미터는 보정에 의해 판정될 수 있다.
본 발명에 따른 장치의 또다른 실시예는 각각의 차륜 또다른 측정치를 측정하는 각각의 수단과, 변위를 결정하기 위해 상기 각각의 측정된 또다른 측정치에 기초하여 판정된 값의 평균치를 취하여 상기 각각의 측정된 또다른 측정치를 처리하는 처리 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이는 차량 변위의 보다 정확한 판정을 가능하게 한다.
본 발명의 장치는 추측 운행법에 의해 차량의 위치를 판정하는 운전 시스템 에 양호하게 이용될 수 있다.
[적합한 실시예의 설명]
본 발명의 상기 및 다른 특징으로 적합한 실시예 및 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하겠다.
제1A도는 차륜 서스펜션에 의해 차체에 연결된 차륜 상의 차량의 노면의 요철을 주행하는 방법을 나타내는 도면이다. 용수철 또는 완충기에 의해 차륜 서스펜션의 감쇠 효과에 기인하여 차륜이 차체의 무게 중심보다 더욱 근접한 비균일 노면을 따르기 때문에 차체의 변위는 차륜의 원주상의 기준점의 겉보기 변위보다 작다. 이는 노면에서의 골 및 마루에 대해 적용된다. 하나 이상의 차륜의 측정된 회전 속도가 차량의 변위를 판정하며, 이에 의해 계통 오차가 발생하면 차륜의 외주상의 기준점의 겉보기 변위는 차체의 변위보다 크다. 결과적으로, 그것은 마치 지리적 위치(일례로 2개의 도시)가 실제보다 휠씬 멀리 있는 듯이 보이게 한다. 본 발명에 따르면 이러한 계통 오차는 하나 이상의 차륜의 회전 속도에 의해 차체의 변위의 판정을 교정함으로써 제거된다. 교정은 차체에 대한 하나 이상의 차륜의 순간 수직 속도의 측정에 근거한다.
제1B도는 다양한 변위 벡터를 확대하여 도시한 도면이다. 여기에서 Xw는 차륜의 외주상의 기준점의 변위를 나타내며, Xc는 차량 변위를 나타내며, Yw는 차체에 대한 차륜의 수직 변위를 나타낸다. 미소시간 △t 동안의 상기 측정치의 변화를 각각 △Xw, △Xc, △Yw로 나타내면,
이다.
그러므로, △t →0 으로 수렴하는 경우에는,
즉,이다.
Rw가 차륜의 회전 반경이고, ω가 차륜의 각속이면,
Xw=∫tRw·ωdt 이며,
따라서 Xc는,
이다.
교정이 비교적 작은 제1측정에서,
로 표현할 수 있다.
임의의 순간에서의 차체에 대한 차륜의 수직 속도()가 공지되면, 차체의 변위는 상기 적분의 계산에 따라 얻을 수 있다. 예를 들면, 마이크로프로세서와 같은 처리 수단은 입력치 Rw, ω및,에 기초하여 상기 적분을 계산한다.
ω의 순간치는 단위시간 당 차륜의 회전수를 측정하는 센서에 의해 제공된다. 회전 반경(Rw)의 값은 대체적으로 일정하다. 너무 높거나 너무 낮은 압력에 의한 타이어의 변형은 차륜의 주행면의 길이의 실질적인 변화를 초래하지 않는다.의 순간치는 예를 들면, 차륜 서스펜션의 완충기 또는 용수철에 장착된 압력 센서, 거리 센서, 속도 센서 또는 가속도 센서에 의해 제공된다. 이러한 센서는 분명히 보정을 필요로 한다. 예를 들면, 압력 센서가 사용될 때는 먼저 검출된 압력을 미분하여 시간에 따른 압력 변화로 전환시킨다. 다음, 최종 측정치는, 예를 들면 처리 수단에 저장된 열람표를 사용하여 차체에 대한 차륜의 대응하는 수직 속도로 변환된다.
센서를 포함하는 완충기는 이미 상업상 구매 가능한 것이고 ABS 시스템도 또한 단위 시간 당 차륜의 회전수를 측정하는 센서를 포함한다는 것을 주목하라. 따라서, ABS가 구비된 차량의 경우에 본 발명은 압력 센서를 포함하는 완충기를 사용하며 ABS 시스템과 압력 센서로부터의 신호에 기초하여 적분을 연산하는 마이크로프로세서를 부가함으로써 간단히 실시될 수 있다. 적합하게는, 예를 들면 차량의 각각의 차륜용의 하나의 회전수 카운터와, 각각의 관련 완충기용의 하나의 압력 센서가 사용되는 등과 같이 다수의 센서가 사용될 수도 있다. 다음, 마이크로프로세서는 각각의 차륜을 위한 적분을 판정할 수 있고, 차량 변위를 위한 최종치로서 계산된 적분치의 평균치를 취할 수 있다.
제2도는 본 발명에 따른 장치를 포함하는 차량의 일부를 도시한다. 차량은 차체(2)와, 림(3)과 노면(1)에 접촉하는 타이어(4)를 구비한 차륜과, 차축(5)과, 완충기(6) 및, 용수철(7)을 포함한다. 제2도의 경우에 압력 센서(8)는 완충기(6)의 내부에 장착된다. 적합하게는, 센서는 용수철(7)에 결합될 수도 있다. 마이크로프로세서를 0포함하는 처리 수단(9)은 압력 센서 및, 차륜 회전수 카운터(도시 않음)로부터의 신호를 수용한다. 이에 기초하여 마이크로프로세서는 본 발명에 따라 차량 변위를 적절히 근사측정하는 적분을 계산한다. 본질적으로, 적분의 계산은 매우 간단하며, 계산 과정은 상세히 설명하지 않는다. 도시한 바와 같이, 완충기는 차체의 수직축에 대해 예각으로 장착된다. 다음, 차륜의 수직 운동은 압력 센서에 의해 측정된 전체 속도에서 삼각 함수법에 의해 알 수 있다.
적합하게는, 또다른 측정치를 처리하는 수단은 압력 센서에 의해 측정된 신호에서 부적합한 교란 성분을 제거하는 교정 필터(9A)를 포함한다. 특히, 필터 대주파수의 응답 곡선으로 표시되는 필터 파라미터는 조절 가능하다. 조절은 차량의 차륜 서스펜션의 형태 및 사용된 튜브의 형태, 또는 다른 변수에 따라서 적절히 형성될 수 있다. 상기 조절은, 예를 들면 차량의 정기 검사나 수리시에 정적으로 형성될 수 있다. 다른 형태의 조절은 차량의 하중에 의존하는 등과 같이 동적으로 형성될 수 있다. 동적인 조절은 차량이 정지 상태일 때 형성된다. 예를 들면, 소정의 형태의 차량의 차륜 서스펜션의 특정한 공명이 완전히 여과될 수 있다. 필요한 파라미터는 보정에 의해 각각의 형태의 차량을 위해 개별적으로 판정될 수 있다. 또다른 실시예에서 필터 파라미터는 관련 차륜의 각속도의 함수로서 가변적이다. 가변성 필터가 사용될 때, 상이한 차량 속도에서 발생하는 상이한 교란 요인에 기인하는 부정확성의 교정이 가능해진다. 예를 들면, 비균일 노면(일례로, 자갈길)상에서의 고속의 차량 속도의 경우에 고주파 성분이 압력 센서로부터의 신호에서 발생하며, 이러한 성분은 차륜의 실제 변위에 대응하지 않는다. 이러한 고주파성분은 가변성 교정 필터에 의해 완전히 여과될 수 있다. 차륜의 크기에 대해 큰 노면으 비균일성에 의해 고속에서 발생하는 압력 센서로부터의 신호에서의 특정 주파수는, 예를 들면 자갈길 등과 같이 차륜에 대해 작은 노면의 비균일성의 경우에는 저속에서 발생할 수 있다. 이는 필터에 의해 고려된다. 상이한 속도를 위한 파라미터는 보정에 의해 판정될 수 있다. 또다른 실시예에서 필터 파리미터는 차량의 하중의 함수로서 가변적이다. 따라서, 차량의 상이한 하중에 기인하는 부정확성은 상쇄된다. 예를 들면, 처리 수단에 저장된 열람표를 사용하면 각각의 하중을 위한 필터 파라미터의 저장될 수 있다. 필요한 파라미터는 상이한 차량의 하중에서 보정에 의해 판정될 수 있다.
본 발명은 예를 들면 CARIN과 같은 차량용 운전 시스템에 양호하게 이용될 수 있다. 이러한 종류의 운전 시스템은 차량이 운행하는 구역에 관한 지형 및 교통 정보를 포함하는, 예를 들면 CD-ROM과 같은 저장 매체를 포함한다. 마이크로컴퓨터는 거리 센서 및 방향 센서에 의해 차량의 실제 위치를 위한 추측 운행 좌표를 판정한다. 따라서 본 발명에 따르면, 변위 및 임의의 순간의 차량 위치가 보다 정확히 판정될 수 있다. 차량의 위치는 CD-ROM 상의 데이타와 연산된 추측 운행 좌표를 비교함으로써 보다 정확히 판정될 수 있다. 차량이 CD-ROM 상에 표현되지 않은 구역에서 운행할 때는 저장된 데이타와의 비교가 불가능하기 때문에 변위가 정확히 공지되는 것이 중요하다. 이는 본 발명에 따른 장치의 경우에 특히 양호하게 사용될 수 있다.
또한, 교정 필터의 필터 파라미터는 CD-ROM 상의 데이타에 기초한 변위와, 장치에 의해 판정된 변위를 비교하는 신경망에 의해 적용될 수 있다. 그러한 열람표의 내용의 사용은 정확도를 보다 향상시킨다.

Claims (9)

  1. 차량의 차륜의 회전 속도를 나타내는 제1측정치를 측정하는 하나 이상의 센서와, 변위를 판정하기 위해 상기 제1측정치를 처리하는 처리 수단을 포함하는, 차륜 서스펜션 수단에 의해 차체에 연결되는 차륜 상의 차량의 변위를 판정하는 차량 변위 판정 장치에 있어서,
    상기 차체에 대한 차륜의 순간 수직 속도를 나타내는 또다른 측정치를 측정하는 또다른 측정 수단과, 차량의 변위를 판정하기 위해 상기 또다른 측정치를 처리하는 또다른 처리 수단을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 변위 판정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 또다른 측정치를 측정하는 또다른 측정 수단은 상기 차륜 서스펜션 수단의 완충기 또는 용수철에 연결된 압력 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 변위 판정 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 또다른 측정치를 측정하는 또다른 측정 수단은 상기 차륜 서스펜션에 적어도 부분적으로 일체화되는 것을 특징으로 하는 차량 변위 판정 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 또다른 측정치를 처리하는 또다른 처리수단은 차량의 차륜 서스펜션의 형태에 따라 조절 가능한 필터 파라미터를 갖는 교정 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 변위 판정 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 필터 파라미터는 관련 차륜의 각속도의 함수로서 조절 가능한 것을 특징으로 하는 차량 변위 판정 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 필터 파라미터는 차량 하중의 함수로서 조절 가능한 것을 특징으로 하는 차량 변위 판정 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 차량에 포함된 적어도 2개 이상의 차륜이 상기 또다른 측정치를 측정하는 각각의 또다른 측정 수단을 포함하며, 상기 측정된 각각의 또다른 측정치를 처리하는 또다른 처리 수단은 변위를 판정하기 위해 상기 각각의 측정된 또다른 측정치에 기초하여 판정된 값의 평균치를 취하는 것을 특징으로 하는 차량 변위 판정 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 따른 차량 변위 판정 장치를 포함하는 차량용 운전 시스템.
  9. 제1항 또는 제2항에 따른 차량 변위 판정 장치를 포함하는 차량.
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