KR100361822B1

KR100361822B1 - 퍼지알고리즘을 이용한 헤드램프제어장치 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR100361822B1
Application number: KR1020000054546A
Authority: KR
Inventors: 구자왕
Original assignee: 기아자동차주식회사
Priority date: 2000-09-18
Filing date: 2000-09-18
Publication date: 2002-11-23
Also published as: KR20020021832A

Abstract

본 발명은 자동차의 헤드램프에 관한 것으로서 특히, 전방 주행차의 발광빛을 감지하여 퍼지알고리즘을 이용한 헤드램프의 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 차량의 전방에 설치되어 주변밝기를 감지하는 광센서(10)와; 상기 광센서(10)의 신호를 디지털신호로 변환하기 위한 신호변환부(20)와; 상기 신호변환부(20)의 신호를 입력받아 퍼지알고리즘을 통하여 보정값을 처리하기 위한 전자제어유니트(30)와; 헤드램프(52)에 구비되어 포물경형상의 유연성을 갖는 반사경(50)과; 상기 반사경(50)의 후방에 설치되어 상기 전자제어유니트(30)에 의해 동작하는 구동원(40)으로 구성되어, 주행시 운전조건에 따라서 운전자가 직접 헤드램프의 방향을 조작할 필요가 없이, 반대 차선의 대향차 또는 전방 주행차의 광량에 따라서 헤드램프의 방향을 자동으로 제어함으로써 다른 운전자들의 운전을 방해하지 않으면서 운전자의 운전가시거리를 확보할 수 있는 효과가 있는 발명인 것이다.

Description

퍼지알고리즘을 이용한 헤드램프제어장치 및 그 제어방법{Method and device for controlling headlamp using fuzzy algorithm}

본 발명은 자동차의 헤드램프에 관한 것으로서 특히, 전방 주행차의 발광빛을 감지하여 퍼지알고리즘을 이용한 헤드램프의 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에는 야간 주행시 운전자의 시야 확보를 위한 헤드램프가 구비되어 있으며, 상기 헤드램프는 상향등과 하향등으로 조작되게 된다. 상향등은 조사되는 빛의 방향이 상방향을 향하도록 되어 있어, 반대편 차선에서 접근해 오는 자동차의 운전자의 눈부심을 일으켜 시야를 방해하는 반면, 차량 운전자의 시야를 원거리까지 확보할 수가 있게 된다. 하향등은 조사되는 빛의 방향이 하측방향을 향하도록 되어 있어, 반대편 차선에서 접근해 오는 자동차 운전자의 눈부심을 억제할 수는 있으나, 차량 운전자의 시야를 원거리까지 확보할 수가 없게 된다. 따라서, 차량 운전자는 운전 중에 수시로 상황에 따라 상향등 또는 하향등으로 헤드램프의 방향을 조작해야만 되는 불편함을 유발시키게 된다.

본 발명은 상기의 결점을 해소하기 위한 것으로, 주행시 상대 대향차량 또는 전방 주행차의 발광빛을 감지하여 퍼지알고리즘을 이용한 헤드램프의 자동제어장치 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.

이러한 본 발명은 차량의 전방에 설치되어 주변밝기를 감지하는 광센서와; 상기 광센서의 신호를 디지털신호로 변환하기 위한 신호변환부와; 상기 신호변환부의 신호를 입력받아 퍼지알고리즘을 통하여 보정값을 처리하기 위한 전자제어유니트와; 헤드램프에 구비되어 포물경형상의 유연성을 갖는 반사경과; 상기 반사경의후방에 설치되어 상기 전자제어유니트에 의해 동작하는 구동원으로써 달성된다.

도 1은 자동차의 사시도,

도 2는 도 1의 A-A의 단면도,

도 3은 도 1의 B-B의 단면도,

도 4는 본 발명의 제어장치의 전체구성을 보여주는 도면,

도 5는 본 발명의 제어장치에 의한 제어방법을 보여주는 흐름도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 센서부 20 : A/D 변환부

30 : 전자제어유니트(ECU) 31 : 입력신호추출부

32 : 메모리부 33 : 제어부

40 : 구동원 50 : 반사경

52 : 헤드램프

도 1내지 도 5는 본 발명의 헤드램프 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 도 1은 자동차의 사시도이며, 도 2는 도 1의 A-A의 단면도이며, 도 3은 도 1의 B-B의 단면도이다. 도 4는 본 발명의 제어장치의 전체구성을 보여주는 도면이며, 도 5는 본 발명의 제어장치에 의한 제어방법을 보여주는 흐름도이다.

본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 헤드램프 제어장치는, 차량의 전방에 설치되어 주변밝기를 감지하는 광센서(10)와; 상기 광센서(10)의 신호를 디지털신호로 변환하기 위한 신호변환부(20)와; 상기 신호변환부(20)의 신호를 입력받아 퍼지알고리즘을 통하여 보정값을 처리하기 위한 전자제어유니트(30)와; 헤드램프(52)에 구비되어 포물경형상의 유연성을 갖는 반사경(50)과; 상기 반사경(50)의 후방에 설치되어 상기 전자제어유니트(30)에 의해 동작하는 구동원(40)으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 광센서(10)는, 대향차 및 전방의 주행차의 발광빛을 인식하기 위한 수광측정 센서를 사용한 것으로, 수광센서를 통하여 측정된 신호는 아날로그-디지털(A/D) 신호변환부(20)를 통하여 디지털값으로 변환되어 전자제어유니트(30)에 입력되게 된다.

상기 전자제어유니트(30)는, 신호변환부(20)의 신호를 입력받아 퍼지알고리즘의 입력신호를 추출하기 위한 입력신호추출부(31)와; 퍼지알고리즘을 적용하기 위한 양자화테이블, 멤버쉽함수 및 제어규칙 정보를 저장하기 위한 메모리부(32)와; 상기 입력신호추출부(31)와 메모리부(32)를 제어하여 퍼지알고리즘을 통한 제어값을 추출하여 상기 구동원의 제어신호를 출력하는 제어부(33)로 구성될 수가 있다. 상기 입력신호추출부(31)는, 상기 신호변환부(20)로부터 입력된 광신호를 폐루프(closed loop)를 이용하여 에러값과 에러값의 시간에 대한 변화율을 구하여 퍼지보정값을 산출하기 위한 입력값으로 이용하게 된다.

상기 구동원(40)은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 전자제어유니트(ECU)의 출력값을 입력으로 하는 스텝모터로 구성될 수가 있다. 즉, ECU에서 출력되는 전압 신호를 가지고 전압의 크기에 따라서 스텝모터의 각도를 조절하게 된다. 구동되는 것은 드라이브가 장착이 되어 있으므로 여기서 작동을 하게 된다. 드라이브에서는 들어오는 전압의 크기와 대응되는 각도의 조절이 세팅이 되어 있으므로 이를 통해서 구동되게 된다. 스텝모터를 지지하는 피벗(51)이 구비되며 헤드램프를 포물경 형상으로 감싸는 반사경은 유연한 재질로 구성이 되어, 스텝모터의 동작에 따라 도 2 및 도 3의 화살표방향으로 동작하여 헤드램프의 조사빔의 방향을 조절하게 된다.

이하 본 발명의 헤드램프 제어장치에 의한 그 제어방법을 살펴보면 다음과 같다.

도 5에 도시된 바와 같이 본 발명에 제어장치에 의한 제어방법은, 퍼지알고리즘을 이용한 차량의 헤드램프 제어방법에 있어서, 광센서의 신호를 입력(S11)받아 입력신호추출부를 통하여 에러값 및 에러변화율을 추출(S12)하는 제1단계(S10)와; 상기 에러값 및 에러변화율을 입력값으로 전자제어유니트를 통하여 퍼지 보정값을 산출하는 제2단계(S20)와; 상기 전자제어유니트에서 출력된 보정값에 따라 헤드램프의 반사경에 구비된 구동원을 구동하는 제3단계(S30)로 이루어지게 된다.

다음으로 본 발명의 제어방법에 의한 실시예를 상세히 살펴보면 다음과 같다.

우선, 입력신호추출부(31)를 통하여 에러값(E) 및 에러변화율(CE)이 결정되면, 양자화테이블을 이용한 양자화단계를 거쳐 각 신호의 레벨을 정하게 된다. 표1 은 이와 같은 양자화단계를 7개의 레벨로 정의한 예이다. X는 에러값(E) 및 에러변화율(CE)을 의미한다. 실제의 적용에 있어서는 에러값(E)과 에러변화율(CE)에 대하여 다른 양자화테이블을 적용하게 되나, 이하 설명에서는 에러값(E)과 에러변화율(CE)에 대하여 동일한 양자화테이블을 적용하여 설명한다.

양자화단계	양자화 값에 대한 집합의 범위
-3	X<= -500
-2	-500 < X <= -100
-1	-100 < X <= -25
0	-25 < X <= 25
1	25 < X <= 100
2	100 < X <= 500
3	X > 500

다음으로 퍼지알고리즘을 이용한 보정값을 산출하기 위하여 표2 와 같은 멤버쉽 함수를 정의하게 된다. 각 레벨의 퍼지함수는 가장 큰 음수량(Negative Big), 음수량(Negative Small), 제로(Zero), 양수량(Positive Small), 가장 큰 양수량(Positive Big)에 대하여 각 레벨에 대한 퍼지함수값을 갖는다.

레벨	NB	NS	ZO	PS	PB
-3	1.0	0.3	0	0	0
-2	0.7	0.7	0	0	0
-1	0.3	1.0	0.3	0	0
0	0	0.7	0.7	0.7	0
1	0	0.3	1.0	0.3	0
2	0	0	0.3	0.7	0.2
3	0	0	0	0.3	1.0

예를 들어, 에러값(E)이 450이라면, 표1 의 양자화단계에서 에러(E)의 레벨은 -2가 되며, 이 경우 멤버쉽 함수에서는 NB가 0.7, NS가 0.7이 됨을 알 수가 있다. 이는 NB가 나올 확률이 70%이며, NS가 나올 확률도 70%라는 것을 의미한다.

표3 은 제어규칙을 정의한 것으로, 멤버쉽 함수에서 작성된 것을 가지고 각 상황에 대한 제어규칙을 찾아가게 되는 것이다.

예를 들어, 에러값(E)이 450과 에러변화율(CE)가 80이 나왔다면 표1 의 양자화단계에서 에러값(E)는 -2, 에러변화율(CE)는 -1이 된다. 다음으로 이 값으로부터 멤버쉽 함수인 표2 에서는 에러(E)에 대해 NB가 0.7, NS가 0.7이며, 나머지 ZO, PS, PB는 0(제로)가 됨을 알 수가 있으며, 에러변화율(CE)에 대해 NB가 0.3, NS가 1.0, ZO가 0.3이며, 나머지 PS, PB는 0(제로)가 됨을 알 수가 있다. 따라서, 에러(E)는 NB, NS, 이며, 에러변화율(CE)는 NB, NS, ZO가 된다. 이와 같이 얻은 에러(E)와 에러변화율(CE)에 대한 제어규칙의 결과는, 예를 들어 에러값(E)가 NB이가 에러변화율(CE)가 NS인 경우에 그 결과는 제어규칙을 통하여 NB가 됨을 알 수가 있다.

다음으로 추론과정은, 어떤 주어진 사실이나 관계로부터 새로운 사실이나 관계를 유추해 내는 과정을 의미하는 것으로, 제어기의 입력과 제어규칙에서 추론의 합성규칙을 이용하여 정확한 제어값을 구할 수가 있다. 일반적인 방법이 바로 Min-Max방법이며, 본원 발명에서도 이 방법을 사용하게 된다.

이와 같은 퍼지 보정에 의한 제어값을 산출하는 과정을 간단히 살펴보면, 우선 에러값(E) 및 에러변화율(CE)을 입력받게 되면, 멤버쉽 함수에서 여기에 해당하는 범위를 찾게 되며, 제어규칙을 통하여 그 결과값을 구할 수가 있다. 예를 들어, NB에 해당되는 값과 NS에 해당되는 값들을 가져오게 되면, NB = {1.0/-3, 0.7/-2, 0.3/-1}, NS = {0.3/-3, 0.7/-2, 1.0/-1, 0.7/0, 0.3/1}, 이 값들을 비교하면, -3에서는 0.3이 가장 작은 값이며, -2에서는 0.7이 가장 작은 값이며, -1에서는 0.3이 가장 작은 값이 된다. 다음으로 출력값은 제어규칙을 통하여 NB임을 알 수가 있으므로, 위의 값들과 NB에 해당되는 값들 중에서 멤버쉽 값이 가장 큰 값을 찾게 된다. 즉,

NB, NS의 최소값의 집합 = {0.3/-3, 0.7/-2, 0.3/-1, 0.7/0, 0.3/1}과, NB = {0.3/-3, 0.7/-2, 1.0/-1, 0.7/0, 0.3/1}을 비교하면 가장 큰 값은, {0.3/-3, 0.7/-2, 1.0/-1, 0.7/0, 0.3/1}이 된다.

이와 같은 얻은 결과값은 무게중심법에 의하여

이 된다. 여기서 1.3은 프로그램상 1이라는 값이 되므로 실제 보정값은 1이 출력되게 된다.

이상과 같은 본 발명의 퍼지알고리즘을 이용한 헤드램프 제어장치 및 그 제어방법은, 주행시 운전환경에 따라서 운전자가 직접 헤드램프의 방향을 조작할 필요가 없이, 반대 차선의 대향차 또는 전방 주행차의 광량에 따라서 헤드램프의 방향을 자동으로 제어함으로써 다른 운전자들의 운전을 방해하지 않으면서 운전자의 운전가시거리를 확보할 수 있는 효과가 있는 발명인 것이다.

Claims

차량의 전방에 설치되어 주변밝기를 감지하는 광센서와;

상기 광센서의 신호를 디지털신호로 변환하기 위한 신호변환부와;

상기 신호변환부의 신호를 입력받아 퍼지알고리즘을 통하여 보정값을 처리하기 위한 전자제어유니트와;

헤드램프에 구비되어 포물경 형상의 유연성을 갖는 반사경과;

상기 반사경의 후방에 설치되어 상기 전자제어유니트에 의해 동작하는 구동원을 포함하는 것을 특징으로 하는 퍼지알고리즘을 이용한 헤드램프제어장치.
제 1항에 있어서, 상기 전자제어유니트는, 신호변환부의 신호를 입력받아 퍼지알고리즘의 입력신호를 추출하기 위한 입력신호추출부와;

퍼지알고리즘을 적용하기 위한 양자화테이블, 멤버쉽함수 및 제어규칙 정보를 저장하기 위한 메모리부와;

상기 입력신호추출부와 메모리부를 제어하여 퍼지알고리즘을 통한 제어값을 추출하여 상기 구동원의 제어신호를 출력하는 제어부로 구성되는 것을 특징으로 하는 퍼지알고리즘을 이용한 헤드램프 제어장치.
퍼지알고리즘을 이용한 차량의 헤드램프 제어방법에 있어서,

광센서의 신호를 입력받아 입력신호추출부를 통하여 에러값 및 에러변화율을구하는 제1단계와;

상기 에러값 및 에러변화율을 입력값으로 전자제어유니트를 통하여 퍼지 보정값을 산출하는 제2단계와;

상기 전자제어유니트에서 출력된 보정값에 따라 헤드램프의 반사경에 구비된 구동원을 구동하는 제3단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 퍼지알고리즘을 이용한 헤드램프 제어방법.