KR100369130B1 - 차량용 사고 기록 장치의 센서 오차 최소화 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 운행중 사고를 기록하는 사고 기록 장치에서 사고를 재현하는데 있어 중요한 역할을 하는 센서의 오차를 최소화하여 정확한 사고 측정을 할 수 있도록 한 차량용 사고 기록 장치의 센서 오차 최소화 방법에 관한 것으로,

본 발명은 차량 운행중 각센서들로부터 가속도, 방향각 가속도, 트랜스미션에서 출력되는 속도, 스티어링 각을 감지하는 단계와; 상기 단계에서 감지된 가속도를 트랜스미션에서 출력되는 속도 정보로 X축 가속도를 보정하는 단계와; 상기 트랜스미션에서 출력되는 속도와 스티어링 각 센서로 Y축 가속도를 보정하는 단계와; 상기 트랜스미션에서 출력되는 속도와 스티어링 각 센서로 요레이트를 보정하는 단계와; 상기 산출된 값으로부터 센서의 오프셋을 보정하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

차량용 사고 기록 장치의 센서 오차 최소화 방법{SENSOR ERROR MINIMUM METHOD OF ACCIDENT DATA RECORDER FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 사고 기록 장치의 센서 오차 최소화 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량 운행중 사고를 기록하는 사고 기록 장치에서 사고를 재현하는데 있어 중요한 역할을 하는 센서의 오차를 최소화하여 정확한 사고 측정을 할 수 있도록 한 차량용 사고 기록 장치의 센서 오차 최소화 방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 사고 기록 장치는 사고 발생시 과학적으로 원인을 규명하기 위한 장치로, 이 장치는 센서를 이용해 차량 충돌을 감지하거나 운전자의 스위치 조작 또는 에어백 작동 신호로 사고 발생을 알아낸다.

또한 사고 지점을 전후로 일정시간 동안 운전자의 장비 조작과 목소리, 차의움직임과 전방 상황은 물론, 사고 지역 노면 상태와 사고 순간을 분,초까지 기록하는 장치이다.

그래서 차량의 사고 발생시 어떠한 상황 즉 충돌로 인한 차량에 화재가 발생하거나, 강물에 빠졌을 경우 정보 라인을 스스로 차단, 보호하여, 화재로 인한 화기(열) 또는 침수로부터 사고 정보를 그대로 저장할 수 있도록 설계되어야 한다.

그리고 상기 사고 기록 장치는 차량의 특성상 도로 위를 주행하게 되므로, 도로 조건 및 주변 상황에 따라 각 센서들로 부터 가능한 한 오차 없이 정확하게 감지되어야 한다.

특히 사고 기록 장치에 사용되는 센서중 가속도 센서(차속)와 방향각 속도 센서(요레이트)는 차량의 사고 재현에 있어 아주 중요한 역할을 하게 된다.

그런데 상기 센서들은 0 점이 흔들리는 0 오프셋 드라프트 현상을 가지고 있다. 즉 도 1 에 도시한 바와 같이, 센서의 기준 출력, 즉 가속도 센서의 경우 0 G 일때, 요레이트(Yaw rate:요각속도)센서의 경우 0deg/sec 일때의 센서 출력을 0 오프셋 또는 0 출력, 0 바이어스 라고 한다.

그러나 상기 0 오프셋, 0 출력의 기준점이 온도등의 환경적인 요인으로 인하여 매우 낮은 주파수를 가지며 흔들려 오차가 발생하게 되고, 이 오차를 0 오프셋 드라프트 에러 또는 0 바이어스 드라프트 에러라 한다.

그리고 상기 오차는 적분시 그 오차가 계속해서 누적되므로 치명적인 오차를 유발하며, 특히 궤적 재현의 경우 가속도를 이중 적분하여 위치를 구하므로 그 오차는 시간의 제곱에 비례하여 증가한다.

따라서 아주 작은 오프셋 오차가 위치 계산에 매우 큰 영향을 미친다.

그러므로 상기 센서의 0 점 오프셋을 보정하는 방법으로 고주파 통과 필터를 사용하거나 보온기를 장착하는 등의 방법들이 사용되고 있으나, 이러한 방법을 사용하여도 하드웨어적으로 완벽하게 0 점 오프셋 드라프트를 제거할 수 없다.

그래서 사고 해석 단계에서 적절히 이들 센서 옵셋을 보상해 주여야 하고, 이러한 0 오프셋 드라프트를 보정하기 위해서는 사고 재현 프로그램에서 수동으로 그 값을 조정하여야 만 가능하게 되었다.

따라서 본 발명의 목적은 사고 기록 장치에서 가속도 센서 및 방향각 속도 센서로 부터 입력되는 신호를 트랜스미션에서 출력되는 속도와 스티어링 각 값을 기준하여 오프셋을 자동으로 보정하도록 함으로써, 상기 가속도 센서 및 방향각 속도 센서로 부터 정확한 가속도를 기록할 수 있도록 하는데 있다.

도 1은 종래의 사고 기록 장치의 센서 오프셋 파형도.

도 2는 본 발명에 적용되는 사고 기록 장치의 제어 블럭도.

도 3은 본 발명 사고 기록 장치의 센서 오차 최소화 방법에 대한 플로우챠트.

상기의 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 차량 운행중 각센서들로부터 가속도, 방향각 가속도, 트랜스미션에서 출력되는 속도, 스티어링 각을 감지하는 단계와; 상기 단계에서 감지되는 가속도를 트랜스미션에서 출력되는 속도로 적분하여 X축 가속도의 오프셋을 추출 보정하는 단계와; 상기 감지되는 가속도를 트랜스미션에서 출력되는 속도와 스티어링 각 센서에서 감지된 선회각에 의한 횡가속도를 이용하여 Y축 가속도의 오프셋을 추출 보정하는 단계와; 상기 감지되는 방향각 가속도에 대하여 트랜스미션에서 출력되는 속도와 스티어링 각에 의한 요속도를 이용하여 요각속도의 오프셋을 추출 보정하는 단계와;상기 오프셋 보정되는 각각의 정보를 시간정보와 함께 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

따라서 본 발명에 의하면, 차량 운행중 사고 발생시 사고를 기록하는 사고 기록 장치에서 가속도 센서와 방향각 속도 센서로 부터 감지된 신호 재현시 감지된 신호의 오차를 트랜스미션에서 출력되는 속도와 스티어링 각 센서 신호를 기준하여 오프셋을 보정함으로써, 정확한 가속도가 기록되게 되어 정확한 사고 기록을 재현할 수 있게 되는 것이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부되는 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2 는 본 발명에 적용되는 사고 기록 장치의 제어 블럭도로서, 차량 운행중 주행 가속도를 감지하는 가속도 센서(20)와; 상기 주행중 방향각 속도를 감지하는 요센서(21)와; 차량의 트랜스미션에서 출력되는 속도를 감지하여 지시하는 타코 메터(22)와; 상기 주행중 스티어링 각을 감지하는 스티어링 각 센서(23)와; 상기 가속도 센서(20)와 요센서(21)로 부터 감지되어 입력되는 가속도와 방향각 속도를 트랜스미션에서 출력되는 속도와 스티어링 각 신호로 기 설정된 알고리즘에 의하여 계산하여 가속도 센서(20) 및 요센서(21)의 오프셋을 보정하여 계산하는 제어장치(24)와; 상기 제어장치(24)에서 출력되는 계산된 값으로 사고 상황을 기록하는 기록부(25)로 구성하게 된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명은 도 3 에 도시한 바와 같이, 차량 운행중 가속도 센서(20), 요센서(21), 타코 메타(22), 스티어링 각 센서(23)들로 부터 가속도, 방향각 속도, 트랜스미션에서 출력되는 속도, 스티어링 각을 감지하고 이 감지된 값에 따라 제어장치(24)에서는 기설정된 알고리즘에 의하여 연산 제어하고 이 연산 제어된 신호를 기록부(25)를 제어하여 기록하면서 도로를 운행하게 된다

(단계30).

그러나 상기 가속도 센서(20)와 요 센서(21)는 0 점이 흔들리는 오프셋 드라프트 현상을 가지고 있기 때문에, 감지된 신호값에 대하여 정확성을 보장할 수 없어 감지된 신호값을 보상해 주어야 한다.

그러므로 제어장치(24)에서는 상기 가속도 센서(20)로 부터 입력되는 가속도를 트랜스미션에서 출력되는 속도로 적분하여 X축 가속도를 보정하는데,

즉 가속도 센서의 출력과 트랜스미션의 출력 속도와는 다음의 관계가 있다.

Gx = ( X_A/D- offset)·S

여기서 X_A/D:센서 출력 A/D 변환 값, offset : 센서 0 오프셋, V_TM: 트랜스 미션 출력 속도, S : Scale Factor(9.8/0.4 *5/255 엑셀로 메터)이다.

상기 식을 트랜스 미션 출력 속도로 적분하면 하기의 식으로 산출되어 X축 가속도에 대한 오프셋값이 추출된다(단계31).

따라서, 검출되는 가속도를 상기 추출된 오프셋을 통해 보정되어 오차가 없는 가속도로 기록부(25)에 시간 정보와 함께 저장한다.이어서 트랜스미션에서 출력되는 속도와 스티어링 각 센서(23)에서 감지된 선회각으로 Y축 가속도를 보정하게 되는데,

정상 선회의 경우 요가속도와 속도, 스티어링 각 사이에는 다음의 관계가 성립한다.

여기서 A 는 안정적 요소(0.0003), L 은 휠 베이스(4.98)

S 는 SCALE FACTOR(9.8/0.4 *5/255 가속계) 이다.

그러므로 Y축 가속도 오프셋은 다음의 식으로 계산된다.

따라서, Y축 가속도는 상기와 같이 계산되는 오프셋을 통해 보정되어 오차가 없는 값으로 기록부(25)에 시간 정보와 함께 저장된다(단계32).

그리고 트랜스미션에서 출력되는 속도와 스티어링 각 센서(23)의 신호로부터 요 각속도를 보정하게 되는데,

즉 정상 선회의 경우 요 각속도와 트랜스미션의 출력속도 및 스티어링 각 사이에는 다음의 관계가 성립한다.

여기서 A 는 안정적 요소(0.0003), L 은 휠 베이스(4.98)

S 는 SCALE FACTOR(9.8/0.4 *5/255 엑셀로 메터) 이다.

그러므로 요 가속도 오프셋은 하기의 식으로 정리된다(단계33).

따라서, 요 센서(21)로부터 검출되는 요 가속도는 상기의 오프셋값에 의해 보정되어 오차가 없는 값으로 기록부(25)에 시간 정보와 함께 기록된다(S33).

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 차량 운행중 사고 발생시 사고를 기록하는 사고 기록 장치에서 가속도 센서와 방향각 속도 센서로 부터 감지된 신호를 트랜스미션에서 출력되는 속도와 스티어링 각 센서 신호를 기준하여 기설정된 알고리즘에 의하여 오프셋을 보정함으로써, 상기 가속도 센서와 방향각 속도 센서로 부터 감지되는 신호를 정확하게 기록하게 되므로 사고 재현시 정확한 사고 상황을 파악할 수 있는 효과를 제공하게 되는 것이다.

Claims (4)

1. 차량 운행중 각센서들로부터 가속도, 방향각 가속도, 트랜스미션에서 출력되는 속도, 스티어링 각을 감지하는 단계와;

   상기 단계에서 감지되는 가속도를 트랜스미션에서 출력되는 속도로 적분하여 X축 가속도의 오프셋을 추출 보정하는 단계와;

   상기 감지되는 가속도를 트랜스미션에서 출력되는 속도와 스티어링 각 센서에서 감지된 선회각에 의한 횡가속도를 이용하여 Y축 가속도의 오프셋을 추출 보정하는 단계와;

   상기 감지되는 방향각 가속도에 대하여 트랜스미션에서 출력되는 속도와 스티어링 각에 의한 요속도를 이용하여 요각속도의 오프셋을 추출 보정하는 단계와;

   상기 오프셋 보정되는 각각의 정보를 시간정보와 함께 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 사고 기록 장치의 센서 오차 최소화 방법.
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