KR100774669B1

KR100774669B1 - 차량 차선유지 보조장치의 조향각 센서 오차 보정을 위한자동 측정방법

Info

Publication number: KR100774669B1
Application number: KR1020060090113A
Authority: KR
Inventors: 이중렬
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2006-09-18
Filing date: 2006-09-18
Publication date: 2007-11-08

Abstract

본 발명은 차량 차선유지 보조장치의 조향각 센서 오차 보정을 위한 자동 측정방법에 관한 것으로,

종래에는 직진 주행차선에서 정상 주행중일 때 조향각 센서의 값이 0도가 아닌 오차값을 가지는 경우 차선유지 보조장치의 제어기는 현재 운전자의 차량이 직진 주행 차선을 정상적으로 주행하고 있음에도 불구하고 인식한 차선에 대해 수초후 차량이 차선 이탈할 것으로 판단하여 보조조향 토크를 발생시키게 되어 차선유지 보조장치의 신뢰성을 저하시키게 되는 등의 문제점가 있었던 바,

조향각 센서 최초 장착시에만 측정(Calibration)하던 것을 조향각 오차가 발생하는 것을 모니터링하여 측정하여 좌측/우측 차선에 대한 X절편의 변화가 없고 조향각 출력값이 0도이외의 값으로 일정할 경우 차량의 휠 얼라이먼트가 오차를 가지고 있다고 판단하여 조향각 센서를 초기화하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 의하면 휠 얼라인먼트의 오차로 인해 스티어링 휠이 틀어진 상태에서 정상 주행하더라도 더 이상 조향각 센서의 오차 각도가 출력되지 않게 되어 차선유지 보조장치(LKAS)에서 불필요한 보조 조향 토크를 발생하지 않게 되므로 차선유지 보조장치(LKAS)의 상품성 및 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있게 되며, 휠 얼라이먼트 오차 정보를 운전자에게 경보(LED 혹은 음성)하여 차량 안전점검을 유도하므로 차량의 상품성 향상을 기대할 수 있다.

차선유지 보조장치(LKAS), 조향각 센서(SAS), 휠 얼라인먼트(Wheel alignment), 자동 측정(Auto calibration)

Description

차량 차선유지 보조장치의 조향각 센서 오차 보정을 위한 자동 측정방법 {an Auto calibration method of Steering Angle Sensor for a Lane keeping assist system}

도 1은 차선유지 보조장치의 차량 전방 차선 인식 상태도

도 2는 휠 얼라인먼트 오차에 의한 정상 직진 주행 상태의 조향각 센서 오차 상태도

도 3은 본 발명의 한 실시예의 작동 블록도

도 4는 본 발명의 한 실시예의 휠 얼라인먼트 오차 정보 표시상태도

도 5는 동 실시예의 휠 얼라인먼트 우측 틀어짐 상태의 오차 정보 표시상태도

본 발명은 차량 차선유지 보조장치의 조향각 센서 오차 보정을 위한 자동 측정방법에 관한 것으로, 더 자세하게는 휠 얼라인먼트의 오차가 발생한 경우에 조향 각 센서의 오차를 자동 보정하여 차선유지 보조장치의 오동작을 방지할 수 있도록 한 것에 관한 것이다.

본 발명이 관계하는 차량의 차선유지 보조장치(LKAS, Lane Keeping Assist System)는 전방 주행차선을 감지하는 영상센서를 통해 주행차선을 인식하고 인식한 주행차선에 대해 운전자 차량의 차선이탈이 예상될 때 보조 조향 토크를 발생하여 차량이 차선을 이탈하지 않도록 보조하는 예방 안전시스템으로, 이 차선유지 보조장치는 최근 선진 차량에 차선이탈 경보장치와 함께 적극적으로 양산 적용되고 있는 추세이다.

상기 차선유지 보조장치(LKAS)는 일반적으로 전방 주행차선을 인식하는 영상센서(Image Sensor), 운전자의 조향 상태를 감지하는 조향각 센서(SAS; Steering Angle Sensor), 차량의 주행상태를 판단하고 보조 조향토크를 제어하는 컨트롤러(System ECU), 보조조향 토크를 발생시키는 조향 액츄에이터(Steering Actuator)로 구성된다.

본 발명은 전술한 차선유지 보조장치(LKAS)의 구성부분 중 운전자의 조향 상태를 감지하는 조향각 센서(SAS)에 대한 오차보정방법(Auto calibration)에 관한 것으로, 차선유지 보조장치(LKAS)에서 운전자의 조향 상태 정보는 주행차선에 대해 수초 후, 운전자 차량이 이탈할 지에 대한 판단을 결정하는데 있어 중요한 파라미터로 작용하는 부분으로 오차가 발생할 경우 시스템의 신뢰성을 현저히 저하시키게 된다.

최근에는 상기 차선유지 보조장치(LKAS)를 구현함에 있어서 상대각 조향각센 서를 적용하기보다는 분해능이 정밀한 절대각 조향각 센서를 적용하고 있는 추세이다.

상기 절대각 조향각 센서를 초기화할 때는 조향 칼럼에 조향각 센서를 장착한 후 차량의 휠 얼라인먼트(Wheel alignment) 평형을 맞추게 되며, 차량의 휠 얼라인먼트(Wheel alignment)가 맞춰진 상태이므로 스티어링 휠(Steering Wheel)이 정중앙에 위치하게 될 때의 조향각을 제로 포인트(Zero point)로 인식시키기 위해 조향각 센서에 디 캘브레이션 캔 아이디(De-Calibration CAN ID)를 전송하여 조향각 센서를 디 캘브레이션(De-calibration)시킨 다음 조향각 센서에 캘브레이션 캔 아이디(Calibration CAN ID)를 전송하여 현재의 조향각이 제로 포인트(Zero Point)라는 것을 인식시켜 조향각 센서를 초기화하게 된다.

이처럼 조향각 센서를 초기한 후에는 스티어링 휠(Steering wheel)이 정중앙에 위치할 때 조향각 센서 값은 0도를 출력하고 조향에 따라 조향각을 출력하게 된다.

한편 차량이 사용됨에 따라 휠 얼라인먼트(Wheel alignment) 오차가 발생하게 되므로 시간이 지나면 스티어링 휠이 중심을 유지하더라도 차량은 한쪽으로 쏠리게 된다.

상기에서 스티어링 휠이 중심을 유지한다는 것은 조향각 센서의 값이 0도라는 것을 의미하지만 휠 얼라이먼트에 오차가 발생했으므로 직진 주행차선에 대해서 수초후 차선을 이탈하게 될 것인 바, 조향각 센서의 값이 0도라면 직진 주행차선에 대해 정상 주행시 차선을 이탈해서는 안 된다.

다시말해서 차량 사용기간이 증가하면 휠 얼라이먼트의 오차가 발생하게 되므로 운전자가 직진차선을 정상 주행하고자 한다면 스티어링 휠을 정 중앙에 맞추지 않고 왼쪽 혹은 오른쪽으로 틀어진 상태로 직진 주행차선을 정상 주행하게 될 것이며, 이 때 조향각 센서의 값은 0도가 아닌 오차값을 가지게 된다.

이처럼 직진 주행차선에서 정상 주행중일 때 조향각 센서의 값이 0도가 아닌 오차값을 가진다면 차선유지 보조장치의 제어기는 현재 운전자의 차량이 직진 주행 차선을 정상적으로 주행하고 있음에도 불구하고 인식한 차선에 대해 수초후 차량이 차선 이탈할 것으로 판단하여 보조조향 토크를 발생시키게 된다.

이러한 문제점은 차량의 초기 출하시에는 별다른 문제가 되지 않겠지만 사용기간이 지남에 따라 차선유지 보조장치의 신뢰성을 저하시키는 문제점으로 작용하게 된다.

즉, 종래에 있어서는 차량의 사용기간이 증가하면 휠 얼라이먼트 오차가 발생하게 되고, 이에 따라 조향각 센서가 오차 각도를 가지게 되어 차량이 직진 주행차선을 정상주행 할 때 스티어링 휠이 정중앙으로 위치하지 못하고 얼라이먼트 오차로 인해 한쪽으로 틀어지게 된다.

도 1에는 차선유지 보조장치의 차량 전방 차선 인식 상태도가 도시되어 있고, 도 2에는 휠 얼라인먼트 오차에 의한 정상 직진 주행 상태의 조향각 센서 오차 상태도가 도시되어 있는 바, 도 1 및 도 2와 같이 직진 주행차선을 정상 주행하는 상황이지만 휠 얼라이먼트 오차로 인해 스티어링 휠이 틀어져 정상 직진 주행중임에도 조향각이 0도가 아닌 오차값을 갖게 되면 이러한 조향 오차각도를 입력받은 차선유지 보조장치(LKAS)는 불필요한 보조 조향 토크를 발생하게 되고, 여기서 발생하는 보조 조향 토크는 오히려 정상주행을 방해하는 위험요소로 작용하게 된다.

즉, 도 2와 같이 휠 얼라이먼트 오차로 인해 스티어링 휠이 왼쪽으로 틀어진 경우 운전자가 직진 주행차선에서 차량을 정상 주행토록 조향하려면 스티어링 휠을 왼쪽으로 틀어진 상태로 유지해야 직진 차선에 대해 차량이 정상 주행하게 된다.

만약 휠얼라이먼트 오차가 발생하지 않았다면 당연히 스티어링 휠은 정중앙에 위치하게 되지만 조향각 센서의 오차가 발생하게 되면 차량이 정상적으로 주행하고 있음에도 차선유지 보조장치의 제어기가 조향각 센서의 오차각도를 이탈각도로 예상하여 이탈방지를 위한 보조 조향 토크를 발생시키는 문제를 야기시키게 된다.

본 발명은 상기 종래의 문제점을 감안하여 안출한 것이며, 그 목적이 차량의 휠 얼라이먼트가 틀어진 상황에서 차량이 직진 주행차선을 정상 주행할 때 차량 차선유지 보조장치(LKAS)의 조향각 센서를 자동 측정(Auto calibration)해서 정상 주행시 조향 오차각도를 출력하지 않도록 보정하여 차선유지 보조장치(LKAS)의 오동작을 방지하고 그의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 하는 차량 차선유지 보조장치의 조향각 센서 오차 보정을 위한 자동 측정방법을 제공하는 데에 있는 것이다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 좌측/우측 차선에 대한 X절편의 변화가 없고 조향각 출력값이 0도이외의 값으로 일정할 경우 차량의 휠 얼라이먼트가 오차를 가지고 있다고 판단하여 조향각 센서를 초기화하는 것을 특징으로 하며, 이하 그 구체적인 기술내용을 더욱 자세히 설명하면 다음과 같다.

즉, 도 3에는 본 발명의 한 실시예의 작동 블록도가 도시되어 있고, 도 4에는 동 실시예의 휠 얼라인먼트 오차 정보 표시상태도가 도시되어 있으며, 도 5에는 동 실시예의 휠 얼라인먼트 우측 틀어짐 상태의 오차 정보 표시상태도가 도시되어 있는 바, 본 발명의 차량 차선유지 보조장치(LKAS)의 조향각 센서 오차 보정을 위한 자동 측정방법은

좌측/우측 차선의 픽셀(Pixel) 좌표와 소실점 좌표를 확인하여 소실점 변화가 없고, 각각의 X절편 값이 일정하면 차량이 직진 정상주행을 하고 있음을 판단하는 단계;

조향각 센서의 출력값이 0도를 제외한 범위에서 일정한지를 확인하는 단계;

좌측/우측 차선에 대한 X절편의 변화가 없고 조향각 출력값이 0도이외의 값으로 일정할 경우 차량의 휠 얼라이먼트가 오차를 가지고 있다고 판단하는 단계;

조향각 센서의 오차값을 보상하기 위해 상위 제어기(LKAS)에서 캔 커맨드(CAN Command) 전송하는 단계;

현재 조향각을 제로 포인트(Zero point)로 인식시키기 위해 조향각 센서에 디 캘브레이션 캔 아이디(De-Calibration CAN ID)를 전송하여 조향각 센서를 디 캘브레이션(De-calibration)시키는 단계;

조향각 센서에 캘브레이션 캔 아이디(Calibration CAN ID)를 전송하여 현재의 조향각이 제로 포인트(Zero Point)라는 것을 인식시켜 조향각 센서를 초기화하는 단계;로 이루어진 것이다.

아울러 본 발명은 휠 얼라인먼트의 오차로 인한 조향각 센서를 오차 보정을 한 경우 휠 얼라인먼트의 오차 정보를 LED로 표시하여 운전자에게 알려줄 수 있도록 한 것이다.

이와 같은 본 발명에 있어서 차량이 직진 주행차선에서 정상 주행한다는 것은 인식된 차선의 두 X절편이 일정하다는 것을 의미하고, 그에 따라 두 X절편이 일정하면 정상 주행여부로 판단하며, 차량이 정상 주행일 때 틀어진 스티어링 휠의 조향각 센서의 오차 각도는 일정하게 되고 틀어진 각도만큼을 유지하게 되므로 이 때 조향각 센서에 디 캘브레이션 캔 아이디(De-Calibration CAN ID)를 전송하여 조향각 센서를 디 캘브레이션(De-calibration)시키고, 조향각 센서에 캘브레이션 캔 아이디(Calibration CAN ID)를 전송하여 현재의 조향각이 제로 포인트(Zero Point)라는 것을 인식시켜 조향각 센서를 초기화하게 된다.

따라서 본 발명에 있어서는 휠 얼라인먼트의 오차로 인해 스티어링 휠이 틀어진 상태에서 정상 주행하더라도 더 이상 조향각 센서의 오차 각도가 출력되지 않게 되고, 그에 따라 차선유지 보조장치(LKAS)는 불필요한 보조 조향 토크를 발생하지 않게 된다.

한편 조향각 센서 오차 보정하여 차선유지 보조장치(LKAS) 오류를 방지하게 되더라도 스티어링 휠은 여전히 틀어진 상태이므로 휠 얼라이먼트의 오차 정보를 운전자에게 알려주어야 하는 바, 본 발명에 있어서는 좌측과 우측차선에 대한 픽셀좌표의 X-절편이 변화가 없고, 조향각 센서의 출력값이 오차각을 일정하게 출력할 때에 이 때의 조향각 오차정보를 저장하여 도 3 및 도 4와 같이 다수의 LED을 통해 운전자에게 휠 얼라이먼트의 틀어진 정도를 알려주게 된다.

즉, 도 3과 같이 휠 얼라인먼트의 틀어짐이 없는 정상상태에는 중앙의 녹색(GREEN)의 LED를 점등할 수 있도록 하고, 휠 얼라인먼트의 틀어짐이 적은 경우 좌측 호박색(AMBER) LED 또는 우측 호박색 LED를 점등하며, 휠 얼라인먼트의 틀어짐이 많을 경우 좌측 적색(RED) LED 또는 우측 적색 LED를 점등하여 운전자에게 휠 얼라인먼트 오차 정보를 제공한다.

본 발명에 있어서 상기 휠 얼라이먼트의 오차정보는 저장된 조향각 오차정보를 이용하므로 조향각 센서의 자동 측정(Auto calibration) 후에도 변함없이 운전자에게 알려준다.

본 발명에 있어서 휠 얼라인먼트의 오차 정보는 전술한 LED 뿐 아니라 음성메시지나 문자메시지로 알려줄 수도 있음은 물론이다.

이상에서와 같이 본 발명은 조향각 센서 최초 장착시에만 측정(Calibration)하던 것을 조향각 오차가 발생하는 것을 모니터링하여 측정하여 좌측/우측 차선에 대한 X절편의 변화가 없고 조향각 출력값이 0도이외의 값으로 일정할 경우 차량의 휠 얼라이먼트가 오차를 가지고 있다고 판단하여 조향각 센서를 초기화하는 것으 로, 본 발명에 의하면 휠 얼라인먼트의 오차로 인해 스티어링 휠이 틀어진 상태에서 정상 주행하더라도 더 이상 조향각 센서의 오차 각도가 출력되지 않게 되어 차선유지 보조장치(LKAS)에서 불필요한 보조 조향 토크를 발생하지 않게 되므로 차선유지 보조장치(LKAS)의 상품성 및 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있게 되며, 휠 얼라이먼트 오차 정보를 운전자에게 경보(LED 혹은 음성)하여 차량 안전점검을 유도하므로 차량의 상품성 향상에 크게 기여할 수 있게 된다.

Claims

좌측/우측 차선의 픽셀(Pixel) 좌표와 소실점 좌표를 확인하여 소실점 변화가 없고, 각각의 X절편 값이 일정하면 차량이 직진 정상주행을 하고 있음을 판단하는 단계;

조향각 센서의 출력값이 0도를 제외한 범위에서 일정한지를 확인하는 단계;

좌측/우측 차선에 대한 X절편의 변화가 없고 조향각 출력값이 0도이외의 값으로 일정할 경우 차량의 휠 얼라이먼트가 오차를 가지고 있다고 판단하는 단계;

조향각 센서의 오차값을 보상하기 위해 상위 제어기(LKAS)에서 캔 커맨드(CAN Command) 전송하는 단계;

현재 조향각을 제로 포인트(Zero point)로 인식시키기 위해 조향각 센서에 디 캘브레이션 캔 아이디(De-Calibration CAN ID)를 전송하여 조향각 센서를 디 캘브레이션(De-calibration)시키는 단계;

조향각 센서에 캘브레이션 캔 아이디(Calibration CAN ID)를 전송하여 현재의 조향각이 제로 포인트(Zero Point)라는 것을 인식시켜 조향각 센서를 초기화하는 단계;로 이루어지는 차량 차선유지 보조장치의 조향각 센서 오차 보정을 위한 자동 측정방법.
제1항에 있어서, 휠 얼라인먼트의 오차로 인한 조향각 센서를 오차 보정을 한 경우 휠 얼라인먼트의 오차 정보를 LED로 표시하여 운전자에게 알려줄 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 차량 차선유지 보조장치의 조향각 센서 오차 보정을 위한 자동 측정방법.