KR100844638B1 - Tilt angle judgment system of using acceleration sensor and method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가속도센서를 이용한 경사각 판단 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a tilt angle determination system using an acceleration sensor and a method thereof.
이 같은 본 발명은, 가속도 센서의 노이즈를 없애고 가속도 센서의 가속도를 휠 속도 센서로부터 구한 가속도로 추정하는 한편, 가속도 추정에 따른 지연 현상을 보상하는 경사각 판단 시스템을 구성함으로써, 경사로 및 평지에서 경사 오류를 방지하여 경사로에서의 차량 밀림 위험과 발진 지연을 방지한 것이다.The present invention removes the noise of the acceleration sensor and estimates the acceleration of the acceleration sensor with the acceleration obtained from the wheel speed sensor, and configures an inclination angle determination system that compensates for the delay phenomenon according to the acceleration estimation, thereby inclining errors on the slope and the plain. This prevents the risk of vehicle rolling on the ramp and delays in starting.
가속도센서, 경사각, 추정모듈, 보상모듈 Acceleration sensor, tilt angle, estimation module, compensation module
Description
도 1은 종래 가속도센서를 이용한 경사각 판단 시스템의 블럭 구성도.1 is a block diagram of a tilt angle determination system using a conventional acceleration sensor.
도 2는 종래 경사각 판단시의 측정그래프.2 is a measurement graph at the time of determining the conventional tilt angle.
도 3은 종래 가속도센서를 이용한 경사각 판단 방법을 보인 흐름도.Figure 3 is a flow chart showing a tilt angle determination method using a conventional acceleration sensor.
도 4는 본 발명의 실시예로 가속도센서를 이용한 경사각 판단 시스템의 블럭 구성도.Figure 4 is a block diagram of a tilt angle determination system using an acceleration sensor in an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 실시예로 추정모듈의 입출력 상태도.5 is an input / output state diagram of an estimation module according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 실시예로 보상모듈의 입출력 상태도.6 is an input / output state diagram of a compensation module according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 실시예로 가속도센서를 이용한 경사각 판단 방법을 보인 흐름도.7 is a flowchart illustrating a method of determining an inclination angle using an acceleration sensor according to an embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 실시예로 추정모듈과 보상모듈 적용시의 경사각 판단 측정그래프.8 is an inclination angle measurement measurement graph when the estimation module and the compensation module are applied according to an embodiment of the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
11; 변환부 12; 혼합부11; A
13; 컨버젼스 모듈부 14; 등판밀림 방지로직13;
15; 아이들 정지 로직 20; 추정모듈15;
30; 보상모듈30; Compensation module
본 발명은 차량의 경사각을 판단하는 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 경사로 및 평지에서 경사 오류 인식에 따른 차량의 밀림 위험과 발진 지연을 없앨 수 있도록 하는 가속도 센서를 이용한 경사각 판단 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a technology for determining an inclination angle of a vehicle, and more particularly, to an inclination angle determination system and method using an acceleration sensor that can eliminate the risk of rolling and delay of the vehicle due to the recognition of an inclination error on a slope and a flat surface. It is about.
일반적으로, 가속도 센서를 이용하여 차량의 경사각을 측정시, 측정된 경사각은 매우 불안정하며, 또한 차량 정지시 차량 서스펜션 특성에 따라 발생하는 오차가 커서 경사각은 정지시점 이후 일정시간이 지난 뒤를 제외한 경우는 매우 신뢰하기 어렵다.In general, when measuring the inclination angle of the vehicle by using the acceleration sensor, the measured inclination angle is very unstable, and when the vehicle is stopped, the error occurs according to the characteristics of the vehicle suspension, so the inclination angle is excluded after a certain time after the stop point. Very hard to trust
즉, 도 1,2에서와 같이 차량의 가속도센서(미도시)로부터 측정되는 속도신호(Vv_w)가 변환부(d/dt)(1)를 통해 가속도(av_w)로 변환되어 혼합부(2)로 전달되고, 상기의 속도신호(Vv_w)에 포함되는 가속도계 신호(Vs; av,s,ag,noise)가 직접 혼합부(2)로 전달될 때, 컨버젼스 모듈부(Conversion Module)(3)에서는 경사각(slope angle; θ)을 아래와 같이 산출하게 된다.That is, as shown in FIGS. 1 and 2, the speed signal V v_w measured by the acceleration sensor (not shown) of the vehicle is converted into the acceleration a v_w through the conversion unit d /
즉, 상기 컨버젼스 모듈부(3)는 상기 수집되는 가속도계 신호(Vs; av,s,ag, noise)에서 가속도 변환값(av_w)을 연산하여 경사각(θ)을 산출하게 되는 것이다.That is, the
그러면, 상기 컨버젼스 모듈부(3)로부터 산출된 경사각(θ)을 통해 등판밀림 방지로직(Creep Aid System Logic)(4)과, 아이들 정지 로직(Idle stop logic)(5)의 진입과 해제 시점을 정할 수 있게 되는 것이다.Then, the entry and release timings of the creep
그러나, 종래의 경사각 판단은 경사각을 통해 측정된 가속도(av,s)와 차량 휠 속도센서를 통해 구한 가속도(ag)가 정확하게 일치하지 않음으로 인해 가속도 "0(zero)"이 유지되는 차량 정지 이후의 경사각만을 신뢰하고 있을뿐, 도 3에서와 같이 차량 정지시 서스펜션의 출렁거림으로 인해 판단 가능 시점은 정지 후 일정시간이 지난 뒤에야 나타나는 단점이 있고, 이에따라 상기 등판밀림 방지로직(4)과 아이들 정지 로직(5)의 진입과 해제 시점이 제한될 수 밖에 없는 것이다.However, the conventional inclination angle determination is a vehicle in which the acceleration "0 (zero)" is maintained because the acceleration (a v, s ) measured through the inclination angle and the acceleration (a g ) obtained through the vehicle wheel speed sensor do not exactly match. Only trusting the inclination angle after the stop, as shown in Figure 3 when the vehicle is stopped due to the suspension of the suspension can be determined after a certain time after the disadvantage has a disadvantage, accordingly the backrest prevention logic (4) and Entry and release of the
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 가속도 센서의 노이즈를 없애고 가속도 센서의 가속도를 휠 속도 센서로부터 구한 가속도로 추정하는 한편, 가속도 추정에 따른 지연 현상을 보상하는 경사각 판단 시스템을 구성함으로써, 경사로 및 평지에서 경사 오류를 방지하여 경사로에서의 차량 밀림 위험과 발진 지연을 방지하는 가속도 센서를 이용한 경사각 판단 시스템 및 그 방법을 제공하려는 것이다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the noise of the acceleration sensor is eliminated and the acceleration of the acceleration sensor is estimated as the acceleration obtained from the wheel speed sensor, and the delay phenomenon according to the acceleration estimation is compensated for. It is an object of the present invention to provide an inclination angle determination system and a method using an acceleration sensor that prevents an inclination error on an incline and a flat surface, thereby preventing the risk of vehicle rolling and an oscillation delay on the incline.
이하, 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 4는 본 발명의 실시예로 가속도센서를 이용한 경사각 판단 시스템의 블럭 구성도이고, 도 5는 본 발명의 실시예로 추정모듈의 입출력 상태도이며, 도 6은 본 발명의 실시예로 보상모듈의 입출력 상태도를 도시한 것이다.4 is a block diagram of an inclination angle determination system using an acceleration sensor according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is an input / output state diagram of an estimation module according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a compensation module according to an embodiment of the present invention. The input / output state diagram is shown.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 가속도 센서를 이용한 경사각 판단 시스템은, 차량의 가속도센서(미도시)로부터 측정되는 속도신호가 변환부(11)를 통해 혼합부(12)로 전달되고, 상기의 속도신호가 직접 혼합부(12)로 전달될 때, 컨버젼스 모듈부(13)에서 경사각(θ)을 연산한 후 이를 등판밀림 방지로직(14)과, 아이들 정지 로직(15)으로 출력하는 경사각 판단 시스템을 구성함에 있어서,4 to 6, in the inclination angle determination system using the acceleration sensor according to the exemplary embodiment of the present disclosure, a speed signal measured from an acceleration sensor (not shown) of the vehicle is mixed through the
상기 가속도 센서의 노이즈를 없애고 가속도 센서의 가속도를 휠 속도 센서로부터 구한 가속도로 추정하는 추정모듈(Estimation Module)(20); 및,An
상기 가속도 추정에 따른 지연 현상을 보상하는 보상모듈(Compensation Module)(30); 을 더 포함하여 구성함을 특징으로 한다.A
그리고, 도 7은 본 발명의 실시예인 경사각 판단 시스템에 의해 구현되는 경사각 판단 방법을 보인 흐름도로 그 진행단계는,7 is a flowchart illustrating a method of determining an inclination angle implemented by an inclination angle determination system according to an embodiment of the present invention.
휠 스피드 센서로부터 속도(Vv_w)를 수집하는 단계;Collecting the speed V v_w from the wheel speed sensor;
상기 수집되는 속도(Vv_w)를 가속도로 변환(av_w)하는 단계; Converting the collected speed V v_w into an acceleration a v_w ;
상기 변환된 가속도(av_w)의 범위(av_w<0), 그리고 휠 스피드 센서로부터 수집되는 속도(Vv_w)의 범위(5kph<Vv_w<10kph)를 판단한 후 가속도계 신호(Vs; av,s,ag,noise)를 수집하는 단계;The transformed range of the acceleration (a v_w) (a v_w < 0), and the wheel after determining the range (5kph <V v_w <10kph) of the speed (V v_w) collected from the speed sensor accelerometer signal (Vs; a v, s , a g , noise);
상기 판단결과 가속도(av_w)의 범위(av_w<0), 그리고 휠 스피드 센서로부터 수집되는 속도(Vv_w)의 범위(5kph<Vv_w<10kph)에 속하지 않으면 수집된 가속도계 신호에서 노이즈를 없애고 가속도 센서의 가속도를 휠 속도 센서로부터 구한 가속도(=av,s,ag)를 추정하며, 속하면 가속도 추정에 따른 지연 현상을 보상한 후 가속도(=av,s,ag)를 추정하는 단계;If the determination result does not belong to the range (a v_w <0) of the acceleration (a v_w ) and the range (5 kph <V v_w <10 kph) of the speed (V v_w ) collected from the wheel speed sensor, noise is removed from the collected accelerometer signal. Acceleration sensor obtained from the wheel speed sensor = a v, s , a g ) and if they belong, compensate for the delay caused by the acceleration estimating = a v, s , a g );
상기 추정된 가속도(Vs; av,s,ag,noise)에서 가속도 변환값(av_w)을 감산하는 연산동작을 수행하는 단계; Performing an operation of subtracting an acceleration conversion value (a v_w ) from the estimated acceleration (Vs; a v, s , a g , noise);
상기의 감산으로부터 경사각을 산출하는 단계; 및,Calculating an inclination angle from the subtraction; And,
상기 산출된 경사각으로부터 등판밀림 방지로직(14)과, 아이들 정지 로직(15)의 진입과 해제 시점을 결정하는 단계; 를 포함한다.Determining the entry and exit points of the backrest prevention logic (14) and the idle stop logic (15) from the calculated inclination angle; It includes.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 경사각 판단 시스템은 추정모듈(20)과 보상모듈(30)을 추가 구성한 것으로, 상기 추정모듈(20)은 System Identification Method, Neural network, Fuzzy logic 등을 통해 설계되며, 이는 ARX(Auto Regressive model with Xgenous input) 모델을 채용한 것으로서 ARX에 대한 일반적인 모델 수학식은,That is, the inclination angle determination system according to an embodiment of the present invention is an additional configuration of the
이고,ego,
상기 ARX의 모델 계수는 실차 시험을 통한 training 데이터를 사용하여,Model coefficients of the ARX using training data through the actual vehicle test,
이며,,
상기 Training에 대한 결과는 아래의 수학식 및 표1에서와 같이,The result of the training is as shown in the following equation and Table 1,
나타난다.appear.
이때, 상기와 같이 설계되는 추정모듈(20)은 주어진 입력 신호에 대하여 안정한 시스템의 고유값을 가지는 반면, 계수의 크기에서 알 수 있듯이 주어진 입력에 대하여 상당히 큰 지연을 가지므로, 상기 지연 특성을 개선하도록 본 발명에서는 별도의 보상모듈(30)을 적용한 것이다.At this time, the
즉, 상기 보상모듈(30)은 상기 추정모듈(20)이 가질 수 있는 지연 현상을 없애는 기능을 수행하고, 이를 위해 휠 속도 센서 출력 속도(Vv,w) 및 가속도 환산값(av,w)을 입력받은 상태에서, 상기 추정모듈(20)의 출력을 업데이트 하기 위한 시점을 결정하는 플래그(Flag)를 출력하는 것인 바,That is, the
상기 보상모듈(30)은 추정모듈로 사용한 ARX Model이 갖고 있는 지연 현상을 보상하도록 그 설계에 있어, 상기 추정모듈(20)의 스텝 전 출력값()을 현재의 가속도 센서 출력값()으로 치환하는 시점을 결정하고 치환 기능을 수행하는 한편, 상기 치환 시점에 현재의 추정모듈 출력값()을 현재 가속도 센서값()에 근접시켜 실제 경사각에 가까운 값을 아래의 수학식과 같이 산출하게 되는 것이다.In the design of the
여기서, 상기 보상모듈(30)에 의해 이루어지는 보상시점이 지나는 경우, 상기 추정모듈(20)은 다시 본래의 기능으로 추정값을 출력하게 되며, 이는 경사도가 변화하는 구간에서 주행시 실제 경사도의 추정 지연을 줄이기 위함이다.In this case, when the compensation time point made by the
따라서, 상기와 같이 추정모듈(20)과 보상모듈(30)에 대한 설계가 완료되는 상태에서 이를 경사각 판단 시스템에 적용한 상태의 동작을 설명하면 다음과 같다.Therefore, when the design of the
먼저, 미도시된 차량의 휠 스피드 센서가 속도(Vv_w)를 수집하는 경우, 상기 수집된 속도(Vv_w)는 각각 변환부(11)와 혼합부(12)로 그 출력이 이루어진다.First, when the wheel speed sensor of the vehicle (not shown ) collects the speed V v_w , the collected speed V v_w is output to the
그러면, 상기 변환부(11)에서는 휠 스피드 센서에 의해 수집되는 속도(Vv_w)를 가속도로 변환(av_w)한 후 이를 추정모듈(20)로 출력하고, 상기 추정모듈(20)에는 다른 한편으로 휠 스피드 센서에 의해 수집되는 속도(Vv_w)의 가속도계 신호(Vs; av,s,ag,noise)가 입력된다.Then, the
이때, 상기 변환이 이루어져 입력되는 가속도(av_w)의 범위가 av_w<0이거나, 또는 상기 휠 스피드 센서로부터 수집되는 속도(Vv_w)의 범위가 5kph<Vv_w<10kph의 범위내에 속하지 않을 경우, 상기 추정모듈(20)은 수집된 가속도계 신호(Vs)에서 노이즈를 없앤 후 가속도센서의 가속도를 휠 속도 센서로부터 구한 가속도(=av,s,ag)로 추정하게 된다.At this time, if the range of the acceleration (a v_w ) inputted by the conversion is a v_w <0, or the range of the speed (V v_w ) collected from the wheel speed sensor is not within the range of 5 kph <V v_w <10 kph The
반면, 상기 변환이 이루어져 입력되는 가속도(av_w)의 범위가 av_w<0이거나, 또는 상기 휠 스피드 센서로부터 수집되는 속도(Vv_w)의 범위가 5kph<Vv_w<10kph의 범위내에 속하는 경우, 상기 추정모듈(20)에서 가속도 추정시 발생하는 지연 현상은 보상모듈(30)에 의해 보상된다.On the other hand, if the range of the acceleration (a v_w ) inputted by the conversion is a v_w <0 or if the range of the speed (V v_w ) collected from the wheel speed sensor is within the range of 5 kph <V v_w <10 kph, The delay phenomenon occurring when the acceleration is estimated by the
즉, 상기 보상모듈(30)은 휠 속도 센서 출력 속도(Vv,w) 및 가속도 환산값(av,w)을 입력받은 상태에서, 상기 추정모듈(20)의 출력을 업데이트 하기 위한 시점을 결정하는 플래그(Flag)를 출력하게 되는 바,That is, the
상기의 플래그로부터 추정모듈(20)의 가속도 추정에 따른 지연현상은 보상되고, 이에따라 상기 추정모듈(20)에서는 가속도계 신호(Vs)에서 노이즈를 없앤 가속도센서의 가속도를 휠 속도 센서로부터 구한 가속도(=av ,s,ag)를 를 추정할 수 있게 되는 것이다.The delay phenomenon according to the acceleration estimation of the
한편, 상기와 같이 추정된 가속도는 혼합부(12)를 통해 컨버젼스 모듈부(13)로 입력되는 바,On the other hand, the acceleration estimated as described above is input to the
상기 컨버젼스 모듈부(13)에서는 상기 추정된 가속도 신호(Vs; av ,s,ag,noise)에서 가속도 변환값(av _w)을 감산하는 연산동작을 수행하여 경사각을 산출한 후 이를 등판밀림 방지로직(14)과 아이들 정지 로직(15)으로 출력함으로써, 상기 등판밀림 방지로직(14)과 아이들 정지 로직(15)의 진입과 해제 시점을 결정할 수 있게 되는 것이다.The
그러면, 아래의 표 2는 물론, 도 8에서와 같이, Then, as shown in Table 8 below, of course,
본 발명의 경사각 판단 알고리즘은 종래의 경사각 판단 알고리즘과 비교하여 오차율이 현격하게 줄어들고, 또한 차량 정지시에는 튀는 현상도 사라지는 효과를 창출할 수 있게 되는 것이다.The inclination angle determination algorithm of the present invention is able to create an effect that the error rate is significantly reduced compared to the conventional inclination angle determination algorithm, and also the splashing phenomenon disappears when the vehicle is stopped.
이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 가속도 센서의 노이즈를 없애고 가속도 센서의 가속도를 휠 속도 센서로부터 구한 가속도로 추정하는 한편, 가속도 추정에 따른 지연 현상을 보상하는 경사각 판단 시스템을 구성한 것으로, 이를 통해 경사로 및 평지에서 경사 오류를 방지하여 경사로에서의 차량 밀림 위험과 발진 지연을 방지하는 효과를 얻을 수 있는 것이다.As described above, the present invention constitutes an inclination angle determination system which eliminates noise of the acceleration sensor and estimates the acceleration sensor's acceleration as the acceleration obtained from the wheel speed sensor, and compensates the delay phenomenon according to the acceleration estimation. By preventing the slope error on the flat surface it is possible to obtain the effect of preventing the risk of vehicle rolling on the slope and delayed start.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.The present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and various modifications can be made by any person having ordinary skill in the art without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, such changes will fall within the scope of the claims.
Claims (4)
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