KR101122207B1

KR101122207B1 - 잭나이프 사고 예방을 위한 위성항법시스템 기반 트랙터-트레일러 굴절각 산출 시스템 및 산출방법

Info

Publication number: KR101122207B1
Application number: KR1020100131767A
Authority: KR
Inventors: 하지현; 천세범; 허문범
Original assignee: 한국항공우주연구원
Priority date: 2010-12-21
Filing date: 2010-12-21
Publication date: 2012-03-21

Abstract

본 발명은 트랙터에 위치하는 제1위치에 설치되는 제1위성항법수신기와, 상기 트랙터 또는 트레일러에 설치되며 상기 제1위치에서 트레일러가 위치한 방향으로 일정 간격 떨어진 제2위치에 설치되는 제2위성항법수신기와, 트레일러에 설치되며 상기 제2위치로부터 후방으로 일정 간격 떨어진 제3위치에 설치되는 제3위성항법수신기, 및 상기 제1 내지 제3위성항법수신기에서 각각 수신된 제1 내지 제3위치에 대한 위치정보를 근거로 상기 트랙터와 트레일러 사이의 굴절각을 산출하는 굴절각 산출유닛을 포함하는 위성항법시스템 기반 트랙터-트레일러 굴절각 산출 시스템 및 산출방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따르면 위성항법시스템의 위치 정보만을 이용하여 잭나이프 사고 예방에 필요한 정보인 트랙터-트레일러 굴절각을 산출할 수 있다.

Description

잭나이프 사고 예방을 위한 위성항법시스템 기반 트랙터-트레일러 굴절각 산출 시스템 및 산출방법{CALCULATION SYSTEM AND METHOD OF HITCH ARTICULATION ANGLE BETWEEN TRACTOR AND TRAILER USING GNSS FOR PREVENTING JACKKNIFE ACCIDENT}

본 발명은 트랙터와 트레일러 사이의 굴절각을 산출하여 잭나이프 사고 예방에 활용하기 위한 위성항법시스템 기반 트랙터-트레일러 굴절각 산출 시스템 및 산출방법에 관한 것이다.

일반적으로, 잭나이프 현상이란 트랙터와 트레일러의 연결 차량에 있어서 커브에서 급브레이크를 밟았을 때 트레일러가 관성력에 의해 트랙터에 대하여 잭 나이프처럼 구부러지는 현상을 말한다.

예를 들어, 트랙터-트레일러 차량이 급히 좌측으로 조향하여 좌선회를 시작하면서 급제동을 하는 경우, 트레일러는 아직도 도로방향으로 직선운동 중에 있으므로 트랙터와 트레일러의 커플러에는 크기가 큰 트레일러의 관성력이 도로 방향으로 작용하게 된다. 이 관성력은 트랙터 중심의 우측을 향하고 있기 때문에 트랙터는 좌회전을 하게 된다. 이와 같은 상태가 되면 차량이 회전할수록 모멘트 팔 길이가 증가하여 회전이 활발하게 되고, 트랙터의 타이어는 옆 미끌림 상태로 되기 때문에 차량 제어가 불가능하게 되어 사고 발생의 위험이 증가하게 된다.

이와 같은 잭나이프 현상에 의한 사고를 예방하기 위한 기술로서 일반적으로 전자식 차량자세 제어시스템을 이용한 기술을 들 수 있다. 이는 각종 센서를 이용하여 브레이크의 작동 상태, 핸들 조작량, 회전 각속도 등을 모니터링하여, 센싱 결과를 근거로 엔진 출력, 브레이크 등을 전자제어하여 차량 상태를 안정화시키는 기술이다. 그러나, 이러한 기술을 적용하기 위해서는 차량에 각종 센서를 모두 장착해야 하며, 이러한 센서를 모두 갖추기 위해서는 비용이 과도하게 소요될 뿐만 아니라 그 장착에도 용이하지 않은 문제가 있다. 아울러, 차량 생산 시 적용되어 나오지 않는 이상, 추후에 차량에 추가 센서를 장착하는 경우 차량에 변형이 발생할 수 있는 단점이 있다.

최근에는, 이와 같은 기술뿐만 아니라 전자지도를 이용하여 잭나이프 사고 예방을 위한 정보를 생성하는 기술이 제안되고 있다. 이는 속도 센서 등의 센서와 차량의 제원정보를 이용하여 차량을 한계 속도를 산출한 후, 전자지도를 이용하여 차량이 주행하는 도로의 곡률반경을 산출함으로써 잭나이프 사고 예방을 위한 정보를 생성하는 기술이다. 이는 차량의 제원을 미리 모두 알고 있어야 하며, 차량의 제원마다 달리 적용해야 하는 문제가 있다. 아울러, 주행 지역의 전자지도 데이터 베이스를 사전에 구비해야 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 차량에 위성항법수신기를 추가 장착하는 것만으로 잭나이프 사고 예방을 위한 정보를 산출할 수 있도록 하기 위한 것이다.

상기한 과제를 실현하기 위해 본 발명은 트랙터에 위치하는 제1위치에 설치되는 제1위성항법수신기와, 상기 트랙터 또는 트레일러에 설치되며 상기 제1위치에서 트레일러가 위치한 방향으로 일정 간격 떨어진 제2위치에 설치되는 제2위성항법수신기와, 트레일러에 설치되며 상기 제2위치로부터 후방으로 일정 간격 떨어진 제3위치에 설치되는 제3위성항법수신기, 및 상기 제1 내지 제3위성항법수신기에서 각각 수신된 제1 내지 제3위치에 대한 위치정보를 근거로 상기 트랙터와 트레일러 사이의 굴절각을 산출하는 굴절각 산출유닛을 포함하는 위성항법시스템 기반 트랙터-트레일러 굴절각 산출 시스템 및 산출방법을 개시한다.

상기 굴절각 산출유닛은 상기 제1 내지 제3위치의 위치좌표를 근거로 제1 내지 제3위치들 각각 사이의 거리정보를 산출하는 거리 산출부와, 상기 거리 산출부에서 산출된 거리정보로부터 트렉터와 트레일러 사이의 굴절각을 계산하는 굴절각 계산부를 포함할 수 있다.

상기 굴절각 계산부는 코사인 제2법칙을 이용하여 상기 굴절각을 계산하도록 구성될 수 있다.

상기 제1위치는 트랙터의 상면에 위치하고, 상기 제2위치는 상기 트랙터 또는 상기 트레일러의 상면에 위치하며, 상기 제3위치는 상기 트레일러의 상면에 위치할 수 있다. 여기서, 상기 제2위치는 상기 트랙터의 후단 또는 상기 트레일러의 전단에 위치하며, 상기 제3위치는 상기 트레일러의 후단에 위치할 수 있다.

상기 제1 내지 제3위치는 상기 트랙터의 진행 방향을 따라 동일 선상에 위치할 수 있다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 장착이 용이하지 않은 추가센서를 이용하거나 차량제원 정보, 전자지도 데이터를 이용하지 않고, 위성항법시스템의 위치 정보만을 이용하여 잭나이프 사고 예방에 필요한 정보, 즉, 트랙터-트레일러 굴절각을 산출할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙터-트레일러 굴절각 산출 시스템의 블록 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙터-트레일러 굴절각 산출 시스템의 위성항법수신기 배치 상태를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙터-트레일러 굴절각 산출 시스템의 블록 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙터-트레일러 굴절각 산출방법을 나타내는 순서도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙터-트레일러 굴절각 산출방법을 나타내는 기하학적 모식도.

이하, 본 발명과 관련된 위성항법시스템 기반 트랙터-트레일러 굴절각 산출 시스템 및 산출방법에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙터-트레일러 굴절각 산출 시스템의 블록 구성도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙터-트레일러 굴절각 산출 시스템의 위성항법수신기 배치 상태를 나타내는 도면이다.

도 1 및 2를 참조하면, 위성항법 시스템 기반 트랙터-트레일러 굴절각 산출 시스템은 제1위성항법수신기(111), 제2위성항법수신기(112), 제3위성항법수신기(113), 및 굴절각 산출유닛(120)을 포함한다.

제1 내지 제3위성항법수신기(111,112,113)는 항법위성에서 전송된 항법 데이터를 근거로 그 위치 정보를 산출하기 위한 장치를 말하며, 일반적으로 GPS 모듈 등으로 지칭된다.

제1위성항법수신기(111)는 트랙터(10)에 위치한 제1위치(A)에 설치되어 제1위치(A)의 위치정보를 산출한다. 여기서, 제1위치(A)는 트랙터(10) 상의 임의의 지점을 말한다. 제1위치(A)는 트랙터(10)의 상면에 위치할 수 있다.

제2위성항법수신기(112)는 트랙터(10) 또는 트레일러(20)에 위치한 제2위치(B)에 설치되어 그 위치정보를 산출한다. 여기서, 제2위치(B)는 제1위치(A)에서 트레일러(20)가 위치한 방향(즉, 후방)으로 일정 간격 떨어진 지점을 말한다. 제2위치(B)는 트랙터(10) 또는 상트레일러(20)의 상면에 위치할 수 있으며, 본 실시예는 제2위치(B)가 트레일러(20)의 상면에 위치한 것을 예시하고 있다.

제3위성항법수신기(113)는 트레일러(20)에 위치한 제3위치(C)에 설치되어 그 위치정보를 산출한다. 여기서, 제3위치(C)는 제2위치(B)로부터 후방으로 일정 간격 떨어진 지점을 말한다. 제3위치(C)는 트레일러(20)의 상면에 위치할 수 있다.

본 실시예는 제2위치(B)가 트레일러(20)의 전단에 위치하고, 제3위치가 트레일러(20)의 후단에 위치한 것을 예시하고 있다. 그러나, 이와 같은 구성뿐 아니라, 제1위치(A)와 제2위치(B)가 트랙터(10)의 전후단에 각각 위치하고, 제3위치(C)가 트레일러(20)의 후단에 위치한 구성도 가능하다. 이 때, 산출의 정확도를 높일 수 있도록 제1 내지 제3위치(A,B,C)가 트랙터(10)의 진행 방향(주행 방향)을 따라 동일 선상에 위치하도록 하는 것이 바람직하다.

굴절각 산출유닛(120)은 제1 내지 제3위성항법수신기(111,112,113)에서 각각 수신된 제1 내지 제3위치(A,B,C)에 대한 위치정보를 근거로 트랙터(10)와 트레일러(20) 사이의 굴절각을 산출한다. 여기서, 굴절각이라 함은 트랙터(10)와 트레일러(20)의 연결 부위를 기준으로 한 트랙터(10)와 트레일러(20) 사이의 각도를 의미한다.

굴절각 산출유닛(120)은 거리 산출부(121)와 굴절각 계산부(122)를 포함할 수 있으며, 이들의 상세한 구성 및 작동 방식에 대해서는 이하 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙터-트레일러 굴절각 산출방법을 나타내는 순서도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙터-트레일러 굴절각 산출방법을 나타내는 기하학적 모식도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 트랙터-트레일러 굴절각 산출방법을 설명하면, 먼저, 제1 내지 제3위성항법수신기(111,112,113)를 이용하여 제1위치(A), 제2위치(B), 및 제3위치(C)의 위치 정보를 산출한다(S10).

다음으로, 거리 산출부(121)는 제1 내지 제3위치(A,B,C)의 위치좌표를 근거로 제1 내지 제3위치들(A,B,C) 각각 사이의 거리정보를 산출한다(S20).

이하에서는 도 4와 같이, 제2위치(B)와 제3위치(C) 사이의 거리를 a, 제1위치(A)와 제3위치(C) 사이의 거리를 b, 제2위치(B)와 제3위치(C) 사이의 거리를 c로 나타내기로 한다.

제1위치(A), 제2위치(B), 및 제3위치(C)의 위치좌표가 각각 (x₁,y₁,z₁), (x₂,y₂,z₂), 및 (x₃,y₃,z₃) 일 때, 제1 내지 제3위치들(A,B,C) 사이의 거리(a,b,c)는 다음의 [수학식 1]을 통해 각각 산출될 수 있다.

[수학식 1]

다음으로, 굴절각 계산부(122)는 거리 산출부(121)에서 산출된 거리정보로부터 트랙터(10)와 트레일러(20) 사이의 굴절각(θ)를 계산한다(S30). 굴절각 계산부(122)는 코사인 제2법칙을 이용하여 다음의 [수학식 2]를 통해 굴절각(θ)을 계산할 수 있다.

[수학식 2]

본 실시예는 거리 산출부(121)와 굴절각 계산부(122)가 별도의 구성을 갖는 것을 예시하고 있으나, 거리 산출부(121)와 굴절각 계산부(122)가 단일화된 구성을 갖는 것도 가능하다.

상기와 같은 방법에 의해 산출된 트랙터-트레일러 굴절각(θ)은 트레일러(20)가 트랙터(10)에 대해 기울어진 각도를 의미한다. 굴절각(θ)이 180°라면, 이는 트랙터(10)와 트레일러(20)가 일직선 상에 놓인 것을 의미하는 바, 트랙터-트레일러 굴절각(θ)이 180°에 가까워질수록 잭나이프 현상에 의한 사고 발생 확률이 낮아지게 될 것이다. 이와 반대로, 트랙터-트레일러 굴절각(θ)이 0°또는 360°에 가까워질수록 잭나이프 현상에 의한 사고 발생 확률이 증가하게 될 것이다.

이와 같은 트랙터-트레일러 굴절각(θ) 정보는 잭나이프 현상에 의한 차량 사고 예방 기술에 활용될 수 있다.

예를 들어, 이상에서 설명된 트랙터-트레일러 굴절각 산출 시스템을 이용하여 트랙터-트레일러 굴절각(θ)을 실시간으로 모니터링하고, 산출된 굴절각(θ)이 미리 설정된 기준치를 벗어난 경우 차량 운전자에게 경보가 전달되도록 사고 예방 시스템을 구성하는 것이 가능할 것이다. 또한, 트랙터-트레일러 굴절각 산출 시스템을 전자식 차량자세 제어시스템에 적용하여, 실시간으로 산출된 굴절각(θ) 정보를 이용하여 차량 자세 제어가 이루어지도록 구성하는 것도 가능하다 할 것이다.

이상에서는 본 발명에 따른 위성항법시스템 기반 트랙터-트레일러 굴절각 산출 시스템 및 산출방법을 첨부한 도면들을 참조로 하여 설명하였으나,　본 발명은 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있다.

Claims

트랙터에 위치하는 제1위치에 설치되는 제1위성항법수신기;
상기 트랙터 또는 트레일러에 설치되며, 상기 제1위치에서 트레일러가 위치한 방향으로 일정 간격 떨어진 제2위치에 설치되는 제2위성항법수신기;
트레일러에 설치되며, 상기 제2위치로부터 후방으로 일정 간격 떨어진 제3위치에 설치되는 제3위성항법수신기; 및
상기 제1 내지 제3위성항법수신기에서 각각 수신된 제1 내지 제3위치에 대한 위치정보를 근거로 상기 트랙터와 트레일러 사이의 굴절각을 산출하는 굴절각 산출유닛을 포함하고,
상기 굴절각 산출유닛은,
상기 제1 내지 제3위치의 위치좌표를 근거로 제1 내지 제3위치들 각각 사이의 거리정보를 산출하는 거리 산출부; 및
상기 거리 산출부에서 산출된 거리정보로부터 상기 트랙터와 트레일러 사이의 굴절각을 계산하는 굴절각 계산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성항법시스템 기반 트랙터-트레일러 굴절각 산출 시스템.
삭제
제1항에 있어서,
상기 굴절각 계산부는 코사인 제2법칙을 이용하여 상기 굴절각을 계산하는 것을 특징으로 하는 위성항법시스템 기반 트랙터-트레일러 굴절각 산출 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제1위치는 트랙터의 상면에 위치하고, 상기 제2위치는 상기 트랙터 또는 상기 트레일러의 상면에 위치하며, 상기 제3위치는 상기 트레일러의 상면에 위치하는 것을 특징으로 하는 위성항법시스템 기반 트랙터-트레일러 굴절각 산출 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제2위치는 상기 트랙터의 후단 또는 상기 트레일러의 전단에 위치하며,
상기 제3위치는 상기 트레일러의 후단에 위치하는 것을 특징으로 하는 위성항법시스템 기반 트랙터-트레일러 굴절각 산출 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제1 내지 제3위치는 상기 트랙터의 진행 방향을 따라 동일 선상에 위치하는 것을 특징으로 하는 위성항법시스템 기반 트랙터-트레일러 굴절각 산출 시스템.
복수의 위성항법수신기를 이용하여 트랙터 상의 제1위치와, 트랙터 또는 트레일러에 위치하며 상기 제1위치에서 상기 트레일러가 위치한 방향으로 일정 간격 떨어진 제2위치와, 상기 트레일러에 위치하며 상기 제2위치로부터 후방으로 일정 간격 떨어진 제3위치 각각의 위치 정보를 산출하는 단계;
상기 제1 내지 제3위치의 위치좌표를 근거로 제1 내지 제3위치들 각각 사이의 거리정보를 산출하는 단계; 및
상기 거리정보로부터 트렉터와 트레일러 사이의 굴절각을 계산하는 단계를 포함하는 위성항법시스템 기반 트랙터-트레일러 굴절각의 산출 방법.