KR101384522B1

KR101384522B1 - 운전자의 주행 패턴과 관련한 차량의 자동 조향 제어 방법

Info

Publication number: KR101384522B1
Application number: KR1020110135261A
Authority: KR
Inventors: 유병용
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2011-12-15
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2014-04-14
Also published as: KR20130068268A

Abstract

본 발명은 운전자의 주행 패턴과 관련한 차량의 자동 조향 제어 방법에 관한 것으로서 보다 상세하게는, 차선유지 보조시스템(LKAS, Lane Keeping Assist System)을 포함하는 지능형 안전 시스템 또는 자율주행 차량에 있어서, 상기 지능형 안전 시스템의 제어부에 입력되는 차속 및 도로 곡률에 따라 상기 제어부의 게인(gain)을 일반적인 운전자의 패턴에 대응하여 변경시킴으로써, 상기 지능형 안전 시스템의 자동 조향시에 운전자가 느끼는 이질감을 최소화하고 차량 주행 상황에 따른 안정적인 주행을 가능하게 하는 운전자의 주행 패턴과 관련한 차량의 자동 조향 제어 방법에 관한 것이다.

Description

운전자의 주행 패턴과 관련한 차량의 자동 조향 제어 방법 {Auto Steering Control Method Relating to the Driver's Driving Pattern}

일반적으로, 공지의 차선유지 보조시스템(LKAS)를 포함하는 지능형 안전 시스템이 적용된 차량 또는 그 밖의 공지된 기술을 이용하여 자동 조향 주행하는 차량의 자동 조향 제어는 차량 주행중의 이탈거리 및 이탈각을 주기적으로 피드백 받아서 차량 제어에 사용함으로써 자동 주행이 이루어지도록 구성된다.

자동 주행에 사용되는 상기 이탈거리는 차량의 기준점으로부터 기준 경로에 가장 가까운 수직 방향 거리로서 기준 경로로부터 횡방향으로 이탈되어 있는 정도를 나타낸다. 또한, 상기 이탈각은 차량의 헤딩 방향과 기준 경로의 접선 벡터 방향과의 사이각으로 차량이 기준 경로로부터 얼마나 틀어져 있는지를 나타낸다.

따라서, 종래의 자동 주행 차량은 상기 이탈거리와 이탈각을 피드백 받아서 보정함으로써, 자동 주행을 하도록 이루어진다.

그러나, 공지의 자동 조향 제어 시스템이 적용된 차량들은 사전 설정된 기준이 상기 기술들이 적용된 차량에 대하여 적용되어 차량 이탈거리 및 이탈각을 보정하도록 이루어지게 되는데, 일반적으로, 운전자들은 직선도로를 고속 주행시 더 먼 곳을 응시하거나, 곡선도로의 주행시 더 가까운 곳을 응시하는 등의 운전 주행 패턴이 존자하나, 상기와 같은 종래의 자동 조향 제어 시스템들은 이러한 운전자 패턴은 전혀 반영하고 있지 않은 단점을 가지고 있었다.

따라서, 상기 종래의 자동 조향 제어 시스템은 피드백에 의하여 자동 조향 제어를 할 수 있는 장점을 제공하기는 하나 운전자들의 일반적인 주행 패턴을 반영하지 못하여 몇몇 운전자들 에게는 상기와 같은 자동 조향 제어가 상당한 불편함을 초래할 수 있었다. 다시말해서, 종래의 자동 조향 제어 시스템은 일반적인 운전자 패턴과는 상관 없이 모든 운전자에게 사전 설정된 동일한 기준의 주행 오차 보정을 제공하기 때문에 운전자에 불편함을 느끼게 할 수 있는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 창안된 것으로서,

차선유지 보조시스템(LKAS, Lane Keeping Assist System)을 포함하는 지능형 안전 시스템 또는 자율주행 차량에 있어서, 상기 지능형 안전 시스템의 제어부에 입력되는 차속 및 도로 곡률에 따라 상기 제어부의 게인(gain)을 일반적인 운전자의 패턴에 대응하여 변경시킴으로써, 상기 지능형 안전 시스템의 자동 조향시에 운전자가 느끼는 이질감을 최소화하고 차량 주행 상황에 따른 안정적인 주행을 가능하게 하는 운전자의 주행 패턴과 관련한 차량의 자동 조향 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 차량의 자동 조향 제어 시스템을 이용한 조향 제어 방법에 있어서, 상기 자동 조향 제어 시스템의 제어부가 이탈각, 이탈거리, 차속, 곡률을 포함하는 게인을 입력받는 단계; 상기 제어부는 수신한 차속, 곡률을 바탕으로 차량 주행 상태를 판단하는 단계; 상기 제어부는 차량의 주행 상태에 대응하여 사전 설정된 가중치를 조절하는 단계; 상기 제어부는 조절된 가중치를 상기 게인에 적용하여 상기 가중치에 의하여 조정된 이탈각 및/또는 이탈거리가 사전 설절된 적정 이탈각 및/또는 적정 이탈거리에 포함되는지 판단하는 단계; 및 상기 제어부는 조정된 이탈각 및/또는 이탈거리가 적정 이탈거리에 포함되는 경우, 조정된 게인에 따라 자동 조향 제어를 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는 차량의 주행 상태에 대응하여 사전 설정된 가중치를 조절하는 단계는, (a) 상기 제어부는 주행 상태가 직선도로를 고속 주행중인 것으로 판단되면 가중치를 조절하여 이탈거리 게인을 감소시키고 목표점 거리를 증가시키는 단계; 및 상기 제어부는 이탈각이 적정 이탈각에 포함되면 이탈각 게인을 감소시키고, 포함되지 않으면 상기 단계 (a)를 반복하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는 차량의 주행 상태에 대응하여 사전 설정된 가중치를 조절하는 단계는, (b) 상기 제어부는 주행 상태가 직선도로를 저속 주행중이거나, 곡선로를 저속 및 고속 주행중인 것으로 판단되면 가중치를 조절하여 이탈각 게인을 감소시키고 목표점 거리를 감소시키는 단계; 및 상기 제어부는 이탈거리가 적정 이탈거리에 포함되면 이탈거리 게인을 감소시키고, 포함되지 않으면 상기 단계 (b)를 반복하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는 조정된 이탈거리 게인과 이탈각 게인을 피드백 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은,

자동 조향 제어 시스템이 적용된 차량에서, 상기 자동 조향 제어 시스템의 제어부에 입력되는 이탈각 및 이탈거리 등의 게인을 일반적인 운전자의 주행 패턴에 대응하여 조절하여 출력값을 산출에 적용하고, 산출된 출력값에 따라서 차량의 차속 및 곡률 기반 조향 제어가 이루어지도록 함으로써, 운전자들에게 안정적이고, 이질감을 최소화 하여 주행이 가능하도록 하는 자동 조향 제어 시스템을 제공하는 효과가 있다.

또한, 차량의 자동 조향 제어에서 운전자의 주행 패턴을 적용하기 위하여 단지 상기 상기 자동 조향 제어 시스템의 이탈각 및 이탈거리 등의 게인만을 조정하는 구성을 가지고 있으므로, 공지의 어떠한 자동 조향 제어 시스템에도 쉽게 적용 가능한 장점이 있고, 본 발명의 구현을 위하여 별도의 큰 비용을 발생시키지 않는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 운전자의 주행 패턴과 관련한 차량의 자동 조향 제어 방법의 바람직한 실시예를 나타내는 플로우차트이다.
도 2는 직선도로를 고속주행중인 차량의 제어 상황도를 나타낸다.
도 3은 직선도로를 주행중인 차량의 조향 제어를 하는 모식도를 나타낸다.
도 4는 직선도로를 저속주행중인 차량의 제어 상황도를 나타낸다.
도 5는 곡선도로를 주행중인 차량의 조향 제어를 하는 모식도를 나타낸다.

본 발명의 운전자의 주행 패턴과 관련한 차량의 자동 조향 제어 방법은 LKAS를 포함하는 지능형 안전 시스템 또는 자율주행(이하, 자동조향제어 시스템)이 적용된 차량에서, 차량 주행상태에 따라 운전자의 패턴을 적용한 가중치를 상기 자동조향제어 시스템의 제어부에 적용함으로써, 운전자에 따라 다른 자동 주행 제어가 이루어지도록 설계된다.

다시말해서, 본 발명의 운전자의 주행 패턴과 관련한 차량의 자동 조향 제어 방법은 운전자의 주행 패턴에 대응하는 가중치를 상기 제어부로 입력되는 게인, 즉, 이탈각과 이탈거리에 적용하고, 주행 상태에 따라 사전 설정된 운전자의 주행 패턴에 대응하는 이탈각과 이탈거리를 피드백 제어, 즉 다시 다시 이탈각과 이탈거리에 적용함으로써, 운전자의 주행 패턴에 대응한 자동 주행 제어가 가능하도록 이루어진다.

상기와 같이 이루어지는 자동 주행 제어에서 상기 제어부는 다음 식 1에 따라 상기 게인에 가중치를 적용하여 출력값을 산출한다.

[식 1]

제어부 출력 = K₁ x 이탈거리 + K₂ x 이탈각

상기 식에서 K₁과 K₂ 는 각각 이탈거리와 이탈각의 제어 가중치를 나타내는 것으로서, 상기 제어 가중치는 운전자의 주행 패턴에 대응하여 사전 설정될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는, 상기 K₁을 감소시켜 상대적으로 출력값에서 이탈각의 비중이 커지게 하고, 반대로 K₂를 감소시켜 상대적으로 이탈거리의 비중이 커지도록 함으로써, 가중치를 조절하여 자동 주행 제어를 하도록 할 수 있다.

반대로, 본 발명의 다른 실시예에서는, 상기 K₁을 증가시켜 상대적으로 출력값에서 이탈거리의 비중이 커지게 하고, 반대로 K₂를 증가시켜 상대적으로 이탈각의 비중이 커지도록 함으로써, 가중치를 조절하여 자동 주행 제어를 하도록 할 수 있다.

그러나, 그 외에도 상기 K₁과 K₂ 를 운전자의 주행 패턴에 따라 서로 다르게 또는 동시에 각각 조절함으로써, 자동 조향 제어를 할 수 있다.

한편, 상술한 상기 이탈거리는 차량과 기준 경로의 횡방향 거리를 나타내며, 상기 이탈각은 차량과 기준경로 상의 방향간의 틀어진 각을 나타낸다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 제어부는 상기 두 개의 게인(이탈거리, 이탈각)을 상기 제어 가중치(K₁, K₂)에 의하여 가변시킴에 따라 각각의 게인의 비중을 높게 설정함으로써, 자동 주행 제어에 운전자의 주행 패턴을 반영할 수 있다.

여기에서 상기 이탈거리를 줄이는 것은 차량 중행중에 차량의 방향은 무시하고 기준 경로에 가까이 다가가도록 제어하는 것을 의미하며, 상기 이탈각을 줄이는 것은 차량과 기준 경로의 횡방향 거리는 무시하고, 방향성(차량 전방이 향하는 방향)을 맞추도록 제어하는 것을 의미한다.

따라서, 곡선 및 직선 도로를 운행하는 차량의 운전자의 주행 패턴을 모방하기 위해서는, 상기 운전자의 주행 패턴에 따라 게인을 적절히 조절하는 것이 필요하며, 본 발명은 상기 게인들에 제어 가중치를 적용함으로서, 이를 달성할 수 있다.

상기 제어 가중치는 도로 정보에 따른 운전자의 패턴을 분석하여 사전에 결정할 수 있다. 즉, 다양한 도로(곡선, 직선 등)를 주행하는 차량의 운전자의 주행 패턴을 도로 곡률에 따라 실험적으로 데이터베이스화 시켜서 적용하는 것이 바람직하다.

다음 표 1은 상기와 같이 분석된 일반적인 운전자의 주행 패턴의 일 실시예를 나타낸다.

도로	차속	우선순위 제어	가중치 조절	목표점 조절
직선로	저속	경로 진입	이탈각 게인 감소	감소
직선로	고속	방향 조정	이탈거리 게인 감소	증가
곡선로	저속	경로 진입	이탈각 게인 감소	감소
곡선로 `	곡선	방향 조정	이탈각 게인 감소	감소

상기 표에 도시된 바와 같이, 차량의 자동 주행 제어는 도로 상태, 즉 직선로, 곡선로 상태에 따라 차속, 우선순위 제어, 가중치 조절, 목표점 조절과 같은 운전자 패턴에 따라, 각각의 값들을 변화시키면서 자동 주행 제어를 하도록 이루어진다.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 운전자의 주행 패턴과 관련한 차량의 자동 조향 제어 방법의 바람직한 실시예를 나타내는 플로우차트이다.

먼저, 차량의 자동 조향 제어 시스템의 제어부는 자동 조향 제어에 필요한 정보(게인), 즉, 차량의 이탈각, 이탈거리, 차속, 곡률 정보를 차량에 구비된 다양한 센서들로부터 입력 받는다(S001). 상기 이탈각, 이탈거리, 차속 및 곡률 정보는 공지의 차량 자동 조향 제어 시스템에서 수신하는 정보로서, 본 발명의 본 단계는 공지의 임의의 자동 조향 제어 시스템이 수신하는 단계의 구성과 동일하게 이루어질 수 있다.

상기 제어부가 상기 게인을 수신하면, 상기 게인 중 차속과 곡률정보를 바탕으로 현재 차량이 주행중인 차로의 상태와 차량 속도를 인식하여 판단한다.

이때, 상기 제어부는 현재 차량이 직선로를 주행중이며, 차량의 속도가 고속(임의의 속도를 사전 설정하고, 상기 사전 설정된 속도 이상으로 상승하는 속도)주행 중인 것으로 판단되면(S002), 다음과 같이 제어 가중치를 조절한다(S003).

상기 제어부는 상기 제어가중치의 조절에 있어서, 이탈거리의 게인을 낮추고, 목표점 거리를 증가시키도록 가중치를 제어한다(S004). 즉, 상기 제어부는 현재 주행중인 차량이 직선도로를 고속 주행중인 것으로 판단하면, 상기와 같이 가중치를 제어함으로써, 고속 주행중인 차량의 목표점을 멀리 설정하여 조향 제어 오버슛을 감소시키고 안정성을 향상시킨다. 이러한 직선 주로의 고속 주행시 차량 제어는 도 2에 도시된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 직선 주로를 주행하는 차량은 목표점을 차량 전방의 기준경로 상의 먼 지점에 목표점을 설정하여 조향 제어를 하도록 이루어진다. 이러한 목표점의 조정은 목표점 설정에 차량의 속도를 반영한 것으로, 정상속도에 비하여 고속 주행을 하는 차량이 기준이 되는 목표점에 더 빨리 도달하기 때문으로, 일반적인 운전자의 주행 패턴에 대응하여 자동 조향 제어를 하기 위함이다. 따라서 본 발명의 자동 조향 제어 차량은 직선도로의 고속 주행시 목표점을 표준속도에서보다 멀리 설정하도록 이루어진다.

바람직하게는. 도 3에 도시된 바와 같이, 직선도로를 주행중인 차량의 경우, 이탈거리와 이탈각이 설정된 수치를 벗어날 경우, 먼저 이탈각을 조정하고, 차후에 이탈거리를 조정한다.

따라서, 상기와 같이 게인과 목표점이 조정된 차량의 제어부는 게인을 통하여 산출된 이탈각이 사전 설정된 적정 이탈각 범위 내에 포함되는지 판단한다(S005).

상기 단계(S005)에서, 산출된 차량의 이탈각이 적정 이탈각이 아닌 것으로 판단되면, 상기 단계(S004)를 다시 수행하여 이탈거리 게인과 목표점을 재조정한다.

반대로, 상기 단계에서 산출된 차량의 이탈각이 적정 이탈각인 것으로 판단되면, 상기 제어부는 이탈각 게인을 감소시킨다(S006).

반대로 상기 단계(S002)에서, 상기 제어부는 현재 차량이 직선로를 주행중이며, 차량의 속도가 고속주행 중이 아닌 것으로 판단되면, 상기 제어부는 현재 차량 주행 상태가 직선로를 저속 주행 중인지(S007), 또는 곡선로를 저속(S008) 또는 고속(S009)으로 주행하는지 판단한다.

만일 상기 제어부가 현재 주행중인 차량이 직선로를 저속 주행 중이거나, 또는 곡선로를 고속 또는 저속으로 주행하고 있는 것으로 판단하면, 우선 제어 가중치를 조절한다(S010).

상기 제어가중치의 조절에 있어서, 상기 제어부는 이탈각의 게인을 감소시키고 목표점의 거리를 감소시킨다(S011).

도 4는 직선도로를 저속주행중인 차량의 제어 상황도를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 직선로를 저속 주행중인 차량은 목표점을 설정하고 목표점까지의 도달 시간이 정상상태보다 느리기 때문에, 정상적인 차량의 제어를 위하여 목표점을 가까운곳에 설정하도록 목표점의 거리를 감소시킨다.

또한, 도 4와 같이, 직선도로를 저속 주행중인 차량 역시, 도 3과 같이, 이탈거리와 이탈각이 설정된 수치를 모두 벗어날 경우, 먼저 이탈각을 조정하고, 차후에 이날거리를 조정하도록 하는 것이 바람직하다.

도 5는 곡선도로를 주행중인 차량의 조향 제어를 하는 모식도를 나타낸다.

곡선도로를 주행중인 차량의 경우, 도로가 곡선으로 이루어지기 때문에 목표점을 차량 전방으로 멀리 설정 설정하게되면, 오차가 발생할 수 있다. 따라서, 곡선도로를 고속 또는 저속으로 주행하는 차량은 목표점을 정상 주행 상태보다 더 가깝게 설정함으로써, 이탈각을 산출하도록 하는 것이 바람직하다.

따라서, 상기와 같이 목표점이 조정된 차량의 제어부는 상기 목표점을 기준으로 이탈각을 산출하여 이탈각도를 조정하도록 이루어지며, 이를 위하여 먼저 이탈 거리를 조정하고 차후에 이탈각을 조정하도록 상기 제어부는 이탈각의 게인을 감소시키고 목표점 거리 역시 감소시킨다.

상기와 같이 이탈각 게인과 목표점이 조정된 차량의 제어부는 게인을 통하여 산출된 이탈거리가 사전 설정된 적정 이탈거리 범위 내에 포함되는지 판단한다(S012).

상기 단계(S012)에서, 산출된 차량의 이탈거리가 적정 이탈거리에 포함되지 않은 것으로 판단되면, 상기 단계 (S011)를 다시 수행하여 이탈각 게인과 목표점 게인을 재조정한다.

반대로, 상기 단계에서 산출된 차량의 이탈거리가 적정 이탈거리인 것으로 판단되면, 상기 제어부는 이탈거리 게인 게인을 감소시킨다(S013).

상기 단계(S006)과 단계(S013)을 수행하며 이탈각 게인을 조정하거나, 이탈거리 게인을 조정한 제어부는 조정된 수치를 피드백하여 이를 차후에 입력되는 게인에 반영하여 제어하도록 한다(S014).

이상으로 본 발명의 운전자의 주행 패턴과 관련한 차량의 자동 조향 제어 방법의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하였으나, 이는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 특정한 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도, 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims

차량의 자동 조향 제어 시스템을 이용한 조향 제어 방법에 있어서,
상기 자동 조향 제어 시스템의 제어부가 이탈각, 이탈거리, 차속, 곡률을 포함하는 게인을 입력받는 단계;
상기 제어부는 수신한 차속, 곡률을 바탕으로 차량 주행 상태를 판단하는 단계;
상기 제어부는 차량의 주행 상태에 대응하여 사전 설정된 가중치를 조절하는 단계;
상기 제어부는 조절된 가중치를 상기 게인에 적용하여 상기 가중치에 의하여 조정된 이탈각 및 이탈거리가 사전 설정된 적정 범위 내에 포함되는지 판단하는 단계; 및
상기 제어부는 조정된 이탈각 또는 이탈거리 중 하나 이상이 적정 범위 내에 포함되는 경우, 조정된 게인에 따라 자동 조향 제어를 하는 단계;
를 포함하고,
상기 제어부는 차량의 주행 상태에 대응하여 사전 설정된 가중치를 조절하는 단계는,
(a) 상기 제어부는 주행 상태가 직선도로를 고속 주행중인 것으로 판단되면 가중치를 조절하여 이탈거리 게인을 감소시키고 목표점 거리를 증가시키는 단계; 및
상기 제어부는 이탈각이 적정 이탈각에 포함되면 이탈각 게인을 감소시키고, 이탈각이 적정 이탈각에 포함되지 않으면 상기 단계 (a)를 반복하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 운전자의 주행 패턴과 관련한 차량의 자동 조향 제어 방법.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 제어부는 차량의 주행 상태에 대응하여 사전 설정된 가중치를 조절하는 단계는,
(b) 상기 제어부는 주행 상태가 직선도로를 저속 주행중이거나, 곡선로를 저속 및 고속 주행중인 것으로 판단되면 가중치를 조절하여 이탈각 게인을 감소시키고 목표점 거리를 감소시키는 단계; 및
상기 제어부는 이탈거리가 적정 이탈거리에 포함되면 이탈거리 게인을 감소시키고, 포함되지 않으면 상기 단계 (b)를 반복하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 운전자의 주행 패턴과 관련한 차량의 자동 조향 제어 방법.
제 1항 또는 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어부는 조정된 이탈거리 게인과 이탈각 게인을 피드백 제어하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 운전자의 주행 패턴과 관련한 차량의 자동 조향 제어 방법.