KR101601330B1 - 차량의 곡선로 이탈 방지 장치 및 그 방법 - Google Patents

차량의 곡선로 이탈 방지 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 곡선로 이탈 방지 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 곡선로의 곡률과 차량속도 간의 상관관계를 기반으로 조향장치(MDPS : Motor Driven Power Steering)와 엔진구동장치 및 제동장치와 연동하여 곡선로를 주행하는 차량이 차선을 이탈하지 않도록 하는, 차량의 곡선로 이탈 방지 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명은 차량 내 조향모터 구동장치, 엔진구동장치, 제동장치와 연동하여 상기 차량의 곡선로 이탈을 방지하는 장치에 있어서, 상기 차량의 조향각이 임계치를 초과함에 따라 곡선로를 예측하는 곡선로 예측수단; 상기 곡선로 예측수단이 곡선로를 예측함에 따라 도로 영상으로부터 상기 곡선로의 곡률을 산출하는 곡선로 인식수단; 상기 차량의 속도를 측정하는 속도 측정수단; 및 상기 곡선로 인식수단이 산출한 곡선로의 곡률과 상기 속도 측정수단이 측정한 속도 간의 상관관계를 이용하여 상기 차량의 곡선로 이탈을 방지하는 제어수단을 포함한다.

Description

차량의 곡선로 이탈 방지 장치 및 그 방법{PREVENTION APPARATUS OF CURVED LOAD DEPARTURE FOR VEHICLE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 차량의 곡선로 이탈 방지 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 곡선로의 곡률과 차량속도 간의 상관관계를 기반으로 조향장치(MDPS : Motor Driven Power Steering)와 엔진구동장치 및 제동장치와 연동하여 곡선로를 주행하는 차량이 차선을 이탈하지 않도록 하는, 차량의 곡선로 이탈 방지 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
고도의 기술 발전과 더불어 차량 운전자의 편의성과 안전을 고려한 다양한 차량 안전 장치가 개발되고 있으며, 실제 차량에도 다수 적용되고 있다.
최근 운전자의 장시간 운전, 졸음운전, 휴대전화 사용 등에 따른 전방 주시 태만으로 차선을 이탈하는 경우가 자주 발생하고 있는데, 이러한 차선이탈은 대형사고로 이어지는 경우가 다반사이다.
이를 방지하기 위한 안전 장치의 일환으로 차선이탈 방지 장치가 개발되었고 이미 상용화되어 차량에 적용되고 있다.
차량의 도로 주행시, 운전자의 핸들조작을 보조하여 주행차선으로부터의 이탈을 방지하는 차선이탈 방지 장치는 운전자의 부주의를 감지하여 안전운전을 지원하는 보조장치로서, 운전자의 조향 부담을 경감시키고 주행차선 이탈에 따른 대형사고를 사전에 방지하기 위해, 차량이 주행차선을 이탈할 것으로 판단되면 조향모터를 이용하여 조향휠에 토크를 가해 주행차선의 중앙으로 차량을 복귀시키고 그 상태를 유지시킨다.
이러한 종래의 차선이탈 방지 장치는 직선 차선에서 차량이 이탈하는 것을 방지할 뿐 곡선로에서의 차량 이탈은 방지하지 못하는 문제점이 있다.
실제, 곡선로를 주행하는 차량이 차선을 이탈하지 못하도록 제어하기 위해서는 조향각만을 제어해서는 불가능하기 때문이다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 곡선로의 곡률과 차량속도 간의 상관관계를 기반으로 조향장치(MDPS : Motor Driven Power Steering)와 엔진구동장치 및 제동장치와 연동하여 곡선로를 주행하는 차량이 차선을 이탈하지 않도록 하는, 차량의 곡선로 이탈 방지 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 차량 내 조향모터 구동장치, 엔진구동장치, 제동장치와 연동하여 상기 차량의 곡선로 이탈을 방지하는 장치에 있어서, 상기 차량의 조향각이 임계치를 초과함에 따라 곡선로를 예측하는 곡선로 예측수단; 상기 곡선로 예측수단이 곡선로를 예측함에 따라 도로 영상으로부터 상기 곡선로의 곡률을 산출하는 곡선로 인식수단; 상기 차량의 속도를 측정하는 속도 측정수단; 및 상기 곡선로 인식수단이 산출한 곡선로의 곡률과 상기 속도 측정수단이 측정한 속도 간의 상관관계를 이용하여 상기 차량의 곡선로 이탈을 방지하는 제어수단을 포함한다.
또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 차량 내 조향모터 구동장치, 엔진구동장치, 제동장치와 연동하여 상기 차량의 곡선로 이탈을 방지하는 방법에 있어서, 상기 차량의 조향각이 임계치를 초과함에 따라 곡선로를 예측하는 단계; 상기 곡선로가 예측됨에 따라 도로 영상으로부터 곡선로의 곡률을 산출하는 단계; 상기 차량의 속도를 측정하는 단계; 및 상기 산출된 곡선로의 곡률과 상기 측정된 속도 간의 상관관계를 이용하여 상기 차량의 곡선로 이탈을 방지하는 곡선로 이탈 방지단계를 포함한다.
이러한 본 발명은 차선유지 지원 시스템(LKAS : Lane Keeping Assist System)에 적용되어 차량이 주행시 직선은 물론 곡선로에서도 차선을 이탈하지 않도록 한다.
상기와 같은 본 발명은, 곡선로의 곡률과 차량속도 간의 상관관계를 기반으로 조향장치(MDPS : Motor Driven Power Steering)와 엔진구동장치 및 제동장치와 연동함으로써, 곡선로를 주행하는 차량이 차선을 이탈하지 않도록 하는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 차량의 곡선로 이탈 방지 장치에 대한 일실시예 구성도,
도 2 는 본 발명에 따른 곡선로 인식부의 일실시예 구성도,
도 3 은 본 발명에 따른 곡선로 인식 과정에 대한 일실시예 설명도,
도 4 는 본 발명에 따른 곡선로의 곡률과 차량속도 간의 상관관계를 나타내는 일예시도,
도 5 는 본 발명에 따른 차량의 곡선로 이탈 방지 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명에 따른 차량의 곡선로 이탈 방지 장치에 대한 일실시예 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량의 곡선로 이탈 방지 장치는, 곡선로 예측부(10), 곡선로 인식부(20), 속도 측정부(30), 및 제어부(40)를 포함한다.
이러한 차량의 곡선로 이탈 방지 장치는 차량 내 조향모터 구동장치, 엔진구동장치(accelerator), 및 제동장치와 연동하여 차량의 곡선로 이탈을 방지한다.
상기 각 구성요소들에 대해 상세히 살펴보면, 곡선로 예측부(10)는 조향각 센서로부터 획득한 조향각이 임계치를 초과하면 곡선로임을 예측한다. 즉, 곡선로 예측부(10)는 차량이 직진하는 경우의 조향각이 0도라 할 때, 일예로 좌/우 3도를 초과하면 곡선로임을 예측한다. 이때, 조향각이 좌/우 3도를 초과하는 시간이 소정시간을 유지하면 곡선로임을 예측할 수도 있다.
곡선로 인식부(20)는 곡선로 예측부(10)가 곡선로를 예측함에 따라 카메라를 통해 촬영된 도로 영상으로부터 곡선로의 곡률을 산출한다. 즉, 곡선로 인식부(20)는 도로의 영상을 2개의 영역으로 분할한 후 각 영역에 대해 차선 모델링을 수행하여 곡선로의 곡률을 산출한다.
속도 측정부(30)는 차량의 속도를 측정한다.
제어부(40)는 상기 곡선로 인식부(20)가 산출한 곡선로의 곡률과 상기 속도 측정부(30)가 측정한 차량속도 간의 상관관계를 이용하여 차량의 곡선로 이탈을 방지한다.
즉, 제어부(40)는 도 4에 도시된 바와 같이, 곡선로의 곡률과 차량속도 간의 상관관계가 제어불가 영역에 위치하는 경우, 제어가능 영역과의 이격 거리(최단 거리)에 따라 조향모터 구동장치, 엔진구동장치, 제동장치를 차별적으로 제어하여 차량의 곡선로 이탈을 방지한다.
즉, 제어부(40)는 이격 거리가 제 1 기준치를 초과하는 경우 조향모터의 제어만으로 곡선로 이탈을 방지할 수 있는 것으로 판단하여 조향모터 구동장치를 제어한다. 이때, 곡선로 유지에 필요한 조향토크를 계산한 후 조향모터 구동장치로 전달하여 조향각을 조절한다.
또한, 제어부(40)는 이격 거리가 제 2 기준치를 초과하는 경우 조향모터의 제어만으로는 곡선로 이탈을 방지할 수 없는 것으로 판단하여, 조향모터 구동장치는 물론 엔진구동장치를 함께 제어한다. 이때, 조향토크를 계산한 후 조향모터 구동장치로 전달하여 조향각을 조절하고, 엔진토크를 계산한 후 엔진 구동장치로 전달하여 차량의 속도를 조절한다.
또한, 제어부(40)는 이격 거리가 제 3 기준치를 초과하는 경우 조향모터와 엔진 제어만으로는 곡선로 이탈을 방지할 수 없는 것으로 판단하여 조향모터 구동장치는 물론 엔진구동장치와 제동장치를 함께 제어한다. 이때, 조향토크를 계산한 후 조향모터 구동장치로 전달하여 조향각을 조절하고, 엔진토크를 계산한 후 엔진 구동장치로 전달하여 차량의 속도를 조절하며, 제동장치를 제어하여 속도를 급속히 줄인다.
이하, 도 2를 참조하여 곡선로 인식부(20)에 대해 좀 더 상세히 살펴보기로 한다.
도 2 는 본 발명에 따른 곡선로 인식부의 일실시예 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 곡선로 인식부(20)는 카메라(21), 영상처리기(22), 전처리기(23), 및 곡률 산출기(24)를 포함한다.
카메라(21)는 디지털 영상을 실시간으로 촬영할 수 있는 CCD(Charge-Coupled Device) 카메라로서, 곡선로 예측부(10)가 곡선로를 예측하면 도로 영상을 촬영한다.
영상처리기(22)는 카메라(21)가 촬영한 도로 영상을 두 개의 영역으로 분할한다. 일예로, 상/하 2개 영역으로 분할한다. 이처럼 분리된 영상처리영역은 도 3에 도시된 바와 같이, 각각 영역 1과 영역 2로 칭한다.
이후, 전처리기(23)는 2개의 영역에 대해 1차원 직선으로 차선 모델링을 수행한다. 이때, 차선 모델링은 영역 1과 영역 2에서 각각 도로 영상의 에지 성분(a)을 검출하고, 상기 검출된 에지 성분의 각 점간을 잊는 직선(b)을 산출하는 과정을 의미한다.
그리고 전처리기(23)는 상기 모델링된 각 직선이 이루는 삼각형을 선정한다. 이때, 전처리기(23)는 도 3에 도시된 바와 같이, 영역 1과 영역 2에서 모델링된 각 직선(b) 간 교점의 중심점(B, C) 및 소실점(A)을 꼭지점으로 하도록 선정한다.
그리고 전처리기(23)는 상기 선정한 삼각형의 외접원 반지름을 산출한다. 이때 삼각형의 외접원 반지름(R)은 유일하게 결정되며, 그 연산은 하기의 [수학식 1]과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112010080649978-pat00001
여기서, AB와 BC 및 AC는 각 점이 이루는 선분, Len(x)은 선분 x의 길이, S는 삼각형 ABC의 넓이를 각각 의미한다.
곡률 산출기(24)는 전처리기(23)가 산출한 외접원 반지름을 이용하여 도로의 곡률을 산출한다. 외접원 반지름의 역수가 곡률이 된다.
이러한 과정을 통해 곡선로 인식부(20)는 곡선로를 인식하게 된다.
도 5 는 본 발명에 따른 차량의 곡선로 이탈 방지 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
먼저, 곡선로 예측부(10)는 조향각 센로부터 획득한 차량의 조향각이 임계치를 초과함에 따라 곡선로를 예측한다(501).
이후, 상기 곡선로 예측부(10)가 곡선로를 예측함에 따라 카메라를 통해 촬영된 도로 영상으로부터 곡선로의 곡률을 산출한다(502).
이후, 속도 측정부(30)가 차량의 속도를 측정한다(503).
이후, 제어부(40)가 상기 곡선로 예측부(10)가 산출한 곡선로의 곡률과 상기 속도 측정부(30)가 측정한 차량속도 간의 상관관계를 이용하여 상기 차량의 곡선로 이탈을 방지한다(504).
한편, 전술한 바와 같은 본 발명의 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성이 가능하다. 그리고 상기 프로그램을 구성하는 코드 및 코드 세그먼트는 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.　또한, 상기 작성된 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(정보저장매체)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 판독되고 실행됨으로써 본 발명의 방법을 구현한다. 그리고 상기 기록매체는 컴퓨터가 판독할 수 있는 모든 형태의 기록매체를 포함한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
10 : 곡선로 예측부 20 : 곡선로 인식부
30 : 속도 측정부 40 : 제어부

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 차량 내 조향모터 구동장치, 엔진구동장치, 제동장치와 연동하여 상기 차량의 곡선로 이탈을 방지하는 장치에 있어서,
    상기 차량의 조향각이 임계치를 초과함에 따라 곡선로를 예측하는 곡선로 예측수단;
    상기 곡선로 예측수단이 곡선로를 예측함에 따라 도로 영상으로부터 상기 곡선로의 곡률을 산출하는 곡선로 인식수단;
    상기 차량의 속도를 측정하는 속도 측정수단; 및
    상기 곡선로 인식수단이 산출한 곡선로의 곡률과 상기 속도 측정수단이 측정한 속도 간의 상관관계를 이용하여 상기 차량의 곡선로 이탈을 방지하는 제어수단을 포함하되,
    상기 제어수단은,
    상기 곡선로의 곡률과 상기 속도 간의 상관관계가 제어불가 영역에 위치하는 경우, 해당 위치에서 제어가능 영역과의 이격 거리에 따라 상기 조향모터 구동장치, 상기 엔진구동장치, 상기 제동장치를 차별적으로 제어하여 상기 차량의 곡선로 이탈을 방지하는 것을 특징으로 하는 차량의 곡선로 이탈 방지 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어수단은,
    상기 이격 거리가 제 1 기준치를 초과하는 경우 상기 조향모터 구동장치를 제어하고, 상기 이격 거리가 제 2 기준치를 초과하는 경우 상기 조향모터 구동장치 및 상기 엔진구동장치를 제어하며, 상기 이격 거리가 제 3 기준치를 초과하는 경우 상기 조향모터 구동장치와 상기 엔진구동장치와 상기 제동장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 곡선로 이탈 방지 장치.
  4. 삭제
  5. 차량 내 조향모터 구동장치, 엔진구동장치, 제동장치와 연동하여 상기 차량의 곡선로 이탈을 방지하는 방법에 있어서,
    상기 차량의 조향각이 임계치를 초과함에 따라 곡선로를 예측하는 단계;
    상기 곡선로가 예측됨에 따라 도로 영상으로부터 곡선로의 곡률을 산출하는 단계;
    상기 차량의 속도를 측정하는 단계; 및
    상기 산출된 곡선로의 곡률과 상기 측정된 속도 간의 상관관계를 이용하여 상기 차량의 곡선로 이탈을 방지하는 곡선로 이탈 방지단계를 포함하되,
    상기 곡선로 이탈 방지단계는,
    상기 곡선로의 곡률과 상기 속도 간의 상관관계가 제어불가 영역에 위치하는 경우, 해당 위치에서 제어가능 영역과의 이격 거리가 제 1 기준치를 초과하면 상기 조향모터 구동장치를 제어하는 단계와, 상기 이격 거리가 제 2 기준치를 초과하면 상기 조향모터 구동장치 및 상기 엔진구동장치를 제어하는 단계; 및 상기 이격 거리가 제 3 기준치를 초과하면 상기 조향모터 구동장치와 상기 엔진구동장치와 상기 제동장치를 제어하는 단계를 포함하는 차량의 곡선로 이탈 방지 방법.
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