KR101679880B1 - 도로 종방향 기울기 측정 방법 및 이를 이용한 전조등 자동 제어 시스템 - Google Patents

도로 종방향 기울기 측정 방법 및 이를 이용한 전조등 자동 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 도로의 종방향 기울기를 간단하면서도 효율적으로 측정해내는 방법을 제공하고, 이를 이용하여 도로의 전방 상황에 맞춰 전조등을 자동으로 제어함으로써 야간 운전시의 안전 운행을 보조할 수 있는 도로 종방향 기울기 측정 방법 및 이를 이용한 전조등 자동 제어 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 도로 종방향 기울기 측정 및 전조등 자동 제어는 차량의 선단으로부터 약정된 거리를 갖는 위치까지의 사변거리를 측정하고, 측정된 결과로부터 약정된 지점간 상대거리 및 경사로 표지 벡터(S)를 산출해 낸 후, 산출된 값을 수평도로 조건에서의 지점간 상대거리 및 경사로 표지 벡터(S0)값과 비교 연산하여, 그 연산 결과를 근거로 경사로를 판정하고, 그 경사도를 산출하며, 상기한 과정에 의해 산출된 값에 따라 전조등을 자동 제어하도록 된 것을 특징으로 한다.
상기한 구성으로 된 본 발명에 의하면, 도로의 종방향 기울기를 간단하면서도 효율적으로 측정해내는 방법을 제공하고, 이를 이용하여 도로의 전방상황에 맞춰 전조등을 자동으로 원활하게 제어함으로써, 야간 운전시 운전자에게 넓은 시야를 제공할 수 있고, 야간의 넓은 시야 확보를 통해 안전한 운행을 보조할 수 있게 된다.

Description

도로 종방향 기울기 측정 방법 및 이를 이용한 전조등 자동 제어 시스템{A ROAD GRADIENT MEASUREMENT METHOD AND HEAD LIGHT CONTROL SYSTEM USING THEREOF}
본 발명은 전조등 제어기술에 관한 것으로, 특히 도로의 종방향 기울기를 간단하면서도 효율적으로 측정해내는 방법을 제공하고, 이를 이용하여 도로의 전방상황에 맞춰 전조등을 자동으로 제어함으로써 야간 운전시의 안전 운행을 보조할 수 있는 도로 종방향 기울기 측정 방법 및 이를 이용한 전조등 자동 제어 시스템에 관한 것이다.
최근 시판되고 있는 차량 가운데는 야간 운행시에 전방 도로면의 기울기에 적응시켜 전조등의 조사 방향을 자동으로 조절할 수 있도록 된 적응형 헤드 램프 자동 제어장치, 즉 AFLS(Adaptive Front Lighting System)가 탑재된 차량이 출시되고 있다.
한편, 기존의 헤드 램프 자동 제어장치(이하, AFLS라 함)가 제공하는 기능은 크게 조향각 센서를 이용한 수평각 조절기능, 대항차와 속력을 인식하여 수직각(혹은 조사각)을 조절하는 기능, 차체 기울기에 대응하는 수직각 조절 기능 등으로 나뉘어 질 수 있는데, 기존의 AFLS에서는 스티어링 휠의 조향각 센서를 사용해서 헤드 램프의 수평각도(yaw)를 조절하는 기술이 많이 활용되고 있으며, 최근에는 차체의 높낮이 변화에 따른 수직각도(pitch) 조절 기능도 추가되고 있는 상황이다.
그러나, 상기한 종래의 AFLS는 차량 전방 도로면의 종방향 기울기 변화에 대해 적응하지 못하는 문제가 있는데, 그 결과, 도 1에 예시된 바와 같이, 야간 주행시 오르막이나 내리막 상황에서 헤드 램프가 단순히 전방만 응시하게 되어, 운전자의 시야 확보에 도움을 주지 못하였고, 결국 사고로 연결되는 사례가 빈번히 발생하였다.
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 도로의 종방향 기울기를 간단하면서도 효율적으로 측정해내는 방법을 제공하고, 이를 이용하여 도로의 전방상황에 맞춰 전조등을 자동으로 원활하게 제어함으로써 야간 운전시의 시야 확보를 통해 안전 운행을 보조할 수 있는 도로 종방향 기울기 측정 방법 및 이를 이용한 전조등 자동 제어 시스템을 제공함에 목적이 있다.
상기 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 도로 종방향 기울기 측정 방법은 차량의 선단으로부터 약정된 거리를 갖는 위치까지의 사변거리를 측정하는 사변거리 측정단계와; 상기 측정단계에서 측정된 결과로부터 약정된 지점간 상대거리 및 경사로 표지 벡터(S)를 산출해내는 지점간 상대거리 및 경사로 표지 벡터 산출단계; 상기 지점간 상대거리 및 경사로 표지 벡터 산출단계에서 산출된 값을 수평도로 조건에서의 지점간 상대거리 및 경사로 표지 벡터(S0)값과 비교 연산하는 비교 연산단계; 및 이 비교 연산단계에서의 연산 결과를 근거로 경사로를 판정하고, 그 경사도를 산출하는 경사로 판정 및 경사도 산출단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 경사로 표지 벡터(S)는 S = [d0, d1, d2, Δd10, Δd21] (Δd10 = d1-d0, Δd21 = d2-d1 )의 산술식으로 산출되도록 된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전조등 자동 제어방법은 상기 경사로 판정 및 경사도 산출단계에서의 판정결과 및 산출된 값을 근거로 헤드 라이트의 조사방향을 조정하는 헤드 라이트 방향 조정단계를 추가로 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 전조등 자동 제어 시스템은, 거리센서를 통해 차량의 선단으로부터 약정된 수평거리 만큼 떨어진 복수의 지점에 대하여 각 지점까지의 사변 거리(d0～dn)를 각각 산출해내는 거리 산출부와; 소정 제어신호에 따라 헤드 라이트의 조사 방향을 조정하는 전조등 조정부; 및 상기 거리 산출부로부터 인가되는 정보를 근거로 도로면의 기울기를 환산해내고 이를 근거로 상기 전조등 조정부를 제어함으로써, 도로면의 경사도에 상응하는 헤드 라이트의 조사가 이루어 질 수 있도록 제어하는 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는 상기 거리 산출부의 출력값을 근거로 도로면의 기울기를 연산해내는 기울기 연산부, 및 이 기울기 연산부에 의해 산출된 값과 차량 출고시 설정된 헤드 라이트 조사각의 초기 설정값을 비교 연산하여 그 가감된 결과에 따라 상기 전조등 조정부를 구동 제어하는 가감기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기한 구성으로 된 본 발명에 의하면, 도로의 종방향 기울기를 간단하면서도 효율적으로 측정해내는 방법을 제공하고, 이를 이용하여 도로의 전방상황에 맞춰 전조등을 자동으로 원활하게 제어함으로써, 야간 운전시 운전자에게 넓은 시야를 제공할 수 있고, 야간의 넓은 시야 확보를 통해 안전한 운행을 보조할 수 있게 된다.
도 1은 종래의 헤드 램프 자동 제어장치(AFLS)가 지닌 문제점을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 1실시예에 따른 전조등 자동 제어 시스템의 주요 구성을 나타낸 블럭구성도.
도 3은 도로면의 기울기를 감지해내는 과정을 설명하기 위한 도면.
도 4는 오르막 경사도를 검출하는 과정을 설명하기 위한 도면.
도 5는 도로가 수평일 때의 거리값 및 상대적 비교값을 설명하기 위한 도면.
도 6은 오르막 도로에서의 상황을 설명하기 위한 도면.
도 7은 오리막 도로에서의 거리값 변화를 설명하기 위한 도면.
도 8은 내리막 도로에서의 상황을 예시한 도면.
도 9는 내리막 도로일 때의 거리값 변화를 설명하기 위한 도면.
도 10은 오르막 도로의 기울기 변화를 인지하는 과정을 예시한 도면.
도 11은 기울기 변화에 따른 거리값의 변화를 설명하기 위한 도면.
도 12는 오르막 상황에서 본 발명에 따른 전조등 제어가 실행되는 상태를 예시한 도면.
도 13은 내리막 상황에서 본 발명에 따른 전조등 제어가 실행되는 상태를 예시한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명한다.
도 2는 본 발명의 1실시예에 따른 전조등 자동 제어 시스템의 주요 구성을 나타낸 블럭구성도이다. 도 2에서 참조번호 10은 차량의 전방에 설치된 거리 측정 센서로서, 이 거리 측정 센서(10)는 예컨대, 레이저 스캐너 또는 레이더를 구비하여, 도 3에 도시된 바와 같이, 센서(10)가 설치된 지점의 위치로부터 차량의 전방 방향으로 제1 수평거리(A)만큼 떨어진 지점(P0)까지의 사변 거리(d0)와, 제2 수평거리(B)만큼 떨어진 지점(P1)까지의 사변 거리(d1), 제3 수평거리(C)만큼 떨어진 지점(P2)까지의 사변 거리(d2)를 각각 산출해내기 위한 것이다.
참조번호 20은 상기 거리 측정 센서(10)에 의해 검출된 값을 근거로 상기 사변 거리 d0, d1, d2를 산출해내는 거리 산출부이고, 참조번호 30은 소정 제어신호에 따라 헤드 라이트의 빛 조사 방향을 상하좌우, 어느 방향으로든 자유롭게 조정할 수 있도록 된 전조등 조정부이다.
또한 참조번호 40은 상기 거리 산출부(20)로부터 인가되는 정보를 근거로 도로면의 기울기를 환산해내고 이를 근거로 상기 전조등 조정부(30)를 제어함으로써, 도로면의 경사도에 상응하는 최적화된 헤드 라이트의 조사가 이루어 질 수 있도록 제어하는 제어부로서, 이 제어부(40)는 상기 거리 산출부(20)의 출력값을 근거로 도로면의 기울기를 연산해내는 기울기 연산부(41), 및 이 기울기 연산부(41)에 의해 산출된 값과 차량 출고시 설정된 헤드 라이트 조사각의 초기 설정값을 비교 연산하여 그 가감된 결과에 따라 상기 전조등 조정부(30)를 구동 제어하는 가감기(42)로 구성된 것이다.
이어, 도 4의 순서도를 참조하여 상기한 구성으로 된 장치의 동작을 설명한다.
차량이 주행하는 동안, 차량의 앞단에 설치된 거리 측정 센서(10)는 지속적으로 검출신호를 발신하고 그 반향신호를 수신하면서, 그 검출된 값을 거리 산출부(20)로 출력하게 되는 바, 거리 산출부(20)는 상기 검출된 값을 근거로 사전에 약정된 값으로 지정된 상기 제1 , 제2, 제3 수평거리(A,B,C)에 대하여, 그 각각의 사변 거리(d0, d1, d2)를 산출하게 된다.(ST 1)
한편, 도로가 수평인 상태에서의 P0, P1, P2 지점까지의 거리 값 또는 상기 거리 측정 센서(10)의 초기값을 D0, D1, D2로 가정하고, 도로가 수평인 상태에서 차량으로부터 상기 P0까지의 수평거리를 A, P0와 P1 사이의 거리를 B, P1과 P2 사이의 거리를 C로 가정하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 수평인 도로에서 각 요소값 사이의 상대적 관계를 얻을 수 있다.
이상의 정보에서 도로 기울기 측정을 위한 변수들을 아래와 같이 벡터 s로 표현하면,
[수학식 1]
Figure 112011092826036-pat00001
을 얻을 수 있고, 여기서, Δd10 = d1-d0, Δd21 = d2-d1 이다.(ST 2)
한편, 도로가 수평일 때, 이 때의 S를 S0로 정의하고 이 S는 다음과 같이 설정된다.
[수학식 2]
S = S0 ≡ [D0, D1, D2, ΔD10, ΔD21]
상술한 과정에 의해 얻어진 벡터 s를 이용하여, 먼저 오르막 경사를 인식하는 원리를 설명하면 다음과 같다.
도 6은 차량이 오르막 도로에 접근할 때를 예시로 보여주고 있다. 도 7에서 위치(1)은 수평의 도로 상황과 동일한 상태이다. 위치(2)는 오르막에 어느 정도 접근한 상태이고, 이때 d1=D1, d0=D0 이 되나, 도 7에 도시된 바와 같이, d2<D2 가 된다.
한편, 위치(2)에서의 S는 다음과 같은 특성을 보인다.
S = [D0, D1, <D2, ΔD10, <ΔD21]
위치(3)은 오르막에 거의 다 접근한 상태이고, d0<D0, d1<D1, d2<D2 상태가 된다. 이 때의 S의 특성은 다음과 같다.
S = [<D0, <D1, <D2, <ΔD10, <ΔD21]
즉, 이상의 정보를 이용하면 오르막이 어느 지점부터 시작되고 어느 정도의 기울기를 가진 경사로인지 판정해낼 수 있게 된다.(ST 3)
이어, 내리막 경사로를 검출하는 원리를 설명한다.
도 8은 차량이 내리막 도로에 접근할 때를 예시한 것이다. 위치(1)은 수평의 도로 상황과 동일한 상태이다. 위치(2)는 내리막에 어느 정도 접근한 상태이고, 이때 d0=D0, d1=D1 이 되나, 도 9에 도시된 바와 같이, d2>D2 가 된다.
한편, 위치(2)에서의 S는 다음과 같은 특성을 보인다.
S = [D0, D1, >D2, ΔD10, >ΔD21]
위치(3)은 내리막에 거의 다 접근한 상태이고, d1>D1, d2>D2 가 된다. 이 때의 S의 특성은 다음과 같다.
S = [D0, >D1, >D2, >ΔD10, >ΔD21]
즉, 이상의 정보를 이용하면 내리막이 어느 지점부터 시작되고 어느 정도의 기울기를 가진 경사로인지 판정해낼 수 있게 된다.
이어, 오르막 기울기의 변화를 감지해내는 과정을 설명한다.
도 10은 오르막의 기울기 변화를 인지하는 과정으로서 예시를 설명하기 위한 것이다. 도 10에서 기울기(1)의 경사가 가장 심하고, 기울기(3)의 경사가 가장 완만하다. 도 11에서 보는 바와 같이, 기울기(1)의 경우, d1<<D1, d2<<D2 가 된다. 기울기(3)의 경우, d1<D1, d2<D2 가 된다.
즉, 이상의 정보를 이용하면, 오르막의 경우 기울기의 측정이 가능함을 알 수 있으며, 동일한 방식으로 내리막의 기울기도 측정해 낼 수 있게 된다.(ST 4)
이상 설명한 바와 같이, 각 지점(P0, P1, P2)의 거리 측정값(d0, d1, d2)과 측정값의 차이(Δd10, Δd21)를 대표하는 벡터 S의 값을 활용하면, 도로의 오르막/내리막 상태를 구분할 수 있고, 오르막의 경우는 오르막 시작 위치와 기울기를 산출해낼 수 있으며, 내리막의 경우는 내리막 시작 위치를 예측할 수 있게 된다.
한편, 제어부(40) 내부의 가감기(42)는 상술한 과정에 의해 산출된 경사도값에 따라 상기 헤드 라이트 조사각의 초기 설정값에 대한 가감연산을 실행하게 되는 바, 그 연산결과에 따라 전조등 조정부(30)가 제어되게 됨으로써, 도 12 및 도 13에 예시된 바와 같이, 도로의 경사도에 상응하는 헤드 라이트의 조사각 자동 조정이 실행되게 된다.(ST 5)
따라서, 상기 실시예에 의하면, 도로의 종방향 기울기를 간단하면서도 효율적으로 측정해내는 방법을 제공하고, 이를 이용하여 도로의 전방 상황에 맞춰 전조등을 자동으로 원활하게 제어함으로써, 야간 운전시 운전자에게 넓은 시야를 제공할 수 있고, 야간의 넓은 시야 확보를 통해 안전한 운행을 보조할 수 있는 도로 종방향 기울기 측정 방법 및 이를 이용한 전조등 자동 제어 시스템을 구현할 수 있게 된다.
한편, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
10 : 거리 측정 센서 20 : 거리 산출부
30 : 전조등 조정부 40 : 제어부
41 : 기울기 연산부 42 : 가감기

Claims (5)

  1. 도로 종방향 기울기 측정 방법에 있어서,
    차량의 선단으로부터 약정된 거리를 갖는 위치까지의 사변거리를 측정하는 사변거리 측정단계와;
    상기 측정단계에서 측정된 결과로부터 약정된 지점간 상대거리 및 경사로 표지 벡터(S)를 산출해내는 지점간 상대거리 및 경사로 표지 벡터 산출단계;
    상기 지점간 상대거리 및 경사로 표지 벡터 산출단계에서 산출된 값을 수평도로 조건에서의 지점간 상대거리 및 경사로 표지 벡터(S0)값과 비교 연산하는 비교 연산단계; 및
    이 비교 연산단계에서의 연산 결과를 근거로 경사로를 판정하고, 그 경사도를 산출하는 경사로 판정 및 경사도 산출단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 도로 종방향 기울기 측정 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 경사로 표지 벡터(S)는 S = [d0, d1, d2, Δd10, Δd21] (Δd10 = d1-d0, Δd21 = d2-d1 )의 산술식으로 산출되도록 된 것을 특징으로 하는 도로 종방향 기울기 측정 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 경사로 판정 및 경사도 산출단계에서의 판정결과 및 산출된 값을 근거로 헤드 라이트의 조사방향을 조정하는 헤드 라이트 방향 조정단계를 추가로 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 도로 종방향 기울기 측정 방법.
  4. 전조등 자동 제어시스템에 있어서,
    거리센서를 통해 차량의 선단으로부터 약정된 수평거리 만큼 떨어진 복수의 지점에 대하여 각 지점까지의 사변 거리(d0～dn)를 각각 산출해내는 거리 산출부와;
    소정 제어신호에 따라 헤드 라이트의 조사 방향을 조정하는 전조등 조정부; 및
    상기 거리 산출부로부터 인가되는 정보를 근거로 도로면의 기울기를 환산해내고 이를 근거로 상기 전조등 조정부를 제어함으로써, 도로면의 경사도에 상응하는 헤드 라이트의 조사가 이루어 질 수 있도록 제어하는 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전조등 자동 제어 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제어부는 상기 거리 산출부의 출력값을 근거로 도로면의 기울기를 연산해내는 기울기 연산부, 및 이 기울기 연산부에 의해 산출된 값과 차량 출고시 설정된 헤드 라이트 조사각의 초기 설정값을 비교 연산하여 그 가감된 결과에 따라 상기 전조등 조정부를 구동 제어하는 가감기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전조등 자동 제어 시스템.
KR1020110122881A 2011-11-23 2011-11-23 도로 종방향 기울기 측정 방법 및 이를 이용한 전조등 자동 제어 시스템 KR101679880B1 (ko)

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