KR101769786B1

KR101769786B1 - 전방 시뮬레이션 기반 최적 주행 속도 예측 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR101769786B1
Application number: KR1020160018273A
Authority: KR
Inventors: 박병재
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2016-02-17
Filing date: 2016-02-17
Publication date: 2017-08-21

Abstract

본 발명은 차량이 주행하게 될 도로 구간에서 안전하고 효율적으로 주행할 수 있는 최적 주행 속도를 예측하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 전방 시뮬레이션 기반 최적 주행 속도 예측 시스템은 차량의 상태 정보를 고려하여, 현재 위치로부터 목표 거리까지의 미래 주행 경로를 예측하는 전방 시뮬레이션부 및 미래 주행 경로 및 지도 정보를 고려하여 목적 함수를 계산하고, 목적 함수를 이용하여 차량의 최적 주행 속도를 산출하는 속도 최적화부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전방 시뮬레이션 기반 최적 주행 속도 예측 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR OPTIMAL DRIVING SPEED PREDICTION BASED ON FORWARD SIMULATION}

본 발명은 차량이 주행하게 될 도로 구간에서 안전하고 효율적으로 주행할 수 있는 최적 주행 속도를 예측하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.

차량이 승객을 태우고 다양한 형태의 도로 구간을 안정적으로 주행하기 위해서는 다양한 형태의 도로 구간에 알맞은 최적의 주행 속도를 미리 예측할 수 있어야 한다.

종래 기술에 따르면 이러한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 차량이 앞으로 주행하게 될 도로 구간의 형태를 지도 정보로부터 가져오거나, 차량에 탑재된 다양한 센서를 통하여 인식하고, 인식된 도로 구간의 형태를 바탕으로 최적 주행 속도를 예측한다.

종래 기술에 따르면, 도로 구간의 곡률 또는 기울기 등을 이용하여 도로 구간의 형태를 획득하고, 이를 바탕으로 차량의 종/횡방향 속도 또는 가속도 변화가 크지 않은 속도를 계산하는 방식을 주로 사용한다.

그러나, 종래 기술은 차량의 다양한 특성 및 주행의 효율성에 대하여는 고려하지 못하는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 차량이 앞으로 주행하게 될 도로 구간에서 안전하고 효율적으로 달릴 수 있는 최적 주행 속도를 예측함에 있어서, 차량이 앞으로 주행하게 될 도로 구간의 형태뿐 아니라 차량의 다양한 특성 및 주행의 효율성까지 고려하는 것이 가능한 전방 시뮬레이션 기반 최적 주행 속도 예측 시스템 및 방법을 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명에 따른 전방 시뮬레이션 기반 최적 주행 속도 예측 시스템은 차량의 상태 정보를 고려하여, 현재 위치로부터 목표 거리까지의 미래 주행 경로를 예측하는 전방 시뮬레이션부 및 미래 주행 경로 및 지도 정보를 고려하여 목적 함수를 계산하고, 목적 함수를 이용하여 차량의 최적 주행 속도를 산출하는 속도 최적화부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 전방 시뮬레이션 기반 최적 주행 속도 예측 방법은 차량의 현재 위치 및 주어진 속도를 바탕으로 미래 주행 경로를 예측하는 단계 및 미래 주행 경로와 지도 정보를 이용하여 주행의 안전성과 효율성을 고려한 목적 함수를 계산하고, 이에 따라 차량의 최적 주행 속도를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 전방 시뮬레이션 기반 최적 주행 속도 예측 시스템 및 방법은 차량의 특성을 기반으로 차량이 앞으로 주행하게 될 도로 구간에서 안전하고 효율적으로 주행할 수 있는 최적 주행 속도를 예측하는 것이 가능한 효과가 있다.

본 발명에 따르면, 차량에 탑승한 승객에게 부하를 주는 급격한 방향 또는 속도 변화가 없으면서도 빠르게 목표 거리까지 도달할 수 있는 최적 주행 속도를 계산하는 것이 가능하며, 차량의 운전자 보조 시스템(ADAS) 또는 자율 주행 차량의 판단/제어 기술에 적용되는 것이 가능한 효과가 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전방 시뮬레이션 기반 최적 주행 속도 예측 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 예측된 미래 경로 변화를 나타내는 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 속도에 대한 목적 함수값의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전방 시뮬레이션을 이용한 미래 주행 경로 예측을 나타내는 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전방 시뮬레이션 기반 최적 주행 속도 예측 방법을 나타내는 순서도이다.

본 발명의 전술한 목적 및 그 이외의 목적과 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 이하의 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 목적, 구성 및 효과를 용이하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐으로서, 본 발명의 권리범위는 청구항의 기재에 의해 정의된다.

한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가됨을 배제하지 않는다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전방 시뮬레이션 기반 최적 주행 속도 예측 시스템을 나타내는 블록도이다.

본 발명의 실시예에 따른 전방 시뮬레이션 기반 최적 주행 속도 예측 시스템은 차량의 상태 정보를 고려하여 현재 위치로부터 목표 거리까지의 미래 주행 경로를 예측하는 전방 시뮬레이션부(100) 및 미래 주행 경로와 지도 정보를 고려하여 목적 함수를 계산하고, 이를 이용하여 차량의 최적 주행 속도를 산출하는 속도 최적화부(200)를 포함하여 구성된다.

본 발명의 실시예에 따른 최적 주행 속도 예측 과정은 재귀적으로 이루어지게 되는데, 전방 시뮬레이션부(100)를 통해 미래 주행 경로를 예측하고, 속도 최적화부(200)를 통해 목적 함수를 계산한 다음, 목적 함수값이 최적 값에 수렴하였는지 여부를 확인한다.

전방 시뮬레이션부(100)는 현재 차량의 위치 및 주어진 속도를 기반으로, 현재 위치로부터 목표 거리까지 주행하게 될 미래 주행 경로를 예측한다.

속도 최적화부(200)는 전방 시뮬레이션부(100)가 예측한 미래 주행 경로와, 기저장된 지도 정보를 비교하여 목적 함수를 계산한다.

이 때, 목적 함수는 차량 주행의 효율성 및 안전성을 고려하여 계산되는 것으로, 예측된 미래 경로가 지도 정보에 저장된 도로의 중앙선과 일치할수록, 차량의 급격한 방향 및 가/감속이 적을수록, 목표 거리까지 차량이 빨리 도달할 수 있을수록 낮은 값을 가지게 된다.

속도 최적화부(200)는 이러한 목적 함수를 최소화하는 속도를 찾은 경우, 이를 최적 주행 속도로 출력한 후 계산 과정을 종료하며, 최소화하는 속도를 찾지 못한 경우에는 속도를 업데이트하여 전체 과정을 다시 수행하게 된다.

본 발명의 실시예에 따른 목적 함수는 차량의 현재 위치로부터 목표 거리까지 예측된 미래 경로 정보와, 지도 정보에 저장된 도로의 중앙선과의 오차 및 해당 주행 시간 동안 차량에 탑승한 승객에게 가해진 부하 등을 고려한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 예측된 미래 경로 변화를 나타내는 예시도이다.

도 2의 선(20)은 차량(10)이 앞으로 주행하게 될 주행 구간의 중앙선을 나타내고, 각 점선은 각각의 속도(v₀ 내지 v₃)에 따른 예측된 미래 경로를 도시한다.

이 때, v₀는 현재 차량의 속도를 나타내고, v₃는 전술한 재귀적인 과정이 3번 반복되어 업데이트된 속도를 나타낸다.

차량이 앞으로 주행하게 될 구간이 곡선 구간에 해당하므로, 현재의 속도(v₀)로 주행하게 될 경우, 중앙선(20)을 많이 벗어나게 된다.

반면, 3번의 재귀적인 계산 과정에 의하여 업데이트 된 속도(v₃)로 주행하는 경우, 차량이 안전하게 빠른 속도로 주행할 수 있다.

즉, 전술한 목적 함수를 최소화시키는 속도인 v₃가 차량의 최적 주행 속도가 되는데, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 속도에 대한 목적 함수값의 변화를 나타내는 그래프이다.

본 발명의 실시예에 따른 목적 함수 값은 현재 속도에서 업데이트될수록 점점 작아지다가 목적 함수 값이 최소가 되는 속도(v₃)가 최적 속도가 됨을 알 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 전방 시뮬레이션부(100)는 전술한 바와 같이, 현재 차량의 상태로부터 주어진 속도로 주행하는 경우, 현재부터 일정 시간 후의 미래까지의 미래 주행 경로를 예측한다.

전방 시뮬레이션부(100)는 지도 정보에 포함된 도로의 중앙선을 따라 주행하기 위한 컨트롤 입력을 산출하는 가상 컨트롤러부(110) 및 컨트롤 입력을 이용하여 차량의 미래 위치를 재귀적으로 예측하는 가상 차량 모델부(120)를 포함한다.

전방 시뮬레이션부(100)는 현재 차량의 상태 및 지도 정보를 기반으로, 재귀적인 과정을 통해 미래 경로를 예측하게 된다.

가상 컨트롤러부(110)는 차량의 현재 위치 및 시간(v₀)에서 목표 거리(L)까지 차량이 지도 정보에 포함된 도로 중앙선을 따라가기 위한 컨트롤 입력을 산출한다.

가상 차량 모델부(120)는 컨트롤 입력을 사용하여, 차량이 짧은 미래(Δt)까지 주행한 경우의 미래 위치를 예측한다.

가상 차량 모델부(120)는 예측된 차량의 짧은 미래 후의 위치를 기반으로, 전체 계산 과정을 수행하고, 일정 시간 후의 미래(t+L/v)에 도달하는 경우 그 계산 과정을 종료한다.

이 때, 가상 컨트롤러부(110)는 최대 가속, 최대 감속, 최대 조향 변위, 최대 조향 속도, 축간 거리 중 적어도 어느 하나를 포함하는 차량의 구동 및 조향 특성을 반영하여 컨트롤 입력을 산출한다.

또한, 가상 차량 모델부(120)는 차량의 무게 중심, 차량의 무게, 축간 거리, 브레이크, 엑셀 및 핸들의 반응 속도 중 적어도 어느 하나를 포함하는 차량의 구동 및 조향 특성을 반영하여 차량의 미래 위치를 예측한다.

본 발명의 실시예에 따른 전방 시뮬레이션부(100)를 통하여 현재 위치 및 시간에서 목표 거리(L)까지 차량이 이동한 경로를 예측하는 것은 도 4에 도시한 바와 같다.

즉, 전방 시뮬레이션부(100)의 가상 컨트롤러부(110)는 현재 시간 및 위치에서부터 짧은 시간 간격(Δt)으로 컨트롤 입력을 산출하고, 가상 차량 모델부(120)는 그 컨트롤 입력을 기반으로 짧은 시간(Δt) 후의 차량의 미래 위치를 예상한다.

가상 컨트롤러부(110) 및 가상 차량 모델부(120)는 차량에서 사용하는 컨트롤 알고리즘, 동영학적 또는 기구학적 모델을 적용하는 것이 가능하다.

본 발명의 실시예에 따른 속도 최적화부(200)는 예측된 미래 경로 및 지도 정보를 비교하여 목적 함수를 구하고, 목적 함수가 최소값에 도달하기 위한 속도를 다시 계산하여 업데이트한다.

속도 최적화부는 목적 함수 계산부(210) 및 속도 업데이트부(220)로 구성된다.

본 발명의 실시예에 따른 속도 최적화부(200)에서 사용하는 목적 함수는 아래 [수학식 1]과 같이 정의된다.

[수학식 1]

이 때, E(v)는 현재 위치부터 목표 거리까지 예측된 미래 경로와 지도 정보에 저장된 도로의 중앙선과의 수직 방향 오차를 나타내고,D(v)는 현재 위치부터 목표 거리까지 예측된 미래 경로의 순간적인 진행 방향 변화량의 합을 나타내고, D'(v)는 현재 위치부터 목표 거리까지 예측된 미래 경로의 순간적인 진행 방향 변화량의 미분 값의 합을 나타내고, J(v)는 현재 위치부터 일정 목표 거리까지 예측된 미래 경로의 순간적인 횡방향 변화량의 합을 나타내고,J'(v)는 현재 위치부터 일정 목표 거리까지 예측된 미래 경로의 순간적인 횡방향 변화량의 미분 값의 합을 나타내며, L/v는 현재 위치부터 일정 목표 거리(L)까지 차량이 주행하는데 걸린 시간을 나타내고고, P는 진행 방향 변화량, 진행 방향 변화량의 미분 값, 횡방향 속도 변화량, 횡방향 속도 변화량 미분 값이 미리 정해놓은 범위를 넘었을 때 주어지는 페널티 값을 나타내며 w₁, w₂, w₃, w₄, w₅, w₆, w₇는 각 항목의 가중치를 나타낸다

본 발명의 실시예에 따른 목적 함수는 현재부터 일정 거리까지 이동하는데 걸리는 연속적인 시간에 대한 함수로서, 이러한 연속적인 시간에 대한 함수를 계산하는 것은 어려우므로, 계산의 효율을 높이기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 속도 최적화부(200)는 목적 함수를 이산 시간 함수 형태로 다음 [수학식 2]와 같이 변형한다.

[수학식 2]

본 발명의 실시예에 따른 속도 최적화부(200)는 이러한 목적 함수가 최소가 되는 속도를 차량의 최적 주행 속도로 산출한다.

[수학식 3]

본 발명의 실시예에 따르면, 예측된 미래 주행 경로가 지도 정보에 포함된 도로의 중앙선에 가깝고, 차량의 급격한 진행 방향 또는 횡방향 변화가 없고, 목표 거리까지 도달하는 시간이 짧으며, 기설정된 한계 진행 방향 변화량, 진행 방향 변화량의 미분값, 횡방향 속도 변화량, 횡방향 속도 변화량 미분값을 넘지 않는 것이 목적 함수가 최소화되는 조건이 된다.

속도 최적화부(200)의 속도 업데이트부(220)는 현재 계산된 차량의 속도(v)를 목적 함수를 최소화시키는 방향으로 변화시키기 위한 변화량(Δv)을 계산한다.

목적 함수는 차량의 미래 경로 정보, 지도 정보에 저장된 도로의 중앙선 및 시간과 연관된 복잡한 비-선형 함수이므로, 비-선형 최적화 기법이 적용된다.

일 실시예에 따르면, 비-선형 최적화 기법 중 하나인 뉴튼-랩슨 방법을 사용하여 속도의 변화량(Δv)을 계산한다.

[수학식 4]

상기 [수학식 4]에서 F'(v)는 현재 속도(v)에서 목적 함수의 기울기를 나타낸다.

이 때 목적 함수가 복잡한 비-선형 함수이고, 기호(symbolic) 미분이 가능한 함수가 아니기 때문에, 하기 [수학식 5]와 같이 수치적 미분을 이용하여 목적 함수의 기울기를 구하게 된다.

[수학식 5]

이러한 변화량(v+Δv)을 반영하여, 재귀적으로 수행되는 전방 시뮬레이션 기반 최적 속도 계산에 사용된다.

전술한 비-선형 최적화 기법은 당업자의 이해를 돕기 위한 본 발명의 일 실시예에 관한 것으로, 본 발명은 속도 변화량을 구함에 있어 그 외 다양한 비-선형 최적화 기법을 사용하는 것 역시 가능하다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전방 시뮬레이션 기반 최적 주행 속도 예측 방법을 나타내는 순서도이다.

본 발명의 실시예에 따른 전방 시뮬레이션 기반 최적 주행 속도 예측 방법은 차량의 현재 위치 및 주어진 속도를 바탕으로 미래 주행 경로를 예측하는 단계(S100) 및 미래 주행 경로와 지도 정보를 이용하여 주행의 안전성 및 효율성을 고려한 목적 함수를 계산(S200)하고, 이에 따라 차량의 최적 주행 속도를 산출하는 단계(S350)를 포함한다.

S100 단계는 차량이 도로의 중앙선을 따라 주행하기 위한 컨트롤 입력을 산출하고, 컨트롤 입력을 이용하여 차량의 미래 위치를 재귀적으로 예측하여 미래 주행 경로를 산출한다.

이 때, S100 단계는 차량의 최대 가속, 최대 감속, 최대 조향 변위, 최대 조향 속도 및 축간 거리 중 적어도 어느 하나를 포함하는 구동 및 조향 특성을 이용하여 컨트롤 입력을 산출하고, 차량의 무게 중심, 무게, 축간 거리와, 브레이크, 엑셀 및 핸들의 반응 속도 중 적어도 어느 하나를 포함하는 특성을 이용하여 차량의 미래 위치를 예측한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면 목적 함수를 최소화하는 최적 주행 속도가 산출되기까지 업데이트되는 속도를 이용하여(S300), S100 단계는 재귀적으로 수행되어 미래 경로를 예측하게 된다.

S200 단계는 예측된 미래 주행 경로가 도로의 중앙선에 가깝고, 상기 차량의 급격한 방향 전환 및 가속이 적으며, 목표 거리까지 도달하는 시간이 짧을수록 낮은 값을 가지는 목적 함수를 계산한다.

본 발명의 실시예에 따른 목적 함수가 최소화되는 속도(최적 주행 속도)로 수렴되는지 여부를 판단하고(S250), 수렴되는 경우, 최적 주행 속도를 출력하고(S350), 계산 과정이 종료된다.

반면, 목적 함수를 최소화하는 속도를 찾지 못한 경우, 속도를 업데이트하여(S300), S100 단계로 회귀하게 된다.

본 발명의 실시예에 따른 목적 함수는 미래 주행 경로와 도로의 중앙선과의 수직 방향 거리 오차와, 미래 주행 경로의 진행 방향 변화량 및 그 미분값과, 미래 주행 경로의 횡방향 속도 변화량 및 그 미분값과, 미래 주행 경로를 주행하는 시간 및 기설정된 페널티를 고려하여 계산되며, 이는 전술한 [수학식 1]과 같다.

이 때, 본 발명의 실시예에 따르면 연속적인 시간에 대한 함수에 대한 계산 효율을 고려하여, 목적 함수를 이산 시간에 대한 함수 형태로 변형하여, 이러한 목적 함수가 최소가 되는 속도를 최적 주행 속도로 산출한다.

또한, 전술한 바와 같이 비-선형 최적화 기법을 이용하여 목적 함수를 최소화시키는 방향으로 변화시키기 위한 차량의 속도의 변화량을 계산한다.

이제까지 본 발명의 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 차량 20: 중앙선
100: 전방 시뮬레이션부 110: 가상 컨트롤러부
120: 가상 차량 모델부 200: 속도 최적화부
210: 목적함수 계산부 220: 속도 업데이트부

Claims

차량의 상태 정보를 고려하여, 현재 위치로부터 목표 거리까지의 미래 주행 경로를 예측하는 전방 시뮬레이션부; 및
상기 미래 주행 경로 및 지도 정보를 고려하여 목적 함수를 계산하고, 상기 목적 함수를 이용하여 상기 차량의 최적 주행 속도를 산출하는 속도 최적화부를 포함하고,
상기 전방 시뮬레이션부는 상기 지도 정보에 포함된 도로의 중앙선을 따라 주행하기 위한 컨트롤 입력을 산출하는 가상 컨트롤러부 및 상기 컨트롤 입력을 이용하여 상기 차량의 미래 위치를 재귀적으로 예측하는 가상 차량 모델부를 포함하는 것
을 특징으로 하는 전방 시뮬레이션 기반 최적 주행 속도 예측 시스템.
삭제
제1항에 있어서,
상기 가상 컨트롤러부는 최대 가속, 최대 감속, 최대 조향 변위, 최대 조향 속도, 축간 거리 중 적어도 어느 하나를 포함하는 상기 차량의 구동 및 조향 특성을 반영하여 상기 컨트롤 입력을 산출하는 것
인 전방 시뮬레이션 기반 최적 주행 속도 예측 시스템.
제1항에 있어서,
상기 가상 차량 모델부는 차량의 무게 중심, 차량의 무게, 축간 거리, 브레이크, 엑셀 및 핸들의 반응 속도 중 적어도 어느 하나를 포함하는 상기 차량의 구동 및 조향 특성을 반영하여 상기 차량의 미래 위치를 예측하는 것
인 전방 시뮬레이션 기반 최적 주행 속도 예측 시스템.
제1항에 있어서,
상기 속도 최적화부는 상기 예측된 미래 주행 경로가 상기 지도 정보에 포함된 도로의 중앙선에 가깝고, 상기 차량의 급격한 방향 전환 및 가속이 적으며, 상기 목표 거리까지 도달하는 시간이 짧을수록 낮은 값을 가지는 상기 목적 함수를 계산하고, 상기 목적 함수를 최소화하는 속도를 찾을 때까지 속도를 업데이트하여 상기 최적 주행 속도를 산출하는 것
인 전방 시뮬레이션 기반 최적 주행 속도 예측 시스템.
제1항에 있어서,
상기 속도 최적화부는 상기 미래 주행 경로와 상기 중앙선과의 수직 방향 거리 오차, 상기 미래 주행 경로의 진행 방향 변화량 및 그 미분값, 상기 미래 주행 경로의 순간적인 횡방향 변화량 및 그 미분값, 상기 미래 주행 경로를 주행하는 데 소요되는 시간 및 기설정된 페널티를 고려하여 상기 목적 함수를 계산하는 것
인 전방 시뮬레이션 기반 최적 주행 속도 예측 시스템.
제1항에 있어서,
상기 속도 최적화부는 상기 목적 함수를 이산 시간에 대한 함수 형태로 변형하여 상기 최적 주행 속도를 산출하는 것
인 전방 시뮬레이션 기반 최적 주행 속도 예측 시스템.
제1항에 있어서,
상기 속도 최적화부는 비-선형 최적화 기법을 이용하여 상기 목적 함수를 최소화하기 위한 상기 차량의 속도의 변화량을 계산하는 것
인 전방 시뮬레이션 기반 최적 주행 속도 예측 시스템.
(a) 차량의 현재 위치 및 주어진 속도를 바탕으로 미래 주행 경로를 예측하는 단계; 및
(b) 상기 예측된 미래 주행 경로가 도로의 중앙선에 가깝고, 상기 차량의 급격한 방향 전환 및 가속이 적으며, 목표 거리까지 도달하는 시간이 짧을수록 낮은 값을 가지는 목적 함수를 계산하고, 이에 따라 상기 차량의 최적 주행 속도를 산출하는 단계
를 포함하는 전방 시뮬레이션 기반 최적 주행 속도 예측 방법.
제9항에 있어서,
상기 (a) 단계는 상기 차량이 도로의 중앙선을 따라 주행하기 위한 컨트롤 입력을 산출하고, 상기 컨트롤 입력을 이용하여 상기 차량의 미래 위치를 재귀적으로 예측하여 상기 미래 주행 경로를 산출하는 것
인 전방 시뮬레이션 기반 최적 주행 속도 예측 방법.
제10항에 있어서,
상기 (a) 단계는 상기 차량의 최대 가속, 최대 감속, 최대 조향 변위, 최대 조향 속도 및 축간 거리 중 적어도 어느 하나를 포함하는 구동 및 조향 특성을 이용하여 상기 컨트롤 입력을 산출하는 것
인 전방 시뮬레이션 기반 최적 주행 속도 예측 방법.
제10항에 있어서,
상기 (a) 단계는 상기 차량의 무게 중심, 무게, 축간 거리와, 브레이크, 엑셀 및 핸들의 반응 속도 중 적어도 어느 하나를 포함하는 특성을 이용하여 상기 차량의 미래 위치를 예측하는 것
인 전방 시뮬레이션 기반 최적 주행 속도 예측 방법.
삭제
제9항에 있어서,
상기 (b) 단계는 상기 목적 함수를 최소화하는 속도로 수렴될 때까지 속도를 업데이트하여 상기 최적 주행 속도를 산출하는 것
인 전방 시뮬레이션 기반 최적 주행 속도 예측 방법.
제9항에 있어서,
상기 (b) 단계는 상기 미래 주행 경로와 도로의 중앙선과의 수직 방향 거리 오차와, 상기 미래 주행 경로의 진행 방향 변화량 및 그 미분값과, 미래 주행 경로의 횡방향 속도 변화량 및 그 미분값과, 상기 미래 주행 경로를 주행하는 시간 및 기설정된 페널티를 고려하여 상기 목적 함수를 계산하는 것
인 전방 시뮬레이션 기반 최적 주행 속도 예측 방법.
제9항에 있어서,
상기 (b) 단계는 상기 목적 함수를 이산 시간에 대한 함수 형태로 변형하여 상기 최적 주행 속도를 산출하는 것
인 전방 시뮬레이션 기반 최적 주행 속도 예측 방법.
제9항에 있어서,
상기 (b) 단계는 비-선형 최적화 기법을 이용하여 상기 목적 함수를 최소화시키는 방향으로 변화시키기 위한 상기 차량의 속도의 변화량을 계산하는 것
인 전방 시뮬레이션 기반 최적 주행 속도 예측 방법.