KR101793223B1 - 차량 운전 보조장치 - Google Patents

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임종훈
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Abstract

본 발명은, 센서모듈, 영상을 촬영하는 카메라 모듈 및 차량 부착 후, 상기 차량의 전면이 제1 방향으로 위치시 상기 센서모듈에서 측정한 제1 중심축 값 및 상기 제1 방향과 반대되는 제2 방향으로 상기 차량의 전면이 위치시 상기 센서모듈에서 측정한 제2 중심축 값을 기반으로 상기 차량이 위치한 지면의 경사값을 산출하고, 상기 제1, 2 중심축 값 및 상기 경사값 중 적어도 하나로 산출한 상기 센서모듈의 중심축 고정 오차값을 기반으로 상기 영상에서 오브젝트를 추종하기 위한 유효 영역을 결정하는 제어모듈을 포함하는 차량 운전 보조장치를 제공한다.

Description

차량 운전 보조장치{Advanced driver assistance apparatus}
본 발명은 차량 운전 보조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량 장착 시, 차량 운전 보조 기능을 수행하기 위해 오브젝트를 추종하는 유효 영역을 결정하기 용이한 차량 운전 보조장치에 관한 것이다.
차량은 탑승하는 사용자가 원하는 방향으로 이동시키는 장치이다. 대표적으로 자동차를 예를 들 수 있다.
자동차는 사용되는 원동기에 따른 분류에 의하면 내연기관(internal combustion engine) 자동차, 외연기관(external combustion engine) 자동차, 가스터빈(gas turbine) 자동차 또는 전기자동차(electric vehicle) 등이 있다.
전기자동차는 전기를 에너지 삼아 전기 모터를 돌리는 자동차를 뜻하며, 순수 전기자동차, 하이브리드 전기차(HEV), 플러그인 하이브리드 전기차(PHEV), 수소연료전지차(FCEV) 등이 있다.
최근 운전자, 보행자 등의 안전이나 편의를 위해 지능형 자동차(Smart Vehicle)의 개발이 활발히 되고 있다.
지능형 자동차는 정보기술(IT) 기술을 융합한 최첨단 자동차로 스마트 자동차라고도 한다. 지능형 자동차는 자동차 자체의 첨단 시스템 도입은 물론 지능형 교통 시스템(ITS)과의 연동을 통한 최적의 교통 효율을 제공한다.
또한, 이러한 지능형 자동차에 탑재되는 센서에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 자세히, 카메라, 적외선센서, 레이더, GPS, 라이더(Lidar), 자이로스코프 등이 지능형 자동차에 이용되고 있으며, 그 중 카메라는 사람의 눈을 대신하는 역할을 하는 센서로 중요한 위치를 차지하고 있다.
따라서, 각종 센서와 전자 장비들의 개발로 인하여, 사용자 운전을 보조하고 주행 안전성 및 편의 등을 향상시키는 ADAS 기능(Advanced Driver Assistance System, 차량 운전 보조 기능)을 구비한 차량이 주목 받고 있다.
최근 들어, 차량 장착 시 차량 운전 보조장치가 설치 오류 또는 생산 오류로 인한 틀어짐을 확인하여 초기 설정되어 오브젝트를 추종하기 위하여 영상에서 추출하는 유효 영역을 보정하기 위한 연구가 진행 중에 있다.
본 발명의 목적은, 차량 장착 시, 차량 운전 보조 기능을 수행하기 위해 오브젝트를 추종하는 유효 영역을 결정하기 용이한 차량 운전 보조장치를 제공함에 있다.
본 발명에 따른 차량 운전 보조장치는, 센서모듈, 영상을 촬영하는 카메라 모듈 및 차량 부착 후, 상기 차량의 전면이 제1 방향으로 위치시 상기 센서모듈에서 측정한 제1 중심축 값 및 상기 제1 방향과 반대되는 제2 방향으로 상기 차량의 전면이 위치시 상기 센서모듈에서 측정한 제2 중심축 값을 기반으로 상기 차량이 위치한 지면의 경사값을 산출하고, 상기 제1, 2 중심축 값 및 상기 경사값 중 적어도 하나로 산출한 상기 센서모듈의 중심축 고정 오차값을 기반으로 상기 영상에서 오브젝트를 추종하기 위한 유효 영역을 결정하는 제어모듈을 포함할 수 있다.
상기 센서모듈은, 상기 가속도 신호를 출력하는 센서부 및 상기 가속도 신호를 신호처리하여 상기 제1, 2 중심축 값 중 적어도 하나를 산출하는 신호처리부를 포함할 수 있다.
상기 센서부는, 상기 가속도 신호를 출력하는 3축 가속도센서를 포함할 수 있다.
상기 신호처리부는, 상기 가속도 신호를 디지털 신호로 변환한 후 상기 제1, 2 중심축 값을 출력할 수 있다.
상기 제어모듈은, 상기 제1, 2 중심축 값으로 상기 경사값을 산출하는 경사값 산출부, 상기 제1, 2 중심축 값 중 적어도 하나와 상기 경사값을 기반으로 상기 중심축 고정 오차값을 산출하고, 상기 중심축 고정 오차값으로 상기 유효 영역을 결정하는 영역 결정부 및 차량 운전 보조기능 수행 시, 상기 유효 영역에서 상기 오브젝트를 추종하는 추종 제어부를 포함할 수 있다.
상기 영역 결정부는, 상기 경사값이 설정된 기준 경사값 보다 크면 상기 유효 영역의 결정에 대한 오류로 판단하여 결정 오류 신호를 상기 추종 제어부로 출력할 수 있다.
상기 제어모듈은, 오류 알람을 출력하는 오류알람부를 더 포함하고, 상기 추종 제어부는, 상기 결정 오류 신호 입력시, 상기 오류 알람이 출력되게 상기 오류 알람부를 제어할 수 있다.
상기 영역 결정부는, 상기 중심축 고정 오차값에 대응하는 이동값으로 설정된 기준 유효 영역을 이동(shift)시켜 상기 유효 영역을 결정할 수 있다.
상기 중심축 고정 오차값은, 상기 센서모듈이 인쇄회로기판에 솔더링시 틀어지는 공정상 오차값 및 상기 차량에 장착시 틀어지는 장착 오차값을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 차량 운전 보조장치는, 차량 장착 시 카메라모듈 및 센서모듈 중 적어도 하나의 틀어짐을 확인하여, 오브젝트를 추종하기 위해 카메라모듈에서 촬영한 영상에서 추출하는 유효 영역을 결정함으로써, 차량 운전 보조 기능 수행 시 신뢰성을 확보할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 차량 운전 보조장치는, 유효 영역을 결정함에 있어 차량 서비스센터 및 장치 서비스센터에 방문하지 않고 자체적으로 보정하도록 함으로써, 유지 보수가 용이한 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 차량 운전 보조장치의 제어구성을 나타낸 제어블록도이다.
도 2 내지 도 4는 도 1에 나타낸 차량 운전 보조장치의 동작을 설명하기 위한 도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도면들을 참조하여 실시예에 따른 차량 운전 보조장치에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 차량 운전 보조장치의 제어구성을 나타낸 제어블록도이다.
도 1을 참조하면, 차량 운전 보조장치(100)는 입력 모듈(110), 카메라 모듈(120), 센서 모듈(130) 및 제어 모듈(140)을 포함할 수 있다.
입력 모듈(110)는 차량에 장착 직 후 운전자 또는 사용자가 차량 운전 보조기능을 수행 시 오브젝트(object)를 추종하기 위한 유효 영역을 설정 또는 보정하는 명령을 입력할 수 있다.
실시 예에서, 차량 운전 보조장치(100)는 입력 모듈(110)의 명령에 의해 상기 유효 영역을 설정 또는 보정하도록 하였으나, 차량 장착 후 전원이 입력되면 자동적으로 상기 유효 영역을 설정 또는 보정할 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
카메라 모듈(120)은 적어도 하나의 카메라 센서, 예를 들면 CCD 이미지 센서를 포함할 수 있으며, 차량의 전면에 설치되어 차량의 주행방향 영상을 촬영할 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
여기서, 카메라 모듈(120)는 차량의 주행방향 영상을 촬영하지만, 운전자 또는 사용자의 명령에 따라 다른 방향의 영상을 촬영할 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
센서 모듈(130)는 카메라 모듈(120)과 수평 및 수직 방향 중 적어도 하나의 방향으로 서로 인접하게 인쇄회로기판(미도시)에 실장될 수 있으며, 카메라 모듈(120)의 중심축 값을 측정할 수 있다.
여기서, 센서 모듈(130)는 센서부(132) 및 신호처리부(134)를 포함할 수 있다.
센서부(132)는 지면에 위치한 차량에서 3축 방향에 대응하는 3축 가속도 신호를 출력할 수 있으며, 3축 가속도 센서, 자기장 센서 및 중력 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
실시 예에서, 상기 중심축 값은 3축 방향 중 지면 방향, 즉 Y축 방향을 나타내는 값이며, 3축 가속도 신호 중 중심축 가속도 신호로 산출할 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
신호처리부(134)는 상기 중심축 가속도 신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 중심축 값을 산출할 수 있다.
제어 모듈(140)은 경사값 산출부(142), 영역 결정부(144), 오류 알람부(146) 및 추종 제어부(148)를 포함할 수 있다.
실시 예에서, 제어 모듈(140)은 입력 모듈(110)로부터 유효 영역을 설정 또는 보정하는 명령이 입력되고, 운전자 또는 사용자에 의해 차량이 제1 방향, 및 상기 제1 방향과 반대되는 제2 방향으로 위치하면, 상기 명령에 대응하는 제어 알고리즘을 수행하는 것으로 설명한다.
여기서, 경사값 산출부(142)는 상기 차량의 전면이 상기 제1 방향으로 위치시 센서모듈(120)로부터 측정된 제1 중심축 값 및 상기 제2 방향으로 상기 차량의 전면이 위치시 센서모듈(120)에서 측정된 제2 중심축 값을 기반으로 상기 지면의 경사값을 산출할 수 있다.
경사값 산출부(142)는 하기의 [수학식 1]을 이용하여 경사값을 산출할 수 있다.
Figure 112016068007675-pat00001
이후, 경사값 산출부(142)는 경사값을 영역 결정부(144)로 출력할 수 있다.
영역 결정부(144)는 상기 경사값이 설정된 기준 경사값 보다 크면 상기 유효 영역의 결정에 대한 오류로 판단하여 결정 오류 신호를 추종 제어부(148)로 출력할 수 있으며, 이에 대한 설명은 후술하기로 한다.
또한, 영역 결정부(144)는 상기 경사값이 상기 기준 경사값보다 작으면 상기 제1, 2 중심축 값 및 상기 경사값으로 중심축 고정 오차값을 산출할 수 있다.
이때, 상기 중심축 고정 오차값은 센서 모듈(120)이 상기 인쇄회로기판에 솔더링시 틀어지는 공정상 오차값 및 상기 차량에 장착시 틀어지는 장착 오차값을 포함할 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
영역 결정부(144)는 하기의 [수학식 2]를 이용하여 상기 중심축 고정 오차값을 산출할 수 있다.
Figure 112016068007675-pat00002
또는
Figure 112016068007675-pat00003
또한, 영역 결정부(144)는 상기 중심축 고정 오차값에 대응하는 설정된 이동값으로 기 설정된 기준 유효 영역을 이동(shift)시켜 상기 유효 영역을 결정할 수 있다.
오류 알람부(146)는 추종 제어부(148)의 제어에 따라 오류 알람을 출력할 수 있다.
이때, 오류 알람부(146)는 상기 오류 알람을 부저 및 광 중 적어도 하나로 출력할 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
추종 제어부(148)는 상기 결정 오류 신호가 입력되면 오류 알람부(146)에서 상기 오류 알람이 출력되게 제어할 수 있다.
또한, 추종 제어부(148)는 상기 유효 영역을 설정 또는 보정한 후 입력 모듈(110)을 통하여 차량 운전 보조기능을 수행하는 상기 수행 명령이 입력되고, 카메라 모듈(110)에서 촬영한 영상에서 상기 유효 영역을 추출하여 오브젝트를 추종할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 차량 운전 보조장치는 운전자 또는 사용자가 직접 유효 영역을 설정 또는 보정할 수 있도록 함으로써, 비용 절감 및 서비스센터를 이용하지 않음으로써 소요시간이 축소되는 이점이 있다.
도 2 내지 도 4는 도 1에 나타낸 차량 운전 보조장치의 동작을 설명하기 위한 도이다.
먼저, 도 2 내지 도 4는 차량 운전 보조장치에서 공정상 오차값, 장착 오차값 및 중심축 오차값을 산출하는 동작에 대한 도면이다.
우선, 도 2는 차량 운전 보조장치에 카메라 모듈(120), 센서 모듈(130) 및 제어모듈(140)이 결합된 상태에서, 센서 모듈(130) 및 카메라 모듈(120) 중 적어도 하나의 공정상 오차값을 산출하는 도면이다.
여기서, 카메라 모듈(120)은 지면과 평행하게 배치되는 것을 전제로, 센서 모듈(130)은 지면 방향으로 측정한 공정상 오차값을 제어 모듈(140)로 출력할 수 있다.
이때, 제어 모듈(140)은 지면이 수평면인 점을 들어, 상기 공정상 오차값이 지면과 수직인 값을 가지는 경우, 센서 모듈(130)이 인쇄회로기판에 정상적으로 실장된 것으로 판단할 수 있다.
하지만, 제어 모듈(140)은 센서 모듈(130)에서 출력된 상기 공정상 오차값이 설정된 수직인 값을 갖지 않으면 인쇄회로기판에 실장될 때 틀어짐이 발생한 것으로 판단할 수 있으며, 상기 공정상 오차값을 저장할 수 있다.
이후, 도 3은 평평한 지면에 위치한 차량에 차량 운전 보조장치를 장착한 직후 장착 오차값을 확인하기 위한 도면이다.
즉, 도 3을 참조하면, 센서 모듈(130)은 차량에 장착된 직 후, 제어 모듈(140)로 측정한 중심축 고정 오차값을 출력할 수 있다.
여기서, 상기 중심축 고정 오차값은 도 2에서 산출한 공정상 오차값 및 장착 오차값을 포함할 수 있다.
따라서, 제어 모듈(140)은 상기 중심축 고정 오차값에서 상기 공정상 오차값을 빼어 상기 장착 오차값을 산출하여 저장할 수 있다.
여기서, 상기 중심축 고정 오차값은 차량 운전 보조장치의 센서 모듈(130)에 대한 전체적인 오차값일 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
도 4는 운전자 또는 사용자가 차량 운전 보조장치를 차량에 부착하기 위해 차량을 제1 방향 및 상기 제1 방향과 반대되는 제2 방향으로 차량을 위치한 후 센서 모듈(130)에서 측정된 제1, 2 중심축 값을 통하여 지면의 경사값을 산출하고, 도 2 및 도 3에서 산출한 중심축 고정 오차값을 기반으로 카메라 모듈(120)에서 촬영하는 영상에서 오브젝트를 추종하기 위한 유효 영역을 결정할 수 있다.
우선, 도 4(a)는 차량의 전면이 제1 방향으로 지면에 배치되는 경우, 센서 모듈(130)에서 제1 중심축 값을 측정할 수 있다.
이때, 제어 모듈(140)은 중심축 고정 오차값에서 설정된 제1 중심축 값을 빼어 지면 경사값을 산출할 수 있다.
도 4(b)와 같이, 차량의 전면이 제2 방향으로 지면에 배치되는 경우, 센서 모듈(130)에서 제2 중심축 값을 측정할 수 있다.
이때, 제어 모듈(140)은 제2 중심축 값에서 설정된 중심축 고정 오차값을 빼어 지면 경사값을 산출할 수 있으며, 도 4(a)에서 산출한 지면 경사값과 도 4(b)에서 산출한 지면 경사값을 서로 부호가 다를수 있으며 이에 한정을 두지 않는다.
여기서, 제어 모듈(140)은 도 4(a) 및 도 4(b)에서 각각 산출한 지면 경사값으로, 최종적인 지면 경사값을 산출할 수 있으며, 설정된 기준 경사값과 비교하여, 유효 영역의 결정에 대한 오류를 판단할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 차량 운전 보조장치는 차량에 초기 장착시 기 설정된 유효 영역을 운전자 또는 사용자가 쉽게 가변 설정할 수 있도록 함으로써, 장치의 신뢰성을 확보할 수 있는 이점이 있다.
상술한 실시 예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시 예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (11)

  1. 센서모듈;
    영상을 촬영하는 카메라 모듈; 및
    차량 부착 후, 상기 차량의 전면이 제1 방향으로 위치시 상기 센서모듈에서 측정한 제1 중심축 값 및 상기 제1 방향과 반대되는 제2 방향으로 상기 차량의 전면이 위치시 상기 센서모듈에서 측정한 제2 중심축 값을 기반으로 상기 차량이 위치한 지면의 경사값을 산출하고, 상기 제1, 2 중심축 값 중 어느 하나와 상기 경사값을 이용하여 산출한 상기 센서모듈의 중심축 고정 오차값을 기반으로 상기 영상에서 오브젝트를 추종하기 위한 유효 영역을 결정하는 제어모듈을 포함하는 차량 운전 보조장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서모듈은,
    가속도 신호를 출력하는 센서부; 및
    상기 가속도 신호를 신호처리하여 상기 제1, 2 중심축 값 중 적어도 하나를 산출하는 신호처리부를 포함하는 차량 운전 보조장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 센서부는,
    상기 가속도 신호를 출력하는 3축 가속도센서를 포함하는 차량 운전 보조장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 신호처리부는,
    상기 가속도 신호를 디지털 신호로 변환한 후 상기 제1, 2 중심축 값을 출력하는 차량 운전 보조장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어모듈은,
    상기 제1, 2 중심축 값으로 상기 경사값을 산출하는 경사값 산출부;
    상기 제1, 2 중심축 값 중 적어도 하나와 상기 경사값을 기반으로 상기 중심축 고정 오차값을 산출하고, 상기 중심축 고정 오차값으로 상기 유효 영역을 결정하는 영역 결정부; 및
    차량 운전 보조기능 수행 시, 상기 유효 영역에서 상기 오브젝트를 추종하는 추종 제어부를 포함하는 차량 운전 보조장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 영역 결정부는,
    상기 경사값이 설정된 기준 경사값 보다 크면 상기 유효 영역의 결정에 대한 오류로 판단하여 결정 오류 신호를 상기 추종 제어부로 출력하는 차량 운전 보조장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어모듈은,
    오류 알람을 출력하는 오류알람부를 더 포함하고,
    상기 추종 제어부는,
    상기 결정 오류 신호 입력시, 상기 오류 알람이 출력되게 상기 오류 알람부를 제어하는 차량 운전 보조장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 경사값 산출부는,
    상기 경사값을 하기의 수학식으로 산출하는 차량 운전 보조장치;
    Figure 112016068007675-pat00004
    .
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 영역 결정부는,
    상기 중심축 고정 오차값을 하기의 수학식으로 산출하는 차량 운전 보조장치;
    Figure 112016068007675-pat00005

    또는
    Figure 112016068007675-pat00006
    .
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 영역 결정부는,
    상기 중심축 고정 오차값에 대응하는 이동값으로 설정된 기준 유효 영역을 이동(shift)시켜 상기 유효 영역을 결정하는 차량 운전 보조장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 중심축 고정 오차값은,
    상기 센서모듈이 인쇄회로기판에 솔더링시 틀어지는 공정상 오차값 및 상기 차량에 장착시 틀어지는 장착 오차값을 포함하는 차량 운전 보조장치.
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