KR101899393B1 - Method for second collision avoidance of vehicle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량의 2차 충돌 회피 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량에 장착된 센서를 통해 후방추돌이 확실하다고 판단되는 경우에 한해 충돌 직전에 편제동을 수행하여 차량의 거동을 편화 시킴으로써, 충돌 이후 차량의 거동을 안정화시켜 추가적인 충돌을 회피하게 하는 차량의 2차 충돌 회피 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 차량의 2차 충돌 회피 방법은 차량에 장착된 센서를 통해 주변 차량과의 상대거리 및 상대속도에 대한 센서값을 입력받는 단계; 상기 입력된 센서값을 이용하여 충돌 위험도를 계산하는 단계; 상기 계산된 충돌 위험도가 기설정된 값을 벗어나는 경우, 상기 센서에서 입력된 종방향 상대거리 및 횡방향 상대거리를 이용하여 주변 차량이 기 설정된 최소탐지거리 이내로 진입했는지 확인하는 단계; 상기 주변 차량이 상기 최소탐지거리 이내로 진입한 경우, 상기 주변 차량과의 종방향 상대거리 및 횡방향 상대거리를 이용하여 충돌 직전 상태 변수를 추정하는 단계; 상기 충돌 직전 상태 변수와 충돌 모델을 이용하여 충돌 직후 상태 변수를 추정하는 단계; 및 상기 추정된 충돌 직후 상태 변수의 회전 각속도를 감소시키는 방향으로 차량에 편제동 입력을 가하는 단계; 를 포함한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a secondary collision avoidance method for a vehicle, and more particularly, it relates to a secondary collision avoidance method for a vehicle, which, when a rear collision is determined to be reliable through a sensor mounted on a vehicle, And to stabilize the behavior of the vehicle after the collision to avoid additional collision.
A second collision avoidance method of a vehicle according to the present invention includes the steps of receiving a sensor value for a relative distance and a relative speed with respect to a nearby vehicle through a sensor mounted on the vehicle; Calculating collision risk using the input sensor value; Checking whether the neighboring vehicle has entered a predetermined minimum detection distance using the input longitudinal direction relative distance and the lateral direction relative distance when the calculated collision risk is out of a predetermined value; Estimating a state variable immediately before the collision using the longitudinal relative distance and the transverse direction relative distance with the surrounding vehicle when the nearby vehicle has entered the minimum detection distance; Estimating a state variable immediately after the collision using the crash state variable and the crash model; And applying a biased braking input to the vehicle in a direction to reduce the rotational angular velocity of the estimated state variable immediately after the collision; .
Description
본 발명은 차량의 2차 충돌 회피 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량에 장착된 센서를 통해 후방추돌이 확실하다고 판단되는 경우에 한해 충돌 직전에 편제동을 수행하여 차량의 거동을 편화 시킴으로써, 충돌 이후 차량의 거동을 안정화시켜 추가적인 충돌을 회피하게 하는 차량의 2차 충돌 회피 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
최근 3년간 고속도로 교통사고 통계를 살펴보면, 전체 사망자의 14%가 2차 충돌에 의해 발생한 것으로 나타났으며, 2차 충돌에 의한 치사율은 약 50%로 전체 교통사고 평균 치사율인 15.3%보다 약 3.3배 높은 것으로 확인되었다.According to the traffic accidents statistics of the last three years, 14% of the total deaths were caused by the second collision, and the mortality rate by the second collision was about 50%, which is about 3.3 times higher than the average mortality rate of 15.3% Respectively.
이와 같이 2차 충돌에 의한 치사율이 높은 이유는 1차 충돌 이후의 피해에 2차 충돌에 의한 피해가 더해져 그 규모가 증대되었기 때문이다.The reason for the high mortality rate due to the secondary collision is that the damage caused by the secondary collision is added to the damage after the primary collision, and the scale of the collision is increased.
이에 따라, 2차 충돌에 따른 교통사고 사망자를 감소시키기 위한 노력의 일환으로 2010년도부터 2차 충돌 회피 시스템에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. As a result, in order to reduce the number of traffic accident deaths caused by the second collision, the second collision avoidance system has been actively studied since 2010.
기존의 2차 충돌 회피 시스템에 관한 연구를 살펴보면, 대부분이 1차 충돌 이후에 조향 및 제동 협조제어를 통하여 차량 안정성을 확보하는 post-control 형태이다. A study on the existing second collision avoidance system shows that most of them are post-control type that secure the stability of the vehicle through steering and braking coordination control after the first collision.
그러나 이러한 post-control을 통한 차량 안정성 확보 시에는 아래와 같은 2가지 한계가 존재하게 된다.However, there are two limitations in ensuring vehicle stability through post-control.
첫 번째 한계점은 센서 및 액츄에이터의 파손 및 오작동 가능성이다. 차량의 거동을 제어하기 위해 사용되는 대부분의 센서들은 충격에 취약한 소자들을 사용하고 있기 때문에 1차 충돌 이후에 정상적인 기능을 수행하지 못할 가능성이 높다. The first limitation is the possibility of breakage and malfunction of the sensor and the actuator. Most of the sensors used to control the behavior of the vehicle are likely to fail to perform their normal function after the first collision because they are vulnerable to impact.
또한, 조향 및 제동제어를 위해 사용되는 대부분의 액츄에이터들은 전동식 액츄에이터로써 충격에 의한 제어 장치의 단선, 단락 등의 문제로 인하여 파손 및 오작동을 일으킬 가능성이 높다.In addition, most of the actuators used for steering and braking control are electric actuators, and there is a high possibility of breakage and malfunction due to problems such as disconnection or short-circuit of the control device due to impact.
두 번째 한계점은 1차 충돌 직후의 운전자 주행 패턴에 대한 불확실성이다. 1차 충돌 이후에 운전자가 어떤 조향 및 제동 입력을 가할지는 예측하기가 어려우며, 운전자 주행 패턴과 post-control에 따른 조향 및 제동 입력이 상충되는 경우, 오히려 차량 안정성을 불안정하게 만들어 더 심각한 2차 사고를 유발할 가능성을 내포하고 있다. The second limitation is uncertainty about the driver's driving pattern immediately after the first impact. It is difficult to predict which steering and braking input the driver will apply after the first collision, and when the driver's driving pattern and the steering and braking inputs due to the post-control conflict, the stability of the vehicle is rather unstable, Of the population.
이에 본 발명은 1차 충돌 이전에 정상작동 중인 액츄에이터를 이용하여 충돌 직전에 편제동을 수행하고 이를 통해 차량의 거동을 편화 시킴으로써, 충돌 이후 차량의 거동을 안정화시켜 추가적인 충돌을 회피할 수 있도록 하는 차량의 2차 충돌 회피 방법를 제공하는 데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a vehicle which can stabilize the behavior of a vehicle after a collision by avoiding additional collision by balancing the behavior of the vehicle, The second collision avoidance method of the present invention.
본 발명에 따른 차량의 2차 충돌 회피 방법은 차량에 장착된 센서를 통해 주변 차량과의 상대거리 및 상대속도에 대한 센서값을 입력받는 단계; 상기 입력된 센서값을 이용하여 충돌 위험도를 계산하는 단계; 상기 계산된 충돌 위험도가 기설정된 값을 벗어나는 경우, 상기 센서에서 입력된 종방향 상대거리 및 횡방향 상대거리를 이용하여 주변 차량이 기 설정된 최소탐지거리 이내로 진입했는지 확인하는 단계; 상기 주변 차량이 상기 최소탐지거리 이내로 진입한 경우, 상기 주변 차량이 상기 최소탐지거리 이내로 진입한 순간의 종방향 상대거리 및 횡방향 상대거리를 재귀 방정식에 대입하여 충돌 직전의 종방향 상대거리 및 횡방향 상대거리를 추정한 후 추정된 종방향 상대거리 및 횡방향 상대거리를 이용하여 충돌 직전 시점 및 상기 충돌 직전 시점에서의 속도를 충돌 직전 상태 변수로 추정하는 단계; 상기 충돌 직전 상태 변수와 충돌 모델을 이용하여 충돌 직후 상태 변수를 추정하는 단계; 및 상기 추정된 충돌 직후 상태 변수의 회전 각속도를 감소시키는 방향으로 차량에 편제동 입력을 가하는 단계; 를 포함한다.A second collision avoidance method of a vehicle according to the present invention includes the steps of receiving a sensor value for a relative distance and a relative speed with respect to a nearby vehicle through a sensor mounted on the vehicle; Calculating collision risk using the input sensor value; Checking whether the neighboring vehicle has entered a predetermined minimum detection distance using the input longitudinal direction relative distance and the lateral direction relative distance when the calculated collision risk is out of a predetermined value; The longitudinal relative distance and the transverse direction relative distance at the moment when the adjacent vehicle has reached the minimum detection distance are substituted into the recursive equation to determine the longitudinal relative distance and the transverse direction right before the collision, Estimating a velocity at a point immediately before the collision and a point immediately before the collision as a state variable immediately before the collision using the estimated longitudinal relative distance and the estimated lateral relative distance after estimating the direction relative distance; Estimating a state variable immediately after the collision using the crash state variable and the crash model; And applying a biased braking input to the vehicle in a direction to reduce the rotational angular velocity of the estimated state variable immediately after the collision; .
본 발명에서 상기 충돌 위험도(TTCx, TTCy)는 아래 수식과 같이 구현되며, 여기서 RDx, RVx는 종방향 상대거리 및 속도를 나타내고, RDy, RVy는 횡방향 상대거리 및 속도를 나타낸다.In the present invention, the collision risk (TTC x , TTC y ) is implemented as follows, where RD x , RV x denote longitudinal relative distances and velocities, RD y and RV y denote transverse relative distances and velocities .
본 발명에서 상기 충돌 직전 상태 변수는 종방향 속도, 횡방향 속도, 회전 각속도이며, 재귀 방정식을 통해 계산된 충돌 직전의 종/횡방향 상대거리 RDx, RDy 가 0이 되는 충돌 시점 tc로부터 추정된다.In the present invention, the " immediately before impact " , Transverse speed , Rotational angular velocity And the longitudinal / transverse relative distances RD x and RD y immediately before the collision calculated through the recursive equation Lt; RTI ID = 0.0 > tc < / RTI >
본 발명에서 상기 충돌 직후 상태 변수는 종방향 속도, 횡방향 속도, 회전 각속도이며, 상기 충돌 직전 상태 변수 , , 와 Branch의 충돌 모델을 이용하여 추정된다.In the present invention, , Transverse speed , Rotational angular velocity , And the immediately preceding crash state variable , , And the collision model of the branch.
본 발명에서 상기 편제동 입력은 충돌 시점 tc에서 편제동 제어 실행 예상 시간 te을 뺀 시점 (tc - te)에 이루어 지며, 상기 편제동 입력은 충돌 직전 편제동 입력을 통해 상기 예측된 충돌 이후 상태 변수 가 감소하는 방향으로 회전 각속도를 추정하여 아래 수식을 만족할 때까지 입력되고, 이 때 는 편제동의 개입량 결정 인자로 0~1 사이의 값 중 선택된다.In the present invention, the pre-braking input is a time (t c - t) obtained by subtracting the anticipated braking control execution execution time t e from the collision time t c , t e ), wherein the pre-crash input is made via the pre-crash pre-crash braking input to the post- The rotational angular velocity Is inputted until the following expression is satisfied, and at this time Is determined as a decision variable between 0 and 1,
본 발명에 따르면 1차 충돌 직전에 정상작동 중인 액츄에이터를 이용하여 편제동을 수행하므로 1차 충돌의 충격에 따른 부품손상에 의한 오작동 등의 피해를 최소화할 수 있다.According to the present invention, since the pivotal braking is performed using the actuator in the normal operation immediately before the first collision, the damage such as malfunction due to the component damage due to the impact of the first collision can be minimized.
또한 1차 충돌 이후 운전자가 차량을 안정화시키기 위해 가하는 조향 입력을 최소화하여 2차 충돌 위험을 최소화므로 운전자의 성향 및 운전 능력에 관계없이 차량의 충돌 안정성을 확보할 수 있는 장점이 있다.Also, since the risk of the second collision is minimized by minimizing the steering input applied by the driver in order to stabilize the vehicle after the first collision, there is an advantage that the collision stability of the vehicle can be secured regardless of the driver's propensity and driving ability.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 Pre-control 방식의 2차 충돌 회피 상황에 대한 예시이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 2차 충돌 회피 방법의 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 재귀 방정식을 이용한 종/횡방향 상대거리 추정의 예시 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 2차 충돌 회피 방법 성능을 검증하기 위한 시뮬레이션 조건을 나타낸 도면이다.
도 5는 차량의 2차 충돌 회피 방법이 적용되지 않은 상태의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.
도 6은 차량의 2차 충돌 회피 방법이 적용된 상태의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 2차 충돌 회피 방법 성능 검증의 편제동 제어 결과를 나타낸 도면이다.FIG. 1 is an example of a secondary collision avoiding situation in a pre-control method according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart of a second collision avoidance method of a vehicle according to an embodiment of the present invention.
3 is an exemplary graph of longitudinal / transverse relative distance estimation using a recursive equation according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating simulation conditions for verifying performance of a second collision avoidance method of a vehicle according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a simulation result in a state where the second collision avoidance method of the vehicle is not applied.
6 is a diagram showing a simulation result of a state in which a second collision avoidance method of a vehicle is applied.
FIG. 7 is a diagram showing a result of a braking control of performance verification of a second collision avoidance method of a vehicle according to an embodiment of the present invention.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 Pre-control 방식의 2차 충돌 회피 상황에 대한 예시이다.FIG. 1 is an example of a secondary collision avoiding situation in a pre-control method according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면 먼저 (a)에서 대상 차량(120)은 후방에 장착된 거리 및 속도 감지 센서(121)를 통해 후방 차량(110)에 대한 충돌 위험을 모니터링 한다.Referring to FIG. 1, the
모니터링 중 후방 차량(110)에 대한 충돌 위험이 감지되면 충돌 예측을 수행하고 2차 충돌에 의한 피해를 최소화 하기 위한 편제동을 (b)에 나타난 방향으로 수행한다.When the risk of collision with the
(c)에서 편제동 수행 직후 충돌이 일어나면 대상 차량(120)은 충돌에 의한 거동 변화로 편제동이 방향의 거동이 상쇄되면서 좌측방향에 있던 측방 차량(130)과의 2차 충돌을 피할 수 있게 된다.(c), when the collision occurs immediately after the braking is performed, the
만약 편제동이 수행되지 않은 상태에서 충돌이 일어났다면 (d)와 같이 대상 차량(120)은 우측 측면 충돌에 의해 좌측으로 쏠림 현상이 생겨 측방 차량(130)과의 2차 충돌이 발생할 수 있었으며 이에 의해 운전자는 차량의 거동을 제어하기가 어려웠을 것이다.If a collision occurs in the state where the braking is not performed, the
이러한 2차 충돌에 의한 피해를 최소화하기 위한 Pre-control 방법에 대해 더 자세하게 알아보도록 한다.The pre-control method for minimizing the damage caused by the second collision will be described in more detail.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 2차 충돌 회피 방법의 흐름도이다.2 is a flowchart of a second collision avoidance method of a vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면 먼저 차량에 장착된 센서를 통해 주변 차량을 모니터링하여 상대거리 및 상대속도에 대한 센서값을 입력받는 단계(S101)를 수행한다.Referring to FIG. 2, a peripheral vehicle is first monitored through a sensor mounted on a vehicle, and a sensor value for a relative distance and a relative speed is input (S101).
센서는 거리 및 속도를 측정할 수 있는 센서라면 어떤 센서든 적용 가능하며, 가속도 센서와 초음파, 레이저 등을 이용한 거리 센서가 적용되는 것이 일반적이나, 카메라 등의 영상센서등이 활용될 수도 있다.The sensor can be applied to any sensor that can measure distance and speed, and a distance sensor using an acceleration sensor and an ultrasonic wave or a laser is generally used, but a video sensor such as a camera may be used.
상대거리 및 상대속도는 종방향, 횡방향에 대해 모두 입력되는 것이 바람직하다.It is desirable that the relative distance and the relative speed are input in both the longitudinal direction and the lateral direction.
이렇게 주변차량에 대한 센서값이 입력되면 이를 이용하여 충돌 위험도를 계산하는 단계(S103)를 진행한다.When the sensor value of the surrounding vehicle is inputted in this way, the collision risk is calculated using the sensor value (S103).
이때, 충돌 위험도는 주변차량과의 상대속도와 상대거리의 비율에 의해 아래 수식과 같이 계산될 수 있다.At this time, the risk of collision can be calculated by the following equation according to the ratio of the relative speed to the relative vehicle and the relative distance.
상기 수식에서 및 는 종방향 및 횡방향에 대한 충돌 위험도를 나타내며, 와 는 종방향 및 횡방향에 대한 상대거리를 나타내고, 와 는 종방향 및 횡방향에 대한 상대속도를 나타낸다.In the above formula And Represents the risk of collision for longitudinal and transverse directions, Wow Represents the relative distance to the longitudinal direction and the lateral direction, Wow Represents the relative speed with respect to the longitudinal direction and the lateral direction.
상기 수식에 따른 충돌 위험도는 숫자가 낮을수록 위험한 상태인데, 예를 들어 상대 속도가 10m/h로 동일한 상황에서 상대거리가 10m인 경우와 20m인 경에 충돌 위험도는 각각 1과 2로 계산되며 상대거리가 가까울수록 충돌의 위험성이 높다는것은 직관적으로 알 수 있는 사실이므로 충돌 위험도가 낮을수록 더 위험하다는 걸 알수 있다.The risk of collision according to the above formula is in a dangerous state as the number is lower. For example, when the relative speed is 10 m / h and the relative distance is 10 m or 20 m, the collision risk is calculated as 1 and 2, It is intuitively known that the closer the distance is, the higher the risk of collision, so the lower the risk of collision, the more dangerous it is.
이렇게 계산된 충돌 위험도가 기설정된 값을 벗어나는 경우, 즉 기설정된 임계치 이하로 내려가 충돌 가능성이 높아졌다고 판단된 경우, 센서에서 입력된 종방향 상대거리 및 횡방향 상대거리를 이용하여 주변 차량이 기설정된 최소탐지거리 이내로 진입했는지 확인한다(S105). If it is determined that the calculated risk of collision is out of a preset value, that is, it is determined that the probability of collision is increased by lowering to a predetermined threshold value or lower, the relative vehicle distance and the lateral relative distance inputted from the sensor are used, It is confirmed whether or not it has reached the detection distance (S105).
최소탐지거리는 센서의 최소인식거리(MDR : Minimum Detection Range)를 고려하여 결정되며 주변 차량이 MDR 이내로 진입하는 순간을 확인한다.The minimum detection distance is determined in consideration of the minimum detection range (MDR) of the sensor, and confirms the moment when the nearby vehicle enters the MDR.
만약 주변 차량이 상기 최소탐지거리 이내로 진입했다면 다음으로 센서를 통해 계측된 주변 차량과의 종방향 상대거리 및 횡방향 상대거리를 이용하여 충돌 직전 상태 변수를 추정한다(S107).If the neighboring vehicle has reached the minimum detection distance, a state variable immediately before the collision is estimated using the longitudinal relative distance and the lateral direction relative distance with respect to the neighboring vehicle measured through the sensor (S107).
충돌 직전 상태 변수를 추정하기 위해서는 먼저 충돌 직전의 종방향 상대거리 및 횡방향 상대거리를 추출해야 한다.In order to estimate the state variables immediately before the collision, the longitudinal relative distance and the transverse direction relative distance should be extracted.
이를 위해 주변 차량이 기설정된 최소탐지거리 이내로 진입한 순간의 종/횡방향 상대거리를 재귀 방정식에 대입하여 충돌 직전의 종방향 상대거리 및 횡방향 상대거리를 추출한다.For this purpose, longitudinal / transverse relative distances of the moment when the vehicle approaches within the predetermined minimum detection distance are substituted into the recursive equation to extract the longitudinal relative distance and the transverse direction relative distance immediately before the collision.
위험차량으로 판단된 차량에 대하여 센서로부터 계측된 종방향 상대거리와 횡방향 상대거리를 MDR 이내에 진입하는 순간 재귀 방정식에 대입하여 충돌 직전의 종/횡방향 상대거리 정보로 추출하게 된다.For the vehicle judged to be a dangerous vehicle, longitudinal and lateral relative distances measured from the sensor are input to the instant recursive equation within the MDR and extracted as longitudinal / transverse relative distance information immediately before the collision.
이러한 재귀 방정식을 이용한 종/횡방향 상대거리 추정의 예시 그래프를 도 3에 나타내었다.An example graph of the longitudinal / transverse relative distance estimation using the recursive equation is shown in FIG.
도 3을 참조하면 위의 그래프는 재귀 방정식을 통해 구해진 종방향 상대거리 추정 그래프이며 아래의 그래프는 횡방향 상대거리 추정 그래프이다.Referring to FIG. 3, the graph above is a longitudinal relative distance estimation graph obtained through a recursive equation, and the following graph is a lateral direction relative distance estimation graph.
종방향 상대거리는 27m부근에서부터 모니터링하기 시작하여 0초에 5m로 관측되어 MDR에 진입한것으로 판단하였다. 이때의 종방향 상대거리를 재귀 방정식에 대입하여 충돌직전 시점을 예측할 수 있다.The longitudinal relative distance was monitored from around 27 m and it was observed at 5 m at 0 s and it was judged that it entered MDR. The longitudinal relative distance at this time can be substituted into the recursive equation to predict the point immediately before the collision.
횡방향 상대거리는 0m에 가까운 값에서 모니터링 되며 이를 통해 주변 차량과 대상 차량간의 거리 각도가 거의 없음을 알 수 있으며, 종방향 상대거리가 MDR에 진입한 시점인 0초를 기준으로 횡방향 상대거리를 재귀 방정식에 대입하여 충돌직전 시점을 예측할 수 있다.The lateral relative distance is monitored at a value close to 0 m, which indicates that there is almost no distance angle between the surrounding vehicle and the target vehicle, and the lateral relative distance based on 0 second when the longitudinal relative distance enters the MDR It is possible to predict the point immediately before the collision by substituting it into the recursive equation.
도 3에서는 MDR 진입 0.2초 후 충돌이 예측되었다.In FIG. 3, a collision was predicted 0.2 seconds after entering the MDR.
이처럼 종방향 상대거리 및 횡방향 상대거리와 충돌 시점을 알게 되면 충돌 직전 시점에서의 속도를 알 수 있다.When the longitudinal relative distance and the lateral relative distance and the collision time are known, the speed at the point immediately before the collision can be known.
다시 도 2로 돌아가서 이렇게 추정되는 속도는 상태변수로 나타낼 수 있으며 충돌 직전 시점의 상태 변수는 종방향 속도, 횡방향 속도, 회전 각속도이며, 다음으로 이렇게 추정된 충돌 직전 상태 변수와 충돌 모델을 이용하여 충돌 직후 상태 변수를 추정한다(S109).Referring back to FIG. 2, the estimated velocity can be represented by a state variable, , Transverse speed , Rotational angular velocity Next, a state variable is estimated immediately after the collision using the estimated state variable and the collision model (S109).
충돌 직후 상태 변수는 종방향 속도, 횡방향 속도, 회전 각속도으로 나타낼 수 있으며, 충돌 직전 상태 변수 , , 와 Branch의 충돌 모델을 이용하여 추정할 수 있다.Immediately after the collision, , Transverse speed , Rotational angular velocity , And the state before the collision , , And a collision model of a branch.
Branch의 충돌모델은 이미 사고 해석분야에서 널리 사용되고 있는 검증된 모델로써 차량을 평면상의 2자유도 강체로 가정하여 충돌 직전의 상태변수를 알고 있을 때 충돌 직후의 상태 변수를 추정할 수 있도록 한다.The collision model of a branch is a proven model that has already been widely used in the field of accident analysis. It assumes that the vehicle is a two-degree-of-freedom rigid body on the plane and allows to estimate the state variables immediately after the collision when the state variables immediately before the collision are known.
Branch의 3자유도 충돌모델 및 차량 모델을 이용한 추정 방법은 이미 공지된 기술이므로 본 발명에서 자세한 추정 단계를 기술하지 않는다.Since the 3-DOF collision model of the branch and the estimation method using the vehicle model are already known, detailed estimation steps are not described in the present invention.
Branch의 충돌모델을 이용하여 충돌 직후 상태 변수 종방향 속도, 횡방향 속도, 회전 각속도가 구해지면 계산된 회전 각속도를 감소시키는 방향으로 차량에 편제동 입력을 가한다(S111).Using the collision model of the branch, , Transverse speed , Rotational angular velocity (Step S111). In step S111, the vehicle speed is set to a predetermined value.
Pre-control 기반 2차 충돌 회피 시스템을 위한 제어전략은 도 3과 같이 4가지로 구분하여 고려해 볼 수 있다.The control strategy for the pre-control based secondary collision avoidance system can be classified into four types as shown in FIG.
첫 번째 제어 전략의 경우에는 충돌 직전에 차량을 가속시키는 방법이다. 이 방법은 1차 충돌 피해를 경감시킬 수는 있지만, 운전자의 가속명령 없이 차량을 가속시키는 것은 법적인 문제를 야기 시킬 수 있는 관계로 본 발명에서는 적용하지 않는다.The first control strategy is to accelerate the vehicle just before the collision. This method can alleviate the first collision damage, but accelerating the vehicle without the driver's acceleration command does not apply to the present invention because it may cause legal problems.
두 번째 제어 전략의 경우에는 충돌 직전에 차를 감속시키는 방법이다. 이 방법은 2차 충돌의 확률을 감소시키지만 1차 충돌의 피해를 증대시킬 가능성이 내포되어 있어 배제하는 것이 좋다.In the second control strategy, the vehicle is decelerated immediately before the collision. This method reduces the probability of a secondary collision but it is better to exclude it because it has the potential to increase the damage of the primary collision.
세 번째 제어 전략의 경우에는 충돌 직전에 충돌 이후 가 증가하는 방향으로 조향 및 편제동 입력을 가하는 것이다. 이 방법은 1차 충돌의 피해를 감소시킬 수 있지만 충돌 이후 가 증가되어 미숙한 운전자의 경우 차량 제어성을 잃어버릴 수 있을 뿐만 아니라, 충돌 이후에 차량이 인접차선으로 넘어가 또 다른 2차 충돌을 유발 할 수 있으므로 제외한다.In the case of the third control strategy, And the steering and braking input is applied in the direction in which the braking force increases. This method can reduce the damage of the primary collision, but after the collision Is increased, so that an inexperienced driver can not only lose control of the vehicle, but also exclude a vehicle after collision because it may cause another secondary collision to pass to the adjacent lane.
마지막으로 네 번째 제어 전략은 충돌 직전에 충돌 이후 가 감소하는 방향으로 편제동 입력을 가하는 것이다. 이 방법은 1차 충돌의 피해가 다소 증가할 수는 있지만 충돌 이후에 운전자가 차량을 빠르고 안정적으로 제어할 수 있으며, 충돌 이후에 차선을 유지할 확률이 증가하여 2차 충돌이 일어날 확률을 감소시켜 준다.Finally, the fourth control strategy is to Is applied in a direction in which the braking force is decreased. This method allows the driver to control the vehicle quickly and steadily after the collision, although the damage of the primary collision may increase somewhat, and the probability of maintaining the lane after the collision increases, reducing the probability of secondary collision .
따라서 본 발명에서는 충돌 직전에 상태 변수 중 회전 각속도 가 감소하는 방향 즉, 충돌에 의한 차량의 조향각 변화를 최소화하기 위한 방향으로 를 결정하여 편제동 입력을 수행한다.Therefore, in the present invention, the rotation angular velocity In the direction of decreasing the steering angle of the vehicle due to the collision And performs a one-shot braking input.
상기 편제동 입력이 이루어지는 시점은 도 3에서 재귀방적식을 통해 예측된 충돌 시점을 이용하여 계산될 수 있다.The time point at which the one-shot braking input is performed can be calculated using the collision time predicted through the recursive spinning equation in FIG.
상기 편제동 입력은 충돌 시점 tc에서 편제동 제어 실행 예상 시간 te을 뺀 시점 (tc - te)에 이루어 지며, 편제동 압력은 예측된 충돌 직후의 상태 변수 가 감소하는 방향으로 회전 각속도를 추정하여 아래 수식을 만족할 때까지 입력되고, 의 부호에 따라 왼쪽/오른쪽 중 한쪽에만 가해진다.The pre-braking input is calculated by subtracting the anticipated braking control execution expected time t e from the collision time t c (t c - t e ), and the unilateral braking pressure is determined by the state variable immediately after the predicted collision The rotational angular velocity Lt; / RTI > is input until the following equation is satisfied, Are applied to only one of the left and right sides according to the sign of < RTI ID = 0.0 >
이때, 는 편제동의 개입량 결정 인자로 0~1 사이의 값 중 선택되는데 2차 충돌 회피 시스템의 소극적인 개입과 적극적인 개입에 대한 개발 목표에 따라 변경이 가능한 값이다.At this time, Is a value determined between 0 and 1, which is a value that can be changed according to the development goals of passive intervention and active intervention of the secondary collision avoidance system.
이러한 단계를 거치는 차량의 2차 충돌 회피 방법은 충돌 시나리오 적용을 통해 그 성능을 검증할 필요가 있다.The second collision avoidance method of the vehicle through these steps needs to verify its performance through application of the collision scenario.
차량의 2차 충돌 회피 방법의 성능을 검증하기 위하여 도 4와 같이 후방에서 85km/h로 주행 중인 차량이 25% 오프셋을 두고 60km/h로 주행 중인 차량의 우측 후방을 1초 후에 추돌하는 시뮬레이션 조건을 설정하였다.In order to verify the performance of the second collision avoidance method of the vehicle, a simulation condition in which a vehicle traveling at 85 km / h from the rear as shown in FIG. 4 collides with the right rear of the vehicle traveling at 60 km / h at 25% Respectively.
이러한 조건에서 차량의 2차 충돌 회피 방법이 적용되지 않은 상태의 시뮬레이션 결과를 도 5에 나타내었으며 적용된 상태의 시뮬레이션 결과는 도 6에 나타내었다.FIG. 5 shows simulation results of the vehicle in which the second collision avoidance method is not applied, and FIG. 6 shows simulation results of the applied state.
먼저 도 5를 참조하면 차량의 2차 충돌 회피 방법이 적용되지 않은 차량은 1차 충돌이 발생한 시점인 1초를 기준으로 0.5초 이후에 운전자가 최대 제동을 수행하며 경로를 추종하고자 조향 입력을 가하지만, 차량 안정성을 빠르게 회복하지 못하고, 좌/우 인접차선으로 차량이 넘어가는 것을 확인할 수 있으며, 이같은 결과는 인접 차선에 주행중인 차량과의 2차 충돌을 야기시킬 가능성이 크다.First, referring to FIG. 5, in a vehicle to which the second collision avoidance method of the vehicle is not applied, the driver performs maximum braking after 0.5 seconds based on 1 second, which is the time point at which the first collision occurs, However, it is not possible to recover the stability of the vehicle quickly, and it can be confirmed that the vehicle is passing to the adjacent lane to the left or right. Such a result is likely to cause a second collision with the vehicle in the adjacent lane.
반면 도 6을 참조하면, 차량의 2차 충돌 회피 방법이 적용된 차량은 1차 충돌이 발생한 시점인 1초를 기준으로 약 0.3초 이전에 오른쪽 차륜에 편제동을 가하는 것을 확인할 수 있으며, 이를 통해 1차 충돌 이후 의 크기가 감소하여, 운전자가 차량 안정성을 빠르게 확보하는 것을 확인할 수 있다.On the other hand, referring to FIG. 6, it can be seen that the vehicle to which the second collision avoidance method of the vehicle is applied is to apply the pre-braking force to the right wheel about 0.3 seconds before the first collision occurs, After the car crash It is possible to confirm that the driver quickly secures the stability of the vehicle.
차량 궤적을 살펴보면 편제동이 적용된 차량이 적용되지 않은 차량에 비해서 주행차로를 잘 유지하는 것을 확인 할 수 있으며, 제동거리도 약 10m 짧아진 것을 확인 할 수 있다.Looking at the trajectory of the vehicle, it can be seen that it keeps the driving lane well and the braking distance is shorter by about 10 m than the vehicle which does not have the braked vehicle applied.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 2차 충돌 회피 방법 성능 검증의 편제동 제어 결과를 나타낸 도면이다.FIG. 7 is a diagram showing a result of a braking control of performance verification of a second collision avoidance method of a vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 7의 편제동 제어 결과를 살펴보면, 약 0.3초인 te동안 음의 방향으로 약 15deg/s의 를 발생시켜 충돌 이후에 발생하는 의 크기를 감소시키기 때문에 운전자는 상대적으로 안정성이 확보된 상태의 차량을 제어하게 됨으로써, 1차 충돌 이후 차량 안정성을 빠르게 확보할 수 있다.Looking at the piece of Figure 7, the result of the braking control, in the negative direction for approximately 0.3 seconds, t e about 15deg / s Which occurs after the collision The driver can control the vehicle in a relatively stable state, so that the stability of the vehicle can be secured quickly after the first collision.
이상에서 설명한 본 발명은 바람직한 실시 예들을 통하여 상세하게 설명되었지만, 본 발명은 이러한 실시 예들의 내용에 한정되는 것이 아님을 밝혀둔다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 비록 실시 예에 제시되지 않았지만 첨부된 청구항의 기재 범위 내에서 다양한 본 발명에 대한 모조나 개량이 가능하며, 이들 모두 본 발명의 기술적 범위에 속함은 너무나 자명하다 할 것이다. 이에, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope of the appended claims, The genius will be so self-evident. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
110 : 후방 차량 120 : 대상 차량
121 : 거리 및 속도 감지 센서 130 : 측방 차량110: rear vehicle 120: target vehicle
121: distance and speed detection sensor 130: side vehicle
Claims (5)
상기 입력된 센서값을 이용하여 충돌 위험도를 계산하는 단계;
상기 계산된 충돌 위험도가 기설정된 값을 벗어나는 경우, 상기 센서에서 입력된 종방향 상대거리 및 횡방향 상대거리를 이용하여 주변 차량이 기 설정된 최소탐지거리 이내로 진입했는지 확인하는 단계;
상기 주변 차량이 상기 최소탐지거리 이내로 진입한 경우, 상기 주변 차량이 상기 최소탐지거리 이내로 진입한 순간의 종방향 상대거리 및 횡방향 상대거리를 재귀 방정식에 대입하여 충돌 직전의 종방향 상대거리 및 횡방향 상대거리를 추정한 후 추정된 종방향 상대거리 및 횡방향 상대거리를 이용하여 충돌 직전 시점 및 상기 충돌 직전 시점에서의 속도를 충돌 직전 상태 변수로 추정하는 단계;
상기 충돌 직전 상태 변수와 충돌 모델을 이용하여 충돌 직후 상태 변수를 추정하는 단계; 및
상기 추정된 충돌 직후 상태 변수의 회전 각속도를 감소시키는 방향으로 차량에 편제동 입력을 가하는 단계; 를 포함하는 차량의 2차 충돌 회피 방법.Receiving a sensor value for a relative distance and a relative speed with a surrounding vehicle through a sensor mounted on the vehicle;
Calculating collision risk using the input sensor value;
Checking whether the neighboring vehicle has entered a predetermined minimum detection distance using the input longitudinal direction relative distance and the lateral direction relative distance when the calculated collision risk is out of a predetermined value;
The longitudinal relative distance and the transverse direction relative distance at the moment when the adjacent vehicle has reached the minimum detection distance are substituted into the recursive equation to determine the longitudinal relative distance and the transverse direction right before the collision, Estimating a velocity at a point immediately before the collision and a point immediately before the collision as a state variable immediately before the collision using the estimated longitudinal relative distance and the estimated lateral relative distance after estimating the direction relative distance;
Estimating a state variable immediately after the collision using the crash state variable and the crash model; And
Applying a braking input to the vehicle in a direction to reduce the rotational angular velocity of the estimated state variable immediately after the collision; And the second collision avoidance method of the vehicle.
상기 충돌 위험도(TTCx, TTCy)는 아래 수식과 같이 구현되며, 여기서 RDx, RVx는 종방향 상대거리 및 속도를 나타내고, RDy, RVy는 횡방향 상대거리 및 속도를 나타내는 차량의 2차 충돌 회피 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the collision risk (TTC x , TTC y ) is implemented as: RD x , RV x denotes the longitudinal relative distance and velocity, RD y and RV y are the vehicle's lateral relative distance and velocity Secondary collision avoidance method.
상기 충돌 직전 상태 변수는 종방향 속도, 횡방향 속도, 회전 각속도이며, 재귀 방정식을 통해 계산된 충돌 직전의 종/횡방향 상대거리 RDx , RDy 가 0이 되는 충돌 시점 tc로부터 추정되는 차량의 2차 충돌 회피 방법.The method according to claim 1,
The pre-crash state variable may be a longitudinal velocity , Transverse speed , Rotational angular velocity And the longitudinal / transverse relative distances RD x and RD y immediately before the collision calculated through the recursive equation Is zero, is estimated from the collision time t c .
상기 충돌 직후 상태 변수는 종방향 속도, 횡방향 속도, 회전 각속도이며, 상기 충돌 직전 상태 변수 , , 와 Branch의 충돌 모델을 이용하여 추정되는 차량의 2차 충돌 회피 방법.The method of claim 3,
The state variable immediately after the collision is a longitudinal velocity , Transverse speed , Rotational angular velocity , And the immediately preceding crash state variable , , And a second collision avoidance method of a vehicle estimated using a collision model of a branch.
상기 편제동 입력은 충돌 시점 tc에서 편제동 제어 실행 예상 시간 te을 뺀 시점 (tc - te)에 이루어 지며, 상기 편제동 입력은 충돌 직전 편제동 입력을 통해 예측된 충돌 이후 상태 변수 가 감소하는 방향으로 회전 각속도를 추정하여 아래 수식을 만족할 때까지 입력되고, 이 때 는 편제동의 개입량 결정 인자로 0~1 사이의 값 중 선택되는 차량의 2차 충돌 회피 방법.
5. The method of claim 4,
The pre-braking input is calculated by subtracting the anticipated braking control execution expected time t e from the collision time t c (t c - t e ), and the knee braking input is performed after the collision predicted through the pre-crash braking input The rotational angular velocity Is inputted until the following expression is satisfied, and at this time Is a decision factor for the amount of intervention of the vehicle, and is selected from a value between 0 and 1. [
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