KR101956386B1 - 개선된 충돌 확률 산정 방법을 이용한 후방 충돌 경보 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시 예는 레이더가 구비된 차량에 있어서 후방에서 접근하는 차량에 대해 그 충돌 확률을 보다 정확히 산출하여 제공함으로써 사고발생 가능성을 보다 정확하게 예측할 수 있는 후방 충돌 경보 시스템을 개시한다.

Description

개선된 충돌 확률 산정 방법을 이용한 후방 충돌 경보 시스템{A REAR COLLISION WARNING SYSTEM WHICH USING IMPROVED PROBABILITY ESTIMATING METHOD}

본 발명은 차량의 주행 안전 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레이더가 구비된 차량에 있어서 후방에서 접근하는 차량에 대해 그 충돌 확률을 보다 정확히 산출하여 제공함으로써 사고발생 가능성을 보다 정확하게 예측할 수 있고, 사고전 경보기능을 향상시킬 수 있도록 된 기술에 관한 것이다.

충돌 안전 제어시스템(PCS)은 레이더를 기반으로 전후방에 감지된 차량 가운데 충돌 위험이 있는 위험차량을 선별하여 충돌 가능성이 감지되게 되면 충돌 경보 또는 제동 제어, 시트벨트 제어 등을 수행하도록 되어 있다.

한편, 충돌 안전 제어시스템을 구성하는 주요 구성요소 가운데 하나인 후방충돌경보 시스템(Rear Collision Warning)에 있어서, 기존의 후방충돌경보 시스템(Rear Collision Warning)은 충돌확률을 산출함에 있어서 차량 후방에 장착된 24Ghz 레이더로부터 획득된 정보만을 사용하였다. 그 결과, 레이더의 특성상 종방향의 정보는 비교적 정확도가 높으나 횡방향의 좌표는 정확도가 낮은 단점이 있었으며, 이로 인해 횡방향 좌표의 부정확성이 충돌확률 계산에 반영되게 됨으로써 정확도 높은 계산결과를 얻기 어려운 문제가 있었다.

또한, 레이더로는 대상 차량의 폭 정보를 알 수 없었기 때문에 기존에는 대상차량의 폭을 상수로 설정하여 조향회피 확률을 계산하였고, 제동회피 확률의 계산에 있어서도 노면 마찰계수를 상수로 설정하여 계산하여 왔으므로 부정확한 확률계산이 불가피 하였고, 이로 인해 후방충돌확률의 산출 결과에 따른 경보 및 안전 제어에 있어서도 간혹 정확하지 않은 제어와 작동이 일어나는 문제가 있었다.

본 실시 예는 레이더가 구비된 차량에 있어서 후방에서 접근하는 차량에 대해 그 충돌 확률을 보다 정확히 산출하여 제공함으로써 사고발생 가능성을 보다 정확하게 예측할 수 있고, 사고전 경보기능을 향상시킬 수 있도록 된 기술을 제공하고자 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 개선된 충돌 확률 산정 방법을 이용한 후방 충돌 경보 시스템은 후방의 차량을 관측하기 위한 레이더와; 후방 차량에 대한 영상정보를 제공하는 카메라; 각종 센서를 통해 자차량의 속도, 가속도, 슬립각을 포함하는 동역학적 거동 및 노면의 마찰(μ)을 측정하는 통합관측기; 상기 레이더로부터 입력되는 후방의 측정 대상차량과의 거리와 상기 통합관측기로부터 입력되는 노면 마찰(μ) 정보 및 차량 속도(Veh. Velocity) 값을 근거로 제동을 통한 충돌 회피 확률(P_brake)을 산출하는 제동 회피 확률 산출부; 상기 카메라로부터 입력되는 횡방향 좌표 데이터(Lat. Data) 및 대상차량의 차폭 정보와 CAN정보로부터 입력되는 차량 속도(Veh. Velocity) 값을 근거로 조향에 의한 충돌 회피 확률(P_evasion)을 산출하는 조향 회피 확률 산출부; 및 상기 제동 회피 확률 산출부에 의해 산출된 결과와 상기 조향 회피 확률 산출부에 의해 산출된 결과를 기초하여 종합적인 충돌 확률을 산출하는 충돌 확률 산출부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 개선된 충돌 확률 산정 방법을 이용한 후방 충돌 경보 시스템에 있어서, 상기 제동 회피 확률 산출부는 아래의 산술식에 따라 제동을 통한 충돌 회피 확률(P_brake)을 산출하도록 된 것을 특징으로 한다.

d_s: 자차량의 속도(v_Ego), 마찰계수(μ), 운전자 반응시간(t_r)에 의해 산출되는 정지거리(stopping distance),

v_rel: 자차량과 상대차량과의 상대속도,

또한, 본 발명에 있어서, 상기 조향 회피 확률 산출부는 대상차량의 횡방향 예측 변위에 대해 그 예상 경로를 기준하여 횡방향 이동량의 평균(EP_{crash y})을 중심으로 하는 정규분포의 그래프를 상정하고, 자차량의 횡방향 좌표 P1과 P2 사이의 구간을 회피 불가능 영역(P1∼P2)으로 설정한 후, 상기 그래프의 전체 면적 가운데 이 회피 불가능 영역(P1∼P2)이 차지하는 면적(EP_p2-EP_p1)을 충돌 확률로 산정하여, 아래의 산술식에 따라 조향을 통한 충돌 회피 확률(P_evasion)을 산출하도록 된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 충돌 확률 산출부는 상대차량과 자차량의 충돌 확률을 아래의 산술식과 같이, 제동으로 회피를 못하는 확률(1-P_brake)과 조향으로 회피를 못하는 확률(1-P_evasion)의 곱으로 계산하도록 된 것을 특징으로 한다.

상기한 구성으로 된 본 발명에 의하면, 노면 마찰을 고려하여 보다 정확한 제동회피 확률의 계산이 가능하고, 대상차량의 폭과 횡좌표 데이터를 조향 회피확률의 계산에 반영하여, 후방에서 접근하는 차량에 대해 그 충돌 확률을 보다 정확히 산출하여 제공함으로써, 사고발생 가능성을 보다 정확하게 예측할 수 있고, 오경보의 사례를 줄이며, 사고전 경보기능을 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 1실시예에 따른 후방 충돌 확률 산정방법이 적용된 시스템의 블럭구성도.
도 2는 도 1의 구성으로 된 시스템의 동작을 설명하기 위한 순서도.
도 3은 조향을 통한 충돌 회피 확률(P_evasion)을 산출하는 과정을 설명하기 위한 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명의 1실시예에 따른 후방 충돌 확률 산정방법이 적용된 시스템의 블럭구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 시스템은 후방의 차량을 관측하기 위한 레이더(10)와 카메라(20)를 구비한다.

또한, 각종 센서를 통해 자차량의 동역학적 거동(예컨대, 속도, 가속도, 슬립각 등) 및 노면의 마찰(μ)을 측정하는 통합관측기(Integrated Observer)가 구비된다.

한편, 도 1에서 참조번호 40은 상기 레이더(10)로부터 입력되는 후방의 측정 대상차량과의 거리(Long. Data)와 통합관측기(30)로부터 입력되는 노면 마찰(μ) 정보 및 샤시(chassis)의 CAN정보로부터 입력되는 차량 속도(Veh. Velocity) 값을 근거로 제동을 통한 충돌 회피 확률(P_brake)을 산출하는 제동 회피 확률 산출부이고, 50은 상기 카메라(20)로부터 입력되는 횡방향 좌표 데이터(Lat. Data) 및 대상차량의 차폭 정보와 CAN정보로부터 입력되는 차량 속도(Veh. Velocity) 값을 근거로 조향에 의한 충돌 회피 확률(P_evasion)을 산출하는 조향 회피 확률 산출부이다.

그리고, 참조번호 60은 상기 제동 회피 확률 산출부(40)에 의해 산출된 결과와 상기 조향 회피 확률 산출부(50)에 의해 산출된 결과로부터 종합적인 충돌 확률을 산출하는 충돌 확률 산출부이다.

이어, 도 2의 순서도를 참조하여 상기한 구성으로 된 시스템의 동작을 설명한다.

레이더(10)와 카메라(20)는 상시 동작상태에 있으므로, 후방에서 차량이 근접하게 되면, 시스템은 인지할 수 있다(ST 1).

후방 차량이 검출되면, 시스템은 우선 상기 제동 회피 확률 산출부(40)를 이용하여, 레이더(10)로부터 입력되는 후방의 측정 대상차량과의 거리정보(Long. Data)와 통합관측기(30)로부터 입력되는 노면 마찰(μ) 정보 및 샤시(chassis)의 CAN정보로부터 입력되는 차량 속도(Veh. Velocity) 값을 근거로 제동을 통한 충돌 회피 확률(P_brake)을 산출한다(ST 2).

한편, 제동을 통한 충돌 회피 확률(P_brake)은 TTC(Time To Collision)에 의해 산정되는데, 충돌여부의 판단 기준이라 할 수 있는 임계 TTC 값, 즉 TTC_th는 아래의 수학식 1에 의해 구해질 수 있다.

여기서, d_s는 자차량의 속도(v_Ego), 마찰계수(μ), 운전자의 반응시간, 즉 리엑션 타임(t_r)에 의해 산출되는 정지거리(stopping distance)로서, 제동거리(d_b)와 공주거리(d_r)의 합이며, v_rel은 자차량과 상대차량과의 상대속도이다.

한편, 제동거리(d_b)와 공주거리(d_r) 각각은 아래의 수학식 2에 의해 산출된다.

즉, 현재시점의 TTC 값이 상기한 과정에 의해 산출된 임계 TTC값(TTC_th)과 비교하여 TTC_th 이하로 확인되면, 제동을 통해 충돌을 회피할 수 없는 상황으로서, 이 경우, 제동을 통한 충돌 회피 확률(P_brake)은 '0'이 된다.

반면, 현재시점의 TTC 값이 상기한 과정에 의해 산출된 임계 TTC값(TTC_th) 보다 큰 경우, 이때에는 제동에 의해 충돌 회피의 가능성이 있는 상황으로서, 아래의 산술식을 통해 제동을 통한 충돌 회피 확률(P_brake)이 산출될 수 있다.

상기한 과정을 거쳐 제동을 통한 충돌 회피 확률(P_brake)이 산출되게 되면, 시스템은 조향 회피 확률 산출부(50)를 통해 조향을 통한 충돌 회피 확률(P_evasion)을 계산하게 된다(ST 3).

한편, 도 3은 조향을 통한 충돌 회피 확률(P_evasion)을 산출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 3에 예시된 바와 같이, 자차량(Ego Veh.)의 후방에서 대상차량(Target Veh.)이 접근하고 있는 상황에서, 대상차량의 횡방향 예측 변위는 예상 경로를 기준하여 횡방향 이동량의 평균(EP_{crash y})을 중심으로 정규분포의 특성을 갖는 것으로 예측될 수 있으며, 이때 이 종모양의 분포도 그래프가 이루는 영역의 면적의 합은 '1'이 될 것이다.

한편, 자차량의 횡방향 좌표는 P1과 P2 사이에 위치하고 있으므로, 그래프 상에서 P1∼P2 구간을 회피 불가능 영역이라 할 수 있고, 상기 그래프의 전체 면적 가운데 이 회피 불가능 영역(P1∼P2)이 차지하는 면적(EP_p2-EP_p1)이 곧 충돌 확률을 나타내게 되며, 결국 조향을 통한 충돌 회피 확률(P_evasion)은 아래의 산술식에 예시된 바와 같이, 전체 면적 '1'에서 상기 회피 불가능 영역의 면적(EP_p2-EP_p1)을 뺀 값으로서 구해질 수 있다.

상기한 과정을 통해 조향을 통한 충돌 회피 확률(P_evasion)이 산출되게 되면, 시스템은 이 산출결과와 상기 ST 2 단계에서 산출된 제동을 통한 회피 확률(P_brake)을 근거로 충돌 확률 산출부(50)를 통해 상대차량이 자차량과 충돌할 확률을 계산하게 되는 바(ST 4), 그 산출식은 아래의 수학식 3에 예시된 바와 같이, 제동으로 회피를 못하는 확률(1-P_brake)과 조향으로 회피를 못하는 확률(1-P_evasion)의 곱으로 계산될 수 있다.

즉, 상기 제동을 통한 충돌 회피 확률과 조향을 통한 충돌 회피 확률을 종합적으로 감안하여 볼 때, 상대차량이 자차량과 충돌할 확률은 각각의 여확률의 곱으로 구해질 수 있다.

상기한 과정을 거쳐 종합적인 충돌 확률이 산출되면, 시스템은 이를 충돌 안전 제어시스템(PCS) 등에 제공함으로써 경보의 발생, 안전 시스템의 작동 등을 제어하게 된다(ST 5).

따라서, 상기 실시예에 의하면 후방에서 접근하는 차량에 대해 그 충돌 확률을 보다 정확히 산출하여 제공함으로써 사고발생 가능성을 보다 정확하게 예측할 수 있고, 사고전 경보기능을 향상시킬 수 있도록 시스템을 실현할 수 있게 된다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형 실시할 수 있다. 예컨대 본 실시예에 개시된 상기 각 실행과정의 순서는 하나의 예시일 뿐, 반드시 그 실행순서가 지정된 것은 아니며 각 단계의 순서는 필요에 따라 그 선후가 바뀔 수 있는바, 예를 들어 상기 ST 2 단계에 앞서 ST 3 단계가 먼저 수행될 수도 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 노면 마찰을 고려하여 보다 정확한 제동회피 확률의 계산이 가능하고, 대상차량의 폭과 횡좌표 데이터를 조향 회피확률의 계산에 반영하여, 후방에서 접근하는 차량에 대해 그 충돌 확률을 보다 정확히 산출하여 제공함으로써, 사고발생 가능성을 보다 정확하게 예측할 수 있고, 오경보의 사례를 줄이며, 사고전 경보기능을 향상시킬 수 있는 시스템을 제공할 수 있게 된다.

10 : 레이더(radar) 20 : 카메라
30 : 통합관측기 40 : 제동 회피 확률 산출부
50 : 조향 회피 확률 산출부 60 : 충돌 확률 산출부

Claims (4)

1. 후방의 차량을 관측하기 위한 레이더와;
   후방 차량에 대한 영상정보를 제공하는 카메라;
   각종 센서를 통해 자차량의 속도, 가속도, 슬립각을 포함하는 동역학적 거동 및 노면의 마찰(μ)을 측정하는 통합관측기;
   상기 레이더로부터 입력되는 후방의 측정 대상차량과의 거리와 상기 통합관측기로부터 입력되는 노면 마찰(μ) 정보 및 차량 속도(Veh. Velocity) 값을 근거로 제동을 통한 충돌 회피 확률(P_brake)을 산출하는 제동 회피 확률 산출부;
   상기 카메라로부터 입력되는 횡방향 좌표 데이터(Lat. Data) 및 대상차량의 차폭 정보와 CAN정보로부터 입력되는 차량 속도(Veh. Velocity) 값을 근거로 조향에 의한 충돌 회피 확률(P_evasion)을 산출하는 조향 회피 확률 산출부; 및
   상기 제동 회피 확률 산출부에 의해 산출된 결과와 상기 조향 회피 확률 산출부에 의해 산출된 결과를 기초하여 종합적인 충돌 확률을 산출하는 충돌 확률 산출부를 포함하되,
   상기 조향 회피 확률 산출부는,
   대상차량의 횡방향 예측 변위에 대해 그 예상 경로를 기준하여 횡방향 이동량의 평균(EP_{crash y})을 중심으로 하는 정규분포의 그래프에 기초하여 조향에 의한 충돌 회피 확률을 산출하는 것을 특징으로 하는 개선된 충돌 확률 산정 방법을 이용한 후방 충돌 경보 시스템.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제동 회피 확률 산출부는 아래의 산술식에 따라 제동을 통한 충돌 회피 확률(P_brake)을 산출하도록 된 것을 특징으로 하는 개선된 충돌 확률 산정 방법을 이용한 후방 충돌 경보 시스템.
   

   

   
   

   

   
   d_s: 자차량의 속도(v_Ego), 마찰계수(μ), 운전자 반응시간(t_r)에 의해 산출되는 정지거리(stopping distance),
   v_rel: 자차량과 상대차량과의 상대속도,
   

   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 조향 회피 확률 산출부는
   대상차량의 횡방향 예측 변위에 대해 그 예상 경로를 기준하여 횡방향 이동량의 평균(EP_{crash y})을 중심으로 하는 정규분포의 그래프를 상정하고,
   자차량의 횡방향 좌표 P1과 P2 사이의 구간을 회피 불가능 영역(P1∼P2)으로 설정한 후,
   상기 그래프의 전체 면적 가운데 이 회피 불가능 영역(P1∼P2)이 차지하는 면적(EP_p2-EP_p1)을 충돌 확률로 산정하여,
   아래의 산술식에 따라 조향을 통한 충돌 회피 확률(P_evasion)을 산출하도록 된 것을 특징으로 하는 개선된 충돌 확률 산정 방법을 이용한 후방 충돌 경보 시스템.
   
   

   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 충돌 확률 산출부는 상대차량과 자차량의 충돌 확률을 아래의 산술식과 같이, 제동으로 회피를 못하는 확률(1-P_brake)과 조향으로 회피를 못하는 확률(1-P_evasion)의 곱으로 계산하도록 된 것을 특징으로 하는 개선된 충돌 확률 산정 방법을 이용한 후방 충돌 경보 시스템.
   
   

   

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