KR102224804B1 - 차선 유지 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차선 유지 제어 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 장치는, 차량 및 주변차량의 상태 정보와 주행 중인 도로의 차선 정보를 검출하는 센서부, 상기 주변차량에 대한 충돌 위험 상태를 판단하여 상기 주변차량이 충돌 위험 차량인 경우, 상기 센서부에 의해 검출된 주변차량의 상태 정보 및 차량의 운전자 토크 정보에 근거하여 상기 차량의 차선유지 제어 토크에 대한 제어 토크 적용 비율을 결정하고, 결정된 제어 토크 적용 비율을 상기 차선유지 제어 토크에 적용하여 최종 제어 토크를 산출하는 토크 계산부, 및 상기 토크 제어부에 의해 산출된 최종 제어 토크에 따라 스마트 크루즈 제어 시스템의 차선 유지 제어를 수행하는 제어부를 포함한다.

Description

차선 유지 제어 장치 및 방법{Apparatus and method for controlling lane keeping}
본 발명은 차선 유지 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
차선 유지 제어 시스템은 차선을 인지하여 운전자가 의도치 않은 차선 이탈 시 차량을 차선 내로 제어한다. 턴 시그널과 같은 명확한 운전자의 차선 이탈 의도가 있을 경우, 시스템은 해제되고 운전자의 의지대로 차량을 운전할 수 있게 한다.
하지만, 턴 시그널이 없는 경우에는 운전자의 조향 토크 크기로 운전자의 차선 이탈 의도를 유추할 수 밖에 없다. 따라서 운전자의 조향 토크 인가 시 차선 유지 제어의 토크 적용값을 줄여 운전자의 의지대로 차량을 운전할 수 있게 해야 한다. 하지만, 측방에 타 차량과 충돌 위험이 있을 경우 차선 유지 제어의 토크를 유지하는 것이 운전자에게 안정감을 줄 수 있다.
카메라로 차선의 패턴을 인식하여 차선을 유지할 수 있도록 조향 토크를 발생시키는 시스템은 주변 차량과의 충돌위험을 고려하지 않은채 제어하고 있다. 주변 차량의 충돌 위험 발생 시 충돌을 방지하는 시스템은 충돌이 임박했을 때 강한 제어량 (ex 편제동)을 사용하여 충돌을 회피할 수는 있지만, 시스템 동작 시 위화감이 크다. 또한, 시스템 동작 이전에 충돌 위험 예상 시 운전자의 불안감을 감소시켜 주지 못한다. 따라서 충돌 위험 상황에서 운전자가 보호 받는 느낌을 줄 수 있는 시스템 구현이 필요하다.
본 발명의 목적은, 주변 차량과의 충돌 위험을 고려하여 차선 유지 제어 토크의 적용 비율을 조절함으로써 측방의 차량과 충돌 위험을 감소시켜주어 상품성을 향상시키는 차선 유지 제어 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차선 유지 제어 장치는, 차량 및 주변차량의 상태 정보와 주행 중인 도로의 차선 정보를 검출하는 센서부, 상기 주변차량에 대한 충돌 위험 상태를 판단하여 상기 주변차량이 충돌 위험 차량인 경우, 상기 센서부에 의해 검출된 주변차량의 상태 정보 및 차량의 운전자 토크 정보에 근거하여 상기 차량의 차선유지 제어 토크에 대한 제어 토크 적용 비율을 결정하고, 결정된 제어 토크 적용 비율을 상기 차선유지 제어 토크에 적용하여 최종 제어 토크를 산출하는 토크 계산부, 및 상기 토크 제어부에 의해 산출된 최종 제어 토크에 따라 스마트 크루즈 제어 시스템의 차선 유지 제어를 수행하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 토크 계산부는, 상기 차량과 주변차량 간 충돌예상시간이 미리 설정된 임계치 미만이면, 상기 차량과 주변차량 간 횡방향 거리값 및 도로의 차선폭을 비교하여 충돌 위험 상태를 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 토크 계산부는, 상기 차량과 주변차량 간 횡방향 거리값의 절대값이 일정배수의 차선폭 미만이면, 상기 주변차량을 충돌 위험 차량으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 토크 계산부는, 상기 차량과 주변차량 간 충돌예산시간이 미리 설정된 임계치 이상이면, 상기 차량과 주변차량 간 종방향 거리값과, 상기 차량의 중심 위치를 기준으로 미리 정의된 전방임계거리값 및 후방임계거리값을 비교하여 충돌 위험 상태를 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 토크 계산부는, 상기 차량과 주변차량 간 종방향 거리값이 상기 전방임계거리값 이하이고 상기 후방임계거리값의 음수값 이상이면, 상기 차량과 주변차량 간 횡방향 거리값 및 도로의 차선폭을 비교하여 충돌 위험 상태를 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 토크 계산부는, 상기 차량과 주변차량 간 횡방향 거리값의 절대값이 일정배수의 차선폭 미만이면, 상기 주변차량을 충돌 위험 차량으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 토크 계산부는, 상기 주변차량의 주행궤적에 상기 차량의 속도 및 충돌예상시간을 적용하여 횡방향 충돌 예측 지수를 계산하고, 계산된 횡방향 충돌 예측 지수를 이용하여 상기 차량의 운전자 토크에 대한 제한값을 설정하는 것을 특징으로 한다.
상기 토크 계산부는, 상기 차량에 대한 운전자 토크 및 상기 설정된 제한값을 비교하여 상기 운전자 토크가 상기 설정된 제한값 이하이면, 상기 설정된 제한값을 적용하여 상기 제어 토크 적용 비율을 결정하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차선 유지 제어 방법은, 센서에 의해 차량 및 주변차량의 상태 정보와 주행 중인 도로의 차선 정보를 검출하는 단계 ,상기 주변차량에 대한 충돌 위험 상태를 판단하는 단계, 상기 주변차량이 충돌 위험 차량인 경우, 상기 센서에 의해 검출된 주변차량의 상태 정보 및 차량의 운전자 토크 정보에 근거하여 상기 차량의 차선유지 제어 토크에 대한 제어 토크 적용 비율을 결정하는 단계, 결정된 제어 토크 적용 비율을 상기 차선유지 제어 토크에 적용하여 최종 제어 토크를 산출하는 단계, 및 상기 최종 제어 토크에 따라 스마트 크루즈 제어 시스템의 차선 유지 제어를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 주변 차량과의 충돌 위험을 고려하여 차선 유지 제어 토크의 적용비율을 조절함으로써 측방의 차량과 충돌 위험을 감소시켜주어 상품성을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 차선 유지 제어 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 차선 유지 제어 장치의 동작에 대한 실시예를 도시한 도면이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 차선 유지 제어 장치의 제어 토크 적용 비율을 계산하는 동작에 대한 실시예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제어 토크 적용 비율의 그래프를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 제어 토크 적용 비율의 그래프를 도시한 도면이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 차선 유지 제어 방법에 대한 동작 흐름을 도시한 도면이다.
본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서 "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성 요소도 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 차선 유지 제어 장치의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 차선 유지 제어 장치(100)는 차량의 내부에 구현될 수 있다. 이때, 차선 유지 제어 장치(100)는 차량의 내부 제어 유닛들과 일체로 형성될 수 있으며, 별도의 장치로 구현되어 별도의 연결 수단에 의해 차량의 제어 유닛들과 연결될 수도 있다.
이에, 도 1을 참조하면, 차선 유지 제어 장치(100)는 제어부(110), 센서부(120), 토크 계산부(130) 및 저장부(140)를 포함할 수 있다. 여기서, 제어부(110)는 차선 유지 제어 장치(100)의 각 부간에 전달되는 신호를 처리할 수 있다.
센서부(120)는 차량(10) 및 주변차량(20)의 상태 정보를 검출하거나, 차량(10)이 주행중인 도로의 차선을 검출할 수 있다.
여기서, 센서부(120)는 차량(10)의 상태 정보를 검출하는 제1 센서(121), 차선을 검출하는 제2 센서(123) 및 주변차량(20)의 상태 정보를 검출하는 제3 센서(125)를 포함할 수 있다.
제1 센서(121)는 요레이트, 횡슬립각, 차속, 조향각, 자차폭 및 운전자 토크 등을 검출하도록 한다. 이때, 요레이트, 횡슬립각, 차속, 조향각, 자차폭은 토크 계산부(130)에서 차선유지 제어 토크를 계산하는데 이용될 수 있다. 또한, 운전자 토크는 토크 계산부(130)에서 제어토크 적용 비율을 계산하는데 이용될 수 있다.
또한, 제2 센서(123)는 차선 및 차선폭을 검출하고, 차량(10)이 주행하는 차로 중앙의 패턴을 검출할 수 있다. 여기서, 제2 센서(123)는 아래 [수학식 1]을 통해 차로 중앙의 패턴(H)을 검출할 수 있다.
Figure 112015102766934-pat00001
[수학식 1]을 통해 산출한 차로 중앙의 패턴(H)은 도 3a와 같이 나타낼 수 있다.
제2 센서(123)에 의해 검출된 차선 정보들은 토크 계산부(130)에서 차선유지 제어 토크를 계산하거나 차선유지 제어 토크에 대한 제어 토크 적용 비율을 계산하는데 이용될 수 있다.
또한, 제3 센서(125)는 주변차량(20)의 상대위치, 상대속도, 충돌예상시간(Time to Collision, TTC), 스마트 크루즈 제어(smart cruise control, SCC) 대상차량인지 여부 및 주변차량(20)의 주행궤적을 검출하도록 한다.
여기서, 제3 센서(125)는 아래 [수학식 2]를 통해 주변차량(20)의 주행궤적을 검출할 수 있다.
Figure 112015102766934-pat00002
[수학식 2]를 통해 산출한 주변차량의 주행궤적(Q)은 도 3b와 같이 나타낼 수 있다.
제3 센서에 의해 검출된 주변차량의 상태 정보는 토크 계산부에서 제어 토크 적용 비율을 계산하는데 이용될 수 있다.
저장부(140)는 차선 유[수학식 2]를 통해 산출한 주변차량(20)의 주행궤적(Q)은 도 3b와 같이 나타낼 수 있다.
제3 센서(125)에 의해 검출된 주변차량(20)의 상태 정보는 토크 계산부(130)에서 제어 토크 적용 비율을 계산하는데 이용될 수 있다.
저장부(140)는 차선 유지 제어 장치(100)가 동작하는데 필요한 데이터와 프로그램 등을 저장할 수 있다.
일 예로, 저장부(140)는 제1센서, 제2 센서(123) 및 제3 센서(125)에 의해 검출된 정보가 저장될 수 있으며, 최종 제어 토크 계산 결과가 저장될 수도 있다. 또한, 저장부(140)는 차선유지 제어 토크 및 제어 토크 적용 비율을 계산하기 위한 조건 정보 및 알고리즘이 저장될 수 있다
여기서, 저장부(140)는 플래시 메모리 타입(Flash Memory), 하드 디스크(Hard Disk), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), PROM(Programmable Read-Only Memory) 및 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)과 같은 저장매체를 포함할 수 있다.
토크 계산부(130)는 제1 센서(121), 제2 센서(123) 및 제3 센서(125)에 의해 검출된 정보를 이용하여 차선유지 제어 토크 및 제어 토크 적용 비율을 계산하고, 계산된 차선유지 제어 토크 및 제어 토크 적용 비율을 통해 최종 제어 토크를 계산하도록 한다.
여기서, 토크 계산부(130)의 세부 동작은 도 2를 참조하여 더욱 상세히 설명하도록 한다.
도 2를 참조하면, 토크 계산부(130)는 (a)에서와 같이 제1 센서(121)로부터 요레이트, 횡슬립각, 차속, 조향각 및 자차폭과 같은 차량 상태 정보를 수신하고, (b)에서와 같이 제2 센서(123)로부터 차선 중앙의 패턴 및 차선폭과 같은 차선 정보를 수신할 수 있다. 이때, 토크 계산부(130)는 도면부호 210에서와 같이, 수신된 차량 상태 정보 및 차선 정보를 통해 차량(10)이 주행 중인 차선을 유지하기 위한 차선유지 제어 토크를 계산하도록 한다.
여기서, 토크 계산부(130)는 일반적으로 차량(10)에 적용되는 제어토크 계산 알고리즘을 이용하여 차선유지 제어 토크를 계산할 수 있다. 이에, 차선유지 제어 토크를 계산하는 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
한편, 토크 계산부(130)는 (c)에서와 같이 제1 센서(121)로부터 운전자 토크 정보를 수신할 수 있으며, (d)에서와 같이 제2 센서(123)로부터 차선 중앙의 패턴 및 차선폭과 같은 차선 정보를 수신할 수 있다. 또한, 토크 계산부(130)는 (e)에서와 같이 제3 센서(125)로부터 주변차량(20)의 상대위치, 상대속도, 차량폭, 충돌예상시간(Time to Collision, TTC), 스마트 크루즈 제어(smart cruise control, SCC) 대상차량인지 여부 및 주변차량(20)의 주행궤적과 같은 주변차량 상태 정보를 수신할 수 있다.
이때, 토크 계산부(130)는 도면부호 230에서와 같이, 수신된 운전자 토크 정보, 차선 정보 및 주변차량 상태 정보를 통해 차선유지 제어 토크에 대한 적용 비율을 계산하도록 한다.
토크 계산부(130)는 제어 토크 적용 비율을 계산하기 위해, 차량(10)과 주변차량(20) 간 충돌 위험을 판단하도록 한다. 여기서, 토크 계산부(130)는 제3 센서(125)로부터 수신한 주변차량(20)의 상대거리(LSV), 상대속도(VSV), 차량폭(LSW), 충돌예상시간(TTC) 및 차선폭(LW)에 기초하여 차량(10)과 주변차량(20) 간 충돌 위험을 판단할 수 있다.
일 예로, 토크 계산부(130)는 제3 센서(125)로부터 수신한 주변차량(20)의 충돌예상시간(TTC)이 임계치(Threshold) 미만인 경우, 차량(10)과 주변차량(20)의 중심위치간 횡방향 거리가 일정배수의 차량폭(LW) 보다 좁으면 해당 주변차량(20)이 충돌 위험 차량인 것으로 판단할 수 있다.
여기서, 차량(10)과 주변차량(20)의 중심위치간 횡방향 거리는 도 3c에서와 같이 주변차량(20)의 상대거리(LSV) 및 각도(θSV)를 기준으로 LSV x sin(θSV) 값이 될 수 있으며, 예를 들어, 차량(10)과 주변차량(20)의 중심위치간 횡방향 거리인 LSV x sin(θSV) 값의 절대값이 1.5 x LW 미만이면 토크 계산부(130)는 주변 차량이 충돌 위험 차량인 것으로 판단하도록 한다.
한편, 토크 계산부(130)는 제3 센서(125)로부터 수신한 주변차량(20)의 충돌예상시간(TTC)이 임계치(Threshold) 이상인 경우, 차량(10)과 주변차량(20)간 종방향 거리가 미리 정해진 영역의 거리 보다 짧고 차량(10)과 주변차량(20)의 중심위치간 횡방향 거리가 일정배수의 차량폭 보다 좁으면 해당 주변차량(20)이 충돌 위험 차량인 것으로 판단할 수 있다.
여기서, 차량(10)과 주변차량(20)의 중심위치간 종방향 거리는 도 3c에서와 같이, 주변차량(20)의 상대거리(LSV) 및 각도(θSV)를 기준으로 LSV x cos(θSV) 값이 될 수 있으며, 예를 들어, 차량(10)과 주변차량(20)의 중심위치간 종방향 거리가 차량(10)으로부터 미리 정해진 영역의 전방임계거리(LFC) 이하 후방임계거리(LRC) 이상이고, 차량(10)과 주변차량(20)의 중심위치간 횡방향 거리 값의 절대값이 1.5 x LW 미만이면 토크 계산부(130)는 해당 주변차량(20)이 충돌 위험 차량인 것으로 판단하도록 한다.
이에, 주변차량(20)의 충돌 위험 상태를 판단하는 세부 동작 조건은 도 7의 흐름도를 참조하도록 한다.
토크 계산부(130)는 주변차량(20)이 충돌 위험 차량인 것으로 확인되면, 해당 주변차량(20)에 대한 횡방향 충돌 예측 지수를 계산하도록 한다.
이때, 토크 계산부(130)는 도 3d에서와 같이, 차량(10)의 주행거리와 타겟이 되는 주변차량(20)의 주행궤적(Q)을 기준으로 횡방향에 대한 충돌 예측 지수를 계산할 수 있다. 토크 계산부(130)는 아래 [수학식 3]을 통해 주변차량(20)의 횡방향 충돌 예측 지수(D)를 계산할 수 있다.
Figure 112015102766934-pat00003
여기서, D는 충돌 예측 지수, VEV는 차량(10)의 속도, τ는 예상시간, b0, b1, a2는 임의 계수를 나타낸다.
토크 계산부(130)는 [수학식 3]을 통해 계산된 충돌 예측 지수(D)를 이용하여 아래 [수학식 4]와 같은 충돌 함수(f(D))를 계산할 수 있다.
Figure 112015102766934-pat00004
여기서, f(D)는 충돌 함수, D는 충돌 예측 지수 그리고 k1, k2는 임의 상수를 나타낸다. 토크 계산부(130)는 [수학식 4]에 의해 계산된 충돌 함수(f(D))를 토크 제어값의 제한값(Tlimit)으로 설정할 수 있다.
토크 계산부(130)는 앞서 계산된 토크 제어값의 제한값(Tlimit)과 운전자 토크(Td)의 차이와 충돌 예측 지수(D)의 크기에 따라 운전자 토크를 작게 인지하도록 비율을 결정할 수 있다. 여기서, 토크 계산부(130)는 운전자 토크의 최종 크기에 따라 차선유지 제어 토크의 적용 비율을 결정할 수 있다.
이에, 차선유지 제어 토크의 적용 비율을 결정하는 세부 동작 조건은 도 8의 흐름도를 참조하도록 한다.
토크 계산부(130)는 운전자 토크(Td)에 따른 차선유지 제어 토크(TC)의 적용 비율(λ)이 결정되면, 도면부호 250에서와 같이, 차선유지 제어 토크에 제어 토크 적용 비율을 적용하여 최종 제어 토크(Tf)를 계산할 수 있다. 최종 제어 토크(Tf)를 계산하는 식은 아래 [수학식 5]와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112015102766934-pat00005
토크 계산부(130)는 계산된 최종 제어 토크값을 제어부(110)로 전달하도록 한다. 이에, 제어부(110)는 최종 제어 토크값에 따라 차선 유지 제어를 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 차선 유지 제어 장치에서 운전자 토크를 제한하는 경우의 차선유지 제어 토크 적용 비율에 대한 실시예는 도 4 및 도 5와 같이 나타낼 수 있다. 여기서, 도 4는 횡거리에 따른 제어 토크 적용 비율을 나타낸 것이고, 도 5는 곡률에 따른 제어 토크 적용 비율을 나타낸 것이다.
이와 같이, 종래에는 충돌 위험 상태에 상관없이 차량(10)이 차로를 이탈하거나 차선을 밟을 경우 차선유지 제어 토크의 적용 비율을 약 35%로 적용하였다면, 본 발명에 따른 차선 유지 제어 장치는 충돌 위험 상태인 경우 운전자 토크(Td)를 앞서 계산된 토크 제어값의 제한값(Tlimit)으로 제한함으로써 차량(10)이 차로를 이탈하는 경우 제어 토크 적용 비율을 약 60%로, 차선을 밟을 경우 크차선유지 제어 토의 적용 비율을 약 100%로 적용할 수 있다.
이 경우, 운전자가 차선 변경을 시도한다고 하더라도 충돌 위험 상태를 반영하여 운전자 토크를 제한하고 차선유지 제어 토크에 따라 주행을 하도록 함으로써 운전자를 보호할 수 있는 효과를 가질 수 있다.
한편, 도 1에는 도시하지 않았으나, 본 발명에 따른 차선 유지 제어 장치는 사용자 인터페이스부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
사용자 인터페이스부는 사용자로부터의 제어 명령을 입력받기 위한 입력수단과 차선 유지 제어 장치(100)의 동작 상태 및 이동경로 예측 결과 등을 출력하는 출력수단을 포함할 수 있다.
여기서, 입력수단은 키 버튼이 해당될 수 있으며, 마우스, 조이스틱, 조그 셔틀, 스타일러스 펜 등이 해당될 수도 있다. 출력수단은 디스플레이를 포함할 수 있으며, 스피커와 같은 음성출력수단을 포함할 수도 있다. 이때, 터치 필름, 터치 시트, 터치 패드 등의 터치 센서가 디스플레이에 구비되는 경우, 디스플레이는 터치 스크린으로 동작하며, 입력수단과 출력수단이 통합된 형태로 구현될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 차선 유지 제어 장치는 통신부(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
여기서, 통신부는 CAN(Controller Area Network) 통신, LIN(Local Interconnect Network) 통신, 플렉스레이(Flex-Ray) 통신 등의 차량 네트워크 통신을 지원하는 통신모듈을 포함할 수 있다. 또한, 통신부는 무선랜(Wireless LAN, WLAN), 와이브로(Wireless Broadband, Wibro), 와이 파이(Wi-Fi)와 같은 무선 인터넷 통신을 위한 통신모듈을 포함할 수 있으며, 블루투스(Bluetooth), 지그비(ZigBee), UWB(Ultra Wideband), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association, IrDA)와 같은 근거리 통신(Short Range Communication)을 위한 통신모듈을 포함할 수도 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 장치의 동작 흐름을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 차선 유지 제어 방법에 대한 동작 흐름을 도시한 도면이다.
먼저, 도 6을 참조하면, 차선 유지 제어 장치는 제1 센서(121)로부터 차량 상태 정보를 수신하고(S110), 제2 센서(123)로부터 차선 정보를 수신하며(S120), 제3 센서(125)로부터 주변차량 상태 정보를 수신할 수 있다(S130). 여기서, 'S110' 내지 'S130' 과정은 설명의 편의를 위해 순서를 구분하였으나, 실시 형태에 따라 각 동작이 수행되는 순서는 얼마든지 변경 가능하다.
이후, 차선 유지 제어 장치는 'S110' 및 'S120' 과정에서 수신된 차량 상태 정보 및 차선 정보를 이용하여 차선유지 제어 토크를 계산하도록 한다(S140).
또한, 차선 유지 제어 장치는 'S110' 과정에서 수신된 차량 상태 정보, 예를 들어, 운전자 토크 및 'S130' 과정에서 수신된 주변차량 상태 정보를 이용하여 차선유지를 위한 제어 토크의 적용 비율을 계산하도록 한다(S150).
여기서, 차선 유지 제어 장치는 'S150' 과정을 수행함에 있어서 도 7에 도시된 동작에 의해 충돌 위험 상태를 판단하고, 도 8에 도시된 동작에 의해 적용 비율을 결정할 수 있다.
다시 말해, 차선 유지 제어 장치는 도 7에서와 같이, 탐지된 주변차량이 스마트 크루즈 제어(SCC) 대상 차량인지를 확인한다. 이때, 주변차량이 스마트 크루즈 제어 대상차량이면(S210), 충돌위험 플래그(Flag)를 'false'로 정의하도록 한다(S260).
한편, 주변차량이 스마트 크루즈 제어 대상차량이 아니면(S210), 제3 센서(125)로부터 수신한 주변차량 상태 정보에 근거해 충돌예상시간(TCC)이 임계치(Threshold) 미만인지를 확인한다. 만일, 주변차량의 충돌예상시간(TCC)이 임계치 미만이면(S220), 차선 유지 제어 장치는 주변차량의 상대거리(LSV), 각도(θSV) 및 도로폭(LW)을 이용하여 │LSV x sin(θSV) │값과 1.5 x LW 값을 비교하고, 이때 │LSV x sin(θSV) │값이 1.5 x LW 값 이상이면(S250), 충돌위험 플래그(Flag)를 'false'로 정의하고(S260), 그렇지 않으면 충돌위험 플래그(Flag)를 'True'로 정의하도록 한다(S270).
'S220' 과정에서 주변차량의 충돌예상시간(TCC)이 임계치 이상인 경우, 차선 유지 제어 장치는 상대거리(LSV), 각도(θSV), 미리 정해진 영역의 전방임계거리(LFC) 및 후방임계거리(LRC)를 이용하여 LSV x cos(θSV) 값과 LFC 및 LRC 값을 비교하도록 한다. 여기서, 차선 유지 제어 장치는 LSV x cos(θSV) │값이 LFC 값을 초과하거나(S230), LSV x cos(θSV) │값이 -LRC 값 미만이면(S240), 충돌위험 플래그(Flag)를 'false'로 정의하도록 한다(S260).
반면, 차선 유지 제어 장치는 LSV x cos(θSV) │값이 LFC 값 이하이고(S230), LSV x cos(θSV) │값이 -LRC 값 이상이면(S240), 'S250' 이후 과정을 수행하여 충돌 위험 상태 여부를 판단하도록 한다.
도 7의 과정들을 통해 주변차량이 충돌 위험 차량인 것으로 확인되면, 차선 유지 제어 장치는 도 8의 동작을 통해 차선유지 제어 토크의 적용 비율을 결정하도록 한다.
도 8을 참조하면, 차선 유지 제어 장치는 앞서 [수학식 4]와 같이 횡방향 충돌 예측 지수(D)를 이용하여 계산된 충돌 함수(f(D))를 토크 제어값의 제한값(Tlimit)으로 설정한다(S310).
이때, 충돌 예측 지수 D가 0을 초과하는 경우(S320), 차선 유지 제어 장치는 토크 제어값의 음수 제한값(-Tlimit)과 운전자 토크(Td)를 비교하고, 이때 Td 값이 -Tlimit 값 보다 크면(S330), 최종 운전자 토크(Td.final)에 운전자 토크(Td)를 반영하도록 한다(S340). 반면, 'S330' 과정에서 Td 값이 -Tlimit 값 보다 크지 않으면, 차선 유지 제어 장치는 최종 운전자 토크(Td.final)에 토크 제어값의 음수 제한값(-Tlimit)을 반영하도록 한다(S345).
한편, 'S320' 과정에서 충돌 예측 지수 D가 0을 초과하지 않는 경우, 차선 유지 제어 장치는 토크 제어값의 제한값(Tlimit)과 운전자 토크(Td)를 비교하고, 이때 Td 값이 Tlimit 값 미만이면(S350), 최종 운전자 토크(Td.final)에 운전자 토크(Td)를 반영하도록 한다(S340). 반면, 'S350' 과정에서 Td 값이 Tlimit 값 미만이 아니면, 차선 유지 제어 장치는 최종 운전자 토크(Td.final)에 토크 제어값의 제한값(Tlimit)을 반영하도록 한다(S365).
따라서, 차선 유지 제어 장치는 'S340', 'S345', 'S360' 또는 'S365' 과정에서 결정된 최종 운전자 토크(Td.final) 값을 기준으로 차선유지 제어 토크의 적용 비율을 결정할 수 있다.
상기의 과정들은 프로세서에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM과 같은 저장 매체, 즉, 메모리 및/또는 스토리지에 상주할 수도 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서에 커플링되며, 그 프로세서는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 차량 20: 주변차량
110: 제어부 120: 센서부
121: 제1 센서 123: 제2 센서
125: 제3 센서 130: 토크 계산부
140: 저장부

Claims (14)

  1. 차량 및 주변차량의 상태 정보와 주행 중인 도로의 차선 정보를 검출하는 센서부;
    상기 주변차량에 대한 충돌 위험 상태를 판단하여 상기 주변차량이 충돌 위험 차량인 경우, 상기 센서부에 의해 검출된 주변차량의 상태 정보 및 차량의 운전자 토크에 근거하여 상기 차량의 차선유지 제어 토크에 대한 제어 토크 적용 비율을 결정하고, 결정된 제어 토크 적용 비율을 상기 차선유지 제어 토크에 적용하여 최종 제어 토크를 산출하는 토크 계산부; 및
    상기 토크 계산부에 의해 산출된 최종 제어 토크에 따라 차선 유지 제어를 수행하는 제어부를 포함하고,
    상기 토크 계산부는,
    토크 제어값의 제한값과 상기 운전자 토크의 차이와 충돌 예측 지수의 크기에 따라 상기 제어 토크 적용 비율을 결정하는 것을 특징으로 하는 차선 유지 제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 토크 계산부는,
    상기 차량과 주변차량 간 충돌예상시간이 미리 설정된 임계치 미만이면, 상기 차량과 주변차량 간 횡방향 거리값 및 도로의 차선폭을 비교하여 충돌 위험 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 차선 유지 제어 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 토크 계산부는,
    상기 차량과 주변차량 간 횡방향 거리값의 절대값이 일정배수의 차선폭 미만이면, 상기 주변차량을 충돌 위험 차량으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차선 유지 제어 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 토크 계산부는,
    상기 차량과 주변차량 간 충돌예상시간이 미리 설정된 임계치 이상이면, 상기 차량과 주변차량 간 종방향 거리값과, 상기 차량의 중심 위치를 기준으로 미리 정의된 전방임계거리값 및 후방임계거리값을 비교하여 충돌 위험 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 차선 유지 제어 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 토크 계산부는,
    상기 차량과 주변차량 간 종방향 거리값이 상기 전방임계거리값 이하이고 상기 후방임계거리값의 음수값 이상이면, 상기 차량과 주변차량 간 횡방향 거리값 및 도로의 차선폭을 비교하여 충돌 위험 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 차선 유지 제어 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 토크 계산부는,
    상기 차량과 주변차량 간 횡방향 거리값의 절대값이 일정배수의 차선폭 미만이면, 상기 주변차량을 충돌 위험 차량으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차선 유지 제어 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 토크 계산부는,
    상기 주변차량의 주행궤적에 상기 차량의 속도 및 충돌예상시간을 적용하여 횡방향 충돌 예측 지수를 계산하고, 계산된 횡방향 충돌 예측 지수를 이용하여 상기 차량의 운전자 토크에 대한 제한값을 설정하는 것을 특징으로 하는 차선 유지 제어 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 토크 계산부는,
    상기 차량에 대한 운전자 토크 및 상기 설정된 제한값을 비교하여 상기 운전자 토크가 상기 설정된 제한값 이하이면, 상기 설정된 제한값을 적용하여 상기 제어 토크 적용 비율을 결정하는 것을 특징으로 하는 차선 유지 제어 장치.
  9. 센서에 의해 차량 및 주변차량의 상태 정보와 주행 중인 도로의 차선 정보를 검출하는 단계;
    상기 주변차량에 대한 충돌 위험 상태를 판단하는 단계;
    상기 주변차량이 충돌 위험 차량인 경우, 상기 센서에 의해 검출된 주변차량의 상태 정보 및 차량의 운전자 토크에 근거하여 상기 차량의 차선유지 제어 토크에 대한 제어 토크 적용 비율을 결정하는 단계;
    결정된 제어 토크 적용 비율을 상기 차선유지 제어 토크에 적용하여 최종 제어 토크를 산출하는 단계; 및
    상기 최종 제어 토크에 따라 차선 유지 제어를 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 차량의 차선유지 제어 토크에 대한 제어 토크 적용 비율을 결정하는 단계는,
    토크 제어값의 제한값과 상기 운전자 토크의 차이와 충돌 예측 지수의 크기에 따라 상기 제어 토크 적용 비율을 결정하는 것을 특징으로 하는 차선 유지 제어 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 주변차량에 대한 충돌 위험 상태를 판단하는 단계는,
    상기 차량과 주변차량 간 충돌예상시간이 미리 설정된 임계치 미만인 경우, 상기 차량과 주변차량 간 횡방향 거리값 및 도로의 차선폭을 비교하는 단계를 포함하고,
    상기 차량과 주변차량 간 횡방향 거리값의 절대값이 일정배수의 차선폭 미만이면 상기 주변차량을 충돌 위험 차량으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차선 유지 제어 방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 주변차량에 대한 충돌 위험 상태를 판단하는 단계는,
    상기 차량과 주변차량 간 충돌예상시간이 미리 설정된 임계치 이상인 경우, 상기 차량과 주변차량 간 종방향 거리값과, 상기 차량의 중심 위치를 기준으로 미리 정의된 전방임계거리값 및 후방임계거리값을 비교하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차선 유지 제어 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 주변차량에 대한 충돌 위험 상태를 판단하는 단계는,
    상기 차량과 주변차량 간 종방향 거리값이 상기 전방임계거리값 이하이고 상기 후방임계거리값의 음수값 이상이면, 상기 차량과 주변차량 간 횡방향 거리값 및 도로의 차선폭을 비교하는 단계를 더 포함하고,
    상기 차량과 주변차량 간 횡방향 거리값의 절대값이 일정배수의 차선폭 미만이면 상기 주변차량을 충돌 위험 차량으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차선 유지 제어 방법.
  13. 청구항 9에 있어서,
    상기 제어 토크 적용 비율을 결정하는 단계는,
    상기 주변차량의 주행궤적에 상기 차량의 속도 및 충돌예상시간을 적용하여 횡방향 충돌 예측 지수를 계산하는 단계; 및
    계산된 횡방향 충돌 예측 지수를 이용하여 상기 차량의 운전자 토크에 대한 제한값을 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차선 유지 제어 방법,
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 제어 토크 적용 비율을 결정하는 단계는,
    상기 차량에 대한 운전자 토크 및 상기 설정된 제한값을 비교하는 단계를 포함하고,
    상기 운전자 토크가 상기 설정된 제한값 이하이면, 상기 설정된 제한값을 적용하여 상기 제어 토크 적용 비율을 결정하는 것을 특징으로 하는 차선 유지 제어 방법.
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