KR102307076B1 - Vehicle Sideslip Angle Estimation Method and Apparatus Using an Integrated Deep Ensemble-Kalman Filter - Google Patents
Vehicle Sideslip Angle Estimation Method and Apparatus Using an Integrated Deep Ensemble-Kalman Filter Download PDFInfo
- Publication number
- KR102307076B1 KR102307076B1 KR1020190027933A KR20190027933A KR102307076B1 KR 102307076 B1 KR102307076 B1 KR 102307076B1 KR 1020190027933 A KR1020190027933 A KR 1020190027933A KR 20190027933 A KR20190027933 A KR 20190027933A KR 102307076 B1 KR102307076 B1 KR 102307076B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- value
- model
- slip angle
- side slip
- estimating
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
- G06N3/00—Computing arrangements based on biological models
- G06N3/02—Neural networks
- G06N3/08—Learning methods
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
- B60W40/02—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to ambient conditions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
- B60W40/10—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to vehicle motion
- B60W40/103—Side slip angle of vehicle body
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
- B60W50/0097—Predicting future conditions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
- B60W2050/0001—Details of the control system
- B60W2050/0043—Signal treatments, identification of variables or parameters, parameter estimation or state estimation
- B60W2050/0052—Filtering, filters
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
- B60Y2400/00—Special features of vehicle units
- B60Y2400/30—Sensors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Computational Linguistics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
- Navigation (AREA)
Abstract
딥 앙상블과 칼만필터를 통합한 방식의 차량 사이드슬립 앵글 추정 방법 및 장치가 제시된다. 일 실시예에 따른 차량 사이드슬립 앵글 추정 장치는, 차량에서 센서 정보를 획득하는 센서 정보 획득부; 상기 센서 정보 획득부에서 획득된 상기 센서 정보를 입력 받아 예측 값을 추정하는 딥 앙상블 기반 인공신경망; 및 상기 딥 앙상블 기반 인공 신경망에서 추정된 상기 예측 값을 가상의 센서로부터 획득한 센서 정보로 간주하고, 상기 예측 값을 입력 받아 사이드슬립 앵글(sideslip angle) 값을 추정하는 모델 기반 관측기를 포함하여 이루어질 수 있다. A method and apparatus for estimating a vehicle side slip angle in an integrated deep ensemble and Kalman filter are presented. An apparatus for estimating a side slip angle of a vehicle according to an embodiment includes: a sensor information acquisition unit configured to acquire sensor information from a vehicle; a deep ensemble-based artificial neural network for estimating a predicted value by receiving the sensor information obtained from the sensor information acquisition unit; and a model-based observer that considers the predicted value estimated in the deep ensemble-based artificial neural network as sensor information obtained from a virtual sensor, receives the predicted value and estimates a sideslip angle value. can
Description
아래의 실시예들은 차량 사이드슬립 앵글 추정 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 딥 앙상블과 칼만필터를 통합한 방식의 차량 사이드슬립 앵글 추정 방법 및 장치에 관한 것이다. The following embodiments relate to a vehicle side slip angle estimation technique, and more particularly, to a vehicle side slip angle estimation method and apparatus in which a deep ensemble and a Kalman filter are integrated.
자동차 산업이 발전함에 따라 차량 기술이 발전하면서 다양한 능동 안전 시스템(Active Safety System)이 개발되고 있다. 이 때 차량의 안정성을 지키기 위해 사이드슬립 앵글(sideslip angle)을 아는 것이 매우 중요하다.With the development of the automobile industry, various active safety systems are being developed as vehicle technology develops. At this time, it is very important to know the sideslip angle to keep the vehicle's stability.
기존 기술로는 주로 차량모델 기반의 칼만필터(Kalman Filter)를 사용하여 사이드슬립 앵글을 추정하는 방식이 많이 존재한다. 이 때 시스템의 비선형성을 고려하기 위하여 확장형 칼만필터(Extended Kalman Filter, EKF)와 분산점 칼만필터(Unscented Kalman Filter, UKF) 방식을 많이 사용한다. As existing technologies, there are many methods of estimating the side slip angle using a Kalman filter based mainly on a vehicle model. In this case, extended Kalman Filter (EKF) and Unscented Kalman Filter (UKF) methods are often used to consider the nonlinearity of the system.
최근 들어 인공신경망을 이용한 연구들도 다수 존재한다. 다양한 네트워크를 통해 이 문제를 해결하려는 접근법들이 있으며, 각각 어느 정도 성공적으로 사이드슬립 앵글을 추정하는 결과를 보여준다. Recently, there have been many studies using artificial neural networks. There are various approaches to solving this problem through various networks, each showing the result of estimating the side slip angle with some degree of success.
도 1a은 기존의 모델 기반 관측기에 사용된 차량모델을 나타내는 도면이다. 1A is a diagram illustrating a vehicle model used in an existing model-based observer.
도 1a에 도시된 바와 같이, 종래 기술 중 모델 기반 관측기의 경우 사용한 모델의 불확실도에 민감하다는 문제점이 존재한다. 우선 시스템의 비선형성을 고려하기 위하여 선형 칼만필터가 아닌 비선형 칼만필터를 이용하여 성능을 향상시키지만 타이어 코너링 스티프니스(cornering stiffness) 등과 같은 모델관련 값들이 불확실해지면 예측 성능이 떨어지게 된다.As shown in FIG. 1A , in the case of a model-based observer in the prior art, there is a problem in that it is sensitive to the uncertainty of the model used. First, in order to consider the nonlinearity of the system, the performance is improved by using a nonlinear Kalman filter rather than a linear Kalman filter, but when model-related values such as tire cornering stiffness become uncertain, the prediction performance deteriorates.
도 1b는 기존의 인공신경망 기반 네트워크 모델을 나타내는 도면이다. 1B is a diagram illustrating an existing artificial neural network-based network model.
도 1b에 도시된 바와 같이, 인공신경망을 이용한 기술들이 다수 존재하는데, 이와 같은 기계학습 기반의 방식은 문제를 일반화하기 힘들다는 문제점이 존재한다. 예를 들어 인공신경망을 학습시키기 위해 사용하는 트레이닝 데이터셋과 학습된 모델을 검증하기 위한 테스트 데이터셋이 비슷하지 않으면 좋은 추정 결과를 내기 어려운 문제가 있다.As shown in FIG. 1B , there are a number of techniques using artificial neural networks, but such a machine learning-based method has a problem in that it is difficult to generalize the problem. For example, if the training dataset used to train the artificial neural network and the test dataset used to validate the trained model are not similar, there is a problem in that it is difficult to obtain good estimation results.
한국등록특허 10-1208369호는 이러한 차량 경로 예측 및 그 방법에 관한 것으로, 차량 주행 중 차량의 속도, 조향각, 사이드슬립 앵글을 검출하고, 검출된 사이드슬립 앵글과 미리 설정된 기준 앵글을 비교하여 차량의 경로를 예측하는 장치에 관한 기술을 기재하고 있다.Korea Patent Registration No. 10-1208369 relates to such a vehicle path prediction and a method thereof, by detecting the speed, steering angle, and side slip angle of a vehicle while the vehicle is driving, and comparing the detected side slip angle with a preset reference angle of the vehicle. Describes a technique for a device for predicting a path.
실시예들은 딥 앙상블과 칼만필터를 통합한 방식의 차량 사이드슬립 앵글 추정 방법 및 장치에 관하여 기술하며, 딥 앙상블 기반 인공신경망을 이용하여 예측 값을 추정하는 것뿐만 아니라 예측 값의 불확실도 값도 함께 추정함으로써, 예측 값이 얼마나 믿을 수 있는지 그 정도를 확인할 수 있는 딥 앙상블과 칼만필터를 통합한 방식의 차량 사이드슬립 앵글 추정 방법 및 장치를 제공하는데 있다.The embodiments describe a method and apparatus for estimating a vehicle side slip angle using a deep ensemble and a Kalman filter integrated, and not only estimating a predicted value using a deep ensemble-based artificial neural network, but also estimating an uncertainty value of the predicted value It is to provide a vehicle side slip angle estimation method and apparatus that integrates a deep ensemble and a Kalman filter that can check how reliable the predicted value is.
또한, 실시예들은 딥 앙상블 기반 인공신경망의 결과로 나온 예측 값 및 불확실도 값을 가상의 새로운 센서로부터 얻은 값으로 간주하고 모델 기반 관측기에 입력함으로써, 매 순간 예측 값의 불확실도의 정도에 따라 그 값을 얼마나 신뢰하고 사용할지를 모델 기반 관측기에서 자동적으로 결정할 수 있는 딥 앙상블과 칼만필터를 통합한 방식의 차량 사이드슬립 앵글 추정 방법 및 장치를 제공하는데 있다. In addition, in the embodiments, the predicted value and uncertainty value resulting from the deep ensemble-based artificial neural network are regarded as values obtained from a new virtual sensor and input to the model-based observer, so that the value is calculated according to the degree of uncertainty of the prediction value at every instant. It is to provide a vehicle side slip angle estimation method and apparatus that integrates deep ensemble and Kalman filter that can automatically determine how reliable and how much to use in a model-based observer.
일 실시예에 따른 차량 사이드슬립 앵글 추정 장치는, 차량에서 센서 정보를 획득하는 센서 정보 획득부; 상기 센서 정보 획득부에서 획득된 상기 센서 정보를 입력 받아 예측 값을 추정하는 딥 앙상블 기반 인공신경망; 및 상기 딥 앙상블 기반 인공 신경망에서 추정된 상기 예측 값을 가상의 센서로부터 획득한 센서 정보로 간주하고, 상기 예측 값을 입력 받아 사이드슬립 앵글(sideslip angle) 값을 추정하는 모델 기반 관측기를 포함하여 이루어질 수 있다. An apparatus for estimating a side slip angle of a vehicle according to an embodiment includes: a sensor information acquisition unit configured to acquire sensor information from a vehicle; a deep ensemble-based artificial neural network for estimating a predicted value by receiving the sensor information obtained from the sensor information acquisition unit; and a model-based observer that considers the predicted value estimated in the deep ensemble-based artificial neural network as sensor information obtained from a virtual sensor, receives the predicted value and estimates a sideslip angle value. can
다른 실시예에 따르면, 획득된 상기 센서 정보를 통해 딥 앙상블 기반 인공신경망의 학습을 진행하는 인공신경망 학습부를 더 포함할 수 있다. According to another embodiment, the apparatus may further include an artificial neural network learning unit configured to learn a deep ensemble-based artificial neural network through the acquired sensor information.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 딥 앙상블 기반 인공신경망은, 상기 센서 정보를 학습된 딥 앙상블 기반 인공신경망에 입력하여 상기 예측 값을 추정하고, 상기 예측 값의 불확실도 값을 추정하고, 상기 모델 기반 관측기는, 상기 예측 값 및 상기 불확실도 값을 가상의 센서로부터 획득한 센서 정보로 간주하고, 상기 예측 값 및 상기 불확실도 값과 상기 센서 정보 획득부에서 획득된 상기 센서 정보를 모델 기반 관측기에 입력하여 사이드슬립 앵글 값을 추정할 수 있다. According to another embodiment, the deep ensemble-based neural network estimates the predicted value by inputting the sensor information into the learned deep ensemble-based neural network, estimates the uncertainty value of the predicted value, and the model-based observer considers the predicted value and the uncertainty value as sensor information acquired from a virtual sensor, and inputs the predicted value, the uncertainty value, and the sensor information acquired from the sensor information acquisition unit to a model-based observer to side-slip Angle values can be estimated.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 모델 기반 관측기는, 상기 예측 값의 상기 불확실도 값에 따라 상기 예측 값을 얼마나 신뢰하고 사용할지를 자동적으로 결정할 수 있다. According to another embodiment, the model-based observer may automatically determine how to trust and use the prediction value according to the uncertainty value of the prediction value.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 모델 기반 관측기는, 차량 모델 기반의 칼만필터(Kalman Filter) 방식의 상기 모델 기반 관측기를 사용하여 상기 사이드슬립 앵글을 추정할 수 있다. According to another embodiment, the model-based observer may estimate the side slip angle using the model-based observer using a vehicle model-based Kalman filter method.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 모델 기반 관측기는, 확장형 칼만필터(Extended Kalman Filter, EKF) 또는 분산점 칼만필터(Unscented Kalman Filter, UKF) 방식의 모델 기반 관측기일 수 있다. According to another embodiment, the model-based observer may be a model-based observer of an Extended Kalman Filter (EKF) or an Unscented Kalman Filter (UKF) type.
또 다른 실시예에 따르면, 최종적으로 추정된 상기 사이드슬립 앵글 값을 차량 능동 안전 시스템에서 이용하는 능동 안전 시스템을 더 포함할 수 있다. According to another embodiment, the active safety system may further include an active safety system using the finally estimated side slip angle value in a vehicle active safety system.
일 실시예에 따른 차량 사이드슬립 앵글 추정 방법은, 차량에서 센서 정보를 획득하는 단계; 획득된 상기 센서 정보를 학습된 딥 앙상블 기반 인공신경망에 입력하여 예측 값을 추정하는 단계; 및 상기 예측 값을 가상의 센서로부터 획득한 센서 정보로 간주하고, 상기 예측 값을 모델 기반 관측기에 입력하여 사이드슬립 앵글(sideslip angle) 값을 추정하는 단계를 포함할 수 있다. A vehicle side slip angle estimation method according to an embodiment includes: acquiring sensor information from a vehicle; estimating a predicted value by inputting the acquired sensor information into a trained deep ensemble-based artificial neural network; and considering the predicted value as sensor information obtained from a virtual sensor, and estimating a sideslip angle value by inputting the predicted value into a model-based observer.
다른 실시예에 따르면, 획득된 상기 센서 정보를 통해 딥 앙상블 기반 인공신경망의 학습을 진행하는 단계를 더 포함할 수 있다. According to another embodiment, the method may further include learning the deep ensemble-based artificial neural network through the acquired sensor information.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 센서 정보를 학습된 딥 앙상블 기반 인공신경망에 입력하여 예측 값을 추정하는 단계는, 상기 센서 정보를 학습된 딥 앙상블 기반 인공신경망에 입력하여 상기 예측 값을 추정하고, 상기 예측 값의 불확실도 값을 추정하는 단계이고, 상기 예측 값을 모델 기반 관측기에 입력하여 사이드슬립 앵글 값을 추정하는 단계는, 상기 예측 값 및 상기 불확실도 값을 가상의 센서로부터 획득한 센서 정보로 간주하고, 상기 예측 값 및 상기 불확실도 값을 모델 기반 관측기에 입력하여 사이드슬립 앵글 값을 추정하는 단계일 수 있다. According to another embodiment, the step of estimating the predicted value by inputting the sensor information into the learned deep ensemble-based artificial neural network includes inputting the sensor information into the learned deep ensemble-based artificial neural network to estimate the predicted value, In the step of estimating the uncertainty value of the predicted value, and the step of estimating the side slip angle value by inputting the predicted value into a model-based observer, the predicted value and the uncertainty value are regarded as sensor information obtained from a virtual sensor and estimating a side slip angle value by inputting the prediction value and the uncertainty value into a model-based observer.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 예측 값을 모델 기반 관측기에 입력하여 사이드슬립 앵글 값을 추정하는 단계는, 상기 차량에서 획득된 상기 센서 정보와 상기 딥 앙상블 기반 인공신경망에서 출력된 상기 예측 값 및 상기 불확실도 값을 상기 모델 기반 관측기에서 입력 받아 상기 사이드슬립 앵글 값을 추정할 수 있다. According to another embodiment, the step of estimating the side slip angle value by inputting the predicted value to a model-based observer includes the sensor information obtained from the vehicle, the predicted value output from the deep ensemble-based artificial neural network, and the The value of the side slip angle may be estimated by receiving the uncertainty value from the model-based observer.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 예측 값을 모델 기반 관측기에 입력하여 사이드슬립 앵글 값을 추정하는 단계는, 상기 모델 기반 관측기는 상기 예측 값의 상기 불확실도 값에 따라 상기 예측 값을 얼마나 신뢰하고 사용할지를 자동적으로 결정할 수 있다. According to another embodiment, the step of estimating the side slip angle value by inputting the predicted value into a model-based observer may include determining, by the model-based observer, how much to trust and use the predicted value according to the uncertainty value of the predicted value. can be determined automatically.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 예측 값을 모델 기반 관측기에 입력하여 사이드슬립 앵글 값을 추정하는 단계는, 차량 모델 기반의 칼만필터(Kalman Filter) 방식의 상기 모델 기반 관측기를 사용하여 상기 사이드슬립 앵글을 추정할 수 있다. According to another embodiment, the step of estimating the side slip angle value by inputting the predicted value to a model-based observer may include: using the model-based observer of a vehicle model-based Kalman filter method can be estimated.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 예측 값을 모델 기반 관측기에 입력하여 사이드슬립 앵글 값을 추정하는 단계는, 상기 모델 기반 관측기는 확장형 칼만필터(Extended Kalman Filter, EKF) 또는 분산점 칼만필터(Unscented Kalman Filter, UKF) 방식의 모델 기반 관측기일 수 있다. According to another embodiment, the step of estimating the side slip angle value by inputting the predicted value to a model-based observer may include, in the model-based observer, an Extended Kalman Filter (EKF) or an Unscented Kalman Filter (Unscented Kalman Filter). Filter, UKF) method may be a model-based observer.
또 다른 실시예에 따르면, 최종적으로 추정된 상기 사이드슬립 앵글 값을 차량 능동 안전 시스템에서 이용하는 단계를 더 포함할 수 있다. According to another embodiment, the method may further include using the finally estimated side slip angle value in a vehicle active safety system.
실시예들에 따르면 딥 앙상블 기반 인공신경망을 이용하여 예측 값을 추정하는 것뿐만 아니라 예측 값의 불확실도 값도 함께 추정함으로써, 예측 값이 얼마나 믿을 수 있는지 그 정도를 확인할 수 있는 딥 앙상블과 칼만필터를 통합한 방식의 차량 사이드슬립 앵글 추정 방법 및 장치를 제공할 수 있다.According to embodiments, a deep ensemble and a Kalman filter that can check how reliable a predicted value is by not only estimating the predicted value using the deep ensemble-based artificial neural network but also estimating the uncertainty value of the predicted value It is possible to provide a method and apparatus for estimating a vehicle side slip angle in an integrated manner.
또한, 실시예들에 따르면 딥 앙상블 기반 인공신경망의 결과로 나온 예측 값 및 불확실도 값을 가상의 새로운 센서로부터 얻은 값으로 간주하고 모델 기반 관측기에 입력함으로써, 매 순간 예측 값의 불확실도의 정도에 따라 그 값을 얼마나 신뢰하고 사용할지를 모델 기반 관측기에서 자동적으로 결정할 수 있는 딥 앙상블과 칼만필터를 통합한 방식의 차량 사이드슬립 앵글 추정 방법 및 장치를 제공할 수 있다. In addition, according to embodiments, the prediction value and uncertainty value resulting from the deep ensemble-based artificial neural network are regarded as values obtained from a new virtual sensor and input to the model-based observer, It is possible to provide a vehicle side slip angle estimation method and apparatus that integrates a deep ensemble and Kalman filter that can automatically determine how much to trust and use a value in a model-based observer.
도 1a은 기존의 모델 기반 관측기에 사용된 차량모델을 나타내는 도면이다.
도 1b는 기존의 인공신경망 기반 네트워크 모델을 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 차량 사이드슬립 앵글 추정 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 차량 사이드슬립 앵글 추정 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 딥 앙상블 기반 인공신경망의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 딥 앙상블 기반 인공신경망을 이용한 차량 사이드슬립 앵글 추정 결과를 나타내는 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 딥 앙상블 기반 인공신경망 및 모델 기반 관측기를 이용한 차량 사이드슬립 앵글 추정 결과를 나타내는 도면이다. 1A is a diagram illustrating a vehicle model used in an existing model-based observer.
1B is a diagram illustrating an existing artificial neural network-based network model.
2 is a flowchart illustrating a vehicle side slip angle estimation method according to an exemplary embodiment.
3 is a diagram schematically illustrating an apparatus for estimating a vehicle side slip angle according to an exemplary embodiment.
4 is a diagram for explaining the structure of a deep ensemble-based artificial neural network according to an embodiment.
5 is a diagram illustrating a vehicle side slip angle estimation result using a deep ensemble-based artificial neural network according to an embodiment.
6 is a diagram illustrating a vehicle side slip angle estimation result using a deep ensemble-based artificial neural network and a model-based observer according to an embodiment.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 설명한다. 그러나, 기술되는 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시예들에 의하여 한정되는 것은 아니다. 또한, 여러 실시예들은 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.Hereinafter, embodiments will be described with reference to the accompanying drawings. However, the described embodiments may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited by the embodiments described below. In addition, various embodiments are provided in order to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art. The shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for clearer description.
아래의 실시예들은 능동 안전 시스템에 중요한 상태변수의 추정 기술에 관한 것으로, 딥 앙상블과 칼만필터를 통합한 방식의 차량 사이드슬립 앵글 추정 방법 및 장치에 관한 기술을 제공한다. 기존의 모델 기반 칼만필터를 이용한 예측과 단순한 인공신경망 기반의 추정방식의 단점을 보완하고 각각의 장점을 이용하기 위해 딥 앙상블 방식을 도입하여 통합된 방식으로 추정하는 시스템을 제안한다.The following embodiments relate to techniques for estimating state variables that are important for an active safety system, and provide techniques for estimating a vehicle side slip angle using a deep ensemble and a Kalman filter integrated method and apparatus. We propose a system for estimating in an integrated way by introducing a deep ensemble method to compensate for the shortcomings of the existing model-based Kalman filter-based prediction and simple artificial neural network-based estimation methods, and to take advantage of each advantage.
본 실시예들은 다양한 차량 능동 안전 시스템에 이용될 수 있다. 차량의 안전한 주행을 위해 횡 방향 안정성을 지키는 것이 필수적인데, 이 때 사이드슬립 앵글이 중요한 판단 지표가 된다. 따라서 이 값을 잘 추정하는 것이 매우 중요하다.The present embodiments may be used in various vehicle active safety systems. It is essential to maintain lateral stability for the safe driving of a vehicle, and the side slip angle becomes an important criterion in this case. Therefore, it is very important to estimate this value well.
도 2는 일 실시예에 따른 차량 사이드슬립 앵글 추정 방법을 나타내는 흐름도이다. 2 is a flowchart illustrating a vehicle side slip angle estimation method according to an exemplary embodiment.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 차량 사이드슬립 앵글 추정 방법은, 차량에서 센서 정보를 획득하는 단계(210), 획득된 센서 정보를 학습된 딥 앙상블 기반 인공신경망에 입력하여 예측 값을 추정하는 단계(230), 및 예측 값을 가상의 센서로부터 획득한 센서 정보로 간주하고, 예측 값을 모델 기반 관측기에 입력하여 사이드슬립 앵글(sideslip angle) 값을 추정하는 단계(240)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2 , in the method for estimating a vehicle side slip angle according to an embodiment, the step of acquiring sensor information from a
또한, 획득된 센서 정보를 통해 딥 앙상블 기반 인공신경망의 학습을 진행하는 단계(220)를 더 포함할 수 있다. In addition, the method may further include the
그리고, 최종적으로 추정된 사이드슬립 앵글 값을 차량 능동 안전 시스템에서 이용하는 단계를 더 포함할 수도 있다. The method may further include using the finally estimated side slip angle value in the vehicle active safety system.
실시예들은 최근 화두가 되고 있는 인공신경망 기법과 기존의 모델 기반 관측기의 방식을 혼합하여 각각의 장점을 모두 이용할 수 있다. 우선, 인공신경망을 통한 학습을 진행 시 딥 앙상블 방식을 이용하여 예측 값만을 얻는 것이 아니라, 그 값의 불확실도 값도 함께 얻을 수 있다. 이 방식은 인공신경망을 사용하여 오직 예측 값만을 추정했던 종래기술과는 차별적인 방법이며 예측된 값을 얼마나 믿을 수 있는지 그 정도를 알 수 있다. Embodiments can utilize all advantages of each by mixing the artificial neural network technique, which has recently become a hot topic, and the existing model-based observer method. First, when learning through an artificial neural network is performed, not only the predicted value is obtained using the deep ensemble method, but also the uncertainty value of the value can be obtained. This method is different from the prior art in which only predicted values are estimated using artificial neural networks, and it is possible to know how reliable the predicted values are.
또한, 딥 앙상블 기반 인공신경망의 결과로 나온 예측 값 및 불확실도 값을 가상의 새로운 센서로부터 얻은 값으로 생각할 수 있다. 이 값을 기존의 모델 기반 관측기에 활용하는 새로운 접근방식을 제안할 수 있다. 이 때, 인공신경망으로부터 나온 예측 값의 불확실도를 모델 기반 관측기(비선형 칼만필터)의 측정 공분산 행렬(measurement covariance matrix)에 이용할 수 있다. 이러한 방식을 통해 매 순간 예측 값의 불확실도의 정도에 따라 그 값을 얼마나 신뢰하고 사용할지를 모델 기반 관측기에서 자동적으로 결정할 수 있다.In addition, the predicted value and uncertainty value resulting from the deep ensemble-based artificial neural network can be considered as values obtained from a new virtual sensor. A new approach can be proposed that utilizes this value in the existing model-based observer. In this case, the uncertainty of the predicted value from the artificial neural network can be used for the measurement covariance matrix of the model-based observer (nonlinear Kalman filter). In this way, the model-based observer can automatically determine how much to trust and use the predicted value at every instant according to the degree of uncertainty.
아래에서 일 실시예에 따른 차량 사이드슬립 앵글 추정 방법을 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, a method for estimating a vehicle side slip angle according to an exemplary embodiment will be described in more detail.
일 실시예에 따른 차량 사이드슬립 앵글 추정 방법은 일 실시예에 따른 차량 사이드슬립 앵글 추정 장치를 예를 들어 보다 구체적으로 설명할 수 있다. The vehicle side slip angle estimation method according to the embodiment may be described in more detail by taking the vehicle side slip angle estimation apparatus according to the embodiment.
도 3은 일 실시예에 따른 차량 사이드슬립 앵글 추정 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 3 is a diagram schematically illustrating an apparatus for estimating a vehicle side slip angle according to an exemplary embodiment.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 차량 사이드슬립 앵글 추정 장치(300)는 센서 정보 획득부(310), 딥 앙상블 기반 인공신경망(320) 및 모델 기반 관측기(330)를 포함하여 이루어질 수 있고, 실시예에 따라 인공신경망 학습부 및 능동 안전 시스템을 더 포함하여 이루어질 수 있다. 이러한 일 실시예에 따른 차량 사이드슬립 앵글 추정 장치(300)는 딥 앙상블과 칼만필터를 통합한 방식으로 이루어지며, 센서 데이터가 학습된 딥 앙상블 기반 인공신경망(320)을 통과하면 예측 값 및 불확실도 값을 함께 출력할 수 있다. 출력된 예측 값 및 불확실도 값을 가상의 센서로부터 얻은 정보로 간주하여 모델 기반 관측기(330)에서 사용할 수 있다. 이를 통해 각 순간마다 모델 기반 관측기(330)는 인공신경망에서 전달하는 불확실도 값을 고려하여 최종적으로 사이드슬립 앵글 값을 추정할 수 있다.3, the vehicle side slip
단계(210)에서, 센서 정보 획득부(310)는 차량에서 센서 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 센서 정보 획득부(310)는 차량에 구성된 속도, yawrate, 종 방향 가속도, 횡 방향 가속도 등의 센서로부터 속도, yawrate, 종 방향 가속도, 횡 방향 가속도 값 등을 획득할 수 있다. In
딥 앙상블 기반 인공신경망(320)은 딥러닝 모델로, 센서 정보 획득부(310)에서 획득된 센서 정보를 입력 받아 예측 값을 추정할 수 있다. 특히, 딥 앙상블 기반 인공신경망(320)은 센서 정보를 학습된 딥 앙상블 기반 인공신경망(320)에 입력하여 예측 값을 추정하는 동시에, 예측 값의 불확실도 값을 추정할 수 있다. 이와 같이 예측 값의 불확실도 값을 함께 추정함으로써 추정된 예측 값을 얼마나 믿을 수 있는지 그 정도를 알 수 있다. The deep ensemble-based artificial
이러한 딥 앙상블 기반 인공신경망(320)은 인공신경망을 통한 학습을 진행할 때 딥 앙상블 방식을 이용하여 예측 값 및 불확실도 값을 추정할 수 있다. The deep ensemble-based artificial
한편, 실시예에 따라 획득된 센서 정보를 통해 딥 앙상블 기반 인공신경망(320)의 학습을 진행하는 인공신경망 학습부를 더 포함할 수 있다. 인공신경망 학습부는 딥 앙상블 기반 인공신경망(320)에 포함될 수도 있다. On the other hand, according to an embodiment, the deep ensemble-based artificial
모델 기반 관측기(330)는 딥 앙상블 기반 인공 신경망에서 추정된 예측 값을 가상의 센서로부터 획득한 센서 정보로 간주하고, 예측 값을 입력 받아 사이드슬립 앵글(sideslip angle) 값을 추정할 수 있다. 특히, 모델 기반 관측기(330)는 예측 값뿐만 아니라 불확실도 값을 가상의 센서로부터 획득한 센서 정보로 간주하고, 예측 값 및 불확실도 값과 센서 정보 획득부(310)에서 획득된 센서 정보를 모델 기반 관측기(330)에 입력하여 사이드슬립 앵글 값을 추정할 수 있다. 이러한 모델 기반 관측기(330)는 예측 값의 불확실도 값에 따라 예측 값을 얼마나 신뢰하고 사용할지를 자동적으로 결정할 수 있다. The model-based
모델 기반 관측기(330)는 차량 모델 기반의 칼만필터(Kalman Filter) 방식의 모델 기반 관측기(330)를 사용하여 사이드슬립 앵글을 추정할 수 있다. 특히, 모델 기반 관측기(330)는 확장형 칼만필터(Extended Kalman Filter, EKF) 또는 분산점 칼만필터(Unscented Kalman Filter, UKF) 방식의 모델 기반 관측기(330)일 수 있다. The model-based
아래에서는 모델 기반 관측기(EKF, UKF)(330)를 하나의 예를 들어 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, the model-based observer (EKF, UKF) 330 will be described in more detail with one example.
기존에 사이드슬립 앵글을 추정할 때 많이 이용하는 모델 기반 관측기(EKF, UKF)(330)를 이용하는 방식과 딥 앙상블 기반 인공신경망(320)으로부터 얻는 정보를 통합하여 새로운 사이드슬립 앵글 추정 알고리즘을 제안할 수 있다. 딥 앙상블 기반 인공신경망(320)으로부터 얻는 예측 값과 불확실도 값을 과 로 나타낼 수 있다. 그리고 이 값들을 새로운 가상의 센서로부터 얻은 측정(measurement)으로 간주하여 칼만필터에 이용할 수 있다. A new side-slip angle estimation algorithm can be proposed by integrating the method using the model-based observer (EKF, UKF) 330, which is commonly used in estimating the side slip angle, and the information obtained from the deep ensemble-based artificial
여기서, 칼만필터의 측정(measurement)으로는 현재 상용 차량으로부터 쉽게 얻을 수 있는 센서 정보인 속도, yawrate, 종 방향 가속도, 횡 방향 가속도 값에 새로운 측정(measurement)인 예측 값 이 추가되어 측정 벡터(measurement vector) 를 로 표현할 수 있다. Here, as the measurement of the Kalman filter, the predicted value, which is a new measurement, is the sensor information that can be easily obtained from the current commercial vehicle: speed, yawrate, longitudinal acceleration, and lateral acceleration. is added to the measurement vector cast can be expressed as
또한, 예측 값은 공분산 행렬(measurement noise covariance matrix) 는 로 표현되어, 가상의 센서로부터 얻은 불확실도 값 에 따라 적응적으로(adaptive) 변하는 행렬(matrix)이 될 수 있다. In addition, the predicted value is a covariance matrix (measurement noise covariance matrix) Is expressed as , the uncertainty value obtained from the virtual sensor It may be a matrix that changes adaptively according to
따라서, 불확실도 값 이 작을 때는 딥러닝 모델로부터 구한 예측 값 를 많이 신뢰하고, 불확실도 값 이 커질 때는 예측 값 을 덜 신뢰하고 다른 센서 측정(measurement)을 더 믿는 방식으로 최종 사이드슬립 앵글 값을 추정할 수 있다.Therefore, the uncertainty value When this is small, the predicted value obtained from the deep learning model trust a lot, and the uncertainty value When this increases, the predicted value We can estimate the final sideslip angle value in a way that is less reliable and more reliable in other sensor measurements.
최종적으로 추정된 사이드슬립 앵글 값을 차량 능동 안전 시스템에서 이용하는 능동 안전 시스템을 더 포함할 수 있다. An active safety system that uses the finally estimated side slip angle value in the vehicle active safety system may be further included.
실시예들에 따르면 딥 앙상블 기반 인공신경망(320)과 모델 기반 관측기(330)를 이용하여 기존 방식들의 장점을 혼합시켜 이용하는 사이드슬립 앵글 추정 방법 및 장치를 설계할 수 있다. 이를 통해 횡 방향 안전성과 관련된 중요한 상태변수를 추정하여 능동안전 시스템에 유용하게 사용될 수 있다. According to embodiments, it is possible to design a side slip angle estimation method and apparatus using the deep ensemble-based artificial
도 4는 일 실시예에 따른 딥 앙상블 기반 인공신경망의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 4 is a diagram for explaining the structure of a deep ensemble-based artificial neural network according to an embodiment.
도 4를 참조하면, 도 3에서 설명한 일 실시예에 따른 차량 사이드슬립 앵글 추정 장치의 딥 앙상블 기반 인공신경망(400)의 구조를 나타낸다. Referring to FIG. 4 , the structure of the deep ensemble-based artificial
기존에는 딥러닝 기반 회귀(regression) 및 분류(classification) 문제를 풀 때 하나의 결과 값 만을 도출하는 것을 발전시켜, 딥 앙상블 기반 인공신경망(400)은 결과 값 뿐만 아니라 그 결과 값에 대한 불확실도 값을 의 형태로 함께 도출할 수 있다. 따라서 딥 앙상블 기반 인공신경망(400)의 현재 딥러닝 모델이 출력한 라는 값이 얼마나 믿을만한지를 함께 알려주는 것이다. 하나의 예를 들어 보다 상세히 설명한다. 여기서 사용되는 데이터셋(401)은 샘플링을 통해 샘플된 데이터셋(410)을 각 네트워크 모델(420)에 입력하여 학습 및 테스트할 수 있다. Conventionally, when solving deep learning-based regression and classification problems, one result value By developing the derivation of only the deep ensemble-based artificial
딥 앙상블 기반 인공신경망(네트워크)(400)을 설계하여 학습할 때 총 5개의 네트워크 모델(420)을 이용한다고 가정한다. 이 때, 학습 데이터셋(training dataset)으로 학습이 끝나고 테스트 데이터셋(test dataset)으로 네트워크 모델(420)을 검증해볼 때 총 5개의 네트워크 모델(network model, 420)이 각각 다음과 같이 예측 값 과 불확실도 값 을 출력할 수 있다.It is assumed that a total of five
Network model 1: , Network model 1: ,
Network model 2: , Network model 2: ,
Network model 3: , Network model 3: ,
Network model 4: , Network model 4: ,
Network model 5: , Network model 5: ,
이렇게 도출된 각 네트워크 모델(420)들의 예측 값과 불확실도 값을 혼합하여 최종적으로 전체 딥 앙상블 기반 인공신경망(400)의 예측 값과 불확실도 값(402)을 구할 수 있다. 이 때 다음 식을 이용하여 전체 딥 앙상블 기반 인공신경망(400)의 예측 값 및 불확실도 값(402)을 산출할 수 있다.The predicted values and
[수학식 1][Equation 1]
[수학식 2][Equation 2]
이렇게 산출한 과 root를 씌운 이 최종적으로 구해지는 예측 값과 표준편차 형태의 불확실도 값이 된다.calculated like this and rooted This finally becomes the predicted value and the uncertainty value in the form of standard deviation.
이와 같이, 상용화된 차량에서 쉽게 얻을 수 있는 센서 정보들을 통해 딥 앙상블 기반 인공신경망(400)의 학습을 진행하고, 딥 앙상블 기반 인공신경망(400)으로부터 예측 값 및 불확실도 값을 함께 추정하여, 이를 가상의 센서로 가정하고 모델 기반 관측기에 입력함으로써 사이드슬립 앵글 값을 획득할 수 있다. 최종적으로 추정된 사이드슬립 앵글 값을 차량의 능동 안전 시스템에서 이용할 수 있다. In this way, learning of the deep ensemble-based artificial
본 실시예에 대한 검증을 위해 MATLAB/Simulink 및 카심(Carsim)을 이용하였다. 카심(Carsim)을 이용하여 인공신경망의 학습에 필요한 데이터셋을 수집하였으며, 파이썬(python)을 이용하여 딥 앙상블 기반 인공신경망 네트워크 설계 및 학습을 진행하였다. MATLAB/Simulink 상에서 이 결과를 모델 기반 관측기에 이용하여 최종적으로 사이드슬립 앵글을 예측할 수 있도록 알고리즘을 설계하였다. MATLAB/Simulink and Carsim were used for verification of this example. Using Carsim, datasets necessary for artificial neural network learning were collected, and deep ensemble-based artificial neural network network design and learning was carried out using python. In MATLAB/Simulink, the algorithm was designed to predict the final side slip angle by using this result as a model-based observer.
도 5는 일 실시예에 따른 딥 앙상블 기반 인공신경망을 이용한 차량 사이드슬립 앵글 추정 결과를 나타내는 도면이다. 5 is a diagram illustrating a vehicle side slip angle estimation result using a deep ensemble-based artificial neural network according to an embodiment.
도 5를 참조하면, 딥 앙상블 기반 인공신경망을 통한 차량 사이드슬립 앵글 추정 방법을 이용하여 획득한 사이드슬립 앵글 값 결과를 나타내며, 점선(DNN)이 예측 값, 실선이 불확실도가 포함된 불확실도 값을 나타낸다. Referring to FIG. 5 , the results of the side slip angle values obtained using the vehicle side slip angle estimation method through the deep ensemble-based artificial neural network are shown, the dotted line (DNN) is the predicted value, and the solid line is the uncertainty value including the uncertainty. .
도 6은 일 실시예에 따른 딥 앙상블 기반 인공신경망 및 모델 기반 관측기를 이용한 차량 사이드슬립 앵글 추정 결과를 나타내는 도면이다. 6 is a diagram illustrating a vehicle side slip angle estimation result using a deep ensemble-based artificial neural network and a model-based observer according to an embodiment.
도 6을 참조하면, 두 가지의 기존 모델 기반 관측기(EKF, UKF)인 EKF 기반의 모델 기반 관측기(a)와 UKF 기반의 모델 기반 관측기(b)를 통해 획득한 사이드슬립 앵글 값 결과를 나타낸다. Referring to FIG. 6 , the results of side slip angle values obtained through two existing model-based observers (EKF and UKF), an EKF-based model-based observer (a) and a UKF-based model-based observer (b), are shown.
또한, 두 가지의 기존 모델 기반 관측기(EKF, UKF)를 통해 얻은 결과와 본 실시예에서 제안한 딥 앙상블과 칼만필터를 통합한 방식의 차량 사이드슬립 앵글 추정 방법을 혼합한 방식의 결과를 함께 보여준다. 여기서, 실제 값(real value)은 카심(Carsim)으로부터 얻은 실제 값을 나타낸다. In addition, the results obtained through the two existing model-based observers (EKF, UKF) and the method of mixing the vehicle side slip angle estimation method that integrates the deep ensemble and Kalman filter proposed in this example are shown together. Here, the real value represents a real value obtained from Carsim.
[표 1][Table 1]
표 1은 결과 검증을 위해 평균 제곱근 오차(Root Mean Square Error, RMSE)와 평균 절대 오차(Mean Absolute Error, MAE)를 비교한 것을 보여준다. 실험 시나리오로는 마른 아스팔트와 미끄러운 도로로 구성되는 두 가지 마찰계수 상황에서 사인파(sine wave) 조향을 주며 중간에 차량의 속도를 70kph 에서 120kph로 가속하는 상황을 가정하였다. Table 1 shows a comparison of the root mean square error (RMSE) and the mean absolute error (MAE) to verify the results. As the experimental scenario, it is assumed that the vehicle speed is accelerated from 70kph to 120kph in the middle with sine wave steering in two friction coefficient situations consisting of dry asphalt and slippery road.
결과를 살펴보면, 모든 상황에서 본 실시예에 따른 방식을 통해 성능이 향상됨을 볼 수 있다. 즉, EKF + DNN 및 UKF + DNN의 경우 기존의 EKF 및 UKF 방식에 비해 성능이 향상되는 것을 확인할 수 있다. Looking at the results, it can be seen that the performance is improved through the method according to the present embodiment in all situations. That is, in the case of EKF + DNN and UKF + DNN, it can be seen that the performance is improved compared to the existing EKF and UKF methods.
실시예들의 경우 차량 능동 안전 시스템에 적용이 가능하다. 시스템을 적용하기 위해서는 차량의 주행 정보가 필요하며 현재 상용 차량에 일반적으로 장착되어 있는 횡 방향 가속도 센서, yawrate 센서 등이 사용 가능하다.The embodiments may be applied to a vehicle active safety system. In order to apply the system, vehicle driving information is required, and lateral acceleration sensors and yawrate sensors, which are currently generally installed in commercial vehicles, can be used.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 컨트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The device described above may be implemented as a hardware component, a software component, and/or a combination of the hardware component and the software component. For example, devices and components described in the embodiments may include, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable array (FPA), It may be implemented using one or more general purpose or special purpose computers, such as a programmable logic unit (PLU), microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. The processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software. For convenience of understanding, although one processing device is sometimes described as being used, one of ordinary skill in the art will recognize that the processing device includes a plurality of processing elements and/or a plurality of types of processing elements. It can be seen that can include For example, the processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller. Other processing configurations are also possible, such as parallel processors.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may comprise a computer program, code, instructions, or a combination of one or more thereof, which configures a processing device to operate as desired or is independently or collectively processed You can command the device. The software and/or data may be any kind of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device, to be interpreted by or to provide instructions or data to the processing device. may be embodied in The software may be distributed over networked computer systems, and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored in one or more computer-readable recording media.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment, or may be known and available to those skilled in the art of computer software. Examples of the computer readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floppy disks. - includes magneto-optical media, and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with reference to the limited embodiments and drawings, various modifications and variations are possible from the above description by those skilled in the art. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or the described components of the system, structure, apparatus, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components Or substituted or substituted by equivalents may achieve an appropriate result.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.
Claims (15)
상기 센서 정보 획득부에서 획득된 상기 센서 정보를 입력 받아 예측 값을 추정하는 딥 앙상블 기반 인공신경망; 및
상기 딥 앙상블 기반 인공 신경망에서 추정된 상기 예측 값을 가상의 센서로부터 획득한 센서 정보로 간주하고, 상기 예측 값을 입력 받아 사이드슬립 앵글(sideslip angle) 값을 추정하는 모델 기반 관측기
를 포함하고,
상기 딥 앙상블 기반 인공신경망은,
상기 센서 정보를 학습된 딥 앙상블 기반 인공신경망에 입력하여 상기 예측 값을 추정하고, 상기 예측 값의 불확실도 값을 추정하고,
상기 모델 기반 관측기는,
상기 예측 값 및 상기 불확실도 값을 가상의 센서로부터 획득한 센서 정보로 간주하고, 상기 예측 값 및 상기 불확실도 값과 상기 센서 정보 획득부에서 획득된 상기 센서 정보를 모델 기반 관측기에 입력하여 사이드슬립 앵글 값을 추정하는 것
을 특징으로 하는, 차량 사이드슬립 앵글 추정 장치. a sensor information acquisition unit for acquiring sensor information from a vehicle;
a deep ensemble-based artificial neural network for estimating a predicted value by receiving the sensor information obtained from the sensor information acquisition unit; and
A model-based observer that considers the predicted value estimated in the deep ensemble-based artificial neural network as sensor information acquired from a virtual sensor, and receives the predicted value as input to estimate a sideslip angle value
including,
The deep ensemble-based artificial neural network,
input the sensor information into a trained deep ensemble-based artificial neural network to estimate the predicted value, estimate the uncertainty value of the predicted value,
The model-based observer,
The predicted value and the uncertainty value are regarded as sensor information obtained from a virtual sensor, and the predicted value, the uncertainty value, and the sensor information obtained from the sensor information acquisition unit are input to a model-based observer to obtain a side slip angle value. to estimate
A vehicle side slip angle estimation device, characterized in that.
획득된 상기 센서 정보를 통해 딥 앙상블 기반 인공신경망의 학습을 진행하는 인공신경망 학습부
를 더 포함하는, 차량 사이드슬립 앵글 추정 장치.According to claim 1,
An artificial neural network learning unit that conducts learning of a deep ensemble-based artificial neural network through the acquired sensor information
Further comprising a vehicle side slip angle estimation device.
상기 모델 기반 관측기는,
상기 예측 값의 상기 불확실도 값에 따라 상기 예측 값을 얼마나 신뢰하고 사용할지를 자동적으로 결정하는 것
을 특징으로 하는, 차량 사이드슬립 앵글 추정 장치.According to claim 1,
The model-based observer,
automatically determining how much to trust and use the prediction value according to the uncertainty value of the prediction value.
A vehicle side slip angle estimation device, characterized in that.
상기 모델 기반 관측기는,
차량 모델 기반의 칼만필터(Kalman Filter) 방식의 상기 모델 기반 관측기를 사용하여 상기 사이드슬립 앵글을 추정하는 것
을 특징으로 하는, 차량 사이드슬립 앵글 추정 장치.According to claim 1,
The model-based observer,
Estimating the side slip angle using the model-based observer of a vehicle model-based Kalman filter method
A vehicle side slip angle estimation device, characterized in that.
상기 모델 기반 관측기는,
확장형 칼만필터(Extended Kalman Filter, EKF) 또는 분산점 칼만필터(Unscented Kalman Filter, UKF) 방식의 모델 기반 관측기인 것
을 특징으로 하는, 차량 사이드슬립 앵글 추정 장치.6. The method of claim 5,
The model-based observer,
A model-based observer of the Extended Kalman Filter (EKF) or Unscented Kalman Filter (UKF) method.
A vehicle side slip angle estimation device, characterized in that.
최종적으로 추정된 상기 사이드슬립 앵글 값을 차량 능동 안전 시스템에서 이용하는 능동 안전 시스템
을 더 포함하는, 차량 사이드슬립 앵글 추정 장치.According to claim 1,
An active safety system that uses the finally estimated side slip angle value in a vehicle active safety system
Further comprising a vehicle side slip angle estimation device.
획득된 상기 센서 정보를 학습된 딥 앙상블 기반 인공신경망에 입력하여 예측 값을 추정하는 단계; 및
상기 예측 값을 가상의 센서로부터 획득한 센서 정보로 간주하고, 상기 예측 값을 모델 기반 관측기에 입력하여 사이드슬립 앵글(sideslip angle) 값을 추정하는 단계
를 포함하고,
상기 센서 정보를 학습된 딥 앙상블 기반 인공신경망에 입력하여 예측 값을 추정하는 단계는,
상기 센서 정보를 학습된 딥 앙상블 기반 인공신경망에 입력하여 상기 예측 값을 추정하고, 상기 예측 값의 불확실도 값을 추정하는 단계이고,
상기 예측 값을 모델 기반 관측기에 입력하여 사이드슬립 앵글 값을 추정하는 단계는,
상기 예측 값 및 상기 불확실도 값을 가상의 센서로부터 획득한 센서 정보로 간주하고, 상기 예측 값 및 상기 불확실도 값을 모델 기반 관측기에 입력하여 사이드슬립 앵글 값을 추정하는 단계인 것
을 특징으로 하는, 차량 사이드슬립 앵글 추정 방법. obtaining sensor information from the vehicle;
estimating a predicted value by inputting the acquired sensor information into a trained deep ensemble-based artificial neural network; and
estimating a sideslip angle value by considering the predicted value as sensor information obtained from a virtual sensor, and inputting the predicted value into a model-based observer
including,
The step of estimating the predicted value by inputting the sensor information into the learned deep ensemble-based artificial neural network,
estimating the predicted value by inputting the sensor information into a learned deep ensemble-based artificial neural network, and estimating the uncertainty value of the predicted value,
The step of estimating the side slip angle value by inputting the predicted value into a model-based observer,
estimating a side slip angle value by considering the predicted value and the uncertainty value as sensor information obtained from a virtual sensor, and inputting the predicted value and the uncertainty value into a model-based observer
A method for estimating a vehicle side slip angle.
획득된 상기 센서 정보를 통해 딥 앙상블 기반 인공신경망의 학습을 진행하는 단계
를 더 포함하는, 차량 사이드슬립 앵글 추정 방법.9. The method of claim 8,
Learning of the deep ensemble-based artificial neural network through the acquired sensor information
A method for estimating a vehicle side slip angle further comprising:
상기 예측 값을 모델 기반 관측기에 입력하여 사이드슬립 앵글 값을 추정하는 단계는,
상기 차량에서 획득된 상기 센서 정보와 상기 딥 앙상블 기반 인공신경망에서 출력된 상기 예측 값 및 상기 불확실도 값을 상기 모델 기반 관측기에서 입력 받아 상기 사이드슬립 앵글 값을 추정하는 것
을 특징으로 하는, 차량 사이드슬립 앵글 추정 방법.9. The method of claim 8,
The step of estimating the side slip angle value by inputting the predicted value into a model-based observer,
estimating the side slip angle value by receiving the sensor information acquired from the vehicle, the predicted value output from the deep ensemble-based artificial neural network, and the uncertainty value from the model-based observer
A method for estimating a vehicle side slip angle.
상기 예측 값을 모델 기반 관측기에 입력하여 사이드슬립 앵글 값을 추정하는 단계는,
상기 모델 기반 관측기는 상기 예측 값의 상기 불확실도 값에 따라 상기 예측 값을 얼마나 신뢰하고 사용할지를 자동적으로 결정하는 것
을 특징으로 하는, 차량 사이드슬립 앵글 추정 방법.9. The method of claim 8,
The step of estimating the side slip angle value by inputting the predicted value into a model-based observer,
and the model-based observer automatically determines how much to trust and use the predicted value according to the uncertainty value of the predicted value.
A method for estimating a vehicle side slip angle.
상기 예측 값을 모델 기반 관측기에 입력하여 사이드슬립 앵글 값을 추정하는 단계는,
차량 모델 기반의 칼만필터(Kalman Filter) 방식의 상기 모델 기반 관측기를 사용하여 상기 사이드슬립 앵글을 추정하는 것
을 특징으로 하는, 차량 사이드슬립 앵글 추정 방법.9. The method of claim 8,
The step of estimating the side slip angle value by inputting the predicted value into a model-based observer,
Estimating the side slip angle using the model-based observer of a vehicle model-based Kalman filter method
A method for estimating a vehicle side slip angle.
상기 예측 값을 모델 기반 관측기에 입력하여 사이드슬립 앵글 값을 추정하는 단계는,
상기 모델 기반 관측기는 확장형 칼만필터(Extended Kalman Filter, EKF) 또는 분산점 칼만필터(Unscented Kalman Filter, UKF) 방식의 모델 기반 관측기인 것
을 특징으로 하는, 차량 사이드슬립 앵글 추정 방법.14. The method of claim 13,
The step of estimating the side slip angle value by inputting the predicted value into a model-based observer,
The model-based observer is a model-based observer of an Extended Kalman Filter (EKF) or Unscented Kalman Filter (UKF) method.
A method for estimating a vehicle side slip angle.
최종적으로 추정된 상기 사이드슬립 앵글 값을 차량 능동 안전 시스템에서 이용하는 단계
를 더 포함하는, 차량 사이드슬립 앵글 추정 방법.9. The method of claim 8,
using the finally estimated side slip angle value in a vehicle active safety system
A method for estimating a vehicle side slip angle further comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190027933A KR102307076B1 (en) | 2019-03-12 | 2019-03-12 | Vehicle Sideslip Angle Estimation Method and Apparatus Using an Integrated Deep Ensemble-Kalman Filter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190027933A KR102307076B1 (en) | 2019-03-12 | 2019-03-12 | Vehicle Sideslip Angle Estimation Method and Apparatus Using an Integrated Deep Ensemble-Kalman Filter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20200115710A KR20200115710A (en) | 2020-10-08 |
KR102307076B1 true KR102307076B1 (en) | 2021-09-30 |
Family
ID=72897256
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020190027933A KR102307076B1 (en) | 2019-03-12 | 2019-03-12 | Vehicle Sideslip Angle Estimation Method and Apparatus Using an Integrated Deep Ensemble-Kalman Filter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102307076B1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
IT202100001106A1 (en) | 2021-01-22 | 2022-07-22 | Megaride Srl | DEVICE AND METHOD FOR ESTIMING THE TRIM ANGLE OF A MOTOR VEHICLE ON THE ROAD |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1164008A (en) * | 1997-08-14 | 1999-03-05 | Mitsubishi Electric Corp | Car sideslip angle detecting device |
KR101208369B1 (en) | 2010-10-01 | 2012-12-05 | 주식회사 만도 | Vehicle course estimating apparatus and method for estimating the same |
-
2019
- 2019-03-12 KR KR1020190027933A patent/KR102307076B1/en active IP Right Grant
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
정동기., Deep Neural Network 기반의 차량 경로 예측, 한양대학교 석사 논문* |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20200115710A (en) | 2020-10-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111506980B (en) | Method and device for generating traffic scene for virtual driving environment | |
Kim et al. | Vehicle sideslip angle estimation using deep ensemble-based adaptive Kalman filter | |
JP6576578B2 (en) | Method, system and non-transitory computer readable memory for controlling a vehicle | |
KR102518532B1 (en) | Apparatus for determining route of autonomous vehicle and method thereof | |
US10990857B2 (en) | Object detection and learning method and apparatus | |
US11137318B2 (en) | Model-based diagnosis in frequency domain | |
US11225259B1 (en) | Fair anomaly detection and localization | |
Cho et al. | CPS approach to checking norm operation of a brake-by-wire system | |
US11597364B2 (en) | System and method for determining friction curve of tire | |
CN111932644B (en) | Method and system for fusing occupancy maps | |
CN108749817A (en) | The system and method for surface friction coefficient and vehicle lateral speed are estimated using Coupling Dynamic Model | |
CN111062405A (en) | Method and device for training image recognition model and image recognition method and device | |
Pous et al. | Intelligent vehicle embedded sensors fault detection and isolation using analytical redundancy and nonlinear transformations | |
WO2022133090A1 (en) | Adaptive generation and assessment of autonomous vehicle critical scenarios | |
CN113933858A (en) | Abnormal detection method and device of positioning sensor and terminal equipment | |
KR102307076B1 (en) | Vehicle Sideslip Angle Estimation Method and Apparatus Using an Integrated Deep Ensemble-Kalman Filter | |
Ghosh et al. | A new simulation metric to determine safe environments and controllers for systems with unknown dynamics | |
Satouri et al. | Trajectory tracking of an autonomous vehicle using immersion and invariance control | |
KR102132115B1 (en) | Method and Apparatus for Relative Vehicle State Estimation with V2V and Radar | |
KR102075831B1 (en) | Method and Apparatus for Object Matching between V2V and Radar Sensor | |
EP2778640A1 (en) | Outside air temperature measurement device and method | |
US12103545B2 (en) | Method and apparatus for monitoring unmanned ground vehicle | |
JP2024095940A (en) | System and method for self-supervised federated learning for automotive application | |
Liang et al. | Wip: End-to-end analysis of adversarial attacks to automated lane centering systems | |
KR101928652B1 (en) | Method and device for curb detection of vehicle using multiple ultrasonic sensors |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right |