KR102463594B1 - Vehicle speed estimation system and estimation method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량 속도 추정 시스템 및 이의 추정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 속도를 보다 정확하게 추정하기 위한 차량 속도 추정 시스템 및 이의 추정 방법에 관한 것이다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 타이어에 장착되며, 회전하는 타이어의 회전에 따른 래이디얼 가속도(Radial acceleration) 신호를 측정하는 센서모듈; 상기 센서모듈에 의해 측정된 상기 래이디얼 가속도 신호를 수신하는 리시버모듈; 상기 리시버모듈에 의해 수신된 상기 래이디얼 가속도 신호에서 차량의 주행속도를 추정하기 위한 래이디얼 가속도를 필터링하는 필터링모듈; 및 상기 필터링모듈에 의해 필터링된 상기 래이디얼 가속도와 상기 타이어의 반지름을 이용하여 차량의 주행 속도를 추정하도록 마련된 분석모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 속도 추정 시스템을 제공한다.The present invention relates to a vehicle speed estimation system and a method for estimating the same, and more particularly, to a vehicle speed estimation system for more accurately estimating a vehicle speed and a method for estimating the same. According to an aspect of the present invention, there is provided a sensor module mounted on a tire and measuring a radial acceleration signal according to the rotation of the rotating tire; a receiver module for receiving the radial acceleration signal measured by the sensor module; a filtering module for filtering the radial acceleration signal for estimating the traveling speed of the vehicle from the radial acceleration signal received by the receiver module; and an analysis module configured to estimate the traveling speed of the vehicle using the radial acceleration filtered by the filtering module and the radius of the tire.
Description
본 발명은 차량 속도 추정 시스템 및 이의 추정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 속도를 보다 정확하게 추정하기 위한 차량 속도 추정 시스템 및 이의 추정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a vehicle speed estimation system and a method for estimating the same, and more particularly, to a vehicle speed estimation system for more accurately estimating a vehicle speed and a method for estimating the same.
차량에서 센싱을 활용한 차량 안정성 제어 장치(Electronic Stability Program,ESP) 및 차량 모션제어 장치는 2자유도 관성센서(횡가속도, 요레이트) 또는 3자유도 관성센서(종가속도, 횡가속도, 요레이트)를 활용하여 차량의 속도를 추정한다. The vehicle stability control device (Electronic Stability Program, ESP) and vehicle motion control device using sensing in the vehicle is a 2-DOF inertial sensor (lateral acceleration, yaw rate) or 3-DOF inertial sensor (vertical acceleration, lateral acceleration, yaw rate). ) to estimate the vehicle's speed.
이러한 추정 과정은 평지에서 주행 시 계산이 유효하지만 횡경사각이 존재하거나 종/횡 미끄럼이 큰 비선형 타이어 마찰 구간에서는 정확한 속도 추정이 어렵다.Although this estimation process is effective when driving on flat ground, it is difficult to accurately estimate the speed in a non-linear tire friction section where there is a lateral inclination angle or large longitudinal/lateral sliding.
그리고, 종래의 관성센서를 이용한 차량 속도 추정 기술은 추정치 발산 가능성이 존재한다. In addition, the vehicle speed estimation technique using the conventional inertial sensor has a possibility of divergence of the estimated value.
이를 개선하기 위한 한국등록특허 제10-1543156호와 같은 조향각 센서, 휠속 센서를 활용한 차량의 속도를 추정하는 기술이 개발된 바 있다. To improve this, a technology for estimating the speed of a vehicle using a steering angle sensor and a wheel speed sensor such as Korean Patent Registration No. 10-1543156 has been developed.
하지만 해당 기술들은 센서와 더불어 추가적인 장비들을 필요로 하는 문제점이 있다.However, these technologies have a problem in that they require additional equipment in addition to the sensor.
또한, GPS를 이용하여 차량의 주행 속도를 추정하는 기술의 경우, 터널이나 지하차도 등을 통과할 경우 작동이 되지 않는 문제점이 있었다.In addition, in the case of a technology for estimating the driving speed of a vehicle using GPS, there is a problem in that it does not work when passing through a tunnel or an underpass.
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 차량의 속도를 보다 정확하게 추정하기 위한 차량 속도 추정 시스템 및 이의 추정 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention to solve the above problems is to provide a vehicle speed estimation system and an estimation method thereof for more accurately estimating the vehicle speed.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the description below. There will be.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 타이어에 장착되며, 회전하는 타이어의 회전에 따른 래이디얼 가속도(Radial acceleration) 신호를 측정하는 센서모듈; 상기 센서모듈에 의해 측정된 상기 래이디얼 가속도 신호를 수신하는 리시버모듈; 상기 리시버모듈에 의해 수신된 상기 래이디얼 가속도 신호에서 차량의 주행속도를 추정하기 위한 래이디얼 가속도를 필터링하는 필터링모듈; 및 상기 필터링모듈에 의해 필터링된 상기 래이디얼 가속도와 상기 타이어의 반지름을 이용하여 차량의 주행 속도를 추정하도록 마련된 분석모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 속도 추정 시스템을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a sensor module mounted on a tire and measuring a radial acceleration signal according to the rotation of the rotating tire; a receiver module for receiving the radial acceleration signal measured by the sensor module; a filtering module for filtering the radial acceleration signal for estimating the traveling speed of the vehicle from the radial acceleration signal received by the receiver module; and an analysis module configured to estimate the traveling speed of the vehicle using the radial acceleration filtered by the filtering module and the radius of the tire.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 센서모듈은, 상기 타이어의 이너라이너에 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the sensor module may be formed on an inner liner of the tire.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 필터링모듈은, 측정된 상기 래이디얼 가속도 신호를 시간에 따른 가속도 파형 그래프로 나타내고, 상기 가속도 파형 그래프에서 타이어의 접지 영역을 추출하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the filtering module may be configured to represent the measured radial acceleration signal as an acceleration waveform graph over time, and to extract a ground area of the tire from the acceleration waveform graph.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 접지 영역은, 상기 가속도 파형 그래프에서 미분치의 최소값과 최대값 사이를 접지 영역으로 추출하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the ground area may be provided to extract a difference between a minimum value and a maximum value of a differential value in the acceleration waveform graph as a ground area.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 필터링모듈은, 추출된 상기 접지 영역의 중앙부의 반대편에 상기 센서모듈이 위치했을 때의 래이디얼 가속도를 필터링하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the filtering module may be provided to filter the radial acceleration when the sensor module is located opposite to the center of the extracted ground area.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 분석모듈은, 추출된 상기 접지 영역의 중앙부의 반대편에 상기 센서모듈이 위치했을 때의 래이디얼 가속도와 상기 타이어의 반지름을 곱한 값의 제곱근을 차량의 주행 속도로 추정하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the analysis module calculates the square root of a value obtained by multiplying the radius of the tire by the radial acceleration when the sensor module is located on the opposite side of the center of the extracted ground area as the driving speed of the vehicle. It may be characterized in that it is provided to estimate.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 차량 속도 추정 시스템의 차량 속도 추정 방법에 있어서, a) 타이어의 회전에 따른 래이디얼 가속도 신호를 측정하는 단계; b) 측정된 상기 래이디얼 가속도 신호를 수신하는 단계; c) 리시버모듈에 의해 수신된 상기 래이디얼 가속도 신호에서 차량의 주행속도를 추정하기 위한 래이디얼 가속도를 필터링하는 단계; 및 d) 필터링된 상기 래이디얼 가속도와 상기 타이어의 반지름을 이용하여 차량의 주행 속도를 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 속도 추정 시스템의 차량 속도 추정 방법을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a vehicle speed estimation method of a vehicle speed estimation system, comprising: a) measuring a radial acceleration signal according to the rotation of a tire; b) receiving the measured radial acceleration signal; c) filtering the radial acceleration signal for estimating the driving speed of the vehicle from the radial acceleration signal received by the receiver module; and d) estimating the traveling speed of the vehicle using the filtered radial acceleration and the radius of the tire.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 c) 단계는, c1) 측정된 상기 래이디얼 가속도 신호를 시간에 따른 가속도 파형 그래프로 나타내는 단계; c2) 상기 가속도 파형 그래프에서 타이어의 접지 영역을 추출하는 단계; 및 c3) 추출된 상기 접지 영역의 중앙부의 반대편에 상기 센서모듈이 위치했을 때의 래이디얼 가속도를 필터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the step c) includes: c1) displaying the measured radial acceleration signal as an acceleration waveform graph over time; c2) extracting a ground area of the tire from the acceleration waveform graph; and c3) filtering the radial acceleration when the sensor module is located opposite to the center of the extracted ground area.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 c2) 단계는, 상기 가속도 파형 그래프에서 미분치의 최소값과 최대값 사이를 상기 접지 영역으로 추출하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the step c2) may be configured to extract a difference between a minimum value and a maximum value of a differential value in the acceleration waveform graph as the ground region.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 d) 단계는, 추출된 상기 접지 영역의 중앙부의 반대편에 상기 센서모듈이 위치했을 때의 래이디얼 가속도와 상기 타이어의 반지름을 곱한 값의 제곱근을 차량의 주행 속도로 추정하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.In the embodiment of the present invention, in step d), the square root of a value obtained by multiplying the radius of the tire by the radial acceleration when the sensor module is located on the opposite side of the center of the extracted ground area is calculated as the driving speed of the vehicle. It may be characterized in that it is provided to estimate .
상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는, 타이어 부착된 센서 만으로 차량의 주행 속도를 추정할 수 있다.According to the effect of the present invention according to the above configuration, the driving speed of the vehicle can be estimated only by the sensor attached to the tire.
따라서, 주행 속도를 추정하기 위한 추가적인 장비로 인한 전력 사용을 줄일 수 있고 가장 속도와 밀접한 관련이 있는 타이어 내부에서 센싱을 하므로 GPS를 사용할 수 없는 구간에서도 정확한 속도 추정이 가능하다.Therefore, it is possible to reduce the use of power due to additional equipment for estimating the driving speed, and since sensing is performed inside the tire, which is most closely related to the speed, accurate speed estimation is possible even in a section where GPS is not available.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the above effects, and it should be understood to include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량 속도 추정 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 가속도 파형 그래프이다.
도 3은 도 2의 가속도 파형 그래프에서 각각의 래이디얼 가속도를 측정한 센서모듈의 위치를 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차량 속도 추정 시스템의 차량 속도 추정 방법의 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 래이디얼 가속도를 필터링하는 단계의 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 18인치 타이어의 속도별 래이디얼 가속도를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 차량 속도 추정 시스템의 차량 속도 추정 방법에 의해 추정된 주행 속도와 시험기에 설정된 타이어의 주행 속도를 비교한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 차량 속도 추정 시스템의 차량 속도 추정 방법에 의해 추정된 주행 속도와 GPS에 의해 기록된 차량 속도를 비교한 그래프이다.1 is a configuration diagram of a vehicle speed estimation system according to an embodiment of the present invention.
2 is a graph of an acceleration waveform according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an exemplary view showing the position of a sensor module that has measured each radial acceleration in the acceleration waveform graph of FIG. 2 .
4 is a flowchart of a vehicle speed estimation method of a vehicle speed estimation system according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart of a step of filtering radial acceleration according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph showing the radial acceleration for each speed of an 18-inch tire according to an embodiment of the present invention.
7 is a graph comparing the running speed estimated by the vehicle speed estimation method of the vehicle speed estimation system according to an embodiment of the present invention and the running speed of a tire set in the tester.
8 is a graph comparing the driving speed estimated by the vehicle speed estimation method of the vehicle speed estimation system according to an embodiment of the present invention and the vehicle speed recorded by GPS.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in several different forms, and thus is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is "connected (connected, contacted, coupled)" with another part, it is not only "directly connected" but also "indirectly connected" with another member interposed therebetween. "Including cases where In addition, when a part "includes" a certain component, this means that other components may be further provided without excluding other components unless otherwise stated.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used herein are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It is to be understood that this does not preclude the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량 속도 추정 시스템의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a vehicle speed estimation system according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 것처럼, 차량 속도 추정 시스템(100)은 센서모듈(110), 리시버모듈(120), 필터링모듈(130) 및 분석모듈(140)을 포함한다.As shown in FIG. 1 , the vehicle
상기 센서모듈(110)은 타이어의 이너라이너에 장착될 수 있으며, 회전하는 타이어의 회전에 따른 래이디얼 가속도(Radial acceleration) 신호를 측정하도록 마련될 수 있다.The
이때, 상기 센서모듈(110)의 장착 위치를 이너라이너로 한정하는 것은 아니다.At this time, the mounting position of the
그리고, 상기 래이디얼 가속도는 타이어의 반경 방향에 대한 가속도를 지칭할 수 있다.In addition, the radial acceleration may refer to an acceleration in a radial direction of the tire.
상기 리시버모듈(120)은 상기 센서모듈(110)에 의해 측정된 상기 래이디얼 가속도 신호를 수신하도록 마련될 수 있다. 그리고, 상기 리시버모듈(120)은 수신한 상기 래이디얼 가속도 신호를 상기 필터링모듈(130)에 제공하도록 마련될 수 있다.The
또한, 상기 리시버모듈(120)은 상기 필터링모듈(130)과 상기 분석모듈(140)의 정보 송수신을 제어하도록 마련될 수도 있다.In addition, the
상기 필터링모듈(130)은 상기 리시버모듈(120)에 의해 수신된 상기 래이디얼 가속도 신호에서 차량의 주행속도를 추정하기 위한 래이디얼 가속도를 필터링하도록 마련될 수 있다.The
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 가속도 파형 그래프이고, 도 3은 도 2의 가속도 파형 그래프에서 각각의 래이디얼 가속도를 측정한 센서모듈의 위치를 나타낸 예시도이다.FIG. 2 is an acceleration waveform graph according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an exemplary view showing the position of a sensor module at which each radial acceleration is measured in the acceleration waveform graph of FIG. 2 .
구체적으로 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 필터링모듈(130)은 측정된 상기 래이디얼 가속도 신호를 시간에 따른 가속도 파형 그래프로 나타내고, 상기 가속도 파형 그래프에서 타이어의 접지 영역을 추출하도록 마련될 수 있다.Specifically, referring to FIGS. 2 and 3 , the
이때, 상기 접지 영역은, 상기 가속도 파형 그래프에서 미분치의 최소값과 최대값 사이를 접지 영역으로 추출하도록 마련될 수 있다.In this case, the ground area may be provided to extract a difference between a minimum value and a maximum value of a differential value in the acceleration waveform graph as a ground area.
일 예로, 도 3의 (b) 지점에서는 도 2의 (b)와 같이 래이디얼 가속도가 급감하면서 미분값이 최소값을 형성하게 된다. 반대로, 도 3의 (d) 지점에서는, 도 2의 (d)와 같이, 미분값이 최대값을 형성하게 된다. 이처럼, 도 3의 (b)~(d) 지점은 타이어와 노면이 접지된 상태로서, 상기 필터링모듈(130)은 미분값을 이용하여 상기 접지 영역을 도출하도록 마련될 수 있다.For example, at the point (b) of FIG. 3 , the differential value forms a minimum value as the radial acceleration decreases sharply as shown in (b) of FIG. 2 . Conversely, at the point (d) of FIG. 3, the differential value forms the maximum value, as shown in (d) of FIG. 2 . As such, points (b) to (d) of FIG. 3 are in a state where the tire and the road surface are grounded, and the
그리고, 상기 필터링모듈(130)은 추출된 상기 접지 영역의 중앙부의 반대편에 상기 센서모듈(110)이 위치했을 때의 래이디얼 가속도를 필터링하도록 마련될 수 있다.In addition, the
구체적으로, 도 3에서 접지 영역을 이루는 (b)와 (d)의 중앙부는 (c)이다. 따라서, 타이어의 중심을 기준으로 (c)의 반대편에 위치한 (a), (e) 지점은 지면으로부터 받는 영향력이 가장 적으며, 선속도가 차량의 속도와 가장 유사하다.Specifically, the central portions of (b) and (d) constituting the ground region in FIG. 3 are (c). Therefore, the points (a) and (e) located opposite to (c) from the center of the tire have the least influence from the ground, and the linear speed is the most similar to the speed of the vehicle.
따라서, 상기 필터링모듈(130)은 상기와 같은 방법으로 상기 타이어가 1회전하는 구간에서 지면으로부터 받는 영향력이 가장 적고 선속도가 차량의 주행 속도와 가장 유사한 래이디얼 가속도를 도출하기 위한 필터링을 수행하도록 마련될 수 있다.Accordingly, the
상기 분석모듈(140)은 상기 필터링모듈(130)에 의해 필터링된 상기 래이디얼 가속도와 상기 타이어의 반지름을 이용하여 차량의 주행 속도를 추정하도록 마련될 수 있다.The
구체적으로, 원운동하는 타이어의 속도와 래이디얼 가속도의 크기는 다음의 수학식1로 정의될 수 있다.Specifically, the speed of the tire moving in a circle and the magnitude of the radial acceleration may be defined by
(a는 래이디얼 가속도, r은 타이어의 반지름, ω는 각속도, v는 선속도)(a is the radial acceleration, r is the radius of the tire, ω is the angular velocity, v is the linear velocity)
여기서, 본 발명은 필터링모듈(130)에 의해 선속도가 차량의 주행속도와 가장 유사한 위치에서의 래이디얼 가속도를 필터링 했다. 따라서, 위의 수학식 1에서 v는 선속도이자 차량 주행 속도라고 할 수 있다.Here, in the present invention, the radial acceleration at a position where the linear speed is most similar to the driving speed of the vehicle is filtered by the
상기 분석모듈(140)은 이를 근거로, 추출된 상기 접지 영역의 중앙부의 반대편에 상기 센서모듈이 위치했을 때의 래이디얼 가속도와 상기 타이어의 반지름을 곱한 값의 제곱근을 차량의 주행 속도로 추정하도록 마련될 수 있다.Based on this, the
이하, 도 4를 참조하여, 차량 속도 추정 시스템의 차량 속도 추정 방법을 보다 구체적으로 설명하도록 한다.Hereinafter, a vehicle speed estimation method of the vehicle speed estimation system will be described in more detail with reference to FIG. 4 .
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차량 속도 추정 시스템의 차량 속도 추정 방법의 순서도이다.4 is a flowchart of a vehicle speed estimation method of a vehicle speed estimation system according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 차량 속도 추정 시스템의 차량 속도 추정 방법은, 먼저, 타이어의 회전에 따른 래이디얼 가속도 신호를 측정하는 단계(S10)가 수행될 수 있다.Referring to FIG. 4 , in the vehicle speed estimation method of the vehicle speed estimation system, first, a step S10 of measuring a radial acceleration signal according to rotation of a tire may be performed.
타이어의 회전에 따른 래이디얼 가속도 신호를 측정하는 단계(S10)에서, 상기 센서모듈(110)은 상기 타이어의 회전시 타이어의 래이디얼 방향에 대한 래이디얼 가속도 신호를 연속으로 측정하도록 마련될 수 있다.In the step (S10) of measuring the radial acceleration signal according to the rotation of the tire, the
타이어의 회전에 따른 래이디얼 가속도 신호를 측정하는 단계(S10) 이후에는, 측정된 래이디얼 가속도 신호를 수신하는 단계(S20)가 수행될 수 있다.After the step ( S10 ) of measuring the radial acceleration signal according to the rotation of the tire, the step ( S20 ) of receiving the measured radial acceleration signal may be performed.
측정된 래이디얼 가속도 신호를 수신하는 단계(S20)에서, 상기 리시버모듈(120)은 상기 센서모듈(110)에 의해 측정된 래이디얼 가속도 신호를 수신하도록 마련될 수 있다.In the step of receiving the measured radial acceleration signal ( S20 ), the
측정된 래이디얼 가속도 신호를 수신하는 단계(S20) 이후에는, 리시버모듈에 의해 수신된 래이디얼 가속도 신호에서 차량의 주행속도를 추정하기 위한 래이디얼 가속도를 필터링하는 단계(S30)가 수행될 수 있다.After receiving the measured radial acceleration signal (S20), filtering the radial acceleration for estimating the driving speed of the vehicle from the radial acceleration signal received by the receiver module (S30) may be performed. .
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 래이디얼 가속도를 필터링하는 단계의 순서도이다.5 is a flowchart of a step of filtering radial acceleration according to an embodiment of the present invention.
도 5를 더 참조하면, 리시버모듈에 의해 수신된 래이디얼 가속도 신호에서 차량의 주행속도를 추정하기 위한 래이디얼 가속도를 필터링하는 단계(S30)는, 먼저, 측정된 래이디얼 가속도 신호를 시간에 따른 가속도 파형 그래프로 나타내는 단계(S31)가 수행될 수 있다.5 , the step of filtering the radial acceleration for estimating the driving speed of the vehicle in the radial acceleration signal received by the receiver module ( S30 ) is, first, the measured radial acceleration signal according to time. A step S31 represented by an acceleration waveform graph may be performed.
측정된 래이디얼 가속도 신호를 시간에 따른 가속도 파형 그래프로 나타내는 단계(S31)에서, 상기 필터링모듈(130)은 상기 리시버모듈(120)에 의해 수신된 상기 래이디얼 가속도 신호를 시간에 따른 래이디얼 가속도 그래프인 가속도 파형 그래프로 나타낼 수 있다.In the step (S31) of displaying the measured radial acceleration signal as an acceleration waveform graph over time, the
측정된 래이디얼 가속도 신호를 시간에 따른 가속도 파형 그래프로 나타내는 단계(S31) 이후에는, 가속도 파형 그래프에서 타이어의 접지 영역을 추출하는 단계(S32)가 수행될 수 있다.After the step (S31) of displaying the measured radial acceleration signal as an acceleration waveform graph over time, the step (S32) of extracting a ground area of the tire from the acceleration waveform graph may be performed.
가속도 파형 그래프에서 타이어의 접지 영역을 추출하는 단계(S32)에서, 상기 필터링모듈(130)은 상기 가속도 파형 그래프에서 타이어의 접지 영역을 추출하도록 마련될 수 있다.In the step of extracting the ground area of the tire from the acceleration waveform graph ( S32 ), the
이때, 상기 접지 영역은, 상기 가속도 파형 그래프에서 미분치의 최소값과 최대값 사이를 접지 영역으로 추출하도록 마련될 수 있다.In this case, the ground area may be provided to extract a difference between a minimum value and a maximum value of a differential value in the acceleration waveform graph as a ground area.
일 예로, 도 3의 (b) 지점에서는 도 2의 (b)와 같이 래이디얼 가속도가 급감하면서 미분값이 최소값을 형성하게 된다. 반대로, 도 3의 (d) 지점에서는, 도 2의 (d)와 같이, 미분값이 최대값을 형성하게 된다. 이처럼, 도 3의 (b)~(d) 지점은 타이어와 노면이 접지된 상태로서, 상기 필터링모듈(130)은 미분값을 이용하여 상기 접지 영역을 도출하도록 마련될 수 있다.For example, at the point (b) of FIG. 3 , the differential value forms a minimum value as the radial acceleration decreases sharply as shown in (b) of FIG. 2 . Conversely, at the point (d) of FIG. 3, the differential value forms the maximum value, as shown in (d) of FIG. 2 . As such, points (b) to (d) of FIG. 3 are in a state where the tire and the road surface are grounded, and the
가속도 파형 그래프에서 타이어의 접지 영역을 추출하는 단계(S32) 이후에는, 추출된 접지 영역의 중앙부의 반대편에 센서모듈이 위치했을 때의 래이디얼 가속도를 필터링하는 단계(S33)가 수행될 수 있다.After extracting the ground area of the tire from the acceleration waveform graph (S32), a step (S33) of filtering the radial acceleration when the sensor module is located opposite the center of the extracted ground area may be performed.
추출된 접지 영역의 중앙부의 반대편에 센서모듈이 위치했을 때의 래이디얼 가속도를 필터링하는 단계(S33)에서, 상기 필터링모듈(130)은 추출된 상기 접지 영역의 중앙부의 반대편에 상기 센서모듈(110)이 위치했을 때의 래이디얼 가속도를 필터링하도록 마련될 수 있다.In the step (S33) of filtering the radial acceleration when the sensor module is located on the opposite side of the center of the extracted grounding area, the
구체적으로, 도 3에서 접지 영역을 이루는 (b)와 (d)의 중앙부는 (c)이다. 따라서, 타이어의 중심을 기준으로 (c)의 반대편에 위치한 (a), (e) 지점은 지면으로부터 받는 영향력이 가장 적으며, 선속도가 차량의 속도와 가장 유사하다.Specifically, the central portions of (b) and (d) constituting the ground region in FIG. 3 are (c). Therefore, the points (a) and (e) located opposite to (c) from the center of the tire have the least influence from the ground, and the linear speed is the most similar to the speed of the vehicle.
이처럼, 리시버모듈에 의해 수신된 래이디얼 가속도 신호에서 차량의 주행속도를 추정하기 위한 래이디얼 가속도를 필터링하는 단계(S30)에서, 상기 필터링모듈(130)은 상기 타이어가 1회전하는 구간에서 지면으로부터 받는 영향력이 가장 적고 선속도가 차량의 주행 속도와 가장 유사한 래이디얼 가속도를 도출하기 위한 필터링을 수행하도록 마련될 수 있다.As such, in the step (S30) of filtering the radial acceleration for estimating the driving speed of the vehicle in the radial acceleration signal received by the receiver module, the
리시버모듈에 의해 수신된 래이디얼 가속도 신호에서 차량의 주행속도를 추정하기 위한 래이디얼 가속도를 필터링하는 단계(S30) 이후에는, 필터링된 래이디얼 가속도와 타이어의 반지름을 이용하여 차량의 주행 속도를 추정하는 단계(S40)가 수행될 수 있다.After filtering the radial acceleration for estimating the driving speed of the vehicle from the radial acceleration signal received by the receiver module (S30), the driving speed of the vehicle is estimated using the filtered radial acceleration and the radius of the tire step S40 may be performed.
필터링된 래이디얼 가속도와 타이어의 반지름을 이용하여 차량의 주행 속도를 추정하는 단계(S40)에서, 상기 분석모듈(140)은 추출된 상기 접지 영역의 중앙부의 반대편에 상기 센서모듈이 위치했을 때의 래이디얼 가속도와 상기 타이어의 반지름을 곱한 값의 제곱근을 차량의 주행 속도로 추정하도록 마련될 수 있다.In the step (S40) of estimating the driving speed of the vehicle using the filtered radial acceleration and the radius of the tire, the
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 18인치 타이어의 속도별 래이디얼 가속도를 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing the radial acceleration for each speed of an 18-inch tire according to an embodiment of the present invention.
보다 구체적으로 도 6은 18인치 타이어의 30, 40, 60 kph를 Flat-trac 시험기에서의 래이디얼 가속도를 측정한 것이다. 타이어이 주행 속도와 래이디얼 가속도 대체적으로 비례하는 것을 확인할 수 있다.More specifically, FIG. 6 shows the measurement of radial acceleration in a flat-trac tester at 30, 40, and 60 kph of an 18-inch tire. It can be seen that the tire driving speed is generally proportional to the radial acceleration.
이때, 래이디얼 가속도에 본 발명과 같이 타이어의 반지름을 고려하여 계산하게 되면 차량의 주행 속도를 보다 정확하게 추정할 수 있다.In this case, when the radial acceleration is calculated by considering the radius of the tire as in the present invention, the driving speed of the vehicle can be more accurately estimated.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 차량 속도 추정 시스템의 차량 속도 추정 방법에 의해 추정된 주행 속도와 시험기에 설정된 타이어의 주행 속도를 비교한 그래프이다.7 is a graph comparing the running speed estimated by the vehicle speed estimation method of the vehicle speed estimation system according to an embodiment of the present invention and the running speed of a tire set in the tester.
도 7에 실시예는 본 발명에 따라 추정된 차량의 주행 속도이며, 비교예는 시험기에 설정된 주행 속도를 의미한다.7 shows the driving speed of the vehicle estimated according to the present invention, and the comparative example means the driving speed set in the tester.
도 7에 도시된 것처럼, 추정값과 주행속도가 유사한 것을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 7 , it can be confirmed that the estimated value and the traveling speed are similar.
위의 표 1은 도 7의 실시예와 비교예의 속도 오차를 나타낸 것이다. 표 1에 나타난 것처럼 설정속도와 추정속도의 오차는 3% 이내에 불과한 것을 확인할 수 있다.Table 1 above shows the speed error of the Example and Comparative Example of FIG. 7 . As shown in Table 1, it can be confirmed that the error between the set speed and the estimated speed is only within 3%.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 차량 속도 추정 시스템의 차량 속도 추정 방법에 의해 추정된 주행 속도와 GPS에 의해 기록된 차량 속도를 비교한 그래프이다.8 is a graph comparing the driving speed estimated by the vehicle speed estimation method of the vehicle speed estimation system according to an embodiment of the present invention and the vehicle speed recorded by GPS.
도 8에서 실시예 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량 속도 추정 시스템의 차량 속도 추정 방법에 의해 추정된 주행 속도이고, 실시예2는 실시예1의 그래프를 선형으로 나타낸 것이다.In FIG. 8, Example 1 is a traveling speed estimated by the vehicle speed estimation method of the vehicle speed estimation system according to an embodiment of the present invention, and Example 2 is a graph of Example 1 linearly shown.
비교예1은 GPS에 의해 측정된 주행 속도이고, 비교예2는 비교예1의 그래프를 선형으로 나타낸 것이다.Comparative Example 1 is a traveling speed measured by GPS, and Comparative Example 2 is a graph of Comparative Example 1 linearly represented.
도 8에 도시된 것처럼, 실시예1,2와 비교예1,2는 시간에 따른 주행속도의 변화량이 유사한 것을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 8 , it can be confirmed that Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 are similar in the amount of change of the traveling speed with time.
보다 구체적으로, 위의 표 2를 참조하면, 본 발명에 따른 방법으로 추정된 추정속도와 GPS에 의해 측정된 속도의 오차율은 6% 이내로 근사한 것을 확인할 수 있다. 특히, 측정 초기에는 오차율이 5%가 넘으나 측정 시간이 5초 이후부터는 오차율이 3% 이내로 줄어드는 것을 확인할 수 있다.More specifically, referring to Table 2 above, it can be seen that the error rate between the estimated speed estimated by the method according to the present invention and the speed measured by GPS is close to within 6%. In particular, it can be seen that the error rate exceeds 5% at the initial measurement, but the error rate decreases to less than 3% after the measurement time is 5 seconds.
따라서 이처럼 마련된 본 발명은, 타이어 부착된 센서만으로 차량의 주행 속도를 추정할 수 있다. 즉 주행 속도를 추정하기 위한 추가적인 장비로 인한 전력 사용을 줄일 수 있다.Therefore, according to the present invention prepared as described above, the driving speed of the vehicle can be estimated only by the sensor attached to the tire. In other words, it is possible to reduce the use of power due to additional equipment for estimating the driving speed.
또한, 가장 속도와 밀접한 관련이 있는 타이어 내부에서 센싱을 하므로 GPS를 사용할 수 없는 터널이나 지하차도 구간에서도 정확한 속도 추정이 가능하다.In addition, since sensing is performed inside the tire, which is most closely related to speed, accurate speed estimation is possible even in tunnels or underpass sections where GPS cannot be used.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a dispersed form, and likewise components described as distributed may be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention.
100: 차량 속도 추정 시스템
110: 센서모듈
120: 리시버모듈
130: 필터링모듈
140: 분석모듈100: vehicle speed estimation system
110: sensor module
120: receiver module
130: filtering module
140: analysis module
Claims (10)
상기 센서모듈에 의해 측정된 상기 래이디얼 가속도 신호를 수신하는 리시버모듈;
상기 리시버모듈에 의해 수신된 상기 래이디얼 가속도 신호에서 차량의 주행속도를 추정하기 위한 래이디얼 가속도를 필터링하는 필터링모듈; 및
상기 필터링모듈은, 측정된 상기 래이디얼 가속도 신호를 시간에 따른 가속도 파형 그래프로 나타내고, 상기 가속도 파형 그래프에서 타이어의 접지 영역을 추출하며,
상기 필터링모듈은, 추출된 상기 접지 영역의 중앙부의 반대편에 상기 센서모듈이 위치했을 때의 래이디얼 가속도를 필터링하고,
상기 필터링모듈에 의해 필터링된 상기 래이디얼 가속도와 상기 타이어의 반지름을 이용하여 차량의 주행 속도를 추정하도록 마련된 분석모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 속도 추정 시스템.
a sensor module mounted on the tire and measuring a radial acceleration signal according to the rotation of the rotating tire;
a receiver module for receiving the radial acceleration signal measured by the sensor module;
a filtering module for filtering the radial acceleration signal for estimating the traveling speed of the vehicle from the radial acceleration signal received by the receiver module; and
The filtering module represents the measured radial acceleration signal as an acceleration waveform graph over time, and extracts a ground area of the tire from the acceleration waveform graph;
The filtering module filters the radial acceleration when the sensor module is located on the opposite side of the center of the extracted ground area,
and an analysis module configured to estimate the traveling speed of the vehicle using the radial acceleration filtered by the filtering module and the radius of the tire.
상기 센서모듈은,
상기 타이어의 이너라이너에 형성된 것을 특징으로 하는 차량 속도 추정 시스템.
The method of claim 1,
The sensor module is
Vehicle speed estimation system, characterized in that formed on the inner liner of the tire.
상기 접지 영역은,
상기 가속도 파형 그래프에서 미분치의 최소값과 최대값 사이를 접지 영역으로 추출하도록 마련된 것을 특징으로 하는 차량 속도 추정 시스템.
The method of claim 1,
The ground area is
The vehicle speed estimation system according to claim 1, wherein a difference between a minimum value and a maximum value of a differential value in the acceleration waveform graph is extracted as a ground area.
상기 분석모듈은,
추출된 상기 접지 영역의 중앙부의 반대편에 상기 센서모듈이 위치했을 때의 래이디얼 가속도와 상기 타이어의 반지름을 곱한 값의 제곱근을 차량의 주행 속도로 추정하도록 마련된 것을 특징으로 하는 차량 속도 추정 시스템.
The method of claim 1,
The analysis module,
The vehicle speed estimation system according to claim 1, wherein the square root of a value obtained by multiplying the radial acceleration and the radius of the tire when the sensor module is located opposite the center of the extracted grounding area is provided to estimate the running speed of the vehicle.
a) 타이어의 회전에 따른 래이디얼 가속도 신호를 측정하는 단계;
b) 측정된 상기 래이디얼 가속도 신호를 수신하는 단계;
c) 리시버모듈에 의해 수신된 상기 래이디얼 가속도 신호에서 차량의 주행속도를 추정하기 위한 래이디얼 가속도를 필터링하는 단계; 및
d) 필터링된 상기 래이디얼 가속도와 상기 타이어의 반지름을 이용하여 차량의 주행 속도를 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 속도 추정 시스템의 차량 속도 추정 방법.
The vehicle speed estimation method of the vehicle speed estimation system according to claim 1, comprising:
a) measuring a radial acceleration signal according to the rotation of the tire;
b) receiving the measured radial acceleration signal;
c) filtering the radial acceleration signal for estimating the driving speed of the vehicle from the radial acceleration signal received by the receiver module; and
d) estimating the driving speed of the vehicle using the filtered radial acceleration and the radius of the tire.
상기 c) 단계는,
c1) 측정된 상기 래이디얼 가속도 신호를 시간에 따른 가속도 파형 그래프로 나타내는 단계;
c2) 상기 가속도 파형 그래프에서 타이어의 접지 영역을 추출하는 단계; 및
c3) 추출된 상기 접지 영역의 중앙부의 반대편에 상기 센서모듈이 위치했을 때의 래이디얼 가속도를 필터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 속도 추정 시스템의 차량 속도 추정 방법.
8. The method of claim 7,
Step c) is,
c1) displaying the measured radial acceleration signal as an acceleration waveform graph over time;
c2) extracting a ground area of the tire from the acceleration waveform graph; and
c3) Filtering the radial acceleration when the sensor module is located opposite the center of the extracted ground area.
상기 c2) 단계는
상기 가속도 파형 그래프에서 미분치의 최소값과 최대값 사이를 상기 접지 영역으로 추출하도록 마련된 것을 특징으로 하는 차량 속도 추정 시스템의 차량 속도 추정 방법.
9. The method of claim 8,
Step c2) is
and extracting a difference between a minimum value and a maximum value of a differential value in the acceleration waveform graph as the ground area.
상기 d) 단계는,
추출된 상기 접지 영역의 중앙부의 반대편에 상기 센서모듈이 위치했을 때의 래이디얼 가속도와 상기 타이어의 반지름을 곱한 값의 제곱근을 차량의 주행 속도로 추정하도록 마련된 것을 특징으로 하는 차량 속도 추정 시스템의 차량 속도 추정 방법.9. The method of claim 8,
Step d) is,
The vehicle of the vehicle speed estimation system, characterized in that it is provided to estimate the square root of a value obtained by multiplying the radial acceleration and the radius of the tire when the sensor module is located on the opposite side of the center of the extracted grounding area as the running speed of the vehicle. How to estimate speed.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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GRNT | Written decision to grant |