KR20030089894A

KR20030089894A - 차량의 차선 유지 지원장치 및 방법

Info

Publication number: KR20030089894A
Application number: KR1020020027804A
Authority: KR
Inventors: 윤중락
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2002-05-20
Filing date: 2002-05-20
Publication date: 2003-11-28

Abstract

자동차의 운전자 편의장치로, 주행중 운전자의 부주의 및 졸음에 의해 무의식적인 차선 이탈이 발생하는 경우 이를 경보하여 운전자에게 차선 복귀를 유도하여 주는 것으로,

전방 도로의 영상을 검출하는 과정과, 전방 도로의 영상으로부터 주행 차량의 차선 이탈 정도와 진행 각도를 산출하는 과정과, 상기 산출된 차선 이탈 정도와 진행각도에 현재의 차속 정보를 포함하여 차선 이탈 예상시간을 계산하는 과정과, 계산된 차선 이탈 예상시간에 따라 경고 펄스 주파수 레벨을 결정하는 과정과; 주행 차량의 차선 이탈 정도에 현재의 조향 토크 및 각도 정보를 포함하여 보조 토크 발생값을 결정하는 과정과, 턴 시그널 스위치 접점이 온을 유지하는지 판단하는 과정과, 턴 시그널 스위치 접점이 온을 유지하면 상기 검출된 제어값들을 클리어하고, 턴 시그널 스위치 접점이 오프의 상태이면 상기 결정된 제어값으로 보조 토크를 발생시켜 운전자에게 차선 이탈을 경고하는 과정을 포함한다.

Description

차량의 차선 유지 지원장치 및 방법{A apparatus for controlling a vehicle to be maintained in a traffic lane and a method thereof}

본 발명은 차량의 운전자 편의장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 주행중 운전자의 부주의 및 졸음에 의해 무의식적인 차선 이탈이 발생하는 경우 이를 경보하여 운전자에게 차선 복귀를 유도하여 주는 차량의 차선 유지 지원장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량에 있어서 다양한 기술의 발전과 함께 안전하고 편리한 차량을 위한 시스템들이 개발되고 있으며, 실제 차량에도 적용되어 운전자들의 안전을 도모하고 있다.

이러한 안전 시스템 중에는 운전자의 장시간 운전이나 졸음 운전 또는 휴대전화 사용 등의 전방 주시 태만으로 인한 차선 이탈시 발생되는 사고를 미연에 방지하여 줄 수 있는 차선 유지 지원장치의 개발이 활발히 이루어지고 있다.

이러한 차선 유지 지원장치는 주행상의 차선 및 차량의 위치를 측정하여 차량이 차선을 이탈할 것으로 판단되는 상황에서 모터 등을 이용해서 스티어링 휠에 토크 혹은 진동을 가함으로써, 운전자가 차선에 복귀하기 위한 조향 조작을 가할 것을 촉구하는 장치이다.

그리고 현재의 차선 이탈을 방지하여 주기 위한 보조 토크는 현재 상황에 의거하여 계산되며, 실제 조향에 필요한 양의 일부만을 스티어링 휠에 가하여 주게 된다.

스티어링 휠에 토크를 가하여 주는 방법은 정해져 있지 않은데, 실제 자동차 선진국에서는 스티어링 컬럼에 모터를 부착하여 클러치 기구를 통하여 보조 토크를 가하는 장치가 실용화되고 있다.

이러한 점을 감안하여 종래 기술을 살펴보면, 대개 DC모터와 기어 및 클러치 기구를 사용하여 스티어링 컬럼과 연결하거나, 전동식 파워 스티어링을 컨트롤함으로써, 보조 토크를 가하는 방법을 적용하고 있다.

상기와 같은 종래 기술에 있어서, 전자의 경우에 있어서는 클러치 기구로 인한 시스템의 복잡성과 DC 모터의 과부하 가능성을 배제할 수 없으며, 기구의 정밀도가 낮을 경우 일반 조향시 기어기구로 인하여 소음 또는 조향 감각의 저하등이 발생될 우려가 있다는 문제점을 내포하고 있다.

또한, 후진의 경우에 있어서는 파워 스티어링 시스템의 정밀 제어가 용이하지 못하고, 현재의 일반적인 유압식 파워 스티어링에는 사용할 수 없다는 문제점을 내포하고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 그 목적은 클러치 기구 대신에 초음파 모터를 적용하여 스티어링 컬럼에 보조 토크를 가하도록 함으로써 구조적인 단순화와 소음 및 진동의 발생이 없고, 고장시에도 스티어링 컬럼에 영향을 주지 않아 적용에 있어 안정성을 제공하도록 한 것이다.

도 1은 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차선 유지 지원장치에 대한 구성 블록도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차선 유지 지원장치에서 차선 유지 지원 제어를 실행하는 흐름도.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은, 주행 차량의 차선내 위치 정보를 영상으로 제공하는 영상입력수단과; 차선 유지 지원에 필요한 정보를 검출하는 감지수단과; 상기 차선내 위치 정보와 차선 유지 지원에 필요한 정보를 분석하여 차선 이탈 예상시간에 따른 보조 토크값을 결정하여 그에 대한 구동신호를 출력하는 제어수단과; 상기 제어수단의 구동신호에 따라 차선 이탈에 대한 보조 토크를 스티어링 휠에 가하도록 형성되는 구동수단을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 전방 도로의 영상을 검출하는 과정과; 상기 전방 도로의 영상으로부터 주행 차량의 차선 이탈 정도와 진행 각도를 산출하는 과정과; 상기 산출된 차선 이탈 정도와 진행각도에 현재의 차속 정보를 포함하여 차선 이탈 예상시간을 계산하는 과정과; 상기 계산된 차선 이탈 예상시간에 따라 경고 펄스 주파수 레벨을 결정하는 과정과; 상기 주행 차량의 차선 이탈 정도에 현재의 조향 토크 및각도 정보를 포함하여 보조 토크 발생값을 결정하는 과정과; 턴 시그널 스위치 접점이 온을 유지하는지를 판단하는 과정과; 상기에서 턴 시그널 스위치 접점이 온을 유지하면 상기 검출된 제어값들을 클리어하고, 턴 시그널 스위치 접점이 오프의 상태이면 상기 결정된 제어값으로 보조 토크를 발생시켜 운전자에게 차선 이탈을 경고하는 과정을 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 차량의 차선 유지 지원장치는, 영상입력부(2)와 영상처리부(4), 차속 검출부(6), 위치 검출부(8), 토크 검출부(10), 조향각 검출부(12), 턴 시그널 스위치(14), 제어부(20), 구동부(22), 스티어링 휠 어셈블리(100)로 이루어진다.

상기에서 영상입력부(2)는 CCD 카메라로 이루어지며, 주행하는 도로의 전방도로 영상을 실시간으로 입력하며, 영상 처리부(4)는 실시간으로 입력되는 전방도로의 영상을 처리하여 차량의 주행 차선내 위치 정보를 제어부(20)측에 제공한다.

차속 검출부(6)는 현재의 주행 차속 정보를 검출하여 그에 대한 정보를 제어부(20)측에 제공한다.

위치 검출부(8)는 스티어링 기어박스(140)내 피니언의 구동각을 검출하여 그에 대한 정보를 제어부(20)측에 제공한다.

토크 검출부(10)는 스티어링 기어박스(140)내 피니언의 구동으로부터 조향 토크량을 검출하여 그에 대한 정보를 제어부(20)측에 제공한다.

조향각 검출부(12)는 운전자의 스티어링 휠 구동에 따라 변화되는 조향각을 검출하여 그에 대한 정보를 제어부(20)측에 제공한다.

턴시그널 스위치(14)는 주행 방향을 변경하고자 하는 운전자의 선택으로 접점이 스위칭되며, 주변 차량의 운전자에게 경고하여 주기 위하여 선택되는 방향 선택정보를 제어부(20)측에 제공한다.

제어부(22)는 검출되는 차선내 위치정보의 분석으로 차선의 이탈 정도와 차량 진행각도를 계산하고, 이에 현재의 차속 정보를 감안하여 차선 이탈 예상시간을 산출한 다음 차선 이탈 경고 펄스 주파수를 결정하고, 차선 이탈정도에 따라 보조토크를 결정하여 피드백 검출되는 조향토크에 따라 보조 토크를 보정한다.

상기의 제어부(22)는 상기한 모든 제어 조건이 검출된 상태에서 주행 방향을 변경하고자 하는 턴시그널 정보가 검출되면 상기의 제어조건을 클리어한다.

또한, 스티어링 어셈블리(100)는 운전자가 잡고 조향을 행하는 스티어링 휠(110)과, 상기 스티어링 휠(110)의 회전력을 스티어링 기어박스(140)에 전달하는 스티어링 샤프트(120)를 포함하여 이루어진다.

이러한 상기 스티어링 휠 어셈블리(100)에 있어서, 상기 스티어링 샤프트 (120)의 일정 위치에 초음파 모터(130)가 결합된다.

상기의 초음파 모터(130)는 구동부(22)에서 인가되는 제어신호에 따라 차선 이탈에 대한 경고 토크를 발생함과 동시에 이탈 방지를 위한 토크를 발생하는 것으로 고정자(131)와 회전자(132)로 이루어진다.

상기의 회전자(132)는 스티어링 샤프트(120)에 장착되며, 실제 회전운동을하여 스티어링 휠(110)에 구동 토크를 제공하고, 고정자(131)는 차체측에 장착 고정되어 구동부(22)로부터 인가되는 제어신호에 따라 초음파 펄스를 발생시켜 스티어링 샤프트(120)에 장착되는 회전자(132)를 구동시킨다.

상기의 초음파 모터(130)는 구동부(22)의 제어신호가 인가되는 않는 상태에서는 고정자(131)와 회전자(132)는 마찰없이 서로 미끄러지는 상태로 형성한다.

전술한 바와 같은 기능을 포함하는 구성으로 이루어지는 본 발명에 따른 차량에서 차선 유지 지원을 수행하는 동작에 대하여 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

차량이 소정의 목적지로 주행하는 상태에서 차선 유지 지원모드가 설정되면 영상 입력부(2)는 주행하는 도로의 영상을 실시간으로 입력한 다음 영상 처리부(4)를 통해 차량의 주행 차선내 위치 정보를 추출하여 제어부(20)측에 제공한다(S10).

이때, 제어부(20)는 입력되는 주행 차선내 위치 정보를 설정된 기준 데이터와 설정된 알고리즘을 통해 비교하여 차선의 이탈정도, 즉 좌우 편차와 차량 진행 각도를 계산한다(S20)(S30).

이후, 제어부(22)는 계산한 차선의 이탈 정도와 차량 진행각도에 차속검출부 (6)로부터 검출되는 현재의 차속을 감안하여(S40) 차선 이탈 예상시간을 산출하고 (S50), 산출된 차선 이탈 예상시간으로부터 경고 펄스 주파수를 결정한다(S60).

또한, 토크 검출부(10)로부터 조향 토크와 조향각 검출부(12)로부터 조향각의 정보를 검출한 다음(S70) 상기 S20에서 계산한 차선 이탈정도와 연산하여 초음파 모터(130)의 회전수를 결정한다(S80).

상기와 같이 차선 이탈 예상에 따라 경고 펄스 주파수와 초음파 모터(130) 구동을 위한 회전수가 결정되면 턴시그널 스위치(14)로부터 턴시그널 정보가 검출되는지, 즉 방향전환을 위한 턴시그널 램프가 온되었는지를 판단한다(S90)(S100).

상기에서 턴시그널 램프가 온 된 것으로 판단되면 운전자의 주행방향 변경 의지에 의해 차선이탈이 발생된 것으로 판단하여 상기에서 결정한 초음파 모터 회전수와 경고 펄스 주파수를 클리어 한 다음 초기의 과정으로 리턴되고, 턴 시그널 램프가 온되지 않은 상태인 것으로 판단되면 운전자의 부주의에 의해 차선 이탈이 발생되고 있는 것으로 판단하여 상기에서 산출된 경고 펄스 및 모터 회전수를 구동부(22)측에 출력한다.

따라서, 구동부(22)는 초음파 모터(130)의 고정자(131)를 구동시켜 스티어링 샤프트(120)에 고정되어 있는 회전자(132)를 구동시킴으로써 차선 이탈을 경고하는 보조 토크를 스티어링 휠(110)을 잡고 있는 운전자에게 전달한다.

상기 스티어링 휠(110)에 인가되는 보조 토크는 설정된 주기적으로 발생되도록 하여 스티어링 휠(110)을 잡고 있는 운전자가 진동의 형태로 전달되도록 함으로써 보조 토크의 인식을 통해 조향이 필요한 상황을 인식하도록 한다.

따라서, 운전자는 스티어링 휠(110)을 통해 인식되는 보조 토크에 의해 차량의 진행방향이 차선을 이탈하고 있음을 확인하여 스티어링 휠(110)의 조작을 통해 신속한 차선 복귀를 수행한다.

상기 초음파 모터(130)에 구동 전류가 인가되지 않는 정상 운행의 상태에서는 고정자(131)와 회전자(132)가 서로 미끄러지는 상태를 유지하므로, 별도의 고장안전장치가 필요치 않으며, 초음파를 통해 회전자를 구동시키는 방식을 적용함으로써 금속으로 만들어진 코일 등을 사용하지 않으로써 전자 유도에 의한 역전류 발생도 일어나지 않는다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 주행중 운전자의 부주의 및 졸음에 의해 무의식적인 차선 이탈이 발생하는 경우 이를 경보하여 운전자에게 차선 복귀를 유도하여 줌으로써 운행에 안정성 및 신뢰성이 제공된다.

또한, 본 발명은 차선 이탈의 경보를 클러치 기구 대신에 초음파 모터를 적용하여 스티어링 컬럼에 보조 토크를 가하도록 함으로써 구조적인 단순화와 소음 및 진동의 발생이 없고, 고장시에도 스티어링 컬럼에 영향을 주지 않아 적용에 있어 안정성이 제공된다.

Claims

주행 차량의 차선내 위치 정보를 영상으로 제공하는 영상입력수단과;

차선 유지 지원에 필요한 정보를 검출하는 감지수단과;

상기 차선내 위치 정보와 차선 유지 지원에 필요한 정보를 분석하여 차선 이탈 예상시간에 따른 보조 토크값을 결정하여 그에 대한 구동신호를 출력하는 제어수단과;

상기 제어수단의 구동신호에 따라 차선 이탈에 대한 보조 토크를 스티어링 휠에 가하는 초음파 모터를 포함하는 특징으로 하는 차량의 차선 유지 지원장치.
제1항에 있어서,

상기 영상입력수단은 차선내 영상을 실시간적으로 입력하는 CCD 카메라와;

상기 CCD카메라로 입력되는 영상을 캡처하여 처리하는 영상처리부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량의 차선 유지 지원장치.
제1항에 있어서,

상기 감지수단은 현재의 주행 차속을 검출하는 차속 검출부와;

스티어링 휠의 구동각을 검출하는 위치 검출부와;

스티어링 휠의 조향 토크량을 검출하는 토크 검출부와;

스티어링 휠의 조향각을 검출하는 조향각 검출부와;

주행 방향 변경시 주변 차량에게 경고하기 위하여 운전자의 선택으로 접점이 스위칭되는 턴시그널 스위치로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량의 차선 유지 지원장치.
제1항에 있어서,

상기 제어수단은 검출되는 차선내 위치정보의 분석으로 차선의 이탈 정도와 차량 진행각도를 계산하고, 이에 현재의 차속 정보를 감안하여 차선 이탈 예상시간을 산출한 다음 차선 이탈 경고 펄스 주파수를 결정하고, 차선 이탈정도와 조향 토크 및 조향각에 따라 보조토크를 결정하는 것을 특징으로 하는 차량의 차선 유지 지원장치.
제1항에 있어서,

상기 구동수단은 스티어링 샤프트의 일정 위치에 결합되는 것을 특징으로 하는 차량의 차선 유지 지원장치.
제1항에 있어서,

상기 초음파 모터는 차체측에 장착 고정되며, 인가되는 구동신호에 따라 초음파를 발생시키는 고정자와;

스티어링 샤프트에 장착되며, 고정자의 초음파 발생에 따라 실제 회전운동을 하여 스티어링 휠에 보조 토크를 제공하는 회전자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량의 차선 유지 지원장치.
제1항에 있어서,

상기 초음파 모터는 제어신호가 인가되는 않는 상태에서 고정자와 회전자는 별도의 마찰없이 서로 미끄러지는 상태로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 차선 유지 지원장치.
전방 도로의 영상을 검출하는 과정과;

상기 전방 도로의 영상으로부터 주행 차량의 차선 이탈 정도와 진행 각도를 산출하는 과정과;

상기 산출된 차선 이탈 정도와 진행각도에 현재의 차속 정보를 포함하여 차선 이탈 예상시간을 계산하는 과정과;

상기 계산된 차선 이탈 예상시간에 따라 경고 펄스 주파수 레벨을 결정하는 과정과;

상기 주행 차량의 차선 이탈 정도에 현재의 조향 토크 및 각도 정보를 포함하여 보조 토크 발생값을 결정하는 과정과;

턴 시그널 스위치 접점이 온을 유지하는지를 판단하는 과정과;

상기에서 턴 시그널 스위치 접점이 온을 유지하면 상기 검출된 제어값들을 클리어하고, 턴 시그널 스위치 접점이 오프의 상태이면 상기 결정된 제어값으로 보조 토크를 발생시켜 운전자에게 차선 이탈을 경고하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 차선 유지 지원장치