KR20040037589A - Distance detection method of collision alarming on vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량의 추돌 경보장치에서 차간 거리를 추출하는 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 펄스식 응답 레이더를 적용하는 차량에서 상대 차량으로부터 반사되어 수신되는 한 주기 동안의 펄스를 관찰한 다음 최종 한 펄스가 발생하는데걸리는 시간을 검출하여 차간 거리 및 상대속도를 추출하도록 하는 추돌 경보장치에서 거리 추출방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for extracting a distance between vehicles in a collision warning device of a vehicle. More particularly, the present invention relates to a method in which a pulse response response radar is used to observe a pulse during a period of reflection received from an opponent vehicle. The present invention relates to a distance extraction method in a collision warning device that detects a time taken to generate a pulse and extracts a distance and a relative speed.
생활의 필수품으로 자리 매김하고 있는 자동차의 보급과 이에 따른 교통사고의 증가로 보다 안전하고 지능적인 자동차를 원하는 소비자의 욕구와 자동차 관련산업의 발전 추이가 접목되어 눈, 안개, 폭우 등의 조건에서 안정된 주행성을 확보하여 주는 지능형 안전 시스템이 개발되고 있으며, 안전 운행의 보조장치로 차선이탈 방지장치, 졸음 운전 방지장치, 안전거리 확보를 통한 추돌 방지장치들이 개발되어 실차에 적용되고 있는 상태이다.It is stable in the conditions of snow, fog and heavy rain by combining consumer's desire for safer and more intelligent automobiles with the development of automobile-related industries due to the spread of automobiles, which are becoming a necessity of daily life, and the increase of traffic accidents. Intelligent safety systems have been developed to secure driving ability, and lane departure prevention devices, drowsiness driving prevention devices, and collision prevention devices through securing safety distances have been developed and applied to actual vehicles as auxiliary devices for safe driving.
상기와 같이 차량에 적용되고 있는 각종 안전 운행 보조장치 중에서 추돌 방지장치의 경우 첨부된 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 전방의 장애물 및 선행차량을 레이더(Radar) 통해 감지한 다음 차간거리 혹은 장애물과의 거리를 추출하고, 상대차와의 상대속도를 추출하여 제동장치의 구동 혹은 엔진 토크 저감 제어를 통해 안전거리를 확보하도록 하고 있다.Among the various safety driving aids applied to the vehicle as described above, in the case of the collision preventing device, as shown in FIG. 1, the front obstacle and the preceding vehicle are detected through a radar, and then the inter-vehicle distance or obstacle and The distance is extracted, and the relative speed with the relative vehicle is extracted to secure the safety distance by controlling the braking device or controlling the engine torque.
상기 추돌 방지장치에 적용되고 있는 레이더는 펄스식 응답 레이터가 주로 적용되고 있는 바, 레이더의 설계에 따라 다소간의 차이는 있지만 통상적으로 1M의 거리당 일정한 주파수(Scale Factor)가 발생한다.As the radar applied to the collision avoidance device is mainly applied to the pulsed responder, although there are some differences depending on the design of the radar, a constant frequency per distance of 1M is generally generated.
따라서, 종래에 펄스식 응답 레이더를 적용하는 추돌 방지장치에서 차간 거리를 추출하기 위해서는 한 주기 동안 발생하는 펄스의 개수를 카운터하고, 펄스가 발생한 시간으로 나누어 주파수를 구하는 방식을 사용하고 있다.Therefore, in the conventional collision avoidance device using a pulsed response radar, a method of calculating the frequency by counting the number of pulses generated during one period and dividing by the time the pulse is generated is used to extract the distance between vehicles.
이에 대하여 첨부된 도 2 및 도 3을 참조하여 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.This will be described in more detail with reference to FIGS. 2 and 3 as follows.
주행중에 선행 차량 추종 제어의 모드가 설정되면 레이더는 전방 장애물 혹은 선행 차량에 펄스를 방사하게 되고, 방사된 펄스는 전방 장애물 혹은 차량으로부터 반사되어 수신되면 도시되지 않은 마이크로 프로세서에서는 수신되는 펄스의 에지를 검출하여 에지 발생시의 현재 타이머 값을 레지스터에 등록한 다음 하강 에지의 검출에 따른 인터럽트의 발생에 따라 변수값을 1씩 증가시키는 동작을 통해 설정된 시간, 일 예를들어 100㎳ 동안 수신되는 펄스의 개수(C)를 카운터하는 동작을 반복하며(S101), 펄스의 카운팅에 소요되는 시간(T)을 측정한다(S102).When the mode of the preceding vehicle tracking control is set while driving, the radar emits pulses to the front obstacle or the preceding vehicle, and the emitted pulses are reflected from the front obstacle or the vehicle and received by the microprocessor (not shown) to detect the edge of the received pulse. The number of pulses received during the set time, e.g., 100 ms, is detected by registering the current timer value at the time of edge occurrence in a register and then increasing the variable value by one in response to the occurrence of an interrupt caused by the detection of the falling edge. The operation of countering C) is repeated (S101), and the time T required for counting pulses is measured (S102).
즉, 최초 펄스의 검출에 대한 인터럽트 발생시의 시간값을 Y라는 변수에 저장하고, 거리값 계산 직전 최후에 발생한 인터럽트의 시간값을 X 라는 변수에 저장하게 되면 최종적으로 X-Y의 값이 펄스들이 발생한 시간(T)으로 측정된다.That is, if the time value at the time of interrupt generation for the detection of the first pulse is stored in the variable Y, and the time value of the last interrupt just before the distance value calculation is stored in the variable X, the time at which the XY value is finally generated Measured by (T).
이후, 시간(T)과 카운터된 펄스 개수(C)의 관계로부터 하기의 수학식 1과 같이 상대거리를 추출한다(S103).Thereafter, a relative distance is extracted from the relationship between the time T and the countered pulse number C as shown in Equation 1 below (S103).
상기에서 32.8은 설정되는 타이머 인터럽트인 3.28㎲이다.In the above, 32.8 is 3.28 ms which is a timer interrupt to be set.
상기의 수학식 1을 통해 장애물 혹은 상대차량과의 거리(D)가 추출되면 1 거리값을 이전의 4 스텝까지 저장하여 현재 들어온 값까지 5개의 값을 취합한 후 이중에서 최대값과 최소값을 갖는 인자를 버리고 나머지 3개의 인자만을 취여야 그값들을 평균한다(S104).When the distance (D) between the obstacle or the relative vehicle is extracted through Equation 1 above, one distance value is stored up to four steps before, five values are collected up to the current value, and the maximum and minimum values are doubled. Discard the argument and take only the remaining three arguments and average the values (S104).
이후, 상기 평균된 값에 칼만 필터를 적용하여 상수값인 K 값을 추출하고(S105), 이를 이용하여 하기의 수학식 2를 통해 주파수 함수를 추출하여 전방 장애물 혹은 선행 자동차와의 최종 상대거리를 추출한다(S106).Thereafter, a Kalman filter is applied to the averaged value to extract a constant K value (S105), and a frequency function is extracted by using Equation 2 below to determine a final relative distance with a front obstacle or a preceding vehicle. It extracts (S106).
최종 상대거리의 추출이 완료되면 상대 속도를 측정 및 필터링하여 자차의 제동 제어 및 엔진 토크 저감 제어를 수행하여 준다.When the extraction of the final relative distance is completed, the relative speed is measured and filtered to perform braking control and engine torque reduction control of the own vehicle.
상기에서 상수값인 K값을 추출하는 과정에 적용되는 칼만 필터는 거리와 속도 및 가속도의 관계를 이용하여 검출한다.The Kalman filter applied to the process of extracting the K value, which is a constant value, is detected using a relationship between distance, velocity, and acceleration.
이는 거리를 'd' 라 하고, 속도를 's'라 하며, 가속도를 'a'라하면 그 관계는 하기와 같이 결정된다.If the distance is called 'd', the speed is called 's', and the acceleration is called 'a', the relationship is determined as follows.
,이고, d~~ = ~x1, ~~s~=~ x2,~~ a~=~x3 라 가정하면 그 해는 하기와 같이 추출된다. , Assuming that d ~~ = ~ x1, ~~ s ~ = ~ x2, ~~ a ~ = ~ x3, the solution is extracted as follows.
,로 표현된다.(Y:거리) , (Y: distance)
여기서, 샘플링 시간을 100㎳로 이산화하면Here, discretizing the sampling time to 100 ms
로 이산화된 상태 방정식이 추출된다. The discretized state equation is extracted.
상기의 이산화된 상태 방정식으로 칼만 필터를 설계하게 되면,If you design a Kalman filter with the discretized state equation,
여기서,는 i번째 정보까지 가지고 추정한 i+1번째 추정치이고,here, Is the i + 1 th estimate estimated with the i th information,
는 i번째 정보까지 가지고 추정한 i번째 추정치이며, Is the i th estimate estimated with the i th information,
L 은 칼만 필터 게인이다.L is the Kalman filter gain.
전술한 바와 같은 방법을 적용하여 전방 장애물 혹은 선행 차량간의 거리를 추출하는 방법은 레이더의 노후 및 노이즈에 의하여 계측한 주파수의 변동이 심하고, 펄스 카운팅을 놓치는 경우가 발생하여 이 값을 그대로 전방 장애물 혹은 선행 차량과의 거리값으로 적용하게 되면 제동 제어를 위한 브레이크의 구동과 엔진 토크 저감 제어를 위한 스로틀 개도의 구동이 빈번하게 발생하게 되어 승차감을 저하시키고 동시에 액츄에이터의 반복적인 구동에 의해 내구성을 악화시키는 문제점이 있다.In the method of extracting the distance between the front obstacle or the preceding vehicle by applying the above-described method, the frequency measured by the aging and noise of the radar is severe and the pulse counting is missed. When applied as a distance value from the preceding vehicle, driving of the brake for braking control and driving of the throttle opening for engine torque reduction control frequently occur, which reduces ride comfort and deteriorates durability by repetitive driving of the actuator. There is a problem.
또한, 상기의 문제점을 해소하기 위하여 측정한 데이터 값을 여러번 필터링하는 경우 필터링에 의한 시스템의 지연이 발생하게 되어 고속에서의 선행차량 추종시에 운전자 보다 느린 응답성을 초래하게 되며, 선행 차량과의 거리 측정후 측정한 거리 데이터를 이용하여 상대속도를 추정하는 경우에 상기한 바와 같은 문제점이 발생하게 되어 안정적인 제어가 이루어지지 못하는 문제점이 있다.In addition, if the measured data values are filtered several times in order to solve the above problems, a system delay occurs due to filtering, resulting in a slower response than a driver when following a preceding vehicle at a high speed. When estimating the relative speed using the distance data measured after the distance measurement, the above-described problem occurs, and thus there is a problem that stable control cannot be achieved.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 그 목적은 펄스식 응답 레이더를 적용하는 차량에서 상대 차량으로부터 반사되어 수신되는 한 주기 동안의 펄스를 관찰한 다음 최종 한 펄스가 발생하는데 걸리는 시간을 검출하여 차간 거리 및 상대속도를 추출하도록 함으로써, 레이더의 노후 및 주변 환경 영향에 구애없이 안정된 차간 거리 및 상대속도를 추출할 수 있도록 하며, 이를 통해 안정된 추종 제어가 가능하도록 한 것이다.The present invention has been invented to solve the above problems, and the object thereof is to observe the pulse for one period received from the opposite vehicle and received from the other vehicle in the pulsed response radar, and then the last one pulse is generated. By detecting the time to extract the distance and relative speed between vehicles, it is possible to extract a stable distance and relative speed regardless of the aging of the radar and the influence of the surrounding environment, thereby enabling a stable tracking control.
도 1은 일반적인 추돌 경보장치에서 차간 거리 측정관계를 도시한 개략적인 구성도.1 is a schematic configuration diagram showing a distance measurement relationship between vehicles in a general collision warning device.
도 2는 종래의 추돌 경보장치에서 차간 거리 측정을 수행하는 일 실시예의 흐름도.2 is a flowchart of an embodiment of performing a distance measurement in a conventional collision warning device.
도 3은 종래의 추돌 경보장치에서 차간 거리 측정을 위한 펄스 타이밍도.3 is a pulse timing diagram for the distance measurement in the conventional collision warning device.
도 4는 본 발명에 따른 추돌 경보장치에서 차간 거리 측정을 수행하는 일 실시예의 흐름도.Figure 4 is a flow diagram of an embodiment for performing a distance measurement in the collision warning device according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 추돌 경보장치에서 차간 거리 측정을 위한 펄스 타이밍도.5 is a pulse timing diagram for the distance measurement in the collision warning device according to the invention.
상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 전방 장애물 혹은 선행 차량으로부터 반사되어 수신되는 한 주기 동안의 펄스를 검출하는 과정과; 상기 검출된 한 주기 동안의 펄스에서 최종 하나의 펄스가 검출되는 시간을 측정하는 과정과; 상기 측정된 시간값과 한 주기 펄스를 발생시키는 시간 및 한 펄스 거리값을 감안하여 상대거리를 추출하는 과정과; 상기 추출된 상대거리를 필터링하여 튀는 값을 제거하는 과정 및 ; 필터링을 통해 최종적으로 추출되는 상대거리에 칼만 필터를 적용하여 상대속도를 추출하여 추종 제어를 수행하는 과정을 포함한다.The present invention for realizing the above object comprises the steps of detecting a pulse during one period received reflected from the front obstacle or the preceding vehicle; Measuring a time at which the last one pulse is detected in the detected one period; Extracting a relative distance in consideration of the measured time value, time for generating one cycle pulse, and one pulse distance value; Removing the popping value by filtering the extracted relative distance; It includes the process of following the control by extracting the relative velocity by applying the Kalman filter to the relative distance finally extracted through the filtering.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 추돌 경보장치는 통상적인 구성과 동일한 구성으로 이루어지므로 이에 대한 구성의 설명은 생략하고, 제어수단내에 설정되는 알고리즘을 기반으로 본 발명의 동작관계를 설명한다.Since the collision warning apparatus according to the present invention has the same configuration as the conventional configuration, the description of the configuration is omitted, and the operation relation of the present invention will be described based on the algorithm set in the control means.
도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 주행이 개시되어 선행 차량 추종 제어의 모드가 설정되면, 차량의 전면부 소정의 위치에 장착되어 있는 레이더는 전방 장애물 혹은 선행 차량에 펄스를 방사한 다음 전방 장애물 혹은 차량으로부터 반사되는 펄스를 수신하게 된다.As can be seen in FIG. 4, when the driving is started and the mode of the preceding vehicle following control is set, the radar mounted at a predetermined position on the front part of the vehicle emits pulses to the front obstacle or the preceding vehicle, and then the front obstacle or Receive pulses reflected from the vehicle.
이때, 차간 거리 및 상대속도를 추출하는 제어수단내의 마이크로 프로세서는 수신되는 설정된 한 주기 동안의 펄스를 검출하며(S201), 이 한 주기 동안의 펄스 중에서 최종 한 펄스의 하강 에지에 카운터 인터럽트를 셋팅하여 첨부된 도 5에 도시된 바와 같이 하나의 펄스가 수신되기까지 걸린 시간(T)을 측정한다(S202).At this time, the microprocessor in the control means for extracting the inter-vehicle distance and the relative speed detects the pulse for the set one period received (S201), by setting a counter interrupt on the falling edge of the last one of the pulses during this period As shown in FIG. 5, a time T taken until one pulse is received is measured (S202).
이후, 1M당 하나의 펄스가 발생되고, 그 시간은 3.28㎲마다 결정되므로, 이를 이용하여 전방 장애물 혹은 선행 차량과의 상대 거리(D)를 하기의 수학식 3과 같이 검출한다(S203).Thereafter, one pulse is generated per 1M, and the time is determined every 3.28 ms, and thus, the relative distance D between the front obstacle or the preceding vehicle is detected as shown in Equation 3 below (S203).
상기의 수학식 3을 통해 전방 장애물 혹은 선행 차량과의 상대 거리(D)가 추출되면 이 값이 물리적으로 발생할 수 있는 값인지 아니면 센서의 오류에 의해 값이 변했는지 여부를 판단하기 위해 필터링하여 튀는 값을 제거한다(S204).When the relative distance (D) between the front obstacle or the preceding vehicle is extracted through Equation 3 above, the value is filtered to determine whether the value is a physical value or whether the value is changed by a sensor error. The value is removed (S204).
이는 이전 스텝의 값 D(n-1)과 두 스텝 이전의 값 D(n-2)의 값의 기울기 비교를 통해 현재의 거리값을 추정[Hd(n)]하고, 이 값과 실제 계산되어진 값 D(n)의차이가 한 주기 동안 설정된 거리, 대략 4m보다 클 경우 또는 D(n)이 추정된 값 [Hd(n)] 보다 일정 이상, 대략 1.8배 클 경우 에러로 판단하여 추출된 상대 거리의 값은 이 전의 값을 유지하고 튀는 값들은 제거한다.It estimates the current distance value [Hd (n)] by comparing the slope of the value D (n-1) of the previous step and the value D (n-2) before the two steps. Relative extracted by judging an error if the difference of the value D (n) is greater than the set distance for one period, approximately 4m or if D (n) is greater than or equal to about 1.8 times larger than the estimated value [Hd (n)] The distance value remains the previous value and the bouncing values are removed.
상기와 같이 필터링을 통해 튀는 값이 제거되면 칼만 필터를 적용하여 전방 장애물 혹은 선행 차량과의 최종적인 상대속도를 추출하여 추종 제어를 위한 제동력 발생 제어와 스로틀 개도 조정을 수행하게 된다.When the bouncing value is removed through the filtering as described above, the final relative speed with the front obstacle or the preceding vehicle is applied by applying the Kalman filter to perform the braking force generation control and the throttle opening degree for the following control.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 선행 차량 추종 제어에 적용되는 차간 거리의 추출에 있어 안정성이 제공되어 제어에 신뢰성이 제공되고, 필터링에 의한 시스템 지연이 배제되어 응답성이 향상되므로, 시스템의 신뢰성이 제공된다.As described above, the present invention provides stability in the extraction of the inter-vehicle distance applied to the preceding vehicle following control, thereby providing reliability in control, and responsiveness is improved by eliminating system delay due to filtering. Is provided.
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