KR20090014550A - 차량용 후진추돌 방지 알고리즘 - Google Patents

차량용 후진추돌 방지 알고리즘 Download PDF

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Abstract

본 발명의 특징적인 구성은 차량의 주행을 선택하는 기어가 후진 상태이면, 초음파 센서에 검출되는 후방 물체의 거리와 차량 주행 상태 데이터를 입력받는 제 1 단계; 상기 제 1 단계 이후 초음파 센서에 검출되는 후방 물체의 거리가 설정거리 이내이면 스로틀 열림량을 확인하고, 시간에 따른 열림량의 변화를 이용하여 스로틀 개폐속도를 연산하는 제 2 단계: 상기 제 2 단계 이후 브레이크가 작동되면, 제 2 구간 이후이고, 브레이크가 작동되지 않으면, 제 1 구간 이후 인가 확인한 후 차량의 현재 속도를 확인하는 제 3단계; 상기 제 3 단계에서 차량이 후진 중이면, 충돌예상 거리를 연산하는 제 4 단계; 상기 제 4 단계에서 연산된 거리와 주행 속도에 의한 추돌 예상 시간을 연산하는 제 5 단계; 상기 제 5 단계에서 연산된 추돌 예상 시간에 해당하는 경보를 구분하는 제 6단계; 상기 제 3단계에서 차량이 정지 상태 이며, 차량과 후방 물체의 거리에 해당하는 경보를 구분하는 제 7 단계; 상기 제 6 단계 및 제 7 단계에서 구분된 경보를 운전자에게 고지하는 제 8 단계를 포함하여서 된 것이다.
Figure P1020070078597
차량, 후진 추돌, 알고리즘, 속도, 거리

Description

차량용 후진추돌 방지 알고리즘{Rear-end collision prevention algorithm for vehicle}
본 발명은 차량용 후진추돌 방지 알고리즘에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량 후진시 후방 장애물과 차량의 거리는 물론 차량의 후진 속도에 따른 추돌 위험도를 실시간으로 연산하여 운전자에게 제공할 수 있는 차량용 후진추돌 방지 알고리즘에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 후방 상태를 확인하려면 차량 실내에 구비된 백미러나 차량의 측면에 구비된 사이드 미러를 이용하게 되는데, 이와 같은 백미러는 후방의 측면 시야를 확보할 수 없는 한계가 있는 한편, 사이드미러는 차량 측면의 시야 사각지대가 발생되므로 이러한 미러들을 통한 차량의 후방상태 확인에는 항상 한계가 있었다.
따라서, 차량 후진 시 후방시야의 안전한 확보를 위해 여러 가지 장치들이 적용되고 있는데, 이러한 장치들 중 후방 물체를 초음파등을 이용하여 인식하는 경우에 운전자가 비교적 안전하게 후방물체를 인식하여 인사사고 및 대물사고의 발생을 방지하고 있다.
종래에는 차량과 후방 물체의 거리를 이용하여 운전자에게 경고하기 위한 알고리즘의 모델은 도 1에 나타낸 바와 같다.
여기에서 참조되는 바와 같이 종래에는 위험상황 인지후 차량이 총 이동하는 거리는 주행속도가 감소하는 조건으로서, 공주시간을 이동하는 거리와 실제 제동시간을 이동하는 거리로 구분된다.
한편, 상기 공주시간 이동 거리는 위급상황 발견시점(1)과 제동을 위한 운전자의 오른발이 움직이는 초기 시점(2) 사이의 제 1 구간(t1 : 약 0.38 ~ 0.50s)과, 상기 오른발이 움직이는 초기 시점(2)과 운전자의 오른발이 움직이는 말기 시점(3) 사이의 제 2 구간(t2 : 약 0.17 ~ 0.28s)과, 상기 오른발이 움직이는 말기 시점(3)과 오른발이 브레이크 페달에 접촉되는 시점(4) 사이의 제 3 구간(t3 : 약 0.07 ~ 0.15s)과, 오른발이 브레이크 페달에 접촉되는 시점(4)과, 차량의 제동이 발생되는 시점(5) 사이의 제 4 구간(t4)으로 각각 구분된다.
따라서, 종래에는 상술한 위험 상황 인지후 차량이 총 이동하는 거리 이내에 후방 물체가 감지되면, 경보음을 발생시키는 것으로서, 후방 추돌을 방지하게 된다.
그러나 상술한 바와 같은 종래의 알고리즘은 차량 후진 시 주행속도가 감소하는 것을 조건으로 하는 것이며, 실차 후진시 위험 상황 인지후 차량의 총 이동거리에는 차량의 속도가 지속적으로 감소하지 않는 경우도 있으므로, 종래와 같이 차 량과 후방 물체의 사이의 거리에 의한 경보를 발생하면, 경보의 발생시간이 지연되는 등의 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 차량 후진시 후방 물체와 차량의 거리는 물론, 차량의 후진 속도에 의한 위험도를 실시간으로 연산하여 그 위험도에 따른 경보를 운전자에게 고지할 수 있는 차량용 후진추돌 방지 알고리즘을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징적인 구성을 설명하면 다음과 같다.
본 발명 차량용 후진추돌 방지 알고리즘은 차량의 주행을 선택하는 기어가 후진 상태이면, 초음파 센서에 검출되는 후방 물체의 거리와 차량 주행 상태 데이터를 입력받는 제 1 단계; 상기 제 1 단계 이후 초음파 센서에 검출되는 후방 물체의 거리가 설정거리 이내이면 스로틀 열림량을 확인하고, 시간에 따른 열림량의 변화를 이용하여 스로틀 개폐속도를 연산하는 제 2 단계: 상기 제 2 단계 이후 브레이크가 작동되면, 제 2 구간 이후이고, 브레이크가 작동되지 않으면, 제 1 구간 이후 인가 확인한 후 차량의 현재 속도를 확인하는 제 3단계; 상기 제 3 단계에서 차량이 후진 중이면, 충돌예상 거리를 연산하는 제 4 단계; 상기 제 4 단계에서 연산된 거리와 주행 속도에 의한 추돌 예상 시간을 연산하는 제 5 단계; 상기 제 5 단계에서 연산된 추돌 예상 시간에 해당하는 경보를 구분하는 제 6단계; 상기 제 3단계에서 차량이 정지 상태 이며, 차량과 후방 물체의 거리에 해당하는 경보를 구분 하는 제 7 단계; 상기 제 6 단계 및 제 7 단계에서 구분된 경보를 운전자에게 고지하는 제 8 단계를 포함하여서 된 것이다.
본 발명은 차량 후진 주행시 후방 물체와 차량의 거리 및 차량의 주행 속도에 의한 추돌 예상시간을 실시간으로 연산하여 그 시간 및 거리에 해당하는 경보를 운전자에게 고지하여 후방 추돌을 방지할 수 있는 특유의 효과가 있다.
본 발명을 나타낸 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 후진추돌 방지 알고리즘 모델을 나타낸 그래프이고, 도 3은 본 발명에 따른 후진추돌 방지 알고리즘에 의한 차량 제동시 운전자 행동을 나타낸 그래프이며, 도 4는 본 발명에 따른 후진추돌 방지 알고리즘에 의한 차량 운동을 나타낸 그래프이고, 도 5는 본 발명에 따른 후진추돌 방지 알고리즘에 의한 차량 제동거리를 나타낸 그래프이며, 도 6은 본 발명에 따른 후진추돌 방지 알고리즘에 의한 차량 예상 제동 거리를 나타낸 시뮬레이션 그래프이고, 도 7은 본 발명에 따른 후진추돌 방지 알고리즘을 설명하기 위한 흐름도이다.
먼저, 본 발명의 후진추돌 방지 알고리즘용 모델은 도 2에 나타낸 바와 같이 위험상황 인지후 차량이 총 이동하는 거리는 주행속도가 증가 후 감소하는 조건으로서, 공주시간을 이동하는 거리와 실제 제동시간을 이동하는 거리로 구분된다.
상기 공주시간 이동 거리는 위급상황 발견시점(1)과 가속폐달을 밟은 운전자의 오른발 관성에 의한 추가 조작 시간(2) 및 운전자의 오른발이 가속페달로부터 움직이는 초기시점(3) 사이의 제 1 구간(t1)과, 운전자의 오른발이 가속페달로부터 움직이는 초기시점(3)과 운전자의 오른발이 브레이크 페달로 움직이는 초기시점(4) 사이의 제 2 구간(t2)과, 운전자의 오른발이 브레이크 페달로 움직이는 초기시점(4)과 유효 제동이 발생하는 초기 시점(5) 사이의 제 3 구간(t3) 및 유효 제동이 발생하는 시점(5) 이후의 제 4 구간(t4)으로 각각 구분된다.
한편, 본 발명에 따른 알고리즘의 운전자 행동 모델에 의한 각 구간별 스로틀 열림량 및 차량의 가속도는 도 3에 나타낸 바와 같다.
여기에서 다음과 같은 가정을 한다.
* 운전자가 일정 속도로 가속페달을 밟음 : β
* T1 후 가속 페달 즉시 해제
* 차량 가속도는 스로틀의 열림량에 비레함
* T1은 β에 비례함(임계값 이상이면 상수)
* T2 동안 스로틀 닫힘 속도 일정
* T3 동안 차속 일정
* T3 후 유효제동력 유지
* φ는 도로 종경사각
따라서, 후방 물체 발견 후 차량이 정지할 때에는 상술한 제 1 구간 내지 제 4구간으로 이루어지는 것이다.
즉, 제 1 구간(T1)은 운전자가 가속 페달을 밟고 있는 경우 페달 조작 행위의 관성(β)으로 인한 추가적인 가속페달 밟음.
제 2 구간(T2)은 운전자가 가속 페달에서 브레이크 페달로 발을 옮김
제 3 구간(T3)은 브레이크 페달을 밟아 유효 제동에 도달
제 4구간(T4)은 유효 제동이후 차량이 정지
그리고, 스로틀 열림량 및 차량의 가속도에 의하여 차량이 이동하게 되는 거리는 도 4에 나타낸 바와 같다.
따라서, 각 구간별 차량의 예상 제동거리는 도 5에 나타낸 바와 같고, 상기 차량의 예상 제동 거리는 수학식 1에 의해서 연산되는 것이다.
[수학식 1]
Figure 112007057001789-PAT00001
한편, 차량의 속도에 따른 예상 제동거리의 시뮬레이션은 도 6에 나타낸 바 와 같다.
이하에서는 상술한 본 발명의 알고리즘을 설명하기 위한 흐름도를 참조하여 설명하기로 한다.
먼저, 제 1 단계(S1)에서는 차량의 주행을 선택하는 기어가 후진 상태이면, 초음파 센서에 검출되는 후방 물체의 거리와 차량 주행 상태 데이터를 입력받게 되는 것이고, 이때 차량 주행 상태 데이터는 스로틀의 개도량 및 브레이크의 작동상태이다.
제 2 단계(S2)에서는 초음파 센서에 검출되는 후방 물체의 거리가 설정거리 (예 : 3 ~ 5m)이내이면 스로틀 열림량을 확인하고, 시간에 따른 열림량의 변화를 이용하여 스로틀 개폐속도를 연산하게 된다.
그리고, 제 3 단계(S3)에서는 브레이크의 작동상태를 확인하는 것으로서 브레이크가 작동되면, 상술한 제 2 구간 이후이므로 제 1 구간 이후 인가 확인하는 거시고, 브레이크가 작동되지 않으면, 제 1 구간 이후 인가 확인한 후 차량의 현재 속도를 확인하게 된다.
제 4 단계(S4)에서는 제 3단계(S3)에서 확인한 차량의 속도가 '0' 이상이면, 주행중이며, 이때 기어는 후진 위치이므로 차량이 후진으로 주행하는 것이므로 후방에 감지되는 후방 물체와 충돌예상 거리를 연산하게 되는 것이다.
제 5 단계(S5)에서는 상기 제 4 단계(S4)에서 연산된 거리와 제 3 단계(S3)에서 확인된 주행 속도에 의한 추돌 예상 시간을 연산하게 된다.
제 6 단계(S6)에서는 제 5 단계(S5)에서 연산된 추돌 예상 시간에 해당하는 경보를 구분하는 것이다.
또한 상기 제 3 단계(S3)에서 차량이 정지 상태이면, 제 7 단계(S7)를 수행하는 것이며, 이때에는 차량과 후방 물체의 거리에 해당하는 경보를 구분하게 된다.
그리고, 제 8 단계(S8)에서는 상기 제 6 단계(S6) 및 제 7 단계(S7)에서 구분된 경보를 운전자에게 고지하게 되는 것이다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 차량과 후방 물체의 거리는 물론, 차량의 현재 주행 속도(후진 속도)를 연산하여 후방 물체와 추돌 예상시간에 해당하는 경보를 운전자에게 고지하게 되므로 후방 추돌을 미연에 방지할 수 있는 것이다.
도 1은 종래의 후진추돌 방지 알고리즘 모델을 나타낸 그래프.
도 2는 본 발명에 따른 후진추돌 방지 알고리즘 모델을 나타낸 그래프.
도 3은 본 발명에 따른 후진추돌 방지 알고리즘에 의한 차량 제동시 운전자 행동을 나타낸 그래프.
도 4는 본 발명에 따른 후진추돌 방지 알고리즘에 의한 차량 운동을 나타낸 그래프.
도 5는 본 발명에 따른 후진추돌 방지 알고리즘에 의한 차량 제동거리를 나타낸 그래프.
도 6은 본 발명에 따른 후진추돌 방지 알고리즘에 의한 차량 예상 제동 거리를 나타낸 시뮬레이션 그래프.
도 7은 본 발명에 따른 후진추돌 방지 알고리즘을 설명하기 위한 흐름도.

Claims (4)

  1. 차량의 주행을 선택하는 기어가 후진 상태이면, 초음파 센서에 검출되는 후방 물체의 거리와 차량 주행 상태 데이터를 입력받는 제 1 단계; 상기 제 1 단계 이후 초음파 센서에 검출되는 후방 물체의 거리가 설정거리 이내이면 스로틀 열림량을 확인하고, 시간에 따른 열림량의 변화를 이용하여 스로틀 개폐속도를 연산하는 제 2 단계: 상기 제 2 단계 이후 브레이크가 작동되면, 제 2 구간 이후이고, 브레이크가 작동되지 않으면, 제 1 구간 이후 인가 확인한 후 차량의 현재 속도를 확인하는 제 3단계; 상기 제 3 단계에서 차량이 후진 중이면, 충돌예상 거리를 연산하는 제 4 단계; 상기 제 4 단계에서 연산된 거리와 주행 속도에 의한 추돌 예상 시간을 연산하는 제 5 단계; 상기 제 5 단계에서 연산된 추돌 예상 시간에 해당하는 경보를 구분하는 제 6단계; 상기 제 3단계에서 차량이 정지 상태 이며, 차량과 후방 물체의 거리에 해당하는 경보를 구분하는 제 7 단계; 상기 제 6 단계 및 제 7 단계에서 구분된 경보를 운전자에게 고지하는 제 8 단계를 포함함을 특징으로 하는 차량용 후진추돌 방지 알고리즘.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 단계에서 차량 주행 상태 데이터는 스로틀 및 브레이크의 작동상태임을 특징으로 하는 차량용 후진추돌 방지 알고리즘.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 2 단계에서 설정거리는 3 ~ 5m임을 특징으로 하는 차량용 후진추돌 방지 알고리즘.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 3 단계에서 제 1 구간은 위급상황 발견시점과 제동을 위한 운전자의 오른발이 움직이는 초기 시점 사이이고, 제 2 구간은 운전자의 오른발이 움직이는 초기 시점과 운전자의 오른발이 움직이는 말기 시점 사이임을 특징으로 하는 차량용 후진추돌 방지 알고리즘.
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