KR20110109606A - 차량의 경사각 측정방법 및 그 측정장치 - Google Patents

차량의 경사각 측정방법 및 그 측정장치 Download PDF

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Abstract

차량의 경사각 측정방법 및 그 측정장치가 개시된다. 본 발명에 따른 차량의 경사각 측정방법은 차량의 주행방향을 따라 기준면에 대해 제1경사각만큼 경사지게 형성되며 차량의 주행방향에 교차하는 방향을 따라 기준면에 대해 제2경사각만큼 경사지게 형성된 경사면을 차량이 회전하면서 주행할 때에 차량이 기준면에 대해 경사진 정도를 측정하는 방법으로서, (a) 차량의 주행 가속도를 서로 직교하는 x축, y축 및 z축 방향에서 측정하는 단계: (b) 제1경사각 및 제2경사각에 의해 x축 방향, y축 방향 및 z축 방향 중 적어도 한 방향으로 차량에 인가되는 중력가속도 성분 및 회전 주행에 의해 x축 방향, y축 방향 및 z축 방향 중 적어도 한 방향으로 차량에 인가되는 구심가속도 성분을 합산하여 x방향에서의 가속도 벡터합, y방향에서의 가속도 벡터합 및 z방향에서의 가속도 벡터합을 구하는 단계; 및 (c) (a)단계에서 측정된 차량의 주행 가속도 및 (b)단계에서 구해진 가속도 벡터합을 이용하여 제1경사각을 연산하는 단계;를 구비한다.

Description

차량의 경사각 측정방법 및 그 측정장치{Method and device of measuring the angle of inclination of a plan where a vehicle travels}
본 발명은 차량의 경사각 측정방법 및 그 측정장치에 관한 것이며, 보다 상세하게는 차량이 진행방향을 따라 경사진 노면을 주행할 때에 노면의 경사각을 측정할 수 있는 차량의 경사각 측정방법 및 그 측정장치에 관한 것이다.
기준면에 대해 경사진 주행면을 차량이 주행하게 되면, 차량도 기울어진 상태로 주행하게 된다. 그리고, 차량이 주행방향을 따라 기울어진 경사각, 즉 피치각은 다양한 용도로 사용된다. 예를 들어, 차량이 출발시에 밀리는 것을 방지하기 위해서 노면의 경사각이 활용된다. 또한, 경사각은 내비게이션의 주행 경로 판단, 차량의 자세제어, 차량의 연비개선 및 차량의 실시간 에너지 소모량 검출 등의 목적으로도 사용된다.
이러한 경사각은 기압센서, 가속도센서, 전자콤파스 또는 자이로 센서를 이용하는 등 다양한 방법에 의해 측정되나, 안정성이 뛰어나고 상대적으로 저렴한 가속도센서가 가장 널리 사용되고 있다.
가속도센서를 이용한 경사각 측정방법을 도 1을 참조하면서 설명하면 다음과 같다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 차량이 피치각(θ)을 가지는 노면을 주행하는 경우, 가속도센서를 이용하여 차량의 진행방향 가속도 성분을 측정하고 속도계 등으로 측정된 차량 속도(V)를 미분하여 차량의 진행방향 가속도를 산출한다. 그리고, 중력가속도(g)가 피치각에 의해 차량의 진행방향으로 인가되는 중력가속도 성분을 구한 후에, <수학식 A>을 이용함으로써 피치각을 산출할 수 있다.
[수학식 A]
Figure pat00001
여기서, x는 차량의 진행방향이며, g는 중력가속도이며, θ는 피치각이며, V는 차량의 속도이며, Sx는 가속도센서로 측정된 x방향으로의 가속도 성분이다.
그러나 상술한 방법에 의해 피치각을 측정하게 되면, 차량이 방향을 전환하는 등 회전주행을 하는 경우에는 오차가 크게 발생하는 문제점이 있다. 즉, <수학식 A>에는 회전주행에 따른 구심가속도 성분이 포함되어 있지 않아 피치각이 실제와 매우 큰 차이로 연산된다.
또한, <수학식 A>에 따른 오차는 누적고도변화량을 산출함으로써 쉽게 확인할 수도 있다. 차량이 주행하는 경우에 수직방향으로 움직인 거리, 즉 누적고도변화량은 <수학식 B>와 같이 산출된다.
[수학식 B]
Figure pat00002
여기서, t는 시간이다.
예를 들어 사각형 모양의 트랙을 차량이 주행하는 경우에, 차량이 출발한 지점으로 돌아올 때 H는 0이 되어야 하지만, 차량이 트랙의 모퉁이를 돌 때마다 경사각이 큰 오차로 산출되면서 산출된 누적 고도는 계속해서 낮아져, 차량이 출발지점으로 돌아왔음에도 불구하고 0이 되지 못하고 음의 값을 갖게 된다. 실제로, 도 2를 참조하면 이러한 점을 쉽게 알 수 있다. 도 2는 차량이 둘레가 약 180m 정도인 사각형 모양의 트랙을 반복적으로 주행하는 경우에 얻어진 누적 고도 및 이동거리 간의 그래프이다.
특히, 과거에는 피치각이 차량의 출발시 되밀리는 것을 방지하는 용도로만 사용되어 다소 큰 오차가 있더라도 큰 문제가 없었으나, 최근에는 보다 정밀한 피치각이 요구되는 다양한 응용분야가 등장함으로써 피치각을 정밀하게 산출할 필요성이 크게 증가하고 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 차량이 방향 전환을 위해 회전하거나 차량 주행면에 피치각 뿐만 아니라 롤각이 형성되어 있더라도 차량 주행면의 피치각을 정밀하게 계측할 수 있는 차량의 경사각 측정방법 및 그 측정장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 차량의 경사각 측정방법은 차량의 주행방향을 따라 기준면에 대해 제1경사각만큼 경사지게 형성되며 상기 차량의 주행방향에 교차하는 방향을 따라 상기 기준면에 대해 제1경사각만큼 경사진 가상면에 대해 제2경사각만큼 경사지게 형성된 경사면을 상기 차량이 회전하면서 주행할 때에 상기 차량이 상기 기준면에 대해 경사진 정도를 측정하는 방법으로서, (a) 상기 차량의 주행 가속도를 서로 직교하는 x축, y축 및 z축 방향 중 적어도 한 방향에서 측정하는 단계: (b) 상기 x축 방향, y축 방향 및 z축 방향 중 상기 (a)단계에서 측정된 가속도의 측정방향으로 상기 제1경사각 및 제2경사각에 의해 상기 차량에 인가되는 중력가속도 성분 및 상기 x축 방향, y축 방향 및 z축 방향 중 상기 (a)단계에서 측정된 가속도의 측정방향으로 상기 회전 주행에 의해 상기 차량에 인가되는 구심가속도 성분을 합산하여, 상기 (a)단계에서 측정된 가속도의 측정방향에서의 가속도 벡터합을 구하는 단계; 및 (c) 상기 (a)단계에서 측정된 상기 차량의 주행 가속도 및 상기 (b)단계에서 구해진 가속도 벡터합을 이용하여 상기 제1경사각을 연산하는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 차량의 경사각 측정방법은 차량의 주행방향을 따라 기준면에 대해 제1경사각만큼 경사지게 형성된 경사면을 상기 차량이 회전하면서 주행할 때에 상기 차량이 상기 기준면에 대해 경사진 정도를 측정하는 방법으로서, (a) 상기 차량의 주행 가속도를 서로 직교하는 x축, y축 및 z축 방향 중 적어도 한 방향에서 측정하는 단계: (b) 상기 x축 방향, y축 방향 및 z축 방향 중 상기 (a)단계에서 측정된 가속도의 측정방향으로 상기 제1경사각에 의해 상기 차량에 인가되는 중력가속도 성분 및 상기 x축 방향, y축 방향 및 z축 방향 중 상기 (a)단계에서 측정된 가속도의 측정방향으로 상기 회전 주행에 의해 상기 차량에 인가되는 구심가속도 성분을 합산하여, 상기 (a)단계에서 측정된 가속도의 측정방향에서의 가속도 벡터합을 구하는 단계; 및 (c) 상기 (a)단계에서 측정된 상기 차량의 주행 가속도 및 상기 (b)단계에서 구해진 가속도 벡터합을 이용하여 상기 제1경사각을 연산하는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 차량의 경사각 측정장치는 차량의 주행방향을 따라 기준면에 대해 제1경사각만큼 경사지게 형성되며 상기 차량의 주행방향에 교차하는 방향을 따라 상기 기준면에 대해 제1경사각만큼 경사진 가상면에 대해 제2경사각만큼 경사지게 형성된 경사면을 상기 차량이 회전하면서 주행할 때에 상기 차량이 상기 기준면에 대해 경사진 정도를 측정하는 장치로서, 상기 차량에 결합되며, 상기 차량의 주행 가속도를 서로 직교하는 x축 방향, y축 방향 및 z축 방향 중 적어도 한 방향에서 측정하는 가속도센서; 및 상기 x축 방향, y축 방향 및 z축 방향 중 상기 가속도센서에 의해 측정된 가속도의 측정방향으로 상기 제1경사각 및 제2경사각에 의해 상기 차량에 인가되는 중력가속도 성분 및 상기 x축 방향, y축 방향 및 z축 방향 중 상기 가속도센서에 의해 측정된 가속도의 측정방향으로 상기 회전 주행에 의해 상기 차량에 인가되는 구심가속도 성분의 합산에 의해 얻어지는 가속도 벡터합과, 상기 가속도센서에 의해 측정된 차량의 주행 가속도를 이용하여 상기 제1경사각을 연산하는 경사각 연산부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 차량의 경사각 측정장치는 차량의 주행방향을 따라 기준면에 대해 제1경사각만큼 경사지게 형성된 경사면을 상기 차량이 회전하면서 주행할 때에 상기 차량이 상기 기준면에 대해 경사진 정도를 측정하는 장치로서, 상기 차량에 결합되며, 상기 차량의 주행 가속도를 서로 직교하는 x축 방향, y축 방향 및 z축 방향 중 적어도 한 방향에서 측정하는 가속도센서; 및 상기 x축 방향, y축 방향 및 z축 방향 중 상기 가속도센서에 의해 측정된 가속도의 측정방향으로 상기 제1경사각에 의해 상기 차량에 인가되는 중력가속도 성분 및 상기 x축 방향, y축 방향 및 z축 방향 중 상기 가속도센서에 의해 측정된 가속도의 측정방향으로 상기 회전 주행에 의해 상기 차량에 인가되는 구심가속도 성분의 합산에 의해 얻어지는 가속도 벡터합과, 상기 가속도센서에 의해 측정된 차량의 주행 가속도를 이용하여 상기 제1경사각을 연산하는 경사각 연산부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 차량이 방향 전환을 위해 회전하거나 차량 주행면에 피치각뿐만 아니라 롤각이 형성된 경우라 하더라도 차량 주행면의 피치각을 정밀하게 연산할 수 있다.
또한, 연산된 피치각을 GPS 위성으로부터 수신된 신호를 이용하여 보정할 수 있으며, 오차검출기준거리를 상당히 크게 설정함으로써 GPS 위성으로부터 신호를 수신하지 않더라도 연산된 피치각을 보정할 수 있으므로, 피치각을 보다 정밀하게 산출할 수 있다.
도 1은 종래의 일례에 따른 차량 경사각 측정방법을 설명하기 위한 개략적인 개념도이다.
도 2는 차량이 사각형 모양의 트랙을 반복적으로 주행하는 경우에 차량의 이동 거리 및 누적 고도와의 상관관계를 도시한 그래프이다.
도 3은 제1경사각 및 제2경사각이 모두 형성된 경사면에서 차량이 회전주행할 때에 차량에 인가되는 중력가속도 성분 및 구심가속도 성분을 설명하기 위한 개략적인 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 경사각 측정장치의 개략적인 블록도이다.
도 5는 차량이 사각형 모양의 트랙을 반복적으로 주행하는 경우에 도 4에 도시된 측정장치를 이용하여 측정된 차량의 이동 거리 및 누적 고도와의 상관관계를 도시한 그래프이다.
도 6은 도 4의 경사각 연산부에 의해 연산된 경사각을 보정하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 개념도이다.
도 7은 도 4의 경사각 연산부에 의해 연산된 경사각을 보정하는 다른 방법을 설명하기 위한 개략적인 개념도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 경사각 측정장치의 개략적인 블록도이다.
도 3은 제1경사각 및 제2경사각이 모두 형성된 경사면에서 차량이 회전주행할 때에 차량에 인가되는 중력가속도 성분 및 구심가속도 성분을 설명하기 위한 개략적인 개념도이다.
도 3을 참조하면, 노면(1)은 기준면(2)에 대해 경사지게 형성되므로 이하에서는 편의상 경사면(1)이라 칭하기로 한다. 그리고, 기준면(2)은 경사면(1)의 기울어진 정도를 측정하기 위한 기준으로서 사용자나 장치 세팅시 미리 설정된다.
경사면(1)은 차량(3)의 주행방향으로 기준면과 제1경사각(θ), 즉 피치각만큼 경사지게 형성되며, 나아가 차량(3)의 주행방향에 교차하는 방향, 예를 들어 직교하는 방향을 따라 기준면과 제1경사각만큼 경사진 가상의 평면에 대해 제2경사각(β), 즉 롤각만큼 경사지게 형성되는 것이 일반적이다. 따라서, 경사면(1)의 경사진 정도는 제1경사각 및 제2경사각에 의해 정확하게 평가될 수 있다. 다만, 각종 응용분야에서는 주로 제1경사각이 활용되고 있는 실정이다.
또한, 차량(3)이 경사면(1)을 주행할 때에는 전륜(4) 및 후륜(5)이 모두 동일하게 전방을 향할 수도 있으나, 운전자가 방향 전환을 위해 구동륜을 회전시키면 차량이 특정 회전중심을 중심으로 회전할 수도 있다. 결국, 차량(3)은 전진이나 후진의 직진주행을 하거나 회전중심을 중심으로 회전하는 회전주행 중 어느 한 주행을 하게 된다. 여기서, 구동륜은 전륜(4)이나 후륜(5)이 될 수 있으며 본 실시예에서는 전륜(4)으로 구성된다.
따라서, 본 실시예에서는 종래와 달리 롤각 및 회전주행을 모두 고려하게 되므로, 차량 경사면(1)의 제1경사각, 즉 피치각을 정확하게 산출할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 경사각 측정장치의 개략적인 블록도이고, 도 5는 차량이 사각형 모양의 트랙을 반복적으로 주행하는 경우에 도 4에 도시된 측정장치를 이용하여 측정된 차량의 이동 거리 및 누적 고도와의 상관관계를 도시한 그래프이며, 도 6은 도 4의 경사각 연산부에 의해 연산된 경사각을 보정하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 개념도이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 차량의 경사각 측정장치(100)는 차량(3)이 주행하는 노면, 즉 경사면(1)이 기준면(2)에 대해 경사진 정도, 즉 제1경사각 및 제2경사각을 측정하기 위한 것이다.
차량의 경사각 측정정치는 가속도센서(10)와, 속도센서(20)와, 경사각 연산부(30)를 구비한다.
가속도센서(10)는 차량(3)에 결합되어 차량의 주행 가속도를 서로 직교하는 x축, y축 및 z축 방향으로 각각 측정한다. 여기서, 차량이 경사면에 배치되면, x축은 차량의 전륜(4) 및 후륜(5)이 모두 동일하게 전방을 향하여 차량(3)이 회전주행을 하지 않고 전진을 할 때에 차량이 진행하는 방향이다. 만약 차량(3)이 회전주행을 하면, x축은 차량이 회전하면서 진행하는 방향과 일정 각도(α)를 형성하게 된다. 여기서, 차량이 회전하면서 진행하는 방향, 즉 회전방향은 차량의 회전반경방향과 직교하는 방향이며, 각도 α는 x축 및 차량의 회전방향 간의 각도를 의미한다. 그리고, y축은 x축과 직교하며, x축 및 y축은 차량(3)이 주행하는 경사면(1) 상에 배치된다. 또한, z축은 x축과 직교할 뿐만 아니라 차량 경사면과도 직교한다. 결국, x축, y축 및 z축은 차량에 고정된 좌표축이며, 차량이 기준면에 배치될 때, x축은 전방이며, y축은 우측방향이며, z축은 중력가속도 방향이다.
속도센서(20)는 차량(3)에 결합되어 차량의 주행 속도를 측정한다. 예를 들어 차량(3)이 전진하는 경우에는, 측정된 속도가 x축 방향으로의 속도를 의미하며, 차량이 회전하는 경우에는, 측정된 속도가 회전방향으로의 속도를 의미하는 것으로 간주한다. 결국, 측정된 속도는 차량이 향하는 방향의 속도를 의미한다. 속도센서(20)가 설치되는 위치는 가속도센서(10)가 설치되는 위치와 같을 수도 있으나, 본 실시예에서는 속도센서(20) 및 가속도센서(10)가 각각 Q 및 P로 표시된 지점에 설치된다. 여기서, Q는 한 쌍의 전륜(4)의 중심에 설정된다.
경사각 연산부(30)는 중력가속도 및 구심가속도를 고려하여 제1경사각 및 제2경사각을 실시간으로 연산한다. 여기서, 제1경사각 및 제2경사각의 연산을 위해서는 x축 방향, y축 방향 및 z축 방향으로 각각 인가되는 중력가속도 성분 그리고 x축 방향, y축 방향 및 z축 방향으로 각각 인가되는 구심가속도를 다음과 같이 합산하는 과정이 필요하다.
중력가속도 및 구심가속도는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 x축 방향, y축 방향 및 z축 방향으로 인가되는 성분으로 분할될 수 있으며, 분할된 각 성분을 x축 방향, y축 방향 및 z축 방향에서 각각 벡터적으로 합산하면, <수학식 1> 내지 <수학식 4>와 같은 가속도 벡터합을 구할 수 있다.
Figure pat00003
Figure pat00004
Figure pat00005
Figure pat00006
<수학식 1> 내지 <수학식 4>에서, Sx , Sy 및 Sz는 가속도센서(10)에 의해 측정된 x축 방향, y축 방향 및 z축 방향의 가속도이며, A, V, R은 가속도센서(10)가 설치된 위치 P에서 차량의 회전방향으로의 가속도, 속도 및 회전 반경이며, g는 중력가속도이다.
또한, θ는 x축이 기준면(2)과 이루는 각도로서 제1경사각이며, β는 y축이 x축을 중심으로 회전한 각도로서 제2경사각이다. 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 기준면과 겹쳐지는 노면에 차량이 배치되고 차량에 x축, y축 및 z축이 설정된 상태에서, 노면이 기준면에 대해 제1경사각만큼 기울어지며 다시 노면이 차량의 x축에 대해 제2경사각만큼 기울어지게 되면, 최종적으로 제1경사각 및 제2경사각을 가지는 경사면이 형성된다. 그리고, 이러한 경사면의 제1경사각 및 제2경사각은 각각 앞서 설명한 바와 같이 x축이 기준면(2)과 이루는 각도인 θ 및 y축이 x축을 중심으로 회전한 각도인 β로 설정된다.
그리고, α는 차량(3)의 회전반경의 중심과 차량의 후륜(5)을 연결한 가상의 선 및 회전반경의 중심과 가속도센서(10)가 설치된 지점을 연결한 가상의 선이 형성하는 각도로서 차량의 전진방향과 회전방향이 이루는 각도와 동일하다. 또한, δ는 차량(3)이 주행하는 경사면(1)에 직교하는 z축이 중력가속도가 향하는 방향과 이루는 각도를 말한다. 여기서 중력가속도 방향은 기준면(2)에 대해 직교하는 방향으로서, 제1경사각에 의해 θ만큼 각도가 생기고, 다시 제2경사각에 의해 β만큼 각도가 생겨서, 결과적으로 z축 방향과 δ의 각을 이루게 된다.
또한, 가속도센서(10) 및 속도센서(20)가 각각 설치된 위치인 P 및 Q, 차량(3)의 회전 중심인 O 그리고 한 쌍의 후륜(5)의 중점인 M을 기준으로 기하학적인 관계를 고려하면, <수학식 5> 내지 <수학식 7>을 얻을 수 있다.
Figure pat00007
Figure pat00008
Figure pat00009
<수학식 5> 내지 <수학식 7>에서, Ls는 차량의 전륜축과 후륜축 사이의 거리로서 측정되며, La는 P로부터 전륜축까지의 최소거리로서 측정되며, Lb는 P로부터 전륜축의 중점과 후륜축의 중점을 연결한 가상의 선까지의 최소거리로서 측정되며, t는 시간이다. 그리고, V'은 속도센서(20)에 의해 측정되는 차량의 주행 속도로서, 차량이 전진주행을 할 때에는 x축 방향으로의 차량 속도이며 차량이 회전주행을 할 때에는 회전방향으로의 차량 속도이다.
이와 같이 <수학식 1> 내지 <수학식 7>은 중력가속도 성분, 구심가속도 성분 및 기하학적 관계에 의해 얻어진다. 여기서, 속도센서(20) 및 가속도센서(10)에 의해 V', Sx, Sy, Sz가 측정되며, g는 상수이며, Ls, La, Lb는 차량(3)에 대해 측정되며, t는 시간이며, 따라서 미지수는 A, V, R, α, β, θ 및 δ가 된다. 그리고, <수학식 1> 내지 <수학식 7>은 음함수(implicit function)이므로, 초기값을 설정하고 공지의 반복법(iteration method)을 이용하면 미지수를 쉽게 연산하여 구할 수 있다. 결국, 7개의 방정식을 이용하면 미지수를 모두 실시간으로 구할 수 있게 된다.
이와 같이 본 실시예에서는 롤각 β뿐만 아니라 차량의 회전주행까지 모두 고려하게 되므로, 제1경사각, 즉 θ가 보다 정확하게 연산된다. 특히, 본 발명에 따라 연산된 제1경사각이 종래의 방법에 비해 더 정확하게 얻어지는 점은 도 5를 통해서도 명확하게 확인된다. 도 5는 종래 기술에서 설명한 바와 같이 둘레가 약 180m 정도인 사각형 모양의 트랙을 차량이 반복적으로 주행하는 경우에 얻어지는 차량의 이동 거리 및 누적 고도의 그래프로서 도 2에 대응된다. 특히 트랙이 제1경사각은 있으나 제2경사각은 거의 없게 형성된 경우이므로, 제2경사각, β은 0으로 설정하여 누적 고도를 연산하였다. 도 5를 도 2와 비교해 보면, 누적 고도의 차이가 매우 줄어들었다는 점을 알 수 있다. 즉, 차량이 사각형 모양의 트랙을 한 바퀴 돌 때마다 누적 고도는 약간의 오차가 있긴 하나 도 2와는 달리 0에 근접하게 연산됨을 쉽게 알 수 있다.
실제 도로에서는 이러한 트랙에서의 시험과는 달리 방향 전환에 따른 회전주행이 훨씬 적게 발생하나, 회전주행을 전혀 고려하지 않게 되면 제1경사각의 측정에 큰 오차가 발생하게 된다. 또한, 회전주행을 고려하지 않은 상태에서 제1경사각을 산출한 후에, 이러한 제1경사각의 오차를 후술하는 누적 고도변화량을 이용하여 보정하더라도 보정의 효과는 크게 떨어지게 되며, 특히 회전주행의 많고 적음에 따라서 제1경사각의 오차 수준이 크게 변화되어 오차 정도를 평가하기가 매우 어렵게 된다. 결국, 회전주행을 고려하지 않고서는 피치각을 정확하게 산출할 수 없으며, 피치각을 일정 수준의 정확도로 산출했다 하더라도 산출 피치각을 보다 정확하게 보정할 수도 없게 된다. 이는 최종적으로 피치각을 정확하게 산출할 수 없다는 것을 의미한다. 그러나, 본 실시예에서는 회전주행을 고려하여 제1경사각, 즉 피치각이 산출되므로, 종래에 비해 훨씬 더 정확한 피치각이 연산된다. 한편, 이하에서는 경사각 연산부에 의해 연산된 제1경사각을 편의상 θd로 지시하며, 실제 제1경사각은 아래 첨자 없이 θ로 지시하기로 한다.
그리고, 본 실시예의 차량의 경사각 측정정치(100)는 연산된 제1경사각의 오차를 보상하기 위한 구성을 더 포함한다. 이러한 제1경사각의 오차 보상은, 가속도센서(10)의 설치상에서 발생될 수 있는 설치오차 또는 가속도센서(10)가 가지고 있는 측정오차를 보상하기 위한 것이다. 본 실시예에서 제1경사각의 오차 보상은 차량이 일정 시간 동안 주행시에 차량이 겪는 고도의 변화량, 즉 누적고도변화량을 이용하여 이루어진다. 이러한 누적고도변화량은 GPS 위성 신호를 이용하여 측정된다. GPS 위성 신호를 이용하여 누적고도변화량을 측정하는 방법은 차량의 위치에 따라서 GPS 위성으로부터 양질의 신호를 수신할 수 없는 경우가 종종 있으며 측정고도의 오차가 수십 미터에 이른다는 단점을 가지고 있다. 그러나, 이러한 단점은 본 실시예에 포함된 제1경사각의 오차 구성에 의해 모두 극복될 있으며, 따라서 본 실시예에 따르면 GPS 위성 신호를 이용함으로써 얻을 수 있는 장점, 즉 신호를 확인하기 쉽고 안정성이 뛰어날 뿐만 아니라 최근 들어 대부분의 차량에 GPS 위성 신호를 수신하는 장치가 장착되어 널리 보급되어 있다는 점도 얻을 수 있다.
도 6에 도시되어 있는 바와 같이 차량이 a지점에서부터 출발하여 b지점까지 주행하는 경우에 누적고도 변화량을 산출한다고 하자. 도 6에 도시된 실선은 경사면의 실제 윤곽이며 점선은 연산된 제1경사각을 기초로 한 경사면의 윤곽을 나타낸다.
Hd는 a지점부터 b지점까지 차량의 주행시 산출되는 누적고도 변화량이며, H는 a지점부터 b지점까지의 실제 고도 차이이다. θd는 경사각 연산부(30)에 의해 연산된 제1경사각이며, θ는 경사면(1)의 실제 제1경사각이며, θe는 연산된 제1경사각과 실제 제1경사각 간의 차이, 즉 오차각이다. 여기서, θe는 이미 설명한 바와 같이 가속도센서(10)의 설치오차나 측정오차로부터 기인한다.
누적고도 변화량은 차량의 속도, V'와 연산된 제1경사각 θd에 의해 <수학식 8>에 의해 연산된다.
Figure pat00010
그리고, 실제 고도 차이 H는 차량(3)의 측정속도, V'와 실제 제1경사각 θ에 의해 <수학식 9>에 의해 연산된다.
Figure pat00011
<수학식 8> 및 <수학식 9>를 서로 차감하며, <수학식 10>이 얻어진다.
Figure pat00012
또한, θe는 일반적으로 작은 각도이므로, <수학식 10>은 <수학식 11>과 같이 근사화될 수 있다.
Figure pat00013
H는 GPS 위성 신호를 이용하여 측정될 수 있으나, GPS 위성 신호를 이용하여 측정된 고도는 일반적으로 수십 미터의 오차를 포함하고 있으므로 <수학식 11>은 <수학식 12>와 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00014
<수학식 12>에서 Hg는 GPS 위성 신호를 이용하여 측정된 a지점 및 b지점 간의 고도 차이 측정값이며, Hge는 Hg에 포함된 오차이다.
<수학식 12>를 θe에 대해 정리하면 <수학식 13>을 얻을 수 있다.
Figure pat00015
<수학식 13>에서 Lp는 차량(3)이 기준면과 평행한 방향으로 주행한 거리에 해당한다.
그리고, 차량(3)이 실제 경사면(1)을 주행하면서 이동한 거리(L)는 <수학식 14>에 의해 표시된다.
Figure pat00016
특히 Lp는 차량의 실제 주행거리(L)가 커지면 커질수록 비례적으로 증가하며 Hd-Hg는 차량의 실제 주행거리가 증가할수록 증가하게 되나, θe는 차량(3)의 실제 주행거리와 무관하게 고정된 값이며 Hge도 차량의 실제 주행거리와 관계가 없는 오차이다. 따라서, 차량의 실제 주행거리를 충분히 크게 하면 할수록 Hge가 θe에 미치는 영향을 줄일 수 있게 된다.
예를 들어, Hge가 20m이고 L이 20km라면, Hge로 인해 발생되는 재1경사각 보정 오차는 0.06도 정도가 된다. 따라서, 차량(3)의 제1경사각의 사용용도에 따라서 L을 수 km 내지 수십 km이상 중 어느 한 거리(이하, '오차검출기준거리'라 함)로 선택하면 Hge의 영향을 무시할 수 있으며, 이와 같이 Hge의 영향을 무시하면 <수학식 13>은 <수학식 15>와 같이 된다. 물론, 오차검출기준거리를 Lp를 기준으로 설정하여 Lp를 수 km 내지 수십 km이상 중 어느 한 거리로 선택할 수도 있다.
Figure pat00017
여기서, 오차검출기준거리를 크게 설정하면 할수록 오차각이 보다 정밀하게 연산된다. 그리고, 차량(3)이 오차검출기준거리만큼 주행하면 그 주행시간 동안 Hd 및 Lp를 연산할 수 있으며 그 주행시간 동안의 고도 차이, Hg를 GPS 위성 신호를 이용하여 측정할 수 있으므로, 결국 θe를 구할 수 있게 된다. 특히, 제1경사각 θd가 실시간으로 연산되는 것과는 달리, 오차각 θe는 한번 또는 일정 주기마다 측정된다. 따라서, 오차각이 한번 측정되면, 다음 주기에 오차각이 새롭게 산출될 때까지는 기측정된 오차각이 제1경사각의 오차로서 사용되어 실시간 특정된 제1경사각의 오차를 보상하는데 사용된다. 여기서, 오차각의 측정주기는 차량이 오차검출기준거리를 주행할 때까지 소요된 시간이다. 한편, 오차검출기준거리를 L을 기준으로 설정할 수도 있으나, L이 증가하면 Lp도 함께 증가하므로, 오차검출기준거리를 Lp를 기준으로 설정할 수도 있다. 즉, Lp가 오차검출기준거리에 해당하면, <수학식 15>를 이용하여 θe를 구할 수 있다.
이와 같이 제1경사각의 오차각(θe)이 연산되면, 이를 보정각(θc = -θe)으로 설정하고 산출된 제1경사각(θd)에 보정각(θc)을 합산함으로써 경사각 연산부(30)에 의해 연산된 제1경사각을 <수학식 16>에 따라 보정한다.
Figure pat00018
그리고, 보정각도 오차각과 마찬가지로 고정값이므로, 자주 산출할 필요가 없으며 한번 산출한 후에는 한동안 산출하지 않거나 수십 km 이상 주행시마다 한 번씩 산출하더라도 대부분의 응용분야에서는 충분하다. 또한, GPS 위성 신호를 이용하여 고도 차이를 계측할 때에, a지점 및 b지점이 고정될 필요가 없으며 차량이 주행하는 동안 양질의 신호를 수신할 있는 시점에 a지점으로 설정하고 이후 오차검출기준거리를 주행하고 GPS 위성으로부터 양질의 신호를 수신할 수 있을 때까지 기다려 양질의 신호가 수신될 때에 b지점을 설정할 수 있으므로, 양질의 GPS 위성 신호를 실시간으로 수신하지 못하더라도 보정각을 정밀하게 산출하는데에 아무런 문제가 없다.
한편, <수학식 8> 내지 <수학식 14>에서 차량의 속도로서 V'가 사용되었으나 차량의 속도를 V으로 설정하는 것도 가능하다. 즉, 속도센서로 측정된 V'사용될 수 있으며 또는 가속도센서가 설치된 지점의 속도 V가 사용될 수도 있다.
위에서 설명한 바와 같이 연산된 제1경사각을 보정하기 위해서, 본 실시예의 차량 경사각 측정장치(100)는 거리 연산부(40)와, 고도 연산부(50)와, GPS 고도 연산부(60)와, 오차각 연산부(70)와, 보정경사각 연산부(80)를 더 구비한다.
거리 연산부(40)는 차량의 측정 속도 및 연산된 제1경사각을 이용하여 오차검출기준시간 동안 차량이 주행한 수평거리를 연산한다. 여기서, 수평거리는 <수학식 13>에 표시된 Lp로서 차량이 기준면에 대해 평행한 방향으로 주행한 거리에 해당하며, 오차검출기준시간은 차량(3)이 a지점에서부터 b지점에 도달할 때까지 차량이 주행한 시간을 의미한다. 오차검출기준시간은 절대적인 값으로서 고정된 것이 아니라 사용자가 설정한 오차검출기준거리에 따라 가변적인 값으로 설정되며, 이러한 가변적인 값은 별도로 구비된 오차검출기준거리 판단부(미도시)에 의해 설정되어 고도 연산부(50) 및 거리 연산부(40)에 입력되도록 할 수 있다. 예를 들어, 차량이 a지점을 출발하여 경사면을 따라 오차검출기준거리에 해당하는 L만큼 주행하여 b지점에 도달하면, 차량이 L만큼 주행한 시간이 바로 오차검출기준시간에 해당한다. 또한, 오차검출기준거리가 Lp로 설정된다 하더라도, 오차검출기준시간은 차량이 Lp에 해당하는 거리를 주행한 시간이 된다. 결국, 오차검출기준시간은 오차검출기준거리에 따라 달라짐을 알 수 있다. 물론, 오차검출기준시간은 사용자에 의해 고정된 값으로 설정될 수도 있다. 그리고, 이미 설명한 바와 같이 GPS 위성 신호를 이용하여 측정된 고도의 오차, 즉 Hge의 영향을 무시하기 위해서는 오차검출기준거리를 크게 하면 할 수록 바람직하나, 실제에 있어서는 오차검출기준거리가 차량이 출발지점으로부터 5km 내지 100km 중 어느 한 거리까지 주행한 거리로 설정되면 충분하다.
고도 연산부(50)는 차량의 측정 속도 및 연산된 제1경사각을 이용하여 오차검출기준시간 동안 차량이 주행한 수직거리, 즉 차량의 고도 차이를 연산한다. 여기서, 수직거리는 <수학식 8>에 표시된 Hd로서 차량이 기준면에 대해 수직한 방향으로 주행한 거리에 해당한다.
GPS 고도 연산부(60)는 차량이 a지점 및 b지점 간을 주행할 때에 발생된 차량의 고도 차이(Hg)를 연산한다. 이를 위해서 GPS 고도 연산부(60)는 GPS 수신부(61)와 연결된다. GPS위성으로부터 송신된 신호는 GPS 수신부(61)에서 수신되며, 수신된 신호는 GPS 고도 연산부(60)로 출력되어 차량 고도 차이의 연산에 활용된다.
오차각 연산부(70)는 연산된 수평거리 및 수직거리, 및 연산된 고도 차이를 <수학식 15>에 대입하여 제1경사각의 오차, 즉 오차각을 연산한다.
보정경사각 연산부(80)는 연산된 오차각을 <수학식 16>에 대입하여 제1경사각을 보정함으로써 보정된 제1경사각을 산출한다.
상술한 바와 같이 구성된 차량의 경사각 측정장치(100)를 이용하여 차량의 경사각을 정밀하게 측정하는 과정을 설명하기로 한다.
먼저, 차량에 설치된 가속도센서(10) 및 속도센서(20)로부터 차량의 가속도(Sx,Sy,Sz) 및 차량의 속도(V')을 실시간으로 측정한다. 그리고, 측정된 가속도 및 속도를 기초로 <수학식 1> 내지 <수학식 7>의 관계를 이용하여 제1경사각(θd)을 실시간으로 측정한다. 이 때, 오차각(θe)이 이미 측정되어 설정되어 있다면 기설정된 오차각 및 실시간 측정된 제1경사각을 <수학식 16>에 대입하여 제1경사각을 실시간으로 보정하여 보정된 제1경사각(θ)을 구하며, 오차각이 설정되어 있지 않다면 오차각이 새롭게 설정될 때까지는 측정된 제1경사각을 그대로 사용한다.
그리고, 오차각은 오차검출기준시간이 경과할 때마다 새롭게 측정되어 기설정된 오차각은 업데이트된다. 여기서, 오차각은 오차검출기준시간 동안 산출된 수평거리(Lp), 수직거리(Hd) 및 고도 차이(Hg)를 <수학식 15>에 대입하면 구해진다. 물론, 오차각은 한번 산정된 후에 한동안 계속해서 사용되거나 차량이 100km 이상 등 장거리를 주행한 후에만 새롭게 연산되어 업데이트되도록 할 수도 있다.
한편, 본 실시예에서는 수평거리를 이용하여 경사각의 오차각이 연산되도록 구성되어 있으나, 차량의 주행거리를 이용하여 경사각의 오차각을 연산할 수도 있다.
즉, 본 실시예에서, 거리 연산부는 주행거리를 연산한다. 주행거리는 차량이 오차검출기준시간 동안 주행면을 따라 주행한 실제 거리이며, 앞서 설명한 바와 같이 <수학식 14>에 의해 연산된다. 이와 같이 연산된 주행거리 Lp를 <수학식 15>에 따른 오차각 연산에 사용할 수 있다.
이와 같이 수평거리 대신에 주행거리를 사용할 수 있는 것은, 실제 대부분의 도로의 경사각은 ±10°이내이므로 수평거리와 주행거리가 실질적으로 거의 동일하기 때문이다.
한편, 본 실시예에서는 오차각의 산정을 위해서는 GPS 수신부(61) 및 GPS 고도 연산부(60)가 구비되도록 구성되어 있으나, GPS 수신부 및 GPS 고도 연산부 없이 차량의 경사각 측정장치를 구성할 수도 있다.
지구상에 건설된 대부분의 도로는 일부 고원지대에 위치한 도로를 제외하고는 해발고도가 1000m를 넘지 않으므로, 오차검출기준거리를 충분히 크게 설정하면 <수학식 15>는 <수학식 17>과 같이 근사화할 수 있다.
Figure pat00019
이는 GPS 위성으로부터 신호를 수신하지 않더라도 오차각을 산출할 수 있다는 것을 의미한다. 예를 들어 고도 차이가 1000m인 도로를 차량이 주행할 때에 오차검출기준거리를 매우 크게, 예를 들어 500km 이상으로 선정하면 제1경사각을 0.12도 이내의 정밀도로 산출할 수 있게 된다. 즉, 도 7에 도시되어 있는 바와 같이 오차검출기준거리를 매우 크게 하면, 미시적으로는 고도 차이가 있더라도 거시적으로는 고도 차이가 거의 없으므로, a지점과 b지점의 고도 차이는 실제로는 거의 무시할 수 있게 된다.
특히 오차검출기준거리를 100km 내지 1000km 또는 그 이상으로 설정하고, 이러한 오차검출기준거리에 대응되는 오차검출기준시간을 이용하여 오차각을 연산하면 실제 응용분야에서 아무런 문제가 되지 않는다. 따라서, <수학식 17>에 따르면, GPS 위성으로부터 신호를 수신하지 않고서도 경사각의 오차를 효율적이면서도 정밀하게 보정할 수 있게 된다.
그리고 <수학식 17>에서도 Lp로서 수평거리 또는 주행거리가 사용될 수 있음은 당연하다.
또한, 도 4에 도시된 실시예에서는 경사각 연산부가 <수학식 1> 내지 <수학식 7>을 모두 이용하여 제1경사각을 연산하도록 구성되어 있어 있으나, 차량의 회전반경이 구동륜의 조향 각도에 의해 추정되는 경우라면 <수학식 1>, <수학식 2> 및 <수학식 5> 내지 <수학식 7>를 이용하여 제1경사각 및 제2경사각을 연산하도록 구성될 수도 있다.
도 8을 참조하면, 차량의 경사각 측정장치(100a)는 도 4에 도시된 경사각 측정장치의 구성 이외에 조향각센서(91) 및 회전반경 연산부(90)를 더 구비한다.
조향각센서(91)는 운전대의 회전각도를 측정하거나 운전대의 회전에 기인한 구동륜의 회전각도를 측정하여 이에 대응되는 신호를 출력한다.
회전반경 연산부(90)는 조향각센서(91)로부터 측정된 회전각도를 입력받고, 입력된 회전각도를 이용하여 차량의 회전반경(R)을 연산한다.
이와 같이 차량의 회전반경이 측정되면, <수학식 3> 및 <수학식 4>를 이용하지 않고서도 제1경사각을 쉽게 구할 수 있다. 즉, <수학식 5>를 이용하여 α를 연산하고, <수학식 6>을 이용하여 V를 연산하며, <수학식 7>을 이용하여 A를 연산하며, <수학식 1>을 이용하여 θ를 연산한 후에, 마지막으로 <수학식 2>를 이용하여β를 연산한다.
특히 <수학식 3> 및 <수학식 4>는 해를 구하는 과정에서 발산하기 쉬우며, 특히 이러한 발산은 Sz가 정확하게 측정되지 못했을 때에 더욱 빈번하게 발생된다. 따라서, 본 실시예에 따르면 이러한 발산 위험이 원천적으로 제거되므로 제1경사각이 보다 안정적으로 연산된다.
그리고, 도 4에 도시된 실시예에서는 차량이 제1경사각 및 제2경사각을 가지는 경사면(1)을 회전주행하는 경우에 제1경사각을 연산하는 장치가 설명되어 있으나, 차량이 제1경사각 및 제2경사각을 가지는 경사면(1)을 전진 주행하는 경우에는 제1경사각 및 제2경사각을 다음과 같이 연산할 수도 있다.
즉, 차량(3)이 주행하는 경사면(1)이 제1경사각 및 제2경사각을 가지고 차량이 직진만 하므로, α를 0으로 설정하고 구심가속도 성분을 모두 제거하면, <수학식 1> 내지 <수학식 3>은 각각 <수학식 18> 내지 <수학식 20>과 같이 된다.
Figure pat00020
Figure pat00021
Figure pat00022
따라서, <수학식 18>만을 이용하더라도 제1경사각(θ)을 연산할 수 있다. 또한, <수학식 18> 내지 <수학식 20> 중 두 개의 수학식만을 이용하더라도 제1경사각(θ) 및 제2경사각(β)을 모두 연산할 수 있게 된다.
또한, 도 4에 도시된 실시예에서는 차량이 제1경사각 및 제2경사각을 가지는 경사면을 회전주행하는 경우에 제1경사각을 연산하는 장치가 설명되어 있으나, 차량이 제1경사각만을 가지는 경사면을 회전주행하는 경우에는 제1경사각을 다음과 같이 연산할 수도 있다.
즉, 차량이 주행하는 경사면이 제1경사각을 가지고 차량이 회전주행하므로, 제2경사각(β)을 0으로 설정하면, <수학식 1> 내지 <수학식 3>은 각각 <수학식 21> 내지 <수학식 23>과 같이 된다.
Figure pat00023
Figure pat00024
Figure pat00025
그리고, <수학식 5> 내지 <수학식 7>는 차량의 기하학적 관계에 의해 도출되는 것이므로 본 실시예에서도 동일하게 적용될 수 있다.
따라서, <수학식 21> 내지 <수학식 23> 및 <수학식 5> 내지 <수학식 7>를 이용하게 되면, 제1경사각(θ), 차량 속도(V), 차량 가속도(A), 차량의 회전반경(R) 및 각도 α을 모두 구할 수 있게 된다. 특히, <수학식 23>은 가속도 측정시 오차가 증폭되기 쉽기 때문에 가급적 사용되지 않는 것이 바람직하므로, 결국 <수학식 21>, <수학식 22> 및 <수학식 1> 내지 <수학식 3>을 이용하여 제1경사각(θ), 차량 속도(V), 차량 가속도(A), 차량의 회전반경(R) 및 각도 α를 구하는 것이 좋다.
물론, 경사면이 제1경사각 및 제2경사각을 모두 가지고 있는 경우라 하더라도, 제2경사각을 0으로 설정하여 제1경사각을 구할 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예들을 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다.
1...경사면 2...기준면
3...차량 4...전륜
5...후륜 10...가속도센서
20...속도센서 30...경사각 연산부
40...거리 연산부 50...고도 연산부
60...GPS 고도 연산부 61...GPS 수신부
70...오차각 연산부 80...보정경사각 연산부
90...회전반경 연산부 91...조향각센서
100,100a...차량의 경사각 측정장치

Claims (24)

  1. 차량의 주행방향을 따라 기준면에 대해 제1경사각만큼 경사지게 형성되며 상기 차량의 주행방향에 교차하는 방향을 따라 상기 기준면에 대해 제1경사각만큼 경사진 가상면에 대해 제2경사각만큼 경사지게 형성된 경사면을 상기 차량이 회전하면서 주행할 때에 상기 차량이 상기 기준면에 대해 경사진 정도를 측정하는 방법으로서,
    (a) 상기 차량의 주행 가속도를 서로 직교하는 x축, y축 및 z축 방향 중 적어도 한 방향에서 측정하는 단계:
    (b) 상기 x축 방향, y축 방향 및 z축 방향 중 상기 (a)단계에서 측정된 가속도의 측정방향으로 상기 제1경사각 및 제2경사각에 의해 상기 차량에 인가되는 중력가속도 성분 및 상기 x축 방향, y축 방향 및 z축 방향 중 상기 (a)단계에서 측정된 가속도의 측정방향으로 상기 회전 주행에 의해 상기 차량에 인가되는 구심가속도 성분을 합산하여, 상기 (a)단계에서 측정된 가속도의 측정방향에서의 가속도 벡터합을 구하는 단계; 및
    (c) 상기 (a)단계에서 측정된 상기 차량의 주행 가속도 및 상기 (b)단계에서 구해진 가속도 벡터합을 이용하여 상기 제1경사각을 연산하는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량의 경사각 측정방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 x축은 상기 차량의 전륜 및 후륜이 모두 동일하게 전방을 향하는 방향으로서 상기 차량의 회전방향과 일정 각도를 이루며, 상기 y축은 상기 x축에 직교하며, 상기 x축 및 y축은 상기 차량이 주행하는 경사면 상에 배치되며,
    상기 차량의 주행방향으로의 주행 속도를 측정하는 단계;를 더 구비하며,
    상기 (c)단계에서는 하기 수학식 1 내지 수학식 7을 이용하는 것을 특징으로 하는 차량의 경사각 측정방법;
    <수학식 1>
    Figure pat00026

    <수학식 2>
    Figure pat00027

    <수학식 3>
    Figure pat00028

    <수학식 4>
    Figure pat00029

    <수학식 5>
    Figure pat00030

    <수학식 6>
    Figure pat00031

    <수학식 7>
    Figure pat00032
    ,
    상기 수학식 1 내지 7에서, Sx는 상기 x축 방향으로의 가속도 벡터합으로서 상기 (a)단계에서 측정되는 값이며, Sy는 상기 y축 방향으로의 가속도 벡터합으로서 상기 (a)단계에서 측정되는 값이며, Sz는 z축 방향으로의 가속도 벡터합으로서 상기 (a)단계에서 측정되는 값이며, A, V, R은 각각 차량의 회전방향으로의 가속도, 속도 및 회전 반경이며, V'은 상기 차량의 주행방향으로의 속도로서 측정되는 값이며, θ 및 β는 각각 상기 제1경사각 및 제2경사각이며, α는 상기 차량의 회전반경의 중심과 상기 차량의 후륜축을 연결한 가상의 선 및 상기 회전반경의 중심과 상기 차량의 가속도가 측정되는 지점을 연결한 가상의 선이 형성하는 각도이며, δ는 상기 경사면에 직교하는 z축이 중력가속도 방향과 형성하는 각도이며, Ls는 상기 차량의 전륜축과 후륜축 사이의 거리로서 측정되는 값이며, La는 상기 차량의 가속도가 측정되는 지점으로부터 상기 전륜축까지의 최소거리로서 측정되는 값이며, Lb는 상기 차량의 가속도가 측정되는 지점으로부터 상기 전륜축의 중점과 후륜축의 중점을 연결한 가상의 선까지의 최소거리로서 측정되는 값이며, g는 중력가속도이며, t는 시간임.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 x축은 상기 차량의 전륜 및 후륜이 모두 동일하게 전방을 향하는 방향으로서 상기 차량의 회전방향과 일정 각도를 이루며, 상기 y축은 상기 x축에 직교하며, 상기 x축 및 y축은 상기 차량이 주행하는 경사면 상에 배치되며,
    상기 차량의 주행방향으로의 주행 속도를 측정하는 단계; 및
    상기 차량의 구동륜의 조향 각도를 기초로 상기 차량의 회전 반경을 연산하는 단계;를 더 구비하며,
    상기 (c)단계에서는 하기 수학식 1, 2 및 수학식 5 내지 7을 이용하는 것을 특징으로 하는 차량의 경사각 측정방법;
    <수학식 1>
    Figure pat00033

    <수학식 2>
    Figure pat00034

    <수학식 5>
    Figure pat00035

    <수학식 6>
    Figure pat00036

    <수학식 7>
    Figure pat00037
    ,
    상기 수학식 1, 2 및 수학식 5 내지 7에서, Sx는 상기 x축 방향으로의 가속도 벡터합으로서 상기 (a)단계에서 측정되는 값이며, Sy는 상기 y축 방향으로의 가속도 벡터합으로서 상기 (a)단계에서 측정되는 값이며, A 및 V는 각각 상기 차량의 회전방향으로의 가속도 및 속도이며, R은 상기 차량의 회전 반경으로서 측정되는 값이며, V'은 상기 차량의 주행방향으로의 속도로서 측정되는 값이며, θ 및 β는 각각 상기 제1경사각 및 제2경사각이며, α는 상기 차량의 회전반경의 중심과 상기 차량의 후륜축을 연결한 가상의 선 및 상기 회전반경의 중심과 상기 차량의 가속도가 측정되는 지점을 연결한 가상의 선이 형성하는 각도이며, Ls는 상기 차량의 전륜축과 후륜축 사이의 거리로서 측정되는 값이며, La는 상기 차량의 가속도가 측정되는 지점으로부터 상기 전륜축까지의 최소거리로서 측정되는 값이며, Lb는 상기 차량의 가속도가 측정되는 지점으로부터 상기 전륜축의 중점과 후륜축의 중점을 연결한 가상의 선까지의 최소거리로서 측정되는 값이며, g는 중력가속도이며, t는 시간임.
  4. 차량의 주행방향을 따라 기준면에 대해 제1경사각만큼 경사지게 형성된 경사면을 상기 차량이 회전하면서 주행할 때에 상기 차량이 상기 기준면에 대해 경사진 정도를 측정하는 방법으로서,
    (a) 상기 차량의 주행 가속도를 서로 직교하는 x축, y축 및 z축 방향 중 적어도 한 방향에서 측정하는 단계:
    (b) 상기 x축 방향, y축 방향 및 z축 방향 중 상기 (a)단계에서 측정된 가속도의 측정방향으로 상기 제1경사각에 의해 상기 차량에 인가되는 중력가속도 성분 및 상기 x축 방향, y축 방향 및 z축 방향 중 상기 (a)단계에서 측정된 가속도의 측정방향으로 상기 회전 주행에 의해 상기 차량에 인가되는 구심가속도 성분을 합산하여, 상기 (a)단계에서 측정된 가속도의 측정방향에서의 가속도 벡터합을 구하는 단계; 및
    (c) 상기 (a)단계에서 측정된 상기 차량의 주행 가속도 및 상기 (b)단계에서 구해진 가속도 벡터합을 이용하여 상기 제1경사각을 연산하는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량의 경사각 측정방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 x축은 상기 차량의 전륜 및 후륜이 모두 동일하게 전방을 향하는 방향으로서 상기 차량의 회전방향과 일정 각도를 이루며, 상기 y축은 상기 x축에 직교하며, 상기 x축 및 y축은 상기 차량이 주행하는 경사면 상에 배치되며,
    상기 차량의 주행방향으로의 주행 속도를 측정하는 단계;를 더 구비하며,
    상기 (c)단계에서는 하기 수학식 5 내지 7 및 수학식 21 및 수학식 22를 이용하는 것을 특징으로 하는 차량의 경사각 측정방법;
    <수학식 5>
    Figure pat00038

    <수학식 6>
    Figure pat00039

    <수학식 7>
    Figure pat00040
    ,
    <수학식 21>
    Figure pat00041

    <수학식 22>
    Figure pat00042

    상기 수학식 5 내지 7, 수학식 21 및 22에서, Sx는 상기 x축 방향으로의 가속도 벡터합으로서 상기 (a)단계에서 측정되는 값이며, Sy는 상기 y축 방향으로의 가속도 벡터합으로서 상기 (a)단계에서 측정되는 값이며, A, V, R은 각각 차량의 회전방향으로의 가속도, 속도 및 회전 반경이며, V'은 상기 차량의 주행방향으로의 속도로서 측정되는 값이며, θ는 상기 제1경사각이며, α는 상기 차량의 회전반경의 중심과 상기 차량의 후륜축을 연결한 가상의 선 및 상기 회전반경의 중심과 상기 차량의 가속도가 측정되는 지점을 연결한 가상의 선이 형성하는 각도이며, Ls는 상기 차량의 전륜축과 후륜축 사이의 거리로서 측정되는 값이며, La는 상기 차량의 가속도가 측정되는 지점으로부터 상기 전륜축까지의 최소거리로서 측정되는 값이며, Lb는 상기 차량의 가속도가 측정되는 지점으로부터 상기 전륜축의 중점과 후륜축의 중점을 연결한 가상의 선까지의 최소거리로서 측정되는 값이며, g는 중력가속도이며, t는 시간임.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 차량의 구동륜의 조향 각도를 기초로 상기 차량의 회전 반경을 연산하는 단계;를 더 구비하며,
    상기 (c)단계에서는 상기 연산된 회전 반경을 R로 사용하는 것을 특징으로 하는 차량의 경사각 측정방법.
  7. 제 1항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 차량의 주행방향으로의 속도를 측정하는 단계;
    상기 측정된 차량 속도 및 상기 (c)단계에서 연산된 제1경사각을 이용하여 오차검출기준시간 동안 상기 차량의 고도 차이로서, 상기 차량이 상기 기준면에 대해 수직한 방향으로 주행하는 수직거리를 연산하는 단계;
    상기 측정된 차량 속도를 이용하여 상기 오차검출기준시간 동안 상기 차량이 상기 주행면을 따라 주행한 주행거리 또는 상기 측정된 차량 속도 및 상기 (c)단계에서 연산된 제1경사각을 이용하여 상기 오차검출기준시간 동안 상기 차량이 상기 기준면에 대해 평행한 방향으로 주행한 수평거리를 연산하는 단계;
    상기 기준면에 대해 평행한 방향으로 주행한 수평거리 및 상기 기준면에 대해 수직한 방향으로 주행한 수직거리를 연산하는 단계;
    GPS 위성으로부터 수신된 신호를 이용하여 상기 오차검출기준시간 동안 상기 차량의 고도 차이를 연산하는 단계; 및
    상기 연산된 수직거리, 주행거리 및 고도 차이 또는 상기 연산된 수직거리, 수평거리 및 고도 차이를 이용하여 상기 (c)단계에서 연산된 제1경사각의 오차각을 연산하여 상기 제1경사각을 보정하는 단계;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 차량의 경사각 측정방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 차량이 기준시점으로부터 상기 주행방향 또는 상기 기준면과 평행한 방향으로 주행하여 5km 내지 100km의 오차검출기준거리만큼 주행하는 시점까지의 시간을 상기 오차검출기준시간으로 설정하는 단계;를 더 구비하는 것을 특징으로 차량의 경사각 측정방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 오차각은 하기 수학식 8 및 15에 의해 연산되는 것을 특징으로 하는 차량의 경사각 측정방법;
    <수학식 8>
    Figure pat00043

    <수학식 15>
    Figure pat00044

    상기 수학식 8 및 15에서, θd는 상기 (c)단계에서 연산된 제1경사각이며, θe는 상기 오차각이며, Hd는 상기 수직거리이며, Hg는 상기 GPS 위성으로부터 수신된 신호에 의해 연산된 고도 차이이며, 상기 Lp는 상기 주행거리 또는 수평거리로서, 상기 주행거리인 경우에는
    Figure pat00045
    로 연산되며 상기 수평거리인 경우에는
    Figure pat00046
    로 연산되며, V'은 상기 차량의 측정 속도임.
  10. 제 1항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 차량의 주행방향으로의 속도를 측정하는 단계;
    상기 측정된 차량 속도 및 상기 (c)단계에서 연산된 제1경사각을 이용하여 오차검출기준시간 동안 상기 차량의 고도 차이로서, 상기 차량이 상기 기준면에 대해 수직한 방향으로 주행하는 수직거리를 연산하는 단계;
    상기 측정된 차량 속도를 이용하여 상기 오차검출기준시간 동안 상기 차량이 상기 주행면을 따라 주행한 주행거리 또는 상기 측정된 차량 속도 및 상기 (c)단계에서 연산된 제1경사각을 이용하여 상기 오차검출기준시간 동안 상기 차량이 상기 기준면에 대해 평행한 방향으로 주행한 수평거리를 연산하는 단계;
    상기 연산된 수직거리 및 주행거리 또는 상기 연산된 수직거리 및 수평거리를 이용하여 상기 (c)단계에서 연산된 제1경사각의 오차각을 연산하여 상기 제1경사각을 보정하는 단계;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 차량의 경사각 측정방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 차량이 기준시점으로부터 상기 주행방향 또는 상기 기준면과 평행한 방향으로 주행하여 100km 내지 1000km의 오차검출기준거리만큼 주행하는 시점까지의 시간을 상기 오차검출기준시간으로 설정하는 단계;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 차량의 경사각 측정방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 오차각은 하기 수학식 8 및 17에 의해 연산되는 것을 특징으로 하는 차량의 경사각 보정방법;
    <수학식 8>
    Figure pat00047

    <수학식 17>
    Figure pat00048

    상기 수학식 8 및 17에서, θd는 상기 (c)단계에서 연산된 제1경사각이며, θe는 상기 오차각이며, Hd는 상기 수직거리이며, 상기 Lp는 상기 주행거리 또는 수평거리로서, 상기 주행거리인 경우에는
    Figure pat00049
    로 연산되며 상기 수평거리인 경우에는
    Figure pat00050
    로 연산되며, V'은 상기 차량의 측정 속도임.
  13. 차량의 주행방향을 따라 기준면에 대해 제1경사각만큼 경사지게 형성되며 상기 차량의 주행방향에 교차하는 방향을 따라 상기 기준면에 대해 제1경사각만큼 경사진 가상면에 대해 제2경사각만큼 경사지게 형성된 경사면을 상기 차량이 회전하면서 주행할 때에 상기 차량이 상기 기준면에 대해 경사진 정도를 측정하는 장치로서,
    상기 차량에 결합되며, 상기 차량의 주행 가속도를 서로 직교하는 x축 방향, y축 방향 및 z축 방향 중 적어도 한 방향에서 측정하는 가속도센서; 및
    상기 x축 방향, y축 방향 및 z축 방향 중 상기 가속도센서에 의해 측정된 가속도의 측정방향으로 상기 제1경사각 및 제2경사각에 의해 상기 차량에 인가되는 중력가속도 성분 및 상기 x축 방향, y축 방향 및 z축 방향 중 상기 가속도센서에 의해 측정된 가속도의 측정방향으로 상기 회전 주행에 의해 상기 차량에 인가되는 구심가속도 성분의 합산에 의해 얻어지는 가속도 벡터합과, 상기 가속도센서에 의해 측정된 차량의 주행 가속도를 이용하여 상기 제1경사각을 연산하는 경사각 연산부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량의 경사각 측정장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 차량에 결합되며, 상기 차량의 주행방향으로의 주행속도를 측정하는 속도센서;를 더 구비하며,
    상기 x축은 상기 차량의 전륜 및 후륜이 모두 동일하게 전방을 향하는 방향으로서 상기 차량의 회전방향과 일정 각도를 이루며, 상기 y축은 상기 x축에 직교하며, 상기 x축 및 y축은 상기 차량이 주행하는 경사면 상에 배치되며,
    상기 경사각 연산부는 하기 수학식 1 내지 수학식 7을 이용하여 상기 제1경사각을 연산하는 것을 특징으로 하는 차량의 경사각 측정장치;
    <수학식 1>
    Figure pat00051

    <수학식 2>
    Figure pat00052

    <수학식 3>
    Figure pat00053

    <수학식 4>
    Figure pat00054

    <수학식 5>
    Figure pat00055

    <수학식 6>
    Figure pat00056

    <수학식 7>
    Figure pat00057
    ,
    상기 수학식 1 내지 7에서, Sx는 상기 x축 방향으로의 가속도 벡터합으로서 상기 가속도센서에 의해 측정되는 값이며, Sy는 상기 y축 방향으로의 가속도 벡터합으로서 상기 가속도센서에 의해 측정되는 값이며, Sz는 z축 방향으로의 가속도 벡터합으로서 상기 가속도센서에 의해 측정되는 값이며, A, V, R은 각각 차량의 회전방향으로의 가속도, 속도 및 회전 반경이며, V'은 상기 속도센서에 의해 측정되는 상기 차량의 주행 속도로서 측정되는 값이며, θ 및 β는 각각 상기 제1경사각 및 제2경사각이며, α는 상기 차량의 회전반경의 중심과 상기 차량의 후륜축을 연결한 가상의 선 및 상기 회전반경의 중심과 상기 가속도센서가 설치된 지점을 연결한 가상의 선이 형성하는 각도이며, δ는 상기 경사면에 직교하는 z축이 중력가속도 방향과 형성하는 각도이며, Ls는 상기 차량의 전륜축과 후륜축 사이의 거리로서 측정되는 값이며, La는 상기 가속도센서가 설치된 지점으로부터 상기 전륜축까지의 최소거리로서 측정되는 값이며, Lb는 상기 가속도센서가 설치된 지점으로부터 상기 전륜축의 중점과 후륜축의 중점을 연결한 가상의 선까지의 최소거리로서 측정되는 값이며, g는 중력가속도이며, t는 시간임.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 차량에 결합되며, 상기 차량의 주행방향으로의 주행속도를 측정하는 속도센서;를 더 구비하며,
    상기 x축은 상기 차량의 전륜 및 후륜이 모두 동일하게 전방을 향하는 방향으로서 상기 차량의 회전방향과 일정 각도를 이루며, 상기 y축은 상기 x축에 직교하며, 상기 x축 및 y축은 상기 차량이 주행하는 경사면 상에 배치되며,
    상기 차량의 구동륜의 조향 각도를 기초로 상기 차량의 회전 반경을 연산하는 회전반경 연산부;를 더 구비하며,
    상기 경사각 연산부는 하기 수학식 1, 2 및 수학식 5 내지 7을 이용하여 상기 제1경사각을 연산하는 것을 특징으로 하는 차량의 경사각 측정장치;
    <수학식 1>
    Figure pat00058

    <수학식 2>
    Figure pat00059

    <수학식 5>
    Figure pat00060

    <수학식 6>
    Figure pat00061

    <수학식 7>
    Figure pat00062
    ,
    상기 수학식 1, 2 및 수학식 5 내지 7에서, Sx는 상기 x축 방향으로의 가속도 벡터합으로서 상기 가속도센서에 의해 측정되는 값이며, Sy는 상기 y축 방향으로의 가속도 벡터합으로서 상기 가속도센서에 의해 측정되는 값이며, A 및 V는 각각 상기 차량의 회전방향으로의 가속도 및 속도이며, R은 상기 회전반경 연산부에 의해 연산되는 값이며, V'은 상기 속도센서에 의해 측정되는 차량의 주행 속도값이며, θ 및 β는 각각 상기 제1경사각 및 제2경사각이며, α는 상기 차량의 회전반경의 중심과 상기 차량의 후륜축을 연결한 가상의 선 및 상기 회전반경의 중심과 상기 가속도센서가 설치된 지점을 연결한 가상의 선이 형성하는 각도이며, Ls는 상기 차량의 전륜축과 후륜축 사이의 거리로서 측정되는 값이며, La는 상기 가속도센서가 설치된 지점으로부터 상기 전륜축까지의 최소거리로서 측정되는 값이며, Lb는 상기 가속도센서가 설치된 지점으로부터 상기 전륜축의 중점과 후륜축의 중점을 연결한 가상의 선까지의 최소거리로서 측정되는 값이며, g는 중력가속도이며, t는 시간임.
  16. 차량의 주행방향을 따라 기준면에 대해 제1경사각만큼 경사지게 형성된 경사면을 상기 차량이 회전하면서 주행할 때에 상기 차량이 상기 기준면에 대해 경사진 정도를 측정하는 장치로서,
    상기 차량에 결합되며, 상기 차량의 주행 가속도를 서로 직교하는 x축 방향, y축 방향 및 z축 방향 중 적어도 한 방향에서 측정하는 가속도센서; 및
    상기 x축 방향, y축 방향 및 z축 방향 중 상기 가속도센서에 의해 측정된 가속도의 측정방향으로 상기 제1경사각에 의해 상기 차량에 인가되는 중력가속도 성분 및 상기 x축 방향, y축 방향 및 z축 방향 중 상기 가속도센서에 의해 측정된 가속도의 측정방향으로 상기 회전 주행에 의해 상기 차량에 인가되는 구심가속도 성분의 합산에 의해 얻어지는 가속도 벡터합과, 상기 가속도센서에 의해 측정된 차량의 주행 가속도를 이용하여 상기 제1경사각을 연산하는 경사각 연산부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량의 경사각 측정장치.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 차량에 결합되며, 상기 차량의 주행방향으로의 주행속도를 측정하는 속도센서;를 더 구비하며,
    상기 x축은 상기 차량의 전륜 및 후륜이 모두 동일하게 전방을 향하는 방향으로서 상기 차량의 회전방향과 일정 각도를 이루며, 상기 y축은 상기 x축에 직교하며, 상기 x축 및 y축은 상기 차량이 주행하는 경사면 상에 배치되며,
    상기 경사각 연산부는 하기 수학식 5 내지 7 및 수학식 21 및 22를 이용하여 상기 제1경사각을 연산하는 것을 특징으로 하는 차량의 경사각 측정장치;
    <수학식 5>
    Figure pat00063

    <수학식 6>
    Figure pat00064

    <수학식 7>
    Figure pat00065
    ,
    <수학식 21>
    Figure pat00066

    <수학식 22>
    Figure pat00067

    상기 수학식 5 내지 7, 수학식 21 및 22에서, Sx는 상기 x축 방향으로의 가속도 벡터합으로서 상기 가속도센서에 의해 측정되는 값이며, Sy는 상기 y축 방향으로의 가속도 벡터합으로서 상기 가속도센서에 의해 측정되는 값이며, A, V, R은 각각 차량의 회전방향으로의 가속도, 속도 및 회전 반경이며, V'은 상기 속도센서에 의해 측정되는 차량의 주행 속도값이며, θ는 상기 제1경사각이며, α는 상기 차량의 회전반경의 중심과 상기 차량의 후륜축을 연결한 가상의 선 및 상기 회전반경의 중심과 상기 가속도센서가 설치된 지점을 연결한 가상의 선이 형성하는 각도이며, Ls는 상기 차량의 전륜축과 후륜축 사이의 거리로서 측정되는 값이며, La는 상기 가속도센서가 설치된 지점으로부터 상기 전륜축까지의 최소거리로서 측정되는 값이며, Lb는 상기 가속도센서가 설치된 지점으로부터 상기 전륜축의 중점과 후륜축의 중점을 연결한 가상의 선까지의 최소거리로서 측정되는 값이며, g는 중력가속도이며, t는 시간임.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 차량의 구동륜의 조향 각도를 기초로 상기 차량의 회전 반경을 연산하는 회전반경 연산부;를 더 구비하며,
    상기 연산된 회전 반경은 상기 수학식 5, 6, 21 및 22에서 R로 설정되는 것을 특징으로 하는 차량의 경사각 측정장치.
  19. 제 13항 또는 제 16항에 있어서,
    상기 차량에 결합되며, 상기 차량의 주행방향으로의 주행속도를 측정하는 속도센서;
    상기 차량의 측정 속도 및 상기 연산된 제1경사각을 이용하여 오차검출기준시간 동안 상기 차량의 고도 차이로서, 상기 기준면에 대해 수직한 방향으로 주행한 수직거리를 연산하는 고도 연산부;
    상기 차량의 측정 속도 및 상기 연산된 제1경사각을 이용하여 상기 오차검출기준시간 동안 상기 차량이 상기 기준면에 대해 평행한 방향으로 주행한 수평거리 또는 상기 차량의 측정 속도를 이용하여 상기 오차검출기준시간 동안 상기 차량이 상기 주행면을 따라 주행한 주행거리를 연산하는 거리 연산부;
    GPS 위성으로부터 신호를 수신하는 GPS 수신부;
    상기 수신된 GPS 위성의 신호를 입력받아 상기 오차검출기준시간 동안 상기 차량의 고도 차이를 연산하는 GPS 고도 연산부;
    상기 연산된 수직거리, 수평거리 및 고도 차이 또는 상기 연산된 수직거리, 주해거리 및 고도 차이를 이용하여 상기 연산된 제1경사각의 오차에 해당하는 오차각을 연산하는 오차각 연산부; 및
    상기 오차각을 이용하여 상기 연산된 제1경사각을 보정하여, 보정경사각을 연산하는 보정경사각 연산부;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 차량의 경사각 측정장치.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 오차검출기준시간은 상기 차량이 기준시점으로부터 상기 주행방향 또는 상기 기준면과 평행한 방향으로 주행하여 5km 내지 100km의 오차검출기준거리만큼 주행하는 시점까지의 시간으로 설정되는 것을 특징으로 차량의 경사각 측정장치.
  21. 제 19항에 있어서,
    상기 오차각 연산부는 하기 수학식 8 및 15에 의해 상기 오차각을 연산하는 것을 특징으로 하는 차량의 경사각 측정장치;
    <수학식 8>
    Figure pat00068

    <수학식 15>
    Figure pat00069

    상기 수학식 8 및 15에서, θd는 상기 경사각 연산부에 의해 연산된 제1경사각이며, θe는 상기 오차각이며, Hd는 상기 수직거리이며, Hg는 상기 고도 연산부에 의해 연산된 고도 차이이며, 상기 Lp는 상기 주행거리 또는 수평거리로서, 상기 주행거리인 경우에는
    Figure pat00070
    로 연산되며 상기 수평거리인 경우에는
    Figure pat00071
    로 연산되며, V'는 상기 속도센서에 의해 측정된 차량의 속도임.
  22. 제 13항 또는 제 16항에 있어서,
    상기 차량에 결합되며, 상기 차량의 주행방향으로의 주행속도를 측정하는 속도센서;
    상기 차량의 측정 속도 및 상기 측정 제1경사각을 이용하여 오차검출기준시간 동안 상기 차량의 고도 차이로서, 상기 기준면에 대해 수직한 방향으로 주행한 수직거리를 연산하는 고도 연산부;
    상기 차량의 측정 속도 및 상기 측정 경사각을 이용하여 상기 오차검출기준시간 동안 상기 차량이 상기 기준면에 대해 평행한 방향으로 주행한 수평거리 또는 상기 차량의 측정 속도를 이용하여 상기 오차검출기준시간 동안 상기 차량이 상기 주행면을 따라 주행한 주행거리를 연산하는 거리 연산부;
    상기 연산된 수직거리 및 수평거리 또는 상기 연산된 수직거리 및 주행거리를 이용하여 상기 연산된 제1경사각의 오차에 해당하는 오차각을 연산하는 오차각 연산부; 및
    상기 오차각을 이용하여 상기 연산된 제1경사각을 보정하여, 보정경사각을 연산하는 보정경사각 연산부;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 차량의 경사각 측정장치.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 오차검출기준시간은 상기 차량이 기준시점으로부터 상기 주행방향 또는 상기 기준면과 평행한 방향으로 주행하여 100km 내지 1000km의 오차검출기준거리만큼 주행하는 시점까지의 시간으로 설정되는 것을 특징으로 하는 차량이 경사각 측정장치.
  24. 제 22항에 있어서,
    상기 오차각 연산부는 하기 수학식 8 및 17에 의해 상기 오차각을 연산하는 것을 특징으로 하는 차량의 경사각 보정장치;
    <수학식 8>
    Figure pat00072

    <수학식 17>
    Figure pat00073

    상기 수학식 8 및 17에서, θd는 상기 연산 경사각이며, θe는 상기 오차각이며, Hd는 상기 수직거리이며, 상기 Lp는 상기 주행거리 또는 수평거리로서, 상기 주행거리인 경우에는
    Figure pat00074
    로 연산되며 상기 수평거리인 경우에는
    Figure pat00075
    로 연산되며, V'은 상기 차량의 측정 속도임.

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8594887B1 (en) 2012-10-26 2013-11-26 Hyundai Motor Company Method and system for measuring tilt angle during turn of vehicle
US8862311B2 (en) 2012-07-30 2014-10-14 Hyundai Motor Company System and method for measuring inclination of vehicle
KR20200055377A (ko) * 2018-11-13 2020-05-21 현대오트론 주식회사 라이다의 신호 처리 장치 및 라이다 장치
KR20210038464A (ko) * 2020-03-17 2021-04-07 베이징 바이두 넷컴 사이언스 테크놀로지 컴퍼니 리미티드 차량 가속도계 전진축을 캘리브레이션하는 방법 및 장치
US11541894B2 (en) * 2018-03-28 2023-01-03 Isuzu Motors Limited Road slope estimator and vehicle

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4321554B2 (ja) * 2006-06-23 2009-08-26 トヨタ自動車株式会社 姿勢角検出装置と姿勢角検出方法
JP5010893B2 (ja) 2006-10-16 2012-08-29 株式会社ケーヒン 車両の状態検出装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8862311B2 (en) 2012-07-30 2014-10-14 Hyundai Motor Company System and method for measuring inclination of vehicle
US8594887B1 (en) 2012-10-26 2013-11-26 Hyundai Motor Company Method and system for measuring tilt angle during turn of vehicle
US11541894B2 (en) * 2018-03-28 2023-01-03 Isuzu Motors Limited Road slope estimator and vehicle
KR20200055377A (ko) * 2018-11-13 2020-05-21 현대오트론 주식회사 라이다의 신호 처리 장치 및 라이다 장치
KR20210038464A (ko) * 2020-03-17 2021-04-07 베이징 바이두 넷컴 사이언스 테크놀로지 컴퍼니 리미티드 차량 가속도계 전진축을 캘리브레이션하는 방법 및 장치

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