KR20110120128A - 차량용 레이더 및 비젼 시스템의 방향 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

차량용 레이더 및 비젼 시스템의 방향 제어 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량에 탑재된 레이더 시스템 또는 비젼 시스템의 지향 방향 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 레이더 및 비젼 시스템의 지향 방향 제어 시스템은, 차량의 자세 및 이동 정보를 감지하는 관성 센서 시스템 및 핸들 조향각 센서 시스템; 상기 관성 센서 시스템 및 핸들 조향각 센서 시스템에서 감지한 차량의 자세 및 이동 정보를 바탕으로 제어 신호를 생성하는 제어부; 상기 제어부의 제어 신호에 따라 구동하는 제1 구동부 및 제2 구동부; 및 상기 제1 구동부 및 제2 구동부에 각각 연결되어, 상기 제1 구동부 및 제2 구동부의 구동에 따라 지향 방향이 변경되며, 상기 차량에 장착되어 차량 주행에 관한 정보를 수집하는 레이더 시스템 및 비젼 시스템을 포함한다.

Description

차량용 레이더 및 비젼 시스템의 방향 제어 시스템 및 방법 {CONTROL SYSTEM AND METHOD OF RADAR AND VISION SYSTEMS FOR VEHICLE APPLICATIONS}
본 발명은 차량에 탑재된 레이더 시스템 또는 비젼 시스템의 지향 방향 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 상세하게는 차량이 도로의 상황 및 운전자의 의도에 따라 이동하고 있는 경우, 차량에 탑재된 관성 센서 시스템 및 핸들 조향각 센서 시스템 등을 이용하여 차량의 자세 및 움직임에 대응하는 신호를 생성하고, 생성된 신호에 따라 차량에 탑재된 레이더 및 비젼 시스템의 지향 방향을 원하는 방향으로 제어하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
차량 주행의 안정성을 향상시키기 위해 레이더 또는 비젼 시스템 등이 차량에 장착되어, 운전자의 편의를 도모하는 기술 개발이 진행되고 있다.
상기 레이더 또는 비젼 시스템이 차량의 소정 위치에 고정되어 장착되는 경우, 레이더 또는 비젼 시스템으로 입력되는 빛의 직진성으로 인해 운전자는 원하는 정보를 획득하기 어렵게 된다. 따라서, 운전자가 원하는 정보를 용이하게 획득하도록 차량에 장착된 레이더 또는 비젼 시스템이 지향하는 방향을 제어할 수 있는 수단이 요구되고 있다.
본 발명은 차량에 장착된 관성 센서 시스템, 핸들 조향각 센서 시스템 등을 이용하여 차량의 움직임을 파악하고 이 정보를 이용하여, 이동하는 차량에 포함된 레이더 및 비젼 시스템의 지향 방향을 도로의 상황 및 운전자의 의도에 맞추어 제어하는 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
여기서 관성 센서 시스템은 가속도 센서와 각속도 센서로 구성되어 차량의 자세 및 이동 정보를 파악할 수 있는 센서 시스템을 의미하며, 핸들 조향각 센서 시스템은 차량의 핸들이 회전하는 각도를 측정하여 이를 바탕으로 차량의 자세 및 이동 정보를 파악할 수 시스템을 의미한다.
또한, 본 발명은 위 두 가지 센서 시스템 이외에 차량의 속도 센서 시스템, 변속기 상태 모니터링 시스템 등을 함께 이용하여 차량의 자세 및 이동 정보를 파악할 수도 있다. 위에서 언급하였듯이 관성 센서 시스템의 정보와 핸들 조향각 센서 시스템의 정보를 각각 단독으로 사용하거나 두 정보를 융합하여 사용하여 차량의 이동 정보를 파악하고 이 정보를 앞먹임이나 되먹임 정보로 이용하여 차량에 탑재된 레이더 시스템 및 비젼 시스템의 지향 방향을 원하는 방향으로 제어하게 된다. 또한 이를 통하여 레이더 시스템이나 비젼 시스템이 적용된 차간 거리 유지 시스템이나 적응형 순항 제어(ACC: Adaptive Cruise Control) 시스템에서 도로 환경이나 운전자의 의도에 의해 선행 차량이 레이더 시스템이나 비젼 시스템의 시야에서 벗어나는 경우 차량의 자세 정보나 이동 정보를 바탕으로 레이더 시스템 및 비젼 시스템의 지향 방향을 제어하여 선행 차량이 레이더 시스템 및 비젼 시스템의 시야에 계속 유지하여 차량 주행에 필요한 정보를 지속적으로 얻을 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 차량에 탑재된 레이더 시스템이나 비젼 시스템의 지향 방향을 원하는 방향으로 제어하는 방법 및 시스템에 관한 것이나 위에서 언급한 시스템 이외에 초음파 센서 시스템 등과 같이 지향성을 가지는 물체 감지 시스템의 지향 방향을 원하는 방향으로 제어하는 것에도 적용될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 레이더 및 비젼 시스템의 지향 방향 제어 시스템은, 차량의 자세 및 이동 정보를 감지하는 관성 센서 시스템 및 핸들 조향각 센서 시스템; 상기 관성 센서 시스템 및 핸들 조향각 센서 시스템에서 감지한 차량의 자세 및 이동 정보를 바탕으로 제어 신호를 생성하는 제어부; 상기 제어부의 제어 신호에 따라 구동하는 제1 구동부 및 제2 구동부; 및 상기 제1 구동부 및 제2 구동부에 각각 연결되어, 상기 제1 구동부 및 제2 구동부의 구동에 따라 지향 방향이 변경되며, 상기 차량에 장착되어 차량 주행에 관한 정보를 수집하는 레이더 시스템 및 비젼 시스템을 포함한다.
상기 관성 센서 시스템은, 가속도 센서, 각속도 센서 및 상기 각 센서의 신호 처리 및 신호 전송을 위한 회로로 구성될 수 있다.
상기 핸들 조향각 센서 시스템은, 핸들의 회전 각도를 감지하여 차량의 자세 및 이동 정보를 산출하는 시스템을 포함할 수 있다.
상기 차량용 레이더 및 비젼 시스템의 지향 방향 제어 시스템은, 상기 차량에 탑재되는 차량 속도 센서 시스템 및 변속기 상태 모니터링 시스템을 더 포함하여, 차량의 자세 및 이동 정보 산출을 보조할 수 있다.
상기 제1 구동부는 축 방향으로 상기 레이더 시스템을 이동시키거나 상기 축 방향을 기준으로 상기 레이더 시스템을 회전시키도록 하나 이상의 구동축을 포함할 수 있다.
상기 제2 구동부는 축 방향으로 상기 비젼 시스템을 이동시키거나 상기 축 방향을 기준으로 상기 비젼 시스템을 회전시키도록 하나 이상의 구동축을 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 관성 센서 시스템과 핸들 조향각 센서 시스템의 신호로부터 감지된 상기 차량의 자세 및 이동 정보를 앞먹임 신호로 이용하여, 상기 차량의 자세나 이동 특성에 따라 상기 제1 구동부 및 제2 구동부를 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 관성 센서 시스템과 핸들 조향각 센서 시스템에서 감지된 신호를 앞먹임 신호로 이용하고 상기 레이더 시스템 및 비젼 시스템로부터 전송되는 신호를 되먹임 신호로 이용하여, 상기 차량의 자세 및 이동 특성에 따라 상기 제1 구동부 및 제2 구동부를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시에 따른 차량용 레이더 및 비젼 시스템의 지향 방향 제어 방법은, 관성 센서 시스템 및 핸들 조향각 시스템에서 차량의 자세나 이동을 감지하여 신호를 생성하는 단계; 상기 관성 센서 시스템 및 핸들 조향각 시스템의 신호를 앞먹임 신호로 제어부에서 수신하는 단계; 및 상기 제어부에서 상기 차량의 자세나 이동 정보에 따라 상기 레이더 시스템 및 비젼 시스템이 미리 설정된 방향을 지향하도록 제어하는 단계를 포함한다.
상기 차량용 레이더 및 비젼 시스템의 지향 방향 제어 방법은, 상기 레이더 시스템 및 비젼 시스템에서 감지한 선행 차량이나 장애물에 대한 정보를 생성하여 상기 제어부에 되먹임 신호로 전달하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 차량용 레이더 및 비젼 시스템의 지향 방향 제어 시스템 및 방법을 사용하면 관성 센서 시스템 및 핸들 조향각 시스템 등을 이용하여 차량의 자세 및 이동 정보를 파악하고 이를 바탕으로 구동부를 제어하여, 도로 환경이나 운전자의 의도를 고려하여 레이더 시스템 및 비젼 시스템의 지향 방향을 원하는 방향으로 조정하여 일정하게 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명의 시스템 및 방법을 차간 거리 유지 시스템이나 적응형 순항 제어 시스템에 응용하면, 주행 중인 차량에 대하여 도로 환경이나 운전자의 의도에 의해 선행 차량이 레이더 시스템이나 비젼 시스템의 시야에서 벗어나는 경우 차량의 자세 및 이동 정보를 바탕으로 레이더 시스템 및 비젼 시스템의 지향 방향을 제어하여 선행 차량이 레이더 시스템 및 비젼 시스템의 시야에 지속적으로 위치하게 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 레이더 및 비젼 시스템의 지향 방향 제어 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 레이더 및 비젼 시스템의 지향 방향 제어 방법의 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 차량에 적용된 레이더 및 비젼 시스템의 지향 방향 제어 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 레이더 및 비젼 시스템의 지향 방향 제어 시스템을 차간 거리 유지 시스템이나 적응형 순항 제어 시스템에 적용한 예를 도시한 도면이다.
이하에서, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 레이더 및 비젼 시스템의 지향 방향 제어 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 차량용 레이더 및 비젼 시스템의 지향 방향 제어 시스템은 차량의 자세 및 이동 정보를 감지하기 위한 관성 센서 시스템(110) 및 핸들 조향각 센서 시스템(120), 제어부(130), 제1 구동부(140), 제2 구동부(150), 제1 구동부(140)와 연결된 레이더 시스템(160), 제2 구동부(150)와 연결된 비젼 시스템(170)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 레이더 및 비젼 시스템의 지향 방향 제어 시스템은, 서로 연결된 복수 개의 부분을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 관성 센서 시스템(110) 및 핸들 조향각 센서 시스템(120)의 신호를 앞먹임 신호로 이용하고 레이더 시스템(160) 및 비젼 시스템(170)의 신호를 되먹임 신호로 이용하여 지향 방향 제어를 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도면에 도시하지는 않았지만 관성 센서 시스템 신호 및 핸들 조향각 센서 시스템 신호 중 하나의 신호만을 이용하여 지향 방향 제어를 수행할 수도 있으며, 아울러 관성 센서 시스템(110) 및 핸들 조향각 센서 시스템(120) 이외에 차량 속도 센서 시스템, 변속기 상태 모니터링 시스템 등을 추가하여 차량의 자세 및 이동 정보를 파악할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 레이더 및 비젼 시스템의 지향 방향 제어 방법의 순서도이다.
도 2를 참조하면, 상기 실시예에 따른 차량용 레이더 및 비젼 시스템의 지향 방향 제어 방법은 차량 이동이 발생하고(S210), 상기 차량의 이동에 따라 발생하는 관성 센서 시스템(110) 및 핸들 조향각 센서 시스템(120)의 정보를 수신한다(S220, S230).
이어서, 수신된 정보를 바탕으로 이동하는 차량의 자세 및 이동 정보를 산출하고(S240), 산출된 정보를 바탕으로 차량에 탑재된 레이더 시스템(160) 및 비젼 시스템(170)의 원하는 지향 방향을 계산하고(S250), 계산된 지향 방향 정보를 제1 구동부(140) 및 제2 구동부(150)에 전달하여 최종적으로 레이더 시스템(160) 및 비젼 시스템(170)의 지향 방향을 제어하게 되는 것이다(S260).
아울러 도 2에 도시되어 있듯이 레이더 시스템(160) 및 비젼 시스템(170)에서 얻은 정보는 되먹임 신호로 활용할 수 있으며(S270), 도면에 도시하지는 않았지만 관성 센서 시스템(110) 및 핸들 조향각 센서 시스템(120)의 신호만을 이용하여 지향 방향 제어를 수행할 수도 있다. 또한, 관성 센서 시스템(110) 및 핸들 조향각 센서 시스템(120) 이외에 차량 속도 센서 시스템, 변속기 상태 모니터링 시스템 등의 정보를 이용하여 차량의 자세 및 이동 정보를 산출할 수도 있다. 한편, 차량의 이동이 멈추면 상기 과정은 종료된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 차량에 적용된 레이더 및 비젼 시스템의 지향 방향 제어 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 레이더 및 비젼 시스템의 지향 방향 제어 시스템은 차량에 탑재된 관성 센서 시스템(110), 핸들 조향각 센서 시스템(120), 제어부(130), 제1 구동부(140), 제2 구동부(150), 제1 구동부(140)와 연결된 레이더 시스템(160) 및 제2 구동부(150)와 연결된 비젼 시스템(170)으로 구성된다.
관성 센서 시스템(110)은 상세하게 가속도 센서 및 각속도 센서와 센서 신호처리를 위한 회로로 구성되며, 핸들 조향각 센서 시스템(120)은 운전자가 핸들을 어느 정도 돌렸는지 검출할 수 있는 시스템이다. 도면에 도시하지는 않았지만 차량의 자세 및 이동 정보를 파악하기 위하여 차량 속도 센서 시스템, 변속기 상태 모니터링 시스템 등도 융합하여 사용할 수 있다.
제어부(130)는 차량의 자세 및 이동 정보를 바탕으로 레이더 시스템(160) 및 비젼 시스템(170)의 지향 방향을 계산하고 구동부(140, 150)를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 기능을 한다. 제어부(130)는 다양한 센서 시스템의 신호를 융합하여 제어 신호를 생성하기 위하여 비례 제어 방식이나 퍼지 이론, 유전자 알고리즘, 신경회로망 등의 방식을 채택할 수 있다.
또한, 다른 실시예에서 제어부(130)는 P, PI, PD, PID 제어기 등 다양한 회로를 포함할 수도 있으나, 제어부(130)의 구성은 특정 제어 기법이나 회로에 제한되지 않는다.
구동부(140, 150)는 제어부(130)의 제어 신호를 입력 받아 레이더 시스템(160) 및 비젼 시스템(170)의 지향 방향을 바꾸는 기능을 하며, 선행 차량의 정보를 파악하기 위한 레이더 시스템(160) 및 비젼 시스템(170)은 구동부(140, 150)와 연결되어 지향 방향을 도로 상황에 맞추어 변경할 수 있다.
레이더 시스템(160) 및 비젼 시스템(170)의 지향 방향을 변경하기 위하여 각각의 전체 시스템이 구동부(140, 150)에 연결될 수도 있으며, 레이더 시스템(160)의 안테나나 비젼 시스템(170)의 시각 센서 등과 같이 시스템을 구성하는 일부분이 구동부(140, 150)에 연결될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 레이더 및 비젼 시스템의 지향 방향 제어 시스템을 차간 거리 유지 시스템이나 적응형 순항 제어 시스템에 적용한 예를 도시한 도면이다.
도 4와 같이 차량이 곡선 도로를 주행하는 경우 곡선 도로의 곡률 반경(r)과 차간 거리(d)에 따라 선행 차량이 뒤따르는 차량의 레이더 시스템(160)이나 비젼 시스템(170)의 시야에서 벗어나는 경우가 발생한다. 이 경우 본 발명에서 제안하는 차량용 레이더 및 비젼 시스템의 지향 방향 제어 시스템을 적용하면 차량의 자세 및 이동 정보를 바탕으로 레이더 시스템(160) 및 비젼 시스템(170)의 지향 방향을 선행 차량의 방향으로 제어할 수 있으므로 곡선 도로를 주행하는 중에도 선행 차량의 위치 및 거리 정보를 지속적으로 얻을 수 있다.
110: 관성 센서 시스템
120: 핸들 조향각 센서 시스템
130: 제어부
140: 제1 구동부
150: 제2 구동부
160: 레이더 시스템
170: 비젼 시스템

Claims (10)

  1. 차량의 자세 및 이동 정보를 감지하는 관성 센서 시스템 및 핸들 조향각 센서 시스템;
    상기 관성 센서 시스템 및 핸들 조향각 센서 시스템에서 감지한 차량의 자세 및 이동 정보를 바탕으로 제어 신호를 생성하는 제어부;
    상기 제어부의 제어 신호에 따라 구동하는 제1 구동부 및 제2 구동부; 및
    상기 제1 구동부 및 제2 구동부에 각각 연결되어, 상기 제1 구동부 및 제2 구동부의 구동에 따라 지향 방향이 변경되며, 상기 차량에 장착되어 차량 주행에 관한 정보를 수집하는 레이더 시스템 및 비젼 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 레이더 및 비젼 시스템의 지향 방향 제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 관성 센서 시스템은,
    가속도 센서, 각속도 센서 및 상기 각 센서의 신호 처리 및 신호 전송을 위한 회로로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 레이더 및 비젼 시스템의 지향 방향 제어 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 핸들 조향각 센서 시스템은,
    핸들의 회전 각도를 감지하여 차량의 자세 및 이동 정보를 산출하는 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 레이더 및 비젼 시스템의 지향 방향 제어 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 차량에 탑재되는 차량 속도 센서 시스템 및 변속기 상태 모니터링 시스템을 더 포함하여, 차량의 자세 및 이동 정보 산출을 보조하는 것를 특징으로 하는 차량용 레이더 및 비젼 시스템의 지향 방향 제어 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 구동부는 축 방향으로 상기 레이더 시스템을 이동시키거나 상기 축 방향을 기준으로 상기 레이더 시스템을 회전시키도록 하나 이상의 구동축을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 레이더 및 비젼 시스템의 지향 방향 제어 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 구동부는 축 방향으로 상기 비젼 시스템을 이동시키거나 상기 축 방향을 기준으로 상기 비젼 시스템을 회전시키도록 하나 이상의 구동축을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 레이더 및 비젼 시스템의 지향 방향 제어 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 관성 센서 시스템과 핸들 조향각 센서 시스템의 신호로부터 감지된 상기 차량의 자세 및 이동 정보를 앞먹임 신호로 이용하여, 상기 차량의 자세나 이동 특성에 따라 상기 제1 구동부 및 제2 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 레이더 및 비젼 시스템의 지향 방향 제어 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 관성 센서 시스템과 핸들 조향각 센서 시스템에서 감지된 신호를 앞먹임 신호로 이용하고 상기 레이더 시스템 및 비젼 시스템로부터 전송되는 신호를 되먹임 신호로 이용하여, 상기 차량의 자세 및 이동 특성에 따라 상기 제1 구동부 및 제2 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 레이더 및 비젼 시스템의 지향 방향 제어 시스템.
  9. 관성 센서 시스템 및 핸들 조향각 시스템에서 차량의 자세나 이동을 감지하여 신호를 생성하는 단계;
    상기 관성 센서 시스템 및 핸들 조향각 시스템의 신호를 앞먹임 신호로 제어부에서 수신하는 단계; 및
    상기 제어부에서 상기 차량의 자세나 이동 정보에 따라 상기 레이더 시스템 및 비젼 시스템이 미리 설정된 방향을 지향하도록 제어하는 단계를 포함하는 차량용 레이더 및 비젼 시스템의 지향 방향 제어 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 레이더 시스템 및 비젼 시스템에서 감지한 선행 차량이나 장애물에 대한 정보를 생성하여 상기 제어부에 되먹임 신호로 전달하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 레이더 및 비젼 시스템의 지향 방향 제어 방법.
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WO2019013859A1 (en) * 2017-07-13 2019-01-17 Waymo Llc SENSOR ADJUSTMENT BASED ON VEHICLE MOVEMENT
US11417112B2 (en) 2018-11-27 2022-08-16 Hyundai Motor Company Object sensing apparatus

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