KR20120055012A

KR20120055012A - 차선유지지원시스템의 사전 예측 제어방법

Info

Publication number: KR20120055012A
Application number: KR1020100116468A
Authority: KR
Inventors: 김재희
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2010-11-22
Filing date: 2010-11-22
Publication date: 2012-05-31

Abstract

본 발명은 차선유지지원을 위한 예측제어방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 차선유지지원시스템의 사전 예측 제어방법은, 영상센서부로부터 차선정보를 수집하는 과정과, 상기 차선정보를 이용하여 이탈예측량을 산출하는 과정과, 상기 이탈예측량을 이용하여 목표 요각을 산출하는 과정과, 상기 목표 요각을 이용하여 목표 요레이트를 산출하는 과정과, 상기 목표 요레이트를 이용하여 요구 조향각을 산출하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 차량 주행중에 이탈량을 사전에 예측하여 차량이 차로를 이탈하지 않도록 사전 제어하도록 함으로써 차선유지 성능을 향상시키고, 요레이트 및 슬립각을 감소시켜 운전자의 조향 이질감을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

Description

차선유지지원시스템의 사전 예측 제어방법{Method for pre-prediction of Lane Keeping Assist System}

본 발명은 차선유지지원시스템의 사전 예측 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 운전자 조향성향을 반영하고 차량의 전방 예상시점에서의 차량의 횡변위(차량의 이탈량)을 사전 예측하여 적용함으로써 운전자의 조향 이질감을 최소화할 수 있는 기술이다.

차량에 대한 다양한 기능이 향상됨에 따라 차량의 운전자 및 탑승자의 안정과 편리성을 향상시키기 위한 다양한 기술이 소개되고 있다. 특히, 차량이 안전하게 차선을 유지하도록 하는 차선유지 보조시스템이 상용화되고 있다.

이러한 차선유지 보조 시스템은 차량이 차선을 이탈하는 경우 이를 감지하고 해당 속도에서 목적 차선을 따라가도록 운전자를 돕는 시스템이다.

그러나, 종래의 차선유지 보조 시스템은 운전자 조향 특성을 반영하지 못하고 특정 지점 도달 시점에 조향제어를 수행함으로써 요레이트, 슬립각 증가 등으로 인한 이질감이 발생하는 경우가 많은 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 차량 주행중에 이탈량을 사전에 예측하여 차량이 차로를 이탈하지 않도록 사전 제어하도록 하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차선유지지원시스템의 사전 예측 제어방법은, 영상센서부로부터 차선정보를 수집하는 과정과, 상기 차선정보를 이용하여 이탈예측량을 산출하는 과정과, 상기 이탈예측량을 이용하여 목표 요각을 산출하는 과정과, 상기 목표 요각을 이용하여 목표 요레이트를 산출하는 과정과, 상기 목표 요레이트를 이용하여 요구 조향각을 산출하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 이탈예측량을 산출하는 과정은, 차속과 상대요각을 싸인함수연산한 값과 곱산하고 적분하여 도로기준 이탈예측량을 산출하는 과정과, 상기 차속, 운전자가 주시하는 전방지점에 도달하는데 소요되는 시간, 상대요각 싸인함수값을 곱하여 산출하는 차속벡터 기준 이탈예측량을 산출하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목표 요각을 산출하는 과정은, 상기 도로기준 이탈예측량, 상기 차속벡터 기준 이탈예측량 및 횡변위에 각각 미리 정한 운전자 성향 지수를 곱산한 값을 차량의 현재 위치에서 차량이 이탈할 것으로 추정되는 지점까지의 거리값으로 나눈 후 아크탄젠트(arctan) 함수 연산을 수행하여 산출하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목표 요레이트를 산출하는 과정은, 상기 목표 요각을 운전자가 주시하는 전방지점에 도달하는데 소요되는 시간값으로 나누어 산출하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 요구 조향각을 산출하는 과정은 상기 목표 요레이트와 차량의 실제 요레이트를 비교하여 상기 요구 조향각을 산출하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 요구 조향각을 화면에 표시하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 본 발명은 차량 주행중에 이탈량을 사전에 예측하여 차량이 차로를 이탈하지 않도록 사전 제어하도록 함으로써 차선유지 성능을 향상시키고, 요레이트 및 슬립각을 감소시켜 운전자의 조향 이질감을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 사전 예측 제어를 위한 차선유지지원시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차선유지지원시스템의 사전 예측 제어방법을 나타내는 순서도.
도 3은 본 발명의 실시예에 차선유지지원시스템의 사전 예측 제어 로직을 설명하기 위한 도면.

이하, 본 발명에 따른 차선유지지원시스템의 사전 예측 제어방법을 첨부된 도 1 내지 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 사전 예측 제어를 위한 차선유지지원시스템의 구성도이다.

사전 예측 제어를 위한 차선유지지원시스템은 영상 센서부(100), 제어부(200) 및 표시부(300)를 포함한다.

영상 센서부(100)는 카메라센서(미도시)를 구비하여, 차량의 외부 영상을 촬영하고 이에 대한 정보를 생성한다. 즉, 영상센서부(100)는 촬영정보로부터 차선정보(차선폭, 차량의 횡변위, 양측 차선까지의 거리, 차선의 형태, 차로와 차량간의 상대요각, 도로곡률)를 추출한다.

제어부(200)는 영상센서부(100)로부터 수신한 차선정보를 이용하여 이탈예측량(dy_c,dy_v)를 산출하고, 산출한 이탈예측량(dy_c,dy_v)과 차선정보 중 포함된 이탈량(dy₀)을 이용하여 목표 요각(Ψ_p)을 산출한다. 또한, 제어부(200)는 목표 요각(Ψ_p)을 이용하여 목표 요레이트(Ψ_pp)를 산출한다. 이후, 제어부(200)는 목표 요레이트(Ψ_pp)를 차량의 실제 요레이트와 비교하여 차이값을 이용하여 요구조향각을 산출한다. 이때, 제어부(200)는 차량의 현재 차속, 요레이트, 조향각 등의 정보를 차량내의 장치(엔진제어기, 변속제어기 등)로부터 수집하여 주행중 계속 확인한다.

표시부(300)는 제어부(200)에 의해 산출된 요구조향각을 화면에 표시하여 운전자가 요구조향각에 따라 차량의 조향을 조정할 수 있도록 한다.

이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 차선유지지원시스템의 사전 예측 제어방법을 구체적으로 설명하기로 한다. 이때, 운전자가 주시하는 전방 시점(A)에 도달하는데 소요될 시간(Tp)를 정의하고 차량의 현재 위치(B)에서 영상센서부(100)를 통해 얻어진 횡변위(dy₀), 차로와 차량간의 상대요각(Δα), 도로 곡률반경(R)을 입력변수로 사용한다.

먼저, 제어부(200)는 영상센서부(100)로부터 차선정보(차선폭, 차량의 횡변위, 양측 차선까지의 거리, 차선의 형태, 차로와 차량간의 상대요각, 도로곡률)를 수집한다(S100).

그 후, 제어부(200)는 차선정보를 이용하여 아래 수학식 1 및 수학식 2를 이용하여 이탈 예측량을 산출한다(S200).

여기서, 이탈예측량(dy_c)는 도로로 인한 횡방향 변위, v는 차속, α_p는 상대요각인 Δα_p의 미소각이고, 수학식 1에서 도로 기준 이탈예측량(dy_c)은 차속과 sinα_p를 곱산하고 적분하여 산출된다.

여기서, 이탈예측량(dy_v)은 차속벡터로 인한 횡방향 변위이고 v는 차속, T_p는 운전자가 주시하는 전방지점(A)에 도달하는데 소요되는 시간, Δα는 차로와 차량간의 상대요각을 의미한다. 차속벡터 기준 이탈예측량(dy_v)은 차속(v), 운전자가 주시하는 전방지점(A)에 도달하는데 소요되는 시간(T_p), 상대요각(Δα)의 싸인함수값을 곱하여 산출된다.

그 후, 제어부(200)는 이탈예측량(dy_c,dy_v) 및 횡변위(dy₀)를 아래 수학식 3에 적용시켜 목표 요각(Ψ_p)을 산출한다(S300).

여기서, k_c, k_o, k_v는 운전자 성향 지수이고, S_p는 차량의 현재 위치(A)에서 차량이 이탈할 것으로 추정되는 지점(C)까지의 거리를 의미한다. 운전자 성향 지수(k_c, k_o, k_v)는 실험을 통해 차속 및 도로환경에 따른 운전 성향을 실험치로 미리 정해두는 것이 바람직하다.

수학식 3에서 목표 요각(Ψ_p)은 이탈예측량(dy_c,dy_v) 및 횡변위(dy₀)에 각각 운전자 성향 지수(k_c, k_v, k_o)를 곱산한 값을 차량의 현재 위치(A)에서 차량이 이탈할 것으로 추정되는 지점(C)까지의 거리(S_p)로 나눈 후 아크탄젠트(arctan) 함수 연산을 수행하여 산출된다.

이후, 제어부(200)는 목표 요각(Ψ_p)을 아래 수학식 4에 적용하여 목표 요레이트(Ψ_pp)를 산출한다(S400).

수학식 4에서 목표 요레이트(Ψ_pp)는 목표 요각(Ψ_p)을 운전자가 주시하는 전방지점(A)에 도달하는데 소요되는 시간(T_p)으로 나누어 산출된다.

그 후, 제어부(200)는 산출된 목표 요레이트(Ψ_pp)와 차량의 실제 요레이트를 비교하여 요레이트의 차이값에 휠베이스를 곱산한 후 차속으로 나누어 요구 조향각을 산출한다(S500).

이에, 요구 조향각정보를 화면에 표시하여 운전자가 요구 조향각정보에 따라 조향각을 조정할 수 있도록 한다(S600).

이와같이, 본 발명은 차선유지지원시스템(LKAS)에 있어서 영상 센서부(100)를 통해 얻어지는 차선정보(차선폭, 차량의 횡변위, 양측 차선까지의 거리, 차선의 형태, 차로와 차량간의 상대요각, 도로곡률)와 차량 자체적으로 인지 가능한 상태정보(차속, 조향각, 요레이트)를 통해 특정 시간이 지날때의 차량의 위치 및 이탈량을 예측하여 차량이 차로를 이탈하지 않도록 사전 제어하도록 함으로써 차선유지 성능을 향상시키고, 요레이트 및 슬립각을 감소시켜 운전자의 조향 이질감을 최소화할 수 있다.

100 : 영상 센서부
200 : 제어부
300 : 경고 발생부

Claims

영상센서부로부터 차선정보를 수집하는 과정;
상기 차선정보를 이용하여 이탈예측량을 산출하는 과정;
상기 이탈예측량을 이용하여 목표 요각을 산출하는 과정;
상기 목표 요각을 이용하여 목표 요레이트를 산출하는 과정; 및
상기 목표 요레이트를 이용하여 요구 조향각을 산출하는 과정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 차선유지지원시스템의 사전 예측 제어방법.
제 1항에 있어서,
상기 이탈예측량을 산출하는 과정은,
차속과 상대요각을 싸인함수연산한 값과 곱산하고 적분하여 도로기준 이탈예측량을 산출하는 과정; 및
상기 차속, 운전자가 주시하는 전방지점에 도달하는데 소요되는 시간, 상대요각 싸인함수값을 곱하여 산출하는 차속벡터 기준 이탈예측량을 산출하는 과정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 차선유지지원시스템의 사전 예측 제어방법.
제 2항에 있어서,
상기 목표 요각을 산출하는 과정은,
상기 도로기준 이탈예측량, 상기 차속벡터 기준 이탈예측량 및 횡변위에 각각 미리 정한 운전자 성향 지수를 곱산한 값을 차량의 현재 위치에서 차량이 이탈할 것으로 추정되는 지점까지의 거리값으로 나눈 후 아크탄젠트(arctan) 함수 연산을 수행하여 산출하는 것을 특징으로 하는 차선유지지원시스템의 사전 예측 제어방법.
제 1항에 있어서,
상기 목표 요레이트를 산출하는 과정은,
상기 목표 요각을 운전자가 주시하는 전방지점에 도달하는데 소요되는 시간값으로 나누어 산출하는 것을 특징으로 하는 차선유지지원시스템의 사전 예측 제어방법.
제 1항에 있어서,
상기 요구 조향각을 산출하는 과정은,
상기 목표 요레이트와 차량의 실제 요레이트를 비교하여 상기 요구 조향각을 산출하는 것을 특징으로 하는 차선유지지원시스템의 사전 예측 제어방법.
제 1항에 있어서,
상기 요구 조향각을 화면에 표시하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차선유지지원시스템의 사전 예측 제어방법.