KR20120092976A - 운전자 편의 장치 및 그의 요레이트 오프셋 보정 방법 - Google Patents

운전자 편의 장치 및 그의 요레이트 오프셋 보정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 직진 유무에 상관없이 주행 중 요레이트 오프셋을 보정할 수 있도록 한 운전자 편의 장치 및 그의 요레이트 오프셋 보정 방법에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 차량에 설치된 레이더로부터 송수신된 송신 신호 및 반응 신호에 기반하여 전방의 정지 물체를 선정하는 단계; 상기 선정된 정지 물체에 대해 시간의 흐름에 따라 상기 레이더의 출력 변화를 이용하여 추정 요레이트 값을 계산하는 단계; 상기 차량에 설치된 요레이트 센서를 통하여 획득된 요레이트 값과 상기 계산된 추정 요레이트 값과의 비교를 통해 오프셋 오차를 계산하는 단계; 및 상기 요레이트 센서를 통하여 획득된 요레이트값에 상기 계산된 오프셋 오차를 반영하여 상기 차량에 적용될 요레이트 값을 보정하는 단계를 포함하는 운전자 편의 장치의 요레이트 오프셋 보정 방법을 제공한다.

Description

운전자 편의 장치 및 그의 요레이트 오프셋 보정 방법{APPARATUS FOR MAKING A DRIVER OPERATE A CAR EASILY AND METHOD FOR CORRECTING OFFSET OF YAW RATE}
본 발명은 운전자 편의 장치 및 그의 요레이트 오프셋 보정 방법에 관한 것으로, 특히 직진 유무에 상관없이 주행 중 요레이트 오프셋을 보정할 수 있도록 한 운전자 편의 장치 및 그의 요레이트 오프셋 보정 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 요 레이트(yaw rate)는 차량의 Z축을 기준으로 좌우로 회전하는 값의 비율을 나타내는 값을 말한다. 최근, 차량에는 차량의 안전성을 위한 차량 안정성 제어 시스템(Electronic Stability Program : ESP)이 설치되고 있다.
차량 안정성 제어 시스템은 선회 시 차량 자세가 불안정하게 되면 브레이크 또는 엔진 토크를 제어하면서 차량 자세를 안정적으로 유지하게 되는 것이다.
이러한 차량 안정성 제어 시스템에서는 휠 속도 센서, 브레이크 압력 센서, 조향각 센서, 요 레이트 센서, 횡가속도 센서 등과 같은 다수의 센서를 통해 차량 상태와 노면 상태를 판단하고, 이에 따라 차량 자세를 제어하게 되는바, 요 레이트 센서는 차량의 횡방향 요동을 검출하여 전자 제어 유닛(ECU: Electronic Control Unit)에 전송하게 된다.
요 레이트 센서는 차량에 따라 오프셋을 정확하게 설정하지 않으면, 출력값의 오차에 의해 차량의 안정성에 치명적인 영향을 줄 수 있기 때문에 여러 가지 방법으로 오프셋(OFFSET)을 잡게 된다.
차량 안정성 제어 시스템은 조향각 센서, 횡가속도 센서, 요레이트 센서, 바퀴 속도 센서를 이용하여 직진 판단을 하고 직진판단시의 센서값을 기준점으로 조향각 센서, 횡가속도 센서, 요레이트 센서의 오프셋을 보정하는 방법이 기본으로 통용되고 있다.
그러나, 이러한 센서의 오프셋 보정 방법은 완만한 선회조건이나, 크라운 노면을 주행시 직진판단조건을 만족시킬 수 없기 때문에 정확한 직진 판단의 기준으로 센서의 오프셋을 보정하기가 어려웠다.
본 발명의 목적은, 선행차량과 일정 간격을 유지하면서 자동 주행중 직진 유무에 상관없이 주행 중 요레이트 오프셋을 보정할 수 있도록 한 운전자 편의 장치 및 그의 요레이트 오프셋 보정 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 운전자 편의 장치의 요레이트 오프셋 보정 방법은 차량에 설치된 레이더로부터 송수신된 송신 신호 및 반응 신호에 기반하여 전방의 정지 물체를 선정하는 단계; 상기 선정된 정지 물체에 대해 시간의 흐름에 따라 상기 레이더의 출력 변화를 이용하여 추정 요레이트 값을 계산하는 단계; 상기 차량에 설치된 요레이트 센서를 통하여 획득된 요레이트 값과 상기 계산된 추정 요레이트 값과의 비교를 통해 오프셋 오차를 계산하는 단계; 및 상기 요레이트 센서를 통하여 획득된 요레이트값에 상기 계산된 오프셋 오차를 반영하여 상기 차량에 적용될 요레이트 값을 보정하는 단계를 포함한다.
또한 본 발명에 따른 운전자 편의 장치의 요레이트 오프셋 보정 방법은 상기 오프셋 오차를 계산하는 단계 이후에, 상기 오프셋 오차를 저역 통과 필터에 의해 필터링하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 추정 요레이트 값은 상기 정지 물체에 대해 상기 레이더의 제 1 시간에서 출력되는 거리, 각도, 제 2 시간에서 출력되는 거리, 각도, 자차량의 속도, 및 상기 제 2 시간에서 상기 제 1 시간을 차감한 시간을 이용하여 계산되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 운전자 편의 장치는 차량에 설치된 레이더, 요레이트 센서, 및 차량의 자세를 안정적으로 제어하면서 선행 차량과 일정 간격을 유지하도록 제어하는 전자제어유닛을 포함하는 운전자 편의 장치로서, 상기 전자제어유닛은 레이더로부터 송수신된 송신 신호 및 반응 신호에 기반하여 전방의 정지 물체를 선정하는 정지 물체 선정부; 상기 선정된 정지 물체에 대해 시간의 흐름에 따라 상기 레이더의 출력 변화를 이용하여 추정 요레이트 값을 계산하는 제 1 계산부; 요레이트 센서를 통하여 획득된 요레이트 값과 상기 계산된 추정 요레이트 값과의 비교를 통해 오프셋 오차를 계산하는 제 2 계산부; 및 상기 요레이트 센서를 통하여 획득된 요레이트값에 상기 계산된 오프셋 오차를 반영하여 상기 차량에 적용될 요레이트 값을 보정하는 오프셋 보정부를 포함한다.
상기 전자제어유닛은 상기 제 2 계산부에 의해 계산된 오프셋 오차를 저역 통과 필터에 의해 필터링하는 필터링부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제 1 계산부는 상기 정지 물체에 대해 상기 레이더의 제 1 시간에서 출력되는 거리, 각도, 제 2 시간에서 출력되는 거리, 각도, 자차량의 속도, 및 상기 제 2 시간에서 상기 제 1 시간을 차감한 시간을 이용하여 계산되는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따르면 선행차량과 일정 간격을 유지하면서 자동 주행중 직진 유무에 상관없이 주행 중 요레이트 오프셋을 보정할 수 있는 효과가 있다. 이에 따라 직진 주행이 아니더라도 오프셋의 보정이 가능하여 차량 자세를 안정적으로 유지할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면 추정 요레이트 값과 요레이트 센서를 통해 획득된 요레이트 값과의 비교를 통해 계산된 오프셋 오차를 저역 통과 필터를 통과하게 하여, 오프셋 오차의 심한 분산을 줄일 수 있는 효과도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 운전자 편의 장치를 설명하기 위한 블록도.
도 2는 도 1에 도시된 전자제어유닛을 설명하기 위한 블록도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 운전자 편의 장치의 요레이트 오프셋 보정 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도.
도 4는 추정 요레이트 값을 계산하기 위한 주행의 환경을 예시한 화면 예시도.
도 5는 요레이트 오프셋을 보상하는 알고리즘의 구조를 도시한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 운전자 편의 장치를 설명하기 위한 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시된 전자제어유닛을 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 운전자 편의 장치는 운전자가 설정한 또는 미리 설정된 속도, 거리 조건에 맞추어 감가속 알고리즘에 따라 동작되어 전방의 차량과 일정 간격을 유지하면서 안전 주행되도록 제어한다.
이러한 운전자 편의 장치는 예를 들면 능동 순항 제어 장치(ACC: Active Cruise Control), 충돌 방지 경고 장치(CDM : Collision Damage Mitigation) 등일 수 있다.
운전자 편의 장치는 레이더(10), 요레이트 센서(20), 전자제어유닛(30), 엔진(40) 및 제동장치(50)를 포함하여 구성될 수 있다.
레이더(10)는 송신 안테나를 통해 송신 신호를 송신하는 송신부와, 수신 안테나를 통해 송신 신호가 표적에 반사되어 되돌아온 반응 신호를 수신하는 수신부와, 송신 신호와 반응 신호를 이용하여 차량과 표적간의 거리, 차량의 정보(즉, 차량의 속도, 및 각도)를 획득하는 신호처리부를 포함할 수 있다. 표적은 정지 물체일 수 있다.
요레이트 센서(20)는 차량에 설치되어, 차량이 수직축을 기준으로 회전할 때 즉, Z축 방향을 기준으로 회전할 때 전자적으로 차량의 요레이트값(요모멘트)를 감지할 수 있다.
전자제어유닛(30)은 레이더(10)로부터 획득된 거리, 차량의 정보에 기반하여 선정된 정지 물체에 대해 시간의 흐름에 따라 레이더의 출력 변화를 통해 추정 요레이트 값을 계산하고, 요레이트 센서(20)로부터 획득된 요레이트 값과 추정 요레이트값에 의해 계산된 오프셋 오차를 요레이트 값에 반영하여 오프셋을 보정할 수 있다. 이에 따라, 전자제어유닛(30)은 직진 유무와 상관없이 차량에 인가될 정확한 요레이트 값을 획득하여 차량의 자세를 안정적으로 제어할 수 있다.
도 2를 참조하면 전자제어유닛(30)은 수신부(31), 정지물체 선정부(32), 제 1 계산부(33), 제 2 계산부(34), 필터링부(35), 오프셋 보정부(36)를 포함하여 구성될 수 있다. 전자제어유닛(30)은 주행시 엔진(40) 토크 또는 제동 장치(50)를 제어할 수 있으며, 차량의 자세를 안정적으로 유지되도록 제어를 수행할 수 있다.
전자제어유닛(30)은 레이더(10), 요레이트 센서(20)와 통신 가능하게 연결되어 있다. 수신부(31)는 레이더(10)로부터 획득된 자차량과 정지 물체간의 거리, 차량의 정보를 수신할 수 있다. 또한 수신부(31)는 요레이트 센서(20)를 통해 감지된 요레이트 값을 수신할 수 있다.
정지 물체 선정부(32)는 수신부(31)를 통해 수신된 자차량과 정지물체 간의 거리, 차량의 정보를 이용하여 미리 설정된 기준 조건에 만족하는지 여부에 따라 정지물체를 선정할 수 있다. 정지 물체를 선정하는 기준 조건은 대지 속도(Ground Speed)가 미리 설정된 속도 예를 들면 5km/h보다 작은 조건일 수 있으며, 대지 속도는 물체의 상대속도와 자차량의 대지 속도를 이용하여 계산될 수 있다. 자차량의 대지 속도는 바퀴 속도에 의해 계산될 수 있다.
제 1 계산부(33)는 동일한 정지물체에 대해 시간의 흐름에 따라 레이다 출력의 변화를 이용하여 추정 요레이값을 계산할 수 있다. 구체적으로 제 1 계산부(33)는 정지 물체에 대해 제 1 시간(time1)에서 출력된 제 1 거리(
Figure pat00001
), 제 1 각도(
Figure pat00002
), 제 2 시간(time2)에서 출력된 제 2 거리(
Figure pat00003
), 제 2 각도(
Figure pat00004
), 자차량의 속도(
Figure pat00005
), 제 2 시간에서 제 1 시간을 차감한 시간(
Figure pat00006
)을 이용하여 후술하는 수학식 1에 반영하여 추정 요레이트 값(
Figure pat00007
)을 계산할 수 있다.
제 2 계산부(34)는 요레이트 센서(20)를 통해 획득된 요레이트 값과 제 1 계산부(33)에 의해 계산된 추정 요레이트 값과의 오프셋 오차를 계산한다.
필터링부(35)는 저역 통과 필터일 수 있다. 이러한 필터링부(35)는 제 2 계산부(34)에 의해 계산된 오프셋 오차의 분산을 줄일 수 있도록 필터링한다. 본 실시예에서는 오프셋 오차를 필터링하는 것으로 설명하고 있지만, 추정 요레이트 값에도 레이더(10)에서 측정한 물체의 위치 오차와 속도 오차가 포함되어 있어 심한 분산을 갖게 되므로 추정 요레이트 값을 필터링할 수도 있다.
오프셋 보정부(36)는 제 2 계산부(34)에 의해 계산된 오프셋 오차를 요레이트 센서(20)를 통해 획득된 요레이트 값에 반영하여 오프셋 보정을 수행한다. 즉 오프셋 보정부(36)는 요레이트 값에서 오프셋 오차를 차감하여 정확한 차량의 요레이트 값을 얻을 수 있다. 이에 따라 직진 유무와 상관없이 선행 차량과 일정간격 유지하면서 주행중인 경우라도 오프셋 보정된 요레이트 값에 따라 차량의 자세를 안정적으로 유지할 수 있다.
이와 같은 구성을 갖는 운전자 편의 장치의 요레이트 오프셋 보정 방법을 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 운전자 편의 장치의 요레이트 오프셋 보정 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이고, 도 4는 추정 요레이트 값을 계산하기 위한 주행의 환경을 예시한 화면 예시도이며, 도 5는 도 5는 요레이트 오프셋을 보상하는 알고리즘의 구조를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면 운전자 편의 장치의 전자제어유닛(30)은 레이더(10)를 이용하여 정지 물체를 선정한다(S101). 더 자세하게 전자제어유닛(30)은 레이ㄷ더10)의 송신 안테나를 통해 송신된 송신 신호와 레이더(10)의 수신안테나를 통해 표적에 반사되어 되돌아온 반응 신호를 이용하여 계산된 자차량과 표적간의 거리, 자차량의 속도 및 각도와, 미리 설정된 기준 조건에 근거하여 정지 물체를 선정할 수 있다. 이때 기준 조건은 정지 물체에 대해 대지 속도가 미리 설정된 속도보다 작은 조건을 만족하는 경우 해당 표적을 정지 물체로 선정할 수 있다.
다음 전자제어유닛(30)은 시간의 흐름에 따라 레이더(10)의 출력 신호를 수신한다(S103).
다음 전자제어유닛(30)은 시간의 흐름에 따라 수신된 레이더(10)의 출력 신호를 이용하여 추정 요레이트 값을 계산한다(S105). 추정 요레이트 값은 상술된 수학식 1에 의해 계산될 수 있으며, 전자제어유닛(30)은 도 4에 도시된 바와 같은 주행 환경에서도 추정 요레이트 값을 계산할 수 있다.
도 4를 참조하면 전자제어유닛(30)은 선정된 정지물체(A)에 대해 레이더(10)로부터 송수신된 송신 신호와 반응 신호를 이용하여 임의의 제 1 시간에서 제 1 거리(
Figure pat00008
), 제 1 각도(
Figure pat00009
), 제 2 시간(time2)에서 출력된 제 2 거리(
Figure pat00010
), 제 2 각도(
Figure pat00011
), 자차량의 속도(
Figure pat00012
), 제 2 시간에서 제 1 시간을 차감한 시간(
Figure pat00013
)을 이용하여 다음의 수학식 1에 대입시켜 추정 요레이트 값을 계산할 수 있다.
Figure pat00014
여기서,
Figure pat00015
은
Figure pat00016
,
Figure pat00017
을 이용하여 계산한 도 4의 빗금친 삼각형의 면적이고,
Figure pat00018
는
Figure pat00019
,
Figure pat00020
를 이용한 동일 삼각형의 면적이며,
Figure pat00021
과
Figure pat00022
의 크기가 같아야 하므로 이 조건을 이용하면 추정 요레이트값을 계산하기 위한 상술된 수학식 1을 이끌어낼 수 있다. S1과 S2는 다음의 수학식 2 및 수학식 3에 의해 각각 계산될 수 있다.
Figure pat00023
Figure pat00024
다음 전자제어유닛(30)은 차량에 설치된 요레이트 센서(20)로부터 획득된 요레이트 값을 수신한다(S107). S107 단계에서 수신된 요레이트 값은 후술하는 S109 단계 이전에 수신하면 구현 가능하다.
다음 전자제어유닛(30)은 추정 요레이트값과 요레이트 센서(20)로부터 획득된 요레이트값의 비교를 통해 오프셋 오차를 계산한다(S109).
도 5는 요레이트 오프셋을 보상하는 알고리즘의 구조를 도시하고 있다. 도 5를 참조하면 전자제어유닛(30)은 추정 요레이트 값(
Figure pat00025
)을 계산하고 계산된 추정 요레이트 값(
Figure pat00026
)과 요레이트 값(
Figure pat00027
)과의 차에 의해 오프셋 오차(b)를 계산한다. 이와 같이 계산된 오프셋 오차(b)에 분산이 클 수 있으므로 전자제어유닛(30)은 필터링부(35)를 통과하게 하여 최종적인 오프셋 오차(b)를 구할 수 있다.
다음 전자제어유닛(30)은 계산된 오프셋 오차(b)를 요레이트 센서(20)로부터 획득된 요레이트 값(
Figure pat00028
)에 반영하여 요레이트 값을 보정한다(S111). 요레이트 센서(20)에 의해 획득된 요레이트 값(
Figure pat00029
)은 오프셋 오차(b)를 포함하고 있으므로, 전자제어유닛(30)은 요레이트 값(
Figure pat00030
)에서 오프셋 오차(b)를 차감하는 요레이트 값을 보정한다.
이와 같은 요레이트 값(
Figure pat00031
)의 보정을 통하여 정확한 차량의 요레이트 값(
Figure pat00032
)을 획득할 수 있어, 자율 주행중에 직진 유무와 관계없이 차량의 자세를 안정적으로 제어할 수 있다.
이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.
10 : 레이다 20 : 요레이트 센서
30 : 전자제어유닛 31 : 수신부
32 : 정지물체 선정부 33 : 제 1 계산부
34 : 제 2 계산부 35 : 필터링부
36 : 오프셋 보정부 40 : 엔진
50 : 제동장치

Claims (6)

  1. 차량에 설치된 레이더로부터 송수신된 송신 신호 및 반응 신호에 기반하여 전방의 정지 물체를 선정하는 단계;
    상기 선정된 정지 물체에 대해 시간의 흐름에 따라 상기 레이더의 출력 변화를 이용하여 추정 요레이트 값을 계산하는 단계;
    상기 차량에 설치된 요레이트 센서를 통하여 획득된 요레이트 값과 상기 계산된 추정 요레이트 값과의 비교를 통해 오프셋 오차를 계산하는 단계; 및
    상기 요레이트 센서를 통하여 획득된 요레이트값에 상기 계산된 오프셋 오차를 반영하여 상기 차량에 적용될 요레이트 값을 보정하는 단계를 포함하는 운전자 편의 장치의 요레이트 오프셋 보정 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 오프셋 오차를 계산하는 단계 이후에,
    상기 오프셋 오차를 저역 통과 필터에 의해 필터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 운전자 편의 장치의 요레이트 오프셋 보정 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 추정 요레이트 값은
    상기 정지 물체에 대해 상기 레이더의 제 1 시간에서 출력되는 거리, 각도, 제 2 시간에서 출력되는 거리, 각도, 자차량의 속도, 및 상기 제 2 시간에서 상기 제 1 시간을 차감한 시간을 이용하여 계산되는 것을 특징으로 하는 운전자 편의 장치의 요레이트 오프셋 보정 방법.
  4. 차량에 설치된 레이더, 요레이트 센서, 및 차량의 자세를 안정적으로 제어하면서 선행 차량과 일정 간격을 유지하도록 제어하는 전자제어유닛을 포함하는 운전자 편의 장치로서,
    상기 전자제어유닛은
    상기 레이더로부터 송수신된 송신 신호 및 반응 신호에 기반하여 전방의 정지 물체를 선정하는 정지 물체 선정부;
    상기 선정된 정지 물체에 대해 시간의 흐름에 따라 상기 레이더의 출력 변화를 이용하여 추정 요레이트 값을 계산하는 제 1 계산부;
    상기 요레이트 센서를 통하여 획득된 요레이트 값과 상기 계산된 추정 요레이트 값과의 비교를 통해 오프셋 오차를 계산하는 제 2 계산부; 및
    상기 요레이트 센서를 통하여 획득된 요레이트값에 상기 계산된 오프셋 오차를 반영하여 상기 차량에 적용될 요레이트 값을 보정하는 오프셋 보정부를 포함하는 운전자 편의 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 전자제어유닛은
    상기 제 2 계산부에 의해 계산된 오프셋 오차를 저역 통과 필터에 의해 필터링하는 필터링부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 운전자 편의 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 제 1 계산부는
    상기 정지 물체에 대해 상기 레이더의 제 1 시간에서 출력되는 거리, 각도, 제 2 시간에서 출력되는 거리, 각도, 자차량의 속도, 및 상기 제 2 시간에서 상기 제 1 시간을 차감한 시간을 이용하여 계산되는 것을 특징으로 하는 운전자 편의 장치.
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