KR20130127805A - 스마트 크루즈 컨트롤 시스템 및 제어 대상 타겟 선정 방법 - Google Patents

스마트 크루즈 컨트롤 시스템 및 제어 대상 타겟 선정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 차량이 곡선 도로를 주행할 경우, 주행 차량의 주행 영역을 판단하고 주변 차량의 위치 정보를 파악하여, 주변 차량의 주행 영역 내에 위치하고 있을 경우 상기 주변 차량을 제어 대상 타겟으로 선정하는 스마트 크루즈 컨트롤 시스템에 관한 것이다.
그런데, 곡선 도로를 주행할 경우 차량의 실제 진행 방향과 차량 차체의 진행 방향 사이에 각도의 차이, 바디 슬립각(Body Slip Side Angle)이 존재하므로, 이러한 슬립각을 주행 영역 판단시 반영하여 주행 영역 판단의 오차를 줄이고, 보다 정확하게 제어 대상 타겟을 선정할 수 있도록 하는 스마트 크루즈 컨트롤 시스템 및 제어 대상 방법이다.

Description

스마트 크루즈 컨트롤 시스템 및 제어 대상 타겟 선정 방법 {Smart Cruise Control System and Selecting Method of Controlled Target}
본 발명은, 주행 중인 차량의 주변에서 운행 중인 차량이, 주행 차량에 접근해 올 경우 주변 차량을 감지하여 주행 차량의 속도를 자동으로 조절해주는 스마트 크루즈 컨트롤 시스템(Smart Cruise Control System, SCC)에 관한 것으로서, 구체적으로는 곡선 도로를 주행할 경우 주행 차량의 주행 영역 판단시 발생할 수 있는 오차를 줄임으로써 보다 정밀하게 주행 영역에 있는 주변 차량을 제어 대상 타겟으로 선정하는 스마트 크루즈 컨트롤 시스템에 관한 것이다.
스마트 크루즈 컨트롤(Smart Cruise Control, SCC)이란, 운행 중인 차량이 주변에서 운행하고 있는 차량을 레이더로 감지하여 주변 차량이 가까이 다가올 경우에, 주행 차량의 속도를 자동으로 줄여줌으로써 사고를 미연에 방지하는 자동 주행 시스템을 의미한다.
차량이 곡선 도로를 주행할 때 종래의 스마트 크루즈 컨트롤 시스템은, 주행 중인 도로의 곡률 반경을 이용하여 주행 영역을 판단하고, 주변에서 운행 중인 차량이 주행 차량의 주행 영역에 존재하는지 여부를 확인한다.
도 1은 종래의 곡선 도로 주행시 제어 대상 타겟을 선정하는 스마트 크루즈 컨트롤 시스템을 나타낸 블록도이다.
스마트 크루즈 컨트롤(SCC) 시스템의 곡률 반경 추정부(100)가 주행 차량의 속도 등에 대한 차량 센서 신호를 수신하여 도로의 곡률 반경을 추정하고, 차량의 레이더(110)가 주변에서 운행 중인 차량을 감지하여 주변 차량의 위치 정보를 제어부(120)에 전달한다. 제어부(120)는 도로의 곡률 반경을 이용하여 주행 차량의 주행 영역을 판단하고, 레이더에 의해 감지된 주변 차량이 주행 영역 내에 위치하는지 여부를 확인하여 제어 대상 타겟을 선정한다.
제어부(120)는 레이더(110)가 감지한 주변 차량이 주행 차량의 주행 영역 내에 있는지 여부를 원의 방정식을 이용하여 판단한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 추정된 도로의 곡률 반경을 R이라고 할 때, 도로를 호로 하는 원의 중심의 좌표를 (R,0)으로 나타낼 수 있다. 도로의 폭을 2ε이라 하고, 타겟-A의 좌표를 [pA(x),pA(y)], 타겟-B의 좌표를 [pB(x), pB(y)]라 하면,
Figure pat00001
이므로,
[pA(x),pA(y)]는 주행 중인 차량의 주행 영역 외부에 존재하고,
Figure pat00002
이므로,
[pB(x), pB(y)]는 주행 중인 차량의 주행 영역 내부에 존재함을 알 수 있다.
그런데, 곡선 도로를 주행하는 차량의 경우, 원심력이 작용하기 때문에 도 3에 도시된 바와 같이, 차량의 실제 진행 방향은 차량 차체가 향하는 진행 방향보다 원의 바깥쪽을 향하게 된다. 이때, 차량 차체의 진행 방향과 실제 차량의 진행 방향의 각도의 차이를 바디 슬립각(Body Slip Side Angle)이라 한다.
이러한 슬립각의 존재로, 도 4에 도시된 바와 같이, 실제 차량의 주행 영역은 검은색으로 표시된 부분에 해당하여, 상기 도로의 곡률 반경 R만을 이용하여 산출한 주행 영역과는 차이가 발생하게 된다. 그 결과, 실제 주행 영역 내에 존재하는 타겟-A가 종래의 스마트 크루즈 컨트롤 시스템에서는 주행 영역에 존재하지 않는다고 판단되어, 스마트 크루즈 컨트롤 시스템의 제어 대상에서 제외되는 문제가 발생한다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여, 차량이 곡선 도로를 주행할 때 스마트 크루즈 컨트롤 시스템이 주행 중인 차량의 주변에 있는 차량이 주행 차량의 주행 영역 내에 있는지 여부를 판단함에 있어서, 차량의 실제 진행 방향과 차량 차체가 향하는 방향 사이의 슬립각을 고려하여 주행 영역을 산출함으로써, 보다 정확하게 제어 대상 타겟을 선정하는 스마트 크루즈 컨트롤 시스템 및 제어 대상 타겟 선정 방법을 제공함을 목적으로 한다.
본 발명은, 차량의 센서 신호를 이용하여 도로의 곡률 반경을 추정하는 곡률 반경 추정부; 상기 주행 차량의 차량 차체의 진행 방향과 실제 차량의 진행 방향 사이의 슬립각을 추정하는 슬립각 추정부; 및 상기 곡률 반경 추정부에 의하여 추정된 곡률 반경과 상기 슬립각 추정부에 의하여 추정된 슬립각을 이용하여 상기 주행 차량의 주행 영역을 산출하는 제어부를 포함하는 스마트 크루즈 컨트롤 시스템을 제공하여, 곡선 도로를 주행 중인 차량의 주행 영역을 보다 정확하게 판단할 수 있게 한다.
그리고 본 발명의 일면에 따르면, 차량의 센서 신호를 이용하여 도로의 곡률 반경 및 슬립각을 추정하는 추정부; 상기 주행 차량 주변에 위치하는 타겟의 위치 정보를 감지하는 레이더; 및 상기 추정부에 의해 추정된 곡률 반경 및 슬립각을 이용하여 상기 주행 차량의 주행 영역을 파악하고, 상기 레이더가 감지한 타겟의 위치 정보를 입력받아 상기 주행 영역 내에 상기 레이더로 감지된 타겟이 위치하는지 여부를 확인하며, 상기 주행 영역 내에 타겟이 위치하고 있을 경우 상기 타겟을 제어 대상 타겟으로 선정하는 제어부를 포함하는 스마트 크루즈 컨트롤 시스템에 의하여, 주행 영역 내 위치하는 타겟들 중 제어 대상을 정확하게 선정할 수 있게 한다.
그리고, 상기 제어부는 상기 주행 영역 내에 복수의 타겟들이 위치하고 있을 경우, 상기 주행 영역 내에 위치하는 타겟들 중에서 상기 주행 차량에 가장 근접한 타겟을 제어 대상 타겟으로 선정하도록 하여, 복수의 타겟이 존재하는 경우에 제어 대상 타겟을 선정하는 기준을 제공한다.
본 발명의 다른 면에 따르면, 곡선로 주행시 스마트 크루즈 컨트롤 시스템이 추종할 제어 대상 타겟을 선정하는 방법에 있어서, 주행 차량의 센서 신호를 이용하여 도로의 곡률 반경 및 슬립각을 추정하는 단계; 상기 추정된 도로의 곡률 반경과 슬립각을 이용하여 상기 주행 차량의 주행 영역을 산출하는 단계; 상기 주행 차량 주변에 위치한 타겟의 위치 정보를 상기 주행 차량의 레이더가 감지하는 단계; 상기 레이더에 의해 감지된 타겟의 위치 정보를 이용하여 상기 타겟이 상기 주행 차량의 주행 영역 내에 위치하는지 여부를 확인하는 단계; 및 상기 타겟이 상기 주행 차량의 주행 영역 내에 위치할 경우, 상기 타겟을 제어 대상 타겟으로 선정하는 단계를 포함하는 스마트 크루즈 컨트롤 시스템의 제어 대상 타겟 선정 방법이 이용될 수 있다.
본 발명은, 곡선 도로를 주행하는 차량의 실제 진행 방향과 차량 차체의 진행 방향 사이의 슬립각을 고려하여 차량의 주행 영역을 보다 정확하게 산출함으로써, 종래의 스마트 크루즈 컨트롤 시스템이 제어 대상 타겟을 선정함에 있어 발생할 수 있는 오차를 줄여준다.
따라서, 주행 차량의 주행 영역 내에 있는 제어 대상 타겟을 정확히 선정함으로써, 제어 대상 타겟이 주행 차량에 접근시 주행 차량의 속도를 자동으로 조절하여 사고를 미연에 방지하는 스마트 크루즈 컨트롤 시스템의 성능을 향상시켜준다.
도 1은 종래의 곡선 도로 주행시 제어 대상 타겟을 선정하는 스마트 크루즈 컨트롤 시스템을 나타낸 블록도.
도 2는 도로의 곡률 반경이 R인 경우에, 종래의 스마트 크루즈 컨트롤 시스템이 산출한 주행 차량의 주행 영역을 나타낸 도면.
도 3은 곡선 도로 주행시 실제 차량의 진행 방향과 차량 차체의 진행 방향의 각도의 차이인 슬립각을 나타낸 도면.
도 4는 슬립각을 고려하여 판단한 주행 영역과 종래의 스마트 크루즈 컨트롤 시스템이 판단한 주행 영역과의 차이를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른, 스마트 크루즈 컨트롤 시스템을 나타낸 블록도.
도 6은 슬립각을 고려할 경우, 차량의 주행 경로의 변화를 나타낸 도면.
도 7은 슬립각을 고려하여 시뮬레이션 했을 때, 차량의 주행 경로의 차이를나타낸 도면.
도 8은 슬립각을 고려하여 실차 실험을 했을 때, 주행 영역의 중심과 타겟과의 거리 오차를 나타낸 그래프.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의된다.
한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른, 스마트 크루즈 컨트롤 시스템을 나타낸 블록도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 스마트 크루즈 컨트롤 시스템의 추정부(500)는 곡률 반경 추정부(501)와 슬립각 추정부(502)를 포함한다. 상기 추정부(500)는 차량의 속도 등에 대한 정보를 입력받아, 곡률 반경 추정부(501)가 추정한 도로의 곡률 반경에 대한 정보를 제어부(520)에 전송하고, 슬립각 추정부(502)가 실제 차량의 진행 방향과 차량 차체의 진행 방향의 각도의 차이인 슬립각에 대해 추정한 정보를 제어부(520)에 전송한다.
제어부(520)는 전송받은 도로의 곡률 반경의 정보 및 차량의 진행 방향의 슬립각의 정보와 차량의 레이더(510)로부터 전송받은 주행 차량의 주변에 위치한 차량들에 대한 위치 정보를 이용하여, 주행 차량의 주행 영역 내에 위치한 차량을 판단한다.
주변 차량이 주행 차량의 주행 영역 내에 위치하는지 여부는, 종래의 스마트 크루즈 컨트롤 시스템과 동일하게 원의 방정식을 이용하여 판단한다. 다만, 원의 중심에 대한 판단이 종래와 상이하게 되는데, 이는 도 6을 참조하면 알 수 있다.
도 6은 슬립각을 고려하여 주행 경로를 산출할 때, 도로를 호로 하는 원의 중심이 이동하는 것을 나타낸다. 도로의 곡률 반경을 R이라고 하고, 차량의 진행 방향의 슬립각을 β라고 할 때, 차량의 주행 방향이 원의 바깥쪽으로 슬립각 β만큼 이동하므로 원의 중심이 (R,0)에서 (Rcosβ, Rsinβ)로 이동하게 된다.
따라서, 주변 차량의 위치가 (x,y)이고, 도로의 폭이 2ε이라 하면,
Figure pat00003
일 때,
주변 차량은 주행 차량의 주행 영역 내에 위치하는 것으로 판단하고 (단,
Figure pat00004
또는
Figure pat00005
일 때는, 주변 차량이 주행 영역의 경계에 위치하는 경우를 의미하는데, 차량 운행의 안전을 위하여 주행 영역 내에 있는 것으로 판단한다)
Figure pat00006
이거나,
Figure pat00007
이면
주변 차량은 주행 차량의 주행 영역 내에 위치하지 않는 것으로 판단한다.
이와 같은 방법으로, 레이더에 의해 감지된 주변 차량이 주행 차량의 주행 영역 내에 위치하는지 여부를 판단하고, 스마트 크루즈 컨트롤 시스템의 제어 대상 타겟을 선정한다.
이때, 주행 영역 내에 복수의 차량이 위치하고 있는 경우에는, 복수의 차량들 중에서 주행 차량에 가장 근접한 차량을 제어 대상 타겟으로 선정한다.
도 7은 차량의 주행 경로 판단시 차량의 진행 방향의 슬립각을 반영하기 전과 후의 시뮬레이션 결과를 비교한 것이다.
도 7의 좌측 그림의 경우, 차량의 좌측으로 구부러지는 도로를 주행할 경우에 주행 경로를 나타내는데, 도로의 곡률 반경을 200m, 차량의 진행 방향의 슬립각을 1°로 하여 시뮬레이션 한 것이다. 슬립각을 반영한 경우, 주행 경로가 도로를 호로 하는 원의 중심으로부터 바깥쪽으로 이동하여 나타남을 알 수 있다.
도 7의 우측 그림의 경우, 차량의 우측으로 구부러지는 도로를 주행할 경우의 주행 경로를 나타내며, 곡률 반경 150m, 슬립각 1°인 경우의 시뮬레이션 결과이다. 좌측 그림의 경우와 마찬가지로, 슬립각을 반영할 경우 주행 경로가 슬립각을 반영하기 전보다 도로를 호로 하는 원의 바깥쪽으로 이동하여 나타남을 알 수 있다.
도 8은 실차 시험을 통하여 슬립각을 반영하기 전과 후에 주행 영역의 중심과 타겟과의 거리 오차를 나타낸 그래프이다.
곡률 반경이 360m로 일정한 곡선 주행로를 주행 차량과 전방 차량이 도로의 중앙으로 주행한 상황으로, 주행 차량의 주행 영역의 중심과 타겟과의 거리 오차가 슬립각을 반영하기 전에는 0.606m, 슬립각을 반영한 후에는 0.307m로 나타나, 슬립각을 반영한 후 주행 차량의 주행 영역 중심에 대한 거리 오프셋 오차가 종래보다 감소함을 확인할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명에 표현된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등하거나, 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 차량의 센서 신호를 이용하여 도로의 곡률 반경 및 슬립각을 추정하는 추정부;
    상기 주행 차량 주변에 위치하는 타겟의 위치 정보를 감지하는 레이더; 및
    상기 추정부에 의해 추정된 곡률 반경 및 슬립각을 이용하여 상기 주행 차량의 주행 영역을 파악하고, 상기 레이더가 감지한 타겟의 위치 정보를 입력받아 상기 주행 영역 내에 상기 레이더로 감지된 타겟이 위치하는지 여부를 확인하며, 상기 주행 영역 내에 타겟이 위치하고 있을 경우 상기 타겟을 제어 대상 타겟으로 선정하는 제어부
    를 포함하는 스마트 크루즈 컨트롤 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 주행 영역 내에 복수의 타겟들이 위치하고 있을 경우, 상기 주행 영역 내에 위치하는 타겟들 중에서 상기 주행 차량에 가장 근접한 타겟을 제어 대상 타겟으로 선정하는 것
    인 스마트 크루즈 컨트롤 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 도로의 곡률 반경, 슬립각 및 폭을 이용하여 상기 레이더에 의해 감지된 타겟이 상기 주행 차량의 주행 영역 내에 위치하는지 여부를 확인하는 것
    인 스마트 크루즈 컨트롤 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 센서 신호는
    차량의 속도 센서로부터 수신한 것
    인 스마트 크루즈 컨트롤 시스템.
  5. 차량의 센서 신호를 이용하여 도로의 곡률 반경을 추정하는 곡률 반경 추정부;
    상기 주행 차량의 차량 차체의 진행 방향과 실제 차량의 진행 방향 사이의 슬립각을 추정하는 슬립각 추정부; 및
    상기 곡률 반경 추정부에 의하여 추정된 곡률 반경과 상기 슬립각 추정부에 의하여 추정된 슬립각을 이용하여 상기 주행 차량의 주행 영역을 산출하는 제어부
    를 포함하는 스마트 크루즈 컨트롤 시스템.
  6. 곡선로 주행시 스마트 크루즈 컨트롤 시스템이 추종할 제어 대상 타겟을 선정하는 방법에 있어서,
    주행 차량의 센서 신호를 이용하여 도로의 곡률 반경 및 슬립각을 추정하는 단계;
    상기 추정된 도로의 곡률 반경과 슬립각을 이용하여 상기 주행 차량의 주행 영역을 산출하는 단계;
    상기 주행 차량 주변에 위치한 타겟의 위치 정보를 상기 주행 차량의 레이더가 감지하는 단계;
    상기 레이더에 의해 감지된 타겟의 위치 정보를 이용하여 상기 타겟이 상기 주행 차량의 주행 영역 내에 위치하는지 여부를 확인하는 단계; 및
    상기 타겟이 상기 주행 차량의 주행 영역 내에 위치할 경우, 상기 타겟을 제어 대상 타겟으로 선정하는 단계
    를 포함하는 스마트 크루즈 컨트롤 시스템의 제어 대상 타겟 선정 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 주행 영역 내에 복수의 타겟들이 위치하고 있을 경우, 상기 주행 영역 내에 위치한 타겟들 중에서 상기 주행 차량에 가장 근접한 타겟을 제어 대상 타겟으로 선정하는 단계
    를 더 포함하는 스마트 크루즈 컨트롤 시스템의 제어 대상 타겟 선정 방법.
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