KR20130136079A - 요레이트 산출 방법 및 장치와 이를 이용한 차선유지보조시스템 제어 방법 - Google Patents

요레이트 산출 방법 및 장치와 이를 이용한 차선유지보조시스템 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 차량의 각종 센서를 통합적으로 이용하여 보다 정밀한 요레이트를 산출하고, 산출된 요레이트를 이용하여 차선유지보조시스템을 제어하는 요레이트 산출 방법 및 장치와 이를 이용한 차선유지보조시스템 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 요레이트 산출 방법은 차량의 요레이트 센서를 이용하여 요레이트를 산출하고, 차량속도와 조향각, 횡가속도, 도로 곡률 또는 휠 속도 중 적어도 하나를 이용하여 요레이트를 산출하는 요레이트 산출단계; 상기 산출된 요레이트를 차량의 상태에 따라서 각각 가중치를 결정하는 가중치 결정단계; 및 상기 결정된 가중치를 이용하여 상기 산출된 요레이트를 재산출하는 요레이트 재산출단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

요레이트 산출 방법 및 장치와 이를 이용한 차선유지보조시스템 제어 방법{Method and Apparatus for Calculating Yawrate and Method for Controlling the Lane Keeping Assist System Using the Same}
본 발명은 요레이트 산출 방법 및 장치와 이를 이용한 차선유지보조시스템 제어 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은, 차량의 각종 센서를 통합적으로 이용하여 보다 정밀한 요레이트를 산출하고, 산출된 요레이트를 이용하여 차선유지보조시스템을 제어하는 요레이트 산출 방법 및 장치와 이를 이용한 차선유지보조시스템 제어 방법에 관한 것이다.
차선유지보조 시스템(LKAS, Lane Keeping Assist System)은 차량이 도로의 차선을 이탈하지 않도록 하여 차량 운행에 안전성을 향상시키는데 도움이 되는 시스템이다.
정밀한 차선유지보조시스템을 제어하기 위해서는 차량의 정확한 요레이트(Yaw Rate)를 산출할 필요성이 있다. 요레이트란 차량의 수직축 방향의 회전각속도를 의미한다.
기존의 요레이트 산출 방법은 고가의 요레이트 센서를 사용하거나 센서에 이상이 있는 경우 정확하지 못한 요레이트를 산출하거나 하는 문제가 있다.
또한, 기존의 요레이트 산출 방법은 외부영향이나 차량 상태에 따른 오프셋 변화에 대한 대비도 불충분한 문제가 있으며, 센서의 고장에 대비하여 하드웨어 여분을 더 두는 방식을 이용하여 비용적인 문제가 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 차량의 요레이트 센서에서 측정된 요레이트와 차량의 각종 센서에서 정보를 이용하여 요레이트를 산출하고, 산출된 요레이트를 칼만필터를 이용하여 보다 정밀한 요레이트를 산출하는 요레이트 산출 방법 및 장치와 산출된 요레이트를 이용하여 정밀한 차선유지보조시스템을 제어하는 차선유지보조시스템 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 요레이트 산출 방법은 차량의 요레이트 센서를 이용하여 요레이트를 산출하고, 차량속도와 조향각, 횡가속도, 도로 곡률 또는 휠 속도 중 적어도 하나를 이용하여 요레이트를 산출하는 요레이트 산출단계; 상기 산출된 요레이트를 차량의 상태에 따라서 각각 가중치를 결정하는 가중치 결정단계; 및 상기 결정된 가중치를 이용하여 상기 산출된 요레이트를 재산출하는 요레이트 재산출단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 차량속도는 엔진에 장착된 속도 센서 또는 휠 속도 센서를 이용하여 측정된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 요레이트 산출 방법은,
상기 차량속도는 엔진에 장착된 속도 센서를 이용하여 측정된 속도와 휠 속도 센서를 이용하여 측정된 속도를 비교하여 상기 각각의 속도 센서에 이상이 없는지를 검증하는 속도센서 검증단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 요레이트 산출단계는, 상기 조향각을 상기 차량 속도로 나눈 결과을 이용하여 산출하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 요레이트 산출단계는, 상기 횡가속도를 상기 차량 속도로 나눈 결과를 이용하여 산출하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 요레이트 산출단계는, 상기 도로 곡률과 상기 차량 속도를 곱한 결과를 이용하여 산출하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 휠 속도는 좌측 휠의 속도 및 우측 휠의 속도를 포함하며, 상기 요레이트 산출단계는, 상기 좌측 휠의 속도와 우측 휠의 속도 차이를 차량 속도로 나눈 결과를 이용하여 산출하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 조향각은 조향각 센서로부터 측정된 결과를 수신한 것이며, 상기 횡가속도는 횡가속도 센서로부터 측정된 결과를 수신한 것이며, 상기 도로 곡률은 상기 차량의 카메라에서 측정된 정보를 이용하여 산출된 것이며, 상기 휠 속도는 휠 속도센서로부터 측정된 결과를 수신한 것임을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 요레이트 산출 방법은, 상기 산출된 요레이트를 비교하여 차이값을 산출하고, 상기 차이값이 미리 설정된 임계값 이상인 경우, 상기 산출된 요레이트 중 적어도 하나의 요레이트가 잘못된 것으로 판단하는 무결성 판단단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 무결성 판단단계는, 상기 차이값이 미리 설정된 임계값 이상인 경우, 해당 차이값을 발생시킨 두 요레이트 중 상기 산출된 요레이트의 평균 값과의 차이가 큰 요레이트를 잘못된 요레이트로 판단하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 무결성 판단단계는 새로운 요레이트 값이 산출될 때마다 판단하는 것이 아니라, 주기적으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 차량의 상태는, 차량의 속도, 카메라 신호 신뢰도 또는 휠 속도 중 적어도 하나를 이용하여 판단된 상태인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 차량의 상태가 정차 상태일 경우, 상기 가중치는 상기 차량의 요레이트 센서를 이용하여 산출된 요레이트의 가중치를 가장 높게 설정하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 차량의 상태가 역광 또는 터널 진출입시 상태인 경우, 상기 가중치는 상기 도로 곡률과 상기 차량 속도를 이용하여 산출된 요레이트의 가중치를 가장 낮게 설정하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 차량의 상태가 슬라롬(Slalom)상태인 경우, 상기 가중치는 상기 조향각과 상기 차량속도를 이용하여 산출된 요레이트의 가중치를 가장 낮게 설정하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 차량 속도가 일정 수준 이하인 경우, 상기 가중치는, 상기 조향각과 상기 차량 속도를 이용하여 산출된 요레이트의 가중치를 가장 높게 설정하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 산출된 요레이트 중 잘못된 것으로 판단된 요레이트의 상기 가중치를 0으로 설정하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 요레이트 산출 방법은, 상기 재산출된 요레이트를 재귀필터 중 하나인 칼만필터(Kalman Filter)를 이용하여 최종요레이트를 산출하는 최종요레이트 산출단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 차선유지보조시스템 제어 방법은, 차량의 요레이트 센서를 이용하여 요레이트를 산출하고, 차량속도와 조향각, 횡가속도, 도로 곡률 또는 휠 속도 중 적어도 하나를 이용하여 요레이트를 산출하는 요레이트 산출단계; 상기 산출된 요레이트를 차량의 상태에 따라서 각각 가중치를 결정하는 가중치 결정단계; 상기 결정된 가중치를 이용하여 상기 산출된 요레이트를 재산출하는 요레이트 재산출단계; 및 상기 재산출된 요레이트를 이용하여 차선유지보조시스템(LKAS, Lane Keeping Assist System)을 제어하는 제어단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 차선유지보조시스템 제어 방법은, 상기 재산출된 요레이트를 재귀필터 중 하나인 칼만필터(Kalman Filter)를 이용하여 최종요레이트를 산출하는 최종요레이트 산출단계를 더 포함하며, 상기 제어단계는, 상기 산출된 최종요레이트를 이용하여 차선유지보조시스템을 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 요레이트 산출 장치는, 차량의 요레이트 센서를 이용하여 요레이트를 산출하고, 차량속도와 조향각, 횡가속도, 도로 곡률 또는 휠 속도 중 적어도 하나를 이용하여 요레이트를 산출하는 요레이트 산출부; 상기 산출된 요레이트를 차량의 상태에 따라서 각각 가중치를 결정하는 가중치 결정부; 및 상기 결정된 가중치를 이용하여 상기 산출된 요레이트를 재산출하는 요레이트 재산출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 차량속도는 엔진에 장착된 속도 센서 또는 휠 속도 센서를 이용하여 측정된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 요레이트 산출 장치는, 상기 차량속도는 엔진에 장착된 속도 센서를 이용하여 측정된 속도와 휠 속도 센서를 이용하여 측정된 속도를 비교하여 상기 각각의 속도 센서에 이상이 없는지를 검증하는 속도센서 검증부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 요레이트 산출부는, 상기 조향각을 상기 차량 속도로 나눈 결과을 이용하여 산출하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 요레이트 산출부는, 상기 횡가속도를 상기 차량 속도로 나눈 결과를 이용하여 산출하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 요레이트 산출부는, 상기 도로 곡률과 상기 차량 속도를 곱한 결과를 이용하여 산출하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 휠 속도는 좌측 휠의 속도 및 우측 휠의 속도를 포함하며, 상기 요레이트 산출부는, 상기 좌측 휠의 속도와 우측 휠의 속도 차이를 차량 속도로 나눈 결과를 이용하여 산출하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 조향각은 조향각 센서로부터 측정된 결과를 수신한 것이며, 상기 횡가속도는 횡가속도 센서로부터 측정된 결과를 수신한 것이며, 상기 도로 곡률은 상기 차량의 카메라에서 측정된 정보를 이용하여 산출된 것이며, 상기 휠 속도는 휠 속도센서로부터 측정된 결과를 수신한 것임을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 요레이트 산출 장치는, 상기 산출된 요레이트를 비교하여 차이값을 산출하고, 상기 차이값이 미리 설정된 임계값 이상인 경우, 상기 산출된 요레이트 중 적어도 하나의 요레이트가 잘못된 것으로 판단하는 무결성 판단부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 무결성 판단부는, 상기 차이값이 미리 설정된 임계값 이상인 경우, 해당 차이값을 발생시킨 두 요레이트 중 상기 산출된 요레이트의 평균 값과의 차이가 큰 요레이트를 잘못된 요레이트로 판단하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 무결성 판단부는 새로운 요레이트 값이 산출될 때마다 판단하는 것이 아니라, 주기적으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 차량의 상태는, 차량의 속도, 카메라 신호 신뢰도 또는 휠 속도 중 적어도 하나를 이용하여 판단된 상태인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 차량의 상태가 정차 상태일 경우, 상기 가중치는 상기 차량의 요레이트 센서를 이용하여 산출된 요레이트의 가중치를 가장 높게 설정하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 차량의 상태가 역광 또는 터널 진출입시 상태인 경우, 상기 가중치는 상기 도로 곡률과 상기 차량 속도를 이용하여 산출된 요레이트의 가중치를 가장 낮게 설정하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 차량의 상태가 슬라롬(Slalom)상태인 경우, 상기 가중치는 상기 조향각과 상기 차량속도를 이용하여 산출된 요레이트의 가중치를 가장 낮게 설정하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 차량 속도가 일정 수준 이하인 경우, 상기 가중치는, 상기 조향각과 상기 차량 속도를 이용하여 산출된 요레이트의 가중치를 가장 높게 설정하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 산출된 요레이트 중 잘못된 것으로 판단된 요레이트의 상기 가중치를 0으로 설정하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 요레이트 산출 장치는, 상기 재산출된 요레이트를 재귀필터 중 하나인 칼만필터(Kalman Filter)를 이용하여 최종요레이트를 산출하는 최종요레이트 산출부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 가격이 높은 정밀한 요레이트를 이용하지 않아도 차량의 각종 센서들을 이용하여 정밀한 요레이트를 구할 수 있다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 요레이트 산출 방법을 이용하여 산출된 요레이트를 이용하여 정밀하게 차선유지보조시스템을 제어할 수 있다.
또한, 종래 기술은 고장에 대비하여 하드웨어 여분을 두는 방식을 이용하나, 본 발명은 소프트웨어 여분 기법인바 센서의 부품수를 감소시킬 수 있으며, 고장에 대한 신뢰성 확보가 가능하다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 요레이트 산출 장치에 관한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 요레이트 산출 방법 및 이를 이용한 차선유지보조시스템 제어 방법에 관한 흐름도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하의 설명 및 첨부된 도면들에서 실질적으로 동일한 구성요소들은 각각 동일한 부호들로 나타냄으로써 중복 설명을 생략하기로 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어”있다거나 “접속되어”있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “직접 연결되어”있다거나 “직접 접속되어”있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 요레이트 산출 장치에 관한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 요레이트 산출 장치(100)는 속도센서 검증부(110), 요레이트 산출부(120), 무결성 판단부(130), 가중치 결정부(140), 요레이트 재산출부(150) 및 최종요레이트 산출부(160)를 포함한다.
속도센서 검증부(110)는 차량 엔진에 장착된 속도센서에서 측정된 차량 속도와 휠 속도 센서에서 측정된 차량 속도를 비교하여 각각의 속도 센서에 이상이 없는지를 검증한다.
예를 들면, 속도센서 검증부(110)는, 차량 엔진에 장착된 속도센서에서 측정된 차량 속도가 휠 속도 센서에서 측정된 차량 속도의 차이값이 미리 설정된 값 이상인 경우 차량 속도를 측정하는 센서에 이상이 있는 것으로 판단하여 센서의 점검 등의 조치를 취하도록 한다. 미리 설정된 값은 센서의 오차를 고려하여 설정될 수 있으며, 상황에 따라 변경 가능할 수 있다.
요레이트 산출부(120)는 차량의 각종 센서를 이용하여 하나 이상의 요레이트를 산출한다.
요레이트 산출부(120)는 산출된 요레이트를 서로 비교하여 보다 정확한 요레이트 산출을 위하여 적어도 둘 이상의 요레이트를 산출함이 바람직하다.
구체적으로 요레이트 산출부(120)는 조향각요레이트 산출부(121), 횡가속도요레이트 산출부(123), 도로곡률요레이트 산출부(125), 휠속도요레이트 산출부(127) 및 요레이트센서 측정부(129) 중 적어도 둘 이상을 포함할 수 있다.
조향각요레이트 산출부(121)는 조향각 센서로 측정된 조향각과 엔진에 장착된 속도 센서를 이용하여 측정된 차량 속도(Vx)를 이용하여 요레이트를 산출한다.
구체적으로는, 조향각요레이트 산출부(121)는 하기 수학식 1을 이용하여 요레이트를 산출할 수 있다.
Figure pat00001
수학식 1에서 γδ는 조향각과 차량 속도를 이용하여 산출된 요레이트이다. δw는 조향각 센서에서 측정된 차량의 조향각이며, dwidth는 차폭이다. Vx는 엔진에 장착된 속도 센서를 이용하여 측정된 차량 속도이다.
횡가속도요레이트 산출부(123)는 횡가속도 센서로 측정된 차량의 횡가속도와 차량 속도(Vx)를 이용하여 요레이트를 산출한다.
구체적으로는, 횡가속도요레이트 산출부(123)는 하기 수학식 2를 이용하여 요레이트를 산출할 수 있다.
Figure pat00002
수학식 2에서 γay는 횡가속도와 차량 속도를 이용하여 산출된 요레이트이다. ay는 횡가속도 센서에서 측정된 차량의 횡가속도이다.
도로곡률요레이트 산출부(125)는 차량의 차메라로 측정된 도로의 곡률과 차량 속도(Vx)를 이용하여 요레이트를 산출한다.
구체적으로는, 도로곡률요레이트 산출부(125)는 하기 수학식 3를 이용하여 요레이트를 산출할 수 있다.
Figure pat00003
수학식 3에서 γcam는 도로곡률과 차량 속도를 이용하여 산출된 요레이트이다. ρcamera는 차량의 카메라에서 측정된 도로곡률이다.
휠속도요레이트 산출부(127)는 차량의 휠속도 센서로 측정된 휠속도와 차량 속도(Vx)를 이용하여 요레이트를 산출한다.
구체적으로는, 휠속도요레이트 산출부(127)는 하기 수학식 4를 이용하여 요레이트를 산출할 수 있다.
Figure pat00004
수학식 4에서 γwheel는 휠속도와 차량 속도를 이용하여 산출된 요레이트이다. Wleft는 차량의 왼쪽 휠의 휠속도이다. Wright는 차량의 오른쪽 휠의 휠속도이다. 즉, 휠속도요레이트 산출부(127)는 차량의 왼쪽 휠의 휠속도와 오른쪽 휠의 휠속도 차이와 차량 속도를 이용하여 요레이트를 산출함이 바람직할 수 있다.
요레이트센서 측정부(129)는 차량의 요레이트센서에서 측정된 요레이트 정보이다.
요레이트 산출부(120)에서 산출되는 요레이트는 구체적으로 5가지를 제시하고 있으나, 차량의 센서를 이용하여 다른 요레이트를 산출할 수도 있으며, 제시한 5가지 모두가 아닌 둘이상의 요레이트를 산출하여 최종요레이트 산출에 이용할 수도 있다.
무결성 판단부(130)는 요레이트 산출부(120)에서 산출된 요레이트들을 이용하여 산출된 요레이트 중 센서의 고장 등의 문제로 인하여 이상이 있다고 판단되는 요레이트를 검출한다.
구체적으로, 무결성 판단부(130)는 산출된 요레이트를 산출 비교하여 차이값을 산출하고, 산출된 차이값이 미리 설정된 임계값 이상인 경우, 비교대상이 된 요레이트들 중 하나를 이상이 있는 요레이트로 판단한다. 그 하나는 산출된 요레이트들의 평균값과 차이가 큰 요레이트가 될 것이다.
무결성 판단부(130)는 이러한 방식으로 산출된 요레이트들을 각각 서로 비교하여 이상이 있는 요레이트를 판단한다.
산출된 요레이트들을 각각 비교하는 것은, 요레이트 산출부(120)에서 산출된 요레이트를 서로 비교할 수도 있으며, 요레이트 센서에서 측정된 요레이트를 기준으로 산출된 요레이트를 비교할 수도 있다.
무결성 판단부(130)는 요레이트 산출부(120)가 요레이트를 산출할 때마다 산출된 요레이트가 이상이 없는지를 판단할 수 있으며, 산출할 때마다가 아닌 주기적으로 요레이트가 이상이 없는지를 판단할 수도 있다.
가중치 결정부(140)는 차량의 상태를 이용하여 산출된 요레이트의 가중치를 결정한다.
가중치 결정부(140)는 무결성 판단부(130)에서 이상이 있는 요레이트라고 판단된 요레이트의 가중치는 0으로 결정하여 최종 요레이트 산출시 이용하지 않을 수 있다. 이는 이상이 있는 요레이트를 최종 요레이트 산출시 고려하지 않도록 하여 오차를 줄이고 보다 정밀한 요레이트 산출을 위해서이다.
가중치 결정부(140)는 요레이트 산출부(120)에서 산출 또는 측정된 요레이트의 가중치를 각각 결정할 수 있는데, 기본적으로 가중치를 동일하게 설정하고, 미리 설정된 바에 따른 특별한 차량의 상태에서만 특정 요레이트의 가중치를 변경 할 수도 있다.
미리 설정된 바에 따른 차량의 상태는 차량의 속도, 카메라 신호 신뢰도 또는 휠 속도 등을 이용하여 판단될 수 있다.
카메라 신호 신뢰도는 카메라가 인식하는 신호의 신뢰도이다. 일반적으로 차량이 주행 중 역광이 발생하거나 터널 진출입 직후에는 카메라의 차선 인식률이 떨어지게 되어 카메라의 신호 신뢰도가 낮아 진다.
구체적으로 차량의 상태가 정차 상태일 경우, 가중치 결정부(140)는 차량의 요레이트 센서를 이용하여 산출된 요레이트의 가중치를 가장 높게 설정함이 바람직하다.
차량의 상태가 역광 또는 터널 진출입시 상태인 경우, 카메라 신호 신뢰도가 낮아지는바, 가중치 결정부(140)는 도로 곡률과 상기 차량 속도를 이용하여 산출된 요레이트의 가중치를 가장 낮게 설정함이 바람직하다.
차량의 상태가 슬라롬(Slalom)상태인 경우, 차량의 조향각과 속도센서를 이용하여 추정된 요레이트는 차량이 직진 주행일때보다 노이즈가 많이 섞인다. 따라서, 가중치 결정부(140)는 조향각과 차량속도를 이용하여 산출된 요레이트의 가중치를 가장 낮게 설정함이 바람직하다.
차량 속도가 일정 수준 이하인 경우, 가중치 결정부(140)는 조향각과 차량 속도를 이용하여 산출된 요레이트의 가중치를 가장 높게 설정하도록 할 수 있다. 차량 속도가 일정 수준 이하의 예로는, 30Km/h정도가 기준이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
요레이트 재산출부(150)는 가중치 결정부(140)에서 결정된 가중치를 고려하여 요레이트 산출부(120)에서 산출된 요레이트를 재산출한다.
재산출의 일예로, 요레이트 재산출부(150)는 가중치를 고려하여 산출된 요레이트의 평균을 구하여 요레이트를 재산출할 수 있다.
요레이트 재산출부(150)는 재산출된 요레이트의 공분산도 산출할 수 있다. 산출된 공분산은 최종요레이트 산출부에서 이용하는 칼만필터에서 이용될 수 있다.
최종요레이트 산출부(160)는 칼만필터를 이용하여 최종 요레이트를 산출한다.
칼만필터(Kalman Filter)는 잡음이 포함되어 있는 선형 역학계의 상태를 추적하는 재귀 필터이다. 칼만필터는 공지의 기술인바, 상세한 설명은 생략한다. 본 발명에 적용되는 칼만 필터는 수학식 5 내지 9와 같은 수식을 가진 필터일 수 있다.
Figure pat00005
Figure pat00006
Figure pat00007
Figure pat00008
Figure pat00009
수학식 5 내지 9에서 P는 시스템 공분산, Q와 R은 각각 프로세스 노이즈 공분산, 측정치 노이즈 공분산이며, K는 공분산을 통해 산출된 칼만 게인이다.
즉, 수학식 5 내지 9에서 나타나는 칼만필터의 특징을 이용하여, 보다 정밀한 요레이트를 산출할 수 있다.
최종요레이트 산출부(160)에서 산출된 최종 요레이트는 차선유지보조시스템(LKAS, Lane Keeping Assist System)을 제어하는데 이용될 수 있다. 이러한 제어는 제어부(미도시)가 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 요레이트 산출 장치(100)는 가격이 높은 정밀한 요레이트를 이용하지 않고서도 차량의 각종 센서들을 이용하여 정밀한 요레이트를 구할 수 있으며, 정확한 요레이트는 보다 정밀한 LKAS 제어에 이용될 수 있다.
또한, 종래 기술은 고장에 대비하여 하드웨어 여분을 두는 방식을 이용하나, 본 발명에 따른 요레이트 산출 장치(100)는 소프트웨어 여분 기법인바 센서의 부품수를 감소시킬 수 있으며, 고장에 대한 신뢰성 확보가 가능하다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 요레이트 산출 방법 및 이를 이용한 차선유지보조시스템 제어 방법에 관한 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 속도센서 검증부(110)가 차량 속도 센서 검증을 수행한다(S205 단계).
요레이트 산출부(120)가 차량의 각종센서 측정된 정보와 차량 속도를 이용하여 요레이트를 산출한다.
구체적으로, 요레이트 산출부(120)의 요레이트센서 측정부(129)가 요레이트센서를 이용하여 요레이트를 측정한다(S210 단계).
요레이트 산출부(120)의 조향각요레이트 산출부(121)가 조향각과 차량속도를 이용하여 요레이트를 산출한다(S215 단계).
요레이트 산출부(120)의 횡가속도요레이트 산출부(123)가 횡가속도와 차량속도를 이용하여 요레이트를 산출한다(S220 단계).
요레이트 산출부(120)의 도로곡률요레이트 산출부(125)가 도로곡률과 차량속도를 이용하여 요레이트를 산출한다(S225 단계).
요레이트 산출부(120)의 휠속도요레이트 산출부(127)가 휠소도와 차량속도를 이용하여 요레이트를 산출한다(S230 단계).
가중치 결정부(140)가 차량 상태를 고려하여 요레이트 산출부(120)에서 산출된 요레이트들 각각의 가중치를 결정한다(S235 단계).
무결정 판단부는 요레이트 산출부(120)에서 산출된 요레이트를 각각 비교하여 이상이 있는 요레이트를 파악하고(S240 단계), 가중치 결정부(140)는 이상이 있는 요레이트의 가중치를 0으로 결정할 수 있다(S245 단계).
요레이트 재산출부(150)가 가중치 결정부(140)에서 결정된 가중치를 적용하여 요레이트를 재산출한다(S250 단계).
최종요레이트 산출부(160)가 재산출된 요레이트와 재산출된 요레이트의 공분산을 칼만필터를 이용하여 최종 요레이트를 산출한다(S255 단계).
제어부가 산출된 최종 요레이트를 이용하여 차선유지보조시스템을 제어할 수 있다(S260 단계).
본 발명에 따른 요레이트 산출 방법은 가격이 높은 정밀한 요레이트를 이용하지 않고서도 차량의 각종 센서들을 이용하여 정밀한 요레이트를 구할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 요레이트 산출 방법을 이용한 본 발명에 따른 차선유지보조시스템 제어 방법은 정밀하게 LKAS을 제어할 수 있다.
또한, 종래 기술은 고장에 대비하여 하드웨어 여분을 두는 방식을 이용하나, 본 발명에 따른 요레이트 산출 방법은 소프트웨어 여분 기법인바 센서의 부품수를 감소시킬 수 있으며, 고장에 대한 신뢰성 확보가 가능하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 요레이트 산출 장치(100)의 블록도는 발명의 원리를 구체화하는 예시적인 개념적 관점을 나타내는 것으로 이해되어야 한다. 이와 유사하게, 모든 흐름도는 컴퓨터가 판독 가능한 매체에 실질적으로 나타낼 수 있고 컴퓨터 또는 프로세서가 명백히 도시되었는지 여부를 불문하고 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 수행되는 다양한 프로세스를 나타내는 것으로 이해되어야 한다.
프로세서 또는 이와 유사한 개념으로 표시된 기능 블록을 포함하는 도면에 도시된 다양한 소자의 기능은 전용 하드웨어뿐만 아니라 적절한 소프트웨어와 관련하여 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어의 사용으로 제공될 수 있다. 프로세서에 의해 제공될 때, 상기 기능은 단일 전용 프로세서, 단일 공유 프로세서 또는 복수의 개별적 프로세서에 의해 제공될 수 있고, 이들 중 일부는 공유될 수 있다.
또한 프로세서, 제어 또는 이와 유사한 개념으로 제시되는 용어의 명확한 사용은 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어를 배타적으로 인용하여 해석되어서는 아니되고, 제한 없이 디지털 신호 프로세서(DSP) 하드웨어, 소프트웨어를 저장하기 위한 롬(ROM), 램(RAM) 및 비 휘발성 메모리를 암시적으로 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 주지관용의 다른 하드웨어도 포함될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (17)

  1. 차량의 요레이트 센서를 이용하여 요레이트를 산출하고, 차량속도와 조향각, 횡가속도, 도로 곡률 또는 휠 속도 중 적어도 하나를 이용하여 요레이트를 산출하는 요레이트 산출단계;
    상기 산출된 요레이트를 차량의 상태에 따라서 각각 가중치를 결정하는 가중치 결정단계; 및
    상기 결정된 가중치를 이용하여 상기 산출된 요레이트를 재산출하는 요레이트 재산출단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 요레이트 산출 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 차량속도는 엔진에 장착된 속도 센서 또는 휠 속도 센서를 이용하여 측정되며,
    상기 요레이트 산출 방법은,
    상기 차량속도는 엔진에 장착된 속도 센서를 이용하여 측정된 속도와 휠 속도 센서를 이용하여 측정된 속도를 비교하여 상기 각각의 속도 센서에 이상이 없는지를 검증하는 속도센서 검증단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 요레이트 산출 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 차량속도와 조향각, 횡가속도, 도로 곡률 또는 휠 속도 중 적어도 하나를 이용하여 요레이트를 산출하는 것은,
    상기 조향각을 상기 차량 속도로 나눈 결과, 상기 횡가속도를 상기 차량 속도로 나눈 결과, 상기 도로 곡률과 상기 차량 속도를 곱한 결과 또는 상기 휠 속도는 좌측 휠의 속도 및 우측 휠의 속도를 포함하며 상기 좌측 휠의 속도와 우측 휠의 속도 차이를 차량 속도로 나눈 결과 중 적어도 하나를 이용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 요레이트 산출 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 요레이트 산출 방법은,
    상기 산출된 요레이트를 비교하여 차이값을 산출하고, 상기 차이값이 미리 설정된 임계값 이상인 경우, 상기 산출된 요레이트 중 적어도 하나의 요레이트가 잘못된 것으로 판단하는 무결성 판단단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 요레이트 산출 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 무결성 판단단계는,
    상기 차이값이 미리 설정된 임계값 이상인 경우, 해당 차이값을 발생시킨 두 요레이트 중 상기 산출된 요레이트의 평균 값과의 차이가 큰 요레이트를 잘못된 요레이트로 판단하는 것을 특징으로 하는 요레이트 산출 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 무결성 판단단계는 새로운 요레이트 값이 산출될 때마다 판단하는 것이 아니라, 주기적으로 판단하는 것을 특징으로 하는 요레이트 산출 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 차량의 상태는, 차량의 속도, 카메라 신호 신뢰도 또는 휠 속도 중 적어도 하나를 이용하여 판단된 상태인 것을 특징으로 하는 요레이트 산출 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 차량의 상태가 정차 상태일 경우,
    상기 가중치는 상기 차량의 요레이트 센서를 이용하여 산출된 요레이트의 가중치를 가장 높게 설정하며,
    상기 차량의 상태가 역광 또는 터널 진출입시 상태인 경우,
    상기 가중치는 상기 도로 곡률과 상기 차량 속도를 이용하여 산출된 요레이트의 가중치를 가장 낮게 설정하며,
    상기 차량의 상태가 슬라롬(Slalom)상태인 경우,
    상기 가중치는 상기 조향각과 상기 차량속도를 이용하여 산출된 요레이트의 가중치를 가장 낮게 설정하며,
    상기 차량 속도가 일정 수준 이하인 경우,
    상기 가중치는, 상기 조향각과 상기 차량 속도를 이용하여 산출된 요레이트의 가중치를 가장 높게 설정하는 것을 특징으로 하는 요레이트 산출 방법.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 산출된 요레이트 중 잘못된 것으로 판단된 요레이트의 상기 가중치를 0으로 설정하는 것을 특징으로 하는 요레이트 산출 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 요레이트 산출 방법은,
    상기 재산출된 요레이트를 재귀필터 중 하나인 칼만필터(Kalman Filter)를 이용하여 최종요레이트를 산출하는 최종요레이트 산출단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 요레이트 산출 방법.
  11. 차량의 요레이트 센서를 이용하여 요레이트를 산출하고, 차량속도와 조향각, 횡가속도, 도로 곡률 또는 휠 속도 중 적어도 하나를 이용하여 요레이트를 산출하는 요레이트 산출단계;
    상기 산출된 요레이트를 차량의 상태에 따라서 각각 가중치를 결정하는 가중치 결정단계;
    상기 결정된 가중치를 이용하여 상기 산출된 요레이트를 재산출하는 요레이트 재산출단계; 및
    상기 재산출된 요레이트를 이용하여 차선유지보조시스템(LKAS, Lane Keeping Assist System)을 제어하는 제어단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차선유지보조시스템 제어 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 차선유지보조시스템 제어 방법은,
    상기 재산출된 요레이트를 재귀필터 중 하나인 칼만필터(Kalman Filter)를 이용하여 최종요레이트를 산출하는 최종요레이트 산출단계를 더 포함하며,
    상기 제어단계는, 상기 산출된 최종요레이트를 이용하여 차선유지보조시스템을 제어하는 것을 특징으로 하는 차선유지보조시스템 제어 방법.
  13. 차량의 요레이트 센서를 이용하여 요레이트를 산출하고, 차량속도와 조향각, 횡가속도, 도로 곡률 또는 휠 속도 중 적어도 하나를 이용하여 요레이트를 산출하는 요레이트 산출부;
    상기 산출된 요레이트를 차량의 상태에 따라서 각각 가중치를 결정하는 가중치 결정부; 및
    상기 결정된 가중치를 이용하여 상기 산출된 요레이트를 재산출하는 요레이트 재산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 요레이트 산출 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 차량속도는 엔진에 장착된 속도 센서 또는 휠 속도 센서를 이용하여 측정되며,
    상기 요레이트 산출 장치는,
    상기 차량속도는 엔진에 장착된 속도 센서를 이용하여 측정된 속도와 휠 속도 센서를 이용하여 측정된 속도를 비교하여 상기 각각의 속도 센서에 이상이 없는지를 검증하는 속도센서 검증부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 요레이트 산출 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 요레이트 산출 장치는,
    상기 산출된 요레이트를 비교하여 차이값을 산출하고, 상기 차이값이 미리 설정된 임계값 이상인 경우, 상기 산출된 요레이트 중 적어도 하나의 요레이트가 잘못된 것으로 판단하는 무결성 판단부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 요레이트 산출 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 무결성 판단부는,
    상기 차이값이 미리 설정된 임계값 이상인 경우, 해당 차이값을 발생시킨 두 요레이트 중 상기 산출된 요레이트의 평균 값과의 차이가 큰 요레이트를 잘못된 요레이트로 판단하는 것을 특징으로 하는 요레이트 산출 장치.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 요레이트 산출 장치는,
    상기 재산출된 요레이트를 재귀필터 중 하나인 칼만필터(Kalman Filter)를 이용하여 최종요레이트를 산출하는 최종요레이트 산출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 요레이트 산출 장치.
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