KR20140075218A - 차선유지보조시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

차선유지보조시스템 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

차선유지보조시스템에 있어서, 차량을 올바른 차선으로 능동제어하는 차선유지제어가 종료되는 시점에서 차량의 횡가속도를 측정하는 측정단계; 및 횡가속도를 기준가속도와 비교하는 비교단계; 횡가속도가 기준가속도보다 작은 경우, 차량의 헤딩앵글 또는 차속을 가중치로 하여 2차적으로 조향을 능동제어하는 2차제어단계;를 포함하는 차선유지보조시스템의 제어방법 및 차선유지보조시스템이 소개된다.

Description

차선유지보조시스템 및 그 제어방법 {LANE KEEPING ASSIST SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLING THE SAME}
본 발명은 차선이탈시 이를 회복하여 올바른 차선으로 제어하고, 제어해제와 제어상황의 반복으로 인한 차량의 거동 불안정과 이질감을 극복하기 위한 차선유지보조시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
차선유지보조시스템(LANE KEEPING ASSIST SYSTEM, LKAS)의 경우 차량의 횡방향 안전제어시스템으로서 차량 전방 영상의 이미지 프로세싱을 기반으로 차선을 인식하는 카메라 센서의 정보를 사용한다.
차선이탈방지시스템이 요구하는 카메라 센서 인식의 주요 정보는 도로의 곡률반경, 차로 중심과 차량의 무게중심간 거리인 차량 횡변위, 차로 진행방향과 차량의 종방향 속도벡터간의 상대 각인 헤딩앵글(Heading Angle) 등이다.
종래의 KR10-2012-0089498 A "운전자의 차속에 따른 시야각 및 조향 성향을 반영한 차선 유지 보조 시스템"은 "차선의 영상 이미지를 획득하고 이미지 처리 프로세싱을 통해 차선 정보를 생성하는 카메라/차선인식 모듈; 상기 차선 정보와 차량의 속도 정보를 바탕으로, 예측 이탈량을 추정하여 차량의 수정 조향각 정보를 생성함과 동시에 수정 조향 개입 시점 정보를 생성하는 차선 유지 제어기; 및 상기 수정 조향각 정보 및 상기 수정 조향 개입 시점 정보에 따라, 차량의 핸들을 능동적으로 제어하는 능동 조향 모듈을 포함하여, 운전자의 차속에 따른 시야각 및 조향 성향을 반영한 차선 유지 보조 시스템."을 제시한다.
그러나 이러한 기술에 의하더라도, 곡선로에서 차량이 저속인 경우 또는 직선로에서의 경우 차량을 제어하여 올바른 차선에 들어오게 한 후 다시 차량을 제어하여 올바른 차선으로 들어오게 해야 하는 문제가 있었는바, 이로 인하여 차량의 가동이 자주 움직이고, 능동제어의 잦은 개입으로 인하여 부드럽지 못한 제어가 이루어져 이질감이 느껴지는 문제가 있었던 것이다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2012-0089498 A
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 차량의 차선유지를 위한 제어 후 차량의 횡가속도를 통하여 자기정렬토크를 예측하고 그에 따라 2차적인 제어를 수행함으로써 차량 거동을 빠르고 부드럽게 안정화시키며 조향 이질감이 없도록 하는 차선유지보조시스템 및 그 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차선유지보조시스템의 제어방법은, 차선유지보조시스템에 있어서, 차량을 올바른 차선으로 능동제어하는 차선유지제어가 종료되는 시점에서 차량의 횡가속도를 측정하는 측정단계; 및 횡가속도를 기준가속도와 비교하는 비교단계; 횡가속도가 기준가속도보다 작은 경우, 차량의 헤딩앵글 또는 차속을 가중치로 하여 2차적으로 조향을 능동제어하는 2차제어단계;를 포함한다.
상기 비교단계는, 횡가속도가 기준가속도 이상인 경우 차선유지제어의 종료상태를 유지하는 유지단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 2차제어단계는, 횡가속도가 기준가속도보다 작고 도로곡률이 기준곡률보다 큰 경우 차량의 헤딩앵글과 차속을 가중치로 하여 2차적으로 조향을 능동제어할 수 있다.
상기 2차제어단계는, 횡가속도가 기준가속도보다 작고 도로곡률이 기준곡률 이하인 경우 차량의 헤딩앵글을 가중치로 하여 2차적으로 조향을 능동제어할 수 있다.
상기 2차제어단계는 차선유지제어가 종료되는 시점에서의 도로곡률을 기준곡률과 비교할 수 있다.
본 발명의 차선유지보조시스템은, 차량의 횡가속도를 산출하는 횡가속도산출부; 차량의 헤딩앵글을 산출하는 헤딩앵글산출부; 차량의 차속을 산출하는 차속산출부; 및 차량을 올바른 차선으로 능동제어하는 차선유지제어가 종료되는 시점에서, 차량의 횡가속도가 기준가속도보다 작은 경우 헤딩앵글 또는 차속을 가중치로 하여 2차적으로 조향을 능동제어하는 제어부;를 포함한다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차선유지보조시스템 및 그 제어방법에 따르면, 차량의 차선유지를 위한 제어 후 차량의 횡가속도를 통하여 자기정렬토크를 예측하고 그에 따라 2차적인 제어를 수행함으로써 차량 거동을 빠르고 부드럽게 안정화시키며 조향 이질감이 없도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차선유지보조시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차선유지보조시스템의 제어방법의 순서도.
도 3 내지 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차선유지보조시스템의 효과를 설명하기 위한 그래프.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차선유지보조시스템 및 그 제어방법에 대하여 살펴본다.
먼저, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차선유지보조시스템의 구성도로서, 본 발명의 차선유지보조시스템은, 차량의 횡가속도를 산출하는 횡가속도산출부(200); 차량의 헤딩앵글을 산출하는 헤딩앵글산출부(300); 차량의 차속을 산출하는 차속산출부(400); 및 차량을 올바른 차선으로 능동제어하는 차선유지제어가 종료되는 시점에서, 차량의 횡가속도가 기준가속도보다 작은 경우 헤딩앵글 또는 차속을 가중치로 하여 2차적으로 조향을 능동제어하는 제어부(500);를 포함한다.
즉, 본 발명의 경우에는 종래에 알려진 차선유지보조시스템의 주된 제어 종료 후의 후처리를 위한 것으로서, 필요한 정보의 산출을 위해 기본적으로 횡가속도산출부(200), 헤딩앵글산출부(300), 차속산출부(400)가 요구된다.
횡가속도는 자이로센서 등을 이용하여 측정하거나 지도정보 또는 GPS 정보 등을 이용하여 다양하게 산출할 수 있을 것이다.
이러한 횡가속도는 차량의 선회 후 조향이 자동적으로 정렬되도록 하는 자기정렬토크(Self-Aligning Torque)의 예측을 위한 것으로서, 일반적으로 차량의 경우 횡가속도가 클수록 타이어나 조향시스템의 특성상 자기정렬토크가 더욱 커지고, 이를 통해 고속에서의 코너링 후 코너링탈출시점에서는 차량의 조향이 자동적으로 빠르게 회복되는 것이다.
그러나 저속의 경우 또는 직선로에서는 횡가속도가 크지 않거나 없기 때문에 그만큼 자기정렬토크도 작고, 따라서 조향 후 코너링 탈출시 인위적인 조향의 조작이 없다면 본래의 코스와는 어긋난 코스로 주행이 되는 것이다.
따라서, 차량의 차선유지보조시스템에서도 차선의 이탈을 감지하여 제대로 된 차선으로 주행할 수 있도록 조향제어를 유도한 후에는 횡가속도가 큰 경우라면 자기정렬토크에 의해 자동제어를 수행하지 않더라도 차량이 제 차선으로 회복될 것이지만, 그렇지 않은 경우에는 어긋난 차량 방향각을 유지하기 때문에 다시 차선유지보조시스템의 개입이 필요하고, 이로 인하여 차량은 차선의 유지를 위해 복수회 시스템의 개입이 필요한 것이다. 이러한 형태로 반복 제어가 일어나는 현상을 차선유지보조시스템에서의 Bouncing 현상이라고 한다.
따라서, 본 발명의 경우에는 제어부가 차량을 올바른 차선으로 능동제어하는 차선유지제어가 종료되는 시점에서, 차량의 횡가속도가 기준가속도보다 작은 경우 헤딩앵글 또는 차속을 가중치로 하여 2차적으로 조향을 능동제어하도록 하는 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차선유지보조시스템의 제어방법의 순서도로서, 구체적으로 이를 설명하면, 본 발명의 차선유지보조시스템의 제어방법은, 차선유지보조시스템에 있어서, 차량을 올바른 차선으로 능동제어하는 차선유지제어가 종료되는 시점에서 차량의 횡가속도를 측정하는 측정단계; 및 횡가속도를 기준가속도와 비교하는 비교단계; 횡가속도가 기준가속도보다 작은 경우, 차량의 헤딩앵글 또는 차속을 가중치로 하여 2차적으로 조향을 능동제어하는 2차제어단계;를 포함한다.
먼저 차선유지제어(S100)가 수행되고, 그 제어가 해제되었는지를 판단한다(S200).
그리고 제어 해제시점에서 횡가속도를 측정하는 측정단계를 수행하고, 횡가속도를 기준가속도와 비교하는 비교단계를 수행한다(S300).
여기서 기준가속도는 차량의 자기정렬토크가 충분히 발생될 수 있을 정도의 가속도로 설정할 수 있다.
그리고 만약 횡가속도가 기준가속도보다 작은 경우에는 차량의 헤딩앵글 또는 차속을 가중치로 하여 2차적으로 조향을 능동제어하는 2차제어단계를 수행한다.
한편, 상기 비교단계는, 횡가속도가 기준가속도 이상인 경우에는 차선유지제어의 종료상태를 유지하는 유지단계를 수행함으로써 스스로 정렬이 가능한 상황인 경우에는 제어 개입을 방지하여 안전한 주행을 유도한다.
또한, 상기 2차제어단계는, 횡가속도가 기준가속도보다 작고 도로곡률이 기준곡률보다 큰 경우 차량의 헤딩앵글과 차속을 가중치로 하여 2차적으로 조향을 능동제어할 수 있다.
그리고, 반대로 상기 2차제어단계는, 횡가속도가 기준가속도보다 작고 도로곡률이 기준곡률 이하인 경우 차량의 헤딩앵글을 가중치로 하여 2차적으로 조향을 능동제어할 수 있다.
한편, 차선유지제어가 종료되는 시점에서의 도로곡률을 기준곡률과 비교하도록 함으로써 빠르고 올바른 제어가 가능하도록 한다(S400).
즉, 횡가속도가 작고 도로곡률이 큰 경우(직선도로 또는 완만한 커브)에는 차선의 방향과 차량의 방향간 차이인 헤딩앵글뿐만 아니라 차속에 의하여도 차선의 어긋남이 많은 영향을 받는바, 이러한 헤딩앵글과 차속을 모두 크게 반영하여 차선유지가 될 수 있도록 2차 제어를 수행하는 것이다(S420,S460).
그러나 횡가속도는 작지만 도로곡률이 작은 경우 즉, 곡률반경이 작은 급커브인 경우에는 헤딩앵글에만 가중치를 주어 제어하도록 하고, 차속의 경우에는 가중치를 주지 않도록 한다. 왜냐하면, 차속이 높다면 횡가속도가 크게 발생할 것이기 때문이다(S440,S460).
도 3 내지 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차선유지보조시스템의 효과를 설명하기 위한 그래프로서, 도 3의 경우는 차속 90kph, 도로 곡률반경 300m인 경우로서 이 경우에는 차속이 높아 횡가속도가 발생되고, 따라서, 종래의 차선유지보조시스템의 해지시점 횡가속도가 -1.5 ㎨이고 이에 따라 Self-Aligning Torque가 발생하며, 차량 횡변위가 안정화되고 카메라 센서의 헤딩앵글이 빠르게 0으로 접근함을 알 수 있다.
한편, 도 4의 경우는 차속 60kph, 도로 곡률반경 300m인 경우로서 이 경우에는 차속이 낮아 횡가속도가 발생되지 않고, 따라서, 종래의 차선유지보조시스템의 해지시점 횡가속도가 -0.4 ㎨이고 이에 따라 Self-Aligning Torque가 부족하며, 차량 횡변위가 지속적으로 증가하고 카메라 센서의 헤딩앵글 증가율이 감소하다 유지됨을 알 수 있다.
또한, 도 5의 경우는 차속 80kph, 직선도로인 경우로서 이 경우에는 도로가 직선이어서 횡가속도가 발생되지 않고, 따라서, 종래의 차선유지보조시스템의 해지시점 횡가속도가 -0.2 ㎨이고 이에 따라 Self-Aligning Torque가 부족하며, 차량 횡변위가 지속적으로 증가하고 카메라 센서의 헤딩앵글이 해지시점에서 유지됨을 알 수 있다.
또한, 도 6의 경우는 차속 60kph, 직선도로인 경우로서 이 경우에는 도로가 직선이고 차속이 낮아 횡가속도가 발생되지 않고, 따라서, 종래의 차선유지보조시스템의 해지시점 횡가속도가 -0.0 ㎨이고 이에 따라 Self-Aligning Torque가 발생되지 않으며, 차량 횡변위가 지속적으로 증가하고 카메라 센서의 헤딩앵글이 해지시점에서 유지됨을 알 수 있다.
따라서 이러한 실험결과에 의할 때, 횡가속도에 따른 2차적인 제어를 통하여 빠르게 올바른 차선으로 수렴하고, 제어와 해제가 반복되는 상황을 방지할 수 있음을 알 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차선유지보조시스템 및 그 제어방법에 따르면, 차량의 차선유지를 위한 제어 후 차량의 횡가속도를 통하여 자기정렬토크를 예측하고 그에 따라 2차적인 제어를 수행함으로써 차량 거동을 빠르고 부드럽게 안정화시키며 조향 이질감이 없도록 할 수 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
200 : 횡가속도산출부 300 : 헤딩앵글산출부
400 : 차속산출부 500 : 제어부

Claims (6)

  1. 차선유지보조시스템에 있어서, 차량을 올바른 차선으로 능동제어하는 차선유지제어가 종료되는 시점에서 차량의 횡가속도를 측정하는 측정단계; 및
    횡가속도를 기준가속도와 비교하는 비교단계;
    횡가속도가 기준가속도보다 작은 경우, 차량의 헤딩앵글 또는 차속을 가중치로 하여 2차적으로 조향을 능동제어하는 2차제어단계;를 포함하는 차선유지보조시스템의 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 비교단계는, 횡가속도가 기준가속도 이상인 경우 차선유지제어의 종료상태를 유지하는 유지단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차선유지보조시스템의 제어방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 2차제어단계는, 횡가속도가 기준가속도보다 작고 도로곡률이 기준곡률보다 큰 경우 차량의 헤딩앵글과 차속을 가중치로 하여 2차적으로 조향을 능동제어하는 것을 특징으로 하는 차선유지보조시스템의 제어방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 2차제어단계는, 횡가속도가 기준가속도보다 작고 도로곡률이 기준곡률 이하인 경우 차량의 헤딩앵글을 가중치로 하여 2차적으로 조향을 능동제어하는 것을 특징으로 하는 차선유지보조시스템의 제어방법.
  5. 청구항 3 또는 4에 있어서,
    상기 2차제어단계는 차선유지제어가 종료되는 시점에서의 도로곡률을 기준곡률과 비교하는 것을 특징으로 하는 차선유지보조시스템의 제어방법.
  6. 차량의 횡가속도를 산출하는 횡가속도산출부(200);
    차량의 헤딩앵글을 산출하는 헤딩앵글산출부(300);
    차량의 차속을 산출하는 차속산출부(400); 및
    차량을 올바른 차선으로 능동제어하는 차선유지제어가 종료되는 시점에서, 차량의 횡가속도가 기준가속도보다 작은 경우 헤딩앵글 또는 차속을 가중치로 하여 2차적으로 조향을 능동제어하는 제어부(500);를 포함하는 차선유지보조시스템.
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