KR20150110634A

KR20150110634A - 브레이크 적용의 작동 기준을 결정하기 위한 방법 및 그 방법을 수행하기 위한 비상 브레이크 시스템

Info

Publication number: KR20150110634A
Application number: KR1020157022199A
Authority: KR
Inventors: 뤼디거 마이어; 더크 산드크흘러; 크리스티안 슐츠바흐어
Original assignee: 바브코 게엠베하
Priority date: 2013-01-25
Filing date: 2013-11-30
Publication date: 2015-10-02
Also published as: EP2948350B1; JP2016511183A; US10046761B2; WO2014114311A9; US10759420B2; DE102013001229A1; KR102118632B1; EP2948350A1; WO2014114311A1; US20180354511A1; US20150360687A1

Abstract

본 발명은 브레이크 시스템(2.4)에 브레이크 신호들(S4)을 출력하기 위해 작동 기준(K_act)을 결정하기 위한 방법에 관한 것으로서, 관련 차량(1)의 환경(4) 내에서 적어도 하나의 대상물(3)을 감지하고(St1), 관련 차량(1)이 대상물(3)과 충돌 경로 상에 있는지 여부를 결정하고(St2), 감지된 대상물(3)이 충돌 경로 상에 있는 것으로 결정된 경우, 적어도 하나의 회피 기준(K_avoid)을 결정하되(St3), 회피 기준(K_avoid)을 결정하기 위해 관련 차량(1)의 S자형 회피 궤적(T(K))이 결정되고(St3.1), 관련 차량(1)의 횡 가속도(a_quer)의 적어도 하나의 극한값(a_max)이 회피 궤적(T(k))으로부터 결정되고(St3.2), 적어도 하나의 결정된 극한값(a_max)이 적어도 하나의 임계값(a_thresh)과 비교되되(St3.3), 회피 기준(K_avoid)에 할당된 적어도 하나의 감지된 극한값(a_max)이 임계값(a_thresh)을 초과할 경우 적어도 하나의 회피 기준(K_avoid)이 실행되고(St3.4), 그리고 회피 기준(K_avoid)이 실행되는 한 브레이크 적용을 위한 작동 기준(K_act)이 실행되지 않는(St4) 단계들을 적어도 갖는다.

Description

브레이크 적용의 작동 기준을 결정하기 위한 방법 및 그 방법을 수행하기 위한 비상 브레이크 시스템{Method for determining an activation criterion for a brake application and emergency brake system for performing the method}

본 발명은 브레이크 적용의 작동 기준을 결정하기 위한 방법 및 그 방법을 수행하기 위한 비상 브레이크 시스템에 관한 것이다.

이러한 유형의 비상 브레이크 시스템들은 대상물과 관련 차량의 임박한 충돌 검출 시에 브레이크 적용을 야기하기 위해 상용차에서 사용된다. 용어 '충돌'은 예를 들어 관련 차량의 앞에 있는 도로 사용자 또는 또한 예를 들면 도로 표지판 또는 고정 도로 사용자와 관련 차량의 충격을 의미하는 것으로 이해된다.

대상물이 관련 차량의 환경 내에 있는 것으로 검출되면, 관련 차량이 대상물과 충돌 경로 상에 있는지 평가하기 위해, 대상물에 관한 관련 차량의 미래 운전 거동이 결정된다. 그렇게 함으로써, 관련 차량이 여전히 대상물을 회피할 수 있는지 또는 충격이 브레이크 작용 수단에 의해 방지될 수 있는지, 다른 말로 운전자가 이론적으로 여전히 그 충돌을 방지할 수 있는지 특히 관련 차량과 또한 대상물의 동적 파라미터들을 고려함으로써 결정될 수 있다. 운전자 스스로 더 이상 충돌을 방지할 수 없는 경우, 비상 브레이크 적용이 관련 차량에서 자동으로 수행된다.

이러한 유형의 브레이크 시스템이 DE 102010006214 A1에 기재되어있다. 대상물이 관련 차량의 환경 내에 있는 것으로 검출되면, 브레이크 적용에 개입하기 위한 마지막 가능한 시간이 관련 차량과 대상물 그리고 또한 운전자의 반응 시간의 지배적 역학을 고려하여 결정되고, 이것에 의존하여 충돌을 방지하고 충돌 영향을 감소시키기 위한 브레이크 적용을 시작하도록 제공된다. 또한, 충돌을 회피하기 위한 마지막 가능한 순간은 관련 차량의 회피 궤적이 포물선 또는 원에 대응한다고 가정함으로써 고려된다.

EP 1057159 B1은 충돌 방지 방법을 설명하되, 여기서 계산은 전방 차량과의 충돌을 회피하기 위해 최대로 가능한 차량 감속 시에 적절한 전방 차량에 관하여 요구되는 최소 거리를 결정하기 위해 수행된다. 두 차량 사이의 상대 속도 및 상대 가속도가 고려된다. 더욱이, 가능한 회피 기동(차량이 전방 차량을 지나 가도록 조향함)에 요구되는 최소 거리가 고려된다. 이러한 두 거리를 참조하여, 비상 브레이크 적용은 가능한 충돌의 경우에 대해 개시된다.

본 발명의 목적은 브레이크 적용의 작동 기준을 결정하기 위한 방법 및 그 방법을 수행하기 위한 비상 브레이크 시스템을 제공하는 것으로, 이는 큰 안전도를 가능하게 한다.

이러한 목적은 청구항 1에 청구된 바와 같은 방법과 청구항 17에 청구된 바와 같은 비상 브레이크 시스템에 의해 달성된다. 종속 청구항들은 바람직한 추가적인 개발들을 설명한다.

따라서, 초기에 관련 차량의 환경을 관찰하고 그리고 환경 내에 대상물의 감지 시 관련 차량이 대상물과 충돌 경로 상에 있는지 여부를 확인하기 위해 제공된다. 환경을 관찰하기 위해, 예를 들면 온보드(on board) 거리 센서들 또는 카메라 시스템을 사용하는 것이 가능하고 그리고 그들의 신호들로부터, 일반적으로 알려진 바와 같이, 대상물의 거리 그리고 또한 동적 특성들, 예를 들면 속도와 가속도를 감지하는 것이 가능하다. 따라서 일례로 대상물이 움직이거나 또는 정지한 도로 사용자 또는 정지한 대상물, 예를 들면 도로 표지판 여부를 결정하는 것이 가능하다.

관련 차량이 충돌 경로 상에 있는지의 여부를 확인하기 위해, 특히 상호간의 상대적 속도들 및 상대적 운동들이 충돌이 언제 임박한지의 여부를 평가하기 위해 고려된다. 이를 위해, 예를 들면 두개의 궤적들이 교차하는지의 여부를 감지하기 위해 관련 차량 및 대상물의 지배적인 궤적을 추정하는 것이 가능하다. 관련 차량의 동적 거동을 결정하기 위해, 온보드 센서 시스템, 예를 들면 GPS 시스템, 가속도 센서들 또는 속도 센서들을 이용하는 것이 가능하다. 예를 들어 도로면 위의 타이어 그립(tire grip)을 추가적으로 고려할 수 있도록 강우 센서를 사용하는 것이 마찬가지로 가능하다.

관련 차량이 대상물의 충돌 경로 상에 있는 것으로 감지되면, 회피 기준이 본 발명에 따라 결정된다. 회피 기준은 특히 차량 운전자가 핸들 조정에 의해 차량이 대상물을 지나가도록 조정하는 것이 이론적으로 여전히 가능한지 여부를 지시한다. 이를 위해, 관련 차량을 위한 회피 궤적이 시간별로 각 지점에서 차량 거동에 의존하여 결정되며 미래에 이러한 회피 궤적 상으로 이동할 관련 차량이 대상물에 접촉할지 아닐지, 다른 말로 회피가 이론적으로 가능한지 아닌지 평가된다. 용어 '궤적'은 이 경우에 공간적 궤적, 다른 말로 관련 차량의 미래 이동 경로의 수학적 설명을 의미하는 것으로 이해된다.

회피 궤적은 가능한 정밀하게 관련 차량의 회피 거동을 설명하는 S자 형상의 궤적으로 본 발명에 따라 추정된다. 회피 기동 이후 관련 차량이 기본적으로 동일한 정렬(회피 기동 이전)로 복귀하는 특별한 고려가 주어지고, 여기서 정렬은 관련 차량이 회피 이전에 움직이는 차량 경로에 관련된다. 관련 차량의 차량 경로가 관련 차량이 이동하는 경로를 따르는 경로로서 설명되며, 여기서 선행 이동 경로가 고려될 뿐만 아니라 지배적인 차량 데이터를 참조한 예측 과정에 의해 미래 이동 경로를 추정하는 것이 또한 가능하다.

직선 도로를 따라 이동하면, 차량 경로는 기본적으로 축을 따르며, 이에 따라 회피 궤적은 회피 기동 이후 차량 경로에 기본적으로 평행하게 정렬되는 것으로 결정된다. 일정한 곡선 각도를 가지며 곡선에서 회피 기동을 수행 할 때, 차량의 경로는 곡선 프로파일을 따르고 회피 궤적은 회피 기동 이후 관련 차량이 회피 기동 이전에 차량 경로에 관하여 접선(tangential) 방식으로 기본적으로 정렬되며, 이에 따라 회피 기동 이후 관련 차량은 단지 다른 차선의 곡선 프로파일을 계속 따른다.

용어 'S자 궤적'은 궤적의 곡률 대수 기호의 변화에 수학적으로 대응하는 적어도 하나의 전환점을 포함하는 궤적을 의미하는 것으로 이해됨이 바람직하다. 예로서, 직선 섹션 상에서의 회피 기동이 고려된다면, 이는 차량 운전자가 핸들을 먼저 오른쪽으로 조정하고 그리고 이어서 왼쪽으로 조정하며(우측 차선까지 이동), 이후 회피 궤적은 오른쪽으로부터 왼쪽으로 조향 운동의 변화동안 전환점을 포함한다.

곡선을 넘어갈 때 회피 궤적의 계산을 간단히 하기 위해, 회피 궤적이 특히 또한 극좌표에서 결정될 수 있다. 이는 회피 궤적이 넘어가버린 곡선 각도에 의존하는 간단한 방식으로 결정될 수 있는 장점을 제공한다. 일반적으로 알려진 바와 같이, 극좌표 시스템은 간단한 방식으로 삼각 함수를 설명할 수 있도록, 적절한 곡선 각도 및 곡선 반경에 의해 결정된다.

이러한 유형의 S 자형 회피 궤적은 예로서 삼각 함수에 의한 추가적 항(term)으로서, 특히 슬라이딩 사인(T(k) ~ k - sin(k))을 포함하는 함수에 의해 바람직하게 설명될 수 있다. 그것은 예를 들면 관련 차량과 대상물 사이의 거리, 관련 차량과 대상물의 폭, 그리고 대상물과 관련 차량의 중앙 축 사이의 측면 변위(lateral displacement)와 같은 추가적인 스케일 파라미터를 도입하는 것이 가능함으로써 회피 궤적이 스케일 파라미터에 의존하여 명확하게 정의될 수 있다.

특히, 예를 들면 측부로 가속 또는 조향에 의한 회피 기동 중에 감지된 대상물이 여전히 회피 궤적의 영역에서 움직이며, 결과적으로 대상물과 차량 사이의 측면 변위가 회피 기동 중 변하는 것을 고려하여 스케일 파라미터들을 결정할 때 가능하다. 이를 위해, 회피 궤적이 결정되는 시점에 대상물의 횡 속도 및 가속도를 고려하도록 회피 궤적을 결정할 때 또한 가능하다. 이는 회피 궤적에서 대상물의 예상 이동 경로를 또한 고려할 수 있다는 이점을 생성한다.

본 발명에 따르면, 차량이 회피 궤적을 따라 움직이는 경우 관련 차량에서 동작하는 최대 횡 가속도가 회피 기준을 결정할 때 추가적으로 고려된다. 이를 위해, 회피 궤적의 곡률 또는 곡률 함수가 바람직하게 고려되고, 여기서 곡률이 최대가 되는 위치 또는 위치들에서 관련 차량에 작용하는 횡 가속도가 또한 최대이다. 이것은 특히 곡률 함수의 1차 도함수로부터 발생하는 곡률 함수의 극한값을 결정하기 위해 그리고 이러한 위치들에서 관련 차량의 횡 가속도를 계산하기 위해 그리고 횡 가속도를 적어도 하나의 임계값과 비교하기 위해 제공된다. 최대 횡 가속도가 임계값을 초과하는 경우 관련 차량이 도로면의 일측에서 그립을 잃는 예시적 방식으로 임계값이 선택될 수 있다.

본 발명에 따르면, 회피 궤적이 따라서 한편으로 회피 궤적이 발견되고 더욱이 이러한 회피 궤적 상에서 최고 횡 가속도가 임계값 이하인 경우에만 오직 실행되고, 다른 말로 운전자가 이론적으로 차량을 측부쪽으로 기울어지게 하지 않고 회피 기동을 여전히 수행하도록 한다. 이는 과도하게 높은 횡 가속도들이 관련 차량에 관하여 작용하는 회피 기동을 위해 회피 궤적이 고려되지 않는 장점을 갖는다.

추가적인 회피 기준이 예를 들면 관련 차량이 다가오는 차선으로 기동되는지 여부 또는 관련 차량의 주변에 다른 차량이 있는지 여부를 고려하도록 하고 그리고 따라서 이는 회피 기동을 수행하는 것도 가능하지 않도록 함이 바람직하다.

회피 기준에 의존하여, 작동 기준은 본 발명에 따라 결정되고, 여기서 작동 기준 실행 시 자동 브레이크 적용이 관련 차량에 시작된다. 회피 기준이 여전히 실행되는 한 작동 기준은 실행되지 않고, 이에 따라 브레이크 적용은 회피 기동을 수행하도록 이론적 추정과 함께 더 이상 가능하지 않는 경우에만 시작된다.

운전자 자신이 여전히 브레이크 적용을 수행할 수 있거나 또는 관련 차량의 종 가속도가 특정값 이상인 한 작동 기준이 실행되는 브레이크 기준에 여전히 의존적임이 바람직하다.

운전자가 충돌을 회피하기 위한 다른 가능성이 없는 경우에만 자동 브레이크 적용이 실제로 시작된다는 것이 본 발명에 따른 방법의 장점이다. 파라미터들을 유지하는 반면 회피 기동을 수행하도록 이론적으로 여전히 가능한 것인지의 여부가 간단한 확인으로 수행되고, 여기서 특히 곡선들을 넘어갈 때 수학적으로 간단한 방식으로 관리될 수 있고 간단한 방식으로 계산될 수 있고 넘어가는 곡선들이 회피 궤적으로서 사용될 때 최고 횡 가속도를 결정하는 것이 가능하다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 몇몇 예시적인 실시예들을 이용하여 이하에서 설명된다.
도 1은 비상 브레이크 시스템을 포함하고, 적어도 하나의 대상물과 충돌 경로 상에 있는 차량을 도시한 것이다.
도 2는 관련 차량과 감지된 대상물의 회피 궤적을 도시한 것이다.
도 3은 회피 궤적의 선형 근사를 도시한 것이다.
도 4는 곡선을 넘어가는 동안 대상물과 충돌 경로 상에 있는 차량을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 방법의 플로우 차트를 도시한 것이다.

관련 차량(1), 바람직하기로 상용 차량, 특히 대형 트럭은, 도 1에 따르면, 카메라 시스템(2.1), 근접 센서(2.2), 센서 시스템(2.3), 브레이크 시스템(2.4), 그리고 ECU(2.5)를 포함한다. ECU(2.5)가 소자들(2.1, 2.2, 2.3)로부터 신호들(S1-S3)을 수신하고, 그 신호들을 처리하며 그리고 브레이크 시스템(2.4)에 신호들(S4)을 전송한다.

센서 시스템 (2.3)은 관련 차량 (1)의 특히 구동 동적 특성들을 결정하고 그리고 한예로 GPS 시스템, 속도 센서, 가속도 센서 또는 강우 센서를 포함한다. 카메라 시스템(2.1)과 근접 센서(2.2)는 관련 차량의 환경(4)을 관찰하고 그리고 개별 대상물들(3)을 감지 할 수있다. 감지된 대상물(3)의 동적 특성들, 한예로 속도 또는 가속도는 직접 카메라 시스템(2.1) 또는 근접 센서(2.2)로부터 결정되거나 또는 수신된 신호들(S1,S2)이 ECU(2.5) 또는 추가적인 처리를 위해 관련 차량(1)에서, 도시되지 않은, 추가적인 처리 유닛으로 전송된다.

따라서, 초기에 대상물(3)이 관련 차량(1)의 환경(4) 내에 있는지의 여부와 대상물(3)이 관련 차량(1)에 관하여 움직이는 상대 속도 r_v 및 상대 가속도 r_a를 검출하는 것이 가능하다. 또한, 감지된 대상물(3)의 거리 L 및 또한 측면 변위 d_lat를 결정할 수 있는데, 여기서 거리 L은 이동 방향 A에서 관련 차량(1)으로부터 대상물(3)까지의 거리를 나타내고 그리고 측면 변위 d_lat는, 도 1에 도시된 바와 같이, 이동 거리 A에 관하여 수직으로 관련 차량(1)의 중앙 축으로부터 감지된 대상물(3)의 중앙축까지의 거리를 나타낸다.

감지 프로세스는 대상물(3)로 한정되지 않는다. 반대로, 여러 대상물들(3)이 감지될 수 있고 그리고 특정 상황에서 대상물 영역 OR을 형성하도록 조합될 수 있다. 일례로, 하나의 허용 범위에서 거리가 관련 차량(1)의 폭 W0보다 작은 상호간 인접하여 이동하는 두 도로 사용자가 하나의 대상물 영역 OR을 형성하도록 조합될 수 있고 그리고 따라서 하나의 대상물(3)로 취급될 수 있다.

대상물(3)이 관련 차량(1)의 환경(4) 내에서 감지되면, 관련 차량(1)이 감지된 대상물(3)과의 충돌 경로 상에 있는지 여부에 관해 확인이 초기에 수행된다. 이러한 목적을 위해, 미리 정의된 시간 dt의 기간 내에 대상물(3)이 관련 차량(1)을 통과하는지 여부를 결정하기 위해 결정된 동적 특성들에 의존하여 대상물(3) 및 관련 차량(1)의 지배적인 이동 경로들을 추정하는 것이 한예로 가능하다.

감지된 대상물(3)은 또한 고정물일 수 있는데, 다른 말로, 도로 표지만, 고정 도로 사용자 또는 차선 경계일 수 있다.

관련 차량(1)이 감지된 대상물(3)과 충돌 경로 상에 있는 것으로 밝혀지면, 적어도 하나의 회피 기준 K_avoid가 후속하여 결정되는데 이는 여전히 이론적으로 관련 차량(1)의 운전자가 감지된 대상물(3)의 주변으로 운전하는 것이 가능한지 여부를 지시하는 것이다.

이러한 목적을 위해, 회피 궤적 T(k)이 궤적 파라미터 k를 이용하여 결정되는데, 궤적 파라미터 k는, 감지된 대상물(3)에 관하여 거리 L 및 측면 변위 d_lat에 의존하여, 운전자가 이 시점에서 회피 기동을 수행한다면 관련 차량(1)의 운전자가 운전하는 타당한 것 같은 회피 경로를 설명하는 것이다. 회피 궤적 T(k)은 S자형 궤적이 되도록 본 발명에 따라 추정되는데, S자형 궤적은 관련 차량(1)이 본질적으로 회피 기동 이전과 이후가 동일하게 정렬되는 동안의 회피 기동을 설명하는 것이며, 여기서 정렬은 회피 기동 이전 관련 차량(1)의 차량 경로(5)에 관련된다.

관련 차량(1)의 표준 편차가 고려되는 반면 관련 차량(1)의 이동 경로는 차량 경로(5)로서 언급되며, 여기서 선행 이동 경로가 고려될 수 있을 뿐만 아니라 오히려 현재의 차량 데이터를 참조한 예측 프로세스에 의해 미래 경로가 추정될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 차량 경로(5)는 본질적으로 축을 따르는 직선 도로 상에서 연장되고, 축은 이동 방향 A에 평행하게 놓임으로써 회피 경로T(k)가 결정되도록 하며, 여기서 관련 차량(1)은 본질적으로 회피 기동 이후 차량 경로(5)에 평행하게 정렬된다. 일정한 곡선 반경 R을 갖는 곡선에서의 회피 기동의 경우, 차량 경로(5)는 곡선 프로파일(도 4)을 따르고 그리고 회피 경로T(k)가 결정되되, 관련 차량(1)이 본질적으로 회피 기동 이후 차량 경로(5)에 관하여 접선 방향으로 정렬됨으로써, 관련 차량(1)이, 도 4에 도시된 바와 같이, 회피 기동 이후 단지 다른 차선에서 곡선 프로파일을 계속해서 따르도록 한다.

회피 궤적T(k)을 결정할 때, 대상물(3)이 관련 차량(1)에 관하여 이동한다는 사실을 고려함이 또한 가능하다. 결과적으로, 회피 궤적 T(k)에서 파라미터로서 고려된 거리 L은 특정 조건에서 일정하지 않다. 마찬가지로, 측면 오프셋 d_lat 역시 관련 차량(1) 및 대상물(3) 사이가 일정하지 않지 않음에 따라 일정하지 않다. 회피 궤적을 결정할 때 두개의 파라미터들이 고려될 수 있다. 이러한 목적을 위해 특히 대상물(3)의 감지된 동적 특성들을 참조하여, 대상물(3)이 회피 기동 중 어떻게 움직이는지 미리 판단할 수 있고 그리고 따라서 회피 궤적 T(k)을 조정할 수 있다.

특히, 슬라이딩 사인(sliding sine)(도 2 참조)이 S자형 회피 궤적 T(k)으로서 사용될 수 있는데, 여기서 슬라이딩 사인은 아래 함수에 의해 생성된다.

T(k) = a*k + b*sin(c*k)

여기서, k는 궤적 파라미터를 나타내고, T(k)는 궤적 파라미터 k에 의존하는회피 궤적을 나타내며, 그리고 a, b 및 c는 특히 관련 차량(1)과 대상물(3) 사이의 거리(L), 관련 차량(1)의 측면 변위 d_lat 및 폭 w0, 그리고 대상물(3)의 폭 w1에 의존하는 스케일 파라미터들을 나타낸다.

따라서, 회피 궤적 T(k)는 추가적인 항(additional term)으로서 삼각 함수를 포함한다. 또한, 회피 궤적 T(k)는 회피 궤적 T(k)의 곡률 변화 또는 조향 운동의 변화에 대응하는 분기점 WP를 포함한다. 다른 말로, 회피 기동 중에, 운전자는 먼저 하나의 방향으로 초기 조향 운동에 대하여 핸들을 회전하고, 그리고 분기점 W에서 관련 차량(1)을 차량 경로(5)에 대한 원래 정렬 상태로 되돌려 놓기 위해 핸들을 다른 방향으로 회전한다. 사인(sine)이 함수 내에서 주기적이고 오직 하나의 회피 기동만이 고려되므로, 슬라이딩 사인의 첫번째 주기, 다른 말로 특히 0 내지 2*Pi 또는 0 내지 360°의 구간에서 k를 위한 값이 고려된다.

또한, 회피 궤적 T(k)는 서로 다른 좌표 시스템에서 고려 될 수있다.

직선 구동할 때(도 1), 회피 궤적 T(k)는 바람직하기로 직교 좌표로 설명되는데, 여기서 x-좌표의 궤적 파라미터 k와 함수 값 T(k=x)는 y-좌표에 대응하고 그리고 도 2에 따르면 x-좌표는 이동 방향 A에 평행하게 연장되고 y-좌표는 방향 A에 대하여 수직하게 연장된다.

회피 궤적 T(k)가 하나의 곡선 반경 R로부터 다른 곡선 반경 R+/- dy로 변경되는 곡선을 넘어갈 때(도 4 참조), 곡선 반경 R, R +/- dy 각각은 참조점으로서 동일한 제로 점 NP를 가지며(차량 경로는 곡선에서 변한다), 회피 궤적 T(k)는 바람직하기로 극좌표 내에서 설정되고, 궤적 파라미터 k는 원의 각도 phi에 대응하고 그리고 함수 값 T(Phi)은 원의 반지름 r_kr에 대응하는데, 원의 반지름 r_kr은 곡선의 제로 점 NP에 대한 관련 차량(1)의 거리에 의해 생성된다. 그 결과, 거의 일정한 곡선 반경 R을 갖는 곡선에서 회피 기동이 간단하게 설명될 수 있다. 직교 좌표에서 극좌표로의 전이는 본질적으로 Phi*R에 의해 x를 대입하여 수행됨으로써, 극좌표에서의 슬라이딩 사인 T(phi)는 본질적으로 다음과 같이 설명된다.

T(Phi) = r_kr(Phi) = a*Phi*R - b*sin(c*Phi*R) + R

충돌 경로 상에 있는 관련 차량(1)의 각 운전 상황에서 슬라이딩 사인을 조정하기 위해, k=L에서 회피 궤적 T(k)가 값(d_lat + w0/2 + w1/2 +w_tol) = dy (회피 기동의 폭)을 추정하도록 스케일 파라미터들이 선택되며, 여기서 w0 및 w1은 각각 관련 차량(1) 또는 대상물(3)의 폭을 나타내고 그리고 w_tol은 허용 폭을 나타낸다. 따라서, 대상물(3)에 인접하여 허용 폭 w_tol과 함께 거리 L을 간 이후 관련 차량(1)이 위치되는 회피 궤적T(k)가 생성된다.

슬라이딩 사인의 한 주기만이 고려되고 거리 L이 한 주기 이후 달성되어야 함을 고려하면, 회피 궤적은 다음과 같이 생성된다.

직교 좌표에서,

T(x) = dy*x/L - dy/2Pi*sin(2Pi*x/L) (식 1)

그리고 극 좌표에서,

T(Phi) = dy*R*Phi/L - dy/2Pi*sin(2Pi*R*Phi /L) + R (식 2)

여기서, phi∈L/R; T(0) = R; T(L/R)= R +/- dy 이다.

이하에서, 회피 궤적T(k)은 좌표계로부터 독립적인 것으로, 다르게 설명하면 일반적 궤적 파라미터 k로 고려된다.

회피 궤적T(k)가 결정되면, 관련 차량(1)이 회피 기동을 수행하고 그리고 이러한 회피 궤적 T(k)으로 변경하는 것이 가능한지 여부를 확인 하는 것이 여전히 필요하다. 특히, 관련 차량(1)의 최대 횡 가속도 a_max가 이 목적을 위해 결정됨으로써, 회피 궤적 T(k)를 따라 운전하는 중에 관련 차량(1)이 한예로 전복되는 지 여부에 대해 확인이 수행될 수 있다.

이러한 목적을 위해, 회피 궤적 T(k)의 곡률 Kappa(k)가 처음이 결정되고 그리고 이것은 회피 궤적 T(k)의 위치 k에서 반경 R(k)의 역수 값으로부터 생성된다.

Kappa(k) = 1/R(k) (식 3)

회피 궤적T(k)의 반경 R(k)는 궤적 파라미터 k 이후 회피 궤적 T(k)의 1차 및 2차 도함수로부터 차례로 생성된다.

R = [(1+ (dT(k)/dk)²)^3/2]/(d²T(k)/dk²) (식 4)

관련 차량(1)의 속도가 회피 기동 동안 변하지 않는다는 가정 하에서, 최대 횡 가속도 a_quer는 또한 회피 궤적 T(k)의 최대 곡률 Kappa(k) 위치들에서 관련 차량(1) 상에 작용한다. 그러나, 관련 차량(1)의 속도가 변한다고 해도, 다르게 말하면 회피 궤적 T(k) 상에서 양의 또는 음의 가속도가 있는 경우에도, 최대 횡 가속도 a_max의 위치들이 최대 곡률의 위치들에 관련하여 최소한도로만 대체된다. 따라서, 최대 횡 가속도 a_max가 특히 곡률 Kappa(k)의 극한 위치들인 Kappa_max_1, Kappa_max_2로부터 좋은 근사로 결정될 수 있다. 두개의 극한 위치들인 Kappa_max_1, Kappa_max_2는 S자 형태의 회피 궤적 T(k)의 경우에 생성된다.

극한값 Kappa_max_1, Kappa_max_2를 결정하기 위해, 식 3이 식 1과 4의 도움으로 결정되고, 도함수 Kappa'(k) = dy/dKappa*Kappa(k)가 생성된다. 극한값 Kappa_max_1, Kappa_max_2가 도함수 Kappa'(k)=0의 제로 위치들로부터 생성되는데, 여기서 특히 극한 위치들인 Kappa_max_1, Kappa_max_2의 x-값들 x_max_1, x_max_2가 최대 횡 가속도 a_max의 후속 계산을 위해 요구된다.

위치 k에서의 관련 차량(1)의 횡 가속도 a_quer(k)가 다음 수식으로부터 생성된다.

a_quer(k) = v(k)²*Kappa(k) (식 5)

여기서, 이동 방향 A에서 관련 차량(1)이 일정한 종 가속도 a_long를 갖는다는 가정하에서 이동 경로 s가 회피 궤적 T(k) 상에서 이동을 한 이후에 관련 차량(1)의 속도 v(k)는 다음 식에 의해 생성된다.

v(s) = sqrt((v_0)² + 2*a_long*s) (식 6)

여기서, v_0는 회피 기동 전의 속도이고, a_long은 이동 방향 A에서 종 가속도며, 그리고 s는 회피 기동의 출발로부터 이동된 거리이다.

따라서, 최대 횡 가속도의 두 솔루션은 식 5 및 6을 사용하여 생성된다.

a_max = ((v_0)² + 2*a_long*s))*Kappa_max_1/2 (식 7)

여기서, a_max의 두 솔루션중, 더 높은 값을 갖는 하나만이 다음 방법 단계들에 관련이 있다.

이동된 거리 s를 결정하기 위해, 회피 궤적 T(k)은 극한 위치들인 Kappa_max_1, Kappa_max_2와 전환점 WP 사이에 선형 방식으로 도 3에 따라 근사화되므로, 간단한 기하학적 고려에 따라 거리 s가 극한점들인 Kappa_max_1, Kappa_max_2와 전환점 WP의 x-및 y-좌표에 걸쳐 연결 직선들 I=i, i=1...4로부터 생성된다. 도 3에 따른 점들 P_i, i=1...4는 아래와 같이 생성된다.

P_1 = (x_max_1, T(x_max_1))

P_2 = (L/2,dy/2)

P_3 = (x_max_2, T(x_max_2))

P_4 = (L,dy)

점 P_i 사이의 거리 s는 점 P_i의 좌표로부터 사소한 방식(trivial manner)으로 생성됨으로써, 최대 횡 가속도 a_max는 식 7의 도움으로 결정될 수 있는데, 여기서 종 가속도 a_long는 차량 내부의 센서 시스템(2.3)에 의해 측정된다. 종 가속도가 고려될 때 종 가속도 a_long은 그 시점에서 일정한지의 여부 또는 종 가속도가 변하는지, 다른말로 관련 차량이 속도 v를 유지하는지 또는 그 속도를 유지하지 않는지 여부가 바람직하게 고려된다.

관련 차량(1)이 가속하면(a_long> 0), 더 큰 횡 가속도 a_quer가 제1극한 위치 Kappa_max_1보다 제2극한 위치 Kappa_max_2에서 예상될 수 있다. 따라서, 점 P_3(s=l_1 + l_2 + l_3)까지의 거리는 식 7에서 거리 s와 관련이 있다. 관련 차량(1)이 회피 기동(a_long=0) 중 가속하지 않으면, 두 점들 P_1 및 P_3에서의 횡 가속도들 a_quer은 같고, 거리 s는 따라서 선택될 수 있다(s = l_1 + l_2 + l_3). 관련 차랑(1)이 제동을 하면(a_long<0), 최대 횡 가속도 a_max만이 점 P_1에서 결정적이며, 다른 말로 s=I_1이 식 7에 적용된다.

최대 횡 가속도 a_max가 결정되면, 이러한 결정된 최대 횡 가속도 a_max가 임계값 a_thresh를 초과하는지 여부에 관해 확인이 수행된다. 임계값 a_thresh는 한예로 임계값이 초과하면 관련 차량(1)이 전복하지 않도록 선택된다. 결과적으로, 전적으로 관련 차량(1)이 이러한 회피 궤적 T(k) 상에서 안전하게 회피 기동을 수행하는 것이 가능한지의 여부를 결정된 회피 궤적T(k)에 의존하여 확인하는 것이 가능하다. 또한, 더 안전한 파라미터들을 고려하기 위해 다수의 임계값들 a_thresh을 이용하는 것이 가능하다. 제1임계값 a_thresh_1이 초과되고, 제1임계값이 제2임계값 a_thresh_2보다 작은 경우, 예를 들면, 회피 기동이 가까운 미래에 더 이상 가능하지 않은 적절한 시간에 운전자가 경고받도록 경고 신호 S6가 초기에 운전자에게 출력되도록 특히, 허용 가능한 한계들이 제공될 수 있다. 횡 가속도 a_quer가 또한 제2임계값 a_thresh_2를 초과할 경우에만 브레이크 신호 S5가 브레이크 시스템(2.4)로 전송된다.

결과적으로, 여전히 이론적으로 운전자가 회피 기동을 시작할 수 있다면 회피 궤적 T(k)는 실행하는 회피 기준 K_avoid를 확인하는데 이용된다. 회피 기준이 더 이상 실행되지 않는 경우에만 작동 기준 K_act가 실행된다. 작동 기준이 실행되는 경우, 브레이크 적용을 시작하기 위해 한예로 ECU(2.5)로부터 브레이크 시스템(2.4)으로 신호들 S4가 전송된다. 자동 브레이크 적용이 시작되기 전에, 추가적인 브레이크 기준 K_brake가 충돌을 회피하기 위한 다른 옵션이 더 이상 없음을 보장하도록 확인될 수 있다. 특히, 운전자 자신이 여전히 브레이크를 적용할 수 있는지 여부, 운전자가 이미 브레이크 적용을 시작했는지 여부 또는 종 가속도 a_long이 정의된 값을 초과하는지 여부를 확인하는 것이 가능하다.

게다가, 차량이 대상물(3)과 겹치는 부분들을 고려한 차량 경로 기준 K_F가 유리한 방식으로 설정된다.

결과적으로, 도 3에 도시된 본 발명에 따른 방법의 플로우 차트가 다음 단계들과 함께 생성된다.

St0가 한예로 관련 차량(1)을 시작하거나 또는 ECU(2.5)를 초기화하여 방법을 시작한다.

단계 St1에서, 관련 차량(1)의 환경(4)이 한 예로 카메라 시스템(2.1)에 의해 처음으로 관측되고 그리고 근접 센서들(2.2)에 의해 지원된다. 대상물(3)이 감지되는 경우, 대응하여 수신된 신호들 S1 및 S2가 카메라 시스템(2.1) 또는 근접 센서들(2.2)의 처리 유닛에서 처리되거나 또는 신호들 S1, S2가 ECU(2.5)에 전송된다.

단계 St2에서, 관련 차량(1)이 대상물(3)과 충돌 경로 상에 있는지의 여부가 신호들 S1, S2의 도움으로 판단된다. 이러한 목적을 위해, 대상물(3)의 동적 특성들이 신호들 S1, S2로부터 결정되고 그리고 관련 차량의 운전 동적 특성들과 비교되는데, 여기서 운전 동적 특성들은 센서 시스템(2.3)에 의해 결정된다.

관련 차량(1)이 대상물(3)과 충돌 경로에 있다면, 회피 기준 K_avoid가 단계 St3에서 결정되고 그리고 회피 기준은 관련 차량(1)의 운전자가 회피 기동을 수행하는 것이 가능한지의 여부를 지시한다. 이러한 목적을 위해, 거리 L과 측면 변위 d_lat로부터 생성된 회피 기동 폭 dy 그리고 관련 차량(1) 또는 대상물(3) 각각의 폭들 w0, w1의 도움으로 S 자형 회피 궤적T(k)이 결정되고 그리고 S자형 회피 궤적이 바람직하게 슬라이딩 사인(식 1/2)에 의해 설명된다.

단계 3.2에서, 차량이 회피 궤적 T(k) 상에서 미래에 움직인다면 관련 차량(1) 상에서 동작하는 최대 횡 가속도 a_max가 후속하여 결정된다. 그 뒤에, 이와 같이 결정된 최대 횡 가속도 a_max가 단계 3.3에서 적어도 하나의 임계값 a_thresh와 비교된다. 임계값 a_thresh에 의존하여 회피 기준 K_avoid이 실행되는지의 여부에 대해 확인이 단계 3.4에서 수행된다. 따라서, 관련 차량(1)이 결정된 회피 궤적 T(k) 상에서 회피 기동을 안전하게 수행할 수 있는지 그리고 예를 들어 관련 차량(1) 상에 과도하게 높은 횡 가속도 a_quer가 작용하도록 하여 전복되지 않는 지의 여부에 대해 그 타당성 확인이 수행된다.

회피 기준 K_avoid이 실행된다면, 다른 말로 여전히 운전자가 회피 기동을 수행할 수 있다면, 단계 4에서 브레이크 적용을 위한 작동 기준 K_act가 실행되지 않는다. 결과적으로, 회피 기동을 수행하는 것이 가능한 한, ECU(2.5)는 신호 S4를 브레이크 시스템(2.4)에 전송하지 않는다. 따라서 브레이크 적용이 이유없이 시작되지 않고 그리고 이론적으로 가능한 한 운전자 자신이 여전히 개입할 수 있는 것을 보장하는 것이 가능하다.

1 관련 차량
2.1 카메라 시스템
2.2 근접 센서
2.3 센서 시스템
2.4 브레이크 시스템
2.5 ECU
3 대상물
4 환경
5 차량 경로
A 이동 방향
a_max 최대 횡 가속도
a_quer 횡 가속도
a_long 종 가속도
a_thresh_1,2 임계값들
a, b, c 스케일 파라미터들
d_lat 중간점-축 대상물-관련 차량의 측면/수직 변위
dt 시간 기간
k 궤적 파라미터
K_avoid 회피 기준
K_act 작동 기준
K_F 차량 경로 기준
K_brake 브레이크 기준
Kappa T(k)의 곡률
Kappa_max_1, Kappa_max_2 곡률의 극한값
L 거리: 이동 거리 A에서 대상물-관련 차량
l_i; i = 1 ... 4 연결 직선들
NP 제로 점
OR 대상물 영역
P_i;i=1...4 연결 직선들 l_i 상에서의 점들
Phi 원의 각도
R 곡선의 각도
r_kr 거리 : 관련 차량 - 제로 점
r_v 상대 속도: 대상물 - 관련 차량
r_a 상대 가속도 : 대상물 - 관련 차량
s 이동된 이동 경로
S1 신호 카메라 - ECU
S2 신호 근접 센서 - ECU
S3 신호 센서 시스템 - ECU
S4 신호 ECU - 브레이크 시스템
T(k) 회피 궤적
v 관련 차량의 속도
v_0 회피 기동 전의 속도
w0 관련 차량의 폭
w1 대상물의 폭
WP 전환점
w_tol 공차 폭
x_max_1 극한값 Kappa_max_1의 x-값
x_max_2 극한값 Kappa_max_2의 x-값

Claims

브레이크 시스템(2.4)에 브레이크 신호들(S4)을 출력하기 위해(정당하지 않은 브레이크 적용을 방지하기 위해) 관련 차량(1)의 브레이크 적용을 위한 작동 기준(K_act)을 결정하기 위한 방법에 있어서,
관련 차량(1)의 환경(4) 내에서 적어도 하나의 대상물(3)을 감지하고(St1),
관련 차량(1)이 대상물(3)과 충돌 경로 상에 있는지 여부를 결정하고(St2),
감지된 대상물(3)이 충돌 경로 상에 있는 것으로 결정된 경우,
적어도 하나의 회피 기준(K_avoid)을 결정하되(St3),
회피 기준(K_avoid)을 결정하기 위해 관련 차량(1)의 S자형 회피 궤적(T(K))이 결정되고(St3.1),
관련 차량(1)의 횡 가속도(a_quer)의 적어도 하나의 극한값(a_max)이 회피 궤적(T(k))으로부터 결정되고(St3.2),
적어도 하나의 결정된 극한값(a_max)이 적어도 하나의 임계값(a_thresh)과 비교되되(St3.3),
회피 기준(K_avoid)에 할당된 적어도 하나의 감지된 극한값(a_max)이 임계값(a_thresh)을 초과하면 적어도 하나의 회피 기준(K_avoid)이 실행되고(St3.4), 그리고
회피 기준(K_avoid)이 실행되는 한 브레이크 적용을 위한 작동 기준(K_act)이 실행되지 않는(St4) 단계들을 적어도 갖는 브레이크 적용의 작동 기준을 결정하기 위한 방법.
제1항에 있어서,
회피 궤적(T(k))은 좌표계의 좌표들인 궤적 파라미터(k)의 함수로 설명됨을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서,
좌표계의 좌표들은 극좌표들, 특히 원의 반지름(r_kr)과 원의 각도(phi)인 것을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서,
좌표계의 좌표들은 직교 좌표(x,y)인 것을 특징으로 하는 방법.
제2항 내지 제4항 중 어느 하나에 있어서,
회피 궤적(T(k))은 적어도 하나의 궤적 파라미터, 특히 원의 각도(phi) 또는 x-좌표(x)에 따라 적어도 두번 연속적으로 변이될 수 있음을 특징으로 하는 방법.
제2항 내지 제5항 중 어느 하나에 있어서,
S 자형 회피 궤적(T(k))은 적어도 하나의 궤적 파라미터(k), 특히 극좌표들에서 원의 각도(phi) 또는 직교 좌표들에서 x-좌표(x)의 함수로서 전환점(WP)을 포함함을 특징으로 하는 방법.
선행 청구항 중 어느 하나에 있어서,
회피 궤적(T(k))이, 특히 추가적인 항(term)으로서 삼각 함수를 포함함을 특징으로 하는 방법.
제7항에 있어서,
삼각 함수는 0 내지 2*Pi 또는 0° 내지 360°의 제1시간 주기동안만 고려됨을 특징으로 하는 방법.
선행 청구항 중 어느 하나에 있어서,
회피 궤적(T(k))의 2차 도함수가 삼각 함수를 포함함을 특징으로 하는 방법.
제2항 내지 제9항 중 어느 하나에 있어서,
회피 궤적은 함수 T(k) = a*k+b*sin(c*k)에 의해 생성되되,
k는 궤적 파라미터들 중 하나이고, T(k)는 궤적 파라미터 k에 의존하는 궤적이며, 그리고 a, b 및 c는 관련 차량(1)과 대상물(3) 사이의 거리(L), 관련 차량(1)과 대상물(3) 사이의 측면 변위(dy), 그리고 관련 차량(1)과 대상물(3)의 폭(w0,w1)에 좌우되는 스케일 파라미터인 것을 특징으로 하는 방법.
제10항에 있어서,
관련 차량(1)과 대상물(3) 사이의 거리(L)를 결정할 때, 회피 궤적(T(k))에 의해 계산된 회피 기동 동안의 대상물(3)의 관련 운동의 결과로서 거리(L)의 변화가 고려되고, 그리고/또는 관련 차량(1)이 회피 궤적(T(k)) 내에서 대상물(3)에 도착하는 시점에 관련 차량(1)과 대상물(3) 사이의 측면 변위(dy)가 이용됨을 특징으로 하는 방법.
선행 청구항 중 어느 하나에 있어서,
적어도 두개의 임계값들(a_thresh)이 횡 가속도(a_quer)를 위해 사용되되,
제1횡 가속도 임계값(a_thresh_1)이 운전자를 경고하기 위해 브레이크 경고 신호를 출력하기 위해 제공되고,
제2횡 가속도 임계값(a_thresh_2)이 자동 브레이크 적용을 위해 브레이크 시스템(2.4)에 브레이크 제어 신호(S4)를 출력하는데 사용됨을 특징으로 하는 방법.
제12항에 있어서,
작동 기준(K_act)이 실행될 때, 브레이크 기준(K_brake) 및/또는 차량 경로 기준(K_F)이 또한 실행되면 브레이크가 브레이크 신호(S4)에 의해서만 제어되도록, 작동 기준(K_act)에 더하여 적어도 하나의 브레이크 기준(K_brake) 및/또는 차량 경로 기준(K_F)이 결정됨을 특징으로 하는 방법.
제13항에 있어서,
관련 차량(1)의 허용 가능한 종 가속도 값(a_long)이 초과되는 경우에 브레이크 기준(K_brake)이 작동됨을 특징으로하는 방법.
제13항 또는 제14항에 있어서,
허용 가능한 차량 경로 임계값(F_thresh)이 관련 차량(1)에 의해 초과된 경우, 특히 관련 차량(1)의 차량 경로(5)가 현재 시점에서 대상물(3)과 중첩하면, 차량 경로 기준(K_F)이 작동됨을 특징으로 하는 방법.
선행 청구항 중 어느 하나에 있어서,
다수의 인접한 대상물들(3)이 하나의 공통 대상물 영역(OR)을 형성하도록 결합되되, 인접한 대상물들(3) 사이의 거리가 관련 차량의 폭 또는 비율(scaled) 폭(W0)보다 작은 것을 특징으로 하는 방법.
선행 청구항들중 어느 하나에 따른 방법을 수행하기 위해 적어도 카메라 시스템(2.1), 근접 센서(2.2), 센서 시스템(2.3), 브레이크 시스템(2.4) 및 ECU(2.5)를 포함하는 차량용 비상 브레이크 시스템.
제17항에 청구된 비상 브레이크 시스템을 갖는 차량, 특히 상용 차량.