KR20150129951A - 외장에어백 전개방법 - Google Patents

Abstract

외장에어백의 전개를 결정하는 외장에어백 전개방법으로서, 일정 범위의 탐지영역을 설정하고, 그 탐지영역에 들어오는 탐지물체의 물리량을 추적하되, 물리량을 전방센서의 측정주기마다 갱신하고, 측정주기의 동안에는 단위시간마다 예측물리량을 계산하며, 계산된 물리량을 기준으로 단위시간마다 전개여부를 판단하고, 전방센서에서 탐지되던 특정 탐지물체의 포착이 중단된 경우에는 해당 탐지물체가 등속운동하는 것으로 가정하여 물리량을 예측하는 외장에어백 전개방법이 소개된다.

Description

외장에어백 전개방법 {METHOD FOR UNFOLDING EXTERNAL AIR BAG}

본 발명은 차량에 장착되어 유효 충돌를 예측하고, 그 예측을 바탕으로 외장에어백을 오류없이 정확한 타이밍에 전개시키기 위한 외장에어백 전개방법에 관한 것이다.

특히, 전방센서에서 계측된 물리량을 센서의 주기만으로 파악하기에는 부족한바, 이를 단위시간마다 예측하여 물리량을 얻어내고, 이를 바탕으로 전개판단을 수행하는바, 고속 충돌 또는 갑작스러운 충돌에서도 실질적이고 유효한 전개판단이 이루어질 수 있는 외장에어백 전개방법에 관한 것이다.

최근 차량의 안전도를 더욱 높이기 위한 기술로서 차량의 전방이나 후방에서 외부를 향해 전개되는 외장에어백이 개발되어 제시되고 있다.

이는 기본적으로 차량의 충돌상황을 미리 감지하고 예측하여 에어백을 전개하되, 정확한 타이밍에 전개토록 함으로써 최대한의 충격흡수효과를 얻고, 전개되어야 할 때 올바르게 전개됨으로써 시스템의 안정성이 높아야 하며, 전개되지 말아야 할 때 잘못 전개되는 오전개를 방지하여 시스템의 신뢰도를 높여야 하는 문제가 있다.

종래의 KR10-2012-0013799 A "충돌 전 정보를 활용한 에어백 모듈의 제어 방법"은 "차량의 초음파 센서와 차량의 레이더 센서를 통해 차량 전방 측에 위치한 물체에 대한 정보를 탐지하는 제1 단계; 상기 초음파 센서에서 탐지한 물체에 대한 정보 중 상기 물체까지의 거리에 대한 정보와 상기 레이더 센서에서 탐지한 동일 물체에 대한 정보 중 상기 물체까지의 거리에 대한 정보를 비교하는 제2 단계; 상기 거리에 대한 정보의 비교 결과에 따라 상기 초음파 센서에서 탐지한 물체에 대한 정보와 상기 레이더 센서에서 탐지한 동일 물체에 대한 정보 중 적어도 어느 하나를 선택하고 선택된 정보에 기초하여 상기 물체가 차량과 충돌 가능한 영역에 위치하는지 여부를 판단하는 제3 단계; 및 상기 물체가 차량과 충돌 가능한 영역에 위치하는지 여부에 대한 판단 결과에 기초하여 차량의 실내에 설치된 에어백 모듈을 전개하는 제4 단계를 포함하는 충돌 전 정보를 활용한 에어백 모듈의 제어 방법"을 제시한다.

그러나 상기와 같은 제어방법에 의하더라도, 정확한 충돌 판단로서 오전개를 방지하고 유효한 전개를 얻을 수 있는 세밀한 제어방법이 제시되지 않았으며, 더욱이 센서의 계측성능이 모자르더라도 이를 뒷받침하여 최대한 유효한 판단을 할 수 있도록 하는 데이터 관리방안이 제시되지 못하였다.

또한, 마지막으로 다시 한번 전개의 확실성을 체크함으로서 오전개를 확실히 방지할 수 있도록 하는 로직을 제시하지 못하는 문제가 있었다.

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 10-2012-0013799 A

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 차량에 장착되어 유효 충돌를 예측하고, 그 예측을 바탕으로 외장에어백을 오류없이 정확한 타이밍에 전개시키기 위한 외장에어백 전개방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 외장에어백 전개방법은, 차량 전방의 탐지영역을 설정하는 설정단계; 탐지영역 내의 탐지물체의 물리량을 전방센서의 측정주기마다 갱신하고, 측정주기의 동안에는 단위시간마다 예측물리량을 계산하며, 전방센서에서 탐지되던 특정 탐지물체의 포착이 중단된 경우에는 해당 탐지물체가 등속운동하는 것으로 가정하여 물리량을 예측하는 갱신단계; 상기 갱신단계를 통해 얻어진 탐지물체의 상대속도 또는 오버랩 또는 외장에어백의 전개로 가정시 에어백 쿠션과 충돌할 때까지 남은 시간인 TTE를 기준으로 탐지물체 중 대상물체을 선정하는 대상선정단계; 및 상기 대상물체가 충돌 당시의 예측된 상대속도와 오버랩이 일정수준 이상인 경우 외장에어백을 전개하는 전개단계;를 포함한다.

갱신단계에서는 전방센서에서 탐지되던 특정 탐지물체의 포착이 중단된 경우 일정시간동안 해당 탐지물체가 등속운동하는 것으로 가정하여 물리량을 예측하고, 일정시간이 경과된 후에는 해당 탐지물체의 추적을 중지할 수 있다.

전방센서는 카메라센서이며, 갱신단계에서는 카메라센서에서 탐지되던 특정 탐지물체의 포착이 중단되고 카메라센서의 블랙아웃 또는 화이트아웃의 발생시 일정시간동안 탐지물체가 등속운동하는 것으로 가정하여 물리량을 예측할 수 있다.

전방센서는 레이더센서이며, 갱신단계에서는 레이더센서에서 탐지되던 특정 탐지물체의 포착이 중단되고 차량의 수직방향변위가 일정크기 이상으로 변화된 경우 일정시간동안 탐지물체가 등속운동하는 것으로 가정하여 물리량을 예측할 수 있다.

전방센서는 카메라센서 및 레이더센서이며, 갱신단계에서는 전방센서에 의해 탐지되던 특정 탐지물체의 포착이 레이더센서에서는 정상으로 유지되나 카메라센서에서는 포착이 중단된 경우, 카메라센서의 블랙아웃 또는 화이트아웃이 동시에 발생되었다면 일정시간동안 탐지물체가 등속운동하는 것으로 가정하여 카메라센서를 통한 물리량을 예측할 수 있다.

갱신단계에서는 전방센서에 의해 탐지되던 특정 탐지물체의 포착이 레이더센서에서 포착이 중단된 경우, 동시에 차량의 수직방향변위가 일정크기 이상으로 변화되었다면 일정시간동안 탐지물체가 등속운동하는 것으로 가정하여 레이더센서를 통한 물리량을 예측할 수 있다.

상기 설정단계는 탐지물체마다 아이디를 부여하여 관리하는 관리단계;를 더 포함할 수 있다.

상기 갱신단계의 단위시간은 1ms일 수 있다.

상기 갱신단계는 i시간에서 전방센서의 측정이 수행된 경우 알파-베타필터 또는 칼만필터 중 어느 하나의 추적필터를 이용하여 i+1의 물리량을 계산하고, i+1 이후부터 다음 측정주기까지는 이전의 물리량을 이용하여 계산할 수 있다.

상기 갱신단계는 i+1 이후부터 다음 측정주기까지의 물리량을 계산함에 있어서, 변위의 경우는 이전 단계의 속도에 단위시간을 곱한 값을 이전 단계의 변위에 더함으로써 계산할 수 있다.

상기 갱신단계는 i+1 이후부터 다음 측정주기까지의 물리량을 계산함에 있어서, 속도의 경우는 i시간에서의 가속도값을 이용하여 이전 단계의 속도로부터 계산할 수 있다.

상기 갱신단계는 i+1 이후부터 다음 측정주기까지의 물리량을 계산함에 있어서, 외장에어백의 전개로 가정시 에어백 쿠션과 충돌할 때까지 남은 시간인 TTE의 경우는 해당시점의 상대거리에서 에어백 쿠션의 두께를 뺀 값을 해당시점의 상대속도로 나누어 계산할 수 있다.

본 발명의 외장에어백 전개방법은, 일정 범위의 탐지영역을 설정하고, 그 탐지영역에 들어오는 탐지물체의 물리량을 추적하되, 물리량을 전방센서의 측정주기마다 갱신하고, 측정주기의 동안에는 단위시간마다 예측물리량을 계산하며, 계산된 물리량을 기준으로 단위시간마다 전개여부를 판단하고, 전방센서에서 탐지되던 특정 탐지물체의 포착이 중단된 경우에는 해당 탐지물체가 등속운동하는 것으로 가정하여 물리량을 예측할 수 있다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 외장에어백 전개방법에 따르면, 레이더센서 혹은 카메라센서가 주행 환경의 돌발상황에 의해 탐지물체의 추적을 놓치더라도 이를 등속으로 가정하여 탐지물체의 추적을 지속함으로써 안전하게 외장에어백을 전개할 수 있다.

또한, 실제 센서의 오작동을 정확히 감지함으로써 실제 탐지물체가 사라진 경우와 센서의 한계상 탐지물체를 놓치는 경우를 구별하여 제어함으로써 에어백의 오전개가 방지된다.

그리고, 일반적으로 전방센서에서 계측된 물리량을 센서의 주기만으로 파악하기에는 부족한바, 이를 단위시간마다 예측하여 물리량을 얻어내고, 이를 바탕으로 전개판단을 수행하는바, 고속 충돌 또는 갑작스러운 충돌에서도 실질적이고 유효한 전개판단이 이루어질 수 있다.

또한, 정확한 충돌 판단로서 오전개를 방지하고 유효한 전개를 얻을 수 있는 세밀한 제어방법이 제시될 수 있다. 또한, 센서의 계측성능이 모자르더라도 이를 뒷받침하여 최대한 유효한 판단을 할 수 있도록 하는 데이터 관리방안이 제시된다.

그리고, 마지막으로 다시 한번 전개의 확실성을 체크함으로서 오전개를 확실히 방지할 수 있도록 하는 로직을 제시할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 외장에어백 전개방법의 순서도.
도 2 내지 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 외장에어백 전개방법의 탐지영역을 설명하기 이한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 외장에어백 전개방법의 예측과정을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 외장에어백 전개방법의 오버랩판단을 설명하기 위한 도면.
도 6 내지 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 외장에어백 전개방법의 TTC와 TTE를 설명하기 위한 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 외장에어백 전개방법의 안정판단단계를 설명하기 위한 도면.
도 9 내지 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 외장에어백 전개방법의 예측단계를 설명하기 위한 도면.
도 11 내지 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 외장에어백 전개방법의 회피단계를 설명하기 위한 도면.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 외장에어백 전개방법의 데이터처리를 나타내는 순서도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 외장에어백 전개방법에 대하여 살펴본다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 외장에어백 전개방법의 순서도이다.

본 발명의 외장에어백 전개방법은, 차량 전방의 탐지영역을 설정하는 설정단계; 탐지영역 내의 탐지물체의 물리량을 전방센서의 측정주기마다 갱신하고, 측정주기의 동안에는 단위시간마다 예측물리량을 계산하며, 전방센서에서 탐지되던 특정 탐지물체의 포착이 중단된 경우에는 해당 탐지물체가 등속운동하는 것으로 가정하여 물리량을 예측하는 갱신단계; 상기 갱신단계를 통해 얻어진 탐지물체의 상대속도 또는 오버랩 또는 외장에어백의 전개로 가정시 에어백 쿠션과 충돌할 때까지 남은 시간인 TTE를 기준으로 탐지물체 중 대상물체을 선정하는 대상선정단계; 및 상기 대상물체가 충돌 당시의 예측된 상대속도와 오버랩이 일정수준 이상인 경우 외장에어백을 전개하는 전개단계;를 포함한다.

본 발명의 경우는 전방센서를 이용하여 탐지된 물체를 추적함에 있어 그 물리량을 갱신하며 추적해야 유효한 전개판단이 이루어질 수 있는바, 그 갱신방법에 특징이 있다고 할 수 있다.

먼저, 본 발명의 외장에어백 전개방법의 전체적인 실시예를 살펴본다. 우선 자차의 정보를 얻고 상대물체의 정보를 얻는다(S110,S120). 이러한 정보들은 자차의 경우 자차의 물리량을 측정하는 센서를 이용하며, 상대물체의 경우 자차에 마련된 레이저,레이더,카메라 등의 센서들을 이용하여 측정한다.

*구체적으로, 이러한 센서들에 의하여 얻는 자차의 정보는 아래와 같다.

한편, 센서에 의해 얻는 상대물체의 정보를 살펴보면 아래와 같다.

상기 같은 센서들의 정보를 통하여 자차에서는 상대물체와 자차 사이의 상대적인 정보들과 절대적인 정보들을 얻을 수 있다. 이러한 정보들은 이하의 과정에서 모두 사용되는 것이다.

그리고 차량 전방의 탐지영역을 설정하는 설정단계(S130)를 수행한다. 설정단계에서는 도 2와 같이 차량의 스티어링을 따라 좌우로 휘어지며 움직이는 기본영역과 차량의 외장에어백의 시간과 차속을 고려한 현실영역을 설정한다.

여기서, 기본영역의 경우에는 차폭과 스티어링의 각도를 통하여 차량의 회전 반경을 구하고, 그 회전 반경을 차량의 양폭 측으로 옵셋하여 구하는 것이다. 이러한 차량의 회전 반경은 아래의 식으로 도출할 수 있다.

그리고, 상기 부채꼴 형상의 현실영역은 차량의 상대속도와 외장에어백의 전개시간을 고려하여 설정할 수 있다.

즉, 외장에어백이 만개하는 시점이 만약 65ms라고 한다면, 최소한의 상대속도에서 그 쿠션이 만개하는 시점을 고려하여 최소한의 현실영역의 한계를 구한다. 즉, 만약 본 발명의 외장에어백을 통하여 최소한 44km/h의 상대속도의 충돌시부터 외장에어백을 전개하여 보호하고자 한다면, 이 경우에는 최소한 외장에어백이 전개하는데 필요한 시점인 65ms만큼의 상대속도로 떨어진 거리를 계산하고, 그에 에어백의 두께를 더함으로써 최소한으로 보아야 하는 현실영역의 한계값을 구할 수 있다.

즉, 이 경우의 현실영역의 최소값은 에어백의 두께인 0.7m + 65ms만큼 44km/h의 거리인 0.8m를 합한 1.5m로 현실영역의 최소값을 구할 수 있다.

또한, 최대값의 경우에는 최대 160km/h의 상대속도의 충돌의 경우까지만 외장에어백을 전개하고자 할 때, 최대값은 에어백의 두께인 0.7m + 65ms만큼 160km/h의 거리인 2.9m를 합한 값으로 현실영역의 최소값을 구할 수 있다.

다만, 이 경우에는 차속이 매우 빠른 경우인바, 카메라 등의 센서가 인식하기 위한 최소한의 인식시간과 센서가 계측값을 샘플링하는 시간과 그 샘플링횟수만큼의 시간이 더 확보되어야 가능한 것이다. 따라서, 최대값의 경우에는 카메라 판단시간인 200ms만큼 160km/h의 거리인 8.9m와 샘플링 시간인 40ms를 5회 샘플링하는 시간인 200ms만큼 160km/h의 거리인 8.9m가 추가로 필요하여, 결국 최대값은 21.4m가 필요한 것이다.

따라서, 실시예의 경우에는 차량 전방으로 최소한 1.5m의 영역부터 상대물체를 탐색하여 에어백을 전개시킬 수 있고, 최대한 21.4m까지 상대물체를 탐색하여 에어백을 전개시킬 수 있는 것이다.

한편, 이와 같이 기본영역과 현실영역을 함께 중첩하여 상대물체를 탐지하되, 기본영역과 탐지영역에 모두 존재하는 경우는 좀 더 위험 순위가 높은 물체로 정하거나, 혹은 현실영역에서 10개의 물체만을 커버하여 추적할 수 있다고 보았을 때 12개의 물체가 탐지되었다면, 기본영역과 현실영역이 중첩되지 않는 구간에서의 상대물체를 제거하는 방향으로 소거할 수 있는 기준으로 활용될 수 있을 것이다.

한편, 이러한 탐지영역 내에서 물체가 발견되었다면 이를 탐지물체라고 한다(S140). 탐지물체의 물리량은 레이저센서나 레이더센서로 계측하고 해당 탐지물체의 종류는 카메라 센서를 통하여 판단할 수 있다. 그리고 각각의 탐지물체들에는 아이디를 부여하고 그에 따라 상대적인 물리량을 센싱하며 지속적으로 갱신하도록 하는 것이다.

즉, 설정단계는, 탐지영역 내의 탐지물체를 인식하고 아이디를 부여하며(S210), 전방센서의 측정시마다 탐지물체를 갱신하는 갱신단계(S220);를 더 포함할 수 있다.

또한, 갱신단계에서는, 전방센서에서 탐지되던 특정 탐지물체의 포착이 중단된 경우(S240)에는 해당 탐지물체가 등속운동하는 것으로 가정하여 물리량을 예측하도록 데이터처리(S260)를 함으로써 데이터의 단절이 없도록 하고, 탐지물체를 놓치는 경우를 방지한다.

구체적으로, 도 14는 이러한 데이터처리의 구체적인 과정을 나타낸 것으로서, 전방센서에서 탐지되던 특정 탐지물체의 포착이 중단된 경우(S261)에는 일정시간동안 해당 탐지물체가 등속운동하는 것으로 가정하여 물리량을 예측하고, 일정시간이 경과된 후에는 해당 탐지물체의 추적을 중지할 수 있다.

구체적으로, 전방센서가 카메라센서인 경우, 카메라센서에서 탐지되던 특정 탐지물체의 포착이 중단되고 카메라센서의 블랙아웃 또는 화이트아웃의 발생시 일정시간동안 탐지물체가 등속운동하는 것으로 가정하여 물리량을 예측할 수 있다.

그리고, 전방센서가 레이더센서인 경우에는, 레이더센서에서 탐지되던 특정 탐지물체의 포착이 중단되고 차량의 수직방향변위가 일정크기 이상으로 변화된 경우 일정시간동안 탐지물체가 등속운동하는 것으로 가정하여 물리량을 예측할 수 있다. 일반적으로, 카메라센서와 레이더센서가 구비되어 차선을 인식하거나 혹은 위험물체를 인식하여 급정거하는 등의 인식기술에서는 비젼데이터와 레이더데이터를 퓨전으로 혼합하여 사용하기에, 본 발명 또한 이러한 카메라센서와 레이더센서를 모두 조합하여 사용하는 경우를 가정할 수 있다.

도 14에 도시된 바와 같이, 전방센서는 카메라센서 및 레이더센서라고 가정한다. 만약 전방센서에 의해 탐지되던 특정 탐지물체의 포착이 레이더센서에서는 정상으로 유지되나 카메라센서에서는 포착이 중단된 경우(S267)에는, 카메라센서의 블랙아웃 또는 화이트아웃이 동시에 발생(S263')되었다면 일정시간동안 탐지물체가 등속운동하는 것으로 가정하여 카메라센서를 통한 물리량을 예측할 수 있다(S264',S265',S266').

즉, 만약 차량이 터널이나 주차장에 진입하거나 터널에서 빠져나올 경우에는 혹은 날씨가 번개가 치거나 하는 등의 경우에는 실제 탐지물체가 다른 방향으로 벗어난 경우가 아님에도 불구하고 카메라센서가 심한 조도 차이로 인하여 블랙아웃이나 화이트아웃 현상이 발생되어 탐지물체를 정확히 인지하지 못하는 경우가 있다.

따라서, 카메라를 통해 촬영된 영상 전체적으로 그러한 조도 차이가 C값 이상으로 발생되는 경우에는 탐지물체가 그대로 존재함을 가정하고 일정시간(D) 동안 탐지물체의 최종 물리량을 기반으로 등속운동으로 가정하는 것이다. 그리고 일정시간이 지난 후에는 카메라의 블랙아웃이나 화이트아웃이 해소될 것인바, 새로이 물체를 탐지하면 되고, 그 사이 동안에는 예측된 등속운동으로 물체를 추적하도록 한 것이다.

한편, 전방센서에 의해 탐지되던 특정 탐지물체의 포착이 레이더센서에서 포착이 중단된 경우(S262)에는, 동시에 차량의 수직방향변위가 일정크기 이상으로 변화(S263)되었다면 일정시간동안 탐지물체가 등속운동하는 것으로 가정하여 레이더센서를 통한 물리량을 예측할 수 있다(S264,S265,S266).

즉, 레이더센서의 데이터가 갑자기 사라진 경우에는 일반적으로 탐지물체가 진로를 변경하거나 하는 등의 상황일 것이나, 만약 자차가 요철을 넘는다거나 급경사에 진입하는 등의 범프 상황에서는 실제 전방에는 탐지물체가 유효하더라도 탐지물체가 레이더센서에서 벗어나는 경우가 발생된다. 따라서, 이와 같이 레이터센서의 추적이 끊긴 경우에는 동시에 자차의 수직방향변위의 변화량이 A값 이상이라면 범프상황으로 인식하여 등속추정을 하도록 하는 것이다. 수직변위는 서스펜션 댐퍼의 스트로크 등을 측정하여 쉽게 파악이 가능할 것이다.

그리고, 이 또한 일정시간인 B시간 동안 등속으로 예측하여 처리하고 데이터를 삭제(S268)한 후 다시 탐지물체를 탐지함으로써 그 사이 구간에서 충돌을 예측하지 못하는 문제를 해결할 수 있게 된다. 물론, 예측 처리를 하는 경우에는 이전의 예측된 데이터를 삭제하지 않고 연결성을 가지고 가속도 등을 추적할 수 있으며, 데이터의 삭제는 실제 탐지물체가 사라진 경우에만 적용토록 할 수도 있을 것이다.

이와 같은 처리를 통하여 레이더센서 혹은 카메라센서가 주행 환경의 돌발상황에 의해 탐지물체의 추적을 놓치더라도 이를 등속으로 가정하여 탐지물체의 추적을 지속함으로써 안전하게 외장에어백을 전개할 수 있다.

또한, 실제 센서의 오작동을 정확히 감지함으로써 실제 탐지물체가 사라진 경우와 센서의 한계상 탐지물체를 놓치는 경우를 구별하여 제어함으로써 에어백의 오전개가 방지된다.

한편, 센서의 측정주기는 센서마다 상이하나, 본 발명에서 필요한 만큼의 측정주기를 얻기는 쉽지 않다. 즉, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 외장에어백 전개방법의 예측과정을 설명하기 위한 도면으로서, 상기 대상선정단계와 예측단계는 탐지물체 및 대상물체의 데이터를 전방센서의 측정주기마다 갱신하고, 측정주기의 사이에는 일정시간마다 예측데이터를 계산하며 예측데이터를 탐지물체 및 대상물체의 데이터로 사용할 수 있다.

본 발명의 경우 상기 갱신단계의 단위시간을 1ms로 함으로써 매우 정확한 전개판단이 가능해지고 고속의 상황에서도 판단이 유효할 수 있다.

한편, 갱신단계는 i시간에서 전방센서의 측정이 수행된 경우 알파-베타필터 또는 칼만필터 중 어느 하나의 추적필터를 이용하여 i+1의 물리량을 계산하고, i+1 이후부터 다음 측정주기까지는 이전의 물리량을 이용하여 계산할 수 있다.

즉, 만약 센서의 측정주기가 80ms라면, 그 사이의 80ms동안에는 데이터가 구비되지 않은 상황이 된다. 따라서, 이러한 경우 기본적으로 측정주기인 80ms마다 계측값을 갱신하는 것은 당연하겠지만, 그 사이의 시간에도 1ms마다의 갱신값을 예측할 수 있어야 하는 것이다.

이를 위하여 도시된 바와 같이 i시간에서 센서의 측정이 이루어졌다면, 그 i시간에의 값을 가지고 i+1시간에의 값을 얻어낸다. 이는 알파-베타필터 또는 칼만필터 등과 같이 잘 알려진 추적필터를 이용하여 구할 수 있다.

그리고 나서, 상기 갱신단계는 i+1 이후부터 다음 측정주기까지의 물리량을 계산함에 있어서, 변위의 경우는 이전 단계의 속도에 단위시간을 곱한 값을 이전 단계의 변위에 더함으로써 계산할 수 있다.

또한, 상기 갱신단계는 i+1 이후부터 다음 측정주기까지의 물리량을 계산함에 있어서, 속도의 경우는 i시간에서의 가속도값을 이용하여 이전 단계의 속도로부터 계산할 수 있다.

한편, 상기 갱신단계는 i+1 이후부터 다음 측정주기까지의 물리량을 계산함에 있어서, 외장에어백의 전개로 가정시 에어백 쿠션과 충돌할 때까지 남은 시간인 TTE의 경우는 해당시점의 상대거리에서 에어백 쿠션의 두께를 뺀 값을 해당시점의 상대속도로 나누어 계산할 수 있다.

구체적으로, i+1 부터 i+79까지의 시간에는 각각의 값을 가지고 갱신하는 것이다. 이러한 과정은 아래의 수식으로 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같이, 이전의 위치와 속도를 통하여 다음의 위치를 구하고, 다음의 속도는 현재의 즉, 센서 계측시의 가속도를 가지고 지속적으로 다음의 속도를 추정하도록 하는 것이다. 이미 매우 짧은 시간이기 때문에, 현재의 가속도를 가지고 다음의 속도를 누적하여 연산하더라도 그 오차의 범위는 그리 크지 않다. 또한, TTE의 경우에는 각 시간마다 즉, 1ms마다 상대거리에서 에어백의 두께인 0.7m를 뺀 후 속도로 나누어 TTE 시간을 구할 수 있도록 한다.

한편, 상기 탐지영역 내의 탐지물체 중 외장에어백의 전개로 가정시 에어백 쿠션과 충돌할 때까지 남은 시간인 TTE가 가장 짧은 물체를 위험물체로 선정하는 위험선정단계(S310);를 수행한다. 또는, 상기 위험선정단계는 탐지물체 중 차량과의 충돌 가정시 차량과 충돌할 때까지 남은 시간인 TTC가 가장 짧은 물체를 위험물체로 선정할 수 있다.

즉, 탐지영역 내에서의 탐지물체 중 TTE 또는 TTC가 가장 짧은 물체를 먼저 위험물체로 선정하는 것이다.

도 6 내지 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 외장에어백 전개방법의 TTC와 TTE를 설명하기 위한 도면으로서, TTE는 외장에어백의 전개로 가정시 에어백 쿠션과 충돌할 때까지 남은 시간을 말하고, TTC는 차량과의 충돌 가정시 차량과 충돌할 때까지 남은 시간을 말한다.

즉, 도 6과 같이 에어백이 전개된 경우를 가정한다면, 에어백이 만개된 시점에 마로 물체가 에어백에 충돌되는 시간을 말한다. 이 경우는 도 7과 같이 에어백의 전개에 따라 시간이 흐르면서 쿠션의 압력은 증가하여 만개시 최대를 이루고 그 다음부터 감소하게 되는바, 최대 만개시 물체가 충돌하도록 하기 위해 TTE라는 시간을 도입하는 것이다. 따라서, 외장에어백의 경우에는 현재 상대물체의 거리로부터 TTE를 구하고, 그 구해진 TTE라는 시간에 동시에 에어백이 전개되도록 할 경우 가장 최대의 충격흡수 성능을 얻을 수 있는 것이다.

한편, TTC라 함은 물체가 차량의 범퍼에 충돌할 때까지의 시간을 말하는 것으로서, 이는 종래의 일반적인 차량 내장 에어백의 개념에서 자주 활용되는 개념이다.

따라서, 자차에서는 탐지영역내에 들어있어 탐지된 복수의 탐지물체 중 차량과의 충돌 가정시 차량과 충돌할 때까지 남은 시간인 TTC가 가장 짧은 물체를 위험물체로 선정할 수 있거나 혹은 탐지영역 내에서의 탐지물체 중 TTE 또는 TTC가 가장 짧은 물체를 먼저 위험물체로 선정하는 것이다.

그리고, 이하에서와 같이 위험물체를 집중적으로 살피며 에어백의 전개여부를 결정하도록 한다. 즉, 위험물체의 상대속도가 제1기준 이상이고(S320), 오버랩이 제2기준 이상이며(S330), TTE가 제3기준 이하인 경우(S340) 위험물체를 대상물체로 선정하는 대상선정단계를 수행한다.

먼저, 상기 위험물체의 상대속도를 살핀다. 그리고 그 상대속도는 제1기준으로써 최저 44km/h 이상인 것이 바람직하다. 왜냐하면, 차량의 충돌에 있어 최소한 보호해야 하는 상대속도가 44km/h이기 때문이다.

또한, 위험물체는 제2기준으로써 오버랩이 20% 이상임이 바람직하다. 오버랩의 경우는 도 5에 도시된 바와 같이, 자차의 좌측경계와 상대물체의 우측경계 중 값이 큰 측을 택하고, 자차의 우측경계와 물체의 좌측경계 중 작은 측의 값을 선택한 후 그 사이의 값을 오버랩의 거리로 보고, 그 값을 자차의 폭으로 나눈 후 100을 곱하여 백분율로 표시하는 것이다.

*따라서, 이와 같이 위험물체로 인식된 물체가 상대속도도 크고 오버랩도 많다면 대상물체로 승격되는 것이다.

또한, 위험물체는 TTE가 제3기준 이하인 경우 위험물체를 대상물체로 선정하도록 하는 것도 가능하다. 위험물체가 실제 상대속도도 크고 오버랩도 크며 충돌시간도 짧다면 매우 충돌의 위험이 높은 물체이기 때문이다.

한편, 그 후에는 차량의 예측된 요레이트와 계측된 요레이트의 비교를 통하여 차량이 안정 또는 불안정 상태인지를 판단하는 안정판단단계(S350)를 수행한다.

즉, 차량을 2자유도의 물체로 보아 자차의 주행 안정성 유지 가능여부를 보는 것이다. 이는 간단히 말해 실제 차량의 요레이트와 예측된 요레이트의 차이가 일정 수준을 넘는다면 차량의 주행 안정성이 무너진 경우로 보는 것으로서, 종래의 차량 자세 유지 기술인 ESP 등에서 많이 활용되는 부분인바, 상세한 설명은 생략한다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 외장에어백 전개방법의 안정판단단계를 설명하기 위한 도면으로서, 차량이 트랙션의 안정성을 확보한 상태에서 주행이 가능한 경우라면 이를 FLAG 1으로 지정하여 외장에어백을 전개할 수 있는 상황으로 넘어가고, 트랙션 안정성을 잃어버리는 경우라면 FLAG 0으로 저장함으로써 외장에어백을 전개하지 않는 것이다. 따라서, 자차의 주행이 위험한 경우에도 외장에어백이 전개됨으로써 운전에 방해가 되는 요소를 사전에 차단한다.

또한, 그 후에는 차량의 충돌가정시 예측된 상대속도와 오버랩이 일정수준 이상인지 판단하는 예측단계(S410,S420,S430,S440)를 수행한다. 그리고 그 예측단계 및 전개단계의 일정수준은, 상대속도의 경우 제1기준이고 오버랩의 경우 제2기준일 수 있다.

도 9 내지 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 외장에어백 전개방법의 예측단계를 설명하기 위한 도면으로서, 대상물체와 자차가 등속주행의 상황이라면 종래 상대속도가 제1기준을 넘는 경우를 여전히 유지하며 만족할 수 있을 것이다. 그러나, 만약 등감속의 상황이라면 실제 충돌시점에서는 44km/h보다 낮은 42km/h의 상황이 될 경우도 있는바, 이러한 경우까지 외장에어백을 전개할 필요는 없기 때문이다.

따라서, 현재 대상물체의 상대속도가 최소 기준값인 44km/h를 넘는다 하더라도 그 충돌시점에서의 예측값이 44km/h를 넘지 않는다면 에어백을 전개시키지 않도록 한다. 이는 일정 시간 동안의 상대속도의 데이터들의 평균을 구하고 이를 시간으로 나누어 상대가속도를 구한 후, 상대가속도를 통해 TTC 순간에서의 상대속도를 예측하여 추적하도록 함으로써 알 수 있는 것이다.

또한, 마찬가지로 오버랩의 경우에도 도 10에서 볼 수 있듯이, TTC 즉, 충돌의 순간 발생되는 오버랩을 예측하여 실제 충돌이 20% 이상의 오버랩으로 일어날지를 예측하도록 하는 것이다. 이 역시 마찬가지로 현재까지의 횡방향 상대속도의 평균을 구하고, 이를 통하여 TTC 순간에서의 횡방향 상대변위를 추적함으로써 오버랩을 예측할 수 있는 것이다.

이를 통해, 현재 상대속도가 44km/h를 넘고 현재 오버랩이 20%를 넘는다 하더라도 TTC 즉, 충돌의 순간에서 예측된 상대속도가 44km/h를 넘지 않거나 오버랩이 20%를 넘지 않는다면 외장에어백을 전개하지 않도록 함으로써 오전개를 방지하는 것이다.

또한, 대상물체의 예측된 상대속도와 오버랩이 일정수준 이상이며, 충돌확률 및 충돌확률이 변화도가 일정수준 이상인 경우 외장에어백을 전개할 수 있다(S510,S520). 즉, 출동확률(CP)의 경우는 아래의 식과 같이 정의될 수 있다.

따라서, 상기와 같이 TTC를 구하고 그 역수를 취하거나 이에 오버랩의 양을 곱하여 충돌확률을 구하고, 그 충돌확률이 일정값을 넘어설 경우 실제 충돌의 확률이 매우 높은 것으로 보아 에어백을 전개함으로써 오전개를 방지한다.

또한, 그 충돌확률을 1ms마다 계산하여 그 변화율의 기울기가 일정 기울기 이하일 경우에는 에어백을 전개하지 않도록 함으로써 오전개를 방지할 수도 있을 것이다.

한편, 차량은 대상물체와의 거리가 조향회피 필요거리와 제동회피 필요거리보다 작은 경우 외장에어백을 전개하도록 할 수 있다(S530,S540). 즉, 도 11 내지 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 외장에어백 전개방법의 회피단계를 설명하기 위한 도면으로서, 차량이 감속 또는 조향에 의해 긴급하게 충돌을 회피할 수도 있는바, 이는 기본적으로 상대속도와 상대거리의 관계로 나타낼 수 있다.

따라서, 상대속도와 조향회피 필요거리와 제동회피 필요거리에 관한 각각의 그래프를 중첩하고, 이 공통분모인 도 13의 그래프에서 선의 아랫부분에 해당하는 경우에는 아무리 제동을 하거나 조향을 하더라도 도저히 피할 수 없는 경우를 나타낸다. 따라서, 이 경우에만 에어백을 전개하도록 함으로써 보수적으로 에어백의 오작동을 방지할 수 있는 것이다.

제동회피의 필요거리는 아래의 식으로 나타낼 수 있다.

이는 상대속도의 제곱을 중력가속도 g의 두 배로 나눈 함수를 나타내는 것이다.

그리고, 조향회피의 필요거리는 아래의 식으로 나타낼 수 있다.

이는 현재의 오버랩의 두배를 횡방향 상대가속도로 나누고 제곱근을 취한 후 횡방향 상대속도를 곱한 것으로서 조향회피의 필요거리를 구할 수 있는 것이다.

한편, 이러한 과정을 거친 후에는 최종적으로, 초음파센서를 통하여 대상물체의 존재를 확정하는 확정단계(S560)를 수행하여 센서의 오류를 방지하고, 통신 및 부품의 정상여부를 체크(S570)한 후 에어백을 전개(S580)하도록 하는 것이다.

본 발명의 외장에어백 전개방법을 다시 한번 정리하면, 먼저 외장에어백의 전개특성을 고려한 탐지영역을 설정함으로써 실질적인 물체 데이터들만 관찰하여 데이터 처리의 부담이 현저히 줄어들 수 있다.

그리고 센서의 측정주기 사이마다 데이터를 예측계산함으로써 1ms 단위의 데이터 생성이 가능하여 고속 상황에서도 안정적으로 대처가 가능하다.

TTC와 TTE를 기준으로 1차적으로 위험물체를 선정한 후에는 상대속도, 오버랩, TTE를 고려하여 대상물체로 승격함으로써 실제의 충돌상황에 맞게 물체를 특정하여 지속적으로 추적한다.

또한, 대상물체로 승격된 경우라 하더라도 TTC 시점에서의 상대속도와 오버랩을 보아 거름으로써 오전개를 방지하고, 충돌확률과 그 변화율 및 차량 안정성과 조향회피 필요거리와 제동회피 필요거리를 보아 대상을 거름으로써 오작동의 우려가 매우 낮아진 것이 특징이다.

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.

S130 : 설정단계 S220 : 갱신단계
S310 : 위험선정단계 S350 : 안정판단단계
S410,S420,S430,S440 : 예측단계 S560 : 확정단계

Claims (13)

1. 차량 전방의 탐지영역을 설정하는 설정단계;
   탐지영역 내의 탐지물체의 물리량을 전방센서의 측정주기마다 갱신하고, 측정주기의 동안에는 단위시간마다 예측물리량을 계산하며, 전방센서에서 탐지되던 특정 탐지물체의 포착이 중단된 경우에는 해당 탐지물체가 등속운동하는 것으로 가정하여 물리량을 예측하는 갱신단계;
   상기 갱신단계를 통해 얻어진 탐지물체의 상대속도 또는 오버랩 또는 외장에어백의 전개로 가정시 에어백 쿠션과 충돌할 때까지 남은 시간인 TTE를 기준으로 탐지물체 중 대상물체을 선정하는 대상선정단계; 및
   상기 대상물체가 충돌 당시의 예측된 상대속도와 오버랩이 일정수준 이상인 경우 외장에어백을 전개하는 전개단계;를 포함하는 외장에어백 전개방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   갱신단계에서는 전방센서에서 탐지되던 특정 탐지물체의 포착이 중단된 경우 일정시간동안 해당 탐지물체가 등속운동하는 것으로 가정하여 물리량을 예측하고, 일정시간이 경과된 후에는 해당 탐지물체의 추적을 중지하는 것을 특징으로 하는 외장에어백 전개방법.
3. 청구항 1에 있어서,
   전방센서는 카메라센서이며, 갱신단계에서는 카메라센서에서 탐지되던 특정 탐지물체의 포착이 중단되고 카메라센서의 블랙아웃 또는 화이트아웃의 발생시 일정시간동안 탐지물체가 등속운동하는 것으로 가정하여 물리량을 예측하는 것을 특징으로 하는 외장에어백 전개방법.
4. 청구항 1에 있어서,
   전방센서는 레이더센서이며, 갱신단계에서는 레이더센서에서 탐지되던 특정 탐지물체의 포착이 중단되고 차량의 수직방향변위가 일정크기 이상으로 변화된 경우 일정시간동안 탐지물체가 등속운동하는 것으로 가정하여 물리량을 예측하는 것을 특징으로 하는 외장에어백 전개방법.
5. 청구항 1에 있어서,
   전방센서는 카메라센서 및 레이더센서이며, 갱신단계에서는 전방센서에 의해 탐지되던 특정 탐지물체의 포착이 레이더센서에서는 정상으로 유지되나 카메라센서에서는 포착이 중단된 경우, 카메라센서의 블랙아웃 또는 화이트아웃이 동시에 발생되었다면 일정시간동안 탐지물체가 등속운동하는 것으로 가정하여 카메라센서를 통한 물리량을 예측하는 것을 특징으로 하는 외장에어백 전개방법.
6. 청구항 5에 있어서,
   갱신단계에서는 전방센서에 의해 탐지되던 특정 탐지물체의 포착이 레이더센서에서 포착이 중단된 경우, 동시에 차량의 수직방향변위가 일정크기 이상으로 변화되었다면 일정시간동안 탐지물체가 등속운동하는 것으로 가정하여 레이더센서를 통한 물리량을 예측하는 것을 특징으로 하는 외장에어백 전개방법.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 설정단계는 탐지물체마다 아이디를 부여하여 관리하는 관리단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외장에어백 전개방법.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 갱신단계의 단위시간은 1ms인 것을 특징으로 하는 외장에어백 전개방법.
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 갱신단계는 i시간에서 전방센서의 측정이 수행된 경우 알파-베타필터 또는 칼만필터 중 어느 하나의 추적필터를 이용하여 i+1의 물리량을 계산하고, i+1 이후부터 다음 측정주기까지는 이전의 물리량을 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 외장에어백 전개방법.
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 갱신단계는 i+1 이후부터 다음 측정주기까지의 물리량을 계산함에 있어서, 변위의 경우는 이전 단계의 속도에 단위시간을 곱한 값을 이전 단계의 변위에 더함으로써 계산하는 것을 특징으로 하는 외장에어백 전개방법.
11. 청구항 1에 있어서,
    상기 갱신단계는 i+1 이후부터 다음 측정주기까지의 물리량을 계산함에 있어서, 속도의 경우는 i시간에서의 가속도값을 이용하여 이전 단계의 속도로부터 계산하는 것을 특징으로 하는 외장에어백 전개방법.
12. 청구항 1에 있어서,
    상기 갱신단계는 i+1 이후부터 다음 측정주기까지의 물리량을 계산함에 있어서, 외장에어백의 전개로 가정시 에어백 쿠션과 충돌할 때까지 남은 시간인 TTE의 경우는 해당시점의 상대거리에서 에어백 쿠션의 두께를 뺀 값을 해당시점의 상대속도로 나누어 계산하는 것을 특징으로 하는 외장에어백 전개방법.
13. 외장에어백의 전개를 결정하는 외장에어백 전개방법으로서, 일정 범위의 탐지영역을 설정하고, 그 탐지영역에 들어오는 탐지물체의 물리량을 추적하되, 물리량을 전방센서의 측정주기마다 갱신하고, 측정주기의 동안에는 단위시간마다 예측물리량을 계산하며, 계산된 물리량을 기준으로 단위시간마다 전개여부를 판단하고, 전방센서에서 탐지되던 특정 탐지물체의 포착이 중단된 경우에는 해당 탐지물체가 등속운동하는 것으로 가정하여 물리량을 예측하는 것을 특징으로 하는 외장에어백 전개방법.

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