KR20180076809A - method for evaluating road condition by vehicle during driving - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 GPS 네비게이션 빅데이터 정보 연동 노면상태 통합 DB 구축기술에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a technology for building an integrated road surface state DB linked with GPS navigation big data information.
최근의 무인자동차, 또는 자동운전차량(자율주행 자동차) 기술은 현재 일반도로를 달릴 수 있는 면허를 무인 상용차가 받은 상황이다.Recently, unmanned automobiles or automobiles (autonomous vehicles) technology is now under the license of unmanned commercial vehicles to run on public roads.
그리고 현재 메르세데스 벤츠, 다임러AG, 프라이트라이너 인스피레이션 트럭 등 자동차 제조업체들은 액티브 크루즈 컨트롤, 액티브 브레이크 어시스트, 입체카메라 활용, 하이웨이 파일럿 시스템 도입 등 미래(무인) 자동차 개발에 걸맞는 미래기술을 확보하는데 전력을 다하고 있다.And now, automakers such as Mercedes-Benz, Daimler AG and Pride Liner Inspiration Trucks are committed to ensuring future technologies for future unmanned vehicle development, including active cruise control, active brake assist, stereoscopic camera use, and highway pilot systems. have.
자동차의 Riding quality에 관한 연구는 노면의 등급판정과 직결되며 이것은 노면의 사전/실시간 감지 기술과 수집된 데이터에 대한 과학적/공학적 고찰이 주된 내용을 이룬다.The research on the quality of the car's riding quality is directly related to the grade of the road surface. This is the main content of the scientific / engineering review of the data and the dictionary / real-time sensing technology of the road surface.
본 발명은 면의 거칠기(Roughness), 경사도(Slope/Road grade), 차량의 속도 등 다양한 정보를 검출 / 분석하여 노면의 등급을 자동으로 판정할 수 있는 알고리즘 개발과 이러한 노면의 정보를 디스플레이(네비게이션 등)하는 방법을 제공하고자 한다.BACKGROUND OF THE
본 발명의 일측면은, 휠의 속도와, 위성 측위 정보를 입력받아 유효 타이어 지름을 산출하는 유효 타이어 지름 산출단계와, 위성 측위 정보와 3축 가속도 입력으로부터 차량의 스티어링 각을 산출하는 스티어링 각 산출단계와, 산출된 스티어링각 및 유효 타이어 지름과, 위성 속도로부터 차량의 미끄러짐 정도를 산출하는 미끄러짐 산출 단계와, 차량 속도 정보로부터 가속도를 산출하는 차량 가속도 산출부와, 산출된 차량 가속도 및 미끄러짐 정보로부터 노면의 상태를 계량화하여 산출하는 노면 상태값 산출 단계를 포함하는 노면 상태 산출 방법을 제공하는데 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided an information processing method comprising: an effective tire diameter calculating step of calculating an effective tire diameter on the basis of a wheel speed and satellite positioning information; calculating a steering angle calculation A slip calculation step of calculating a slip degree of the vehicle based on the calculated steering angle and the effective tire diameter and a satellite speed, a vehicle acceleration calculation unit calculating an acceleration from the vehicle speed information, And a road surface state value calculation step of quantifying and calculating the state of the road surface.
노면 상태값 산출 단계는 슬립의 정도와 가속도값에 따라 노면 상태값을 결정할 수 있다.The road surface state value calculation step can determine the road surface state value according to the degree of slip and the acceleration value.
본 발명은 미래의 무인자동차 개발을 염두에 두었으며 Riding quality 개선에 도움을 줄 수 있도록 하는 노면정보 연동 Active(or semiactive) Suspension control, Auto brake system 관련 후속 연구의 초석이 될 수 있는 효과가 있다.The present invention has the effect of being able to be a cornerstone of a follow-up research related to an active (or semiactive) Suspension control and an auto brake system,
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 GPS 네비게이션 빅데이터 정보 연동 노면상태 통합 DB 구축기술의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 GPS 네비게이션 빅데이터 정보 연동 노면상태 통합 DB 구축기술의 개발내용을 정리한 도표이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 주행중 차량의 노면 거칠기 산출방법의 플로우차트이다.
도 4는 일 실시예에 따른 노면 거칠기 산출 장치의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 노면 거칠기 산출방법의 구체적인 알로리즘을 설명하는 플로우차트이다.
도 6은 노면 등급별 컬러정보를 네비게이션 상에 매핑하는 일예를 도시한 도면이다.FIG. 1 is a conceptual diagram of a technique for constructing an integrated road surface state DB for interlocking GPS navigation big data information according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a table summarizing the development contents of a technology for constructing an integrated DB of road surface state integrated with GPS navigation big data information according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart of a method for calculating road surface roughness of a vehicle during traveling according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram showing a configuration of a road surface roughness calculating apparatus according to an embodiment.
5 is a flowchart illustrating a specific algorithm of the road surface roughness calculation method according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram showing an example of mapping color information according to road surface gradation on navigation.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and the manner of achieving them, will be apparent from and elucidated with reference to the embodiments described hereinafter in conjunction with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이며, 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. , Which may vary depending on the intention or custom of the user, the operator, and the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.
첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램인스트럭션들(실행 엔진)에 의해 수행될 수도 있으며, 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다.Each block of the accompanying block diagrams and combinations of steps of the flowcharts may be performed by computer program instructions (execution engines), which may be stored in a general-purpose computer, special purpose computer, or other processor of a programmable data processing apparatus The instructions that are executed through the processor of the computer or other programmable data processing equipment will generate means for performing the functions described in each block or flowchart of the block diagram.
이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다.These computer program instructions may also be stored in a computer usable or computer readable memory capable of directing a computer or other programmable data processing apparatus to implement the functionality in a particular manner so that the computer usable or computer readable memory It is also possible for the instructions stored in the block diagram to produce an article of manufacture containing instruction means for performing the functions described in each block or flowchart of the flowchart.
그리고, 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명되는 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.Computer program instructions may also be loaded onto a computer or other programmable data processing equipment so that a series of operating steps may be performed on a computer or other programmable data processing equipment to create a computer- It is also possible that the instructions that perform the data processing equipment are capable of providing the steps for executing the functions described in each block of the block diagram and at each step of the flowchart.
또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능들을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있으며, 몇 가지 대체 실시 예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하며, 또한 그 블록들 또는 단계들이 필요에 따라 해당하는 기능의 역순으로 수행되는 것도 가능하다.Also, each block or step may represent a portion of a module, segment, or code that includes one or more executable instructions for executing the specified logical functions, and in some alternative embodiments, It should be noted that functions may occur out of order. For example, two successive blocks or steps may actually be performed substantially concurrently, and it is also possible that the blocks or steps are performed in the reverse order of the function as needed.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the following embodiments of the present invention may be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to enable those skilled in the art to more fully understand the present invention.
*도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 GPS 네비게이션 빅데이터 정보 연동 노면상태 통합 DB 구축기술의 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 GPS 네비게이션 빅데이터 정보 연동 노면상태 통합 DB 구축기술의 개발내용을 정리한 도표이다.FIG. 1 is a conceptual diagram of a technology for constructing a GPS navigation big data information interlocking road surface state integrated DB according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing an integrated state of a GPS navigation big data information interlocking state This is a chart summarizing the development contents of the technology.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 주행중 차량의 노면 거칠기 산출방법의 전체적인 구성을 도시한 플로우차트이다. 본 제안된 방법에 따르면, 노면의 거칠기(Roughness), 경사도(Slope/Road grade), 차량의 속도 등 다양한 정보를 검출 / 분석하여 노면의 등급을 자동으로 판정하며, 이러한 노면의 정보를 외부 기기로 출력한다. 본 제안은 미래의 무인자동차 개발을 염두에 두었으며 주행 품질(Riding quality) 개선에 도움을 줄 수 있도록 노면정보 연동 Active(or semiactive) Suspension control, Auto brake system 에 적용될 수 있다. 3 is a flowchart showing the overall configuration of a method for calculating road surface roughness of a vehicle during traveling according to an embodiment of the present invention. According to the proposed method, the road surface grade is automatically determined by detecting / analyzing various information such as road roughness, slope / road grade, and vehicle speed, Output. This proposal can be applied to the active (or semiactive) Suspension control and the Auto brake system for interfacing with the road information to help improve the quality of the ride.
제안된 발명에 따르면, 차량을 활용하여 다양한 센싱 기법을 적용한 데이터 퓨전의 공학적 모델링을 도출한다. GPS좌표별 차량의 속도, 진동, 경사도 등 핵심정보를 측정하기 위한 최적의 차량 장착 센서 조합이 구현된다. 이 센서 조합을 이용하여 차량의 위치, 속도, 진동, 경사도 등 차량데이터가 측정되고 분석된다. 수집 및 분석된 정보를 활용하여 알고리즘에 따라 종합적인 노면 등급판정이 이루어진다. 예를 들면 Filtering, Smoothing, Logit 등의 방법을 이용하여 수집된 차량 데이터가 분석되어 노면 등급을 결정할 수 있다. According to the proposed invention, an engineering modeling of data fusion using various sensing techniques is derived by utilizing a vehicle. An optimal combination of vehicle mounted sensors is implemented to measure key information such as vehicle speed, vibration, and tilt by GPS coordinates. Using this sensor combination, vehicle data such as vehicle position, speed, vibration, and tilt are measured and analyzed. Based on the information collected and analyzed, a comprehensive road grade determination is made according to the algorithm. For example, the collected vehicle data can be analyzed using methods such as Filtering, Smoothing, and Logit to determine the road surface rating.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 노면 거칠기 산출 장치의 구성을 도시한 블럭도이다. 도시된 바와 같이, 휠 속도 센서, GPS 속도 및 조향각 센서의 센싱 값을 이용하여 유효 타이어 지름이 추정된다. 동시에, GPS 속도 및 조향각 센서의 센싱 값과, 자이로 센서의 출력을 칼만 필터 등을 이용하여 처리함으로써 자이로 편이(Gyro Bias)를 계산한다. 다음으로, 위에서 산출된 유효 타이어 지름과, GPS 속도 및 조향각 센서의 센싱 값과, 산출된 자이로 편이값을 이용하여 타이어 슬립량이 실시간 산출된다. 차량 속도로부터 차량 가속도가 산출되고, 차량 가속도와 앞서 산출된 타이어 슬립량을 이용하여 슬립에 기초한 노면 상태 추정 및 등급화가 이루어진다. 4 is a block diagram showing a configuration of a road surface roughness calculating apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown, the effective tire diameter is estimated using the sensing values of the wheel speed sensor, the GPS speed, and the steering angle sensor. Simultaneously, the gyroscopic deviation (Gyro Bias) is calculated by processing the sensing value of the GPS speed and the steering angle sensor and the output of the gyro sensor using a Kalman filter or the like. Next, the tire slip amount is calculated in real time using the calculated effective tire diameter, the GPS speed, the sensing value of the steering angle sensor, and the calculated gyro deviation value. The vehicle acceleration is calculated from the vehicle speed, and the road surface condition estimation and grading based on the slip is performed using the vehicle acceleration and the calculated tire slip amount.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 노면 거칠기 산출방법의 구체적인 알로리즘을 설명하는 플로우차트이다. 도시된 바와 같이, 센싱된 데이터들로부터 전술한 바와 같이 타이어 슬립량과 차량 가속도가 산출된다. 타이어 슬립량이 제1 기준치(S1) 이하이면, 노면 거칠기는 등급 1로 판정된다. 타이어 슬립량이 제2 기준치(S2) 이상이고 가속도가 A1 이하이거나 감속이 2A1 이하이면 노면 거칠기는 등급 3으로 판정된다. 타이어 슬립량이 제1 기준치(S1) 이상이고 제2 기준치(S2) 이하이며, 가속도가 A1 이상이거나 감속이 2A1 이상인 경우, 측정 데이터 포인트가 기준치 N 개 이상이 아니라면 최대 슬립값이 제 3 기준치 (S3)보다 크고 제 2 기준치(S2) 이하이면 노면 거칠기는 등급 2로 판정되고, 최대 슬립값이 제 2 기준치 (S2) 이상이면 노면 거칠기는 등급 3으로 판정된다. 그렇지 않을 경우 노면 거칠기는 등급 1로 판정된다. 5 is a flowchart illustrating a specific algorithm of the road surface roughness calculation method according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the amount of tire slip and the vehicle acceleration are calculated from the sensed data as described above. If the tire slip amount is less than the first reference value (S 1 ), the road surface roughness is judged to be
한편, 측정 데이터 포인트가 기준치 N 개 이상인 경우 커퍼 핏팅(curve fitting)을 이용하여 최대 가속/감속이 산출된다. 만약 최대 가속도값이 A2 이상이고 A3 이하이고, 또 최대 갑속이 2A2 이상이고 2A1 이하이며, 추가로 최대 슬립량이 제2 기준치(S2) 이하라면 노면 거칠기는 등급 2로 판정된다. 만약 최대 가속도값이 A2 이하이고, 또 최대 갑속이 2A2 이하이며, 추가로 최대 슬립량이 제2 기준치(S2) 이상이라면 노면 거칠기는 등급 3으로 판정된다(스텝 4.1). On the other hand, when the measured data points are N or more reference points, the maximum acceleration / deceleration is calculated using curve fitting. If the maximum acceleration value is A 2 or more and A 3 or less, the maximum bending moment is more than 2A 2 and not more than 2A 1 , and the maximum slip amount is less than the second reference value (S 2 ), the road surface roughness is determined as the
타이어 슬립량이 제1 기준치(S1) 이상이고 제2 기준치(S2) 이하이며, 가속도가 A1 이상이거나 감속이 2A1 이상도 아니라면, 노면 거칠기는 등급 0으로 판정된다. 이 값은 알고리즘에서 판단할 수 없다는 의미이다(스텝 4.2). If the tire slip amount is equal to or greater than the first reference value S 1 and equal to or less than the second reference value S 2 and the acceleration is equal to or greater than A 1 or the deceleration is equal to or greater than 2A 1 , the road surface roughness is determined as
도 5는 노면 등급별 컬러정보를 네비게이션 상에 매핑하는 일예를 도시한 도면이다. 즉, 노면 등급을 컬러에 매핑하여, 네비게이션 상의 전자 지도의 각 도로마다 컬러로 각 구간의 노면의 거칠기를 컬러로 표현한다. 5 is a diagram showing an example of mapping color information according to road surface gradation on navigation. That is, the road surface class is mapped to the color, and the roughness of the road surface of each section is expressed in color in each road of the electronic map on the navigation in color.
본 발명의 일실시예에 따르면 다음과 같은 결과물을 얻을 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the following results can be obtained.
- 차량데이터 측정을 위한 데이터 퓨전 모델 - Data Fusion Model for Vehicle Data Measurement
- 노면의 등급판정 프로세스 및 알고리즘- Road surface grading process and algorithm
- 노면 자동생성, 분류, 판단을 종합적으로 할 수 있는 범용 시뮬레이션 패키지 개발 → 추후 Suspension 및 brake control 성능까지 결합하여 시뮬레이션 할 수 있는 확장 가능한 시뮬레이션 패키지로 설계- Development of a general-purpose simulation package that can automatically generate, classify, and judge the road surface. - Designed as a scalable simulation package that can be combined with future suspension and brake control performance
Claims (2)
위성 측위 정보와 3축 가속도 입력으로부터 차량의 스티어링 각을 산출하는 스티어링 각 산출단계와;
산출된 스티어링각 및 유효 타이어 지름과, 위성 속도로부터 차량의 미끄러짐 정도를 산출하는 미끄러짐 산출 단계와;
차량 속도 정보로부터 가속도를 산출하는 차량 가속도 산출부와;
산출된 차량 가속도 및 미끄러짐 정보로부터 노면의 상태를 계량화하여 산출하는 노면 상태값 산출 단계;
를 포함하는 노면 상태 산출 방법.An effective tire diameter calculating step of calculating an effective tire diameter based on the velocity of the wheel and the satellite positioning information;
A steering angle calculating step of calculating a steering angle of the vehicle from the satellite positioning information and the three-axis acceleration input;
A slip calculation step of calculating the calculated steering angle, the effective tire diameter, and the degree of slip of the vehicle from the satellite speed;
A vehicle acceleration calculating section for calculating an acceleration from the vehicle speed information;
A road surface state value calculation step of quantifying and calculating the state of the road surface from the calculated vehicle acceleration and slip information;
And calculating a road surface condition.
노면 상태값 산출 단계는 슬립의 정도와 가속도값에 따라 노면 상태값을 결정하는 차량의 노면 거칠기 산출 방법.The method according to claim 1,
The road surface state value calculating step determines the road surface state value according to the degree of slip and the acceleration value.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111273547A (en) * | 2020-02-05 | 2020-06-12 | 哈尔滨工业大学 | Unmanned vehicle comfort control method integrating vehicle speed planning and pre-aiming semi-active suspension |
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2016
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| CN111273547B (en) * | 2020-02-05 | 2022-05-03 | 哈尔滨工业大学 | Unmanned vehicle comfort control method integrating vehicle speed planning and pre-aiming semi-active suspension |
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