KR20200123892A - 차량의 트레일러 인식 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량의 트레일러 인식 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 트레일러가 장착된 차량에 있어서 초음파센서를 이용하여 후방 트레일러를 인식할 수 있도록 하는 기술이다. 이러한 본 발명은, 초음파를 이용하여 차량과 후방 물체와의 거리 값을 센싱하는 초음파센서, 차량의 내부신호와 거리 값에 대응하여 트레일러의 연결 유무를 감지하고, 차량모델에 기반한 제 1히치각과 초음파센서에 기반한 제 2히치각을 예측하여 제어신호를 생성하는 제어부 및 제어신호에 대응하여 차량의 트레일러 모드를 제어한다.

Description

차량의 트레일러 인식 장치 및 방법{System for awaring a trailer of a vehicle and method therefor}
본 발명은 차량의 트레일러 인식 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 트레일러가 장착된 차량에 있어서 초음파센서를 이용하여 후방 트레일러를 인식할 수 있도록 하는 기술이다.
일반적으로 차량에는 운전자의 안전사고 예방을 위하여 안전과 편의를 위한 각종 서비스 장치가 설치되어 있다. 이러한 차량 장치 중에 후방 감지기는 후방 장애물과의 거리를 음성이나 문자 등으로 안내하도록 하여, 후진하는 차량의 운전자가 용이하게 후방 장애물과의 거리를 인식할 수 있도록 하고 있다.
상기한 차량의 후방 감지 시스템은, 차량 운전자가 별도의 표시 수단을 통해 거리를 인식할 필요가 없으므로 사고의 위험성을 줄여 주도록 하여, 최근에 차량에 설치를 많이 하는 추세이다.
그러나, 상기한 종래의 차량 후방감지 시스템은, 차량의 후방에 트레일러 등을 장착하게 될 경우에, 후방 감지기에서 장착된 트레일러를 차량 후방의 장애물로 인식하여 작동하게 되어, 오히려 후방 감지기의 기능을 수행하지 못하고 불편한 문제점이 발생하였다.
본 발명의 실시예는 차량모델의 히치각과 초음파센서의 히치각 예측을 통해 트레일러를 인지하도록 하여 트레일러의 장착 유무를 능동적으로 판단할 수 있는 차량의 트레일러 인식 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 차량의 트레일러 인식 장치는, 초음파를 이용하여 차량과 후방 물체와의 거리 값을 센싱하는 초음파센서; 차량의 내부신호와 거리 값에 대응하여 트레일러의 연결 유무를 감지하고, 차량모델에 기반한 제 1히치각과 초음파센서에 기반한 제 2히치각을 예측하여 제어신호를 생성하는 제어부; 및 제어신호에 대응하여 차량의 트레일러 모드를 제어한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 트레일러 인식 방법은, 차량의 직진 상태에서 초음파센서로부터의 거리 값을 수신하여 차량의 후방에 물체가 감지되는지를 판단하는 단계; 차량모델에 기반하여 제 1히치각을 예측하고, 초음파센서의 거리 값에 기반하여 제 2히치각을 예측하는 단계; 제 1히치각과 제 2히치각을 매칭하여 트레일러의 연결 여부를 판단하는 단계; 및 트레일러의 연결이 판단되는 경우 차량의 트레일러 모드를 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예는 차량모델의 히치각과 초음파센서의 히치각 예측을 통해 트레일러를 인지하도록 하여 트레일러의 장착 유무를 능동적으로 판단할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
아울러 본 발명의 실시예는 예시를 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량과 트레일러를 나타내는 시스템 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 트레일러 인식 장치에 관한 구성도.
도 3은 도 2의 오프셋 보정부에 관한 상세 구성도.
도 4는 도 3의 요레이트 산출부를 설명하기 위한 도면.
도 5는 도 2의 후방 물체 감지부를 설명하기 위한 도면.
도 6은 도 2의 차량모델 히치각 예측부를 설명하기 위한 도면.
도 7은 도 2의 초음파센서 히치각 예측부를 설명하기 위한 도면.
도 8은 도 2의 히치각 매칭부에 관한 상세 구성도.
도 9는 도 2의 트레일러 판단부에 관한 상세 구성도.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 트레일러 인식 방법에 관한 흐름도.
도 11 내지 도 14는 도 2의 트레일러 모드 제어부의 적용 예를 설명하기 위한 도면.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량과 트레일러를 나타내는 시스템 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예는 차량(1)의 후미에 트레일러(3)가 장착될 수 있다. 차량(1)은 후미에 초음파센서(10)를 구비하여 트레일러(3)의 연결 여부를 인지할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 초음파센서(10)는 차량(1)의 후미에 특정 간격으로 4개 구비된 것을 일 예로 설명한다. 하지만, 차량(1)에 구비되는 초음파센서(10)의 개수는 이에 한정되지 않는다.
이러한 본 발명의 실시예는 차량(1)의 후미에 연결되는 트레일러(3)를 능동적으로 인지한다. 이에 따라, 본 발명의 실시예는 운전자가 별도의 모드를 입력하지 않아도 트레일러(3)의 장착 유무와 관련된 차량의 제어 기능들을 능동적으로 활성화시켜 운전자에게 편의와 안정성을 제공할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 트레일러 인식 장치에 관한 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량(1)은 초음파센서(10), 통신부(11), 제어부(100) 및 트레일러 모드 제어부(200)를 포함한다. 제어부(100)는 오프셋 보정부(110), 후방 물체 감지부(120), 차량모델 히치각 예측부(130), 초음파센서 히치각 예측부(140), 히치각 매칭부(150), 트레일러 판단부(160) 및 리셋부(170)를 포함한다.
여기서, 초음파센서(10)는 초음파를 이용하여 차량(1)과 후방 물체와의 거리를 센싱한다. 그리고, 통신부(11)는 차량(1)의 내부신호를 수신하여 제어부(100)에 전송한다.
예를 들어, 통신부(11)는 캔(CAN; Controller Area Network) 버스를 통해 차량(1)의 내부신호를 수신하여 제어부(100)에 전송할 수 있다. 통신부(11)로부터 수신되는 차량(1)의 내부신호는 차량속도, 조향각, 요레이트(Yaw Rate, 회전 각속도) 등 차량(1)의 상태를 판단할 수 있는 신호들이다.
그리고, 제어부(100)는 초음파센서(10)로부터 후방 물체와의 거리 값을 수신하고, 통신부(11)로부터 내부신호를 수신한다. 제어부(100)는 후방 물체와의 거리 값과 내부신호에 대응하여 제어신호를 생성하고 트레일러 모드 제어부(200)에 전송한다.
여기서, 제어부(100)는 전자제어장치(ECU; Electronic Control Unit) 또는 마이크로 제어 장치(MCU; Micro Control Unit)와 같은 하드웨어 또는 이들 하드웨어에서 실행되는 소프트웨어이거나, 이들이 결합된 집합적인 것일 수도 있다.
오프셋 보정부(110)는 통신부(11)로부터 내부신호를 수신하여 요레이트를 보정한다. 그리고, 오프셋 보정부(110)는 차량(1)의 정차 및 직진 상태를 판단한다.
그리고, 후방 물체 감지부(120)는 초음파센서(10)로부터 감지된 후방 물체와의 거리 값과, 오프셋 보정부(110)의 출력신호에 대응하여 차량(1)의 후방에 물체가 존재하는지의 여부를 감지한다. 예를 들어, 후방 물체 감지부(120)는 오프셋 보정부(110)에서 차량(1)이 직진 상태인 경우로 판단되면, 초음파센서(10)로부터 거리 값을 수신할 수 있다.
차량모델 히치각 예측부(130)는 내부신호와 후방 물체 감지부(120)의 출력신호에 대응하여 차량모델 기반의 트레일러 히치각을 예측한다. 그리고, 초음파센서 히치각 예측부(140)는 거리 값과 후방 물체 감지부(120)의 출력신호에 대응하여 초음파센서(10) 기반의 트레일러 히치각을 예측한다.
히치각 매칭부(150)는 차량모델 히치각 예측부(130)와 초음파센서 히치각 예측부(140)로부터 인가되는 두 예측값을 매칭시킨다. 트레일러 판단부(160)는 히치각 매칭부(150)의 출력에 대응하여 트레일러(3)가 차량(1)에 연결되었는지의 여부를 최종적으로 판단한다.
리셋부(170)는 트레일러 판단부(160)의 출력에 대응하여 초음파센서(10)의 리셋 여부를 제어한다. 즉, 리셋부(170)는 트레일러 판단부(160)에서 트레일러(3)가 연결된 것으로 최종 판단되면 초음파센서(10)를 오프시킨다.
그리고, 리셋부(170)는 트레일러 판단부(160)의 출력에 대응하여 차량(1)의 주차 및 시동 온/오프시 초음파센서(10)와 제어부(100)의 리셋 여부를 제어한다. 예를 들어, 리셋부(170)는 차량(1)이 주차 상태이거나 시동이 온/오프 되는 경우 초음파 센서(10)가 오프되도록 제어할 수 있다.
또한, 리셋부(170)는 후방 물체 감지부(120)의 감지 결과를 수신할 수 있다. 즉, 리셋부(170)는 후방 물체 감지부(120)에서 후방 물체가 감지되지 않는 경우 초음파센서(10)를 오프시켜, 초음파센서(10)가 불필요하게 동작시키지 않도록 한다.
트레일러 모드 제어부(200)는 트레일러 판단부(160)의 출력신호에 대응하여 차량(1)의 트레일러 모드를 제어한다.
예를 들어, 트레일러 모드 제어부(200)는 제어부(100)에서 감지된 신호를 이용하여 첨단 운전자 보조 시스템(ADAS; Advanced Driver Assistance System), 능동적으로 제동력을 제어하여 차체 균형을 잡아주는 차체 자세 제어 장치(ESC; Electronic Stability Controller) 등의 제어에 활용할 수 있다. 즉, 트레일러 모드 제어부(200)는 제어부(100)에서 감지된 정보에 대응하여 첨단 운전자 보조 시스템, 차체 자세 제어 장치 등의 작동 시점 및 제어량을 조절할 수 있다. 다른 실시예로, 트레일러 모드 제어부(200)는 차량(1)에 트레일러(3)의 장착이 감지된 경우 후방의 주차시 과도한 경보음(후방 충돌 방지 경고음)을 소거할 수 있다.
도 2의 실시예에서는 트레일러 모드 제어부(200)가 제어부(100)의 외부에 별도로 구비되는 것을 일 예로 설명하였다. 하지만, 본 발명의 실시예는 이에 한정되는 것이 아니며, 트레일러 모드 제어부(200)가 제어부(100)의 내부에 구비될 수도도 있다.
일반적인 차량의 경우 후방의 트레일러와 견인 차량의 히치각을 측정하기 위해 별도의 각도 검지 센서를 필요로 한다. 하지만, 본 발명의 실시예는 차량(1)의 후방에 구비된 주차 보조 초음파센서(10)를 이용하여 트레일러(3)의 장착 유무를 능동적으로 판단할 수 있다. 뿐만 아니라, 본 발명의 실시예는 별도의 각도 검지 센서 없이 히치각을 추정하고 트레일러(3)의 휠베이스를 추정하여 트레일러 모드를 제어할 수 있다.
도 3은 도 2의 오프셋 보정부(110)에 관한 상세 구성도이다.
도 3을 참조하면, 오프셋 보정부(110)는 정차 상태 판단부(111), 요레이트 보정부(112), 요레이트 산출부(113) 및 직진 판단부(114)를 포함한다.
여기서, 정차 상태 판단부(111)는 통신부(11)로부터 인가되는 내부신호에 대응하여 차량(1)의 정차 상태를 판단한다. 즉, 정차 상태 판단부(111)는 내부신호 중 차량속도를 수신하여 차량속도가 특정 속도 이하일때 차량이 정차 상태인 것으로 판단한다.
그리고, 요레이트 보정부(112)는 정차 상태 판단부(111)의 판단 결과에 대응하여 요레이트 보정을 수행한다. 즉, 요레이트 보정부(112)는 차량(1)이 정차 상태인 경우의 요레이트 값을 요레이트 오프셋으로 정의한다. 요레이트 보정부(112)는 차량이 정차 상태인 경우 요레이트 오프셋을 차감하여 요레이트 보정을 수행한다.
요레이트 산출부(113)는 차량모델(Bicycle model)에 기반하여 요레이트를 산출한다. 요레이트 산출부(113)는 2자유도 차량모델로부터 현재의 요레이트를 산출할 수 있다.
직진 판단부(114)는 차량(1)의 직진 상태를 판단한다. 예를 들어, 직진 판단부(114)는 요레이트 보정부(112)에서 보정된 요레이트 값과, 요레이트 산출부(113)에서 산출된 요레이트 값을 비교한다. 그리고, 직진 판단부(114)는 두 요레이트 값이 모두 특정 값 이내인 경우 차량(1)이 직진 상태인 것으로 판단한다. 그리고, 제어부(100)는 차량이 직진 상태인 것으로 판단되면 초음파센서(10)를 온 시켜 거리 값을 수신한다.
도 4는 도 3의 요레이트 산출부(113)에서 차량모델을 간소화한 도면이다.
도 4를 참조하면, Fyf는 차량 앞바퀴에 대한 횡력 변화, Fyr은 차량 뒷바퀴에 대한 횡력 변화, Vx는 차량속도, r은 요레이트, df는 전륜조향각도, If는 차량의 무게중심에서 전륜 중심까지 종방향 거리, Ir은 차량의 무게중심에서 후륜 중심까지 종방향 거리, Vr은 차륜 위치속도, Mz는 요레이트 변화량, B는 사이드 슬립각, L은 전륜 중심에서 후륜 중심까지의 종방향 거리를 나타낸다.
요레이트 산출부(113)는 도 4에 도시된 2자유도 차량모델에 기반하고, 아래의 [수학식 1]을 이용하여 현재의 요레이트를 산출한다.
Figure pat00001
위의 [수학식 1]에서 B는 사이드 슬립각, r은 요레이트 값, m은 차량질량, Vx는 차량속도, Cf는 전륜코너링강성, Cr은 후륜코너링강성, If는 차량의 무게중심과 전륜축 사이의 거리, Ir은 차량 무게중심과 후륜축 사이의 거리, Iz는 z축(차량주행평면에 수직축)방향 차량 이너셔(inertia), δf는 조향각을 나타낸다. [수학식 1]에서 차량속도 Vx는 통신부(11)로부터 입력될 수 있고, 나머지 파라미터들은 차량 특성에 따라 미리 결정될 수 있다.
도 5는 도 2의 후방 물체 감지부(120)를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 후방 물체 감지부(120)는 초음파센서(10)로부터 후방 물체와의 거리 값을 수신한다. 여기서, 초음파센서(10)로부터 수신된 각각의 거리 값은 L1~L4로 나타낼 수 있다. 그리고, 후방 물체 감지부(120)는 후방 물체의 존재 여부를 나타내는 감지신호와, 트레일러(3) 레이아웃 거리(TL)를 출력할 수 있다.
후방 물체 감지부(120)는 수신된 각각의 거리 값 L1~L4에 대응하여 후방 물체를 감지한다. 예를 들어, 후방 물체 감지부(120)는 이전에 측정된 거리 값과, 초음파센서(10)로부터 수신된 거리 값 L1~L4의 차이가 특정 값 이하로 유지되는지를 판단한다.
후방 물체 감지부(120)는 거리 값의 차이가 특정 값 이하로 유지되는 경우, 수신된 거리 값 L1~L4을 평균한다. 후방 물체 감지부(120)는 평균된 거리 값을 트레일러(3) 레이아웃의 거리(TL)로 설정한다.
도 6은 도 2의 차량모델 히치각 예측부(130)를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 차량모델 히치각 예측부(130)는 차량모델에 기반하여 트레일러(3)와 차량(1) 사이의 각(히치각)을 예측한다.
차량모델 히치각 예측부(130)는 차량모델에 기반하여 차량(1)의 선회 반경을 예측한다. 예를 들어, 차량모델 히치각 예측부(130)는 키네마틱(Kinematic) 차량모델을 이용하여 차량(1)의 선회 반경을 예측할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 차량모델 히치각 예측부(130)는 키네마틱(Kinematic) 차량모델을 이용하여 선회 반경을 예측하는 것을 일 예로 설명하였다. 하지만, 본 발명의 실시예는 이에 한정되는 것이 아니며, 요레이트(Yaw rate) 센서, 조향각(Steering angle) 속도, 휠속(Wheel speed) 중 적어도 하나에 기반하여 제어 차량의 선회 경로를 예측할 수도 있다.
키네마틱 차량모델에서 R1은 중심점(D)으로부터 차량 전륜축(A)까지의 거리, R2는 중심점(D)으로부터 차량 후륜축(B)까지의 거리, R3는 중심점(D)으로부터 트레일러(3)의 바퀴축(C)까지의 거리를 나타낸다. 그리고, R1과 R2사이의 각도를 δ로 나타내고, R2와 R3 사이의 각도(히치각)를 θ로 나타낸다.
차량모델 히치각 예측부(130)는 아래의 [수학식 2]을 이용하여 차량(1)의 선회 반경을 예측할 수 있다.
Figure pat00002
위의 [수학식 2]에서 δ는 조향각, Lf는 무게중심(G)과 전륙축(A) 사이의 거리, Lr는 무게중심(G)과 후륜축(B) 사이의 거리를 나타낸다. 차량(1)의 조향각(δ)과, 무게중심(G)으로부터 전/후륜축과의 거리(Lf, Lr) 값을 연산하여 R2 값을 구할 수 있다.
그리고, 위의 R2 값에 트레일러(3)에 초기값으로 설정된 휠 베이스(Td)를 반영하여 R3 값을 구할 수 있다. R3 값을 구하기 위한 식은 아래의 [수학식 3]과 같다.
Figure pat00003
위의 [수학식 3]에서 Pd는 차량(1)의 후륜축(B)으로부터 피봇점(P)까지의 거리, Td는 가상의 설정값인 트레일러(3)의 바퀴축(C)과 피봇점(P)까지의 거리(트레일러의 휠 베이스 값)를 나타낸다.
차량모델 히치각 예측부(130)는 R2, R3을 기네마틱 연산식에 반영하여 트레일러(3)의 히치각(θ㎞)을 구할 수 있다. 차량모델에 기반한 히치각(θ㎞)을 구하기 위한 키네마틱 연산식은 아래의 [수학식 4]와 같다.
Figure pat00004
또한, 차량모델 히치각 예측부(130)는 후술하는 연산부(162)로부터 업데이트신호 UPDATE가 수신되면, 차량모델 히치각을 재연산할 수 있다. 예를 들어, 두 히치각(θ㎞, θUS, θUS은 후술함)의 차이 값이 특정 값 이상인 경우 업데이트 된 파라미터 "Td"에 대응하여 차량모델 히치각을 재연산한다.
도 7은 도 2의 초음파센서 히치각 예측부(140)를 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 초음파센서 히치각 예측부(140)는 초음파센서(10)에 기반하여 트레일러(3)와 차량(1) 사이의 각(히치각)을 예측한다.
상술된 도 5에서 연산된 트레일러(3) 레이아웃의 거리(TL)와, 초음파센서(10)에 의해 측정된 현재의 거리 값 L1~L4에 기반하여 히치각(θUS)을 연산할 수 있다. 히치각(θUS)을 구하기 위한 연산식은 아래의 [수학식 5]~[수학식7]과 같다.
Figure pat00005
Figure pat00006
Figure pat00007
제어부(100)는 초음파센서(10)로부터 차량(1)과 트레일러(3) 사이의 거리 값 L1~L4을 수신한다. 차량(1)이 도 7과 같은 반경으로 선회할 때, 초음파센서(10)에 의해 측정된 거리 값 L1~L4과 트레일러(3) 레이아웃의 거리(TL)의 차이로 변화 값 ΔL1~ΔL4을 정의한다. 그리고, 초음파센서(10)의 고정점 간의 거리 값 D1~D3을 이용하여 각각 변화되는 히치각(θUS1~θUS3)을 연산할 수 있다.
위의 [수학식 5]~[수학식7]을 보면, 초음파센서(10)의 고정점 간의 거리 값 D1~D3과, 산출된 변화 값 ΔL1~ΔL4을 연산하여, 변화되는 히치각(θUS1~θUS3)을 구할 수 있다.
Figure pat00008
그리고, 위의 [수학식 8]과 같이, 거리 값 D1~D3에 대응하여 각각 변화되는 히치각(θUS1~θUS3)을 평균하여 최종 히치각(θUS)을 연산한다. 여기서, 차량(1)의 선회 반경에 따라 거리 값 L1 또는 거리 값 L4이 미계측될 수 있다. 이러한 경우, 해당 값(미계측된 거리 값)을 제외한 나머지 히치각들을 평균하여 최종적인 트레일러(3)의 히치각(θUS)을 연산한다.
도 8은 도 2의 히치각 매칭부(150)에 관한 상세 구성도이다.
도 8을 참조하면, 히치각 매칭부(150)는 차속 판단부(151), 히치각 판단부(152), 히치각 부호 판단부(153) 및 히치각 비교부(154)를 포함한다.
여기서, 차속 판단부(151)는 차속을 감지하여 차량(1)이 신뢰 상황에 있는지의 여부를 판단한다. 즉, 초음파센서(10)에서 측정된 거리 값의 신뢰도와, 키네마틱 차량모델의 신뢰도 향상을 위해 차량의 속도가 일정값 이하의 상황인지를 판단한다.
예를 들어, 차량(1)의 속도가 중속 또는 고속인 상황에서 초음파센서(10)의 거리 값이 왜곡되고 키네마틱 차량모델의 신뢰성이 떨어질 수 있다. 따라서, 차속 판단부(151)는 차속이 특정 속도 이하인 경우(저속), 차량(1)이 신뢰 범위 내에 있는 것으로 판단하여 히치각 판단부(152)에 매칭 개시신호를 전송한다.
히치각 판단부(152)는 매칭 개시신호의 활성화시 히치각의 범위를 판단한다. 히치각 판단부(152)는 차량모델 히치각 예측부(130)로부터 인가되는 히치각(θ㎞)과, 초음파센서 히치각 예측부(140)로부터 인가되는 히치각(θUS)이 특정 범위 이내에 포함되는지의 여부를 판단한다.
히치각 판단부(152)는 두 히치각(θ㎞, θUS)이 특정 범위 이내에 포함되는 경우 차량(1)이 계속 직진하는 상황이라고 판단한다. 즉, 히치각 판단부(152)는 두 히치각(θ㎞, θUS)이 특정 범위 이내에 포함되는 경우 차량(1)의 히치각이 거의 변하지 않는 구간으로 판단한다. 이에 따라, 히치각 판단부(152)는 이 구간을 대드존(Dead Zone)으로 적용하여 히치각이 빈번하게 판단되는 것을 방지한다.
그리고, 히치각 부호 판단부(153)는 히치각 판단부(152)에서 대드존이 적용된 두 히치각(θ㎞, θUS)의 부호가 서로 동일한지의 여부를 판단한다. 히치각 부호 판단부(153)는 두 히치각(θ㎞, θUS)의 부호가 서로 동일한 경우 매칭신호를 히치각 비교부(154)에 출력한다.
또한, 히치각 비교부(154)는 히치각 부호 판단부(153)로부터 매칭신호가 인가된 경우 두 히치각(θ㎞, θUS)의 차이 값을 비교한다. 히치각 비교부(154)는 두 히치각(θ㎞, θUS)의 차이 값이 특정 값 이하인 경우 트레일러(3)가 연결된 것으로 판단하여 연결신호를 활성화시킨다.
도 9는 도 2의 트레일러 판단부(160)에 관한 상세 구성도이다.
트레일러 판단부(160)는 트레일러 연결 판단부(161)와, 연산부(162)를 포함한다.
여기서, 트레일러 연결 판단부(161)는 히치각 비교부(160)로부터 인가되는 연결신호에 대응하여 차량(1)에 장착된 물체가 트레일러(3)인지를 최종적으로 판단한다.
트레일러 연결 판단부(161)는 히치각 비교부(160)로부터 인가되는 연결신호가 일정 시간 동안 활성화 상태를 유지하는 경우, 트레일러(3)가 차량(1)에 최종적으로 연결되었다고 판단한다. 트레일러 연결 판단부(161)는 트레일러(3)가 연결된 경우 판단신호를 리셋부(170) 및 트레일러 모드 제어부(200)에 출력할 수 있다.
연산부(162)는 두 히치각(θ㎞, θUS)의 부호가 동일하지만 그 차이 값이 특정 값 이상인지의 여부를 판단한다. 예를 들어, 연산부(162)는 두 히치각(θ㎞, θUS)의 차이 값이 특정 값 이상인 경우 위의 도 6에서 설명한 파라미터 "Td" 값(트레일러의 휠 베이스 값)을 업데이트하기 위한 신호 UPDATE를 차량모델 히치각 예측부(130)로 전송한다.
또한, 연산부(162)는 차량모델 히치각이 일정 값 이상으로 큰 경우 파라미터 "Td" 값을 감소시키고, 차량모델 히치각이 일정 값 이상으로 작은 경우 파라미터 "Td" 값을 증가시킬 수 있다.
그리고, 연산부(162)는 두 히치각(θ㎞, θUS)의 차이 값이 특정 값 이하로 일정시간 유지되는 경우 그 히치각 값을 트레일러 모드 제어부(200)에 전송할 수 있다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 트레일러 인식 방법에 관한 흐름도이다.
도 10a를 참조하면, 오프셋 보정부(110)는 통신부(11)로부터 조향각, 요레이트, 차량속도 등 내부신호를 수신한다.(단계 S1) 정차 상태 판단부(111)는 차량(1)이 정차 상태인지의 여부를 판단한다.(단계 S2) 단계 S2에서 차량이 정차 상태가 아닌 경우 단계 S1으로 진입한다. 반면에, 요레이트 보정부(112)는 차량(1)이 정차 상태인 경우 현재의 요레이트 값으로 요레이트 오프셋을 보정한다.(단계 S3)
이후에, 직진 판단부(114)는 차량(1)이 직진하고 있는 상태인지의 여부를 판단한다.(단계 S4) 만약, 단계 S4에서 차량이 직진 상태가 아닌 경우 단계 S1으로 진입한다. 반면에, 차량(1)이 직진하고 있는 상태인 경우 제어부(100)는 초음파센서(10)로부터 거리 값을 수신한다.(단계 S5)
차량(1)이 직진 상태로 판단되면 초음파센서(10)가 온 상태가 된다. 이에 따라, 후방 물체 감지부(120)는 초음파센서(10)로부터 거리 값을 수신하여 차량(1)의 후방에 물체가 감지되는지의 여부를 판단한다.(단계 S6) 그리고, 후방 물체 감지부(120)는 이전에 측정된 거리 값과, 초음파센서(10)로부터 감지된 현재 거리 값 L1~L4의 차이가 특정 값 이하로 유지되는지의 여부를 판단한다.(단계 S7)
만약, 단계 S6에서 차량(1)의 후방에 물체가 감지되지 않거나, 단계 S7에서 거리 값의 차이가 특정 값 이하로 유지되지 않는 경우, 후술하는 단계 S15, 단계 S16으로 진입하여 초음파 센서(10)가 오프된다.
반면에, 후방 물체 감지부(120)는 차량(1)의 후방에 물체가 감지되어 거리 값이 특정 값 이하로 유지되는 경우, 감지된 거리 값을 평균하여 그 평균된 값을 트레일러(3) 레이아웃의 거리(TL)로 설정한다.(단계 S8)
도 10b를 참조하면, 차량모델 히치각 예측부(130)는 차량(1)의 내부신호에 대응하여 키네마틱 차량모델에 기반한 히치각을 예측한다.(단계 S9) 그리고, 초음파센서 히치각 예측부(140)는 초음파센서(10)의 거리 값에 기반하여 히치각을 예측한다.(단계 S10)
이후에, 차속 판단부(151)는 차량(1)의 현재의 차속이 일정 속도 이하인지의 여부를 판단하여 각 히치각들의 신뢰성을 확보한다.(단계 S11) 만약, 차속이 일정 값 이상인 경우 단계 S9, S10으로 진입한다. 반면에, 차량(1)의 차속이 일정 속도 이하인 경우, 히치각 부호 판단부(153)는 차량모델 히치각 예측부(130)와 초음파센서 히치각 예측부(140)에서 측정된 두 히치각 값의 부호가 일치하는지의 여부를 판단한다.(단계 S12)
두 히치각 값의 부호가 일치하는 경우, 히치각 비교부(154)는 두 히치각 값의 차이가 일정 값 이하인지의 여부를 판단된다.(단계 S13) 만약, 두 히치각 값의 차이가 일정 값 이상인 경우 단계 S9, S10으로 진입한다. 반면에, 두 히치각 값의 차이가 일정 값 이하인 경우, 트레일러 연결 판단부(161)는 두 히치각 값의 차이가 일정값 이하로 일정시간 유지되는지의 여부를 판단한다.(단계 S14)
만약, 단계 S14에서 두 히치각 값의 차이가 일정값 이하로 일정시간 유지되지 않는 경우, 단계 S9, S10로 진입한다. 그리고, 단계 S9에서는 차량모델 히치각 예측부(130)가 업데이트된 트레일러 휠베이스 값(Td)에 따라 히치각을 재연산한다.
반면에, 단계 S14에서 두 히치각 값의 차이가 일정값 이하로 일정시간 유지되는 경우, 최종적으로 트레일러의 연결 유무를 나타내는 판단신호를 출력한다. 그리고, 연산부(162)에서 연산된 히치각 값을 트레일러 모드 제어부(200)에 전송하고, 초음파센서(10)를 오프시킨다.(단계 S15) 이후에, 리셋부(170)는 차량(1)이 주차 상태이거나, 시동의 오/오프시 제어부(100)의 로직을 리셋시킨다.(단계 S16)
도 11은 도 2의 트레일러 모드 제어부(200)의 적용 예를 설명하기 위한 일 실시예이다.
최근에 양산되는 차량에는 운전자에게 보다 많은 편의와 안전 기능을 제공하는 첨단 운전자 보조 시스템(ADAS; Advanced Driver Assistance System)이 다양한 형태로 적용되고 있다.
첨단 운전자 보조 시스템은 주행 환경 정보 중 선행 차량의 주행 정보를 감지하고, 감지된 선행 차량의 주행 정보에 따라 자동으로 가감속하며 자동 주행하기 위한 스마트 크루즈 제어(SCC; Smart Cruise Control) 모듈을 포함할 수 있다.
일반적인 스마트 크루즈 제어 모듈의 경우, 트레일러의 견인 유무에 따른 별도의 모드를 가지고 있지 않다. 이로 인해, 운전자에 의해 설정되는 차간거리 및 차량의 속도가 차량의 거동을 불안정하고 위험하게 할 수 있다.
본 발명의 실시예는 상술된 도 1 내지 도 10b를 적용하여 트레일러의 견인 유무를 능동적으로 판단할 수 있다. 따라서, 스마트 크루즈 제어 모듈의 작동시에 트레일러의 견인 유무를 고려할 수 있다. 일 예로, 본 발명의 실시예에 따른 트레일러 모드 제어부(200)는 제어부(100)의 판단 결과에 따라 차간거리의 레벨당 설정 거리를 증대시키고, 제한된 차량의 속도를 능동적으로 설정되게 할 수 있다.
스마트 크루즈 제어 모듈의 작동시 차간거리는 현재 차량의 속도에 따른 제동거리 확보가 필수이다. 그런데, 트레일러 장착 차량의 경우 제동거리가 상승할 수 있다. 뿐만 아니라, 완만한 선회중에도 급격한 제동력이 입력될 경우 잭나이프현상(트레일러가 관성에 의해 진행되면서 피견인차와 충돌하는 현상)이 나타날 수 있다.(케이스 1, 2 참조)
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 트레일러 모드 제어부(200)는 차량에 트레일러가 연결되어 있다고 판단되면, 제동거리를 충분히 확보하도록 설정한다. 예를 들어, 스마트 크루즈 제어 모듈은 운전자에 의해 설정된 차간거리 레벨의 초기 설정값(E)에서 고정 배수를 적용(F)하여 차간거리가 조절 되도록 한다.(케이스 3, 4 참조)
한편, 첨단 운전자 보조 시스템은 차량의 주행 상황에서 대항 차량 또는 교차 차량과의 충돌 위험을 판단하고, 충돌 상황에서 긴급 제동을 통해 충돌을 회피하기 위한 전방충돌회피 시스템(FCA; Forward Collision Avoidance)을 포함할 수 있다. 트레일러를 장착한 차량의 경우, 과속으로 주행할시 트레일러가 자세를 잃으며 케이스 2와 같이 큰 사고로 이어질수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 트레일러 모드 제어부(200)는 전방충돌회피 시스템이 전방 추돌 상황을 감지할 때, 보다 먼거리 값으로 경계 값을 능동적으로 변경 할 수 있다. 본 발명의 실시예는 케이스 4에서와 같이, 차량의 최고속도를 제한함으로써 안전한 주행을 도울 수 있다.
도 12는 도 2의 트레일러 모드 제어부(200)의 적용 예를 설명하기 위한 다른 실시예이다.
트레일러를 견인하는 차량의 경우, 차량의 선회시에 주변 장애물로부터 후미에 따라오는 트레일러가 충돌할 확률이 높으며 큰 사고로 이어질 수 있다.(케이스 5 참조)
본 발명의 실시예는 상술된 도 1 내지 도 10b를 적용하여 트레일러의 유무를 능동적으로 판단할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 트레일러 모드 제어부(200)는 트레일러 모드의 진입시, 운전자에게 차량의 선회가능 궤적을 가이드 해줌으로써 장애물 또는 타차량과의 추돌을 예방할 수 있도록 한다.
예를 들어, 본 발명의 실시예는 차량에 기장착되어 있는 전방 카메라 및 지도정보를 사용하여, 전방 회전로의 곡률, 차폭, 가드레일(측방 장애물, 로드 바운더리) 등을 인지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 트레일러 모드 제어부(200)는 제어부(100)부터 출력되는 차량과 트레일러 간의 히치각과, 트레일러의 추정 휠베이스(Td) 값으로부터, 차량의 진행 경로에 따른 충돌 가능성을 예측할 수 있다.(트레일러 차폭의 경우, 피견인차의 제원을 따르도록 할 수 있다.) 트레일러 모드 제어부(200)는 차량의 충돌 가능성을 예측하고 이를 운전자에게 인지되도록 하여 더 큰 선회반경으로 주행을 할 수 있도록 안내 해 줄 수 있다.
도 13은 도 2의 트레일러 모드 제어부(200)의 적용 예를 설명하기 위한 또 다른 실시예이다.
도 13을 참조하면, 차량(1)에 후방카메라(300)가 존재할 경우, 후방카메라(300)의 영상 정보를 활용하여 후방 물체를 감지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 트레일러 모드 제어부(200)는 후방카메라(300)에 의해 감지된 물체의 레이아웃이 선회방향에 따라 이동하는 것을 추적하여 주행의 안정성에 대한 신뢰성을 높일 수 있다.
도 14는 도 2의 트레일러 모드 제어부(200)의 적용 예를 설명하기 위한 또 다른 실시예이다.
도 14를 참조하면, 트레일러 모드 제어부(200)는 운전자로 하여금 트레일러의 유무에 의해 차량 모드를 선택할 수 있도록 클러스터 화면에 트레일러의 견인 유무를 나타낼 수 있다.
예를 들어, 트레일러 모드 제어부(200)는 운전자가 수동적으로 트레일러 모드를 선택하지 않아도 트레일러 견인 모드를 능동적으로 판단할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예는 운전자에게 트레일러 모드 활성화를 추천함으로써, 차량의 위험 상황에서 피해를 방지하는 여러 가지 기능들을 활성화 시킬 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (20)

  1. 초음파를 이용하여 차량과 후방 물체와의 거리 값을 센싱하는 초음파센서;
    상기 차량의 내부신호와 상기 거리 값에 대응하여 트레일러의 연결 유무를 감지하고, 차량모델에 기반한 제 1히치각과 상기 초음파센서에 기반한 제 2히치각을 예측하여 제어신호를 생성하는 제어부; 및
    상기 제어신호에 대응하여 상기 차량의 트레일러 모드를 제어하는 차량의 트레일러 인식 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 내부신호는 상기 차량의 조향각, 차량속도, 요레이트 중 적어도 어느 하나 이상의 신호를 포함하는 차량의 트레일러 인식 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 내부신호를 수신하여 요레이트 오프셋을 보정하는 오프셋 보정부;
    상기 차량의 후방 물체를 감지하는 후방물체 감지부;
    상기 차량모델에 기반하여 상기 제 1히치각을 예측하는 차량모델 히치각 예측부;
    상기 초음파센서에 기반하여 상기 제 2히치각을 예측하는 초음파센서 히치각 예측부;
    상기 제 1히치각과 상기 제 2히치각을 매칭하는 히치각 매칭부; 및
    상기 히치각 매칭부의 출력에 대응하여 상기 트레일러의 연결 유무를 판단하고 상기 제어신호를 생성하는 트레일러 판단부를 포함하는 차량의 트레일러 인식 장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 오프셋 보정부는
    상기 내부신호에 대응하여 상기 차량이 정차 상태인지의 여부를 판단하는 정차 상태 판단부;
    상기 차량이 정차 상태인 경우의 요레이트 값을 적용하여 상기 요레이트 오프셋을 보정하는 요레이트 보정부;
    상기 차량모델에 기반하여 요레이트를 산출하는 요레이트 산출부; 및
    상기 차량의 직진 여부를 판단하는 직진 판단부를 포함하는 차량의 트레일러 인식 장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 요레이트 산출부는
    2자유도 차량모델에 기반하여 상기 요레이트를 산출하는 차량의 트레일러 인식 장치.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 직진 판단부는
    상기 요레이트 보정부에서 보정된 요레이트 값과, 상기 요레이트 산출부에서 산출된 요레이트 값을 비교하여, 두 요레이트 값이 모두 특정 값 이내인 경우 상기 차량이 직진 상태인 것으로 판단하는 차량의 트레일러 인식 장치.
  7. 제 4항에 있어서, 상기 후방 물체 감지부는
    상기 직진 판단부의 판단 결과 상기 차량이 직진 상태인 경우 상기 초음파센서로부터 상기 거리 값이 수신되는 차량의 트레일러 인식 장치.
  8. 제 3항에 있어서, 상기 후방 물체 감지부는
    이전에 측정된 거리 값과, 상기 거리 값의 차이가 특정 값 이하로 유지되는 경우, 수신된 거리 값을 평균하여 트레일러 레이아웃의 거리를 설정하는 차량의 트레일러 인식 장치.
  9. 제 3항에 있어서, 상기 차량모델 히치각 예측부는
    키네마틱 차량모델을 이용하여 선회 반경을 예측하고, 상기 트레일러의 휠 베이스 값을 반영하여 상기 제 1히치각을 연산하는 차량의 트레일러 인식 장치.
  10. 제 3항에 있어서, 상기 차량모델 히치각 예측부는
    상기 트레일러 판단부로부터 업데이트신호가 수신되면, 업데이트 된 트레일러의 휠 베이스 값을 반영하여 상기 히치각을 재연산하는 차량의 트레일러 인식 장치.
  11. 제 3항에 있어서, 상기 트레일러 판단부는
    상기 제 1히치각과 상기 제 2히치각의 차이 값이 특정 값 이상인 경우 상기 트레일러의 휠 베이스 값을 업데이트하기 위한 업데이트 신호를 상기 차량모델 히치각 예측부로 출력하는 차량의 트레일러 인식 장치.
  12. 제 3항에 있어서, 상기 초음파센서 히치각 예측부는
    상기 후방 물체 감지부에서 설정된 트레일러 레이아웃의 거리의 차이로 변화 값을 정의하고, 상기 거리 값을 이용하여 변화되는 히치각을 연산하는 차량의 트레일러 인식 장치.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 초음파센서 히치각 예측부는
    상기 초음파센서의 고정점 간의 거리 값과 산출된 상기 변화 값을 연산하고, 변화되는 히치각을 평균하여 상기 제 2히치각을 연산하는 차량의 트레일러 인식 장치.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 초음파센서 히치각 예측부는
    상기 거리 값 중 미계측된 거리 값을 제외한 나머지 히치각들을 평균하여 상기 제 2히치각을 연산하는 차량의 트레일러 인식 장치.
  15. 제 3항에 있어서, 상기 히치각 매칭부는
    상기 차량의 차속이 일정 속도 이하인지를 판단하는 차속 판단부;
    상기 제 1히치각과 상기 제 2히치각이 특정 범위 이내인지를 판단하여 상기 차량의 직진 상태에서 대드 존을 적용하는 히치각 판단부;
    상기 제 1히치각과 상기 제 2히치각의 부호가 동일한지의 여부를 판단하는 히치각 부호 판단부; 및
    상기 제 1히치각과 상기 제 2히치각의 차이 값을 비교하는 히치각 비교부를 포함하는 차량의 트레일러 인식 장치.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 히치각 비교부는
    상기 제 1히치각과 상기 제 2히치각의 차이 값이 특정 값 이하인 경우 상기 트레일러가 연결된 것으로 판단하여 연결신호를 활성화시키는 차량의 트레일러 인식 장치.
  17. 제 3항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 트레일러 판단부와 상기 후방 물체 감지부의 출력에 대응하여 상기 초음파 센서와 상기 제어부의 리셋 여부를 제어하는 리셋부를 더 포함하는 차량의 트레일러 인식 장치.
  18. 차량의 직진 상태에서 초음파센서로부터의 거리 값을 수신하여 상기 차량의 후방에 물체가 감지되는지를 판단하는 단계;
    차량모델에 기반하여 제 1히치각을 예측하고, 상기 초음파센서의 거리 값에 기반하여 제 2히치각을 예측하는 단계;
    상기 제 1히치각과 상기 제 2히치각을 매칭하여 상기 트레일러의 연결 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 트레일러의 연결이 판단되는 경우 상기 차량의 트레일러 모드를 제어하는 단계를 포함하는 차량의 트레일러 인식 방법.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 차량의 후방에 물체가 감지되는지를 판단하는 단계는
    상기 차량의 내부신호를 수신하여 상기 차량이 정차 상태인 경우 상기 요레이트 오프셋을 보정하는 단계; 및
    이전에 측정된 거리 값과, 상기 초음파센서로부터 감지된 거리 값의 차이가 특정 값 이하로 유지되는 경우, 감지된 거리 값을 평균하여 트레일러 레이아웃의 거리로 설정하는 단계를 포함하는 차량의 트레일러 인식 방법.
  20. 제 18항에 있어서, 상기 트레일러의 연결 여부를 판단하는 단계는
    상기 차량의 차속이 일정 속도 이하에서 상기 제 1히치각과 상기 제 2히치각의 부호가 일치하는지를 판단하는 단계;
    두 히치각 값의 차이가 일정 값 이하인 경우 상기 두 히치각 값의 차이가 일정값 이하로 일정시간 유지되면 상기 트레일러가 연결된 것으로 판단하는 단계를 포함하는 차량의 트레일러 인식 방법.
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