KR20210151107A - 굴절식 차량의 허용 가능한 차량 상태 공간을 결정하는 방법 - Google Patents

굴절식 차량의 허용 가능한 차량 상태 공간을 결정하는 방법 Download PDF

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KR20210151107A
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레오 라이니
피터 닐슨
메츠 조나슨
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볼보 트럭 코퍼레이션
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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 안전하게 기동을 완료하기 위한 굴절식 차량(1)의 허용 가능한 차량 상태 공간을 결정하는 방법으로서, 차량 상태 공간은 차량 속도를 포함하고, 굴절식 차량(1) 앞의 주행 가능 영역(31)을 모니터링하는 단계(S1), 굴절식 차량(1) 앞의 잠재적인 스웹 영역(33)을 예측하는 단계(S2)로서, 잠재적인 스웹 영역(33)은 굴절식 차량(1)의 초기 차량 상태, 굴절식 차량(1)의 기하학적 구조, 그리고 굴절식 차량(1)의 위치를 지정하는 데 사용되는 하나 이상의 센서 입력 신호와 관련된 오류 특성에 근거하여 기동 동안 굴절식 차량(1)이 횡단할 수 있는 영역을 확률과 함께 나타내는, 단계, 및 잠재적인 스웹 영역(33)이 차량(1) 전방의 주행 가능 영역(31)을 초과하지 않도록 허용 가능한 차량 상태 공간을 결정하는 단계(S3)를 포함하는, 안전하게 기동을 완료하기 위한 굴절식 차량(1)의 허용 가능한 차량 상태 공간을 결정하는 방법을 제공한다.

Description

굴절식 차량의 허용 가능한 차량 상태 공간을 결정하는 방법
본 개시내용은 트럭 및 세미 트레일러와 같은 굴절식 차량에 대한 허용 가능한 차량 상태 공간, 예를 들어 속도 제한을 결정하기 위한 방법, 제어 유닛, 및 차량에 관한 것이다.
본 발명은 트럭 및 건설 장비와 같은 대형 차량에 적용될 수 있다. 본 발명은 주로 세미 트레일러 차량과 관련하여 설명될 것이지만, 본 발명은 이 특정 차량으로 제한되지 않고 레저용 차량과 같은 다른 유형의 관절 차량에도 사용될 수 있다.
자율주행 및 반자율주행 차량은 내비게이션 및 차량 제어를 위해 다양한 유형의 센서 입력 신호를 사용한다. 첨단 운전자 지원 시스템(ADAS)도 센서 입력 신호를 기반으로 한다. 차량의 안전한 작동에 필요한 특정 키 센서 신호가 손실되면 안전한 정지 기동이 필요할 수 있다. 안전 정지 기동은 예를 들어 차량을 도로 측면으로 기동하고 제어된 방식으로 차량을 정지시키는 것을 포함할 수 있다. 안전 정지 기동 중에 차량이 적어도 부분적으로 '실명(blind)' 될 수 있으므로 때때로 대체 입력 신호를 기반으로 제어를 실행해야 한다. 그러한 대체 입력 신호 중 하나는 휠 회전이 예를 들어 이동 거리, 속도 및 가속도를 추정하는 데 사용되는 추측 항법이다.
US 2018/0224851 A1은 GPS 신호가 손실된 경우 안전한 정지 기동을 실행하는 문제에 관한 것이다. 기본 포지셔닝 시스템이 오작동하는 경우 추측 항법에 기반한 위치 추정이 사용된다.
US 2010/0106356은 자율 차량 제어 및 자율 차량 제어를 위한 센서 시스템에 관한 것이다. 본 개시의 일부는 센서 입력의 손실에 관한 것이다. 예를 들어, 레이더 신호가 막힘으로 인해 손실된 경우 장애물 위치를 시뮬레이션하는 메커니즘이 개시되어 있다. 본 개시는 또한 안전한 작동이 보장될 수 없는 경우에 안전한 정지 기동을 실행하는 것에 관한 것이다.
안전정지 기동과 관련된 문제는 차량이 정지 기동을 안전하게 수행할 수 없는 상태에 있을 수 있다는 것이다. 예를 들어 차량이 너무 빨리 이동할 수 있다.
급작스럽고 중요한 차량 제어를 필요로 하는 다른 기동은 갑작스런 장애물 회피 기동, 미끄러짐을 고려한 기동 등을 포함한다. 안전 정지 기동과 유사하게, 차량은 너무 빠른 속도 때문에 예를 들어, 미끄러짐 보상을 안전하게 수행할 수 없는 상태에 있을 수 있다.
센서 신호 중단 시 안전한 정지 기동이 항상 안전하게 실행될 수 있도록 굴절식 차량의 허용 가능한 차량 상태 공간을 결정하는 방법이 필요하다.
본 발명의 목적은 상기 언급된 문제를 완화하거나 극복하는 기술을 제공하는 것이다. 이 목적은 기동을 안전하게 완료하기 위해 관절식 차량의 허용 가능한 차량 상태 공간을 결정하는 방법에 의해 적어도 부분적으로 획득되며, 차량 상태 공간은 차량 속도를 포함한다. 이 방법은 굴절식 차량 앞의 주행 가능 영역을 모니터링하는 단계를 포함한다. 이 방법은 또한 굴절식 차량의 앞에 잠재적인 스웹 영역을 예측하는 단계를 포함한다. 잠재적인 스웹 영역은 기동 중에 굴절식 차량에 의해 잠재적으로 횡단되는 영역을 확률과 함께 나타낸다. 이것은 초기 차량 상태, 관절 차량의 기하학적 구조, 그리고 차량 위치를 지정하는 데 사용되는 하나 이상의 센서 입력 신호와 관련된 오류 특성을 기반으로 결정된다. 방법은 또한 기동 동안 예측된 잠재적인 스웹 영역이 차량 전방의 주행 가능 영역을 넘어서 확장되지 않도록 허용 가능한 차량 상태 공간을 결정하는 단계를 포함한다.
이렇게 하면 현재 운전 시나리오에서 기동이 안전하게 실행될 수 있다. 예를 들어, 일부 시나리오는 상대적으로 높은 주행 속도를 허용하는 반면 다른 시나리오는 더 높은 제어 문제를 제시하여 차량 속도를 감소시킬 수 있다. 굴절식 차량의 기하학적 구조는 잠재적인 스웹 영역을 결정할 때 고려된다. 이렇게 하면 예를 들어 트레일러가 기동 중에 주행 가능한 영역을 벗어나지 않도록 보장된다. 다양한 유형의 센서 오류 특성이 이 방법에 의해 설명되는데, 이는 어떤 센서 시스템이 정전을 경험할지 미리 알 수 없기 때문에 이점이 있다.
양태에 따르면, 기동은 안전 정지 기동이고, 하나 이상의 센서 신호는 정상 작동 모드와 비교하여 감소된 센서 입력 신호 세트에 대응한다. 안전한 정지 기동을 실행할 수 있는 가능성은 예를 들어 자율 주행 차량 및 진보된 운전자 지원 시스템에 매우 중요하다.
양태에 따르면, 모니터링은 차량 전방의 교통 기반시설에 관한 정보를 획득하는 것을 포함한다. 교통 인프라에 대한 정보는 다양한 방법으로 얻을 수 있으며 이에 대해서는 아래에서 자세히 설명한다. 이것은 장점인 강건한 시스템을 제공한다. 예를 들어, 선택적으로, 모니터링은 차량 앞의 환경과 관련된 데이터를 다음 중 하나로부터 획득하는 것을 포함한다. 하나 이상의 레이더 센서, 하나 이상의 라이더 센서, 하나 이상의 비전 센서 및 하나 이상의 V2X 통신 트랜스시버.
양태들에 따르면, 예측하는 단계는 기동을 위한 차량의 계획된 트랙에 기초하여 굴절식 차량의 전방에 잠재적인 스웹 영역을 예측하는 단계를 포함한다. 계획된 트랙은 차량이 교통 인프라를 통과할 때 유지 관리하고 업데이트할 수 있다. 현재 계획된 기동 트랙에서 잠재적인 스웹 영역을 기반으로 하면, 잠재적인 스웹 영역에 대한 보다 정확한 추정치를 얻을 수 있다. 또한, 유리하게는, 굴절식 차량이 휩쓸고 있는 영역이 기동 중 차량 속도 및 회전율에 의존할 수 있기 때문에, 허용 가능한 차량 상태 공간은 선택적으로 기동 기간 동안 차량 속도의 상한 및 하한을 모두 포함한다.
양태들에 따르면, 예측하는 단계는 차량과 연관된 초기 차량 상태 오류의 추정치를 획득하는 단계를 포함한다. 상태 오류는 결정된 잠재적인 스웹 영역에 영향을 미친다. 따라서, 유리하게는, 잠재적인 스웹 영역의 보다 정확한 추정이 얻어진다.
양태들에 따르면, 예측하는 단계는 기동 동안 차량의 포지셔닝 에러와 연관된 공분산 행렬을 추정하는 단계를 포함한다. 공분산 행렬은 불확실성 영역을 나타내기 위한 낮은 복잡성의 효율적인 수단을 제공하며, 이는 장점이다.
일부 양상들에 따르면, 차량 상태 공간은 스티어링 휠 각도를 포함하고, 방법은 또한 기동을 위한 차량의 계획된 트랙과 관련된 전복 위험에 기초하여 허용 가능한 차량 상태 공간을 결정하는 단계를 포함한다. 따라서, 이 방법은 굴절식 차량이 주행 가능한 영역 외부를 쓸어버릴 위험을 제한할 뿐만 아니라 기동 중에 전복될 위험도 제한한다.
일부 그러한 양태에 따르면, 방법은 차량과 연관된 하나 이상의 동적 특성을 획득하는 단계를 포함하고, 허용 가능한 차량 상태 공간의 결정은 또한 차량 동적 특성에 기초한다. 이러한 방식으로 다양한 차량 동적 속성이 방법에 의해 설명되어 기동 중에 보다 정밀한 제어가 가능하다. 예를 들어, 상부가 무거운 차량은 보다 안정적인 차량에 비해 핸들 각도 측면에서 더 엄격하게 제한될 수 있다.
양태들에 따르면, 방법은 기동 동안 제어를 위해 차량의 제어 유닛에 출력으로서 결정된 허용 가능한 차량 상태 공간을 제공하는 단계를 포함한다. 따라서, 유리하게는, 개시된 방법으로부터의 새로운 입력에 기초하여 차량 제어가 개선될 수 있다.
양태들에 따르면, 방법은 기동 동안 제어를 위해 차량의 제어 유닛에 출력으로서 기동 동안 잠재적으로 휩쓸린 영역 및/또는 전복 가능성의 추정치를 제공하는 단계를 포함한다. 다시, 유리하게, 제어 유닛에 의한 차량 제어는 개시된 방법으로부터의 새로운 입력에 기초하여 개선될 수 있다.
양태에 따르면, 방법은 센서 입력 신호 조합의 상이한 세트에 대응하는 복수의 잠재적인 스웹 영역을 결정하는 단계를 포함한다. 다른 시나리오와 조건은 다른 잠재적인 스웹 영역을 산출한다. 예를 들어, 사용 가능한 센서 신호의 특정 조합은 덜 정확한 다른 센서 신호에 비해 더 작은 잠재적인 스웹 영역을 생성할 수 있다. 이 방법은 관련 확률과 함께 다양한 실패 가설을 유지하는 데 사용할 수 있으므로 굴절식 차량의 진보된 안전 시스템에 대한 입력을 생성할 수 있다.
양태들에 따르면, 방법은 관절식 차량의 추정된 상태와 연관된 추정된 불확실성에 기초하여 경고 신호를 트리거하는 단계를 포함한다. 일부 시나리오 및 잠재적인 스웹 영역은 예를 들어 기동을 안전하게 완료할 수 없는 심각한 위험과 관련될 수 있다. 이러한 경우 차량은 충돌 또는 기타 중대한 사건에 대비할 수 있다. 경고 신호는 예를 들어 굴절식 차량의 제어 유닛에 발행되는 경고 신호, 및/또는 V2X 통신을 통해 인근 차량 및 기반 시설 객체에 발행되는 경고 신호일 수 있다.
또한 제어 유닛, 컴퓨터 프로그램, 컴퓨터 판독 가능 매체, 컴퓨터 프로그램 제품, 및 전술한 이점과 관련된 차량이 여기에 개시되어 있다.
일반적으로, 특허청구범위에 사용된 모든 용어는 본 명세서에서 달리 명시적으로 정의되지 않는 한, 기술 분야에서의 통상적인 의미에 따라 해석되어야 한다. “요소, 장치, 구성 요소, 수단, 단계 등." 에 대한 모든 참조는 달리 명시적으로 언급되지 않는 한 요소, 장치, 구성 요소, 수단, 단계 등의 적어도 하나의 예시를 언급하는 것으로 공개적으로 해석되어야 한다. 여기에 공개된 모든 방법의 단계는 명시적으로 언급되지 않는 한 공개된 정확한 순서로 수행될 필요는 없다. 본 발명의 추가 특징 및 이점은 첨부된 청구범위 및 하기 설명을 연구할 때 명백해질 것이다. 당업자는 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 본 발명의 상이한 특징들이 결합되어 이하에서 설명되는 것과 다른 실시예를 생성할 수 있음을 인식한다.
첨부된 도면을 참조하여, 하기에서 실시예로서 인용된 본 발명의 실시양태의 보다 상세한 설명을 따른다.
도 1은 화물 운송용 차량을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 스웹(swept) 영역이 있는 차량을 예시한다.
도 3 및 4는 기동 중 잠재적인 스웹 영역을 개략적으로 보여준다.
도 5 내지 7은 잠재적인 스웹 영역을 결정하는 예를 보여준다.
도 8은 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 9는 센서 유닛 및/또는 제어 유닛을 개략적으로 도시한다. 그리고
도 10은 컴퓨터 프로그램 제품의 예를 보여준다.
본 발명은 이제 본 발명의 특정 측면이 도시된 첨부 도면을 참조하여 이하에서 더욱 완전하게 설명될 것이다. 그러나, 본 발명은 많은 상이한 형태로 구현될 수 있고 여기에서 설명된 실시예 및 양태에 제한되는 것으로 해석되어서는 안되며; 오히려, 이들 실시예는 본 개시가 철저하고 완전할 수 있고 본 발명의 범위를 당업자에게 충분히 전달하도록 예로서 제공된다. 유사한 번호는 설명 전체에서 유사한 요소를 나타낸다.
본 발명은 여기에 설명되고 도면에 예시된 실시예로 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 오히려, 당업자는 첨부된 청구항의 범위 내에서 많은 변경 및 수정이 이루어질 수 있음을 인식할 것이다.
도 1은 견인 차량(2)과 2대의 견인되는 차량(3, 4)을 포함하는 개략적인 굴절식 차량 조합(1)을 도시한다. 견인 차량은 상업용 고속도로 사용에 적합한 일반 트럭 또는 핍스 휠이 있는 트랙터일 수 있지만 오프로드 트럭, 버스 또는 레저용 차량일 수도 있다. 제1 견인되는 차량 또는 트레일러(3)는 도시된 예에서 트럭의 트레일러 커플링에 연결된 견인바를 갖는 돌리(dolly)이다. 돌리에는 2개의 휠-액슬(7)이 제공된다. 제 2 견인되는 차량 또는 트레일러(4)는 돌리의 다섯 번째 휠에 연결된 킹핀(8)이 제공된 세미트레일러이다. 이 예는 더 긴 차량 조합의 일반적인 유형을 보여주지만, 다른 유형의 견인 차량과 다른 유형 및 수의 견인 차량을 갖는 다른 유형의 차량 조합을 사용하는 것도 가능하다. 다양한 차량 조합에는 일반 트레일러가 있는 트럭, 센터 액슬 트레일러가 있는 트럭, 돌리와 세미트레일러가 있는 트럭, 세미트레일러가 있는 트랙터, B-링크와 세미트레일러가 있는 트랙터, 세미트레일러와 일반 트레일러가 있는 트랙터 또는 세미트레일러 돌리가 있는 트랙터 그리고 세미트레일러가 포함될 수 있다.
견인 차량에는 후진 시 차량 조합의 조향이 자동화되고 조합 속도가 운전자에 의해 제어될 수 있는 자동 후진 보조 기능과 같은 다양한 자율 또는 반자율 주행 기능이 제공될 수 있다.
도시된 차량 조합에서, 견인 차량, 즉 트럭의 유효 휠 베이스(Leq1)는 트럭의 프론트 액슬(12)에서 가상 액슬(13)까지의 길이이다. 제 1 견인되는 차량, 즉 돌리의 유효 휠 베이스(Leq2)는 견인바 연결부에서 돌리의 가상 차축(6)까지의 길이이다. 제 2 견인되는 트레일러의 유효 휠 베이스(Leq3)은 킹 핀(8)에서 트레일러(4)의 가상 리어 액슬(9)까지 연장된다.
차량 기하학적 구조 및 이동 경로를 기반으로 스웹 영역을 결정할 수 있다. 스웹 영역은 굴절식 차량이 주행 가능한 영역 위로 이동할 때 횡단하는 영역을 나타낸다. 예를 들어, 견인 트럭이 경로를 따라 회전할 때 트레일러는 약간 다른 경로를 따라 이동한다. 다양한 유형의 차량 구성에 대한 스웹 영역의 결정에 대한 세부 사항 및 예는 US 9,862,413 B2에 개시되어 있으므로 여기에서 더 자세히 논의하지 않을 것이다.
도 2는 주행 경로(23)의 마지막 부분에 대해 수정된 스웹 영역(20)을 갖는 굴절식 차량(1)을 도시한다. 도 2에서, 수정된 스웹 영역(20)은 스웹 영역(21)과 스웹 영역(21)의 각 측면에 하나씩 있는 공차 밴드(22)로 구성된다. 공차 밴드의 목적은 조향 액추에이터의 오류와 다른 센서에서 측정된 값의 공차 및 노이즈를 보정하는 것이다.
자율 및 반자율 관절 차량은 운전자의 유무에 관계없이 차량을 제어하기 위해 센서 신호 입력에 의존한다. 자율 기능을 지원하기 위해 차량에 배치된 센서 시스템은 무선 탐지 및 거리 측정(레이더) 센서, 빛 탐지 및 거리 측정(라이더) 센서, 카메라와 같은 비전 기반 센서, GPS(Global Positioning System) 수신기를 포함할 수 있다. 이 센서는 장애물을 감지하고 예를 들어 차량 전방의 주행 가능한 영역의 기하학적 구조를 확인하기 위해 차량 주변을 모니터링한다. 차량은 또한 스티어링 각 센서, 굴절각 센서, 즉 견인 트럭과 트레일러 사이의 각도를 측정하는 센서, 휠 속도 센서 및 관성 측정 장치(IMU)와 같은 다수의 온보드 센서를 포함할 수 있다.
차량이 하나 이상의 센서 시스템에서 센서 입력을 잃는 경우 심각한 상황이 발생할 수 있다. 예를 들어 레이더 및 라이더 데이터 센서가 고장나거나 센서 신호 데이터 처리를 담당하는 처리 장치가 중단될 수 있다. 중요한 센서 신호가 손실되거나 일부 중요한 작동이 방해받는 경우 안전 정지 기동과 같은 자동 기동이 필요할 수 있다. 이 기동은 온보드 센서 시스템을 사용한 제어를 기반으로 실행할 수 있다. 즉, 휠 속도와 스티어링 휠 각도 센서를 사용한 추측항법일 수 있다.
그러나 이러한 기동은 예를 들어 차량 속도가 너무 높은 경우 안전한 방식으로 실행되지 않을 수 있다. 또한, 기동 중에는 차량이 전복되거나 미끄러지는 것을 방지하기 위해 차량 상태를 구속해야 할 수도 있다.
이러한 문제에 대한 해결책을 제공하기 위해, 굴절식 차량의 전방에 주행 가능한 영역을 지속적으로 모니터링하는 것, 즉 굴절식 차량이 어디로 향하고 있는지 도로가 어떻게 보이는지 항상 알도록 제안되고 있다. 그런 다음 굴절식 차량의 전방에 잠재적인 스웹 영역을 예측하는 것이 제안된다. 이 잠재적인 스웹 영역은 센서 오류 등에 따라 다가오는 기동 중에 굴절식 차량이 횡단할 수 있는 영역을 나타낸다. 잠재적인 스웹 영역은 다음에서 설명되는 바와 같이 초기 차량 상태, 관절 차량의 기하학적 구조, 및 차량 위치를 지정하는 데 사용되는 하나 이상의 센서 입력 신호와 관련된 오류 특성에 기초하여 결정될 수 있다. 주행 가능 영역 및 잠재적인 스웹 영역이 주어지면 예측된 잠재적인 스웹 영역이 차량 전방의 주행 가능 영역을 넘어서 확장되지 않도록 허용 가능한 차량 상태 공간을 결정하는 것이 가능하며, 그러한 기동은 충분히 높은 확률로 성공적으로 완료될 수 있다.
여기서, 주행 가능 영역은 차량 손상 또는 운전자 부상의 위험이 없이 차량이 위치할 수 있는 영역이다. 도로 자체는 물론 운전 가능한 지역이다. 다만, 상황에 따라 갓길은 주행 가능 영역에 포함될 수 있고, 도로 측면의 영역도 차량의 종류 및 상황에 따라 주행 가능 영역에 포함될 수 있다. 예를 들어, 비교적 평평한 밭이 중간에 도랑 없이 도로 옆으로 뻗어 있는 경우, 굴절식 차량이 차량 또는 차량 탑승자에 심각한 손상 위험 없이 논에 일시적으로 주행할 수 있기 때문에 평평한 밭은 주행 가능한 지역으로 간주될 수 있다. 덤프 트럭 등과 같은 오프로드 차량은 일반 화물 운송 차량보다 더 큰 주행 가능 영역과 연관될 가능성이 높다.
차량 상태는 차량이 현재 어떤 상태에 있는지 함께 설명하는 변수 모음이다. 여기서, 차량 상태는 차량 위치(좌표) 및 방향(예: 방향, 조향 각도 및 관절 각도)과 관련된 변수를 포함한다. 차량 상태는 또한 차량 동적 상태, 즉 차량 속도, 가속도, 회전율 등과 관련된 정보를 포함한다. 차량 상태는 종종 상태 변수의 벡터로 표현된다. 아래에서 더 자세히 논의되는 바와 같이, 허용 가능한 차량 상태 공간은 일반적으로 기동 기간 동안 속도와 같은 상태 변수에 대한 상한 및 하한을 모두 포함할 수 있다. 또한 일부 상태 변수는 다른 변수에 따라 다른 제한을 갖는다. 예를 들어, 어떤 방향의 속도는 다른 방향의 속도와 다른 제한을 가질 수 있다.
상태 공간은 차량 상태의 범위를 나타내는 N차원 공간이다. 물리(예: 도달 가능한 최대 속도)는 차량 유형에 따라 상태 공간을 제한한다. 제어 장치는 상태 공간에 추가적인 제약을 가하여 차량 상태 공간을 값의 일부 범위로 제한할 수 있다.
차량 상태는 차량 상태 추정에 의해 추정될 수 있다. 이 차량 상태 추정은 차량 상태 추정의 정확도를 설명하는 차량 상태 불확실성과 연관된다. 완벽한 상태 추정은 '실제' 차량 상태와 완전히 일치하지만 보다 현실적인 차량 상태 추정은 일부 오류 분포에 따라 실제 상태와 다르다. 차량 상태 불확실성을 나타내는 일반적인 방법은 예상 오차 변동을 나타내는 공분산 행렬을 사용하는 것이다.
잠재적인 스웹 영역은 일정 수준의 신뢰도와 관련된 통계적으로 결정된 영역이다. 이 신뢰 수준은 상황과 기동 유형에 따라 결정될 수 있다. 잠재적인 스웹 영역과 잠재적인 스웹 영역을 결정하는 방법의 몇 가지 예가 아래에 나와있다. 그러나, 예를 들어, 그 영역은 예로 99.999%의 확률로 기동 동안 관절 차량에 의해 스웹 영역을 경계짓는 추정된 영역에 대응할 수 있다.
잠재적인 스웹 영역의 크기는 몇 가지 주요 요소에 따라 다르다. 이러한 핵심 요소 중 하나는 기동이 시작될 때 굴절식 차량의 초기 속도이다. 예를 들어, 안전한 정지 기동이 시작될 때이다. 이것은 적어도 부분적으로 차량 초기 속도가 기동 중에 따라야 하는 목표 속도 프로파일이 주어지면 차량을 정지하는 데 걸리는 시간을 결정하기 때문이고, 적어도 부분적으로 스티어링 휠 각도 오류와 같은 일부 오류가 속도에 의해 증폭될 것이기 때문이다.
또 다른 핵심 요소는 기동 중 실제 목표 속도 프로파일, 즉 기동 트랙의 다른 부분에 대한 계획된 속도이다. 이는 트레일러가 다른 속도에서 스윕 영역과 관련하여 다르게 동작하기 때문이다. 결과적으로 다른 속도 프로파일은 계획된 트랙 경로가 동일하게 유지되더라도 다른 스웹 영역을 생성할 수 있다.
차량 속도는 트랙 경로와 기동 중 목표 속도 프로파일에 따라 다양한 방식으로 스웹 영역에 영향을 준다. 천천히 움직이는 굴절식 차량 1의 경우, 트레일러 3, 4는 US 9,862,413 B2에서 논의된 바와 같이 일정한 반경 방향 회전을 위해 안쪽으로 자르고, 따라서 스위프 영역을 안쪽으로, 즉 회전을 나타내는 원 세그먼트의 중심을 향해 확장한다. 더 빠르게 움직이는 굴절식 차량의 경우 종방향 속도
Figure pct00001
와 일정한 회전 반경 R에 대해
Figure pct00002
로 주어진 횡방향 또는 구심 가속도는 트레일러의 미끄러짐을 유발할 만큼 충분히 강할 수 있다. 그러면 그 대신 스윕 영역이 바깥쪽으로 확장된다. 즉, 회전을 나타내는 원 세그먼트의 중심에서 멀어진다. 횡방향 가속도
Figure pct00003
와 종방향 속도
Figure pct00004
는 도 3 에 개략적으로 표시되어 있다.
회전을 실행하지 않거나 R이 매우 큰 굴절식 차량(1)의 경우(차량이 잭나이핑(jack-knifing) 현상을 겪지 않는 경우), 트레일러가 견인 차량과 같은 트랙을 따라갈 것이기 때문에 스웹 영역은 견인 차량이 덮는 영역 이상으로 확장되지 않는다.
따라서 굴절식 차량(1)에 의해 휩쓸리는 영역은 일반적으로 저속에서 증가하며, 즉 느리게 움직이는 굴절식 차량은 실제로 더 높은 속도로 움직이는 동일한 굴절식 차량에 비해 더 큰 영역을 휩쓸 수 있다. 스웹 영역은 '이상적인' 또는 '최적의' 속도에 대해 최소이며, 구심 가속도 증가로 인해 미끄러짐이 발생하는 충분히 높은 속도에 대해 다시 증가한다. 결과적으로, 일부 양태에 따르면, 허용 가능한 차량 상태 공간은 적어도 이러한 이유 때문에 차량 속도의 상한 및 하한 모두를 포함할 수 있다. 차량 속도의 상한 및 하한은 또한 차량 방향 및 도로 마찰 조건 등에 따라 달라질 수 있다.
요약하자면, 저속으로 움직이는 굴절식 차량의 경우 트레일러는 일정한 반경으로 회전하는 동안 안쪽으로 절단된다. 일부 '균형' 속도에서 트레일러는 견인 차량과 동일한 경로로 추적하기 시작한다. 예를 들어 주어진 곡선 반경 R에 대해 측면 가속도가 약
Figure pct00005
에 도달할 때이다. 종방향 속도가 균형 속도 이상으로 증가하면 횡방향 가속으로 인해 트레일러의 스웹 경로가 트럭 부분 경로의 바깥쪽이 된다.
이러한 다른 상태(안쪽 스웹 영역, 바깥쪽 스웹 영역, 트레일러가 견인 차량을 추적)는 모두 안전한 정지 기동과 같은 기동의 다른 부분에서 발생할 수 있다. 결과적으로, 예를 들어 내측 트레일러 트래킹과 함께 기동이 끝날 때까지 저속의 스웹 경로가 운전 가능한 영역에 수용될 수 있는지 확인하는 것이 중요하다.
또한 기동에 따라 기동을 시작할 때 차량의 초기 상태가 계획된 트랙을 따라가는 것을 허용하지 않을 수 있다. 또한 굴절식 차량의 기하학적 구조는 US 9,862,413 B2에 자세히 설명된 바와 같이 차량 기하학적 구조가 견인 트럭과 트레일러 조합의 스윕 특성에 영향을 미치기 때문에 잠재적인 스웹 영역을 결정한다. 마지막으로 센서 오류 특성은 잠재적으로 스웹 영역의 공간 확장에 영향을 준다. 이는 센서 오류가 기동 중 차량 상태 추정치의 불확실성을 결정하기 때문이다. 오류 없이 차량의 실제 상태를 직접 제공하는 완벽한 센서 정보를 사용할 수 있는 경우, 최소한 차량이 트랙을 따르도록 물리적으로 제어할 수 있는 경우 잠재적인 스웹 영역이 계획된 트랙을 정확히 따를 것이다. 센서 입력 신호가 일부 측정 또는 감지 오류와 관련된 경우 오류 특성 또는 센서 오류의 통계적 분포가 잠재적인 스웹 영역에 영향을 미친다. 큰 센서 신호 오류는 더 정확한 센서 신호에 비해 더 큰 잠재적인 스웹 영역을 생성할 수 있다.
도 3은 관절식 차량(1)이 (A)에서 (B)를 거쳐 (C)로 기동을 실행하는 예시적인 시나리오(30)를 개략적으로 도시한다. 굴절식 차량(1)은 주행 가능 영역(31)과 관련된 도로(34)를 주행하고 있다. 이 주행 가능 영역은 예를 들어 기동 유형, 차량 및 기타 상황에 따라 갓길을 포함할 수 있다. 또한, 예를 들어 지도 데이터 등의 오류를 설명하기 위해 주행 가능 영역을 결정할 때의 부정확성을 설명하기 위한 마진(32)이 있을 수 있다. 차량(1)은 차량 전방의 주행 가능 영역(31)을 모니터링하고, 또한 주어진 기동, 예를 들어 안전한 정지 기동에 대한 잠재적인 스웹 영역을 추정한다. 위치(B)에서 추정되는 잠재적인 스웹 영역(33)이 도 3에 표시되어 있다. 이 추정된 잠재적인 스웹 영역은 주행 가능 영역 내에 포함되며, 따라서 위치(B)에서의 차량 상태는 안전한 방식으로 기동을 실행할 수 있도록 한다. 예를 들어, 차량 속도 v는 최대 허용 속도 vmax 보다 낮은 허용 수준이다.
특히, 잠재적인 스웹 영역은 위에서 언급한 견인 차량이 견인할 때 견인되는 차량에 의해 휩쓸어지는 영향을 포함한다.
도 4는 동일한 굴절식 차량(1)이 동일한 도로(34)를 주행하지만 이제는 더 높은 속도(v)로 주행하는 다른 예시적인 시나리오(40)를 개략적으로 도시한다. 동일한 위치(B)에서 잠재적인 스웹 영역(33)이 추정되고 주행 가능 영역(31)을 넘어 확장되는 것으로 확인된다. 즉, 예를 들어 위치 (B)에서 센서가 중단되면 굴절식 차량이 도로를 벗어날 위험이 있으므로 안전한 정지 기동을 안전한 방식으로 완료할 수 없다.
따라서, 잠재적인 스웹 영역을 추정하고 이를 대응하는 모니터링된 주행 가능 영역과 비교함으로써, 차량 상태는 주어진 기동을 허용하는 허용 가능한 차량 상태 공간 내에 놓이도록 제한될 수 있다. 예를 들어, 차량 속도는 예를 들어 센서 중단 등의 경우에 안전한 정지 기동의 즉각적인 실행을 허용하기 위해 최대 허용 속도 미만의 속도로 제한될 수 있다.
추가로, 선택적으로, 기동 중 차량 상태 공간은 허용 가능한 상태 공간 내에 놓이도록 제한될 수 있다. 이것은 예를 들어, 차량 전복 또는 미끄러짐의 위험을 줄이기 위해 기동 동안 스티어링 휠 각도를 제한하는 것을 포함할 수 있다.
요약하면, 도 3 및 도 4는 안전하게 기동을 완료하기 위한 굴절식 차량(1)의 허용 가능한 차량 상태 공간을 결정하는 방법의 예를 도시한다. 전술한 바와 같이, 기동은 안전 정지 기동, 비상 제동 기동, 장애물 회피 기동 등일 수 있다. 이 방법은 정상 작동 모드와 비교할 때 센서 입력 신호의 감소된 세트가 이용 가능한 상황, 즉 센서 신호 중단 또는 센서 신호 처리 중단과 관련된 상황을 처리하도록 차량을 제어하는 데 특히 유리하다.
차량 상태 공간은 차량 속도에 대한 제한을 포함한다. 이 차량 속도는 방향이 없는 절대값 속도의 관점에서 차량 속도일 수도 있고, 2차원 또는 3차원의 속도 벡터일 수도 있다. 일부 시나리오는 차량 방향에 따라 속도를 다르게 제한할 수 있다. 일부 방향은 다른 방향보다 더 강력하게 제한될 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 방법은 굴절식 차량(1) 전방의 주행 가능 영역(33)을 모니터링하는 단계를 포함한다.
일부 양태에 따르면, 이러한 모니터링은 차량(1) 전방의 교통 기반시설과 관련된 정보를 획득하는 것을 포함한다. 이 정보는 지도 데이터 또는 차량 데이터 저장소에서 얻을 수 있다. 정보는 선택적으로 다음 중 하나에서 얻을 수도 있다 : 하나 이상의 레이더 센서, 하나 이상의 라이더 센서, 하나 이상의 비전 센서 및 하나 이상의 V2X 통신 트랜스시버.
위에서 논의된 바와 같이, 방법은 또한 굴절식 차량(1) 앞에 잠재적인 스웹 영역(33)을 예측하는 단계를 포함한다. 잠재적인 스웹 영역(33)은 기동 동안 굴절식 차량(1)에 의해 잠재적으로 휩쓸어지는 영역을 나타낸다. 잠재적인 스웹 영역은 예를 들어 영역을 정의하는 데 사용할 수 있는 다각형 또는 기타 기하학적 구성으로 표시될 수 있다. 잠재적인 스웹 영역은 굴절식 차량이 신뢰 구간의 일부 확률로 위치할 수 있는 영역이라는 것이 이해된다. 따라서, 일부 양상들에 따르면, 방법은 또한 잠재적인 스웹 영역과 연관된 신뢰 구간 또는 확률을 구성하는 단계를 포함한다.
잠재적인 스웹 영역의 예측은 초기 차량 상태, 굴절식 차량(1)의 기하학적 구조 및 차량(1)의 위치를 지정하는 데 사용되는 하나 이상의 센서 입력 신호와 관련된 오류 특성을 기반으로 한다. 차량 초기 상태는 차량 속도 및 차량 상태를 설명하는 기타 상태 변수를 포함한다. 일반적으로 차량 속도가 높을수록 잠재적인 스웹 영역이 더 커진다. 예를 들어, 속도가 높을수록 일반적으로 차량을 멈추는 데 더 오래 걸리며, 이는 차량 기동이 완료되는 데 더 오랜 시간이 걸린다는 것을 의미한다. 차량의 기하학적 구조는 도 1 및 2와 관련하여 위에서 논의한 바와 같이 스웹 영역에 영향을 미친다. 하나 이상의 센서 입력 신호와 관련된 오류 특성은 잠재적인 스웹 영역에도 영향을 준다. 일반적으로 불확실한 센서 입력 신호 데이터, 즉 큰 오류와 관련된 센서 입력 신호 데이터는 더 큰 불확실성을 제공하므로 더 큰 잠재적인 스윕 영역도 제공된다. 반면에 더 정확한 센서 입력 신호는 종종 더 작은 잠재적인 스웹 영역을 초래한다.
일부 양태에 따르면, 예측은 기동을 위한 차량(1)의 계획된 트랙(23)에 기초하여 굴절식 차량(1) 전방에 잠재적인 스웹 영역(33)을 예측하는 것을 포함한다. 예를 들어, 편향되지 않은 제어 알고리즘은 공분산 행렬이 있는 가우스 또는 정규 오류 분포와 같이 계획된 트랙(23) 주위에 고르게 분포된 일부 오류가 있는 문제의 기동에 대한 계획된 트랙을 따르는 것으로 가정할 수 있다. 그 다음, 잠재적인 스웹 영역은 가우시안 오차 공분산 행렬에 의해 결정된 확장 크기로 계획된 트랙(23)의 양쪽으로, 그리고 관절 차량이 잠재적인 스웹 영역 내에 위치할 확률을 결정하는 신뢰 구간 매개변수로 확장된다.
이 방법은 또한 예측된 잠재적인 스웹 영역(33)이 차량(1) 앞의 주행 가능 영역(31)을 넘어 연장되지 않도록 허용 가능한 차량 상태 공간을 결정하는 단계를 포함한다. 결과적으로, 차량 상태가 허용 가능한 차량 상태 공간의 한계 내에서 유지되는 한, 차량이 주행 가능 영역을 벗어날 심각한 위험 없이 기동이 실행될 수 있다.
도 5a를 참조하면, 일반적으로 트랙(23)과 같은 시작 위치(A)에서 목표 위치(C)까지의 계획된 트랙은 시간 t에 의해 인덱싱된 상태 벡터 T의 행렬로 나타낼 수 있다.
Figure pct00006
, 여기서 시간 t의 함수로서
Figure pct00007
는 위치 벡터,
Figure pct00008
는 속도 벡터,
Figure pct00009
는 가속도 벡터를 나타낸다. 계획된 트랙은 스티어링 휠 각도, 회전율, 방향 등과 같은 다른 양을 포함할 수도 있다. 시간 t에서의 오차 벡터는 시간 t에서의 차량 상태 벡터
Figure pct00010
와 시간 t에서의 대응하는 계획된 트랙 행렬 간의 차이로 정의될 수 있다.
Figure pct00011
굴절식 차량이 계획된 트랙 T(t)를 따르는 기동을 실행하기 위한 제어 알고리즘은 예를 들어 제곱 오차
Figure pct00012
를 최소화하는 것을 기반으로 할 수 있다. 이러한 제어 알고리즘은 칼만 필터, 확장 칼만 필터, 위너 필터 및 입자 필터의 변형과 같은 다수의 알려진 추적 필터 방법에 기초할 수 있다. 한 해석에 따르면, 잠재적인 스웹 영역은 이러한 알고리즘 중 하나가 계획된 기동을 실행하는 데 사용되는 경우, 즉 계획된 트랙 23을 따르는 경우 나타날 수 있는 오류를 모델링한다.
동작 및 제어 결정을 결정할 때 상태 벡터(T)의 행렬의 다른 구성요소에 다른 우선순위 또는 가중치가 부여될 수 있음이 이해된다. 예를 들어, 기동을 계획할 때 횡방향 위치가 종방향 정지 거리보다 더 중요할 수 있다.
계획된 트랙 T는 선택적으로 단순한 위치보다 더 많은 변수를 포함하기 때문에 기동도 계획된 트랙의 속도 프로파일과 가속도 프로파일을 따라야 한다. 따라서, 관절 차량의 속도 가속이 계획된 트랙 T와 일치하지 않는 경우 시간 t1에서 트랙 좌표에 정확히 위치한 굴절 차량은 여전히 큰 오류와 연관될 수 있다.
계획된 트랙 T는 물론 공간 트랙
Figure pct00013
, 또는 공간 트랙과 속도 프로파일 (
Figure pct00014
)만을 포함할 수도 있다.
시간 t=0에서의 초기 차량 상태 S(0) 및 오류와 관련될 추정값
Figure pct00015
도 잠재적인 스웹 영역(33)의 크기와 모양에 영향을 미칠 가능성이 있다. 예를 들어, 불확실한 시작 지점은 굴절식 차량(1)에 대한 보다 확실한 시작 지점에 비해 큰 잠재적인 스웹 영역을 생성할 가능성이 더 크다. 초기 차량 상태는 2차원 또는 3차원에서의 위치, 속도 벡터, 가속도 벡터, 차량 방향 및 차량 회전율과 같은 임의의 수의 상태 변수를 포함할 수 있다. 각각의 상태 변수는 일부 통계적 분포에 의해 설명되는 오류 특성을 갖는 오류 또는 불확실성과 연관될 수 있다.
가우스 오류라고도 하는 정규 분포 오류의 예가 도 5b에 나와 있다. 이것은 적어도 위치에 관한 차량 상태 오차가 계획된 트랙(23)에 대해 편향되지 않고 트랙을 중심으로 하는 가우시안 분포를 따르는 것으로 가정되는 예시적인 시나리오(50)를 도시한다. 굴절식 차량(1)은 실제 위치 pS1, 실제 속도 벡터 vS1 및 실제 방향 벡터 hS1과 연관된 위치(A)에 있다. 추정된 상태 벡터 S=[pA, vA, hA]에는 관련 가우스 또는 정규 분포 오류[np, nv, nh]가 있다. 추정된 상태 벡터의 불확실성은 오류 변수와 관련된 공분산 행렬로 설명된다. 위치 추정의 경우, 이 공분산 행렬은 실제 값이 어느 정도 확률로 있는 위치를 나타내는 타원(51a)으로 설명될 수 있다. 예를 들어, 평균이 u인 가우스 분포의 경우 실현이 평균값 u의 1표준편차 내에 있을 확률은 약 68.27%이고 실현이 평균값 u의 2표준편차 내에 있을 확률은 약 95.45%이다. 그리고 실현이 평균값 u의 3 표준편차 내에 있을 확률은 약 99.73% 이다.
센서 신호가 중단된 경우 정확한 센서 신호를 사용할 수 없으므로 시간이 지남에 따라 불확실성이 커질 것으로 예상할 수 있다. 따라서, 위치(B)에서의 오차 np 를 설명하는 오차 분포(52b)는 오차 분포(52a)보다 더 클 가능성이 있고, 불확실성 타원(51b)은 불확실성 타원(51a)에 비해 더 큰 영역을 커버한다.
잠재적인 스웹 영역의 결정은 도 7a 및 7b와 관련하여 아래에서 더 상세히 논의될 것이다.
도 7a는 칼만 필터와 같은 필터의 공분산 행렬 추정값에 기초하여 잠재적인 스웹 영역을 결정하는 일 예(70a)를 도시한다. 도 7a는 문헌에서 신뢰 영역이라고도 하는 일련의 불확실성 타원체(72, 74)를 나타낸다. 통계에서 신뢰 영역은 신뢰 구간의 다차원 일반화이다. 이는 n차원 공간의 점 세트로서, 다른 모양이 발생할 수 있지만 문제에 대한 추정된 솔루션인 점 주위에 타원체로 표시되는 경우가 많다. 신뢰 영역은 측정 세트가 여러 번 반복되고 신뢰 영역이 각 측정 세트에 대해 동일한 방식으로 계산되는 방식으로 계산되고, 시간의 특정 비율(예: 95%)에는 추정되는 변수 세트의 "참" 값을 나타내는 포인트가 신뢰 영역에 포함될 것이다. 불확실성 타원체 또는 신뢰 영역을 결정하는 것은 알려져 있으므로 여기에서 자세히 논의하지 않을 것이다.
샘플 k에서(또는 동등하게, 이산 시간 인덱스 k에서) 칼만 필터 알고리즘에서 공분산 행렬 추정값
Figure pct00016
는 시간 k까지 입력된 데이터가 다음과 같이 결정된다.
Figure pct00017
, where
Figure pct00018
,
여기서
Figure pct00019
은 데이터가 주어진 시간 k에서 시간 k-1까지의 공분산 행렬 추정이고,
Figure pct00020
는 단위 행렬이고,
Figure pct00021
는 시간 단계 k에서의 칼만 게인이고,
Figure pct00022
는 시간 단계 k에서의 관찰 행렬,
Figure pct00023
는 측정 노이즈의 가정된 공분산 행렬로서, 즉, 입력 센서 신호의 불확실성을 설명하고,
Figure pct00024
는 시간 단계 k에서의 상태 천이 행렬,
Figure pct00025
는 시간 단계 k에서의 프로세스 노이즈이다.
공분산 행렬
Figure pct00026
의 추정치는 센서 데이터의 실제 실현에 의존하지 않고 오류 분포 및 프로세스의 가정된 통계에만 의존한다는 점에 유의해야 한다. 따라서, 불확실성 타원체(72, 74)는 단순히 위의 방정식을 반복함으로써 결정될 수 있다.
도 7a의 불확실성 타원체의 시퀀스는 위치(A)의
Figure pct00027
로부터 결정되는 불확실성 타원체(72)와 함께 초기 차량 상태(71)에서 시작하여 차량 상태(73) 및 관련 불확실성 타원체(74)와 관련된 계획된 트랙(23)의 끝 위치(C)까지로 결정된다. 잠재적인 스웹 영역은 이제 오류 타원체를 경계짓는 경계 영역(33a)으로, 또는 단순히 불확실성 타원체 영역의 합집합으로 결정될 수 있다.
굴절식 차량 스윕에 대한 설명은 예를 들어 불확실성 타원체에 의해 주어진 영역을 고정된 양만큼 확장하거나 불확실성 타원체에서 결정된 영역의 경계를 따라 주행하는 트랙터 차량을 고려하는 등 다양한 방법으로 수행할 수 있다. 관절식 차량 기하학적 구조는 US 9,862,413 B2에 기술된 바와 같이 견인 차량의 트랙을 기반으로 하는 스웹 영역을 결정하는 데 사용될 수 있다.
도 6은 잠재적인 스웹 영역을 결정하기 위한 다른 접근법(60)을 도시한다. 도 6에서 입자 필터가 사용되고, 다수의 입자(61a, 61b, 61c)는 계획된 트랙(23)을 따르려는 견인 차량의 가능한 실현을 나타낸다. 센서 입력 데이터의 실현은 가정된 오류 분포를 기반으로 생성되고 입자에 대응하는 굴절식 차량의 진화된 상태 추정치를 출력하는 시뮬레이션된 제어 알고리즘에 공급된다. 이러한 유형의 접근 방식을 종종 몬테카를로 시뮬레이션 접근 방식이라고 한다.
도 7b는 잠재적인 스웹 영역(33b)이 입자의 떼에 기초하여 결정될 수 있는 방법을 예시한다. 각 입자의 트랙은 굴절식 차량의 기하학적 구조에 대한 정보를 사용하여 US 9,862,413 B2에 설명된 바와 같이 입자에 해당하는 스웹 영역을 결정하는 데 사용된다. 잠재적인 스웹 영역은 모든 입자의 모든 스웹 영역을 포함하는 경계 영역(33b)에 의해 제공된다. 선택적으로, 잠재적으로 스웹 영역을 보다 합리적인 크기의 영역으로 제한하기 위해 아웃라이어를 삭제할 수 있다.
단순화하기 위해, 잠재적인 스웹 영역은 또한 적어도 주어진 백분율의 입자, 예를 들어 95% 또는 입자를 포함하는 가장 작은 영역으로 결정될 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 여기에 개시된 기술은 또한 조향 각도 변수 등을 포함하는 일부 허용 가능한 상태 공간 내에 놓이도록 차량 상태를 제한함으로써 기동 동안 관절식 차량을 안전하게 제어하는 데 사용될 수 있다. 일부 그러한 양태에 따르면, 차량 상태 공간은 스티어링 휠 각도를 포함하고, 방법은 또한 기동을 위한 차량의 계획된 트랙과 연관된 전복 위험에 기초하여 허용 가능한 차량 상태 공간을 결정하는 단계를 포함한다.
다른 이러한 양태에 따르면, 방법은 또한 차량(1)과 관련된 하나 이상의 동적 특성을 획득하는 단계를 포함한다. 전복 위험을 기반으로 허용되는 차량 상태 공간을 결정하는 것은 차량의 동적 속성을 기반으로 한다. 차량 동적 특성은 예를 들어 관절식 차량(1)과 관련된 관성 모멘트, 질량 중심값 등을 포함할 수 있다.
본 명세서에 개시된 방법의 결과는 예를 들어 차량 속도가 허용 가능한 차량 상태 공간보다 높은 경우 차량 속도를 자동으로 제한하기 위해 차량을 제어하는 동안 사용될 수 있다. 결과적으로, 일부 양태에 따르면, 여기에 개시된 방법은 기동 동안 제어를 위해 결정된 허용 가능한 차량 상태 공간을 출력으로서 차량(1)의 제어 유닛(900)에 제공하는 단계를 포함한다. 제어 장치는 도 9와 관련하여 아래에서 더 자세히 설명한다.
잠재적인 스웹 영역은 또한 도 9와 관련하여 아래에서 논의되는 것과 같은 차량 컨트롤러에 사용될 수 있다. 따라서, 본 명세서에 개시된 방법은 기동 동안 제어를 위해 차량(1)의 제어 유닛(900)에 출력으로서 기동 중 잠재적인 스웹 영역 및/또는 전복 가능성의 추정치를 제공하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
선택적으로, 방법은 센서 입력 신호 조합 및/또는 다른 기동의 상이한 세트에 대응하는 복수의 잠재적인 스웹 영역을 결정하는 단계를 포함한다. 결과적으로, 잠재적인 스웹 영역과 결과적으로 허용 가능한 차량 상태 공간은 복수의 다른 기동, 즉 안전 정지, 장애물 회피 등을 위해 결정될 수 있다. 또한, 잠재적인 스웹 영역 및 허용 가능한 차량 상태 공간은 복수의 서로 다른 센서 중단 시나리오, 즉 레이더 중단만, 라이더 및 레이더 중단, 전체 외부 센서 중단 등을 위해 결정될 수 있다.
높은 불확실성이 차량 상태 공간과 관련된 경우, 즉 잠재적인 스웹 영역이 커지면 차량이 충돌에 대비할 수 있고/또는 경고 신호가 트리거될 수 있다.
도 8은 본 명세서에 개시되고 상기 논의를 요약한 방법을 예시하는 흐름도이다. 안전하게 기동을 완료하기 위해 관절식 차량(1)의 허용 가능한 차량 상태 공간을 결정하는 방법이 예시되어 있으며, 여기서 차량 상태 공간은 차량 속도를 포함한다. 이 방법은 관절 차량(1) 전방의 주행 가능 영역(33)을 모니터링(S1)하고 관절 차량(1) 전방의 잠재적인 스웹 영역(33)을 예측하는 단계(S2)를 포함한다. 잠재적인 스웹 영역(33)은 기동 동안 굴절식 차량(1)이 잠재적으로 횡단하는 영역을 나타낸다. 이것은 초기 차량 상태, 굴절식 차량(1)의 기하학적 구조, 및 차량(1)의 위치를 지정하는 데 사용되는 하나 이상의 센서 입력 신호와 관련된 오류 특성에 기초하여 결정된다. 방법은 또한 예측된 잠재적인 스웹 영역(33)이 차량(1) 전방의 주행 가능 영역(31)을 넘어 연장되지 않도록 허용 가능한 차량 상태 공간을 결정하는 단계(S3)를 포함한다.
양태에 따르면, 기동은 안전 정지 기동이고, 하나 이상의 센서 신호는 정상 작동 모드와 비교하여 감소된 센서 입력 신호 세트에 대응한다.
양태들에 따르면, 모니터링은 차량(1) 전방의 교통 기반시설과 관련된 정보를 획득하는 단계(S11)를 포함한다.
양태들에 따르면, 모니터링은 차량(1)의 전방 환경과 관련된 데이터를 다음 중 어느 하나로부터 획득하는 단계(S12)를 포함한다; 하나 이상의 레이더 센서, 하나 이상의 라이더 센서, 하나 이상의 비전 센서 및 하나 이상의 V2X 통신 트랜스시버.
양태들에 따르면, 예측은 기동을 위한 차량의 계획된 트랙에 기초하여 굴절식 차량(1) 앞의 잠재적인 스웹 영역(33)을 예측하는 단계(S21)를 포함한다.
양태들에 따르면, 예측하는 단계는 차량(1)과 관련된 초기 차량 상태 오차의 추정치를 획득하는 단계(S22)를 포함한다.
양태들에 따르면, 예측하는 단계는 기동 동안 차량(1)의 위치 오차와 관련된 공분산 행렬을 추정하는 단계(S23)를 포함한다.
일부 양상들에 따르면, 차량 상태 공간은 스티어링 휠 각도를 포함하고, 방법은 또한 기동을 위한 차량의 계획된 트랙과 연관된 전복 위험에 기초하여 허용 가능한 차량 상태 공간을 결정하는 단계(S31)를 포함한다.
일부 이러한 양태에 따르면, 방법은 차량(1)과 관련된 하나 이상의 동적 특성을 획득하는 단계(S32) 및 전복 위험에 기초하여 허용 가능한 차량 상태 공간을 결정하는 단계가 차량 동적 특성에 기초하는 단계를 포함한다.
양태들에 따르면, 방법은 기동 동안 제어를 위해 차량(1)의 제어 유닛(900)에 대한 출력으로서 결정된 허용 가능한 차량 상태 공간을 제공하는 단계(S4)를 포함한다.
일부 양태에 따르면, 방법은 기동 동안 제어를 위해 차량(1)의 제어 유닛(900)에 출력으로서 기동 동안 잠재적인 스웹 영역 및/또는 전복 가능성의 추정치를 제공하는 단계(S5)를 포함한다.
일부 그러한 양태에 따르면, 방법은 센서 입력 신호 조합의 상이한 세트 및/또는 상이한 기동에 대응하는 복수의 잠재적인 스웹 영역을 결정하는 단계(S51)를 포함한다.
양태들에 따르면, 방법은 관절식 차량(1)의 추정된 상태와 연관된 추정된 불확실성에 기초하여 경고 신호를 트리거하는 단계(S6)를 포함한다.
도 9는 본 명세서에서 논의되는 실시예에 따른 제어 유닛(900)의 구성요소를 다수의 기능 유닛과 관련하여 개략적으로 도시한다. 이 제어 유닛(900)은 굴절식 차량(1)에 포함될 수 있다. 처리 회로(910)는 예를 들어, 저장 매체(930)의 형태로 컴퓨터 프로그램 제품에 저장된 소프트웨어 명령을 실행할 수 있는, 적절한 중앙 처리 장치 CPU, 멀티프로세서, 마이크로컨트롤러, 디지털 신호 프로세서 DSP 등 중 하나 이상의 임의의 조합을 사용하여 제공된다. 처리 회로(910)는 적어도 하나의 주문형 집적 회로 ASIC, 또는 필드 프로그래머블 게이트 어레이 FPGA로서 더 제공될 수 있다.
특히, 처리 회로(910)는 제어 유닛(900)이 도 8과 관련하여 논의된 방법과 같은 일련의 동작 또는 단계를 수행하게 하도록 구성된다. 예를 들어, 저장 매체(930)는 동작들의 세트를 저장할 수 있고, 처리 회로(910)는 저장 매체(930)로부터 동작들의 세트를 검색하여 제어 유닛(900)이 동작들의 세트를 수행하게 하도록 구성될 수 있다. 작업 세트는 실행 가능한 명령어 세트로 제공될 수 있다. 따라서, 처리 회로(910)는 이에 의해 본 명세서에 개시된 바와 같은 방법을 실행하도록 배열된다.
저장 매체(930)는 또한 예를 들어 자기 메모리, 광학 메모리, 솔리드 스테이트 메모리 또는 원격 장착 메모리의 임의의 단일 또는 조합일 수 있는 영구 저장 장치를 포함할 수 있다.
제어 유닛(900)은 위상 제어기 및 기계적으로 회전 가능한 베이스 플레이트를 포함하는 안테나 어레이와 같은 적어도 하나의 외부 장치와의 통신을 위한 인터페이스(920)를 더 포함할 수 있다. 이와 같이 인터페이스(920)는 아날로그 및 디지털 구성요소 및 유선 또는 무선 통신을 위한 적절한 수의 포트를 포함하는 하나 이상의 송신기 및 수신기를 포함할 수 있다.
처리 회로(910)는 예를 들어 인터페이스(920) 및 저장 매체(930)에 데이터 및 제어 신호를 전송하고, 인터페이스(920)로부터 데이터 및 보고를 수신하고, 및 저장 매체(930)로부터 데이터 및 명령을 검색함으로써 제어 유닛(900)의 일반적인 동작을 제어한다. 제어 노드의 다른 구성요소 및 관련 기능은 여기에 제시된 개념을 모호하게 하지 않기 위해 생략된다.
제어 유닛(340)은 나침반 또는 GPS 모듈과 같은 방향 감지 유닛(940)을 선택적으로 포함한다. 제어 유닛은 또한 IMU(950), 휠 속도 센서(960), 및 관절 각도 센서(970) 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 휠 각도 센서(980) 및/또는 차량 틸트 각도 센서(990)가 선택적으로 또한 제공될 수 있다.
도 10은 상기 프로그램 제품이 컴퓨터 상에서 실행될 때, 도 8에 예시된 방법을 수행하기 위한 프로그램 코드 수단(1020)을 포함하는 컴퓨터 프로그램을 포함하는 컴퓨터 판독가능 매체(1010)를 도시한다. 컴퓨터 판독 가능 매체 및 코드 수단은 함께 컴퓨터 프로그램 제품(1000)을 형성할 수 있다.

Claims (17)

  1. 안전하게 기동을 완료하기 위한 굴절식 차량(1)의 허용 가능한 차량 상태 공간을 결정하는 방법으로서, 차량 상태 공간은 차량 속도를 포함하고,
    굴절식 차량(1) 앞의 주행 가능 영역(31)을 모니터링하는 단계(S1),
    굴절식 차량(1) 앞의 잠재적인 스웹 영역(33)을 예측하는 단계(S2)로서, 잠재적인 스웹 영역(33)은 굴절식 차량(1)의 초기 차량 상태, 굴절식 차량(1)의 기하학적 구조, 그리고 굴절식 차량(1)의 위치를 지정하는 데 사용되는 하나 이상의 센서 입력 신호와 관련된 오류 특성에 근거하여 기동 동안 굴절식 차량(1)이 횡단할 수 있는 영역을 확률과 함께 나타내는 단계, 및
    잠재적인 스웹 영역(33)이 차량(1) 전방의 주행 가능 영역(31)을 초과하지 않도록 허용 가능한 차량 상태 공간을 결정하는 단계(S3)를 포함하는, 안전하게 기동을 완료하기 위한 굴절식 차량(1)의 허용 가능한 차량 상태 공간을 결정하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기동은 안전 정지 기동이고, 하나 이상의 센서 신호는 정상 작동 모드와 비교하여 감소된 센서 입력 신호 세트에 대응하는, 안전하게 기동을 완료하기 위한 굴절식 차량(1)의 허용 가능한 차량 상태 공간을 결정하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 모니터링하는 단계는 굴절식 차량(1) 앞의 교통 기반시설과 관련된 정보를 획득하는 단계(S11)를 포함하는, 안전하게 기동을 완료하기 위한 굴절식 차량(1)의 허용 가능한 차량 상태 공간을 결정하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모니터링하는 단계는 하나 이상의 레이더 센서, 하나 이상의 라이더 센서, 하나 이상의 비전 센서 및 하나 이상의 V2X 통신 트랜스시버 중 어느 하나에서 차량(1) 앞의 환경과 관련된 데이터를 획득하는 단계(S12)를 포함하는, 안전하게 기동을 완료하기 위한 굴절식 차량(1)의 허용 가능한 차량 상태 공간을 결정하는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 예측하는 단계는 기동과 관련된 계획된 트랙 T(23)에 기초하여 굴절식 차량(1) 앞의 잠재적인 스웹 영역(33)을 예측하는 단계(S21)를 포함하는, 안전하게 기동을 완료하기 위한 굴절식 차량(1)의 허용 가능한 차량 상태 공간을 결정하는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 예측하는 단계는 굴절식 차량(1)과 관련된 초기 차량 상태 오차의 추정치를 획득하는 단계(S22)를 포함하는, 안전하게 기동을 완료하기 위한 굴절식 차량(1)의 허용 가능한 차량 상태 공간을 결정하는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 예측하는 단계는 기동 동안 굴절식 차량(1)의 포지셔닝 오차와 관련된 공분산 행렬을 추정하는 단계(S23)를 포함하는, 안전하게 기동을 완료하기 위한 굴절식 차량(1)의 허용 가능한 차량 상태 공간을 결정하는 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차량 상태 공간은 스티어링 휠 각도를 포함하고,
    기동과 관련된 굴절식 차량(1)의 계획된 트랙(23)과 관련된 전복 위험에 기초하여 허용 가능한 차량 상태 공간을 결정하는 단계(S31)를 포함하는, 안전하게 기동을 완료하기 위한 굴절식 차량(1)의 허용 가능한 차량 상태 공간을 결정하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    차량(1)과 관련된 하나 이상의 동적 특성을 획득하는 단계(S32)를 포함하고,
    전복 위험에 기초하여 허용 가능한 차량 상태 공간을 결정하는 단계는 차량 동적 특성에 기초하는, 안전하게 기동을 완료하기 위한 굴절식 차량(1)의 허용 가능한 차량 상태 공간을 결정하는 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    결정된 허용 가능한 차량 상태 공간을 기동 중 제어를 위해 차량(1)의 제어 유닛(900)에 출력으로서 제공하는 단계(S4)를 포함하는, 안전하게 기동을 완료하기 위한 굴절식 차량(1)의 허용 가능한 차량 상태 공간을 결정하는 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    잠재적으로 휩쓸린 영역 및/또는 기동 중 전복 가능성의 추정치를 기동 중 제어를 위해 차량(1)의 제어 유닛(900)에 출력으로서 제공하는 단계(S5)를 포함하는, 안전하게 기동을 완료하기 위한 굴절식 차량(1)의 허용 가능한 차량 상태 공간을 결정하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    센서 입력 신호 조합의 상이한 세트 및 상이한 기동 중 하나 이상에 대응하는 복수의 잠재적인 스웹 영역을 결정하는 단계(S51)를 포함하는, 안전하게 기동을 완료하기 위한 굴절식 차량(1)의 허용 가능한 차량 상태 공간을 결정하는 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    굴절식 차량(1)의 추정된 차량 상태와 관련된 추정된 불확실성에 기초하여 경고 신호를 트리거하는 단계(S6)를 포함하는, 안전하게 기동을 완료하기 위한 굴절식 차량(1)의 허용 가능한 차량 상태 공간을 결정하는 방법.
  14. 컴퓨터 상에서 또는 제어 유닛(1000)의 처리 회로(1010) 상에서 실행될 때 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 단계를 수행하기 위한 프로그램 코드 수단을 포함하는 컴퓨터 프로그램(1020).
  15. 컴퓨터 상에서 또는 제어 유닛(1000)의 처리 회로(1010) 상에서 실행될 때 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 단계를 수행하기 위한 프로그램 코드 수단을 포함하는 컴퓨터 프로그램(1020)을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체(1010).
  16. 관절식 차량(1)의 허용 가능한 차량 상태 공간을 결정하기 위한 제어 유닛(900)으로서, 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 방법의 단계를 수행하도록 구성되는 제어 유닛(900).
  17. 제16항에 따른 제어 유닛(900)을 포함하는 차량(1).
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