KR20220103850A

KR20220103850A - 차량의 거동 예측을 통한 멀미 저감 방법

Info

Publication number: KR20220103850A
Application number: KR1020210005955A
Authority: KR
Inventors: 염명기; 김인수
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2021-01-15
Filing date: 2021-01-15
Publication date: 2022-07-25

Abstract

본 발명은 차량이 목표 경로를 따라 주행 중에 멀미를 유발할 수 있는 차량의 움직임을 미리 예측하여 탑승자에게 전달함과 동시에 감속 제어를 수행할 수 있는 멀미 저감 방법에 관한 것으로, 목표 경로를 주행하는 동안 차량의 거동에 따른 움직임을 예측하여 연산하는 예측단계; 상기 예측단계에서 연산된 차량의 움직임을 좌표계 내에서 크기와 방향을 갖도록 홀로그램으로 표시하는 표시단계; 상기 차량의 움직임의 크기와 미리 설정된 Limit 크기를 비교하는 비교단계; 상기 차량의 움직임의 크기가 상기 Limit 크기를 초과하는 것으로 예측되는 초과구간에서 그 초과량만큼 차량의 움직임을 제한하는데 필요한 감속량을 연산하는 감속량 연산단계; 및 상기 초과구간에서 상기 감속량에 따라 상기 초과구간 이전 t 시점에서 감속 제어 되도록 차량의 감속 기울기를 결정하여 차량의 기존 속도와 연산될 수 있도록 속도게인을 연산하는 속도게인 연산단계;를 포함한다.

Description

차량의 거동 예측을 통한 멀미 저감 방법{METHOD FOR REDUCING MOTION SICKNESS USING VEHICLE MOTION PREDICTION}

본 발명은 차량의 거동 예측을 통한 멀미 저감 방법으로서, 더욱 자세하게는 차량이 목표 경로를 따라 주행 중에 멀미를 유발할 수 있는 차량의 움직임을 미리 예측하여 탑승자에게 전달함과 동시에 감속 제어를 수행할 수 있는 멀미 저감 방법에 관한 것이다.

자율주행차는 미리 지정된 목적지까지 운전자의 의도 없이도 주변 상황 및 차량 상태를 인식하여 자동 운전이 가능한 차량이다. 따라서, 자율주행차에 탑승한 탑승자는 차량 내에서 책, 스마트폰을 보는 등 다양한 비운전 업무 수행이 가능하다. 그러나 이러한 행위는 자율주행차에 탑승한 탑승객에게 멀미를 유발할 수 있는 문제도 가지고 있다.

차량에 탑승했을 때 어지러움, 구토 등을 수반하는 멀미는 평형을 유지하거나 운동과 자세를 감지하는 감각기관들(시각, 전정기관 등) 사이의 입력의 불일치가 있을 때 뇌가 일시적인 혼란을 일으키게 되는데 기인한다.

사람은 근육의 움직임에 대한 눈, 귀 등의 감각기관계의 반응이 머릿속에 기억되는데 나중에 이와 유사한 움직임이 생기면 기억된 정보를 가지고 감각기관들이 미리 예측을 하여 준비하고 반응한다. 그러나 차량에 탑승한 상태에서는 이동에 따른 근육의 움직임이 없거나, 기존의 기억과는 다른 움직임을 보이므로 감각의 불일치가 일어나 멀미 현상이 발생하는 것이다.

또한, 멀미는 차량의 흔들림에 진폭 또는 주파수와도 관련된다. 멀미를 유발하는 차량의 진동은 탑승객에게 익숙하지 않은 저주파 진동 또는 매우 낮거나 높은 가속도에 노출되는 상황에서 발생된다. 알려진 바에 따르면, 멀미를 유발하는 주파수는 대략 0.2 Hz 전후이다.

한편, 차량 내의 탑승객에게 발생되는 멀미를 방지하기 위해, 다양한 기술이 개시되어 있다.

한국 공개특허 제10-2019-0126198호(승객 편안함을 위해 경로 및 운전 스타일을 결정하고 동적으로 업데이트하기 위한 방법 및 시스템)는, 제1 경로로 차량이 주행 중 사용자가 멀미 증상들을 경험하면 사용자의 입력에 의해 결정된 멀미 값에 기초하여 멀미를 방지하도록 제2 경로를 따라 차량이 운행되도록 하는 방법을 제시하고 있다.

또한, 한국 공개특허 제10-2018-0123697호(보편적인 멀미 대처 시스템)는, 사용자의 시야에 시각적인 자극을 주는 광 어레이 시스템과, 운동 수단의 외부를 응시하는 경우 수신되는 시각적인 입력을 모방하여 광 어레이 시스템을 활성화하도록 제어하는 컨트롤러를 포함하여, 운송 수단의 움직임에 따라 광 어레이의 활성 순서를 변화시켜 사용자의 시각을 자극함으로써 멀미 방지를 도모하고 있다.

그러나, 한국 공개특허 제10-2019-0126198호는 제1 경로로 차량 주행 중에 멀미가 발생되면 사용자가 수동으로 멀미 발생을 입력하여 경로를 변경해야 하므로 수동으로 조작해야 하는 불편함이 있으며, 멀미 발생의 대처 시간이 긴 문제가 있다.

또한, 한국 공개특허 제10-2018-0123697호는 탑승객이 느끼는 멀미의 민감한 정도를 고려하지 않은 채 운송 수단의 움직임에 따라 일률적으로 탑승객의 시각을 자극하는 문제가 있다.

한국 공개특허 제10-2019-0126198호(승객 편안함을 위해 경로 및 운전 스타일을 결정하고 동적으로 업데이트하기 위한 방법 및 시스템) 한국 공개특허 제10-2018-0123697호(보편적인 멀미 대처 시스템)

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 목표 경로를 따라 차량이 주행 중 멀미가 유발될 것으로 예상되는 구간을 미리 예측하여 그 정보를 탑승자에게 알려줌으로써 멀미 유발을 방지하고, 멀미 예측 구간 전에 감속 제어를 수행함으로써 멀미를 저감할 수 있는 새로운 형태의 발명을 제시하고자 한다.

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 목표 경로를 주행하는 동안 차량의 거동에 따른 움직임을 예측하여 연산하는 예측단계; 상기 예측단계에서 연산된 차량의 움직임을 좌표계 내에서 크기와 방향을 갖도록 홀로그램으로 표시하는 표시단계; 상기 차량의 움직임의 크기와 미리 설정된 Limit 크기를 비교하는 비교단계; 상기 차량의 움직임의 크기가 상기 Limit 크기를 초과하는 것으로 예측되는 초과구간에서 그 초과량만큼 차량의 움직임을 제한하는데 필요한 감속량을 연산하는 감속량 연산단계; 및 상기 초과구간에서 상기 감속량에 따라 상기 초과구간 이전 t 시점에서 감속 제어 되도록 차량의 감속 기울기를 결정하여 차량의 기존 속도와 연산될 수 있도록 속도게인을 연산하는 속도게인 연산단계;를 포함한다.

본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 차량이 목표 경로를 따라 주행하는 동안 차량의 움직임을 탑승자에게 전달할 수 있으므로 멀미 방지에 유리하다.

둘째, 목표 경로 중 멀미를 유발시킬 수 있는 구간에서 미리 감속 제어가 수행되므로 멀미 발생을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 거동 예측을 통한 멀미 저감 방법의 개략적인 단계를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 거동 예측을 통한 멀미 저감 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 내 탑승자(A, B)의 위치를 나타낸 도면이다.
도 4a는 차량의 주행 중 도 3의 탑승자(A)에게 전달되는 차량의 움직임을 나타낸 도면이고, 도 4b는 도 4a에 따른 차량의 움직임을 2축 좌표계로 나타낸 홀로그램 표시이고, 도 4c는 도 4a에 따른 차량의 움직임을 3축 좌표계로 나타낸 홀로그램 표시이다.
도 5a는 차량의 주행 중 도 3의 탑승자(B)에게 전달되는 차량의 움직임을 나타낸 도면이고, 도 5b는 도 5a에 따른 차량의 움직임을 2축 좌표계로 나타낸 홀로그램 표시이고, 도 5c는 도 5a에 따른 차량의 움직임을 3축 좌표계로 나타낸 홀로그램 표시이다.
도 6은 홀로그램으로 표시된 2축 및 3축 좌표계에서 Limit가 설정된 상태를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에서 가속도가 Limit 보다 큰 초과구간을 나타낸 도면이다.
도 8a는 초과구간에서의 시간이 이동 평균의 샘플링 주기 보다 작은 경우에 차량의 움직임과 감속량을 나타낸 그래프이고, 도 8b는 초과구간에서의 시간이 이동 평균의 샘플링 주기와 같은 경우에 차량의 움직임과 감속량을 나타낸 그래프이고, 도 8c는 초과구간에서의 시간이 이동 평균의 샘플링 주기 보다 긴 경우에 차량의 움직임과 감속량을 나타낸 그래프이다.
도 9a 내지 도 9c는 차량의 움직임이 Limit를 초과한 초과면적의 다양한 형태를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 움직임과 속도게인을 나타낸 그래프이다.
도 11a 및 도 11b는 초과면적은 같으나 Limint 크기가 다르게 설정된 경우에 속도게인의 감속 기울기를 나타낸 그래프이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 움직임, 감속량 및 속도게인의 관계를 나타낸 그래프이다.

이하, 본 발명에 따른 차량의 거동 예측을 통한 멀미 저감 방법의 바람직한 실시예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이하에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명은 차량이 목표 경로를 따라 주행 중 탑승자에게 멀미가 발생할 수 있는 차량의 움직임을 미리 예측하여 탑승자에게 홀로그램으로 표시하거나 차량 제어를 수행하는 방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 거동 예측을 통한 멀미 저감 방법의 개략적인 단계를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 거동 예측을 통한 멀미 저감 방법을 나타낸 순서도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 거동 예측을 통한 멀미 저감 방법은, 차량의 움직임 예측단계(S10), 홀로그램 표시단계(S20), 차량의 움직임과 Limit 크기 비교단계(S30), 감속량 연산단계(S40) 및 속도게인 연산단계(S50)를 포함한다. 이하, 본 명세서에서 상술한 각 단계는 도 2에 도시된 순서도를 참조하여 설명하기로 한다.

우선, 차량의 움직임 예측단계(S10)에서는 차량이 주행하는 동안 차량의 거동에 따른 움직임을 예측한다. 본 발명의 일 실시예에서 차량은 자율주행차량이다. 자율주행차량에서는 목표 경로가 결정되어 있으므로, 목표 경로를 따라 주행 중에 발생할 수 있는 차량의 움직임이 예측될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 차량의 움직임은 차량의 x축 방향(예를 들어 차량의 전후방향)의 선속도의 변화, y축 방향(예를 들어 차량의 좌우방향)의 선속도의 변화, z축 방향(예를 들어 차량의 상하방향)의 선속도의 변화, x축 기준의 회전 각속도의 변화, y축 기준의 회전 각속도의 변화, z축 기준의 회전 각속도의 변화 중 적어도 어느 하나를 포함한다.

한편, 본 명세서에서 차량의 움직임은 선속도의 변화(가속도 또는 감속도)를 중심으로 설명한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서 탑승자는 차량의 움직임을 예측하여 홀로그램으로 표시할 것인지 여부를 선택할 수 있다(S100). 멀미가 심한 탑승자에게 차량의 움직임을 예측하여 표시해주면 멀미 예방에 도움이 되나, 멀미가 심하지 않은 탑승자에게 차량의 움직임에 관한 홀로그램이 표시되면 시야를 방해하여 불편을 초래할 수 있기 때문이다.

차량의 움직임을 홀로그램으로 구현하기 위해 본 발명의 일 실시예에서는 홀로그램 장치가 사용된다. 홀로그램 장치는 차량의 움직임 상태가 정확하게 표시되도록 하는 환경을 제공하는 좌표계 등을 홀로그램 영상으로 구현하도록 제어한다. 여기서 좌표계는 차량 주행 제어에 필요한 각종 장치(예를 들어, 가속 장치, 제동 장치 등) 및 센서와 연결되어 있다. 좌표계로 구현된 홀로그램 영상은 탑승자의 제스처 인식 영역을 포함하고, 탑승자가 홀로그램 영상의 인식 영역에서 제스처를 취하면, 홀로그램 장치는 탑승자의 제스처를 인식하여 그 위치의 변화에 차량 주행 제어에 필요한 각종 장치에 제어 신호를 인가할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램 장치는 HMD(Head Mounted Display)장치를 포함한다. HMD장치는 머리에 쓰는 형태의 디스플레이 기기이다. HMD장치에 부착된 디스플레이는 투명 디스플레이로 구현될 수 있다. HMD장치의 일 예로 마이크로소프트사의 홀로렌즈가 있다. 다만, 홀로그램 장치는 HMD장치에 한정되는 것은 아니나 본 명세서에서 탑승객은 HMD장치를 착용하여 각 탑승객에게 홀로그램 영상이 표시되는 것으로 설명한다.

홀로그램을 통한 제스처 인식 또는 차량 제어에 필요한 기술은 본 출원일 이전에 공지된 기술에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 홀로그램을 통한 제스처 인식에 관한 기술은 마이크로소프트사에서 공개한 홀로렌즈에 관한 기술 내용 또는 한국등록특허 제10-1542986호(홀로그램을 이용한 제스처 인식 시스템 및 그 제어 방법)에 관한 기술 내용 등이 참조될 수 있다.

탑승자가 차량의 움직임을 예측하여 표시할 것인지 여부를 선택하였으면, 차량의 목표 경로에 따라 차량의 움직임을 예측하여 연산한다(S102, S104). 이때, 차량의 움직임은 차량 내 탑승자의 탑승 방향에 따라 다르게 연산될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 내 탑승자(A, B)의 위치를 나타낸 도면이고, 도 4a는 차량의 주행 중 도 3의 탑승자(A)에게 전달되는 차량의 움직임을 나타낸 도면이고, 도 4b는 도 4a에 따른 차량의 움직임을 2축 좌표계로 나타낸 홀로그램 표시이고, 도 4c는 도 4a에 따른 차량의 움직임을 3축 좌표계로 나타낸 홀로그램 표시이고, 도 5a는 차량의 주행 중 도 3의 탑승자(B)에게 전달되는 차량의 움직임을 나타낸 도면이고, 도 5b는 도 5a에 따른 차량의 움직임을 2축 좌표계로 나타낸 홀로그램 표시이고, 도 5c는 도 5a에 따른 차량의 움직임을 3축 좌표계로 나타낸 홀로그램 표시이다.

도 3을 참조하면, 어느 탑승자(A)는 전방을 향하여 탑승해 있고 다른 탑승자(B)는 우측을 향하여 차량에 탑승해 있다. 즉, 탑승자(B)는 탑승자(A)를 기준으로 시계 방향으로 90°회전되어 있다. 탑승자(A, B)에게는 차량의 움직임(예를 들어, x축 방향 가속도 및 y축 방향 가속도)이 전달되지만, 탑승자(A, B) 별로 움직임을 느끼는 정도는 상이하다. 예를 들어, 차량이 가속 또는 감속할 경우, 차량 진행 방향으로 앉아 있는 사람은 앞 또는 뒤로 쏠리는 느낌을 받지만, 차량의 진행 방향과 90°회전되어 앉아 있는 사람은 좌 또는 우로 쏠리는 느낌을 받는다.

도 4a에는 m1 시점과 m2 시점에서 탑승자(A)에게 전달되는 가속도의 합이 연산되는 예가 도시되어 있다. 이때, 도 4b에 도시된 바와 같이, 탑승자(A)의 선택에 따라 연산된 가속도의 합은 홀로그램으로 구현된 2축 좌표계에 표시될 수 있다. 이때, 좌표계에는 움직임지시부(P)가 표시된다. 여기서 움직임지시부(P)의 길이는 가속도의 크기를 나타내고 움직임지시부(P)의 각도는 방향을 나타낸다. 본 발명의 일 실시예에서 움직임지시부(P)는 화살표 형상으로 도시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 직선, 곡선 등 다양한 형태를 가질 수 있다. 한편, 가속도는 3축(x축, y축, z축)의 가속도의 합으로 연산될 수 있고, 그러면 도 4c에 도시된 바와 같이 연산된 가속도의 합은 홀로그램으로 구현된 3축 좌표계에 표시될 수 있다.

도 5a에는 도 4a와 동일한 m1 시점과 m2 시점에서 탑승자(B)에게 전달되는 가속도의 합이 연산되는 예가 도시되어 있다. 도 4a 및 도 5a에 도시된 바와 같이, m1 및 m2 시점에서 탑승자(A, B)에게 전달되는 가속도의 방향은 다르다. 이때, 도 5b에 도시된 바와 같이, 탑승자(B)의 선택에 따라 연산된 가속도의 합은 홀로그램으로 구현된 2축 좌표계에 표시될 수 있다. 한편, 가속도는 3축(x축, y축, z축)의 가속도의 합으로 연산될 수 있고, 그러면 도 5c에 도시된 바와 같이 연산된 가속도의 합은 홀로그램으로 구현된 3축 좌표계에 표시될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 차량의 진행 방향과 탑승자의 탑승 방향이 일정 각도(θ) 회전된 상태이면 탑승자는 변환된 좌표계로 보정할지 여부를 선택한다(S200). 영상 센서를 이용하여 차량의 진행 방향을 기준으로 탑승자가 어느 정도의 각도로 회전되어 있는지 판단될 수 있다(S202). 이때, 탑승자의 신체 특정 부위(예를 들어, 탑승자의 머리, 몸통 등)를 탑승자의 탑승 방향으로 설정할 수 있다. 탑승자의 탑승 방향이 파악되면 차량의 진행 방향과 탑승자의 탑승 방향 간 각도인 좌표 변환 각도(θ)를 연산한다(S204).

이후, 좌표 변환 각도(θ)에 따른 차량의 움직임을 보정하도록 연산한다(S206). 차량의 움직임의 회전 변환 방법은 회전 변환 행렬(rotation matrix)을 차량의 움직임과 연산함으로써 구할 수 있다. 아래의 < 수학식 1 > 은 일반적으로 회전 변환된 가속도를 구하는 수학식이고, < 수학식 2 >는 3축 방향으로 일정 각도()만큼 회전시켰을 때 변환된 가속도를 구하는 수학식이다.

< 수학식 1 >

여기서, a는 회전 변환되지 않은 방향으로의 가속도이고, R은 회전 변환 행렬이며, a_rotated 는 회전 변환된 가속도이다.

< 수학식 2 >

여기서, ax, ay, az는 각 축방향으로의 가속도이고, ax_rotated, ay_rotated, az_rotated는 일정 각도(θ)로 회전 변환된 가속도이며, 가운데 행렬은 회전 변환 행렬이다.

다시 도 1을 참조하면, 홀로그램 표시단계(S20)에서는 예측단계에서 연산된 차량의 움직임의 크기 또는 방향을 홀로그램으로 구현하여 탑승자에게 표시한다. 구체적으로 도 2를 참조하면 차량의 움직임이 연산되었으면 홀로그램 장치를 통해 홀로그램 영상으로 구현된 좌표계 및 움직임지시부(P)가 탑승자에게 표시된다(S208)(도 4b, 도 4c, 도 5b, 도 5c 참조). 이때, 탑승자 별로 HMD장치를 착용하고 있으므로, 그 탑승자의 선택에 따라 좌표 변환되거나 변환되지 않은 차량의 움직임이 홀로그램 영상으로 표시된다.

도 6은 홀로그램으로 표시된 2축 및 3축 좌표계에서 Limit가 설정된 상태를 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 탑승자는 차량의 거동으로 인한 멀미를 방지하기 위해 주행 중 가속도가 일정치 이하가 되기를 원할 수 있다. 이를 위해, 탑승자는 홀로그램으로 구현된 좌표계에서 가속도의 크기를 제한하는 Limit를 설정할 수 있다.

구체적으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 탑승자는 좌표계를 손으로 직접 터치하여 Limit가 표시되도록 설정할 수 있다(S300). 만일, 탑승자가 Limit를 설정하지 않으면 차량의 감속 제어가 수행되지 않는다(S404).

도 7은 본 발명의 일 실시예에서 가속도가 Limit 보다 큰 초과구간을 나타낸 도면이다.

도 7을 참조하면, 차량의 주행 중 가속도의 크기가 Limit 크기 보다 큰 구간이 나타난 상태가 도시되어 있다. 본 명세서에서는 이러한 구간을 초과구간(L)이라 한다. 차량의 주행 중 가속도 초과 영역이 있는지 계속 파악한다(S302).

다시 도 1을 참조하면, 차량의 움직임과 Limit 크기 비교단계(S30)에서는 차량의 주행 중 초과구간(L)이 나타나는지 예측하는 단계이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 가속도가 Limit 보다 큰지 여부를 판단한다(S400). 이때, 초과구간(L)이 나타나지 않으면 감속주행이 수행되지 않는다(S404). 반대로 가속도가 Limit 보다 크면 초과량에 따른 차량의 감속량을 결정해야 한다. 이는 도 1에 도시된 바와 같이 감속량 연산단계(S40)에서 수행된다.

한편, 최종 감속량은 초과량에 따라 결정된 감속량에 감속도 게인을 연산하여 구해진다.

도 8a는 초과구간에서의 시간이 이동 평균의 샘플링 주기와 같은 경우에 차량의 움직임과 감속량을 나타낸 그래프이고, 도 8b는 초과구간에서의 시간이 이동 평균의 샘플링 주기 보다 작은 경우에 차량의 움직임과 감속량을 나타낸 그래프이고, 도 8c는 초과구간에서의 시간이 이동 평균의 샘플링 주기 보다 긴 경우에 차량의 움직임과 감속량을 나타낸 그래프이다.

감속량은 초과구간에서의 초과량(Limit 보다 큰 가속도의 양)에 따라 결정된다. 초과량은 도 7의 시간-가속도 그래프에서 초과구간의 면적에 해당될 수 있다. 이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 초과량은 일정한 샘플링 주기(s 시간) 동안의 평균을 구하는 이동 평균(moving average) 방법에 의해 연산될 수 있다. 즉, s 시간의 샘플링 주기를 갖는 윈도우를 이동시켜 초과량의 평균을 구함으로써 감속량이 결정될 수 있다.

한편, 이동 평균 방법을 이용하여 감속량을 계산시 직진 주행 중 과속 방지턱을 넘을 경우 짧은 시간(s 시간 보다 짧은 시간) 동안 가속도가 Limit를 넘을 수 있고, 반대로 큰 커브 길을 주행 중 긴 시간(s 시간 보다 긴 시간) 동안 가속도가 Limit를 넘을 수 있다. 따라서, 정확한 감속량을 결정하기 위한 방법이 필요하다.

도 8a을 참조하면, s 시간의 샘플링 주기와 초과구간의 시간이 같은 경우로서 s 시간 동안의 평균값이 계산될 수 있다. 도 8b를 참조하면, s 시간의 샘플링 주기 보다 초과구간의 시간이 짧은 경우로서 이때는 s 시간 중 초과구간의 시간 동안에만 감속량을 결정한다. 도 8c를 참조하면 s 시간의 샘플링 주기 보다 초과구간의 시간이 긴 경우로서 이때는 상기 초과량이 일정하면 s 시간 이후에는 감속량을 증가시키지 않는다.

도 9a 내지 도 9c는 차량의 움직임이 Limit를 초과한 초과면적의 다양한 형태를 나타낸 도면이다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서 감속량은 아래의 < 수학식 3 >과 같이 단순하게 초과면적을 구하여 연산될 수 있다.

< 수학식 3 >

최종 감속량 = 초과면적 * 감속도 게인

다만, 이 경우 동일한 초과면적을 갖더라도 최대 가속도의 크기 차이가 있어 달리 제어되어야 할 필요성이 있을 수 있다. 구체적으로, 도 9a 및 도 9b를 참조하면, 두 경우 모두 s 시간 동안 가속도의 초과면적은 같다. 다만, 도 9a에 도시된 초과구간에서 최대 가속도는 0.2g 이고, 도 9b에 도시된 초과구간에서 최대 가속도는 0.4g 이다. 따라서, 도 9b에서의 상황이 더 크게 감속되어야 할 필요성이 있는 것이다. 따라서 감속량 결정시 아래의 < 수학식 4 >와 같이 최대 가속도의 크기를 더 고려할 수 있다.

< 수학식 4 >

최종 감속량 = 초과면적 * (최대 가속도 - Limit) * 감속도 게인

다만, 이 경우에도 초과구간 동안 순간적으로 튀는 가속도가 있을 경우 감속량의 차이가 있을 수 있다. 구체적으로, 도 9a 및 도 9c를 참조하면, 두 경우 모두 s 시간 동안 개략적인 초과면적은 같으나 도 9c의 상황에서는 초과구간에서 순간적인 최대 가속도(순간적인 노이즈)가 0.6g가 발생되므로 상기 < 수학식 4 >에 따르면 3배의 감속량이 결정될 수 있는 것이다.

이러한 문제를 방지하기 위해, 아래 < 수학식 5 >와 같이 초과구간에서 s 시간을 u 시간으로 세분하여 n개의 데이터를 생성하고 각 데이터의 RMS(Root-Mean-Square) 식을 이용하여 최종 감속량을 구하는 방법이 고려될 수 있다.

< 수학식 5 >

최종 감속량 = sum((가속도 - Limit)^2) / s * 감속도 게인

한편, 본 출원인은 s 시간을 1 sec로 하고, u 시간을 50 msec로 하여, 총 20개의 데이터를 누적함으로써 상기 < 수학식 4 >를 이용한 1 sec에서의 감속량 정보를 도출하였다. 여기서, < 표 1 >은 도 9a에서의 상황이고, < 표 2 >는 도 9b에서의 상황이며, < 표 3 >은 도 9c에서의 상황이다.

< 표 1 >

< 표 2 >

< 표 3 >

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 움직임과 속도게인을 나타낸 그래프이다.

다시 도 1을 참조하면, 속도게인 연산단계(S50)에서는 최종 감속량이 결정되면 속도게인을 연산한다. 속도게인은 초과구간에서 감속될 수 있도록 차량의 기존 속도에 연산되는 값이다. 속도게인은 감속 기울기를 가지는데, 감속 기울기는 초과구간의 전후 구간으로 연장되어 나타나므로 감속 제어 시작 시점이 t초 전에 나타나고, 감속 제어 종료 시점이 t초 후에 나타난다. 따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 이 경우 초과구간 t초 이전부터 감속제어가 수행된다(S402).

도 10을 참조하면, 감속 기울기를 결정하는 방법의 일 예로서 초과면적의 크기에 따라 결정하는 방법이 있다. 예를 들어, 초과구간(L)에서 가속도의 크기(C)가 큰 경우에는 감속될 필요성이 크므로 초과구간 시작 시점 보다 더 이전 시점(t)에서 감속될 수 있도록 감속 기울기가 결정될 수 있다.

도 11a 및 도 11b는 초과면적은 같으나 Limint 크기가 다르게 설정된 경우에 속도게인의 감속 기울기를 나타낸 그래프이다.

한편, 감속 기울기를 결정하는 방법의 다른 예로서 Limit 크기에 연동하여 결정하는 방법이 있다. 예를 들어, 도 11a 및 도 11b에서 초과면적은 동일하다. 그러나, 도 11a에서의 Limit는 0.8g 이고, 도 11b에서의 Limit는 0.6g 이다. 만일, 감속 기울기를 Limit 크기의 20%로 설정하면, 도 11a에서의 감속 기울기는 0.16이고, 도 11b에서의 감속 기울기는 0.1 이다. 이 방법은 멀미에 취약한 탑승객이 Limit 크기를 작게 설정할 수록 더 빠른 시점에 감속될 수 있도록 감속 기울기를 결정하는 방법이다.

이후, 차량 주행이 종료되었는지 판단하고(S500), 주행이 종료되었으면 제어를 종료하고, 종료되지 않았으면 가속도가 Limit를 초과하였는지 계속 판단한다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 움직임, 감속량 및 속도게인의 관계를 나타낸 그래프이다.

이하, 도 12를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 거동 예측을 통한 멀미 저감 방법을 설명한다.

도 12에는 차량의 주행 중 가속도가 Limit 크기 보다 초과구간이 4 구간(L1, L2, L3, L4) 나타난다. 여기서, L1 및 L2의 시간은 1초이고, L3의 시간은 0.5초이며, L4의 시간은 4.5초이다. 각 구간에서 감속량(감속도 게인 제외)은 상기 < 수학식 4 >를 이용하되, s 시간을 1 sec로 하고, u 시간을 50 msec로 하여, 총 20개의 데이터를 이동 평균 방법으로 누적 연산함으로써 1 sec에서의 감속량 정보를 도출하였다. 그리고 최종 감속량을 구하기 위한 감속도 게인은 3이다.

도 12에 도시된 바와 같이, L1에서의 최대 감속량은 0.04이고 여기에 감속도 게인을 곱하여 최종 감속량은 0.12가 도출되었다. L2에서의 최대 감속량은 0.0536로서 감속도 게인을 곱하여 최종 감속량은 0.1608이 도출되었다. L3에서의 최대 감속량은 0.1088로서 감속도 게인을 곱하여 최종 감속량은 0.3264가 도출되었다. L4에서는 샘플링 주기 시간인 1초 동안의 감속량은 0.04이고 최대 감속량은 0.013224이며, 각 감속량에 감속도 게인을 곱한 최종 감속량은 0.88, 0.6032이다.

이후, 속도게인은 각 구간 별로 1에서 최종 감속량을 뺀 값을 기준으로 하되, 최대 감속량이 발생된 순간에서 감속 기울기를 구한다. 감속 기울기를 구하는 방법은 상술한 바와 같다. 이때, 감속 기울기에 따라 각 구간에서는 t1, t2, t3 및 t4 이전 시점부터 감속 제어가 수행된다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 물론이다.

Claims

목표 경로를 주행하는 동안 차량의 거동에 따른 움직임을 예측하여 연산하는 예측단계;
상기 예측단계에서 연산된 차량의 움직임을 좌표계 내에서 크기와 방향을 갖도록 홀로그램으로 표시하는 표시단계;
상기 차량의 움직임의 크기와 미리 설정된 Limit 크기를 비교하는 비교단계;
상기 차량의 움직임의 크기가 상기 Limit 크기를 초과하는 것으로 예측되는 초과구간에서 그 초과량만큼 차량의 움직임을 제한하는데 필요한 감속량을 연산하는 감속량 연산단계; 및
상기 초과구간에서 상기 감속량에 따라 상기 초과구간 이전 t 시점에서 감속 제어 되도록 차량의 감속 기울기를 결정하여 차량의 기존 속도와 연산될 수 있도록 속도게인을 연산하는 속도게인 연산단계;를 포함하는,
차량의 거동 예측을 통한 멀미 저감 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 차량의 움직임은 차량의 x축 방향의 선속도의 변화, y축 방향의 선 속도의 변화, z축 방향의 선속도의 변화, x축 기준의 회전 각속도의 변화, y축 기준의 회전 각속도의 변화, z축 기준의 회전 각속도의 변화 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 거동 예측을 통한 멀미 저감 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 차량의 움직임은 2 이상의 선속도의 변화 또는 각속도의 변화를 연산하여 좌표계에 표시되는 것을 특징으로 하는 차량의 거동 예측을 통한 멀미 저감 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 차량의 진행 방향과 탑승자의 탑승 방향이 일정 각도(θ) 회전된 상태이면 탑승자의 선택에 따라 상기 각도(θ)만큼 회전시켜 홀로그램으로 상기 차량의 움직임을 좌표계에 표시하는 좌표변환 선택단계;를 더 포함하는 차량의 거동 예측을 통한 멀미 저감 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 각도(θ)는 차량의 진행 방향과 탑승자의 신체 특정 부위 간 각도인 것을 특징으로 하는 차량의 거동 예측을 통한 멀미 저감 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 감속 기울기는 상기 초과량에 비례하여 결정되는 것을 특징으로 하는 차량의 거동 예측을 통한 멀미 저감 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 감속 기울기는 상기 Limit 크기의 일정 비율로 결정되는 것을 특징으로 하는 차량의 거동 예측을 통한 멀미 저감 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 감속량은 상기 초과량에 감속도 게인을 연산하여 결정되는 것을 특징으로 하는 차량의 거동 예측을 통한 멀미 저감 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 감속량은 상기 초과구간에서 s 시간의 샘플링 주기를 갖는 이동 평균(moving average) 방법으로 연산되는 것을 특징으로 하는 차량의 거동 예측을 통한 멀미 저감 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 초과구간에서의 시간이 상기 s 시간 보다 큰 경우에 상기 초과량이 일정하면 상기 s 시간 이후에는 감속량을 증가시키지 않는 것을 특징으로 하는 차량의 거동 예측을 통한 멀미 저감 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 감속량은 상기 초과구간에서 상기 Limit 크기 보다 큰 차량의 움직임 중 최대치를 더 고려하는 것을 특징으로 하는 차량의 거동 예측을 통한 멀미 저감 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 감속량은 상기 초과구간에서 상기 초과량을 u 시간 동안 n 개의 데이터로 나누어 RMS(Root-Mean-Square) 값으로 연산하여 결정되는 것을 특징으로 하는 차량의 거동 예측을 통한 멀미 저감 방법.