KR20220128557A - 군집 주행 제어 장치, 그를 포함한 차량 시스템 및 그 방법 - Google Patents

군집 주행 제어 장치, 그를 포함한 차량 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 군집 주행 제어 장치, 그를 포함한 차량 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 주행 중 전방 차량으로부터 수신한 정보를 기반으로 상기 전방 차량의 가속 및 변속의 발생을 검출하고 상기 전방 차량의 가속 및 변속이 발생하는 구간에서 상기 전방 차량과의 차간 거리 제어를 위한 자차의 피드포워드(Feedforward) 제어 입력값을 제로로 설정하는 프로세서; 및 상기 프로세서에 의해 구동되는 데이터 및 알고리즘이 저장되는 저장부를 포함할 수 있다.

Description

군집 주행 제어 장치, 그를 포함한 차량 시스템 및 그 방법{Apparatus for controlling platooning driving, vehicle system having the same and method thereof}
본 발명은 군집 주행 제어 장치, 그를 포함한 차량 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 군집주행 중 기어 변환에 따른 제어 전략에 관한 것이다.
사용자의 조작 없이 차량이 자율주행으로 이동하는 기술이 발달되고 있다. 그 방법 중 하나로, 여러 대의 차량이 동일한 경로로 주행하는 경우, 군집을 이루어 자율 주행하는 군집 자율주행이 있다.
이러한 군집 주행은 차량간 통신 및 차량의 인지 센서 등을 이용하여 수행될 수 있다. 즉 차량간 통신을 통해 군집 주행 제어를 위한 정보를 송수신하고 차량들 각각의 레이더, 라이더, 카메라 등의 인지센서를 통해 차량간의 간격 및 위치 등을 파악하여 군집 주행 제어를 수행할 수 있다.
군집 주행 중 연비 효과를 최대화 하기 위해 군집 주행 차량 간의 차간 거리를 최대한 짧게 유지한다. 그러나 기어 변속이 발생하는 구간에서는 예기치 않게 차간 거리가 멀어지거나 가까워지는 문제가 생길 수 있으며 이에 군집 주행의 연비 소모가 커질 수 있다.
본 발명의 실시예는 군집 주행 중 전방 차량이 가속하면서 변속을 수행하는 경우 후방 차량은 자차의 피드 포워드 제어값을 0으로 설정한 후 변속이 끝나는 시점에 후방 차량의 피드포워드(Feedforward) 제어값을 0에서 전방 차량의 요구 가속도 값으로 부드럽게 증가시킴으로써 차간 거리 제어를 빠르고 안정적으로 수행할 수 있는 군집 주행 제어 장치, 그를 포함한 차량 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 주행 중 전방 차량으로부터 수신한 정보를 기반으로 상기 전방 차량의 가속 및 변속의 발생을 검출하고 상기 전방 차량의 가속 및 변속이 발생하는 구간에서 상기 전방 차량과의 차간 거리 제어를 위한 자차의 피드포워드(Feedforward) 제어 입력값을 제로로 설정하는 프로세서; 및 상기 프로세서에 의해 구동되는 데이터 및 알고리즘이 저장되는 저장부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 전방 차량의 변속이 끝나면, 상기 자차의 피드포워드 제어 입력값이 상기 전방 차량으로부터 실시간으로 수신한 요구 가속도에 도달하도록 상기 자차의 피드포워드 제어 입력값을 점진적으로 증가시키는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 전방 차량으로부터 수신한 상기 전방 차량의 요구 가속도가 0보다 크면 상기 전방 차량이 가속 상황인 것으로 판단하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 전방 차량으로부터 수신한 상기 전방 차량의 기어 명령값과 상기 전방 차량의 체결 기어 정보가 일치 하지 않으면 상기 변속이 발생한 상황으로 판단하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 전방 차량이 정속 또는 감속중이거나 변속이 발생한 상황이 아닌 경우, 상기 자차의 피드포워드 제어 입력값을 상기 전방 차량의 요구 가속도로 설정하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 전방 차량의 가속 및 변속이 발생한 구간인 경우, 상기 전방 차량으로부터 수신한 상기 전방 차량의 요구 가속도를 제로로설정 변경하여, 상기 자차의 피드포워드 제어 입력값을 제로로 설정하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 변속이 끝난 직후 자차의 저크 최대값에 변속 완료 후 경과 시간을 곱한 값과 상기 전방 차량의 요구 가속도를 비교하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 자차의 저크 최대값에 변속 완료 후 경과 시간을 곱한 값이 상기 전방 차량의 요구 가속도에 도달하지 않은 경우, 상기 자차의 피드포워드 제어 입력값이 상기 전방 차량의 요구 가속도에 도달하도록 증가시키는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 전방 차량의 가속 및 변속 상황에 따라 상기 전방 차량의 요구 가속도 기반으로 피드 포워드 제어 입력값을 설정하고 상기 전방 차량과의 거리를 이용하여 피드백 제어를 수행하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 군집 주행 차량들 간에 V2V 통신을 수행하는 통신부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 시스템은 군집 주행 중 전방 차량으로부터 수신한 정보를 기반으로 상기 전방 차량의 가속 및 변속의 발생을 검출하고 상기 전방 차량의 가속 및 변속이 발생하는 구간에서 상기 전방 차량과의 차간 거리 제어를 위한 자차의 피드포워드(Feedforward) 제어 입력값을 제로로 설정하는 군집 주행 제어 장치; 및 상기 자차의 피드포워드 제어 입력값에 따라 차량을 제어하여 상기 전방 차량과의 차간 거리를 유지하는 구동 장치를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 전방 차량과의 차간 거리를 센싱하는 센싱 장치를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 군집 주행 제어 장치는, 상기 전방 차량의 가속 및 변속 상황에 따라 상기 전방 차량의 요구 가속도를 기반으로 피드 포워드 제어 입력값을 설정하고 상기 전방 차량과의 차간 거리를 이용하여 피드백 제어를 수행하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 군집 주행 제어 장치는, 상기 전방 차량의 변속이 끝나면, 상기 자차의 피드포워드 제어 입력값이 상기 전방 차량으로부터 실시간으로 수신한 요구 가속도에 도달하도록 상기 자차의 피드포워드 제어 입력값을 점진적으로 증가시키는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 주행 제어 방법은 군집 주행 중 전방 차량으로부터 수신한 정보를 기반으로 상기 전방 차량의 가속 및 변속의 발생을 검출하는 단계; 및 상기 전방 차량의 가속 및 변속이 발생하는 구간에서 전방 차량과의 차간 거리 제어를 위한 자차의 피드포워드(Feedforward) 제어 입력값을 제로로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 전방 차량의 가속 및 변속의 발생을 검출하는 단계는, 상기 전방 차량으로부터 전방 차량의 요구 가속도, 전방 차량의 기어 명령값, 및 전방 차량의 체결 기어 정보를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 전방 차량의 가속 및 변속의 발생을 검출하는 단계는, 상기 전방 차량의 요구 가속도를 기반으로 상기 전방 차량의 가속 상황을 판단하는 단계; 및 상기 전방 차량의 기어 명령값, 및 전방 차량의 체결 기어 정보를 이용하여 상기 전방 차량의 변속 상황을 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 전방 차량의 변속이 끝나면, 상기 자차의 피드포워드 제어 입력값이 상기 전방 차량으로부터 실시간으로 수신한 요구 가속도에 도달하도록 상기 자차의 피드포워드 제어 입력값을 점진적으로 증가시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 자차의 피드포워드 제어 입력값을 점진적으로 증가시키는 단계는, 상기 변속이 끝난 직후 자차의 저크 최대값에 변속 완료 후 경과 시간을 곱한 값과 상기 전방 차량의 요구 가속도를 비교하는 단계; 및 상기 자차의 저크 최대값에 변속 완료 후 경과 시간을 곱한 값이 상기 전방 차량의 요구 가속도에 도달하지 않은 경우, 상기 자차의 피드포워드 제어 입력값이 상기 전방 차량의 요구 가속도에 도달하도록 증가시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 전방 차량이 정속 또는 감속중이거나 변속이 발생한 상황이 아닌 경우, 상기 자차의 피드포워드 제어 입력값을 상기 전방 차량의 요구 가속도로 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 기술은 군집 주행 중 전방 차량이 가속하면서 변속을 수행하는 경우 후방 차량은 자차의 피드 포워드 제어값을 0으로 설정한 후 변속이 끝나는 시점에 후방 차량의 피드포워드 제어값을 0에서 전방 차량의 요구 가속도 값으로 부드럽게 증가시킴으로써 차간 거리 제어를 빠르고 안정적으로 수행할 수 있다.
이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 주행 상황 및 V2V 통신 상황을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 주행 제어 장치를 포함하는 차량 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 주행 제어 장치의 처리 과정을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 주행 중 가속 및 변속 구간의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 주행 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 컴퓨팅 시스템을 도시한다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시예들을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 주행 상황 및 V2V 통신 상황을 설명하기 위한 도면이다.
군집 주행 그룹에 포함된 선두 차량(LV: leading vehicle) 및 추종 차량(FV: following vehicle)은 도로 상에서 군집 주행을 수행할 수 있다. 선두 차량(LV)과 추종 차량(FV)은 지정된 거리를 유지하면서 주행할 수 있다. 주행하는 동안, 선두 차량(LV) 또는 추종 차량(FV)은 센서 정보 및 V2V 통신을 통해 공유된 군집 주행 정보를 기반으로 선두 차량(LV)과 추종 차량(FV) 사이의 거리를 조절할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 주행 제어 장치를 포함하는 차량 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 시스템은 군집 주행 제어 장치(100), 센싱 장치(200), 조향 제어 장치(300), 제동 제어 장치(400), 및 엔진 제어 장치(500)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 주행 제어 장치(100)는 차량의 내부에 구현될 수 있다. 이때, 군집 주행 제어 장치(100)는 차량의 내부 제어 유닛들과 일체로 형성될 수 있으며, 별도의 장치로 구현되어 별도의 연결 수단에 의해 차량의 제어 유닛들과 연결될 수도 있다. 군집 주행 제어 장치(100)는 통신 기술과 결합한 CACC(Cooperative Adaptive Cruise Control) 시스템 등으로 구현될 수 있다.
군집 주행 제어 장치(100)는 전방 차량의 기어 변속 여부를 V2V 통신을 통해 전달받아 자차의 피드포워드 제어 입력을 조절함으로써 기어 변속에 의한 추종 제어 성능 저하를 방지하고 군집주행 차간 거리 유지 성능을 향상시킬 수 있어 안정적인 군집주행이 가능하도록 한다.
즉 군집 주행 제어 장치(100)는 전방 차량의 기어 변속 시 전방 차량의 요구 가속도와 전방 차량의 실제 가속도 간의 미스매치를 해결하기 위해, 전방 차량 요구 가속도에 의한 피드 포워드 제어를 재구성함으로써 차간 거리 유지 성능을 향상시킬 수 있다.
군집 주행 제어 장치(100)는 군집 주행 중 전방 차량으로부터 수신한 정보(예, 전방 차량의 요구 가속도, 전방 차량의 기어 명령값, 전방 차량의 체결 기어 정보 등)를 기반으로 전방 차량의 가속 및 변속의 발생을 검출하고 전방 차량의 가속 및 변속이 발생하는 구간에서 전방 차량과의 차간 거리 제어를 위한 자차의 피드포워드 제어 입력값을 제로로 설정할 수 있다.
또한, 군집 주행 제어 장치(100)는 상기 전방 차량의 변속이 끝나면, 상기 자차의 피드포워드 제어 입력값이 상기 전방 차량으로부터 실시간으로 수신한 요구 가속도에 도달하도록 상기 자차의 피드포워드 제어 입력값을 점진적으로 증가시킬 수 있다.
도 2를 참조하면 군집 주행 제어 장치(100)는 통신부(110), 저장부(120), 표시부(130), 및 프로세서(140)를 포함할 수 있다.
통신부(110)는 무선 또는 유선 연결을 통해 신호를 송신 및 수신하기 위해 다양한 전자 회로로 구현되는 하드웨어 장치로서, 차량 내 장치들과 차량 내 네트워크 통신 기술을 기반으로 정보를 송수신할 수 있다. 일 예로서 차량 내 네트워크 통신 기술은 CAN(Controller Area Network) 통신, LIN(Local Interconnect Network) 통신, 플렉스레이(Flex-Ray) 통신 등을 포함할 수 있다.
또한, 통신부(110)는 무선 인터넷 접속 또는 근거리 통신(Short Range Communication) 기술을 통해 차량 외부의 서버, 인프라, 타 차량 등과 이용하여 통신을 수행할 수 있다. 여기서, 무선 통신 기술로는 무선 인터넷 기술로는 무선랜(Wireless LAN, WLAN), 와이브로(Wireless Broadband, Wibro), 와이파이(Wi-Fi), 와이맥스(World Interoperability for Microwave Access, Wimax) 등이 포함될 수 있다. 또한, 근거리 통신 기술로는 블루투스(Bluetooth), 지그비(ZigBee), UWB(Ultra Wideband), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선통신(Infrared Data Association, IrDA) 등이 포함될 수 있다.
또한 통신부(110)는 V2X 통신을 수행할 수 있다. V2X 통신은 차량 사이의 통신(communication between vehicles)을 지칭하는 V2V(Vehicle-to-Vehicle), 차량과 eNB 또는 RSU(Road Side Unit) 사이의 통신을 지칭하는 V2I(Vehicle to Infrastructure), 차량 및 개인(보행자, 자전거 운전자, 차량 운전자 또는 승객)이 소지하고 있는 사용자 단말기(user equipment, UE) 간 통신을 지칭하는 V2P(Vehicle-to-Pedestrian), V2N(vehicle-to-network) 등 차량과 모든 개체들 간 통신을 포함한다.
일 예로서, 통신부(110)는 군집 주행 차량들 간의 V2V 통신을 수행하여 군집 주행 정보를 공유할 수 있다. 이때, 군집 주행 정보는 요구 가속도, 기어 명령값, 체결 기어 정보, 군집 주행 속도, 차간 거리, 목적지, 경로 등의 정보를 포함할 수 있다. 통신부(110)는 전방 차량으로부터 전방 차량의 요구 가속도, 기어 명령값, 및 체결 기어 정보를 수신하고, 후방 차량으로 자차의 요구 가속도, 기어 명령값, 및 체결 기어 정보를 송신할 수 있다.
저장부(120)는 센싱 장치(200)의 센싱 결과 및 프로세서(140)가 동작하는데 필요한 데이터 및/또는 알고리즘 등이 저장될 수 있다.
일 예로서, 저장부(120)는 군집 주행 대열 내의 차량들로부터 통신부(110)를 통해 수신한 요구 가속도, 기어 명령값, 및 체결 기어 정보 등의 군집 주행 정보가 저장될 수도 있다. 또한, 저장부(120)는 센싱 장치(200)에 의해 센싱된 장애물, 예를 들어, 선행 차량의 정보가 저장될 수 있다.
저장부(120)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 마이크로 타입(micro type), 및 카드 타입(예컨대, SD 카드(Secure Digital Card) 또는 XD 카드(eXtream Digital Card)) 등의 메모리와, 램(RAM, Random Access Memory), SRAM(Static RAM), 롬(ROM, Read-Only Memory), PROM(Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable PROM), 자기 메모리(MRAM, Magnetic RAM), 자기 디스크(magnetic disk), 및 광디스크(optical disk) 타입의 메모리 중 적어도 하나의 타입의 기록 매체(storage medium)를 포함할 수 있다.
표시부(130)는 사용자로부터의 제어 명령을 입력 받기 위한 입력수단과 장치(100)의 동작 상태 및 결과 등을 출력하는 출력수단을 포함할 수 있다. 여기서, 입력수단은 키 버튼을 포함할 수 있으며, 마우스, 조이스틱, 조그셔틀, 스타일러스 펜 등을 포함할 수도 있다. 또한, 입력수단은 디스플레이 상에 구현되는 소프트 키를 포함할 수도 있다.
표시부(130)는 헤드업 디스플레이(HUD), 클러스터, AVN(Audio Video Navigation), HMI(Human Machine Interface), USM (User Select Menu)등으로 구현될 수 있다.
출력수단은 디스플레이를 포함할 수 있으며, 스피커와 같은 음성출력수단을 포함할 수도 있다. 이때, 터치 필름, 터치 시트, 터치 패드 등의 터치 센서가 디스플레이에 구비되는 경우, 디스플레이는 터치 스크린으로 동작하며, 입력수단과 출력수단이 통합된 형태로 구현될 수 있다. 본 발명에서 출력수단은 전방 차량과의 차간 거리, 군집 대열 정보 등 군집 주행과 관련된 정보를 출력할 수 있다.
이때, 디스플레이는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(Organic Light-Emitting Diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(Flexible Display), 전계 방출 디스플레이(Feld Emission Display, FED), 3차원 디스플레이(3D Display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
프로세서(140)는 통신부(110), 저장부(120), 표시부(130) 등과 전기적으로 연결될 수 있고, 각 구성들을 전기적으로 제어할 수 있으며, 소프트웨어의 명령을 실행하는 전기 회로가 될 수 있으며, 이에 의해 후술하는 다양한 데이터 처리 및 계산을 수행할 수 있다.
프로세서(140)는 군집 주행 제어 장치(100)의 각 구성요소들 간에 전달되는 신호를 처리할 수 있다. 프로세서(140)는 예를 들어, 차량에 탑재되는 ECU(electronic control unit), MCU(Micro Controller Unit) 또는 다른 하위 제어기일 수 있다.
프로세서(140)는 군집 주행 중 전방 차량으로부터 수신한 정보를 기반으로 전방 차량의 가속 및 변속의 발생을 검출할 수 있다.
프로세서(140)는 전방 차량의 요구 가속도를 기반으로 전방 차량의 가속 상황을 판단하고, 전방 차량의 기어 명령값, 및 전방 차량의 체결 기어 정보를 이용하여 상기 전방 차량의 변속 상황을 판단할 수 있다.
즉 프로세서(140)는 전방 차량으로부터 수신한 전방 차량의 요구 가속도가 0보다 크면 전방 차량이 가속 상황인 것으로 판단할 수 있고, 전방 차량으로부터 수신한 전방 차량의 기어 명령값과 전방 차량의 체결 기어 정보가 일치 하지 않으면 변속이 발생한 상황으로 판단할 수 있다. 이때, 운전자가 기어 변경 명령을 입력한 후 차량의 체결 기어가 변경되기까지의 시간차로 인해, 기어 명령값과 체결 기어 정보가 일치하지 않으며 이에 전방 차량의 기어 명령값과 체결 기어 정보가 일치하지 않으면 변속이 발생한 상황으로 판단할 수 있다.
프로세서(140)는 전방 차량이 정속 또는 감속중이거나 변속이 발생한 상황이 아닌 경우, 자차의 피드포워드 제어 입력값을 전방 차량의 요구 가속도로 설정할 수 있다.
프로세서(140)는 전방 차량의 가속 및 변속이 발생하는 구간에서 전방 차량과의 차간 거리 제어를 위한 자차의 피드포워드 제어 입력값을 제로로 설정할 수 있다.
즉 프로세서(140)는 전방 차량의 가속 및 변속이 발생한 구간인 경우, 전방 차량으로부터 수신한 전방 차량의 요구 가속도를 제로로 설정 변경함으로써, 전방 차량의 요구 가속도가 제로이므로 자차의 피드포워드 제어 입력값이 제로로 설정될 수 있다.
실제 가속도는 요구 가속도에 비해 일정 시간 딜레이 후 발생하므로, 전방 차량의 가속하면서 변속이 발생하는 경우 전방 차량의 요구 가속도와 전방 차량의 실제 가속도가 달라지게 되며, 특히 동력 전달이 안되어 요구 가속도는 양의 값을 가지는데 실제 가속도는 0으로 떨어지게 된다. 이에 본 발명은 전방 차량으로부터 수신한 전방 차량의 요구 가속도를 강제로 0으로 설정변경하여 변경된 전방 차량의 요구 가속도를 자차의 피드포워드 제어에 반영함으로써 보다 빠르게 차간 거리 제어 대응이 가능하다.
프로세서(140)는 전방 차량의 변속이 끝나면, 자차의 피드포워드 제어 입력값이 전방 차량으로부터 실시간으로 수신한 요구 가속도에 도달하도록 자차의 피드포워드 제어 입력값을 점진적으로 증가시킬 수 있다.
즉 프로세서(140)는 변속이 끝난 직후 자차의 저크 최대값과 상기 전방 차량의 요구 가속도를 비교하고, 자차의 저크 최대값에 변속 완료 후 경과 시간을 곱한 값이 전방 차량의 요구 가속도에 도달하지 않은 경우, 자차의 피드포워드 제어 입력값이 전방 차량의 요구 가속도에 도달하도록 점진적으로 부드럽게 증가시시킬 수 있다.
프로세서(140)는 전방 차량의 가속 및 변속 상황에 따라 전방 차량의 요구 가속도를 기반으로 피드 포워드 제어 입력값을 설정하고 전방 차량과의 차간 거리를 이용하여 피드백 제어를 수행할 수 있다. 이때, 전장 차량과의 차간 거리 오차를 이용한 피드백 제어는 통상의 기술을 기반으로 구현될 수 있다.
센싱 장치(200)는 차량 주변에 위치한 장애물, 예를 들어, 선행 차량을 탐지하고, 해당 장애물의 거리 및/또는 상대 속도를 측정하는 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다.
센싱 장치(200)는 차량 외부 물체를 감지하기 위해 복수의 센서를 구비할 수 있으며, 외부 물체의 위치, 외부 물체의 속도, 외부 물체의 이동 방향 및/또는 외부 물체의 종류(예: 차량, 보행자, 자전거 또는 모터사이클 등)에 대한 정보를 획득할 수 있다. 이를 위해, 센싱 장치(200)는 카메라(210), 레이더(220)뿐만 아니라 초음파 센서, 레이저 스캐너 및/또는 코너 레이더, 라이다, 가속도 센서, 요레이트 센서, 토크 측정 센서 및/또는 휠스피드 센서, 조향각 센서 등을 더 포함할 수 있다.
조향 제어 장치(300)는 차량의 조향각을 제어하도록 구성될 수 있으며, 스티어링 휠, 스티어링 휠와 연동된 액츄에이터 및 액츄에이터를 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.
제동 제어 장치(400)는 차량의 제동을 제어하도록 구성될 수 있으며, 브레이크를 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.
엔진 제어 장치(500)는 차량의 엔진 구동을 제어하도록 구성될 수 있으며, 차량의 속도를 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 주행 제어 장치의 처리 과정을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 주행 제어 장치는 V2V 수신부(310), V2V 송신부(320), 센서(330), 인지부(340), 변속기(350), 판단부(360), 제어부(370), 및 액츄에이터부(380)를 포함할 수 있다.
V2V 수신부(310)는 전방 차량으로부터 전방 차량의 요구 가속도, 전방 차량의 기어 명령값, 전방 차량의 체결 기어 정보를 수신할 수 있다.
V2V 송신부(320)는 자차의 요구 가속도, 자차의 기어 명령값, 자차의 체결 기어 정보를 군집 주행 차량들에게 송신할 수 있다.
센서(330)는 전방 카메라 및 전방 레이터 등을 구비할 수 있으며, 전방 차량과의 차간 거리 등을 감지할 수 있다.
인지부(340)는 센서(330)로부터 수신한 정보를 퓨전하고, 전방 차량 거리를 산출하여 제어부(370)로 전달할 수 있다.
변속기(350)는 자차의 기어 명령값 및 자차의 체결 기어 정보를 V2V 송신부(320)에 제공할 수 있다.
판단부(360)는 V2V 수신부(310)를 통해 수신한 전방 차량의 요구 가속도를 반영한 피드포워드 제어를 수행하기 위해 전방 차량 요구 가속도와 전방 차량의 기어 명령값, 및 전방 차량 체결 기어 정보를 기반으로 피드포워드 제어 입력값을 결정한다.
제어부(370)는 판단부(360)에서 계산한 피드포워드 제어 입력을 기반으로 피드포워드 제어를 수행하고, 센서(330)에서 인지한 전방 차량 거리를 활용하여 피드백 제어를 수행하여 자차의 요구 가속도를 산출할 수 있다. 이때, 전방 차량 거리를 활용한 거리 오차에 의한 피드백 제어는 통상의 기술을 기반으로 수행될 수 있다. 제어부(370)의 피드포워드 제어는 도 2의 프로세서(140)에 의한 피드포워드 제어와 동일할 수 있다.
액츄에이터부(380)는 자차 요구 가속도 값을 이용하여 자차의 구동 또는 제동 제어를 수행할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 주행 중 가속 및 변속 구간의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 가속하면서 변속이 발생하는 구간에서 요구 가속도와 실제 가속도가 다르게 된다. 즉 가속하면서 변속이 발생하는 구간에서는 동력 전달이 안되므로 요구 가속도가 양의 값을 가지더라도 실제 가속도는 0으로 떨어지게 된다.
이에 후방 차량은 전방 차량으로부터 수신한 전방 차량의 요구 가속도가 양의 값이므로 후방 차량은 가속하려고 하지만, 전방 차량의 실제 가속도는 0으로 떨어지므로 전방 차량과 후방 차량간의 차간 거리를 유지하기가 어렵게 된다.
이에 전방 차량이 가속하면서 변속이 발생하는 구간에서, 후방 차량은 전방 차량의 요구 가속도를 강제로 0으로 설정하여 자차 피드포워드 제어 입력을 0으로 설정함으로써, 차간 거리를 일정하게 유지할 수 있도록 제어한다.
또한, 전방 차량의 변속이 끝나는 시점을 검출하여, 피드포워드 제어 입력값이 되는 전방 차량의 요구 가속도를 0부터 V2V 통신을 통해 수신한 전방 차량의 요구 가속도 값으로 부드럽게 상승시킴으로써 차간 거리 제어 명령의 급격한 변화를 최소화할 수 있다.
이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 주행 제어 방법을 구체적으로 설명하기로 한다. 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 주행 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하에서는 도 2의 군집 주행 제어 장치(100)가 도 5의 프로세스를 수행하는 것을 가정한다. 또한, 도 5의 설명에서, 장치에 의해 수행되는 것으로 기술된 동작은 군집 주행 제어 장치(100)의 프로세서(140)에 의해 제어되는 것으로 이해될 수 있다.
도 5를 참조하면 군집 주행 제어 장치(100)는 군집 주행을 시작하고 T=0, OldFlag = Flag = 0으로 설정된다(S101). 이때, T는 피드 포워드 제어 입력값을 0에서 전방 차량의 요구 가속도 값까지 증가시키는데 걸리는 시간을 의미한다. Flag는 피드포워드 제어단계를 나타내는 인자이고 OldFlag는 이전 플로우에서의 피드포워드 제어 단계를 나타내는 인자를 의미한다. 군집 주행 시작 초기에 T, OldFlag, Flag가 모두 0으로 설정된다.
군집 주행 제어 장치(100)는 V2V 통신을 통해 전방 차량으로부터 전방 차량 정보를 수신한다(S101). 이때, 전방 차량 정보는 전방 차량 요구 가속도(
Figure pat00001
), 전방 차량 기어 명령값(
Figure pat00002
), 전방 차량 체결 기어(
Figure pat00003
)를 포함할 수 있다.
군집 주행 제어 장치(100)는 전방 차량 요구 가속도(
Figure pat00004
)가 0보다 큰지를 판단한다(S103). 즉 군집 주행 제어 장치(100)는 전방 차량이 가속중인지를 판단할 수 있다.
이에 전방 차량 요구 가속도(
Figure pat00005
)가 0 이하이면 군집 주행 제어 장치(100)는 전방 차량이 가속중이지 않은 상태로 판단하고, OldFlag가 0보다 큰지를 판단한다(S104). OldFlag가 0보다 크면 즉 OldFlag가 1 또는 2인 경우 이전 플로우에서 Flag가 1 또는 2로 진행중으로 전방 차량의 요구 가속도를 0 또는 0에서 전방 차량의 실제 요구 가속도값으로 점진적으로 증가시키고 있는 상황으로 판단될 수 있다.
군집 주행 제어 장치(100)는 OldFlag가 0 이하이면, 전방 차량이 가속중이지 않거나(정속 또는 감속 시) 변속 과정이 아닌 경우로서 피드포워드 제어 입력을 전방 차량의 요구 가속도 값으로 설정할 수 있다.
즉 군집 주행 제어 장치(100)는 T=0으로 설정하고(S105), Flag =0으로 설정하고(S106), 자차 피드포워드 제어 입력값(
Figure pat00006
)을 전방 차량 요구 가속도(
Figure pat00007
)로 설정한다(S107).
이어 군집 주행 제어 장치(100)는 OldFlag = Flag으로 설정하고(S108), 단계 S102로 복귀하여 S102 이하 과정을 반복 수행한다.
한편, S104에서 OldFlag가 0보다 크면, 즉 OldFlag가 1 또는 2인 경우, T에 시스템 작동 주기(
Figure pat00008
)를 합하여 새로운 T를 산출한다(S109).
이어 군집 주행 제어 장치(100)는 자차 저크 최대값(
Figure pat00009
)과 T를 곱한 값이 전방 차량의 요구 가속도(
Figure pat00010
)보다 큰 지를 판단하고(S110), 자차 저크 최대값(
Figure pat00011
)과 T를 곱한 값이 전방 차량 요구 가속도(
Figure pat00012
)보다 크면 과정 S105 이하를 수행한다. 즉 군집 주행 제어 장치(100)는 전방 차량이 가속이 아니거나 변속 과정이 아닌 경우와 같이 피드포워드 제어 입력을 전방 차량의 요구 가속도 값으로 설정한다.
군집 주행 제어 장치(100)는 자차 저크 최대값(
Figure pat00013
)과 T를 곱한 값이 전방 차량 요구 가속도(
Figure pat00014
) 이하이면, Flag =2로 설정한다(S111).
Flag =2이면 가속하면서 변속이 끝난 직후 상황으로 자차 피드포워드 제어 입력값(
Figure pat00015
)을 0에서 전방 차량 요구 가속도(
Figure pat00016
)로 부드럽게 증가시킨다(S112).
이어 군집 주행 제어 장치(100)는 OldFlag = Flag 로 설정하고(S113), 단계 S102로 복귀하여 S102 이하 과정을 반복 수행한다.
한편 상기 과정 S103에서 군집 주행 제어 장치(100)는 전방 차량 요구 가속도(
Figure pat00017
)가 0보다 크면, 전방 차량 기어 명령값(
Figure pat00018
)이 전방 차량 체결 기어(
Figure pat00019
)와 다른지를 판단한다(S114).
이에 전방 차량 기어 명령값(
Figure pat00020
)이 전방 차량 체결 기어(
Figure pat00021
)와 같으면 상기 과정 S104 이하 과정을 반복 수행하고, 전방 차량 기어 명령값(
Figure pat00022
)이 전방 차량 체결 기어(
Figure pat00023
)와 다르면 T=0으로 설정하고(S115), Flag =1으로 설정한다(S116).
Flag =1이 되면 가속하면서 변속이 발생하는 상황으로, 군집 주행 제어 장치(100)는 자차 피드포워드 제어 입력값(
Figure pat00024
)을 0으로 설정한다(S117). 상술한 도 4의 설명에서와 같이, 후방 차량은 전방 차량으로부터 수신한 전방 차량의 요구 가속도가 양의 값이므로 후방 차량은 가속하려고 하지만, 전방 차량의 실제 가속도는 0으로 떨어지므로 전방 차량과 후방 차량간의 차간 거리를 유지하기가 어렵게 되므로, 전방 차량의 요구 가속도를 강제로 0으로 설정하여 자차 피드포워드 제어 입력을 0으로 설정하는 것이다.
이어 군집 주행 제어 장치(100)는 OldFlag = Flag로 설정하고(S118), 단계 S102로 복귀하여 S102 이하 과정을 반복 수행한다.
이와 같이 본 발명은 전방 차량의 기어 변속시 요구 가속도와 실제 가속도 간의 미스매치를 해결하고 전방 차량이 가속하면서 기어 변속 시 동력이 전달되지 않는 특성을 최종 요구 가속도에 반영함으로써 군집 주행 시 군집 주행 차량들의 변속이 갑작스럽게 발생하더라도 차간 거리 유지 성능을 향상시킬 수 있다. 이에 본 발명은 군집 주행 중 차간 거리가 제어 목표 거리보다 의도치 않게 짧아지는 위험한 상황을 방지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 컴퓨팅 시스템을 도시한다.
도 6을 참조하면, 컴퓨팅 시스템(1000)은 버스(1200)를 통해 연결되는 적어도 하나의 프로세서(1100), 메모리(1300), 사용자 인터페이스 입력 장치(1400), 사용자 인터페이스 출력 장치(1500), 스토리지(1600), 및 네트워크 인터페이스(1700)를 포함할 수 있다.
프로세서(1100)는 중앙 처리 장치(CPU) 또는 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600)에 저장된 명령어들에 대한 처리를 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(1300) 및 스토리지(1600)는 다양한 종류의 휘발성 또는 불휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(1300)는 ROM(Read Only Memory, 1310) 및 RAM(Random Access Memory, 1320)을 포함할 수 있다.
따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서(1100)에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM과 같은 저장 매체(즉, 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600))에 상주할 수도 있다.
예시적인 저장 매체는 프로세서(1100)에 커플링되며, 그 프로세서(1100)는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서(1100)와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 군집 주행 중 전방 차량으로부터 수신한 정보를 기반으로 상기 전방 차량의 가속 및 변속의 발생을 검출하고 상기 전방 차량의 가속 및 변속이 발생하는 구간에서 상기 전방 차량과의 차간 거리 제어를 위한 자차의 피드포워드(Feedforward) 제어 입력값을 제로로 설정하는 프로세서; 및
    상기 프로세서에 의해 구동되는 데이터 및 알고리즘이 저장되는 저장부;
    를 포함하는 군집 주행 제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 전방 차량의 변속이 끝나면, 상기 자차의 피드포워드 제어 입력값이 상기 전방 차량으로부터 실시간으로 수신한 요구 가속도에 도달하도록 상기 자차의 피드포워드 제어 입력값을 점진적으로 증가시키는 것을 특징으로 하는 군집 주행 제어 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 전방 차량으로부터 수신한 상기 전방 차량의 요구 가속도가 0보다 크면 상기 전방 차량이 가속 상황인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 군집 주행 제어 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 전방 차량으로부터 수신한 상기 전방 차량의 기어 명령값과 상기 전방 차량의 체결 기어 정보가 일치 하지 않으면 상기 변속이 발생한 상황으로 판단하는 것을 특징으로 하는 군집 주행 제어 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 전방 차량이 정속 또는 감속중이거나 변속이 발생한 상황이 아닌 경우, 상기 자차의 피드포워드 제어 입력값을 상기 전방 차량의 요구 가속도로 설정하는 것을 특징으로 하는 군집 주행 제어 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 전방 차량의 가속 및 변속이 발생한 구간인 경우, 상기 전방 차량으로부터 수신한 상기 전방 차량의 요구 가속도를 제로로설정 변경하여, 상기 자차의 피드포워드 제어 입력값을 제로로 설정하는 것을 특징으로 하는 군집 주행 제어 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 변속이 끝난 직후 자차의 저크 최대값에 변속 완료 후 경과 시간을 곱한 값과 상기 전방 차량의 요구 가속도를 비교하는 것을 특징으로 하는 군집 주행 제어 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 자차의 저크 최대값에 변속 완료 후 경과 시간을 곱한 값이 상기 전방 차량의 요구 가속도에 도달하지 않은 경우, 상기 자차의 피드포워드 제어 입력값이 상기 전방 차량의 요구 가속도에 도달하도록 증가시키는 것을 특징으로 하는 군집 주행 제어 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 전방 차량의 가속 및 변속 상황에 따라 상기 전방 차량의 요구 가속도 기반으로 피드 포워드 제어 입력값을 설정하고 상기 전방 차량과의 거리를 이용하여 피드백 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 군집 주행 제어 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    군집 주행 차량들 간에 V2V 통신을 수행하는 통신부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 군집 주행 제어 장치.
  11. 군집 주행 중 전방 차량으로부터 수신한 정보를 기반으로 상기 전방 차량의 가속 및 변속의 발생을 검출하고 상기 전방 차량의 가속 및 변속이 발생하는 구간에서 상기 전방 차량과의 차간 거리 제어를 위한 자차의 피드포워드(Feedforward) 제어 입력값을 제로로 설정하는 군집 주행 제어 장치; 및
    상기 자차의 피드포워드 제어 입력값에 따라 차량을 제어하여 상기 전방 차량과의 차간 거리를 유지하는 구동 장치;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 시스템.
  12. 청구항 11에 있어서,
    전방 차량과의 차간 거리를 센싱하는 센싱 장치;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 시스템.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 군집 주행 제어 장치는,
    상기 전방 차량의 가속 및 변속 상황에 따라 상기 전방 차량의 요구 가속도를 기반으로 피드 포워드 제어 입력값을 설정하고 상기 전방 차량과의 차간 거리를 이용하여 피드백 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 차량 시스템.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 군집 주행 제어 장치는,
    상기 전방 차량의 변속이 끝나면, 상기 자차의 피드포워드 제어 입력값이 상기 전방 차량으로부터 실시간으로 수신한 요구 가속도에 도달하도록 상기 자차의 피드포워드 제어 입력값을 점진적으로 증가시키는 것을 특징으로 하는 차량 시스템.
  15. 군집 주행 중 전방 차량으로부터 수신한 정보를 기반으로 상기 전방 차량의 가속 및 변속의 발생을 검출하는 단계; 및
    상기 전방 차량의 가속 및 변속이 발생하는 구간에서 전방 차량과의 차간 거리 제어를 위한 자차의 피드포워드(Feedforward) 제어 입력값을 제로로 설정하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 군집 주행 제어 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 전방 차량의 가속 및 변속의 발생을 검출하는 단계는,
    상기 전방 차량으로부터 전방 차량의 요구 가속도, 전방 차량의 기어 명령값, 및 전방 차량의 체결 기어 정보를 수신하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 군집 주행 제어 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 전방 차량의 가속 및 변속의 발생을 검출하는 단계는,
    상기 전방 차량의 요구 가속도를 기반으로 상기 전방 차량의 가속 상황을 판단하는 단계; 및
    상기 전방 차량의 기어 명령값, 및 전방 차량의 체결 기어 정보를 이용하여 상기 전방 차량의 변속 상황을 판단하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 군집 주행 제어 방법.
  18. 청구항 15에 있어서,
    상기 전방 차량의 변속이 끝나면, 상기 자차의 피드포워드 제어 입력값이 상기 전방 차량으로부터 실시간으로 수신한 요구 가속도에 도달하도록 상기 자차의 피드포워드 제어 입력값을 점진적으로 증가시키는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 군집 주행 제어 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 자차의 피드포워드 제어 입력값을 점진적으로 증가시키는 단계는,
    상기 변속이 끝난 직후 자차의 저크 최대값에 변속 완료 후 경과 시간을 곱한 값과 상기 전방 차량의 요구 가속도를 비교하는 단계; 및
    상기 자차의 저크 최대값에 변속 완료 후 경과 시간을 곱한 값이 상기 전방 차량의 요구 가속도에 도달하지 않은 경우, 상기 자차의 피드포워드 제어 입력값이 상기 전방 차량의 요구 가속도에 도달하도록 증가시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 군집 주행 제어 방법.
  20. 청구항 15에 있어서,
    상기 전방 차량이 정속 또는 감속중이거나 변속이 발생한 상황이 아닌 경우, 상기 자차의 피드포워드 제어 입력값을 상기 전방 차량의 요구 가속도로 설정하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 군집 주행 제어 방법.
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