KR101194115B1 - 차량의 거리 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 거리제어시스템에 관한 것이다.
본 발명은 자차량 전방에 무선 신호를 송출하는 송신부, 목표 차량에 반사되어 복귀되는 상기 무선 신호를 수신하는 수신부, 상기 수신된 무선 신호를 바탕으로 상기 자차량에 대한 상기 목표 차량의 상대 속도를 측정하는 상대속도측정부, 상기 자차량과 상기 목표 차량과의 제1 차간거리를 측정하는 차간거리측정부 및 상기 상대속도를 통하여 연산된 제2 차간거리의 오차와 상기 제1 차간거리의 오차를 보상하여 제3 차간거리를 연산하는 차간거리연산부를 포함한다.

Description

차량의 거리 제어 시스템{Distance Control System of Vehicle}

본 발명은 차량의 거리 제어 시스템에 관한 것이다.

차량의 거리제어 시스템은 목표 차량까지의 거리 정보를 이용하여 차간거리를 제어한다. 따라서, 차간거리정보는 거리 제어 시스템의 기초적인 정보로 차간거리정보가 정확할수록 거리 제어 시스템의 동작 또한 정확하게 이루어질 수 있다.

하지만, 트럭과 같이 목표 차량의 길이 또는 높이가 길거나 높은 경우 거리 제어 시스템의 거리정보는 목표 차량과의 실제 거리보다 멀게 나타날 수 있다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 목표 차량의 높이(h2)가 높을 경우 일반적인 거리 제어 시스템은 목표 차량의 안쪽 부분까지의 거리를 측정함으로써 측정된 차간거리(R2)는 실제 차간거리(R1)보다 더 클 수 있다.

거리 제어 시스템이 잘못 측정된 차간 거리를 이용할 경우 자차량과 목표 차량과의 거리가 가까워지게 되어 운전자에게 심각한 위협을 줄 수 있다.

본 발명의 목적은 차간 거리 정보를 정확하게 생성할 수 있는 차량의 거리 제어 시스템을 제공하기 위한 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 발명은 자차량 전방에 무선 신호를 송출하는 송신부, 목표 차량에 반사되어 복귀되는 상기 무선 신호를 수신하는 수신부, 상기 수신된 무선 신호를 바탕으로 상기 자차량에 대한 상기 목표 차량의 상대 속도를 측정하는 상대속도측정부, 상기 자차량과 상기 목표 차량과의 제1 차간거리를 측정하는 차간거리측정부, 및 상기 상대속도를 통하여 연산된 제2 차간거리의 오차와 상기 제1 차간거리의 오차를 보상하여 제3 차간거리를 연산하는 차간거리연산부를 포함한다.

상기 상대속도측정부는 상기 복귀된 수신 신호의 주파수와 송출 당시의 무선 신호의 주파수의 변화량을 측정하여 상기 상대 속도를 계산할 수 있다.

상기 차간거리연산부는 상기 상대속도를 적분하여 상기 제2 차간거리를 연산할 수 있다.

상기 차간거리연산부는 상기 제2 차간거리가 상기 제1 차간거리보다 작다면 상기 제1 차간거리에 대한 게인을 감소시키고 상기 제2 차간거리에 대한 게인을 증가시키며, 상기 제2 차간거리가 상기 제1 차간거리보다 크다면 상기 제1 차간거리에 대한 게인을 증가시키고 상기 제2 차간거리에 대한 게인을 감소시킬 수 있다.

상기 제1 차간거리 및 상기 제2 차간거리에 대한 게인들의 합은 1일 수 있다.

상기 차간거리연산부는 다음의 수학식을 통하여 제3 차간거리를 연산할 수 있다.

R_3rd = R_1st*G + R_2nd*(1-G)

R_3rd : 제3 차간거리, R_1st : 제1 차간거리, R_2nd : 제2 차간거리, G : 제1 차간거리의 게인, 1-G :제2 차간거리의 게인

상기 차간거리연산부는 상기 제1 차간거리가 기준 차간거리보다 같거나 작으면 상기 제2 차간거리의 오차와 상기 제1 차간거리의 오차를 보상하여 제3 차간거리를 연산하고, 상기 제1 차간거리가 상기 기준 차간거리보다 크면 제1 차간거리를 상기 제3 차간거리로 판단할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 정확하게 차간거리를 계산함으로써 안전한 차량 운행이 이루어지도록 한다.

도 1은 일반적인 거리 제어 시스템의 문제점을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 거리제어시스템을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 거리제어시스템의 차간거리연산부의 동작에 따른 게인변화를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 거리제어시스템의 차간거리연산부의 동작을 나타낸 그래프이다.

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 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 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. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 거리제어시스템을 나타낸다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 거리제어시스템은 송신부(210), 수신부(220), 상대속도측정부(230), 차간거리측정부(240), 차간거리연산부(250) 및 ECU(260)를 포함한다.

송신부(210)는 자차량 전방에 레이저와 같은 무선 신호를 송출한다. 본 발명의 실시예는 레이저를 이용하나, 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 무선 신호가 사용될 수 있다.

수신부(220)는 목표 차량에 반사되어 복귀되는 무선 신호를 수신한다.

상대속도측정부(230)는 수신된 무선 신호를 바탕으로 자차량에 대한 목표 차량의 상대 속도를 측정한다. 상대속도측정부(230)는 도플러 방식을 이용하여 상대속도를 측정할 수 있다. 즉, 특정 주파수를 지닌 무선 신호가 목표 차량으로 송출되어 목표 차량에 반사될 경우 복귀된 수신 신호의 주파수는 송출 당시의 주파수와 다르다. 상대속도측정부(230)는 이와 같은 무선 신호의 주파수 변화량을 측정하여 자차량에 대한 목표 차량의 상대 속도를 계산한다.

상대속도는 감지되는 목표 차량 부분의 위치가 변하더라도 일관성 있는 정보를 제공한다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이 목표 차량의 높이가 높더라도 목표 차량의 끝부분에서 반사된 무선 신호의 주파수나 목표 차량의 안쪽 부분에서 반사된 무선 신호의 주파수는 거의 동일하다. 이에 따라 상대속도측정부(230)는 감지되는 목표 차량 부분의 위치가 변하더라도 자차량에 대한 목표 차량의 상대 속도를 측정할 수 있다.

차간거리측정부(240)는 자차량과 목표 차량과의 제1 차간거리(R_1st)를 측정한다. 차간거리측정부(240)는 무선 신호가 목표 차량으로 송출되고 목표 차량에 반사되어 복귀될 때까지의 시간을 측정하여 제1 차간거리(R_1st)를 측정한다. 차간거리측정부(240)는 타이머(270)로부터 시간 정보를 얻을 수 있다.

차간거리연산부(250)는 상대속도측정부(230)로부터 입력받은 상대속도를 통하여 연산된 제2 차간거리(R_2nd)의 오차와 차간거리측정부(240)로부터 입력받은 제1 차간거리(R_1st)의 오차를 보상하여 실제 차간거리에 해당되는 제3 차간거리(R_3rd)를 연산한다.

차간거리연산부(250)는 상대속도를 적분함으로써 제2 차간거리(R_2nd)를 연산할 수 있다. 이에 따라 차간거리연산부(250)는 제2 차간거리(R_2nd)를 연산하기 위한 적분기를 포함할 수 있다. 차간거리연산부(250)는 제2 차간거리(R_2nd)의 연산을 위하여 필요한 시간정보를 타이머(270)로부터 얻을 수 있다.

차간거리연산부(250)는 제1 차간거리(R_1st)와 제2 차간거리(R_2nd)의 오차를 보상하기 위하여 게인을 선택한다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 차간거리(R_2nd)가 제1 차간거리(R_1st)보다 작다면 차간거리연산부(250)는 차간거리측정부(240)가 목표 차량의 안쪽면을 감지하고 있다고 판단한다. 따라서 제1 차간거리(R_1st)에 대한 게인을 감소시키고 제2 차간거리(R_2nd)에 대한 게인을 증가시킨다.

또한 제2 차간거리(R_2nd)가 제1 차간거리(R_1st)보다 크다면 차간거리연산부(250)는 상대 속도의 적분과정에서 적분 오차가 발생한 것으로 판단하여 제1 차간거리(R_1st)에 대한 게인을 증가시키고 제2 차간거리(R_2nd)에 대한 게인을 감소시킨다. 적분 오차는 상대속도의 적분 시간이 길어질수록 증가할 수 있다.

이 때 제1 차간거리(R_1st) 및 제2 차간거리(R_2nd)에 대한 게인들의 합은 1이다.

이와 같은 게인 선택에 따라 차간거리연산부(250)는 다음의 수학식을 통하여 제3 차간거리(R_3rd)를 연산한다.

[수학식]

R_3rd = R_1st*G + R_2nd*(1-G)

이 때 R_3rd는 제3 차간거리, R_1st는 제1 차간거리, R_2nd는 제2 차간거리, G는 제1 차간거리의 게인이고, 1-G는 제2 차간거리의 게인이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 거리제어시스템의 차간거리연산부의 동작을 나타낸 그래프이다.

차간거리연산부(250)는 차간거리측정부(240)로부터 입력된 제1 차간거리(R_1st)가 기준 차간거리(Rref)보다 같거나 작으면 위에서 설명된 수학식에 따라 제3 차간거리(R_3rd)를 측정할 수 있다. 즉, 제1 차간거리(R_1st)가 기준 차간거리보다 크면 대부분의 무선 신호는 목표 차량의 끝부분과 도로에서 반사되므로 제1 차간거리(R_1st)의 오차가 무시할 수 있을 정도로 작아진다.

따라서 차간거리연산부(250)는 제1 차간거리(R_1st)가 기준 차간거리(Rref)보다 같거나 작으면 상대속도측정부(230)로부터 입력받은 상대속도를 통하여 연산된 제2 차간거리(R_2nd)의 오차와 차간거리측정부(240)로부터 입력받은 제1 차간거리(R_1st)의 오차를 보상하여 실제 차간거리에 해당되는 제3 차간거리(R_3rd)를 연산할 수 있다. 또한 차간거리연산부(250)는 제1 차간거리(R_1st)가 기준 차간거리(Rref)보다 크면 제1 차간거리(R_1st)를 시제 차간거리에 해당되는 제3 차간거리(R_3rd)로 판단한다.

이와 같은 동작을 통하여 차간거리연산부(250)는 실제 차간거리를 구하기 위한 동작을 상황에 따라 줄일 수 있다.

기준 차간거리(Rref)는 도 1의 FOV(Field Of View)(단위 : radian)와 목표 차량의 높이(h2)를 통하여 계산될 수 있다. 즉, 기준 차간거리(Rref)는 2(h2-h1)/FOV이다. 이 때 h2는 목표차량의 높이이고, h1은 자차량에 장착된 송신부(210)의 높이이다. 즉, 라디안은 반지름에 대한 원호의 비이고, 원호의 크기가 반지름에 비하여 매우 작을 경우 원호는 곡선이 아니라 직선에 가깝게 된다. 이 때 기준 차간거리(Rref)는 반지름에 해당되고, 목표 차량의 높이(h2)는 원호의 절반과 레이다의 장착 높이(h1)의 합에 해당될 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 2(h2-h1)/FOV에 마진(margin) 거리의 합을 기준 차간거리(Rref)로 할 수도 있다. 마진(margin) 거리가 합해질 경우 자차량과 목표 차량의 거리가 2(h2-h1)/FOV가 되기 이전에 상대 속도를 고려한 제3 차간거리(R_3rd)가 연산되어 제3 차간거리(R_3rd)의 신뢰성이 증가할 수 있다.

FOV는 송신부(210)의 무선신호가 송출되는 범위이고, 송신부(210)의 FOV는 미리 설정될 수 있다. 또한 목표 차량의 높이(h2)는 목표 차량의 높이가 실시간으로 계산되는 것이 아니라 특정 값으로 미리 설정될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 자차량과 목표 차량의 거리가 기준 차간거리(Rref)보다 작을 경우 제1 차간거리(R_1st)는 불안정해지며, 자차량과 목표 차량의 거리가 감소할수록 목표 차량의 안쪽 부분이 감지되어 실제 차간거리보다 크게 나타난다. 이에 따라 본 발명의 실시예와 같이 차간거리연산부(250)의 동작에 따라 제3 차간거리(R_3rd)가 계산되고, 제3 차간거리(R_3rd)는 실제 차간거리와 거의 유사함을 알 수 있다.

ECU(electronic control unit)(260)는 차간거리연산부(250)로부터 제3 차간거리(R_3rd)를 입력받아 스로틀 밸브 또는 가속 페달 액추에이터 등과 같은 가속부(300), 브레이크와 같은 제동부(310) 또는 변속기(320)를 제어하여 자차량과 목표 차량과의 거리를 변화시키거나 조절할 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명의 실시예에 따른 차량의 거리제어시스템은 정확하게 차간거리를 계산함으로써 안전한 차량 운행이 이루어지도록 한다.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.

또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

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 (7)

1. 자차량 전방에 무선 신호를 송출하는 송신부;
   목표 차량에 반사되어 복귀되는 상기 무선 신호를 수신하는 수신부;
   상기 수신된 무선 신호를 바탕으로 상기 자차량에 대한 상기 목표 차량의 상대 속도를 측정하는 상대속도측정부;
   상기 자차량과 상기 목표 차량과의 제1 차간거리를 측정하는 차간거리측정부;
   상기 상대속도를 통하여 연산된 제2 차간거리와 상기 제1 차간거리를 이용하여 제3 차간거리를 연산하되, 상기 제2 차간거리가 상기 제1 차간거리보다 작다면 상기 제1 차간거리에 대한 게인을 감소시키고 상기 제2 차간거리에 대한 게인을 증가시키며, 상기 제2 차간거리가 상기 제1 차간거리보다 크다면 상기 제1 차간거리에 대한 게인을 증가시키고 상기 제2 차간거리에 대한 게인을 감소시키는 차간거리연산부를 포함하는 차량의 거리제어시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 상대속도측정부는
   상기 복귀된 수신 신호의 주파수와 송출 당시의 무선 신호의 주파수의 변화량을 측정하여 상기 상대 속도를 계산하는 것을 특징으로 하는 차량의 거리제어시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 차간거리연산부는
   상기 상대속도를 적분하여 상기 제2 차간거리를 연산하는 것을 특징으로 하는 차량의 거리제어시스템.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 차간거리 및 상기 제2 차간거리에 대한 게인들의 합은 1인 것을 특징으로 하는 차량의 거리제어시스템.
6. 제1항에 있어서,
   상기 차간거리연산부는 다음의 수학식을 통하여 제3 차간거리를 연산하는 것을 특징으로 하는 차량의 거리제어시스템.
   R_3rd = R_1st*G + R_2nd*(1-G)
   R_3rd : 제3 차간거리, R_1st : 제1 차간거리, R_2nd : 제2 차간거리, G : 제1 차간거리의 게인, 1-G : 제2 차간거리의 게인
   
7. 삭제

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