KR101504252B1

KR101504252B1 - 곡선 도로에서 차량의 속도를 제어하기 위한 시스템 및 그 방법

Info

Publication number: KR101504252B1
Application number: KR20130146177A
Authority: KR
Inventors: 함준호
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2013-11-28
Filing date: 2013-11-28
Publication date: 2015-03-19
Also published as: CN104670234B; US9168832B2; CN104670234A; US20150134222A1

Abstract

본 발명에 의한 곡선 도로에서 차량의 속도를 제어하기 위한 시스템 및 그 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 곡선 도로에서 차량의 속도를 제어하기 위한 시스템은 주행할 곡선 도로 구간 내 형상점들을 획득하면, 획득된 상기 형상점들의 위치를 기 설정된 방향과 거리만큼 이동시켜 그 이동시킨 결과로 주행할 곡선 도로의 궤적을 수정하는 궤적 수정부; 수정된 상기 주행할 궤적의 형상점들을 기반으로 곡률을 산출하는 곡률 산정부; 산출된 상기 곡률을 기반으로 주행할 궤적의 형상점마다 적정속도를 산출하는 적정속도 산출부; 및 산출된 상기 적정속도를 기반으로 속도를 제어하기 위한 속도제어 지점을 선정하여 그 선정된 속도제어 지점에 대한 곡선로 목표 가속도를 산출하는 곡선로 목표 가속도 산출부를 포함한다.

Description

곡선 도로에서 차량의 속도를 제어하기 위한 시스템 및 그 방법{SYSTEM FOR CONTROLLING SPEED OF VEHICLE ON CURVED ROAD AND METHOD THEREOF}

본 발명은 곡선로 속도 제어 방안에 관한 것으로서, 특히, 주행궤적의 곡률을 이용하여 곡선 도로에서 차량의 속도를 제어하기 위한 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

과속은 많은 차량 사고의 원인이 될 뿐 아니라 이러한 사고에 따른 피해를 크게 만드는 원인이 된다. 이에 차량 자동 순항제어 제품 시장이 점차 확장되고 있다. 즉, 차량을 일정 설정 속도로 유지시켜 주는 순항 제어(cruise control) 방식과 레이더를 추가하여 선행 차량과의 적절한 차간 거리를 유지시켜 주는 적응 순항제어(adaptive cruise control system) 방식이 적용된 제품들이 보급되고 있는 상황이다.

또한 네비게이션(navigation)의 보급이 점차 일반화되면서 시장의 규모 역시 커지고 있어, 네비게이션과 연계된 시스템의 보급도 커질 것으로 예측되고 있다. 이러한 시스템은 지도로부터 주행할 도로의 형상을 추출하여 추출된 도로의 형상을 기반으로 도로의 휘어진 정도를 나타내는 곡률을 산출하고 그에 따른 적절한 속도 제어를 제공하게 된다.

그러나 항법 또는 길안내 시 사용되던 일반 지도의 정밀도로는 정밀한 도로 곡률 산출이 어렵다. 이를 위하여 매우 고 정밀한 지도 제작과 정밀 측위에 대한 연구가 진행되고 있으나 실제 상용화가 되기까지는 많은 비용과 시간을 필요로 한다.

따라서 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 전방 도로의 형상 정보를 획득하여 획득된 형상 정보를 기 설정된 성능 지수, 제약 조건을 기반으로 수정하여 수정된 형상 정보를 기반으로 곡률을 산출하고 산출된 곡률을 기반으로 적정 속도를 산출하도록 하는 곡선 도로에서 차량의 속도를 제어하기 위한 시스템 및 그 방법을 제공하는데 있다.

그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 사항으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 한 관점에 따른 곡선 도로에서 차량의 속도를 제어하기 위한 시스템은 주행할 곡선 도로 구간 내 형상점들을 획득하면, 획득된 상기 형상점들의 위치를 기 설정된 방향과 거리만큼 이동시켜 그 이동시킨 결과로 주행할 곡선 도로의 궤적을 수정하는 궤적 수정부; 수정된 상기 주행할 궤적의 형상점들을 기반으로 곡률을 산출하는 곡률 산정부; 산출된 상기 곡률을 기반으로 주행할 궤적의 형상점마다 적정속도를 산출하는 적정속도 산출부; 및 산출된 상기 적정속도를 기반으로 속도를 제어하기 위한 속도제어 지점을 선정하여 그 선정된 속도제어 지점에 대한 곡선로 목표 가속도를 산출하는 곡선로 목표 가속도 산출부를 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 궤적 수정부는 획득된 상기 형상점들 중 연속된 기 설정된 개수의 형상점들을 선택하여 선택된 상기 형상점들 중 중앙의 형상점을 기 설정된 방향 또는 거리만큼 이동시키고, 이동시키 전의 형상점에 대한 곡률과 이동시킨 후의 형상점에 대한 곡률을 산출하며, 산출된 상기 곡률들을 비교하여 그 비교한 결과에 따라 상기 주행할 궤적의 형상점들의 위치를 결정하여 그 위치가 결정된 형상점들을 기반으로 상기 주행할 궤적을 수정하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 궤적 수정부는 획득된 상기 형상점들 중 연속된 5개의 형상점들을 선택하여 선택된 상기 5개의 형상점들 중 적어도 3개의 형상점들을 하나의 집합으로 설정하고, 설정된 상기 집합 각각에 대한 곡률을 산출하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 궤적 수정부는 산출된 상기 곡률들의 성능 지수를 비교하여 그 비교한 결과에 따라 상기 곡률의 성능 지수가 작은 형상점들로 상기 주행할 궤적의 형상점들의 위치를 결정하되, 여기서, 상기 성능 지수는 곡률에 대한 성능을 나타내는 지수로서 그 값이 작을수록 성능이 좋은 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 곡률 산정부는 수정된 상기 주행할 궤적의 형상점들 중 적어도 3개 이상의 형상점들을 기반으로 곡률을 산출하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 적정속도 산출부는 상기 적정속도 v를 다음의 수학식

에 의해 구하고, 여기서, 상기 a_y는 기 설정된 적정통과 횡가속도를 나타내며, 상기 R은 곡률반경을 각각 나타내는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 곡선 도로에서 차량의 속도를 제어하기 위한 시스템은 차량용 레이더부터 타겟에 반사된 신호를 수신하여 수신된 신호를 신호 처리하여 그 신호 처리한 결과로 타겟에 대한 이동 속도, 거리를 포함하는 타겟 정보를 추출하는 신호 처리부; 추출된 상기 타겟 정보를 기반으로 대상이 되는 타겟을 선정하는 타겟 선정부; 및 선정된 상기 타겟에 대한 타겟 정보를 기반으로 타겟 목표 가속도를 산출하는 타겟 목표 가속도 산출부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 곡선 도로에서 차량의 속도를 제어하기 위한 시스템은 산출된 상기 곡선로 목표 가속도와 상기 타겟 목표 가속도 중 더 작은 값을 해당하는 지점에 대한 최종 목표 가속도로 산출하는 최종 목표 가속도 산출부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 한 관점에 따른 곡선 도로에서 차량의 속도를 제어하기 위한 방법은 주행할 곡선 도로 구간 내 형상점들을 획득하면, 획득된 상기 형상점들의 위치를 기 설정된 방향과 거리만큼 이동시켜 그 이동시킨 결과로 주행할 곡선 도로의 궤적을 수정하는 궤적 수정단계; 수정된 상기 주행할 궤적의 형상점들을 기반으로 곡률을 산출하는 곡률 산정단계; 산출된 상기 곡률을 기반으로 주행할 궤적의 형상점마다 적정속도를 산출하는 적정속도 산출단계; 및 산출된 상기 적정속도를 기반으로 속도를 제어하기 위한 속도제어 지점을 선정하여 그 선정된 속도제어 지점에 대한 곡선로 목표 가속도를 산출하는 곡선로 목표 가속도 산출단계를 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 궤적 수정단계는 획득된 상기 형상점들 중 연속된 기 설정된 개수의 형상점들을 선택하여 선택된 상기 형상점들 중 중앙의 형상점을 기 설정된 방향 또는 거리만큼 이동시키고, 이동시키 전의 형상점에 대한 곡률과 이동시킨 후의 형상점에 대한 곡률을 산출하며, 산출된 상기 곡률들을 비교하여 그 비교한 결과에 따라 상기 주행할 궤적의 형상점들의 위치를 결정하여 그 위치가 결정된 형상점들을 기반으로 상기 주행할 궤적을 수정하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 궤적 수정단계는 획득된 상기 형상점들 중 연속된 5개의 형상점들을 선택하여 선택된 상기 5개의 형상점들 중 적어도 3개의 형상점들을 하나의 집합으로 설정하고, 설정된 상기 집합 각각에 대한 곡률을 산출하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 궤적 수정단계는 산출된 상기 곡률들의 성능 지수를 비교하여 그 비교한 결과에 따라 상기 곡률의 성능 지수가 작은 형상점들로 상기 주행할 궤적의 형상점들의 위치를 결정하되, 여기서, 상기 성능 지수는 곡률에 대한 성능을 나타내는 지수로서 그 값이 작을수록 성능이 좋은 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 곡률 산정단계는 수정된 상기 주행할 궤적의 형상점들 중 적어도 3개 이상의 형상점들을 기반으로 곡률을 산출하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 적정속도 산출단계는 상기 적정속도 v를 다음의 수학식

또한, 본 발명에 따른 곡선 도로에서 차량의 속도를 제어하기 위한 방법은 차량용 레이더부터 타겟에 반사된 신호를 수신하여 수신된 신호를 신호 처리하여 그 신호 처리한 결과로 타겟에 대한 이동 속도, 거리를 포함하는 타겟 정보를 추출하는 신호 처리단계; 추출된 상기 타겟 정보를 기반으로 대상이 되는 타겟을 선정하는 타겟 선정단계; 및 선정된 상기 타겟에 대한 타겟 정보를 기반으로 타겟 목표 가속도를 산출하는 타겟 목표 가속도 산출단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 곡선 도로에서 차량의 속도를 제어하기 위한 방법은 산출된 상기 곡선로 목표 가속도와 상기 타겟 목표 가속도 중 더 작은 값을 해당하는 지점에 대한 최종 목표 가속도로 산출하는 최종 목표 가속도 산출단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이를 통해, 본 발명은 전방 도로의 형상 정보를 획득하여 획득된 형상 정보를 기 설정된 성능 지수, 제약 조건을 기반으로 수정하여 수정된 형상 정보를 기반으로 곡률을 산출하고 산출된 곡률을 기반으로 적정 속도를 산출하도록 함으로써, 실제 주행 궤적에 근접하는 곡률을 산출하는 곡선도 속도 제어 기능의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 곡선로 속도 제어 기능의 성능 향상에 따라 운전자의 편리성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 고정밀 지도를 사용하지 않고 일반 지도를 사용하여 곡선로 속도 제어 시스템의 구현이 가능하기 때문에 제품의 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 속도를 제어하기 위한 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 SCC(130)의 상세한 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 궤적을 수정하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 곡률을 산출하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수정된 주행궤적을 보여주기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 최종 곡률을 산출하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 속도제어 지점을 선정하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 곡률을 산출한 결과를 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 적정속도를 산출한 결과를 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 속도를 제어하기 위한 방법을 나타내는 도면이다.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 곡선 도로에서 차량의 속도를 제어하기 위한 시스템 및 그 방법을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는 데 필요한 부분을 중심으로 상세히 설명한다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 동일한 명칭의 구성 요소에 대하여 도면에 따라 다른 참조부호를 부여할 수도 있으며, 서로 다른 도면임에도 불구하고 동일한 참조부호를 부여할 수도 있다. 그러나, 이와 같은 경우라 하더라도 해당 구성 요소가 실시예에 따라 서로 다른 기능을 갖는다는 것을 의미하거나, 서로 다른 실시예에서 동일한 기능을 갖는다는 것을 의미하는 것은 아니며, 각각의 구성 요소의 기능은 해당 실시예에서의 각각의 구성 요소에 대한 설명에 기초하여 판단하여야 할 것이다.

특히, 본 발명에서는 전방 도로의 형상 정보를 획득하여 획득된 형상 정보를 기 설정된 성능 지수, 제약 조건을 기반으로 수정하여 수정된 형상 정보를 기반으로 곡률을 산출하고 산출된 곡률을 기반으로 적정 속도를 산출하도록 하는 새로운 방안을 제안한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 속도를 제어하기 위한 시스템을 나타내는 도면이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 차량의 속도를 제어하기 위한 시스템은 네비게이션(navigation)(110), 차량용 레이더(120), SCC(Smart Cruise Control)(130), ESC(electronic stability control)(140) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

네비게이션(110)은 현재 주행할 곡선 도로에 해당하는 궤적의 형상 정보를 제공할 수 있다.

차량용 레이더(120)는 타겟에 반사된 신호를 수신하여 수신된 신호를 제공할 수 있다.

SCC(130)는 네비게이션으로부터 곡선 도로에 해당하는 궤적의 형상 정보와 차량용 레이더로부터 신호를 제공 받아 제공 받은 곡선 도로에 해당하는 궤적의 형상 정보와 신호를 기반으로 곡선 도로 내 속도제어 지점에 대한 최종 목표 가속도를 선정할 수 있다.

이때, SCC(130)는 획득된 도로의 형상점들을 기반으로 주행할 도로의 궤적을 수정하여 수정된 주행할 궤적의 형상점들을 기반으로 최종 곡률을 산출하며, 산출된 최종 곡률을 기반으로 주행할 궤적의 형상점마다 적정속도를 산출하여 산출된 최종 곡률과 기 설정된 적정통과 횡가속도를 기반으로 해당 형상점에서의 적정 속도를 산출하며, 산출된 적정속도를 기반으로 속도를 제어하기 위한 속도제어 지점을 선택하고 선택된 속도제어 지점에 대한 곡선로 목표 가속도를 산출할 수 있다.

또한, SCC(130)는 차량용 레이더로부터 타겟에 반사된 신호를 수신하여 수신된 신호를 신호 처리하여 그 신호 처리한 결과로 타겟에 대한 이동 속도, 거리 등의 정보를 추출하고 추출된 정보를 기반으로 대상이 되는 타겟을 선정하며, 선정된 타겟의 정보를 기반으로 해당하는 타겟에 대한 타겟 목표 가속도를 산출할 수 있다.

결국, SCC(130)는 네비게이션(110)으로부터 제공받은 정보를 이용하여 산출된 곡선로 목표 가속도와 차량용 레이더(120)로부터 제공 받은 정보를 이용하여 산출된 목표 가속도를 기반으로 해당 지점에 대한 최종 목표 가속도를 산출할 수 있다.

ESC(140)는 선정된 최종 목표 가속도를 제공 받아 그 제공 받은 최종 목표 가속도를 기반으로 곡선 도로에서 주행 중인 차량의 구동 장치와 제동 장치를 제어할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 SCC(130)의 상세한 구성을 나타내는 도면이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 SCC(130)는 신호 처리부(131), 타겟 선정부(132), 타겟 목표 가속도 산출부(133), 궤적 수정부(134), 곡률 산출부(135), 적정속도 산출부(136), 곡선로 목표 가속도 산출부(137), 최종 목표 가속도 산출부(138) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

신호 처리부(131)는 타겟에 반사된 신호를 수신하여 수신된 신호를 신호 처리하여 그 신호 처리한 결과로 타겟에 대한 이동 속도, 거리 등의 정보를 추출할 수 있다.

타겟 선정부(132)는 추출된 정보를 기반으로 대상이 되는 타겟을 선정할 수 있다.

타겟 목표 가속도 산출부(133)는 선정된 타겟의 이동 속도, 거리 등의 정보를 기반으로 해당하는 타겟에 대한 타겟 목표 가속도를 산출할 수 있다.

궤적 수정부(134)는 네비게이션으로부터 주행할 곡선 도로에 해당하는 궤적의 형상점들을 획득하고, 획득된 형상점들의 위치를 기 정의된 성능 지수와 제약 조건을 기반으로 수정할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 궤적을 수정하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 궤적 수정부(134)는 네비게이션으로부터 획득된 주행할 곡선 도로 구간 내 궤적의 형상점들 중 연속된 5개의 형상점들 P1, P2, P3, P4, P5을 선택할 수 있다. 이때, 궤적의 형상점들 간의 간격은 설계자의 요구에 따라 변경될 수 있다.

궤적 수정부(134)는 선택된 5개의 형상점들 중 연속된 3개의 형상점들을 하나의 집합으로 설정하여 총 3개의 집합 S1={P1, P2, P3}, S2={P2, P3, P4}, S3={P3, P4, P5}을 얻을 수 있다.

궤적 수정부(134)는 설정된 집합 각각에 대한 곡률 C1, C2, C3을 산출할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 곡률을 산출하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 궤적 수정부(134)는 3개의 점이 주어지면 주어진 3점을 통과하는 원의 곡률을 산출할 수 있는데, 점 P1을 원점으로 점 P1, P2, P3를 통과하는 원의 곡률을 산출하고 있다. 이러한 곡률은 다음의 [수학식 1]과 같이 나타낼 수 있다.

[수학식 1]

여기서, R은 곡률반경을 나타내고, (x1, y1)은 점 P2의 좌표를 나타내며, (x2, y2)는 점 P3의 좌표를 나타낸다. 점 P1의 좌표 (x, y)는 원점이므로 (0,0)이 된다.

궤적 수정부(134)는 5개의 형상점들 P1, P2, P3, P4, P5 중 중간에 위치하는 이동할 하나의 형상점 P3을 선택하여 선택된 형상점 P3을 기 설정된 방향, 거리로 이동시켜 P3'을 얻을 수 있다.

궤적 수정부(134)는 이동시킨 형상점 P3'을 포함하는 5개의 형상점들 P1, P2, P3', P4, P5 중 연속된 3개의 형상점들을 하나의 집합으로 설정하여 총 3개의 집합 S1', S2', S3'을 얻을 수 있다.

궤적 수정부(134)는 설정된 집합 각각에 대한 곡률 C1', C2', C3'을 산출할 수 있다.

궤적 수정부(134)는 이렇게 산출된 P3에 대한 곡률 C1, C2, C3과 P3'에 대한 곡률 C1', C2', C3'의 성능지수와 제약조건을 확인하여 그 확인한 결과에 따라 주행할 궤적의 형상점들을 결정할 수 있다.

만약, 궤적 수정부(134)는 P3'에 대한 곡률의 성능지수가 더 낮으면서 제약 조건을 만족하게 되면, 주행할 궤적의 형상점들을 P1, P2, P3', P4, P5로 수정할 수 있다.

이때, 성능 지수는 곡률에 대한 성능을 나타내는 지수로서, 값이 작을수록 우수함을 나타낸다. 이러한 성능 지수는 설계자의 요구 또는 필요에 따라 다양한 형태로 설정될 수 있는데, 예컨대, 곡률의 절대값 중 가장 큰 절대값을 가장 작은 성능지수로 설정하거나 곡률 간의 변화량이 가장 큰값을 가장 작은 성능지수로 설정할 수 있다.

또한 제약조건은 수정할 형상점의 허용 범위을 나타내는 조건으로서, 성능 지수는 설계자의 요구 또는 필요에 따라 다양한 형태로 설정될 수 있다. 이러한 제약 조건은 예컨대, 원래의 형상점으로부터 일정 거리 이내에 있을 조건 등으로 설정할 수 있다.

궤적 수정부(134)는 주행할 궤적의 형상점들 모두에 대하여 상기의 궤적 수정 과정을 반복 수행한다. 즉, 궤적 수정부(134)는 다음 주기에 연속된 5개의 형상점들 P2, P3, P4, P5, P6을 선택하여 상기의 궤적 수정 과정을 다시 수행하게 된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수정된 주행궤적을 보여주기 위한 도면이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 궤적 수정부(134)는 주행할 궤적의 형상점들 모두에 대하여 주행궤적의 형상점들에 대한 수정을 반복 수행하여 원래의 주행궤적의 형상점들에 비해 성능지수가 향상된 수정된 주행궤적의 형상점들을 얻을 수 있다.

이때, 궤적 수정부(134)는 주행궤적의 형상점들에 대한 수정은 가장 가까운 점부터 먼 점으로 순차적으로 진행되거나 가까운 점들에 대하여 더 많이 반복 수행될 수 있다.

여기서, 주행궤적의 형상점들에 대한 수정 횟수나 방식 등은 설계자에 의해 설정될 수 있는데, 설계자의 요구, 시스템의 성능 등에 따라 다양한 형태로 변경될 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 주행궤적의 형상점들에 대한 수정 과정은 더 낮은 성능지수의 선정에 따라 매우 근접한 형상점들에 의한 곡률의 왜곡을 제거하고, 운전자의 주행특성을 적용하며, 지도위치의 오차를 제거하는 등의 다양한 효과를 낼 수 있다.

곡률 산출부(135)는 수정된 주행할 궤적의 형상점들을 기반으로 최종 곡률을 산출할 수 있다. 즉, 곡률 산출부(135)는 수정된 주행할 궤적의 형상점들 중 적어도 3개 이상의 형상점들을 기반으로 최종 곡률을 산출하게 된다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 최종 곡률을 산출하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 6에 도시한 바와 같이, 최종 곡률을 산출하기 위해 선택되는 형상점들은 연속되거나 연속되지 않는다. 예컨대, 형상점들은 P1, P2, P3으로 선택되거나 P1, P3, P5로 선택될 수 있다.

곡선로 적정속도 산출부(136)는 산출된 최종 곡률을 기반으로 주행궤적의 형상점마다 적정속도를 산출할 수 있다. 이러한 적정속도 v는 다음의 [수학식 2]와 같이 나타낼 수 있다.

[수학식 2]

여기서, a_y는 적정통과 횡가속도를 나타내며, R은 곡률반경을 나타낸다.

이때, 이러한 적정통과 횡가속도는 설계자 또는 운전자에 의해 미리 설정되거나 변경될 수 있는데, 도로의 마찰계수 또는 도로 종류에 따라 가중치가 부여될 수 있다.

곡선로 목표 가속도 산출부(137)는 산출된 적정속도를 기반으로 속도를 제어하기 위한 속도제어 지점을 선택하고 선택된 속도제어 지점에 대한 곡선로 목표 가속도를 산출할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 속도제어 지점을 선정하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 7에 도시한 바와 같이, 속도제어 지점은 감속도에 의한 속도제어 지점 선정방식, 비례제어에 의한 속도제어 지점 선정방식 등의 다양한 방법 또는 다수의 방법들의 조합에 의해 선택될 수 있다.

그 일예로, 감속도에 의한 속도제어 지점 선정 방식은 해당 전방 지점의 적정 속도를 만족하기 위해 필요한 감속도 중 가장 큰 값을 갖는 지점을 속도 제어 지점으로 선정하게 된다.

등감속 가정 시 감속에 필요한 감속도 A는 다음의 [수학식 3]과 같이 나타낼 수 있다.

[수학식 3]

여기서, v(0)는 현재 주행중인 차량의 속도를 나타내고, V_map은 해당하는 전방 지점의 적정속도를 나타내며, d는 해당하는 전방 지점까지의 거리를 나타낸다.

다른 예로, 비례 제어에 의한 속도제어 지점 선정 방식은 해당 전방 지점의 적정 속도를 만족하기 위해 필요한 감속도 중 가장 큰 값을 갖는 지점을 선정하게 된다.

곡선로 목표 가속도 산출부(137)는 속도제어 지점이 선정되면 선정된 속도제어 지점에 대한 적정속도와 현재의 속도를 기반으로 곡선로 목표 가속도를 산출하게 된다.

최종 목표 가속도 산출부(138)는 네비게이션(110)으로부터 제공받은 정보에 의한 곡선로 목표 가속도와 차량용 레이더(120)로부터 제공 받은 정보에 의한 목표 가속도를 기반으로 최종 목표 가속도를 산출할 수 있다.

예컨대, 최종 목표 가속도 산출부(138)는 네비게이션(110)에 의한 곡선로 목표 가속도를 기반으로 산출된 최종 목표 가속도와 차량용 레이더(120)에 의한 목표 가속도를 기반으로 산출된 최종 목표 가속도를 산출하고 산출된 2개의 최종 목표 가속도 중 더 작은 값을 해당하는 지점에 대한 최종 목표 가속도로 산출하게 된다.

이때, 최종 목표 가속도 산출부(138)는 기 설정된 감속제어 특성을 고려하여 최종 목표 가속도를 산출하게 되는데, 감속제어 특성은 다음의 [표 1]과 같이 정의할 수 있다.

파라미터	값
A_max	A_max={ A_max(n)\|A₁, A₂, A₃,…, A_N}
J_max	J_max={ J_max(n)\|J₁, J₂, J₃,…, J_N}
K_m	K_m={ K_m(n)\|K₁, K₂, K₃,…, K_N}
v_margine	v_margine={ v_margine(n)\|v₁, v₂, v₃,…, v_N}

여기서, A_max는 목표 가속도의 최대 허용 가속도를 나타내고, J_max는 목표 가속도의 최대 허용 변화율을 나타내며, K_m은 속도비례제어 게인 또는 제어 빠르기를 나타내며, v_margine은 적정 속도와 목표 제어 속도 간의 차이인 여유 속도를 나타낸다.

[표 1]을 기반으로 산출되는 최종 목표 가속도 a_i는 다음의 [수학식 4]와 같이 나타낼 수 있다.

[수학식 4]

여기서, K_m은 속도비례제어 게인을 나타내고, v_map은 목표 속도를 나타내며, v_s는 현재 주행중인 차량의 속도를 나타내는데, [수학식 3]의 v(0)와 동일한 값을 갖는다.

또한, 목표 속도 v_map는 다음의 [수학식 5]와 같이 나타낼 수 있다.

[수학식 5]

여기서, v_t는 속도제어 지점 t의 적정속도를 나타내고, v_margine은 속도여분을 나타낸다.

이때, 최종 목표 가속도는 A_max와 J_max를 만족해야 하는데, 즉, 최종 목표 가속도의 절대값은 최대 허용 가속도 A_max에 의해 제한되고, 최종 목표 가속도의 변화율은 최대 허용 변화율 J_max에 의해 제한된다.

예컨대, A_max가 2인 경우 최종 목표 가속도가 3으로 산출되면 산출된 최종 목표 가속도를 2로 조정하게 되고, J_max가 2이고 이전의 최종 목표 가속도가 1인 경우 최종 목표 가속도가 4로 산출되면 산출된 최종 목표 가속도를 3으로 조정하게 된다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 곡률을 산출한 결과를 보여주는 도면이다.

도 8에 도시한 바와 같이, 실제 일반지도의 궤적과 제안된 방법으로 수정된 궤적의 곡률을 비교하여 보여주고 있다. 제안된 방법을 이용하여 궤적을 수정함으로써, 일반 지도의 오차에 의한 곡률 잡음이 감소되어 실제 주행 곡률에 근접하게 된다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 적정속도를 산출한 결과를 보여주는 도면이다.

도 9에 도시한 바와 같이, 도 7의 곡률을 이용하고 적정통과 횡가속도를 0.2G로 설정하였을 때 주행할 궤적 내 형상점들마다 적정 속도를 비교하여 보여주고 있다.

이처럼 본 발명에서 제안한 방법을 통해 수정된 궤적을 이용하여 다양한 원인에 의한 곡률 잡음을 제거하여 부드러운 곡선도로 속도제어의 제공이 가능하게 된다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 속도를 제어하기 위한 방법을 나타내는 도면이다.

도 10에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 차량의 속도를 제어하기 위한 시스템(이하, 속도제어 시스템이라고 한다)은 네비게이션 시스템으로부터 유효한 도로의 형상점들을 획득할 수 있다(S1001).

이때, 속도제어 시스템은 네비게이션으로부터 유효한 도로의 형상점들을 획득하지 못하면 곡선로에서 속도 제어가 불가능하게 되어 이를 운전자에게 통지할 수 있다.

다음으로, 속도제어 시스템은 획득된 도로의 형상점들을 기반으로 주행할 도로의 궤적을 수정할 수 있다(S1002).

구체적으로 설명하면, 속도제어 시스템은 기 설정된 개수의 형상점들을 선택하여 선택된 형상점들 중 중앙의 형상점을 기 설정된 방향 또는 거리만큼 이동시키게 된다.

속도 제어 시스템은 이동 전의 형상점에 대한 곡률과 이동 후의 형상점에 대한 곡률을 기반으로 주행할 궤적의 형상점들의 위치를 결정하여 그 위치가 결정된 형상점들을 기반으로 궤적을 수정하게 된다.

다음으로, 속도제어 시스템은 수정된 주행할 궤적의 형상점들을 기반으로 최종 곡률을 산출할 수 있다(S1003).

다음으로, 속도제어 시스템은 산출된 최종 곡률을 기반으로 주행할 궤적의 형상점마다 적정속도를 산출할 수 있다(S1004). 즉, 속도제어 시스템은 산출된 최종 곡률과 기 설정된 적정통과 횡가속도를 기반으로 해당 형상점에서의 적정 속도를 산출하게 된다.

다음으로, 속도제어 시스템은 산출된 적정속도를 기반으로 속도를 제어하기 위한 속도제어 지점을 선택하고 선택된 속도제어 지점에 대한 곡선로 목표 가속도를 산출할 수 있다(S1005).

한편, 속도제어 시스템은 차량용 레이더로부터 타겟에 반사된 신호를 수신하여 수신된 신호를 신호 처리하여 그 신호 처리한 결과로 타겟에 대한 이동 속도, 거리 등의 정보를 추출할 수 있다(S1006).

다음으로, 속도제어 시스템은 추출된 정보를 기반으로 대상이 되는 타겟을 선정할 수 있다(S1007).

다음으로, 속도제어 시스템은 선정된 타겟의 이동 속도, 거리 등의 정보를 기반으로 해당하는 타겟에 대한 타겟 목표 가속도를 산출할 수 있다(S1008).

다음으로, 속도제어 시스템은 네비게이션으로부터 제공받은 정보를 이용하여 산출된 곡선로 목표 가속도와 차량용 레이더로부터 제공 받은 정보를 이용하여 산출된 목표 가속도를 기반으로 해당 지점에 대한 최종 목표 가속도를 산출할 수 있다(S1009).

다음으로, 속도제어 시스템은 산출된 최종 목표 가속도를 ESC에 제공할 수 있다(S1010).

한편, 이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 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. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 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.

이상에서 설명한 실시예들은 그 일 예로서, 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.

110: 네비게이션
120: 차량용 레이더
130: SCC
131: 신호 처리부
132: 타겟 선정부
133: 타겟 목표 가속도 산출부
134: 궤적 수정부
135: 곡률 산출부
136: 적정속도 산출부
137: 곡선로 목표 가속도 산출부
138: 최종 목표 가속도 산출부
140: ESC

Claims

주행할 곡선 도로 구간 내 형상점들을 획득하면, 획득된 상기 형상점들의 위치를 기 설정된 방향과 거리만큼 이동시켜 그 이동시킨 결과로 주행할 곡선 도로의 궤적을 수정하는 궤적 수정부;
수정된 상기 주행할 궤적의 형상점들을 기반으로 곡률을 산출하는 곡률 산정부;
산출된 상기 곡률을 기반으로 주행할 궤적의 형상점마다 적정속도를 산출하는 적정속도 산출부; 및
산출된 상기 적정속도를 기반으로 속도를 제어하기 위한 속도제어 지점을 선정하여 그 선정된 속도제어 지점에 대한 곡선로 목표 가속도를 산출하는 곡선로 목표 가속도 산출부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 곡선 도로에서 차량의 속도를 제어하기 위한 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 궤적 수정부는,
획득된 상기 형상점들 중 연속된 기 설정된 개수의 형상점들을 선택하여 선택된 상기 형상점들 중 중앙의 형상점을 기 설정된 방향 또는 거리만큼 이동시키고,
이동시키 전의 형상점에 대한 곡률과 이동시킨 후의 형상점에 대한 곡률을 산출하며,
산출된 상기 곡률들을 비교하여 그 비교한 결과에 따라 상기 주행할 궤적의 형상점들의 위치를 결정하여 그 위치가 결정된 형상점들을 기반으로 상기 주행할 궤적을 수정하는 것을 특징으로 하는 곡선 도로에서 차량의 속도를 제어하기 위한 시스템.
제2 항에 있어서,
상기 궤적 수정부는,
획득된 상기 형상점들 중 연속된 5개의 형상점들을 선택하여 선택된 상기 5개의 형상점들 중 적어도 3개의 형상점들을 하나의 집합으로 설정하고, 설정된 상기 집합 각각에 대한 곡률을 산출하는 것을 특징으로 하는 곡선 도로에서 차량의 속도를 제어하기 위한 시스템.
제2 항에 있어서,
상기 궤적 수정부는,
산출된 상기 곡률들의 성능 지수를 비교하여 그 비교한 결과에 따라 상기 곡률의 성능 지수가 작은 형상점들로 상기 주행할 궤적의 형상점들의 위치를 결정하되,
여기서, 상기 성능 지수는 곡률에 대한 성능을 나타내는 지수로서 그 값이 작을수록 성능이 좋은 것을 특징으로 하는 곡선 도로에서 차량의 속도를 제어하기 위한 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 곡률 산정부는,
수정된 상기 주행할 궤적의 형상점들 중 적어도 3개 이상의 형상점들을 기반으로 곡률을 산출하는 것을 특징으로 하는 곡선 도로에서 차량의 속도를 제어하기 위한 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 적정속도 산출부는,
상기 적정속도 v를 다음의 수학식
에 의해 구하고, 여기서, 상기 a_y는 기 설정된 적정통과 횡가속도를 나타내며, 상기 R은 곡률반경을 각각 나타내는 것을 특징으로 하는 곡선 도로에서 차량의 속도를 제어하기 위한 시스템.
제1 항에 있어서,
차량용 레이더부터 타겟에 반사된 신호를 수신하여 수신된 신호를 신호 처리하여 그 신호 처리한 결과로 타겟에 대한 이동 속도, 거리를 포함하는 타겟 정보를 추출하는 신호 처리부;
추출된 상기 타겟 정보를 기반으로 대상이 되는 타겟을 선정하는 타겟 선정부; 및
선정된 상기 타겟에 대한 타겟 정보를 기반으로 타겟 목표 가속도를 산출하는 타겟 목표 가속도 산출부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 곡선 도로에서 차량의 속도를 제어하기 위한 시스템.
제7 항에 있어서,
산출된 상기 곡선로 목표 가속도와 상기 타겟 목표 가속도 중 더 작은 값을 해당하는 지점에 대한 최종 목표 가속도로 산출하는 최종 목표 가속도 산출부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 곡선 도로에서 차량의 속도를 제어하기 위한 시스템.
주행할 곡선 도로 구간 내 형상점들을 획득하면, 획득된 상기 형상점들의 위치를 기 설정된 방향과 거리만큼 이동시켜 그 이동시킨 결과로 주행할 곡선 도로의 궤적을 수정하는 궤적 수정단계;
수정된 상기 주행할 궤적의 형상점들을 기반으로 곡률을 산출하는 곡률 산정단계;
산출된 상기 곡률을 기반으로 주행할 궤적의 형상점마다 적정속도를 산출하는 적정속도 산출단계; 및
산출된 상기 적정속도를 기반으로 속도를 제어하기 위한 속도제어 지점을 선정하여 그 선정된 속도제어 지점에 대한 곡선로 목표 가속도를 산출하는 곡선로 목표 가속도 산출단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 곡선 도로에서 차량의 속도를 제어하기 위한 방법.
제9 항에 있어서,
상기 궤적 수정단계는,
획득된 상기 형상점들 중 연속된 기 설정된 개수의 형상점들을 선택하여 선택된 상기 형상점들 중 중앙의 형상점을 기 설정된 방향 또는 거리만큼 이동시키고,
이동시키 전의 형상점에 대한 곡률과 이동시킨 후의 형상점에 대한 곡률을 산출하며,
산출된 상기 곡률들을 비교하여 그 비교한 결과에 따라 상기 주행할 궤적의 형상점들의 위치를 결정하여 그 위치가 결정된 형상점들을 기반으로 상기 주행할 궤적을 수정하는 것을 특징으로 하는 곡선 도로에서 차량의 속도를 제어하기 위한 방법.
제10 항에 있어서,
상기 궤적 수정단계는,
획득된 상기 형상점들 중 연속된 5개의 형상점들을 선택하여 선택된 상기 5개의 형상점들 중 적어도 3개의 형상점들을 하나의 집합으로 설정하고, 설정된 상기 집합 각각에 대한 곡률을 산출하는 것을 특징으로 하는 곡선 도로에서 차량의 속도를 제어하기 위한 방법.
제10 항에 있어서,
상기 궤적 수정단계는,
산출된 상기 곡률들의 성능 지수를 비교하여 그 비교한 결과에 따라 상기 곡률의 성능 지수가 작은 형상점들로 상기 주행할 궤적의 형상점들의 위치를 결정하되,
여기서, 상기 성능 지수는 곡률에 대한 성능을 나타내는 지수로서 그 값이 작을수록 성능이 좋은 것을 특징으로 하는 곡선 도로에서 차량의 속도를 제어하기 위한 방법.
제9 항에 있어서,
상기 곡률 산정단계는,
수정된 상기 주행할 궤적의 형상점들 중 적어도 3개 이상의 형상점들을 기반으로 곡률을 산출하는 것을 특징으로 하는 곡선 도로에서 차량의 속도를 제어하기 위한 방법.
제9 항에 있어서,
상기 적정속도 산출단계는,
상기 적정속도 v를 다음의 수학식
에 의해 구하고, 여기서, 상기 a_y는 기 설정된 적정통과 횡가속도를 나타내며, 상기 R은 곡률반경을 각각 나타내는 것을 특징으로 하는 곡선 도로에서 차량의 속도를 제어하기 위한 방법.
제9 항에 있어서,
차량용 레이더부터 타겟에 반사된 신호를 수신하여 수신된 신호를 신호 처리하여 그 신호 처리한 결과로 타겟에 대한 이동 속도, 거리를 포함하는 타겟 정보를 추출하는 신호 처리단계;
추출된 상기 타겟 정보를 기반으로 대상이 되는 타겟을 선정하는 타겟 선정단계; 및
선정된 상기 타겟에 대한 타겟 정보를 기반으로 타겟 목표 가속도를 산출하는 타겟 목표 가속도 산출단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 곡선 도로에서 차량의 속도를 제어하기 위한 방법.
제15 항에 있어서,
산출된 상기 곡선로 목표 가속도와 상기 타겟 목표 가속도 중 더 작은 값을 해당하는 지점에 대한 최종 목표 가속도로 산출하는 최종 목표 가속도 산출단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 곡선 도로에서 차량의 속도를 제어하기 위한 방법.