KR101573550B1

KR101573550B1 - 차선유지지원시스템의 제어 시점 설정방법

Info

Publication number: KR101573550B1
Application number: KR1020100116469A
Authority: KR
Inventors: 정인용; 김재희
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2010-11-22
Filing date: 2010-11-22
Publication date: 2015-12-01
Also published as: KR20120055013A

Abstract

본 발명은 차선유지지원시스템의 제어 시점 설정방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 차선유지지원시스템의 제어 시점 설정방법은, 영상센서부로부터 차선정보를 수집하는 과정과, 상기 차선정보를 이용하여 이탈예측량을 산출하는 과정과, 상기 이탈예측량을 이용하여 목표 요각을 산출하는 과정과, 상기 목표 요각을 이용하여 목표 요레이트를 산출하는 과정과, 상기 목표 요레이트를 이용하여 요구 조향각을 산출하는 과정과, 상기 요구조향각과 운전자의 조작에 의한 실제 조향휠 조향각을 비교하여 수정조향각을 산출하는 과정과, 상기 수정조향각이 기준범위내로 진입하도록 차량의 조향을 자동 제어하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 차량의 차선이탈 위험성이 발생할 경우 이를 판단하여 차선유지지원시스템이 조향제어를 개입 또는 종료할 수 있도록 함으로써 사고 위험을 방지할 수 있어 더욱 안전한 주행을 유도할 수 있는 효과가 있다.

Description

차선유지지원시스템의 제어 시점 설정방법{Method for setting control time of Lane Keeping Assist System}

본 발명은 차선유지지원시스템의 제어 시점 설정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 운전자의 조향으로 인한 주행 중 의도하지 않은 상황에 의해 차량의 차선이탈 위험성이 발생할 경우 이를 판단하여 차선유지지원시스템이 조향제어를 개입 또는 종료할 수 있도록 시점을 제공하는 기술이다.

차량에 대한 다양한 기능이 향상됨에 따라 차량의 운전자 및 탑승자의 안정과 편리성을 향상시키기 위한 다양한 기술이 소개되고 있다. 특히, 차량이 안전하게 차선을 유지하도록 하는 차선유지 보조시스템이 상용화되고 있다.

이러한 차선유지 보조 시스템은 차량이 차선을 이탈하는 경우 이를 감지하고 해당 속도에서 목적 차선을 따라가도록 운전자를 돕는 시스템이다.

그러나, 종래의 차선유지 보조 시스템은 차량이 차선을 이탈하는 경우 이를 운전자에게 경고하여 운전자가 조향을 제어함으로써 차선 이탈을 방지하는 방식으로 운전자가 졸음운전중이거나 조향제어가 불가능한 상태인 경우 사고로 이어지더라고 이를 방지할 수 없었다.

본 발명의 목적은 차량의 차선이탈 위험성이 발생할 경우 이를 판단하여 차선유지지원시스템이 조향 제어를 개입 또는 종료할 수 있도록 하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차선유지지원시스템의 제어 시점 설정방법은, 영상센서부로부터 차선정보를 수집하는 과정과, 상기 차선정보를 이용하여 이탈예측량을 산출하는 과정과, 상기 이탈예측량을 이용하여 목표 요각을 산출하는 과정과, 상기 목표 요각을 이용하여 목표 요레이트를 산출하는 과정과, 상기 목표 요레이트를 이용하여 요구 조향각을 산출하는 과정과, 상기 요구조향각과 운전자의 조작에 의한 실제 조향휠 조향각을 비교하여 수정조향각을 산출하는 과정과, 상기 수정조향각이 기준범위내로 진입하도록 차량의 조향을 자동 제어하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수정조향각을 산출하는 과정은, 상기 요구조향각과 상기 실제 조향휠 조향각의 차이값으로 상기 수정조향각을 산출하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 차량의 조향을 자동 제어하는 과정은, 상기 수정 조향각이 경고기준범위를 벗어나는 경우 경고를 하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 차량의 조향을 자동 제어하는 과정은, 상기 수정 조향각이 개입기준범위를 벗어나는 경우 상기 수정 조향각이 개입기준범위내로 진입하도록 자동 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 차량의 조향을 자동 제어하는 과정은, 상기 수정 조향각이 경고 기준점에 도달하면 운전자에게 경고를 발생하고, 상기 수정 조향각이 개입 기준점에 도달하면 차량의 조향을 자동 제어하는 과정과, 상기 차량의 조향을 자동 제어하는 중에 상기 수정 조향각이 상기 경고 기준점에 도달하면 상기 차량의 조향의 자동 제어를 종료하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 본 발명은 차량의 차선이탈 위험성이 발생할 경우 이를 판단하여 차선유지지원시스템이 조향제어를 개입 또는 종료할 수 있도록 함으로써 사고 위험을 방지할 수 있어 더욱 안전한 주행을 유도할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 사전 예측 제어를 위한 차선유지지원시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차선유지지원시스템의 조향 제어 시점 설정방법을 나타내는 순서도.
도 3은 본 발명의 실시예에 차선유지지원시스템의 사전 예측 제어 로직을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수정조향각 기준 제어 시점을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 조향제어로직 개입 및 종료 시점 설정방법을 설명하기 위한 그래프.

이하, 본 발명에 따른 차선유지지원시스템의 제어 시점 설정방법을 첨부된 도 1 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 사전 예측 제어를 위한 차선유지지원시스템의 구성도이다.

사전 예측 제어를 위한 차선유지지원시스템은 영상 센서부(100), 제어부(200), 경고 발생부(300) 및 조향제어부(400)를 포함한다.

영상 센서부(100)는 카메라센서(미도시)를 구비하여, 차량의 외부 영상을 촬영하고 이에 대한 정보를 생성한다. 즉, 영상센서부(100)는 촬영정보로부터 차선정보(차선폭, 차량의 횡변위, 양측 차선까지의 거리, 차선의 형태, 차로와 차량간의 상대요각, 도로곡률)를 추출한다.

제어부(200)는 영상센서부(100)로부터 수신한 차선정보를 이용하여 이탈예측량(dy_c,dy_v)를 산출하고, 산출한 이탈예측량(dy_c,dy_v)과 차선정보 중 포함된 횡변위(dy₀)을 이용하여 목표 요각(Ψ_p)을 산출한다. 또한, 제어부(200)는 목표 요각(Ψ_p)을 이용하여 목표 요레이트(Ψ_pp)를 산출한다. 이후, 제어부(200)는 목표 요레이트(Ψ_pp)를 차량의 실제 요레이트와 비교하여 차이값을 이용하여 요구조향각을 산출한다. 이때, 제어부(200)는 차량의 현재 차속, 요레이트, 조향각 등의 정보를 차량내의 장치(엔진제어기, 변속제어기 등)로부터 수집하여 주행중 계속 확인한다.

또한, 제어부(200)는 요구 조향각과 차량의 실제 조향휠 조향각을 비교하여 수정조향각을 산출하고, 수정조향각이 개입기준범위를 벗어나면 차선을 이탈하는 것으로 판단하고 조향제어부(400)를 제어하여 차량의 조향을 제어함으로써 차선 이탈을 방지한다.

경고 발생부(300)는 제어부(200)에 의해 산출된 요구조향각을 화면에 표시하여 운전자가 요구조향각에 따라 조향각을 조정할 수 있도록 한다. 경고 발생부(300)는 제어부(200)의 제어하에 수정조향각이 경고기준범위를 벗어난 경우 경고문구를 화면에 표시한다. 경고 발생부(300)는 음성출력도 가능하도록 구현하는 것이 바람직하다.

조향제어부(400)는 제어부(200)에 의해 제어되어 차량의 조향을 제어한다.

이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 차선유지지원시스템의 제어 시점 설정방법을 구체적으로 설명하기로 한다. 이때, 운전자가 주시하는 전방 시점(A)에 도달하는데 소요될 시간(Tp)를 정의하고 차량의 현재 위치(B)에서 영상센서부(100)를 통해 얻어진 횡변위(dy₀), 차로와 차량간의 상대요각(Δα), 도로 곡률반경(R)을 입력변수로 사용한다.

먼저, 제어부(200)는 영상센서부(100)로부터 차선정보(차선폭, 차량의 횡변위, 양측 차선까지의 거리, 차선의 형태, 차로와 차량간의 상대요각, 도로곡률)를 수집한다(S100).

그 후, 제어부(200)는 차선정보를 이용하여 아래 수학식 1 및 수학식 2를 이용하여 이탈 예측량을 산출한다(S200).

여기서, 이탈예측량(dy_c)는 도로로 인한 횡방향 변위, v는 차속, α_p는 상대요각인 Δα_p의 미소각이고, 도로 기준 이탈예측량(dy_c)은 차속과 sinα_p를 곱산하고 적분하여 산출된다.

여기서, 이탈예측량(dy_v)은 차속벡터로 인한 횡방향 변위이고 v는 차속, T_p는 운전자가 주시하는 전방지점(A)에 도달하는데 소요되는 시간, Δα는 차로와 차량간의 상대요각을 의미한다. 차속벡터 기준 이탈예측량(dy_v)은 차속(v), 운전자가 주시하는 전방지점(A)에 도달하는데 소요되는 시간(T_p), 상대요각(Δα)의 싸인함수값을 곱하여 산출된다.

그 후, 제어부(200)는 이탈예측량(dy_c,dy_v) 및 횡변위(dy₀)를 아래 수학식 3에 적용시켜 목표 요각(Ψ_p)을 산출한다(S300).

여기서, k_c, k_o, k_v는 운전자 성향 지수이고, S_p는 차량의 현재 위치(A)에서 차량이 이탈할 것으로 추정되는 지점(C)까지의 거리를 의미한다. 운전자 성향 지수(k_c, k_o, k_v)는 실험을 통해 차속 및 도로환경에 따른 운전 성향을 실험치로 미리 정해두는 것이 바람직하다.

수학식 3에서 목표 요각(Ψ_p)은 이탈예측량(dy_c,dy_v) 및 횡변위(dy₀)에 각각 운전자 성향 지수(k_c, k_v, k_o)를 곱산한 값을 차량의 현재 위치(A)에서 차량이 이탈할 것으로 추정되는 지점(C)까지의 거리(S_p)로 나눈 후 아크탄젠트(arctan) 함수 연산을 수행하여 산출된다.

이후, 제어부(200)는 목표 요각(Ψ_p)을 아래 수학식 4에 적용하여 목표 요레이트(Ψ_pp)를 산출한다(S400).

수학식 4에서 목표 요레이트(Ψ_pp)는 목표 요각(Ψ_p)을 운전자가 주시하는 전방지점(A)에 도달하는데 소요되는 시간(T_p)으로 나누어 산출된다.

그 후, 제어부(200)는 산출된 목표 요레이트(Ψ_pp)와 차량의 실제 요레이트를 비교하여 요레이트의 차이값에 휠베이스를 곱산한 후 차속으로 나누어 요구 조향각을 산출한다(S500).

이에, 요구 조향각정보를 화면에 표시하여 운전자가 요구 조향각정보에 따라 조향각을 조정할 수 있도록 한다(S600).

그후, 제어부(200)는 요구 조향각과 운전자가 조작하는 조향휠 조향각을 비교하여 수정 조향각을 산출한다(S700). 이때, 수정조향각은 운전자가 조작하는 조향휠 조향각과 요구조향각의 차이로서 정의된다.

이에, 제어부(200)는 수정조향각을 기준으로 차량의 조향각이 기준범위를 벗어나는 경우 조향각 제어부(400)를 제어하여 차량의 조향을 자동 제어한다(S800).

도 4 및 도 5를 참조하여 수정조향각에 의한 차량의 조향을 제어하는 시점을 설명하면, 수정조향각이 개입기준 범위(-δ_interv~ +δ_interv)를 벗어나면 제어부(200)가 조향각제어부(400)를 제어 차량의 조향각이 수정조향각의 개입기준 범위(-δ_interv~ +δ_interv)내로 진입하도록 제어한다.

한편, 수정조향각이 경고기준범위(-δ_warn~+δ_warn)를 벗어나면 제어부(200)가 경고 발생부(300)를 제어하여 경고음 또는 경고문구를 출력하도록 한다.

도 5에 따르면, 수정조향각이 개입기준 범위(-δ_interv~ +δ_interv) 내에 진입한 상태이면 운전자가 조향을 제어하도록 하고, 경고기준범위(-δ_warn~ +δ_warn)를 벗어나면 운전자에게 차선이 이탈할 가능성을 경고한 후, 수정조향각이 개입기준 범위(-δ_interv~ +δ_interv)를 벗어나면 조향제어부(400)를 제어하여 수정조향각이 개입기준 범위(-δ_interv~ +δ_interv) 내로 진입하도록 차량의 조향을 제어한다.

더욱 구체적으로 설명하면, 수정조향각이 경고 기준점(D, G)에 도달하면 경고를 발생시키고, 수정조향각이 개입 기준점(E, H)에 도달하면 차량 이탈 방지를 위한 차량 조향 보조 제어를 수행하고, 수정 조향각이 경고 기준점(F, I)에 도달하면 차량 조향 보조 제어를 종료하고 다시 운전자가 조향 제어를 수행할 수 있도록 한다.

이와같이, 본 발명은 차선유지지원시스템(LKAS)에 있어서 영상 센서부(100)를 통해 얻어지는 차선정보(차선폭, 차량의 횡변위, 양측 차선까지의 거리, 차선의 형태, 차로와 차량간의 상대요각, 도로곡률)와 차량 자체적으로 인지 가능한 상태정보(차속, 조향각, 요레이트)를 통해 특정 시간이 지날때의 차량의 위치 및 이탈량을 예측하여 차량이 차로를 이탈하지 않도록 사전 제어하도록 함으로써 차선유지 성능을 향상시키고, 요레이트 및 슬립각을 감소시켜 운전자의 조향 이질감을 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명은 수정조향각을 개입 기준으로 하여, 차로 내 횡방향 거리를 물론 차량과 도로간 상대요각을 모두 고려하게 되므로 객관적인 개입시점을 설정할 수 있다.

또한, 개입시점에서의 수정조향각을 규정하고 차량이 수정조향각에 의한 기준범위내로 진입하도록 자동제어를 수행함으로써 일관적인 시점 정보를 제공할 수 있게 된다.

100 : 영상 센서부
200 : 제어부
300 : 경고발생부
400 : 조향 제어부

Claims

영상센서부로부터 차선정보를 수집하는 과정;
상기 차선정보를 이용하여 이탈예측량을 산출하는 과정;
상기 이탈예측량을 이용하여 목표 요각을 산출하는 과정;
상기 목표 요각을 이용하여 목표 요레이트를 산출하는 과정;
상기 목표 요레이트를 이용하여 요구 조향각을 산출하는 과정;
상기 요구조향각과 운전자의 조작에 의한 실제 조향휠 조향각을 비교하여 수정조향각을 산출하는 과정; 및
상기 수정조향각이 기준범위내로 진입하도록 차량의 조향을 자동 제어하는 과정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 차선유지지원시스템의 제어 시점 설정방법.
제 1항에 있어서,
상기 수정조향각을 산출하는 과정은,
상기 요구조향각과 상기 실제 조향휠 조향각의 차이값으로 상기 수정조향각을 산출하는 것을 특징으로 하는 차선유지지원시스템의 제어 시점 설정방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 차량의 조향을 자동 제어하는 과정은,
상기 수정 조향각이 경고기준범위를 벗어나는 경우 경고를 하는 과정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 차선유지지원시스템의 제어 시점 설정방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 차량의 조향을 자동 제어하는 과정은,
상기 수정 조향각이 개입기준범위를 벗어나는 경우 상기 수정 조향각이 개입기준범위내로 진입하도록 자동 제어하는 것을 특징으로 하는 차선유지지원시스템의 제어 시점 설정방법.
제 1항에 있어서,
상기 차량의 조향을 자동 제어하는 과정은,
상기 수정 조향각이 경고 기준점에 도달하면 운전자에게 경고를 발생하고, 상기 수정 조향각이 개입 기준점에 도달하면 차량의 조향을 자동 제어하는 과정; 및
상기 차량의 조향을 자동 제어하는 중에 상기 수정 조향각이 상기 경고 기준점에 도달하면 상기 차량의 조향의 자동 제어를 종료하는 과정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 차선유지지원시스템의 제어 시점 설정방법.