KR102007359B1 - 고속도로 주행 지원 시스템 연동 자동 긴급 제동 시스템 및 방법 - Google Patents

고속도로 주행 지원 시스템 연동 자동 긴급 제동 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고속도로 주행 지원 시스템 연동 자동 긴급 제동 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 자 차량의 주행 속도를 감지하여 전자 제어 장치에 전송하는 차량 동역학 센서, 상기 자 차량과 주변 객체와의 거리 및 상대 속도를 감지하거나 상기 자 차량 주변의 영상을 상기 전자 제어 장치에 전송하는 운전자 보조 시스템(DAS) 센서 및 상기 차량 동역학 센서 및 상기 DAS 센서로부터 감지 신호들을 입력 받아 상기 자 차량이 고속도로를 주행하고 있고 차선 유지 제어(Lane Keeping Assis, LKA)와 차간 거리 제어(Smart Cruise Control, SCC)가 작동되고 있는 상황에서 자동 긴급 제동(Autonomous Emergency Braking, AEB) 시 안전 우선 제어 모드를 활성화시키도록 제어하는 전자 제어 장치를 포함함으로써, 안전 위주의 주행을 지원하고 그 외의 상황에서는 경보 및 제동 거리를 회복시켜 민감 작동 방지 위주의 주행을 지원할 수 있다.

Description

고속도로 주행 지원 시스템 연동 자동 긴급 제동 시스템 및 방법{AUTONOMOUS EMERGENCY BRAKING SYSTEM INTERWORKING WITH HIGHWAY DRIVING ASSISTANCE SYSTEM}
본 발명은 고속도로 주행 지원 시스템 연동 자동 긴급 제동 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고속도로 주행 중 차선 유지 제어(Lane Keeping Assis, LKA) 및 차간 거리 제어(Smart Cruise Control, SCC)가 활성화되어 있는 경우 자동 긴급 제동(Autonomous Emergency Braking, AEB)의 경보 및 제동 거리를 증가시켜 안전 위주의 주행을 지원하는 고속도로 주행 지원 시스템 연동 자동 긴급 제동 시스템 및 방법에 관한 것이다.
고속도로는 차량이 고속으로 주행할 수 있게 마련된 도로로서 고속으로 주행함에 따라 사고 발생 시 대형 사고로 이어지게 된다.
이러한 고속도로 주행 중 적용될 수 있는 고속도로 주행 지원(highway driving assist, HAD) 시스템은 차선 유지 제어(Lane Keeping Assis, LKA), 차간 거리 제어(Smart Cruise Control, SCC), 네비게이션 정보(맵 데이터, GPS 등)를 통합하여 고속도로에서 스스로 차선 및 선행 차량과의 간격을 유지할 수 있도록 하여 부분적인 자율 운전을 가능하게 하고, 차량의 자동 긴급 제동(Autonomous Emergency Braking, AEB) 시스템은 차량 주행 중 차량 전방에 선행 차량 등의 위험 장애물이 감지되었을 때 감지된 위험 장애물과의 충돌 위험도에 따라 운전자에게 충돌 위험을 경고하거나 필요한 경우 자동 제동을 수행하여 충돌 사고를 방지한다.
이에 따라 고속도로 주행 시 주로 직진 주행하며 특히 고속도로 주행 지원 시스템 작동 주행 시 차선 변경을 하지 않고 차로 중앙으로 주행하게 되기 때문에 위험 상황 발생 시 주로 제동 제어를 수행하여 위험을 회피하고 있다. 그러나 기존의 자동 긴급 제동(Autonomous Emergency Braking, AEB) 시스템은 차량 오감지 상황이나 근접 추월 상황에서 제동량을 작게 함으로써 운전자에게 이질감을 주지 않도록 하기 위해 차량이 주행하는 도로의 속성과 무관하게 일반적으로 도 3a 및 도 4b와 같이 소정의 경보 및 제동 거리를 갖고, 0.2g의 프리 브레이킹 이후에 1.0g의 풀 브레이킹으로 작동하는 계단식 제동 제어를 수행하여 차량이 일반 도로가 아닌 고속도로를 주행 시 위험 상황 회피에 한계가 있었다.
이에 본 발명에서는 고속도로 주행 중 차선 유지 제어(Lane Keeping Assis, LKA) 및 차간 거리 제어(Smart Cruise Control, SCC)가 활성화되어 있는 경우 유동적으로 자동 긴급 제동(Autonomous Emergency Braking, AEB)의 경보 및 제동 거리를 증가시켜 안전 위주의 주행을 지원하고 그 외의 상황에서는 경보 및 제동 거리를 회복시켜 민감 작동 방지 위주의 주행을 지원하는 기술을 제안한다.
대한민국 공개특허공보 제1428339호(2017.05.17.) 일본 등록특허공보 제3988773호(2007.07.27.) 미국 등록특허공보 제6792345호(2004.09.14.)
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 고속도로 주행 중 차선 유지 제어(Lane Keeping Assis, LKA) 및 차간 거리 제어(Smart Cruise Control, SCC)가 활성화되어 있는 경우 유동적으로 자동 긴급 제동(Autonomous Emergency Braking, AEB)의 경보 및 제동 거리를 증가시켜 안전 위주의 주행을 지원하고 그 외의 상황에서는 경보 및 제동 거리를 회복시켜 민감 작동 방지 위주의 주행을 지원하는 고속도로 주행 지원 시스템 연동 자동 긴급 제동 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고속도로 주행 지원 시스템 연동 자동 긴급 제동 시스템은 자 차량의 주행 속도를 감지하여 전자 제어 장치에 전송하는 차량 동역학 센서, 상기 자 차량과 주변 객체와의 거리 및 상대 속도를 감지하거나 상기 자 차량 주변의 영상을 상기 전자 제어 장치에 전송하는 운전자 보조 시스템(DAS) 센서 및 상기 차량 동역학 센서 및 상기 DAS 센서로부터 감지 신호들을 입력 받아 상기 자 차량이 고속도로를 주행하고 있고 차선 유지 제어(Lane Keeping Assis, LKA)와 차간 거리 제어(Smart Cruise Control, SCC)가 작동되고 있는 상황에서 자동 긴급 제동(Autonomous Emergency Braking, AEB) 시 안전 우선 제어 모드를 활성화시키도록 제어하는 전자 제어 장치를 포함한다.
상기 안전 우선 제어 모드는 일반 도로를 주행할 때보다 경보 및 제동 거리를 증가시켜 경보 및 제동 작동 시점을 빠르게 하고, 필요 감속량을 계산하여 포물선식 감속 제어를 수행하는 모드이다.
상기 전자 제어 장치는 상기 자 차량이 고속도로를 주행하고 있지 않거나 고속도로를 주행하더라도 차선 유지 제어와 차간 거리 제어가 작동되고 있지 않은 상황에서는 경보 및 제동 거리를 일반 도로에서와 같이 유지하고, 필요 감속량을 계산하여 프리 브레이킹 이후에 풀 브레이킹으로 작동하는 계단식 제동 제어를 수행한다.
상기 전자 제어 장치는 운전자의 상기 자 차량 조작 의지가 감지되면 경보 및 제동 거리를 일반 도로에서와 같이 유지하고, 필요 감속량을 계산하여 프리 브레이킹 이후에 풀 브레이킹으로 작동하는 계단식 제동 제어를 수행한다.
상기 필요 감속량은
Figure 112017109474018-pat00001
(여기서,
Figure 112017109474018-pat00002
는 필요 감속량,
Figure 112017109474018-pat00003
은 상기 자 차량과 선행 차량의 상대 속도,
Figure 112017109474018-pat00004
은 상기 자 차량과 선행 차량간 거리)로 계산될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 고속도로 주행 지원 시스템 연동 자동 긴급 제동 시스템 및 방법은 고속도로 주행 중 차선 유지 제어(Lane Keeping Assis, LKA) 및 차간 거리 제어(Smart Cruise Control, SCC)가 활성화되어 있는 경우 유동적으로 자동 긴급 제동(Autonomous Emergency Braking, AEB)의 경보 및 제동 거리를 증가시켜 안전 위주의 주행을 지원하고 그 외의 상황에서는 경보 및 제동 거리를 회복시켜 민감 작동 방지 위주의 주행을 지원할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동 긴급 제동 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동 긴급 제동 방법의 전체 프로세스를 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 3a는 차량이 일반 도로 주행 시 경보 및 제공 거리를 나타내고, 도 3b는 차량이 고속도로 주행 시 경보 및 제공 거리를 나타낸 그림이다.
도 4a는 차량이 일반 도로 주행 시 감속 패턴을 나타내고, 도 4b는 차량이 고속도로 주행 시 감속 패턴을 나타낸다.
도 3은 자 차량 전방 종방향뿐만 아니라 횡방향으로도 선행 차량이 여러 대 있는 경우를 예시한 도식이다.
도 4는 자 차량 전방 종방향뿐만 아니라 횡방향으로도 선행 차량이 여러 대 있는 경우 조향 회피 가능 여부를 나타낸 도식이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하 본 발명의 고속도로 주행 지원 시스템 연동 자동 긴급 제동 시스템 및 방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동 긴급 제동 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명이 적용되는 자동 긴급 제동(AEB) 시스템은 차량 동역학 센서(10), 운전자 보조 시스템(Driver Assistance System, DAS) 센서(20), 전자 제어 유닛(Electronic Control Unit, ECU)(30), 충돌 경보 장치(40) 및 속도 제어 장치(50)를 포함하여 구성된다.
차량 동역학 센서(10)는 휠 속도 센서, 가속도 센서, 요잉률 센서, 조향각 센서 등의 다양한 공지의 센서로서 차량의 휠, 핸들 등 적절한 위치에 배치되어 자 차량의 주행 속도, 가속도, 요 각속도, 조향 각도 등을 감지하여 전자 제어 유닛(30)에 전송할 수 있다.
DAS 센서(20)는 레이더 센서 등의 다양한 공지의 센서로서 차량의 전면 중앙 및 코너에 마련되어 감지 센서 전방에 일정 각도 이내의 범위로 전자기파를 발사한 다음 차량 주변에 위치하는 물체로부터 반사되어 되돌아오는 전자기파를 수신함으로써 자 차량과 주변 물체와의 각도, 거리, 상대 속도, 상대 가속도 등을 감지하여 전자 제어 유닛(30)에 전송할 수 있다. 그리고/또는, DAS 센서(20)는 FIR 카메라, CMOS 카메라(또는 CCD 카메라) 등의 다양한 공지의 이미지 센서로서 차량의 전면 유리 상단에 마련되어 카메라 전방의 일정 각도 및 거리 이내에서 적외선 대역, 가시광 영역 등의 다양한 대역의 빛을 감지하고 투영함으로써 외부 객체 영상을 획득하여 전자 제어 장치(30)에 전송할 수 있다.
전자 제어 장치(30)는 차량 동역학 센서(10) 및 DAS 센서(20)로부터 감지 신호들을 입력 받아 차량이 고속도로를 주행하고 있고 횡방향 조향 제어인 차선 유지 제어(Lane Keeping Assis, LKA)와 종방향 속도 제어인 차간 거리 제어(Smart Cruise Control, SCC)가 작동되고 있는 상황에서 안전 우선 제어 모드를 활성화시켜 일반 도로를 주행할 때보다 경보 및 제동 거리를 증가시켜 경보 및 제동 작동 시점을 빠르게 하고 필요 감속량을 계산하여 점진적으로 감속시키도록 제어하고, 그 외의 상황에서는 경보 및 제동 거리를 회복시켜 기존의 AEB 제어를 수행한다.
충돌 경보 장치(40)는 전자 제어 장치(30)의 제어 신호를 입력 받아 운전자에게 전방 장애물과의 충돌 위험을 경고하기 위한 것이고, 제동 제어 장치(50)는 전자 제어 장치(30)의 제어신호를 입력 받아 차량의 제동 압력을 생성하기 위한 것이다.
본 발명에서는 차량이 고속도로를 주행하고 있고 횡방향 조향 제어인 차선 유지 제어(Lane Keeping Assis, LKA)와 종방향 속도 제어인 차간 거리 제어(Smart Cruise Control, SCC)가 작동되고 있는 상황에서 안전 우선 제어 모드를 활성화시켜 경보 및 제동 시점을 증가시키도록 제어하는 방법을 제안한다.
이하에서는 도 2를 참조하여 상기와 같이 구성된 시스템을 이용한 본 발명에서의 고속도로 주행 지원 시스템 연동 자동 긴급 제동 방법에 대해 설명하도록 한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 우선 전자 제어 장치(30)는 차량 동역학 센서(10) 및 DAS 센서(20)로부터 감지 신호들을 입력 받아 차량이 주행하고 있는 도로의 속성을 파악하여 차량이 고속도로를 주행 중인지 여부를 판단한다(S210).
그리고 단계 S210에서 차량이 고속도로를 주행하고 있다고 판단되면 LKA 및 SCC가 작동되고 있는지 여부를 판단한다(S220).
마지막으로 단계 S220에서 LKA 및 SCC가 작동되고 있다고 판단되면 운전자의 차량 조작 의지(예를 들어, 깜빡이, 조향, 액셀, 브레이크 조작 행위 등)가 감지되는지 여부를 판단한다(S230).
그리고 단계 S230에서 운전자의 차량 조작 의지가 감지되지 않으면 도 3b 및 도 4b와 같이 AEB의 경보 및 제동 거리를 일반 도로를 주행할 때보다 증가시켜 경보 및 제동 작동 시점을 빠르게 하고, 필요 감속량을 계산하여 점진적으로 감속시키는 포물선식 제동 제어 방식으로 AEB 제어를 수행하여 안전 위주의 주행을 지원한다(S240). 이때, 필요 감속량은 수학식 1과 같다.
Figure 112017109474018-pat00005
여기서,
Figure 112017109474018-pat00006
는 필요 감속량,
Figure 112017109474018-pat00007
은 자 차량과 선행 차량의 상대 속도,
Figure 112017109474018-pat00008
은 자 차량과 선행 차량간 거리이다.
다만, 단계 S210 내지 S230에서 고속도로를 주행하고 있지 않다고 판단되거나 LKA 및 SCC가 작동되고 있지 않다고 판단되거나 또는 운전자의 차량 조작 의지가 감지되는 경우에는 기존의 AEB 제어 방식(예를 들어, 도 3a 및 도 4b와 같은 경보 및 제동 거리를 갖고, 0.2g의 프리 브레이킹 이후에 1.0g의 풀 브레이킹으로 작동하는 계단식 제동 제어 방식)으로 AEB 제어를 수행하여 민감 작동 방지 위주의 주행을 지원한다(S250).
이상에서 몇 가지 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다.
10 : 차량 동역학 센서
20 : DAS 센서
30 : 전자 제어 장치
40 : 충돌 경보 장치
50 : 제동 제어 장치

Claims (10)

  1. 자 차량의 주행 속도를 감지하여 전자 제어 장치에 전송하는 차량 동역학 센서,
    상기 자 차량과 주변 객체와의 거리 및 상대 속도를 감지하거나 상기 자 차량 주변의 영상을 상기 전자 제어 장치에 전송하는 운전자 보조 시스템(DAS) 센서 및
    안전 우선 제어 모드의 활성화 여부를 제어하는 전자 제어 장치를 포함하되,
    상기 전자 제어 장치는,
    상기 자 차량의 주행 속도 및 상기 자 차량 주변의 영상 중 적어도 하나를 파악하여 상기 자 차량이 고속도로를 주행 중인 것으로 판단하면,
    운전자의 자 차량 조작 의지가 감지되지 않고, 차선 유지 제어(Lane Keeping Assis, LKA) 와 차간 거리 제어(Smart Cruise Control, SCC)가 작동되는 중에는 자동 긴급 제동(Autonomous Emergency Braking, AEB) 시, 상기 안전 우선 제어 모드를 활성화 시키고,
    상기 운전자의 자 차량 조작 의지가 감지되면, 경보 및 제동 거리를 일반 도로에서와 같이 유지하도록 상기 안전 우선 제어 모드를 비 활성화 시키는 자동 긴급 제동 시스템.
  2. 청구항 1에서,
    상기 안전 우선 제어 모드는 일반 도로를 주행할 때보다 경보 및 제동 거리를 증가시켜 경보 및 제동 작동 시점을 빠르게 하고, 필요 감속량을 계산하여 포물선식 감속 제어를 수행하는 모드인, 자동 긴급 제동 시스템.
  3. 청구항 2에서,
    상기 전자 제어 장치는 상기 자 차량이 고속도로를 주행하고 있지 않거나 고속도로를 주행하더라도 차선 유지 제어와 차간 거리 제어가 작동되고 있지 않은 상황에서는 경보 및 제동 거리를 일반 도로에서와 같이 유지하고, 필요 감속량을 계산하여 프리 브레이킹 이후에 풀 브레이킹으로 작동하는 계단식 제동 제어를 수행하는, 자동 긴급 제동 시스템.
  4. 청구항 2에서,
    상기 전자 제어 장치는 운전자의 상기 자 차량 조작 의지가 감지되면 경보 및 제동 거리를 일반 도로에서와 같이 유지하고, 필요 감속량을 계산하여 프리 브레이킹 이후에 풀 브레이킹으로 작동하는 계단식 제동 제어를 수행하는, 자동 긴급 제동 시스템.
  5. 청구항 2 내지 4 중 어느 한 항에서,
    상기 필요 감속량은
    Figure 112017109474018-pat00009
    (여기서,
    Figure 112017109474018-pat00010
    는 필요 감속량,
    Figure 112017109474018-pat00011
    은 상기 자 차량과 선행 차량의 상대 속도,
    Figure 112017109474018-pat00012
    은 상기 자 차량과 선행 차량간 거리)로 계산되는, 자동 긴급 제동 시스템.
  6. 센서들로부터 자 차량의 주행 속도, 상기 자 차량과 주변 객체와의 거리, 상기 자 차량에 대한 상기 주변 객체의 상대 속도 및 상기 자 차량 주변의 영상 중 적어도 하나를 수신하는 단계 및
    상기 센서들로부터 수신된 정보에 따라 상기 자 차량이 고속도로를 주행하고 있는지 여부를 판단하되, 상기 수신된 정보는 상기 자 차량의 주행 속도 및 상기 자 차량 주변의 영상 중 적어도 하나를 포함하는 것인 단계,
    상기 자 차량이 고속도로 주행 시 차선 유지 제어(Lane Keeping Assis, LKA)와 차간 거리 제어(Smart Cruise Control, SCC)가 작동되고 있는지 여부를 판단하는 단계 및
    운전자의 자 차량 조작 의지가 감지되지 않고, 차선 유지 제어(Lane Keeping Assis, LKA) 와 차간 거리 제어(Smart Cruise Control, SCC)가 작동되는 중에는 자동 긴급 제동(Autonomous Emergency Braking, AEB) 시, 안전 우선 제어 모드를 활성화 시키고,
    상기 운전자의 자 차량 조작 의지가 감지되면, 경보 및 제동 거리를 일반 도로에서와 같이 유지하도록 상기 안전 우선 제어 모드를 비 활성화 시키도록 제어하는 단계를 포함하는, 자동 긴급 제동 방법.
  7. 청구항 6에서,
    상기 안전 우선 제어 모드는 일반 도로를 주행할 때보다 경보 및 제동 거리를 증가시켜 경보 및 제동 작동 시점을 빠르게 하고, 필요 감속량을 계산하여 포물선식 감속 제어를 수행하는 모드인, 자동 긴급 제동 방법.
  8. 청구항 7에서,
    상기 제어하는 단계는 상기 자 차량이 고속도로를 주행하고 있지 않거나 고속도로를 주행하더라도 상기 차선 유지 제어와 차간 거리 제어가 작동되고 있지 않은 경우 경보 및 제동 거리를 일반 도로에서와 같이 유지하고, 필요 감속량을 계산하여 프리 브레이킹 이후에 풀 브레이킹으로 작동하는 계단식 제동 제어를 수행하는, 자동 긴급 제동 방법.
  9. 청구항 7에서,
    상기 제어하는 단계는 운전자의 상기 자 차량 조작 의지가 감지되면 경보 및 제동 거리를 일반 도로에서와 같이 유지하고, 필요 감속량을 계산하여 프리 브레이킹 이후에 풀 브레이킹으로 작동하는 계단식 제동 제어를 수행하는, 자동 긴급 제동 방법.
  10. 청구항 7 내지 9 중 어느 한 항에서,
    상기 필요 감속량은
    Figure 112017109474018-pat00013
    (여기서,
    Figure 112017109474018-pat00014
    는 필요 감속량,
    Figure 112017109474018-pat00015
    은 상기 자 차량과 선행 차량의 상대 속도,
    Figure 112017109474018-pat00016
    은 상기 자 차량과 선행 차량간 거리)로 계산되는, 자동 긴급 제동 방법.
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