KR102317185B1

KR102317185B1 - 차량, 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR102317185B1
Application number: KR1020170074902A
Authority: KR
Inventors: 정승환
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2017-06-14
Filing date: 2017-06-14
Publication date: 2021-10-26
Also published as: KR20180136229A

Abstract

전방 영상, 횡 가속도, 요 각(Yaw Angle), 및 조향 각을 이용하여 주행 도로의 횡 경사 영역에 진입했는지 여부를 결정하는 차량 및 그 제어방법을 제공한다.
일 실시예에 따른 차량은, 전방 영상을 획득하는 카메라; 횡 가속도를 감지하는 횡 가속도 센서; 요 각(Yaw Angle)을 감지하는 요 레이트(Yaw Rate) 센서; 조향 각을 감지하는 조향 각 센서; 및 상기 전방 영상을 기초로 전방 횡 경사 존재 여부를 추정하고, 상기 감지된 횡 가속도, 상기 감지된 요 각으로부터 추정되는 제 1 추정 횡 가속도, 및 상기 감지된 조향 각으로부터 추정되는 제 2 추정 횡 가속도 간의 평균 편차를 획득하고, 상기 획득한 평균 편차, 상기 추정된 전방 횡 경사 존재 여부, 및 상기 제 1 추정 횡 가속도를 이용하여 최종 가중치를 결정하고, 상기 최종 가중치가 적용된 상기 평균 편차에 따라 주행 도로의 횡 경사 영역에 진입하였는지 여부를 결정하는 제어부; 를 포함할 수 있다.

Description

차량, 및 그 제어방법{VEHICLE, AND CONTROL METHOD FOR THE SAME}

주행 도로의 횡 경사 진입 여부를 결정하는 차량 및 그 제어방법에 관한 발명이다.

차량(Vehicle)이란 도로나 선로를 따라 주행하면서 인간, 물건 또는 동물 등을 하나의 위치에서 다른 위치로 이동시킬 수 있는 운송 수단의 일종이다. 차량의 일례로는 삼륜 또는 사륜 자동차, 모터사이클 등의 이륜 자동차, 건설 기계, 원동기장치자전거, 자전거 및 선로를 주행하는 열차 등이 있을 수 있다.

최근 차량 업계는 운전자에게 보다 많은 편의와 안전을 제공하는 첨단 운전자 보조 시스템(Advanced Driver Assistance System; ADAS)에 대한 관심이 높아지고 있다.

특히, 첨단 운전자 보조 시스템 중 ESC(Electronic Stability Control)는 차량이 주행 방향을 이탈하는 것을 방지하기 위해 능동적으로 제동력을 제어하여 차체 균형을 잡아주는 기능을 수행한다. 이 때, ESC가 정상 동작하기 위해서는 차량이 주행 도로의 횡 경사 영역에 진입하였는지를 정확히 판단할 필요가 있다.

개시된 발명의 일 실시예에 따르면, 전방 영상, 횡 가속도, 요 각(Yaw Angle), 및 조향 각을 이용하여 주행 도로의 횡 경사 영역에 진입했는지 여부를 결정하는 차량 및 그 제어방법을 제공한다.

일 실시예에 따른 차량은, 전방 영상을 획득하는 카메라; 횡 가속도를 감지하는 횡 가속도 센서; 요 각(Yaw Angle)을 감지하는 요 레이트(Yaw Rate) 센서; 조향 각을 감지하는 조향 각 센서; 및 상기 전방 영상을 기초로 전방 횡 경사 존재 여부를 추정하고, 상기 감지된 횡 가속도, 상기 감지된 요 각으로부터 추정되는 제 1 추정 횡 가속도, 및 상기 감지된 조향 각으로부터 추정되는 제 2 추정 횡 가속도 간의 평균 편차를 획득하고, 상기 획득한 평균 편차, 상기 추정된 전방 횡 경사 존재 여부, 및 상기 제 1 추정 횡 가속도를 이용하여 최종 가중치를 결정하고, 상기 최종 가중치가 적용된 상기 평균 편차에 따라 주행 도로의 횡 경사 영역에 진입하였는지 여부를 결정하는 제어부; 를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 전방 영상에서 상기 주행 도로의 양단을 연결하는 직선을 생성하고, 상기 직선의 기울기가 미리 정해진 기준 기울기보다 크면 상기 전방 횡 경사가 존재하는 것으로 추정할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 생성된 직선이 위치하는 픽셀의 좌표에 기초하여 상기 직선의 기울기를 확인할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 획득한 평균 편차, 상기 추정된 전방 횡 경사 존재 여부, 및 상기 제 1 추정 횡 가속도에 기초하여 제 1 중간 가중치를 결정하고, 상기 추정된 전방 횡 경사 존재 여부에 기초하여 제 2 중간 가중치를 결정하고, 상기 제 1 중간 가중치와 상기 제 2 중간 가중치를 곱하여 상기 최종 가중치를 결정할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 획득한 평균 편차가 미리 정해진 제 2 기준 편차 이하이거나, 상기 전방 횡 경사가 존재하지 않는 것으로 추정되는 경우, 상기 제 1 추정 횡 가속도를 기준 횡 가속도와 비교하여 상기 제 1 중간 가중치를 결정할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 제 1 추정 횡 가속도가 상기 기준 횡 가속도 보다 큰 경우, 상기 제 1 추정 횡 가속도가 상기 기준 횡 가속도 이하인 경우일 때보다 큰 값으로 상기 제 1 중간 가중치를 결정할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 획득한 평균 편차가 상기 제 2 기준 편차보다 크고, 상기 전방 횡 경사가 존재하는 것으로 추정되는 경우, 상기 제 1 추정 횡 가속도가 상기 기준 횡 가속도 보다 큰 경우일 때보다 큰 값으로 상기 제 1 중간 가중치를 결정할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 전방 횡 경사가 존재하는 것으로 추정되는 경우, 상기 전방 횡 경사가 존재하지 않는 것으로 추정되는 경우보다 큰 값으로 상기 제 2 중간 가중치를 결정할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 최종 가중치가 적용된 상기 평균 편차를 상기 제 2 기준 편차보다 큰 제 1 기준 편차와 비교하여 상기 주행 도로의 횡 경사 영역에 진입하였는지 여부를 결정할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 최종 가중치가 적용된 상기 평균 편차가 상기 제 1 기준 편차보다 크면 상기 주행 도로의 횡 경사 영역에 진입한 것으로 결정할 수 있다.

일 실시예에 따른 차량의 제어방법은, 전방 영상을 획득하는 단계; 상기 전방 영상을 기초로 전방 횡 경사 존재 여부를 추정하는 단계; 횡 가속도를 감지하는 단계; 요 각(Yaw Angle)을 감지하는 단계; 조향 각을 감지하는 단계; 상기 감지된 횡 가속도, 상기 감지된 요 각으로부터 추정되는 제 1 추정 횡 가속도, 및 상기 감지된 조향 각으로부터 추정되는 제 2 추정 횡 가속도 간의 평균 편차를 획득하는 단계; 상기 획득한 평균 편차, 상기 추정된 전방 횡 경사 존재 여부, 및 상기 제 1 추정 횡 가속도를 이용하여 최종 가중치를 결정하는 단계; 및 상기 최종 가중치가 적용된 상기 평균 편차에 따라 주행 도로의 횡 경사 영역에 진입하였는지 여부를 결정하는 단계; 를 포함할 수 있다.

또한, 상기 전방 영상을 기초로 전방 횡 경사 존재 여부를 추정하는 단계는, 상기 전방 영상에서 상기 주행 도로의 양단을 연결하는 직선을 생성하는 단계; 및 상기 직선의 기울기가 미리 정해진 기준 기울기보다 크면 상기 전방 횡 경사가 존재하는 것으로 추정하는 단계; 를 포함할 수 있다.

또한, 상기 전방 영상을 기초로 전방 횡 경사 존재 여부를 추정하는 단계는, 상기 생성된 직선이 위치하는 픽셀의 좌표에 기초하여 상기 직선의 기울기를 확인하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.

또한, 최종 가중치를 결정하는 단계는, 상기 획득한 평균 편차, 상기 추정된 전방 횡 경사 존재 여부, 및 상기 제 1 추정 횡 가속도에 기초하여 제 1 중간 가중치를 결정하는 단계; 상기 추정된 전방 횡 경사 존재 여부에 기초하여 제 2 중간 가중치를 결정하는 단계; 및 상기 제 1 중간 가중치와 상기 제 2 중간 가중치를 곱하여 상기 최종 가중치를 결정하는 단계; 를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제 1 중간 가중치를 결정하는 단계는, 상기 획득한 평균 편차가 미리 정해진 제 2 기준 편차 이하이거나, 상기 전방 횡 경사가 존재하지 않는 것으로 추정되는 경우, 상기 제 1 추정 횡 가속도를 기준 횡 가속도와 비교하여 상기 제 1 중간 가중치를 결정할 수 있다.

또한, 상기 제 1 중간 가중치를 결정하는 단계는, 상기 제 1 추정 횡 가속도가 상기 기준 횡 가속도 보다 큰 경우, 상기 제 1 추정 횡 가속도가 상기 기준 횡 가속도 이하인 경우일 때보다 큰 값으로 상기 제 1 중간 가중치를 결정할 수 있다.

또한, 상기 제 1 중간 가중치를 결정하는 단계는, 상기 획득한 평균 편차가 상기 제 2 기준 편차보다 크고, 상기 전방 횡 경사가 존재하는 것으로 추정되는 경우, 상기 제 1 추정 횡 가속도가 상기 기준 횡 가속도 보다 큰 경우일 때보다 큰 값으로 상기 제 1 중간 가중치를 결정할 수 있다.

또한, 상기 제 2 중간 가중치를 결정하는 단계는, 상기 전방 횡 경사가 존재하는 것으로 추정되는 경우, 상기 전방 횡 경사가 존재하지 않는 것으로 추정되는 경우보다 큰 값으로 상기 제 2 중간 가중치를 결정할 수 있다.

또한, 주행 도로의 횡 경사 영역에 진입하였는지 여부를 결정하는 단계는, 상기 최종 가중치가 적용된 상기 평균 편차를 상기 제 2 기준 편차보다 큰 제 1 기준 편차와 비교하여 상기 주행 도로의 횡 경사 영역에 진입하였는지 여부를 결정할 수 있다.

또한, 주행 도로의 횡 경사 영역에 진입하였는지 여부를 결정하는 단계는, 상기 최종 가중치가 적용된 상기 평균 편차가 상기 제 1 기준 편차보다 크면 상기 주행 도로의 횡 경사 영역에 진입한 것으로 결정할 수 있다.

개시된 차량 및 그 제어방법의 일 실시예에 따르면, 횡 경사 영역의 진입 여부를 결정하기 위해 요 각(Yaw Angle), 조향 각 뿐만 아니라 차량의 전방 영상을 이용하므로, 보다 정확하게 ESC의 오작동과 차량의 전복(Rollover)을 미연에 방지할 수 있다. 이를 통해 차량의 주행 안전성을 강화할 수 있다.

개시된 차량 및 그 제어방법의 다른 실시예에 따르면, ESC 장착 차량에 필연적으로 구비되는 센서 및 카메라 정보를 이용하므로, 별도의 비용 증가 없이도, 횡 경사 영역의 진입 여부 결정의 정확도를 높일 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 차량의 외관을 도시한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 차량의 내부 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 차량의 제어 블록도이다.
도 4a 및 4b는 여러 가지 실시예에 따른 전방 영상을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4b의 전방 영상으로부터 주행 도로 양단을 연결하는 직선을 추출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 차량 제어방법 중 횡 경사 영역 진입 여부를 결정하는 방법의 흐름도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 차량 제어방법 중 최종 가중치를 결정하는 방법의 흐름도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 차량 및 그 제어방법을 상세하게 설명하도록 한다.

도 1은 일 실시예에 따른 차량의 외관을 도시한 도면이다.

도 1과 같이, 차량의 일 실시예는 차량(1)의 외관을 형성하는 본체(10), 차량(1)을 이동시키는 차륜(21, 22), 차량(1) 내부를 외부로부터 차폐시키는 도어(14), 차량(1) 내부의 운전자에게 차량(1) 전방의 시야를 제공하는 전면 유리(17), 운전자에게 차량(1) 후방의 시야를 제공하는 사이드 미러(18, 19)를 포함한다.

차륜(21, 22)은 차량의 전방에 마련되는 전륜(21), 차량의 후방에 마련되는 후륜(22)을 포함하며, 전륜(21) 또는 후륜(22)은 후술할 구동부(700)로부터 회전력을 제공받아 본체(10)를 전방 또는 후방으로 이동시킬 수 있다.

도어(14)는 본체(10)의 좌측 및 우측에 회동 가능하게 마련되어 개방 시에 운전자가 차량(1)의 내부에 탑승할 수 있도록 하며, 폐쇄 시에 차량(1)의 내부를 외부로부터 차폐시킨다.

전면 유리(17)는 본체(10)의 전방 상측에 마련되어 차량(1) 내부의 운전자가 차량(1) 전방의 시각 정보를 획득할 수 있도록 하는 것으로서, 윈드쉴드 글라스(Windshield Glass)라고도 한다.

또한, 사이드 미러(18, 19)는 본체(10)의 좌측에 마련되는 좌측 사이드 미러(18) 및 우측에 마련되는 우측 사이드 미러(19)를 포함하며, 차량(1) 내부의 운전자가 차량(1) 측면 및 후방의 시각 정보를 획득할 수 있도록 한다.

아울러, 차량은 시야 확보 내지는 주행 경로를 외부에 알리기 위한 램프(30)가 전면 및/또는 후면에 마련될 수 있다.

도 2는 일 실시예에 따른 차량의 내부 구성을 나타낸 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 차량(1)은 운전자 등이 탑승하는 시트(110)와, 기어 박스(120), 센터페시아(130) 및 조향 휠(140) 등이 마련된 대시보드(Dashboard; 150) 를 포함할 수 있다.

대시보드(150)에 마련된 조향 휠(140)은 차량(1)의 주행 방향을 조절하기 위한 장치로, 운전자에 의해 파지되는 림(141) 및 차량(1)의 조향 장치와 연결되고 림(141)과 조향을 위한 회전축의 허브를 연결하는 스포크(142)를 포함할 수 있다. 실시 예에 따라서 스포크(142)에는 차량(1) 내의 각종 장치, 일례로 오디오 장치 등을 제어하기 위한 조작 장치(142a, 142b)가 형성될 수 있다.

클러스터(143)는 차량의 속도를 나타내는 속도 게이지와 차량의 RPM을 나타내는 RPM 게이지를 표시할 수 있다. 운전자가 한 눈에 차량에 관한 정보를 확인할 수 있다. 또한, 클러스터(143)는 차량(1)에 관한 정보, 특히 차량(1)의 주행에 관한 정보를 표시할 수 있다. 예를 들어, 클러스터(143)는 잔여 연료량에 기초한 주행 가능 거리나, 내비게이션 정보, 오디오 정보 등을 표시할 수 있다.

운전자가 운전 중에 시선을 전방으로부터 과도하게 이탈시키지 않고서도 차량에 관한 정보를 확인할 수 있도록, 클러스터(143)는 대시보드(150)의 영역 중 조향 휠(140)과 대면하는 영역에 마련될 수 있다.

도면에 도시되지는 않았으나, 대시보드(150)에는 운전자에게 제공되는 시각적 정보가 전면 유리(17)에 표시되도록 하는 HUD(Head Up Display)가 마련될 수도 있다.

대시보드(150)에 마련된 센터페시아(130)에는 공조 장치(131), 시계(132), 오디오 장치(133) 및 디스플레이(134) 등이 설치될 수 있다.

공조 장치(131)는 차량(1) 내부의 온도, 습도, 공기의 청정도, 공기의 흐름을 조절하여 차량(1)의 내부를 쾌적하게 유지한다. 공조 장치(131)는 센터페시아(130)에 설치되고 공기를 토출하는 적어도 하나의 토출구(131a)를 포함할 수 있다. 센터페시아(130)에는 공조 장치(131) 등을 제어하기 위한 버튼이나 다이얼 등이 설치될 수 있다. 운전자 등의 탑승자는 센터페시아(130)에 배치된 버튼을 이용하여 공조 장치(131)를 제어할 수 있다.

시계(132)는 공조 장치(131)를 제어하기 위한 버튼이나 다이얼 주위에 마련될 수 있다.

오디오 장치(133)는 오디오 장치(133)의 기능 수행을 위한 다수의 버튼들이 마련된 조작패널을 포함할 수 있다. 오디오 장치(133)는 라디오 기능을 제공하는 라디오 모드와 오디오 파일이 담긴 다양한 저장매체의 오디오 파일을 재생하는 미디어 모드를 제공할 수 있다.

오디오 장치(133)는 스피커(160)를 통해 오디오 파일을 음향으로 출력할 수 있다. 도 2에서 스피커(160)가 도어 내측에 마련되는 경우를 예시하였으나, 스피커(160)가 마련되는 위치는 이에 한정되지 않는다.

기어 박스(120)에는 차량(1) 변속을 위한 변속 명령 입력부(200)와, 차량(1)의 기능 수행을 제어하기 위한 다이얼 조작부(123)가 설치될 수 있다.

디스플레이(134)는 차량과 직, 간접적으로 관련된 각종 정보를 표시할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이(134)는 차량의 내비게이션 정보, 차량의 상태 정보와 같은 직접 정보와, 차량 내, 외부로부터 제공받은 사진, 동영상을 포함하는 멀티미디어 정보와 같은 간접 정보를 표시할 수 있다.

이를 위해, 디스플레이(134)는 LCD(Liquid Crystal Display), LED(Light Emitting Diode), PDP(Plasma Display Panel), OLED(Organic Light Emitting Diode), CRT(Cathode Ray Tube) 등으로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

한편, 상술한 차량(1)은 ESC 장치를 구비할 수 있다. 여기서, ESC(Electronic Stability Control) 장치란 운전자의 조향 휠(14) 조작과 차량(1)의 회전 상태를 비교 판단하고, 각각의 차륜(21, 22)의 브레이크를 개별적으로 제어함으로써 차량(1)의 움직임을 안정시키는 장치를 의미한다. 이러한 ESC 장치는 기본적으로 주행 중 차체 전방 또는 후방이 측방으로 미끄러지는 것을 억제하여, 차량(1)을 정상적인 주행 상태를 갖도록 유시시키는 것을 목적으로 한다.

따라서, 이와 같은 차량(1)은 주행 도로가 횡 경사 영역에 진입하였는지 여부에 따라, 각각의 차량(1)에 대응되는 브레이크 제어가 달라질 수 있으므로, 횡 경사 영역 진입 여부를 정확하게 결정하는 것이 중요하다.

이하에서는, 주행 도로의 횡 경사 영역 진입 여부 결정의 정확도가 개선된 차량(1) 및 그 제어방법에 대하여 상세히 설명한다.

도 3은 일 실시예에 따른 차량의 제어 블록도이다.

일 실시예에 따른 차량(1)은, 자세와 관련된 각종 정보를 감지하는 센서부(300); 전방 영상을 획득하는 카메라(400); 차륜의 회전을 억제하는 제동 장치(600); 및 차량(1)의 각 구성을 제어하는 제어부(500); 를 포함할 수 있다.

제동 장치(600)는 차량(1)의 차륜 각각의 회전을 개별적으로 제어하도록 마련될 수 있다. 이를 위해, 제동 장치(600)는 각각의 차륜에 대응되는 복수의 브레이크를 구비할 수 있다. 브레이크는 회전하는 차륜에 마찰력을 발생시켜, 차륜의 운동에너지를 열 에너지 등으로 전환함으로써 제동 작용을 일으킬 수 있다. 이 때, 브레이크는 운전자가 브레이크 페달에 가하는 힘이 전환된 유압에 기초하여 차륜에 마찰력을 전달할 수 있다.

카메라(400)는 차량(1)의 전방 영상을 획득하기 위해, 차량(1) 전방을 향하도록 차량(1)의 내부 또는 외부에 설치될 수 있다. 카메라(400)는 전하 결합 소자(Charge Coupled Device; CCD)로서 구현되어 전방 영상을 전기적 신호로서 생성할 수 있다. 그 결과, 카메라(400)에 의해 획득된 전방 영상은 매트리스 형태로 배열되는 복수의 픽셀로 이루어지고, 각각의 픽셀은 전방 영상을 나타내기 위한 개별 픽셀 값을 가질 수 있다. 즉, 개별 픽셀 값을 가지는 복수의 픽셀의 총합에 의해 차량(1) 전방을 영상화 하는 전방 영상이 구현될 수 있다.

카메라(400)는 전방 영상으로서 미리 정해진 프레임 레이트에 따라 연속적으로 차량(1) 전방에 대한 프레임 영상을 획득할 수 있다. 따라서, 개시된 실시예에 따른 차량(1)은 카메라(400)에 의해 획득된 복수의 프레임 영상을 통해 차량(1) 전방의 주행 환경을 모니터링 할 수 있다.

제어부(500)는 카메라(400)에 의해 획득된 전방 영상을 기초로 전방 횡 경사 존재 여부를 추정할 수 있다. 이하에서는 도 4a, 4b 및 5를 참조하여, 전방 영상으로부터 전방 횡 경사 존재 여부를 추정하는 방법을 상세히 설명한다.

도 4a 및 4b는 여러 가지 실시예에 따른 전방 영상을 나타내는 도면이고, 도 5는 도 4b의 전방 영상으로부터 주행 도로 양단을 연결하는 직선을 추출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

전방 영상을 기초로 전방 횡 경사 존재 여부를 추정하기 위해, 제어부(500)는 먼저 전방 영상에서 주행 도로 양단을 연결하는 직선을 생성할 수 있다.

도 4a는 전방에 횡 경사가 존재하지 않는 도로를 주행할 때 획득되는 전방 영상을 예시한다. 제어부(500)는 전방 영상 I에서 전방의 주행 도로 양단을 연결하는 직선 L을 생성할 수 있다. 도 4a를 참조하면, 직선 L이 전방 영상 상의 수평선과 평행함을 확인할 수 있는데, 제어부(500)는 이를 기초로 전방 횡 경사가 존재하지 않는다고 추정할 수 있다.

반면, 도 4b는 전방에 횡 경사가 존재하는 도로를 주행할 때 획득되는 전방 영상을 예시한다. 도 4a와 마찬가지로, 제어부(500)는 전방 영상 I에서 전방의 주행 도로 양단을 연결하는 직선 L을 생성할 수 있다. 도 4b를 참조하면, 직선 L이 전방 영상 내에서 기울어 져 있음을 확인할 수 있다. 제어부(500)는 이를 기초로 전방 횡 경사가 존재한다고 추정할 수 있다.

보다 정확하게, 제어부(500)는 전방 영상에서 주행 도로의 양단을 연결함으로써 생성된 직선의 기울기를 미리 정해진 기준 기울기와 비교하여 전방 횡 경사 존재 여부를 추정할 수 있다.

이를 위해, 제어부(500)는 전방 영상 I로부터 직선 L을 추출할 수 있다. 상술한 바와 같이, 전방 영상 I는 매트리스 형태로 배열되는 픽셀로 구현되므로, 직선 L이 위치하는 픽셀만이 픽셀 값을 가질 수 있다. 도 5를 참조하면, 제어부(500)는 직선 L이 위치하는 픽셀을 확인하고, 직선 L의 기울기를 확인할 수 있다. 그 다음, 확인된 직선 L의 기울기가 미리 정해진 기준 기울기보다 큰 경우, 제어부(500)는 전방 횡 경사가 존재한다고 추정할 수 있다.

여기서, 기준 기울기란 전방 횡 경사가 존재하는 것으로 추정될 때의 직선의 최소 기울기를 의미하며, 제어부(500) 외부의 입력 또는 내부의 연산에 의해 결정될 수 있다.

다시 도 3을 참조하면, 센서부(300)는 차량(1)의 자세와 관련된 각종 정보를 감지할 수 있다. 구체적으로, 센서부(300)는 차량(1)의 횡 가속도를 직접 감지하는 횡 가속도 센서(310); 차량(1)의 요 각(Yaw Angle)을 감지하는 요 레이트(Yaw Rate) 센서(320); 및 차량(1)의 조향 각을 감지하는 조향 각 센서(330); 를 포함할 수 있다.

횡 가속도 센서(310)는 차량(1)의 횡 가속도를 직접 감지하고, 이를 전기적 신호로 변환하여 제어부(500)에 제공할 수 있다. 요 레이트 센서(320)는 차량(1)의 요 각을 감지하고, 이를 전기적 신호로 변환하여 제어부(500)에 제공할 수 있으며, 조향 각 센서(330)는 차량(1)의 조향 각을 감지하고, 이를 전기적 신호로 변환하여 제어부(500)에 제공할 수 있다.

제어부(500)는 횡 가속도 센서(310)에 의해 직접 감지된 횡 가속도와 요레이트 센서 및 조향 각 센서(330)에 의해 감지된 센싱 값으로부터 추정된 횡 가속도의 편차를 획득할 수 있다.

차량(1)이 횡 경사 영역을 주행하는 경우, 횡 가속도 감지 센서에 의해 감지된 횡 가속도는 원심력에 의해 상쇄되어 0일 수 있다. 반면, 요 각은 차량(1)의 선회하는 헤딩 각도를 의미하므로, 횡 경사 영역을 주행하는 차량(1)의 요 각으로부터 추정되는 횡 가속도는 감지된 값보다 클 수 있다. 또한, 횡 경사가 존재하지 않는 영역에 비해, 횡 경사 영역의 주행 시 작은 조향각으로도 선회가 가능하므로, 조향 각으로부터 추정되는 횡 가속도는 감지된 횡 가속도보다는 크지만 요 각으로부터 추정되는 횡 가속도보다는 작을 수 있다.

이처럼, 횡 경사가 클수록 감지된 횡 가속도와 추정된 횡 가속도 간의 편차가 증가하므로, 제어부(500)는 편차를 획득함으로써 횡 경사 영역 진입 여부를 결정할 수 있다.

편차를 획득하기 위해, 제어부(500)는 먼저 횡 가속도를 추정할 수 있다. 구체적으로, 제어부(500)는 감지된 요 각으로부터 추정되는 제 1 추정 횡 가속도를 획득하고, 감지된 조향 각으로부터 추정되는 제 2 추정 횡 가속도를 획득할 수 있다. 제 1 추정 횡 가속도를 획득하는 방법, 및 제 2 추정 횡 가속도를 획득하는 방법은 하기의 수학식 1 및 2를 따른다.

수학식 1에서, Ay2는 제 1 추정 횡 가속도를 의미하고, Vx는 차속을 의미하고, Ψ는 요 레이트 센서(320)에 의해 감지된 요 각을 의미할 수 있다. 또한, 수학식 2에서 Ay3는 제 2 추정 횡 가속도를 의미하고, δ는 조향 각 센서(330)에 의해 감지된 조향 각을 의미하고, i는 조향 비(Steering Ratio)를 의미하고, L은 휠베이스(Wheel Base)를 의미하고, Vx는 차속을 의미하며, Vch는 특성 속도(Characteristic Velocity)를 의미할 수 있다.

제 1 추정 횡 가속도 및 제 2 추정 횡 가속도가 획득되면, 제어부(500)는 감지된 횡 가속도, 추정된 제 1 추정 횡 가속도, 및 제 2 추정 횡 가속도 각각의 편차를 구하고 이들의 평균을 획득할 수 있다. 각각의 편차를 획득하는 방법 및 평균 편차를 획득하는 방법은 하기의 수학식 3 및 4를 따른다.

수학식 3에서, Ay1은 감지된 횡 가속도를 의미하고, Ay2는 추정된 제 1 추정 횡 가속도를 의미하고, Ay3는 제 2 추정 횡 가속도를 의미하고, Δ1은 감지된 횡 가속도와 제 1 추정 횡 가속도의 편차를 의미하고, Δ2는 감지된 횡 가속도와 제 2 추정 횡 가속도의 편차를 의미하며, Δ3은 제 1 추정 횡 가속도와 제 2 추정 횡 가속도의 편차를 의미할 수 있다.

평균 편차를 획득한 후, 제어부(500)는 평균 편차, 추정된 전방 횡 경사 존재 여부, 및 제 1 추정 횡 가속도를 이용하여 최종 가중치를 결정할 수 있다. 여기서 최종 가중치란 횡 경사 영역 진입 여부를 결정하는데 기초가 되는 평균 편차에 적용되는 값으로서, 평균 편차를 증폭 또는 저감시켜 결정의 정확도를 높이는데 이용될 수 있다.

최종 가중치를 결정하기 위해, 제어부(500)는 평균 편차, 추정된 전방 횡 경사 존재 여부, 및 제 1 추정 횡 가속도에 기초하여 제 1 중간 가중치를 결정하고, 추정된 전방 횡 경사 존재 여부에 기초하여 제 2 중간 가중치를 결정한 후, 제 1 중간 가중치와 제 2 중간 가중치에 기초하여 최종 가중치를 결정할 수 있다.

구체적으로, 평균 편차가 제 2 기준 편차보다 크고, 전방의 횡 경사가 존재하는 것으로 추정되는 경우, 제어부(500)는 제 1 중간 가중치를 k1(여기서, k1은 양의 실수)으로 결정할 수 있다. 여기서, 제 2 기준 편차는 횡 경사 영역에 진입하였을 때의 최소 평균 편차일 수 있다.

반면, 평균 편차가 제 2 기준 편차보다 작거나, 전방의 횡 경사가 존재하지 않는 것으로 추정되는 경우, 제어부(500)는 제 1 추정 횡 가속도를 기준 횡 가속도와 비교할 수 있다. 여기서, 기준 횡 가속도는 횡 경사 영역에 진입하였을 때의 최소 제 1 추정 횡 가속도일 수 있다.

만약, 제 1 추정 횡 가속도가 기준 횡 가속도보다 크면, 제어부(500)는 제 1 중간 가중치를 k1보다 작은 k2(여기서, k2는 양의 실수)로 결정할 수 있다. 이와 같은 조건은 평균 편차가 제 2 기준 편차보다 크고, 전방의 횡 경사가 존재하는 것으로 추정되는 경우보다 횡 경사 영역에 진입하였을 확률이 낮기 때문이다.

또한, 제 1 추정 횡 가속도가 기준 횡 가속도 이하이면, 제어부(500)는 제 1 중간 가중치를 k2보다 작은 k3(여기서, k3는 양의 실수)로 결정할 수 있다. 이러한 조건은 상술한 두 가지의 경우보다 횡 경사 영역에 진입하였을 확률이 더 낮기 때문이다.

또한, 전방 영상에 기초하여 전방 횡 경사가 존재하는 것으로 추정한 경우, 제어부(500)는 제 2 중간 가중치를 j1(여기서, j1은 양의 실수)을 적용할 수 있다. 반면, 전방 영상에 기초하여 전방 횡 경사가 존재하지 않는 것으로 추정한 경우, 제어부(500)는 제 2 중간 가중치를 j1보다 작은 j2(여기서, j2는 양의 실수)를 적용할 수 있다. 이를 통해, 카메라(400)에 의해 감지된 전방 영상으로부터 전방 횡 경사 존재 여부를 판단한 결과를 현재 횡 경사 영역에 진입하였는지 여부를 결정하는데 반영할 수 있다.

제 1 중간 가중치와 제 2 중간 가중치가 결정되면, 제어부(500)는 제 1 중간 가중치와 제 2 중간 가중치를 곱하여 최종 가중치를 결정할 수 있다. 이렇게 결정된 최종 가중치는 전방 영상에 의해 추정되는 전방 횡 경사 존재 여부, 감지된 횡 가속도와 추정된 횡 가속도의 편차, 및 요 각에 의해 추정된 횡 가속도가 모두 반영된 결과일 수 있다.

최종적으로, 제어부(500)는 최종 가중치를 평균 편차에 곱하고, 이를 제 1 기준 편차와 비교할 수 있다. 이 때, 제 1 기준 편차는 제 2 기준 편차보다 큰 값으로 결정될 수 있다. 평균 편차에 가중치가 적용되었으므로, 결정의 정확도를 높이기 위해 제 1 기준 편차는 제 2 기준 편차보다 클 수 있다.

만약, 최종 가중치가 적용된 평균 편차가 제 1 기준 편차보다 크면, 제어부(500)는 횡 경사 영역에 진입한 것으로 결정할 수 있다. 반면, 최종 가중치가 적용된 평균 편차가 제 1 기준 편차 이하이면, 제어부(500)는 횡 경사 영역에 진입하지 않은 것으로 결정할 수 있다.

상술한 과정을 통해 결정되는 횡 경사 영역 진입 여부는 다수의 감지된 센싱 값들에 기초하므로, 정확도가 개선된 결과일 수 있다.

횡 경사 영역 진입 여부가 결정되면, 제어부(500)는 이에 기초하여 제동 장치(600)를 제어할 수 있다.

도 6은 일 실시예에 따른 차량 제어방법 중 횡 경사 영역 진입 여부를 결정하는 방법의 흐름도이고, 도 7은 일 실시예에 따른 차량 제어방법 중 최종 가중치를 결정하는 방법의 흐름도이다.

도 6을 참조하면, 차량(1)은 카메라(400)에 의해 전방 영상을 획득할 수 있다.(800) 카메라(400)에 의해 획득된 전방 영상은 매트리스 형태로 배열되는 복수의 픽셀로 이루어지고, 각각의 픽셀은 전방 영상을 나타내기 위한 개별 픽셀 값을 가질 수 있다.

전방 영상 획득 후, 차량(1)은 전방 영상에 기초하여 전방 횡 경사 존재 여부를 추정할 수 있다.(810) 이를 위해, 차량(1)은 먼저 전방 영상에서 주행 도로 양단을 연결하는 직선을 생성할 수 있다. 상술한 바와 같이, 전방 영상은 매트리스 형태로 배열되는 픽셀로 구현되므로, 직선 이 위치하는 픽셀만이 픽셀 값을 가질 수 있다. 따라서, 해당 픽셀만을 확인함으로써, 전방 영상에서 생성된 직선을 추출할 수 있다.

직선이 추출되면, 차량(1)은 생성된 직선의 기울기를 미리 정해진 기준 기울기와 비교하여 전방 횡 경사 존재 여부를 추정할 수 있다. 구체적으로, 차량(1)은 생성된 직선의 기울기가 기준 기울기보다 크면 전방 횡 경사가 존재한다고 추정할 수 있다. 여기서, 기준 기울기란 전방 횡 경사가 존재하는 것으로 추정될 때의 직선의 최소 기울기를 의미할 수 있다.

그 다음, 차량(1)은 횡 가속도 센서(310)에 의해 차량(1)의 횡 가속도를 감지할 수 있다.(820) 이와 동시에, 차량(1)은 요 레이트(Yaw Rate) 센서(320)에 의해 차량(1)의 요 각(Yaw Angle)을 감지(830)하고, 이에 기초하여 제 1 추정 횡가속도를 추정할 수 있다.(835)

또한, 차량(1)은 조향 각 센서(330)에 의해 차량(1)의 조향 각을 감지(840)하고, 이에 기초하여 제 2 추정 횡 가속도를 추정할 수 있다.(845)

감지된 횡 가속도와 추정된 횡 가속도가 획득되면, 차량(1)은 감지된 횡 가속도, 제 1 추정 횡 가속도, 및 제 2 추정 횡 가속도 간의 평균 편차를 획득할 수 있다.(850) 평지와 달리, 횡 경사 영역을 주행하는 경우 감지되는 횡 가속도와 추정된 횡 가속도 간의 편차가 발생할 수 있기 때문이다.

평균 편차가 획득되면, 차량(1)은 평균 편차, 추정되는 전방 횡 경사 존재 여부, 및 제 1 추정 횡 가속도를 이용하여 최종 가중치를 결정할 수 있다.(860) 최종 가중치를 결정하는 방법은 도 7을 통해 상세히 설명한다.

도 7을 참조하면, 차량(1)은 평균 편차가 제 2 기준 편차보다 크고, 전방 횡 경사가 존재하는 것으로 추정되는지 확인할 수 있다.(900) 여기서, 제 2 기준 편차는 횡 경사 영역에 진입하였을 때의 최소 평균 편차일 수 있다.

평균 편차가 제 2 기준 편차보다 크고, 전방의 횡 경사가 존재하는 것으로 추정되는 경우, 차량(1)은 제 1 중간 가중치를 k1(여기서, k1은 양의 실수)으로 결정할 수 있다.(910)

반면, 평균 편차가 제 2 기준 편차보다 작거나, 전방의 횡 경사가 존재하지 않는 것으로 추정되는 경우, 차량(1)은 제 1 추정 횡 가속도를 기준 횡 가속도와 비교할 수 있다.(920) 여기서, 기준 횡 가속도는 횡 경사 영역에 진입하였을 때의 최소 제 1 추정 횡 가속도일 수 있다.

만약, 제 1 추정 횡 가속도가 기준 횡 가속도보다 크면, 차량(1)은 제 1 중간 가중치를 k1보다 작은 k2(여기서, k2는 양의 실수)로 결정할 수 있다.(930) 반면, 제 1 추정 횡 가속도가 기준 횡 가속도 이하이면, 차량(1)은 제 1 중간 가중치를 k2보다 작은 k3(여기서, k3는 양의 실수)로 결정할 수 있다.(940)

그 다음, 차량(1)은 제 1 중간 가중치와 제 2 중간 가중치를 곱하여 최종 가중치를 결정할 수 있다.(950) 이 때, 제 2 중간 가중치는 전방 횡 경사 존재 여부 추정 결과에 의해 결정되며, 전방 횡 경사가 존재하지 않는 경우보다 전방 횡 경사가 존재하는 경우의 제 2 중간 가중치가 클 수 있다.

이렇게 결정된 최종 가중치는 전방 영상에 의해 추정되는 전방 횡 경사 존재 여부, 감지된 횡 가속도와 추정된 횡 가속도의 편차, 및 요 각에 의해 추정된 횡 가속도가 모두 반영된 결과일 수 있다.

다시, 도 6을 참조하면, 최종 가중치가 결정된 후, 차량(1)은 평균 편차에 최종 가중치를 적용할 수 있다.(870)

그 다음, 차량(1)은 최종 가중치가 적용된 평균 편차가 제 1 기준 편차보다 큰지 확인할 수 있다.(880) 이 때, 제 1 기준 편차는 제 2 기준 편차보다 큰 값으로 결정될 수 있다. 평균 편차에 가중치가 적용되었으므로, 결정의 정확도를 높이기 위해 제 1 기준 편차는 제 2 기준 편차보다 클 수 있다.

만약, 최종 가중치가 적용된 평균 편차가 제 1 기준 편차보다 크면, 차량(1)은 횡 경사 영역에 진입한 것으로 결정할 수 있다.(890) 반면, 최종 가중치가 적용된 평균 편차가 제 1 기준 편차 이하이면, 차량(1)은 횡 경사 영역에 진입하지 않은 것으로 결정할 수 있다.

1: 차량
300: 센서부
310: 횡 가속도 센서
320: 요 레이트 센서
330: 조향 각 센서
400: 카메라
500: 제어부
600: 제동 장치

Claims

전방 영상을 획득하는 카메라;
횡 가속도를 감지하는 횡 가속도 센서;
요 각(Yaw Angle)을 감지하는 요 레이트(Yaw Rate) 센서;
조향 각을 감지하는 조향 각 센서; 및
상기 전방 영상을 기초로 전방 횡 경사 존재 여부를 추정하고,
상기 감지된 횡 가속도, 상기 감지된 요 각으로부터 추정되는 제 1 추정 횡 가속도, 및 상기 감지된 조향 각으로부터 추정되는 제 2 추정 횡 가속도 간의 평균 편차를 획득하고,
상기 획득한 평균 편차와 미리 정해진 제1 기준 편차의 비교, 상기 추정된 전방 횡 경사 존재 여부, 및 상기 제 1 추정 횡 가속도와 기준 횡 가속도의 비교에 기초하여 제1 중간 가중치를 결정하고,
상기 추정된 전방 횡 경사 존재 여부에 기초하여 제2 중간 가중치를 결정하고,
상기 제1 중간 가중치와 상기 제2 중간 가중치를 기초로 최종 가중치를 결정하고,
상기 최종 가중치가 적용된 상기 평균 편차에 따라 주행 도로의 횡 경사 영역에 진입하였는지 여부를 결정하는 제어부; 를 포함하는 차량.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 전방 영상에서 상기 주행 도로의 양단을 연결하는 직선을 생성하고, 상기 직선의 기울기가 미리 정해진 기준 기울기보다 크면 상기 전방 횡 경사가 존재하는 것으로 추정하는 차량.
제 2 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 생성된 직선이 위치하는 픽셀의 좌표에 기초하여 상기 직선의 기울기를 확인하는 차량.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제 1 중간 가중치와 상기 제 2 중간 가중치를 곱하여 상기 최종 가중치를 결정하는 차량.
제 4 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 획득한 평균 편차가 상기 미리 정해진 제 1 기준 편차 이하이거나, 상기 전방 횡 경사가 존재하지 않는 것으로 추정되는 경우, 상기 제 1 추정 횡 가속도를 상기 기준 횡 가속도와 비교하여 상기 제 1 중간 가중치를 결정하는 차량.
제 5 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제 1 추정 횡 가속도가 상기 기준 횡 가속도 보다 큰 경우, 상기 제 1 추정 횡 가속도가 상기 기준 횡 가속도 이하인 경우일 때보다 큰 값으로 상기 제 1 중간 가중치를 결정하는 차량.
제 5 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 획득한 평균 편차가 상기 제 1 기준 편차보다 크고, 상기 전방 횡 경사가 존재하는 것으로 추정되는 경우, 상기 제 1 추정 횡 가속도가 상기 기준 횡 가속도 보다 큰 경우일 때보다 큰 값으로 상기 제 1 중간 가중치를 결정하는 차량.
제 4 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 전방 횡 경사가 존재하는 것으로 추정되는 경우, 상기 전방 횡 경사가 존재하지 않는 것으로 추정되는 경우보다 큰 값으로 상기 제 2 중간 가중치를 결정하는 차량.
제 5 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 최종 가중치가 적용된 상기 평균 편차를 상기 제 1 기준 편차보다 큰 제 2 기준 편차와 비교하여 상기 주행 도로의 횡 경사 영역에 진입하였는지 여부를 결정하는 차량.
제 9 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 최종 가중치가 적용된 상기 평균 편차가 상기 제 2 기준 편차보다 크면 상기 주행 도로의 횡 경사 영역에 진입한 것으로 결정하는 차량.
전방 영상을 획득하는 단계;
상기 전방 영상을 기초로 전방 횡 경사 존재 여부를 추정하는 단계;
횡 가속도를 감지하는 단계;
요 각(Yaw Angle)을 감지하는 단계;
조향 각을 감지하는 단계;
상기 감지된 횡 가속도, 상기 감지된 요 각으로부터 추정되는 제 1 추정 횡 가속도, 및 상기 감지된 조향 각으로부터 추정되는 제 2 추정 횡 가속도 간의 평균 편차를 획득하는 단계;
상기 획득한 평균 편차와 미리 정해진 제1 기준 편차의 비교, 상기 추정된 전방 횡 경사 존재 여부, 및 상기 제 1 추정 횡 가속도와 기준 횡 가속도의 비교에 기초하여 제1 중간 가중치를 결정하고,
상기 추정된 전방 횡 경사 존재 여부에 기초하여 제2 중간 가중치를 결정하고,
상기 제1 중간 가중치와 상기 제2 중간 가중치를 기초로 최종 가중치를 결정하는 단계; 및
상기 최종 가중치가 적용된 상기 평균 편차에 따라 주행 도로의 횡 경사 영역에 진입하였는지 여부를 결정하는 단계; 를 포함하는 차량의 제어방법.
제 11 항에 있어서,
상기 전방 영상을 기초로 전방 횡 경사 존재 여부를 추정하는 단계는,
상기 전방 영상에서 상기 주행 도로의 양단을 연결하는 직선을 생성하는 단계; 및
상기 직선의 기울기가 미리 정해진 기준 기울기보다 크면 상기 전방 횡 경사가 존재하는 것으로 추정하는 단계; 를 포함하는 차량의 제어방법.
제 12 항에 있어서,
상기 전방 영상을 기초로 전방 횡 경사 존재 여부를 추정하는 단계는,
상기 생성된 직선이 위치하는 픽셀의 좌표에 기초하여 상기 직선의 기울기를 확인하는 단계; 를 더 포함하는 차량의 제어방법.
제 11 항에 있어서,
상기 최종 가중치를 결정하는 단계는,
상기 제 1 중간 가중치와 상기 제 2 중간 가중치를 곱하여 상기 최종 가중치를 결정하는 단계; 를 포함하는 차량의 제어방법.
제 14 항에 있어서,
상기 제 1 중간 가중치를 결정하는 단계는,
상기 획득한 평균 편차가 상기 미리 정해진 제 1 기준 편차 이하이거나, 상기 전방 횡 경사가 존재하지 않는 것으로 추정되는 경우, 상기 제 1 추정 횡 가속도를 상기 기준 횡 가속도와 비교하여 상기 제 1 중간 가중치를 결정하는 차량의 제어방법.
제 15 항에 있어서,
상기 제 1 중간 가중치를 결정하는 단계는,
상기 제 1 추정 횡 가속도가 상기 기준 횡 가속도 보다 큰 경우, 상기 제 1 추정 횡 가속도가 상기 기준 횡 가속도 이하인 경우일 때보다 큰 값으로 상기 제 1 중간 가중치를 결정하는 차량의 제어방법.
제 15 항에 있어서,
상기 제 1 중간 가중치를 결정하는 단계는,
상기 획득한 평균 편차가 상기 제 1 기준 편차보다 크고, 상기 전방 횡 경사가 존재하는 것으로 추정되는 경우, 상기 제 1 추정 횡 가속도가 상기 기준 횡 가속도 보다 큰 경우일 때보다 큰 값으로 상기 제 1 중간 가중치를 결정하는 차량의 제어방법.
제 14 항에 있어서,
상기 제 2 중간 가중치를 결정하는 단계는,
상기 전방 횡 경사가 존재하는 것으로 추정되는 경우, 상기 전방 횡 경사가 존재하지 않는 것으로 추정되는 경우보다 큰 값으로 상기 제 2 중간 가중치를 결정하는 차량의 제어방법.
제 15 항에 있어서,
상기 주행 도로의 횡 경사 영역에 진입하였는지 여부를 결정하는 단계는,
상기 최종 가중치가 적용된 상기 평균 편차를 상기 제 1 기준 편차보다 큰 제 2 기준 편차와 비교하여 상기 주행 도로의 횡 경사 영역에 진입하였는지 여부를 결정하는 차량의 제어방법.
제 19 항에 있어서,
상기 주행 도로의 횡 경사 영역에 진입하였는지 여부를 결정하는 단계는,
상기 최종 가중치가 적용된 상기 평균 편차가 상기 제 2 기준 편차보다 크면 상기 주행 도로의 횡 경사 영역에 진입한 것으로 결정하는 차량의 제어방법.