KR102416766B1 - 능동 유턴 보조시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량의 유턴을 보조하는 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유턴의 진행상황만 제공해주던 종래의 시스템과는 달리 유턴을 보다 용이하게 수행할 수 있도록 차량의 조향각을 계산/제어하여 운전자에게 제공함으로써 더욱 손쉽고 안정적으로 유턴을 수행할 수 있도록 하는 능동 유턴 보조시스템에 관한 것이다.
보다 구체적으로 본 발명에 대하여 설명하면, 본 발명은 차량의 현재 위치 및 주변 환경을 파악하는 위치측정부, 상기 차량의 유턴 여부를 판단하는 유턴판단부, 상기 유턴판단부가 유턴 상황으로 판단하는 경우, 상기 위치측정부가 파악한 현재 위치 및 주변 환경을 이용하여 유턴 조향각을 계산/제어하는 유턴조향부 및 상기 차량의 이동량과 요(yaw)각도를 판단하여 유턴 완료 여부를 결정하는 유턴종료부를 포함하는 능동 유턴 보조시스템을 제공한다.

Description

능동 유턴 보조시스템{ACTIVE U-TURN ASSISTANCE SYSTEM}
본 발명은 차량의 유턴을 보조하는 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유턴의 진행상황만 제공해주던 종래의 시스템과는 달리 유턴을 보다 용이하게 수행할 수 있도록 차량의 조향각을 계산/제어하여 운전자에게 제공함으로써 더욱 손쉽고 안정적으로 유턴을 수행할 수 있도록 하는 능동 유턴 보조시스템에 관한 것이다.
최근 차량에는 운전이 미숙한 초보운전자 등을 위해 자동 주차 시스템, 차선 유지 시스템과 같은 운전자의 편의와 안전을 도모할 수 있는 운전 지원 시스템이 다수 장착되고 있다.
특히, 평행주차에 이어 직각주차 또한 초음파 센서를 활용하여 주차공간에 진입하도록 조향각을 자동으로 제어해주는 시스템이 지원되고 있고, 전방카메라를 이용하여 차선을 벗어나는지에 따라 경고 혹은 능동적으로 조향을 제어함으로써 차선을 유지시키는 시스템이 보편화되고 있는 추세이다.
그러나 위와 같이 주차 또는 차선유지를 위한 보조시스템은 다수 개발되어 보급되고 있지만 유턴을 지원하는 보조시스템은 거의 없는 실정이다.
실제로 2008년에서 2012년까지 경찰에서 조사한 차량 유턴사고는 4만 1,326건이 발생했으며, 이로 인해 368명이 사망하고 6만 4,023명이 부상당한 것으로 나타났다. 이러한 통계를 볼 때 차량을 유턴할 때 다수의 사고가 발생한다는 것을 알 수 있다.
그러나 만약 유턴 상황에서 보조시스템이 자동으로 조향각을 제어해주고 운전자는 주변 교통상황에 더 집중하게 된다면 유턴으로 인한 사고는 상당히 줄어들 수 있을 것이다.
기존에는 운전자의 유턴 여부 판단과 유턴 진행 상황을 모니터에 현시하는 시스템만이 존재하였으나, 이는 오히려 운전자가 유턴 도중에 모니터를 바라보게 되어 운전 집중도를 저하시키는 결과를 가져오는 문제가 있다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 운전자가 보다 안전하고 편리하게 차량 유턴을 수행할 수 있는 유턴 보조시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 유턴 보조시스템이 유턴 수행에 필요한 조향각을 능동적으로 계산 및 제어함으로써 보다 편리하고 안정적인 차량 주행 환경을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 의하면, 차량의 현재 위치 및 주변 환경을 파악하는 위치측정부, 상기 차량의 유턴 여부를 판단하는 유턴판단부, 상기 유턴판단부가 유턴 상황으로 판단하는 경우, 상기 위치측정부가 파악한 현재 위치 및 주변 환경을 이용하여 유턴 조향각을 계산/제어하는 유턴조향부 및 상기 차량의 이동량과 요(yaw)각도를 판단하여 유턴 완료 여부를 결정하는 유턴종료부를 포함하는 능동 유턴 보조시스템을 제공한다.
본 발명에서 상기 유턴판단부는 차량의 정지 여부 정보, 유턴 차선 인식 여부 정보, 방향 지시등 점등 여부 정보 또는 조향각 조작 여부 정보 중 하나 이상의 정보를 이용하여 차량의 유턴 여부를 판단한다.
본 발명에서 상기 정보들은 휠속 센서, 초음파 센서, 기어 또는 조향각 센서 중 어느 하나 이상으로부터 도출되는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 조향각 조작 여부 정보는 조향각이 임계값 이상 조작된 경우에만 조향각 조작이 이루어진 것으로 결정될 수 있다.
본 발명에서 상기 유턴판단부는 상기 정보들을 CAN(Controller Area Network) 통신을 통해 수신하여 이용한다.
본 발명에서 상기 위치측정부는 LDWS(Lane Departure Warning System) 또는 LKAS(Lane Keeping Assist System)의 카메라를 이용할 수 있다.
본 발명에서 상기 유턴조향부는 현재 조향각이 계산된 유턴 조향각에 근접하는 경우 조향모터를 무겁게 함으로써 운전자에게 유턴 조향각을 알려주는 것이 바람직하다.
본 발명은 차량의 현재 위치, 조향각, 유턴 진행률 또는 최소 회전반경 중 하나 이상을 표시하는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.
상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 측면에 의하면, 유턴판단부가 차량의 유턴 여부를 판단하는 단계, 위치측정부가 상기 차량의 현재 위치 및 주변 환경을 파악하는 단계, 유턴조향부가 유턴 조향각을 계산/제어하는 단계 및 유턴종료부가 유턴 완료 여부를 결정하는 단계를 포함하는 능동 유턴 보조 방법을 제공한다.
본 발명은 디스플레이부가 차량의 현재 위치, 조향각, 유턴 진행률 또는 최소 회전반경 중 하나 이상을 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 유턴조향부가 유턴 조향각을 계산/제어하는 단계는, 위치측정부가 파악한 현재 위치 및 주변 환경을 이용하여 유턴 조향각을 계산하는 단계, 현재 조향각이 계산된 유턴 조향각에 근접하는 경우 조향모터를 무겁게 하여 운전자에게 유턴 조향각을 알려주는 단계 및 차량 유턴 진행 시 조향각이 고정되도록 제어하는 단계를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명은 유턴 수행에 필요한 조향각을 능동적으로 계산 및 제어하는 유턴 보조시스템을 제공함으로써 운전자가 주변 교통상황에 집중할 수 있어 사고 발생을 예방할 수 있는 효과가 있다.
아울러 본 발명은 위치측정부의 카메라를 활용하여 주변 환경을 고려한 유턴 보조시스템을 제공하여 운전자의 유턴 부담감을 경감시킴과 동시에 이러한 시스템의 장착으로 차량의 상품성 또한 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 능동 유턴 보조시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 유턴 시 차량이 차선 중심에 정지한 경우를 나타낸 예시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 유턴 시 차량이 차선 중심에서 기울어진 상태로 정지한 경우를 나타낸 예시도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 유턴 조향각 계산을 나타낸 예시도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 에커만 지오메트리 선회식을 나타낸 예시도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 능동 유턴 보조 방법의 순서도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되므로 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면 복수의 형태를 포함할 수 있다.
차량의 조향각을 능동적으로 계산/제어하여 운전자에게 제공함으로써 유턴을 보다 안전하고 용이하게 수행할 수 있도록 하기 위한 본 발명은, 차량의 현재 위치 및 주변 환경을 파악하는 위치측정부(100), 상기 차량의 유턴 여부를 판단하는 유턴판단부(200), 상기 유턴판단부가 유턴 상황으로 판단하는 경우, 상기 위치측정부가 파악한 현재 위치 및 주변 환경을 이용하여 유턴 조향각을 계산/제어하는 유턴조향부(300) 및 상기 차량의 이동량과 요(yaw)각도를 판단하여 유턴 완료 여부를 결정하는 유턴종료부(400)를 포함하여 구성되는 특징을 가진다.
이에 대한 설명을 돕기 위해, 도 1에 본 발명의 일실시예에 따른 능동 유턴 보조시스템의 구성도가 도시된다.
먼저 본 발명의 위치측정부(100)는 차량에 장착된 카메라를 통해 현재 차량의 위치와 차량 주변 환경을 파악하는 구성으로서, 본 발명을 위해 별도로 장착된 카메라를 이용할 수도 있지만 보다 효율적인 차량 구성을 위해 LDWS(Lane Departure Warning System) 또는 LKAS(Lane Keeping Assist System)의 카메라를 이용하는 것이 바람직하다.
상기 LDWS는 차선 이탈 경고시스템으로서 졸음운전 등으로 인해 차선이 이탈되는 것을 경고하는 시스템이며 차선 이탈 여부를 확인하기 위하여 카메라를 필수적으로 구비하고, LKAS는 차선 이탈 자동 복귀 시스템으로서 졸음운전이나 부주의 등으로 인해 차선을 벗어날 경우에 자동적으로 운전대를 돌려 원위치로 복귀시키는 시스템이며 마찬가지로 차선 이탈 여부를 확인하기 위하여 카메라를 필수적으로 구비하는 특징이 있다.
그리고 본 발명의 유턴판단부(200)는 연동된 휠속 센서, 초음파 센서, 기어 또는 조향각 센서 중 어느 하나 이상으로부터 CAN(Controller Area Network) 통신을 통해 차량의 정지 여부 정보, 유턴 차선 인식 여부 정보, 방향 지시등 점등 여부 정보 또는 조향각 조작 여부 정보 중 하나 이상의 정보를 수신함으로써 차량의 유턴 여부를 판단한다.
예를 들어, 차량의 속도가 0이고 현재 차량의 위치가 유턴 차선 위이며 좌회전 방향 지시등이 온(on)되어 있고 조향각이 임계값(예를 들면, 90도)보다 큰 경우 유턴으로 판단할 수 있다.
위의 정보들뿐만 아니라 또 다른 유턴 여부 판단에 필요한 정보들이 추가적으로 포함될 수도 있으며, 경우에 따라 부분적인 정보들만으로도 유턴 여부를 판단할 수 있도록 최적화된 알고리즘이 구현될 수 있음은 물론이다.
그리고 상기 유턴판단부(200)가 현재 차량 주행 상황이 유턴 상황으로 판단하는 경우에는 본 발명의 유턴조향부(300)가 상기 위치측정부(100)가 파악한 현재 위치 및 주변 환경을 이용하여 유턴 조향각을 계산 및 제어한다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 차량이 차선 중심에서 이탈하여 기울어진 상태로 정지한 경우 계산되어야 할 유턴 조향각은 변경되며, 그 외에도 상기 유턴 조향각은 차량의 회전반경, 차량의 휠베이스, 차선 폭, 차선 중심 이탈거리, 차선 중심 이탈각도 등에 따라 이에 맞춰 계산되어야 한다.
보다 구체적으로 도 3에 본 발명의 일실시예에 따른 유턴 조향각 계산을 나타낸 예시도가 도시되며, 이에 대한 설명은 다음과 같다.
"이탈각도에 따른 이탈거리 + 차선 중심 이탈거리 + 2 * 차폭 = 2 * 회전반경" 이 되며 이를 수식적으로 표현하면,
"Rsinδ1sinδ1 + s1 + 2LW = 2R" 이고, 이를 풀면,
"Rsin2δ1 + s1 + 2LW = 2R"
"(2-sin2δ1)R = s1 + 2LW"
"R = (s1 + 2LW)/(2-sin2δ1)" 과 같다.
여기에 도 5에 도시된 에커만 지오메트리 선회식(δ = tan-1(L/R))을 이용하여 두 식을 계산하면,
최종적으로 "유턴 조향각 = tan-1(L(2 - sin2δ1)/(s1 + 2LW))" 이 도출된다.
이렇게 유턴 조향각이 계산되고, 차량 운전자의 조작에 의해 차량의 현재 조향각이 계산된 유턴 조향각에 근접하는 경우에는 유턴조향부(300)가 조향모터(310)를 무겁게 함으로써 운전자에게 유턴 조향각을 알려주게 된다.
그리고 본 발명의 유턴종료부(400)는 차량의 이동량과 요(yaw)각도를 판단하여 유턴 완료 여부를 결정하는 구성이며, 특히 요각도가 반대방향으로 판단되는 각도(예를 들면, -180도)보다 큰 경우 유턴 완료를 결정하는 것이 바람직하다.
이 외에도 본 발명은 차량의 현재 위치, 조향각, 유턴 진행률 또는 최소 회전반경 중 하나 이상을 표시하는 디스플레이부(500)를 더 포함할 수 있으며, 상기 디스플레이부는 차량에 장착된 내비게이션에 포함되는 것이 가장 효율적이다.
한편, 위와 같은 구성을 가지는 능동 유턴 보조시스템을 이용해 능동 유턴 보조 방법을 제공할 수 있는데, 도 6에 본 발명의 일실시예에 따른 능동 유턴 보조 방법의 순서도가 도시된다.
도면을 참조하여 그 순서를 살펴보면, 먼저 유턴판단부(200)가 차량의 유턴 여부를 판단하고(S10), 위치측정부(100)가 상기 차량의 현재 위치 및 주변 환경을 파악한 후(S20), 유턴조향부(300)가 유턴 조향각을 계산/제어하고(S30), 유턴종료부(400)가 유턴 완료 여부를 결정하는 단계(S40)를 거친다.
상기 유턴판단부(200)가 차량의 유턴 여부를 파악하기 위해 차량의 현재 위치 및 주변 환경을 먼저 파악해야 할 경우에는 위 단계들의 순서가 바뀔 수도 있음은 물론이다.
추가적으로 본 발명은 디스플레이부(500)가 차량의 현재 위치, 조향각, 유턴 진행률 또는 최소 회전반경 중 하나 이상을 표시하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 이 단계는 유턴이 시작됨과 동시에 시작되어 종료될 때까지 지속적으로 수행되는 것이 바람직하다.
그리고 유턴조향부(300)가 유턴 조향각을 계산/제어하는 단계(S30)는 보다 구체적으로, 위치측정부(100)가 파악한 현재 위치 및 주변 환경을 이용하여 유턴 조향각을 계산하는 단계, 현재 조향각이 계산된 유턴 조향각에 근접하는 경우 조향모터(310)를 무겁게 하여 운전자에게 유턴 조향각을 알려주는 단계 및 차량 유턴 진행 시 조향각이 고정되도록 제어하는 단계를 포함하여 구성되는 특징을 가진다.
결과적으로 본 발명은 차량에 유턴 수행에 필요한 유턴 조향각을 능동적으로 계산 및 제어하는 유턴 보조시스템을 제공함으로써 운전자가 유턴 시 주변 교통상황에 더욱 집중할 수 있도록 하여 사고를 예방할 수 있는 장점이 있다.
그리하여 유턴에 의한 운전자의 부담감을 감소시키고 본 시스템으로 인한 차량 상품성 향상에도 기여할 수 있는 장점이 있다.
이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나, 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
100: 위치측정부
200: 유턴판단부
300: 유턴조향부
310: 조향모터
400: 유턴종료부
500: 디스플레이부

Claims (11)

  1. 차량의 현재 위치 및 주변 환경을 파악하는 위치측정부;
    상기 차량의 유턴 여부를 판단하는 유턴판단부;
    상기 유턴판단부가 유턴 상황으로 판단하는 경우, 상기 위치측정부가 파악한 현재 위치 및 주변 환경을 이용하여 유턴 조향각을 계산/제어하는 유턴조향부; 및
    상기 차량의 이동량과 요(yaw)각도를 판단하여 유턴 완료 여부를 결정하는 유턴종료부; 를 포함하고,
    상기 유턴조향부는 현재 조향각이 계산된 유턴 조향각에 근접하는 경우 조향모터를 무겁게 함으로써 운전자에게 유턴 조향각을 알려주는 것을 특징으로 하는 능동 유턴 보조시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 유턴판단부는 차량의 정지 여부 정보, 유턴 차선 인식 여부 정보, 방향 지시등 점등 여부 정보 또는 조향각 조작 여부 정보 중 하나 이상의 정보를 이용하여 차량의 유턴 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 능동 유턴 보조시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 정보들은 휠속 센서, 초음파 센서, 기어 또는 조향각 센서 중 어느 하나 이상으로부터 도출되는 것을 특징으로 하는 능동 유턴 보조시스템.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 조향각 조작 여부 정보는 조향각이 임계값 이상 조작된 경우에만 조향각 조작이 이루어진 것으로 결정되는 것을 특징으로 하는 능동 유턴 보조시스템.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 유턴판단부는 상기 정보들을 CAN(Controller Area Network) 통신을 통해 수신하여 이용하는 것을 특징으로 하는 능동 유턴 보조시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 위치측정부는 LDWS(Lane Departure Warning System) 또는 LKAS(Lane Keeping Assist System)의 카메라를 이용하는 것을 특징으로 하는 능동 유턴 보조시스템.
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서,
    차량의 현재 위치, 조향각, 유턴 진행률 또는 최소 회전반경 중 하나 이상을 표시하는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 능동 유턴 보조시스템.
  9. 제 1 항, 제 2 항, 제 3 항, 제 4 항, 제 5 항, 제 6 항 및 제 8 항중 어느 한 항의 시스템을 이용하여 차량의 유턴을 보조하는 방법에 있어서,
    유턴판단부가 차량의 유턴 여부를 판단하는 단계;
    위치측정부가 상기 차량의 현재 위치 및 주변 환경을 파악하는 단계;
    유턴조향부가 유턴 조향각을 계산/제어하는 단계; 및
    유턴종료부가 유턴 완료 여부를 결정하는 단계; 를 포함하는 능동 유턴 보조 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    디스플레이부가 차량의 현재 위치, 조향각, 유턴 진행률 또는 최소 회전반경 중 하나 이상을 표시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 능동 유턴 보조 방법.
  11. 제 9항에 있어서 유턴조향부가 유턴 조향각을 계산/제어하는 단계는,
    위치측정부가 파악한 현재 위치 및 주변 환경을 이용하여 유턴 조향각을 계산하는 단계;
    현재 조향각이 계산된 유턴 조향각에 근접하는 경우 조향모터를 무겁게 하여 운전자에게 유턴 조향각을 알려주는 단계; 및
    차량 유턴 진행 시 조향각이 고정되도록 제어하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동 유턴 보조 방법.
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