KR102427502B1 - 운전자 보조 시스템의 제어 변수에 대한 목표값의 제한 - Google Patents

운전자 보조 시스템의 제어 변수에 대한 목표값의 제한 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 양태는, 자동차를 제어하기 위한 운전자 보조 시스템에 관한 것이며, 이 경우 운전자 보조 시스템은, 자동차의 제어 변수에 대한 목표값을 결정하거나 수신하도록, 자동차의 제어 변수에 대한 실제값을 결정하거나 수신하도록, 제어 변수에 대한 목표값과 제어 변수에 대한 실제값 간의 편차에 따라 제어 변수에 대한 목표값과 제어 변수에 대한 실제값 간의 편차를 줄이기 위한 보정 변수를 결정하도록, 이 보정 변수를 제1 임계값과 비교하도록, 그리고 제1 임계값과 보정 변수의 비교 결과에 따라, 제어 변수에 대한 목표값과 제어 변수에 대한 실제값 간의 편차를 증가시키는 제어 변수에 대한 목표값의 변화를 적어도 제한하도록 설계되어 있다.

Description

운전자 보조 시스템의 제어 변수에 대한 목표값의 제한
본 발명은, 운전자 보조 시스템, 및 운전자 보조 시스템의 제어 변수에 대한 목표값을 제한하기 위한 방법에 관한 것이다.
"자동화된 운전"이라는 용어는, 본 문서의 틀 안에서 볼 때, 자동화된 종 방향 안내 또는 횡 방향 안내가 실행되는 운전 또는 자동화된 종 방향 및 횡 방향 안내가 실행되는 자율 운전으로 이해될 수 있다. "자동화된 운전"이라는 용어는 임의의 자동화 등급을 갖는 자동화된 운전을 포함한다. 예시적인 자동화 등급은 보조 운전, 부분 자동화된 운전, 고도로 자동화된 운전 또는 완전 자동화된 운전이다. 이와 같은 자동화 등급은 독일 연방 고속도로 연구소(BASt)에 의해 정의되었다(BASt-간행물 "Forschung kompakt", 2012년 11월 판 참조). 보조 운전의 경우, 운전자는 지속적으로 종 방향 안내 또는 횡 방향 안내를 수행하는 한편, 시스템은 소정의 한계 내에서 각각 다른 기능을 담당한다. 부분 자동화된 운전(TAF)의 경우에는, 시스템이 소정의 시간 간격 동안 그리고/또는 특정 상황에서 종 방향 안내 및 횡 방향 안내를 담당하며, 이 경우 운전자는 보조 운전의 경우에서와 마찬가지로 시스템을 지속적으로 모니터링 해야만 한다. 고도로 자동화된 운전(HAF)의 경우에는, 운전자가 시스템을 지속적으로 모니터링 할 필요 없이, 시스템이 소정의 시간 간격 동안 종 방향 안내 및 횡 방향 안내를 담당한다; 그러나 운전자는 소정의 기간 동안에는 차량 안내를 담당할 수 있어야만 한다. 완전 자동화된 운전(VAF)의 경우에는, 시스템이 특정의 적용 예를 위해 모든 상황에서 운전을 자동으로 실행할 수 있다; 이와 같은 적용 예를 위해서는 더 이상 운전자가 필요치 않다. 전술된 네 가지 자동화 등급은 BASt의 정의에 따라 SAE J3016 표준(SAE-Society of Automotive Engineering)의 SAE-레벨 1 내지 4에 해당한다. 예를 들어, BASt에 따른 고도로 자동화된 운전(HAF)은 SAE J3016 표준의 레벨 3에 해당한다. 또한, SAE J3016에는, BASt의 정의에 포함되어 있지 않은 최고 자동화 등급으로서의 SAE-레벨 5가 더 제공되어 있다. SAE-레벨 5는, 시스템이 전체 주행 동안 사람 운전자와 같은 모든 상황을 자동으로 실행할 수 있는 무인 운전에 해당한다; 운전자는 일반적으로 더 이상 필요치 않다.
이 경우, 운전자 보조 시스템의 제어 변수에 대한 목표값을 사전 설정하기 위한 공지된 방법은 차량 내부의 그리고/또는 차량 외부의 간섭 영향에 대한 저항력이 약하다. 이와 같은 간섭 영향은, 차량의 실제-거동이 제어 변수에 대한 목표값의 사전 설정을 통해 다만 어렵게만 영향을 받을 수 있는 상황을 유도할 수 있다.
본 발명의 과제는, 차량의 실제-거동에 미치는 제어 변수에 대한 목표값의 영향을 적어도 증가시키는 운전자 보조 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제는, 독립 청구항들의 특징부들에 의해서 해결된다. 바람직한 실시예들은 종속 청구항들에 기술되어 있다. 언급해야 할 사실은, 하나의 독립 청구항에 의존하는 청구항의 추가 특징부들은, 독립 청구항의 특징부들 없이 또는 다만 독립 청구항의 특징부들의 부분 집합과 조합해서만, 그 독립 청구항의 전체 특징부의 조합에 의존하지 않으면서 하나의 독립 청구항의, 하나의 분할 출원의 또는 후속 출원의 대상이 될 수 있는 하나의 독자적인 발명을 형성할 수 있다는 것이다. 이와 같은 상황은, 명세서에 기술되어 있고 독립 청구항들의 특징부들에 의존하지 않는 하나의 발명을 형성할 수 있는 기술적인 교시에 대해서도 동일한 방식으로 적용된다.
본 발명의 제1 양태는, 자동차를 제어하기 위한 운전자 보조 시스템과 관련이 있다.
이때, 운전자 보조 시스템은, 자동차의 제어 변수에 대한 목표값을 결정하거나 수신하도록 설계되어 있다.
상기 목표값은, 특히 확정된 미래의 시간 지평선 동안 자동차의 동작이 계획되는 궤적 계획 중에 결정된다. 예를 들어, 본 경우에는 종 방향 안내/속도 궤도 및/또는 횡 방향 안내/조향 궤도가 결정될 수 있다.
더욱이, 운전자 보조 시스템은, 자동차의 제어 변수에 대한 실제값을 결정하거나 수신하도록 설계되어 있다. 이 목적을 위해서는, 예를 들어 자동차의 센서가 평가될 수 있다.
제어 변수에 대한 목표값과 제어 변수에 대한 실제값 간의 편차에 따라, 운전자 보조 시스템은 제어 변수에 대한 목표값과 제어 변수에 대한 실제값 간의 편차를 줄이기 위한 보정 변수를 결정한다. 편차는 특히 차량 내부의 또는 차량 외부의 간섭 영향의 결과일 수 있다. 예를 들어, 오르막길을 주행할 때에는, 자동차 구동부의 주행 성능 한계로 인해 자동차의 실제 속도가 자동차의 목표 속도에 도달하지 못할 수 있다.
더욱이, 운전자 보조 시스템은, 보정 변수를 제1 임계값과 비교하도록, 그리고 제1 임계값과 보정 변수의 비교 결과에 따라, 제어 변수에 대한 목표값과 제어 변수에 대한 실제값 간의 편차를 증가시키는 제어 변수에 대한 목표값의 미래의 변화를 적어도 제한하도록 설계되어 있다.
특히, 운전자 보조 시스템은, 보정 변수가 제1 임계값보다 크거나 크거나 같으면 제어 변수에 대한 목표값의 변화를 적어도 제한하도록 설계되어 있다.
바람직한 일 실시예에서, 운전자 보조 시스템은, 제어 변수에 대한 목표값이 제어 변수에 대한 실제값보다 크고, 보정 변수가 제1 임계값보다 크거나 크거나 같으면 제어 변수에 대한 목표값의 미래의 변화를 적어도 제한하도록 설계되어 있다.
이와 관련하여, 본 발명은, 제어 변수에 대한 목표값과 제어 변수에 대한 실제값 간의 편차를 야기하는 간섭 영향이 다만 하나의 "방향"으로만 존재한다는 지식을 기초로 한다. 예를 들어, 제어 변수가 차량 속도이고 간섭 영향이 자동차 구동부의 주행 성능 한계에 도달하는 것이라면, 자동차의 구동부는, 속도에 대한 상기 목표값이 속도의 현재 실제값 위로 설정되거나 아래로 설정될 때에 속도에 대한 목표값에 도달하는 것을 방해하지 않는다.
또 다른 바람직한 일 실시예에서, 운전자 보조 시스템은, 사전 설정된 기간 동안에는, 예를 들어 자동차의 궤적 계획의 계획 지평선의 기간 동안에는 보정 변수의 비교 결과에 따라 제어 변수에 대한 목표값의 미래의 변화를 적어도 제한하도록 설계되어 있다.
또 다른 바람직한 일 실시예에서, 운전자 보조 시스템은, 보정 변수를 제2 임계값과 비교하도록, 그리고 보정 변수와 제2 임계값의 비교 결과에 따라 제어 변수에 대한 목표값의 미래의 변화의 제한을 적어도 부분적으로 철회하도록 설계되어 있다.
이와 관련하여, 본 발명은, 보정 변수가 제어 변수에 대한 목표값과 제어 변수에 대한 실제값 간의 편차의 등급에 대한 척도로서 이용될 수 있다는 지식을 기초로 한다. 따라서, 특히 제2 임계값 아래로 떨어지는 경우에는, 제어 변수에 대한 목표값과 제어 변수에 대한 실제값 간의 편차가 허용될 수 있다는 추론을 내릴 수 있다. 이 경우에는, 목표값의 미래의 변화의 제한이 철회될 수 있다.
특히, 이로써는, 제1 임계값의 양이 제2 임계값의 양보다 더 커진다.
또 다른 바람직한 일 실시예에서, 제어 변수는 자동차의 속도를 특징짓고, 보정 변수는 자동차의 가속도를 특징짓는다.
예를 들어, 이때 제어 변수는 자동차의 속도 또는 하나 이상의 휠 회전 속도로부터 형성된 변수일 수 있다. 보정 변수는, 예를 들어 자동차의 가속도 또는 자동차의 구동 토크일 수 있다.
또 다른 바람직한 일 실시예에서, 제어 변수는 자동차의 조향각을 특징짓고, 보정 변수는 시간에 따른 조향각의 도함수를 특징짓는다.
또 다른 바람직한 일 실시예에서, 운전자 보조 시스템은, 목표값의 변화가 방지되는 방식으로, 목표값의 미래의 변화를 제한하도록 설계되어 있다.
본 발명의 제2 양태는, 자동차를 제어하기 위한 방법과 관련이 있다.
방법의 일 단계는, 자동차의 제어 변수에 대한 목표값을 결정하거나 수신하는 단계이다.
방법의 또 다른 일 단계는, 자동차의 제어 변수에 대한 실제값을 결정하거나 수신하는 단계이다.
방법의 또 다른 일 단계는, 제어 변수에 대한 목표값과 제어 변수에 대한 실제값 간의 편차에 따라, 제어 변수에 대한 목표값과 제어 변수에 대한 실제값 간의 편차를 줄이기 위한 보정 변수를 결정하는 단계이다.
방법의 또 다른 일 단계는, 보정 변수를 제1 임계값과 비교하는 단계이다.
방법의 또 다른 일 단계는, 제1 임계값과 보정 변수의 비교 결과에 따라, 제어 변수에 대한 목표값과 제어 변수에 대한 실제값 간의 편차를 증가시키는 제어 변수에 대한 목표값의 미래의 변화를 적어도 제한하는 단계이다.
본 발명의 제1 양태에 따른 본 발명에 따른 운전자 보조 시스템에 대한 이전의 설명은 또한 본 발명의 제2 양태에 따른 본 발명에 따른 방법에 대해서도 상응하는 방식으로 적용된다. 이 지점에 그리고 청구범위에 명시적으로 기재되어 있지 않은 본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예들은, 전술한 또는 청구범위에 기술된 본 발명에 따른 운전자 보조 시스템의 바람직한 실시예들에 상응한다.
본 발명은, 첨부된 도면을 참조하는 실시예를 참고하여 이하에서 설명된다. 도면부에서,
도 1은 자동차의 제어 변수의 목표값 및 실제값으로서의 목표 속도(vsoll) 및 실제 속도(vist)의 예시적인 프로파일에 대한 일 실시예를 도시하고,
도 2는 보정 변수로서의 차량 가속도(a)의 예시적인 프로파일에 대한 일 실시예를 도시하며, 그리고
도 3은 본 발명의 실시예로서의 개략적인 제어기 구조를 도시한다.
도 1은, 운전자 보조 시스템(FAS)에 의해 결정되었거나 수신된 자동차(KFZ)의 제어 변수에 대한 목표값(vsoll)의 시간 프로파일을 보여준다.
이때, 제어 변수는 예를 들어 자동차(KFZ)의 속도를 특징짓고{예컨대 자동차(KFZ) 자체의 속도), 보정 변수는 자동차(KFZ)의 가속도를 특징짓는다{예컨대 자동차(KFZ) 자체의 가속도}.
더욱이, 도 1은, 또한 마찬가지로 운전자 보조 시스템(FAS)에 의해 결정되었거나 수신된 자동차(KFZ)의 제어 변수에 대한 실제값(vist)의 시간 프로파일을 보여준다.
이때, 운전자 보조 시스템(FAS)는, 제어 변수에 대한 목표값(vsoll)과 제어 변수에 대한 실제값(vist) 간의 편차에 따라, 제어 변수에 대한 목표값(vsoll)과 제어 변수에 대한 실제값(vist) 간의 편차를 줄이기 위한 보정 변수(a)를 결정하도록 설계되어 있다.
이때, 제어 변수에 대한 목표값(vsoll)과 제어 변수에 대한 실제값(vist)은, 도면에 대한 개관을 명확하게 할 목적으로 실시예의 시작 부분에서는 동일하다. 실제로는, 제어기의 사용으로 인해 발생할 수 있는 타임 오프셋 때문에 2개의 값이 상이한 경우가 많다.
시점(t0)에서는 제어 변수에 대한 목표값(vsoll)이 증가하기 시작하며, 이 경우 이 시점에서는 제어 변수에 대한 실제값(vist)이 여전히 유지될 수 있다.
하지만, 시점(t1)에서는 제어 변수에 대한 목표값(vsoll)과 제어 변수에 대한 실제값(vist) 간에 편차가 생성된다. 이 편차의 양은 시점(t2)까지 증가한 다음에 일정하게 유지된다.
도 2는, 도 1에 도시된 제어 변수에 대한 목표값(vsoll)의 시간 프로파일 및 제어 변수에 대한 실제값(vist)의 시간 프로파일에 대한 보정 변수(a)의 시간 프로파일을 보여준다.
시점(t1)까지는 제어 변수에 대한 목표값(vsoll)이 제어 변수에 대한 실제값(vist)에 상응하기 때문에, 보정 변수(a)는 시점(t1)까지 값 "0"을 갖는다.
하지만, 시점(t1)부터 생성되는 제어 변수에 대한 목표값(vsoll)과 제어 변수에 대한 실제값(vist) 간의 편차로 인해, 보정 변수(a)도 증가한다.
이때, 운전자 보조 시스템(FAS)은, 제1 임계값(sw)과 보정 변수(a)를 비교하도록, 그리고 제1 임계값(sw)과 보정 변수(a)의 비교 결과에 따라, 제어 변수에 대한 목표값(vsoll)과 제어 변수에 대한 실제값(vist) 간의 편차를 증가시키는 제어 변수에 대한 목표값(vsoll)의 미래의 변화를 적어도 제한하도록 설계되어 있다.
본 예에서, 보정 변수(a)는 시점(t2)에 제1 임계값(sw)에 도달한다. 그렇기 때문에, 이 시점부터는, 목표값(vsoll)의 변화가 제한되는 방식으로, 제어 변수에 대한 목표값(vsoll)의 추가 증가가 제한된다.
특히, 이때 운전자 보조 시스템(FAS)은, 제어 변수에 대한 목표값(vsoll)이 제어 변수에 대한 실제값(vist)보다 크고, 보정 변수(a)가 제1 임계값(sw)보다 크거나 크거나 같은 경우에는, 제어 변수에 대한 목표값(vsoll)의 미래의 변화를 적어도 제한하도록 설계되어 있다.
그 밖에, 운전자 보조 시스템(FAS)은, 보정 변수(a)를 제2 임계값(aw)과 비교하도록, 그리고 제2 임계값(aw)과 보정 변수(a)의 비교 결과에 따라, 제어 변수에 대한 목표값(vsoll)의 미래의 변화의 제한을 적어도 부분적으로 철회하도록 설계되어 있다.
본 경우, 보정 변수(a)는 시점(t3)에는 재차 감소하기 시작하고, 시점(t4)에는 제2 임계값(aw)에 도달한다.
이때, 제1 임계값(sw)의 양은 제2 임계값(aw)의 양보다 크다. 이와 같은 상황에서는, 제2 임계값의 더 낮은 값이 계속해서 제어 변수에 대한 목표값(vsoll)과 제어 변수에 대한 실제값(vist) 간의 편차를 특징짓는다는 생각이 기초가 된다. 하지만, 이 경우에는 예를 들어 허용 가능한 편차가 다루어질 수 있다.
도 3은, 본 발명의 실시예로서의 개략적인 제어기 구조를 보여준다.
이 경우에는, 궤적 계획 유닛(TP)에 의해, 자동차(KFZ)의 제어 변수에 대한 목표값(vsoll)이 결정되어 운전자 보조 시스템(FAS)으로 전달된다.
더욱이, 운전자 보조 시스템(FAS)은 또한 자동차(KFZ)의 제어 변수에 대한 실제값(vist)을 수신한다.
간섭 영향(s)으로 인해 제어 변수에 대한 목표값(vsoll)과 제어 변수에 대한 실제값(vist) 간에 생성되는 편차에 따라, 운전자 보조 시스템(FAS)은 제어 변수에 대한 목표값(vsoll)과 제어 변수에 대한 실제값(vist) 간의 편차를 줄이기 위한 보정 변수(a)를 결정한다. 보정 변수(a)는 예를 들어 제어기의 조작 변수다.
더욱이, 운전자 보조 시스템은, 제1 임계값(sw)과 보정 변수(a)를 비교하도록, 그리고 제1 임계값(sw)과 보정 변수(a)의 비교 결과에 따라, 상응하는 제한 신호(b)를 궤적 계획 유닛으로 전달함으로써, 제어 변수에 대한 목표값(vsoll)과 제어 변수에 대한 실제값(vist) 간의 편차를 증가시키는 제어 변수에 대한 목표값(vsoll)의 미래의 변화를 적어도 제한하도록 설계되어 있다.

Claims (9)

  1. 자동차(KFZ)를 제어하기 위한 운전자 보조 시스템(FAS)으로서, 상기 운전자 보조 시스템(FAS)은,
    Figure 112022038686414-pct00001
    자동차(KFZ)의 제어 변수에 대한 목표값(vsoll)을 결정하거나 수신하도록,
    Figure 112022038686414-pct00002
    자동차(KFZ)의 제어 변수에 대한 실제값(vist)을 결정하거나 수신하도록,
    Figure 112022038686414-pct00003
    제어 변수에 대한 목표값(vsoll)과 제어 변수에 대한 실제값(vist) 간의 편차에 따라, 제어 변수에 대한 목표값(vsoll)과 제어 변수에 대한 실제값(vist) 간의 편차를 줄이기 위한 보정 변수(a)를 결정하도록,
    Figure 112022038686414-pct00004
    보정 변수(a)를 제1 임계값(sw)과 비교하도록, 그리고
    Figure 112022038686414-pct00005
    제1 임계값(sw)과 보정 변수(a)의 비교 결과에 따라, 제어 변수에 대한 목표값(vsoll)과 제어 변수에 대한 실제값(vist) 간의 편차를 증가시키는 제어 변수에 대한 목표값(vsoll)의 미래의 변화를 적어도 제한하도록 설계되어 있고,
    상기 운전자 보조 시스템(FAS)은,
    Figure 112022038686414-pct00022
    제어 변수에 대한 목표값(vsoll)이 제어 변수에 대한 실제값(vist)보다 크고,
    Figure 112022038686414-pct00023
    보정 변수(a)가 제1 임계값(sw)보다 크거나 크거나 같으면,
    제어 변수에 대한 목표값(vsoll)의 미래의 변화를 적어도 제한하도록 설계되어 있고,
    상기 운전자 보조 시스템(FAS)은,
    Figure 112022038686414-pct00024
    보정 변수(a)를 제2 임계값(aw)과 비교하도록, 그리고
    Figure 112022038686414-pct00025
    보정 변수(a)가 제2 임계값(aw)보다 작으면 제어 변수에 대한 목표값(vsoll)의 미래의 변화의 제한을 적어도 부분적으로 철회하도록 설계되어 있는, 운전자 보조 시스템(FAS).
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 운전자 보조 시스템(FAS)은, 사전 설정된 기간 동안에는, 보정 변수(a)의 비교 결과에 따라 제어 변수에 대한 목표값(vsoll)의 미래의 변화를 적어도 제한하도록 설계되어 있는, 운전자 보조 시스템(FAS).
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 제1 임계값(sw)의 양이 제2 임계값(aw)의 양보다 더 큰, 운전자 보조 시스템(FAS).
  6. 제1항, 제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    Figure 112022038686414-pct00010
    제어 변수가 자동차(KFZ)의 속도를 특징지으며, 그리고
    Figure 112022038686414-pct00011
    보정 변수가 자동차(KFZ)의 가속도를 특징짓는, 운전자 보조 시스템(FAS).
  7. 제1항, 제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    Figure 112022038686414-pct00012
    제어 변수가 자동차(KFZ)의 조향각을 특징지으며, 그리고
    Figure 112022038686414-pct00013
    보정 변수가 시간에 따른 조향각의 도함수를 특징짓는, 운전자 보조 시스템(FAS).
  8. 제1항, 제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 운전자 보조 시스템(FAS)은, 목표값(vsoll)의 변화가 방지되는 방식으로, 목표값(vsoll)의 미래의 변화를 제한하도록 설계되어 있는, 운전자 보조 시스템(FAS).
  9. Figure 112022038686414-pct00014
    자동차(KFZ)의 제어 변수에 대한 목표값(vsoll)을 결정하거나 수신하는 단계,
    Figure 112022038686414-pct00015
    자동차(KFZ)의 제어 변수에 대한 실제값(vist)을 결정하거나 수신하는 단계,
    Figure 112022038686414-pct00016
    제어 변수에 대한 목표값(vsoll)과 제어 변수에 대한 실제값(vist) 간의 편차에 따라, 제어 변수에 대한 목표값(vsoll)과 제어 변수에 대한 실제값(vist) 간의 편차를 줄이기 위한 보정 변수를 결정하는 단계,
    Figure 112022038686414-pct00017
    보정 변수(a)를 제1 임계값(sw)과 비교하는 단계, 및
    Figure 112022038686414-pct00018
    제1 임계값(sw)과 보정 변수(a)의 비교 결과에 따라, 제어 변수에 대한 목표값(vsoll)과 제어 변수에 대한 실제값(vist) 간의 편차를 증가시키는 제어 변수에 대한 목표값(vsoll)의 미래의 변화를 적어도 제한하는 단계를 포함하고,
    상기 제한하는 단계에서,
    제어 변수에 대한 목표값(vsoll)이 제어 변수에 대한 실제값(vist)보다 크고, 보정 변수(a)가 제1 임계값(sw)보다 크거나 크거나 같으면, 제어 변수에 대한 목표값(vsoll)의 미래의 변화를 적어도 제한하고,
    상기 제한하는 단계 이후,
    Figure 112022038686414-pct00026
    보정 변수(a)를 제2 임계값(aw)과 비교하는 단계, 및
    Figure 112022038686414-pct00027
    보정 변수(a)가 제2 임계값(aw)보다 작으면 제어 변수에 대한 목표값(vsoll)의 미래의 변화의 제한을 적어도 부분적으로 철회하는 단계를 더 포함하는, 자동차(KFZ)를 제어하기 위한 방법.
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