KR20100128849A - 자동차의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 측면 정확도(Lateral Accuracy)가 높은 전방감지센서로 전방에 있는 차량을 감지하여 주행속도를 조절하는 적응순항제어시스템(Adaptive Cruise Control)을 구비한 자동차의 제어방법에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은 RADAR(RAdio Detection And Ranging)센서 및 LIDAR(LIght Detection And Ranging)센서로 자동차의 전방에 위치한 차량의 상대거리를 감지하고, 상기 RADAR센서에서 출력된 전파가 반사되어 들어오는 각도와 상기 LIDAR센서에서 출력된 빛이 반사되어 들어오는 각도의 차이각을 확인하고, 상기 차이각이 기준각도 이상인 것으로 확인되면, 상기 차량이 상기 자동차의 전방으로 끼어드는 것(cut-in)으로 판단하여 주행속도를 조절하거나, 상기 차이각, RADAR센서 및 LIDAR센서로 구한 상대거리로 상기 전방에 위치한 차량의 폭을 검출하고, 상기 폭이 기준폭 이상인 것으로 확인되면 상기 차량이 상기 자동차의 전방으로 끼어드는 것(cut-in)으로 판단하여 주행속도를 조절하는 적응순항제어시스템을 구비하므로, 전방감지센서의 측면 정확도를 높여 사고 위험을 줄일 수 있다.

적응순항제어시스템, ACC, RADAR센서, LIDAR센서

Description

자동차의 제어방법{CONTROL METHOD OF VEHICLE}

본 발명은 자동차의 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전방감지센서로 전방에 있는 차량을 감지하여 주행속도를 조절하는 적응순항제어시스템을 구비한 자동차의 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 적응순항제어시스템(Adaptive Cruise Control : 이하, "ACC"라고도 함)은 종래의 순항제어(Cruise Control)기능에 정간격 주행 기능을 추가한 것이다. 순항제어기능이란 운전자가 가속 페달을 사용하지 않는 상태에서 운전자가 설정한 소정의 속도로 차량을 일정하게 주행시키는 기능을 의미한다. 즉, 운전자가 가속 페달을 이용하여 차량을 소정 속도로 주행시킨 상태에서 순항제어 모드 키 등을 이용하여 순항제어 모드를 설정하면, 운전자가 가속 페달을 사용하지 않더라도 차량은 순항제어 모드가 설정되었을 때의 속도를 계속하여 유지하는 기능을 말한다.

이와 같이, 순항제어기능은 차량 속도를 일정하게 유지시키므로 운전자가 가속, 감속 페달을 사용하지 않고도 차량을 원하는 속도로 주행시킬 수 있다는 편리성을 제공한다. 그러나 순항제어 모드로 차량을 주행시키는 경우에 전방의 차량의 존재 여부에 관계없이 차량은 일정 속도를 유지하므로 교통사고를 유발할 수 있다는 문제가 발생한다.

이러한 문제를 방지하기 위하여 제안된 것인 적응순항제어시스템(Adaptive Cruise Control)이다.

구체적으로, 적응순항제어시스템(Adaptive Cruise Control)은 카메라 등의 전방감지센서를 이용하여 전방 물체를 감지하고, 그에 따라 제어 차량의 종방향 거동을 자동 제어하는 시스템이다. 이러한 시스템은 도로 주행 시 전방차량과의 적정한 거리를 유지하는데 필요한 가속, 감속 및 정지와 같은 운전자의 반복적인 작업에 대한 스트레스를 감소시킬 수 있다. 또한, 제어 차량을 정해진 속도로 자동 운행하고 전방 물체의 움직임에 따라 자동으로 감속 또는 가속함으로서 차량의 연비개선과 함께, 교통 흐름도 원활하게 할 수 있다는 장점이 있다.

그러나, 적응순항제어시스템(Adaptive Cruise Control)에서 전방감지센서로 사용되는 LIDAR(LIght Detection And Ranging)센서는 빛을 이용하여 전방에 있는 물체의 거리를 감지하는 것으로 외부환경(눈,비,안개 등)에 약하다는 문제가 있으며, RADAR(RAdio Detection And Ranging)센서는 전파를 이용하여 전방에 있는 물체의 거리를 감지하는 것으로 측면 정확도(Lateral Accuracy)가 낮다는 문제가 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 LIDAR(LIght Detection And Ranging)센서와 RADAR(RAdio Detection And Ranging)센 서를 모두 사용하여 자동차의 전방에 있는 물체를 감지함으로서 주변환경에 영향을 받지 않으면서 측면 정확도를 높일 수 있는 자동차의 제어방법을 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 의한 자동차의 제어방법은 RADAR(RAdio Detection And Ranging)센서 및 LIDAR(LIght Detection And Ranging)센서로 자동차의 전방에 위치한 차량의 상대거리를 감지하고, 상기 Radar센서에서 출력된 전파가 반사되어 들어오는 각도와 상기 Lidar센서에서 출력된 빛이 반사되어 들어오는 각도의 차이각을 확인하고, 상기 차이각이 기준각도 이상인 것으로 확인되면, 상기 차량이 상기 자동차의 전방으로 끼어드는 것(cut-in)으로 판단하여 주행속도를 조절하는 적응순항제어시스템을 구비하는 것이 바람직하다.

상기 각도의 차이가 기준각도 미만인 것으로 확인되면, 상기 RADAR센서에서 감지한 상대 거리와 상기 LIDAR센서에서 감지한 상대 거리를 평균하여 상기 자동차의 전방에 위치한 차량의 평균상대거리를 산출하고, 상기 평균상대거리에 따라 주행속도를 조절하는 적응순항제어시스템을 구비하는 것이 바람직하다.

상기 RADAR센서 및 LIDAR센서 중 어느 하나의 센서에 의해서만 차량이 검출되면, 상기 차량을 검출한 센서에 의해 감지되는 상대거리를 평균상대거리로 하여 주행속도를 조절하는 적응순항제어시스템을 구비하는 것이 바람직하다.

상기 각도의 차이가 기준각도 이상인 것으로 확인되면, 상기 각도의 차이값, RADAR센서 및 LIDAR센서로 구한 상대거리로 상기 전방에 위치한 차량의 폭을 검출하고, 상기 폭이 기준폭 이상인 것으로 확인되면 상기 차량이 상기 자동차의 전방 으로 끼어드는 것(cut-in)으로 판단하여 주행속도를 조절하는 적응순항제어시스템을 구비하는 것이 바람직하다.

이상에서 상세히 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일측면에 의하면 LIDAR(LIght Detection And Ranging)센서와 RADAR(RAdio Detection And Ranging)센서를 모두 사용하여 물체의 상대거리를 감지하므로 주변환경에 영향을 받지 않으면서 측면 정확도를 높일 수 있는 전방감지센서를 제공할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 적응순항제어시스템을 구비한 자동차의 제어블록도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 자동차는 정상주행모드에서 적응순항제어모드로 전환시킬 수 있는 ACC작동모드 설정키(10)와, 전방에 있는 다른 차량의 상대속도 및 상대거리를 감지하는 전방감지센서(11)와, 자동차의 전방에 존재하는 목표물체의 종류를 알 수 있는 카메라센서(12)와, 자동차의 주행속도를 검출하는 차속센서(13)와, 시스템의 제어 전반을 관장하는 전자제어부(14)와, 자동차를 제동시키는 전자제어브레이크(15)와, 자동차의 주행속도를 제어하는 전자제어쓰로틀(16)을 포함할 수 있다.

ACC작동모드 설정키(10)는 자동차의 운행모드를 정상주행모드에서 적응순항 제어모드(ACC)로 전환시킬 수 있는 스위치이며, 운전자가 가속 페달(미도시)을 밟아 자동차를 원하는 속도까지 가속시킨 후 ACC작동모드 설정키(10)를 입력하면, ACC작동모드 설정키(10)가 온되었을 때의 주행 속도로 자동차의 속도가 유지되도록 제어되지만, 전방에 있는 제어대상차량과의 거리에 따라 사용자가 설정한 주행속도는 상승 또는 하강하게 된다.

전방감지센서(11)는 자동차의 전방에 존재하는 차량의 상대속도 및 상대거리를 감지하여 전자제어부(14)에 전송한다. 본 발명에서는 자동차에 전방감지센서(11)인 LIDAR(LIght Detection And Ranging)센서와 RADAR(RAdio Detection And Ranging)센서를 모두 장착하여 사용하게 된다.

LIDAR(LIght Detection And Ranging)센서는 빛을 이용하여 전방 물체와의 거리를 감지하는 것으로서, 자동차의 전방으로 출력된 빛이 전방 물체에 부딪혀 반사되어 돌아오는 시간을 측정하여 자동차와 전방 차량과의 상대거리 및 상대속도를 감지할 수 있다. LIDAR(LIght Detection And Ranging)센서는 자동차의 측면에 있는 물체를 감지할 때 정확도가 높다는 장점이 있다.

여기서 상대거리란 자동차와 전방차량과의 거리를 의미하는 것이며, 상대속도는 자동차의 속도와 전방차량과의 속도의 차이를 의미한다.

RADAR(RAdio Detection And Ranging)센서는 전파를 이용하여 전방 물체와의 거리를 감지하는 것으로서, 자동차의 전방으로 출력된 전파가 전방 물체에 부딪혀 반사되어 돌아오는 시간을 측정하여 자동차와 전방 차량과의 상대거리 및 상대속도를 감지할 수 있다. RADAR(RAdio Detection And Ranging)센서는 외부환경(눈,비,안 개 등)에 강하다는 장점이 있다.

카메라센서(12)는 공기저항을 줄이고 비, 눈, 먼지 등에 의해 렌즈에 영향을 미치지 않도록 자동차 내부의 앞부분에 전방을 향하여 설치되어 자동차의 전방을 촬영할 수 있으며, 그 정보를 전자제어부(14)에 전송함으로서, 전방감지센서(11)에 의해 감지된 자동차 전방의 물체의 종류를 알 수 있도록 한다.

차속센서(13)는 자동차의 주행속도를 검출하여 전자제어부(14)에 그 정보를 전송하는 것으로서, 그 측정방식에 따라서 다양한 종류가 있다. 대표적인 예로는 리드 스위치식 센서가 있는데, 리드 스위치식 센서는 마그넷 로터 가까이에 리드 스위치를 설치하고, 마그넷 로터를 회전시키면 리드 스위치를 통과하는 자속의 방향이 변화되기 때문에 차속이나 회전수를 검출할 수 있게 된다.

전자제어부(14)는 적응순항제어시스템의 제어 전반을 관장한다. 구체적으로, 자동차의 운행 중 ACC작동모드 설정키(10)가 입력되면 전방감지센서(11)에서 전송되는 자동차 전방의 물체의 상대속도 및 상대거리 정보와, 카메라센서(12)에서 입력되는 목표물체의 종류에 대한 정보를 종합하여 제어대상차량을 선정한다.

또한, 전자제어부(14)는 ACC작동모드 설정키(10)가 온되었을 때 주행 속도를 기준속도로 하여 자동차를 제어하며, 전방에 있는 제어대상차량과의 거리에 따라 자동차의 기준속도를 상승 또는 하강시키게 된다. 구체적으로, 전자제어부(14)는 원칙적으로 ACC작동모드 설정키(10)가 온되었을 때의 자동차의 주행 속도를 유지하도록 전자제어쓰로틀(16)을 제어하며, 제어대상차량과의 거리에 따라 다음과 같은 작동을 수행한다.

즉, 전자제어부(14)는 ACC 작동 모드가 설정되면 차속센서(13)로부터 차속을 검출하고, 정지시간 설정키(미도시)에 의해 설정된 정지시간을 이용하여 전방 차량과의 안전 거리를 검출한다. 또한, 전방감지센서(11) 및 카메라센서(12)에 의해 전방 차량과의 거리 즉, 차간 거리를 검출한다. 이후, 안전 거리와 차간 거리의 차이값을 검출하여 소정의 허용 범위 내에 있는지 판단하고, 그 결과에 따라 전자제어쓰로틀(16) 및 전자제어브레이크(15)를 제어하여 차량의 주행 속도를 조절한다. 한편, 상술한 ACC 작동 모드에 대해서는 한국공개특허 제2000-0055183호에 상세히 기재되어 있다.

한편, 전자제어부(14)는 자동차에 설치된 2종류의 전방감지센서에서 감지된 전방차량의 상대거리 정보를 이용하여 자동차의 주행속도를 조절한다.

첫째로, 전자제어부(14)는 RADAR(RAdio Detection And Ranging)센서에서 출력된 전파가 반사되어 들어오는 각도와 상기 LIDAR(LIght Detection And Ranging)센서에서 출력된 빛이 반사되어 들어오는 각도의 차이를 확인하고, 각도의 차이가기준각도 이상인 것으로 확인되면, 검출된 차량이 자동차의 전방으로 끼어드는 것(cut-in)으로 판단하여 주행속도를 조절한다. 또한, 각도의 차이가 기준각도 이상인 것으로 확인되면, 차이각과 RADAR센서 및 LIDAR센서로 구한 상대거리로 전방에 위치한 차량의 폭을 검출하고, 검출된 폭이 기준폭 이상인 것으로 확인되면 감지된 차량이 자동차의 전방으로 끼어드는 것(cut-in)으로 판단하여 주행속도를 조절할수도 있다.

둘째로, 전자제어부(14)는 자동차의 전방에 있는 차량과의 상대거리를 산출 할 때, RADAR(RAdio Detection And Ranging)센서에 의해 측정된 상대거리와, LIDAR(LIght Detection And Ranging)센서에 의해 측정된 상대거리를 종합하여 평균한 값을 전방차량의 평균상대거리로 추정하고, 전방차량과의 평균상대거리를 기준으로 자동차의 주행속도를 조절한다. 상술한 방법에 의하면, 산출된 전방차량과의 상대거리값이 더욱 정확해진다.

셋째로, 전자제어부(14)는 LIDAR(LIght Detection And Ranging)센서에 의해 감지된 차량은 없지만, RADAR(RAdio Detection And Ranging)센서에 의해 차량이 감지될 경우, 외부환경이 취약하다는 가정 하에 RADAR(RAdio Detection And Ranging)센서에 의해 감지된 차량과의 상대속도를 기준으로 자동차의 주행속도를 조절한다.

전자제어브레이크(15)는 감속 페달(미도시)의 구동에 따라 차량의 속도를 감속시킬 수 있고, 전자제어쓰로틀(16)은 가속 페달(미도시)의 구동에 따라 개폐가 제어됨으로서 차량의 속도를 가속시킬 수 있다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 전방감지센서에 의해 전방차량을 감지하는 것을 도시한 개략도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 자동차(20)가 적응순항제어시스템을 구동하여 운행하는 도중 다른 차량(30)이 전방으로 끼어들게 되면(cut-in), LIDAR(LIght Detection And Ranging)센서에 의해 자동차(20)와 전방차량(30)과의 상대거리(a)가 측정되고, RADAR(RAdio Detection And Ranging)센서에 의해서도 전방차량(30)과의 상대거리(b)가 측정된다. 또한, RADAR(RAdio Detection And Ranging)센서에서 출력된 전파가 반사되어 들어오는 각도와 LIDAR(LIght Detection And Ranging)센서에서 출력된 빛이 반사되어 들어오는 각도와의 차이각(θ)도 구할 수 있다.

이 때, 전자제어부(14)는 상술한 차이각(θ)이 기준각도 이상인 것으로 확인되면, 자동차(20)의 전방에 다른 차량(30)이 끼어드는 것으로 판단하고, 이에 따라 제어대상차량을 끼어드는 차량(30)으로 변경하여 주행속도를 조절하게 된다. 기존에 RADAR(RAdio Detection And Ranging)센서만을 사용하여 전방물체를 감지할 때에는 반사량이 많은 뒤범퍼 코너 부분을 차량(30)으로 인식하여 차량(30)의 앞부분이 자동차(20)의 차선으로 끼어들어도 인식하지 못함으로서 사고 위험이 있었지만, 본 발명에 의하면 RADAR(RAdio Detection And Ranging)센서와 LIDAR(LIght Detection And Ranging)센서를 가지고 상술한 방법으로 전방에 끼어드는 차량(30)을 감지하므로, 보다 신속하게 컷인(cut-in)차량을 감지하여 사고 위험을 줄일 수 있다.

한편, RADAR(RAdio Detection And Ranging)센서에 반사되어 돌아오는 전파와 LIDAR(LIght Detection And Ranging)센서에 반사되어 돌아오는 빛 사이의 차이각이 기준각도 이하이면, 끼어드는 차량이 아니라 자동차의 전방에 있는 차량을 감지한 것으로 판단하게 되며, 기준각도는 양 센서의 설치위치 차이에 의해 생기는 오차를 고려하여 설계자가 정할 수 있다.

그리고, 전자제어부(14)는 LIDAR(LIght Detection And Ranging)센서에 의해 측정된 상대거리(a), RADAR(RAdio Detection And Ranging)센서에 의해 측정된 상대거리(b) 및 차이각(θ)을 이용하여 전방에 끼어드는 차량(30)의 폭(width, x)을 구할 수 있다. 상술한 방법으로 구한 전방 차량의 폭(width, x)은 자동차(20)의 전방으로 끼어들 때, 일정 폭 이상의 값을 가지게 되며, 이에 따라 자동차(20)의 전방 으로 다른 차량이 끼어드는 것을 판단할 수도 있다. 이에 따라, 전자제어부(14)는 차속을 조절하여 사고를 미연에 방지할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 자동차의 제어흐름도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 전자제어부(14)는 자동차의 정상운행 중에 운전자에 의해 ACC작동모드 설정키(10)가 입력되었는지 확인하고, ACC작동모드 설정키(10)가 입력된 것으로 확인되면 ACC작동모드 설정키(10)가 온되었을 때 주행 속도를 기준속도로 하여 자동차를 운행한다.(s10,s20)

다음으로, 전자제어부(14)는 전방감지센서(11)에 의해 전방에 차량이 감지되는지 확인한다. 이는 전방에 감지된 차량과의 거리에 따라 자동차의 기준속도를 상승 또는 하강시켜야 하기 때문이다.(s30)

다음으로, 자동차의 전방에 차량이 감지되면, RADAR(RAdio Detection And Ranging)센서에 반사되어 돌아오는 전파와 LIDAR(LIght Detection And Ranging)센서에 반사되어 돌아오는 빛 사이의 각 즉, 차이각(θ)과 기준각도(θ1)의 크기를 비교하거나, LIDAR(LIght Detection And Ranging)센서에 의해 측정된 상대거리(a), RADAR(RAdio Detection And Ranging)센서에 의해 측정된 상대거리(b) 및 차이각(θ)으로 구한 전방에 끼어드는 차량의 폭(width, x)과 기준폭(x1)의 크기를 비교한다.(s40)

한편, 기준각도(θ1) 및 기준폭(x1)은 양 센서의 설치위치 차이에 의해 생기는 오차를 고려하여 설계자가 정할 수 있으며, 전방에 차량이 끼어드는 것으로 판단할 수 있는 차이각 및 폭을 기준각도(θ1) 및 기준폭(x1)으로 정할 수 있다.

다음으로, 전자제어부(14)는 차이각(θ)이 기준각도(θ1)이상인 것으로 확인되거나, 차량의 폭(width, x)이 기준폭(x1)이상인 것으로 확인되면 전방에 다른 차량이 끼어드는 것(cut-in)으로 판단하고, 끼어드는 차량을 제어대상차량으로 선정한다. 즉, 적응순항제어시스템을 구동하는 자동차의 속도 조절을 위한 기준차량으로 전방에 끼어드는 차량을 선택한다.(s50)

한편, 전자제어부(14)는 차이각(θ)이 기준각도(θ1)미만인 것으로 확인되거나, 차량의 폭(width, x)이 기준폭(x1)미만인 것으로 확인되면 전방에 있는 차량을 제어대상차량으로 선정한다.(s60)

다음으로, 전자제어부(14)는 전단계에서 제어대상차량으로 선정된 차량을 기준으로 차속을 조절한다. 즉, 전방에 있는 제어대상차량과의 거리에 따라 자동차의 기준속도를 상승 또는 하강시킨다.(s70)

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 적응순항제어시스템을 구비한 자동차의 제어블록도

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 전방감지센서에 의해 전방차량을 감지하는 것을 도시한 개략도

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 자동차의 제어흐름도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

10 : ACC작동모드 설정키 11 : 전방감지센서

14 : 전자제어부

Claims (4)

1. RADAR(RAdio Detection And Ranging)센서 및 LIDAR(LIght Detection And Ranging)센서로 자동차의 전방에 위치한 차량의 상대거리를 감지하고,

   상기 RADAR센서에서 출력된 전파가 반사되어 들어오는 각도와 상기 LIDAR센서에서 출력된 빛이 반사되어 들어오는 각도의 차이각을 확인하고,

   상기 차이각이 기준각도 이상인 것으로 확인되면,

   상기 차량이 상기 자동차의 전방으로 끼어드는 것(cut-in)으로 판단하여 주행속도를 조절하는 적응순항제어시스템을 구비한 자동차의 제어방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 차이각이 기준각도 미만인 것으로 확인되면,

   상기 RADAR센서에서 감지한 상대거리와 상기 LIDAR센서에서 감지한 상대 거리를 평균하여 상기 자동차의 전방에 위치한 차량의 평균상대거리를 산출하고,

   상기 평균상대거리에 따라 주행속도를 조절하는 적응순항제어시스템을 구비한 자동차의 제어방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 RADAR센서 및 LIDAR센서 중 어느 하나의 센서에 의해서만 차량이 검출되면,

   상기 차량을 검출한 센서에 의해 감지되는 상대거리를 평균상대거리로 하여 주행속도를 조절하는 적응순항제어시스템을 구비한 자동차의 제어방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 차이각이 기준각도 이상인 것으로 확인되면,

   상기 차이각과 상기 상대거리로 상기 전방에 위치한 차량의 폭을 검출하고,

   상기 폭이 기준폭 이상인 것으로 확인되면 상기 차량이 상기 자동차의 전방으로 끼어드는 것(cut-in)으로 판단하여 주행속도를 조절하는 적응순항제어시스템을 구비한 자동차의 제어방법.

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