KR20130057191A - 경사도로 주행 시 차선유지 지원 시스템 - Google Patents

Abstract

차량의 차선을 인식하는 단계와, 차선을 인식을 완료한 후 설정된 차량의 폭을 바탕으로 차선 내 차량의 위치를 판단하는 단계와, 차선이탈이 발생 및 이탈우려상황 시, 차량의 차선 이탈속도를 연산하는 단계와, 차량의 기울기 정보를 통해 도로의 횡단구배 정도를 판단하는 단계와, 반력제어 토크의 결정 및 반력 제어를 실시하는 단계를 포함하는 경사도로 주행 시 차선유지 지원 시스템을 제공한다.
따라서, 경사도로 주행 시 급격한 반력제어 혹은 토크 부족으로 인한 지속적인 차선 이탈이 없으므로 인하여 보다 안전하고 신뢰성 높은 차선유지 지원 시스템의 구현이 가능하여 차량의 신뢰성 및 안전성이 향상되고, 반력 제어 시 부드러운 조향이 이루어질 수 있으며, 이로 인하여 차량을 운전하는 운전자에게 편의성과 안정감을 줄 수 있어 상품성을 향상시킨다.

Description

경사도로 주행 시 차선유지 지원 시스템{The slope driving to the lane keeping supports system}

본 발명은 차선유지 지원 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량에 탑재된 카메라 기술과 전자식 파워 스티어링(EPS)의 융합을 통해 차량의 차선을 유지 및 제어하도록 하는 차선유지 지원 시스템에 관한 것이다.

현재는 도로를 주행하는 차량에 대한 자세 제어와 주행 안정성의 향상을 위한 장치들이 지속적으로 개발되고 있다.

일례로, 단순 제동 시 한계를 극복하면서 차량의 안정성을 향상하도록 제동 시 제동 액압을 제어하는 ABS(Antilock brake system)이나, 차량의 급 발진이나 급 가속시 과대한 슬립을 방지하기 위해 엔진의 구동력을 조절하는 TCS(Traction control system)나, 또는 운전자가 요구하는 차량주행방향과 실제 차량의 주행방향과의 차이를 최소화시켜 어떠한 운전조건에서도 안전하게 운전자가 의도한 차량의 주행방향을 유지시켜 주는 ESP(Electronic Stability Program)등은 실차에 적용되어지는 기술들이다.

이에 더해 운전자의 부주의를 감지하여 안전운전을 지원하는 보조장치로서, 차량이 주행차선으로부터 이탈되는 현상을 방지하는 차선 유지 지원장치(LKAS, Lane Keeping Assist/Support System)가 개발되고 실차(주로 무인 운전차량)에 적용되고 있는 추세인데, 이러한 LKAS는 운전자의 조향 부담 경감 및 주행차선 이탈에 따른 대형사고를 미연에 방지하기 위해서, 주행차선 이탈이 발생될 것으로 판단되는 상황에서는, 조향 액츄에이터를 이용하여 조향 장치에 토크를 가해 주행차선의 중앙으로 차량을 복귀시키면서 유지되도록 하는 기술이다.

즉, 예를 들어 LKAS의 제어는 이미지로 제공되는 차선 정보에 따라 차량의 진행 방향에 대한 각종 정보와, 이론적으로 가상한 조향과 차량 모델에 근거한 각종 정보를 계산한 후, 이들 값을 피드백(Feedback)시켜 주행중인 실 차량에 대한 제어를 수행하는 방식을 이용한다.

그러나, 이와 같은 LKAS의 제어 구현은 차량이 주행 중인 도로의 곡률에 대한 정보가 전혀 제공되지 않음에 따라, 선회 시 커브(Curve)에서 차선 유지를 위한 제어성능이 저하되고 심할 경우 제어를 적용 받더라도 차량이 차선을 이탈해버리는 현상을 발생시키게 된다.

이로 인해 주행 중인 도로의 곡률 정보를 취득해, 취득된 곡률 정보에 따라 선회 중인 차량의 조향 액츄에이터를 제어할 수 있게 되지만, 이러한 경우 조향 액츄에이터를 제어함에 따라 조향 액츄에이터를 포함한 조향 장치에 대해서 운전자의 조향감이 가벼워져 감성 품질이 악화되는 현상이 있게 된다.

본 발명은 차량 전방에 장착된 카메라를 통해 차선을 인식하여 자차의 차선이탈을 판단하고, 차량이 차선을 이탈하는 경우 이탈 반대 방향으로 조향제어를 함으로써 차선의 이탈을 방지하고, 차선을 유지할 수 있도록 지원하도록 하는 경사도로 주행 시 차선유지 지원 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 차량의 차선을 인식하는 단계와, 차선을 인식을 완료한 후 설정된 차량의 폭을 바탕으로 차선 내 차량의 위치를 판단하는 단계와, 차선이탈이 발생 및 이탈우려상황 시, 차량의 차선 이탈속도를 연산하는 단계와, 차량의 기울기 정보를 통해 도로의 횡단구배 정도를 판단하는 단계와, 반력제어 토크의 결정 및 반력 제어를 실시하는 단계를 포함하는 경사도로 주행 시 차선유지 지원 시스템을 제공한다.

본 발명에 따른 경사도로 주행 시 차선유지 지원 시스템에 있어서, 차량의 차선 인식 및 차량의 차선 이탈은 차량의 전방에 장착된 카메라에 의해 이루어질 수 있고, 차량의 기울기 정보 및 도로의 횡단구배 정도는 차량의 일측에 장착된 기울기 센서에 의해 이루어질 수 있으며, 반력제어 토크의 결정 및 반력 제어를 실시는 차량에 장착된 전자식 파워 스티어링(EPS)에 의해 이루어질 수 있고, 차량의 차선 이탈 시, 운전자에게 차량의 차선 이탈을 알려주는 알람부재를 더 포함할 수 있으며, 차량의 차선 이탈속도를 연산하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 경사도로 주행 시 차선유지 지원 시스템은 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 경사도로 주행 시 급격한 반력제어 혹은 토크 부족으로 인한 지속적인 차선 이탈이 없으므로 인하여 보다 안전하고 신뢰성 높은 차선유지 지원 시스템의 구현이 가능하여 차량의 신뢰성 및 안전성이 향상된다.

둘째, 반력 제어 시, 부드러운 조향이 이루어질 수 있으며, 이로 인하여 차량을 운전하는 운전자에게 편의성과 안정감을 줄 수 있어 상품성을 향상시킨다.

도 1은 본 발명에 따른 경사도로 주행 시 차선유지 지원 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 경사도로 주행 시 차선을 유지하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 3은 차량의 이탈방향과 이탈속도 및 횡단구배에 따라 반력 토크를 제어하는 방법을 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 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 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면, 도 1은 본 발명에 따른 경사도로 주행 시 차선유지 지원 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 경사도로 주행 시 차선을 유지하는 방법을 도시한 순서도이며, 도 3은 차량의 이탈방향과 이탈속도 및 횡단구배에 따라 반력 토크를 제어하는 방법을 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 경사도로 주행 시 차선유지 지원 시스템은, 차량의 차선을 인식하는 단계(S10)와, 차선을 인식을 완료한 후 설정된 차량의 폭을 바탕으로 차선 내 자차의 위치를 판단하는 단계(S20)와, 차선이탈이 발생 및 이탈우려상황 시, 자차의 차선 이탈속도를 연산하는 단계(S30)와, 자차의 기울기 정보를 통해 도로의 횡단구배 정도를 판단하는 단계(S40)와, 반력제어 토크의 결정 및 반력 제어를 실시하는 단계(S50)을 포함한다.

상기 차량의 차선을 인식하는 단계(S10)는 차량(10)의 전방에 장착된 카메라(20)에 의해 이루어지고, 상기 카메라(20)는 차량(10)의 차선 이탈 역시도 감지하는 역할을 한다. 차량(10)의 전방에 부착되어 차량(10)이 주행하는 차선 및 차량(10)의 주행 차선 이탈을 감지하는 카메라(20)는 시중에 널리 유통되는 것으로 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 하며, 상기 카메라(20)에서 촬영한 영상은 운전자에게 전송되고, 운전자는 전송된 영상을 확인하여 차량의 진행 차선을 확인하게 된다.

상기 차량(10)의 차선을 인식하는 단계(S10)를 완료하면, 차량(10)의 폭을 바탕으로 차선 내 차량(10)의 위치를 판단하는 단계(S20)를 거치게 된다. 상기 단계(S20)는 차량(10)의 폭과 차선의 폭을 인지하여 차량(10)이 차선의 중심으로 올바르게 진행하는지의 여부를 판별하는 단계이다.

차량에는 알람부재(30)가 설치된다. 상기 알람부재(30)는 상기 차량(10)이 차선의 중심을 올바르게 진행하지 않고, 차선의 외곽으로 이동하면서 차선을 이탈할 가능성이 있을 경우, 운전자에게 차량(10)이 차선을 이탈할 수 있는 가능성이 있다는 사실을 알려주는 역할을 한다.

상기 알람부재(30)는 운전자에 의해 제어되며, 상기 알람부재(30)는 본 발명에 따른 경사도로 주행 시 차선 지원 시스템이 동작할 경우에 동작하며, 일반적인 도로 주행 시에는 운전자가 차량의 주행 차선을 임의적으로 전환할 수 있기 때문에 동작시키지 않는 것이 바람직하다.

차선이탈이 발생 및 이탈우려 상황 시, 차량의 차선 이탈속도를 연산하는 단계(S30)를 거치게 된다. 차량(10)의 차선 이탈속도의 연산은 차량(10)의 내부에 구비되는 제어부(40)에 의해 이루어진다. 상기 제어부(40)는 상기 차량(10)에 구비되는 상기 알람부재(30)의 동작도 제어한다.

상기 단계(S30)를 거친 후, 차량(10)의 기울기 정보를 통해 도로의 횡단구배 정도를 판단하는 단계(S40)를 거치게 된다. 차량(10)의 기울기 정보 및 도로의 횡단구배 정도는 차량(10)의 일측에 장착된 기울기 센서(50)에 의해 이루어진다. 상기 기울기 센서(50)가 측정한 차량(10)의 기울기 및 도로의 횡단구배 정도는 차량(10)의 내부에 구비되어 운전자가 확인할 수 있는 제어 상황 표시판(60)에 표시된다.

상기 제어 상황 표시판(60)에는 상기 기울기 센서(50)에서 측정한 차량(10)의 기울기와 도로의 횡단구배 정도 및 차량의 주행속도 등이 표시되어, 운전자가 상기의 정보를 확인할 수 있도록 한다.

상기 단계(S40)를 거친 후, 반력제어 토크의 결정 및 반력 제어를 실시하는 단계(S50)를 거치게 된다. 반력제어 토크의 결정 및 반력 제어의 실시는, 차량(10)에 장착된 전자식 파워 스티어링(EPS;70)에 의해 이루어진다.

상기 전자식 파워 스티어링(70)은 차량의 이탈방향과, 이탈속도 및 횡단구배를 적용하여 차량의 반력토크의 결정 및 반력 제어를 실시한다.

차량이 좌측으로 이탈할 경우, 이탈속도가 높고 횡단구배가 우측으로 높은 경우에는 반력토크는 우측방향 상으로 적용되고, 동일 조건에 횡단구배가 좌측으로 높은 경우에는 반력토크는 우측방향 중으로 적용된다.

또한, 차량이 좌측으로 이탈하고, 이탈속도가 낮고 횡단구배가 우측으로 높은 경우에는 반력토크는 우측방향 중으로 적용되고, 동일 조건에 횡단구배가 좌측으로 높은 경우에는 반력토크는 우측방향 하로 적용된다.

차량의 이탈방향이 좌측이 아닌 우측으로 이탈할 경우, 이탈속도가 높고 횡단구배가 우측으로 높은 경우에는 반력토크는 우측방향 중으로 적용되고, 동일 조건에 횡단구배가 좌측으로 높은 경우에는 반력토크는 우측방향 상으로 적용된다.

또한, 차량이 우측으로 이탈하고, 이탈속도가 낮으며 횡단구배가 우측으로 높은 경우에는 반력토크는 우측방향 하로 적용되고, 동일 조건에 횡단구배가 좌측으로 높은 경우에는 반력토크는 우측방향 중으로 적용된다.

따라서, 경사도로 주행 시 급격한 반력제어 혹은 토크 부족으로 인한 지속적인 차선 이탈이 없으므로 인하여 보다 안전하고 신뢰성 높은 차선유지 지원 시스템의 구현이 가능하여 차량의 신뢰성 및 안전성이 향상되고, 반력 제어 시 부드러운 조향이 이루어질 수 있으며, 이로 인하여 차량을 운전하는 운전자에게 편의성과 안정감을 줄 수 있어 상품성을 향상시킨다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10 : 차량 20 : 카메라
30 : 알람부재 40 : 제어부
50 : 기울기 센서 60 : 제어 상황 표시판
70 : 전자식 파워 스티어링

Claims (6)

1. 차량의 차선을 인식하는 단계;
   차선을 인식을 완료한 후 설정된 차량의 폭을 바탕으로 차선 내 차량의 위치를 판단하는 단계;
   차선이탈이 발생 및 이탈우려상황 시, 차량의 차선 이탈속도를 연산하는 단계;
   차량의 기울기 정보를 통해 도로의 횡단구배 정도를 판단하는 단계;
   반력제어 토크의 결정 및 반력 제어를 실시하는 단계를 포함하는 경사도로 주행 시 차선유지 지원 시스템.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   차량의 차선 인식 및 차량의 차선 이탈은,
   차량의 전방에 장착된 카메라에 의해 이루어지는 경사도로 주행 시 차선유지 지원 시스템.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   차량의 기울기 정보 및 도로의 횡단구배 정도는,
   차량의 일측에 장착된 기울기 센서에 의해 이루어지는 경사도로 주행 시 차선유지 지원 시스템.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   반력제어 토크의 결정 및 반력 제어를 실시는,
   차량에 장착된 전자식 파워 스티어링(EPS)에 의해 이루어지는 경사도로 주행 시 차선유지 지원 시스템.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   차량의 차선 이탈 시,
   운전자에게 차량의 차선 이탈을 알려주는 알람부재를 더 포함하는 경사도로 주행 시 차선유지 지원 시스템.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   차량의 차선 이탈속도를 연산하는 제어부를 더 포함하는 경사도로 주행 시 차선유지 지원 시스템.

Images