자동차의 주행 도로 이탈을 방지하는 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 자동차의 운전자가 차체로 인하여 시야 확보가 어려운 주행 도로의 가장자리에 대한 인지 불가능 상황에 의하여 주행 도로를 이탈하거나, 또는, 자동차의 운전자의 운전 능력 미숙에 의하여 운전자의 의도와는 무관하게 주행도로를 이탈하는 상황을 방지하는 기술에 관한 것이며, 더 나아가, 주행 도로의 가장자리를 이탈한 자동차가 해당 주행 도로의 가장자리의 바깥에 형성된 경사, 장애물, 또는 구덩이 등과 같은 위험 구조물에 의하여 발생하는 사고를 방지함으로써 자동차 운전자의 편리성과 안전성을 향상시키는 기술에 관한 것이다.
기술분야
자동차의 주행 도로 이탈을 방지하는 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 자동차의 운전자가 차체로 인하여 시야 확보가 어려운 주행 도로의 가장자리에 대한 인지 불가능 상황에 의하여 주행 도로를 이탈하거나, 또는, 자동차의 운전자의 운전 능력 미숙에 의하여 운전자의 의도와는 무관하게 주행 도로를 이탈하는 상황을 방지하는 기술에 관한 것이며, 더 나아가, 주행 도로의 가장자리를 이탈한 자동차가 해당 주행 도로의 가장자리의 바깥에 형성된 경사, 장애물, 또는 구덩이 등과 같은 위험 구조물에 의하여 발생하는 사고를 방지함으로써 자동차 운전자의 편리성과 안전성을 향상시키는 기술에 관한 것이다.
배경기술
일반적으로, 자동차의 주행을 위하여 포장된 자동차 주행 도로 (이하, '도로' 또는 '차로' 등으로 병기함)는 차량의 양방향 통행이 가능하도록 중앙선을 기준으로 그 양측에 최소한 하나 이상의 차선이 배치된 차로로서 이루어진다.
그러나, 일부 차로는 지형 구조상의 한계, 차량 통행량에 대한 대응 또는 특수한 목적 등으로 인하여 단일 차선으로 이루어진 차로 역시 존재한다. 예를 들어, 차량의 통행이 많은 주요 도로에서 분기되고 차량 통행이 많지않을 것으로 예상되는 차로의 경우, 단일 차선으로 이루어져 양 방향을 주행하는 차량들이 해당 차로를 서로 공유하도록 이루어진다.
그러나, 이와 같은 단일 차선으로 이루어진 차로는 양방향으로 주행중인 차량들이 하나의 차선을 서로 공유하도록 이루어지기 때문에, 양 방향 차량이 서로 마주하는 경우에는 서로 교차하여 지나갈 수 밖에 없는 바, 단일차로의 폭이 좁기 때문에 사고의 유발 가능성이 있었다.
이때, 차량간의 접촉을 회피하기 위하여 과도하게 도로를 이탈하게 되면 자칫 차량 이탈에 따른 차량 전복, 장애물 충돌 등과 같은 사고가 유발될 수 있고, 반대로, 도로 이탈을 회피하기 위하여 교차주행하는 차량간의 간격이 좁아지게 되면, 차량간 충돌이 유발될 수 있는 문제가 있었다.
특히, 해당 차로의 노면 높이와 주변 지반의 높이가 다른 경우, 예를 들어, 차로의 가장자리를 따라 구덩이가존재하거나, 차로가 지면으로부터 상방향으로 돌출되어 형성된 경우, 해당 차로를 이탈한 차량은 구덩이에 빠지거나 차로 가장자리 바깥으로 떨어져서 큰 사고가 유발될 가능성이 있었다.
이러한 문제는 차량의 몸체에 가려진 시야각 내에 존재하는 노면 상태를 주행중인 운전자가 판단하기 어렵고, 더불어 해당 차량의 타이어와 노면 간의 접촉에 대한 정보가 운전자에게 제공되기 어려우며, 더 나아가, 운전자의 운전 수행 능력이 미숙하여 차량 주행간의 좌우 차량 전폭에 대한 인지 미흡에 의하여 유발될 수 있었다.
한편, 자율주행자동차 관련 기술의 발달과 함께 자동차의 주행을 보조하는 기술들이 다수 개발되고 있으며, 이러한 자율주행자동차 관련 기술 중 차량의 이탈 방지와 관련한 대표적인 기술로서 LKWS(Lane Keeping Warning System)가 공지되어 있다. 도 1은 종래의 LKWS 시스템의 기본 원리를 도시하는 사시도이다.
종래의 LKWS 시스템은 도로상에 표시된 차선을 인식하기 위하여 노면을 향하여 지향된 카메라 센서를 포함하고, 상기 카메라 센서로부터 검출된 차선의 영상을 처리하여 차선 인식을 한 후, 해당차량이 인식된 차선을 벗어난 것으로 판단되면 운전자에게 경고하는 기술이다.
그러나, 카메라 센서 기술과 같은 차선 인식을 위한 장치들은 근본적으로 가격이 비싸기 때문에 제조비용을 증가시키는 문제가 있으며, 또한, 다양한 도로 조건 하에서 차선 인식이 어려운 경우, 예를 들어, 차선이 표시되지 않은 비포장 도로 등과같은 상황에서는 영상으로 인식된 차선의 정확도가 저하되어 LKWS 시스템을 통한 차량 이탈 방지 성능을 기대할 수 없는 문제가 있었다.
해결하려는 과 제
자동차의 운전자가 차체로 인하여 시야 확보가 어려운 주행 도로의 가장자리에 대한 인지 불가능 상황에 의하여 주행 도로를 이탈하거나, 또는, 자동차의 운전자의 운전 능력 미숙에 의하여 운전자의 의도와는 무관하게 주행 도로를 이탈하는 상황을 방지하는 것을 목적으로 하고 있으며, 더 나아가, 주행 도로의 가장자리를 이탈한 자동 차가 해당 주행 도로의 가장자리의 바깥에 형성된 경사, 장애물, 또는 구덩이 등과 같은 위험 구조물에 의하여 발생하는 사고를 방지함으로써 자동차 운전자의 편리성과 안전성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
발명의 효과
초음파 센서 융합을 이용한 자동차의 주행 도로 이탈 방지 시스템은 이하 의 특징적인 장점을 제공한다.
1) 본 발명은 차량 이탈 방지 시스템의 기본적인 센서 수단을 간단한 초음파 센서를 통하여 구축함으로써, 종래기술에서 카메라 센서로 구성된 LKWS 기술의 제조비용면에서의 단점과 구덩이 등의 장애물 인식 불가능한 단점 을 모두 해결하는 장점을 제공한다.
2) 또한, 본 발명은 최소한 하나 이상의 초음파 센서들로부터 획득된 센서값들을 통하여 계산된 이탈 가능성을 토대로 1차로 운전자에게 이탈 가능성에 대한 경고메세지를 제공할 수 있고, 2차로 조향각을 이탈 가능성을 감소시킬 수 있는 방향으로 자동으로 제어함으로써, 도로 상에서의 차량 이탈을 근본적으로 방지할 수 있는 장점을 제공한다.
시스템 및 서비스 구성 정보 상세
자동차의 주행 도로 이탈 방지 시스템에 있어서, 차량의 타이어 전방 또는 후방 중 하나 이상에 배치되어 소정 센싱 범위 내의 지면과의 이격 거리를 검출하는 최소한 하나 이상의 초음파 센서; 및 상기 초음파 센서로부터 검출된 센싱값을 사전 설정된 임계값과 비교하여 이탈 가능성을 판단하는 컨트롤러; 를 포함하고, 상기 컨트롤러는, 상기 초음파 센서로부터 검출된 거리에 따라 비노면 영역을 인식하고, 타이어의 접지면과 인식된 비노면 영역을 비교하여 이탈 가능성을 판단하는 것을 특징으로 하는 초음파 센서융합을 이용한 자동차의 주행 도로 이탈 방지 시스템.
컨트롤러는 상기 초음파 센서로부터 검출된 센서값으로부터 인식된 비노면 영역과 타이어의 접지면이 서로 접지되는 면적에 비례하여 이탈 가능성이 증가하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 초음파 센서 융합을 이용한 자동차의 주 행 도로 이탈 방지 시스템.
컨트롤러는 차량의 컨트롤러로부터 조향각 정보를 수신하여 타이어의 센터라인을 획득하고, 상기 초음파 센서로부터 검출된 센서값으로부터 인식된 비노면 영역과 타이어의 접지면이 서로 접지되는 영역내에서 상기 센터라인과 교차하는 거리에 비례하여 이탈 가능성이 증가하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 초음파 센서 융합을 이용한 자동차의 주행 도로 이탈 방지 시스템.
컨트롤러는 초음파 센서로부터 수신된 센서값으로부터 판단된 이탈 가능성이 사전 설정된 제1 임계값을 초과하는 것으로 판단되면, 경고메세지를 표시하는 것을 특징으로 하는 초음파 센서 융합을 이용한 자동차의 주행 도로 이탈 방지 시스템.
컨트롤러는 초음파 센서로부터 수신된 센서값으로부터 판단된 이탈 가능성이 사전 설정된 제2임계값을 초과하는 것으로 판단되면, 차량의 조향각을 현재의 조향각 이하로 조정하는 조향각 제어 명령을 출력하는 것을 특징으로 하는 초음파 센서융합을 이용한 자동차의 주행 도로 이탈 방지 시스템.
제1초음파 센서 및 제2초음파 센서를 포함하는 최소한 둘 이상의 초음파 센서가 각각 차량에 구비된 타이어 중 어느 하나의 전방과 후방에 각각 배치되고, 상기 컨트롤러는 상기 제1초음파 센서와 제2초음파 센서로부터 획득된 센서값들을 수신하여, 각 센서값들로부터 검출된 거리에 따라 제1비노면 영역과 제2비노면 영역을 각각 인식하고, 제1비노면 영역과 제2비노면 영역 각각에 타이어의 접지면을 비교하여 이탈 가능성을 판단하는 것을 특징으로 하는 초음파 센서 융합을 이용한 자동차의 주행 도로 이탈 방지 시스템.
컨트롤러는 상기 제1비노면 영역과 제2비노면 영역 각각에 타이어의 접지면을 비교하여 각각의 이탈 가능성을 판단하여 서로 비교하고, 더 낮은 값을 선택하는 것을 특징으로 하는 초음파 센서 융합을 이용한 자동차의 주행 도로 이탈방지 시스템.
컨트롤러는 이탈 가능성 α 를 이하의 수식(1) 에 따라 산출하되, (1) α= (ab - Lg) x S; 상기 ab는 타이어의 센터라인과 비노면의 접점인 제1점과 타이어의 센터라인과 비노면 상의 타이어 접지면의 접점인 제2점간의 거리이고, 상기 Lg는 타이어와 노면의 접지면 폭이며, 상기 S는 안전계수(Safety Factor)를 나타내는 상수인 것을 특징으로 하는 초음파 센서 융합을 이용한 자동차의 주행 도로 이탈 방지 시스템.
초음파 센서 융합을 이용한 자동차의 주행 도로 이탈 방지 시스템 | 현대자동차 특허에 대해서 정리하였습니다.
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