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KR101338062B1 - 차량의 프리크래쉬 작동장치 및 작동방법 - Google Patents

차량의 프리크래쉬 작동장치 및 작동방법 Download PDF

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KR101338062B1
KR101338062B1 KR1020110119034A KR20110119034A KR101338062B1 KR 101338062 B1 KR101338062 B1 KR 101338062B1 KR 1020110119034 A KR1020110119034 A KR 1020110119034A KR 20110119034 A KR20110119034 A KR 20110119034A KR 101338062 B1 KR101338062 B1 KR 101338062B1
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이승훈
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Abstract

레이저를 이용하여 차량 주변의 물체를 스캐닝하는 스캐닝센서부; 차량의 속도, 가속도, 스티어링 각도, 요레이트(YAW RATE) 및 브레이크압력을 포함하는 운행정보를 센싱하는 차량센서부; 차량의 충돌전 미리 작동되어 충돌시 탑승자를 보호하도록 마련된 안전장비부; 및 상기 스캐닝센서부와 차량센서부의 정보를 이용하여 차량과 물체의 옵셋량 및 상대속도를 파악하고, 이를 통해 충돌위험물체를 선정하며, 충돌위험물체와의 상대속도에 따라 충돌예측시간이 일정시간 이내로 근접할 경우 상기 안전장비부를 작동시키는 제어부;를 포함하는 차량의 프리크래쉬 작동장치 및 작동방법이 소개된다.

Description

차량의 프리크래쉬 작동장치 및 작동방법 {APPARATUS AND METHOD FOR MANAGING PRE-CRASH SYSTEM FOR VEHICLE}
본 발명은 차량과 상대물체의 경로 및 상대속도를 예측하고, 이를 바탕으로 차량의 안정기구를 미리 작동시킴으로써 충돌시 승객을 최대한 보호할 수 있도록 하는 차량의 프리크래쉬 작동장치 및 작동방법에 관한 것이다.
최근에는 안전에 대한 차량의 규제가 강화되면서 프리크래쉬(PRE-CRASH)라는 개념이 등장하고 있다. 이는 차량의 충돌을 미리 예측하고 이를 통하여 안전장치를 미리 작동시켜 충돌시 충격을 완화함으로써 종래의 에어백이나 시트벨트 등과는 달리 좀 더 적극적으로 차량의 승객을 보호하기 위한 기술이라고 할 수 있다.
이러한 프리크래쉬를 구현하기 위해서는 차량의 주행 상황에서 안전장치의 전개, 미전개를 판단하는 것이 중요한데, 이를 위해서는 다음과 같은 안정장비를 위한 센서와 전개 방법에 대한 로직이 중요하다.
① 센서 : 전개와 비전개 대상 물체를 판별해야 하는 능력이 있어야 한다. 그리고, 안전장비 예를 들어, 외장에어백의 전개에 적합한 탐지범위를 가져야 하며, 환경/날씨에 영향을 받지 않아야 한다.
② 에어백 전개 방법에 대한 로직 : 기존 운전석 에어백의 전개 방법과 달리 충돌 전 대상물체에 대한 센서 측정값을 이용해 에어백의 전개 유무를 판단해야 한다. 또한, 물리적인 충격을 감지하기 전에 외장에어백의 전개, 비전개를 판단하는 것이 필요하다.
따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해서는 센서가 얼마나 대상물을 잘 구분하고 탐지하느냐가 중요하고, 전개 방법의 경우에는 충돌 전 올바른 타이밍에 에어백의 전개 여부를 판단할 수 있느냐가 기술의 핵심이라고 할 수 있다.
그러나 종래에는 이러한 센싱기술 및 정보를 이용한 충돌상황의 예측 그리고 충돌상황에 대비한 에어백의 전개 타이밍 기술 등에 관하여 뚜렷한 해결책이 없었던 것이다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 상대물체의 경로와 속도를 정확히 측정하고 이를 예측함으로써 차량과의 충돌상황을 미리 감지하고 적당하게 안전기구를 작동시킴으로써 승객을 최대한 보호할 수 있도록 하는 차량의 프리크래쉬 작동장치 및 작동방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량의 프리크래쉬 작동장치는, 레이저를 이용하여 차량 주변의 물체를 스캐닝하는 스캐닝센서부; 차량의 속도, 가속도, 스티어링 각도, 요레이트(YAW RATE) 및 브레이크압력을 포함하는 운행정보를 센싱하는 차량센서부; 차량의 충돌전 미리 작동되어 충돌시 탑승자를 보호하도록 마련된 안전장비부; 및 상기 스캐닝센서부와 차량센서부의 정보를 이용하여 차량과 물체의 옵셋량 및 상대속도를 파악하고, 이를 통해 충돌위험물체를 선정하며, 충돌위험물체와의 상대속도에 따라 충돌예측시간이 일정시간 이내로 근접할 경우 상기 안전장비부를 작동시키는 제어부;를 포함한다.
상기 안전장비부는 차량의 외장에어백이고, 상기 일정시간은 외장에어백의 전개시간일 수 있다.
상기 제어부는 스캐닝센서부의 스캐닝정보를 이용하여 물체의 테두리 및 그 중심점의 위치를 인식하고, 물체의 테두리를 통하여 차량과의 옵셋량을 측정 및 예측하며 중심점의 위치를 통하여 물체의 속도를 측정 및 예측할 수 있다.
상기 제어부는 물체의 테두리를 통하여 차량과의 현재 옵셋량을 측정하고, 테두리 변화량을 통하여 차량과의 추후 옵셋량을 예측할 수 있다.
상기 제어부는 스캐닝센서부의 스캐닝정보를 이용하여 취득하는 물체의 중심점의 위치 변화량을 통하여 물체의 속도를 측정하고, 물체의 속도 변화량을 통하여 물체의 가속도를 측정하며, 물체의 가속도를 통하여 물체의 추후 속도를 예측할 수 있다.
상기 제어부는 차량센서부로부터 받은 운행정보의 가속도 및 브레이크압력을 통하여 차량의 추후 속도값을 예측하고, 스티어링 각도 및 요레이트의 변화량을 통하여 차량의 현재 경로를 측정하며, 추후 속도값과 현재 경로를 통하여 차량의 추후 경로값을 예측할 수 있다.
상기 제어부는 옵셋량이 가장 큰 물체와 상대속도가 가장 큰 물체를 충돌위험물체로 선정하고, 두 기준에 의한 충돌위험물체가 다를 경우에는 상대속도가 큰 물체를 기준으로 충돌예측시간이 일정시간 이내로 근접할 경우 상기 안전장비부를 작동시킬 수 있다.
한편, 상기 프리크래쉬 작동장치를 동작시키기 위한 작동방법은, 차량센서부로부터 차량의 속도, 가속도, 스티어링 각도, 요레이트(YAW RATE) 및 브레이크압력을 포함하는 운행정보를 센싱하는 차량센싱단계(S100); 차량의 운행정보를 이용하여 차량의 속도와 경로를 측정하고 예측하는 차량파악단계(S120); 스캐닝센서부를 이용하여 레이저로 차량 주변의 물체를 스캐닝하는 스캐닝단계(S200); 물체의 스캐닝정보를 이용하여 물체의 테두리와 경로 및 속도를 측정하고 예측하는 물체파악단계(S220); 상기 물체와 차량의 경로 예측으로부터 옵셋량을 예측하고, 물체와 차량의 속도 예측으로부터 상대속도를 예측하는 예측단계(S300); 상기 예측된 옵셋량과 상대속도를 비교하여 충돌위험물체를 선정하는 선정단계(S400); 및 상기 선정된 충돌위험물체와의 상대속도에 따라 도출되는 충돌예측시간이 일정시간 이내로 근접할 경우 안전장비부를 작동시키는 작동단계(S500,S600);를 포함한다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량의 프리크래쉬 작동장치 및 작동방법에 따르면, 상대물체의 경로와 속도를 정확히 측정하고 이를 예측함으로써 차량과의 충돌상황을 미리 감지하고 적당하게 안전기구를 작동시킴으로써 승객을 최대한 보호할 수 있게 된다.
또한, 차량과 물체의 거동은 옵셋량과 상대속도를 통하여 우선순위를 두고, 이를 통하여 안전장치를 작동시키되 안전장치의 전개에 소요되는 시간을 고려하여 미리 작동시킴으로써 최대의 효과를 얻게 된다.
이러한 안전장치로는 외장에어백이 가장 적합할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 프리크래쉬 작동장치 및 작동방법의 구현 개념도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 프리크래쉬 작동장치의 구성도.
도 3은 도 2에 도시된 차량의 프리크래쉬 작동장치를 동작시키는 작동방법의 순서도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량의 프리크래쉬 작동장치 및 작동방법에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 프리크래쉬 작동장치 및 작동방법의 구현 개념도로서, 프리크래쉬는 도시된 바와 같이 (a) 차량 주변의 물체를 센싱하고, (b) 센싱된 물체들 중 고위험의 물체를 가려내어 물체와 충돌 직전에 안전장치를 전개시킨 후 (c) 물체와 충돌시 미리 전개된 안전장치를 통하여 차량에 가해지는 충격을 미리 흡수하는 것이 가장 전형적인 예라고 할 수 있다. 즉, 이러한 프리크래쉬 기술에서는 물체의 선정, 충돌의 예측 및 적절한 전개가 최우선 과제이며, 대표적인 실현 가능한 예로는 외장에어백을 들 수 있겠다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 프리크래쉬 작동장치의 구성도로서, 본 발명의 차량의 프리크래쉬 작동장치는, 레이저를 이용하여 차량 주변의 물체를 스캐닝하는 스캐닝센서부; 차량의 속도, 가속도, 스티어링 각도, 요레이트(YAW RATE) 및 브레이크압력을 포함하는 운행정보를 센싱하는 차량센서부; 차량의 충돌전 미리 작동되어 충돌시 탑승자를 보호하도록 마련된 안전장비부; 및 상기 스캐닝센서부와 차량센서부의 정보를 이용하여 차량과 물체의 옵셋량 및 상대속도를 파악하고, 이를 통해 충돌위험물체를 선정하며, 충돌위험물체와의 상대속도에 따라 충돌예측시간이 일정시간 이내로 근접할 경우 상기 안전장비부를 작동시키는 제어부;를 포함한다. 그리고, 상기 안전장비부는 차량의 외장에어백이고, 상기 일정시간은 외장에어백의 전개시간일 수 있는바, 이하에서는 외장에어백을 기준으로 설명한다.
차량의 스캐닝센서부는 차량 주변의 물체들을 스캐닝하는데, 차량을 중심으로 레이저를 선회시키며 센싱하여 실시간으로 주변 물체들의 윤곽과 그 변화량이 감지되는 것이다. 이러한 레이저센서는 비교적 다양한 환경하에서도 구동이 가능한바, 가장 적합한 센싱기구로서 사용될 수 있다.
한편, 차량에는 차량의 운행에 관한 다양한 정보들을 수집하는 센서들이 장착된다. 본 발명의 차량센서부에서는 대표적으로 차량의 속도, 가속도, 스티어링 각도, 요레이트(YAW RATE) 및 브레이크압력을 포함하는 운행정보를 센싱하도록 한다. 이러한 정보들은 모두 종래의 차량 센서들에서 판단하던 정보를 그대로 이용할 수 있다.
본 발명의 제어부에서는 이러한 정보들을 수집하여 물체를 파악하고, 고위험의 물체를 선정하며, 에어백을 작동시키는 타이밍을 결정하게 된다.
제어부에서는 상기 스캐닝센서부와 차량센서부의 정보를 이용하여 차량과 물체의 옵셋량 및 상대속도를 파악하고, 이를 통해 충돌위험물체를 선정하며, 충돌위험물체와의 상대속도에 따라 충돌예측시간이 일정시간 이내로 근접할 경우 상기 안전장비부를 작동하게 된다. 외장에어백의 경우에는 충돌예측시간이 점차 좁혀지며 외장에어백의 전개에 필요한 시간에 다다를 경우 외장에어백을 미리 전개함으로써 에어백이 모두 전개된 상태에서 충돌이 일어날 수 있도록 하는 것이다.
한편, 상기 제어부는 스캐닝센서부의 스캐닝정보를 이용하여 물체의 테두리 및 그 중심점의 위치를 인식하고, 물체의 테두리를 통하여 차량과의 옵셋량을 측정 및 예측하며 중심점의 위치를 통하여 물체의 속도를 측정 및 예측하도록 할 수 있다. 또한, 제어부는 물체의 테두리를 통하여 차량과의 현재 옵셋량을 측정하고, 테두리 변화량을 통하여 차량과의 추후 옵셋량을 예측하도록 할 수 있다.
그리고, 상기 제어부는 스캐닝센서부의 스캐닝정보를 이용하여 취득하는 물체의 중심점의 위치 변화량을 통하여 물체의 속도를 측정하고, 물체의 속도 변화량을 통하여 물체의 가속도를 측정하며, 물체의 가속도를 통하여 물체의 추후 속도를 예측하도록 할 수 있다.
즉, 제어부는 스캐닝센서부의 스캐닝정보를 이용하여 주변 물체들의 테두리(contour) 및 그 중심점의 위치를 인식하도록 한다. 그리고 이러한 테두리의 위치를 통하여 현재 차량과의 옵셋량을 계산한다. 또한, 제어부는 중심점의 위치 변화량을 통하여 물체의 속도와 추후 위치를 측정 및 예측한다. 또한 옵셋량 역시 테두리의 변화량을 통하여 추후 옵셋량을 예측할 수 있도록 한다.
한편, 상기 제어부는 차량센서부로부터 받은 운행정보의 가속도 및 브레이크압력을 통하여 차량의 추후 속도값을 예측하고, 스티어링 각도 및 요레이트의 변화량을 통하여 차량의 현재 경로를 측정하며, 추후 속도값과 현재 경로를 통하여 차량의 추후 경로값을 예측하도록 한다.
이러한 과정을 통하여 제어부는 현재 차량과 상대 물체들과의 추후 옵셋량과 상대속도를 예측할 수 있게 되는 것이다.
그리고 나서 제어부는, 옵셋량이 가장 큰 물체와 상대속도가 가장 큰 물체를 충돌위험물체로 선정하고, 두 기준에 의한 충돌위험물체가 서로 다른 물체일 경우에는 상대속도가 큰 물체를 더욱 고위험의 물체로 선정하여 그 물체를 기준으로 충돌예측시간이 일정시간 이내로 근접할 경우 상기 안전장비부를 작동시키도록 하는 것이다.
도 3은 도 2에 도시된 차량의 프리크래쉬 작동장치를 동작시키는 작동방법의 순서도로서, 본 발명의 차량의 프리크래쉬 작동방법은, 차량센서부로부터 차량의 속도, 가속도, 스티어링 각도, 요레이트(YAW RATE) 및 브레이크압력을 포함하는 운행정보를 센싱하는 차량센싱단계(S100); 차량의 운행정보를 이용하여 차량의 속도와 경로를 측정하고 예측하는 차량파악단계(S120); 스캐닝센서부를 이용하여 레이저로 차량 주변의 물체를 스캐닝하는 스캐닝단계(S200); 물체의 스캐닝정보를 이용하여 물체의 테두리와 경로 및 속도를 측정하고 예측하는 물체파악단계(S220); 상기 물체와 차량의 경로 예측으로부터 옵셋량을 예측하고, 물체와 차량의 속도 예측으로부터 상대속도를 예측하는 예측단계(S300); 상기 예측된 옵셋량과 상대속도를 비교하여 충돌위험물체를 선정하는 선정단계(S400); 및 상기 선정된 충돌위험물체와의 상대속도에 따라 도출되는 충돌예측시간이 일정시간 이내로 근접할 경우 안전장비부를 작동시키는 작동단계(S500,S600);를 포함한다.
구체적으로 살펴보면, 먼저 물체와 차량의 거동을 살펴보는 단계는 동시에 수행되도록 한다. 즉, 차량의 속도, 가속도, 스티어링 각도, 요레이트(YAW RATE) 및 브레이크압력을 포함하는 운행정보를 센싱하여 이를 통해 차량의 속도와 경로를 측정하고 미리 예측토록 한다.
한편, 동시에 레이저로 차량 주변의 물체를 스캐닝하고 스캐닝정보를 이용하여 물체의 테두리와 경로 및 속도를 측정하고 또한 미리 예측하도록 한다.
이러한 차량과 물체의 위치 및 속도의 예측을 통하여 옵셋량을 예측하고, 물체와 차량의 속도 예측으로부터 상대속도를 예측한 후, 예측된 옵셋량과 상대속도를 비교하여 충돌위험물체를 선정하고 선정된 충돌위험물체와의 상대속도에 따라 도출되는 충돌예측시간이 일정시간 이내로 근접할 경우 안전장비부를 작동시킴으로써 충돌 전에 미리 필요한 시간을 확보하여 외장에어백을 전개함으로써 탑승자를 충분히 보호토록 하는 것이다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량의 프리크래쉬 작동장치 및 작동방법에 따르면, 상대물체의 경로와 속도를 정확히 측정하고 이를 예측함으로써 차량과의 충돌상황을 미리 감지하고 적당하게 안전기구를 작동시킴으로써 승객을 최대한 보호할 수 있게 된다.
또한, 차량과 물체의 거동은 옵셋량과 상대속도를 통하여 우선순위를 두고, 이를 통하여 안전장치를 작동시키되 안전장치의 전개에 소요되는 시간을 고려하여 미리 작동시킴으로써 최대의 효과를 얻게 된다.
이러한 안전장치로는 외장에어백이 가장 적합할 것이다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
S100 : 차량센싱단계 S200 : 스캐닝단계
S400 : 충돌위험물체 선정단계 S600 : 안전장비부 작동단계

Claims (8)

  1. 레이저를 이용하여 차량 주변의 물체를 스캐닝하는 스캐닝센서부;
    차량의 속도, 가속도, 스티어링 각도, 요레이트(YAW RATE) 및 브레이크압력을 포함하는 운행정보를 센싱하는 차량센서부;
    차량의 충돌전 미리 작동되어 충돌시 탑승자를 보호하도록 마련된 안전장비부; 및
    상기 스캐닝센서부와 차량센서부의 정보를 이용하여 차량과 물체의 옵셋량 및 상대속도를 파악하고, 이를 통해 충돌위험물체를 선정하며, 충돌위험물체와의 상대속도에 따라 충돌예측시간이 일정시간 이내로 근접할 경우 상기 안전장비부를 작동시키는 제어부;를 포함하며,
    상기 제어부는 옵셋량이 가장 큰 물체와 상대속도가 가장 큰 물체를 충돌위험물체로 선정하고, 두 기준에 의한 충돌위험물체가 다를 경우에는 상대속도가 큰 물체를 기준으로 충돌예측시간이 일정시간 이내로 근접할 경우 상기 안전장비부를 작동시키는 것을 특징으로 하는 차량의 프리크래쉬 작동장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 안전장비부는 차량의 외장에어백이고, 상기 일정시간은 외장에어백의 전개시간인 것을 특징으로 하는 차량의 프리크래쉬 작동장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 스캐닝센서부의 스캐닝정보를 이용하여 물체의 테두리 및 그 중심점의 위치를 인식하고, 물체의 테두리를 통하여 차량과의 옵셋량을 측정 및 예측하며 중심점의 위치를 통하여 물체의 속도를 측정 및 예측하는 것을 특징으로 하는 차량의 프리크래쉬 작동장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제어부는 물체의 테두리를 통하여 차량과의 현재 옵셋량을 측정하고, 테두리 변화량을 통하여 차량과의 추후 옵셋량을 예측하는 것을 특징으로 하는 차량의 프리크래쉬 작동장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 스캐닝센서부의 스캐닝정보를 이용하여 취득하는 물체의 중심점의 위치 변화량을 통하여 물체의 속도를 측정하고, 물체의 속도 변화량을 통하여 물체의 가속도를 측정하며, 물체의 가속도를 통하여 물체의 추후 속도를 예측하는 것을 특징으로 하는 차량의 프리크래쉬 작동장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 차량센서부로부터 받은 운행정보의 가속도 및 브레이크압력을 통하여 차량의 추후 속도값을 예측하고, 스티어링 각도 및 요레이트의 변화량을 통하여 차량의 현재 경로를 측정하며, 추후 속도값과 현재 경로를 통하여 차량의 추후 경로값을 예측하는 것을 특징으로 하는 차량의 프리크래쉬 작동장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
KR1020110119034A 2011-11-15 2011-11-15 차량의 프리크래쉬 작동장치 및 작동방법 KR101338062B1 (ko)

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