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KR102614555B1 - Autonomous vehicle and steering control method thereof - Google Patents

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KR102614555B1
KR102614555B1 KR1020210157027A KR20210157027A KR102614555B1 KR 102614555 B1 KR102614555 B1 KR 102614555B1 KR 1020210157027 A KR1020210157027 A KR 1020210157027A KR 20210157027 A KR20210157027 A KR 20210157027A KR 102614555 B1 KR102614555 B1 KR 102614555B1
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KR
South Korea
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vehicle
maximum
speed
steering
slip angle
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Korean (ko)
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윤성훈
김경대
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재단법인대구경북과학기술원
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Abstract

자율 주행 차량이 개시된다. 본 자율 주행 차량은, 차량의 제동을 제어하는 제동 장치, 차량의 조향을 제어하는 조향 장치 및 프로세서를 포함하고, 프로세서는, 차량의 타이어에 작용하는 횡력과 선형 관계에 있는 타이어의 최대 사이드 슬립각을 결정하고, 최대 사이드 슬립각 및 차량의 이동 경로의 곡률에 따라 차량의 최대 속력을 결정하여, 차량이 최대 속력 이내의 속력으로 선회하도록 제동 장치를 제어하고, 차량의 선회 속력, 차량의 현재 위치 및 이동 경로의 목표 지점에 따라 타이어의 슬립각을 고려하여 차량의 조향각을 결정하여, 차량이 조향각으로 선회하도록 조향 장치를 제어한다.Autonomous vehicles are launched. The autonomous vehicle includes a braking device that controls braking of the vehicle, a steering device that controls steering of the vehicle, and a processor, and the processor determines the maximum side slip angle of the tire in a linear relationship with the lateral force acting on the tire of the vehicle. Determine the maximum speed of the vehicle according to the maximum side slip angle and the curvature of the vehicle's movement path, control the braking device so that the vehicle turns at a speed within the maximum speed, and determine the turning speed of the vehicle and the current position of the vehicle. And, according to the target point of the movement path, the steering angle of the vehicle is determined by considering the slip angle of the tires, and the steering device is controlled so that the vehicle turns at the steering angle.

Description

자율 주행 차량 및 이의 조향 제어 방법{AUTONOMOUS VEHICLE AND STEERING CONTROL METHOD THEREOF}Autonomous vehicle and its steering control method {AUTONOMOUS VEHICLE AND STEERING CONTROL METHOD THEREOF}

본 개시는 자율 주행 차량 및 이의 조향 제어 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 타이어의 사이드 슬립을 고려하여 보다 정교하게 조향이 제어되는 자율 주행 차량 및 이의 조향 제어 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to an autonomous vehicle and a method of controlling its steering, and more specifically, to an autonomous vehicle and a method of controlling its steering whose steering is more precisely controlled by taking into account side slip of tires.

자율 주행 차량은, 인지 및 판단 알고리즘을 통하여, 현재의 차량 위치와 속도를 추정하고, 이동 경로를 생성한다. 구체적으로, 순수 추적(Pure Pursuit) 조향 제어 알고리즘은, 현재의 차량 위치와 주행 경로를 확인한 후, 이동 경로 상에 목표 지점을 설정한다. 이후, 자율 주행 차량은, 설정된 목표 지점과 차량의 위치 정보에 따라 계산된 조향각에 따라 조향이 이루어진다.Autonomous vehicles estimate the current vehicle location and speed and create a travel path through recognition and judgment algorithms. Specifically, the Pure Pursuit steering control algorithm checks the current vehicle location and driving path and then sets a target point on the moving path. Afterwards, the autonomous vehicle is steered according to the steering angle calculated based on the set target point and vehicle location information.

차량이 곡선 경로를 선회하는 경우, 타이어에 선회력이 작용하여 사이드 슬립이 발생할 수 있다. 한편, 순수 추적 조향 제어 알고리즘은, 타이어의 사이드 슬립각을 고려하지 않는 기구학적 자전거 모델 (Kinematic bicycle model)을 바탕으로 한다. 이에 따라, 종래의 자율 주행 차량이 선회하는 경우, 타이어 슬립이 발생함에 따라 타이어의 헤딩(heading) 방향과 진행 방향이 달라져서, 차량이 의도했던 경로를 정확히 추종하지 못하는 문제점이 있었다.When a vehicle turns on a curved path, side slip may occur due to turning force acting on the tires. Meanwhile, the pure track steering control algorithm is based on a kinematic bicycle model that does not consider the side slip angle of the tire. Accordingly, when a conventional autonomous vehicle turns, the heading and traveling direction of the tires change as tire slip occurs, resulting in a problem in which the vehicle cannot accurately follow the intended path.

본 개시는 상술한 필요성에 따른 것으로, 본 개시의 목적은, 타이어의 사이드 슬립을 고려하여 보다 정교하게 조향이 제어되는 자율 주행 차량 및 이의 조향 제어 방법을 제공하는 데 있다.The present disclosure is in response to the above-described need, and the purpose of the present disclosure is to provide an autonomous vehicle whose steering is more precisely controlled in consideration of side slip of tires and a steering control method thereof.

본 개시의 일 실시예에 따른 자율 주행 차량은, 상기 차량의 제동을 제어하는 제동 장치, 상기 차량의 조향을 제어하는 조향 장치 및 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 차량의 타이어에 작용하는 횡력과 선형 관계에 있는 상기 타이어의 최대 사이드 슬립각을 결정하고, 상기 최대 사이드 슬립각 및 상기 차량의 이동 경로의 곡률에 따라 상기 차량의 최대 속력을 결정하여, 상기 차량이 상기 최대 속력 이내의 속력으로 선회하도록 상기 제동 장치를 제어하고, 상기 차량의 선회 속력, 상기 차량의 현재 위치 및 상기 이동 경로의 목표 지점에 따라 상기 타이어의 슬립각을 고려하여 상기 차량의 조향각을 결정하여, 상기 차량이 상기 조향각으로 선회하도록 상기 조향 장치를 제어할 수 있다.An autonomous vehicle according to an embodiment of the present disclosure includes a braking device that controls braking of the vehicle, a steering device that controls steering of the vehicle, and a processor, wherein the processor calculates a lateral force acting on the tires of the vehicle. Determine the maximum side slip angle of the tire in a linear relationship with the tire, determine the maximum speed of the vehicle according to the maximum side slip angle and the curvature of the moving path of the vehicle, and determine the maximum speed of the vehicle at a speed within the maximum speed. Control the braking device to turn, determine the steering angle of the vehicle by considering the slip angle of the tire according to the turning speed of the vehicle, the current position of the vehicle, and the target point of the movement path, and determine the steering angle of the vehicle so that the vehicle is adjusted to the steering angle. The steering device can be controlled to turn.

상기 최대 사이드 슬립각은, 2도 이내일 수 있다.The maximum side slip angle may be within 2 degrees.

상기 프로세서는 다음의 수학식에 의하여 상기 최대 속력을 결정할 수 있다.The processor can determine the maximum speed using the following equation.

여기서, 는 최대 속력, 는 최대 사이드 슬립각, 는 전륜 또는 후륜의 코너링 강성 계수, 은 전륜과 후륜 사이의 길이, 은 차량의 무게중심과 전륜 또는 후륜 사이의 길이, 은 차량의 질량, 는 이동 경로의 곡률이다.here, is the maximum speed, is the maximum side slip angle, is the cornering stiffness coefficient of the front or rear wheels, is the length between the front and rear wheels, is the length between the vehicle's center of gravity and the front or rear wheels, is the mass of the vehicle, is the curvature of the movement path.

상기 프로세서는 다음의 수학식에 의하여 상기 조향각을 결정할 수 있다.The processor can determine the steering angle using the following equation.

여기서, 는 조향각, 은 전륜과 후륜 사이의 길이, 는 차체 방향과 목표 지점 방향 사이의 각도, 은 차량의 무게중심과 후륜 사이의 길이, 은 차량의 무게중심과 전륜 사이의 길이, 은 차량의 질량, 는 차량의 현재 속력, 는 이동 경로의 곡률, 는 후륜의 코너링 강성 계수, 은 차량과 목표 지점 사이의 거리, 는 전륜의 코너링 강성 계수이다.here, is the steering angle, is the length between the front and rear wheels, is the angle between the vehicle body direction and the target point direction, is the length between the vehicle's center of gravity and the rear wheels, is the length between the vehicle's center of gravity and the front wheels, is the mass of the vehicle, is the current speed of the vehicle, is the curvature of the movement path, is the cornering stiffness coefficient of the rear wheel, is the distance between the vehicle and the target point, is the cornering stiffness coefficient of the front wheel.

상기 프로세서는, 상기 차량의 현재 속도 및 상기 차량의 최대 감속도에 따라 탐색 거리를 결정하고, 상기 탐색 거리 내의 상기 이동 경로 중 최대 곡률에 따라 상기 최대 속력을 결정할 수 있다.The processor may determine the search distance according to the current speed of the vehicle and the maximum deceleration of the vehicle, and determine the maximum speed according to the maximum curvature of the movement path within the search distance.

상기 프로세서는 다음의 수학식에 의하여 상기 탐색 거리를 결정할 수 있다.The processor can determine the search distance using the following equation.

여기서, 는 탐색 거리, 는 차량의 현재 속력, 는 차량의 최대 감속도이다.here, is the search distance, is the current speed of the vehicle, is the maximum deceleration of the vehicle.

본 개시의 일 실시예에 따른 자율 주행 차량의 조향 제어 방법은, 상기 차량의 타이어에 작용하는 횡력과 선형 관계에 있는 상기 타이어의 최대 사이드 슬립각을 결정하는 단계, 상기 최대 사이드 슬립각 및 상기 차량의 이동 경로의 곡률에 따라 상기 차량의 최대 속력을 결정하여, 상기 차량이 상기 최대 속력 이내의 속력으로 선회하도록 상기 차량의 제동 장치를 제어하는 단계 및 상기 차량의 선회 속력, 상기 차량의 현재 위치 및 상기 이동 경로의 목표 지점에 따라 상기 타이어의 슬립각을 고려하여 상기 차량의 조향각을 결정하여, 상기 차량이 상기 조향각으로 선회하도록 상기 차량의 조향 장치를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.A steering control method for an autonomous vehicle according to an embodiment of the present disclosure includes determining a maximum side slip angle of the tire in a linear relationship with a lateral force acting on the tire of the vehicle, the maximum side slip angle and the vehicle Determining the maximum speed of the vehicle according to the curvature of the movement path, controlling the braking device of the vehicle so that the vehicle turns at a speed within the maximum speed, and the turning speed of the vehicle, the current location of the vehicle, and It may include determining a steering angle of the vehicle in consideration of a slip angle of the tire according to the target point of the movement path, and controlling a steering device of the vehicle so that the vehicle turns at the steering angle.

상기 자율 주행 차량의 조향 제어 방법은, 상기 제동 장치를 제어하는 단계 이전에, 상기 차량의 현재 속도 및 상기 차량의 최대 감속도에 따라 탐색 거리를 결정하는 단계를 더 포함하고, 상기 최대 속력은, 상기 탐색 거리 내의 상기 이동 경로 중 최대 곡률에 따라 결정될 수 있다.The steering control method of the autonomous vehicle further includes, before controlling the braking device, determining a search distance according to the current speed of the vehicle and the maximum deceleration of the vehicle, where the maximum speed is, It may be determined according to the maximum curvature of the movement path within the search distance.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 자율 주행 차량를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 선회 중인 자율 주행 차량에 작용하는 힘을 나타내는 개략도이다.
도 3은 사이드 슬립각과 횡력의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 이동 경로 상의 목표 지점에 도달하기 위한 차량의 조향각을 설명하기 위한 개략도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 자율 주행 차량의 조향 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
1 is a block diagram for explaining an autonomous vehicle according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 2 is a schematic diagram showing the forces acting on a turning autonomous vehicle.
Figure 3 is a graph showing the relationship between side slip angle and lateral force.
Figure 4 is a schematic diagram for explaining the steering angle of a vehicle to reach a target point on a movement path.
FIG. 5 is a flowchart illustrating a steering control method of an autonomous vehicle according to an embodiment of the present disclosure.

이하에서 설명되는 실시 예는 본 개시의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 개시는 여기서 설명되는 실시 예들과 다르게, 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 이하에서 본 개시를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 개시의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다. The embodiments described below are shown as examples to aid understanding of the present disclosure, and it should be understood that the present disclosure can be implemented with various modifications, different from the embodiments described herein. However, in describing the present disclosure below, if it is determined that detailed descriptions of related known functions or components may unnecessarily obscure the gist of the present disclosure, the detailed descriptions and specific illustrations will be omitted. Additionally, in order to facilitate understanding of the disclosure, the attached drawings are not drawn to scale and the dimensions of some components may be exaggerated.

본 명세서 및 청구범위에서 사용되는 용어는 본 개시의 기능을 고려하여 일반적인 용어들을 선택하였다. 하지만, 이러한 용어들은 당 분야에 종사하는 기술자의 의도나 법률적 또는 기술적 해석 및 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 일부 용어는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있다. 이러한 용어에 대해서는 본 명세서에서 정의된 의미로 해석될 수 있으며, 구체적인 용어 정의가 없으면 본 명세서의 전반적인 내용 및 당해 기술 분야의 통상적인 기술 상식을 토대로 해석될 수도 있다. The terms used in this specification and claims are general terms selected in consideration of the function of the present disclosure. However, these terms may vary depending on the intention of technicians working in the field, legal or technical interpretation, and the emergence of new technologies. Additionally, some terms are arbitrarily selected by the applicant. These terms may be interpreted as defined in this specification, and if there is no specific term definition, they may be interpreted based on the overall content of this specification and common technical knowledge in the relevant technical field.

본 명세서에서, "가진다," "가질 수 있다," "포함한다," 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.In this specification, expressions such as “have,” “may have,” “includes,” or “may include” refer to the presence of the corresponding feature (e.g., component such as numerical value, function, operation, or part). , and does not rule out the existence of additional features.

그리고, 본 명세서에서는 본 개시의 각 실시 예의 설명에 필요한 구성요소를 설명한 것이므로, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 일부 구성요소는 변경 또는 생략될 수도 있으며, 다른 구성요소가 추가될 수도 있다. 또한, 서로 다른 독립적인 장치에 분산되어 배치될 수도 있다.In addition, since this specification describes the components necessary for explaining each embodiment of the present disclosure, it is not necessarily limited thereto. Accordingly, some components may be changed or omitted, and other components may be added. Additionally, it may be distributed and deployed in different independent devices.

나아가, 이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 개시의 실시 예를 상세하게 설명하지만, 본 개시가 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Furthermore, embodiments of the present disclosure will be described in detail below with reference to the accompanying drawings and the contents described in the accompanying drawings, but the present disclosure is not limited or limited by the embodiments.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 개시에 대하여 더욱 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, the present disclosure will be described in more detail with reference to the attached drawings.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 자율 주행 차량를 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram for explaining an autonomous vehicle according to an embodiment of the present disclosure.

도 1을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 자율 주행 차량(1)은 제동 장치(10), 조향 장치(20), 위치 판단부(30), 경로 생성부(40) 및 프로세서(100)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, an autonomous vehicle 1 according to an embodiment of the present disclosure includes a braking device 10, a steering device 20, a position determination unit 30, a path creation unit 40, and a processor 100. ) may include.

제동 장치(10)는 차량(1)의 제동을 제어할 수 있다. 제동 장치(10)는 엔진 장치이거나 전기 에너지에 의해 구동되는 모터일 수 있다. The braking device 10 can control braking of the vehicle 1. The braking device 10 may be an engine device or a motor driven by electrical energy.

제동 장치(10)는 차량(1)이 특정 속력으로 이동할 수 있도록 차량(1)의 제동을 제어할 수 있다. 제동 장치(10)는 프로세서(100)로부터 속력 값을 수신하고, 수신한 속력 값에 기초하여 차량(1)의 제동을 제어할 수 있다.The braking device 10 may control braking of the vehicle 1 so that the vehicle 1 moves at a specific speed. The braking device 10 may receive a speed value from the processor 100 and control braking of the vehicle 1 based on the received speed value.

조향 장치(20)는 차량(1)의 조향을 제어할 수 있다. 조향 장치(20)는 차량(1)에 마련된 스티어링 휠일 수 있다. The steering device 20 can control the steering of the vehicle 1. The steering device 20 may be a steering wheel provided in the vehicle 1.

조향 장치(20)는 차량(1)이 특정 방향으로 선회하도록 차량(1)의 조향각을 제어할 수 있다. 조향 장치(20)는 프로세서(100)로부터 조향각 값을 수신하고, 수신한 조향각 값에 기초하여 차량(1)의 조향을 제어할 수 있다.The steering device 20 can control the steering angle of the vehicle 1 so that the vehicle 1 turns in a specific direction. The steering device 20 may receive the steering angle value from the processor 100 and control the steering of the vehicle 1 based on the received steering angle value.

위치 판단부(30)는 차량(1)의 현재 위치를 판단하여, 프로세서(100)로 차량(1)의 현재 위치 정보를 송신할 수 있다. 위치 판단부(30)는 GPS 센서를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것을 아니다.The location determination unit 30 may determine the current location of the vehicle 1 and transmit the current location information of the vehicle 1 to the processor 100 . The location determination unit 30 may include, but is not limited to, a GPS sensor.

경로 생성부(40)는 차량(1)의 도로 환경 정보 차량(1)의 현재 위치 정보에 기초하여 자율 주행 경로를 생성하여, 프로세서(100)로 생성된 자율 주행 경로 정보를 송신할 수 있다.The route generator 40 may generate an autonomous driving route based on road environment information of the vehicle 1 and the current location information of the vehicle 1 and transmit the generated autonomous driving route information to the processor 100 .

프로세서(100)는 위치 판단부(30) 및 경로 생성부(40)로부터 수신한 정보를 기초로, 제동 장치(10) 및 조향 장치(20)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 차량(1)은 경로 생성부(40)에서 생성된 경로를 따라 자율 주행할 수 있다.The processor 100 may control the braking device 10 and the steering device 20 based on information received from the position determination unit 30 and the path creation unit 40. Accordingly, the vehicle 1 can autonomously drive along the path generated by the path creation unit 40.

즉, 본 개시의 일 실시예에 따른 프로세서(100)는 타이어의 사이드 슬립을 고려하여, 차량(1)의 속력 및 조향각을 결정할 수 있다. 이에 따라, 자율 주행 차량(1)은 경로 생성부(40)에 의해 생성된 경로를 이탈하지 않고 그 경로를 따라 정교하게 이동할 수 있다. 프로세서(100)가 타이어의 사이드 슬립을 어떻게 고려하는지에 관하여는, 도 2 이하를 참조하여 상세히 후술하기로 한다.That is, the processor 100 according to an embodiment of the present disclosure can determine the speed and steering angle of the vehicle 1 by considering the side slip of the tires. Accordingly, the autonomous vehicle 1 can precisely move along the path created by the path creation unit 40 without deviating from the path. How the processor 100 considers tire side slip will be described in detail later with reference to FIG. 2 and below.

도 2는 선회 중인 자율 주행 차량에 작용하는 힘을 나타내는 개략도이다. 도 3은 사이드 슬립각과 횡력의 관계를 나타내는 그래프이다.Figure 2 is a schematic diagram showing the forces acting on a turning autonomous vehicle. Figure 3 is a graph showing the relationship between side slip angle and lateral force.

도 2를 참조하면, 선회 중인 차량(1)을 동역학적 평면 자전거 모델(dynamic planar bicycle model)을 활용하여 개략적으로 나타낼 수 있다. 차량(1)의 타이어는 전륜(FT) 및 후륜(RT)으로 구성될 수 있다. Referring to FIG. 2, the turning vehicle 1 can be schematically represented using a dynamic planar bicycle model. The tires of the vehicle 1 may be composed of front wheels (FT) and rear wheels (RT).

선회 중인 차량(1)의 전륜(FT) 및 후륜(RT)은 각각 횡력(lateral force)을 받을 수 있다. 그에 따라, 전륜(FT) 및 후륜(RT)에 사이드 슬립이 발생하므로, 전륜(FT) 및 후륜(RT)의 속도 벡터와 헤딩(heading) 벡터의 방향은 슬립각만큼 상이할 수 있다.The front wheels (FT) and rear wheels (RT) of the turning vehicle (1) may each receive a lateral force. Accordingly, since side slip occurs at the front wheels (FT) and rear wheels (RT), the directions of the speed vector and heading vector of the front wheels (FT) and rear wheels (RT) may be different by the slip angle.

도 2를 참조하면, 선회중인 차량(1)은, 전륜 중심(A) 및 후륜 중심(B)에 횡력 및 종력이 작용할 수 있고, 이를 뉴턴-오일러 방법(newton-euler method)를 활용하여 다음과 같이 2개의 수학식으로 표현될 수 있다. 구체적으로, 수학식 1은 차량(1)에 작용하는 Y축 방향의 힘 방정식이고, 수학식 2는 차량(1)의 무게중심(C)을 기준으로 차량(1)에 작용하는 Z축 방향의 토크 방정식이다.Referring to FIG. 2, the turning vehicle 1 may have lateral and longitudinal forces acting on the front wheel center (A) and rear wheel center (B), and this can be calculated using the Newton-Euler method as follows: It can be expressed as two mathematical equations. Specifically, Equation 1 is the force equation in the Y-axis direction acting on the vehicle (1), and Equation 2 is the force equation in the Z-axis direction acting on the vehicle (1) based on the center of gravity (C) of the vehicle (1). This is the torque equation.

<수학식 1><Equation 1>

<수학식 2><Equation 2>

여기서, 은 차량의 질량, 는 차량의 Y축 방향의 가속도, 은 후륜에 작용하는 횡력, 은 전륜에 작용하는 종력(longitudinal force), 는 조향각, 는 전륜에 작용하는 횡력, 는 차량의 요 각속도(yaw rate), 는 차량의 X축 방향의 속도, 는 차량의 무게중심에서의 관성 모멘트, 는 차량의 요 각가속도, 는 차량의 무게중심과 전륜 사이의 길이, 는 차량의 무게중심과 후륜 사이의 길이를 의미한다.here, is the mass of the vehicle, is the acceleration in the Y-axis direction of the vehicle, is the lateral force acting on the rear wheel, is the longitudinal force acting on the front wheel, is the steering angle, is the lateral force acting on the front wheel, is the yaw rate of the vehicle, is the speed of the vehicle in the X-axis direction, is the moment of inertia at the vehicle's center of gravity, is the yaw acceleration of the vehicle, is the length between the center of gravity of the vehicle and the front wheels, refers to the length between the vehicle's center of gravity and the rear wheels.

또한, 선회 중인 차량(1)의 정상 상태(steady state)를 가정하면, 차량(1)은 등속력으로 원호 형상의 경로를 따라 이동하므로, , , 의 값이 0이고, 은 다음과 같은 수학식 3으로 표현될 수 있다. 수학식 3은 소정의 곡률을 갖는 원형 경로를 등속력으로 선회 이동하는 차량(1)의 요 각속도와 원형 경로의 접선 방향으로의 속도와의 관계를 나타낸 방정식이다.In addition, assuming a steady state of the turning vehicle 1, the vehicle 1 moves along an arc-shaped path at a constant speed, , , The value of is 0, Can be expressed as Equation 3 below: Equation 3 is an equation showing the relationship between the yaw angular speed of the vehicle 1 turning and moving at a constant speed along a circular path with a predetermined curvature and the speed in the tangential direction of the circular path.

<수학식 3><Equation 3>

여기서, 는 차량의 요 각속도(yaw rate), 는 경로의 곡률, 는 차량의 X축 방향의 속도를 의미한다.here, is the yaw rate of the vehicle, is the curvature of the path, means the speed of the vehicle in the X-axis direction.

이에 따라, 선회 운동하는 차량(1)의 운동방정식인 수학식 1 및 2는, 정상 상태 및 조향각이 충분히 작은 조건하에서, 다음과 같은 수학식 4 및 5로 각각 표현될 수 있다.Accordingly, Equations 1 and 2, which are the equations of motion of the turning vehicle 1, can be expressed as the following Equations 4 and 5, respectively, under steady state and conditions where the steering angle is sufficiently small.

<수학식 4><Equation 4>

<수학식 5> <Equation 5>

여기서, 은 차량의 질량, 는 차량의 X축 방향의 속도, 는 경로의 곡률, 은 후륜에 작용하는 횡력, 는 전륜에 작용하는 횡력, 는 차량의 무게중심과 전륜 사이의 길이, 는 차량의 무게중심과 후륜 사이의 길이를 의미한다.here, is the mass of the vehicle, is the speed of the vehicle in the X-axis direction, is the curvature of the path, is the lateral force acting on the rear wheel, is the lateral force acting on the front wheel, is the length between the center of gravity of the vehicle and the front wheels, refers to the length between the vehicle's center of gravity and the rear wheels.

한편, 도 3의 그래프를 참조하면, 타이어에 작용하는 횡력과 슬립각 사이의 관계는, 슬립각이 충분히 작은 영역에서는 횡력과 슬립각이 선형적으로 비례할 수 있다. 즉, 슬립각이 선형 구간(LR)내에 있는 경우, 횡력과 슬립간 사이의 관계는 다음과 같은 수학식으로 표현될 수 있다.Meanwhile, referring to the graph of FIG. 3, the relationship between the lateral force acting on the tire and the slip angle may be linearly proportional in an area where the slip angle is sufficiently small. That is, when the slip angle is within the linear section (LR), the relationship between lateral force and slip can be expressed by the following equation.

<수학식 6><Equation 6>

<수학식 7><Equation 7>

여기서, 는 전륜에 작용하는 횡력, 는 전륜의 코너링 강성 계수, 는 전륜의 사이드 슬립각, 는 후륜에 작용하는 횡력, 는 후륜의 코너링 강성 계수, 는 후륜의 사이드 슬립각이다.here, is the lateral force acting on the front wheel, is the cornering stiffness coefficient of the front wheel, is the side slip angle of the front wheel, is the lateral force acting on the rear wheel, is the cornering stiffness coefficient of the rear wheel, is the side slip angle of the rear wheel.

이에 따라, 수학식 6 및 7을 수학식 4 및 5에 대입하면, 전륜(FT)의 사이드 슬립각과, 후륜(RT)의 사이드 슬립각은 다음과 같은 수학식으로 표현될 수 있다. Accordingly, by substituting Equations 6 and 7 into Equations 4 and 5, the side slip angle of the front wheel (FT) and the side slip angle of the rear wheel (RT) can be expressed by the following equations.

<수학식 8><Equation 8>

< 수학식 9><Equation 9>

여기서, 는 전륜의 사이드 슬립각, 는 차량의 무게중심과 전륜 사이의 길이, 은 차량의 질량, 는 차량의 X축 방향의 속도, 는 경로의 곡률, 는 전륜의 코너링 강성 계수, 은 전륜과 후륜 사이의 길이, 는 후륜의 사이드 슬립각, 는 차량의 무게중심과 후륜 사이의 길이, 는 후륜의 코너링 강성 계수이다.here, is the side slip angle of the front wheel, is the length between the center of gravity of the vehicle and the front wheels, is the mass of the vehicle, is the speed of the vehicle in the X-axis direction, is the curvature of the path, is the cornering stiffness coefficient of the front wheel, is the length between the front and rear wheels, is the side slip angle of the rear wheel, is the length between the vehicle's center of gravity and the rear wheels, is the cornering stiffness coefficient of the rear wheel.

본원의 프로세서(100)는 차량(1)의 타이어에 작용하는 횡력과 선형 관계에 있는 상기 타이어의 최대 사이드 슬립각을 결정할 수 있다. 최대 사이드 슬립각은 2도 이내일 수 있다. 최대 사이드 슬립각은 횡력과 슬립각이 선형 관계를 갖는 선형 구간(LR)에 속한 임의의 값일 수 있다.The processor 100 of the present application can determine the maximum side slip angle of the tire of the vehicle 1, which is in a linear relationship with the lateral force acting on the tire. The maximum side slip angle can be within 2 degrees. The maximum side slip angle may be any value within the linear section (LR) in which the lateral force and slip angle have a linear relationship.

본원의 프로세서(100)는 전륜(FT) 및 후륜(RT)이 최대 사이드 슬립각만큼 슬립되도록 하는 차량(1)의 최대 속력을 결정할 수 있다.The processor 100 of the present application can determine the maximum speed of the vehicle 1 at which the front wheels (FT) and rear wheels (RT) slip by the maximum side slip angle.

즉, 프로세서(100)는 최대 사이드 슬립각 및 차량(1)의 이동 경로의 곡률에 따라 차량(1)의 최대 속력을 결정하여, 차량(1)이 최대 속력 이내의 속력으로 선회하도록 제동 장치(10)를 제어할 수 있다.That is, the processor 100 determines the maximum speed of the vehicle 1 according to the maximum side slip angle and the curvature of the movement path of the vehicle 1, and uses a braking device (braking device) to allow the vehicle 1 to turn at a speed within the maximum speed. 10) can be controlled.

한편, 전륜(FT)의 사이드 슬립각과 후륜(RT)의 사이드 슬립각의 대소관계에 따라 차량(1)의 상태는 언더스티어(understeer) 상태, 오버스티어(oversteer) 상태로 구분될 수 있다.Meanwhile, depending on the relationship between the side slip angle of the front wheels (FT) and the side slip angle of the rear wheels (RT), the state of the vehicle 1 can be divided into an understeer state and an oversteer state.

구체적으로, 전륜(FT)의 사이드 슬립각이 후륜(RT)의 사이드 슬립각보다 크면 차량(1)은 언더스티어 상태에 있고, 전륜(FT)의 사이드 슬립각이 후륜(RT)의 사이드 슬립각보다 작으면 차량(1)은 오버스티어 상태에 있을 수 있다.Specifically, if the side slip angle of the front wheels (FT) is greater than the side slip angle of the rear wheels (RT), the vehicle 1 is in an understeer state, and the side slip angle of the front wheels (FT) is greater than the side slip angle of the rear wheels (RT). If it is less than this, the vehicle 1 may be in an oversteer state.

차량(1)이 언더스티어 상태에 있는 경우, 전륜(FT)의 사이드 슬립각이 최대 사이드 슬립각이 되는 차량(1)의 최대 속력은 수학식 8을 이용하여 다음과 같은 수학식으로 표현될 수 있다.When the vehicle (1) is in an understeer state, the maximum speed of the vehicle (1) at which the side slip angle of the front wheel (FT) becomes the maximum side slip angle can be expressed as the following equation using Equation 8: there is.

< 수학식 10><Equation 10>

여기서, 은 전륜의 사이드 슬립각이 최대 사이드 슬립각이 되는 차량의 최대 속력이고, 는 최대 사이드 슬립각이다.here, is the maximum speed of the vehicle at which the side slip angle of the front wheels becomes the maximum side slip angle, is the maximum side slip angle.

차량(1)이 오버스티어 상태에 있는 경우, 후륜(RT)의 사이드 슬립각이 최대 사이드 슬립각이 되는 차량(1)의 최대 속력은 다음과 같은 수학식으로 표현될 수 있다.When the vehicle 1 is in an oversteer state, the maximum speed of the vehicle 1 at which the side slip angle of the rear wheel (RT) becomes the maximum side slip angle can be expressed by the following equation.

< 수학식 11><Equation 11>

여기서, 은 후륜의 사이드 슬립각이 최대 사이드 슬립각이 되는 차량의 최대 속력이고, 는 최대 사이드 슬립각이다.here, is the maximum speed of the vehicle at which the side slip angle of the rear wheels becomes the maximum side slip angle, is the maximum side slip angle.

즉, 차량(1)의 언더스티어 또는 오버스티어 상태에서, 전륜(FT) 또는 후륜(RT)의 사이드 슬립각이 최대 사이드 슬립각이 되는 차량(1)의 최대 속력은, 수학식 10 및 11을 하나의 수학식으로 합쳐서 다음과 같이 표현할 수 있다.That is, in the understeer or oversteer state of the vehicle 1, the maximum speed of the vehicle 1 at which the side slip angle of the front wheels (FT) or rear wheels (RT) becomes the maximum side slip angle is expressed as Equations 10 and 11. By combining them into one mathematical equation, they can be expressed as follows.

<수학식 12><Equation 12>

여기서, 는 최대 속력, 는 최대 사이드 슬립각, 는 전륜 또는 후륜의 코너링 강성 계수, 은 전륜과 후륜 사이의 길이, 은 차량의 무게중심과 전륜 또는 후륜 사이의 길이, 은 차량의 질량, 는 이동 경로의 곡률이다.here, is the maximum speed, is the maximum side slip angle, is the cornering stiffness coefficient of the front or rear wheels, is the length between the front and rear wheels, is the length between the vehicle's center of gravity and the front or rear wheels, is the mass of the vehicle, is the curvature of the movement path.

프로세서(100)는 수학식 12에 의하여 차량(1)의 최대 속력을 결정할 수 있고, 차량(1)이 최대 속력 이내의 속력으로 선회하도록 제동 장치(10)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(100)는 차량(1)이 최대 속력의 80%의 속력으로 선회하도록 제동 장치(10)를 제어할 수 있다.The processor 100 can determine the maximum speed of the vehicle 1 according to Equation 12 and control the braking device 10 so that the vehicle 1 turns at a speed within the maximum speed. For example, the processor 100 may control the braking device 10 so that the vehicle 1 turns at a speed of 80% of the maximum speed.

이에 따라, 차량(1)은 최대 속력 이내의 속력으로 선회하므로, 전륜(FT) 및 후륜(RT)의 슬립각이 횡력과 선형 관계에 있는 최대 슬립각 이내의 값으로 제한될 수 있다. 구체적으로, 횡력과 사이드 슬립각이 선형 관계를 갖는 선형 구간(LR) 내에서는, 수학식 6 및 7이 성립하므로, 차량(1)의 속도 및 조향각이 보다 정교하게 제어될 수 있다.Accordingly, since the vehicle 1 turns at a speed within the maximum speed, the slip angle of the front wheels (FT) and rear wheels (RT) may be limited to a value within the maximum slip angle that is in a linear relationship with the lateral force. Specifically, within the linear section LR where the lateral force and side slip angle have a linear relationship, Equations 6 and 7 hold, so the speed and steering angle of the vehicle 1 can be controlled more precisely.

한편, 프로세서(100)는, 차량(1)의 현재 속도 및 차량(1)의 최대 감속도에 따라 탐색 거리를 결정하고, 탐색 거리 내의 이동 경로 중 최대 곡률에 따라 최대 속력을 결정할 수 있다.Meanwhile, the processor 100 may determine the search distance according to the current speed of the vehicle 1 and the maximum deceleration of the vehicle 1, and determine the maximum speed according to the maximum curvature of the movement path within the search distance.

즉, 수학식 12에서 곡률 는 현재 차량(1)의 위치로부터 탐색 거리 내의 이동 경로 중 최대 곡률일 수 있다.That is, in Equation 12, the curvature May be the maximum curvature of the movement path within the search distance from the current location of the vehicle 1.

프로세서는 다음의 수학식에 의하여 탐색 거리를 결정할 수 있다.The processor can determine the search distance using the following equation.

<수학식 13><Equation 13>

여기서, 는 탐색 거리, 는 차량의 현재 속력, 는 차량의 최대 감속도이다.here, is the search distance, is the current speed of the vehicle, is the maximum deceleration of the vehicle.

수학식 13의 탐색 거리는, 차량(1)이 현재 속력에서 최대 감속도로 등감속 운동하는 경우, 차량(1)이 정지할 때까지 이동하는 거리일 수 있다.The search distance in Equation 13 may be the distance that the vehicle 1 moves until it stops when the vehicle 1 moves at a constant deceleration from the current speed to the maximum deceleration speed.

다만, 수학식 12에서의 곡률이 이에 한정되는 것은 아니고, 수학식 12에서의 곡률은 차량(1)의 현재 지점에서의 경로의 곡률로 실시간 업데이트될 수 있다.However, the curvature in Equation 12 is not limited to this, and the curvature in Equation 12 may be updated in real time with the curvature of the path at the current point of the vehicle 1.

도 4는 이동 경로 상의 목표 지점에 도달하기 위한 차량의 조향각을 설명하기 위한 개략도이다.Figure 4 is a schematic diagram for explaining the steering angle of a vehicle to reach a target point on a movement path.

프로세서(100)는, 차량(1)의 선회 속력, 차량(1)의 현재 위치 및 이동 경로의 목표 지점에 따라 차량(1)의 조향각을 결정하여, 차량(1)이 조향각으로 선회하도록 조향 장치(20)를 제어할 수 있다. 이하에서는, 차량(1)의 조향각이 어떻게 결정되는지 상세하게 설명하기로 한다.The processor 100 determines the steering angle of the vehicle 1 according to the turning speed of the vehicle 1, the current position of the vehicle 1, and the target point of the movement path, and the steering device allows the vehicle 1 to turn at the steering angle. (20) can be controlled. Below, it will be described in detail how the steering angle of the vehicle 1 is determined.

도 4를 참조하면, 지점 O는 선회 중인 차량(1)의 순간 회전 중심일 수 있다. 구체적으로, 지점 O는 전륜(FT)의 속도 벡터의 수직선과, 후륜(RT)의 속도 벡터의 수직선의 교점일 수 있다. Referring to FIG. 4, point O may be the instantaneous rotation center of the turning vehicle 1. Specifically, point O may be the intersection of the vertical line of the speed vector of the front wheel (FT) and the vertical line of the speed vector of the rear wheel (RT).

프로세서(100)는 순수 추적(Pure Pursuit) 조향 제어 알고리즘에 따라, 차량(1)의 현재 위치에서 경로 상 목표 지점을 순간마다 정의하여 조향각을 계산한다. 구체적으로, 프로세서(100)는 기설정된 이동 경로 중 목표 지점(D)을 정의하고, 목표 지점(D)을 향하여 가상의 원호 경로(P)를 형성할 수 있다. 이 때, 가상의 원호 경로(P)는 차량(1)의 순간 회전 중심인 지점 O를 중심으로 하고, 목표 지점(D)은 가상의 원호 상에 위치할 수 있다. 이에 따라, 차량(1)이 원호 경로(P)를 따라 이동하면, 차량(1)의 후륜 중심(B)은 목표 지점(D)에 도달할 수 있다.The processor 100 calculates the steering angle by defining a target point on the path at each moment from the current position of the vehicle 1 according to the Pure Pursuit steering control algorithm. Specifically, the processor 100 may define a target point (D) among the preset movement paths and form a virtual arc path (P) toward the target point (D). At this time, the virtual arc path (P) is centered on the point O, which is the instantaneous rotation center of the vehicle 1, and the target point (D) may be located on the virtual arc. Accordingly, when the vehicle 1 moves along the arc path P, the rear wheel center B of the vehicle 1 can reach the target point D.

이 때, 원호의 반경과, 차량(1)과 목표 지점 사이의 거리와, 차체 방향과 목표 지점 방향 사이의 각도와, 차량(1)의 무게중심(C)과 후륜(RT) 사이의 길이 다음과 같은 수학식으로 표현될 수 있다.At this time, the radius of the arc, the distance between the vehicle (1) and the target point, the angle between the direction of the vehicle body and the direction of the target point, and the length between the center of gravity (C) of the vehicle (1) and the rear wheels (RT) are as follows: It can be expressed in a mathematical formula such as .

<수학식 14><Equation 14>

여기서, 은 차량의 순간 회전 반경, 는 차체 방향과 목표 지점 방향 사이의 각도, 은 차량과 목표 지점 사이의 거리, 는 후륜의 사이드 슬립각이다.here, is the instantaneous turning radius of the vehicle, is the angle between the vehicle body direction and the target point direction, is the distance between the vehicle and the target point, is the side slip angle of the rear wheel.

전륜 중심(A), 후륜 중심(B), 순간 회전 중심(O)을 꼭지점으로 하는 삼각형에 사인 법칙을 적용하면 다음과 같은 수학식이 도출될 수 있다.By applying the law of sines to a triangle with the front wheel center (A), rear wheel center (B), and instantaneous rotation center (O) as vertices, the following equation can be derived.

<수학식 14><Equation 14>

여기서, 은 차량의 순간 회전 반경, 는 전륜의 사이드 슬립각, 는 조향각, 는 차량의 무게중심과 전륜 사이의 길이, 는 차량의 무게중심과 후륜 사이의 길이이다.here, is the instantaneous turning radius of the vehicle, is the side slip angle of the front wheel, is the steering angle, is the length between the center of gravity of the vehicle and the front wheels, is the length between the vehicle's center of gravity and the rear wheels.

수학식 14에서, 사이드 슬립각이 충분히 작다고 가정하면, 조향각은 다음과 같은 수학식으로 표현될 수 있다.In Equation 14, assuming that the side slip angle is sufficiently small, the steering angle can be expressed by the following equation.

<수학식 15><Equation 15>

수학식 8, 9 및 14를, 수학식 15에 대입하면, 조향각은 다음과 같은 수학식으로 표현될 수 있다.By substituting Equations 8, 9, and 14 into Equation 15, the steering angle can be expressed as the following equation.

<수학식 16><Equation 16>

여기서, 는 조향각, 은 전륜과 후륜 사이의 길이, 는 차체 방향과 목표 지점 방향 사이의 각도, 은 차량의 무게중심과 후륜 사이의 길이, 은 차량의 무게중심과 전륜 사이의 길이, 은 차량의 질량, 는 차량의 현재 속력, 는 이동 경로의 곡률, 는 후륜의 코너링 강성 계수, 은 차량과 목표 지점 사이의 거리, 는 전륜의 코너링 강성 계수이다.here, is the steering angle, is the length between the front and rear wheels, is the angle between the vehicle body direction and the target point direction, is the length between the vehicle's center of gravity and the rear wheels, is the length between the vehicle's center of gravity and the front wheels, is the mass of the vehicle, is the current speed of the vehicle, is the curvature of the movement path, is the cornering stiffness coefficient of the rear wheel, is the distance between the vehicle and the target point, is the cornering stiffness coefficient of the front wheel.

프로세서(100)는 수학식 16에 의하여 조향각을 결정하여, 차량(1)이 결정된 조향각으로 선회하도록 조향 장치(20)를 제어할 수 있다.The processor 100 can determine the steering angle according to Equation 16 and control the steering device 20 so that the vehicle 1 turns at the determined steering angle.

즉, 본 개시의 일 실시예에 따른 자율 주행 차량(1)은 선회 시 타이어에 작용하는 횡력에 따른 사이드 슬립을 고려하여 조향각을 결정하므로, 차량(1)은 의도했던 경로를 벗어나지 않고, 보다 정교하게 조향이 제어될 수 있다.That is, the autonomous vehicle 1 according to an embodiment of the present disclosure determines the steering angle by considering side slip due to the lateral force acting on the tires when turning, so the vehicle 1 does not deviate from the intended path and achieves more precise driving. Steering can be controlled appropriately.

도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 자율 주행 차량의 조향 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.FIG. 5 is a flowchart illustrating a steering control method of an autonomous vehicle according to an embodiment of the present disclosure.

도 5를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 자율 주행 차량(1)의 조향 제어 방법은, 차량(1)의 타이어에 작용하는 횡력과 선형 관계에 있는 타이어의 최대 사이드 슬립각을 결정하는 단계(S10), 최대 사이드 슬립각 및 차량(1)의 이동 경로의 곡률에 따라 차량(1)의 최대 속력을 결정하여, 차량(1)이 최대 속력 이내의 속력으로 선회하도록 제동 장치(10)를 제어하는 단계(S20) 및 차량(1)의 선회 속력, 차량(1)의 현재 위치 및 이동 경로의 목표 지점에 따라 차량(1)의 조향각을 결정하여, 차량(1)이 상기 조향각으로 선회하도록 조향 장치(20)를 제어하는 단계(S30)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5, the steering control method of the autonomous vehicle 1 according to an embodiment of the present disclosure determines the maximum side slip angle of the tire in a linear relationship with the lateral force acting on the tire of the vehicle 1. In step S10, the maximum speed of the vehicle 1 is determined according to the maximum side slip angle and the curvature of the movement path of the vehicle 1, and the braking device 10 is used to allow the vehicle 1 to turn at a speed within the maximum speed. A step of controlling (S20) and determining the steering angle of the vehicle 1 according to the turning speed of the vehicle 1, the current position of the vehicle 1, and the target point of the movement path, so that the vehicle 1 turns at the steering angle. It may include a step (S30) of controlling the steering device 20 to do so.

타이어의 최대 사이드 슬립각을 결정하는 단계(S10)에서는, 차량(1)의 타이어에 작용하는 횡력과 선형 관계에 있는 최대 사이드 슬립각을 결정할 수 있다. 최대 사이드 슬립각은 2도 이내일 수 있다. 최대 사이드 슬립각은 횡력과 슬립각이 선형 관계를 갖는 선형 구간(도 3, LR)에 속한 임의의 값일 수 있다.In the step S10 of determining the maximum side slip angle of the tire, the maximum side slip angle in a linear relationship with the lateral force acting on the tire of the vehicle 1 can be determined. The maximum side slip angle can be within 2 degrees. The maximum side slip angle may be any value within a linear section (FIG. 3, LR) in which the lateral force and slip angle have a linear relationship.

차량(1)이 최대 속력 이내의 속력으로 선회하도록 제동 장치(10)를 제어하는 단계(S20)에서는, 수학식 12에 의하여 최대 속력이 결정될 수 있다. 이에 따라, 차량(1)은 최대 속력 이내의 속력으로 선회하므로, 전륜(FT) 및 후륜(RT)의 슬립각이 횡력과 선형 관계에 있는 최대 슬립각 이내의 값으로 제한될 수 있다. 구체적으로, 횡력과 사이드 슬립각이 선형 관계를 갖는 선형 구간(LR) 내에서는, 수학식 6 및 7이 성립하므로, 차량(1)의 속도 및 조향각이 보다 정교하게 제어될 수 있다.In the step S20 of controlling the braking device 10 so that the vehicle 1 turns at a speed within the maximum speed, the maximum speed may be determined according to Equation 12. Accordingly, since the vehicle 1 turns at a speed within the maximum speed, the slip angle of the front wheels (FT) and rear wheels (RT) may be limited to a value within the maximum slip angle that is in a linear relationship with the lateral force. Specifically, within the linear section LR where the lateral force and side slip angle have a linear relationship, Equations 6 and 7 hold, so the speed and steering angle of the vehicle 1 can be controlled more precisely.

차량(1)이 조향각으로 선회하도록 조향 장치(20)를 제어하는 단계(S30)는, 수학식 16에 의하여 조향각이 결정될 수 있다. 이에 따라, 자율 주행 차량(1)은 선회 시 타이어에 작용하는 횡력에 따른 사이드 슬립을 고려하여 조향각을 결정하므로, 차량(1)은 의도했던 경로를 벗어나지 않고, 보다 정교하게 조향이 제어될 수 있다.In the step S30 of controlling the steering device 20 so that the vehicle 1 turns at the steering angle, the steering angle may be determined by Equation 16. Accordingly, the autonomous vehicle 1 determines the steering angle by considering side slip due to the lateral force acting on the tires when turning, so the vehicle 1 does not deviate from the intended path and the steering can be controlled more precisely. .

또한, 자율 주행 차량(1)의 조향 제어 방법은, 제동 장치(10)를 제어하는 단계(S20) 이전에, 차량(1)의 현재 속도 및 차량(1)의 최대 감속도에 따라 탐색 거리를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 때, 제동 장치(10)를 제어하는 단계(S20)에서의 차량(1)의 최대 속력은, 탐색 거리 내의 이동 경로 중 최대 곡률에 따라 결정될 수 있다.In addition, the steering control method of the autonomous vehicle 1 determines the search distance according to the current speed of the vehicle 1 and the maximum deceleration of the vehicle 1 before the step (S20) of controlling the braking device 10. A further decision step may be included. At this time, the maximum speed of the vehicle 1 in the step S20 of controlling the braking device 10 may be determined according to the maximum curvature of the movement path within the search distance.

구체적으로, 탐색 거리는 수학식 13에 의해 결정되고, 수학식 12에서의 곡률은 탐색 거리 내의 이동 경로 중 최대 곡률일 수 있다. 수학식 13의 탐색 거리는, 차량(1)이 현재 속력에서 최대 감속도로 등감속 운동하는 경우, 차량(1)이 정지할 때까지 이동하는 거리일 수 있다. 다만, 수학식 12에서의 곡률이 이에 한정되는 것은 아니고, 수학식 12에서의 곡률은 차량(1)의 현재 지점에서의 경로의 곡률로 실시간 업데이트될 수 있다.Specifically, the search distance is determined by Equation 13, and the curvature in Equation 12 may be the maximum curvature among the movement paths within the search distance. The search distance in Equation 13 may be the distance that the vehicle 1 moves until it stops when the vehicle 1 moves at a constant deceleration from the current speed to the maximum deceleration speed. However, the curvature in Equation 12 is not limited to this, and the curvature in Equation 12 may be updated in real time with the curvature of the path at the current point of the vehicle 1.

이상에서는 본 개시의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고, 설명하였으나, 본 개시는 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 개시의 요지를 벗어남이 없이 당해 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다. In the above, preferred embodiments of the present disclosure have been shown and described, but the present disclosure is not limited to the specific embodiments described above, and can be used in the technical field to which the disclosure pertains without departing from the gist of the present disclosure as claimed in the claims. Anyone with ordinary knowledge can make various modifications, and such modifications fall within the scope of the claims.

1: 자율 주행 차량 10: 제동 장치
20: 조향 장치 100: 프로세서
FT: 전륜 RT: 후륜
LR: 선형 구간 P: 이동 경로
1: Autonomous vehicle 10: Braking device
20: steering device 100: processor
FT: Front wheel RT: Rear wheel
LR: Linear section P: Movement path

Claims (8)

자율 주행 차량에 있어서,
상기 차량의 제동을 제어하는 제동 장치;
상기 차량의 조향을 제어하는 조향 장치; 및
프로세서;를 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 차량의 타이어에 작용하는 횡력과 선형 관계에 있는 상기 타이어의 최대 사이드 슬립각을 결정하고,
상기 최대 사이드 슬립각, 상기 차량의 이동 경로의 곡률, 상기 차량의 전륜 또는 후륜의 코너링 강성 계수, 상기 전륜 및 상기 후륜 사이의 길이, 상기 차량의 무게 중심과 상기 전륜 또는 상기 후륜 사이의 길이 및 상기 차량의 질량에 따라 상기 차량의 최대 속력을 결정하여, 상기 차량이 상기 최대 속력 이내의 속력으로 선회하도록 상기 제동 장치를 제어하고,
상기 차량의 선회 속력, 상기 차량의 현재 위치 및 상기 이동 경로의 목표 지점에 따라 상기 타이어의 슬립각을 고려하여 상기 차량의 조향각을 결정하여, 상기 차량이 상기 조향각으로 선회하도록 상기 조향 장치를 제어하는 자율 주행 차량.
In autonomous vehicles,
A braking device that controls braking of the vehicle;
a steering device that controls steering of the vehicle; and
Including a processor;
The processor,
Determining the maximum side slip angle of the tire, which is in a linear relationship with the lateral force acting on the tire of the vehicle,
The maximum side slip angle, the curvature of the moving path of the vehicle, the cornering stiffness coefficient of the front or rear wheels of the vehicle, the length between the front wheels and the rear wheels, the length between the center of gravity of the vehicle and the front wheels or the rear wheels, and Determining the maximum speed of the vehicle according to the mass of the vehicle, and controlling the braking device so that the vehicle turns at a speed within the maximum speed,
Determining the steering angle of the vehicle in consideration of the slip angle of the tire according to the turning speed of the vehicle, the current location of the vehicle, and the target point of the movement path, and controlling the steering device so that the vehicle turns at the steering angle Autonomous vehicles.
제1항에 있어서,
상기 최대 사이드 슬립각은, 2도 이내인 자율 주행 차량.
According to paragraph 1,
An autonomous vehicle in which the maximum side slip angle is within 2 degrees.
제1항에 있어서,
상기 프로세서는 다음의 수학식에 의하여 상기 최대 속력을 결정하는 자율 주행 차량.

여기서, 는 최대 속력, 는 최대 사이드 슬립각, 는 전륜 또는 후륜의 코너링 강성 계수, 은 전륜과 후륜 사이의 길이, 은 차량의 무게중심과 전륜 또는 후륜 사이의 길이, 은 차량의 질량, 는 이동 경로의 곡률이다.
According to paragraph 1,
The processor determines the maximum speed according to the following equation.

here, is the maximum speed, is the maximum side slip angle, is the cornering stiffness coefficient of the front or rear wheels, is the length between the front and rear wheels, is the length between the vehicle's center of gravity and the front or rear wheels, is the mass of the vehicle, is the curvature of the movement path.
제1항에 있어서,
상기 프로세서는 다음의 수학식에 의하여 상기 조향각을 결정하는 자율 주행 차량.

여기서, 는 조향각, 은 전륜과 후륜 사이의 길이, 는 차체 방향과 목표 지점 방향 사이의 각도, 은 차량의 무게중심과 후륜 사이의 길이, 은 차량의 무게중심과 전륜 사이의 길이, 은 차량의 질량, 는 차량의 현재 속력, 는 이동 경로의 곡률, 는 후륜의 코너링 강성 계수, 은 차량과 목표 지점 사이의 거리, 는 전륜의 코너링 강성 계수이다.
According to paragraph 1,
An autonomous vehicle in which the processor determines the steering angle according to the following equation.

here, is the steering angle, is the length between the front and rear wheels, is the angle between the vehicle body direction and the target point direction, is the length between the vehicle's center of gravity and the rear wheels, is the length between the vehicle's center of gravity and the front wheels, is the mass of the vehicle, is the current speed of the vehicle, is the curvature of the movement path, is the cornering stiffness coefficient of the rear wheel, is the distance between the vehicle and the target point, is the cornering stiffness coefficient of the front wheel.
제1항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 차량의 현재 속도 및 상기 차량의 최대 감속도에 따라 탐색 거리를 결정하고,
상기 탐색 거리 내의 상기 이동 경로 중 최대 곡률에 따라 상기 최대 속력을 결정하는 자율 주행 차량.
According to paragraph 1,
The processor,
Determine a search distance according to the current speed of the vehicle and the maximum deceleration of the vehicle,
An autonomous vehicle that determines the maximum speed according to the maximum curvature of the movement path within the search distance.
제5항에 있어서,
상기 프로세서는 다음의 수학식에 의하여 상기 탐색 거리를 결정하는 자율 주행 차량.

여기서, 는 탐색 거리, 는 차량의 현재 속력, 는 차량의 최대 감속도이다.
According to clause 5,
An autonomous vehicle in which the processor determines the search distance according to the following equation.

here, is the search distance, is the current speed of the vehicle, is the maximum deceleration of the vehicle.
자율 주행 차량의 조향 제어 방법에 있어서,
상기 차량의 타이어에 작용하는 횡력과 선형 관계에 있는 상기 타이어의 최대 사이드 슬립각을 결정하는 단계;
상기 최대 사이드 슬립각, 상기 차량의 이동 경로의 곡률, 상기 차량의 전륜 또는 후륜의 코너링 강성 계수, 상기 전륜 및 상기 후륜 사이의 길이, 상기 차량의 무게 중심과 상기 전륜 또는 상기 후륜 사이의 길이 및 상기 차량의 질량에 따라 상기 차량의 최대 속력을 결정하여, 상기 차량이 상기 최대 속력 이내의 속력으로 선회하도록 상기 차량의 제동 장치를 제어하는 단계; 및
상기 차량의 선회 속력, 상기 차량의 현재 위치 및 상기 이동 경로의 목표 지점에 따라 상기 타이어의 슬립각을 고려하여 상기 차량의 조향각을 결정하여, 상기 차량이 상기 조향각으로 선회하도록 상기 차량의 조향 장치를 제어하는 단계;를 포함하는 자율 주행 차량의 조향 제어 방법.
In the steering control method of an autonomous vehicle,
determining a maximum side slip angle of the tire, which is linearly related to a lateral force acting on the tire of the vehicle;
The maximum side slip angle, the curvature of the moving path of the vehicle, the cornering stiffness coefficient of the front or rear wheels of the vehicle, the length between the front wheels and the rear wheels, the length between the center of gravity of the vehicle and the front wheels or the rear wheels, and determining a maximum speed of the vehicle according to the mass of the vehicle, and controlling a braking device of the vehicle so that the vehicle turns at a speed within the maximum speed; and
Determine the steering angle of the vehicle by considering the slip angle of the tire according to the turning speed of the vehicle, the current location of the vehicle, and the target point of the movement path, and adjust the steering device of the vehicle so that the vehicle turns at the steering angle. A steering control method for an autonomous vehicle comprising: controlling.
제7항에 있어서,
상기 제동 장치를 제어하는 단계 이전에, 상기 차량의 현재 속도 및 상기 차량의 최대 감속도에 따라 탐색 거리를 결정하는 단계;를 더 포함하고,
상기 최대 속력은, 상기 탐색 거리 내의 상기 이동 경로 중 최대 곡률에 따라 결정되는 자율 주행 차량의 조향 제어 방법.
In clause 7,
Before controlling the braking device, determining a search distance according to the current speed of the vehicle and the maximum deceleration of the vehicle,
The maximum speed is determined according to the maximum curvature of the movement path within the search distance.
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