본 논문은 조향과 제동을 동시에 이용한 최적화 기법 기반의 충돌 회피를 위한 의사 결정 방법에 대하여 연구한 내용이다. 스마트 자동차 산업이 발전함에 따라서 기존의 첨단 운전자 지원 시스템 (Advanced Driver Assistance System, ADAS)이 차량들에 적용되어 운전자에게 도움을 주는 역할을 하고 있지만 운전자의 부주의나 늦은 반응 속도 때문에 급박한 상황에서의 전방 차량과의 충돌 상황을 피하지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 또한 기존의 기법을 이용한 충돌 회피 방법으로는 끼어드는 차량에 대한 경로 예측이 어렵기 때문에 복잡한 도로 환경에서 원활한 충돌 회피를 위해서는 주변 차량에 대한 경로 예측이 필요하다. 본 논문에서 제시하는 충돌 회피를 위한 의사 결정 방법은 운전자가 미처 반응하기 전에 충돌이 예측되는 긴급한 상황에서 조향이나 제동을 통해서 안전하고 빠르게 충돌을 회피하는 것을 목적으로 한다. 본 논문에서 비선형 ...
본 논문은 조향과 제동을 동시에 이용한 최적화 기법 기반의 충돌 회피를 위한 의사 결정 방법에 대하여 연구한 내용이다. 스마트 자동차 산업이 발전함에 따라서 기존의 첨단 운전자 지원 시스템 (Advanced Driver Assistance System, ADAS)이 차량들에 적용되어 운전자에게 도움을 주는 역할을 하고 있지만 운전자의 부주의나 늦은 반응 속도 때문에 급박한 상황에서의 전방 차량과의 충돌 상황을 피하지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 또한 기존의 기법을 이용한 충돌 회피 방법으로는 끼어드는 차량에 대한 경로 예측이 어렵기 때문에 복잡한 도로 환경에서 원활한 충돌 회피를 위해서는 주변 차량에 대한 경로 예측이 필요하다. 본 논문에서 제시하는 충돌 회피를 위한 의사 결정 방법은 운전자가 미처 반응하기 전에 충돌이 예측되는 긴급한 상황에서 조향이나 제동을 통해서 안전하고 빠르게 충돌을 회피하는 것을 목적으로 한다. 본 논문에서 비선형 모델 예측 제어 기법 (Nonlinear Model Predictive Control, NMPC)을 이용하여 차량 동력학적인 측면을 충분히 고려한 조향각과 가속도 제어 입력값으로 충돌을 회피하도록 하였다. NMPC 기법을 운전자 차량과 주변 차량들의 경로를 예측하는데 적용하여 충돌이 감지된 경우에는 좌측, 우측 차선 변경 또는 제동을 통해서 능동적으로 충돌을 회피하도록 하였으며, 충돌 회피 이후에는 운전자 차량이 본래 주행하던 차선으로 복귀를 하도록 하였다. 주변 차량들의 경로를 예측하는데 필요한 정보들은 센서로 감지하여 얻을 수 있다고 가정하였다. 의사 결정알고리즘을 검증하기 위해서 세 가지 시나리오를 통하여 특성과 성능에 관련된 결과값들을 도출하였으며 시뮬레이션은 MATLAB/Simulink와 CarSim을 사용하여 수행하였다. 시나리오 1에서는 기본적인 끼어들기 상황에서의 충돌 회피 성능에 대하여 검증하였다. 시나리오 2에서는 끼어드는 주변 차량을 회피한 이후에 또다른 저속의 주변 차량이 운전자 차량의 주행을 방해하는 경우에 감속을 통한 충돌 회피 성능에 대하여 알아보았다. 마지막으로 시나리오 3에서는 후방에서 빠르게 다가오는 주변 차량을 고려한 회피 성능에 대하여 검증하였으며 CarSim 시뮬레이션을 병행하여 알고리즘을 검증하였다. 고려한 시나리오에서 제안된 충돌 회피를 위한 의사 결정 방법을 통하여 운전자 차량이 충돌을 회피하며 목표 지점까지 도달하는 결과를 확인할 수 있었다. 본 기법은 지능형 자동차의 긴급 운전 지원 시스템을 위한 핵심 기술 중, 특히 의사 결정 알고리즘으로 응용이 될 수 있을 것으로 기대된다.
본 논문은 조향과 제동을 동시에 이용한 최적화 기법 기반의 충돌 회피를 위한 의사 결정 방법에 대하여 연구한 내용이다. 스마트 자동차 산업이 발전함에 따라서 기존의 첨단 운전자 지원 시스템 (Advanced Driver Assistance System, ADAS)이 차량들에 적용되어 운전자에게 도움을 주는 역할을 하고 있지만 운전자의 부주의나 늦은 반응 속도 때문에 급박한 상황에서의 전방 차량과의 충돌 상황을 피하지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 또한 기존의 기법을 이용한 충돌 회피 방법으로는 끼어드는 차량에 대한 경로 예측이 어렵기 때문에 복잡한 도로 환경에서 원활한 충돌 회피를 위해서는 주변 차량에 대한 경로 예측이 필요하다. 본 논문에서 제시하는 충돌 회피를 위한 의사 결정 방법은 운전자가 미처 반응하기 전에 충돌이 예측되는 긴급한 상황에서 조향이나 제동을 통해서 안전하고 빠르게 충돌을 회피하는 것을 목적으로 한다. 본 논문에서 비선형 모델 예측 제어 기법 (Nonlinear Model Predictive Control, NMPC)을 이용하여 차량 동력학적인 측면을 충분히 고려한 조향각과 가속도 제어 입력값으로 충돌을 회피하도록 하였다. NMPC 기법을 운전자 차량과 주변 차량들의 경로를 예측하는데 적용하여 충돌이 감지된 경우에는 좌측, 우측 차선 변경 또는 제동을 통해서 능동적으로 충돌을 회피하도록 하였으며, 충돌 회피 이후에는 운전자 차량이 본래 주행하던 차선으로 복귀를 하도록 하였다. 주변 차량들의 경로를 예측하는데 필요한 정보들은 센서로 감지하여 얻을 수 있다고 가정하였다. 의사 결정 알고리즘을 검증하기 위해서 세 가지 시나리오를 통하여 특성과 성능에 관련된 결과값들을 도출하였으며 시뮬레이션은 MATLAB/Simulink와 CarSim을 사용하여 수행하였다. 시나리오 1에서는 기본적인 끼어들기 상황에서의 충돌 회피 성능에 대하여 검증하였다. 시나리오 2에서는 끼어드는 주변 차량을 회피한 이후에 또다른 저속의 주변 차량이 운전자 차량의 주행을 방해하는 경우에 감속을 통한 충돌 회피 성능에 대하여 알아보았다. 마지막으로 시나리오 3에서는 후방에서 빠르게 다가오는 주변 차량을 고려한 회피 성능에 대하여 검증하였으며 CarSim 시뮬레이션을 병행하여 알고리즘을 검증하였다. 고려한 시나리오에서 제안된 충돌 회피를 위한 의사 결정 방법을 통하여 운전자 차량이 충돌을 회피하며 목표 지점까지 도달하는 결과를 확인할 수 있었다. 본 기법은 지능형 자동차의 긴급 운전 지원 시스템을 위한 핵심 기술 중, 특히 의사 결정 알고리즘으로 응용이 될 수 있을 것으로 기대된다.
This paper is the study of the decision making that based on optimization method using the steering and braking for collision avoidance. In accordance with development of the Smart vehicle, existing Advanced Driver Assistance Systems (ADAS) are applied to the vehicle to assist the drivers. But somet...
This paper is the study of the decision making that based on optimization method using the steering and braking for collision avoidance. In accordance with development of the Smart vehicle, existing Advanced Driver Assistance Systems (ADAS) are applied to the vehicle to assist the drivers. But sometimes vehicles can't avoid the collision in the imminent collision situations, because of the driver's carelessness or late responses. This paper presents a method using the steering or braking for the collision avoidance in imminent situation before the driver reacting. In this paper, we using the Nonlinear Model Predictive Control (NMPC) for the collision avoidance. NMPC has the advantage of calculating the optimal input values by taking into account the physical constraints in terms of vehicle dynamics. NMPC is applied to predict the path of all vehicles. If a collision is detected, this paper presented that avoid the collision through the left lane change, right lane change or braking. We assumed that the information needed to predict the nearby vehicle's path can be obtained by the sensor. To verify the algorithm of the Decision making, we derived the result of the characteristics and performance. In addition, the simulation of the MATLAB/Simulink and CarSim was used. Scenario 1, the performance of the collision avoidance was verified in the basic interrupt situation. The performance of the collision avoidance are shown using the steering and braking in scenario 2. Finally, scenario 3 considered the fast approaching vehicle from the rear of the driver's vehicle. And the CarSim simulation was also performed for verified the algorithm. We can get the collision avoidance situation result of the driver's vehicle through the presented decision making method. This technique is expected to be applied as the core technology for the Emergency Driving Support System.
This paper is the study of the decision making that based on optimization method using the steering and braking for collision avoidance. In accordance with development of the Smart vehicle, existing Advanced Driver Assistance Systems (ADAS) are applied to the vehicle to assist the drivers. But sometimes vehicles can't avoid the collision in the imminent collision situations, because of the driver's carelessness or late responses. This paper presents a method using the steering or braking for the collision avoidance in imminent situation before the driver reacting. In this paper, we using the Nonlinear Model Predictive Control (NMPC) for the collision avoidance. NMPC has the advantage of calculating the optimal input values by taking into account the physical constraints in terms of vehicle dynamics. NMPC is applied to predict the path of all vehicles. If a collision is detected, this paper presented that avoid the collision through the left lane change, right lane change or braking. We assumed that the information needed to predict the nearby vehicle's path can be obtained by the sensor. To verify the algorithm of the Decision making, we derived the result of the characteristics and performance. In addition, the simulation of the MATLAB/Simulink and CarSim was used. Scenario 1, the performance of the collision avoidance was verified in the basic interrupt situation. The performance of the collision avoidance are shown using the steering and braking in scenario 2. Finally, scenario 3 considered the fast approaching vehicle from the rear of the driver's vehicle. And the CarSim simulation was also performed for verified the algorithm. We can get the collision avoidance situation result of the driver's vehicle through the presented decision making method. This technique is expected to be applied as the core technology for the Emergency Driving Support System.
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