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차선 유지 시스템은 선회로에서 운전자의 전방 주시 태만으로 인한 조향 지연 및 조작 실수에 의한 차선 이탈을 방지하는 시스템으로 주로 조향휠 토크 직접 제어하는 방식을 기반으로 한다. 이로 인해 기존 시스템의 경우 운전자가 이질감을 느낄 수 있으며, 운전자 상해 방지를 위한 제어 입력 값의 크기 제한이 존재한다. 따라서 선회반경이 작은 도로에서의 초보운전자 및 운전 미숙자의 과도 / 과소한 조향에 대한 차선 이탈 상황에서는 한계에 부딪히게 된다. 본 논문에서는 이러한 한계점을 극복하기 위하여 전방 도로 정보를 이용한 AFS와 BTV 통합 제어 기반 차선 유지 시스템을 제안한다. 기존 차선 유지 시스템은 카메라 센서를 통해 얻은 Curvature와 Lateral ...

차선 유지 시스템은 선회로에서 운전자의 전방 주시 태만으로 인한 조향 지연 및 조작 실수에 의한 차선 이탈을 방지하는 시스템으로 주로 조향휠 토크 직접 제어하는 방식을 기반으로 한다. 이로 인해 기존 시스템의 경우 운전자가 이질감을 느낄 수 있으며, 운전자 상해 방지를 위한 제어 입력 값의 크기 제한이 존재한다. 따라서 선회반경이 작은 도로에서의 초보운전자 및 운전 미숙자의 과도 / 과소한 조향에 대한 차선 이탈 상황에서는 한계에 부딪히게 된다. 본 논문에서는 이러한 한계점을 극복하기 위하여 전방 도로 정보를 이용한 AFS와 BTV 통합 제어 기반 차선 유지 시스템을 제안한다. 기존 차선 유지 시스템은 카메라 센서를 통해 얻은 Curvature와 Lateral Offset, Heading Angle Error를 이용하여 reference yawrate를 연산하고, 이를 추종하기 위한 제어 입력 값인 조향-휠 토크를 산출한다. 차선 유지를 위한 프리뷰 AFS / BTV 통합제어 시스템 역시 카메라 센서를 통해 얻은 전방 도로 정보를 기반으로 추종하기 위한 reference yawrate를 연산한다. 이 값을 통해 조향 제어와 제동 제어를 수행하는데 먼저 조향 제어의 경우에는 AFS를 이용하여 초보 운전자 및 운전 미숙자의 부적절한 조향각 입력 시 reference yawrate 추종을 위한 최적의 gear ratio를 산출한다. 선회로에서 운전자의 조향 입력이 없거나 AFS 시스템의 하드웨어 한계에 다다른 상황에서는 제동 제어 시스템인 BTV가 개입되어 reference yawrate를 추종하기 위한 differential braking pressure를 생성한다. 두 가지 샤시 제어 시스템의 간섭을 최소화하기 위한 case study및 제어 영향도 분석을 통해 case 별 시스템 최적 개입 비율을 결정하는 통합 제어 시스템을 개발하였다. 본 연구에서 개발한 프리뷰 AFS / BTV 통합제어 시스템의 경우 기존 LKAS와 달리 액추에이터를 AFS로 사용하여 조향 기어비를 제어하기 때문에, 기존 MDPS의 torque overlay를 이용하는 방법과 달리 운전자에게 직접적인 영향을 미치는 조향각 및 조향-휠 토크 제어를 수행하지 않는다. 따라서 차선 유지 기능 면에서 동일한 성능을 확보함과 동시에 운전자의 이질감을 감소시킬 수 있다. 또한 선회반경이 작은 도로에서의 초보운전자 및 운전 미숙자의 과도 / 과소한 조향 상황에서 기존 LKAS 보다 더 넓은 제어 범위를 확보할 수 있어 차선 유지 성능을 향상시킬 수 있다. 이러한 부적절한 조향 입력 상황에서는 in-vehicle 센서만으로 reference yawrate 값을 연산하면 부적절한 조향 입력에 의한 에러를 포함하여 올바른 샤시 제어 수행이 불가능하다는 또 다른 문제점이 발생하는데 카메라 센서의 전방 도로 정보를 기반으로 reference yawrate를 연산함으로써 이러한 문제를 해결하였다. 하지만 본 논문에서는 차선 유지를 위한 샤시 제어 시스템 개발에 초점을 맞추었기 때문에 카메라 센서를 기반으로 전방 도로의 선회반경 정보를 얻을 수 있다고 가정하였다. 또한 카메라 센서에서 출력되는 정보에 대한 신뢰성을 확보할 수 있는 경우만 고려하여 연구를 수행하였다. 따라서 전방 도로의 선회반경 정보를 추정하거나 카메라 센서 정보의 신뢰성을 잃는 경우에 대한 추가 연구를 수행해야 한다. 결과적으로 본 논문에서 개발한 차선 유지 시스템의 경우 AFS를 통해 조향 기어 비를 제어하기 때문에 조향-휠 토크 제어방식을 사용하는 기존 차선 유지 시스템과 비교하여 운전자가 느끼는 이질감을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 더 큰 제어 입력 값을 사용할 수 있다. 이를 통해 초보 운전자 및 운전 미숙자의 부적절한 조향 입력으로 인한 차선 이탈을 방지하기 위한 카메라 센서를 이용한 AFS/BTV 통합제어 차선유지시스템을 개발하였다.